(57)【要約】【課題】煙草の煙のような異物が多く浮遊している雰囲気に置かれても、高い信頼性を持ってその相対湿度を検出することのできる湿度センサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】水分を吸着することによって静電容量（誘電率）が変化する感湿膜５０及び該感湿膜５０に覆われて、その静電容量の変化を検出するための電極３１及び３２を有する感湿部１００と、該感湿部１００の出力信号を処理する回路素子部２００とが、Ｎ型の半導体基板１０に形成されている。また、煙草分子を含む微粒子からなって、水分を取り込むことによって静電容量（誘電率）が変化する堆積層６０が、電極３１及び３２並びにこれら電極間を覆うように、感湿膜５０の表面上に所定の層厚で形成されている。こうした所定の層厚は、堆積層６０の静電容量（誘電率）の変化を電極３１及び３２を通じて検知することのできる上限値に余裕を含めた層厚に設定されている。【選択図】図１
2008139040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を吸着することによって物理量が変化する感湿膜及び該感湿膜に覆われてその物理量の変化を検出するための一対の電極を有する感湿部を備え、雰囲気の湿度変化を前記物理量の変化として検出する湿度センサであって、
煙草分子を含む微粒子からなる堆積層が、前記感湿膜の表面上に所定の層厚で形成されていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
前記所定の層厚は、水分を内部に取り込むことによって変化する前記堆積層の物理量の変化を前記一対の電極を通じて検知することのできる上限値に余裕を含めた層厚に設定され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】
前記堆積層は、前記一対の電極並びにこれら電極間を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿度センサ。
【請求項４】
前記堆積層は、前記煙草分子を含む多量の微粒子が雰囲気中を浮遊する密閉された空間を有する収容室に当該湿度センサが収容され、その雰囲気に前記感湿膜がさらされるエージング工程を通じて形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項５】
前記一対の電極と前記感湿膜との間には、水分による腐食から前記一対の電極を保護するための保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項６】
前記感湿膜は、湿度に応じてその誘電率が変化するものであり、当該湿度センサは、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて湿度を検出する容量式の湿度センサである請求項１〜５のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項７】
水分を吸着することによって物理量が変化する感湿膜及び該感湿膜に覆われてその物理量の変化を検出するための一対の電極を有する感湿部を備え、雰囲気の湿度変化を前記物理量の変化として検出する湿度センサを製造する方法であって、
煙草分子を含む微粒子からなる堆積層を、前記感湿膜の表面上に所定の層厚で形成することを特徴とする湿度センサの製造方法。
【請求項８】
前記所定の層厚を、水分を内部に取り込むことによって変化する前記堆積層の物理量の変化を前記一対の電極を通じて検知することのできる上限値に余裕を含めた層厚に設定することを特徴とする請求項７に記載の湿度センサの製造方法。
【請求項９】
前記堆積層を、前記一対の電極並びにこれら電極間を覆うように形成することを特徴とする請求項７または８に記載の湿度センサの製造方法。
【請求項１０】
前記堆積層を、前記煙草分子を含む多量の微粒子が雰囲気中を浮遊する密閉された空間を有する収容室に当該湿度センサを収容し、その雰囲気に前記感湿膜をさらすエージング工程を通じて形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の湿度センサの製造方法。
【請求項１１】
前記一対の電極と前記感湿膜との間に、水分による腐食から前記一対の電極を保護するための保護膜を形成することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の湿度センサの製造方法。
【請求項１２】
