JP2005283159A - 湿度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】電極形成後に陽極酸化処理にて感応部を形成する製造プロセスを採用しながらも電極の材料の選択肢が多く且つ電極の細線化が可能な湿度センサを提供する。
【解決手段】半導体基板たるｐ形シリコン基板１の一表面上に一対の電極４，４が離間して形成され、ｐ形シリコン基板１において一対の電極４，４の間で両電極４，４から離間した部分を上記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質シリコン領域からなる感応部３が形成され、ｐ形シリコン基板１の上記一表面において感応部３と各電極４，４との間それぞれに凹部６，６が形成されている。製造時には、ｐ形シリコン基板１の上記一表面に凹部６，６を形成した後、電極４，４を形成し、その後、電極４，４を覆うとともに凹部６，６を埋め込む保護膜を形成してからｐ形シリコン基板１を上記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することで感応部３を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、湿度センサに関するものである。

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おり（例えば、特許文献１，２、非特許文献１参照）、また、シリコン基板の一部を陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質シリコンを形成する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。

上記特許文献１には、シリコン基板の一表面側に多孔質シリコン層からなる感応部が形成されるとともに、感応部の中央部上およびシリコン基板の他表面（裏面）それぞれに電極が形成され、感応部の容量変化を両電極間の容量変化として検出する湿度センサが提案されている。

また、上記特許文献２には、半導体基板の一表面上の絶縁膜上に一対の電極を設け、半導体基板の上記一表面側に両電極を覆う多孔質Ａｌ_２Ｏ_３膜からなる感応部を設けた湿度センサが提案されている。上記特許文献２に開示された湿度センサにおける感応部は、半導体基板の上記一表面側に両電極を形成した後で、両電極を覆うように形成したアルミニウム膜を陽極酸化処理にて多孔質化することにより形成されている。

また、上記特許文献３には、単結晶のｐ形シリコン基板の一部を陽極酸化処理にて多孔質化するにあたって、ｐ形シリコン基板の裏面にアルミ電極板を配置し更にｐ形シリコン基板の表面の周部および外周面およびアルミ電極板の露出部位を保護ワックスで覆ってから処理槽内の電解液（濃度が約２５％のフッ酸）中に浸漬し、電解液中においてｐ形シリコン基板の表面側に白金電極を対向配置して、ｐ形シリコン基板およびアルミ電極板を陽極、白金電極を陰極とし、定電流源から陽極と陰極との間に定電流を流すことによって、ｐ形シリコン基板の表面部分を多孔質化することが提案されている。

ところで、上記非特許文献１には、感応部の容量変化を検出するための一対の電極それぞれの平面形状を櫛形状とし、互いの電極の櫛歯部が他方の電極の櫛溝部に入り組むように両電極のレイアウトを設計することにより、センサチップの小型化を図りながらも一対の電極間の容量を比較的大きくできる湿度センサが提案されている。ここにおいて、上記非特許文献１に開示された湿度センサは、図１５に示す基本構成を有している。

図１５に示す構成の湿度センサは、単結晶のｐ形シリコン基板１の一表面側に一対のコンタクト用の高不純物濃度領域２，２が形成されるとともに、高不純物濃度領域２，２を囲む多孔質シリコン領域からなる感応部３が形成され、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において各高不純物濃度領域２，２上それぞれにＡｌ膜からなる電極４，４が形成され、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に各電極４，４を保護するシリコン窒化膜からなる保護膜５が形成されている。ここにおいて、保護膜５は、製造時に各電極４，４を形成した後で陽極酸化処理により感応部３を形成する際に各電極４，４を保護するために形成されており、各電極４，４だけでなくｐ形シリコン基板１の上記一表面において電極４，４が形成されていない部分を覆っているが、感応部３において両電極４，４間に形成されている部分（つまり、高不純物濃度領域２，２間に形成されている部分）の表面を露出させるための窓孔５ａが形成されている。なお、上記非特許文献１では、保護膜５の膜厚を５００ｎｍとしてある。また、電極４，４の並設方向（図１５の左右方向）における各電極４，４の幅寸法（線幅）は、陽極酸化処理時にｐ形シリコン基板の多孔質化が等方性エッチングのように等方的に進行することに伴って電解液で電極４，４が腐食されることを考慮して１０〜１２μｍに設定してある。
特開昭６３−４０８４７号公報 特開昭５８−３７９０８号公報 特開平５−３６６６９号公報 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

