(57)【要約】【課題】従来に比べてより効率的に湿度検出が可能な湿度センサを提供する。【解決手段】複数の電極間の静電容量に基づいて、湿度を検出する湿度センサであって、基板（１１）と、上記基板に対向する保護膜（１８）と、上記基板に、一端が当接するように設けられた複数の電極（導電膜１６）と、上記基板と上記保護膜との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜（１７）とを備え、上記複数の電極の他端は、上記保護膜に当接している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、
基板と、
上記基板に対向する保護膜と、
上記基板に、一端が当接するように設けられた複数の電極と、
上記基板と上記保護膜との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜とを備え、
上記複数の電極の他端は、上記保護膜に当接していることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
上記複数の電極の形状は、柱状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。
【請求項３】
上記複数の電極は、短径が０．１μｍ以上の楕円柱であり、
上記複数の電極間の距離が互いに０．１μｍ以上になるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項４】
上記複数の電極は、一辺が０．１μｍ以上の多角柱であり、
上記複数の電極間の距離が互いに０．１μｍ以上になるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項５】
複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、
基板上に導電性の配線を形成する配線形成工程と、
上記配線上に導電膜を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、
上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜を形成する感湿膜形成工程と、
上記複数の電極に当接するように保護膜を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴とする湿度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサ、およびそのような湿度センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿度を検出するための湿度センサの一つとして、静電容量式湿度センサが用いられている。静電容量式湿度センサは、通常、複数の電極と、これらの電極間に、空気中の水分を吸湿および脱湿する膜（以下、感湿膜と呼称する）とを備えている。感湿膜が空気中の水分を吸湿および脱湿すると、感湿膜の誘電率は変化する。感湿膜の誘電率の変化に伴い、電極間の静電容量が変化するため、上記の構成を備えた静電容量式湿度センサは、この静電容量の変化に基づいて湿度の変化を検出する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、略平行に対向するように設けられた２枚の平板状の電極と、上記電極間に設けられた感湿膜とを備えた湿度センサが記載されている。また、特許文献２には、対向するように設けられた櫛形の形状を有する２つの電極と、上記２つの電極を覆うように設けられた感湿膜とを備えた湿度センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２０４２７号公報（１９９５年５月１２日公開）
【特許文献２】特表２００３−５１６５３９（２００３年５月１３日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は、特許文献１に記載の湿度センサの断面構成を示す概略図である。図７に示すように、特許文献１に記載の湿度センサ４は、感湿膜４２を２枚の平板状の電極４１によって挟持する構造を有している。そのため、空気中の水分は、感湿膜４２と、空気とが接触する側面開口部（図７において、感湿膜４２の水平方向）から、感湿膜４２の内部に出入りすることにより、感湿膜４２に吸湿および脱湿される。空気中の水分を吸湿および脱湿した感湿膜４２の誘電率の変化に伴い、２枚の電極４１間の静電容量が変化する。ここで、上記の湿度センサ４の検出感度を向上させるには、測定される静電容量の値を大きくすることが必要になる。
【０００６】
湿度センサ４において、測定される静電容量の値を大きくするためには、２枚の平板状の電極間の距離を短くすることが考えられる。しかしながら、電極間の距離を短くすると、測定される静電容量の値を大きくすることはできるが、感湿膜４２と、空気とが接触する面積が小さくなる。これにより、湿度センサ４は、感湿膜４２に空気中の水分が入り込みにくい構造になってしまうため、結果として効率的に湿度変化を検出することが困難になってしまうという課題がある。
【０００７】
