JP2006030072A - 容量式湿度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板と感湿膜との間の密着力を向上できる容量式湿度センサの製造方法を提供すること。
【解決手段】 基板１０上の同一平面に、一対の電極３１，３２を離間して対向するように形成する電極形成工程と、電極３１，３２及び電極３１，３２間を覆うように感湿膜５０を形成する感湿膜形成工程とを備える容量式湿度センサ１００の製造方法であって、感湿膜５０は、その構成材料である高分子材料を基板１０上にスクリーン印刷し、熱処理することにより形成され、電極形成工程と感湿膜形成工程との間に、高分子材料が塗布される基板１０上において、少なくとも高分子材料の塗布領域を表面改質する表面改質工程を設けた。これにより、塗布領域の汚染成分を除去でき、基板１０と感湿膜５０との間の密着力を向上できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一対の電極間に、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を介在させてなる容量式湿度センサの製造方法に関するものである。

従来、一対の電極間に、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を介在させてなる容量式湿度センサの一例として、本出願人は先に特許文献１を開示している。

特許文献１に示す容量式湿度センサは、基板上の同一平面に、一対の電極を離間して対抗するように形成し、一対の電極及び一対の電極間を覆うように、前記基板上に湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を形成してなるものである。

ここで、上記容量式湿度センサの製造において、構成材料である高分子材料をスクリーン印刷し、硬化させて感湿膜を形成すると、スピンコート法を適用した場合に必要となるフォトプロセスによるパターニングを不要とできる。すなわち、工程を簡素化することができる。また、装置を扱いやすいという利点もある。
特開２００３−１５６４６４号公報

しかしながら、スクリーン印刷法を用いて感湿膜を形成する場合、その処理は枚葉式にならざるを得ないため、印刷処理されるまでの待ち時間において、高分子材料が塗布される基板表面が、例えば雰囲気中の有機系汚染成分（高分子材料をスクリーン印刷する際に混練される溶剤等）によって汚染されやすい。

感湿膜は、基板に対してアンカー効果とともに水素結合によって密着しているものと考えられるが、汚染成分によって基板表面が汚染されると、感湿膜と基板との間の水素結合箇所が減少し、密着力が低下するという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、基板と感湿膜との間の密着力を向上できる容量式湿度センサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、請求項１〜１０に記載の発明は、基板上の同一平面に、一対の電極を離間して対向するように形成する電極形成工程と、一対の電極及び一対の電極間を覆うように、基板上に感湿膜を形成する感湿膜形成工程とを備える容量式湿度センサの製造方法に関するものである。

先ず請求項１に記載のように、感湿膜形成工程において、感湿膜は、その構成材料である高分子材料を基板上にスクリーン印刷し、熱処理することにより形成され、電極形成工程と感湿膜形成工程との間に、高分子材料が塗布される基板上において、少なくとも高分子材料の塗布領域を表面改質する表面改質工程をさらに備えることを特徴とする。

このように本発明によると、高分子材料が塗布される基板上の塗布領域が、印刷処理されるまでの待ち時間において、汚染成分によって汚染されたとしても、当該汚染成分を表面改質処理によって除去することができる。従って、基板と感湿膜との間の密着力を向上することができる。

また、請求項２に記載のように、表面改質工程において、高分子材料が塗布される塗布領域の周囲領域も表面改質することが好ましい。

スクリーン印刷の場合、印刷された高分子材料の周辺部がその内側よりも厚肉となる所謂サドル現象が生じ、感湿膜の膜厚が不均一となるという問題がある。しかしながら、本発明のように塗布領域の周囲領域も表面改質すると、周囲領域における濡れ性が向上されて、周辺部の高分子材料が周囲領域に一部移動する。従って、サドル現象を低減することができるので、感湿膜の膜厚を従来よりも均一化することができる。

表面改質によって汚染成分を除去しても、スクリーン印刷までの待ち時間が長いと、再度汚染成分によって基板表面が汚染される恐れがある。従って、請求項３に記載のように、表面改質工程後、速やかにスクリーン印刷を実施することが好ましい。

