CN110494744A - 湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湿度传感器，其具有：下部电极，其形成于基板之上；第一感湿膜，其覆盖上述下部电极；上部电极，其形成于上述第一感湿膜之上且具有预定的开口图案；以及第二感湿膜，其覆盖上述上部电极，并且在上述上部电极的开口部与上述第一感湿膜连接，上述上部电极的面积比上述下部电极的面积大，且比上述第一感湿膜的面积小。
Description
技术领域
本发明涉及湿度传感器。
背景技术
湿度传感器、温度传感器、气体传感器、电容式触摸传感器等各种传感器在工业或面向个人的用途中被用于多种多样的产品。一般来说，若在传感器的表面附着水滴，则会影响传感器的动作，因此采取了针对结露、水滴的防御措施。
例如，对于在下部电极与上部电极之间夹有感湿膜的平行平板型的湿度传感器而言，已知用保护膜覆盖上部电极的结构(例如，参照专利文献1)。在该文献中，在保护膜和上部电极形成有使感湿膜露出于外界的开口部，在开口部，感湿膜至少设置至比保护膜的下表面的位置高的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5547296号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
对于在上部电极与下部电极之间夹有感湿膜的平行平板型的湿度传感器而言，如果在从上部电极的间隙漏出的电场附着有水滴，则电力线的状态变化，积存在上部电极与下部电极之间的电容值变化。因此，不能得到准确的湿度测量值。另外，附着在湿度传感器的表面的水滴中的盐类、杂质成分干燥后作为残差而残留，感湿膜的特性变化，不能得到稳定的传感器输出。
本发明鉴于上述的点而做成，其目的在于提供一种湿度传感器，能够抑制水滴对湿度传感器的影响，输出精度良好且稳定的测量值。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明的一方案的湿度传感器10A、10B具有：下部电极13，其形成于基板11之上；第一感湿膜15，其覆盖上述下部电极13；上部电极17，其形成于上述第一感湿膜15之上且具有预定的开口图案；以及第二感湿膜19，其覆盖上述上部电极17，并且在上述上部电极17的开口部17a与上述第一感湿膜15连接，上述上部电极17的面积比上述下部电极13的面积大，且比上述第一感湿膜15的面积小。
此外，上述参照符号是为了便于理解而添加的，只是一个例子，不限于图示的方案。
发明效果
根据公开的湿度传感器，能够防止水滴对湿度传感器的影响，输出精度良好且稳定的测量值。
附图说明
图1是用于说明湿度传感器的检测原理的图(1)。
图2是用于说明湿度传感器的检测原理的图(2)。
图3是表示第一实施方式的湿度传感器的概略剖视图。
图4是表示第一实施方式的湿度传感器的电极图案的一例的图。
图5是表示第一实施方式的湿度传感器的电极图案的另一例的图。
图6A是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图6B是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图6C是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图6D是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图7A是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图7B是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图7C是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图7D是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图8A是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图8B是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图8C是用于说明第一实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图9是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器的图。
图10是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器的图(1)。
