WO2019111463A1 - 湿度センサおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2019111463A1
WO2019111463A1 PCT/JP2018/032627 JP2018032627W WO2019111463A1 WO 2019111463 A1 WO2019111463 A1 WO 2019111463A1 JP 2018032627 W JP2018032627 W JP 2018032627W WO 2019111463 A1 WO2019111463 A1 WO 2019111463A1
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humidity sensor
wiring
heat conducting
potential
heater
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PCT/JP2018/032627
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佐久間　憲之
保夫 小野瀬
太田　和宏
中野　洋
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
    • G01N27/18—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by changes in the thermal conductivity of a surrounding material to be tested

Definitions

  • the present invention relates to a humidity sensor and a method of manufacturing the same.
  • the wiring pattern of the heater has a shape in which the wiring pattern of the heater is continuously folded back in the direction along the fluid flow, and the folding distance is close in the vicinity of the current terminal.
  • JP 2005-181016 A (patent document 2), at the time of exposure by providing a dummy wiring portion which is not electrically connected to the wiring portion in at least a part of the wiring portion non-formation region in the thermal sensor. Discloses a technique for reducing the processing variation of each wiring portion due to etching while keeping the degree of light wrap around the resist constant.
  • a sensor manufactured by MEMS Micro Electro Mechanical Systems: Micro-Electro-Mechanical Systems
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems: Micro-Electro-Mechanical Systems
  • the inventor of the present invention is engaged in research and development of various sensors using the above-described MEMS technology, and as a result of intensive studies, in the thermal resistance type humidity sensor having a heater, variations in the temperature distribution of the heater occur. It has been found that variations in temperature distribution cause deterioration of the measurement accuracy of the humidity sensor and deterioration of the sensor with time.
  • the humidity sensor includes a support having an opening, an insulating film formed to cover the opening above the support, a wire formed on the insulating film, and a heat conducting portion. And.
  • the heat conducting portion is made of a material having a thermal conductivity larger than that of the insulating film, and in a plan view, the heat conducting portion is surrounded by the wiring in three or more directions out of the four directions.
  • the humidity sensor includes a support having an opening, an insulating film formed to cover the opening above the support, a wire formed on the insulating film, and a heat conducting portion.
  • the heat conducting portion is made of a material having a thermal conductivity larger than that of the insulating film, and in a plan view, the heat conducting portion is surrounded by the wiring in three or more directions out of the four directions. Furthermore, the wiring is connected between a first potential and a second potential higher than the first potential, and the heat conducting unit is connected between a third potential and a fourth potential higher than the third potential. It is done.
  • the humidity sensor measures the humidity of the gas by changing the voltage or the current of the wiring by causing the current to flow through the wiring to generate heat and evaporating the moisture in the gas above or below the wiring.
  • the temperature of the heat conducting part is measured by passing a current through the heat conducting part, thereby changing the resistance of the heat conducting part.
  • a method of manufacturing a humidity sensor includes (a) forming an insulating film on a support, (b) forming a conductive film on the insulating film, and (c) forming the conductive film. Forming a wiring and a heat conducting portion by patterning; and (d) forming an opening by removing the support under the wiring and the heat conducting portion. Then, in the step (c), the heat conducting portion is formed so that three or more of the four directions are surrounded by the wiring in a plan view.
  • the characteristics of the humidity sensor can be improved. Moreover, according to the method of manufacturing the humidity sensor in one embodiment, it is possible to manufacture a humidity sensor with good characteristics.
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a humidity sensor of Embodiment 1;
  • FIG. 3 (a) is a plan view showing the positional relationship between the formation region of the heat conduction portion, the heater region and the formation region of the opening, and
  • FIG. 3 (b) is a plan view for explaining the folded wiring.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a manufacturing process of the humidity sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a manufacturing process of the humidity sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the humidity sensor of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a manufacturing process of the humidity sensor of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the state of measurement of humidity by the humidity sensor of the first embodiment. It is a top view which shows the structure of the humidity sensor of Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the state of measurement of humidity by the humidity sensor of the first embodiment. It is a top view which shows the structure of the humidity sensor of Comparative Examples 1 and
  • FIG. 20 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of application example 1 of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of application example 2 of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of application example 3 of the third embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of Embodiment 4; FIG.
  • 20 is a plan view showing a configuration of a humidity sensor of Embodiment 5; It is a top view which shows the structural example of a humidity sensor. It is a top view which shows the example of a shape of the heat conduction part of a humidity sensor.
  • Embodiment 1 are plan views or cross-sectional views showing the configuration of the humidity sensor of the present embodiment.
  • the AA cross section in FIG. 1 corresponds to FIG.
  • the humidity sensor of the present embodiment is roughly divided into three parts: an upper part, a middle part and a lower part.
  • the middle layer portion is made of a support (semiconductor substrate 2) having an opening 8, and the upper layer portion made of a plurality of films is arranged to cover the opening 8 of the support.
  • the lower layer portion of the pedestal 16 is disposed to cover the opening 8 of the support.
  • the pedestal 16 in the lower layer portion has a ventilation hole (through hole) 17, and the opening 8 and the ventilation hole 17 are disposed so as to be connected.
  • the upper layer portion is provided with an insulating layer formed of a plurality of insulating films (9 to 14), and a heater wiring (heater wiring, heat generating resistor) 3 formed of a conductive material and lead wiring 4a provided inside the insulating layer. 4 b and a heat conducting portion (dummy pattern) 5.
  • the heater wire 3 may be a material that causes a temperature rise by energization, and the heat conductive portion 5 has a heat conductivity higher than that of the insulating film above or below it. It may be a material.
  • a high melting point metal can be used. Specifically, Mo (molybdenum) or W (tungsten) can be used.
  • the insulating layer is composed of a plurality of insulating films, and here, from the lower side (the opening 8 side), the silicon oxide film 9, the silicon nitride film 10, the silicon oxide film 11, the silicon oxide film 12, the silicon nitride film 13, the oxide It consists of a silicon film 14.
  • the heater wire 3, the lead wires 4 a and 4 b, and the heat conducting portion 5 are provided between the silicon oxide film 11 and the silicon oxide film 12.
  • electrodes 7a and 7b are provided on the insulating layer, and the electrodes 7a and 7b and the lead wires 4a and 4b are electrically connected by plugs provided in the contact holes (connection holes) 6, respectively. ing.
  • the middle layer portion is made of the semiconductor substrate 2 which is a support.
  • the semiconductor substrate 2 has an opening 8.
  • This opening 8 may be referred to as a diaphragm.
  • a single crystal silicon substrate can be used as the semiconductor substrate 2.
  • the insulating layer or the like formed of a plurality of insulating films (9 to 14) is provided on the semiconductor substrate 2, and the silicon oxide film 9 ′ is provided below the semiconductor substrate 2.
  • the semiconductor substrate 2 is connected to the lower layer (base 16) via the silicon oxide film 9 'and the adhesive 18.
  • the silicon oxide film 9 ′ and the adhesive 18 are also referred to as a middle layer portion.
  • the pedestal 16 in the lower layer portion is made of a material such as glass, Si (silicon), or resin, and has a vent hole 17. As described above, the pedestal 16 and the semiconductor substrate 2 are aligned by the adhesive 18 so that the ventilation holes 17 and the openings 8 overlap with each other.
  • the planar shape of the humidity sensor 1 is substantially rectangular.
  • the planar shape of the opening 8 of the semiconductor substrate 2 is substantially rectangular.
  • the heater wire 3 and the heat conducting portion 5 are disposed above the opening 8.
  • the heater wire 3 and the heat conducting portion 5 are provided in the heater area 2A.
  • the heater area 2 ⁇ / b> A is an area heated by the heater wire 3 and is, for example, a substantially rectangular area defined by the outermost shape of the heater wire 3. In the plan view of FIG. 1 etc., in order to make the structure intelligible, a part of the component is shown through.
  • the heater wire 3 is disposed to surround the heat conducting portion 5 in a plan view. That is, the heat conducting part 5 starts from the heat conducting part 5, and X1 direction (left direction in FIG. 1), X2 direction (right direction in FIG. 1), Y1 direction (downward direction in FIG. 1), Y2 Four directions of the direction (upward in FIG. 1) are surrounded by the heater wiring 3. As described above, the heat conduction portion 5 is surrounded by the heater wiring 3 in three or more directions out of the four directions.
  • the heat conducting portion 5 is disposed at the center of the heater area 2A. Further, the heater region 2A is disposed at the center of the opening 8.
  • FIG. 3A shows the positional relationship between the formation region 3A of the heat conduction portion (5), the heater region 2A, and the formation region 1A of the opening (8).
  • the heater wire 3 is a folded wire.
  • the return wiring means a wiring which is drawn while being bent to a region other than the formation region 3A of the heat conduction portion (5) in the heater region 2A, and the direction of current flow as shown in FIG. 3 (b) Is a wire routed in such a manner that the wiring portion in the first direction and the wiring portion in the second direction opposite to the first direction are arranged side by side at a predetermined distance.
  • the above-mentioned heater area 2A is, for example, a square of 90 ⁇ m, and the formation area 3A of the heat conduction portion (5) is a square of 20 ⁇ m. Therefore, a rectangular annular area having a width of 35 ⁇ m is a routing area of the heater wiring 3.
  • the wiring width (W1) of the heater wiring 3 is preferably 10 ⁇ m or less, for example, and the wiring interval (S1) is preferably smaller than the wiring width.
  • the width (W2) of the short side of the heat conducting portion 5 is preferably larger than the width (W1) of the heater wire, and the distance (S2) between the heater wire 3 located at the innermost position and the heat conducting portion is the heater wire It is preferable that the wiring interval (S1) of the above is equal to or more than that.
  • the semiconductor substrate 2 is prepared.
  • a single crystal silicon substrate (silicon wafer) is used as the semiconductor substrate 2.
  • the single crystal silicon substrate is made of, for example, Si having a crystal orientation of ⁇ 100>.
  • a silicon oxide film 9 is formed on the semiconductor substrate 2 as an insulating film.
  • the silicon oxide film 9 is formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate (single crystal silicon substrate) 2.
  • oxygen or water vapor is introduced into a thermal oxidation furnace, and heat of 1000 ° C. or more is applied to form a silicon oxide film 9.
  • the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method becomes a film having a compressive stress.
  • a silicon oxide film 9 ' is formed not only on the upper surface of the semiconductor substrate (single crystal silicon substrate) 2 but also on the lower surface.
  • the silicon oxide films (9, 9 ') on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate (single crystal silicon substrate) 2 may be formed in different steps.
  • a silicon nitride film 10 is formed on the silicon oxide film 9 as an insulating film by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the silicon nitride film is formed by the CVD method, it becomes a film having a tensile stress.
  • a silicon oxide film 11 is formed on the silicon nitride film 10 as an insulating film by using a CVD method or the like.
  • the silicon oxide film formed by the CVD method becomes a film having a compressive stress.
  • a silicon nitride film and a silicon oxide film may be further added.
  • a heater wire (heater wire) 3, a heat conducting portion (dummy pattern) 5 and lead wires 4a and 4b are formed.
  • the surface of the silicon oxide film 11 is modified by slightly etching the surface of the silicon oxide film 11. Specifically, for example, the surface of the silicon oxide film 11 is etched by a thickness of about 15 nm by sputter etching using Ar gas.
