JPH02140654A - 湿度検知素子 - Google Patents
湿度検知素子Info
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- JPH02140654A JPH02140654A JP29569588A JP29569588A JPH02140654A JP H02140654 A JPH02140654 A JP H02140654A JP 29569588 A JP29569588 A JP 29569588A JP 29569588 A JP29569588 A JP 29569588A JP H02140654 A JPH02140654 A JP H02140654A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はポリイミド膜の静電容量の変化により雰囲気の
相対湿度を検知する湿度検知素子に関する。
相対湿度を検知する湿度検知素子に関する。
（従来の技術）
従来、半導体基板上に直接ポリイミド膜を堆積し、吸湿
により静電容量の変化を検出する湿度検知素子は、特許
６１−２０４０６０等に示されている。このような湿度
検知素子は、高分子の中では比較的吸湿性の高いポリイ
ミドを感湿膜としており、３０℃、７０％ＲＨ以下の比
較的低湿度側では、応答性、復帰特性、出力の直線性や
温度依存性等は優れた特性を示すが、４０℃、７０％Ｒ
Ｈ以上の高湿度領域や結露状態になると、ポリイミド膜
中の水分の一部は完全には脱離せず、静電容量値は１０
〜３０％増加し、そのままの状態では初期値に復帰しな
い。
により静電容量の変化を検出する湿度検知素子は、特許
６１−２０４０６０等に示されている。このような湿度
検知素子は、高分子の中では比較的吸湿性の高いポリイ
ミドを感湿膜としており、３０℃、７０％ＲＨ以下の比
較的低湿度側では、応答性、復帰特性、出力の直線性や
温度依存性等は優れた特性を示すが、４０℃、７０％Ｒ
Ｈ以上の高湿度領域や結露状態になると、ポリイミド膜
中の水分の一部は完全には脱離せず、静電容量値は１０
〜３０％増加し、そのままの状態では初期値に復帰しな
い。
（発明が解決しようとする課題）
このような非復帰現象は、水分の吸着が単なる物理吸着
であるので、素子を６０°Ｃ，１時間程度加熱すると完
全に初期値に復帰することが判明した。素子の加熱手段
は従来より１４々実施されているが、本湿度検知素子に
於いては、低不純物１度の半導体基板上に直接ポリイミ
ド膜を形成すると、等積回路的にはポリイミド膜と半導
体基板が直列接続になり、検知素子の出力特性として直
線性が劣化し、且つ温度依存性が非常に大きくなるとい
う欠点が出現する。
であるので、素子を６０°Ｃ，１時間程度加熱すると完
全に初期値に復帰することが判明した。素子の加熱手段
は従来より１４々実施されているが、本湿度検知素子に
於いては、低不純物１度の半導体基板上に直接ポリイミ
ド膜を形成すると、等積回路的にはポリイミド膜と半導
体基板が直列接続になり、検知素子の出力特性として直
線性が劣化し、且つ温度依存性が非常に大きくなるとい
う欠点が出現する。
本発明の目的は、前述した欠点を伴わず加熱手段を構成
し、高温・高湿度領域に於いても応答性。
し、高温・高湿度領域に於いても応答性。
復帰性に優れた湿度検知素子を提供することにある。
＜ａｔＭを解決するための手段）
前記目的を達成するために本発明による湿度検知素子は
、半導体基板の一面に形成された高不純物濃度層上に、
ポリイミド感湿膜、！種金属薄膜を形成し、且つ前記半
導体基板の他の一面に抵抗層を設けるよう構成されてい
る。
、半導体基板の一面に形成された高不純物濃度層上に、
ポリイミド感湿膜、！種金属薄膜を形成し、且つ前記半
導体基板の他の一面に抵抗層を設けるよう構成されてい
る。
（ｆヤ用）
前記構成によれば、湿度検知は低不純物濃度の半導体基
板の一面に形成された高不純物濃度層と電価金属薄膜の
間で行われ、一方加熱手段は前記基板の他の一面に形成
された抵抗層によって行われるものであり、上述の二作
用の間には高不純物１度層が介在し、電気的に基板の低
不純物濃度部分とポリイミド膜が直列接続されることは
なく、検知素子の出力特性に於いて直線性の劣化や温度
依存性の増大なく、湿度の検知範囲を拡大することを可
能ならしめる。
板の一面に形成された高不純物濃度層と電価金属薄膜の
間で行われ、一方加熱手段は前記基板の他の一面に形成
された抵抗層によって行われるものであり、上述の二作
用の間には高不純物１度層が介在し、電気的に基板の低
不純物濃度部分とポリイミド膜が直列接続されることは
なく、検知素子の出力特性に於いて直線性の劣化や温度
依存性の増大なく、湿度の検知範囲を拡大することを可
能ならしめる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
（１）実施例に示す湿度検知素子の製造工程を説明する
。
。
まず第１図に於いて不純物をＮｄα１０ ”ｃ ｍ含む
Ｎ型シリコン半導体基板１を、酸化温度１１００℃、ウ
ェット０□中にて酸化後、下面の酸化Ｂ２以外の上面の
酸化膜をエツチング液で除去する。
Ｎ型シリコン半導体基板１を、酸化温度１１００℃、ウ
ェット０□中にて酸化後、下面の酸化Ｂ２以外の上面の
酸化膜をエツチング液で除去する。
次にＰ ＯＣ１３を用いて１１００℃でデボジッＩ−陵
、同温度でドライブイン拡散を行い、表面濃度５×１０