前記感湿膜は、湿度に応じてその誘電率が変化するものであり、当該湿度センサは、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて湿度を検出する容量式の湿度センサである請求項６〜１１のいずれか一項に記載の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、当該湿度センサを取り巻く雰囲気の湿度を検出する湿度センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の湿度センサ及びその製造方法としては、従来、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、半導体基板と、この半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜と、シリコン酸化膜上に同一平面上にて離間して対向するように形成された２個の電極と、これら２個の電極を覆うように形成されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜上に両電極及びこれら両電極の間を覆うように形成され、湿度に応じて誘電率が変化する感湿膜とを備えている。このように構成されることで、当該湿度センサを取り巻く雰囲気の湿度の変化に応じて変化する、２個の電極間の容量値に基づき、雰囲気の湿度の変化を検出することができるようになる。
【特許文献１】特開２００２−２４３６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした湿度センサを用いて、例えば煙草の煙のような異物が多く浮遊する雰囲気の湿度を検出しようとすると、煙草の煙（煙草分子）が感湿膜の表面に付着することがある。そして、そのような雰囲気中に長期間にわたって湿度センサが置かれることで、感湿膜の表面に煙草分子が堆積することがある。こうして長期間をかけて徐々に形成された堆積層は、雰囲気に含まれる水分子を内部に取り込む。そして、内部に水分子を取り込むと、堆積層の誘電率（静電容量）を変化させることとなる。したがって、この堆積層の層厚の変化に起因して、雰囲気の湿度変化に予め対応付けられていた感湿膜の誘電率（静電容量）の変化が、雰囲気の湿度変化に対応しなくなってしまう。その結果、雰囲気の相対湿度にかかる検出精度の低下を招くおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、煙草の煙のような異物が多く浮遊している雰囲気に置かれても、高い信頼性を持ってその相対湿度を検出することのできる湿度センサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、まず、水分を吸着することによって物理量が変化する感湿膜及び該感湿膜に覆われてその物理量の変化を検出するための一対の電極を有する感湿部を備え、雰囲気の湿度変化を前記物理量の変化として検出することとした。
【０００６】
堆積層は、基本的に、感湿膜と同様に動作することが発明者によって確認されている。すなわち、雰囲気の相対湿度が高いと、雰囲気に含まれる水分子の量は多いため、堆積層がその内部に取り込む水分子の量も多くなり、堆積層の物理量（例えば誘電率（静電容量）や抵抗値等）も大きくなる。一方、雰囲気の相対湿度が低いと、雰囲気に含まれる水分子の量は少ないため、堆積層が内部に取り込む水分子の量も少なくなり、堆積層の物理量も小さくなる。このように、雰囲気の相対湿度に応じて物理量が変化するため、堆積層は、感湿膜と同様に動作する。したがって、基本的には、堆積層を含む感湿膜全体の物理量の変化を雰囲気の相対湿度の変化に対応付けることができ、そうした対応付けを利用して、雰囲気の相対湿度を検出することができる。ただし、例えば微粒子が多く浮遊する雰囲気に長期間置かれるなど、堆積層の層厚が所定の層厚よりも増すようなことがあると、上記対応付けが変動してしまい、雰囲気の相対湿度を精度よく検出することが難しくなる。
【０００７】
そこで、請求項１に記載の発明では、煙草分子を含む微粒子からなる堆積層が、前記感湿膜の表面上に所定の層厚で形成されていることとした。堆積層の所定の層厚を超える部分の物理量の変化については、一対の電極を通じて検知することができなくなることが発明者によって確認されている。詳しくは、堆積層が所定の層厚を超えると、一対の電極からの距離が大きくなるため、所定の層厚を超える部分が雰囲気に含まれる水分子を内部に取り込んで物理量が大きくなろうと、あるいは、雰囲気に含まれる水分子が少なくて物理量が小さくなろうと、堆積層の所定の層厚を超える部分の物理量の変化を一対の電極を通じて検知することができなくなる。したがって、感湿膜の表面上に所定の層厚で堆積層が予め形成されていると、煙草分子を含む微粒子がこの堆積層上に付着して該堆積層がさらに厚くなったとしても、そもそも、所定の層厚を超える部分に含まれる水分子の変化を一対の電極を通じて検知することはできないため、雰囲気の相対湿度検出に係る、雰囲気の相対湿度の変化と所定の層厚の堆積層を含む感湿膜全体の物理量の変化との間の対応付けには、変動が生じないこととなる。したがって、湿度センサとしての上記構成によれば、そうした対応付けを利用することで、煙草の煙のような異物が多く浮遊している雰囲気に置かれても、高い信頼性を持ってその相対湿度を検出することができるようになる。