图11是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器的图(2)。
图12是表示第二实施方式的湿度传感器的概略剖视图。
图13A是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图13B是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图13C是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图13D是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图13E是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(1)。
图14A是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图14B是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图14C是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图14D是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(2)。
图15A是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图15B是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图15C是用于说明第二实施方式的湿度传感器的制造方法的工序剖视图(3)。
图16是表示实施例1的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图(1)。
图17是表示实施例1的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图(2)。
图18是表示实施例2的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图(1)。
图19是表示实施例2的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图(2)。
具体实施方式
以下，参照附图对具体实施方式进行说明。在各附图中，对相同结构部分标注相同符号，有时省略重复的说明。
首先，对湿度传感器的原理进行说明。图1及图2是用于说明湿度传感器的原理的图。
如图1所示，平行平板型的湿度传感器具有在下部电极(BE)与上部电极(TE)之间夹有感湿膜的构造。根据湿度不同，吸附于感湿膜的水分子的数量不同，感湿膜的介电常数变化。利用感湿膜和水的相对介电常数的差，掌握电容值的变化。
如图2所示，在0％与100％之间测量与相对湿度(Rh)的变化对应的电容值C的变化。在多个已知的相对湿度下测量电容值C而得到近似式。在图2的例子中，湿度H通过H＝a＊C+b线性近似。将斜率a和截距b用作校正常数，从而能够将测量出的电容值换算成相对湿度。
在平行平板型的湿度传感器中，为了将空气中的水分效率良好地吸入感湿膜而提高响应性，有时在上部电极(TE)形成有开口图案。在该情况下，电场从上部电极(TE)的开口部漏出到空气中。如上所述，如果在漏电场附着有结露、水滴，则电力线的状态变化，上部电极(TE)与下部电极(BE)之间的电容值上升。这样，原来的近似式(校正常数)变得不能使用，作为湿度传感器的功能受损。
因此，在以下所示的本发明的实施方式中，平行平板型的湿度传感器采用如下构造，即，配置于上部电极与下部电极之间的第一感湿膜和覆盖上部电极的第二感湿膜层叠。另外，采用上部电极的面积比下部电极的面积大，且比第一感湿膜的面积小的构造。由此，能够防止水滴对湿度传感器的影响，输出精度良好且稳定的测量值。
〔第一实施方式〕
对第一实施方式的湿度传感器进行说明。图3是表示第一实施方式的湿度传感器的概略剖视图。
如图3所示，湿度传感器10A具有在基板11上层叠有绝缘膜12、下部电极13、保护膜14、第一感湿膜15、保护膜16、上部电极17、保护膜18、第二感湿膜19、电极焊盘20a、20b的构造。
基板11例如也可以是硅基板等半导体基板，也可以是绝缘性基板。
绝缘膜12形成于基板11之上。绝缘膜12例如也可以是氧化硅(SiO2)膜、氮化硅(SiN)膜，也可以是它们的层叠膜。此外，在将绝缘性基板用作基板11的情况下，也可以不设置绝缘膜12。