  • a metal film (conductive film) is formed on the silicon oxide film 11.
  • a refractory metal film is deposited on the silicon oxide film 11 by sputtering or the like.
  • a Mo (molybdenum) film is deposited 160 nm as a refractory metal film.
  • a W (tungsten) film may be used.
  • the metal film is patterned. That is, a photoresist film (not shown) is applied on a metal film (Mo film), exposed and developed to form a photoresist film on the area where the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4a and 4b are formed. Remain (photolithographic technology).
  • the metal film is dry etched to form the heater wiring 3, the heat conducting portion 5, and the lead wiring 4a, 4b. Thereafter, the photoresist film is removed.
  • the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4a and 4b are formed in the same layer.
  • To be formed in the same layer means to be formed in the same step using the same material.
  • a three-layer insulating film is formed on the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4 a and 4 b.
  • a silicon oxide film 12 as an insulating film is formed on the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4a and 4b by the CVD method or the like.
  • a silicon nitride film 13 is formed as an insulating film on the silicon oxide film 12 by using a CVD method or the like.
  • a silicon oxide film 14 is formed as an insulating film on the silicon nitride film 13 by using a CVD method or the like.
  • the film stress is reduced by laminating the film having compressive stress and the film having compressive stress on the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4 a and 4 b as well, and the film stress is reduced, which is undesirable for the sensor itself. Stress can be prevented.
  • a silicon oxide film as the insulating films disposed above and below the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wires 4 a and 4 b, that is, the insulating films in contact.
  • a silicon nitride film and a silicon oxide film may be further added.
  • heat treatment may be performed to adjust the stress of the metal film (heater wire 3, heat conducting portion 5 and lead wires 4a, 4b) formed so far, and the insulating film (9 to 11, 12 to 14). .
  • contact holes 6 are formed by partially removing the insulating films (12 to 14) on the lead wires 4a and 4b, and are connected to the lead wires 4a and 4b.
  • the electrodes 7a, 7b are formed.
  • a photoresist film (not shown) is coated on the silicon oxide film 14 and exposed and developed to form a photoresist film having an opening in the formation region of the contact hole 6 (photolithographic technique).
  • the silicon oxide film 14, the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 are dry etched to form contact holes 6 on the lead wires 4a and 4b.
  • Lead wires 4 a and 4 b are exposed at the bottom of the contact hole 6. Thereafter, the photoresist film is removed.
  • the surfaces of the silicon oxide film 14 and the exposed portions of the lead wires 4a and 4b are slightly etched to reform these surfaces. Specifically, for example, these surfaces are etched by a thickness of about 15 nm by sputter etching using Ar gas.
  • a metal film (conductive film) is formed on the silicon oxide film 14 including the inside of the contact hole 6.
  • a barrier metal film is deposited on the silicon oxide film 14 including the inside of the contact hole 6 using a sputtering method or the like, and a main metal film is further deposited.
  • a Ti (titanium) film is deposited to a thickness of 20 to 200 nm as a barrier metal film
  • an Al (aluminum) film is deposited as a main metal film to a thickness larger than that of the barrier metal film.
  • a TiN (titanium nitride) film or a TiW (tungsten nitride) film may be used as the barrier metal film, in addition to a Ti (titanium) film.
  • a laminated film of these films may be used as a barrier metal film.
  • an alloy film containing Al as a main component may be used as the main metal film.
  • a photoresist film (not shown) is applied on the main metal film, exposed and developed to form a photoresist film covering the formation regions of the electrodes 7a and 7b.
  • the main metal film and the barrier metal film are dry etched to form the electrodes 7a and 7b.
  • the electrode 7 a is connected to the lead wiring 4 a through the plug in the contact hole 6, and the electrode 7 b is connected to the lead wiring 4 b through the plug in the contact hole 6. Thereafter, the photoresist film is removed.
  • the opening 8 is formed in the semiconductor substrate 2.
  • the back surface side of the semiconductor substrate 2 is an upper surface, and a photoresist film (not shown) is applied on the silicon oxide film 9 ′, exposed and developed to form a photo with an opening in the formation region of the opening 8 A resist film is formed.
  • the silicon oxide film 9 ' is dry etched to form an opening in the silicon oxide film 9'.
  • the photoresist film is removed by ashing or the like.
  • the semiconductor substrate 2 is wet etched until the silicon oxide film 9 ′ is exposed, thereby forming the opening 8 in the semiconductor substrate 2.
  • wet etching is performed using a KOH (potassium hydroxide) solution or a TMAH (tetramethylamide) solution.
  • the opening 8 may be formed by dry etching.
  • the opening 8 may be formed by dry etching using a fluorine-based gas.
  • the silicon oxide film 9 ′ formed on the back surface of the semiconductor substrate 2 is used as a mask (hard mask), but a laminated film (for example, the silicon oxide film 9) in which another film is laminated on the silicon oxide film 9 ′.
  • a laminated film of 'and silicon nitride film 10' may be used as a mask (hard mask).
  • an insulating film is separately formed on the back surface of the semiconductor substrate 2, and this insulating film may be used as a mask. Good.
  • a protective insulating film is formed on the silicon oxide film 14 and the electrodes (external connection electrodes) 7a and 7b, and the protective insulating film on the electrodes 7a and 7b is removed to expose a part of these electrodes. May form a pad.
  • the pads are connected to wiring (terminals) and the like of the wiring substrate (supporting substrate, printed substrate) and the like using bonding wires and the like (see FIGS. 17 and 18). After this, the semiconductor substrate 2 in the wafer state is cut into chips.
  • the pedestal 16 having the silicon oxide film 9 ′ and the ventilation holes 17 is attached with an adhesive 18. At this time, the silicon oxide film 9 ′ and the pedestal 16 are bonded so that the opening 8 and the ventilation hole 17 are connected so as to be connected. After bonding the semiconductor substrate 2 and the pedestal 16 in a wafer state, chips may be formed.
  • the humidity sensor shown in FIGS. 1 and 2 can be formed.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing how humidity is measured by the humidity sensor of the present embodiment.
  • the humidity sensor of the present embodiment is a thermal resistance humidity sensor.
  • a potential is applied to the electrodes 7 a and 7 b connected to the heater wiring 3, and a current is supplied to the heater wiring 3 to cause the heater wiring 3 to generate heat.
  • a ground potential (0 V) is applied to the electrode 7a
  • a power source potential eg, 5 V
  • the current flowing through the heater wiring 3 is a constant current (low current control), and the temperature of the heater region 2A is about 500.degree.
  • a thermal resistance type humidity sensor is another type of humidity sensor, for example, a resistance type humidity sensor or a capacitance type that measures humidity from a change in resistance value or capacitance value using a moisture sensitive film. Detection sensitivity is high compared to the humidity sensor. In particular, it is excellent in humidity detection in high temperature and high humidity environments.
  • the humidity sensor according to the present embodiment can suppress variations in temperature distribution in the heater region, and can make temperature distribution in the heater region more uniform. Variations in voltage change due to evaporation can be reduced, and the measurement accuracy of humidity can be improved.
  • the temperature distribution in the heater region uniform it is possible to suppress a partial increase in temperature in the heater region and to suppress a change in electrical characteristics such as resistance of the heater wiring with time. it can. Thereby, long-term reliability can be maintained.
  • FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 14A shows the configuration of Comparative Example 1
  • FIG. 14B shows the configuration of Comparative Example 2. As shown in FIG.
  • the comparative example 1 of FIG. 14A is a humidity sensor in which the heater wiring 3 is disposed repeatedly also in the central portion in the heater region 2A.
  • Comparative Example 2 of FIG. 14B is a humidity sensor in which the heater wiring 3 is disposed so as to avoid the central portion (3A) in the heater region 2A.
  • the comparative example 2 corresponds to a structure in which the heat conducting portion 5 of the humidity sensor (FIG. 1) of the present embodiment is omitted.
  • FIG. 15 is a diagram showing a temperature profile of the heater area.
  • the graph a shows the case of the present embodiment
  • the graph b shows the case of the comparative example 2
  • the graph c shows the case of the comparative example 1.
  • the set temperature of the heater wire 3 was set to 500 ° C., and the temperature at each position in the X1 direction and the X2 direction from the center (reference 0) of the heater region 2A and the center was obtained by simulation.
  • the material of the heater wiring was calculated as Mo (thermal conductivity 138 W / m ⁇ K), and the insulating film was calculated as silicon oxide (thermal conductivity 6 W / m ⁇ K).
  • the horizontal axis in FIG. 15 is the distance [ ⁇ m] from the center (reference 0) of the heater area 2A, and the vertical axis is the rate of change [%] with respect to the set temperature.
  • the temperature of the central portion (3A) in the heater area 2A becomes too high, and the temperature distribution in the heater area becomes uneven. Specifically, the end portion of the heater region 2A is surrounded by the insulating film having low thermal conductivity, and therefore, the temperature is approximately 8% (T0) lower than the set temperature. On the other hand, the temperature rises from the end of the heater region 2A toward the central portion (3A), and the temperature in the central portion is about 15% (T1) higher than the set temperature. Since the temperature distribution is concentric on the plane, the central portion of the heater region 2A is a local high temperature portion, and the temperature corresponding to T0 + T1 between the end portion and the central portion of the heater region 2A. There is a difference. Such temperature differences may cause variations in humidity detection.
  • the temperature of the central portion 3A in the heater area 2A can be suppressed, and the uniformity of the temperature distribution in the heater area is higher than that of the comparative example 1.
  • the heater wiring 3 is not disposed at the central portion 3A in the heater region 2A, so the temperature is about 5% lower than the set temperature in the central portion 3A of the heater region 2A.
  • the temperature is about 10% (T2) higher than the set temperature. Therefore, on the plane, a doughnut-shaped high temperature part in the heater area and a low temperature part are generated at the end part and the central part of the heater area 2A, and a temperature difference corresponding to T0 + T2 is generated as a whole.
  • the heat conducting portion 5 is provided in the heater area 2A, the uniformity of the temperature in the heater area can be improved, and the temperature in the heater area can be made closer to the set temperature. .
  • the temperature in the central portion of the heater region 2A that tends to be high temperature, the temperature can be made similar to the set temperature, and also in the high temperature portion around ⁇ 30 ⁇ m from the center The temperature can be kept about 5% (T3) higher than the set temperature. Therefore, although the temperature (T0) at the end of the heater area 2A is the same as in Comparative Examples 1 and 2, the high temperature part in the heater area can keep the temperature rise of about 5% of the set temperature. It can be seen that the temperature uniformity of the
  • FIG. 16 is a diagram showing a change in resistance due to the energization time of the heater wiring.
  • the graph a shows the case of the present embodiment
  • the graph b shows the case of the comparative example 2
  • the graph c shows the case of the comparative example 1.
  • the humidity sensor (chip) was heated to 500 ° C.
  • current was applied to the heater wiring, and the resistance of the heater wiring was measured every predetermined time (acceleration test).
  • the horizontal axis in FIG. 16 is the energization time [hours], and the vertical axis is the resistance change rate [%].
  • the change in resistance of the heater wiring can be suppressed.
  • the heater resistance value changes by about 0.55% when compared at an energization time of 300 hours.
