(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜が形成された半導体基板と、この半導体基板の薄肉部であって上記絶縁膜の上に形成された抵抗体と、上記半導体基板の上記薄肉部よりも肉厚の厚い厚肉部に形成された複数の電極と、上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続するように形成された第１引出導体とを有する空気流量センサと、
上記半導体基板の上記厚肉部が接着剤で接着された支持部材と、
上記抵抗体に流れる電流を制御する制御回路と、
を備え、
上記抵抗体を用いて空気流量を検出する空気流量計において、
上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続された電極のそれぞれから上記半導体基板の外周端まで延びて形成されたエージング処理用の第２引出導体を備え、
上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続された電極のそれぞれに接続された上記第２の引出導体の内、一方の引出導体が、上記電極と上記半導体基板の外周端との間に断線部を有することを特徴とする空気流量計。
【請求項２】
請求項１記載の空気流量計において、さらに、
上記半導体基板に形成されるとともに、上記抵抗体と同一材料で形成された第２抵抗体を備えるとともに、
上記抵抗体と上記第２抵抗体の抵抗温度係数が、少なくとも±０．２５％以上異なることを特徴とする空気流量計。
【請求項３】
請求項２記載の空気流量計において、
上記抵抗体及び第２抵抗体を形成する材料は白金またはポリシリコンに不純物をドーピングしたものであり、上記抵抗体の抵抗温度係数が上記第２抵抗体の抵抗温度係数よりも０．２５％以上小さいことを特徴とする空気流量計。
【請求項４】
請求項２記載の空気流量計において、
上記抵抗体及び第２抵抗体を形成する材料は単結晶シリコンに不純物をドーピングしたものであり、上記抵抗体の抵抗温度係数が上記第２抵抗体の抵抗温度係数よりも０．２５％以上大きいことを特徴とする空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流量を検出する空気流量計に係り、特に，小型なセンサを用いるものに好適な空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの内燃機関の吸入空気通路に設けられ、吸入空気量を測定する空気流量センサとして、熱式のものが質量空気量を直接検知できることから主流となってきている。最近では、特に，半導体マイクロマシニング技術により製造された小型な空気流量センサが高速応答性を有することや、その応答性の速さを利用して逆流検出も可能であることから注目されている。従来の小型な熱式空気流量センサのヒータ材料としては、例えば，特開平８−５４２６９号公報や特開平１１−２３３３０３号公報に記載されているように、ポリシリコンのような半導体材料や、白金，金，銅，アルミニウム，クロム，ニッケル，タングステン，パーマロイ（ＦｅＮｉ），チタン等の金属材料が用いられている。また、特開平１１−２３３３０３号公報に記載されているように、これらの小型なセンサは、流量センサ以外にも、相対湿度の検出用センサやガス検出センサにも適用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５４２６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の小型なセンサは、薄肉部に形成されたヒータ抵抗の加熱や、周囲からの熱的な影響により、ヒータ抵抗自身の抵抗値が変化してしまうという問題がある。そこで、例えば，特開平１１−２３３３０３号公報に記載されているように、ヒータ抵抗とは別の導体膜を形成して、温度分布が局所加熱になることを防止して経時変化を抑えることが知られている。
【０００５】
しかしながら、ヒータ抵抗とは別の導体膜を用いる方式では、センサ構造が複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造の簡単な空気流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、絶縁膜が形成された半導体基板と、この半導体基板の薄肉部であって上記絶縁膜の上に形成された抵抗体と、上記半導体基板の上記薄肉部よりも肉厚の厚い厚肉部に形成された複数の電極と、上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続するように形成された第１引出導体とを有する空気流量センサと、上記半導体基板の上記厚肉部が接着剤で接着された支持部材と、上記抵抗体に流れる電流を制御する制御回路と、を備え、上記抵抗体を用いて空気流量を検出する空気流量計において、上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続された電極のそれぞれから上記半導体基板の外周端まで延びて形成されたエージング処理用の第２引出導体を備え、上記抵抗体の両端のそれぞれに電気的に接続された電極のそれぞれに接続された上記第２の引出導体の内、一方の引出導体が、上記電極と上記半導体基板の外周端との間に断線部を有するようにしたものである。  
かかる構成により、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造を簡単なものとし得る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、空気流量計を、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造の簡単なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜図１３を用いて、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置の構成について説明する。なお、以下の説明においては、物理量検出装置として、熱式空気量センサを例にして説明する。
【００１０】
最初に、図１〜図３を用いて、本実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの全体構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１１】
図１に示すように、熱式空気流量センサ１０は、半導体基板１１に形成された発熱抵抗体１２Ｈと、測温抵抗体１２Ｃを備えている。半導体基板１１は、例えば、シリコン等で形成されている。発熱抵抗体１２Ｈ及び測温抵抗体１２Ｃは、ポリシリコンや単結晶シリコンに、Ｐ等の不純物をドーピングした抵抗体、または白金，金，銅，アルミニウム，クロム，ニッケル，タングステン，パーマロイ（ＦｅＮｉ），チタン等によって形成される。発熱抵抗体１２Ｈは、薄肉部１１Ａに形成されている。薄肉部１１Ａの詳細については、図２を用いて後述する。発熱抵抗体１２Ｈの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１，１３Ｈ２を介して、電極１４Ｈ１，１４Ｈ２に接続されている。電極１４Ｈ１に接続された第２引出導体１５Ｈ１は、空気流量センサ１０の外周部まで延在している。電極１４Ｈ２に接続された第２引出導体１５Ｈ２，１５Ｈ３も、空気流量センサ１０の外周部まで延在しているが、途中に、断線部１６が設けられており、電気的には非導通となっている。
【００１２】
半導体基板１１の大きさは、例えば、幅Ｗ１が２．５ｍｍであり、長さＬ１が６ｍｍである。薄肉部１１Ａの大きさは、例えば、幅Ｗ２が０．５ｍｍであり、長さＬ２が１ｍｍである。発熱抵抗体１２Ｈの幅Ｗ３は、例えば、７０μｍであり、第１引出導体１３Ｈ１，１３Ｈ２の幅Ｗ４は、例えば、１００μｍである。第２出導体１５Ｈ１，１５Ｈ２の幅Ｗ５は、例えば、１００μｍであり、断線部１６の幅Ｗ６は、切断される前において、例えば２μｍである。
【００１３】
次に、図２を用いて、図１のＡ−Ａ断面の構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００１４】
半導体基板１１の上には、下層絶縁膜１６Ｄが形成されている。下層絶縁膜１６Ｄの上に、発熱抵抗体１２Ｈ，第１引出導体１３Ｈ１，第２引出導体１５Ｈ１及び電極１４Ｈ１が形成されている。発熱抵抗体１２Ｈ，第１引出導体１３Ｈ１，及び第２引出導体１５Ｈ１の上、さらに、電極１４Ｈ１の一部の上には、上層絶縁膜１６Ｕが形成されている。下層絶縁膜１６Ｄ及び上層絶縁膜１６Ｕは、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４からなる。即ち、発熱抵抗体１２Ｈや引出導体１３Ｈ１，１５Ｈ１は、絶縁膜に挟まれて構成されている。測温抵抗体１２Ｃも、発熱抵抗体１２Ｈと同様に、下層絶縁膜１６Ｄ及び上層絶縁膜１６Ｕに挟まれている。
【００１５】