【０００８】
なお、水分を内部に取り込むことによって物理量が変化する堆積層は、少なくとも、そうした変化を一対の電極を通じて検知することのできる上限値だけの厚さに形成されていればよい。しかしながら、例えば、堆積層の一部が乖離して堆積層の層厚が上記上限値よりも薄くなるようなことがあると、雰囲気の湿度変化と堆積層の物理量との間の対応付けに変動が生じる可能性がある。その点、例えば請求項２に記載の発明のように、前記所定の層厚が、水分を内部に取り込むことによって変化する前記堆積層の物理量の変化を前記一対の電極を通じて検知することのできる上限値に余裕を含めた層厚に設定されることとすれば、すなわち、上記上限値よりも余裕分だけ厚い層厚に設定することとすれば、雰囲気の湿度変化と堆積層の物理量との間の対応付けに変動が生じる可能性をより低くすることができるようになる。
【０００９】
また、上記請求項１または２に記載の構成において、例えば請求項３に記載の発明のように、前記堆積層は、前記一対の電極並びにこれら電極間を覆うように形成されていることが望ましい。
【００１０】
さらに、上記請求項１〜３のいずれかに記載の構成において、例えば請求項４に記載の発明では、前記堆積層は、前記煙草分子を含む多量の微粒子が雰囲気中を浮遊する密閉された空間を有する収容室に当該湿度センサが収容され、その雰囲気に前記感湿膜がさらされるエージング工程を通じて形成されることとした。これにより、上記堆積層を容易に形成することができるようになる。
【００１１】
こうした構成において、例えば請求項５に記載の発明では、前記一対の電極と前記感湿膜との間に、水分による腐食から前記一対の電極を保護するための保護膜が形成されていることとした。これにより、腐食されやすい一対の電極を好適に保護することができるようになる。
【００１２】
なお、例えば請求項６に記載の発明のように、前記感湿膜を、湿度に応じてその誘電率が変化するものとし、当該湿度センサを、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて湿度を検出する容量式の湿度センサとすることもできる。
【００１３】
一方、上記目的を達成するため、請求項７に記載の発明では、水分を吸着することによって物理量が変化する感湿膜及び該感湿膜に覆われてその物理量の変化を検出するための一対の電極を有する感湿部を備え、雰囲気の湿度変化を前記物理量の変化として検出する湿度センサを製造する方法として、煙草分子を含む微粒子からなる堆積層を、前記感湿膜の表面上に所定の層厚で形成することとした。
【００１４】
堆積層は、既述したように、基本的に、感湿膜と同様に動作することが発明者によって確認されている。すなわち、雰囲気の相対湿度が高いと、雰囲気に含まれる水分子の量は多いため、堆積層がその内部に取り込む水分子の量も多くなり、堆積層の物理量（例えば誘電率（静電容量）や抵抗値等）も大きくなる。一方、雰囲気の相対湿度が低いと、雰囲気に含まれる水分子の量は少ないため、堆積層が内部に取り込む水分子の量も少なくなり、堆積層の物理量も小さくなる。このように、雰囲気の相対湿度に応じて物理量が変化するため、堆積層は、感湿膜と同様に動作する。したがって、基本的には、堆積層を含む感湿膜全体の物理量の変化を雰囲気の相対湿度の変化に対応付けることができ、そうした対応付けを利用して、雰囲気の相対湿度を検出することができる。ただし、例えば微粒子が多く浮遊する雰囲気に長期間置かれるなど、堆積層の層厚が所定の層厚よりも増すようなことがあると、上記対応付けが変動してしまい、雰囲気の相対湿度を精度よく検出することが難しくなる。
【００１５】
そこで、請求項７に記載の発明では、煙草分子を含む微粒子からなる堆積層が、前記感湿膜の表面上に所定の層厚で形成されていることとした。堆積層の所定の層厚を超える部分の物理量の変化については、これも既述したように、一対の電極を通じて検知することができなくなることが発明者によって確認されている。詳しくは、堆積層が所定の層厚を超えると、一対の電極からの距離が大きくなるため、所定の層厚を超える部分が雰囲気に含まれる水分子を内部に取り込んで物理量が大きくなろうと、あるいは、雰囲気に含まれる水分子が少なくて物理量が小さくなろうと、堆積層の所定の層厚を超える部分の物理量の変化を一対の電極を通じて検知することができなくなる。したがって、感湿膜の表面上に所定の層厚で堆積層が予め形成されていると、煙草分子を含む微粒子がこの堆積層上に付着して該堆積層がさらに厚くなったとしても、そもそも、所定の層厚を超える部分に含まれる水分子の変化を一対の電極を通じて検知することはできないため、雰囲気の相対湿度検出に係る、雰囲気の相対湿度の変化と所定の層厚の堆積層を含む感湿膜全体の物理量の変化との間の対応付けには、変動が生じないこととなる。したがって、湿度センサの製造方法としての上記方法によれば、そうした対応付けを利用することで、煙草の煙のような異物が多く浮遊している雰囲気に置かれても、高い信頼性を持ってその相対湿度を検出することができる湿度センサを製造することができるようになる。
