JPH05508915A - 温度バイアス形抵抗エレメントを用いた薄膜空気流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体センサに関する、詳述にはいわゆる“ホットワイヤ”または薄膜形 流速センサーこれは空気質量流のような流体パラメータを、この流体が、加熱さ れたエレメントから取り出す熱量を検出することにより測定する−に関する。

発明の背景および要約 周知のように空気流パラメータ測定は内燃機関の動作を制御する場合に著しく有 効である。現在の多（の自動車装置における代表的な通常の空気流センサは、ホ ットワイヤ流速形原理にもとづいて動作する。即ちホットフィルムまたは線が、 加熱されたエレメントと加熱されない（即ち周囲温度における）もう１つのエレ メントとの間の一定温度差を維持する目的で、電流により加熱される。加熱され るエレメントを通過する空気はこの加熱される工１／メントから熱を奪う（即ち 空気流が増加するにつれてより多くの熱をうばう）。

そのため、加熱されるエレメントを、周囲温度を上回わる同じ一定の温度差に維 持する目的で、付加的な加熱用電流を必要とする。加熱されるエレメントへ加え られる電流は、空気流パラメータ（例えば空気質量流）の測定を行なわせるため に、測定される。（例えば加熱エレメントと直列接続された抵抗の両端に生ずる 電圧降下を測定することにより、または直列抵抗中の電圧降下を用いることによ り、この抵抗を一定に維持する目的でこのエレメントへの電流を制御する）。

次にこの種の空気流センサに関連する全部ではないが先行の特許のリストを示す 。

米国特許第３．６２３．３６４号、Ｗｉｔｈｒｏｗ　３０　Ｎｏｖ米国特許第４ ．２４４．２１７号、Ｌｅｄｂｅｔｔｅｒ　１３Ｊａｎ１９８１ 米国特許第４．５０１．１４４号、ｌｌｉｇａｓｈｉ　他米国特許第４，１３５ ，３９６号、５ｔａｎｋｅ　他　２３Ｊａｎ１９７９ 米国特許第４，４７８．０７６号、Ｂｏｈｒｅｒ　２３　０ｃｔ米国特許第４． ２８３．９４４号、Ｇｒｕｎｅｒ　他　１８＾ｕｇ１９８１ 米国特許第４．６２４．１３８号、Ｏｎｏ　他　２５Ｎｏｖ米国特許第４，４７ １，６４７号、Ｊｅｒ履ａｎ　他　１８Ｓｅｐ１９８４ 米国特許第４．６３７．２５３号、Ｓｅｋｉｍｕｒａ　他　２０Ｊａｎ１９８７ 米国特許第３．９９２，９４０号、Ｐｌａｔｚｅｒ、　Ｊｒ、２３Ｎｏｖ１９７ ６ 米国特許第４．７３３．５５９号、＾ｉｎｅ　他　２９Ｍａｒ米国特許第４．６ ７２．８４７号、Ｕｃｈｉｙａｍａ　他　１６Ｊｕｎ１９８７ 米国特許第４．５４８．０７７号、ｖａｎ　Ｐｕｔｔｅｎ　２２０ｃｔ１９８５ 米国特許第４，５６６．３２０号、Ｂｏｈｒｅｒ　２８　Ｊａｎｌ　９８６ 米国特許第４．５８７．８４２号、Ｈａｎｄｌａｎｎ　１３Ｎｏｖ１９８６ 米国特許第４．５９６．１４０号、Ｄｏｒｍａｎ　他　２４Ｊｕｎｅ　１　９　 ８　６ 米国特許第４．６８０．９６３号、Ｔａｂａｔａ　他　２１Ｊｕｌ　１　９　８ 　７ 代表的な先行技術のホットワイヤ流速検出装置は次の部品を含む。

（ａ）　代表的には正の温度係数の抵抗（Ｔ　ＣＲ）を有する加熱エレメント： （ｂ）　加熱されるエレメントと通常は同じ材料から成るコールド（周囲温度） エレメント；（Ｃ）　加熱されるエレメントの電気特性（例えばこのエレメント を流れる電流を測定することにより）をコールドエレメントのそれと比較する比 較手段；（ｄ）　加熱されるエレメントとコールドエレメントとの間の一定温度 差を維持するために、加熱されるエレメントへ電流を供給する電流源： この装置においては、２つのエレメントの間の一定温度差を維持するのに必要と される電流は、流体の測定値である。流体が増加するにつれてより多（の電流が 、ホットエレメントを加熱するために必要とされる。何故ならばホットエレメン トは、流体に起因する強制された対流によりホットエレメントから奪われる熱を 補償するために、付加的な熱を供給しなければならないからである。同時にコー ルドエレメント温度は流れる流体の温度に追従し、このようにして流体の温度に おける変化を自動的に補償する。

以前は上述の形式の流体センサは、サブストレート上に配置された細い抵抗線ま たは厚い抵抗膜（または他の材料）を用いた。しかし最近は薄膜技術が、この種 の“ホットワイヤ”空気流センサを生産する目的で、有利に採用されている。薄 膜センサは、シリコン精密機械工学および薄膜処理技術を用いることにより、シ リコンサブストレート上に設けられる。このようにして形成される薄膜センサは 寸法が著しく小さく著しくわずかの電力しか消費せず、製造コストが低く、さら に応動時間が迅速であるような優れたセンサ特性を有する。

流体パラメータ検出用のシリコン基板薄膜センサを実現するための一例は、熱的 に絶縁されたダイヤフラム窓の上に形成される唯１つの薄膜加熱エレメントを設 けることである。上述のようにこのエレメントは、その中にバイアス電流を加え ることにより一定温度へ自己加熱される。加熱されたエレメントが流体へ露出さ れると、このエレメントは冷却へ向いその温度は低下する。加熱されたエレメン トへ接続されたフィードバック回路がこの変化を検出してこれに応動する。

（その目的は、加熱されたエレメントと、流体の周囲温度を測定する付加的なエ レメントとの間の一定温度差を維持することである）。このようにしてフィード バック回路は、加熱されるエレメントへより大きい電流を加えることにより応動 する。この場合、単位時間当りの流量は、この加えられた電流に関連づけられる しかしこの装置はいくつかの重大な欠点を有する。

センサの小さい寸法に起因してＳ／Ｎ比（特に低い流量率において）が低下し、 センサが外乱に不所望に感応することが多くなる。チップの寸法がこの欠点を改 善するために増加されると、コストの利点が低下の方向へ向う。使用される薄膜 材料の特性が、薄膜エレメントを流せる電流量も制限する。（そのためセンサの 動作温度範囲を制限する）。例えば薄膜の中に設けられるいくつかの材料の特性 は、センサが高い温度レベルでまたは電流レベルで動作されると、変化してしま う。さらに簡単なシリコン基板センサは従来は、温度補償、線形化、信号条件等 のようなチップ機能を付加するために用いられる、先端のシリコン集積化回路技 術を十分には使用していない。

