JP2014167445A - Humidity sensor and method for producing humidity sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidity sensor capable of more efficiently detecting humidity as compared with conventional ones.SOLUTION: A humidity sensor which detects humidity based on a plurality of inter-electrode capacitance includes: a substrate (11), a protective coat (18) facing the substrate, a plurality of electrodes (conducting film 16) provided so that one end contacts the substrate, and a moisture-sensitive film (17) between the substrate and the protective coat, in which a dielectric constant changes with humidity of an environmental atmosphere. The other ends of the plurality of electrodes are in contact with the protective coat.

Description

本発明は、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサ、およびそのような湿度センサの製造方法に関する。   The present invention relates to a humidity sensor that detects the humidity of an environmental atmosphere and a method for manufacturing such a humidity sensor.

湿度を検出するための湿度センサの一つとして、静電容量式湿度センサが用いられている。静電容量式湿度センサは、通常、複数の電極と、これらの電極間に、空気中の水分を吸湿および脱湿する膜(以下、感湿膜と呼称する)とを備えている。感湿膜が空気中の水分を吸湿および脱湿すると、感湿膜の誘電率は変化する。感湿膜の誘電率の変化に伴い、電極間の静電容量が変化するため、上記の構成を備えた静電容量式湿度センサは、この静電容量の変化に基づいて湿度の変化を検出する。   As one of humidity sensors for detecting humidity, a capacitance type humidity sensor is used. A capacitance humidity sensor usually includes a plurality of electrodes and a film that absorbs and dehumidifies moisture in the air (hereinafter referred to as a moisture sensitive film) between the electrodes. When the moisture sensitive film absorbs and dehumidifies moisture in the air, the dielectric constant of the moisture sensitive film changes. Since the capacitance between the electrodes changes as the dielectric constant of the moisture sensitive film changes, the capacitive humidity sensor with the above configuration detects changes in humidity based on this capacitance change. To do.

例えば、特許文献1には、略平行に対向するように設けられた2枚の平板状の電極と、上記電極間に設けられた感湿膜とを備えた湿度センサが記載されている。また、特許文献2には、対向するように設けられた櫛形の形状を有する2つの電極と、上記2つの電極を覆うように設けられた感湿膜とを備えた湿度センサが記載されている。   For example, Patent Literature 1 describes a humidity sensor including two flat electrodes provided so as to face each other substantially in parallel and a moisture sensitive film provided between the electrodes. Patent Document 2 describes a humidity sensor including two comb-shaped electrodes provided so as to face each other and a moisture-sensitive film provided so as to cover the two electrodes. .

特開平7−120427号公報(1995年5月12日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 7-120427 (released on May 12, 1995) 特表2003−516539(2003年5月13日)Special Table 2003-516539 (May 13, 2003)

図7は、特許文献1に記載の湿度センサの断面構成を示す概略図である。図7に示すように、特許文献1に記載の湿度センサ4は、感湿膜42を2枚の平板状の電極41によって挟持する構造を有している。そのため、空気中の水分は、感湿膜42と、空気とが接触する側面開口部(図7において、感湿膜42の水平方向)から、感湿膜42の内部に出入りすることにより、感湿膜42に吸湿および脱湿される。空気中の水分を吸湿および脱湿した感湿膜42の誘電率の変化に伴い、2枚の電極41間の静電容量が変化する。ここで、上記の湿度センサ4の検出感度を向上させるには、測定される静電容量の値を大きくすることが必要になる。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of the humidity sensor described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the humidity sensor 4 described in Patent Document 1 has a structure in which a moisture sensitive film 42 is sandwiched between two flat electrodes 41. Therefore, moisture in the air enters and exits the moisture sensitive film 42 from the moisture sensitive film 42 and the side opening (in the horizontal direction of the moisture sensitive film 42 in FIG. 7) where the air comes into contact. The wet film 42 absorbs and dehumidifies. The capacitance between the two electrodes 41 changes with the change in the dielectric constant of the moisture sensitive film 42 that has absorbed and dehumidified moisture in the air. Here, in order to improve the detection sensitivity of the humidity sensor 4, it is necessary to increase the value of the measured capacitance.

湿度センサ4において、測定される静電容量の値を大きくするためには、2枚の平板状の電極間の距離を短くすることが考えられる。しかしながら、電極間の距離を短くすると、測定される静電容量の値を大きくすることはできるが、感湿膜42と、空気とが接触する面積が小さくなる。これにより、湿度センサ4は、感湿膜42に空気中の水分が入り込みにくい構造になってしまうため、結果として効率的に湿度変化を検出することが困難になってしまうという課題がある。   In the humidity sensor 4, in order to increase the measured capacitance value, it is conceivable to shorten the distance between the two flat electrodes. However, if the distance between the electrodes is shortened, the value of the measured capacitance can be increased, but the area where the moisture sensitive film 42 and the air come into contact is reduced. As a result, the humidity sensor 4 has a structure in which moisture in the air does not easily enter the moisture sensitive film 42, and as a result, there is a problem that it is difficult to efficiently detect a humidity change.

図8は、特許文献2に記載の湿度センサの断面構成を示す概略図である。図8に示すように、特許文献2に記載の湿度センサ5は、複数の電極52を覆うように感湿膜53が設けられているため、空気中の水分が感湿膜53に入り込みやすい構造になっている。しかしながら、保護膜54を介して感湿膜53に入り込む水分の多くは、感湿膜53の表面(図8において上面側)近傍において吸湿される。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of the humidity sensor described in Patent Document 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 8, the humidity sensor 5 described in Patent Document 2 is provided with a moisture sensitive film 53 so as to cover the plurality of electrodes 52, so that moisture in the air easily enters the moisture sensitive film 53. It has become. However, much of the moisture that enters the moisture sensitive film 53 through the protective film 54 is absorbed near the surface of the moisture sensitive film 53 (upper surface side in FIG. 8).

図8において、一点鎖線の双方向矢印は、電極間の静電容量に寄与する経路を示す矢印であり、矢印の太さが、電極間の静電容量への寄与の大きさに対応している。図8に示すように、電極間の静電容量への寄与は、電極近傍において最も大きく、電極から遠ざかるにつれて、小さくなる。そのため、空気中の水分が入り込みやすい感湿膜53の表面近傍は、電極間の静電容量の変化への寄与が小さい。したがって、湿度センサ5は、効率的に湿度変化を検出することができないという課題がある。   In FIG. 8, a one-dot chain double-pointed arrow is an arrow indicating a path that contributes to the capacitance between the electrodes, and the thickness of the arrow corresponds to the magnitude of the contribution to the capacitance between the electrodes. Yes. As shown in FIG. 8, the contribution to the capacitance between the electrodes is greatest in the vicinity of the electrodes and decreases as the distance from the electrodes increases. Therefore, the vicinity of the surface of the moisture sensitive film 53 in which moisture in the air easily enters hardly contributes to the change in the capacitance between the electrodes. Therefore, there is a problem that the humidity sensor 5 cannot efficiently detect a humidity change.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a humidity sensor capable of detecting a change in humidity more efficiently than in the prior art.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る湿度センサは、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、基板と、上記基板に対向する保護膜と、上記基板に、一端が当接するように設けられた複数の電極と、上記基板と上記保護膜との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜とを備え、上記複数の電極の他端は、上記保護膜に当接していることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, a humidity sensor according to one embodiment of the present invention is a humidity sensor that detects the humidity of an environmental atmosphere based on capacitance between a plurality of electrodes. A protective film opposite to the substrate, a plurality of electrodes provided so that one end thereof is in contact with the substrate, and a moisture-sensitive film whose dielectric constant changes between the substrate and the protective film due to a change in humidity of an environmental atmosphere The other ends of the plurality of electrodes are in contact with the protective film.