  • Comparative Example 2 in which the heater wiring 3 is not provided in the central portion (3A) in the heater region 2A, the heater resistance value changes by about 0.14%.
  • the change rate of the heater resistance value is about 0.05%, and it can be seen that the change of the resistance of the heater wiring can be suppressed.
  • Such a change in the resistance of the heater wiring is also a factor in the plastic deformation of the insulating film in the lower layer of the heater wiring 3 due to the generation of a local high temperature portion of the heater region 2A. That is, when the heater wiring 3 is metal, for example, Mo, its linear expansion coefficient is about 5.1 ⁇ 10 ⁇ 6 / K. In addition, an insulating film is disposed between the heater wires 3 and the linear expansion coefficient thereof is about 0.7 ⁇ 10 ⁇ 6 / K in the case of silicon oxide. Such differences in coefficient of linear expansion can cause stresses during heating.
  • the linear expansion coefficient is averaged in the heater region 2A, and film deformation is suppressed by stress dispersion.
  • plastic deformation of the insulating film in the lower layer of the heater wire 3 can be suppressed, and it is considered that the rate of change in resistance of the heater wire is reduced.
  • the temperature distribution in the heater area can be made more uniform by suppressing the variation in the temperature distribution in the heater area. Variations in change can be reduced, and the measurement accuracy of humidity can be improved.
  • the temporal change of the electrical characteristics such as the resistance of the heater wiring tends to be larger as the set temperature at the time of heating by the heater wiring 3 is higher. Therefore, by keeping the set temperature low, it is possible to suppress the change with time of the electrical characteristics.
  • the humidity sensor the higher the set temperature, the higher the detection sensitivity of the humidity. Therefore, the set temperature is higher as compared with other flow rate sensors and the like.
  • the set temperature of the humidity sensor is, for example, about 300 ° C. to 600 ° C., and more preferably 400 ° C. or more and 550 ° C. or less. This set temperature is the temperature of the heater wiring at the time of heating.
  • the material of the heat conducting portion 5 is not limited to metal, and a material having a thermal conductivity higher than that of the insulating film thereon or the insulating film therebelow can be used. In addition, it is more effective if the linear expansion coefficient is equal to or more than the silicon oxide film.
  • aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like may be used as the material of the heat conducting portion 5 in addition to metal.
  • the above metals, in particular, high melting point metals can endure high temperatures, and are suitably used as the heat conducting portion 5.
  • the arrangement position of the heat conducting portion 5 is preferably arranged at the center of the heater area 2A, and preferably arranged so as to include at least the center point of the heater area 2A.
  • the heater wire 3, the lead wires 4a and 4b, and the heat conducting portion 5 are formed in the same layer, but they may be formed in different layers. However, it is preferable to arrange the heater wiring 3 and the heat conducting portion 5 in a position not overlapping in a plan view.
  • the position where the ventilation holes 17 of the pedestal 16 are formed is not limited to the position shown in FIG. 2 and may be another position as long as conduction with the opening 8 can be achieved.
  • a groove may be provided on the upper surface of the pedestal 16 and this groove may be used as the ventilation hole 17.
  • the ventilation hole 17 of the pedestal 16 may be omitted, and the humidity of only the gas above the humidity sensor may be detected.
  • the pedestal 16 may be omitted, and the semiconductor substrate 2 may be attached to the wiring substrate (supporting substrate, printed substrate).
  • the heater wiring 3 is preferable to arrange the heater wiring 3 in line symmetry with respect to a reference line passing through the center point of the heater region 2A. Thereby, the temperature of the heater area 2A can be made more uniform.
  • Second Embodiment a sensor module in which the humidity sensor of Embodiment 1 is incorporated will be described.
  • the humidity sensor of the first embodiment can be incorporated into, for example, a sensor module in which various sensors are mixedly mounted.
  • FIG. 17 and 18 are schematic views showing a sensor module in which a humidity sensor is incorporated.
  • FIG. 17 is a schematic view showing the inside through a cover on the surface of the sensor module
  • FIG. 18 is a schematic view showing a cross section along BB in FIG.
  • the sensor module 20 having the humidity sensor (chip) 1 mounted thereon is mounted on the intake pipe 21, and the support substrate 22 on which various components such as the sensor and the controller are mounted is used.
  • the support substrate 22 is, for example, a printed circuit board on which a wiring is printed.
  • the connector 30 is connected to the support substrate 22.
  • a flow rate sensor 23 On the support substrate 22, a flow rate sensor 23, a control device (for example, a chip mounted with a control circuit or a microcomputer) 24, and a humidity sensor 1 are mounted.
  • the body 25 of the sensor module has a surface cover and an inner wall, and is divided into the control unit 29 and the detection unit 27 by the surface cover and the inner wall.
  • a flow rate sensor 23 and a control device 24 are disposed in the control unit 29, and a humidity sensor 1 is disposed in the detection unit 27.
  • a sub passage (sub flow passage) 26 is provided in the body 25 of the sensor module, and a part of the flow rate sensor 23 is provided in contact with the sub passage 26.
  • the detection unit 27 is also provided with a gas replacement port 28.
  • the gas replacement port 28 is provided downstream so as not to be affected by the flow of gas, and the opening area is smaller than that of the sub passage 26 and the like, and has a crank shape.
  • the humidity sensor 1 when the gas in the rapid flow contacts the heater area 2A, the temperature distribution of the heater area 2A is affected, and the detection accuracy is reduced. It is preferable to provide.
  • the flow rate sensor 23, the control device 24, and the humidity sensor 1 are connected to the wiring on the surface of the support substrate 22 by bonding wires. That is, the pad of the humidity sensor 1 or the like and the end of the wiring on the surface of the support substrate 22 are connected by the bonding wire.
  • the protective material 31 may be provided so as to cover these.
  • the gas (for example, air) 32 taken into the intake pipe 21 passes through the sub passage 26, and the flow rate sensor 23 measures the flow rate of the gas 32. Further, the gas 32 flows into the detection unit 27 from the gas replacement port 28, and the humidity sensor 1 measures the humidity of the gas 32.
  • the measurement results by the humidity sensor 1 and the flow rate sensor 23 are calculated in the control device 24 and sent to the outside through the connector 30 as a detection signal.
  • the control device of the humidity sensor 1 and the control device of the flow rate sensor 23 may not be integrated.
  • a map for calculating the water content from the humidity detection voltage (potential difference between the electrodes) when the humidity is changed is prepared, and the humidity is calculated using this map, and the control device Output from 24
  • the fuel consumption can be improved by incorporating such a sensor module into an internal combustion engine such as a car, detecting the amount of intake air, the pressure and humidity of the intake air, and spraying an optimal amount of fuel. Further, by using the humidity sensor according to the present embodiment, the measurement accuracy of the sensor module can be improved, and long-term reliability can be maintained.
  • the heat conducting part 5 is in the floating state, but the heat conducting part 5 may be fixed at a predetermined potential.
  • FIG. 19 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of this application example.
  • the configuration of the humidity sensor of this application example is substantially the same as that of the first embodiment (FIG. 1) except that the heat conducting portion (dummy pattern) 5 is connected to the electrode 7c through the lead wire 4c. is there.
  • the members having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted.
  • the heat conducting portion 5 is provided at the central portion (3A) of the heater region 2A. This point is the same as that of the first embodiment.
  • the heat conducting portion 5 is connected to the electrode 7c through the lead wire 4c.
  • the electrode 7c is grounded, for example. In other words, this electrode 7c is connected to the ground potential (0 V).
  • the lead wire 4c is disposed between the lead wires 4a and 4b.
  • the electrode 7c is disposed between the electrodes 7a and 7b.
  • the lead wire 4c By disposing the lead wire 4c in this manner, the heat escape from the lead wire 4c can be reduced. In other words, by pulling out the lead wires 4a to 4c in the same direction, the lead wires 4c are arranged near the lead wires 4a and 4b, so that the heat escape from the lead wires 4c can be avoided. It can be reduced.
  • the shape of the heater wire 3 is different from that of the first embodiment (FIG. 1), but may be the same as that of the first embodiment (FIG. 1).
  • the humidity sensor of this application example can be formed by the same process as that of the first embodiment. Specifically, in the step of patterning a metal film on silicon oxide film 11 described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 6 and 7, heater wire 3, heat conducting portion 5 and lead wires 4a to 4c are provided.
  • contact holes 6 are formed by partially removing insulating films (12 to 14) on lead wires 4a to 4c, and are respectively connected to lead wires 4a to 4c.
  • the electrodes 7a to 7c are formed (see FIGS. 9 and 10).
  • FIG. 20 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of this application example.
  • the configuration of the humidity sensor of this application example is substantially the same as that of the first embodiment (FIG. 1) except that the heat conducting portion (dummy pattern) 5 is connected to the electrode 7a through the lead wire 4a. It is.
  • the members having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted.
  • the heat conducting portion 5 is provided at the center of the heater area 2A. This point is the same as that of the first embodiment.
  • the heat conducting portion 5 is connected to the electrode 7a via the lead wire 4a.
  • a potential lower than the potential applied to the electrode 7b, for example, the ground potential (0 V) is applied to the electrode 7a.
  • the heat conducting portion 5 is used as the electrode 7a through the lead wiring 4a, and fixed to a potential lower than the potential applied to the electrode 7b, for example, the ground potential (0 V). It can prevent up. Thereby, it is possible to prevent adhesion of dust and the like in the gas to the heat conducting portion 5, and to improve the measurement accuracy (detection accuracy) of the humidity.
  • the heat conducting portion 5 is connected to the lead wire 4a, no current flows through the heat conducting portion 5, and only heat is conducted.
  • the humidity sensor of this application example can be formed by the same process as that of the first embodiment. Specifically, in the patterning process of the metal film on the silicon oxide film 11 described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 6 and 7, the heat conducting portion 5 and the lead wire 4a are connected. It may be patterned into a shape.
  • the measurement accuracy of humidity can be improved by preventing the charge-up of the heat conducting portion 5.
  • the configuration can be simplified without increasing the number of lead wires. Further, since the number of lead wires is smaller than that of the application example 1, the heat escape from the lead wires can be reduced.
  • the planar shape of the heater wire 3 and the heat conducting portion 5 is a polygonal shape.
  • FIG. 21 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of this application example.
  • the heater wiring 3 is an octagonal folded wiring in plan view. In other words, the heater wire 3 is bent at an angle of more than 90 degrees.
  • the heat conducting part 5 has an octagonal shape in plan view.
  • the corners of the heat conducting portion 5 are chamfered.
  • the corner of the heat conducting portion 5 is bent at an angle of more than 90 degrees.
  • the corner portion of the heater wire 3 tends to have a low temperature. For this reason, by bending the heater wiring 3 at an angle exceeding 90 degrees, the area of the corner portion where the temperature is low can be reduced, and the uniformity of the temperature in the heater area can be improved. Moreover, also in the corner
  • the shape of the heater wiring 3 and the heat conduction part 5 was made into octagonal shape, it is good also as polygonal shape more than pentagon. Further, the shapes of the heater wire 3 and the heat conducting portion 5 may be circular. Also, the corner portions of the heater wire 3 and the heat conducting portion 5 may be rounded.
  • the present application example is substantially the same as the case of the first embodiment (FIG. 1) except for the shapes of the heater wire 3 and the heat conducting portion 5.