シリコン基板薄膜空気質量流センサの種々の構成が、前記のＬｅｅ他による特許 出願０７／１３７２２０において（および前述の他の複数個の特許出願において ）示されている。１つの構成では、流体の上流および下流の間の温度差を測定す る２つの付加的な検出用抵抗を用いる。（この検出用抵抗を加熱するための上流 および下流の検出抵抗の間に加熱抵抗を設ける）。もう１つの構成は１つの加熱 抵抗と別個の検出抵抗を使用する。簡単にいうと、検出抵抗が加熱抵抗の温度を 検出し、制御回路が適切な電流を加熱抵抗へ、検出抵抗の抵抗変化に応動して加 える。その目的は、加熱抵抗の温度を一定に維持するためである。

これらの各種の薄膜センサはそれなりに有利ではあるが、さらに改善が可能であ る。

例えば従来の先行の“ホットワイヤ”流体センサの問題点の１つとして、加熱さ れるエレメントへ著しく多量の電流を供給する必要がある。例えば“流量ゼロ“ 状態は、補償される必要のある著しく大きい信号オフセットを設定する。この大 きい信号オフセットは、流れに対するセンサ応動ダイナミック応動レンジを制限 する。（即ち所定の給電電圧の場合に大部分がエレメントを加熱するために用い られ、制限された電圧を流れ信号のためのそれを上回わるようにさせる。そのた めセンサは、多くの適用事例および状況において見出される種々の流体の十分に 広い範囲を“カバーしない”。さらに加熱されるエレメントを加熱するために必 要とされる高い電流密度が、高い流れにおいてエレメントの特性を実際に損なう かまたは変化させてしまう。この問題は薄膜技術において特に深刻になっている 。（何故ならば例えば前述の様に、いくつかの材料は、薄膜中に設けられて高い 電流レベルで作動されると、それらの特性を変化するからである）。

本発明はこの問題を欠点を、互いに熱的に結合された複数個の加熱エレメントを 有する新規な著しく有利な流体センサ装置を提供することにより、解決している 。この装置は、従来の唯一エレメント形薄膜センサに起因する制限を除去するた めの所望の解決手段を提供する。

要約すると本発明の１つの構成は、互いに熱的に密に結合されている２つの別個 の加熱エレメントを提供する。（例えば一方のエレメントを他方のエレメントの 上部へ成層化することにより）。実施例においては一定電流が一方の加熱エレメ ントへ供給される。（このエレメントは“伝導加熱エレメント”と称される）。

この伝導加熱エレメントは、所定の流体条件（例えば流れがゼロの状態）の下で 他方の加熱エレメントを周囲温度を上回わる一定温度に維持するために必要な熱 の大部分を供給する）。伝導加熱エレメントにより発生される熱は他方の加熱エ レメント（ここでは“センサ加熱エレメント”と称される）を周囲温度を上回わ る所定の温度に維持する。このことは伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメン トの間の密な熱結合にもとづ（。（前記の温度差は、流体の流量ゼロの場合に周 囲温度を上回わる所望の温度差である）。

流体が増加するにつれて、強制される対流にもとづいて、熱がセンサ加熱エレメ ントから（伝導加熱エレメントからも）うばわれる。これによりセンサ加熱エレ メントの温度を、周囲を上回わる所望の上昇される温度へ低下させる。センサ加 熱エレメントを周囲温度を上回わるように維持するために必要とされる付加的な 熱は、センサ加熱エレメントそのものにより自己加熱の形式で供給される。即ち 電流がセンサ加熱エレメントへ直接供給される。その目的はセンサ加熱エレメン トに、それ自身の温度を周囲温度を上回わる値へ維持するために必要な十分な付 加的な熱をそれ自体で発生させることである。センサ加熱エレメントへ供給され るこの電流の大きさは、流体パラメータ（例えば空気質量流）の指標として（直 接）測定される。

このようにして伝導加熱エレメントが実質的に、加熱エレメントの初期動作温度 を定める。（この初期動作温度は伝導加熱エレメントへ供給される一定電流によ り設定される）。センサ加熱エレメントは伝導加熱エレメントと電気的には絶縁 されているが熱的にはほとんど完全に結合されている。センサ加熱エレメントは 空気流に起因する温度変化に、その抵抗を減少させることにより（その正の温度 係数にもとづいて）、応動する。、二の減少された抵抗に応じて、センサ加熱エ レメントへ接続されているフィードバック装置が、このセンサ加熱エレメントへ より多くの電流を供給する。その目的はこのセンサ加熱エレメントを、周囲温度 を上回わる一定の温度差へ維持することである。このセンサ加熱エレメントへ供 給される付加的な電流が、流体特性の尺度として測定される。

初期化および流れ検出の機能分離が低い流量時の感度を改善し、検出エレメント の長期にわたる安定性を高め、さらにより高い動作温度を許容する。増加された センサ温度動作範囲が、少なくとも一部は次の理由により設けられる。即ちセン サ加熱エレメントを流れる大部分のまたは全部の電流が、増加された流体により センサ加熱エレメントからうばわれる熱に起因することによる。このようにして センサ加熱エレメント内の電流密度を減少させる。（同時に、センサ加熱エレメ ント電流の流れから導出される信号中のオフセットを低減させる）。伝導加熱エ レメントとセンサ加熱エレメントが垂直に成層化されるとチップの寸法における 欠点はなくなる。さらに伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメントが異なる材 料から形成されると、高い集積度（即ちオン・チップフルレジスタブリッジの形 成）が可能になる、または容易化される。センサ応動時間も、電力消費を実質的 に増加することな（、改善できる。

本発明は、精密機械工学と標準的な集積回路製造工程による新規な総合的なプロ セスで製造される、前述の形式のシリコン基板空気流センサも供給する。有利に は薄いシリコンダイヤフラム窓が設けられ、その上に伝導加熱エレメントが（例 えば薄膜技術を用いて）形成される。センサ加熱エレメントはこの伝導加熱エレ メントの上部（またはその近傍）に設けられ、伝導加熱エレメントから電気的に 絶縁される。（例えば、２つのエレメントの間に配置される２酸化シリコンまた はちっ素化シリコンのような誘電体材料により）。

伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメントは必要に応じて不動態層（例えばＰ ＥＣＶＤちっ素物または酸化ちっ素）でコーティングされる。製造プロセスは、 ダイヤフラム窓周辺の深い拡散ドーピング層、ダイヤフラム窓のための多層誘電 体層、電気絶縁のための、伝導加熱エレメントの上部の上の誘電体層（伝導加熱 エレメントとセンサ加熱エレメントが成層化される時は）、電気導体を取り付け るため絶縁層中のエツチング処理される孔、センサ加熱エレメントのための第２ の抵抗薄膜層、付加的な不動態層、相互接続用の不動態中のエツチング処理され る孔、およびダイヤフラム窓（例えばシリコン非等方性エツチングプロセスを用 いて）の形成を含む。