図８は、特許文献２に記載の湿度センサの断面構成を示す概略図である。図８に示すように、特許文献２に記載の湿度センサ５は、複数の電極５２を覆うように感湿膜５３が設けられているため、空気中の水分が感湿膜５３に入り込みやすい構造になっている。しかしながら、保護膜５４を介して感湿膜５３に入り込む水分の多くは、感湿膜５３の表面（図８において上面側）近傍において吸湿される。
【０００８】
図８において、一点鎖線の双方向矢印は、電極間の静電容量に寄与する経路を示す矢印であり、矢印の太さが、電極間の静電容量への寄与の大きさに対応している。図８に示すように、電極間の静電容量への寄与は、電極近傍において最も大きく、電極から遠ざかるにつれて、小さくなる。そのため、空気中の水分が入り込みやすい感湿膜５３の表面近傍は、電極間の静電容量の変化への寄与が小さい。したがって、湿度センサ５は、効率的に湿度変化を検出することができないという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る湿度センサは、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、基板と、上記基板に対向する保護膜と、上記基板に、一端が当接するように設けられた複数の電極と、上記基板と上記保護膜との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜とを備え、上記複数の電極の他端は、上記保護膜に当接していることを特徴としている。
【００１１】
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る湿度センサの製造方法は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、基板上に導電性の配線を形成する配線形成工程と、上記配線上に導電膜を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜を形成する感湿膜形成工程と、上記複数の電極に当接するように保護膜を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る湿度センサの断面構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る湿度センサの製造工程を示す概略図である。図２の（ａ）は、図３に示すステップＳ１〜Ｓ３までの処理が行われた湿度センサの断面を示す図である。図２の（ｂ）は、図３に示すステップＳ４にて、複数の開口を形成された湿度センサの断面を示す図である。図２の（ｃ）は、図３に示すステップＳ５にて導電膜を堆積された湿度センサの断面を示す図である。図２の（ｄ）は、図３に示すステップＳ６にて導電膜の上面が除去された湿度センサの断面を示す図である。図２の（ｅ）は、図３に示すステップＳ７にてシリコン酸化膜が選択的に除去された湿度センサの断面を示す図である。図２の（ｆ）は、図３に示すステップＳ８にて感湿膜および保護膜が形成された湿度センサの断面を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る湿度センサの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態１に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。
【図６】本発明に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例について説明するための上面図である。図６の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る湿度センサにおいて、直径１μｍの円柱状の電極を、斜方格子状に配列した場合の湿度センサの上面図である。図６の（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る湿度センサにおいて、厚さ１μｍの板状の電極を、電極間の距離が互いに１μｍになるように配列した場合の湿度センサの上面図である。
【図７】従来の湿度センサの断面構成を示す概略図である。
【図８】従来の湿度センサの断面構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜４を参照しながら、詳細に説明する。
【００１５】
（湿度センサの構成について）
図１は本実施形態に係る湿度センサの構成を示す断面図である。図１に示すように、湿度センサ１は、基板１１と、金属配線１２と、シリコン窒化膜１３と、導電膜１６と、感湿膜１７と、保護膜１８とを備えている。なお、図１は本実施形態に係る湿度センサ１の構成を模式的に示した図であり、湿度センサ１を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図１に示す座標軸において、ｚ軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のｚ軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
【００１６】
