(57)【要約】【課題】高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することが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】湿度センサ（１０）は、基板（２０）と、水分に対する腐食性を有する金属材料を用いて、互いに対向するように、基板（２０）の同一面（２０ａ）に形成された一対の電極（３１，３２）と、該電極（３１，３２）を覆うように基板の一面（２０ａ）上に配置され、水分による腐食から電極（３１，３２）を保護する保護膜（３３）と、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に配置された感湿膜（３４）と、を有する湿度検出部（３０）と、を備え、電極（３１，３２）がドライエッチングによりパターニングされてなる。そして、一方の電極（３１）と他方の電極（３２）とが対向する対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が、９０度以上となっている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２０）と、
水分に対する腐食性を有する金属材料を用いて、互いに対向するように、前記基板（２０）の同一面（２０ａ）に形成された一対の電極（３１，３２）と、該電極（３１，３２）を覆うように基板の一面（２０ａ）上に配置され、水分による腐食から前記電極（３１，３２）を保護する保護膜（３３）と、前記電極（３１，３２）及び前記電極（３１，３２）間を覆うように、前記保護膜（３３）上に配置された感湿膜（３４）と、を有する湿度検出部（３０）と、を備え、
前記電極（３１，３２）がドライエッチングによりパターニングされてなる湿度センサであって、
各電極（３１，３２）は、前記基板（２０）の一面（２０ａ）に対向する下面（３１ａ，３２ａ）と、該下面（３１ａ，３２ａ）と反対の上面（３１ｂ，３２ｂ）と、前記下面（３１ａ，３２ａ）及び前記上面（３１ｂ，３２ｂ）を繋ぐ側面（３１ｃ，３２ｃ）を有し、
一方の前記電極（３１）と他方の前記電極（３２）とが対向する対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が、９０度以上とされていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
前記ドライエッチングは、反応性イオンエッチング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】
前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が、９０度よりも大きい角度とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項４】
前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が、１００度以下の角度とされていることを特徴とする請求項３に記載の湿度センサ。
【請求項５】
前記一対の電極（３１，３２）はそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の湿度センサ。
【請求項６】
前記感湿膜（３４）は、水分の吸着により比誘電率が変化するものであり、
前記湿度検出部（３０）は、雰囲気の湿度変化を一対の前記電極（３１、３２）間の静電容量の変化として検出することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の湿度センサ。
【請求項７】
前記感湿膜（３４）は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、
前記湿度検出部（３０）は、雰囲気の湿度変化を前記感湿膜（３４）のインピーダンスの変化として検出することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の湿度センサ。
【請求項８】
前記基板（２０）は、半導体基板（２１）と、該半導体基板（２１）の主面に形成された絶縁膜（２３）を有し、
前記電極（３１，３２）は、前記基板（２０）の絶縁膜（２３）上に配置されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の湿度センサ。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、
前記基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、前記一対の電極（３１，３２）を、前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程後、前記電極（３１，３２）を覆うように、前記基板（２０）の一面（２０ａ）上に前記保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜形成工程後、前記保護膜（３３）の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、
前記紫外線照射工程後、前記電極（３１，３２）及び前記電極（３１，３２）間を覆うように、前記保護膜（３３）上に前記感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備えることを特徴とする湿度センサの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、
前記基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、前記一対の電極（３１，３２）を、前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程後、前記電極（３１，３２）を覆うように、前記基板（２０）の一面（２０ａ）上に前記保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜形成工程後、前記電極（３１，３２）及び前記電極（３１，３２）間を覆うように、前記保護膜（３３）上に高分子材料を塗布し、前記高分子材料を硬化させて前記感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備え、
前記感湿膜形成工程では、前記高分子材料を前記保護膜（３３）上に塗布した後、前記高分子材料を硬化させる前に、真空圧下で脱泡処理を行うことを特徴とする湿度センサの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、
前記基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、前記一対の電極（３１，３２）を、前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程後、前記電極（３１，３２）を覆うように、前記基板（２０）の一面（２０ａ）上に前記保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜形成工程後、前記保護膜（３３）を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、前記電極（３１，３２）及び前記電極（３１，３２）間を覆うように、前記保護膜（３３）上に高分子材料を塗布し、前記高分子材料を加熱により硬化させて前記感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備えることを特徴とする湿度センサの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、