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る湿度センサの製造方法は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、基板上に導電性の配線を形成する配線形成工程と、上記配線上に導電膜を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜を形成する感湿膜形成工程と、上記複数の電極に当接するように保護膜を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, a humidity sensor manufacturing method according to an aspect of the present invention is a humidity sensor manufacturing method that measures the humidity of an environmental atmosphere based on capacitance between a plurality of electrodes. A wiring forming step of forming conductive wiring on the substrate; an electrode forming step of forming a plurality of electrodes by depositing a conductive film on the wiring; and a space between the plurality of electrodes in the environment. It includes a moisture-sensitive film forming step for forming a moisture-sensitive film whose dielectric constant changes due to a change in atmospheric humidity, and a protective film forming step for forming a protective film so as to come into contact with the plurality of electrodes. Yes.

本発明の一態様によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a humidity sensor that can detect a change in humidity more efficiently than in the past.

本発明の実施形態1に係る湿度センサの断面構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross-sectional structure of the humidity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る湿度センサの製造工程を示す概略図である。図2の(a)は、図3に示すステップS1〜S3までの処理が行われた湿度センサの断面を示す図である。図2の(b)は、図3に示すステップS4にて、複数の開口を形成された湿度センサの断面を示す図である。図2の(c)は、図3に示すステップS5にて導電膜を堆積された湿度センサの断面を示す図である。図2の(d)は、図3に示すステップS6にて導電膜の上面が除去された湿度センサの断面を示す図である。図2の(e)は、図3に示すステップS7にてシリコン酸化膜が選択的に除去された湿度センサの断面を示す図である。図2の(f)は、図3に示すステップS8にて感湿膜および保護膜が形成された湿度センサの断面を示す図である。It is the schematic which shows the manufacturing process of the humidity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. (A) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor in which the process to step S1-S3 shown in FIG. 3 was performed. FIG. 2B is a diagram showing a cross section of the humidity sensor in which a plurality of openings are formed in step S4 shown in FIG. FIG. 2C is a view showing a cross section of the humidity sensor on which the conductive film is deposited in step S5 shown in FIG. (D) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor from which the upper surface of the electrically conductive film was removed by step S6 shown in FIG. FIG. 2E shows a cross section of the humidity sensor from which the silicon oxide film has been selectively removed in step S7 shown in FIG. FIG. 2F is a view showing a cross section of the humidity sensor in which the moisture sensitive film and the protective film are formed in step S8 shown in FIG. 本発明の実施形態1に係る湿度センサの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the humidity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。It is a three-dimensional perspective view which shows an example of the arrangement | sequence of several electrodes in the humidity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態3に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。It is a three-dimensional perspective view which shows an example of the arrangement | sequence of several electrodes in the humidity sensor which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明に係る湿度センサにおける、複数の電極の配列の一例について説明するための上面図である。図6の(a)は、本発明の実施形態1に係る湿度センサにおいて、直径1μmの円柱状の電極を、斜方格子状に配列した場合の湿度センサの上面図である。図6の(b)は、本発明の実施形態3に係る湿度センサにおいて、厚さ1μmの板状の電極を、電極間の距離が互いに1μmになるように配列した場合の湿度センサの上面図である。It is a top view for demonstrating an example of the arrangement | sequence of several electrodes in the humidity sensor which concerns on this invention. FIG. 6A is a top view of the humidity sensor when cylindrical electrodes having a diameter of 1 μm are arranged in an orthorhombic lattice in the humidity sensor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 6B is a top view of a humidity sensor according to Embodiment 3 of the present invention when plate-like electrodes having a thickness of 1 μm are arranged so that the distance between the electrodes is 1 μm. It is. 従来の湿度センサの断面構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross-sectional structure of the conventional humidity sensor. 従来の湿度センサの断面構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the cross-sectional structure of the conventional humidity sensor.

〔実施形態1〕
以下、本発明の第1の実施形態について、図1〜4を参照しながら、詳細に説明する。
Embodiment 1
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

(湿度センサの構成について)
図1は本実施形態に係る湿度センサの構成を示す断面図である。図1に示すように、湿度センサ1は、基板11と、金属配線12と、シリコン窒化膜13と、導電膜16と、感湿膜17と、保護膜18とを備えている。なお、図1は本実施形態に係る湿度センサ1の構成を模式的に示した図であり、湿度センサ1を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図1に示す座標軸において、z軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のz軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
(Humidity sensor configuration)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a humidity sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the humidity sensor 1 includes a substrate 11, a metal wiring 12, a silicon nitride film 13, a conductive film 16, a moisture sensitive film 17, and a protective film 18. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the humidity sensor 1 according to this embodiment, and the number of members constituting the humidity sensor 1 and the dimensions of the members are not limited. Further, in the coordinate axes shown in FIG. 1, the z-axis positive direction side is defined as “upward”, and the z-axis positive direction surface of each member is referred to as “upper surface”.

基板11の上面には図示しない絶縁膜が形成されており、金属配線12は、絶縁膜を介して基板11の上面に設けられている。すなわち、基板11と金属配線12とは、電気的に絶縁されている。金属配線12は、厚さ0.05μm以上、幅0.1μm以上の金属により構成されている。   An insulating film (not shown) is formed on the upper surface of the substrate 11, and the metal wiring 12 is provided on the upper surface of the substrate 11 via the insulating film. That is, the substrate 11 and the metal wiring 12 are electrically insulated. The metal wiring 12 is made of a metal having a thickness of 0.05 μm or more and a width of 0.1 μm or more.

シリコン窒化膜13としては、例えば窒化ケイ素(化学式:SiN)が用いられる。シリコン窒化膜13は、厚さが0.01μm以上であり、基板11と、金属配線12を保護するために、基板11と金属配線12とを覆うように形成されている。   As the silicon nitride film 13, for example, silicon nitride (chemical formula: SiN) is used. The silicon nitride film 13 has a thickness of 0.01 μm or more, and is formed so as to cover the substrate 11 and the metal wiring 12 in order to protect the substrate 11 and the metal wiring 12.

導電膜16は、例えば導電性材料であるタングステンにより構成された電極であり、その形状は、短径が0.1μm以上の楕円柱である。ここで、「短径が0.1μm以上の楕円柱」とは、「直径が0.1μm以上の真円柱」を含むものとする。また、「楕円柱」と「真円柱」とを合わせて単に「円柱」とも呼ぶ。なお、以下では、導電膜16を電極16と呼称する場合もある。複数の電極16は、互いの距離が0.1μm以上になるように、金属配線12の上面に当接するように設けられている。図1において、一点鎖線の双方向矢印で示すように、電極16は、複数の電極16間の静電容量を検出する。   The conductive film 16 is an electrode made of, for example, tungsten, which is a conductive material, and the shape thereof is an elliptic cylinder having a minor axis of 0.1 μm or more. Here, “an elliptic cylinder having a minor axis of 0.1 μm or more” includes “a true cylinder having a diameter of 0.1 μm or more”. The “elliptical cylinder” and the “true cylinder” are also simply referred to as “cylinder”. Hereinafter, the conductive film 16 may be referred to as an electrode 16. The plurality of electrodes 16 are provided so as to be in contact with the upper surface of the metal wiring 12 so that the mutual distance becomes 0.1 μm or more. In FIG. 1, the electrode 16 detects a capacitance between the plurality of electrodes 16 as indicated by a one-dot chain line bidirectional arrow.