  • the humidity sensor of this application example can be formed by the same process as that of the first embodiment. Specifically, in the step of patterning the metal film on the silicon oxide film 11 described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 6 and 7, the heater wiring 3 and the heat conducting portion 5 are patterned in a polygonal shape. Just do it.
  • the heater wiring 3 and the heat conducting portion 5 in a polygonal shape, the area of the corner portion of the pattern which tends to be a low temperature can be reduced and the temperature uniformity in the heater area can be improved. it can.
  • the heat conducting part 5 is in a floating state or the heat conducting part 5 is fixed in electric potential.
  • the heat conducting part 5 may be configured to flow a current.
  • FIG. 22 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of the present embodiment.
  • the heat conducting portion (dummy pattern) 5 is in the form of wiring, one end thereof is connected to the electrode 7c through the lead wiring 4c, and the other end is the electrode 7d through the lead wiring 4d. It is connected with. Except for this configuration, it is substantially the same as the case of the application example 3 (FIG. 21) of the second embodiment.
  • the members having the same functions as those in Embodiment 1 and the like are denoted by the same reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted.
  • a voltage (potential difference) lower than the heater wiring is applied to the wiring-like heat conduction portion 5 from the electrodes 7c and 7d via the lead wirings 4c and 4d, and a minute current is flowed. From the change, it is possible to measure (temperature monitor) the temperature of the heat conducting part 5, that is, the central part (3A) of the heater area.
  • the resistance value of the wiring-like heat conduction portion 5 is, for example, about 100 ⁇ to 300 ⁇ at room temperature (25 ° C.).
  • the resistance value may be increased to 1 K ⁇ or more. By thus increasing the resistance, it is possible to achieve high sensitivity of temperature measurement.
  • the temperature of the central portion of the heater area is controlled to be constant using the resistance value of the heat conducting portion 5, and the amount of increase in power required for water evaporation is a constant current.
  • the change (increase) of the potential between the end portions of the three (between the electrodes 7a and 7b) is output and converted to humidity in the external control device 24.
  • the wire width of the heat conducting portion 5 may be smaller than the wire width of the heater wire 3. Further, the wiring interval of the heat conducting portion 5 may be smaller than the wiring interval of the heater wiring 3. As described above, the resistance of the heat conduction portion 5 can be increased by increasing the wiring density while reducing the wiring width and the wiring space of the heat conduction portion 5 in the central portion of the heater region.
  • the characteristics of the humidity sensor can be further improved by combining the temperature monitor at the center of the heater area and the heat conducting portion 5 for enhancing the uniformity of the temperature of the heater area. it can.
  • the shape of the heater wiring 3 is made into the polygon shape similarly to the example 3 of application in FIG. 22, it is good also as the shape of Embodiment 1 (FIG. 1), for example.
  • the humidity sensor of this application example can be formed by the same process as that of the first embodiment. Specifically, in the process of patterning a metal film on silicon oxide film 11 described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 6 and 7, heater interconnection 3, heat conducting portion 5 and lead interconnections 4a to 4d are provided.
  • contact holes 6 are formed by partially removing insulating films (12 to 14) on lead wires 4a to 4d, and are connected to lead wires 4a to 4d, respectively.
  • the electrodes 7a to 7d are formed (see FIGS. 9 and 10).
  • the operation of the humidity sensor of this application example is the same as that of the first embodiment.
  • a potential is applied to the electrodes 7a and 7b, the heater wiring 3 is heated, and the humidity is measured.
  • an electric potential is applied to the electrodes 7c and 7d, the heat conduction part 5 is heated, and temperature is measured.
  • the potential difference between the electrodes 7a and 7b is larger than the potential difference between the electrodes 7c and 7d.
  • the temperature measured by the temperature monitor at the central portion of the heater area may be fed back to control the heating temperature as described above so that the temperature in the heater area 2A becomes more uniform.
  • the characteristics of the humidity sensor can be further improved by using both the temperature monitor at the center of the heater area and the heat conducting portion 5 for enhancing the uniformity of the temperature of the heater area.
  • a sub heater is provided on the outer periphery of the heater region.
  • FIG. 23 is a plan view showing the configuration of the humidity sensor of this application example.
  • the configuration of the humidity sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the application example 3 (FIG. 21) of the third embodiment except for the sub heater.
  • the members having the same functions as those in Embodiment 1 and the like are denoted by the same reference numerals, and the repetitive description thereof will be omitted.
  • a sub heater is provided so as to surround heater region 2A.
  • the sub heater has a heater wire 103, lead wires 104a and 104b, and electrodes 107a and 107b.
  • the influence of the external environment temperature can be avoided by measuring the humidity while heating the gas on the outer periphery of the heater region 2A to a predetermined temperature (for example, 150 ° C. to 300 ° C.) by the sub heater.
  • a predetermined temperature for example, 150 ° C. to 300 ° C.
  • highly accurate humidity measurement can be performed even in cold regions.
  • the sub heater temperature is set lower than the temperature of the heater region for detecting the humidity.
  • the humidity sensor of this application example can be formed by the same process as that of the first embodiment. Specifically, in the patterning process of the metal film on the silicon oxide film 11 described in the first embodiment with reference to FIGS. 6 and 7, the heater wire 3, the heat conducting portion 5 and the lead wire 4a, 4b In addition to the above, the heater wire 103 and the lead wires 104a and 104b are formed.
  • the lead wire 4e has an internal resistance portion (detour wire portion) 4er.
  • the contact holes 6 are formed by partially removing the insulating films (12 to 14) on the lead wires 4a, 4b, 4e etc., and the lead wires 4a, 4b, Electrodes 7a, 7b, 7e, 107a and 107b connected to 4e, 104a and 104b, respectively, are formed (see FIGS. 9 and 10).
  • the humidity measurement method of this application example is the same as that of the first embodiment. For example, a potential is applied to the electrodes 107a and 107b, and while heating the heater wiring 103, a potential is applied to the electrodes 7a and 7b, the heater wiring 3 is heated, and the humidity is measured.
  • the potential difference between the electrodes 7a and 7b is larger than the potential difference between the electrodes 107a and 107b.
  • the influence of the external environmental temperature can be avoided and the humidity can be measured with higher accuracy.
  • the internal resistance portion (detour wiring portion) 4er and the electrode 7e are provided, it is possible to monitor the time-dependent change of the electrical characteristics such as the resistance of the heater wiring by utilizing these.
  • modified examples (1) to (7) described in the first embodiment may be applied to the humidity sensors of the third, fourth, and fifth embodiments.
  • the humidity sensors of Embodiments 3, 4, and 5 may be applied to the sensor module of Embodiment 2.
  • FIG. 24 is a plan view showing a configuration example of the humidity sensor.
  • FIG. 25 is a plan view showing an example of the shape of the heat conducting part of the humidity sensor.
  • the sub-heater of the fifth embodiment may be applied to the humidity sensor of the fourth embodiment.
  • a potential is applied to the electrodes 107a and 107b, and while heating the heater wiring 103, a potential is applied to the electrodes 7a and 7b, the heater wiring 3 is heated, and the humidity is measured.
  • a potential is applied to each of the electrodes 7c and 7d, and the resistance value of the heat conducting portion 5 is measured to measure the central temperature of the heater region.
  • the potential difference between the electrodes 7a and 7b is larger than the potential difference between the electrodes 107a and 107b
  • the potential difference between the electrodes 107a and 107b is larger than the potential difference between the electrodes 7c and 7d.
  • the heat conducting portion 5 has a square or octagonal pattern, but As shown in FIG. 25 (c) (d), slits or square holes may be provided in the pattern of the heat conducting portion 5.
  • the humidity is measured based on a change in voltage between end portions of the heater wire 3 (between the electrodes 7a and 7b). Specifically, under a constant current, the end portion of the heater wire 3 is measured. Although the humidity was measured based on the change in potential between the two, the humidity may be measured based on the change in current. Specifically, the humidity may be measured based on a change in current flowing through the heater wiring 3 under a constant voltage. Changes in potential under constant current, changes in current under constant voltage are also changes in resistance. Moreover, not only the measurement of the humidity but also the measurement of the temperature of the fourth embodiment (temperature monitor) can be similarly performed based on the change of the voltage, the current or the resistance.