ところで、上記特許文献１〜３および上記非特許文献１のなかでは、上記非特許文献１に開示された湿度センサが小型化および高感度化の点で有利であるが、感応部３の厚さ寸法が、上記窓孔５ａから電極４までの距離（つまり、保護膜５のうち電極４の側壁に形成されている部分の幅寸法）よりも大きく設定されていると、ｐ形シリコン基板１の一部を電極４，４が形成された上記一表面側から多孔質化することにより感応部３を形成する際に、電極４，４が陽極酸化処理にて用いる電解液により腐食されてしまう恐れがあり、電極４，４の材料の選択肢が少なくなってしまう。

なお、上記特許文献２に開示された湿度センサの構成においても、製造時に陽極酸化処理にて感応部を形成する際に、電極の材料によっては陽極酸化処理にて用いる電解液により電極が腐食されてしまう恐れがある。

これに対して、上記非特許文献１に開示された湿度センサの構成では、陽極酸化処理にて感応部を形成する際には、陽極酸化処理前に各電極４，４を覆う保護膜を形成しているが、という問題があった。

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、電極形成後に陽極酸化処理にて感応部を形成する製造プロセスを採用しながらも電極の材料の選択肢が多く且つ電極の細線化が可能な湿度センサを提供することにある。

請求項１の発明は、半導体基板の一表面上に少なくとも一対の電極が離間して形成され、半導体基板において一対の電極の間で両電極から離間した部分を前記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質半導体領域からなる感応部が形成され、半導体基板の前記一表面において感応部と各電極との間それぞれに凹部が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、電極形成後に陽極酸化処理にて感応部を形成する製造プロセスを採用するにあたって、陽極酸化処理前に半導体基板の上記一表面に凹部を形成するとともに半導体基板の上記一表面側に電極を保護する保護膜を少なくとも凹部の内面を覆うように形成しておくことにより、陽極酸化処理時において半導体基板の前記一表面に平行な面内方向への半導体基板の多孔質化が凹部のところで止まることになるので、電極の材料によらず、陽極酸化処理にて用いる電解液によって電極が腐食されるのを防止することが可能となり、電極の材料の選択肢が多くなる。

請求項２の発明は、半導体基板の一表面に一対の凹部が離間して形成され、半導体基板において一対の凹部の間の部分を前記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質半導体領域からなる感応部が形成され、各凹部の内底面上であって感応部から離間した部位にそれぞれ電極が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、電極形成後に陽極酸化処理にて感応部を形成する製造プロセスを採用するにあたって、陽極酸化処理前に半導体基板の上記一表面に凹部を形成して電極を形成した後で半導体基板の上記一表面側に電極を保護する保護膜を少なくとも電極および凹部の内面を覆うように形成しておくことにより、陽極酸化処理時において半導体基板の前記一表面に平行な面内方向への半導体基板の多孔質化が凹部のところで止まることになるので、凹部の深さ寸法が感応部に設定された厚さ寸法以下であれば陽極酸化処理時において電極直下まで電解液が侵入するのを防止することができるから、電極の材料によらず、陽極酸化処理にて用いる電解液によって電極が腐食されるのを防止することが可能となり、電極の材料の選択肢が多くなる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記半導体基板には、前記各電極それぞれと前記感応部との間に介在するコンタクト用の高不純物濃度領域が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、高不純物濃度領域が形成されていない場合に比べて感度を高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記半導体基板の前記一表面側に、前記各凹部を充実するとともに前記各電極を覆い且つ前記陽極酸化処理時および前記陽極酸化処理後に前記各電極を保護する保護膜が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記各電極が保護膜により覆われていることにより信頼性を高めることができ、また、前記各電極を保護する保護膜を前記陽極酸化処理時のマスク層として利用することができ、製造プロセスの簡略化を図れる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記保護膜において前記各電極それぞれに重なる部位の表面側に多孔質半導体層からなる感応膜が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、感応部の他に感応膜も水分に感応するので、水分に感応する部分の面積が増えることとなり、感度をより高めることができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記各電極と前記各感応膜との間にそれぞれコンタクト用の高不純物濃度半導体層が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、感度を更に高めることができる。

請求項７の発明は、請求項３の発明において、前記各電極それぞれの上に絶縁層が形成され、各絶縁層それぞれの上に多孔質半導体層からなる感応膜が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、感応部の他に感応膜も水分に感応するので、水分に感応する部分の面積が増えることとなり、感度をより高めることができる。