前記基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、前記一対の電極（３１，３２）を、前記対向方向において、前記上面（３１ｂ，３２ｂ）と前記側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程後、前記電極（３１，３２）を覆うように、前記基板（２０）の一面（２０ａ）上に前記保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜形成工程後、前記電極（３１，３２）及び前記電極（３１，３２）間を覆うように、前記保護膜（３３）上に高分子材料を塗布して前記感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備え、
前記感湿膜形成工程では、前記対向方向に直交する前記電極（３１，３２）の長手方向に沿って、前記高分子材料を塗布す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、互いに対向するように基板の同一面に形成された一対の電極と、水分による腐食から電極を保護する保護膜と、電極を覆うように保護膜上に配置された感湿膜とを有し、電極が、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングによりパターニングされてなる湿度センサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
互いに対向するように基板の同一面に形成された一対の電極と、水分による腐食から電極を保護する保護膜と、電極を覆うように保護膜上に配置された感湿膜とを有する湿度センサとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、基板の一面に対して、アルミニウム等の金属材料を、蒸着やスパッタ等の手法により堆積させ、その後、所定形状にパターニングすることにより、一対の電極を形成している。このパターニングでは、パターンの形状制御、微細パターン形成などの観点から、ウェットエッチングではなく、ドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）が一般的に採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７０１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、上記したドライエッチングでは、電極の側面が基板の一面と略垂直となるような条件としつつ、半導体基板の一面にアルミニウム等の残渣（エッチング残り）が生じるのを懸念し、オーバーエッチングを行っている。このため、従来の電極は、逆テーパ形状をなしており、例えば一対の電極における互いに対向する側面間の間隔は、基板の一面に近いほど広くなっている。
【０００６】
このように電極が逆テーパ形状を有すると、電極を覆うように形成される保護膜において、電極を被覆する部分と基板の一面に配置された部分との繋ぎ部分の曲がりがきつくなる。本発明者が鋭意検討した結果、保護膜における繋ぎ部分の曲がりがきついと、高湿側において、センサ感度の線形性が劣化することが明らかとなった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる湿度センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、基板（２０）と、水分に対する腐食性を有する金属材料を用いて、互いに対向するように、基板（２０）の同一面（２０ａ）に形成された一対の電極（３１，３２）と、該電極（３１，３２）を覆うように基板の一面（２０ａ）上に配置され、水分による腐食から電極（３１，３２）を保護する保護膜（３３）と、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に配置された感湿膜（３４）と、を有する湿度検出部（３０）と、を備え、電極（３１，３２）がドライエッチングによりパターニングされてなる湿度センサであって、各電極（３１，３２）は、基板（２０）の一面（２０ａ）に対向する下面（３１ａ，３２ａ）と、該下面（３１ａ，３２ａ）と反対の上面（３１ｂ，３２ｂ）と、下面（３１ａ，３２ａ）及び上面（３１ｂ，３２ｂ）を繋ぐ側面（３１ｃ，３２ｃ）を有し、一方の電極（３１）と他方の電極（３２）とが対向する対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が、９０度以上とされていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、保護膜（３３）において、電極（３１，３２）を被覆する部分と、電極（３１，３２）を介さずに基板（２０）の一面（２０ａ）に配置された部分との繋ぎ部分の曲がりを、ドライエッチングによりパターニングされた従来の電極（３１，３２）に較べて、緩やかにすることができる。これにより、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる。この点は、本発明者の測定により、明らかとなっている。
【００１０】
また、保護膜（３３）により、電極（３１，３２）の腐食を効果的に抑制することができる。
【００１１】
なお、電極（３１，３２）のパターニングとしては、一般的に反応性イオンエッチングが用いられている。上記構造の電極（３１，３２）は、請求項２に記載のように、ドライエッチングとしての反応性イオンエッチングにより、形成することができる。
【００１２】
請求項３に記載のように、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）を、９０度よりも大きい角度とすると良い。
【００１３】
これによれば、角度θが９０度の場合に較べて、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００１４】
請求項４に記載のように、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）を、１００度以下の角度とすると良い。
【００１５】
センサ感度の線形劣化抑制の効果は、角度θが１００度で飽和する。また、角度θが大きいほど、対向方向において、電極（３１，３２）の上面（３１ｂ，３２ｂ）の長さを所定長さとするための、下面（３１ａ，３２ａ）の長さが長くなる。したがって、本発明によれば、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制しつつ、対向方向において体格の増大を抑制することもできる。
【００１６】
請求項５に記載のように、一対の電極（３１，３２）はそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置された構成を採用することが好ましい。
【００１７】
これによれば、一対の電極（３１，３２）において対向面積を大きくすることができるため、湿度センサの感度をより高めることができる。なお、ドライエッチング、特に反応性イオンエッチングによれば、このような櫛歯形状の電極（３１、３２）についても、精度良くパターニングすることができる。
【００１８】
請求項６に記載のように、感湿膜（３４）は、水分の吸着により比誘電率が変化するものであり、湿度検出部（３０）を、雰囲気の湿度変化を一対の電極（３１、３２）間の静電容量の変化として検出する構成としても良い。また、請求項７に記載のように、感湿膜（３４）は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、湿度検出部（３０）を、雰囲気の湿度変化を感湿膜（３４）のインピーダンスの変化として検出する構成としても良い。
【００１９】
請求項８に記載のように、基板（２０）は、半導体基板（２１）と、該半導体基板（２１）の主面に形成された絶縁膜（２３）を有し、電極（３１，３２）は、基板（２０）の絶縁膜（２３）上に配置されることが好ましい。
【００２０】
これによれば、湿度検出部（３０）から出力される信号を処理する処理回路についても、同一の基板（２０）に構成することができるようになる。また、絶縁膜（２３）を有するため、電極（３１，３２）などからの電流の漏洩等を防止することができる。
【００２１】
