(57)【要約】  【課題】従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能な湿度センサを提供する。  【解決手段】単結晶のシリコン基板からなる素子形成基板１と、素子形成基板１の一表面側に形成された多孔質シリコン層からなる感応部２と、感応部２の厚み方向の一面側に形成された容量変化検知用の一対の櫛歯状の電極３，４と、素子形成基板１の他表面に形成されたつづら折れ状のヒータ７とを備えている。ヒータ７は、感応部２に吸着した水分を蒸発させるために設けたものであって、感応部２の厚み方向の他面側において感応部２に重複する領域に形成されている。【選択図】      図１
2006153511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子形成基板の一表面側に形成された多孔質層からなる感応部と、感応部の厚み方向の一面側に形成された一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極と、感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータとを備え、ヒータが、感応部の厚み方向の他面側において感応部に重複する領域に形成されてなることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
前記ヒータが前記感応部の前記他面に接してなることを特徴とする請求項１記載の湿度センサ。
【請求項３】
前記素子形成基板の他表面に前記感応部の前記他面を露出させる凹所が形成され、当該凹所の内底面である前記感応部の前記他面に前記ヒータが接してなることを特徴とする請求項２記載の湿度センサ。
【請求項４】
素子形成基板の一表面側に形成された多孔質層からなる感応部と、感応部の厚み方向の一面側に形成された一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極と、感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータとを備え、ヒータが素子形成基板の前記一表面側において感応部の周囲に形成され、素子形成基板の他表面に感応部の厚み方向の他面を露出させる凹所が形成されてなることを特徴とする湿度センサ。
【請求項５】
素子形成基板の一表面側に多孔質層からなる感応部が形成され、素子形成基板の他表面に感応部の厚み方向の一面を露出させる凹所が形成され、感応部の前記一面側に一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極が形成され、感応部の厚み方向の他面に感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータが形成された２つの単位センサ構造体をヒータ同士が重なる形で固着してなることを特徴とする湿度センサ。
【請求項６】
前記２つの単位センサ構造体をヒータ同士が重なる形で固着した積層構造体が複数個積層され、積層された２つの積層構造体の感応部間に形成される空間を外部と連通させる連通部が積層構造体の要所に設けられてなることを特徴とする請求項５記載の湿度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水分に感応する感応部の材料に多孔質材料を採用した湿度センサが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この種の湿度センサは、例えば、図１５に示すように、単結晶のシリコン基板からなる素子形成基板１の一表面側の一部を多孔質化することにより形成された多孔質シリコン層からなる感応部２と、感応部２上に形成された容量変化検知用の一対の電極３，４と、素子形成基板１の上記一表面上で感応部２の周囲に形成されたリフレッシュ用の２つのヒータ７，７とを備えている。ここにおいて、電極３，４の材料としてはアルミニウムが採用されている。
【０００４】
図１５に示した湿度センサでは、一対の電極３，４それぞれの平面形状を櫛形状として、各電極３，４の櫛骨部３ａ，４ａが対向し、各電極３，４それぞれの櫛歯部３ｂ，４ｂが他方の電極４，３の櫛溝部４ｃ，３ｃに入り組むように両電極３，４のレイアウトを設計することにより、チップサイズ（素子形成基板１の平面サイズ）の小型化を図りながらも一対の電極３，４間の容量を比較的大きくできるという利点がある。
【０００５】
上述の湿度センサにおける感応部２の形成にあたっては、素子形成基板１の上記一表面上に電極３，４を形成した後で、素子形成基板１の上記一表面側に各電極３，４と感応部２の形成予定部位の周囲とを保護するようにパターニングされたシリコン窒化膜からなる保護膜（図示せず）を形成した後で、素子形成基板１の一部を陽極酸化処理することにより多孔質シリコン層からなる感応部２を形成している。なお、上述の各櫛歯部３ｂ，４ｂの幅寸法（線幅）は１０〜１２μｍ程度に設定され、保護膜の膜厚は５００ｎｍに設定されている。