なお、金属配線12、シリコン窒化膜13、および導電膜16の各々の寸法は、既存の半導体製造装置により加工が可能な寸法である。したがって、本実施形態に係る湿度センサは、既存の半導体製造装置を用いることによって作成することができる。   Each dimension of the metal wiring 12, the silicon nitride film 13, and the conductive film 16 is a dimension that can be processed by an existing semiconductor manufacturing apparatus. Therefore, the humidity sensor according to the present embodiment can be created by using an existing semiconductor manufacturing apparatus.

感湿膜17としては、例えばポリイミドなどの高分子膜が用いられる。感湿膜17は、空気中の水分を吸湿および脱湿する。感湿膜17が空気中の水分を吸湿および脱湿すると、感湿膜17の誘電率が変化する。感湿膜17は、複数の導電膜16間の空隙を埋めるように設けられている。そのため、感湿膜17の誘電率が変化する(感湿膜17が水分を吸湿および脱湿する)と、電極16が検出する静電容量の値が変化する。したがって、湿度センサ1は、電極16が検出する静電容量の値に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出することができる。   As the moisture sensitive film 17, for example, a polymer film such as polyimide is used. The moisture sensitive film 17 absorbs and dehumidifies moisture in the air. When the moisture sensitive film 17 absorbs and dehumidifies moisture in the air, the dielectric constant of the moisture sensitive film 17 changes. The moisture sensitive film 17 is provided so as to fill the gaps between the plurality of conductive films 16. Therefore, when the dielectric constant of the moisture sensitive film 17 changes (the moisture sensitive film 17 absorbs and dehumidifies moisture), the capacitance value detected by the electrode 16 changes. Therefore, the humidity sensor 1 can detect the humidity of the environmental atmosphere based on the capacitance value detected by the electrode 16.

保護膜18は、導電膜16および感湿膜17を保護するための膜である。保護膜18は、導電膜16および感湿膜17に当接するように設けられている。保護膜18は水分を透過する性質を有しているため、空気中の水分は、保護膜18を介して感湿膜17に入り込み、吸湿および脱湿される。   The protective film 18 is a film for protecting the conductive film 16 and the moisture sensitive film 17. The protective film 18 is provided in contact with the conductive film 16 and the moisture sensitive film 17. Since the protective film 18 has a property of transmitting moisture, moisture in the air enters the moisture sensitive film 17 through the protective film 18 and is absorbed and dehumidified.

上述のように、本実施形態に係る湿度センサ1において、電極16は、一端が金属配線12に当接し、かつ他端が保護膜18に当接するように設けられている。上記の構成により、保護膜18を介して感湿膜17に入り込む環境雰囲気中の水分の多くは、電極16の近傍において吸湿される。一般に、検出される静電容量の値は、電極近傍における誘電率の変化に敏感に依存する。そのため、上記のように構成された湿度センサ1は、環境雰囲気の湿度変化による感湿膜17の誘電率の変化を鋭敏に検出することが可能になる。   As described above, in the humidity sensor 1 according to the present embodiment, the electrode 16 is provided so that one end is in contact with the metal wiring 12 and the other end is in contact with the protective film 18. With the above configuration, most of the moisture in the environmental atmosphere that enters the moisture sensitive film 17 through the protective film 18 is absorbed in the vicinity of the electrode 16. In general, the detected capacitance value depends sensitively on the change in dielectric constant in the vicinity of the electrode. Therefore, the humidity sensor 1 configured as described above can sharply detect a change in the dielectric constant of the moisture sensitive film 17 due to a change in the humidity of the environmental atmosphere.

したがって、本実施形態に係る湿度センサ1は、従来に比べてより効率的に環境雰囲気の湿度変化を検出することができる。   Therefore, the humidity sensor 1 according to the present embodiment can detect a change in the humidity of the environmental atmosphere more efficiently than in the past.

(湿度センサの製造方法)
以下では、図2および図3を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサ1の製造工程について説明する。湿度センサ1は、例えば、湿度センサ製造装置(図示せず)によって製造される。図2は本実施形態に係る湿度センサ1の製造工程を示す概略図である。なお、図1と同様に、図2は本実施形態に係る湿度センサ1の構成を模式的に示した図であり、湿度センサ1を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図2に示す座標軸において、z軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のz軸正方向側の面を「上面」と呼称する。
また、図3は本実施形態に係る湿度センサ1の製造工程を示すフローチャートである。
(Method for manufacturing humidity sensor)
Below, the manufacturing process of the humidity sensor 1 which concerns on this embodiment is demonstrated, referring FIG. 2 and FIG. The humidity sensor 1 is manufactured by, for example, a humidity sensor manufacturing apparatus (not shown). FIG. 2 is a schematic view showing a manufacturing process of the humidity sensor 1 according to the present embodiment. As in FIG. 1, FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the humidity sensor 1 according to the present embodiment, and limits the number of members constituting the humidity sensor 1 and the dimensions of the members. It is not a thing. In the coordinate axes shown in FIG. 2, the z-axis positive direction side is defined as “upward”, and the z-axis positive direction surface of each member is referred to as “upper surface”.
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of the humidity sensor 1 according to this embodiment.

図3に示すステップS1において、湿度センサ製造装置は、基板11の上面に、厚さ0.05μm以上、幅0.1μm以上の金属配線12を形成する(配線形成工程)。   In step S1 shown in FIG. 3, the humidity sensor manufacturing apparatus forms a metal wiring 12 having a thickness of 0.05 μm or more and a width of 0.1 μm or more on the upper surface of the substrate 11 (wiring forming step).

続いて、ステップS2において、湿度センサ製造装置は、ステップS1にて形成された金属配線12と、基板11とを覆うように、膜厚0.01μm以上のシリコン窒化膜13を積層する。   Subsequently, in step S2, the humidity sensor manufacturing apparatus laminates a silicon nitride film 13 having a thickness of 0.01 μm or more so as to cover the metal wiring 12 formed in step S1 and the substrate 11.

続いて、ステップS3において、湿度センサ製造装置は、ステップS2にて積層されたシリコン窒化膜13の上面に、膜厚0.1μm以上のシリコン酸化膜14をさらに積層する。シリコン酸化膜14としては、例えば二酸化ケイ素(化学式:SiO)が用いられる。ステップS3にて積層されるシリコン酸化膜14は、後の工程において最終的には除去されるため、犠牲膜とも呼称する。シリコン酸化膜14を積層する手法としては、CVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。 Subsequently, in step S3, the humidity sensor manufacturing apparatus further stacks a silicon oxide film 14 having a thickness of 0.1 μm or more on the upper surface of the silicon nitride film 13 stacked in step S2. For example, silicon dioxide (chemical formula: SiO 2 ) is used as the silicon oxide film 14. Since the silicon oxide film 14 stacked in step S3 is finally removed in a later process, it is also referred to as a sacrificial film. As a method of laminating the silicon oxide film 14, there is a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, but the present invention is not limited to this.