次に、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、一対の電極（３１，３２）を、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、電極形成工程後、電極（３１，３２）を覆うように、基板（２０）の一面（２０ａ）上に保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、保護膜形成工程後、保護膜（３３）の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、紫外線照射工程後、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、上記した各発明に記載の効果を奏することができる。さらに本発明では、感湿膜（３４）を形成する前に、保護膜（３３）の表面に紫外線を照射し、保護膜（３３）の表面を洗浄・改質する。これにより、保護膜（３３）の濡れ性が向上するため、保護膜（３３）における上記繋ぎ部分に感湿膜（３４）が入り込みやすくなる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、一対の電極（３１，３２）を、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、電極形成工程後、電極（３１，３２）を覆うように、基板（２０）の一面（２０ａ）上に保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、保護膜形成工程後、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に高分子材料を塗布し、高分子材料を硬化させて感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備え、感湿膜形成工程では、高分子材料を保護膜（３３）上に塗布した後、高分子材料を硬化させる前に、真空圧下で脱泡処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
これによれば、上記した各発明に記載の効果を奏することができる。さらに本発明では、感湿膜（３４）の形成工程において、塗布した高分子材料を硬化させる前に、真空圧下で脱泡処理を行う。これにより、保護膜（３３）における上記繋ぎ部分と塗布した高分子材料との間に隙間が生じても、隙間の空気が抜けて、隙間を高分子材料で埋めることができる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、一対の電極（３１，３２）を、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、電極形成工程後、電極（３１，３２）を覆うように、基板（２０）の一面（２０ａ）上に保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、保護膜形成工程後、保護膜（３３）を加熱する加熱工程と、加熱工程後、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に高分子材料を塗布し、高分子材料を加熱により硬化させて感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、上記した各発明に記載の効果を奏することができる。さらに本発明では、感湿膜（３４）を形成する前に、保護膜（３３）を加熱する。したがって、保護膜（３３）において、上記繋ぎ部分がスリット状をなし、この繋ぎ部分に水分が存在していても、加熱処理により水分を除去することができる。これにより、感湿膜（３４）の形成工程において、高分子材料を加熱硬化させる際に、スリットに存在する水分がガス化して、保護膜（３３）における上記繋ぎ部分と塗布した高分子材料との間に隙間が生じるのを抑制することができる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００２７】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項に記載の湿度センサの製造方法であって、基板（２０）の同一面（２０ａ）上に、ドライエッチングにより、前記一対の電極（３１，３２）を、対向方向において、上面（３１ｂ，３２ｂ）と側面（３１ｃ，３２ｃ）とのなす角度（θ）が９０度以上となるように形成する電極形成工程と、電極形成工程後、電極（３１，３２）を覆うように、基板（２０）の一面（２０ａ）上に保護膜（３３）を形成する保護膜形成工程と、保護膜形成工程後、電極（３１，３２）及び電極（３１，３２）間を覆うように、保護膜（３３）上に高分子材料を塗布して感湿膜（３４）を形成する感湿膜形成工程と、を備え、感湿膜形成工程では、対向方向に直交する電極（３１，３２）の長手方向に沿って、高分子材料を塗布することを特徴とする。
【００２８】
これによれば、上記した各発明に記載の効果を奏することができる。
【００２９】
ところで、スピンコート法により高分子材料を塗布する場合、回転する基板（ウェハ）の中心付近上部より高分子材料を滴下し、遠心力により高分子材料を外周方向に伸展させるため、基板の外周端に近いほど流速が高くなる。また、高分子材料は、基板（ウェハ）の中心付近から放射状に伸展する。このため、対向方向に沿って高分子材料が伸展する部分において、保護膜（３３）における上記繋ぎ部分に高分子材料が回りこまず、隙間が生じる虞がある。これに対し、本発明では、感湿膜（３４）の形成工程において、電極（３１，３２）の長手方向に沿って、高分子材料を塗布する。したがって、保護膜（３３）における上記繋ぎ部分に高分子材料が入り込みやすく、すなわち隙間が生じにくい。これにより、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の湿度センサを備える湿度検出装置の概略構成を示す斜視図である。便宜上、保護ゲルを省略して図示している。
【図２】第１実施形態に係る湿度センサの概略構成を示す平面図である。便宜上、検出電極、参照電極、パッドに接続された配線を実線で図示している。また、保護ゲルを破線で示している。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面構成を簡略化した図である。図２に対し、検出電極とパッドとを繋ぐ配線を省略するとともに、検出電極及びダミー配線の本数を減らして図示している。
【図４】従来の湿度センサにおいて、電極の構造を説明するための断面図である。
【図５】相対湿度と容量変化量との関係を示す図であり、三角△と四角□が従来構成のものの実測結果、丸○とバツ×が本実施形態に係るものの実測結果を示している。
【図６】図４の破線VIで囲んだ領域の拡大断面図である。
【図７】第１実施形態に係る湿度センサにおいて、電極の構造を説明するための断面図である。
【図８】角度θと曲り量との関係を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る湿度センサの製造方法を示す断面図であり、図７に対応している。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係る湿度センサの製造方法を示す断面図であり、図７に対応している。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態に係る湿度センサの製造方法を示す断面図であり、図７に対応している。
【図１２】スピンコート法による湿度センサの製造方法を示す平面図である。
【図１３】ウェハの外周端付近の湿度センサの概略構成を示す断面図であり、図７に対応している。
【図１４】第５実施形態に係る湿度センサの製造方法を示す平面図である。
【図１５】ウェハの外周端付近の湿度センサの概略構成を示す断面図であり、図７に対応している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、形成範囲を明確化するため、図２の平面図において、感湿膜及びダム用感湿膜の部分に、ハッチングを施している。また、対をなす電極３１，３２の対向方向を単に対向方向と示す。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の湿度センサチップ１０を備えた湿度検出装置１００である。この湿度検出装置１００は、合成樹脂等を用いて有底角筒状に形成されたケース１１０と、該ケース１１０の底部内面に固定されたリードフレームのアイランド１１１，１１２と、アイランド１１１にダイマウントされた湿度センサチップ１０と、アイランド１１２にダイマウントされた回路チップ１１３と、一端がケース１１０の内部に露出し、他端がケース１１０外に延出されたリード１１４を備える。