【非特許文献１】P.Furjes,et al,「Porous Silicon Based Humidity Sensor with Interdigital Electrodes and Internal Heaters」，The 16th European Conference on Solid-State Transducers, September 15-18,2002,Prague,Czech Republic,Abstract No.6-58
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図１５に示した湿度センサでは、素子形成基板１の上記一表面側において感応部２の周囲にヒータ７，７が形成されているが、感応部２を構成する多孔質シリコン層は素子形成基板１である単結晶のシリコン基板に比べて熱伝導率および熱容量が小さいので、ヒータ７，７で発生した熱が感応部２の中央部まで伝わりにくく、消費電力が大きくなってしまうという不具合があった。また、上記非特許文献１には、感応部２上で一対の電極３，４の間の空間にヒータを形成した湿度センサも開示されているが、この湿度センサでは、感応部２の必要な露出面積（センシング面積）を確保したりヒータと各櫛歯部３ｂ，４ｂとの相対的な位置合わせ精度を確保するために、対向する櫛歯部３ｂ，４ｂ間の距離が大きくなってしまうので、一対の電極３，４間の容量が小さくなって感度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べて感度を低下させることなく低消費電力化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】
【０００８】
請求項１の発明は、素子形成基板の一表面側に形成された多孔質層からなる感応部と、感応部の厚み方向の一面側に形成された一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極と、感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータとを備え、ヒータが、感応部の厚み方向の他面側において感応部に重複する領域に形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、ヒータが、感応部の厚み方向の他面側において感応部に重複する領域に形成されていることによって、一対の櫛形状の電極の櫛歯部間にヒータを設けることなく、従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べてヒータの熱が感応部の全体に均一に伝わりやすくなるので、従来に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヒータが前記感応部の前記他面に接してなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記感応部の厚み方向において前記ヒータと前記感応部との間に前記素子形成基板の一部が介在している場合に比べて、前記ヒータの熱が前記感応部に伝わりやすく熱効率が高くなるので、消費電力をより低減可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記素子形成基板の他表面に前記感応部の前記他面を露出させる凹所が形成され、当該凹所の内底面である前記感応部の前記他面に前記ヒータが接してなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記感応部の前記他面側に前記素子形成基板の一部が存在する場合に比べて前記ヒータの熱が前記感応部へより一層伝わりやすくなり、消費電力をさらに低減可能となる。
【００１４】
請求項４の発明は、素子形成基板の一表面側に形成された多孔質層からなる感応部と、感応部の厚み方向の一面側に形成された一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極と、感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータとを備え、ヒータが素子形成基板の前記一表面側において感応部の周囲に形成され、素子形成基板の他表面に感応部の厚み方向の他面を露出させる凹所が形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、ヒータが素子形成基板の前記一表面側において感応部の周囲に形成され、素子形成基板の他表面に感応部の厚み方向の他面を露出させる凹所が形成されているので、従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べてヒータの熱が感応部の全体に均一に伝わりやすくなるから、従来に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、素子形成基板の一表面側に多孔質層からなる感応部が形成され、素子形成基板の他表面に感応部の厚み方向の一面を露出させる凹所が形成され、感応部の前記一面側に一対の櫛形状の電極であって各電極それぞれの櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り込んだ一対の櫛形状の電極が形成され、感応部の厚み方向の他面に感応部に吸着した水分を蒸発させるためのヒータが形成された２つの単位センサ構造体をヒータ同士が重なる形で固着してなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、各単位センサ構造体それぞれにおいて感応部に対して一対の電極とヒータとが互いに異なる面に接しているので、一対の櫛形状の電極の櫛歯部間にヒータを設けることなく、従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べてヒータの熱が感応部の全体に均一に伝わりやすくなり、しかも、素子形成基板の平面サイズを大きくすることなく感応部のセンシング面積を増加させることができ、従来に比べて高感度化が図れ且つ低消費電力化が可能となる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記２つの単位センサ構造体をヒータ同士が重なる形で固着した積層構造体が複数個積層され、積層された２つの積層構造体の感応部間に形成される空間を外部と連通させる連通部が積層構造体の要所に設けられてなることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、請求項５の発明に比べて前記素子形成基板の平面サイズを大きくすることなくセンシング面積を大きくすることができ、より一層の高感度化を図れる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１，４の発明では、従来の素子形成基板の一表面上で感応部の周囲にヒータが形成されている構成に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となるという効果がある。
【００２１】
請求項５の発明では、従来に比べて高感度化が図れ且つ低消費電力化が可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態の湿度センサは、図１および図２に示すように、単結晶のシリコン基板からなる素子形成基板１と、素子形成基板１の一表面側（図２における上面側）に形成された多孔質シリコン層からなる感応部２と、感応部２の厚み方向の一面側（図２における上面側）に形成された容量変化検知用の一対の電極３，４と、素子形成基板１の他表面（図２における下面）に形成されたヒータ７とを備えている。なお、本実施形態では、多孔質シリコン層が多孔質層を構成している。
【００２３】
素子形成基板１の平面形状は矩形状であり、感応部２の平面形状も矩形状としてある。ここにおいて、感応部２は、素子形成基板１の上記一表面側の一部を陽極酸化処理により多孔質化することによって形成されている。
【００２４】
上述の一対の電極３，４は、それぞれの平面形状が櫛形状であって、感応部２の上記一面上において、各電極３，４の櫛骨部３ａ，４ａが互いに対向し、各電極３，４それぞれの櫛歯部３ｂ，４ｂが他方の電極４，３の櫛溝部４ｃ，３ｃに入り組むように配置されている。ここにおいて、各電極３，４はそれぞれ、素子形成基板１の上記一表面上で配線３１，４１を介してワイヤボンディング用のパッド３２，４２と電気的に接続されている。要するに、パッド３２，４２は、素子形成基板１の上記一表面上において感応部２の周囲に形成されている。なお、各パッド３２，４２および各配線３１，４１は、各電極３，４と同じ材料により形成されている。また、各パッド３２，４２の平面形状は矩形状としてある。
【００２５】
また、ヒータ７は、感応部２に吸着した水分を蒸発させるため（湿度測定後の感応部２のリフレッシュ用）に設けたものであって、平面形状がつづら折れ状の形状に形成されており、両端部それぞれが素子形成基板１の上記他表面に形成されたワイヤボンディング用のパッド７２，７２に繋がっている。したがって、パッド７２，７２間に通電することによりヒータ７を発熱させることができる。ここにおいて、ヒータ７は、感応部２の厚み方向の上記他面側において感応部２に重複する領域に形成されている。なお、各パッド７２，７２は、ヒータ７と同じ材料により形成されている。また、各パッド７２，７２の平面形状は矩形状としてある。
【００２６】
上述の感応部２の厚さは、６μｍに設定してあるが感応部２の厚さは特に限定するものではない。また、各電極３，４は、厚さが０．０３μｍのＣｒ膜と厚さが０．４μｍのＡｕ膜との積層膜により構成されて、櫛歯部３ｂ，４ｂの幅寸法（線幅）が１０〜１２μｍ程度に設定されており、ヒータ７は、厚さが１μｍのＡ−Ｓｉ膜により構成してあり、幅寸法（線幅）が１０μｍ程度に設定してあるが、これらの材料および数値は特に限定するものではない。
【００２７】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、単結晶のシリコン基板からなる素子形成基板１の上記一表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．０３μｍ）のＣｒ膜と第２の所定膜厚（例えば、０．４μｍ）のＡｕ膜との積層膜をスパッタ法により成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記積層膜をパターニングすることで電極３，４および各配線３１，４１および各パッド３２，４２を形成することによって、図３（ａ）に示す構造を得る。
【００２９】