また、半導体基板１１の一部であって、発熱抵抗体１２Ｈが形成される部分の裏側には、空洞１１Ｂが形成されている。従って、発熱抵抗体１２Ｈの下部には、半導体基板は存在せず、発熱抵抗体１２Ｈは、下層絶縁膜１６Ｄの薄膜部１１Ａによって支持されている。空洞１１Ｂは、半導体基板１１の裏面から水酸化カリウムのようなエッチング液を用いて異方性エッチングにより形成される。
【００１６】
半導体基板１１の厚さＤ１は、例えば、０．３ｍｍである。また、薄肉部１１Ａを形成する下層絶縁膜１６Ｄの厚さＤ２は、例えば、０．００１５ｍｍである。
【００１７】
次に、図３を用いて、図１のＢ−Ｂ断面の構成について説明する。なお、図１，図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００１８】
半導体基板１１の上には、下層絶縁膜１６Ｄが形成されている。下層絶縁膜１６Ｄの上に、第２引出導体１５Ｈ２が形成されている。第２引出導体１５Ｈ２の上には、上層絶縁膜１６Ｕが形成されている。第２引出導体１５Ｈ２の一部には、断線部１６が形成されている。
【００１９】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサを用いた空気流量計の構成について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサを用いた空気流量計の実装状態の断面図であり、図５は、図４の要部拡大を示す断面図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００２０】
図４に示すように、内燃機関の吸気通路Ｐ１を形成する吸気管３０の壁面に形成された開口３１内に、空気流量計２０の先端部が挿入される。空気流量計２０は、ネジＮ１，Ｎ２によって、吸気管３０に固定されている。空気流量計２０は、下ハウジング２１Ｄと上ハウジング２１Ｕを備えている。下ハウジング２１Ｄと上ハウジング２１Ｕの間には、副通路Ｐ２が形成される。副通路Ｐ２には、吸気通路Ｐ１を流れる空気流の一部が流れ込む。副通路Ｐ２の内部には、支持部材２２によって支持された熱式空気流量センサ１０が配置される。また、下ハウジング２１Ｄには、制御回路２３が備えられている。制御回路２３と空気流量センサ１０は、接続ワイヤ２４Ａによって電気的に接続されている。制御回路２３には、空気流量センサ１０の発熱抵抗体に流れる電流を制御する回路や、空気流量センサ１０によって検出された空気流量の信号を出力する回路が含まれている。制御回路２３は、接続ワイヤ２４Ｂによって、金属端子２５に接続されており、空気流量信号が金属端子２５から外部に取り出される。制御回路２３及び接続ワイヤ２４Ａ，２４Ｂの上部は、シリコンゲル２６によって覆われており、制御回路２３や接続回路２４Ａ，２４Ｂに対する防湿構造としている。また、制御回路２３の上には、カバー２７が設けられている。
【００２１】
次に、図５に示すように、熱式空気流量センサ１０は、支持部材２２に形成された窪みの中に、銀ペーストのようなセンサ接着剤２８で接着され、固定されている。空気流量センサ１０の構成は、図１〜図３において説明したものと同様である。空気流量センサ１０の端子１４Ｈ１は、接続ワイヤ２４Ｃによって、支持部材２２の端子２２Ａに接続されている。接続ワイヤ２４Ｃは、エポキシ樹脂等の封止材２６Ｂによって覆われている。
【００２２】
次に、図６及び図７を用いて、本実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの製造方法について説明する。  
図６は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの製造時の平面図であり、図７は、図６の要部拡大を示す平面図である。
【００２３】
図６に示すように、半導体ウェハ４０には、複数の熱式空気流量センサ１０が半導体マイクロマシニング技術により、同時に製造される。半導体ウェハ４０の直径が約１２．５ｃｍ（５インチ）の場合、同時に製造される空気流量センサ１０の個数は、約６００個である。空気流量センサ１０は、半導体ウェハ４０上にマトリックス状に配置されるが、一つの辺に最大４０個程度が製造される。
【００２４】
空気流量センサ１０の構成は、図１〜図３において説明したものと同様である。半導体ウェハ４０の上に複数の空気流量センサ１０が形成された状態では、図１に示した断線部１６はまだ断線状態とはなっておらず、導通状態となっている。そして、図１に示した第２引出導体１５Ｈ１，１６Ｈ２，１５Ｈ３は、図６に示すように、第２引出導体１５Ｈによって電気的に直列に結線されている。マトリックス状に配置される空気流量センサ１０に対して、各辺に直列接続された空気流量センサの左辺には、各辺毎に電極１４ＨＬｍ，１４ＨＬｎ，…が形成され、各辺に直列接続された空気流量センサの右辺には、各辺に共通する電極１４ＨＲが形成される。
【００２５】
ここで、図１に示した発熱抵抗体１２Ｈは、測温抵抗体１２Ｌの抵抗値に基づき、周囲温度よりも約１００℃から１５０℃高い温度なるように加熱して用いられる。周囲温度は、自動車の吸入空気で約１００℃程度に上昇するため、発熱抵抗体１２Ｈは、約２００℃から２５０℃にまで加熱されることになる。そのため、空気流量センサを長時間使用すると、徐々に劣化が進行して抵抗値が変化することが判明した。抵抗値が変化すると、熱式流量センサ１０としての流量特性が変化するため、信頼性が低下することになる。そこで、あらかじめ使用する前に発熱抵抗体１２Ｈを通電加熱して劣化を進行させることにより、実用状態では抵抗値が変化しないようにするエージング処理を施すことを検討した。エージング処理を行うためには、例えば、図１に示した電極１４Ｈ１，１４Ｈ２間に所定の電流を通電することで行えるが、空気流量センサ１０の大きさが２．５ｍｍ×６ｍｍと小形であり、電極１４Ｈ１，１４Ｈ２も１辺が１００μｍの正方形と小さいため、一つずつの空気流量センサ毎にエージング処理を行うのでは、作業効率が低いという問題があることが判明した。通電条件については、図８〜図１３を用いて後述するが、通電時間は約２４時間程度は必要である。
【００２６】
そこで、本実施形態では、図６に示したように、半導体ウェハ４０上にマトリックス状に製造される複数個（数百個）の空気流量センサ１０の内、各辺のセンサを第２引出導体１５Ｈにより接続する構成として、電極１４ＨＬｍ，１４ＨＬｎと、電極１４ＨＲの間に通電することにより、複数の発熱抵抗体１２Ｈに対して同時に通電加熱してエージング処理を行うようにしている。半導体ウエハ４０は、例えば、５インチサイズのものを用いれば、約６００個の半導体センサ素子１０を形成でき、それに同時に通電することが可能であるであるため、通電処理に要する時間を１／６００に低減することができる。
【００２７】
また、図２に示したように、半導体基板１１に形成された薄肉部１１Ａは、製造過程の異方性エッチング時に破損し易いものである。特に、熱式流量センサ１０では薄肉部１１Ａの厚さが僅か０．００１５ｍｍであるため、薄肉部１１Ａの表面に微小なクラックが生じた場合でも、空気流量センサ１０自体が破損することになる。微小な破損の場合には、空気流量センサ１０単体で検査することが困難であるため、図４に示すように、制御回路２３と結線した後に不具合が判明することとなり、製造時の歩留まりの低下を引き起こすこととなる。
【００２８】
それに対して、本実施形態では、図６に示した電極１４ＨＬｍと電極１４ＨＲの間の抵抗値を測定することにより、電極１４ＨＬｍ，１４ＨＲの間に接続された複数個（例えば、４０個）の空気流量センサ１０の中に破損品があるかどうかの検査を容易に行うことができる。他の各辺の複数のセンサについても、同様に検査できる。破損品が発生する確率はそれほど高くないため、４０個のセンサの中に破損品がないことを一括して検査できることにより、検査作業を短時間で行うことができる。もし、４０個のセンサのいずれかに破損品があることが判明した場合には、個別のセンサについて検査することにより、具体的な破損品を特定することは可能である。
【００２９】
次に、図７は、図６に示した半導体ウェハ４０上に複数の空気流量センサ１０が形成されている状態の中で、３個の空気流量センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの部分を拡大して示している。空気流量センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの構成は、それぞれ、図１に示したものと同様である。例えば、空気流量センサ１０Ｂは、発熱抵抗体１２ＨＢと、測温抵抗体１２ＣＢを備えている。
【００３０】
発熱抵抗体１２ＨＢの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｂ，１３Ｈ２Ｂを介して、電極１４Ｈ１Ｂ，１４Ｈ２Ｂに接続されている。電極１４Ｈ１Ｂに接続された第２引出導体１５Ｈ１Ｂは、空気流量センサ１０Ａの電極１４Ｈ３Ａに接続される。電極１４Ｈ２に接続された第２引出導体１５Ｈ２は、狭隘部１６Ｂ’及び第２引出電極１５Ｈ３を介して、電極１４Ｈ３Ｂに接続されている。空気流量センサ１０Ａの発熱抵抗体１２ＨＡは、第１引出導体１３Ｈ２Ａ，電極１４Ｈ２Ａ，第２引出導体１５Ｈ２Ａ，狭隘部１６Ａ’，第２引出導体１５Ｈ３Ａを介して、電極１４Ｈ３Ａに接続されている。また、空気流量センサ１０Ｃの発熱抵抗体１２ＨＣは、第１引出導体１３Ｈ１Ｃ，電極１４Ｈ１Ｃ，第２引出導体１５Ｈ１Ｃを介して、発熱抵抗体１２ＨＢに接続されている。以上のようにして、各発熱抵抗体１２ＨＡ，１２ＨＢ，１２ＨＣは直列接続されている。