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Abstract

湿度センサの特性の向上を図る。湿度センサ１は、開口部８を有する半導体基板２と、その上方に開口部８を覆うように形成された絶縁膜（９～１１）と、この絶縁膜上に形成されたヒータ配線３および熱伝導部５と、を有する。そして、熱伝導部５は、絶縁膜（９～１１）より熱伝導率が大きい材料よりなり、平面視において、熱伝導部５は、その４方向のうち３方向以上が、ヒータ配線３により囲まれている。このように、熱伝導部５を設けることにより、ヒータ領域２Ａ内の温度分布を均一にすることができるため、ヒータ領域２Ａ内の水分蒸発による電圧変化のばらつきを少なくでき、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線３の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、長期信頼性を維持することができる。

Description

湿度センサおよびその製造方法
　本発明は、湿度センサおよびその製造方法に関する。
　特開２００１－１５３７０７号公報（特許文献１）には、ヒータの配線パターンを、流体の流れに沿った方向に連続して折り返される形状で、かつ電流端子の近傍では折り返し間隔が密で、中央部に近づくに従って段階的に疎になる形状にすることにより、フローセンサの温度分布をなくし、かつ検出感度、応答性に優れたフローセンサを提供する技術が開示されている。
　また、特開２００５－１８１０１６号公報（特許文献２）には、熱式センサにおいて、配線部非形成領域の少なくとも一部に配線部と電気的に接続されないダミー配線部を設けることにより、露光時におけるレジストへの光の回り込み具合を一定とし、エッチングによる各配線部の加工ばらつきを低減する技術が開示されている。
特開２００１－１５３７０７号公報 特開２００５－１８１０１６号公報
　近年、自動車などの内燃機関において、燃費向上のため電子制御された燃料噴射装置が設けられ、その内部に吸入空気量、吸入空気の圧力や湿度を検出する各種センサを組み込むことが検討されている。
　このようなセンサとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）技術により製造されたセンサは、ノイズ低減など高精度化が図れ、かつ低電力での駆動が可能であり、さらに、コストを低減できる。また、制御回路や複数のセンサとの一体化によるモジュール化（システム化）が容易である。
　本発明者は、上記ＭＥＭＳ技術を用いた各種センサの研究開発に従事しており、鋭意検討の結果、ヒータを有する熱式抵抗型の湿度センサにおいて、ヒータの温度分布のばらつきが生じ、このような温度分布のばらつきは、湿度センサの測定精度の低下や、センサの経時劣化の要因となることを究明した。
　そこで、湿度センサにおいて、ヒータの温度分布のばらつきを改善し、特性の良好な湿度センサを提供できる技術の開発が望まれる。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　一実施の形態における湿度センサは、開口部を有する支持体と、前記支持体の上方に前記開口部を覆うように形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された配線および熱伝導部と、を有する。そして、前記熱伝導部は、前記絶縁膜より熱伝導率が大きい材料よりなり、平面視において、前記熱伝導部は、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれている。
　一実施の形態における湿度センサは、開口部を有する支持体と、前記支持体の上方に前記開口部を覆うように形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された配線および熱伝導部と、を有する。そして、前記熱伝導部は、前記絶縁膜より熱伝導率が大きい材料よりなり、平面視において、前記熱伝導部は、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれている。さらに、前記配線は、第１電位と前記第１電位より高い第２電位との間に接続され、前記熱伝導部は、第３電位と前記第３電位より高い第４電位との間に接続されている。そして、この湿度センサは、前記配線に電流を流すことにより発熱させ、前記配線の上方または下方の気体中の水分を蒸発させることによる前記配線の電圧もしくは電流の変化により、前記気体の湿度を測定し、前記熱伝導部に電流を流すことにより、前記熱伝導部の抵抗の変化により、前記熱伝導部の温度を測定する。
　一実施の形態における湿度センサの製造方法は、（ａ）支持体上に絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記絶縁膜上に導電性膜を形成する工程、（ｃ）前記導電性膜をパターニングすることにより、配線および熱伝導部を形成する工程、（ｄ）前記配線および前記熱伝導部の下方の前記支持体を除去することにより開口部を形成する工程、を有する。そして、前記（ｃ）工程において、前記熱伝導部は、平面視において、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれるように形成される。
　一実施の形態における湿度センサによれば、湿度センサの特性を向上することができる。また、一実施の形態における湿度センサの製造方法によれば、特性の良好な湿度センサを製造することができる。
実施の形態１の湿度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態１の湿度センサの構成を示す断面図である。 図３（ａ）は、熱伝導部の形成領域、ヒータ領域および開口部の形成領域の位置関係を示す平面図であり、図３（ｂ）は、折り返し配線を説明するための平面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す平面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す平面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１の湿度センサの製造工程を示す平面図である。 実施の形態１の湿度センサによる湿度の測定の様子を模式的に示す断面図である。 比較例１、２の湿度センサの構成を示す平面図である。 ヒータ領域の温度プロファイルを示す図である。 ヒータ配線の通電時間による抵抗変化を示す図である。 湿度センサが組み込まれたセンサモジュールを示す模式図である。 湿度センサが組み込まれたセンサモジュールを示す模式図である。 実施の形態３の応用例１の湿度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態３の応用例２の湿度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態３の応用例３の湿度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態４の湿度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態５の湿度センサの構成を示す平面図である。 湿度センサの構成例を示す平面図である。 湿度センサの熱伝導部の形状例を示す平面図である。
　以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　（実施の形態１）
　［構造説明］
　図１および図２は、本実施の形態の湿度センサの構成を示す平面図または断面図である。例えば、図１のＡ－Ａ断面部が、図２に対応する。
　図２に示すように、本実施の湿度センサは、大まかに分けて、上層部、中層部および下層部の３つの部位を有する。中層部は、開口部８を有する支持体（半導体基板２）よりなり、複数の膜よりなる上層部は、支持体の開口部８を覆うように配置されている。また、台座１６よりなる下層部は、支持体の開口部８を覆うように配置されている。但し、下層部の台座１６は、換気孔（貫通孔）１７を有し、開口部８と換気孔１７は繋がるように配置されている。
　上層部は、複数の絶縁膜（９～１４）よりなる絶縁層と、この絶縁層の内部に設けられ、導電性材料よりなるヒータ配線（ヒータ用配線、発熱抵抗体）３、リード配線４ａ、４ｂおよび熱伝導部（ダミーパターン）５を有する。
　ここでは、これらを同じ導電材料で構成しているが、ヒータ配線３は、通電により温度上昇する材料であればよく、熱伝導部５は、その上または下の絶縁膜より熱伝導率が大きい材料であればよい。
　導電性材料としては、高融点金属を用いることができる。具体的には、Ｍｏ（モリブデン）やＷ（タングステン）などを用いることができる。絶縁層は、複数の絶縁膜よりなり、ここでは、下側（開口部８側）から、酸化シリコン膜９、窒化シリコン膜１０、酸化シリコン膜１１、酸化シリコン膜１２、窒化シリコン膜１３、酸化シリコン膜１４よりなる。ヒータ配線３、リード配線４ａ、４ｂおよび熱伝導部５は、酸化シリコン膜１１と酸化シリコン膜１２との間に設けられている。また、絶縁層上には、電極７ａ、７ｂが設けられ、この電極７ａ、７ｂとリード配線４ａ、４ｂとは、それぞれコンタクトホール（接続孔）６中に設けられたプラグにより電気的に接続されている。
　中層部は、支持体である半導体基板２よりなる。半導体基板２は、開口部８を有する。この開口部８をダイヤフラムと言う場合がある。このように開口部８を設けることにより、湿度センサの加熱特性が向上する。
　半導体基板２としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。なお、半導体基板２の上には、前述したように、複数の絶縁膜（９～１４）よりなる絶縁層等が設けられ、半導体基板２の下には、酸化シリコン膜９’が設けられている。この半導体基板２は、酸化シリコン膜９’および接着剤１８を介して下層部（台座１６）と接続されている。ここでは、酸化シリコン膜９’および接着剤１８も含め中層部と呼ぶ。
　下層部の台座１６は、ガラス、Ｓｉ（シリコン）、樹脂などの材料からなり、換気孔１７を有する。前述したように、台座１６と半導体基板２とは、換気孔１７と開口部８が重なるように位置合わせして、接着剤１８により貼り付けられている。
　図１に示すように、湿度センサ１の平面形状は、略矩形である。また、半導体基板２の開口部８の平面形状は、略矩形である。この開口部８の上方に、ヒータ配線３および熱伝導部５が配置されている。ヒータ配線３および熱伝導部５は、ヒータ領域２Ａに設けられている。ヒータ領域２Ａは、ヒータ配線３により加熱される領域であり、ヒータ配線３の最外形状により規定される、例えば、略矩形状の領域である。なお、図１等の平面図において、構造をわかりやすくするため、構成部の一部を透過させて図示している。
　このヒータ配線３は、平面視において、熱伝導部５を囲むように配置されている。即ち、熱伝導部５は、熱伝導部５を起点とし、Ｘ１方向（図１中の左方向）、Ｘ２方向（図１中の右方向）、Ｙ１方向（図１中の下方向）、Ｙ２方向（図１中の上方向）の４つの方向が、ヒータ配線３で囲まれている。このように、熱伝導部５は、その４方向のうち３方向以上が、ヒータ配線３により囲まれている。
　また、熱伝導部５は、ヒータ領域２Ａの中心部に配置される。また、ヒータ領域２Ａは、開口部８の中心部に配置される。図３（ａ）に、熱伝導部（５）の形成領域３Ａ、ヒータ領域２Ａおよび開口部（８）の形成領域１Ａの位置関係を示す。
　また、ヒータ配線３の一端は、リード配線４ｂを介して電極７ｂと接続されている。また、ヒータ配線３の他端は、リード配線４ａを介して電極７ａと接続されている。ヒータ配線３は、折り返し配線である。折り返し配線とは、ヒータ領域２Ａのうち、熱伝導部（５）の形成領域３Ａ以外の領域に、屈曲しつつ引き回される配線を言い、図３（ｂ）に示すように電流の流れる方向が第１方向の配線部と、電流の流れる方向が第１方向と逆の第２方向の配線部とが所定の間隔をおいて並んで配置されるように引き回された配線を言う。
　本実施の形態においては、前述のヒータ領域２Ａは、例えば、９０μｍの四角形状であり、熱伝導部（５）の形成領域３Ａは、２０μｍの四角形状である。よって、幅３５μｍの矩形環状の領域が、ヒータ配線３の引き回し領域となる。ヒータ配線３の配線幅（Ｗ１）は、例えば、１０μｍ以下とし、配線間隔（Ｓ１）は、配線幅より小さくすることが好ましい。また、熱伝導部５の短辺の幅（Ｗ２）は、ヒータ配線の幅（Ｗ１）より大きいことが好ましく、最も内側に位置するヒータ配線３と熱伝導部の間隔（Ｓ２）は、ヒータ配線の配線間隔（Ｓ１）と同等以上が好ましい。
　［製法説明］
　次いで、本実施の形態の湿度センサの製造方法を説明するとともに、当該湿度センサの構成をより明確にする。図４～図１２は、本実施の形態の湿度センサの製造工程を示す断面図または平面図である。
　まず、図４に示すように、半導体基板２を準備する。半導体基板２としては、例えば、単結晶シリコン基板（シリコンウエハ）を用いる。単結晶シリコン基板は、例えば、＜１００＞の結晶方位のＳｉからなる。