基板１１の上面には図示しない絶縁膜が形成されており、金属配線１２は、絶縁膜を介して基板１１の上面に設けられている。すなわち、基板１１と金属配線１２とは、電気的に絶縁されている。金属配線１２は、厚さ０．０５μｍ以上、幅０．１μｍ以上の金属により構成されている。
【００１７】
シリコン窒化膜１３としては、例えば窒化ケイ素（化学式：ＳｉＮ）が用いられる。シリコン窒化膜１３は、厚さが０．０１μｍ以上であり、基板１１と、金属配線１２を保護するために、基板１１と金属配線１２とを覆うように形成されている。
【００１８】
導電膜１６は、例えば導電性材料であるタングステンにより構成された電極であり、その形状は、短径が０．１μｍ以上の楕円柱である。ここで、「短径が０．１μｍ以上の楕円柱」とは、「直径が０．１μｍ以上の真円柱」を含むものとする。また、「楕円柱」と「真円柱」とを合わせて単に「円柱」とも呼ぶ。なお、以下では、導電膜１６を電極１６と呼称する場合もある。複数の電極１６は、互いの距離が０．１μｍ以上になるように、金属配線１２の上面に当接するように設けられている。図１において、一点鎖線の双方向矢印で示すように、電極１６は、複数の電極１６間の静電容量を検出する。
【００１９】
なお、金属配線１２、シリコン窒化膜１３、および導電膜１６の各々の寸法は、既存の半導体製造装置により加工が可能な寸法である。したがって、本実施形態に係る湿度センサは、既存の半導体製造装置を用いることによって作成することができる。
【００２０】
感湿膜１７としては、例えばポリイミドなどの高分子膜が用いられる。感湿膜１７は、空気中の水分を吸湿および脱湿する。感湿膜１７が空気中の水分を吸湿および脱湿すると、感湿膜１７の誘電率が変化する。感湿膜１７は、複数の導電膜１６間の空隙を埋めるように設けられている。そのため、感湿膜１７の誘電率が変化する（感湿膜１７が水分を吸湿および脱湿する）と、電極１６が検出する静電容量の値が変化する。したがって、湿度センサ１は、電極１６が検出する静電容量の値に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出することができる。
【００２１】
保護膜１８は、導電膜１６および感湿膜１７を保護するための膜である。保護膜１８は、導電膜１６および感湿膜１７に当接するように設けられている。保護膜１８は水分を透過する性質を有しているため、空気中の水分は、保護膜１８を介して感湿膜１７に入り込み、吸湿および脱湿される。
【００２２】
上述のように、本実施形態に係る湿度センサ１において、電極１６は、一端が金属配線１２に当接し、かつ他端が保護膜１８に当接するように設けられている。上記の構成により、保護膜１８を介して感湿膜１７に入り込む環境雰囲気中の水分の多くは、電極１６の近傍において吸湿される。一般に、検出される静電容量の値は、電極近傍における誘電率の変化に敏感に依存する。そのため、上記のように構成された湿度センサ１は、環境雰囲気の湿度変化による感湿膜１７の誘電率の変化を鋭敏に検出することが可能になる。
【００２３】
したがって、本実施形態に係る湿度センサ１は、従来に比べてより効率的に環境雰囲気の湿度変化を検出することができる。
【００２４】
（湿度センサの製造方法）
以下では、図２および図３を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサ１の製造工程について説明する。湿度センサ１は、例えば、湿度センサ製造装置（図示せず）によって製造される。図２は本実施形態に係る湿度センサ１の製造工程を示す概略図である。なお、図１と同様に、図２は本実施形態に係る湿度センサ１の構成を模式的に示した図であり、湿度センサ１を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図２に示す座標軸において、ｚ軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のｚ軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
また、図３は本実施形態に係る湿度センサ１の製造工程を示すフローチャートである。
【００２５】
図３に示すステップＳ１において、湿度センサ製造装置は、基板１１の上面に、厚さ０．０５μｍ以上、幅０．１μｍ以上の金属配線１２を形成する（配線形成工程）。
【００２６】
続いて、ステップＳ２において、湿度センサ製造装置は、ステップＳ１にて形成された金属配線１２と、基板１１とを覆うように、膜厚０．０１μｍ以上のシリコン窒化膜１３を積層する。
【００２７】
続いて、ステップＳ３において、湿度センサ製造装置は、ステップＳ２にて積層されたシリコン窒化膜１３の上面に、膜厚０．１μｍ以上のシリコン酸化膜１４をさらに積層する。シリコン酸化膜１４としては、例えば二酸化ケイ素（化学式：ＳｉＯ２）が用いられる。ステップＳ３にて積層されるシリコン酸化膜１４は、後の工程において最終的には除去されるため、犠牲膜とも呼称する。シリコン酸化膜１４を積層する手法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
図２の（ａ）は、ステップＳ１〜Ｓ３までの処理が行われた湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ａ）に示すように、ステップＳ１〜Ｓ３までの処理により、基板１１には、金属配線１２と、シリコン窒化膜１３と、シリコン酸化膜１４が積層される。