次に、素子形成基板１の上記他表面に第３の所定膜厚（例えば、０．４μｍ）の導電性層（例えば、Ａｇ膜／Ｎｉ膜／ＮｉＣｒ膜／Ｃｒ膜のような多層膜）からなる裏面電極（図示せず）を蒸着法により形成した後、裏面電極を定電流源のプラス側と配線を介して接続し、素子形成基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液（ＨＦとエタノールとを１：１で混合した混合液）に触れないように耐フッ酸性を有するシール材（例えば、テフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂からなるシール材）によりシールする。そして、素子形成基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬する。その後、定電流源のマイナス側に配線を介して接続された白金電極を電解液中において素子形成基板１の上記一表面側に対向するように配置し、続いて、裏面電極を陽極、白金電極を陰極として、定電流源から陽極と陰極との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２の電流）を所定時間（例えば、２０分）だけ流す陽極酸化処理を行うことにより素子形成基板１の上記一表面側に所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン層からなる感応部２を形成し、その後、処理槽から取り出した被処理物の上記シール材を剥がし、裏面電源に接続していた配線を外してから、裏面電極を除去することによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。
【００３０】
さらにその後、素子形成基板１の上記他表面に第４の所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることでヒータ７および各パッド７２，７２を形成することによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【００３１】
以上説明した本実施形態の湿度センサでは、ヒータ７が、感応部２の厚み方向の他面側において感応部２に重複する領域に形成されていることによって、一対の櫛形状の電極３，４の櫛歯部３ｂ，４ｂ間にヒータを設けることなく、従来の素子形成基板１の上記一表面上で感応部２の周囲にヒータ７，７が形成されている構成に比べてヒータ７の熱が感応部２の全体（感応部２の上記他面の面内全体）に均一に伝わりやすくなるので、従来に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となる。
【００３２】
ところで、上述の例では、ヒータ７の平面形状をつづら折れ状の形状としてあるが、ヒータ７の熱が感応部２の全体に均一に伝わるような形状であればよく、例えば、図４に示すような梯子状の平面形状としてもよい。
【００３３】
（実施形態２）
本実施形態の湿度センサについて図５を参照しながら説明するが、実施形態１の湿度センサと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００３４】
本実施形態の湿度センサは、単結晶のシリコン基板１ａと当該シリコン基板１ａの一表面上にエピタキシャル成長させた単結晶のシリコン層１ｂとで素子形成基板１を構成しており、シリコン層１ｂに感応部２が形成され、感応部２の厚み方向の一面（図５における上面）に一対の櫛形状の電極３，４が形成される一方で感応部２の厚み方向の他面（図５における下面）に高不純物濃度拡散層からなるヒータ７が接している点に特徴がある。なお、ヒータ７の平面形状は実施形態１と同様につづら折れ状の形状に形成されており、ヒータ７の両端部に接続されるパッド（図示せず）については、例えば、シリコン層１ｂにコンタクトホールを形成しコンタクトホールを通してヒータ７の両端部と接続すればよい。
【００３５】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図６を参照しながら説明するが、製造方法に関しても実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００３６】
まず、シリコン基板１ａの一表面側にフォトリソグラフィ技術および不純物拡散技術を利用して高濃度不純物拡散層からなるヒータ７を形成し、その後、シリコン基板１ａの上記一表面上に感応部２の規定厚さ（例えば、６μｍ）のシリコン層１ｂを例えばＭＢＥ法によってエピタキシャル成長させることでシリコン基板１ａとシリコン層１ｂとからなる素子形成基板１にヒータ７が埋設された図６（ａ）に示す構造を得る。
【００３７】
その後、素子形成基板１の一表面側（図６（ａ）における上面側）にＣｒ膜とＡｕ膜との積層膜をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記積層膜をパターニングすることで電極３，４および各配線３１，４１（図１（ａ）参照）および各パッド３２，４２（図１（ａ）参照）を形成することによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。
【００３８】