【００１６】
なお、水分を内部に取り込むことによって物理量が変化する堆積層は、少なくとも、そうした変化を一対の電極を通じて検知することのできる上限値だけの厚さに形成されていればよい。しかしながら、例えば、堆積層の一部が乖離して堆積層の層厚が上記上限値よりも薄くなるようなことがあると、雰囲気の湿度変化と堆積層の物理量との間の対応付けに変動が生じる可能性がある。その点、例えば請求項８に記載の発明のように、前記所定の層厚を、水分を内部に取り込むことによって変化する前記堆積層の物理量の変化を前記一対の電極を通じて検知することのできる上限値に余裕を含めた層厚に設定することとすれば、すなわち、上記上限値よりも余裕分だけ厚い層厚に設定することとすれば、雰囲気の湿度変化と堆積層の物理量との間の対応付けに変動が生じる可能性をより低くすることのできる湿度センサを製造することができるようになる。
【００１７】
また、上記請求項７または８に記載の方法において、例えば請求項９に記載の発明のように、前記堆積層を、前記一対の電極並びにこれら電極間を覆うように形成することが望ましい。
【００１８】
さらに、上記請求項７〜９のいずれかに記載の方法において、例えば請求項１０に記載の発明では、前記堆積層を、前記煙草分子を含む多量の微粒子が雰囲気中を浮遊する密閉された空間を有する収容室に当該湿度センサを収容し、その雰囲気に前記感湿膜をさらすエージング工程を通じて形成することとした。これにより、上記堆積層を容易に形成することができるようになる。
【００１９】
こうした方法において、例えば請求項１１に記載の発明では、前記一対の電極と前記感湿膜との間に、水分による腐食から前記一対の電極を保護するための保護膜を形成することとした。これにより、腐食されやすい一対の電極を好適に保護することができるようになる。
【００２０】
なお、例えば請求項１２に記載の発明のように、前記感湿膜を、湿度に応じてその誘電率が変化するものとし、当該湿度センサを、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて湿度を検出する容量式の湿度センサとして製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る湿度センサ及びその製造方法について、図１〜図７を参照して説明する。なお、本実施の形態の湿度センサについて、図１は、その側面構造全体を示す断面図であり、図２は、検出用電極の側面構造を拡大して示す断面図である。まず、これら図１及び図２を併せ参照して、本実施の形態の湿度センサの構成及び機能について説明する。また、本実施の形態の湿度センサは、感湿膜の誘電率の変化に基づいて湿度を検出する容量式の湿度センサとして具体化されている。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、湿度センサ１は、例えばＮ型のシリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１０の上表面及び半導体基板１０の表層部に形成されている。詳しくは、半導体基板１０の上表面には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）２０が絶縁膜として形成されており、このシリコン酸化膜２０上には、湿度センサ１を取り巻く雰囲気の相対湿度を検出するための電極（一対の電極）３１及び３２が、同一平面上に離間して対向するように、例えばＡｌ（アルミニウム）等の金属から形成されている。なお、これら電極３１及び３２の形成材料としては、他にも、Ａｌ−Ｓｉ合金（ＡｌにＳｉを微量に含有させたもの）、Ｔｉ、Ａｕ、Ｃｕ、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などを使用することができる。また、こうした電極３１及び３２の形状は特に限定されることなく任意であるが、本実施の形態では、櫛歯形状を採用している。これにより、電極３１及び３２それぞれの櫛歯部が噛み合って対向するため、電極全体としての配置面積を極力小さくしつつ、対向面積を大きくすることができる。そしてひいては、湿度センサ１を取り巻く雰囲気の相対湿度の検出精度を向上することができる。
【００２３】