この装置におけるダイヤフラム窓は加熱エレメントと絶縁エレメントとのための 良好な熱的絶縁および、温度変化に対する迅速な応動を許容する低い熱容量を提 供する。この誘電体ダイヤフラムは良好な電気絶縁も提供する。

本発明は先行の空気流センサ構成に比較して次のような多くの利点を有する。

低い速度流への著しく高い感度： 補償装置を構成するための一層の融通性（例えば制御ループの外部にある付加的 な加熱エレメントのため）： 検出エレメントに対するより少ない消費電流、そのためより高い動作温度とより 長い寿命を与える：所定のダイヤフラム面積のより効果的な使用；電力消費が比 例的に一層高（なることのない、改善された応動率（熱コンダクタンスは、熱容 量の一層わずかな増加により、著しく増加できる）。

チップ面積を犠牲にすることな（同一のセンサチ・ツブ上にさらに抵抗エレメン トを以後に付加できる（例えば複数個のエレメントの垂直の成層化により、およ び／または種々異なるエレメントのため種々の抵抗材料の使用により）。

図面の簡単な説明 本発明の他の構成および利点は、図面を用いて実施例を説明することにより、一 層完全に理解される。

第１図はホットワイヤ流量計の実施例の平面図を示す。このセンサ装置は、セン サ加熱エレメントへ熱的に結合された伝導加熱エレメントを有するセンサスドラ クチャを含む： 第１Ａ図ｊマ第１図に所属する伝導関数の実際の測定のグラフ図である。この場 合は伝導加熱エレメントは遮断されている； 第２図は第１図のセンサを含む検出装置の実施例の簡単化された図である： 第３図は第２図の装置の一層詳細な図である；第４図は、インターレースされた 即ち入り組まされた伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメントを備えた、第１ −図のセンサのシリコン基板の第１実施例の平面図である： 第５図は第４図のシリコン基板の第１実施例の断面図である： 第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図、第５Ｄ図、第５Ｅ図は、第５図に示されたシリ コン基板ストラフチャを製造するための有利な工程の実施例である：第６図は、 伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメントが垂直に成層化されている形式の、 シリコン基板の別の実施例の全体図である； 第６Ａ図は第６図に示された実施例の多層底部の平面図である； 第６Ｂ図は第６図の実施例の上部金属層の平面図である： 第６Ｃ図は第６Ａ図と第６Ｂ図をまとめて示した詳細図である： 第７図は第６図に示されたストラフチャの断面図である： 第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図、第７Ｄ図、第７Ｅ図、第７Ｆ図、第７Ｇ図は、 第７図に示されたストラフチャを製造するために用いられる製造プロセスの実施 例の図である； 第８図と第９図は、第７図の特性の実際の測定のグラフ図である。

実施例の説明 図１は本発明の実施例による流量センサ装置５０のブロックダイヤグラムである 。この装置５０は、限定されない使用法の一例として、内燃エンジンの空気供給 路中の空気質量流を測定するために用いられる。

実施例における装置５０は、シリコン基体の検出ストラフチャ５２の固体集積化 回路（ＩＣ）を含む。これは作動／補償回路５４へ電気接続されている。いくつ かの適用例においては、共通ＩＣ上にセンサスドラクチャとの一体化する回路が 望ましい。回路５４は電源供給電圧Ｖ　ｃｃ’を供給される。この電圧を回路５ ４は、センサスドラクチャ５２を作動する電流へ変換する。作動／補償回路５４ はセンサスドラクチャ５２へ供給される電流の大きさも測定し、さらにその測定 から出力信号Ｖ　ｏｕｔを送出する。このＶ　ｏｕｔは、センサスドラクチャ５ ２を通過した流体のパラメータを示す（有利な実施例においては出力信号Ｖ　ｏ ｕｔは、センサスドラクチャ５２が通過された空気質量流を示す）。

有利な実施例における作動／補償回路５４は有利に、その作動回路の部品として 、ホットエレメント６２の抵抗をコールドエレメント５８の抵抗と比較するため の回路を含む。両方のエレメントにおける電流は、ホットエレメントを冷やそう とする、増加される流量により要求されるに応じて、増加される。クールエレメ ントは有利な実施例においては冷えている、何故ならばそれはより少ないエネル ギーを放出するか、および／またはそれはヒートシンクに対して低い熱インピー ダンスを有するからである。前述の様に実施例においてはコールドエレメント５ ８は、センサスドラクチャ５２と同じ集積回路５６の上に設けられるが、しかし 流体の周囲温度に維持する目的でセンサスドラクチャ５２からは熱的に絶縁され る。このコールドエレメント５８は基準温度信号を供給する目的で用いられる。

その目的は、作動／補償回路５４がセンサスドラクチャ５２を流体の周囲温度を 上回わる所定の温度に維持するためである（さらに装置５０が自動的に流体の温 度へ調整されるためである）。

実施例において、加熱される伝導エレメント６０が設けられている。この伝導エ レメント６０はホットエレメント６２へ熱的に結合されている。ホットエレメ− ント６２は一様な温度におかれる、何故ならばこれはその流路に一様にエネルギ ーを放散し、さらにそれはヒートシンクから一定の距離にあることによる。熱流 は、空気中へ失なわれる部分は除いて、ホットエレメント６０．６２からヒート シンクへ流れる。空気流が存在しない時はエレメント６０の内部のすべての部品 はほとんど同一の温度にある。しかしエレメント６０からヒートシンク−これは 周囲温度にある−の縁の方向へは温度こう配が存在する。（このこう配範囲は第 １図に示されている様に５２の部分として存在する）実施例におけるセンサスド ラクチャ５２はこのように、抵抗Ｒ７を有する伝導加熱エレメント６０を含む： さらに抵抗Ｒ３を有するセンサ加熱エレメント６２を含む。エレメント６０と６ ２は互いに密に熱的に結合されており、そのためこれらは実質的に同じ温度にあ る。センサ加熱エレメント６２を流れる付加的な電流はセンサ加熱エレメントの 自己加熱による熱に加わる。これによりセンサ加熱エレメントの温度を上昇させ る。

実施例における作動／補償回路５４はこの種の付加的な電流をセンサ加熱エレメ ントへ、制御される量として供給する。そのためセンサ加熱エレメントの温度が ２つの熱源により上昇される：センサ加熱エレメント６２を流れる電流により供 給される自己加熱；伝導加熱エレメント６０からの熱の伝導によるセンサ加熱エ レメントの加熱。

実施例において伝導加熱エレメント６０を流れる電流は独立に制御されて一定に 保持される。そのためセンサスドラクチャ５２に流体が流れると、作動／補償回 路５４が付加的な電流をセンサ加熱エレメント６２に流してこのセンサエレメン トの温度を、コールド（基準）加熱エレメント５８の温度を上回わる所定の温度 差へ維持する。一定の電流は周囲温度が増加するにつれて増加する。このことは この回路の温度補償のために必要とされる。しかし他の動作条件の下でおよび別 の適用例においては、一定電流が最適でないこともある。