【００３３】
そして、湿度センサチップ１０と回路チップ１１３とが、ボンディングワイヤ１１５を介して電気的に接続され、回路チップ１１３とリード１１４とが、ボンディングワイヤ１１６を介して電気的に接続されている。また、図示しないが、ボンディングワイヤ１１５，１１６及びその接続部位（パッド）は、保護ゲルによって被覆されている。
【００３４】
このように、第１実施形態では、湿度センサチップ１０と回路チップ１１３とが別チップとなっている。なお、湿度センサチップ１０が、特許請求の範囲に記載の湿度センサに相当する。
【００３５】
次に、湿度センサチップ１０の概略構成について説明する。
【００３６】
図２及び図３に示すように、湿度センサチップ１０は、同一の基板２０に、湿度検出部３０、ボンディングワイヤ１１５が接続された状態で保護ゲル５０により保護される外部接続端子としてのパッド４０、保護ゲル５０の流動を抑制するダム部６０を備える。
【００３７】
本実施形態では、基板２０が、半導体基板２１と、半導体基板２１の主面上に形成された絶縁膜２３を有する。具体的には、半導体基板２１としてシリコン基板を採用しており、この半導体基板２１の主面側表層に、全面にわたって不純物の拡散層２２が形成されている。本実施形態では、拡散層２２がｐ導電型の拡散層２２となっている。この拡散層２２上には絶縁膜２３が配置されており、絶縁膜２３の一部位にコンタクトホール２３ａが形成されている。本実施形態では、絶縁膜２３が、半導体基板２１側からシリコン酸化膜、ＢＰＳＧ膜の順に積層されてなる。なお、湿度検出部３０、パッド４０、及びダム部６０は、この絶縁膜２３上に形成されている。このため、絶縁膜２３における半導体基板２１と反対の面を、基板２０の一面２０ａとする。
【００３８】
湿度検出部３０は、基板２０の一面２０ａにおいて、互いに対向して配置された一対の電極３１，３２を有する。また、少なくとも検出容量部３０ｄを備えるものであり、第１実施形態では、さらに参照容量部３０ｒを備える。検出容量部３０ｄは、基板２０の一面２０ａにおいて、互いに対向して配置された一対の検出電極３１ｄ，３２ｄを有する。参照容量部３０ｒは、該一面２０ａの検出電極３１ｄ，３２ｄとは異なる位置において、互いに対向して配置された一対の参照電極３１ｒ，３２ｒを有する。
【００３９】
これら検出電極３１ｄ，３２ｄ及び参照電極３１ｒ，３２ｒの形状は特に限定されるものではない。第１実施形態では、図２に示すように、検出電極３１ｄ及び検出電極３２ｄは、それぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛み合って対向するように交互に配置されている。このように櫛歯形状とすると、検出電極３１ｄ，３２ｄの配置面積を小さくしつつ、互いに対向する面積を大きくすることができる。これにより、周囲の湿度変化に伴って変化する検出電極３１ｄ，３２ｄ間の静電容量の変化量が大きくなり、センサ感度が向上する。同様に、参照電極３１ｒ及び参照電極３２ｒは、それぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛み合って対向するように交互に配置されている。
【００４０】
また、櫛歯形状をなす検出電極３１ｄ，３２ｄ及び参照電極３１ｒ，３２ｒは、図２に示すように、電極同士の対向面積と櫛歯の本数が異なっている。詳しくは、検出電極３１ｄ，３２ｄのほうが参照電極３１ｒ，３２ｒよりも本数が多く、且つ、対向面積も大きくなっている。
【００４１】
このような検出電極３１ｄ，３２ｄ及び参照電極３１ｒ，３２ｒ、すなわち電極３１，３２は、同一の材料を用いて形成されている。具体的には、水分に対して腐食性を有する金属材料（例えばアルミニウム系材料）を、スパッタ等により堆積させる。その後、例えばメタンガスとアルゴンガスとの混合ガスをエッチングガスとする反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、櫛歯形状にパターニングすることで形成されている。第１実施形態では、後述するパッド４０同様、アルミニウムを用いて電極３１，３２が形成されている。このため、図３に検出電極３１ｄ，３２ｄを例示するように、電極３１，３２上には保護膜３３が形成されており、この保護膜３３を介して感湿膜３４が形成されている。
【００４２】
この保護膜３３は、アルミニウムからなる電極３１，３２が、水分により腐食するのを防ぐためのものである。第１実施形態では、保護膜３３として、プラズマＣＶＤ法により形成されるシリコン窒化膜を採用している。この保護膜３３は、電極３１，３２上だけでなく、基板２０の一面２０ａにおいて、パッド４０を除く部分に形成されている。
【００４３】
保護膜３３上には、検出電極３１ｄ，３２ｄ及び検出電極３１ｄ，３２ｄ間を覆うとともに、参照電極３１ｒ，３２ｒ及び参照電極３１ｒ，３２ｒ間を覆うように、感湿膜３４が形成されている。第１実施形態では、検出電極３１ｄ，３２ｄを覆う感湿膜３４と、参照電極３１ｒ，３２ｒを覆う感湿膜３４が、１つの感湿膜３４として一体化されている。感湿膜３４の構成材料としては、ポリイミド系材料など周知のものを採用することができる。第１実施形態では、ポリイミド系材料を採用しており、スピンコート法や印刷法にて前駆体（ポリアミド）を塗布後、加熱硬化（イミド化処理）することにより形成されている。
【００４４】
このように構成される湿度検出部３０において、検出容量部３０ｄを構成する検出電極３１ｄは、図２に示すように、配線３５により、対応するパッド４１と電気的に接続されている。検出容量部３０ｄを構成する検出電極３２ｄ及び参照容量部３０ｒを構成する参照電極３２ｒは、共通の配線３６により、対応するパッド４２と電気的に接続されている。また、参照容量部３０ｒを構成する参照電極３１ｒは、配線３７により、対応するパッド４３と電気的に接続されている。すなわち、一対の検出電極３１ｄ，３２ｄからなるコンデンサと、一対の参照電極３１ｒ，３２ｒからなるコンデンサが、パッド４１，４３間で直列接続され、これらコンデンサの接続点（中点）にパッド４２が接続された構成となっている。
【００４５】
これら配線３５〜３７は、基板２０の一面２０ａ、すなわち電極３１，３２と同一平面に形成されている。また、電極３１，３２と同じアルミニウムを用いて形成されている。そして、配線３５〜３７も、上記した保護膜３３により被覆されている。
【００４６】
パッド４０は、湿度検出部３０を構成する各電極３１ｄ，３２ｄ，３１ｒ，３２ｒと電気的に接続されたパッド４１〜４３を有する。これらパッド４１〜４３は、対応する配線３５〜３７のうち、湿度検出部３０と反対の端部付近で保護膜３３の開口部から露出された部分である。このため、各パッド４１〜４３も、電極３１，３２同様、アルミニウムを用いて形成されている。
【００４７】
第１実施形態では、さらに上記した拡散層２２に電気的に接続されたパッド４４を有する。このパッド４４には、平面矩形状の基板２０の縁部に沿って形成された配線４５が接続されており、配線４５のうち、図３に示すように保護膜３３の開口部から露出された部分がパッド４４となっている。配線４５も、基板２０の一面２０ａ、すなわち電極３１，３２と同一平面に形成されている。また、電極３１，３２と同じアルミニウムを用いて形成されており、上記した保護膜３３により被覆されている。配線４５は、図３に示すように、絶縁膜２３に形成されたコンタクトホール２３ａを埋めるように形成されており、拡散層２２と電気的に接続されている。このため、パッド４４に定電位（例えばグランド電位）を印加することで、配線４５を通じて拡散層２２を、電磁波に対するシールド層として機能させることができる。
【００４８】