　次いで、図５に示すように、半導体基板２上に、３層の絶縁膜を形成する。まず、半導体基板２上に、絶縁膜として酸化シリコン膜９を形成する。例えば、半導体基板（単結晶シリコン基板）２を熱酸化することにより、酸化シリコン膜９を形成する。例えば、熱酸化炉に、酸素または水蒸気を導入し、１０００℃以上の熱を加え、酸化シリコン膜９を形成する。熱酸化法により形成した酸化シリコン膜は、圧縮応力を有する膜となる。
　なお、本工程では、半導体基板（単結晶シリコン基板）２の上面のみならず下面にも酸化シリコン膜９’が形成される。なお、半導体基板（単結晶シリコン基板）２の上面および下面の酸化シリコン膜（９、９’）を異なる工程で形成してもよい。
　次いで、酸化シリコン膜９上に、絶縁膜として窒化シリコン膜１０をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相成長）法などを用いて形成する。窒化シリコン膜は、ＣＶＤ法で形成した場合には、引張り応力を有する膜となる。次いで、窒化シリコン膜１０上に、絶縁膜として酸化シリコン膜１１は、ＣＶＤ法などを用いて形成する。ＣＶＤ法により形成した酸化シリコン膜は、圧縮応力を有する膜となる。このように、圧縮応力を有する膜と圧縮応力を有する膜を積層することにより、膜応力が低減され、センサ自体に不所望な応力が加わることを防止することができる。また、ここでは、３層の絶縁膜を積層したが、さらに、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を追加してもよい。
　次いで、図６、図７に示すように、ヒータ配線（ヒータ用配線）３、熱伝導部（ダミーパターン）５およびリード配線４ａ、４ｂを形成する。まず、酸化シリコン膜１１の表面を僅かにエッチングすることにより、酸化シリコン膜１１の表面を改質する。具体的には、例えば、Ａｒガスを用いたスパッタエッチングにより酸化シリコン膜１１の表面を１５ｎｍ程度の厚さ分だけエッチングする。
　次いで、酸化シリコン膜１１上に、金属膜（導電性膜）を形成する。例えば、酸化シリコン膜１１上に、スパッタリング法などを用いて、高融点金属膜を堆積する。ここでは、高融点金属膜として、Ｍｏ（モリブデン）膜を１６０ｎｍ堆積する。Ｍｏ膜に代えて、Ｗ（タングステン）膜を用いてもよい。次いで、金属膜をパターニングする。即ち、金属膜（Ｍｏ膜）上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、露光・現像することにより、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂの形成領域にフォトレジスト膜を残存させる（ホトリソグラフィ技術）。次いで、フォトレジスト膜をマスクとして、金属膜をドライエッチングすることにより、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂを形成する。この後、上記フォトレジスト膜を除去する。このように、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂは、同層に形成される。同層に形成されるとは、同じ材料を用いて同じ工程で形成されることを意味する。
　次いで、図８に示すように、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂ上に、３層の絶縁膜を形成する。まず、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂ上に、絶縁膜として酸化シリコン膜１２は、ＣＶＤ法などを用いて形成する。次いで、酸化シリコン膜１２上に、絶縁膜として窒化シリコン膜１３は、ＣＶＤ法などを用いて形成する。次いで、窒化シリコン膜１３上に、絶縁膜として酸化シリコン膜１４は、ＣＶＤ法などを用いて形成する。このように、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂ上においても、圧縮応力を有する膜と圧縮応力を有する膜を積層することにより、膜応力が低減され、センサ自体に不所望な応力が加わることを防止することができる。また、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂの上下に配置される絶縁膜、即ち、接する絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用いることが好ましい。また、ここでは、３層の絶縁膜を積層したが、さらに、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を追加してもよい。
　この後、これまで形成した金属膜（ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂ）、および絶縁膜（９～１１、１２～１４）の応力調整のため、熱処理を行ってもよい。
　次いで、図９、図１０に示すように、リード配線４ａ、４ｂ上の絶縁膜（１２～１４）を部分的に除去することによりコンタクトホール６を形成し、リード配線４ａ、４ｂと接続される電極７ａ、７ｂを形成する。まず、酸化シリコン膜１４上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、露光・現像することにより、コンタクトホール６の形成領域に開口部を有するフォトレジスト膜を形成する（ホトリソグラフィ技術）。次いで、フォトレジスト膜をマスクとして、酸化シリコン膜１４、窒化シリコン膜１３および酸化シリコン膜１２をドライエッチングすることにより、リード配線４ａ、４ｂ上にコンタクトホール６を形成する。このコンタクトホール６の底部には、リード配線４ａ、４ｂが露出している。この後、上記フォトレジスト膜を除去する。
　次いで、酸化シリコン膜１４およびリード配線４ａ、４ｂの露出部の表面を僅かにエッチングすることにより、これらの表面を改質する。具体的には、例えば、これらの表面をＡｒガスを用いたスパッタエッチングにより１５ｎｍ程度の厚さ分だけエッチングする。
　次いで、リード配線４ａ、４ｂと電気的に接続される電極７ａ、７ｂを形成する。まず、コンタクトホール６内を含む酸化シリコン膜１４上に、金属膜（導電性膜）を形成する。例えば、コンタクトホール６内を含む酸化シリコン膜１４上に、スパッタリング法などを用いて、バリアメタル膜を堆積し、さらに、主金属膜を堆積する。ここでは、バリアメタル膜としてＴｉ（チタン）膜を２０～２００ｎｍ堆積し、さらに、主金属膜としてＡｌ（アルミニウム）膜をバリアメタル膜より厚い膜厚で堆積する。なお、バリアメタル膜としてＴｉ（チタン）膜の他、ＴｉＮ（窒化チタン）膜やＴｉＷ（窒化タングステン）膜を用いてもよい。また、これらの膜の積層膜をバリアメタル膜として用いてもよい。また、主金属膜として、Ａｌを主成分とする合金膜を用いてもよい。
　次いで、主金属膜上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、露光・現像することにより、電極７ａ、７ｂの形成領域を覆うフォトレジスト膜を形成する。次いで、フォトレジスト膜をマスクとして、主金属膜およびバリアメタル膜をドライエッチングすることにより、電極７ａ、７ｂを形成する。電極７ａは、コンタクトホール６内のプラグを介してリード配線４ａと接続され、電極７ｂは、コンタクトホール６内のプラグを介してリード配線４ｂと接続される。この後、上記フォトレジスト膜を除去する。
　次いで、図１１、図１２に示すように、半導体基板２に開口部８を形成する。例えば、半導体基板２の裏面側を上面とし、酸化シリコン膜９’上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布し、露光・現像することにより、開口部８の形成領域に開口部を有するフォトレジスト膜を形成する。次いで、フォトレジスト膜をマスクとして、酸化シリコン膜９’をドライエッチングすることにより、酸化シリコン膜９’に開口部を形成する。次いで、フォトレジスト膜をアッシングなどにより除去する。次いで、酸化シリコン膜９’をマスクとして、半導体基板２を酸化シリコン膜９’が露出するまでウエットエッチングすることにより、半導体基板２に開口部８を形成する。例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液またはＴＭＡＨ（テトラメチルアミド）溶液を用いてウエットエッチングを行う。なお、ドライエッチングにより、開口部８を形成してもよい。例えば、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、開口部８を形成してもよい。
　ここでは、半導体基板２の裏面に形成された酸化シリコン膜９’をマスク（ハードマスク）として利用したが、酸化シリコン膜９’上に他の膜を積層した積層膜（例えば、酸化シリコン膜９’と窒化シリコン膜１０’の積層膜など）をマスク（ハードマスク）として用いてもよい。また、半導体基板２の上面側の処理が終了した後（例えば、電極７ａ、７ｂの形成工程の後）、半導体基板２の裏面に別途絶縁膜を形成し、この絶縁膜をマスクとして用いてもよい。
　また、この後、酸化シリコン膜１４および電極（外部接続電極）７ａ、７ｂ上に保護絶縁膜を形成し、電極７ａ、７ｂ上の保護絶縁膜を除去し、これらの電極の一部を露出させたパッドを形成してもよい。このパッドは、ボンディングワイヤなどを用いて配線基板（支持基板、プリント基板）の配線（端子）などと接続される（図１７、図１８参照）。この後、ウエハ状態の半導体基板２を切断し、チップ化する。
　次いで、図１、２に示すように、酸化シリコン膜９’と換気孔１７を有する台座１６を接着剤１８により貼り付ける。この際、開口部８と換気孔１７とが繋がるように位置合わせして、酸化シリコン膜９’と台座１６を接着する。なお、ウエハ状態で半導体基板２と台座１６を接着した後、チップ化してもよい。
　このようにして、図１、図２に示す湿度センサを形成することができる。
　[動作説明]
　図１３は、本実施の形態の湿度センサによる湿度の測定の様子を模式的に示す断面図である。本実施の形態の湿度センサは、熱式抵抗型の湿度センサである。図１３に示すように、本実施の形態の湿度センサにおいては、ヒータ配線３に接続される電極７ａ、７ｂに電位を印加し、ヒータ配線３に電流を流すことにより、ヒータ配線３を発熱させる。例えば、電極７ａに接地電位（０Ｖ）を印加し、電極７ｂに電源電位（例えば、５Ｖ）を印加する。この際、ヒータ配線３に流れる電流は一定電流（低電流制御）とし、ヒータ領域２Ａの温度は５００℃程度とする。ヒータ配線３の発熱により、ヒータ配線３の上方および下方の気体が加熱され、気体中の水分が蒸発する。この水分の蒸発量に対応して、電極７ａ、７ｂ間の電位差（電圧）などが変化するため、この電気信号を検出し、気体中の水分量（即ち、湿度）に換算することで、湿度を測定することができる。この湿度は、絶対湿度である。このような、熱式抵抗型の湿度センサは、他の湿度センサ、例えば、感湿膜を用いて、その抵抗値や容量値の変化から湿度を測定する、抵抗型の湿度センサや容量型の湿度センサと比較し、検出感度が高い。特に高温高湿環境の湿度検出に優れている。
　さらに、後述するように、本実施の形態の湿度センサは、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、より、ヒータ領域内の温度分布を均一にすることができるため、ヒータ領域内の水分蒸発による電圧変化のばらつきを少なくでき、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ領域内の温度分布を均一にすることにより、ヒータ領域内の温度が部分的に上昇することを抑制し、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができる。これにより、長期信頼性を維持することができる。
　図１４は、比較例１、２の湿度センサの構成を示す平面図である。図１４（ａ）は、比較例１の構成を示し、図１４（ｂ）は、比較例２の構成を示す。
　図１４（ａ）の比較例１は、ヒータ領域２Ａ内の中心部においても、繰り返しヒータ配線３を配置した湿度センサである。図１４（ｂ）の比較例２は、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）を回避するように、ヒータ配線３を配置した湿度センサである。この比較例２は、本実施の形態の湿度センサ（図１）の熱伝導部５を省略した構造に対応する。
　図１５は、ヒータ領域の温度プロファイルを示す図である。グラフａは、本実施の形態の場合、グラフｂは、比較例２の場合、グラフｃは、比較例１の場合を示す。ヒータ配線３の設定温度を５００℃とし、ヒータ領域２Ａの中心（基準０）およびこの中心からＸ１方向、Ｘ２方向の各位置の温度をシミュレーションにより求めた。ヒータ配線の材料は、Ｍｏ（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ）、絶縁膜は、酸化シリコン（熱伝導率６Ｗ／ｍ・Ｋ）として算出した。図１５の横軸は、ヒータ領域２Ａの中心（基準０）からの距離［μｍ］であり、縦軸は、設定温度に対する変化率［％］である。