下部电极13形成于绝缘膜12之上。下部电极13形成为预定的图案。下部电极13例如可以是铝(Al)、Al-Si、Al-Si-Cu，也可以是金(Au)、铂(Pt)等贵金属。另外，也可以作为它们的基膜而形成镍(Ni)。
保护膜14以覆盖下部电极13的方式形成。保护膜14例如可以是SiO2膜、SiN膜，也可以是它们的层叠膜。保护膜14不是必须的，但从保护下部电极13不被腐蚀等的观点来看，优选以覆盖下部电极13的方式设置。此外，在将Au、Pt等贵金属用作下部电极13的情况下，也可以不设置保护膜14。
第一感湿膜15形成于下部电极13与上部电极17之间。第一感湿膜15例如由聚酰亚胺(PI)、纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)等易于吸附水分子的高分子材料形成。从防止短路的观点来看，第一感湿膜15的厚度优选为0.5μm以上。另外，从响应性或灵敏度的观点来看，第一感湿膜15的厚度优选为1.5μm。即，第一感湿膜15的厚度优选为0.5μm～1.5μm。
上部电极17形成于第一感湿膜15之上。上部电极17以其面积比下部电极13的面积大的方式形成为预定的图案。上部电极17也可以由例如与下部电极13相同的材料形成。上部电极17具有预定的开口部17a，在开口部17a内
第一感湿膜15和第二感湿膜19连通。开口部17a的大小考虑特性、工艺而设为最佳的设计值，但从开口部17a越小越能够充分地发挥漏电场的闭锁效应这一观点来看，优选尽可能小。
保护膜16、18以覆盖上部电极17的全周的方式形成。由此，耐水性提高。保护膜16、18也可以是例如SiO2膜、SiN膜，也可以是它们的层叠膜。保护膜16、18不是必须的，但从保护上部电极17不受腐蚀等的观点来看，优选以覆盖上部电极17的方式设置。此外，在将Au、Pt等贵金属用作上部电极17的情况下，也可以不设置保护膜16、18。
第二感湿膜19形成为，覆盖上部电极17，并且在上部电极17的开口部17a连接于第一感湿膜15。由此，即使在电场从上部电极17的开口部17a漏出的情况下，也能够防止水滴与漏电场接触。第二感湿膜19与第一感湿膜15可以是相同种类的膜，也可以是不同种类的膜，但从感湿特性的观点来看，优选与第一感湿膜15为相同种类的膜。从有效地防止水滴对漏电场的接触这一观点来看，优选第二感湿膜19的厚度为第一感湿膜15的厚度以上。另外，从将水分子迅速吸入第一感湿膜15这一观点来看，优选第二感湿膜19的厚度为第一感湿膜15的厚度的10倍以下。即，第二感湿膜19的厚度优选为第一感湿膜15的厚度的1～10倍。
电极焊盘20a、20b为引线接合用焊盘。电极焊盘20a形成于到达下部电极13的电极取出用的开口21。电极焊盘20b形成于到达上部电极17的电极取出用的开口22。由此，电极焊盘20a、20b分别与下部电极13及上部电极17电连接。开口21及开口22的大小例如为40μm～120μm左右。经由电极焊盘20a、20b，在下部电极13与上部电极17之间施加预定的电压，测量电容值C，使用预取得的近似式(校正常数)算出相对湿度。在图3的结构中，上部电极17具有漏电场的闭锁效应，且通过第二感湿膜19保护传感器主要部分远离水分子的附着，因此可准确地进行从测量出的电容值向相对湿度的换算。
图4是表示第一实施方式的湿度传感器10A的电极图案的一例的图。在图4中，为了便于说明，仅图示下部电极13、第一感湿膜15以及上部电极17，对于其它结构，省略图示。
图4的上部电极17的图案为形成于下部电极13上的第一感湿膜15上的格子状的图案，且具有开口部17a。在图4中，为了便于说明，省略了第二感湿膜19的图示，但因为在上部电极17上配置有第二感湿膜19，所以可抑制水滴对来自开口部17a的漏电场的接触。同时，能够以最短路径从开口部17a向第一感湿膜15取入空气中的水分子。定义格子状的电极图案的线和空间(L/S)能够设为例如1μm/1μm、2μm/2μm、5μm/5μm、10μm/10μm。
另外，上部电极17的面积比下部电极13的面积大，且比第一感湿膜15的面积小。由此，能够防止水滴对湿度传感器的影响，输出精度良好且稳定的测量值。关于详细信息，使用后述的实施例进行说明。此外，下部电极13的面积是指不包括取出配线部的部分的面积，上部电极17的面积是指包括开口部17a且不包括取出配线部的部分的面积。另外，在图4中的点划线A-A的位置切断得到的截面对应于上述的图3所示的湿度传感器10A的截面。
图5是表示第一实施方式的湿度传感器的电极图案的另一例的图。在图5中，为了便于说明，仅图示出下部电极13、第一感湿膜15以及上部电极17，对于其它结构，省略图示。