次に、素子形成基板１の他表面（図６（ｂ）における下面）に裏面電極を蒸着法により形成した後、裏面電極を定電流源のプラス側と配線を介して接続し、素子形成基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液（ＨＦとエタノールとを１：１で混合した混合液）に触れないように耐フッ酸性を有するシール材によりシールしてから素子形成基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬する。その後、定電流源のマイナス側に配線を介して接続された白金電極を電解液中において素子形成基板１の上記一表面側に対向するように配置し、続いて、裏面電極を陽極、白金電極を陰極として、定電流源から陽極と陰極との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２の電流）を所定時間（例えば、２０分）だけ流す陽極酸化処理を行うことにより素子形成基板１の上記一表面側に上記規定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン層からなる感応部２を形成し（つまり、素子形成基板１のシリコン層１ｂの一部を表面からヒータ７に到達する深さまで多孔質化し）、その後、処理槽から取り出した被処理物の上記シール材を剥がし、裏面電源に接続していた配線を外してから、裏面電極を除去することによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。
【００３９】
以上説明した本実施形態の湿度センサでは、ヒータ７が、感応部２の厚み方向の他面側において感応部２に重複する領域に形成されていることによって、一対の櫛形状の電極３，４の櫛歯部３ｂ，４ｂ間にヒータを設けることなく、従来の素子形成基板１の上記一表面上で感応部２の周囲にヒータ７，７が形成されている構成に比べてヒータ７の熱が感応部２の全体（感応部２の上記他面の面内全体）に均一に伝わりやすくなるので、従来に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となる。また、本実施形態の湿度センサでは、ヒータ７が感応部２の厚み方向の上記他面に接しているので、実施形態１のように感応部２の厚み方向においてヒータ７と感応部２との間にシリコン基板からなる素子形成基板１の一部が介在している場合に比べて、ヒータ７の熱が感応部２に伝わりやすく熱効率が高くなるので、消費電力をより低減可能となる。
【００４０】
（実施形態３）
本実施形態の湿度センサについて図７を参照しながら説明するが、図１５に示した従来例や実施形態１の湿度センサと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００４１】
本実施形態の湿度センサは、図１５に示した従来例と同様に２つのヒータ７を備え、ヒータ７の両端部それぞれに接続されるパッド（図示せず）が素子形成基板１の一表面（図７における上面）上で感応部２の周囲に配置されている点、ヒータ７およびヒータ７の両端部それぞれに接続されるパッド（以下、ヒータ用パッドと称す）が各電極３，４と同じ材料により形成されている点、素子形成基板１の他表面（図７における下面）に感応部２の他面（図７における下面）を露出させる凹所１１が形成されている点などが相違する。なお、素子形成基板１の上記他表面の凹所１１は、感応部２に達する深さに形成されている。また、各ヒータ７は、図１５に示した従来例と同様につづら折れ状の形状に形成されている。
【００４２】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図８を参照しながら説明するが、製造方法に関しても実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００４３】
まず、素子形成基板１の上記一表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．０３μｍ）のＣｒ膜と第２の所定膜厚（例えば、０．４μｍ）のＡｕ膜との積層膜をスパッタ法により成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記積層膜をパターニングすることで一対の櫛形状の電極３，４、各配線３１，４１、各パッド３２，４２、各ヒータ７，７、各ヒータ用パッドを形成することによって、図８（ａ）に示す構造を得る。
【００４４】
次に、素子形成基板１の上記他表面に裏面電極（図示せず）を蒸着法により形成した後、裏面電極を定電流源のプラス側と配線を介して接続し、素子形成基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液に触れないように耐フッ酸性を有するシール材によりシールしてから素子形成基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬する。その後、定電流源のマイナス側に配線を介して接続された白金電極を電解液中において素子形成基板１の上記一表面側に対向するように配置し、続いて、裏面電極を陽極、白金電極を陰極として、定電流源から陽極と陰極との間に所定の定電流を所定時間だけ流す陽極酸化処理を行うことにより素子形成基板１の上記一表面側に多孔質シリコン層からなる感応部２を形成し、その後、処理槽から取り出した被処理物の上記シール材を剥がし、裏面電源に接続していた配線を外してから、裏面電極を除去することによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。