【００２９】
続いて、ステップＳ４において、湿度センサ製造装置は、ステップＳ３にて積層されたシリコン酸化膜１４の上面から、金属配線１２の上面まで到達する複数の開口１５を形成する。ここで形成される開口１５の断面形状（シリコン酸化膜１４の上面側から見た形状）は、短径が０．１μｍ以上の楕円形であることが好ましい。ステップＳ４における開口１５の形成方法は、例えば、半導体製造技術におけるコンタクトホールを形成する手法を用いてもよい。
【００３０】
図２の（ｂ）は、ステップＳ４にて、複数の開口１５を形成された湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１４は、シリコン酸化膜１４の上面からシリコン窒化膜１３を貫通し、金属配線１２の上面に到達するように、複数の開口１５が形成される。
【００３１】
続いて、ステップＳ５において、湿度センサ製造装置は、ステップＳ４にて形成された複数の開口１５の内部に導電膜１６を堆積し、さらに、シリコン酸化膜１４と開口１５とを覆うように導電膜１６を堆積する。
【００３２】
図２の（ｃ）は、ステップＳ５にて導電膜１６を堆積された湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１４と開口１５とを覆うように、導電膜１６が堆積される。
【００３３】
続いて、ステップＳ６において、湿度センサ製造装置は、ステップＳ５にて堆積された導電膜１６の上面をドライエッチングにより除去する。湿度センサ製造装置は、堆積された導電膜１６の上面側から、シリコン酸化膜１４の上面が露出するまで、導電膜１６をエッチングする。シリコン酸化膜１４の上面が露出するまで、導電膜１６をエッチングすることにより、複数の導電膜１６のｚ軸方向の長さは均一になる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、導電膜１６をエッチングする方法として、ドライエッチング手法を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）手法などにより、導電膜１６をエッチングしてもよい。また、ステップＳ５にて、複数の開口１５の各々の内部に堆積する導電膜１６のｚ軸方向の長さが、それぞれ均一になるように堆積することができれば、ステップＳ６の処理は省略してもよい。
【００３５】
図２の（ｄ）は、ステップＳ６にて導電膜１６の上面が除去された湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１４の上面が露出するまで、導電膜１６をエッチングすることにより、複数の導電膜１６のｚ軸方向の長さは、均一になっている。
【００３６】
続いて、ステップＳ７において、湿度センサ製造装置は、フッ酸（化学式：ＨＦ）を用いてシリコン酸化膜１４を除去する。フッ酸は、二酸化ケイ素と反応して、二酸化ケイ素を溶かす性質を有しているため、シリコン酸化膜１４を除去することが可能である。また、基板１１および金属配線１２は、シリコン窒化膜１３に覆われているため、フッ酸により除去されることはなく、シリコン酸化膜１４のみが選択的に除去される。シリコン酸化膜１４が選択的に除去されることにより、複数の開口１５の各々の内部に堆積された導電膜１６のみが残存することになる。この残存した導電膜１６は、湿度センサ１における電極の役割を果たす。すなわち、ステップＳ２〜Ｓ７の工程は、湿度センサ１の備える電極を形成する工程（電極形成工程）である。なお、以降の工程においては、導電膜１６を電極１６と呼称することもある。
【００３７】
図２の（ｅ）は、ステップＳ７にてシリコン酸化膜１４が選択的に除去された湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ｅ）に示すように、湿度センサ１は、シリコン酸化膜１４のみが選択的に除去されている。したがって、ステップＳ７までの処理が行われた湿度センサ１は、基板１１と金属配線１２と、シリコン窒化膜１３と、電極１６とを備えている。
【００３８】
最後に、ステップＳ８において、湿度センサ製造装置は、複数の電極１６間の空隙を埋めるように感湿膜１７を形成する（感湿膜形成工程）。さらに、湿度センサ製造装置は、感湿膜１７と電極１６とに当接するように保護膜１８を形成する（保護膜形成工程）。
【００３９】
以上のステップＳ１〜Ｓ８の手順により、湿度センサ製造装置は、本実施形態に係る湿度センサ１を製造することができる。
【００４０】
図２の（ｆ）は、ステップＳ８にて感湿膜１７および保護膜１８が形成された湿度センサ１の断面を示す図である。図２の（ｆ）に示すように、電極１６の一端は金属配線１２に当接しており、他端は保護膜１８に当接している。上記の手順により形成された湿度センサ１は、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することができる。
【００４１】