表面改質工程における表面改質処理としては、例えば請求項４に記載のように紫外線照射を適用しても良いし、請求項５に記載のようにプラズマ照射を適用しても良い。また、請求項６に記載のように、先ずプラズマ照射し、その後紫外線照射を実施しても良い。

紫外線照射の場合は、その装置が簡素であり、大気中でも処理できるので、処理後速やかにスクリーン印刷できるメリットがある。また、電極形成工程と表面改質工程との間の待ち時間が長い場合、基板表面に汚染成分が厚く堆積したり、所謂焼けた状態となるので、紫外線照射では除去が困難となる。このような場合には、プラズマ照射によって物理的に汚染成分を除去すれば良い。しかしながら、プラズマ照射の場合は、その装置が複雑であり、一般的に真空中で処理するため、処理後速やかにスクリーン印刷できないことも考えられる。その場合には、プラズマ照射後、紫外線照射を実施すれば良い。

尚、プラズマ照射が酸素混合プラズマ照射の場合、基板表面に形成された電極が酸化される恐れがある。特に電極表面が不均一に酸化されると、センサ感度に個体差が生じることとなる。従って、請求項７に記載のように、プラズマ照射の前に酸化物からなる保護膜を電極表面に形成すると良い。このように、予め酸化物からなる保護膜を形成しておけば、薄膜が酸化されることは無いので、センサごとの感度ばらつきを抑制することができる。

請求項８に記載のように、電極形成工程において、一対の電極を、互いの櫛歯が噛み合って対向するように形成すると良い。このように形成すると、対向面積を大きくできるので、電極間の容量の変化量を大きくすることができる。

請求項９に記載のように、基板が半導体基板であり、当該半導体基板上に第１の絶縁膜を形成後、電極形成工程を実施することを特徴とする。基板には、ガラス基板等の絶縁基板を用いることが可能であるが、第１の絶縁膜を備える半導体基板を用いることで、半導体プロセスを活用することができる。従って、製造コストを低減することができる。

尚、電極に水分に対する耐食性が無く、腐食する恐れのある場合には、一対の電極及び一対の電極間を覆うように第２の絶縁膜を形成することが好ましい。この場合、請求項１０に記載のように、第２の絶縁膜形成後、感湿膜が形成される第２の絶縁膜表面に対して表面改質工程を実施すれば良い。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態における容量式湿度センサ１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。尚、図１（ａ）においては、便宜上、感湿膜及び第２の絶縁膜下にある一対の電極を透過させて図示している。また、図１（ａ），（ｂ）においては、便宜上、周囲の湿度変化に応じて容量が変化する検出部の周囲のみを図示している。

図１（ａ），（ｂ）において、符号１０は基板としての半導体基板であり、本実施形態においてはシリコンから形成されている。そして、半導体基板１０の上面に、第１の絶縁膜として酸化シリコン膜２０が形成されている。そして、一対の電極３１，３２が、酸化シリコン膜２０上の同一平面において、離間して対向配置されている。

電極３１，３２の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図１（ａ）に示されるように、それぞれの電極３１，３２が、共通電極部３１ａ，３２ａと、この共通電極部３１ａ，３２ａから一方向に延びる複数の櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂとにより構成される。そして、一対の電極３１，３２のそれぞれの櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂが交互に並んで配置されるように、一対の電極３１，３２が配置されている。このように、一対の電極３１，３２の形状として櫛歯形状を採用することにより、電極３１，３２の配置面積を小さくしつつ、櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂが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電極３１，３２間の静電容量の変化量が大きくなり、容量式湿度センサ１００の感度が向上する。

電極３１，３２としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の低抵抗金属材料を適用することができ、本実施形態においてはＡｌを用いて形成されている。

また、本実施形態においては、これら一対の電極３１，３２を覆うように、半導体基板１０上に第２の絶縁膜として窒化シリコン膜４０が形成されている。これにより、電極３１，３２の水分による腐食を抑制している。例えば電極３１，３２に水分に対する耐食性がある場合には、窒化シリコン膜４０を有さない構成としても良い。