また、図１及び図２に示されるように、これら電極３１及び３２上には、電極３１及び３２を、後述する感湿膜５０が吸着した水分による腐食から保護するための保護膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）４０が形成されている。なお、本実施の形態では、シリコン窒化膜４０は、電極３１及び３２並びにこれら電極間を覆うように形成されているが、これに限られず、少なくとも電極３１及び３２を覆っていれば、腐食から保護することはできる。
【００２４】
さらに、図１及び図２に示されるように、シリコン窒化膜４０の上には、雰囲気に含まれる水分子を吸着することによって誘電率（静電容量）が変化する感湿膜５０が、例えばポリイミドを用いて形成されている。詳しくは、感湿膜５０は、シリコン窒化膜４０と同様に、電極３１及び３２並びにこれら電極間を覆うように形成されている。なお、感湿膜５０の形成材料はポリイミドに限られず、他に例えば酪酸酢酸セルロースなど、吸湿性の高分子有機材料を用いて形成することもできる。そして、雰囲気に含まれる水分が感湿膜５０内部に取り込まれる、すなわち、感湿膜５０表面に形成された無数の細孔（図示略）内壁に水分子が吸着すると、水分子の誘電率は大きいため、吸着した水分量に応じて感湿膜５０の誘電率が大きく変化する。そして、電極３１及び３２間の静電容量値も変化する。このようにして、雰囲気の湿度変化は、電極３１及び３２の容量値の変化として捉えられている。
【００２５】
またさらに、図１及び図２に示されるように、煙草分子を含む微粒子からなる堆積層６０が、感湿膜５０上表面に、所定の層厚で形成されている。この堆積層６０も、シリコン窒化膜４０や感湿膜５０と同様に、電極３１及び３２並びにこれら電極間を覆うように、形成されている。なお、こうした堆積層６０の層厚、形成方法などについては、後述する。
【００２６】
一方、図１に示されるように、電極３１及び３２、シリコン窒化膜ＳｉＮ４０、感湿膜５０、並びに堆積層６０等々を有する感湿部１００の出力信号を処理する回路素子部２００が、半導体基板１０の表層部に形成されている。この回路素子部２００は、ロジック回路として例えばＣ−ＭＯＳトランジスタ素子部７０と、基準容量部（リファレンス容量部）８０とを有している。なお、こうした感湿部１００の出力信号を処理するＣＭＯＳトランジスタ素子部７０や基準容量部８０等については一般的に知られているため、ここでの詳細な説明を割愛する。
【００２７】
ところで、感湿膜５０上表面に堆積層６０が形成されていない従来の湿度センサを用いて、例えば煙草の煙のような異物が多く浮遊する雰囲気の湿度を検出しようとすると、煙草の煙（煙草分子）が感湿膜の表面に付着することがある。そして、そのような雰囲気中に長期間にわたって湿度センサが置かれることで、感湿膜の表面に煙草分子が堆積することがある。こうして長期間をかけて形成された堆積層は、雰囲気に含まれる水分子を内部に取り込み、堆積層の誘電率（静電容量）を変化させる。そのため、この堆積層の誘電率の変化に起因して、雰囲気の湿度変化に予め対応付けられていた感湿膜の誘電率（静電容量）の変化が、雰囲気の湿度変化に対応しなくなってしまう。その結果、雰囲気の相対湿度にかかる検出精度の低下を招くおそれがある。
【００２８】
詳しくは、図３（ａ）に、感湿膜５０上表面に堆積層６０が形成されていないときの側面断面図を示す。この図３（ａ）に示す「電極３１→感湿膜５０→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ０」とする。ここで、雰囲気の相対湿度が大きくなると、感湿膜５０表面に吸着される水分子が多くなるため、静電容量「Ｃ０」は大きくなる。一方、雰囲気の相対湿度が小さくなると、感湿膜５０表面に吸着される水分子が少なくなるため、静電容量「Ｃ０」は小さくなる。図４（ａ）に示すように、このときの雰囲気の相対湿度と、静電容量「Ｃ０」との関係は、傾きを持った直線関係となる。また、図３（ａ）に示す「電極３１→（堆積層６０）→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ１」とする。ここで、堆積層６０は実際には存在しないため、雰囲気の相対湿度が大きくなろうと、あるいは、小さくなろうと、静電容量「Ｃ１」の大きさに変動はなく、一定値である。すなわち、図４（ａ）に示すように、このときの雰囲気の相対湿度と、静電容量「Ｃ１」との関係は、傾きを持たない直線関係となる。堆積層６０を含む感湿膜５０全体の静電容量「Ｃ」は、静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ１」の並列回路とみなすことができ、雰囲気の相対湿度と静電容量「Ｃ」との間の直線関係は維持される。したがって、雰囲気の湿度変化に、堆積層６０を含めた感湿膜５０全体の静電容量Ｃの変化を対応付けることができる。
【００２９】