請求項１、２の発明では、電極形成後に陽極酸化処理にて感応部を形成する製造プロセスを採用しながらも電極の材料の選択肢が多く且つ電極の細線化が可能となるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の湿度センサは、図１に示すように、単結晶のｐ形シリコン基板１の一表面（主表面）上に一対の電極４，４が離間して形成され、ｐ形シリコン基板１において一対の電極４，４の間で両電極４，４から離間した部分を上記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質シリコン領域からなる感応部３が形成され、ｐ形シリコン基板１の上記一表面において感応部３と各電極４，４との間それぞれに凹部６，６が形成されている。ここにおいて、電極４，４の材料としては、Ａｌ−Ｓｉを採用しているが、Ａｌ−Ｓｉ以外の材料を採用してもよい。また、感応部３および各電極４の厚みに関しては、感応部３の厚み寸法を６μｍ、各電極４の厚み寸法を１μｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値も特に限定するものではない。なお、本実施形態では、ｐ形シリコン基板１が半導体基板を構成し、多孔質シリコン領域が多孔質半導体領域を構成している。また、本実施形態において用いるｐ形シリコン基板１は上記一表面が（１１１）面となっている。

以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図２を参照しながら説明する。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、パイロジェニック酸化によるシリコン酸化膜１１の形成条件は、基板温度を１０００℃、酸化時間を１時間とした。なお、シリコン酸化膜１１の形成方法は、パイロジェニック酸化に限らず、例えば、ＣＶＤ法などを採用してもよい。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部６，６形成用にパターニングされたレジスト層１２を形成し、レジスト層１２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、ＨＦとＮＨ_４Ｆとを１：６で混ぜた緩衝ＨＦ液：１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程にてエッチングすることによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、ウェットエッチング工程では、エッチング時間を所定時間（例えば、６分）に設定してあるが、シリコン酸化膜１１をエッチングする際の終点は、エッチング部分の撥水にて確認している（すなわち、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の一部が露出した時の撥水にてエッチングの終点を確認している）。なお、シリコン酸化膜１１のエッチングはフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程に限らず、例えばＣＨＦ_３ガスやＣＦ_４ガスおよびＨ_２ガスを用いたドライエッチング工程により行ってもよく、ドライエッチング工程を採用した場合にも周知の終点検出方法にて終点検出を行えばよい。

次に、レジスト層１２およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部６，６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層１２を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。なお、ｐ形シリコン基板１のエッチングはドライエッチング工程に限らず、薬液を用いたウェットエッチング工程により行ってもよい。また、レジスト層１２の除去はドライエッチング工程により行うようにしてもよい。また、シリコン酸化膜１１をエッチングする際の終点は、エッチング部分の撥水にて確認する。また、シリコン酸化膜１１のエッチングはフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程に限らず、例えばＣＨＦ_３ガスやＣＦ_４ガスおよびＨ_２ガスを用いたドライエッチング工程により行うようにしてもよい。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極４，４形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタ（熱処理）を行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にネガ型のフォトレジストを塗布し、電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆うレジスト層からなる保護膜１４を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層（例えば、Ａｇ膜／Ｎｉ膜／ＮｉＣｒ／Ｃｒ膜のような多層膜）からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部６，６には、保護膜１４の一部が埋め込まれている（つまり、各凹部６，６は保護膜１４の一部により充実されている）。なお、上記金属膜の成膜方法はスパッタ法に限らず、例えば蒸着法などを採用してもよい。また、上記金属膜のエッチングはドライエッチング工程に限らず、ＨＦとＨＮＯ_３とを混ぜた薬液を用いたウェットエッチング工程により行ってもよい。また、レジスト層の除去はドライエッチング工程により行うようにしてもよい。また、裏面電極１３に関しては、上述のような多層膜に限らず、例えばＡｌ，Ａｕなどの単層膜を採用してもよく、成膜方法としてスパッタ法などを採用してもよい。また、保護膜１４もレジスト層に限らず、例えばシリコン窒化膜のような耐フッ酸性を有する膜を採用してもよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜１４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）Ｂ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（Ｒ）のようなフッ素樹脂からなるシール材）によりシールしてからｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図２（ｅ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外してから、裏面電極１３および保護膜１４を除去することによって、図２（ｆ）に示す構造の湿度センサを得る。