图5的上部电极17的图案为形成于下部电极13上的第一感湿膜15上的阶梯状的图案，且具有沿一方向延伸的开口部17b。在图5中，为了便于说明，省略了第二感湿膜19的图示，但因为在上部电极17上配置有第二感湿膜19，所以可抑制水滴对来自开口部17b的漏电场的接触。同时，能够以最短路径从开口部17b向第一感湿膜15取入空气中的水分子。定义阶梯状的电极图案的线和空间(L/S)能够设为例如1μm/1μm、2μm/2μm、5μm/5μm、10μm/10μm。
另外，上部电极17的面积比下部电极13的面积大，且比第一感湿膜15的面积小。由此，能够防止水滴对湿度传感器的影响，输出精度良好且稳定的测量值。关于详细信息，使用后述的实施例进行说明。
接下来，对图3及图4的湿度传感器10A的制造方法进行说明。图6A～D、图7A～D以及图8A～C是用于说明第一实施方式的湿度传感器10A的制造方法的工序剖视图。
首先，如图6A所示，在基板11的表面及背面形成绝缘膜12。具体来说，在p型的硅基板的表面及背面通过热氧化形成例如厚度为0.5μm～5μm的SiO2膜。此外，也可以仅在基板11的表面通过飞溅等形成绝缘膜12。在此，基板11的表面是指层叠膜的一侧的面(图中的上表面)。
接着，如图6B所示，在绝缘膜12之上形成下部电极13。具体来说，在SiO2膜之上将例如厚度为0.2μm的Al、Al-Si、Al-Si-Cu、Au、Pt等电极材料成膜，且通过光刻法构图成期望的图案。
接着，如图6C所示，以覆盖下部电极13的方式形成保护膜14。具体来说，以覆盖下部电极13的方式，形成SiO2膜、SiN膜、它们的层叠膜等绝缘膜。此外，在将Au、Pt等贵金属用作下部电极13的电极材料的情况下，也可以不形成保护膜14。
接着，如图6D所示，在保护膜14之上形成第一感湿膜15。具体来说，在保护膜14之上，通过旋涂法、浸渍、涂敷机等将PI、纤维素、PMMA、PVA等易于吸附水分子的高分子材料涂布成0.5μm～1.5μm的厚度。
接着，如图7A所示，在第一感湿膜15之上形成保护膜16。具体来说，在第一感湿膜15上形成SiO2膜、SiN膜、它们的层叠膜等绝缘膜。此外，在将Au、Pt等贵金属用作上部电极17的电极材料的情况下，也可以不形成保护膜16。
接着，如图7B所示，形成在与电极取出口对应的位置具有开口的抗蚀掩模，通过反应性离子蚀刻(RIE)等局部地去除保护膜14、第一感湿膜15以及保护膜16。由此，使下部电极13的一部分在预定的部位露出。
接着，如图7C所示，在保护膜16之上形成上部电极17。具体来说，在保护膜16之上，将例如厚度为0.2μm的Al、Al-Si、Al-Si-Cu、Au、Pt等电极材料成膜，通过光刻法构图成期望的图案。此时，以上部电极17的面积比下部电极13的面积大，且比第一感湿膜15的面积小的方式构图。此外，也可以在形成上部电极17之前进行前处理(例如，等离子体等的表面改性处理)，提高密合性。
接着，如图7D所示，以覆盖上部电极17的方式形成保护膜18。具体来说，以覆盖上部电极17的方式，形成SiO2膜、SiN膜、它们的层叠膜等绝缘膜，且形成在与开口部17a及电极取出口对应的位置具有开口的抗蚀掩模，通过RIE等局部地除去保护膜16、18。由此，使第一感湿膜15及上部电极17的一部分在预定的部位露出。此外，在将Au、Pt等贵金属用作上部电极17的电极材料的情况下，也可以不形成保护膜18。
接着，如图8A所示，以覆盖上部电极17的方式形成第二感湿膜19。具体来说，在保护膜18之上通过旋涂法、浸渍、涂敷机等将PI、纤维素、PMMA、PVA等易于吸附水分子的高分子材料涂布成0.5μm～10μm的厚度。此时，上部电极17的开口部17a被第二感湿膜19掩埋。之后，形成在与电极取出口对应的位置具有开口的抗蚀掩模，通过RIE等局部地去除第二感湿膜19，使下部电极13及上部电极17的一部分在预定部位露出。由此，形成到达下部电极13的电极取出用的开口21及到达上部电极17的电极取出用的开口22。
接着，如图8B所示，在开口21及开口22形成电极焊盘20a、20b。具体来说，通过剥离在开口21及开口22形成厚度为0.5μm～0.6μm的金属膜。
接着，如图8C所示，进行背磨(背面研磨)。具体来说，通过研磨形成于p型的硅基板的背面的SiO2膜及p型的硅基板，将p型的硅基板减薄到期望的厚度。
通过以上的工序，能够制造图3及图4所示的湿度传感器10A。此外，关于图5所示的湿度传感器，也能够通过与图3及图4所示的湿度传感器10A相同的方法来制造。
接下来，对在安装基板搭载有第一实施方式的湿度传感器10A的构造进行说明。图9是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器10A的图。