以上、本実施形態に係る湿度センサ１の製造工程について説明した。なお、上述した製造工程の一部（ステップＳ１〜Ｓ７）が、半導体チップの製造工程とほぼ同様であることは、当業者にとって容易に理解されるであろう。したがって、湿度センサ１を製造するために、半導体チップの製造装置を用いることもできるので、本実施形態に係る湿度センサ１は、比較的安価に製造することができる。
【００４２】
（電極の配列について）
以下では、図４を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサ１における、複数の電極の配列の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る湿度センサ１における、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。なお、図４においては、説明の簡略化のために、シリコン窒化膜１３、感湿膜１７、および保護膜１８の図示を省略している。
【００４３】
なお、図４は本実施形態に係る湿度センサ１を模式的に示した図であり、湿度センサ１を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図４に示す座標軸において、ｚ軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のｚ軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
【００４４】
図４に示すように、本実施形態に係る湿度センサ１は、基板１１と、基板１１の上面に形成された金属配線１２と、金属配線１２の上面に設けられた電極１６とを備えている。
【００４５】
図４に示すように、金属配線１２は、長手方向がｙ軸方向に一致するように基板１１の上面に設けられている。また、複数の金属配線１２は、ｘ軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。
【００４６】
また、複数の電極１６は、ｙ軸方向の距離が互いに略一定の距離を保つように、それぞれ金属配線１２の上面に設けられている。また、金属配線１２が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極１６のｘ軸方向の距離も、互いに略一定の距離が保たれている。
【００４７】
なお、本実施形態においては、複数の電極１６間の距離は、０．１μｍ以上であることが好ましい。上記のように、本実施形態に係る湿度センサ１は、複数の電極１６間の距離を略一定に保ちつつ、複数の電極１６を配置する密度を高めることができる。これにより、複数の電極１６と感湿膜１７との接触面積を大きくすることが可能になる。
【００４８】
したがって、上記の構成によれば、電極１６の近傍において感湿膜１７に吸湿および脱湿される水分の割合を向上させることができる。すなわち、上記の構成によれば、湿度センサの検出感度の向上に資する。
【００４９】
なお、本実施形態においては、電極１６をｘ軸およびｙ軸に沿うような格子状、すなわち正方格子状に配列する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、各々の電極間の距離が互いに略一定の距離を保つように配列されていればよく、例えば、斜方格子状および正三角格子状に配列されていてもよい。
【００５０】
以上、第１の実施形態に係る湿度センサ１の構成および製造方法について説明した。
【００５１】
なお、上述したように、ステップＳ４にて形成する開口１５の形状が、本実施形態に係る湿度センサ１の電極１６の形状に対応する。したがって、ステップＳ４にて形成する開口１５の形状を変更することにより、湿度センサ１の備える導電膜１６の形状を様々に変更することも可能である。
【００５２】
以下では、電極１６の形状を変化させた場合の、他の実施形態に係る湿度センサについて説明する。
【００５３】
〔実施形態２〕
以下では、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る湿度センサは、電極１６の形状が多角柱である点において、第１の実施形態に係る湿度センサ１と異なる。したがって、電極１６以外の構成要素は、第１の実施形態に係る湿度センサ１と同一であるため、適宜、図１〜４を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサについて説明する。
【００５４】
図４に示すように、本実施形態に係る湿度センサ１は、基板１１と、基板１１の上面に形成された金属配線１２と、金属配線１２の上面に設けられた電極１６とを備えている。
【００５５】
図４に示すように、金属配線１２は、長手方向がｙ軸方向に一致するように基板１１の上面に設けられている。また、複数の金属配線１２は、ｘ軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。
【００５６】
また、複数の電極１６は、ｙ軸方向の距離が互いに略一定の距離を保つように、それぞれ金属配線１２の上面に設けられている。また、金属配線１２が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極１６のｘ軸方向の距離も、互いに略一定の距離が保たれている。
【００５７】