　比較例１のグラフｃの場合には、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）が高温となり過ぎ、ヒータ領域内の温度分布が不均一となる。具体的には、ヒータ領域２Ａの端部においては、熱伝導率の低い絶縁膜で囲まれているため、設定温度より約８％（Ｔ０）低い温度となっている。これに対し、ヒータ領域２Ａの端部から中心部（３Ａ）に向かうにしたがって温度が上昇し、中心部では、設定温度より約１５％（Ｔ１）高い温度となっている。なお、平面上では、同心円状の温度分布となるため、ヒータ領域２Ａの中心部は、局所的な高温部となっており、ヒータ領域２Ａの端部と中心部とでは、Ｔ０＋Ｔ１に対応する温度差が生じている。このような温度差により、湿度の検出ばらつきが生じ得る。
　比較例２のグラフｂの場合には、ヒータ領域２Ａ内の中心部３Ａの温度を抑制でき、比較例１より、ヒータ領域内の温度分布の均一性が高まる。具体的には、比較例２では、ヒータ領域２Ａ内の中心部３Ａにヒータ配線３が配置されていないため、ヒータ領域２Ａの中心部３Ａにおいては、設定温度より約５％低い温度となっている。但し、中心から±３０μｍの近傍では、設定温度より約１０％（Ｔ２）高い温度となっている。このため、平面上では、ヒータ領域内にドーナツ状の高温部と、ヒータ領域２Ａの端部と中心部とに低温部が生じ、全体ではＴ０＋Ｔ２に対応する温度差が生じている。
　これに対し、本実施の形態においては、ヒータ領域２Ａに熱伝導部５を設けているため、ヒータ領域内の温度の均一性を向上し、ヒータ領域内の温度を設定温度に近づけることができる。具体的には、グラフａに示すように、高温となりやすいヒータ領域２Ａの中心部において、設定温度と同程度の温度とすることができ、また、中心から±３０μｍの近傍の高温部においても、設定温度より約５％（Ｔ３）高い温度に留めることができる。したがって、ヒータ領域２Ａの端部の温度（Ｔ０）は、比較例１、２と変わらないが、ヒータ領域内の高温部は設定温度の約５％の温度上昇に留めることができ、ヒータ領域内の温度均一化が図れていることが分かる。
　図１６は、ヒータ配線の通電時間による抵抗変化を示す図である。グラフａは、本実施の形態の場合、グラフｂは、比較例２の場合、グラフｃは、比較例１の場合を示す。湿度センサ（チップ）を５００℃に加熱した状態で、ヒータ配線に電流を流し、所定の時間毎にヒータ配線の抵抗を測定した（加速試験）。図１６の横軸は通電時間［時］であり、縦軸は、抵抗変化率［％］である。
　図１６に示すように、本実施の形態のグラフａにおいては、比較例１、２のグラフｃ、ｂと比較し、ヒータ配線の抵抗の変化を抑制できている。具体的には、例えば、通電時間３００時間で比較した場合、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）においてヒータ配線３を配置した比較例１では、約０．５５％ヒータ抵抗値が変化し、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）においてヒータ配線３を設けていない比較例２では、約０．１４％ヒータ抵抗値が変化している。これに対し、本実施の形態では、ヒータ抵抗値の変化率が約０．０５％であり、ヒータ配線の抵抗の変化を抑制できていることがわかる。
　このようなヒータ配線の抵抗の変化は、ヒータ領域２Ａの局所的な高温部の発生による、ヒータ配線３の下層の絶縁膜の塑性変形も要因となる。即ち、ヒータ配線３を金属、例えば、Ｍｏとした場合、その線膨張係数は、約５．１×１０－６／Ｋである。また、ヒータ配線３間には絶縁膜が配置され、その線膨張係数は、酸化シリコンの場合約０．７×１０－６／Ｋである。このような線膨張係数の差により、加熱時に応力が生じ得る。
　比較例１の場合には、ヒータ領域２Ａの局所的な高温部の発生により、ヒータ配線３が伸びようとする応力が大きく、ヒータ配線３の下層の絶縁膜に塑性変形が生じる。また、例えば、比較例２の場合には、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）に絶縁膜のみが配置されているため、ヒータ領域２Ａの外周部においてヒータ配線３が伸びようとする応力が働くと、内部との間に応力差（歪）が生じる。これに対し、本実施の形態においては、ヒータ領域２Ａ内の中心部（３Ａ）に熱伝導部５を有するため、ヒータ領域２Ａの全体に応力が働く。別の言い方をすれば、本実施の形態においては、ヒータ領域２Ａ内において線膨張係数が平均化され、応力分散により、膜変形が抑制される。これにより、ヒータ配線３の下層の絶縁膜の塑性変形を抑制でき、ヒータ配線の抵抗の変化率が小さくなったと考えられる。
　このように、本実施の形態においては、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制することにより、一層、ヒータ領域内の温度分布を均一にすることができるため、ヒータ領域内の水分蒸発による電圧変化のばらつきを少なくでき、湿度の測定精度の向上を図ることができる。
　また、ヒータ領域内の温度が部分的に上昇することを抑制し、また、絶縁膜の塑性変形を抑制することにより、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができる。これにより、長期信頼性を維持することができる。
　また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性の経時変化は、ヒータ配線３による加熱時の設定温度が高い程大きくなる傾向にある。このため、設定温度を低く抑えることで、電気的特性の経時変化を抑えることができる。しかしながら、湿度センサにおいては、設定温度を高くするほど、湿度の検出感度が高まるため、他の流量センサなどと比較し、設定温度が高めである。湿度センサの設定温度は、例えば、３００℃～６００℃程度であり、４００℃以上、５５０℃以下がより好ましい。この設定温度は、加熱時のヒータ配線の温度である。
　上記図１、図２に示す湿度センサにおいて、以下に示すような種々の変形が可能である。
　（１）熱伝導部５の材料については、金属に限られず、その上の絶縁膜またはその下の絶縁膜より熱伝導率が大きい材料を用いることができる。また、線膨張係数が酸化シリコン膜以上であればより効果的である。例えば、熱伝導部５の材料として、金属の他、窒化アルミ（ＡｌＮ）や酸化アルミ(Ａｌ２Ｏ３)などを用いてもよい。但し、上記金属、特に高融点金属は、高温に耐えることができ、熱伝導部５として用いて好適である。
　（２）熱伝導部５の配置位置については、ヒータ領域２Ａの中心部に配置することが好ましく、少なくともヒータ領域２Ａの中心点を含むよう配置することが好ましい。
　（３）上記図１、図２に示す湿度センサにおいては、ヒータ配線３、リード配線４ａ、４ｂおよび熱伝導部５を同層で形成したが、これらを異なる層に形成してもよい。但し、ヒータ配線３と熱伝導部５は、平面視において、重ならない位置に配置することが好ましい。
　（４）台座１６の換気孔１７の形成位置は、図２に示す位置に限られるものではなく、開口部８との導通が図れれば、他の位置としてもよい。例えば、台座１６の上面に溝を設け、この溝を換気孔１７として用いてもよい。
　（５）台座１６の換気孔１７を省略し、湿度センサの上方の気体のみの湿度を検出してもよい。
　（６）台座１６を省略し、配線基板（支持基板、プリント基板）上に、半導体基板２を貼り付けてもよい。
　（７）ヒータ配線３の引き回し形状に制限はないが、ヒータ配線３を、ヒータ領域２Ａの中心点を通る基準線に対し、線対称に配置することが好ましい。これにより、ヒータ領域２Ａの温度をより均一化することができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態においては、実施の形態１の湿度センサが組み込まれたセンサモジュールについて説明する。実施の形態１の湿度センサの適用箇所に制限はないが、実施の形態１の湿度センサは、例えば、各種センサが混載されたセンサモジュールに組み込むことができる。
　図１７および図１８は、湿度センサが組み込まれたセンサモジュールを示す模式図である。図１７は、センサモジュールの表面のカバーを透過して内部を示す模式図であり、図１８は、図１７のＢ－Ｂに沿った断面を示す模式図である。
　図１７および図１８に示すように、湿度センサ（チップ）１が搭載されたセンサモジュール２０は、吸気管２１に装着されており、センサや制御装置などの各種部品が搭載された支持基板２２を有する。支持基板２２は、例えば、配線が印刷されたプリント基板である。支持基板２２には、コネクタ３０が接続されている。
　支持基板２２には、流量センサ２３と、制御装置（例えば制御回路やマイコンなどが搭載されたチップ）２４と、湿度センサ１とが搭載されている。センサモジュールのボディ２５は、表面カバーや内壁を有し、表面カバーや内壁により制御部２９と検出部２７に区画されている。制御部２９には、流量センサ２３と、制御装置２４が配置され、検出部２７には、湿度センサ１が配置されている。また、センサモジュールのボディ２５には、副通路（副流路）２６が設けられ、流量センサ２３の一部は、副通路２６と接するように設けられている。また、検出部２７には、気体入れ替え口２８が設けられている。気体入れ替え口２８は、気体の流れの影響を受けないように下流側に設けられ、また、開口面積が副通路２６などと比較して小さく、クランク形状になっている。
　特に、湿度センサ１においては、ヒータ領域２Ａに急激な流れの気体が接すると、ヒータ領域２Ａの温度分布に影響を与え、検出精度が低下するため、上記のような構成の気体入れ替え口２８を設けることが好ましい。
　流量センサ２３と、制御装置２４と、湿度センサ１は、ボンディングワイヤにより、支持基板２２の表面の配線と接続されている。即ち、湿度センサ１等のパッドと支持基板２２の表面の配線の端部とがボンディングワイヤにより接続される。このようなパッド、ボンディングワイヤ、支持基板２２の表面の配線の端部の腐食を防止するため、保護材３１は、これらを覆うように設けてもよい。
　吸気管２１に取り込まれた気体（例えば、空気）３２は、副通路２６を通り、流量センサ２３は、気体３２の流量を測定する。また、気体３２は、気体入れ替え口２８から検出部２７に流入し、湿度センサ１は、気体３２の湿度を測定する。湿度センサ１や流量センサ２３による測定結果は、制御装置２４内で演算され、検出信号としてコネクタ３０を介して外部に送られる。なお、湿度センサ１の制御装置と流量センサ２３の制御装置は、一体でなく分けてもよい。
　具体的に、湿度センサ１においては、湿度を変化させたときの湿度検出電圧（電極間の電位差）から水分量を計算するマップを作成しておき、このマップにより、湿度を算出し、制御装置２４から出力する。
　なお、センサモジュール内に、圧力センサが配置された他の検出部を設けてもよい。
　このようなセンサモジュールを、自動車などの内燃機関に組み込み、吸入空気量、吸入空気の圧力や湿度を検出し、最適な量の燃料を噴霧することにより、燃費を向上させることができる。また、本実施の形態の湿度センサを用いることにより、センサモジュールの測定精度の向上を図ることができ、また、長期信頼性を維持することができる。
　（実施の形態３）
　本実施の形態においては、図１等に示す上記実施の形態１の湿度センサの応用例について説明する。
　（応用例１）
　実施の形態１においては、熱伝導部５をフローティング状態としたが、熱伝導部５を所定の電位に固定してもよい。
　[構造説明]
　図１９は、本応用例の湿度センサの構成を示す平面図である。本応用例の湿度センサの構成は、熱伝導部（ダミーパターン）５が、リード配線４ｃを介して電極７ｃと接続されている以外は、実施の形態１（図１）の場合とほぼ同様である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　図１９に示すように、本応用例においては、熱伝導部５がヒータ領域２Ａの中心部（３Ａ）に設けられている。この点は、実施の形態１の場合と同様である。この熱伝導部５は、リード配線４ｃを介して電極７ｃと接続されている。この電極７ｃは、例えば、接地されている。別の言い方をすれば、この電極７ｃは、接地電位（０Ｖ）と接続されている。
　このように、熱伝導部５を、リード配線４ｃを介して電極７ｃと接続し、接地電位に固定することで、熱伝導部５のチャージアップを防止することができる。これにより、熱伝導部５に、気体中のダスト等の付着を防止することができ、湿度の測定精度（検出精度）の向上を図ることができる。
　ここで、リード配線４ｃは、リード配線４ａ、４ｂの間に配置されている。また、電極７ｃは、電極７ａ、７ｂの間に配置されている。
　このように、リード配線４ｃを配置することにより、リード配線４ｃからの熱の逃げを低減することができる。また、別の言い方をすれば、リード配線４ａ～４ｃを同じ方向から引き出すことにより、リード配線４ｃが、リード配線４ａ、４ｂの近くに配置されることとなり、リード配線４ｃからの熱の逃げを低減することができる。