如图9所示，湿度传感器10A在形成于安装基板101上的配线图案102b之上使用银糊等导电性粘接剂103而小片接合。由此，湿度传感器10A的基板11和配线图案102b电连接。另外，湿度传感器10A的上部电极17经由电极焊盘20b及接合线104b与配线图案102b电连接。即，上部电极17经由设于湿度传感器10A的外部的接合线104b及配线图案102b与基板11电连接。由此，上部电极17和基板11成为等电位。其结果，能够将电场封闭于第一感湿膜15的内部，抑制水、垃圾附着于湿度传感器10A。另一方面，下部电极13经由电极焊盘20a及接合线104a与配线图案102a电连接。
此外，在图9所示的例子中，示出了经由接合线104b及配线图案102b而上部电极17和基板11电连接的方式，但将上部电极17和基板11电连接的方法不限于此。例如，也可以是，在安装阶段，以能够与基板11导通的方式在安装基板101侧形成取出配线，在最终的嵌入基板上将上部电极17和基板11电连接。
接下来，对利用树脂密封图9所示的搭载于安装基板的湿度传感器10A的构造进行说明。
图10是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器10A的图。在图10所示的构造中，在湿度传感器10A的表面露出的电极焊盘20a、20b、配线图案102a、102b以及接合线104a、104b由树脂105密封。另一方面，湿度传感器10A的感湿部(第二感湿膜19)的一部分不被树脂105密封而是露出。由此，能够保护电极焊盘20a、20b、配线图案102a、102b以及接合线104a、104b不被腐蚀等，并且向第一感湿膜15迅速取入水分子。
图11是用于说明搭载于安装基板的湿度传感器10A的图，示出了湿度传感器10A与树脂105的位置关系。图11的上图是表示湿度传感器10A与树脂105的位置关系的概略剖视图。图11的下图是上部电极17的概略俯视图。如图11所示，优选的是，树脂105在第二感湿膜19之上以从上部电极17的最外周缘到最外周的开口部17a之间(图中，用双方向箭头表示的范围)为开始位置，朝向湿度传感器10A外周配置。换句话说，优选的是，树脂105设为，使形成于上部电极17的全部开口部17a露出，并且使第二感湿膜19的露出部变小。由此，耐水滴附着性尤其提高。
〔第二实施方式〕
对第二实施方式的湿度传感器进行说明。图12是表示第二实施方式的湿度传感器的概略剖视图。
第二实施方式的湿度传感器10B与第一实施方式的湿度传感器10A同样地具有夹在下部电极13与上部电极17之间的第一感湿膜15和覆盖上部电极17的第二感湿膜19。另外，上部电极17的面积比下部电极13的面积大，且比第一感湿膜15的面积小。第一感湿膜15和第二感湿膜19的材料、厚度等与湿度传感器10A相同。上部电极17的导体区域和开口部17a的图案也与湿度传感器10A相同。
如图12所示，与第一实施方式的湿度传感器10A不同的点为，基板11和上部电极17在湿度传感器10B内部电连接，上部电极17的电位固定。具体来说，上部电极17在形成有开口22的位置经由形成于p型的硅基板的表面的作为接触层31的p+层与作为基板11的p型的硅基板电连接。由此，上部电极17的电位固定为与基板11相等的电位。
接下来，对图12的湿度传感器10B的制造方法进行说明。图13A～E、图14A～D以及图15A～C是用于说明第二实施方式的湿度传感器10B的制造方法的工序剖视图。
首先，如图13A所示，在基板11的表面的形成上部电极17的电极取出口的位置形成接触层31。具体来说，通过向硅基板的表面的形成上部电极17的电极取出口的位置利用离子植入法(离子注入法)注入硼(B)，形成p+层。另外，为了使注入的硼活性化，也可以根据需要进行退火处理。此外，也可以使用热扩散法代替离子注入法。
接着，如图13B所示，与第一实施方式同样地在基板11之上形成绝缘膜12。
接着，如图13C所示，在绝缘膜12之上形成下部电极13。此时，也可以与第一实施方式不同，在形成有接触层31的位置不形成下部电极。
接着，如图13D所示，与第一实施方式同样地以覆盖下部电极13的方式形成保护膜14。
接着，如图13E所示，与第一实施方式同样地在保护膜14之上形成第一感湿膜15。
接着，如图14A所示，与第一实施方式同样地在第一感湿膜15之上形成保护膜16。
接着，如图14B所示，形成在与电极取出口对应的位置具有开口的抗蚀掩模，通过反应性离子蚀刻(RIE)等局部地除去绝缘膜12、保护膜14、第一感湿膜15以及保护膜16。由此，使下部电极13的一部分及接触层31在预定部位露出。
接着，如图14C所示，在保护膜16及接触层31之上形成上部电极17。由此，上部电极17在电极取出口经由接触层31与基板11电连接，因此上部电极17和基板11成为等电位。其结果，能够将电场封闭于第一感湿膜15的内部，抑制水、垃圾附着于湿度传感器10B。此外，为了在接触层31与上部电极17之间形成欧姆接触(接触)，也可以在形成上部电极17之后进行热处理(烧结)。