なお、本実施形態においては、複数の電極１６の形状は、一辺が０．１μｍ以上の多角柱（Ｎ角柱、Ｎは３以上の自然数）であり、複数の電極１６間の距離は、０．１μｍ以上であることが好ましい。上記のように、本実施形態に係る湿度センサ１は、複数の電極１６間の距離を略一定に保ちつつ、複数の電極１６を配置する密度を高めることができる。これにより、複数の電極１６と感湿膜１７との接触面積を大きくすることが可能になる。
【００５８】
したがって、上記の構成によれば、電極１６の近傍において感湿膜１７に吸湿および脱湿される水分の割合を向上させることができる。すなわち、上記の構成によれば、湿度センサの検出感度の向上に資する。
【００５９】
なお、本実施形態においても、電極１６をｘ軸およびｙ軸に沿うような格子状、すなわち正方格子状に配列する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、各々の電極間の距離が互いに略一定の距離を保つように配列されていればよく、例えば、斜方格子状および正三角格子状に配列されていてもよい。
【００６０】
〔実施形態３〕
以下では、図５を参照しながら、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る湿度センサ２は、電極１６の形状が板状である点において他の実施形態に係る湿度センサと異なる。図５は、本実施形態に係る湿度センサ２における、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。なお、図５においては、説明の簡略化のために、シリコン窒化膜、感湿膜、および保護膜の図示を省略している。
【００６１】
なお、図５は本実施形態に係る湿度センサ２の構成を模式的に示した図であり、各々の部材の数および、部材の寸法を限定するものではない。また、図５に示す座標軸において、ｚ軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のｚ軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態に係る湿度センサ２は、基板２１と、基板２１の上面に形成された金属配線２２と、金属配線２２の上面に設けられた導電膜（電極とも呼称する）２６とを備えている。
【００６３】
図５に示すように、金属配線２２は、長手方向がｙ軸方向に一致するように基板２１の上面に設けられている。また、複数の金属配線２２は、ｘ軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。
【００６４】
また、複数の電極２６は、長手方向がｙ軸方向に一致するように、それぞれ金属配線２２の上面に設けられている。また、金属配線２２が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極２６は、ｘ軸方向の距離が互いに略一定の距離を保たれている。なお、本実施形態においては、複数の電極２６間の距離は、０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００６５】
なお、本実施形態に係る湿度センサ２の製造方法は、第１の実施形態に係る湿度センサ１の製造方法と、ほぼ同様である。すなわち、図３におけるステップＳ４の工程において、シリコン酸化膜１４に形成する開口の形状を、図５に示す電極２６のように、厚さ０．１μｍ以上の板状になるように形成すればよい。
【００６６】
〔柱状電極と板状電極との比較〕
以下では、図６を参照しながら、円柱状の電極を用いることによる利点について説明する。図６は、本発明に係る湿度センサ１および湿度センサ２における、複数の電極の配列の一例について説明するための上面図である。なお、図６は本発明に係る湿度センサ１および湿度センサ２の構成を模式的に示した図であり、各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。
【００６７】
図６の（ａ）は、直径１μｍの円柱状の電極１６を、斜方格子状に配列した場合の湿度センサ１の上面図である。図６の（ａ）に示すように、電極１６は、１００μｍ×１００μｍの範囲において電極間の距離が互いに１μｍになるように配列されている。複数の電極１６を上記のように配列した場合、約２９００個の電極１６を配列することができる。
【００６８】
図６の（ｂ）は、厚さ１μｍの板状の電極２６を、１００μｍ×１００μｍの範囲において電極間の距離が互いに１μｍになるように配列した場合の湿度センサ２の上面図である。複数の電極２６を上記のように配列した場合、約５０個の電極２６を配列することができる。
【００６９】
ここで、湿度センサの感湿膜の内部において、何らかの理由により偶発的に異物が発生（または混入）した場合について考える。発生した異物が、電極間の距離（すなわち０．１μｍ）と同等か、またはそれ以上のサイズを有している場合、発生した異物を挟み込むように異物の両側に配列されている１対の電極は、異物の影響により静電容量の測定が不能となる場合が生じ得る。図６の（ａ）に示すような円柱状の電極１６を斜方格子状に配列する場合においては、約２９００個の電極１６のうち１対（２個）の電極１６が測定不能になる。すなわち、全ての電極１６のうち約０．０６９％の電極が測定不能になる。
【００７０】