これらパッド４０（４１〜４４）は、ボンディングワイヤ１１５が接続された状態で、保護ゲル５０によって被覆される。したがって、パッド４０にボンディングワイヤ１１５が接続される前の状態で、湿度センサチップ１０は、保護ゲル５０を有さない。この保護ゲル５０は、アルミニウムからなるパッド４０が、水分により腐食するのを防ぐためのものであり、フッ素系ゲルなど耐水性を有する材料からなる。この保護ゲル５０は、パッド４０の周辺に、ディスペンサなどを用いて塗布し、その後硬化することで形成される。このため、塗布した時点では、保護ゲル５０が流動性を有している。
【００４９】
パッド４０周辺に塗布された保護ゲル５０が、湿度検出部３０側に流動し、感湿膜３４に付着すると、感湿膜３４の性質が変化してしまい、雰囲気湿度にかかる検出精度が低下しかねない。このため、パッド４０周辺に塗布した保護ゲル５０が、湿度検出部３０側への流入し、感湿膜３４に付着するのを抑制すべく、基板２０の一面２０ａにおいて湿度検出部３０とパッド４０の間にダム部６０が形成されている。
【００５０】
ダム部６０は、基板２０の一面２０ａ上に突起した構造のものを採用することができる。なお、保護膜３３がパッド４０を除く部分に形成される場合には、ダム部６０として保護膜３３を含むこととなり、ダム部６０は保護膜３３の厚さよりも突起高さが高く設けられる。第１実施形態において、ダム部６０は、電極３１，３２と同一材料を用いて電極３１，３２と同一平面（基板２０の一面２０ａ）に形成されたダム用配線としてのダミー配線６１と、感湿膜３４と同一材料を用いて形成され、ダミー配線６１の少なくとも一部を覆うダム用感湿膜６２と、を有する。すなわち、ダム部６０は、ダミー配線６１とダム用感湿膜６２、及び保護膜３３の積層構造となっている。なお、第１実施形態において、ダミー配線６１は、湿度検出部３０を構成する電極３１，３２やパッド４０と電気的に分離された、電気的な接続機能を提供しない配線となっている。しかしながら、半導体基板２１に湿度検出部３０の処理回路が集積された構成においては、処理回路を構成する配線の一部を用いてダム部６０としても良い。
【００５１】
このように構成される湿度センサチップ１０では、検出容量部３０ｄに構成されるコンデンサの容量値と、参照容量部３０ｒに構成されるコンデンサの容量値が、雰囲気の相対湿度に応じて変化する。また、上記構成により、検出容量部３０ｄと参照容量部３０ｒの容量値の湿度変化に対する傾きが互いに異なっており、これにより、各容量値は、相対湿度に対して異なる傾きと切片をもつ直線となる。換言すれば、検出容量部３０ｄと参照容量部３０ｒに感度差をもたせている。したがって、検出容量部３０ｄ及び参照容量部３０ｒの湿度変化に伴う静電容量変化から、雰囲気中の相対湿度を計測することができる。
【００５２】
また、検出電極３１ｄ，３２ｄ上と参照電極３１ｒ，３２ｒ上とに、同一材料からなる感湿膜３４を形成しているので、感湿膜３４のもつ温度特性（温度による吸放湿特性の違い）によるセンサ出力の温度特性（感度の温度特性）や、感湿膜３４の経年劣化の影響を、キャンセルすることができる。
【００５３】
このように構成される湿度センサチップ１０は、例えば以下に示す製造方法により、形成することができる。
【００５４】
先ず、ウェハ状態のシリコンからなる半導体基板２１を準備し、熱酸化により主面にシリコン酸化膜を形成する。次いで、シリコン酸化膜を介して半導体基板２１の主面側表層に不純物をイオン注入し、拡散層２２を形成する。次いで、シリコン酸化膜上にＢＰＳＧ膜を形成し、シリコン酸化膜とともに絶縁膜２３とする。そして、絶縁膜２３の所定位置にコンタクトホール２３ａを形成した後、基板２０の一面２０ａ全域にアルミニウムを堆積させ、反応性イオンエッチングにより、電極３１，３２、パッド４０（４１〜４４）を含む配線３５〜３７，４５、及びダミー配線６１を形成する。
【００５５】
次いで、基板２０の一面２０ａ全域に保護膜３３としてのシリコン窒化膜を形成し、パターニングしてパッド４０（４１〜４４）を露出させる。そして、例えばスピンコート法により基板２０の一面２０ａ上に前駆体を塗布し、硬化処理した後、パターニングすることで、感湿膜３４及びダム用感湿膜６２を形成する。
【００５６】
次いで、基板２０をダイシングし、チップ単位とすることで、湿度センサチップ１０を得ることができる。
【００５７】
次に、第１実施形態に係る湿度センサチップ１０において、特徴部分である電極３１，３２の構造及び従来構造との比較について説明する。
【００５８】
図４は、従来の湿度センサチップ１０において、電極３１，３２の構造を説明するための断面図である。なお、図４では、電極３１，３２のうち、検出電極３１ｄ，３２ｄのみを図示するが、参照電極３１ｒ，３２ｒについても検出電極３１ｄ，３２ｄと同じ形状となっている。また、図４において、電極３１，３２における基板２０と対向する面を下面３１ａ，３２ａ、下面３１ａ，３２ａと反対の面を上面３１ｂ，３２ｂ、下面３１ａ，３２ａと上面３１ｂ，３２ｂを繋ぐ面を側面３１ｃ，３２ｃとする。
【００５９】
従来、湿度センサチップ１０を形成する場合、反応性イオンエッチングの条件を電極３１，３２の側面３１ｃ，３２ｃが基板２０の一面２０ａと略垂直となるような条件とする。しかしながら、基板２０の一面２０ａにアルミニウムの残渣（エッチング残り）が生じるのを懸念し、オーバーエッチングを行っている。このため、従来の電極３１，３２（検出電極３１ｄ，３２ｄ）は、図４に示すように、逆テーパ形状をなしている。換言すれば、一対の電極３１，３２における互いに対向する側面３１ｃ，３２ｃ間の間隔は、基板２０の一面２０ａに近いほど広くなっている。
【００６０】
また、一対の電極３１，３２間の容量は、側面３１ｃ，３２ｃ間に形成される対向容量と、上面３１ｂ，３２ｂ間を回り込んで形成されるフリンジ容量とにより決定される。感湿膜３４は、それ自体の比誘電率は相対湿度に応じて変化しないが、水分の吸着量により、水分を含む全体の比誘電率が変化する。このため、電極３１，３２間に形成される容量に対して感湿膜３４の影響が大きいほど、容量値の湿度変化に対する傾きは大きくなる。このため、湿度検出部３０は、フリンジ容量の影響が大きくなるように、電極３１，３２に所定の間隔を持たせて構成されている。図４では、検出電極３１ｄ，３２ｄの上面３１ｂ，３２ｂ間を回り込んで形成されるフリンジ容量Ｃｆを図示している。
【００６１】
本発明者は、図４に示す構造の湿度センサチップ１０を作成し、相対湿度と容量変化量との関係について測定した。その結果を、図５に三角△と四角□で示す。三角△は、上面３１ｂ，３２ｂと側面３１ｃ，３２ｃとのなす角度θが７８度のものの結果を示している。また、四角□は、角度θが８０度のものを示している。なお、図５に示す破線は、線形性の比較となる傾き一定の直線（以下、比較線と示す）である。
【００６２】
また、形成した湿度センサチップ１０において、電極３１，３２としてのアルミニウムの高さを０．７μｍ、対向方向における電極３１，３２の下面３１ａ，３２ａの長さを２．７μｍ、検出電極３１ｄ，３２ｄの対向方向の間隔（下面間の距離）を７．８μｍ、参照電極３１ｒ，３２ｒの対向方向の間隔（下面間の距離）を４．８μｍ、保護膜３３としてのシリコン窒化膜の厚さを１．６μｍ、感湿膜３４としてのポリイミドの厚さを２μｍとした。
【００６３】
図５に示すように、三角△及び四角□は、ともに６０％ＲＨを超えると、図５に破線で示す比較線よりも傾きが大きくなって、比較線に対しずれが生じている。特に７０％ＲＨを超えると、さらに傾きが大きくなってずれ量もより大きくなっている。このように、６０％ＲＨ（特に７０％ＲＨ）を超える高湿側において、相対湿度に対する容量変化量、すなわちセンサ感度の線形性が劣化する、具体的には、センサ感度に曲がりが生じることが明らかとなった。なお。図５に示すように、三角△及び四角□では、低湿側から高湿側にスイープした時と、高湿側から低湿側にスイープした時とで、２％ＲＨ以上のヒステリシスも生じている。
【００６４】