尚、図１（ａ）に示すように、電極３１，３２には、その端部に外部接続端子としてのパッド３１ｃ，３２ｃが形成されており、当該パッド３１ｃ，３２ｃを介して、出力を補正する補正回路や静電容量の変化量を検出するための信号処理回路等と電気的に接続されている。このパッド３１ｃ，３２ｃは、補正回路等との接続のため露出されている必要があり、窒化シリコン膜４０によっては被覆されていない。また、本実施形態においては、容量式湿度センサ１００を構成する基板として半導体基板１０を採用しているので、上述した補正回路等を同一基板上に形成することも可能である。

窒化シリコン膜４０の上には、一対の電極３１，３２及び電極３１，３２間を覆うように、吸湿性の高分子材料からなる感湿膜５０が形成されている。高分子材料としては、ポリイミドや酪酸酢酸セルロース等を適用することができ、本実施形態においてはポリイミドを用いて形成されている。尚、その形成方法としては、種々の方法が考えられるが、本実施形態においては、フォトプロセスによるパターニングを不要とできるスクリーン印刷法を適用している。製造方法については後述する。

このように構成される容量式湿度センサ１００において、感湿膜５０中に水分が浸透すると、水分は比誘電率が大きいため、その浸透した水分量に応じて、感湿膜５０の比誘電率が変化する。その結果、感湿膜５０を誘電体の一部として一対の電極３１，３２によって構成されるコンデンサの静電容量が変化する。感湿膜５０内に含まれる水分量は、容量式湿度センサ１００の周囲の湿度に対応するため、一対の電極３１，３２間の静電容量から湿度を検出することができる。

次に、容量式湿度センサ１００の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図２は、本実施形成体における容量式湿度センサ１００の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は表面改質工程、（ｃ）は感湿膜形成工程を示している。

図２（ａ）に示すように、先ず電極形成工程を実施する。半導体基板１０の表面に、例えばＣＶＤ法により第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜２０を形成し、酸化シリコン膜２０上に、Ａｌを用いて例えば蒸着法により電極３１，３２を形成する。さらに、本実施形態においては、本工程において、電極３１，３２上及び電極３１，３２間を覆うように、第２絶縁膜である窒化シリコン膜４０を例えばプラズマＣＶＤ法にて形成する。

ここで、スクリーン印刷法を用いて感湿膜５０を形成する場合、その処理は枚葉式にならざるを得ないため、電極形成工程後、印刷処理されるまでの待ち時間において、高分子材料が塗布される半導体基板１０の最表面（窒化シリコン膜４０）が、例えば雰囲気中の有機系汚染成分（高分子材料をスクリーン印刷する際に混練される溶剤等）によって汚染されやすい。感湿膜５０は、半導体基板１０の最表面（窒化シリコン膜４０）に対してアンカー効果とともに水素結合によって密着しているものと考えられるが、汚染成分によって半導体基板１０の最表面が汚染されると、水素結合箇所が減少し、密着力が低下する。

そこで、図２（ｂ）に示すように、電極形成工程後、感湿膜５０の構成材料である高分子材料が塗布される半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の少なくとも塗布領域を、紫外線照射することにより表面改質する表面改質工程を実施する。

具体的には、１０００Ｗ／ｃｍの低圧水銀灯を用いて、半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の塗布領域及びその周辺領域に、紫外線１１０を数分間（例えば３分間）照射し、塗布領域及びその周辺領域に付着した汚染成分（例えば有機系汚染成分）を除去する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、感湿膜形成工程を実施する。紫外線１１０の照射後、半導体基板１０を速やか（好ましくは３０秒以内）にスクリーン印刷装置に搬送し、高分子材料をペースト化したものを用いてスクリーン印刷する。具体的には、ポリイミドの前駆体（ポリアミド酸を基本骨格とする感湿膜前駆体）からなるペーストを用いてスクリーン印刷する。そして、半導体基板１０の最表面である窒化シリコン膜４０上に堆積させた後、所定温度で加熱して硬化（イミド化）させることによりポリイミドからなる感湿膜５０を形成する。