【００３１】
ここで、図１において説明したように、第２引出導体１５Ｈ２Ｂ，１５Ｈ３Ｂの幅を１００μｍとしたとき、狭隘部１６Ｂ’の幅は２μｍ程度と狭くしている。エージングのための通電処理の場合、通電電流はそれほど大きくないため、狭隘部１６Ｂ’が溶融することはないものである。エージング処理終了後、例えば、電極１４Ｈ２Ｂと電極１４Ｈ３Ｂの間に大電流を流すことにより、狭隘部１６Ｂ’は加熱し、ヒューズのように溶融する。この大電流通電処理により、狭隘部１６Ｂを電気的に非導通として、図１に示した断線部１６を形成する。エージング処理時の通電電流を例えば１０ｍＡとすると、大電流を流して溶断するヒューズ法による断線時には、例えば、１Ａ程度の大電流を通電する。
【００３２】
なお、狭隘部１６Ｂ’を断線状態にする方法としては、大電流によって溶断するヒューズ方式以外にも、例えば、レーザ光を用いて狭隘部を溶融して断線状態とする方式等を用いることもできる。
【００３３】
図７に示す状態において、実線で示す部分は、空気流量センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとして用いられる部分であり、実線の部分において、半導体ウェハから分割されることにより、個々の空気流量センサを構成することができる。それに対して、破線で示される部分１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、半導体ウェハ４０を切断して、空気流量センサ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを製造するとき、廃棄される部分である。廃棄部分１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃには、図示するように、電極１４Ｈ３Ａ，１４Ｈ３Ｂ，１４Ｈ３Ｃの他に、第２引出導体１５Ｈ１Ａ，１５Ｈ１Ｂ，１５Ｈ１Ｃ，１５Ｈ３Ａ，１５Ｈ３Ｂ，１５Ｈ３Ｃの一部が含まれている。
【００３４】
このようにして製造された空気流量センサ１０は、図１に示したように、半導体基板１１の端部に、第２引出導体１５Ｈ１，１５Ｈ３の端部が延在している。これは、発熱抵抗体１２Ｈの両端部は、それぞれ、引出導体に接続する必要があり、また、図６において説明したように、複数の発熱導体を直列接続した後、図７において説明したように、廃棄部分１７を用いて、複数の発熱導体の接続を切断する構成の場合、必然的になる構成である。ここで、本実施形態では、第２引出導体１５Ｈ１は、発熱抵抗体１２Ｈに接続されているのに対して、第２引出導体１５Ｈ３は、途中に断線部１６があるため、発熱抵抗体１２Ｈには接続されていないようにしている。
【００３５】
このような構成としたことにより、次のような利点がある。図４に示したように、空気流量センサ１０は、支持部材２２に、センサ接着剤２８により固定される。このとき、空気流量センサ１０の端部に２つの引出導体があると、センサ接着剤２８によって、２つの引出導体が電気的に接続される場合がある。このように、２つの引出導体が接続されると、発熱抵抗体１０の両端が接続されることになるため、センサとしての機能を果たさなくなる。また、センサ接着剤として、電気絶縁性の接着剤を用いることもできるが、電気伝導性のある半導体基板１１が近接しており、湿度の影響や電気伝導性のある異物が混入した場合には、導通する恐れもある。さらに、製造プロセス過程で、半導体ウエハ１１からセンサ１１を分割するには、一般的には、ダイシングが実施されるが、その際に切り屑として発生する導電性のシリコンや導体材料が切断部端面に付着する可能性があり、付着物を除去するための洗浄工程が必要になる。
【００３６】
それに対して、本実施形態では、例え、第２引出導体１５Ｈ１と第２引出導体１５Ｈ３がセンサ接着剤によって接続されたとしても、第２引出導体１５Ｈ３は、断線部１６において、発熱抵抗体１２Ｈとは電気的に非導通となっているため、センサ機能が失われることがないものである。
【００３７】
なお、図１に示した構成では、第２引出導体１５Ｈ１，１５Ｈ３が半導体基板１１の端面で切断された構造としているが、電極１４Ｈ１，１４Ｈ２を半導体基板１１の端面に形成する構成としてもよいものである。
【００３８】
次に、図８〜図１３を用いて、本実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサにおける製造時のエージング処理について説明する。
【００３９】
最初に、図８を用いて、本実施形態による熱式空気流量センサに用いる発熱抵抗体１２Ｈと測温抵抗体１２Ｃの発熱温度と消費電力の関係について説明する。  
図８は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いる発熱抵抗体と測温抵抗体の発熱温度と消費電力の関係の説明図である。図中、横軸は抵抗体１２Ｈ，１２Ｃの発熱温度（℃）を示しており、縦軸は消費電力（Ｗ）を示している。
【００４０】
図８は、熱式空気流量センサ１０の薄肉部１１Ａに形成した発熱抵抗体１２Ｈと薄肉部以外のところに形成した測温抵抗体１２Ｃを用い、常温、無風空気中で印加電圧を変えた時の発熱温度と消費電力の関係を示したものである。薄肉部１１Ａに形成した発熱抵抗体１２Ｈを、例えば、通電により２５０℃に加熱するのに要する消費電力は、僅か０．０４Ｗである。それに対して、測温抵抗体１２Ｃを同じ温度まで加熱するのに要する消費電力は２．２Ｗである。従って、仮に発熱抵抗体１２Ｈをまとめて６００個同時に２５０℃に発熱させて通電処理するとしても、僅か２４Ｗの供給能力を有する電源を準備すれば良いことになる。
【００４１】
一方、測温抵抗体１２Ｃのように薄肉部１１Ａ以外のところに形成した抵抗体では、熱伝導のよい半導体基板１１全体に熱が拡散されるため、非常に大きな電力が必要となり、実際に設備を設計するのが困難となる。しかも、半導体ウエハ４０全体が高温に上がるため、例えば、電極１４であるアルミニウムや表面の一部にポリイミドのような有機絶縁膜が形成されている場合にはそれらが劣化することになる。本実施形態では、薄肉部１１Ａに形成された抵抗体１２Ｈだけを通電することにより、薄肉部１１Ａ以外の部分に熱が伝わりにくいため、理想的に発熱抵抗体１２Ｈだけをエージングできることになる。
【００４２】
最初に、図９を用いて、本実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体１２Ｈの通電加熱時の抵抗変化率について説明する。  
図９は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗変化率の説明図である。
【００４３】
図中、横軸は２５０℃通電加熱した場合の時間を対数目盛で示し、縦軸は発熱抵抗体１２Ｈの抵抗変化率（％）を対数目盛で示している。
【００４４】
図中の（Ｘ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として白金薄膜抵抗体を用いた場合の抵抗変化率の推移を示している。（Ｙ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、単結晶シリコンに不純物としてＰ（リン）をドーピングした抵抗体を用いた場合の抵抗変化率の推移を示している。（Ｚ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、不純物としてＰ（リン）をドーピングしたポリシリコン抵抗体の抵抗変化率の推移を示している。
【００４５】
なお、２５０℃に発熱させる通電試験を実施したのは、自動車の吸入空気温度が１００℃になると、発熱抵抗体の温度が２００℃〜２５０℃になることを想定したものである。また、抵抗変化率は、通電する前の０℃の抵抗値と通電後の０℃の抵抗値を恒温槽で測定したものである。
【００４６】
抵抗変化は、抵抗体材料によって多少異なるが、例えば，１０００時間経過後の抵抗変化は０．１％〜０．７％である。一方、一般的な電気回路において、抵抗値変化の許容値は、構造や回路方式によっても変わるが、約０．０５％から０．３％程度である。したがって、０．７％も変化するということは、そのままでは、発熱抵抗体１２Ｈとして用いることができないことを示している。
【００４７】
ここで、縦軸，横軸とも、対数目盛りで示しており、（Ｘ），（Ｙ），（Ｚ）の３種類の抵抗体とも、時間の経過と共に抵抗変化率が減少している。即ち、初期的に通電加熱を実施して、予め抵抗値を変化させることにより、実用状態における抵抗変化の抑制が可能と考えられる。
【００４８】