接着，如图14D所示，与第一实施方式同样地，以覆盖上部电极17的方式形成保护膜18。
接着，如图15A所示，与第一实施方式同样地，以覆盖上部电极17的方式形成第二感湿膜19。
接着，如图15B所示，与第一实施方式同样地，在开口21及开口22形成电极焊盘20a、20b。
接着，如图15C所示，与第一实施方式同样地，进行背面研磨。
通过以上的工序，能够制造图12所示的湿度传感器10B。
实施例
通过以下的实施例1及实施例2，对用于确认本发明的实施方式的湿度传感器的效果的模拟结果进行说明。
〔实施例1〕
在实施例1中，将基板11、绝缘膜12、第一感湿膜15以及第二感湿膜19的特性固定为以下所示的参数，通过模拟算出使相对于下部电极13的上部电极17的面积(外形)变化时的电容值(任意单位(arbitrary unit))。此外，第一感湿膜15的面积设定为比上部电极17的面积大。另外，将动作时的基板11的电位设为浮动(Float)状态，将下部电极13设为1V，将上部电极17设为0V，使湿度传感器动作。
(参数)
基板11硅基板
绝缘膜12SiO2膜(膜厚：5μm，相对介电常数3.9)
第一感湿膜15PI膜(膜厚：1μm，相当于0％Rh时的相对介电常数：3.69，相当于100％Rh时的相对介电常数：4.19)
第二感湿膜19PI膜(膜厚：2μm，相当于0％Rh时的相对介电常数：3.69，相当于100％Rh时的相对介电常数：4.19)
图16是表示实施例1的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图。图中，横轴表示从上部电极17的一边的长度减去了下部电极13的一边的长度的值(μm)。即，在上部电极17的面积和下部电极13的面积相等的情况下为0，在上部电极17的面积比下部电极13的面积大的情况下为正值，在上部电极17的面积比下部电极13的面积小的情况下为负值。另外，在图中，纵轴表示电容值(arbitrary unit)。另外，在图中，由菱形标记标绘的线A1表示第一感湿膜15的干燥时(湿度为0％Rh，相对介电常数为3.69)的电容值的变化。由方形标记标绘的线B1表示第一感湿膜15的高湿度时(湿度为100％Rh，相对介电常数为4.19)的电容值的变化。由三角形标记标绘的线C1表示在传感器的表面附着有水的状态(高湿度状态+水附着)下的电容值的变化。
图17是表示实施例1的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图。在图中，横轴与图16同样地表示从上部电极17的一边的长度减去了下部电极13的一边的长度的值(μm)。另外，在图中，纵轴表示电容值的差(arbitrary unit)。另外，在图中，由方形标记标绘的线D1表示线C1与线B1的差。由菱形标记示出的线E1表示线B1与线A1的差。此外，线C1与线B1的差即线D1表示因水附着而引起的电容值的变化，该差越小就意味着水附着的影响越小。另外，线B1与线A1的差即线E1表示高湿度时与干燥时的差，该差越大就意味着湿度传感器的灵敏度越高。
如图17所示，在使上部电极17的长度比下部电极13的长度长的情况下，与上部电极17的长度比下部电极13的长度短的情况相比，可知，由线D1表示的电容值的差变小。由此可以认为，通过使上部电极17的面积比下部电极13的面积大，能够降低水附着的影响。
另外，如图17所示，即使使相对于下部电极13的长度的上部电极17的长度变化，由线E1表示的电容值的差也几乎没有变化。由此可以认为，即使在使上部电极17的长度比下部电极13的长度长的情况下，也可得到与上部电极17的长度和下部电极13的长度相等的情况、上部电极17的长度比下部电极13短的情况同等的灵敏度。
〔实施例2〕
在实施例2中，除了将动作时的基板11的电位固定为0V(接地)这一点以外，以与实施例1同样的条件进行模拟。
图18是表示实施例2的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图。在图中，横轴表示从上部电极17的一边的长度减去了下部电极13的一边的长度的值(μm)。即，在上部电极17的面积和下部电极13的面积相等的情况下为0，在上部电极17的面积比下部电极13的面积大的情况下为正值，在上部电极17的面积比下部电极13的面积小的情况下为负值。另外，在图中，纵轴表示电容值(arbitrary unit)。另外，在图中，由菱形标记标绘的线A2表示第一感湿膜15的干燥时(湿度为0％Rh，相对介电常数为3.69)的电容值的变化。由方形标记标绘的线B2表示第一感湿膜15的高湿度时(湿度为100％Rh，相对介电常数为4.19)的电容值的变化。由三角形标记标绘的线C2表示在传感器的表面附着有水的状态(高湿度状态+水附着)下的电容值的变化。