【００４５】
さらにその後、素子形成基板１の全体を保護膜（例えば、シリコン窒化膜など）で覆ってから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して素子形成基板１の上記他表面における凹所１１の形成予定部位が露出するように保護膜をパターニングし、アルカリ系溶液（例えば、７０℃に加熱したＫＯＨ溶液など）により素子形成基板１を上記他表面から感応部２に達する深さまで異方性エッチングすることで凹所１１を形成し、続いて、保護膜を除去することによって、図８（ｃ）に示す構造を得る。
【００４６】
以上説明した本実施形態の湿度センサでは、ヒータ７が素子形成基板１の上記一表面側において感応部２の周囲に形成され、素子形成基板１の上記他表面に感応部２の厚み方向の上記他面を露出させる凹所１１が形成されているので、従来の素子形成基板１の一表面上で感応部２の周囲にヒータ７，７が形成されている構成に比べてヒータ７の熱が感応部２の全体に均一に伝わりやすくなるので、従来に比べて感度を低下させることなく低消費電力化が可能となる。
【００４７】
（実施形態４）
本実施形態の湿度センサについて図９を参照しながら説明するが、実施形態１の湿度センサと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００４８】
本実施形態の湿度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９に示すように、素子形成基板１の上記他表面（図９における下面）に感応部２の厚み方向の上記他面（図９における下面）を露出させる凹所１１が形成され、当該凹所１１の内底面である感応部２の上記他面にヒータ７が接している点などが相違する。
【００４９】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図１０を参照しながら説明するが、製造方法に関しても実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００５０】
まず、素子形成基板１の上記一表面側（図９における上面側）に第１の所定膜厚（例えば、０．０３μｍ）のＣｒ膜と第２の所定膜厚（例えば、０．４μｍ）のＡｕ膜との積層膜をスパッタ法により成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記積層膜をパターニングすることで電極３，４、各配線３１，４１、各パッド３２，４２を形成することによって、図１０（ａ）に示す構造を得る。
【００５１】
次に、素子形成基板１の上記他表面に裏面電極（図示せず）を蒸着法により形成した後、裏面電極を定電流源のプラス側と配線を介して接続し、素子形成基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液に触れないように耐フッ酸性を有するシール材によりシールしてから素子形成基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬する。その後、定電流源のマイナス側に配線を介して接続された白金電極を電解液中において素子形成基板１の上記一表面側に対向するように配置し、続いて、裏面電極を陽極、白金電極を陰極として、定電流源から陽極と陰極との間に所定の定電流を所定時間だけ流す陽極酸化処理を行うことにより素子形成基板１の上記一表面側に多孔質シリコン層からなる感応部２を形成し、その後、処理槽から取り出した被処理物の上記シール材を剥がし、裏面電源に接続していた配線を外してから、裏面電極を除去することによって、図１０（ｂ）に示す構造を得る。
【００５２】
さらにその後、素子形成基板１の全体を保護膜（例えば、シリコン窒化膜など）で覆ってから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して素子形成基板１の上記他表面における凹所１１の形成予定部位が露出するように保護膜をパターニングし、アルカリ系溶液（例えば、７０℃に加熱したＫＯＨ溶液など）により素子形成基板１を上記他表面から感応部２に達する深さまで異方性エッチングすることで凹所１１を形成し、続いて、保護膜を除去する。その後、素子形成基板１の上記他表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって成膜した後、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることでヒータ７および各パッド７２，７２（図１（ｂ）参照）を形成することによって、図１０（ｃ）に示す構造を得る。
【００５３】
しかして、本実施形態の湿度センサでは、素子形成基板１の上記他表面に感応部２の上記他面を露出させる凹所１１が形成され、当該凹所１１の内底面である感応部２の上記他面にヒータ７が接しているので、実施形態１のように感応部２の上記他面側にシリコン基板からなる素子形成基板１の一部が存在する場合に比べてヒータ７の熱が感応部２へより一層伝わりやすくなり、消費電力をさらに低減可能となる。
