JPH0528340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜感湿素子に関する。更に詳しく
は、耐環境性にすぐれかつ応答性の点でも良好な
薄膜感湿素子に関する。

〔従来の技術〕

基板表面にくし型電極などの取出電極を形成さ
せた薄膜感湿素子の基板としては、ガラス板など
の絶縁物が考えられるが、ガラス板は熱伝導が悪
いばかりではなく、素子の電気特性が相対湿度の
みに依存する場合などでは、特に薄膜の即応性を
損わせてしまうことにもなる。また、測定雰囲気
の急激な温度変化により表面に結露を生じた場合
などには、基板の温度追従性が悪いため、正確な
湿度の測定を困難とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者らは、耐環境性にすぐれかつ応答性の
点でも良好な導電性くし型電極を有する薄膜感湿
素子を求めて種々検討の結果、特定の絶縁性基板
を用いかつくし型電極部分を特定の高分子薄膜で
覆うことにより、かかる課題が効果的に解決され
ることを見出した。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従つて、本発明は薄膜感湿素子に係り、この薄
膜感湿素子は、シリコン基板表面を酸化して形成
させた絶縁膜の上に更に形成させた導電性くし型
電極を高分子薄膜で覆つてなる。

基板材料として、従来からガラスプレートなど
がよく用いられているが、ガラスは熱伝導率が
1.38W／ｍ．ｋ（300k）と低く、温度変化に対す
る応答が遅い。これに対して、シリコンの熱伝導
率は1.45×10²W／ｍ．ｋ（300k）と、ガラスのそ
れよりも２桁も大きいため、応答速度が大幅に改
善できる。本発明においては、このような好まし
い特性を有するシリコンの表面を酸化して絶縁化
し、基板として有効に使用せんとするものであ
る。

基板材料としてのシリコンには、厚さ約0.2〜
0.5mm程度のシリコンウエハーが一般に用いられ、
その表面は熱酸化、陽極酸化などにより酸化され
る。一般には、熱酸化法が用いられ、その場合に
はこのシリコンウエハーを酸素の流通下に、約
800〜1250℃に約１〜４時間加熱することにより、
その表面を熱酸化して酸化けい素（SiO₂）の絶
縁膜を形成させる。形成される絶縁膜の厚さは、
熱酸化条件、主として加熱温度および加熱時間に
よつて左右されるが、一般には約0.1〜0.5μｍ程
度に形成される。

このようにしてシリコン基板表面に形成された
絶縁膜の上には、更に導電性くし型電極が形成さ
れる。導電性くし型電極の形成に際しては、まず
この絶縁膜上のステンレススチール、ハステロイ
Ｃ、インコネル、モネル、金などの耐食性金属や
銀、アルミニウムなどの電極形成材料金属をスパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などによ
り、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さの薄膜が形成され、
次にそこにフオトレジストパターンを形成させ
る。

例えば、アルミニウムの場合には、このように
して形成された電極形成材料金属薄膜へのフオト
レジストパターンの形成は、周知のフオトリソグ
ラフ工程を適用することによつて行われる。即
ち、金属薄膜上にフオトレジストコーテイングを
行ない、そこにくし型電極のパターンの陰画また
は陽画を焼付けたガラス乾板を重ね、光照射によ
る焼付けおよび現像によつて行われる。この後、
湿式化学エツチングが行われるが、エツチング液
としては、リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重
量比65：15：５：15）混合液、BHF（フツ素系）、
塩化第２鉄水溶液、硝酸、リン酸−硫酸混合液な
どが用いられる。

このようにして絶縁性基板上に形成させた導電
性くし型電極の面は、感湿特性にすぐれた高分子
薄膜によつて覆われる。この高分子薄膜の形成
は、プラズマ重合法によつて行われ、プラズマ重
合される単量体としては、例えばトリメチルシリ
ルジメチルアミン、トリエチルシラザン、ヘキサ
メチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラ
ザンなどの含窒素有機けい素化合物が用いられ
る。

このプラズマ重合法により、約0.2〜0.6μｍ程
度の厚さの高分子薄膜が取出電極部分を除いて形
成されるが、形成されたプラズマ重合膜は電気抵
抗が高く、通常は絶縁性の薄膜であるが、その表
面を臭化メチル、臭化エチル、ヨウ化メチル、ヨ
ウ化エチルなどのハロゲン化アルキルのガスと接
触させると、その抵抗値を下げることができる。
これは、化学反応や拡散現象により、膜中に臭素
やヨウ素が取り込まれ、そのために導電性が改善
されるためと考えられる。

図面の第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の
一態様を示すそれの平面図であり、表面に熱酸化
絶縁膜を形成させたシリコン基板１上に導電性く
し型電極２，２′が形成され、その表面はハロゲ
ン化アルキルで処理されたプラズマ重合膜３によ
つて覆われており、この重合膜によつて覆われて
いない取出電極部分には、半田付けあるいは銀ペ
ースト４，４′により、リード線５，５′が取り付
けられている。

〔発明の効果〕

本発明に係る薄膜感湿素子は、絶縁基板として
シリコン基板の表面を酸化したものを用いること
により、素子の環境への温度追従性が良好とな
り、応答速度が改善される。また、プラズマ重合
膜よりなる、感湿膜としての高分子導膜のハロゲ
ン化アルキルによる処理は、導電性の更に一層の
向上を達成せしめる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 厚さ0.5mmのシリコンウエハーを、酸化流通下
の管状炉中で、1200℃に２時間加熱し、その表面
に約0.2μｍに達していると思われる酸化けい素絶
縁膜を形成させた。この絶縁膜上に、アルミニウ
ム−けい素（99：１）のスパツタリング膜を約
0.3μｍの厚さで形成させ、この薄膜にフオトレジ
ストパターンを形成させた後、湿式化学エツチン
グすることにより、幅100μｍ、間隔100μｍの線
状歯を13mmの長さで多数本形成させ、その長さの
内11mmに相当する部分で互いに対向する線状歯同
士が噛み合つているような状態のくし型電極を形
成させた。

次いで、このくし型電極部分を十分に覆うよう
に、トリメチルシリルメチルアミンのプラズマ重
合膜を約0.2μｍの厚さで形成させ、その後このプ
ラズマ重合膜に臭化メチルガスを60℃で45時間気
相接触させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の一態様
を示すそれの平面図である。 （符号の説明） １……熱酸化絶縁膜を形成させたシリコン基板、
２……導電性くし型電極、３……プラズマ重合
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリコン基板表面を酸化して形成させた絶縁
   膜の上に更に形成させた導電性くし型電極を、ハ
   ロゲン化アルキルで処理された含窒素有機けい素
   化合物プラズマ重合膜よりなる高分子薄膜で覆つ
   てなる薄膜感湿素子。 ２ シリコン基板表面の酸化が熱酸化によつて行
   われた特許請求の範囲第１項記載の薄膜感湿素
   子。