図2の(a)は、ステップS1〜S3までの処理が行われた湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(a)に示すように、ステップS1〜S3までの処理により、基板11には、金属配線12と、シリコン窒化膜13と、シリコン酸化膜14が積層される。   (A) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor 1 in which the process to step S1-S3 was performed. As shown in FIG. 2A, the metal wiring 12, the silicon nitride film 13, and the silicon oxide film 14 are stacked on the substrate 11 by the processing from steps S <b> 1 to S <b> 3.

続いて、ステップS4において、湿度センサ製造装置は、ステップS3にて積層されたシリコン酸化膜14の上面から、金属配線12の上面まで到達する複数の開口15を形成する。ここで形成される開口15の断面形状(シリコン酸化膜14の上面側から見た形状)は、短径が0.1μm以上の楕円形であることが好ましい。ステップS4における開口15の形成方法は、例えば、半導体製造技術におけるコンタクトホールを形成する手法を用いてもよい。   Subsequently, in step S4, the humidity sensor manufacturing apparatus forms a plurality of openings 15 reaching from the upper surface of the silicon oxide film 14 laminated in step S3 to the upper surface of the metal wiring 12. The cross-sectional shape of the opening 15 formed here (the shape seen from the upper surface side of the silicon oxide film 14) is preferably an ellipse having a minor axis of 0.1 μm or more. As a method for forming the opening 15 in step S4, for example, a method of forming a contact hole in semiconductor manufacturing technology may be used.

図2の(b)は、ステップS4にて、複数の開口15を形成された湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(b)に示すように、シリコン酸化膜14は、シリコン酸化膜14の上面からシリコン窒化膜13を貫通し、金属配線12の上面に到達するように、複数の開口15が形成される。   FIG. 2B is a diagram showing a cross section of the humidity sensor 1 in which a plurality of openings 15 are formed in step S4. As shown in FIG. 2B, the silicon oxide film 14 has a plurality of openings 15 formed so as to penetrate the silicon nitride film 13 from the upper surface of the silicon oxide film 14 and reach the upper surface of the metal wiring 12. The

続いて、ステップS5において、湿度センサ製造装置は、ステップS4にて形成された複数の開口15の内部に導電膜16を堆積し、さらに、シリコン酸化膜14と開口15とを覆うように導電膜16を堆積する。   Subsequently, in step S5, the humidity sensor manufacturing apparatus deposits the conductive film 16 in the plurality of openings 15 formed in step S4, and further covers the silicon oxide film 14 and the openings 15 so as to cover the silicon oxide film 14 and the openings 15. 16 is deposited.

図2の(c)は、ステップS5にて導電膜16を堆積された湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(c)に示すように、シリコン酸化膜14と開口15とを覆うように、導電膜16が堆積される。   (C) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor 1 in which the electrically conductive film 16 was deposited in step S5. As shown in FIG. 2C, a conductive film 16 is deposited so as to cover the silicon oxide film 14 and the opening 15.

続いて、ステップS6において、湿度センサ製造装置は、ステップS5にて堆積された導電膜16の上面をドライエッチングにより除去する。湿度センサ製造装置は、堆積された導電膜16の上面側から、シリコン酸化膜14の上面が露出するまで、導電膜16をエッチングする。シリコン酸化膜14の上面が露出するまで、導電膜16をエッチングすることにより、複数の導電膜16のz軸方向の長さは均一になる。   Subsequently, in step S6, the humidity sensor manufacturing apparatus removes the upper surface of the conductive film 16 deposited in step S5 by dry etching. The humidity sensor manufacturing apparatus etches the conductive film 16 from the upper surface side of the deposited conductive film 16 until the upper surface of the silicon oxide film 14 is exposed. By etching the conductive film 16 until the upper surface of the silicon oxide film 14 is exposed, the length of the plurality of conductive films 16 in the z-axis direction becomes uniform.

なお、本実施形態においては、導電膜16をエッチングする方法として、ドライエッチング手法を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)手法などにより、導電膜16をエッチングしてもよい。また、ステップS5にて、複数の開口15の各々の内部に堆積する導電膜16のz軸方向の長さが、それぞれ均一になるように堆積することができれば、ステップS6の処理は省略してもよい。   In this embodiment, the case where the dry etching method is used as the method of etching the conductive film 16 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the conductive film 16 may be etched by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like. Also, in step S5, if the conductive film 16 deposited inside each of the plurality of openings 15 can be deposited so that the length in the z-axis direction is uniform, the process in step S6 is omitted. Also good.

図2の(d)は、ステップS6にて導電膜16の上面が除去された湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(d)に示すように、シリコン酸化膜14の上面が露出するまで、導電膜16をエッチングすることにより、複数の導電膜16のz軸方向の長さは、均一になっている。   (D) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor 1 from which the upper surface of the electrically conductive film 16 was removed in step S6. As shown in FIG. 2D, by etching the conductive film 16 until the upper surface of the silicon oxide film 14 is exposed, the lengths of the plurality of conductive films 16 in the z-axis direction are uniform. .

続いて、ステップS7において、湿度センサ製造装置は、フッ酸(化学式:HF)を用いてシリコン酸化膜14を除去する。フッ酸は、二酸化ケイ素と反応して、二酸化ケイ素を溶かす性質を有しているため、シリコン酸化膜14を除去することが可能である。また、基板11および金属配線12は、シリコン窒化膜13に覆われているため、フッ酸により除去されることはなく、シリコン酸化膜14のみが選択的に除去される。シリコン酸化膜14が選択的に除去されることにより、複数の開口15の各々の内部に堆積された導電膜16のみが残存することになる。この残存した導電膜16は、湿度センサ1における電極の役割を果たす。すなわち、ステップS2〜S7の工程は、湿度センサ1の備える電極を形成する工程(電極形成工程)である。なお、以降の工程においては、導電膜16を電極16と呼称することもある。   Subsequently, in step S7, the humidity sensor manufacturing apparatus removes the silicon oxide film 14 using hydrofluoric acid (chemical formula: HF). Since hydrofluoric acid has a property of reacting with silicon dioxide to dissolve silicon dioxide, the silicon oxide film 14 can be removed. Further, since the substrate 11 and the metal wiring 12 are covered with the silicon nitride film 13, they are not removed by hydrofluoric acid, but only the silicon oxide film 14 is selectively removed. By selectively removing the silicon oxide film 14, only the conductive film 16 deposited inside each of the plurality of openings 15 remains. The remaining conductive film 16 serves as an electrode in the humidity sensor 1. That is, the process of steps S2 to S7 is a process of forming an electrode included in the humidity sensor 1 (electrode forming process). In the following steps, the conductive film 16 may be referred to as the electrode 16.

図2の(e)は、ステップS7にてシリコン酸化膜14が選択的に除去された湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(e)に示すように、湿度センサ1は、シリコン酸化膜14のみが選択的に除去されている。したがって、ステップS7までの処理が行われた湿度センサ1は、基板11と金属配線12と、シリコン窒化膜13と、電極16とを備えている。   FIG. 2E is a diagram showing a cross section of the humidity sensor 1 from which the silicon oxide film 14 has been selectively removed in step S7. As shown in FIG. 2E, only the silicon oxide film 14 is selectively removed from the humidity sensor 1. Therefore, the humidity sensor 1 that has undergone the processing up to step S7 includes the substrate 11, the metal wiring 12, the silicon nitride film 13, and the electrode 16.