このように、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法によると、高分子材料が塗布される半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の塗布領域が、印刷処理されるまでの待ち時間において、汚染成分によって汚染されたとしても、当該汚染成分を紫外線１１０の照射によって除去することができる。従って、半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）と感湿膜５０との間の密着力を向上することができる。このように密着力を向上すると、高温高湿下（例えば６５℃、９０％ＲＨ）長時間放置しても、半導体基板１０と感湿膜５０との間に剥離が生じにくくなる。

また、紫外線１１０の照射による表面改質を実施しない場合、又は、塗布領域のみ紫外線１１０を照射した場合、少なくとも塗布領域の周辺領域には汚染成分が存在するため、塗布領域と周辺領域との境界を境にして濡れ性が大きく異なり、ペーストの濡れ角が大きくなる。従って、図３（ａ）に示すように、形成された感湿膜５０において所謂サドル現象が顕著に現れる。尚、図３（ａ）において、塗布領域と周辺領域との境界を一点鎖線で図示している。

それに対し、本実施形態においては、塗布領域の周辺領域に対しても紫外線１１０を照射している。従って、周辺領域においても濡れ性が向上され、半導体基板１０の最表面（窒化シリコン膜４０）に塗布されたペーストが、塗布領域から周辺領域方向に濡れようとする作用が発現する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、形成された感湿膜５０におけるサドル現象を低減（緩和）することができ、感湿膜５０の膜厚を従来よりも均一化することができる。尚、図３は、スクリーン印刷法によって形成された感湿膜５０の状態を示す図であり、（ａ）は紫外線照射（表面改質）のない場合、（ｂ）は周辺領域も含めて紫外線照射（表面改質）を行った場合である。

尚、紫外線１１０の照射後、スクリーン印刷までの待ち時間が長いと、再度汚染成分によって塗布領域（及びその周辺領域）が汚染される恐れがある。従って、本実施形態で示したように、紫外線１１０の照射後、速やか（好ましくは３０秒以内）にスクリーン印刷を実施することが好ましい。従って、製造工程のレイアウトを、紫外線照射装置の直後にスクリーン印刷装置を配置した構成とすると良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図４（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図４は、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は表面改質工程、（ｃ）は感湿膜形成工程を示している。

第２の実施形態における容量式湿度センサ１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、プラズマ照射によって汚染成分を除去する点である。

電極形成工程と表面改質工程との間の待ち時間が長い（例えば１週間）場合、半導体基板１０の最表面（窒化シリコン膜４０表面）に汚染成分が厚く堆積したり、所謂焼けた状態となるので、第１の実施形態で示した紫外線１１０の照射では汚染成分の完全な除去が困難となる。このような場合、本実施形態で示すように、プラズマ照射によって物理的に汚染成分を除去すると良い。以下に、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法を示す。尚、容量式湿度センサ１００の構成は第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態同様、先ず電極形成工程を実施する。図４（ａ）に示すように、半導体基板１０の表面に、例えばＣＶＤ法により第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜２０を形成し、酸化シリコン膜２０上にＡｌを用いて例えば蒸着法により電極３１，３２を形成する。また、電極３１，３２上及び電極３１，３２間を覆うように、第２絶縁膜である窒化シリコン膜４０を例えばプラズマＣＶＤ法にて形成する。

電極形成工程後、図４（ｂ）に示すように、感湿膜５０の構成材料である高分子材料が塗布される半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の少なくとも塗布領域を、プラズマ照射することにより表面改質する表面改質工程を実施する。