以上説明した製造方法により製造される本実施形態の湿度センサは、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用するにあたって、陽極酸化処理前にｐ形シリコン基板１の上記一表面に凹部６，６を形成するとともにｐ形シリコン基板１の上記一表面側に電極４，４を保護する保護膜１４を少なくとも凹部６，６の内面を覆うように形成しているので、陽極酸化処理時においてｐ形シリコン基板１の上記一表面に平行な面内方向（電極４，４の並設方向）へのｐ形シリコン基板１の多孔質化が凹部６，６のところで止まることになり、電極４，４の材料によらず、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂによって電極４，４が腐食されるのを防止することが可能となり、電極４，４の材料の選択肢が多くなる。

要するに、本実施形態の湿度センサでは、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる（つまり、上記非特許文献１に開示された湿度センサよりも電極４，４の線幅を狭くすることができる）。

なお、図１には一対の電極４，４だけを備えた例を示したが、一対の電極４，４を複数備えていてもよい。また、一対の電極４，４の形状を上記非特許文献１と同様に櫛形状に形成する場合には、上述の各凹部６，６の平面形状および感応部３の平面形状をつづら折れ状の形状とすればよい。

（実施形態２）
以下、本実施形態の湿度センサについて図３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。

本実施形態の湿度センサは、図３に示すように、単結晶のｐ形シリコン基板１の一表面に一対の凹部１６，１６が離間して形成され、ｐ形シリコン基板１において一対の凹部１６，１６の間の部分を上記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質シリコン領域からなる感応部３が形成され、各凹部１６，１６の内底面上であって感応部３から離間した部位にそれぞれ電極４，４が形成されている。なお、感応部３および各電極４の厚みに関しては、感応部３の厚み寸法を６μｍ、各電極４，４の厚み寸法を１μｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値は特に限定するものではない。

以下、本実施形態の湿度センサの製造方法について図４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。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図４（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部１６，１６形成用にパターニングされたレジスト層２２を形成し、レジスト層２２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図４（ｂ）に示す構造を得る。

次に、レジスト層２２およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部１６，１６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層２２を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図４（ｃ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極４，４形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にネガ型のフォトレジストを塗布し、電極４，４およびおよびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆うレジスト層からなる保護膜２４を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図４（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部１６，１６は、保護膜２４の一部により充実されている。なお、保護膜２４はレジスト層に限らず、例えばシリコン窒化膜のような耐フッ酸性を有する膜を採用してもよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜２４の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図４（ｅ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外してから、裏面電極１３および保護膜２４を除去することによって、図４（ｆ）に示す構造の湿度センサを得る。

以上説明した製造方法により製造される本実施形態の湿度センサは、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用するにあたって、陽極酸化処理前にｐ形シリコン基板１の上記一表面に凹部１６，１６を形成して電極４，４を形成した後でｐ形シリコン基板１の上記一表面側に電極４，４を保護する保護膜２４を少なくとも電極４，４および凹部１６，１６の内面を覆うように形成しているので、陽極酸化処理時においてｐ形シリコン基板１の上記一表面に平行な面内方向（電極４，４の並設方向）へのｐ形シリコン基板１の多孔質化が凹部１６，１６のところで止まることになり、凹部１６，１６の深さ寸法が感応部３に設定された厚さ寸法以下であれば陽極酸化処理時において電極４，４直下まで電解液Ｂが侵入するのを防止することができるから、電極４，４の材料によらず、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂによって電極が腐食されるのを防止することが可能となり、電極４，４の材料の選択肢が多くなる。

要するに、本実施形態の湿度センサでは、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる（つまり、上記非特許文献１に開示された湿度センサよりも電極４，４の線幅を狭くすることができる）。

なお、図３には一対の電極４，４だけを備えた例を示したが、一対の電極４，４を複数備えていてもよい。また、一対の電極４，４の形状を上記非特許文献１と同様に櫛形状に形成する場合には、上述の各凹部１６，１６の平面形状および感応部３の平面形状をつづら折れ状の形状とすればよい。

（実施形態３）
本実施形態の湿度センサ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５に示すように、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において各電極４，４それぞれの直下にコンタクト用の高不純物濃度領域２，２が形成されている点や、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において各電極４，４を覆うシリコン窒化膜からなる保護膜５が形成されている点などが相違する。ここにおいて、各高不純物濃度領域２，２は、凹部６，６の内面（内底面および内側面）に沿った部分まで連続して形成されており、それぞれ電極４，４と感応部３との間に介在している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