次に、図１０を用いて、本実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体１２Ｈの通電加熱時の抵抗温度係数変化率について説明する。  
図１０は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗温度係数変化率の説明図である。
【００４９】
図中、横軸は２５０℃通電加熱した場合の時間を対数目盛で示し、縦軸は発熱抵抗体１２Ｈの抵抗温度係数変化率（％）を対数目盛で示している。
【００５０】
図中の（Ｘ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として白金薄膜抵抗体を用いた場合の抵抗温度係数変化率の推移を示している。（Ｙ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、単結晶シリコンに不純物としてＰ（リン）をドーピングした抵抗体を用いた場合の抵抗温度係数変化率の推移を示している。（Ｚ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、不純物としてＰ（リン）をドーピングしたポリシリコン抵抗体の抵抗温度係数変化率の推移を示している。
【００５１】
なお、抵抗温度係数変化率は、恒温槽で０℃と１００℃の時の抵抗値から算出したものである。抵抗温度係数は、（Ｙ）の単結晶シリコンにＰをドーピングしたものでは増加傾向を示し、その他の材料（Ｘ），（Ｚ）では減少傾向を示すことが判った。
【００５２】
さらに、通電加熱温度を種々変えて、抵抗変化率と抵抗温度係数変化率を測定したところ、図９，図１０に示す変化の傾向は、加熱温度が５００℃付近までは同じである。しかし、通電加熱温度が５００℃以上になると、抵抗値が極端に減少したり、抵抗温度係数変化が違った傾向を示すことからエージング条件として望ましくないものである。また、通電によって加熱せずに、恒温槽などの内部に発熱抵抗体を設置して所定温度を印加しても、抵抗変化が非常に小さくてエージング条件としては不適であった。また、測温抵抗体が１００℃になるとき、発熱抵抗体は２００℃〜２５０℃まで加熱されるため、通電加熱によるエージング温度は、実用状態の最高温度よりも更に高く、しかも抵抗体の物性が異常に変化しない２５０℃〜５００℃の範囲が適当である。
【００５３】
さらに、２５０℃よりも温度を高くするにしたがって、エージングに要する時間を短時間とすることができ、実用的には、３５０℃以上とすることが効果的であった。また、通電加熱温度が５００℃に近くなるにしたがって、抵抗値や抵抗温度係数のばらつきが大きくなる。発熱抵抗体の設計にあたっては、エージング処理後の抵抗値が所定の設定値になるように、エージング前の抵抗値を規定して設計するが、エージング処理後のばらつきが大きいと、設計が困難になる。エージング処理後の抵抗値のばらつきが実用的な範囲で小さくするためには、通電加熱温度を４００℃以下にすることが好適である。即ち、最適には、通電加熱温度を、３５０℃から４００℃の範囲とすることが適当である。
【００５４】
次に、図１１及び図１２を用いて、本実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前後の発熱抵抗体１２Ｈの抵抗温度係数について説明する。  
図１１及び図１２は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前後の発熱抵抗体の抵抗温度係数の説明図である。
【００５５】
通電加熱によるエージング条件を加熱温度３５０℃×２４ｈとして、図中、横軸はサンプル数Ｎ＝１６を示している。抵抗温度係数の変化は、ばらつきが大きいため、Ｎ＝１６個のサンプルを用いて測定している。縦軸は発熱抵抗体１２Ｈの抵抗温度係数（ｐｐｍ／℃）を示している。
【００５６】
図１１の（ａ）は、発熱抵抗体として白金薄膜を用いた場合のエージング前の抵抗温度係数を示し、（ｂ）は、白金薄膜のエージング後の抵抗温度係数を示しいている。（ｃ）は、発熱抵抗体としてＰをドーピングしたポリシリコンのエージング前の抵抗温度係数を示し、（ｄ）は、発熱抵抗体としてＰをドーピングしたポリシリコンのエージング後の抵抗温度係数を示している。図１２の（ｅ）は、発熱抵抗体として単結晶シリコンにＰをドーピングしたもののエージング前の抵抗温度係数を示し、（ｆ）は、発熱抵抗体として単結晶シリコンにＰをドーピングしたもののエージング後の抵抗温度係数を示している。
【００５７】
白金薄膜では、エージングにより抵抗温度係数が２４９４ｐｐｍ／℃から２４８１ｐｐｍ／℃（すなわち、約−０．５２％）に減少し、Ｐをドーピングしたポリシリコンでは、１３８０ｐｐｍ／℃から１３７６ｐｐｍ／℃（すなわち、約−０．２９％）に減少し、単結晶シリコンにＰをドーピングしたものでは１９８２ｐｐｍ／℃から２０１３ｐｐｍ／℃（すなわち、約１．６％）に増加する。
【００５８】
従って、同一の材料で発熱抵抗体１２Ｈと測温抵抗体１２Ｃを形成し、発熱抵抗体１２Ｈの通電加熱エージングを実施した場合の抵抗温度係数を複数個で実測し平均すると、白金薄膜やＰをドーピングしたポリシリコンでは測温抵抗体１２Ｃよりも発熱抵抗体１２Ｈのほうが小さく、単結晶シリコンにＰをドーピングしたものでは大きくなり、その変化量はおよそ±０．２５％以上である。このように、本実施形態を適用すると、発熱抵抗体１２Ｈと測温抵抗体１２Ｃの抵抗温度係数に違いが生じることが特徴であるが、実用上の問題はないものである。
【００５９】
次に、図１３を用いて、本実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理後の発熱抵抗体１２Ｈの通電加熱時の抵抗変化率について説明する。  
図１３は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理後の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗変化率の説明図である。
【００６０】
図中、横軸は２５０℃通電加熱した場合の時間を対数目盛で示し、縦軸は発熱抵抗体１２Ｈの抵抗変化率（％）を対数目盛で示している。
【００６１】
図中の（Ｘ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として白金薄膜抵抗体を用いた場合の抵抗変化率の推移を示している。（Ｙ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、単結晶シリコンに不純物としてＰ（リン）をドーピングした抵抗体を用いた場合の抵抗変化率の推移を示している。（Ｚ）は、発熱抵抗体１２Ｈの材料として、不純物としてＰ（リン）をドーピングしたポリシリコン抵抗体の抵抗変化率の推移を示している。
【００６２】
エージング処理条件は、３５０℃×２４ｈの通電加熱とし、エージング処理後に、２５０℃の通電加熱試験を実施している。なお、抵抗変化率は、通電する前の０℃の抵抗値と通電後の０℃の抵抗値を恒温槽で測定したものである。
いずれの材料もエージングを実施することで抵抗変化が減少しており、大幅に耐久性を向上できる。また、その他の抵抗体材料、例えば、金，銅，アルミニウム，クロム，ニッケル，タングステン，パーマロイ（ＦｅＮｉ），チタン等であっても同様の効果が期待できる。また、図１３に示したエージングの条件は３５０℃×２４ｈであるが、エージング時間をさらに長くするか、あるいは通電加熱温度を３５０℃よりもさらに上げて、例えば５００℃等に上げればより抵抗変化の軽減が期待できる。但し、その場合は抵抗温度係数の変化が前述の±０．２５％よりも大きくなるが実用上の問題はない。
【００６３】
また、本実施形態では、多数の発熱抵抗体を一括処理でエージングできるため、２４ｈという長いエージングも可能であるが、個別にされた状態で通電エージングすることは設備と作業時間の観点から実現困難である。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体ウェハ上に形成された複数の空気流量センサの発熱抵抗体を第２引出導体を用いて互いに接続した上で、通電加熱によるエージング処理を行うようにしているので、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造の簡単な物理量検出装置を得ることができる。
【００６５】
また、第２引出導体の途中に狭隘部を設け、この狭隘部を断線することにより、発熱抵抗体を容易に絶縁することができる。
【００６６】
さらに、耐久性を大幅に向上することができる。そのため、通常の熱式空気流量センサ１０では、発熱抵抗体の温度を周囲温度に対して１００℃〜１５０℃にしか上げられなかったものが、本実施形態では、さらに温度を上げて、例えば周囲温度よりも２００℃程度高い温度にすることが可能となる。高温にできれば、流体中に含まれるオイル等の高沸点物質も蒸発できることになり、汚損し難くなる。したがって、センサが汚れて流量特性が変化する問題も解決できる。また、熱式空気流量センサ１０は発熱抵抗体の大きさが非常に小さいため、水滴等が実車環境下で付着したり、水蒸気が結露すると蒸発に時間がかかる。蒸発中は流量特性が異状な値を出力するためできるだけ短時間で蒸発させることが望ましいものである。そこで、本実施形態のように耐久性を向上し、発熱抵抗体の温度を高温にすることができることにより、水滴等の影響も低減することができる。