図３（ｂ）に、感湿膜５０上表面に堆積層６０ａが薄く形成されたときの側面断面図を示す。なお、この堆積層６０ａは、後述する堆積層６０の形成方法に従って形成されたものでなく、従来の湿度センサの感湿膜上に長期間をかけて形成されたものである。したがって、このときの堆積層６０ａの層厚は、後述する所定の層厚よりも薄く形成されている。また、この図３（ｂ）に示す「電極３１→感湿膜５０→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ０」とし、図３（ｂ）に示す「電極３１→堆積層６０ａ→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ２」とする。ここで、雰囲気の相対湿度が大きくなると、感湿膜５０表面に吸着される水分子が多くなるため、これら静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ２」はそれぞれ大きくなる。一方、雰囲気の相対湿度が小さくなると、感湿膜５０表面に吸着される水分子が少なくなるため、これら静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ２」はそれぞれ小さくなる。図４（ｂ）に示すように、このときの雰囲気の相対湿度と静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ２」との関係はそれぞれ、傾きを持った直線関係となる。すなわち、堆積層６０ａは、傾きは異なるものの、感湿膜５０と同様に動作する。したがって、堆積層６０ａの層厚に変動がなく、かつ、層厚が既知ならば、雰囲気の湿度変化に、堆積層６０ａを含めた感湿膜５０全体の静電容量Ｃの変化を対応付けることは可能である。しかしながら、堆積層が形成されない従来の湿度センサでは、長期間使用されることで感湿膜５０上に堆積層６０ａが徐々に形成される。そのため、堆積層６０ａの層厚は未知であり、こうした堆積層６０ａの層厚の変化に起因して、雰囲気の湿度変化に予め対応付けられていた感湿膜５０全体の静電容量の変化が、雰囲気の湿度変化に対応しなくなる。その結果、雰囲気の相対湿度に係る検出精度の低下を招くこととなる。
【００３０】
図３（ｃ）に、感湿膜５０上表面に堆積層６０が厚く形成されているときの側面断面図を示す。なお、この堆積層６０は、後述する製造方法に従って形成されたものであり、このときの堆積層６０は、後述する所定の層厚よりも厚く形成されているものとする。また、この図３（ｃ）に示す「電極３１→感湿膜５０→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ０」とし、図３（ｃ）に示す「電極３１→堆積層６０→電極３２」といった経路をたどったときの電極間の静電容量を例えば「Ｃ３」とする。ここで、雰囲気の相対湿度が大きくなると、先の図３（ｂ）の場合と同様に、感湿膜５０表面に吸着される水分子が多くなるため、これら静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ３」はそれぞれ大きくなる。一方、雰囲気の相対湿度が小さくなると、やはり図３（ｂ）の場合と同様に、感湿膜５０表面に吸着される水分子が少なくなるため、これら静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ３」はそれぞれ小さくなる。すなわち、図４（ｃ）に示すように、このときの雰囲気の相対湿度と静電容量「Ｃ０」及び「Ｃ３」との関係はそれぞれ、先の図４（ｂ）に示した関係と同様に、傾きを持った直線関係となる。なお、この傾きは、先の雰囲気の相対湿度と静電容量「Ｃ２」との直線関係の傾きとほとんど変わらない。ただし、図４（ｃ）から分かるように、感湿膜５０表面に形成された堆積層の厚さが所定の層厚を超えるか否かの違いは、堆積層６０を含めた感湿膜５０全体の厚さがより厚くなるため、相対湿度全体にわたっての静電容量の大きさに表れる。
【００３１】
図５に、一定の相対湿度下における、堆積層の層厚と静電容量との関係を示す。図５に示されるように、堆積層の層厚が厚くなると、これに伴って徐々に静電容量が大きくなるものの、堆積層の層厚がある所定の層厚を超えると、堆積層の層厚が厚くなっても、これに伴って静電容量が大きくならない。すなわち、堆積層の静電容量が飽和する。この堆積層の静電容量の飽和は、堆積層が厚くなると、電極３１及び３２と堆積層との離間距離が大きくなるため、その変化を検知することができないことに起因すると考えられている。
【００３２】