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。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図６（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部６，６形成用にパターニングされたレジスト層１２を形成し、レジスト層１２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。

次に、レジスト層１２およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部６，６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層１２を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により高不純物濃度領域２，２形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、ｐ形シリコン基板１に上記一表面側からｎ形不純物イオン（例えば、リンイオン）をイオン注入し、レジスト層を除去してから、ｐ形シリコン基板１中のｎ形不純物イオンを窒素雰囲気中で熱拡散させて高不純物濃度領域２，２を形成することによって、図６（ｄ）に示す構造を得る。なお、イオン注入の条件としては、加速電圧を７０ＫｅＶ、ドーズ量を６×１０^１５ｃｍ^−２とし、熱拡散の条件としては、基板温度を９００℃、拡散時間を４０分としたが、これらの数値は特に限定するものではない。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆うようにパターニングされたレジスト層からなる保護膜１４を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図６（ｅ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部６，６は、保護膜１４の一部により充実されている。なお、保護膜５はレジスト層に限らず、シリコン窒化膜のような耐フッ酸性を有する膜であればよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜１４の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図６（ｆ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外してから、裏面電極１３および保護膜１４を除去することによって、図６（ｇ）に示す構造の湿度センサを得る。

以上説明した本実施形態の湿度センサは、実施形態１と同様に、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる。

また、本実施形態の湿度センサでは、各電極４，４と感応部３との間にそれぞれ高不純物濃度領域２，２が介在しており、各電極４，４と感応部３，３とが高不純物濃度領域２，２を介して接続されているので、実施形態１の湿度センサのように高不純物濃度領域２，２が形成されていない湿度センサに比べて感度が高くなる。

（実施形態４）
本実施形態の湿度センサの基本構成は実施形態２と略同じであって、図７に示すように、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において電極４，４を保護するシリコン窒化膜からなる保護膜５が凹部１６，１６を埋め込むとともにｐ形シリコン基板１の上記一表面を覆う形で形成されている点などが相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

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２と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図８（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部１６，１６形成用にパターニングされたレジスト層２２を形成し、レジスト層２２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。

次に、レジスト層２２およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部１６，１６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層２２を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図８（ｃ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆う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５を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図８（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部１６，１６は、保護膜５の一部により充実されている。なお、保護膜５はシリコン窒化膜に限らず、耐フッ酸性を有する膜であればよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜５の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図８（ｅ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外すことによって、図８（ｆ）に示す構造の湿度センサを得る。

以上説明した本実施形態の湿度センサは、実施形態２と同様に、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる。

また、本実施形態の湿度センサは、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、各凹部１６，１６を充実するとともに各電極４，４を覆い且つ陽極酸化処理時および陽極酸化処理後に各電極４，４を保護する保護膜５が形成されているので、各電極４，４が保護膜５により覆われていることにより信頼性を高めることができ、また、各電極４，４を保護する保護膜５を陽極酸化処理時のマスク層として利用することができ、製造プロセスの簡略化を図れる。

（実施形態５）
本実施形態の湿度センサの基本構成は実施形態２と略同じであって、図９に示すように、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において電極４，４を保護するシリコン窒化膜からなる保護膜５，５が凹部１６，１６を充実するように形成され、保護膜５，５上に多孔質多結晶シリコン層からなる感応膜７，７が形成されている点などが相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

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２と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図１０（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部１６，１６形成用にパターニングされたレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングし、レジスト層およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部１６，１６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図１０（ｂ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆う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５を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図１０（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部１６，１６は、保護膜５の一部により充実されている。なお、保護膜５はシリコン窒化膜に限らず、耐フッ酸性を有する膜であればよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜５の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図１０（ｄ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外した後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側を研磨してｐ形シリコン基板１の上記一表面を露出させることによって、図１０（ｅ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚の多結晶シリコン層７ａをＣＶＤ法により成膜してから、多結晶シリコン層７ａ上にフォトレジストを塗布し、多結晶シリコン層７ａのうち凹部１６，１６に埋め込まれた保護膜５に重なる部分が開孔されたレジスト層（図示せず）を形成し、上述と同様の陽極酸化処理にて多結晶シリコン層７ａの露出部位を多孔質化することで多孔質多結晶シリコン層からなる感応膜７を形成することによって、図１０（ｆ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層が多孔質半導体層を構成している。

次に、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により感応膜７に重なる部分が残るようにパターニングされたレジスト層３１を形成することによって、図１０（ｇ）に示す構造を得る。