具体的には、真空装置に半導体基板１０を配置し、例えばアルゴン流量９０ｓｃｃｍ、酸素流量１０ｓｃｃｍ、ＲＦプラズマパワー５０Ｗ、処理時間１００秒の処理条件にて、半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の塗布領域及びその周辺領域に、アルゴンと酸素の混合プラズマ１２０を照射し、塗布領域及びその周辺領域に付着した汚染成分（例えば有機系汚染成分）を除去する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、感湿膜形成工程を実施する。混合プラズマ１２０の照射後、半導体基板１０を速やか（好ましくは３０秒以内）にスクリーン印刷装置に搬送し、高分子材料をペースト化したものを用いてスクリーン印刷する。具体的には、ポリイミドの前駆体（ポリアミド酸を基本骨格とする感湿膜前駆体）からなるペーストを用いてスクリーン印刷する。そして、半導体基板１０の最表面である窒化シリコン膜４０上に堆積させた後、所定温度で加熱して硬化（イミド化）させることによりポリイミドからなる感湿膜５０を形成する。

このように、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法によると、半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）の汚れが特にひどくても、混合プラズマ１２０の照射によって汚染成分を除去することができる。従って、半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）と感湿膜５０との間の密着力を向上することができる。

また、混合プラズマ１２０の照射後、スクリーン印刷までの待ち時間が長いと、再度汚染成分によって塗布領域（及びその周辺領域）が汚染される恐れがある。従って、本実施形態で示したように、混合プラズマ１２０の照射後、速やか（好ましくは３０秒以内）にスクリーン印刷を実施することが好ましい。

尚、本実施形態においては、アルゴンと酸素の混合プラズマ１２０を照射する例を示した。しかしながら、材料ガスの構成は上記例に限定されるものではない。半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）を傷つけずに、汚染成分を除去できる構成であれば良い。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を、図５（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。図５は、本実施形形態における容量式湿度センサ１００の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は第１の表面改質工程、（ｃ）は第２の表面改質工程、（ｄ）は感湿膜形成工程を示している。

第３の実施形態における容量式湿度センサ１００は、第１及び第２の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態と異なる点は、先ずプラズマ照射した後、さらに紫外線照射する点である。

第２の実施形態において、紫外線１１０の照射では汚染成分の完全な除去が困難な場合、プラズマ照射によって物理的に汚染成分を除去する例を示した。しかしながら、プラズマ照射の場合、その装置が複雑であり、一般的に真空中で処理するため、処理後速やかにスクリーン印刷できない（例えば１時間程度の待ち時間が生じる）ことも考えられる。従って、本実施形態に示すように、プラズマ照射後、紫外線照射を実施すると良い。以下に、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法を示す。尚、容量式湿度センサ１００の構成は第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態同様、先ず電極形成工程を実施する。図５（ａ）に示すように、半導体基板１０の表面に、例えばＣＶＤ法により第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜２０を形成し、酸化シリコン膜２０上にＡｌを用いて例えば蒸着法により電極３１，３２を形成する。また、電極３１，３２上及び電極３１，３２間を覆うように、第２絶縁膜である窒化シリコン膜４０を例えばプラズマＣＶＤ法にて形成する。

電極形成工程後、表面改質工程を実施する。先ず図５（ｂ）に示すように、感湿膜５０の構成材料である高分子材料が塗布される半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の少なくとも塗布領域を、プラズマ照射することにより表面改質する第１の表面改質工程を実施する。

具体的には、真空装置に半導体基板１０を配置し、例えばアルゴン流量９０ｓｃｃｍ、酸素流量１０ｓｃｃｍ、ＲＦプラズマパワー５０Ｗ、処理時間１００秒の処理条件にて、半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の塗布領域及びその周辺領域に、アルゴンと酸素の混合プラズマ１２０を照射する。そして、塗布領域及びその周辺領域に付着した紫外線１１０の照射では完全に除去することができない汚染成分（例えば有機系汚染成分）を除去する。

次いで、真空装置から半導体基板１０を取り出し、スクリーン印刷する直前に、図５（ｃ）に示すように、感湿膜５０の構成材料である高分子材料が塗布される半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の少なくとも塗布領域を、紫外線照射することにより表面改質する第２の表面改質工程を実施する。