第１Ａ図は第１図（第４図に示されている実験データを供給するために用いられ る装置の設計）に示された形式の実際のセンサ装置５０により測定された実際の 実験データの示すグラフ情報の線図である。曲線“Ａ”は、伝導加熱エレメント ６０が接続解除されて、センサ加熱エレメント６２を周囲温度を上回ゎる所望の 温度に維持するために用いられる全部の熱が自己加熱により形成される時に、セ ンサ加熱エレメント６２を流れる電流における変化を示す。他方、曲線“Ｂ゛は 図Ｊに示された状態を示す。この場合（−例として）センサ加熱エレメント６２ を加熱するために用いられる熱の約８０％（流れのない状態で）が伝導加熱エレ メ：ノト６０から得られる。この場合、残りの２０％はセンサ加熱エレメントの 自己加熱により得られる。第１Ａ図のグラフに示されている様に両方の曲線は周 囲レベルを上回わる差７５℃に維持される。しかし曲線“Ａ″の場合（センサ加 熱エレメント６２が自己加熱による全部の熱を供給する時）に、電流がしたがっ て電流密度が曲線“Ｂ”　（この場合、公称的に熱の８０％が伝導加熱エレメン ト６０により供給される）の場合よりも著しく高い。さらに流体における変化に 応じてセンサ加熱エレメント６２を流れる電流におけるパーセント変化は、伝導 加熱エレメント６０により供給される熱の８０％よりも大きい。

第２図は、第１図に示された装置５０の簡単化電気ダイヤグラム図である。定電 流源６４は伝導加熱エレメント６０を流れる一定電流を供給する。伝導加熱エレ メント６０はＲ１の抵抗を有し、そのため電流１１を熱エネルギー６６へ変換す る。この熱エネルギー６６は伝導加熱エレメント６０からセンサ加熱エレメント ６２へ伝導されて、センサ加熱エレメントの温度を上昇させる。付加的な電流Ｉ 、が加熱エレメント６２を流れて、センサ加熱エレメントの自己加熱を生ぜさせ る。

第２図の実施例において、抵抗７２（Ｒ工。）がセンサ加熱エレメント６２と直 列に接続されており、その目的は、センサ加熱エレメント６２を流れる電流■、 に比例する、抵抗７２の両端の電圧降下■。を分圧器へ供給するためである。比 較器７０がこの電圧■。

を、コールドエレメント５８と直列に接続されている別の抵抗７４の両端に形成 される別の電圧降下と比較する（この場合、抵抗７２．７４の相対値は、コール ドエレメント５８の温度とセンサ加熱エレメント　６２の温度との間の所望の温 度差ΔＴを供給するために調整されている）。

実施例においてエレメント６０．６２および５８はすべて抵抗（Ｔ　ＣＲ）の正 の温度係数を有していて、温度における増減が抵抗における増減を生ぜさせる。

流体が増加するにつれて、センサ加熱エレメント６２から除去される熱量がそれ に応じて増加し、その結果、このエレメントの温度低下およびエレメント抵抗に おける相応の減少を生ぜさせる。その結果生ずる電流Ｉ３における増加が、減少 されたエレメント抵抗にもとづいて生じ、そのため抵抗７２の両端の電圧Ｖｏに おける増加を生ぜさせる。ＯＰアンプ７０が、抵抗７４の両端の電圧降下よりも 抵抗７２の両端の電圧降下におけるこの増加に応動して、制御信号を出力する。

この出力信号は、トランジスタ６８のコンダクタンスを増加して、電流Ｉ３にお ける被制御の増加量をセンサ加熱エレメント６２へ加える。（その目的はエレメ ントにより熱として消費されるエネルギーを増加させるためである）。センサ加 熱エレメント６２により発生されるこの増加された熱は、伝導加熱エレメント６ ０により供給される熱と効果的に加算される。その目的はセンサ加熱エレメント ６２の温度を、コールドエレメント５８の温度を上回わる所望の温度差へ増加す るためである。コールドエレメント５８の抵抗値および抵抗７４の抵抗値は、コ ールドエレメント５８と関連づけられるいかなる自己加熱効果を最小化するよう に、選定できる（または第３図を用いて後述される付加的な構成と関連づけて） 。

第２図に示されている様にＶ　ｏｕｔがＲ３にもとづくブリッジバランスが次の ように加熱されるまで、増加する。

このことを作動させる目的で、ＲｃはＲ５まで高（加熱できない。このことは大 抵のホットワイヤ流体速度計ストラフチャにおける問題点である。実施例（第３ 図に示されている）において、このことはＲＣにおける電流を、ＯＰアンプ８２ とトランジスタ８４を電圧フォロワとして用いることにより、比Ｒ２１／Ｒ１９ だけ減少させることにより処理される。しかしＲ６中Ｒ８であるため、Ｒｃの両 端Ｒｃの電圧降下はＲＳの両端の電圧降下よりも小さい。そのためＲ７とＲ８は Ｒｓ　＋Ｒ２０の組み合わせの両端の電圧を分圧するために用いられる。Ｒ，に おける十分な電流が、Ｒｃを加熱するおそれな（、Ｒｓを適切な、比例的なしか しより低い電流の値へ加熱するならば、“ブリッジ”は平衡状態にある。Ｒ８と Ｒ２０は両方ともΔＴを反対方向へ制御する。

Ｒｃがより高い抵抗値をまたはヒートシンクに対してより低い熱抵抗を有するか または伝導加熱素子により加熱されない時は、Ｒｃは熱くはならず第３図に示さ れた回路は必要とされないであろう。Ｒ３とＲｃは、第４図における装置が設計 されている温度を追従するように、有利に整合される。Ｒ６は別個のダイヤフラ ム上にも設けられる。

第３図は、上述の付加的な構成を一体化したセンサ装置５０の詳細図である。第 ２図に示されている定電流源６４は電源電圧の両端の伝導加熱エレメント６０に より実施される（この場合、電流制限抵抗８０は伝導加熱エレメントを流れる電 流量を設定するために設けられている）。付加的な演算増幅８２と所属のトラン ジスタ８４が、第３図の回路においては、コールドエレメント５８をより少ない 電流を流させる（これによりコールドエレメント５８における自己加熱作用を低 減する）。