続いて、レジスト層３１をマスクとして、多結晶シリコン層７ａをエッチングし、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層３１を除去することによって、図１０（ｈ）に示す構造の湿度センサを得る。なお、多結晶シリコン層７ａのエッチングは、例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスなどを用いたドライエッチング工程により行ってもよいし、薬液を用いたウェットエッチング工程により行ってもよい。また、レジスト層３１の除去はドライエッチング工程により行ってもよい。

以上説明した本実施形態の湿度センサは、実施形態２と同様に、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる。

また、本実施形態の湿度センサは、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、各凹部１６，１６を充実するとともに各電極４，４を覆い且つ陽極酸化処理時および陽極酸化処理後に各電極４，４を保護する保護膜５が形成されているので、各電極４，４が保護膜５により覆われていることにより信頼性を高めることができ、また、各電極４，４を保護する保護膜５を陽極酸化処理時のマスク層として利用することができ、製造プロセスの簡略化を図れる。

また、本実施形態の湿度センサでは、保護膜５において各電極４，４それぞれに重なる部位の表面側に感応膜７，７が形成されており、感応部３の他に感応膜７，７も水分に感応するので、感応膜７，７が形成されていない上記各実施形態１〜５に比べて、水分に感応する部分の面積が増えることとなり、感度をより高めることができる。

（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２と略同じであって、図１１に示すように、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において電極４，４を保護するシリコン窒化膜からなる保護膜５，５が凹部１６，１６を充実するように形成されている点や、ｐ形シリコン基板１において凹部１６，１６の内底面および内側面に沿った部位に電極４，４とのコンタクト用の高不純物濃度領域２，２が形成されている点、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側において保護膜５，５および高不純物濃度領域２，２に跨る形でコンタクト用のｎ^＋形多結晶シリコン層からなる高不純物濃度半導体層８，８が形成され、高不純物濃度半導体層８，８上に多孔質多結晶シリコン層からなる感応膜７，７が形成されている点などが相違する。ここに、本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層が多孔質半導体層を構成している。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

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２と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図１２（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により凹部１６，１６形成用にパターニングされたレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングしてから、レジスト層およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部１６，１６を形成し、その後、ｐ形シリコン基板１に上記一表面側からｎ形不純物イオン（例えば、リンイオン）をイオン注入し、続いて、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去し、ｐ形シリコン基板１中のｎ形不純物イオンを窒素雰囲気中で熱拡散させて高不純物濃度領域２，２を形成し、更にその後、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングすることによって、図１２（ｂ）に示す構造を得る。なお、イオン注入の条件としては、加速電圧を７０ＫｅＶ、ドーズ量を６×１０^１５ｃｍ^−２とし、熱拡散の条件としては、基板温度を９００℃、拡散時間を４０分としたが、これらの数値は特に限定するものではない。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆う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５を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図１２（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部１６，１６は、保護膜５の一部により充実されている。なお、保護膜５はシリコン窒化膜に限らず、耐フッ酸性を有する膜であればよい。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜５の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図１２（ｄ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外した後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側を研磨してｐ形シリコン基板１の上記一表面を露出させることによって、図１２（ｅ）に示す構造を得る。なお、この状態において各凹部１６，１６は保護膜５，５により充実されている。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にｎ^＋形多結晶シリコン層８ａ、ノンドープの多結晶シリコン層７ａをＣＶＤ法により順次成膜してから、多結晶シリコン層７ａ上にネガ型のフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により多結晶シリコン層７ａのうち凹部１６，１６に埋め込まれた保護膜５，５および高不純物濃度領域２，２に重なる部分が開孔されたレジスト層を形成し、上述と同様の陽極酸化処理にて多結晶シリコン層７ａの露出部位を多孔質化することで多孔質多結晶シリコン層よりなる感応膜７，７を形成してから、レジスト層を除去することによって、図１２（ｆ）に示す構造を得る。

次に、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により感応膜７，７に重なる部分が残るようにパターニングされたレジスト層３１を形成することによって、図１２（ｇ）に示す構造を得る。

続いて、レジスト層３１をマスクとして、多結晶シリコン層７ａ、ｎ^＋形多結晶シリコン層８ａをエッチングし（ここにおいて、ｎ^＋形多結晶シリコン層８ａのうちレジスト層３１により保護されていた部分が高不純物濃度半導体層８，８となる）、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層３１を除去することによって、図１２（ｈ）に示す構造の湿度センサを得る。なお、多結晶シリコン層７ａ、ｎ^＋形多結晶シリコン層８ａのエッチングは、例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスなどを用いたドライエッチングにより行ってもよいし、薬液を用いたウェットエッチングにより行ってもよい。また、レジスト層３１の除去はドライエッチングにより行ってもよい。