最後に、ステップS8において、湿度センサ製造装置は、複数の電極16間の空隙を埋めるように感湿膜17を形成する(感湿膜形成工程)。さらに、湿度センサ製造装置は、感湿膜17と電極16とに当接するように保護膜18を形成する(保護膜形成工程)。   Finally, in step S8, the humidity sensor manufacturing apparatus forms the moisture sensitive film 17 so as to fill the gaps between the plurality of electrodes 16 (moisture sensitive film forming step). Furthermore, the humidity sensor manufacturing apparatus forms the protective film 18 so as to contact the moisture sensitive film 17 and the electrode 16 (protective film forming step).

以上のステップS1〜S8の手順により、湿度センサ製造装置は、本実施形態に係る湿度センサ1を製造することができる。   The humidity sensor manufacturing apparatus can manufacture the humidity sensor 1 according to the present embodiment by the above steps S1 to S8.

図2の(f)は、ステップS8にて感湿膜17および保護膜18が形成された湿度センサ1の断面を示す図である。図2の(f)に示すように、電極16の一端は金属配線12に当接しており、他端は保護膜18に当接している。上記の手順により形成された湿度センサ1は、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することができる。   (F) of FIG. 2 is a figure which shows the cross section of the humidity sensor 1 in which the moisture sensitive film | membrane 17 and the protective film 18 were formed in step S8. As shown in FIG. 2F, one end of the electrode 16 is in contact with the metal wiring 12, and the other end is in contact with the protective film 18. The humidity sensor 1 formed by the above procedure can detect a humidity change more efficiently than the conventional one.

以上、本実施形態に係る湿度センサ1の製造工程について説明した。なお、上述した製造工程の一部(ステップS1〜S7)が、半導体チップの製造工程とほぼ同様であることは、当業者にとって容易に理解されるであろう。したがって、湿度センサ1を製造するために、半導体チップの製造装置を用いることもできるので、本実施形態に係る湿度センサ1は、比較的安価に製造することができる。   The manufacturing process of the humidity sensor 1 according to this embodiment has been described above. It will be easily understood by those skilled in the art that a part of the manufacturing process described above (steps S1 to S7) is almost the same as the manufacturing process of the semiconductor chip. Therefore, since a semiconductor chip manufacturing apparatus can be used to manufacture the humidity sensor 1, the humidity sensor 1 according to the present embodiment can be manufactured at a relatively low cost.

(電極の配列について)
以下では、図4を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサ1における、複数の電極の配列の一例について説明する。図4は、本実施形態に係る湿度センサ1における、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。なお、図4においては、説明の簡略化のために、シリコン窒化膜13、感湿膜17、および保護膜18の図示を省略している。
(About electrode arrangement)
Hereinafter, an example of the arrangement of a plurality of electrodes in the humidity sensor 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a three-dimensional perspective view showing an example of the arrangement of a plurality of electrodes in the humidity sensor 1 according to the present embodiment. In FIG. 4, the silicon nitride film 13, the moisture sensitive film 17, and the protective film 18 are omitted for simplification of description.

なお、図4は本実施形態に係る湿度センサ1を模式的に示した図であり、湿度センサ1を構成する各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。また、図4に示す座標軸において、z軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のz軸正方向側の面を「上面」と呼称する。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the humidity sensor 1 according to this embodiment, and the number of members constituting the humidity sensor 1 and the dimensions of the members are not limited. Further, in the coordinate axes shown in FIG. 4, the z-axis positive direction side is defined as “upward”, and the z-axis positive direction side surface of each member is referred to as “upper surface”.

図4に示すように、本実施形態に係る湿度センサ1は、基板11と、基板11の上面に形成された金属配線12と、金属配線12の上面に設けられた電極16とを備えている。   As shown in FIG. 4, the humidity sensor 1 according to the present embodiment includes a substrate 11, a metal wiring 12 formed on the upper surface of the substrate 11, and an electrode 16 provided on the upper surface of the metal wiring 12. .

図4に示すように、金属配線12は、長手方向がy軸方向に一致するように基板11の上面に設けられている。また、複数の金属配線12は、x軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 4, the metal wiring 12 is provided on the upper surface of the substrate 11 so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction. The plurality of metal wirings 12 are provided so that the distances in the x-axis direction are kept substantially constant.

また、複数の電極16は、y軸方向の距離が互いに略一定の距離を保つように、それぞれ金属配線12の上面に設けられている。また、金属配線12が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極16のx軸方向の距離も、互いに略一定の距離が保たれている。   The plurality of electrodes 16 are respectively provided on the upper surface of the metal wiring 12 so that the distances in the y-axis direction are kept substantially constant. Further, since the metal wirings 12 are provided so as to maintain a substantially constant distance from each other, the distances in the x-axis direction of the plurality of electrodes 16 are also maintained at a substantially constant distance.

なお、本実施形態においては、複数の電極16間の距離は、0.1μm以上であることが好ましい。上記のように、本実施形態に係る湿度センサ1は、複数の電極16間の距離を略一定に保ちつつ、複数の電極16を配置する密度を高めることができる。これにより、複数の電極16と感湿膜17との接触面積を大きくすることが可能になる。   In the present embodiment, the distance between the plurality of electrodes 16 is preferably 0.1 μm or more. As described above, the humidity sensor 1 according to this embodiment can increase the density of the plurality of electrodes 16 while keeping the distance between the plurality of electrodes 16 substantially constant. Thereby, the contact area between the plurality of electrodes 16 and the moisture sensitive film 17 can be increased.

したがって、上記の構成によれば、電極16の近傍において感湿膜17に吸湿および脱湿される水分の割合を向上させることができる。すなわち、上記の構成によれば、湿度センサの検出感度の向上に資する。   Therefore, according to the above configuration, the ratio of moisture absorbed and dehumidified by the moisture sensitive film 17 in the vicinity of the electrode 16 can be improved. That is, according to said structure, it contributes to the improvement of the detection sensitivity of a humidity sensor.

なお、本実施形態においては、電極16をx軸およびy軸に沿うような格子状、すなわち正方格子状に配列する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、各々の電極間の距離が互いに略一定の距離を保つように配列されていればよく、例えば、斜方格子状および正三角格子状に配列されていてもよい。   In the present embodiment, the case where the electrodes 16 are arranged in a lattice shape along the x-axis and the y-axis, that is, a square lattice shape has been described, but the present invention is not limited to this. That is, it is only necessary that the distances between the electrodes are arranged so as to maintain a substantially constant distance from each other.

以上、第1の実施形態に係る湿度センサ1の構成および製造方法について説明した。   The configuration and manufacturing method of the humidity sensor 1 according to the first embodiment have been described above.

なお、上述したように、ステップS4にて形成する開口15の形状が、本実施形態に係る湿度センサ1の電極16の形状に対応する。したがって、ステップS4にて形成する開口15の形状を変更することにより、湿度センサ1の備える導電膜16の形状を様々に変更することも可能である。   As described above, the shape of the opening 15 formed in step S4 corresponds to the shape of the electrode 16 of the humidity sensor 1 according to the present embodiment. Therefore, the shape of the conductive film 16 provided in the humidity sensor 1 can be variously changed by changing the shape of the opening 15 formed in step S4.