詳しくは、堆積層のうちの所定の層厚内に収まる部分は、水分子を取り込むことで誘電率が増大し、電極３１及び３２との離間距離が小さいため、これら電極間の静電容量を増加させる。また、堆積層のうちの所定の層厚内に収まる部分は、取り込むべき水分子がないと誘電率が減少し、電極３１及び３２との離間距離が小さいため、これら電極間の静電容量を減少させる。こうした静電容量の増減については、電極３１及び３２を通じて検知することができる。したがって、堆積層のうちの所定の層厚内に納まる部分は、静電容量に影響を及ぼすと言える。しかしながら、堆積層のうちの所定の層厚を超える部分は、水分子を取り込むことで誘電率が増加しようと、取り込むべき水分子がなくて誘電率が減少しようと、電極３１及び３２との離間距離が大きいため、これら電極間の静電容量に変化させない。正確には、こうした静電容量の増減については、電極３１及び３２を通じて検知することができない。したがって、堆積層のうちの所定の層厚を超える部分は、静電容量に影響を及ぼさないと言える。静電容量は、所定の層厚で飽和するとこととなる。なお、堆積層の層厚に対して静電容量が飽和したとしても、一定の相対湿度の雰囲気の下で飽和したに過ぎず、先の図４（ｃ）に示した、相対湿度と静電容量との間の直線関係は維持されている。
【００３３】
このような堆積層の性質に鑑み、本実施の形態では、先の図１及び図２に示されるように、また、既述したように、煙草分子を含む微粒子からなる堆積層６０が、感湿膜５０表面に、所定の層厚で形成されている。このように堆積層６０が形成されているため、煙草の煙のような異物が多く浮遊する雰囲気中に長期間にわたって置かれることで、この堆積層６０上にさらに煙草分子を含む微粒子が付着して堆積層の層厚が増したとしても、先の図４（ｃ）に示すような、堆積層の層厚が増すことに起因する静電容量の全体的な増大は生じない。そのため、雰囲気の湿度変化と堆積層の静電容量との間の対応付けに変動は生じない。また、感湿膜５０の膜厚は一定であるため、雰囲気の湿度変化と感湿膜の静電容量の変化との間の対応付けにそもそも変動は生じない。そのため、雰囲気の湿度変化と堆積層６０を含む感湿膜５０全体の静電容量との間の対応付けに変動は生じない。したがって、煙草の煙のような異物が多く浮遊している雰囲気であっても、高い信頼性を持ってその相対湿度を検出することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、先の図２に示すように、当該湿度センサ１の電極３１及び３２の高さＴｅを「０．９μｍ」とし、電極３１及び３２の幅Ｗｅを「３．０μｍ」とし、電極３１及び３２間の幅Ｗｂを「８．０μｍ」とし、シリコン窒化膜４０の膜厚Ｔｐを「１．４μｍ」とし、感湿膜５０の膜厚Ｔｓを「５．０μｍ」としたとき、堆積層６０の層厚Ｔｃの上記所定の層厚として「３．０μｍ」を採用している。こうした値を採用した理由は次の通りである。すなわち、先の図５に示したように、堆積層を含めた感湿膜全体の厚さ（＝Ｔｓ＋Ｔｃ）に対する静電容量は、厚さが「６．０μｍ」でほぼ飽和しており、この「６μｍ」に余裕を含めた「８．０μｍ」を採用した。感湿膜５０の膜厚Ｔｓは「５．０μｍ」で一定であるため、堆積層６０の層厚は、「３．０μｍ」となる。
【００３５】
以下、湿度センサを製造する方法について、図６及び図７を併せ参照して説明する。なお、図６は、本実施の形態に係る、エージング工程の処理手順を示すフローチャートであり、図７は、エージング工程における製造態様を示す模式図である。
【００３６】
図６に示されるように、湿度センサを製造するに際しては、まず、感湿膜５０上に堆積層６０が形成されていない湿度センサを準備する。なお、こうした湿度センサの製造方法については一般的に知られているため、ここでの詳細な説明を割愛する。
【００３７】
そしてステップＳ１１の工程として、図７に示すように、感湿膜５０上に堆積層６０が形成されていない湿度センサ３０１を複数個（例えば３個）と、煙草３０２を複数本（例えば２本）を、所定の容積（例えば２リットル）で形成されるとともに密閉された容器（収容室）３０３に収容する。なお、容器３０３に収容する際に、煙草３０２に着火しておく。そのため、容器３０３に収容されてから数分後には、煙草３０２は燃え尽きる。しかしながら、容器３０３内は密閉されているため、煙草３０２が燃えて生じた煙草分子は、容器３０３内を浮遊する。
【００３８】
次に、ステップＳ１２の工程として、そのような煙草分子が浮遊する容器を、密閉したままで例えば一日放置しておく。放置されている間、容器３０３内を浮遊する煙草分子は、湿度センサ３０１（特に感湿膜５０）の表面に付着し、徐々に堆積していく。
【００３９】
そして、ステップＳ１２の工程が終了した後、続くステップＳ１３の工程として、駆動電圧（例えば５Ｖ）を例えば１時間印加し、湿度センサ３０１を通電する。また、この通電に併せて、こうした湿度センサを一定の湿度の雰囲気中に配置し、センサ出力値（静電容量値）を計測する。
【００４０】