【００６７】
次に、図１４を用いて、本発明の第２の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図１４は、本発明の第２の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。なお、図１４は、図７と対比する図面であり、本実施形態においても、図６において説明したように、半導体ウェハには、複数の熱式空気流量センサ１０が半導体マイクロマシニング技術により、同時に製造されている。そして、図１４は、そのうちの３個の空気流量センサ１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆを示している。空気流量センサ１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆの基本的な構成は、それぞれ、図１に示したものと同様である。例えば、空気流量センサ１０Ｅは、発熱抵抗体１２ＨＥと、測温抵抗体１２ＣＥを備えている。
【００６８】
発熱抵抗体１２ＨＥの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｅ，１３Ｈ２Ｅを介して、電極１４Ｈ１Ｅ，１４Ｈ２Ｅに接続されている。電極１４Ｈ１Ｅに接続された第２引出導体１５Ｈ１Ｅは、狭隘部１６Ｅ”及び第２引出導体１５Ｈ４Ｅを介して、空気流量センサ１０Ｄの電極１４Ｈ３Ｄに接続される。第１引出導体１３Ｈ２Ｅに接続された第２引出導体１５Ｈ２は、狭隘部１６Ｅ’及び第２引出電極１５Ｈ３を介して、電極１４Ｈ３Ｅに接続されている。空気流量センサ１０Ｄの発熱抵抗体１２ＨＤは、第１引出導体１３Ｈ２Ｄ，電極１４Ｈ２Ｄ，第２引出導体１５Ｈ２Ｄ，狭隘部１６Ｄ’，第２引出導体１５Ｈ３Ｄを介して、電極１４Ｈ３Ｄに接続されている。また、空気流量センサ１０Ｆの発熱抵抗体１２ＨＦは、第１引出導体１３Ｈ１Ｆ，電極１４Ｈ１Ｆ，第２引出導体１５Ｈ１Ｆ，狭隘部１６Ｆ’及び第２引出導体１５Ｈ４Ｆを介して、発熱抵抗体１２ＨＥに接続されている。以上のようにして、各発熱抵抗体１２ＨＤ，１２ＨＥ，１２ＨＦは直列接続されており、第１の実施形態同様に、通電エージング処理を行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態では、１つの空気流量センサ１０Ｅに対して、２カ所の断線部１６Ｅ’，１６Ｅ”を設けている。したがって、発熱抵抗体１２Ｅをより確実に絶縁することができる。また、図５に示した基板支持部材２２が仮に電位がかかるような金属材料であっても使用することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、第２引出導体の途中に２カ所の狭隘部を設け、この狭隘部を断線することにより、発熱抵抗体を確実に絶縁することができる。
【００７１】
次に、図１５を用いて、本発明の第３の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図１５は、本発明の第３の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。なお、本実施形態においても、図６において説明したように、半導体ウェハには、複数の熱式空気流量センサ１０が半導体マイクロマシニング技術により、同時に製造されている。そして、図１５は、そのうちの３個の空気流量センサ１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊを示している。空気流量センサ１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊの基本的な構成は、それぞれ、図１に示したものと同様である。例えば、空気流量センサ１０Ｈは、発熱抵抗体１２ＨＨと、測温抵抗体１２ＣＨを備えている。
【００７２】
発熱抵抗体１２ＨＨの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｈ，１３Ｈ２Ｈを介して、電極１４Ｈ１Ｈ，１４Ｈ２Ｈに接続されている。また、測温抵抗体１２ＣＨの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｃ１Ｈ，１３Ｃ２Ｈを介して、電極１４Ｃ１Ｈ，１４Ｈ１Ｈに接続されている。電極１４Ｃ１Ｈに接続された第２引出導体１５Ｈ３Ｈは、狭隘部１６Ｈ’及び第２引出導体１５Ｈ４Ｈを介して、空気流量センサ１０Ｇの第１引出導体１３Ｈ２Ｇに接続される。第１引出導体１３Ｈ２Ｈに接続された第２引出導体１５Ｈ２Ｈは、狭隘部１６Ｊ’及び第２引出電極１５Ｈ３Ｊを介して、電極１４Ｃ１Ｊに接続されている。即ち、空気流量センサ１０Ｇの発熱抵抗体１２ＨＧは、第１引出導体１３Ｈ２Ｇ，第２引出導体１５Ｈ４Ｈ，狭隘部１６Ｈ’，電極１４Ｃ１Ｈ，第１引出導体１３Ｃ１Ｈを介して、測温抵抗体１２ＣＨに接続されている。測温抵抗体１２ＣＨは、第１引出導体１３Ｃ２Ｈ，電極１４Ｈ１Ｈを介して、発熱抵抗体１２ＨＨに接続されている。以上のようにして、各発熱抵抗体１２ＨＧ，１２ＨＨ，１２ＨＪ及び測温抵抗体１２ＣＧ，１２ＣＨ，１２ＣＪは直列接続されている。
【００７３】
ここで、測温抵抗体１２Ｊは、図８を用いて説明したように、加熱に必要な電力が非常に大きいため、測温抵抗体１２ＣＨと発熱抵抗体１２ＨＨに同時に同じ電流を流してもほとんど発熱しないものである。したがって、図１５に示す構造であっても、発熱抵抗体１２ＨＧ，１２ＨＨ，１２ＨＪのエージングが可能となる。従って、配線レイアウトの問題等で発熱抵抗体の両端に第２引出導体を形成できない時には、本実施形態の構造のように設計することもできる。
さらに、発熱抵抗体１２Ｈと測温抵抗体１２Ｃが結線されていることにより、発熱抵抗体１２Ｈの断線等のみならず、測温抵抗体１２Ｃの断線等も同時に検査できる。
【００７４】
なお、発熱抵抗体１２Ｈと測温抵抗体１２Ｃを電気的に結線する代わりに、別の抵抗体を半導体基板１１上に形成し、その抵抗体に第２引出導体を設けるようにしても、エージング可能である。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、測温抵抗体の検査も行うことができる。
【００７６】
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明の第４の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図１６は、本発明の第４の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの製造時の平面図であり、図１７は、図１６の要部拡大を示す平面図である。
【００７７】
図１６に示すように、半導体ウェハ４０’には、複数の熱式空気流量センサ１０が半導体マイクロマシニング技術により、同時に製造される。半導体ウェハ４０’の直径が約１２．５ｃｍ（５インチ）の場合、同時に製造される空気流量センサ１０の個数は、約６００個である。空気流量センサ１０は、半導体ウェハ４０’上にマトリックス状に配置されるが、一つの辺に最大４０個程度が製造される。
【００７８】
空気流量センサ１０の構成は、図１〜図３において説明したものと同様である。そして、電極１４ＨＬｍと電極１４ＨＲの間には、複数の空気流量センサ１０が、第２引出導体１５Ｈによって並列に接続されている。半導体基板１１に形成された薄肉部１１Ａは破損し易いため、複数個の発熱抵抗体１２Ｈを直列に結線する構造の場合には、仮に一ヶ所でも薄肉部１１Ａの破損品があると複数個全部がエージングできなくなることになる。それに対して、本実施形態では、発熱抵抗体１２Ｈ同志の結線を並列とすることで、エージングを可能としている。
【００７９】
ここで、図１７に示すように、空気流量センサ１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍの発熱抵抗体１２ＨＫ，１２ＨＬ，１２ＨＭは、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｋ，１３Ｈ２Ｋ，１３Ｈ１Ｌ，１３Ｈ２Ｌ，１３Ｈ１Ｍ，１３Ｈ２Ｍによって、電極１４Ｈ１Ｋ，１４Ｈ２Ｋ，１４Ｈ１Ｌ，１４Ｈ２Ｌ，１４Ｈ１Ｍ，１４Ｈ２Ｍに接続されている。電極１４Ｈ１Ｋ，１４Ｈ１Ｌ，１４Ｈ１Ｍは、第２引出導体１５Ｈ１によって共通接続されている。また、電極１４Ｈ２Ｋ，１４Ｈ２Ｌ，１４Ｈ２Ｍは、それぞれ、第２引出導体１５Ｈ２Ｋ，１５Ｈ２Ｌ，１５Ｈ２Ｍ及び狭隘部１６Ｋ’，１６Ｌ’，１６Ｍ’を介して、第２引出導体１５Ｈ２によって共通接続されている。したがって、空気流量センサ１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍの発熱抵抗体１２ＨＫ，１２ＨＬ，１２ＨＭは、それぞれ、第２引出導体１５Ｈ１と第２引出導体１５Ｈ２によって並列接続されており、例え、一つの発熱抵抗体に不具合があっても、他の発熱抵抗体のエージング処理を行うことができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、一つの発熱抵抗体に不具合があっても、他の発熱抵抗体のエージング処理を行うことができる。