一定電流Ｉ↑は伝導加熱エレメント６０により所定のセンサ温度を設定する目的 で設定される。センサ加熱エレメント６２は伝導加熱エレメント６０へほとんど 完全に結合されるため、センサ動作温度は、センサ加熱エレメント抵抗Ｒ３にお ける変化を測定することにより、監視できる。センサ作動温度が設定されるとセ ンサ加熱エレメント６２と、抵抗Ｒ２０と抵抗７２（Ｒ１９）の両端に形成され る電圧レベルは、空気のない場合にまたは流体の条件の下で、抵抗ブリッジとフ ィードバック回路を用いて調整される。例えば抵抗ブリッジパラメータ（例えば Ｒ１９）は０．５■の■Ｏｕｔ信号レベルを供給するために調整される（有利に は空気のない場合のまたは流量条件の下でＶｏｕｔ信号レベルは次のように調整 される、即ち流れのない条件の下でセンサ加熱エレメント６２を流れる電流が、 何らの意味のある自己加熱を生ぜさせないようにする目的で、著しく低くされる ）。自己加熱によりセンサ加熱エレメント６２により発生される熱エネルギーは 、流量ゼロの条件の下では、伝導加熱エレメント６０により発生される熱の１０ ９６以下にできる。

空気または流体の存在する条件の下で、センサ加熱エレメント６２は冷やされて 、フィードバック回路（例えばＯＰアンプ７０）は、コールドエレメント５８に より、周囲温度を上回わる初期温度を回復しようとする。伝導加熱エレメント６ ０へ供給されるエネルギーは固定されているため、温度を上昇させるために必要 とされる全部のエネルギーは、フィードバック回路によりトランジスタ６８によ り供給される。このようにしセンサ加熱エレメント６２は流体により生ぜされた 強制された空気流通にだけ応動し、他方、伝導加熱エレメント６０の電流バイア スはセンサ加熱エレメントのための動作温度を形成するために独立に設定される 。第８図および第９図の、センサ加熱エレメント６２のグラフの実施例は、空気 または流体に対する電流および電圧Ｖ　ｏｕｔを示す。

このように本発明の１つの構成によれば、流体のない条件の下での初期センサ温 度を維持する機能と、流体を補償するための熱出力を増加する機能とは、独立に 設けられる。伝導加熱エレメント６０は、流れのない条件下で周囲温度を上回わ る所定の温度にセンサスドラクチャを維持するために必要とされる全部の熱出力 を供給する。さらにセンサ加熱エレメント６２はこの熱出力をほとんど供給しな い。センサ加熱エレメント６２は、流体にもとづいてセンサスドラクチャ５２か らの強制された熱流除去を補償するために必要とされる全部の熱を供給する。こ のようにしてセンサ加熱エレメント６２を流れるほとんど全部の電流が流体パラ メータへ応動する。このようにしてこの構成は出力信号Ｖｏｕｔにおける著しく 低いオフセット電圧／電流を供給して、流体へ応動する、電流／電圧における変 化のパーセント値も増加する。

第５図と第７図は第１図に示された基本のシリコン基体センサスドラクチャ５２ を示し、さらに第１図のセンサスドラクチャ５２の２つの実施例（それぞれ５２ Ａ、５２Ｂ）を示す。第５図は第１実施例５２Ａを示し、この場合は伝導および センサ加熱エレメント６０ａ、６２ａが共面でインターレースされて即ち隣り合 うように並置されている。他方、第７図は第２実施例を示し、この場合は伝導お よびセンサ加熱エレメントが互いに重なるように垂直に成層化されている。

第５図および第７図に示されているセンサスドラクチャ５２Ａ、５２Ｂは（１０ ０）配向を有するシリコンサブストレート９０をそれぞれ含む。誘電体層９６（ これは実施例において実際に、５ｉＢＮ４の層をはさんだ２つの５ｉ０２層を含 む）が一様にシリコンサブストレート９０の前面または上面９１をおおう。“窓 “またはダイヤフラム９２はこの誘電体層９６から形成されている（有利な実施 例においてはこのサブストレート９０は９４において凹欠されており、そのため 誘電体層だけがこのダイヤフラム領域の中に残される）。他方、第５図と第７図 は断面図である。図示されている様にシリコンサブストレート９０はリップを形 成し、これは実買的に完全にダイヤフラム９２を囲むが、いくつかの実施例にお いてはダイヤフラムを囲むだけに必要とされるよりも著しく大きくすることがで きる（例えば同じサブストレート上の他のコンポーネントを集積する目的で）。

誘電体層９６は著しく薄い（例えば１ミクロン）ため著しく小さい質量を有する 。誘電体層９６の中心領域９８はシリコンサブストレート９０から熱的に良好に 絶縁されており、シリコンサブストレートそのものは良好なヒートシンクとして 作用する。ダイヤフラム９２の機械的な凹凸はその大きさく面積）に依存し、適 切な大きさく例えばｌ　ｍＩＸ　ｌ　ｇ＊）は大きい圧力（例えば６０ｐｓｉ） に耐えられる。

正方形（または長方形）の窓１００は（１１０）結晶グラフィック方向と一直線 の縁１０２により、シリコンサブストレート９０の“開口”側上に区画されてい る。裏側のサブストレート表面１０６ａ、ｂも、図示されていない誘電体層によ ってもおおわれている（この層は２酸化シリコンから成る）。

長方形のボロンでドーピングされたシリコン層（Ｐ”）ｉ０８ａ、ｂはダイヤフ ラム９２を区画する。ドーピングされた層１０８ａ、ｂの役割はダイヤフラム９ ２の寸法と形状を正確に定めるためである。その目的は、各々のダイヤフラムが 、薄いフィルムの検出エレメントまたは加熱エレメントに対して同一の熱的絶縁 を形成するためである。この層１０８ａ、ｂ（これは実際は唯１つのドーナツ状 の領域である）もダイヤフラム９２の所望の任意の形状の形成を容易化する。（ しかし代表的なシリコン非等方性のエツチングは通常は、ダイヤフラムが長方形 または正方形として形成されると、高い成功率を生ぜさせる）。

伝導加熱エレメント６０はダイヤフラム９２の上面に（即ち誘電体層９６の上面 に）配置される。この伝導加熱エレメント６０は例えば簡単なメアンダ体または その変形を有するように形成できる。伝導加熱エレメント６０のライン幅はこの エレメントの長さに沿って変形できる。その目的は、このエレメントがダイヤフ ラム９２の表面領域の大部分をおおう時に、熱的な絶縁の異なる割合を補償する ためである。伝導加熱エレメント６０が高い抵抗を有する時は、指状のレイアウ トが、全抵抗を低減する目的で用いられる。

種々の適切な抵抗材料が伝導加熱エレメント６０を製造する目的で用いられる。

例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａのような耐熱性材料が良好な候補である。ｐｔとＡｕは、 適切な接着剤と拡散バリヤ材料が（例えば誘電体層９６の上面１１０の一部とし てまたは上に）設けられて適切なパターン形成技術が用いられる時は、使用でき る。ＴｉＷがこの目的に著しく効果的である。別のすぐれた候補材料はポリソリ コンである、何故ならばこの材料は大きい抵抗範囲と抵抗値（ＴＣＲ）の大きい 温度係数を有し、さらに高い温度処理に耐えるからである。