【００５４】
（実施形態５）
本実施形態の湿度センサについて図１１を参照しながら説明するが、実施形態１の湿度センサと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５５】
本実施形態の湿度センサは、図１１に示すように、シリコン基板からなる素子形成基板１の一表面側（図１２（ｃ）における上面側）に多孔質シリコン層からなる感応部２が形成され、素子形成基板１の他表面（図１２（ｃ）における下面）に感応部２の厚み方向の一面（図１２（ｃ）における下面）を露出させる凹所１１が形成され、感応部２の上記一面側に一対の櫛形状の電極３，４が形成され、感応部２の厚み方向の他面（図１２（ｃ）における上面）にヒータ７が形成された２つの単位センサ構造体１０をヒータ７同士が重なる形で固着してある。ここで、２つの単位センサ構造体１０は周知の張り合わせ技術により張り合わせればよい。
【００５６】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図１２を参照しながら説明するが、製造方法に関しても実施形態１と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００５７】
まず、素子形成基板１の上記一表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．０３μｍ）のＣｒ膜と第２の所定膜厚（例えば、０．４μｍ）のＡｕ膜との積層膜をスパッタ法により成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記積層膜をパターニングすることでヒータ７および各パッド７２，７２（図１（ｂ）参照）を形成することによって、図１２（ａ）に示す構造を得る。
【００５８】
次に、素子形成基板１の上記他表面に裏面電極（図示せず）を蒸着法により形成した後、裏面電極を定電流源のプラス側と配線を介して接続し、素子形成基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液に触れないように耐フッ酸性を有するシール材によりシールしてから素子形成基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬する。その後、定電流源のマイナス側に配線を介して接続された白金電極を電解液中において素子形成基板１の上記一表面側に対向するように配置し、続いて、裏面電極を陽極、白金電極を陰極として、定電流源から陽極と陰極との間に所定の定電流を所定時間だけ流す陽極酸化処理を行うことにより素子形成基板１の上記一表面側に多孔質シリコン層からなる感応部２を形成し、その後、処理槽から取り出した被処理物の上記シール材を剥がし、裏面電源に接続していた配線を外してから、裏面電極を除去することによって、図１２（ｂ）に示す構造を得る。
【００５９】
さらにその後、素子形成基板１の全体を保護膜（例えば、シリコン窒化膜など）で覆ってから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して素子形成基板１の上記他表面における凹所１１の形成予定部位が露出するように保護膜をパターニングし、アルカリ系溶液（例えば、７０℃に加熱したＫＯＨ溶液など）により素子形成基板１を上記他表面から感応部２に達する深さまで異方性エッチングすることで凹所１１を形成し、続いて、保護膜を除去する。その後、素子形成基板１の上記他表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって成膜した後、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記金属膜をパターニングすることで一対の櫛形状の電極３，４および各配線３１，４１（図１（ａ）参照）および各パッド３２，４２（図１（ａ）参照）を形成することによって、図１２（ｃ）に示す構造の単位センサ構造体１０を得る。
【００６０】
続いて、２つの単位センサ構造体１０をヒータ７同士が重なる形で重ねて単位センサ構造体１０の表面同士を接合することで２つの単位センサ構造体１０を固着することによって、図１２（ｄ）に示す構造を得る。
【００６１】
以上説明した本実施形態の湿度センサでは、各単位センサ構造体１０それぞれにおいて感応部２に対して一対の櫛形状の電極３，４とつづら折れ状のヒータ７とが互いに異なる面に接しているので、一対の櫛形状の電極３，４の櫛歯部３ｂ，４ｂ間にヒータを設けることなく、従来の素子形成基板１の一表面上で感応部２の周囲にヒータ７，７が形成されている構成に比べてヒータ７の熱が感応部２の全体に均一に伝わりやすくなり、しかも、素子形成基板１の平面サイズを大きくすることなく感応部２のセンシング面積を増加させることができ、従来に比べて高感度化が図れ且つ低消費電力化が可能となる。
【００６２】
（実施形態６）
本実施形態の湿度センサの基本構成は実施形態５と略同じであって、図１３に示すように、２つの単位センサ構造体１０をヒータ７同士が重なる形で固着した積層構造体（図１１参照）が複数個積層され、積層された２つの積層構造体の感応部２，２間に形成される空間を外部と連通させる連通部（図示せず）が積層構造体の要所に設けられている点に特徴がある。