【００８１】
次に、図１８を用いて、本発明の第５の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図１８は、本発明の第５の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００８２】
熱式空気流量センサ１０Ｎは、半導体基板１１に形成された発熱抵抗体１２Ｈと、測温抵抗体１２Ｃを備えている。発熱抵抗体１２Ｈは、薄肉部１１Ａに形成されている。発熱抵抗体１２Ｈの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１，１３Ｈ２を介して、電極１４Ｈ１，１４Ｈ２に接続されている。電極１４Ｈ１に接続された第２引出導体１５Ｈ１は、空気流量センサ１０の外周部まで延在している。電極１４Ｈ２に接続された第２引出導体１５Ｈ２，１５Ｈ３も、空気流量センサ１０の外周部まで延在しているが、途中に、断線部１６が設けられており、電気的には非導通となっている。
【００８３】
さらに、発熱抵抗体１２Ｈの上流側には、上流側感温抵抗体１２ＳＵが設けられ、下流側には、下流側感温抵抗体１２ＳＤが設けられている。上流側感温抵抗体１２ＳＵの一方の端部は、第１引出電極１３ＳＵ１によって電極１４ＳＵに接続されている。また、下流側感温抵抗体１２ＳＤの一方の端部は、第１引出電極１３ＳＤ１によって電極１４ＳＤに接続されている。さらに、上流側感温抵抗体１２ＳＵの他方の端部及び下流側感温抵抗体１２ＳＤの他方の端部は、第１引出電極１３Ｓによって電極１４Ｓに接続されている。
【００８４】
本実施形態においても、第２引出導体１５Ｈを用いて、複数の発熱抵抗体を直列接続した上で、発熱抵抗体１２Ｈに通電エージングを行うことで抵抗変化を防止できる。なお、上流側感温抵抗体１２ＳＵ及び下流側感温抵抗体１２ＳＤも実用状態における発熱抵抗体１２Ｈの熱影響により抵抗値が微小に変化する。そこで、図示はしないが、これらの感温抵抗体１２ＳＵ，１２ＳＤにも第２引出導体を形成して、発熱抵抗体１２Ｈと同様の通電エージングをすることで、信頼性を向上することができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、さらに、信頼性を向上することができる。
【００８６】
次に、図１９及び図２０を用いて、本発明の第６の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図１９は、本発明の第６の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサのエージング処理時の平面図であり、図２０は、本発明の第６の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサのエージング処理後の平面図である。なお、本実施形態においても、図６において説明したように、半導体ウェハには、複数の熱式空気流量センサ１０が半導体マイクロマシニング技術により、同時に製造されている。そして、図１９及び図２０は、そのうちの３個の空気流量センサ１０Ｐ，１０Ｑ，１０Ｒを示している。空気流量センサ１０Ｐ，１０Ｑ，１０Ｒの基本的な構成は、それぞれ、図１に示したものと同様である。例えば、空気流量センサ１０Ｑは、発熱抵抗体１２ＨＱと、図示していないが測温抵抗体を備えている。
【００８７】
発熱抵抗体１２ＨＰの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｐ，１３Ｈ２Ｐを介して、電極１４Ｈ１Ｐ，１４Ｈ２Ｐに接続されている。また、発熱抵抗体１２ＨＱの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｑ，１３Ｈ２Ｑを介して、電極１４Ｈ１Ｑ，１４Ｈ２Ｑに接続されている。さらに、発熱抵抗体１２ＨＲの両端部は、それぞれ、第１引出導体１３Ｈ１Ｒ，１３Ｈ２Ｒを介して、電極１４Ｈ１Ｒ，１４Ｈ２Ｒに接続されている。
【００８８】
また、電極１４Ｈ２Ｐと電極１４Ｈ１Ｑは、第２引出導体に相当する金属ワイヤ１８Ｐにより接続されている。さらに、電極１４Ｈ２Ｑと電極１４Ｈ１Ｒは、第２引出導体に相当する金属ワイヤ１８Ｑにより接続されている。以上のようにして、各発熱抵抗体１２ＨＰ，１２ＨＱ，１２ＨＲは直列接続されており、同時にエージング処理が可能となっている。
【００８９】
本実施形態の方式とすることにより、引出し導体のための面積を取る必要がないため、半導体ウエハ内に形成できる熱式空気流量センサ１０の個数を、より多くすることができる。
【００９０】
エージング処理終了後、金属ワイヤ１８Ｐ，１８Ｑをカッタ等により切断する。したがって、前述した実施形態のように、ヒューズ法やレーザー法のように熱式空気流量センサ１０に影響のでる心配がないものである。また、断線方法として最も確実である。
【００９１】
図２０は、金属ワイヤ１８Ｐ，１８Ｑを切断した後の状態を示している。金属ワイヤ１８Ｐ，１８Ｑの断線後は、電極１４Ｈ１Ｑ，１４Ｈ２Ｑに断線された金属ワイヤ１８Ｐ２，１８Ｑ１が残った状態になる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、製造できる個数を多くできるとともに、断線を確実にすることができる。
【００９３】
次に、図２１及び図２２を用いて、本発明の第７の実施形態による物理量検出装置である熱式空気量センサの構成について説明する。  
図２１は、本発明の第７の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図であり、図２２は、図２１のＡ−Ａ断面図である。
【００９４】
図１〜図２０において説明した実施形態においては、発熱抵抗体が形成される基板として、半導体基板を用いているが、基板の材料としては、半導体に限らず、他の基板を用いることも可能である。本実施形態では、基板材料として、金属を用いている。
【００９５】
図２１に示すように、金属製の基板５０の上には、複数の熱式空気流量センサ１０Ｓ，１０Ｔ，１０Ｕが同時に製造される。空気流量センサ１０Ｓ，１０Ｔ，１０Ｕの大きさや構成は、図１〜図３において説明したものと同様であり、それぞれ、発熱抵抗体１２ＨＳ，１２ＨＴ，１２ＨＵを備えている。また、図示は省略しているが、測温抵抗体も備えている。発熱抵抗体１２ＨＳ，１２ＨＴ，１２ＨＵは、第２引出導体１５Ｈによって、電極１４ＨＬ１と電極１４ＨＲの間に、直列接続されており、同時にエージング処理する。金属製基板５０の大きさが１０ｃｍ四方の場合、同時に製造される空気流量センサ１０の個数は、約４００〜５００個である。
【００９６】
次に、図２２を用いて、断面構造について説明する。
【００９７】
金属製基板５０の上には、ポリイミド等からなる絶縁膜５２が形成される。金属製基板５０の厚さＤ３は、例えば、２００μｍである。絶縁膜５２の厚さＤ４は、例えば、６〜１０μｍである。絶縁膜５２の上に、発熱抵抗体１２ＨＳ，１２ＨＴ，１２ＨＵや第１引出導体、第２引出導体１５Ｈが形成される。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、基板が半導体基板以外のものにあっても、第１の実施形態の効果を達成することができる。
【００９９】
次に、図２３及び図２４を用いて、本発明の第８の実施形態による物理量検出装置である半導体式圧力センサの構成について説明する。  
図２３は、本発明の第８の実施形態による物理量検出装置である半導体式圧力センサの平面図であり、図２４は、図２３のＡ−Ａ断面図である。
【０１００】
図２３に示すように、圧力センサ６０は、半導体基板６１の薄肉部６１Ａに形成されたピエゾ抵抗体６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄを備えている。半導体基板６１は、例えば、シリコン等で形成されている。ピエゾ抵抗体６２は、半導体基板６２に不純物をドーピングした抵抗体である。ピエゾ抵抗体６２Ａ，６２Ｂの一方の端部は、第１引出電極６３ＡＢを介して、電極６４ＡＢに接続されている。ピエゾ抵抗体６２Ｂの他方の端部とピエゾ抵抗体６２Ｃの一方の端部は、第１引出電極６３ＢＣを介して、電極６４ＢＣに接続されている。ピエゾ抵抗体６２Ｃの他方の端部とピエゾ抵抗体６２Ｄの一方の端部は、第１引出電極６３ＣＤを介して、電極６４ＣＤに接続されている。ピエゾ抵抗体６２Ｄの他方の端部とピエゾ抵抗体６２Ａの他方の端部は、第１引出電極６３ＡＤを介して、電極６４ＡＤに接続されている。
【０１０１】