以下では、電極16の形状を変化させた場合の、他の実施形態に係る湿度センサについて説明する。   Below, the humidity sensor which concerns on other embodiment at the time of changing the shape of the electrode 16 is demonstrated.

〔実施形態2〕
以下では、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る湿度センサは、電極16の形状が多角柱である点において、第1の実施形態に係る湿度センサ1と異なる。したがって、電極16以外の構成要素は、第1の実施形態に係る湿度センサ1と同一であるため、適宜、図1〜4を参照しながら、本実施形態に係る湿度センサについて説明する。
[Embodiment 2]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The humidity sensor according to the present embodiment is different from the humidity sensor 1 according to the first embodiment in that the shape of the electrode 16 is a polygonal column. Therefore, since the components other than the electrode 16 are the same as those of the humidity sensor 1 according to the first embodiment, the humidity sensor according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

図4に示すように、本実施形態に係る湿度センサ1は、基板11と、基板11の上面に形成された金属配線12と、金属配線12の上面に設けられた電極16とを備えている。   As shown in FIG. 4, the humidity sensor 1 according to the present embodiment includes a substrate 11, a metal wiring 12 formed on the upper surface of the substrate 11, and an electrode 16 provided on the upper surface of the metal wiring 12. .

図4に示すように、金属配線12は、長手方向がy軸方向に一致するように基板11の上面に設けられている。また、複数の金属配線12は、x軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 4, the metal wiring 12 is provided on the upper surface of the substrate 11 so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction. The plurality of metal wirings 12 are provided so that the distances in the x-axis direction are kept substantially constant.

また、複数の電極16は、y軸方向の距離が互いに略一定の距離を保つように、それぞれ金属配線12の上面に設けられている。また、金属配線12が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極16のx軸方向の距離も、互いに略一定の距離が保たれている。   The plurality of electrodes 16 are respectively provided on the upper surface of the metal wiring 12 so that the distances in the y-axis direction are kept substantially constant. Further, since the metal wirings 12 are provided so as to maintain a substantially constant distance from each other, the distances in the x-axis direction of the plurality of electrodes 16 are also maintained at a substantially constant distance.

なお、本実施形態においては、複数の電極16の形状は、一辺が0.1μm以上の多角柱(N角柱、Nは3以上の自然数)であり、複数の電極16間の距離は、0.1μm以上であることが好ましい。上記のように、本実施形態に係る湿度センサ1は、複数の電極16間の距離を略一定に保ちつつ、複数の電極16を配置する密度を高めることができる。これにより、複数の電極16と感湿膜17との接触面積を大きくすることが可能になる。   In the present embodiment, the shape of the plurality of electrodes 16 is a polygonal column (N prism, N is a natural number of 3 or more) having a side of 0.1 μm or more, and the distance between the plurality of electrodes 16 is 0.00. It is preferable that it is 1 micrometer or more. As described above, the humidity sensor 1 according to this embodiment can increase the density of the plurality of electrodes 16 while keeping the distance between the plurality of electrodes 16 substantially constant. Thereby, the contact area between the plurality of electrodes 16 and the moisture sensitive film 17 can be increased.

したがって、上記の構成によれば、電極16の近傍において感湿膜17に吸湿および脱湿される水分の割合を向上させることができる。すなわち、上記の構成によれば、湿度センサの検出感度の向上に資する。   Therefore, according to the above configuration, the ratio of moisture absorbed and dehumidified by the moisture sensitive film 17 in the vicinity of the electrode 16 can be improved. That is, according to said structure, it contributes to the improvement of the detection sensitivity of a humidity sensor.

なお、本実施形態においても、電極16をx軸およびy軸に沿うような格子状、すなわち正方格子状に配列する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、各々の電極間の距離が互いに略一定の距離を保つように配列されていればよく、例えば、斜方格子状および正三角格子状に配列されていてもよい。   In the present embodiment, the case where the electrodes 16 are arranged in a lattice shape along the x-axis and the y-axis, that is, a square lattice shape has been described, but the present invention is not limited to this. That is, it is only necessary that the distances between the electrodes are arranged so as to maintain a substantially constant distance from each other. For example, they may be arranged in an orthorhombic lattice shape and a regular triangular lattice shape.

〔実施形態3〕
以下では、図5を参照しながら、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態に係る湿度センサ2は、電極16の形状が板状である点において他の実施形態に係る湿度センサと異なる。図5は、本実施形態に係る湿度センサ2における、複数の電極の配列の一例を示す立体斜視図である。なお、図5においては、説明の簡略化のために、シリコン窒化膜、感湿膜、および保護膜の図示を省略している。
[Embodiment 3]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The humidity sensor 2 according to this embodiment is different from the humidity sensors according to other embodiments in that the electrode 16 has a plate shape. FIG. 5 is a three-dimensional perspective view showing an example of the arrangement of a plurality of electrodes in the humidity sensor 2 according to the present embodiment. In FIG. 5, the silicon nitride film, the moisture sensitive film, and the protective film are not shown for the sake of simplicity.

なお、図5は本実施形態に係る湿度センサ2の構成を模式的に示した図であり、各々の部材の数および、部材の寸法を限定するものではない。また、図5に示す座標軸において、z軸正方向側を「上方」として定義し、各部材のz軸正方向側の面を「上面」と呼称する。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the humidity sensor 2 according to the present embodiment, and does not limit the number of members and the dimensions of the members. In the coordinate axes shown in FIG. 5, the z-axis positive direction side is defined as “upward”, and the z-axis positive direction surface of each member is referred to as “upper surface”.

図5に示すように、本実施形態に係る湿度センサ2は、基板21と、基板21の上面に形成された金属配線22と、金属配線22の上面に設けられた導電膜(電極とも呼称する)26とを備えている。   As shown in FIG. 5, the humidity sensor 2 according to this embodiment includes a substrate 21, a metal wiring 22 formed on the upper surface of the substrate 21, and a conductive film (also referred to as an electrode) provided on the upper surface of the metal wiring 22. 26).

図5に示すように、金属配線22は、長手方向がy軸方向に一致するように基板21の上面に設けられている。また、複数の金属配線22は、x軸方向の距離が互いに略一定を保つようにそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 5, the metal wiring 22 is provided on the upper surface of the substrate 21 so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction. Further, the plurality of metal wirings 22 are provided so that the distances in the x-axis direction are kept substantially constant.

また、複数の電極26は、長手方向がy軸方向に一致するように、それぞれ金属配線22の上面に設けられている。また、金属配線22が互いに略一定の距離を保つように設けられているため、複数の電極26は、x軸方向の距離が互いに略一定の距離を保たれている。なお、本実施形態においては、複数の電極26間の距離は、0.1μm以上であることが好ましい。   The plurality of electrodes 26 are respectively provided on the upper surface of the metal wiring 22 so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction. Further, since the metal wirings 22 are provided so as to maintain a substantially constant distance from each other, the distances in the x-axis direction of the plurality of electrodes 26 are maintained at a substantially constant distance. In the present embodiment, the distance between the plurality of electrodes 26 is preferably 0.1 μm or more.