【００６３】
以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図１４を参照しながら説明するが、製造方法に関しても実施形態５と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００６４】
まず、実施形態５にて説明した製造方法と同様に、素子形成基板１の上記一表面側にヒータ７および各パッド７２，７２（図１（ｂ）参照）を形成することによって、図１４（ａ）に示す構造を得て、その後、実施形態５にて説明した製造方法と同様に、素子形成基板１の上記一表面側に多孔質シリコン層からなる感応部２を形成することによって、図１４（ｂ）に示す構造を得る。さらにその後、実施形態５にて説明した製造方法と同様に、素子形成基板１の上記他表面に凹所１１を形成してから、一対の櫛形状の電極３，４および各配線３１，４１（図１（ａ）参照）および各パッド３２，４２（図１（ａ）参照）を形成することによって、図１４（ｃ）に示す構造の単位センサ構造体１０を得る。続いて、実施形態５にて説明した製造方法と同様に、２つの単位センサ構造体１０をヒータ７同士が重なる形で重ねて単位センサ構造体１０の表面同士を接合する（２つの単位センサ構造体１０を固着する）ことによって、図１４（ｄ）に示す積層構造体を得る。
【００６５】
その後、複数個（ここでは、３つ）の積層構造体を積層することによって、図１４（ｅ）に示す構造を得る。
【００６６】
以上説明した本実施形態の湿度センサでは、実施形態５の湿度センサに比べて素子形成基板１の平面サイズを大きくすることなくセンシング面積を大きくすることができ、より一層の高感度化を図れる（要するに、センサ全体の平面サイズを大きくすることなくセンシング面積を大きくすることができ、より一層の高感度化を図れる）。
【００６７】
ところで、上記各実施形態では、素子形成基板１の材料としてＳｉを採用しているが、素子形成基板１の材料はＳｉに限らず、例えば、Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどの陽極酸化処理による多孔質化が可能な他の半導体材料でもよい。要するに、上記各実施形態では、多孔質シリコン層が多孔質層を構成しているが、多孔質層は多孔質シリコン層に限定されるものではない。また、上記各実施形態では、素子形成基板１として、単結晶のシリコン基板や、単結晶のシリコン基板と当該シリコン基板上にエピタキシャル成長させたものを採用しているが、素子形成基板１としては、単結晶のシリコン基板上に多結晶シリコン層を形成したものを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略下面図である。
【図２】同上を示す概略断面図である。
【図３】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上の他の構成例を示す概略下面図である。
【図５】実施形態２を示す概略断面図である。
【図６】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図７】実施形態３を示す概略断面図である。
【図８】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図９】実施形態４を示す概略断面図である。
【図１０】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１１】実施形態５を示す概略断面図である。
【図１２】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１３】実施形態６を示す概略断面図である。
【図１４】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１５】従来例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  素子形成基板
２  感応部
３，４  電極
３ａ，４ａ  櫛骨部
３ｂ，４ｂ  櫛歯部
３ｃ，４ｃ  櫛溝部
７  ヒータ
３１，４１  配線
３２，４２，７２  パッド
【図１】
2006153511.tif 000003
【図２】
2006153511.tif 000004
【図３】
2006153511.tif 000005
【図４】
2006153511.tif 000006
【図５】
2006153511.tif 000007
【図６】
2006153511.tif 000008
【図７】
2006153511.tif 000009
【図８】
2006153511.tif 000010
【図９】
2006153511.tif 000011
【図１０】
2006153511.tif 000012
【図１１】
2006153511.tif 000013
【図１２】
2006153511.tif 000014
【図１３】
2006153511.tif 000015
【図１４】
2006153511.tif 000016
【図１５】
2006153511.tif 000017