さらに、本実施形態においては、電極６４ＡＤに接続された第２引出導体６５ＡＤは、圧力センサ６０の外周部まで延在している。第１引出導体６３ＢＣに接続された第２引出導体６５ＢＣ１，６５ＢＣ２も、圧力センサ６０の外周部まで延在しているが、途中に、狭隘部６６’が設けられている。圧力センサ６０は、図６に示した空気流量センサ１０と同様に、半導体ウェハ上に複数個同時に製造される。したがって、第２引出電極６５ＡＤは、隣接する圧力センサの電極に接続され、また、第２引出電極６５ＢＣ２も、他方に隣接する圧力センサの電極に接続されるので、複数の圧力センサのピエゾ抵抗６２が直列接続される。
また、図２４に示すように、半導体基板６１の表面にピエゾ抵抗体６２Ｂ，６２Ｄ及び第１引出導体６３ＡＢ，６３ＡＤや図示しない他のピエゾ抵抗体や第１引出導体や第２引出導体を形成した後、表面に保護膜６７を形成する。また、半導体基板６１の裏面の中央のピエゾ抵抗体６２が形成される領域に、異方性エッチングにより凹部６１Ｂを形成することにより、約０．０２ｍｍの厚さの薄肉部６１Ａを形成する。
【０１０２】
圧力センサ６０自身は、熱式流量センサ１０のように発熱抵抗体１２Ｈは用いていないため、抵抗値が大きく変化することはないが、実車環境での熱影響により抵抗値が変化してくる。従って、この場合も、直列接続されたピエゾ抵抗体６２に通電加熱してエージング処理することにより、圧力センサ６０の信頼性を向上することができる。本実施形態は、特に高温下で圧力を検出する目的に有利である。エージング処理終了後、狭隘部６６’を切断することにより、実装時のセンサの不具合を回避することができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧力センサ等の物理量検出装置においても、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造を簡単なものとすることができる。
【０１０４】
次に、図２５及び図２６を用いて、本発明の第９の実施形態による物理量検出装置である加速度センサの構成について説明する。  
図２５は、本発明の第９の実施形態による物理量検出装置である加速度センサの平面図であり、図２６は、図２５のＡ−Ａ断面図である。
【０１０５】
図２５に示すように、加速度センサ７０は、半導体基板７１の薄肉部７１Ａに形成されたピエゾ抵抗体７２Ｐと、測温抵抗体７２Ｃを備えている。加速度検出部７１Ｂは、薄肉部７１Ａによって片持張り式で半導体基板７１に支持されており、加速度検出部７１Ｂが加速度を受けると、薄肉部７１Ａが撓み、ピエゾ抵抗体７２Ｐにより加速度を検出できる。半導体基板７１は、例えば、シリコン等で形成されている。ピエゾ抵抗体７２Ｐ及び測温抵抗体７２Ｃは、半導体基板７２に不純物をドーピングした抵抗体である。ピエゾ抵抗体７２Ｐの両端部は、それぞれ、第１引出電極７３Ｐ１，７３Ｐ２を介して、電極７４Ｐ１，７４Ｐ２に接続されている。測温抵抗体７２Ｃの両端部は、それぞれ、第１引出電極７３Ｃ１，７３Ｃ２を介して、電極７４Ｃ１，７４Ｃ２に接続されている。
【０１０６】
さらに、本実施形態においては、電極７４Ｐ１に接続された第２引出導体７５Ｐ１は、加速度センサ７０の外周部まで延在している。電極７４Ｐ２に接続された第２引出導体７５Ｐ２，７５Ｐ３も、加速度センサ７０の外周部まで延在しているが、途中に、断線部７６が設けられている。加速度センサ７０は、図６に示した空気流量センサ１０と同様に、半導体ウェハ上に複数個同時に製造される。したがって、第２引出電極７５Ｐ１は、隣接する加速度センサの電極に接続され、また、第２引出電極７５Ｐ３も、他方に隣接する加速度センサの電極に接続されるので、複数の加速度センサのピエゾ抵抗７２が直列接続される。なお、断線部７６は、エージング処理の前には、導通している。
【０１０７】
また、図２６に示すように、半導体基板７１の表面にピエゾ抵抗体７２Ｐ及び第１引出導体７３Ｐ２や図示しない測温抵抗体や第１引出導体や第２引出導体を形成した後、表面に保護膜７７を形成する。また、半導体基板７１の裏面の中央のピエゾ抵抗体７２Ｐが形成される領域に、異方性エッチングにより凹部７１Ｃを形成することにより、約０．０１ｍｍの厚さの薄肉部７１Ａを形成する。
【０１０８】
加速度センサ７０自身は、熱式流量センサ１０のように発熱抵抗体１２Ｈは用いていないため、抵抗値が大きく変化することはないが、実車環境での熱影響により抵抗値が変化してくる。従って、この場合も、直列接続されたピエゾ抵抗体７２に通電加熱してエージング処理することにより、加速度センサ７０の信頼性を向上することができる。本実施形態は、特に高温下で加速度を検出する目的に有利である。エージング処理終了後、狭隘部を切断して断線部７６とすることにより、実装時のセンサの不具合を回避することができる。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、加速度センサ等の物理量検出装置においても、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造を簡単なものとすることができる。
【０１１０】
なお、以上の各実施形態では、物理量検出装置として、空気流量センサ，圧力センサ，加速度センサを例にして説明したが、本発明は、半導体基板に薄肉部を形成するとともに薄肉部にヒーターを形成する構造の湿度センサ，ガスセンサ，温度センサ等にも適用することができるものであり、信頼性の向上した物理量検出装置を得ることができる。
【０１１１】
また、センサ素子の基板としては、上述した例のように、半導体基板や複数個の穴を設けた金属基板の上に非常に薄い絶縁膜を接着して薄肉部を形成する基板以外にも、例えば、複数個の穴を設けたセラミック基板の上に非常に薄い絶縁膜を接着して薄肉部を形成する基板等を用いることも可能であり、上述の各実施形態と同様にして、通電エージングすることも、エージング後にダイシングして各センサ素子に分割することも可能である。
【０１１２】
次に、図２７を用いて、本発明の第１０の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成について説明する。  
図２７は、本発明の第１０の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【０１１３】
本実施形態は、内燃機関、特に，ガソリンエンジンに適用したものである。吸入空気１０１は、エアクリーナー１０２，ボディ１０５，ダクト１０６，スロットルボディ１０９，吸気マニホールド１１０を介して、エンジンシリンダ１１４に吸入される。ボディ１０５には、サーミスタ等の吸気温センサ１０３及び上述した空気流量計２０が配置され、吸気温及び空気流量を検出して、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。スロットルボディ１０９には、スロットバルブの開度を検出するスロットル角センサ１０７が設けられ、検出されたスロットル角信号は、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。また、排気マニホールド１１５から排出されるガス１１６中の酸素濃度が、酸素濃度計１１７によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。エンジンの回転数は、回転速度計１１３によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。
【０１１４】
エンジンコントロールユニット１１１は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射量を算出し、インジェクタ１１２を用いて、吸気マニホルド１１０に燃料を噴射する。
【０１１５】
ここで、空気流量計２０は、図１〜図２２において説明したように、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造も簡単なものであり、したがって、内燃機関の制御の信頼性を向上することができる。
【０１１６】
なお、ディーゼルエンジンの場合も基本構成はほぼ同じであり、本実施形態と同様に適用できる。すなわち、ディーゼルエンジンのエアクリーナー１０２と吸気マニホールド１１５の途中に配置した空気流量計２０により流量が検知され、検知された信号がコントロールユニット１１１に取り込まれる。
【０１１７】
また、燃料制御のシステムだけでなく、点火時期の制御や車両の制御にも適当でき、同様に、制御システムの信頼性を向上できるものである。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、車両制御システムの信頼性を向上することができる。
【０１１９】
次に、図２８を用いて、本発明の第１１の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成について説明する。  
図２８は、本発明の第１１の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【０１２０】