以上説明した本実施形態の湿度センサは、実施形態２と同様に、電極４，４形成後に陽極酸化処理にて感応部３を形成する製造プロセスを採用しながらも電極４，４の材料の選択肢が多く且つ電極４，４の細線化が可能となり、電極４，４の材料としてＡｌ−Ｓｉのような加工が容易で比較的材料コストの安い材料を採用しながらも、電極４，４の線幅（幅寸法）を１０μｍ以下とすることができる。

また、本実施形態の湿度センサは、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、各凹部１６，１６を充実するとともに各電極４，４を覆い且つ陽極酸化処理時および陽極酸化処理後に各電極４，４を保護する保護膜５，５が形成されているので、各電極４，４が保護膜５，５により覆われていることにより信頼性を高めることができ、また、各電極４，４を保護する保護膜５を陽極酸化処理時のマスク層として利用することができ、製造プロセスの簡略化を図れる。

また、本実施形態の湿度センサでは、保護膜５において各電極４，４それぞれに重なる部位の表面側に感応膜７，７が形成されており、感応部３の他に感応膜７，７も水分に感応するので、感応膜７，７が形成されていない上記各実施形態１〜５に比べて、水分に感応する部分の面積が増えることとなり、感度をより高めることができる。また、各電極４，４と各感応膜７，７との間にそれぞれコンタクト用の高不純物濃度半導体層８，８が形成されており、各感応膜７，７は高不純物濃度半導体層８，８および高不純物濃度領域２，２を介して電極４，４に接続されるので、感度を更に高めることができる。

（実施形態７）
本実施形態の湿度センサの基本構成は実施形態３と略同じであって、図１３に示すように、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に電極４，４を覆い且つ一部が凹部６，６に埋め込まれたシリコン窒化膜からなる保護膜５が形成され、保護膜５において電極４，４に重なる部位の上に多孔質多結晶シリコン層からなる感応膜７，７が形成されている点などが相違する。ここにおいて、本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層が多孔質半導体層を構成し、保護膜５において電極４，４上に形成されている部分が絶縁層を構成している。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

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３と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、６０００Å）のシリコン酸化膜１１をパイロジェニック酸化により形成することによって、図１４（ａ）に示す構造を得る。

その後、シリコン酸化膜１１上に凹部６，６形成用にパターニングされたレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液（例えば、１６ＢＨＦ）を用いたウェットエッチング工程によりエッチングしてから、レジスト層およびパターニングされたシリコン酸化膜１１をマスクとして、ｐ形シリコン基板１の上記一表面の露出部位を例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスを用いたドライエッチング工程により所定深さまでエッチングすることで凹部６，６を形成し、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去し、続いて、シリコン酸化膜１１をフッ酸系薬液を用いたウェットエッチング工程によりエッチングし、その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により高不純物濃度領域２，２形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、ｐ形シリコン基板１に上記一表面側からｎ形不純物イオン（例えば、リンイオン）をイオン注入し、レジスト層を除去してから、ｐ形シリコン基板１中のｎ形不純物イオンを窒素雰囲気中で熱拡散させて高不純物濃度領域２，２を形成することによって、図１４（ｂ）に示す構造を得る。なお、イオン注入の条件としては、加速電圧を７０ＫｅＶ、ドーズ量を６×１０^１５ｃｍ^−２とし、熱拡散の条件としては、基板温度を９００℃、拡散時間を４０分としたが、これらの数値は特に限定するものではない。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法によって形成した後、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィ技術により電極形成用にパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を例えばＣｌ_２ガス、ＳｉＣｌ_４ガス、ＣＣｌ_４ガスなどを用いたドライエッチング工程によりエッチングすることで電極４，４を形成し、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去してから、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの雰囲気中で電極４，４のシンタを行い、更にその後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側に、電極４，４およびｐ形シリコン基板１の上記一表面側において陽極酸化する部分以外を覆う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５を形成し、ｐ形シリコン基板１の他表面（裏面）に陽極酸化用の導電性層からなる裏面電極１３を蒸着法により形成することによって、図１４（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、上述の各凹部６，６は、保護膜５の一部により充実されている。