そしてステップＳ１４の工程を通じて、一定の相対湿度の雰囲気の下における湿度センサ３０１のセンサ出力値が飽和するか否か、すなわち、湿度センサ３０１の堆積層６０が所定の膜厚を超えるか否かが判定される。そして、一定の相対湿度の雰囲気の下における湿度センサ３０１のセンサ出力値が飽和していないとき、該センサ出力値が飽和するまで、すなわち、堆積層６０が所定の層厚を超えていないとき、該堆積層６０が所定の層厚を超えるまで、上記ステップＳ１１〜Ｓ１３の工程を繰り返し実行する。こうしてステップＳ１４の工程を終えると、エージング工程が終了し、湿度センサが完成することとなる。
【００４１】
なお、本発明にかかる、湿度センサ及びその製造方法は、上記実施の形態にて例示した構成及び方法に限られるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次の形態として実施することもできる。
【００４２】
上記実施の形態では、水分による腐食から保護するための保護膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）４０が、電極３１及び３２並びにこれら電極間を覆うように形成されていたが、これに限られない。少なくとも電極３１及び３２を覆っていれば、水分による腐食の進行を抑制することはできる。また、形成材料もシリコン窒化膜に限られない。要は、水分による腐食から電極３１及び３２を保護することができれば、適宜の形成材料を用いて保護膜を形成してもよい。また、そうした水分による腐食が問題とならないのであれば、そうした保護膜自体を割愛する構成及び方法としてもよい。
【００４３】
上記実施の形態では、先の図６に示す態様で、また、先の図７に示す手順にて、感湿膜５０の表面上に堆積層６０を形成していたが、こうした態様及び手順はいずれも変更可能である。すなわち、容器３０３の容積や、該容器３０３に収容する煙草３０２の本数や、湿度センサ３０１の個数、あるいは、容器３０３に放置する時間（ステップＳ１２）や、湿度センサ３０１を通電する時間（ステップＳ１３）等々は、適宜変更可能である。要は、煙草分子を含む多量の微粒子が雰囲気中を浮遊する密閉された空間を有する収容室に湿度センサ３０１を収容し、その雰囲気に感湿膜５０をさらすエージング工程を通じて、堆積層６０を形成すればよい。
【００４４】
上記実施の形態では、上記所定の層厚は、堆積層６０の静電容量（誘電率）の変化を電極３１及び３２を通じて検知することのできる上限値（感湿膜５０の膜厚を含めて例えば「６．０μｍ」）に余裕を含めた層厚（「３．０μｍ」）に設定していたが、これに限られず、少なくとも、堆積層６０の静電容量（誘電率）の変化を電極３１及び３２を通じて検知することのできる上限値に設定していればよい。すなわち、余裕を割愛することとしてもよい。これによっても、所期の目的を達成することはできる。
【００４５】
上記実施の形態（変形例を含む）では、雰囲気の湿度変化を電極３１及び３２間の静電容量の変化として検出する容量式湿度センサとして実現していたが、検出原理はこれに限られない。他にも、雰囲気の湿度の変化を感湿膜５０及び堆積層６０のインピーダンスの変化として検出する抵抗式湿度センサとしてこれを実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る湿度センサの一実施の形態について、その側面構造全体を示す断面図。
【図２】同実施の形態の湿度センサについて、櫛歯電極の側面構造を拡大して示す断面図。
【図３】同実施の形態の湿度センサについて、（ａ）は、感湿膜上表面に堆積層が形成されていないときの側面断面図。（ｂ）は、薄い堆積層が感湿膜上表面に形成されたときの側面断面図。（ｃ）は、厚い堆積層が感湿膜上表面に形成されたときの側面断面図。
【図４】同実施の形態の湿度センサについて、（ａ）は、感湿膜上表面に堆積層が形成されていないときの、相対湿度と静電容量との関係を示す図。（ｂ）は、薄い堆積層が感湿膜上表面に形成されたときの、相対湿度と静電容量との関係を示す図。（ｃ）は、厚い堆積層が感湿膜上表面に形成されたときの、相対湿度と静電容量との関係を示す図。
【図５】同実施の形態の湿度センサについて、シミュレーションを通じて得られた、堆積層の層厚と電極間の静電容量値との関係を示す図。
【図６】本発明にかかる湿度センサの製造方法の一実施の形態について、その製造手順を示すフローチャート。
【図７】同実施の形態の、湿度センサの製造方法について、その製造態様を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１、３０１…湿度センサ、１０…半導体基板、２０…シリコン酸化膜、３１、３２…（一対の）電極、４０…シリコン窒化膜（保護膜）、５０…感湿膜、６０、６０ａ…堆積層、７０…ＣＭＯＳトランジスタ素子部、８０…基準容量部、１００…感湿部、２００…回路素子部、３０２…煙草、３０３…収容室。
【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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