本実施形態は、内燃機関、特に，ガスエンジンに適用したものである。吸入空気１０１は、エアクリーナー１０２，ボディ１０５，ダクト１０６，スロットルボディ１０９，吸気マニホールド１１０を介して、エンジンシリンダ１１４に吸入される。ボディ１０５には、吸気温センサ１０３及び上述した空気流量計２０が配置され、吸気温及び空気流量を検出して、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。スロットルボディ１０９には、スロットバルブの開度を検出するスロットル角センサ１０７が設けられ、検出されたスロットル角信号は、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。また、排気マニホールド１１５から排出されるガス１１６中の酸素濃度が、酸素濃度計１１７によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。エンジンの回転数は、回転速度計１１３によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。また、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）を封入したガスタンク１１８より供給されるガスの流量は、上述した空気流量計２０Ａによって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。
【０１２１】
エンジンコントロールユニット１１１は、始動時には、これらの入力信号に基づいて、インジェクタ１１２からのガスの噴射量を算出し、インジェクタ１１２を用いて、吸気マニホルド１１０に燃料を噴射する。また、始動後は、エンジンコントロールユニット１１１は、空気流量計２０Ａによって、ガス流量を検出し、所定のガス流量となるように、バルブ１１９の開度を制御する。
【０１２２】
ここで、空気流量計２０，２０Ａは、図１〜図２２において説明したように、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造も簡単なものであり、したがって、内燃機関の制御の信頼性を向上することができる。
ま  た、燃料制御のシステムだけでなく、点火時期の制御や車両の制御にも適当であり、同様に、制御システムの信頼性を向上できるものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、車両制御システムの信頼性を向上することができる。
【０１２３】
次に、図２９を用いて、本発明の第１２の実施形態による物理量検出装置である圧力センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成について説明する。  
図２９は、本発明の第１２の実施形態による物理量検出装置である圧力センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【０１２４】
本実施形態は、内燃機関、特に，ガソリンエンジンに適用したものである。吸入空気１０１は、エアクリーナー１０２，ボディ１０５，ダクト１０６，スロットルボディ１０９，吸気マニホールド１１０を介して、エンジンシリンダ１１４に吸入される。ボディ１０５には、吸気温センサ１０３が配置され、吸気温を検出して、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。スロットルボディ１０９には、スロットバルブの開度を検出するスロットル角センサ１０７が設けられ、検出されたスロットル角信号は、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。吸気マニホルド１１０には、上述した圧力センサ６０が配置され、吸気圧を検出して、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。また、排気マニホールド１１５から排出されるガス１１６中の酸素濃度が、酸素濃度計１１７によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。エンジンの回転数は、回転速度計１１３によって検出され、エンジンコントロールユニット１１１に取り込まれる。
【０１２５】
エンジンコントロールユニット１１１は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射量を算出し、インジェクタ１１２を用いて、吸気マニホルド１１０に燃料を噴射する。
【０１２６】
ここで、圧力センサ６０は、図２３及び図２４において説明したように、長時間使用しても抵抗値が変化せず、構造も簡単なものであり、したがって、内燃機関の制御の信頼性を向上することができる。
【０１２７】
また、燃料制御のシステムだけでなく、点火時期の制御や車両の制御にも適当であり、同様に、制御システムの信頼性を向上できるものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、車両制御システムの信頼性を向上することができる。
【０１２８】
なお、図２７〜図２９に示した車両制御システムには、図示はしないが、流量センサや圧力センサの他に、ガス成分センサや酸素濃度センサ，加速度センサ，温度センサ，湿度センサ等の他の物理量を検出するセンサ（検出装置）にも同様に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサを用いた空気流量計の実装状態の断面図である。
【図５】図５は、図４の要部拡大を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの製造時の平面図である。
【図７】図７は、図６の要部拡大を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いる発熱抵抗体と測温抵抗体の発熱温度と消費電力の関係の説明図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗変化率の説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗温度係数変化率の説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前後の発熱抵抗体の抵抗温度係数の説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理前後の発熱抵抗体の抵抗温度係数の説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施形態による熱式空気流量センサに用いるエージング処理後の発熱抵抗体の通電加熱時の抵抗変化率の説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第４の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの製造時の平面図である。
【図１７】図１７は、図１６の要部拡大を示す平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第５の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第６の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサのエージング処理時の平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第６の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサのエージング処理後の平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第７の実施形態による物理量検出装置である熱式空気流量センサの平面図である。
【図２２】図２２は、図２１のＡ−Ａ断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第８の実施形態による物理量検出装置である半導体式圧力センサの平面図である。
【図２４】図２４は、図２３のＡ−Ａ断面図である。
【図２５】図２５は、本発明の第９の実施形態による物理量検出装置である加速度センサの平面図である。
【図２６】図２６は、図２５のＡ−Ａ断面図である。
【図２７】図２７は、本発明の第１０の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【図２８】図２８は、本発明の第１１の実施形態による物理量検出装置である空気流量センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【図２９】図２９は、本発明の第１２の実施形態による物理量検出装置である圧力センサを用いた内燃機関の燃料制御システムの構成を示すシステム構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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