また、電極３１，３２が逆テーパ形状を有すると、図４及び図６に示すように、電極３１，３２を覆うように形成される保護膜３３において、電極３１，３２を被覆する電極被覆部３３ａと、電極３１，３２を介さずに基板２０の一面２０ａに配置された基板被覆部３３ｂとを繋ぐ繋ぎ部３３ｃの曲がりがきつくなる。本発明者は、繋ぎ部３３ｃの曲がりがきついと、高湿側においてセンサ感度の線形性が劣化する原因は、以下にあるものと推定した。図６に示すように、繋ぎ部３３ｃの曲がりがきついと、繋ぎ部３３ｃが窪みとなり、繋ぎ部３３ｃにおいて、保護膜３３と感湿膜３４との間に、隙間７０が生じる。そして、感湿膜３４に吸着した水分が、窪んだ繋ぎ部３３ｃによる隙間７０に凝縮し（集まり）、上記したフリンジ容量（図４参照）がこの水分の影響を受ける。これにより、高湿側でセンサ感度の曲がりが生じるものと推定した。
【００６５】
これを受け、第１実施形態では、図７に示すように、対向方向において、電極３１，３２が、９０度以上の角度θを有して構成されている。なお、図７では、角度θが９０度よりも大きい順テーパ形状の電極３１，３２を示している。本発明者は、このような湿度センサチップ１０を作成し、上記同様、相対湿度と容量変化量との関係について測定した。その結果を、図５に丸○とバツ×で示す。丸○は、角度θが９４度のものの結果を示している。また、バツ×は、角度θが９６度のものを示している。電極３１，３２の高さや、対向距離、保護膜３３及び感湿膜３４の厚さについては、上記した従来構成と同じとした。なお、反応性イオンエッチングにおいて、アルゴンガスに対するメタンガスの比率を調整することにより、電極３１，３２の形状（逆テーパ、垂直、順テーパ）を制御することができる。
【００６６】
図５に示すように、丸○及びバツ×は、低湿側、高湿側のいずれにおいても、図５に破線で示す比較線とほぼ同じ傾きを有し、比較線とほぼ一致している。また、図５に示すように、丸○及びバツ×では、ヒステリシスが殆ど生じていない。
【００６７】
また、図８は、測定結果を、角度θとセンサ感度の曲り量との関係についてまとめた図である。ここで、曲り量とは、２０％ＲＨと５０％ＲＨでのセンサ出力値（ＣＶ変換後の電圧値）を通る傾き一定の直線から予想される８０％ＲＨのセンサ出力予想値（Ｖ１）と、実際に８０％ＲＨで測定されたセンサ出力値（Ｖ２）との差分（Ｖ２−Ｖ１）を、上記直線において何％ＲＨ分に相当するか換算したものである。すなわち、図８において、曲り量が大きいほど、高湿側でセンサ感度の線形性が劣化していると言える。
【００６８】
図８に示すように、角度θが９０度以上において、角度θが９０度未満よりも、曲り量が小さくなっている。また、角度θが９０度よりも大きい角度において、角度θが９０よりも、曲り量が小さくなっている。さらに、角度θが１００度において、曲り量がほぼ飽和している。
【００６９】
次に、第１実施形態に係る湿度センサチップ１０の主たる特徴部分の作用効果について説明する。
【００７０】
第１実施形態に係る湿度センサチップ１０では、対向方向において、電極３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂと側面３１ｃ，３２ｃとのなす角度θが、９０度以上となっている。このように角度θを９０度以上とすると、図７に示すように、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃの曲がりを、ドライエッチングによりパターニングされた従来の電極３１，３２（逆テーパ形状の電極３１，３２）を有する構成に較べて、緩やかにすることができる。すなわち、繋ぎ部３３ｃにおいて、保護膜３３と感湿膜３４との間に、隙間７０が生じるのを抑制することができる。そして、感湿膜３４に吸着した水分が、窪んだ繋ぎ部３３ｃによる隙間７０に凝縮する（集まる）のを抑制することができる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる。このように、角度θを９０度以上とすると、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる効果については、上記した測定結果からも、明らかとなっている。
【００７１】
また、第１実施形態によれば、保護膜３３により、電極３１，３２の腐食を効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、第１実施形態によれば、繋ぎ部３３ｃに隙間７０が生じるのを抑制することができるため、これによりヒステリシスについても抑制することができる。
【００７３】
次に、第１実施形態に係る湿度センサチップ１０において、従たる部分の作用効果について説明する。
【００７４】
第１実施形態では、一対の電極３１，３２がそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置されている。このような構成とすると、一対の電極３１，３２において対向面積を大きくすることができるため、センサ感度をより高めることができる。なお、反応性イオンエッチングによれば、このような櫛歯形状の電極３１，３２についても、精度良くパターニングすることができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、基板２０として、半導体基板２１と、該半導体基板２１の主面に形成された絶縁膜２３を有し、電極３１，３２が、基板２０の絶縁膜２３上に配置されている。このような構成とすると、湿度検出部３０から出力される信号を処理する処理回路についても、同一の基板２０に構成することができるようになる。換言すれば、図１に示した回路チップ１１３を不要とすることができる。また、絶縁膜２３を有するため、電極３１，３２などからの電流の漏洩等を防止することができる。
【００７６】
上記では、角度θを９０度以上とすると良いと述べた。より好ましくは、角度θを９０度よりも大きい角度とすると良い。換言すると、電極３１，３２における互いに対向する側面３１ｃ，３２ｃ間の間隔が、基板２０の一面２０ａに近いほど狭くなるようにすると良い。このような構成とすると、上記したように、角度θが９０度の場合に較べて、曲り量をより小さくすることができる（図８参照）。すなわち、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００７７】
さらには、対向方向において、角度θを１００度以下の角度とすると良い。上記したように、角度θが１００度で、曲り量はほぼ飽和する（図８参照）。また、角度θが大きいほど、対向方向において、電極３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂの長さを所定長さとするための、下面３１ａ，３２ａの長さが長くなる。したがって、角度θを、上記した範囲を満たしつつ１００度以下とすると、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制しつつ、対向方向において体格の増大を抑制することもできる。
【００７８】
（第２実施形態）
第２実施形態において、第１実施形態に示した湿度センサチップ１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。
【００７９】
第２実施形態の特徴は、図９に示すように、湿度センサチップ１０の製造方法にある。なお、図９に示す湿度センサチップ１０の構成は、第１実施形態と同じである。
【００８０】
図９（ａ）は保護膜形成工程が終了した状態を示している。保護膜形成工程までは、第１実施形態と同じである。先ず、準備した基板２０の一面２０ａ全域にアルミニウムを堆積させ、反応性イオンエッチングにより、電極３１，３２、パッド４０（４１〜４４）を含む配線３５〜３７，４５、及びダミー配線６１を形成する。この電極形成工程では、第１実施形態に示したように、一対の電極３１，３２を、対向方向において、上面３１ｂ，３２ｂと側面３１ｃ，３２ｃとのなす角度θが９０度以上となるように形成する。
【００８１】
次いで、基板２０の一面２０ａ全域に保護膜３３としてのシリコン窒化膜を形成し、パターニングしてパッド４０（４１〜４４）を露出させる。この保護膜形成工程により、電極３１，３２は保護膜３３に被覆される。
【００８２】
次いで、第２実施形態では、図９（ｂ）に示すように、保護膜３３の表面に紫外線を照射する。図９（ｂ）中に示した複数の実線矢印は、紫外線の照射を模式的に示している。この紫外線照射工程により、保護膜３３の表面に付着している汚染物の除去や、表面の親水化が図られる。すなわち、保護膜３３の表面が洗浄・改質される。