图19是表示实施例2的湿度传感器的水附着影响的防止效果的图。在图中，横轴与图18同样地表示从上部电极17的一边的长度减去了下部电极13的一边的长度的值(μm)。另外，在图中，纵轴表示电容值的差(arbitrary unit)。另外，在图中，由方形标记标绘的线D2表示线C2与线B2的差。由菱形标记表示的线E2表示线B2与线A2的差。此外，线C2与线B2的差即线D2表示因水附着而引起的电容值的变化，该差越小就意味着水附着引起的影响越小。另外，线B2与线A2的差即线E2表示高湿度时与干燥时的差，该差越大就意味着湿度传感器的灵敏度越高。
如图19所示，在使上部电极17的长度比下部电极13的长度长的情况下，相比上部电极17的长度比下部电极13的长度短的情况，可知，由线D2表示的电容值的差变小。由此可以认为，通过使上部电极17的面积比下部电极13的面积大，能够降低水附着的影响。
另外，如图19所示，即使使相对于下部电极13的长度的上部电极17的长度变化，由线E2表示的电容值的差也几乎没有变化。由此可以认为，即使在使上部电极17的长度比下部电极13的长度长的情况下，也可得到与上部电极17的长度和下部电极13的长度相等的情况、上部电极17的长度比下部电极13的长度短的情况同等的灵敏度。
而且，就将动作时的基板11的电位固定为0V(接地)的实施例2而言，与将动作时的基板11的电位设为浮动状态的实施例1比较，可以认为能够大幅降低水附着的影响。即，优选将动作时的基板11的电位固定为0V。
这样，可知，通过使上部电极17的面积比下部电极13的面积大，且比第一感湿膜15的面积小，能够降低水附着对传感器的影响，实现稳定的测量精度。
以上对优选的实施方式进行了说明，但不限于上述的实施方式，能够不脱离本发明所要保护的范围而对上述的实施方式添加各种变形及置换。
在上述的各实施方式中，举例说明了基板11为p型的硅基板的情况，但不限于此，例如基板11也可以是n型的硅基板。在该情况下，也与上述的各实施方式同样地，优选上部电极17和基板11电连接。但是，在将下部电极13的电位设为0V，且以比下部电极13大的正电位驱动上部电极17及基板11的电位这一点上，与上述的各实施方式不同。另外，在第二实施方式中，在将基板11设为n型的硅基板的情况下，作为接触层31，只要掺杂磷(P)、锑(Sb)、砷(As)等施主材料形成n+层即可。
本国际申请基于在2017年3月31日申请的日本专利申请第2017-071469号要求优先权，并将该申请的全部内容引用于本国际申请。
符号说明
10A、10B—湿度传感器，11—基板，13—下部电极，15—第一感湿膜，17—上部电极，17a—开口部，19—第二感湿膜，22—开口。
Claims (9)
1.一种湿度传感器，其特征在于，具有：
下部电极，其形成于基板之上；
第一感湿膜，其覆盖上述下部电极；
上部电极，其形成于上述第一感湿膜之上，并具有预定的开口图案；以及
第二感湿膜，其覆盖上述上部电极，并且在上述上部电极的开口部与上述第一感湿膜连接，
上述上部电极的面积比上述下部电极的面积大，且比上述第一感湿膜的面积小。
2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，
上述上部电极与上述基板电连接。
3.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，
在上述第一感湿膜形成有开口，
上述上部电极经由上述开口与上述基板电连接。
4.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，
上述上部电极在该湿度传感器的外部与上述基板电连接。
5.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，
上述基板在动作时电位固定。
6.根据权利要求5所述的湿度传感器，其特征在于，
上述基板由p型的半导体形成，且接地。
7.根据权利要求5所述的湿度传感器，其特征在于，
上述基板由n型的半导体形成，且固定为正电位。
8.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，
具有覆盖上述上部电极的整周的保护膜。
9.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，
在上述第二感湿膜之上具有以从上述上部电极的最外周缘到最外周的上述开口部之间为开始位置，朝向上述湿度传感器的外周配置的树脂。
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