なお、本実施形態に係る湿度センサ2の製造方法は、第1の実施形態に係る湿度センサ1の製造方法と、ほぼ同様である。すなわち、図3におけるステップS4の工程において、シリコン酸化膜14に形成する開口の形状を、図5に示す電極26のように、厚さ0.1μm以上の板状になるように形成すればよい。   In addition, the manufacturing method of the humidity sensor 2 which concerns on this embodiment is substantially the same as the manufacturing method of the humidity sensor 1 which concerns on 1st Embodiment. That is, in the step S4 in FIG. 3, the shape of the opening formed in the silicon oxide film 14 may be formed in a plate shape having a thickness of 0.1 μm or more like the electrode 26 shown in FIG. .

〔柱状電極と板状電極との比較〕
以下では、図6を参照しながら、円柱状の電極を用いることによる利点について説明する。図6は、本発明に係る湿度センサ1および湿度センサ2における、複数の電極の配列の一例について説明するための上面図である。なお、図6は本発明に係る湿度センサ1および湿度センサ2の構成を模式的に示した図であり、各々の部材の数、および部材の寸法を限定するものではない。
[Comparison between columnar electrode and plate electrode]
Below, the advantage by using a cylindrical electrode is demonstrated, referring FIG. FIG. 6 is a top view for explaining an example of an arrangement of a plurality of electrodes in the humidity sensor 1 and the humidity sensor 2 according to the present invention. FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the humidity sensor 1 and the humidity sensor 2 according to the present invention, and does not limit the number of members and the dimensions of the members.

図6の(a)は、直径1μmの円柱状の電極16を、斜方格子状に配列した場合の湿度センサ1の上面図である。図6の(a)に示すように、電極16は、100μm×100μmの範囲において電極間の距離が互いに1μmになるように配列されている。複数の電極16を上記のように配列した場合、約2900個の電極16を配列することができる。   FIG. 6A is a top view of the humidity sensor 1 when the cylindrical electrodes 16 having a diameter of 1 μm are arranged in an orthorhombic lattice shape. As shown in FIG. 6A, the electrodes 16 are arranged such that the distance between the electrodes is 1 μm in a range of 100 μm × 100 μm. When the plurality of electrodes 16 are arranged as described above, about 2900 electrodes 16 can be arranged.

図6の(b)は、厚さ1μmの板状の電極26を、100μm×100μmの範囲において電極間の距離が互いに1μmになるように配列した場合の湿度センサ2の上面図である。複数の電極26を上記のように配列した場合、約50個の電極26を配列することができる。   FIG. 6B is a top view of the humidity sensor 2 when the plate-like electrodes 26 having a thickness of 1 μm are arranged so that the distance between the electrodes is 1 μm within a range of 100 μm × 100 μm. When the plurality of electrodes 26 are arranged as described above, about 50 electrodes 26 can be arranged.

ここで、湿度センサの感湿膜の内部において、何らかの理由により偶発的に異物が発生(または混入)した場合について考える。発生した異物が、電極間の距離(すなわち0.1μm)と同等か、またはそれ以上のサイズを有している場合、発生した異物を挟み込むように異物の両側に配列されている1対の電極は、異物の影響により静電容量の測定が不能となる場合が生じ得る。図6の(a)に示すような円柱状の電極16を斜方格子状に配列する場合においては、約2900個の電極16のうち1対(2個)の電極16が測定不能になる。すなわち、全ての電極16のうち約0.069%の電極が測定不能になる。   Here, consider a case where foreign matter is accidentally generated (or mixed) for some reason inside the humidity sensitive film of the humidity sensor. A pair of electrodes arranged on both sides of the foreign object so that the generated foreign object is sandwiched when the generated foreign object has a size equal to or larger than the distance between the electrodes (ie, 0.1 μm). In some cases, the capacitance cannot be measured due to the influence of foreign matter. In the case where the columnar electrodes 16 as shown in FIG. 6A are arranged in an orthorhombic lattice, one pair (two) of the approximately 2900 electrodes 16 cannot be measured. That is, about 0.069% of all the electrodes 16 cannot be measured.

一方、図6の(b)に示すような板状の電極26を並べて配列する場合においては、約50個の電極26のうち1対(2個)の電極26が測定不能となる。すなわち、全ての電極26のうち約4%の電極が測定不能になる。   On the other hand, when the plate-like electrodes 26 as shown in FIG. 6B are arranged side by side, one pair (two) of the about 26 electrodes 26 cannot be measured. That is, about 4% of all the electrodes 26 cannot be measured.

上記のように、本発明に係る湿度センサにおける複数の電極の形状を円柱状にすることにより、感湿膜の内部において偶発的に異物が発生した場合に、全ての電極のうち、異物の影響により測定不能になる電極の割合を低減することができる。したがって、本発明に係る湿度センサにおいては、複数の電極の形状は、円柱状であることが好ましい。   As described above, by making the shape of the plurality of electrodes in the humidity sensor according to the present invention cylindrical, when foreign matter occurs accidentally inside the moisture sensitive film, the influence of foreign matter among all the electrodes As a result, the ratio of electrodes that cannot be measured can be reduced. Therefore, in the humidity sensor according to the present invention, it is preferable that the plurality of electrodes have a cylindrical shape.

〔まとめ〕
本発明の態様1に係る湿度センサ1は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、基板11と、上記基板11に対向する保護膜18と、上記基板11に、一端が当接するように設けられた複数の電極(導電膜16)と、上記基板11と上記保護膜18との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜17とを備え、上記複数の電極の他端は、上記保護膜18に当接していることを特徴としている。
[Summary]
The humidity sensor 1 according to the first aspect of the present invention is a humidity sensor that detects the humidity of the environmental atmosphere based on the capacitance between a plurality of electrodes, and includes a substrate 11 and a protective film 18 facing the substrate 11. The dielectric constant changes between the plurality of electrodes (conductive film 16) provided so that one end is in contact with the substrate 11 and the substrate 11 and the protective film 18 due to a change in humidity of the environmental atmosphere. A moisture-sensitive film 17, and the other ends of the plurality of electrodes are in contact with the protective film 18.

上記の構成によれば、上記複数の電極が上記保護膜18に当接しているため、上記保護膜18を介して上記感湿膜17に入り込む環境雰囲気中の水分の多くは、上記複数の電極近傍において吸湿される。一般に、電極間の静電容量への寄与は、電極近傍において最も大きいため、上記複数の電極は、環境雰囲気の湿度変化による上記感湿膜17の誘電率の変化を鋭敏に検出することが可能になる。   According to the above configuration, since the plurality of electrodes are in contact with the protective film 18, most of the moisture in the environmental atmosphere entering the moisture sensitive film 17 through the protective film 18 is Moisture is absorbed in the vicinity. In general, since the contribution to the capacitance between the electrodes is the largest in the vicinity of the electrodes, the plurality of electrodes can detect the change in the dielectric constant of the moisture sensitive film 17 due to the change in the humidity of the environmental atmosphere. become.

したがって、上記の構成によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。   Therefore, according to said structure, the humidity sensor which can detect a humidity change more efficiently compared with the past can be provided.

本発明の態様2に係る湿度センサは、上記態様1において、上記複数の電極の形状は、柱状であることが好ましい。   In the humidity sensor according to aspect 2 of the present invention, the shape of the plurality of electrodes in the aspect 1 is preferably columnar.

本発明の態様3に係る湿度センサは、上記態様2において、上記複数の電極は、短径が0.1μm以上の楕円柱であり、上記複数の電極間の距離が互いに0.1μm以上になるように設けられていることが好ましい。   In the humidity sensor according to aspect 3 of the present invention, in the aspect 2, the plurality of electrodes are elliptic cylinders having a minor axis of 0.1 μm or more, and a distance between the plurality of electrodes is 0.1 μm or more. It is preferable that it is provided.