次に、裏面電極１３を定電流源Ｉのプラス側と配線を介して接続し、ｐ形シリコン基板１において陽極酸化処理を行う部分の表面および保護膜５の表面以外の部位を、陽極酸化処理にて用いる電解液Ｂ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ｐ形シリコン基板１を主構成とする被処理物Ｃを処理槽Ａに入れられた電解液Ｂに浸漬し、その後、定電流源Ｉのマイナス側に配線を介して接続された白金電極２１を電解液Ｂ中においてｐ形シリコン基板１の上記一表面側に対向するように配置する。この状態を示したのが図１４（ｄ）である。

続いて、裏面電極１３を陽極、白金電極２１を陰極として、定電流源Ｉから陽極と陰極２１との間に所定の定電流（例えば、電流密度が５ｍＡ／ｃｍ^２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所定厚さ（例えば、６μｍ）の多孔質シリコン領域からなる感応部３を形成し、その後、処理槽Ａから取り出した被処理物Ｃの上記シール材を剥がし、裏面電源１３に接続していた配線を外してから、裏面電極１３を除去することによって、図１４（ｅ）に示す構造を得る。

その後、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にノンドープの多結晶シリコン層７ａをＣＶＤ法により順次成膜してから、多結晶シリコン層７ａ上にネガ型のフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により多結晶シリコン層７ａのうち電極４，４に重なる部分が開孔されたレジスト層を形成し、続いて、上述と同様の陽極酸化処理にて多結晶シリコン層７ａの露出部位を多孔質化することで多孔質多結晶シリコン層からなる感応膜７を形成し、レジスト層を除去することによって、図１４（ｆ）に示す構造を得る。

次に、ｐ形シリコン基板１の上記一表面側にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により感応部７に重なる部分が残るようにパターニングされたレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして、多結晶シリコン層７ａをエッチングし、その後、発煙硝酸を用いてレジスト層を除去することによって、図１４（ｇ）に示す構造の湿度センサを得る。なお、多結晶シリコン層７ａのエッチングは、例えばＳＦ_６ガスやＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスなどを用いたドライエッチング工程により行ってもよいし、薬液を用いたウェットエッチング工程により行ってもよい。

しかして、本実施形態の湿度センサでは、実施形態３に比べて感応部７，７の分だけ水分に感応する部分の面積が増えるので、感度が高くなる。

実施形態１を示す概略断面図である。 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。 実施形態２を示す概略断面図である。 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。 実施形態３を示す概略断面図である。 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。 実施形態４を示す概略断面図である。 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。 実施形態５を示す概略断面図である。 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。 実施形態６を示す概略断面図である。 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。 実施形態７を示す概略断面図である。 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。 従来例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ ｐ形シリコン基板
３ 感応部
４ 電極
６ 凹部

Claims (7)

1. 半導体基板の一表面上に少なくとも一対の電極が離間して形成され、半導体基板において一対の電極の間で両電極から離間した部分を前記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質半導体領域からなる感応部が形成され、半導体基板の前記一表面において感応部と各電極との間それぞれに凹部が形成されてなることを特徴とする湿度センサ。
2. 半導体基板の一表面に一対の凹部が離間して形成され、半導体基板において一対の凹部の間の部分を前記一表面側から陽極酸化処理にて多孔質化することにより多孔質半導体領域からなる感応部が形成され、各凹部の内底面上であって感応部から離間した部位にそれぞれ電極が形成されてなることを特徴とする湿度センサ。
3. 前記半導体基板には、前記各電極それぞれと前記感応部との間に介在するコンタクト用の高不純物濃度領域が形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の湿度センサ。
4. 前記半導体基板の前記一表面側に、前記各凹部を充実するとともに前記各電極を覆い且つ前記陽極酸化処理時および前記陽極酸化処理後に前記各電極を保護する保護膜が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の湿度センサ。
5. 前記保護膜において前記各電極に重なる部位の表面側にそれぞれ多孔質半導体層からなる感応膜が形成されてなることを特徴とする請求項４記載の湿度センサ。
6. 前記各電極と前記各感応膜との間にそれぞれコンタクト用の高不純物濃度半導体層が形成されてなることを特徴とする請求項５記載の湿度センサ。
7. 前記各電極それぞれの上に絶縁層が形成され、各絶縁層それぞれの上に多孔質半導体層からなる感応膜が形成されてなることを特徴とする請求項３記載の湿度センサ。

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