【００８３】
次いで、例えばスピンコート法により、洗浄・改質した保護膜３３の表面上（基板２０の一面２０ａ上）に高分子材料を塗布し、硬化処理した後、パターニングすることで、図９（ｃ）に示すように、感湿膜３４及びダム用感湿膜６２を形成する。この感湿膜形成工程により、電極３１，３２及び電極３１，３２間が、感湿膜３４により覆われる。そして、基板２０をダイシングし、チップ単位とすることで、湿度センサチップ１０を得ることができる。第２実施形態でも、高分子材料としてポリイミドの前駆体であるポリアミドを用い、加熱硬化（イミド化）により、ポリイミド系の感湿膜３４及びダム用感湿膜６２を得る。
【００８４】
次に、第２実施形態に係る湿度センサチップ１０の製造方法の効果について説明する。
【００８５】
第２実施形態では、感湿膜３４を形成する前に、保護膜３３の表面に紫外線を照射し、保護膜３３の表面を洗浄・改質する。これにより、保護膜３３の濡れ性が向上するため、高分子材料の塗布時において、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃに高分子材料が入り込みやすくなり、保護膜３３と感湿膜３４との間に、隙間７０が生じるのを抑制することができる。したがって、角度θが９０度以上であることの効果と相俟って、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００８６】
なお、保護膜３３と感湿膜３４との密着性を向上させるために、感湿膜形成工程において、高分子材料の塗布前にシランカップリング剤などのカップリング剤を保護膜３３の表面に塗布する場合にも、感湿膜形成工程の前、すなわちカップリング剤の塗布前に、保護膜３３の表面に紫外線を照射すれば良い。
【００８７】
また、図９に示す例では、第１実施形態同様、対向方向において、角度θが９０度以上の湿度センサチップ１０の製造において、紫外線の照射を行う例を示した。しかしながら、図４に示したような角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０の製造において、感湿膜形成工程の前に、保護膜３３の表面に紫外線を照射しても良い。このようにして形成された、角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０は、紫外線を照射しないものに較べて、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化が抑制されたものとなる。詳細な説明は割愛するが、本発明者は、実際の測定によりこの効果を確認している。
【００８８】
（第３実施形態）
第３実施形態において、上記各実施形態に示した湿度センサチップ１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。
【００８９】
第３実施形態の特徴も、図１０に示すように、湿度センサチップ１０の製造方法にある。なお、図１０に示す湿度センサチップ１０の構成も、第１実施形態と同じである。
【００９０】
図１０（ａ）は、上記した図９（ａ）と同じく、保護膜形成工程が終了した状態を示している。保護膜形成工程までは、第２実施形態と同じであるため、その説明を割愛する。
【００９１】
保護膜形成工程後、感湿膜形成工程を実施する。この感湿膜形成工程では、図１０（ｂ）に示すように、第２実施形態同様、保護膜３３の表面上に高分子材料を塗布する。図１０（ｂ）に示す符号３４ａは、硬化処理前の高分子材料（前駆体）からなる層を示している。
【００９２】
第３実施形態では、高分子材料の塗布後、硬化させる前に、真空圧下で脱泡処理（例えば静置脱法）を行う。仮に、高分子材料の塗布時に、繋ぎ部３３ｃにおいて、保護膜３３と高分子材料からなる層３４ａとの間に隙間が生じても、この真空脱泡により、図１０（ｂ）に示すように、隙間の空気７１を脱泡することができる。図１０（ｂ）中に示した実線矢印は、空気７１（気泡）の移動経路（脱泡経路）を示している。
【００９３】
そして、真空脱泡の後、高分子材料を硬化処理し、パターニングして、図１０（ｃ）に示すように、感湿膜３４及びダム用感湿膜６２を形成する。次いで、基板２０をダイシングし、チップ単位とすることで、湿度センサチップ１０を得ることができる。
【００９４】
次に、第３実施形態に係る湿度センサチップ１０の製造方法の効果について説明する。
【００９５】
第３実施形態では、感湿膜３４の形成工程において、塗布した高分子材料を硬化させる前に、真空圧下で脱泡処理を行う。これにより、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃと塗布した高分子材料の層３４ａとの間に隙間が生じても、隙間の空気７１を脱泡して、隙間を高分子材料で埋めることができる。そして、脱泡した状態で、高分子材料を硬化させ、感湿膜３４を形成するため、繋ぎ部３３ｃにおいて、保護膜３３と感湿膜３４との間に、隙間７０が生じるのを抑制することができる。したがって、角度θが９０度以上であることの効果と相俟って、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【００９６】
なお、図１０に示す例では、第１実施形態同様、対向方向において、角度θが９０度以上の湿度センサチップ１０の製造において、真空脱泡を行う例を示した。しかしながら、図４に示したような角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０の製造において、高分子材料を硬化処理する前に、真空脱泡を実施しても良い。このようにして形成された、角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０は、真空脱泡を実施しないものに較べて、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化が抑制されたものとなる。詳細な説明は割愛するが、本発明者は、実際の測定によりこの効果を確認している。
【００９７】
（第４実施形態）
第４実施形態において、上記各実施形態に示した湿度センサチップ１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。
【００９８】
第４実施形態の特徴は、図１１に示すように、湿度センサチップ１０の製造方法にある。なお、図１１に示す湿度センサチップ１０の構成は、第１実施形態と同じである。
【００９９】
図１１（ａ）は、上記した図９（ａ）と同じく、保護膜形成工程が終了した状態を示している。保護膜形成工程までは、第２実施形態と同じであるため、その説明を割愛する。
【０１００】
上記したように、繋ぎ部３３ｃは、保護膜３３において、電極３１，３２を被覆する電極被覆部３３ａと、電極３１，３２を介さずに基板２０の一面２０ａに配置された基板被覆部３３ｂとを繋ぐ部分である。したがって、少なからず曲がりが生じており、場合によっては図１１（ａ）に示すように、繋ぎ部３３ｃに微小なスリットが形成されることも考えられる。繋ぎ部３３ｃがスリット状をなすと、スリットに存在する水分が、感湿膜３４を形成する際の加熱硬化時にガス化し、これにより、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃと塗布した高分子材料（感湿膜３４）との間に隙間が生じる虞がある。
【０１０１】
そこで、第４実施形態では、保護膜形成工程後、保護膜３３を加熱して、図１１（ｂ）に示すように、繋ぎ部３３ｃのスリットに存在する水分を気化させ、外部雰囲気に逃がす加熱工程を実施する。図１１（ｂ）中に示した実線矢印は、水分の移動経路を示している。
【０１０２】
そして、加熱工程後直ちに、第２実施形態に示した図９（ｃ）同様、例えばスピンコート法により、洗浄・改質した保護膜３３の表面上（基板２０の一面２０ａ上）に高分子材料を塗布し、硬化処理した後、パターニングすることで、図１１（ｃ）に示すように、感湿膜３４及びダム用感湿膜６２を形成する。そして、基板２０をダイシングし、チップ単位とすることで、湿度センサチップ１０を得ることができる。
【０１０３】
次に、第４実施形態に係る湿度センサチップ１０の製造方法の効果について説明する。