一方、図６の（ｂ）に示すような板状の電極２６を並べて配列する場合においては、約５０個の電極２６のうち１対（２個）の電極２６が測定不能となる。すなわち、全ての電極２６のうち約４％の電極が測定不能になる。
【００７１】
上記のように、本発明に係る湿度センサにおける複数の電極の形状を円柱状にすることにより、感湿膜の内部において偶発的に異物が発生した場合に、全ての電極のうち、異物の影響により測定不能になる電極の割合を低減することができる。したがって、本発明に係る湿度センサにおいては、複数の電極の形状は、円柱状であることが好ましい。
【００７２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る湿度センサ１は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、基板１１と、上記基板１１に対向する保護膜１８と、上記基板１１に、一端が当接するように設けられた複数の電極（導電膜１６）と、上記基板１１と上記保護膜１８との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜１７とを備え、上記複数の電極の他端は、上記保護膜１８に当接していることを特徴としている。
【００７３】
上記の構成によれば、上記複数の電極が上記保護膜１８に当接しているため、上記保護膜１８を介して上記感湿膜１７に入り込む環境雰囲気中の水分の多くは、上記複数の電極近傍において吸湿される。一般に、電極間の静電容量への寄与は、電極近傍において最も大きいため、上記複数の電極は、環境雰囲気の湿度変化による上記感湿膜１７の誘電率の変化を鋭敏に検出することが可能になる。
【００７４】
したがって、上記の構成によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。
【００７５】
本発明の態様２に係る湿度センサは、上記態様１において、上記複数の電極の形状は、柱状であることが好ましい。
【００７６】
本発明の態様３に係る湿度センサは、上記態様２において、上記複数の電極は、短径が０．１μｍ以上の楕円柱であり、上記複数の電極間の距離が互いに０．１μｍ以上になるように設けられていることが好ましい。
【００７７】
上記の構成によれば、感湿膜の内部において偶発的に異物が発生した場合に、異物の影響により測定不能になる電極の割合を低減することができる。
【００７８】
したがって、上記の構成によれば、偶発的に発生するような異物に対しても製品性能に影響を与えることが少ない湿度センサを提供することができる。
【００７９】
本発明の態様４に係る湿度センサは、上記態様２において、上記複数の電極は、一辺が０．１μｍ以上の多角柱であり、上記複数の電極間の距離が互いに０．１μｍ以上になるように設けられていてもよい。
【００８０】
上記の構成によれば、上記態様３に係る湿度センサと同様に、湿度センサの検出感度の向上に資する。
【００８１】
本発明の態様５に係る湿度センサ２は、上記態様１において、上記複数の電極（導電膜２６）の形状が板状であってもよい。
【００８２】
本発明の態様６に係る湿度センサ２は、上記態様５において、上記複数の電極の厚さが０．１μｍ以上であり、上記複数の電極間の距離が互いに０．１μｍ以上になるように設けられていることが好ましい。
【００８３】
本発明の態様７に係る湿度センサの製造方法は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、基板１１上に導電性の配線（金属配線１２）を形成する配線形成工程と、上記配線上に導電膜１６を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜１７を形成する感湿膜形成工程と、上記複数の電極に当接するように保護膜１８を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴としている。
【００８４】
上記の製造方法によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。
【００８５】
また、上記の製造方法の一部は、半導体チップの製造工程とほぼ同様の工程によって実現される。したがって、上記の製造方法によれば、湿度センサを製造するために、半導体チップの製造装置を用いることもできるので、本実施形態に係る湿度センサは、比較的安価に製造することができる。
【００８６】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、湿度センサに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１、２      湿度センサ
１１、２１    基板
１２、２２    金属配線（配線）
１３          シリコン窒化膜
１４          シリコン酸化膜（犠牲膜）
１５          開口
１６、２６    導電膜（電極、複数の電極）
１７          感湿膜
１８          保護膜
【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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