”ａｍ−、拡散の深さ３μｒｎの高不純物濃度のＮ°層
３を形成する。同時に該Ｎ’Ｎ３の表面に酸化膜が形成
される。
、同温度でドライブイン拡散を行い、表面濃度５×１０
”ａｍ−、拡散の深さ３μｒｎの高不純物濃度のＮ°層
３を形成する。同時に該Ｎ’Ｎ３の表面に酸化膜が形成
される。
次に前記半導体基板１の下面の酸化ｊ摸２に対し、ホト
リソグラフィにより抵抗パターンを形成し、ＢＢｒ３を
用いて１０００℃のデポジット後、１１００℃でドライ
ブイン拡散を行い、表面１度５ＸＩＯ”ｃｍ−、長さ５
ｍ ｍ 、中０．５ｍｍ、接合深さ２μｍのＰ゛型の
拡散抵抗層４を形成する。
リソグラフィにより抵抗パターンを形成し、ＢＢｒ３を
用いて１０００℃のデポジット後、１１００℃でドライ
ブイン拡散を行い、表面１度５ＸＩＯ”ｃｍ−、長さ５
ｍ ｍ 、中０．５ｍｍ、接合深さ２μｍのＰ゛型の
拡散抵抗層４を形成する。
同時に該拡散抵抗層４の表面に酸化膜２が形成される。
即ち第２図に示す如く、拡散抵抗層４は半導体基板１の
下面には蛇行パターンとして形成され、抵抗値を約２に
Ωに設定した。
下面には蛇行パターンとして形成され、抵抗値を約２に
Ωに設定した。
次にホトリソグラフィによりＮ′側の酸化膜とＰ′側の
電極形成予定部の酸化膜をエツチングにより除去した後
に、Ｎ゛側表面の電極形成予定部とＰ。
電極形成予定部の酸化膜をエツチングにより除去した後
に、Ｎ゛側表面の電極形成予定部とＰ。
側の酸化股上にレジスト膜を残したまま、Ｎ′側のレジ
スト膜が形成されていない部分にスピンナーによりポリ
イミド＠５を約１μｍ塗布後、清浄空気中で３５０℃、
６０分の硬化を行い感湿膜を形成する。この加熱硬１ヒ
によりレジスト膜は焼失する０次に前記ポリイミド膜５
上に、所定のパターンを形成したメタルマスクを用いて
金蒸着３行い約５ｍｍ角の電極金属薄膜６，６を形成す
る。
スト膜が形成されていない部分にスピンナーによりポリ
イミド＠５を約１μｍ塗布後、清浄空気中で３５０℃、
６０分の硬化を行い感湿膜を形成する。この加熱硬１ヒ
によりレジスト膜は焼失する０次に前記ポリイミド膜５
上に、所定のパターンを形成したメタルマスクを用いて
金蒸着３行い約５ｍｍ角の電極金属薄膜６，６を形成す
る。
同様にＰ′側の電極形成予定部にも金蒸着による５ｍｍ
角の電極金属薄膜７．デを形成する。Ｎ′側の電極６．
６の厚さは５００〜１００ＯＡ Ｐ′側の電極７，７
９の厚さは５ｏｏｏＸとし、シンターは６５０℃、１０
分清浄空気中で行った。
角の電極金属薄膜７．デを形成する。Ｎ′側の電極６．
６の厚さは５００〜１００ＯＡ Ｐ′側の電極７，７
９の厚さは５ｏｏｏＸとし、シンターは６５０℃、１０
分清浄空気中で行った。
次に各を極６，６，７．７に導電ペースト８を介つ
してリード＃ｊＡ９．９．１０．１０を取付ける。リー
ド線９，９間は湿度検知用であり、リード線１０．１０
は抵抗体用である。
ド線９，９間は湿度検知用であり、リード線１０．１０
は抵抗体用である。
前記実施例に於いて拡散層はＮ’、Ｐ’としたが半導体
基板の不純物濃度が低く、拡散層が高不純物濃度であれ
ば、特に不純物のタイプにはよらないのは勿論である。
基板の不純物濃度が低く、拡散層が高不純物濃度であれ
ば、特に不純物のタイプにはよらないのは勿論である。
又、第３図に示す如く抵抗層は拡散によって形成される
ばかりでなく、シリコン基板の異方性エツチングを利用
してシリコン基板１の低不純物濃度側をエツチングし薄
膜１ヒすることにより、高抵抗層を得ることができるの
も勿論である。
ばかりでなく、シリコン基板の異方性エツチングを利用
してシリコン基板１の低不純物濃度側をエツチングし薄
膜１ヒすることにより、高抵抗層を得ることができるの
も勿論である。
スミ掻金ｆＸ ’ＩＩ Ｍの上に再びポリイミド膜を形
成することにより下側の各膜をｃｉ、護することも可能
である。
成することにより下側の各膜をｃｉ、護することも可能
である。
（２）上述の実施例に於ける特性を説明する。
前記湿度検知素子に於いて、リード線１０．１０間に３
００ｍＷの電力を印加し、素子を約６０℃に加熱した状
態で湿度の測定を行った結果、０〜３０℃、１０〜７０
％ＲＨの比較的低温度測では、応答速度１５秒、温度依
存性１．５％ＲＨが得られ、素子を加熱しないものに比
べ約２５％の特性向上がみられた。素子の出力の大きさ
、直線性については素子加熱なしのものと同程度であっ
た。又、このような領域で素子を結露させたとき、その
復帰時間は約３分であり、素子加熱なしのものに比べ約
５０％早くなった。更に３０〜６０℃。
００ｍＷの電力を印加し、素子を約６０℃に加熱した状
態で湿度の測定を行った結果、０〜３０℃、１０〜７０
％ＲＨの比較的低温度測では、応答速度１５秒、温度依
存性１．５％ＲＨが得られ、素子を加熱しないものに比
べ約２５％の特性向上がみられた。素子の出力の大きさ
、直線性については素子加熱なしのものと同程度であっ
た。又、このような領域で素子を結露させたとき、その
復帰時間は約３分であり、素子加熱なしのものに比べ約
５０％早くなった。更に３０〜６０℃。
７０〜９５％ＲＨの比較的高湿度側に於いては、応答速
度１２秒、温度依存性２％ＲＨで、従来初期値に復帰し
なかった領域に於いても計測可能となった。又、素子出
力の大きさ、直線性については低湿度頭載の延長線上に
あり、素子結露に於いては約５分で初期値に復帰した。
度１２秒、温度依存性２％ＲＨで、従来初期値に復帰し