具体的には、１０００Ｗ／ｃｍの低圧水銀灯を用いて、半導体基板１０上（窒化シリコン膜４０表面）の塗布領域及びその周辺領域に、紫外線１１０を数分間（例えば３分間）照射し、第１の表面改質工程後の待ち時間の間に塗布領域及びその周辺領域に付着した汚染成分（例えば有機系汚染成分）を除去する。

最後に、図５（ｄ）に示すように、感湿膜形成工程を実施する。紫外線１１０の照射後、半導体基板１０を速やか（好ましくは３０秒以内）にスクリーン印刷装置に搬送し、高分子材料をペースト化したものを用いてスクリーン印刷する。具体的には、ポリイミドの前駆体（ポリアミド酸を基本骨格とする感湿膜前駆体）からなるペーストを用いてスクリーン印刷する。そして、半導体基板１０の最表面である窒化シリコン膜４０上に堆積させた後、所定温度で加熱して硬化（イミド化）させることによりポリイミドからなる感湿膜５０を形成する。

このように、本実施形態における容量式湿度センサ１００の製造方法によると、混合プラズマ１２０の照射によって、紫外線１１０の照射では完全に除去できない汚染成分を除去することができ、さらに、プラズマ照射からスクリーン印刷までの間に、半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）に付着した汚染成分も、紫外線１１０の照射により除去することができる。従って、半導体基板１０（窒化シリコン膜４０）と感湿膜５０との間の密着力をより向上することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、シリコンからなる半導体基板１０を基板として採用し、絶縁膜２０を介して、半導体基板１０上に電極３１，３２が形成される例を示した。このように基板として半導体基板１０を用いると、一般的な半導体プロセスにより、容量式湿度センサ１００を形成することができるので、製造コストを低減することができる。しかしながら、基板としては、ガラス基板等の絶縁基板を適用することも可能である。

また、本実施形態においては、容量式湿度センサ１００が、電極３１，３２上に第２の絶縁膜としての窒化シリコン膜４０を形成し、当該窒化シリコン膜４０上に、電極３１，３２及び電極３１，３２間を覆うように感湿膜５０を形成してなる構成の例を示した。しかしながら、第２の絶縁膜としての窒化シリコン膜４０を介さずに、電極３１，３２及び電極３１，３２間を覆うように感湿膜５０を形成する構成としても良い。その場合、半導体基板１０の最表面として、酸化シリコン膜２０と電極３１，３２からなる最表面を表面改質すれば良い。

しかしながら、第２の実施形態で示したアルゴンと酸素の混合プラズマ１２０を照射して酸化シリコン膜２０を表面改質する構成の場合、特別な処置をしない限りＡｌからなる電極３１，３２にも混合プラズマ１２０が照射されるので、電極３１，３２が酸化される恐れがある。その際、電極３１，３２表面が不均一に酸化されると、センサ感度に個体差が生じることとなる。

このように、電極３１，３２が酸化される混合プラズマ１２０を照射して、汚染成分を除去しなければならない場合には、図６（ａ）〜（ｄ）に示す手順で、容量式湿度センサ１００を形成すれば良い。図６は、その他の容量式湿度センサ１００の製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は保護膜形成工程、（ｃ）は表面改質工程、（ｄ）は感湿膜形成工程を示している。

先ず図６（ａ）に示すように、電極形成工程を実施する。半導体基板１０の表面に、例えばＣＶＤ法により第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜２０を形成し、酸化シリコン膜２０上にＡｌを用いて例えば蒸着法により電極３１，３２を形成する。

電極形成工程後、保護膜形成工程を実施する。図６（ｂ）に示すように、プラズマ照射による酸化から電極３１，３２を保護するために、少なくとも電極３１，３２を覆うように（図６（ｂ）においては、電極３１，３２間も覆うように）、例えば電極３１，３２の構成材料と同一金属の酸化物（アルミナ）からなる保護膜４１を、例えばスパッタにより形成する。

そして、保護膜４１形成後、図６（ｃ）に示すように、感湿膜５０の構成材料である高分子材料が塗布される半導体基板１０上（酸化シリコン２０及び電極３１，３２表面）の少なくとも塗布領域を、プラズマ照射することにより表面改質する表面改質工程を実施する。これにより、電極３１,３２が参加されること無く、保護膜４１表面に付着した汚染成分が除去される。