第５図の実施例においてはセンサ加熱エレメント６２ａが伝導加熱エレメント６ ｏの近傍にまたはこれと組み合わされて配置される。その目的は２つのエレメン トの間の著しく良好な熱結合を達成するためである。センサ加熱エレメント６２ は伝導加熱エレメント６０と同じ形状を有するが、異なるライン幅を有する。有 利には第５図におけるエレメント６０ａ、６０ｂはブレーナ形である。これらの エレメントは（例えば入り組んだ指の部分を含むことにより）次のように配置さ れる。即ちエレメントが互いにインターレースする必要なく、さらにエレメント の各々が、誘電体層９６の上でその全部の延在部が位置されるようにするためで ある。

構成の一例が第４図に示されている。この構成は、それぞれ２つのエレメントを 有する２つの別個のダイヤフラムＤｉ、Ｄ２を含む。第１ダイヤフラムＤ１の２ つのエレメントはエレメント６０．６２として結合できる。（エレメント６２は エレメント６ｏにより囲まれる“内側”エレメントである。第２のダイヤフラム Ｄ２の内側エレメントは有利にコールドエレメント５８として結合されている、 何故ならばこれはダイヤフラムＤ１の内側エレメント６２へ適合化されているか らである。ダイヤフラムＤ２の“外側”エレメントは使用されない）。

センサ加熱エレメント６２は、伝導加熱エレメント６０を作るために用いられる 材料と同じ材料から形成できる、または選択的に、伝導加熱エレメントを作るた めに用いられる異なる適切な材料を用いることができる。

しかしセンサ加熱エレメント６２は流量または温度検出エレメントとして用いら れるため、これは高いＴＣＲを（したがってプラチナおよび金が、センサ加熱エ レメント６２を含む材料のための適切な候補である）。

第７図はセンサスドラクチャ５２Ｂの別の実施例を示す。この場合、伝導加熱エ レメント６０とセンサ加熱エレメント６２が一方が他方の上に垂直に成層化され ている。この垂直の成層化が良好な熱的結合を達成し、さらにセンサスドラクチ ャにより占められる表面積を低減させることによりセンサの寸法も低減する。

有利な実施例においては伝導加熱エレメント６０が誘電層９６の上面１１０の上 に配置されている（第６図）。付加的な電気的絶縁（しかし有利にはそれほど熱 的に絶縁されない）層１１２が、伝導加熱エレメント６０の上に配置される（さ らに有利な実施例においては伝導加熱エレメントの全部をおおう、ただし電気的 な相互接続が、伝導加熱エレメントによりおおわれない誘電体層の部分と共に、 エレメント６０．６２の間で必要とされる個所は除（）。伝導加熱エレメント６ ０の材料は、絶縁層１１２が作られる材料を主として定める。例えば伝導加熱エ レメント６ｏが金から作られる時は、絶縁層１１２は、形成された金エレメント の損傷を回避する目的で十分に低い温度で形成する必要がある。

センサ加熱エレメント６２（第６Ｂ図に構成の一例が示されている）は絶縁層１ １２の上面１１４を、伝導加熱エレメント６０の近傍の面積においておおう。

センサ加熱エレメント６２により区画されるパターンは、伝導加熱エレメント間 ０により区画されるパターンと実質的に重なるように、位置定めされる。その目 的は２つのエレメント間に最大の熱的結合を形成するためである。センサ加熱エ レメント６２のライン幅を伝導加熱エレメント６０のそれよりも一層せま（する こと、およびこれらのエレメント６ｏが互いにインターレースさせないことが必 要とされる。第７図におけるセンサ加熱エレメント６０の材料は、第５図におけ るのと同じＴＣＲを充足させるべきである。

第５図および第７図の各々におけるエレメント６゜、６２の上へ不動態層１１６ を当接することが望ましい。その目的は加熱エレメント６０．６２を不利な周囲 状態から、および製造過程中（すなわち領域ｌｏ。

をエツチングするために）に使用されることのあるシリコンの非等方性の腐食液 からも保護するためである。この不動態化層１１６は例えば、抵抗エレメント６ ０．６２をおおう酸化ちっ素層を含む。

第５Ａ図〜第５Ｅ図は、第５図のインターレースされた実施例を製造するために 用いられる製造ステップの実施例の順序を示す図面である。他方、第７Ａ図〜第 ７Ｇ図は、第７Ａ図に示された垂直に成層化された実施例を製造するために用い られる製造ステップの順序の一例を示す図面である。

第５図および第７図の実施例において、製造は（１００）配向のシリコンウエー ファ９０を設けることにより始まる。厚い２酸化シリコン層１２０がシリコンサ ブストレート表面９１の上に（例えば酸素とシリコンの直接的な化学反応により ）形成され、次に窓１２２が、シリコンを露出する目的でシリコンサブストレー トから除去される。次に高い濃度のボロンが窓１２２を通してサブストレート９ ０の中へ深く拡散される。その目的は上述の、ダイヤフラム９２の輪郭に相応す るパターンにおいて形成されることの所望される、Ｐ′″形にドーピングされる 領域１０８ａ、ｂを形成するためである。前述の拡散は、例えばＢＮソースと１ １００℃以上の温度での作動による通常のディープ拡散技術を用いて行なわれる 。さらに前述のＰ′″形ドーピング領域１０８ａ、ｂに関しては、実際は唯１つ のドーナッツ形の長方形の領域１０８が形成される。第５Ａ図と第７Ａ図は製造 のこの段階において得られるストラフチャを示す。

拡散ステップ後に、酸化シリコン層１２０は除去されて新たな薄い熱い酸化物層 １２４がその個所へ再成長される。次にちっ化物層１２６が酸化シリコン層１２ ４の上に被着され（例えば低圧の化学蒸気被着・・・ＬＰＣＶＤを用いて）、さ らに別の酸化シリコン層１２８がちっ化物層の上へ被着される。層１２４゜１２ ６および１２８は共に、第５図および第７図に示されている誘電層９６を形成す る。製造過程のこの段階で存在するストラフチャが、第５Ｂ図および第７Ｂ図に 示されている。

製造過程はこの段階において、第５図のインターレースされたセンサスドラクチ ャ５２Ａか、または第７図の成層化されたセンサスドラクチャ５２Ｂが形成され るかに応じて、分かれる。要するにこの過程の両方の実施例は、誘電体層９６の 上面１１０を抵抗フィルムでコーティングする工程を含む。その目的は、少なく とも伝導加熱エレメント６０を形成し、さらにこの形成されたエレメントの上に 不動態化された層１１６を形成することである。

第５Ｃ図と、これに関連する第５図に示されたインターレースされたセンサスド ラクチャ５２ａを製造するための過程に示されているように、伝導加熱エレメン ト６０ａ、ｂとセンサ加熱エレメント６２ａ、ｂが、両者が同じ抵抗フィルム材 料から同一の製造ステップで製造される（したがって付加的な製造ステップを省 略する）。しかし第５Ｃ図はさらに一般的な場合を示す。この場合、エレメント ６０ａ、ｂ１６２ａ、ｂが異なる材料から形成される（このようにして通常は２ つの別個の製造ステップにおいて形成する必要がある）。上述の適切な材料から 成る抵抗フィルムは通常の（例えば薄膜被着）技術を用いて所望の（例えばイン ターレースされた、入り組まされた等）技術で形成される。