【０１０４】
第４実施形態では、感湿膜３４を形成する前に、保護膜３３を加熱する。したがって、保護膜３３において、上記繋ぎ部３３ｃがスリット状をなし、スリットに水分が存在していても、加熱処理により水分を除去することができる。これにより、感湿膜３４の形成工程において、高分子材料を加熱硬化させる際に、スリットに存在する水分がガス化して、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃと塗布した高分子材料（感湿膜３４）との間に隙間が生じるのを抑制することができる。したがって、角度θが９０度以上であることの効果と相俟って、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。
【０１０５】
なお、図１１に示す例では、第１実施形態同様、対向方向において、角度θが９０度以上の湿度センサチップ１０の製造において、保護膜３３を加熱する例を示した。しかしながら、図４に示したような角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０の製造において、感湿膜形成工程の前に、保護膜３３を加熱しても良い。このようにして形成された、角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０は、保護膜３３を加熱しないものに較べて、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化が抑制されたものとなる。詳細な説明は割愛するが、本発明者は、実際の測定によりこの効果を確認している。
【０１０６】
（第５実施形態）
第５実施形態において、上記各実施形態に示した湿度センサチップ１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。
【０１０７】
第５実施形態の特徴は、湿度センサチップ１０の製造方法、特に感湿膜３４を形成する際の高分子材料の塗布方向にある。なお、湿度センサチップ１０の構成は、第１実施形態と同じである。
【０１０８】
先ず参考例として、スピンコート法を用いて感湿膜３４を形成する場合を説明する。図１２は、上記湿度センサチップ１０が形成されるウェハ２０ｗを示している。ウェハ２０ｗには、複数のチップ１０ａ，１０ｂが行列状に設けられている。各チップ１０ａ，１０ｂには、上記湿度センサチップ１０が形成される。ここでチップ１０ａ，１０ｂとは、ウェハ２０ｗをダイシングする前のチップ領域（ダイシングによりチップとなる領域）を指す。
【０１０９】
また、各チップ１０ａ，１０ｂは、行方向（図１２の紙面上下方向）において、隣り合うチップ１０ａ，１０ｂで、１８０度回転した回転対称配置となるように、ウェハ２０ｗに設けられている。そして、各チップ１０ａ，１０ｂにおいて、電極３１，３２の対向方向が上記行方向と一致している。このため、行方向と直交する列方向が、各チップ１０ａ，１０ｂにおいて、電極３１，３２の長手方向と一致している。
【０１１０】
スピンコート法によりにより高分子材料を塗布する場合、回転するウェハ２０ｗの中心付近上部より高分子材料を滴下し、遠心力により高分子材料を外周方向に伸展させる。このため、ウェハ２０ｗの外周端に近いほど流速が高くなる。また、高分子材料は、ウェハ２０ｗの中心付近から放射状に伸展し、例えば対向方向（行方向）においては、電極３１，３２を被覆する電極被覆部３３ａを乗り越えて広がる。したがって、例えば対向方向（行方向）においては、流速が早いために、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃに高分子材料が回りこまず、空気を巻き込んで、隙間を生じる虞がある。特に図１３に示す検出電極３１ｄ，３２ｄにそれぞれ対応する繋ぎ部３３ｃのうち、高分子材料の進展方向後ろ側の繋ぎ部３３ｃにおいて、隙間７０を生じる虞がある。このように、スピンコート法を用いると、ウェハ２０ｗに設けられる複数のチップ１０ａ，１０ｂのうち、中心から特定方向の外周端付近のものにおいて、隙間７０を生じる虞がある。なお、図１３において、高分子材料の塗布方向は、白抜き矢印で示すように、紙面左から右に向かう方向である。
【０１１１】
そこで、第５実施形態では、感湿膜形成工程において、図１４に示すように、列方向、すなわち電極３１，３２の長手方向に沿って、高分子材料を塗布する。換言すれば、スリットコート法を用いて感湿膜３４を形成する。この方法によれば、電極３１，３２の形成部分において、繋ぎ部３３ｃに沿って高分子材料が進展する。また、流速の変化も殆ど無い。このため、図１５に示すように、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃに高分子材料が入り込みやすい。すなわち、保護膜３３における繋ぎ部３３ｃと塗布した高分子材料との間に隙間が生じにくい。したがって、角度θが９０度以上であることの効果と相俟って、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を、より効果的に抑制することができる。なお、図１５において、高分子材料の塗布方向は、紙面に直交する方向であって、奥側から手前に向かう方向である。
【０１１２】
なお、図１４及び図１５に示す例では、第１実施形態同様、対向方向において、角度θが９０度以上の湿度センサチップ１０の製造において、高分子材料の塗布方向を電極３１，３２の長手方向とする例を示した。しかしながら、図４に示したような角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０の製造において、高分子材料の塗布方向を電極３１，３２の長手方向としても良い。このようにして形成された、角度θが９０度未満の湿度センサチップ１０は、高分子材料の塗布方向を電極３１，３２の長手方向としない方法に較べて、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化が抑制されたものとなる。
【０１１３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した各実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１１４】
本実施形態では、湿度検出部３０が、検出容量部３０ｄと参照容量部３０ｒを備える例を示した。しかしながら、湿度検出部３０として、少なくとも検出容量部３０ｄを備えれば良い。
【０１１５】
また、湿度センサチップ１０として、雰囲気の湿度変化を一対の電極３１，３２の静電容量の変化として検出する容量式湿度センサの例を示した。しかしながら、検出原理はこれに限定されるものではない。例えば、一対の電極３１，３２を備え、感湿膜３４は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、雰囲気の湿度変化を感湿膜３４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を採用することもできる。
【０１１６】
基板２０としては、ガラスなどの無機材料からなる基板を採用することもできる。この場合、半導体基板２１のように絶縁膜２３を不要とすることができる。
【０１１７】
電極３１，３２の形状は、櫛歯形状に限定されるものではない。電極３１，３２としては、水分に対する腐食性を有する金属材料を用いて、互いに対向するように、基板２０の一面２０ａに形成されたものであれば良い。
【符号の説明】
【０１１８】
１０・・・湿度センサチップ（湿度センサ）、２０・・・基板、２０ａ・・・一面、３０・・・湿度検出部、３０ｄ・・・検出容量部、３０ｒ・・・参照容量部、３１，３２・・・電極（一対の電極）、３１ｄ，３２ｄ・・・検出電極、３１ｒ，３２ｒ・・・参照電極、３３・・・保護膜、３３ａ・・・電極被覆部、３３ｂ・・・基板被覆部、３３ｃ・・・繋ぎ部、３４・・・感湿膜、７０・・・隙間
【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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