表面改質工程後、図６（ｄ）に示すように、感湿膜形成工程を実施し、スクリーン印刷によって感湿膜５０を形成して容量式湿度センサ１００が形成される。

このように、プラズマ照射の前に酸化物（例えば電極３１，３２の構成材料の）からなる保護膜４１を、予め電極３１，３２表面に形成しておけば、保護膜４１が酸化されることは無いので、センサ１００ごとの感度ばらつきを抑制することができる。尚、保護膜４１の構成は上記例に限定されるものではない。例えば、第２の絶縁膜４０として形成される酸化シリコン膜等、他の金属酸化物を適用しても良い。

本発明の容量式湿度センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。 容量式湿度センサの製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は表面改質工程、（ｃ）は感湿膜形成工程を示している。 スクリーン印刷法によって形成された感湿膜の状態を示す図であり、（ａ）は紫外線照射（表面改質）のない場合、（ｂ）は周辺領域も含めて紫外線照射（表面改質）を行った場合である。 第２の実施形態における容量式湿度センサの製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は表面改質工程、（ｃ）は感湿膜形成工程を示している。 第３の形形態における容量式湿度センサの製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は第１の表面改質工程、（ｃ）は第２の表面改質工程、（ｄ）は感湿膜形成工程を示している。 その他の容量式湿度センサの製造方法の概略を説明するための工程別断面図であり、（ａ）は電極形成工程、（ｂ）は保護膜形成工程、（ｃ）は表面改質工程、（ｄ）は感湿膜形成工程を示している。

符号の説明

１０・・・半導体基板（基板）
２０・・・酸化シリコン膜（第１の絶縁膜）
３１，３２・・・電極
４０・・・窒化シリコン膜（第２の絶縁膜）
４１・・・保護膜
５０・・・感湿膜
１００・・・容量式湿度センサ
１１０・・・紫外線
１２０・・・混合プラズマ（プラズマ）

Claims (10)

1. 基板上の同一平面に、一対の電極を離間して対向するように形成する電極形成工程と、
   前記一対の電極及び前記一対の電極間を覆うように、前記基板上に感湿膜を形成する感湿膜形成工程とを備える容量式湿度センサの製造方法であって、
   前記感湿膜形成工程において、前記感湿膜は、その構成材料である高分子材料を前記基板上にスクリーン印刷し、熱処理することにより形成され、
   前記電極形成工程と前記感湿膜形成工程との間に、前記高分子材料が塗布される前記基板上において、少なくとも前記高分子材料の塗布領域を表面改質する表面改質工程をさらに備えることを特徴とする容量式湿度センサの製造方法。
2. 前記表面改質工程において、前記高分子材料が塗布される塗布領域の周囲領域も表面改質することを特徴とする請求項１に記載の容量式湿度センサの製造方法。
3. 前記表面改質工程後、速やかに前記スクリーン印刷を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の容量式湿度センサの製造方法。
4. 前記表面改質工程において、紫外線照射することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。
5. 前記表面改質工程において、プラズマ照射することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。
6. 前記表面改質工程において、プラズマ照射し、その後紫外線照射を実施することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。
7. 前記プラズマ照射は酸素混合プラズマ照射であり、当該プラズマ照射の前に、酸化物からなる保護膜を、前記電極表面に形成することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の容量式湿度センサの製造方法。
8. 前記電極形成工程において、前記一対の電極を、互いの櫛歯が噛み合って対向するように形成することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。
9. 前記基板は半導体基板であり、当該半導体基板上に第１の絶縁膜を形成後、前記電極形成工程を実施することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。
10. 前記一対の電極及び前記一対の電極間を覆うように第２の絶縁膜を形成し、当該第２の絶縁膜上に前記感湿膜を形成する場合、前記第２の絶縁膜形成後、前記表面改質工程を実施することを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の容量式湿度センサの製造方法。

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