第５Ｃ図に示された実施例において、伝導加熱エレメント６０は空間的に分離さ れて同時に被着される、同じ材料から成る部材６０ａ、６０ｂを含む。（有利に はエレメント６０ａ、６０ｂは同一の連続するエレメントの部分であり、断面図 には示されてはいないが第４図に示されている別の点で互いに結合されている） 。このようにして連続性の抵抗エレメントが形成される。図示の実施例において エレメント６０がエレメント６２を“囲む”。このエレメント６２も、空間的に 離されて同じ材料から成る２つのエレメント部材６２ａ、６２ｂを含むこともで きる（そして有利に、同じ唯１つのエレメントの異なる部分を含み、そのため図 示されていない別の点において結合されている）。エレメント６０と６２は、両 方のエレメントの間の物理的な分離にもとづいて電気的に一緒に接続されている 。第４図はエレメント６０．６２のための滴定される構成の一例を示す。（この 構成は第１図にも示されている）。この場合、伝導加熱エレメント６０はセンサ 加熱エレメント６２を囲む正方形の箱としてパターン化されている。このエレメ ント６２は伝導加熱エレメントの内側で区画された面積内を、伝導加熱エレメン トを電気接触することな（、だ行する。第４図は、それぞれ２つのエレメントを 有する２つのダイヤフラムＤＩ、Ｄ２を示す。ダイヤフラムの一方の上の１つの エレメントはＲＣのためにだけ用いられる。他方のエレメントはこの実施例にお いては使用されない。

第７Ｃ図〜第７Ｅ図は、第７図に示された成層化されたストラフチャ５２を形成 するために、誘電体層９６の形成後に形成される中間のストラフチャを示す。伝 導加熱エレメント６０は、通常の薄膜フィルム形成／被着技術（第７図）を用い て、誘電体層９６の上面１１０へ有利に形成される。次に付加的な誘電体層１１ ２が誘電体層の上面１１０の上へ、および新たに形成された伝導加熱エレメント ６０の上へ、形成される薄膜伝導加熱エレメントを損傷しない製造工程を用いて 、形成される。伝導加熱エレメント６０を形成するために用いられる材料の型に 応じて、誘電体層１１２が例えばＬＰＧＶＤ酸化シリコンにまたはプラズマ強化 化学蒸気被着（ＰＥＣＶＤ）酸化ちっ素とすることもできる（これらの被着技術 は、薄膜伝導加熱エレメント６０を溶融しないか損傷しない著しく低い温度を伴 なう）。その結果形成された中間ストラフチャが第７Ｄ図に示されている。次に センサ加熱エレメント６２が、通常の薄膜形成工程（第７図）を用いて、所望の パターンを所望の材料で、誘電体層１１２の上面１１４の上へ形成される。

付言すべきことは、第７図のストラフチャ実施例においては、伝導加熱エレメン ト６０が、垂直エレメント成層体の底部に設けられること、およびセンサ加熱エ レメント６２がこの成層体の上部に設けられることである。しかしエレメント６ ０．６２の間の熱結合が良好であり、さらに全部のダイヤフラム９２（その上に 形成される全部のストラフチャを含めて）が、いかなる流体状態の下でも実質的 に同じ温度におかれるため、流体との熱接触の目的では、どちらのエレメント６ ０．６２が他方の上にあるかは、問題とならない。

しかしこのことは他の理由にもとづいて重要である（例えば加熱エレメント６０ ．６２の一方の、他方に対する寸法、以後に製造工程において形成されることに より、したがって後続の最小数の工程に処理させることにより、加熱エレメント の１つへの損傷の最小化、等）。本発明は成層体の底部の上へ伝導加熱エレメン ト６０を設け、さらに成層体の上部の上へセンサ加熱エレメント６２を設けるこ とだけに限定されるのではない。

第５図のインターレースされたストラフチャ５２ａ、または第７図の成層化され たセンサスドラクチャ５２ｂの場合に、任意の露出された抵抗加熱エレメントを 、不動態化された層１１６（例えばＰＥＣＶＤ酸化ちっ素膜）でおおわれる。第 ５Ｄ図および第７Ｆ図を参照のこと。次に不動態化層１１６の多少の部分が、パ ッドポンディングのためにエレメント６０．６２の露出された部分を設ける目的 で、除去される。（またはマスキング技術が、この不動態層が特定の面に形成さ れるのを阻止する目的で用いられる）。最後に非等方性のシリコンエツチング溶 液が、ダイヤフラム窓１００を形成する目的で、シリコンサブストレート９０の “裏側”の選定された部分から、エツチング除去される（第５Ｅ図：第７Ｇ図） 。

第６図および第６Ｃ図は第７Ａ図〜第７Ｇ図に示された製造技術で製造された“ 成層化された”構成の一例を示す。第６図および第６Ｃ図は、絶縁層１１４゜１ １６を示さない図面である。その目的は、下側に存在するポリシリコン層６０と 上側に存在する金属層６２との間の構成をよりよ（示すためである。有利な実施 例においては、パッド２０４，２０５は、実質的にダイヤフラム９２の中心に配 置されているポリシリコン層６０への金の相互接続体である。パッド２０３．２ ０６は、エレメント６０の上部に存在する金エレメント６２へ接続されている（ エレメント６０．６２は、第６図および第６Ｃ図に示されていない熱５ｉ０２層 １１４により分離されている）。パッド２０７，２０８は、金であるコールドエ レメント５８を接続する。

本発明はその最も実際的な実施例に関連づけて説明したが、当業者は各種の選択 および修正を、以下の請求の範囲に記載された本発明の範囲内で実施可能である 。

Ｉ−ＨＨ（ｍＡ） ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、　６Ｃ 流量　ＣＦＰＭＩ ＦＩＧ、　８ 流量　ｔＦＰＭＩ ＦＩＧ、　９ 要　約　書 １つのシリコンベースのセンサスドラクチャにおいて２つの別個の自己加熱エレ メントが設けられる。第１の、“伝導”自己加熱形エレメントは一定電流を供給 されてセンサスドラクチャの温度を周囲温度よりも高い所望の初期温度へ上昇さ せる。第２の、“センサ°自己加熱エレメントが第１エレメントへ熱的に結合さ ねており、一定の温度差を維持するために、周囲温度とセンサスドラクチャ温度 との間の差にもとづいて調整される電流が供給される。センサ加熱エレメントを 流れる電流の大部分はこのように流量に生ぜられ、そのためこの電流が流量パラ メータ（即ち質量空気流）を測定するために有効に用いられる。これらのエレメ ントは、インターレースされるかまたは垂直に成層化される薄膜を含む。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ引０１１９９ Ｓ＾　４８６８５