なかった領域に於いても計測可能となった。又、素子出
力の大きさ、直線性については低湿度頭載の延長線上に
あり、素子結露に於いては約５分で初期値に復帰した。
（発明の効果）
このように本発明に於いては、半導体基板の一面に抵抗
層を設け、通電により加熱することによりポリイミド膜
中から水分の脱離が困難な高湿度領域に於いても、応答
時間を早め通常の計測が可能となった。又ポリイミド膜
と抵抗層は高不純物層により分離されているので電気的
に独立であり、出力の直線性、温度依存性の劣化はない
。
層を設け、通電により加熱することによりポリイミド膜
中から水分の脱離が困難な高湿度領域に於いても、応答
時間を早め通常の計測が可能となった。又ポリイミド膜
と抵抗層は高不純物層により分離されているので電気的
に独立であり、出力の直線性、温度依存性の劣化はない
。
第１図は本発明に係る湿度検知素子の実施例を示す斜視
図、第２図は第１図の底面図、第３図は本発明に係る湿
度検知素子の他の実施例を示す側面図である。 １・・・Ｎ型シリコン半導体基板 う ２．２・・・酸化膜 ３・・・高不純物濃度のＮ゛層 ４・・・Ｐ゛拡散抵抗層 ５・・・ポリイミド感湿膜 ６、６’、 ７．７’・・・電極金属薄膜８・・・導電
ペースト ９．９，１０．１０・・・リード線 第２図
図、第２図は第１図の底面図、第３図は本発明に係る湿
度検知素子の他の実施例を示す側面図である。 １・・・Ｎ型シリコン半導体基板 う ２．２・・・酸化膜 ３・・・高不純物濃度のＮ゛層 ４・・・Ｐ゛拡散抵抗層 ５・・・ポリイミド感湿膜 ６、６’、 ７．７’・・・電極金属薄膜８・・・導電
ペースト ９．９，１０．１０・・・リード線 第２図
Claims (1)
- 半導体基板の一面に形成された高不純物濃度層上にポ
リイミド感湿膜，電極金属薄膜を順次形成し、且つ前記
半導体基板の他の一面に抵抗層を設けた湿度検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29569588A JPH02140654A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 湿度検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29569588A JPH02140654A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 湿度検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140654A true JPH02140654A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17823970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29569588A Pending JPH02140654A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 湿度検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02140654A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183245A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-07-19 | Denso Corp | 湿度センサ |
| JP2008039431A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Denso Corp | 湿度検出装置 |
-
1988
- 1988-11-21 JP JP29569588A patent/JPH02140654A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183245A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-07-19 | Denso Corp | 湿度センサ |
| US7481107B2 (en) | 2005-12-08 | 2009-01-27 | Denso Corporation | Humidity sensor with setting member for setting maximum amount of moisture in humidity sensitive member |
| DE102006057945B4 (de) | 2005-12-08 | 2018-08-02 | Denso Corporation | Feuchtigkeitsgehaltssensor mit einem Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in einem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil |
| JP2008039431A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Denso Corp | 湿度検出装置 |
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