上記の構成によれば、感湿膜の内部において偶発的に異物が発生した場合に、異物の影響により測定不能になる電極の割合を低減することができる。   According to said structure, when a foreign material occurs accidentally inside a moisture sensitive film, the ratio of the electrode which becomes impossible to measure by the influence of a foreign material can be reduced.

したがって、上記の構成によれば、偶発的に発生するような異物に対しても製品性能に影響を与えることが少ない湿度センサを提供することができる。   Therefore, according to the above configuration, it is possible to provide a humidity sensor that hardly affects the product performance even with respect to foreign matters that occur accidentally.

本発明の態様4に係る湿度センサは、上記態様2において、上記複数の電極は、一辺が0.1μm以上の多角柱であり、上記複数の電極間の距離が互いに0.1μm以上になるように設けられていてもよい。   In the humidity sensor according to aspect 4 of the present invention, in the aspect 2, the plurality of electrodes are polygonal columns having sides of 0.1 μm or more, and a distance between the electrodes is 0.1 μm or more. May be provided.

上記の構成によれば、上記態様3に係る湿度センサと同様に、湿度センサの検出感度の向上に資する。   According to said structure, it contributes to the improvement of the detection sensitivity of a humidity sensor similarly to the humidity sensor which concerns on the said aspect 3. FIG.

本発明の態様5に係る湿度センサ2は、上記態様1において、上記複数の電極(導電膜26)の形状が板状であってもよい。   In the humidity sensor 2 according to the fifth aspect of the present invention, the shape of the plurality of electrodes (conductive film 26) may be a plate shape in the first aspect.

本発明の態様6に係る湿度センサ2は、上記態様5において、上記複数の電極の厚さが0.1μm以上であり、上記複数の電極間の距離が互いに0.1μm以上になるように設けられていることが好ましい。   The humidity sensor 2 according to aspect 6 of the present invention is the humidity sensor 2 according to aspect 5 described above, wherein the thickness of the plurality of electrodes is 0.1 μm or more, and the distance between the plurality of electrodes is 0.1 μm or more. It is preferable that

本発明の態様7に係る湿度センサの製造方法は、複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、基板11上に導電性の配線(金属配線12)を形成する配線形成工程と、上記配線上に導電膜16を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜17を形成する感湿膜形成工程と、上記複数の電極に当接するように保護膜18を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴としている。   A humidity sensor manufacturing method according to aspect 7 of the present invention is a humidity sensor manufacturing method for measuring the humidity of an environmental atmosphere based on the capacitance between a plurality of electrodes, and includes a conductive wiring on a substrate 11. A wiring formation process for forming (metal wiring 12), an electrode formation process for forming a plurality of electrodes by depositing a conductive film 16 on the wiring, and a change in humidity of the environmental atmosphere in the gaps between the plurality of electrodes A moisture-sensitive film forming step for forming the moisture-sensitive film 17 whose dielectric constant changes due to the above, and a protective film forming step for forming the protective film 18 in contact with the plurality of electrodes.

上記の製造方法によれば、従来に比べてより効率的に湿度変化を検出することが可能な湿度センサを提供することができる。   According to said manufacturing method, the humidity sensor which can detect a humidity change more efficiently compared with the past can be provided.

また、上記の製造方法の一部は、半導体チップの製造工程とほぼ同様の工程によって実現される。したがって、上記の製造方法によれば、湿度センサを製造するために、半導体チップの製造装置を用いることもできるので、本実施形態に係る湿度センサは、比較的安価に製造することができる。   Moreover, a part of the manufacturing method is realized by almost the same process as the manufacturing process of the semiconductor chip. Therefore, according to the manufacturing method described above, since the semiconductor chip manufacturing apparatus can be used to manufacture the humidity sensor, the humidity sensor according to the present embodiment can be manufactured at a relatively low cost.

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

本発明は、湿度センサに好適に利用することができる。   The present invention can be suitably used for a humidity sensor.

1、2 湿度センサ
11、21 基板
12、22 金属配線(配線)
13 シリコン窒化膜
14 シリコン酸化膜(犠牲膜)
15 開口
16、26 導電膜(電極、複数の電極)
17 感湿膜
18 保護膜
1, 2 Humidity sensor 11, 21 Substrate 12, 22 Metal wiring (wiring)
13 Silicon nitride film 14 Silicon oxide film (sacrificial film)
15 opening 16, 26 conductive film (electrode, plural electrodes)
17 Moisture sensitive film 18 Protective film

Claims (5)

複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を検出する湿度センサであって、
基板と、
上記基板に対向する保護膜と、
上記基板に、一端が当接するように設けられた複数の電極と、
上記基板と上記保護膜との間に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜とを備え、
上記複数の電極の他端は、上記保護膜に当接していることを特徴とする湿度センサ。
A humidity sensor that detects the humidity of the environmental atmosphere based on capacitance between a plurality of electrodes,
A substrate,
A protective film facing the substrate;
A plurality of electrodes provided so that one end abuts the substrate;
Between the substrate and the protective film, provided with a moisture sensitive film whose dielectric constant changes due to the humidity change of the environmental atmosphere,
A humidity sensor, wherein the other ends of the plurality of electrodes are in contact with the protective film.
上記複数の電極の形状は、柱状である、
ことを特徴とする請求項1に記載の湿度センサ。
The shape of the plurality of electrodes is a columnar shape,
The humidity sensor according to claim 1.
上記複数の電極は、短径が0.1μm以上の楕円柱であり、
上記複数の電極間の距離が互いに0.1μm以上になるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の湿度センサ。
The plurality of electrodes are elliptic cylinders having a minor axis of 0.1 μm or more,
The humidity sensor according to claim 2, wherein the distance between the plurality of electrodes is set to be 0.1 μm or more.
上記複数の電極は、一辺が0.1μm以上の多角柱であり、
上記複数の電極間の距離が互いに0.1μm以上になるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の湿度センサ。
The plurality of electrodes are polygonal columns having a side of 0.1 μm or more,
The humidity sensor according to claim 2, wherein the distance between the plurality of electrodes is set to be 0.1 μm or more.
複数の電極間の静電容量に基づいて、環境雰囲気の湿度を計測する湿度センサの製造方法であって、
基板上に導電性の配線を形成する配線形成工程と、
上記配線上に導電膜を堆積させることによって複数の電極を形成する電極形成工程と、
上記複数の電極間の空隙に、環境雰囲気の湿度変化により誘電率が変化する感湿膜を形成する感湿膜形成工程と、
上記複数の電極に当接するように保護膜を形成する保護膜形成工程とを含んでいることを特徴とする湿度センサの製造方法。
A method of manufacturing a humidity sensor that measures the humidity of an environmental atmosphere based on capacitance between a plurality of electrodes,
A wiring forming step of forming conductive wiring on the substrate;
An electrode forming step of forming a plurality of electrodes by depositing a conductive film on the wiring;
A moisture-sensitive film forming step of forming a moisture-sensitive film having a dielectric constant that changes due to a change in humidity of the environmental atmosphere in the gap between the plurality of electrodes;
And a protective film forming step of forming a protective film so as to contact the plurality of electrodes.
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