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．流量センサストラクチャにおいて；第１電流の供給される自己加熱形伝導加 熱エレメントを備え、該伝導加熱エレメントは、前記のセンサストラクチャを実 質的に周囲温度を上回わる温度へ加熱するように値が選定されており；さらに自 己加熱形加熱エレメントは前記の伝導加熱エレメントへ密に熱的に結合されてい るが電気的には絶縁されており、該センサ加熱エレメントは、前記センサストラ クチャの温度と前記周囲温度との差に相応する第２電流を供給されるように接続 されており、該センサ加熱エレメントは流量における変化に相応する可調整の熱 出力を送出することを特徴とする流量センサストラクチャ。
2. ２．一定電流を前記の伝導加熱エレメントへ加える手段を含む、請求項１記載の 流量センサストラクチャ。
3. ３．前記伝導加熱エレメントへ接続されている手段を含み、該手段は、前記伝導 加熱エレメントを流れる電流を独立に制御する、請求項１記載の流量センサスト ラクチャ。
4. ４．前記センサ加熱エレメントを流れる電流の大部分が、流量の中の変化に相応 する請求項１記載の流量センサストラクチャ。
5. ５．前記センサ加熱エレメントを流れる電流の実質的に大部分が流量における変 化に相応する、請求項１記載の流量センサストラクチャ。
6. ６．前記ストラクチャがさらに、その上に形成されたダイヤフラムを有するシリ コンサブレートを含み；さらに前記伝導加熱エレメントをセンサ加熱エレメント が前記ダイヤフラムの上に配置されており、さらに各々は薄膜を含む、請求項１ 記載の流量センサストラクチャ。
7. ７．伝導加熱エレメントが、前記センサ加熱エレメントのエレメントとインター レースされた部材を含む、請求項１記載の流量センサスト３ラクチャ。
8. ８．前記伝導加熱エレメントとセンサ加熱エレメントが、一方が他方の上に垂直 に設けられるように成層化されている、請求項１記載の流量センサストラクチャ 。
9. ９．前記センサ加熱エレメントが前記伝導加熱エレメントの上に設けられるよう に配置されている、請求項８記載の流量センサストラクチャ。
10. １０．流量センサストラクチャにおいて；第１電流の供給される自己加熱形伝導 加熱エレメントを備え、該伝導加熱エレメントは、前記のセンサストラクチャを 実質的に周囲温度を上回わる温度へ加熱するように値が選定されており；さらに 自己加熱形加熱エレメントは前記の伝導加熱エレメントへ密に熱的に結合されて いるが電気的には絶縁されており、該センサ加熱エレメントは、前記第１電流の 大きさに依存しない大きさを有する第２電流を供給されるように接続されており 、該第２電流は流量における変化に相応する別の可調整の熱出力を送出すること を特徴とする流量センサストラクチャ。
11. １１．流量検出法において、該検出法が次のステップを有し； 即ち第１電流を発生するステップ； 該第１電流を伝導加熱エレメントへ加えるステップ； 該第１電流に応動してセンサストラクチャを加熱するステップ； 流量における変化に起因する、センサストラクチャの温度における変化を測定す るステップ；該測定された温度変化に相応する第２電流を形成するステップ； 該第２電流を、前記伝導加熱エレメントと密に熱結合されているが電気的には絶 縁されている自己加熱形センサ加熱エレメントヘ、加えるステップ；前記第２電 流に応じて前記センサストラクチャを加熱するステップ；を有することを特徴と する流量検出法。
12. １２．流量検出装置において； ダイヤフラムを備え； 該ダイヤフラムにより支持された自己加熱形伝導加熱エレメントを備え； 該伝導加熱エレメントへ電気接続されていて前記伝導加熱エレメントへ第１電流 を供給する第１電流供給手段を備え、該手段は前記伝導加熱エレメントに前記ダ イヤフラムを周囲温度を上回わる温度へ加熱するように、値が選定されており； 前記ダイヤフラムにより支持され、前記伝導加熱エレメントへ密に熱的に結合さ れているが電気的には絶縁されている自己加熱形センサ加熱エレメントを備え； さらに センサストラクチャの温度と周囲温度との差に相応する第２電流を前記センサ加 熱エレメントへ加える第２電流印加手段を備え、さらに前記センサ加熱エレメン トが流量における変化に相応する熱出力を供給することを特徴とする、流量検出 装置。
13. １３．伝導加熱エレメントが前記ダイヤフラム上に配置されており；前記流量検 出装置がさらに、前記伝導加熱エレメントの上に配置された電気絶縁層を含み前 記センサ加熱エレメントが前記電気絶縁層の上に配置されている、請求項１２記 載の装置。
14. １４．前記センサ加熱エレメントが前記ダイヤフラムの上に配置されており； 前記装置がさらに、伝導加熱エレメントの上に配置されている電気絶縁層を含み ；さらに前記伝導加熱エレメントが前記電気絶縁層の上に配置されている、請求 項１２記載の装置。
15. １５．前記センサ加熱エレメントと前記伝導加熱エレメントとが共面にありさら にインターレースされたエレメント部分を含む、請求項１２記載の装置。
16. １６．前記第１電流供給手段が前記伝導加熱エレメントへ一定の電流を供給する 、請求項１２記載の装置。
17. １７．流量センサを製造する方法が以下のステップを有するようにし；即ち （ａ）シリコンサブストレートを設けるステップ（ｂ）該サブストレートの上に 誘電体層を形成するステップ； （ｃ）該誘電体層の上に薄膜伝導加熱エレメントを形成するステップ； （ｄ）前記センサ加熱エレメントと伝導加熱エレメントとが電気的には互いに絶 縁されているが熱的には互いに密に結合されるように、薄膜センサ加熱エレメン トを誘電体層の上に形成するステップ；（ｅ）前記薄膜層を不動態層でおおうス テップ；（ｆ）前記誘電体層により占められる空所を設けるために前記シリコン サブストレートの一部をエッチング除去するステップ；を有することを特徴とす る、流量センサを製造する方法。
18. １８．流量センサを製造する方法において次のステツプを有し；即ち （ａ）シリコンサブストレートを設けるステップ（ｂ）該サブストレートの上に 誘電体を形成するステップ； （ｃ）該誘電体層の上に第１薄膜加熱エレメントを形成するステップ； （ｄ）該第１薄膜加熱エレメントの上に電気絶縁層を被着するステップ； （ｅ）該第１加熱エレメントと第２伝導加熱エレメントが互いに電気的には絶縁 されるが熱的には互いに密に結合されるように、第２薄膜センサ加熱エレメント を前記絶縁層の上へ形成するステップ；（ｆ）第１加熱エレメントがその上に配 置されている前記誘電体層の一部により占められる空所を設けるために、前記シ リコンサブストレートの一部をエッチング除去するステップ；を有することを特 徴とする、流量センサの製造法。