　なお、本応用例においては、ヒータ配線３の形状を実施の形態１（図１）と異なる形状としているが、実施の形態１（図１）と同じ形状としてもよい。
　[製法説明]
　本応用例の湿度センサは、実施の形態１の場合と同様の工程で形成することができる。具体的には、実施の形態１において、図６、図７を参照しながら説明した、酸化シリコン膜１１上の金属膜のパターニング工程において、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ～４ｃを形成する。
　さらに、実施の形態１と同様にして、リード配線４ａ～４ｃ上の絶縁膜（１２～１４）を部分的に除去することによりコンタクトホール６を形成し、リード配線４ａ～４ｃとそれぞれ接続される電極７ａ～７ｃを形成する（図９、図１０参照）。
　［動作説明］
　本応用例の湿度センサの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
　このように、本応用例においても、実施の形態１において詳細に説明したように、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、これにより長期信頼性を維持することができる。
　さらに、本応用例においては、熱伝導部５のチャージアップの防止により、湿度の測定精度の向上を図ることができる。
　（応用例２）
　応用例１においては、熱伝導部５を所定の電位に固定するために、リード配線４ｃおよび電極７ｃを設けたが、熱伝導部５をリード配線４ａを介して電極７ａと接続してもよい。
　[構造説明]
　図２０は、本応用例の湿度センサの構成を示す平面図である。本応用例の湿度センサの構成は、熱伝導部（ダミーパターン）５が、リード配線４ａを介して電極７ａと接続されている構成以外は、実施の形態１（図１）の場合とほぼ同様である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　図２０に示すように、本応用例においては、熱伝導部５がヒータ領域２Ａの中心部に設けられている。この点は、実施の形態１の場合と同様である。この熱伝導部５は、リード配線４ａを介して電極７ａと接続されている。この電極７ａは、実施の形態１において説明したように、電極７ｂに印加される電位より低い電位、例えば、接地電位（０Ｖ）が印加される。
　このように、熱伝導部５を、リード配線４ａを介して電極７ａとし、電極７ｂに印加される電位より低い電位、例えば、接地電位（０Ｖ）に固定することで、熱伝導部５のチャージアップを防止することができる。これにより、熱伝導部５に、気体中のダスト等の付着を防止することができ、湿度の測定精度（検出精度）の向上を図ることができる。なお、熱伝導部５は、リード配線４ａと接続しているが、熱伝導部５には電流は流れず、熱のみを伝える。
　[製法説明]
　本応用例の湿度センサは、実施の形態１の場合と同様の工程で形成することができる。具体的には、実施の形態１において、図６、図７を参照しながら説明した、酸化シリコン膜１１上の金属膜のパターニング工程において、熱伝導部５とリード配線４ａとが接続されている形状にパターニングすればよい。
　［動作説明］
　本応用例の湿度センサの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
　このように、本応用例においても、実施の形態１において詳細に説明したように、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、これにより長期信頼性を維持することができる。
　さらに、本応用例においては、応用例１の場合と同様に、熱伝導部５のチャージアップの防止により、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、本応用例においては、応用例１の場合と比較し、リード配線の数を増加させることなく、単純な構成とすることができる。また、リード配線の数が応用例１の場合より少ないため、リード配線からの熱の逃げを低減することができる。
　また、本応用例においては、実施の形態１よりも熱伝導部５に熱が伝わりやすいため、ヒータ配線３と熱伝導部の間隔（Ｓ２）を、ヒータ配線の配線間隔（Ｓ１）より広くすることが望ましい（Ｓ１＜Ｓ２）。
　（応用例３）
　本応用例においては、ヒータ配線３や熱伝導部５の平面形状を多角形状とする。
　[構造説明]
　図２１は、本応用例の湿度センサの構成を示す平面図である。本応用例の湿度センサにおいては、ヒータ配線３が、平面視において八角形状の折り返し配線となっている。別の言い方をすれば、ヒータ配線３が、９０度を超える角度で屈曲している。
　また、本応用例の湿度センサにおいては、熱伝導部５が、平面視において八角形状となっている。別の言い方をすれば、熱伝導部５の角部が、面取りされている。また、さらに別の言い方をすれば、熱伝導部５の角部が、９０度を超える角度で屈曲している。
　実施の形態１において説明したように、ヒータ領域内の温度分布は同心円状となるため、ヒータ配線３の角部は、低温となりやすい。このため、ヒータ配線３を、９０度を超える角度で屈曲させることで、低温となる角部の領域を低減し、ヒータ領域内の温度の均一性を向上することができる。また、熱伝導部５の角部においても、面取りをし、低温となる角部の領域を低減することで、ヒータ領域内の温度の均一性を向上することができる。
　なお、図２１においては、ヒータ配線３や熱伝導部５の形状を、八角形状としたが、五角形以上の多角形状としてもよい。また、ヒータ配線３や熱伝導部５の形状を、円形としてもよい。また、ヒータ配線３や熱伝導部５の角部をラウンド化してもよい。
　なお、本応用例においては、ヒータ配線３および熱伝導部５の形状以外は、実施の形態１（図１）の場合とほぼ同様である。
　[製法説明]
　本応用例の湿度センサは、実施の形態１の場合と同様の工程で形成することができる。具体的には、実施の形態１において、図６、図７を参照しながら説明した、酸化シリコン膜１１上の金属膜のパターニング工程において、ヒータ配線３および熱伝導部５を多角形状にパターニングすればよい。
　［動作説明］
　本応用例の湿度センサの動作は、実施の形態１の場合と同様である。
　このように、本応用例においても、実施の形態１において詳細に説明したように、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、これにより長期信頼性を維持することができる。
　さらに、本応用例においては、ヒータ配線３および熱伝導部５を多角形状とすることにより、低温となり易いパターンの角部の領域を低減し、ヒータ領域内の温度の均一性を向上することができる。
　（実施の形態４）
　実施の形態１および実施の形態３においては、熱伝導部５をフローティング状態または熱伝導部５を電位固定したが、熱伝導部５に電流を流す構成としてもよい。
　[構造説明]
　図２２は、本実施の形態の湿度センサの構成を示す平面図である。本実施の形態の湿度センサは、熱伝導部（ダミーパターン）５を配線状とし、その一端は、リード配線４ｃを介して電極７ｃと接続し、その他端は、リード配線４ｄを介して電極７ｄと接続している。この構成以外は、実施の形態２の応用例３（図２１）の場合とほぼ同様である。なお、実施の形態１等と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　本実施の形態においては、配線状の熱伝導部５に、電極７ｃ、７ｄからリード配線４ｃ、４ｄを介してヒータ配線より低い電圧（電位差）を印加し、微小電流を流すことで、抵抗の変化から、熱伝導部５、即ち、ヒータ領域の中心部（３Ａ）の温度を測定（温度モニタ）することができる。配線状の熱伝導部５の抵抗値は、室温（２５℃）において、例えば、１００Ω～３００Ω程度である。また、温度の測定は、微小の電流で良いため、１ＫΩ以上に抵抗値を高くしてもよい。このように高抵抗化することで、温度の測定の高感度化を図ることができる。なお、本実施の形態の場合は、前記熱伝導部５の抵抗値を用いてヒータ領域の中心部の温度を一定に制御し、水分蒸発に要する電力増加分を一定電流のもと、ヒータ配線３の端部間（電極７ａ、７ｂ間）の電位の変化（増加）を出力して、外部の制御装置２４において湿度に換算する。
　このように、熱伝導部５を高抵抗化するため、ヒータ配線３の配線幅より熱伝導部５の配線幅を小さくしてもよい。また、ヒータ配線３の配線間隔より熱伝導部５の配線間隔を小さくしてもよい。このように、ヒータ領域の中心部において、熱伝導部５の配線幅および配線間隔を小さくしつつ、配線密度を高くすることにより、熱伝導部５を高抵抗化することができる。
　このように、本実施の形態においては、ヒータ領域の中心部の温度モニタとヒータ領域の温度の均一性を高めるための熱伝導部５を兼ねることで、湿度センサの特性をさらに向上させることができる。
　なお、図２２においては、応用例３と同様に、ヒータ配線３の形状を多角形状としたが、ヒータ配線３の形状を、例えば、実施の形態１（図１）の形状としてもよい。
　[製法説明]
　本応用例の湿度センサは、実施の形態１の場合と同様の工程で形成することができる。具体的には、実施の形態１において、図６、図７を参照しながら説明した、酸化シリコン膜１１上の金属膜のパターニング工程において、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ～４ｄを形成する。
　さらに、実施の形態１と同様にして、リード配線４ａ～４ｄ上の絶縁膜（１２～１４）を部分的に除去することによりコンタクトホール６を形成し、リード配線４ａ～４ｄとそれぞれ接続される電極７ａ～７ｄを形成する（図９、図１０参照）。
　［動作説明］
　本応用例の湿度センサの動作は、実施の形態１の場合と同様である。例えば、電極７ａ、７ｂにそれぞれ電位を印加し、ヒータ配線３を加熱し、湿度を測定する。また、電極７ｃ、７ｄにそれぞれ電位を印加し、熱伝導部５を加熱し、温度を測定する。ここで、電極７ａ、７ｂの電位差は、電極７ｃ、７ｄの電位差より大きい。
　また、ヒータ領域の中心部の温度モニタによる測定温度をフィードバックして、よりヒータ領域２Ａ内の温度が均一となるように、上述のように加熱温度を制御してもよい。
　このように、本実施の形態においても、実施の形態１において詳細に説明したように、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、これにより長期信頼性を維持することができる。
　さらに、本応用例においては、ヒータ領域の中心部の温度モニタとヒータ領域の温度の均一性を高めるための熱伝導部５を兼ねることで、湿度センサの特性をさらに向上させることができる。
　（実施の形態５）
　本実施の形態においては、ヒータ領域の外周にサブヒータを設ける。サブヒータにより、ヒータ領域の外周の気体を所定の温度に加熱することにより、外部環境温度の影響を避け、湿度をより高精度に測定することができる。
　[構造説明]
　図２３は、本応用例の湿度センサの構成を示す平面図である。本実施の形態の湿度センサの構成は、サブヒータ以外は、実施の形態３の応用例３（図２１）の場合とほぼ同様である。なお、実施の形態１等と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　本実施の形態においては、ヒータ領域２Ａを囲むようにサブヒータが設けられている。サブヒータは、ヒータ配線１０３、リード配線１０４ａ、１０４ｂおよび電極１０７ａ、１０７ｂを有する。
　このように、サブヒータにより、ヒータ領域２Ａの外周の気体を所定の温度（例えば、１５０℃～３００℃）に加熱しつつ、湿度を測定することで、外部環境温度の影響を避けることができる。例えば、寒冷地などにおいても、精度の高い湿度測定を行うことができる。なお、サブヒータ温度は、湿度を検出するヒータ領域の温度より低くする。
　[製法説明]
　本応用例の湿度センサは、実施の形態１の場合と同様の工程で形成することができる。具体的には、実施の形態１において、図６、図７を参照しながら説明した、酸化シリコン膜１１上の金属膜のパターニング工程において、ヒータ配線３、熱伝導部５およびリード配線４ａ、４ｂに加え、ヒータ配線１０３、リード配線１０４ａ、１０４ｂを形成する。リード配線４ｅは、内部抵抗部（迂回配線部）４ｅｒを有している。
　さらに、実施の形態１と同様にして、リード配線４ａ、４ｂ、４ｅ等の上の絶縁膜（１２～１４）を部分的に除去することによりコンタクトホール６を形成し、リード配線４ａ、４ｂ、４ｅ、１０４ａ、１０４ｂとそれぞれ接続される電極７ａ、７ｂ、７ｅ、１０７ａ、１０７ｂを形成する（図９、図１０参照）。
　なお、図２３においては、ヒータ配線３、熱伝導部５およびヒータ配線１０３の形状を多角形状としたが、これらの形状を、他の形状としてもよい。
　［動作説明］
　本応用例の湿度の測定方法は、実施の形態１の場合と同様である。例えば、電極１０７ａ、１０７ｂにそれぞれ電位を印加し、ヒータ配線１０３を加熱しつつ、電極７ａ、７ｂにそれぞれ電位を印加し、ヒータ配線３を加熱し、湿度を測定する。ここで、電極７ａ、７ｂの電位差は、電極１０７ａ、１０７ｂの電位差より大きい。
　このように、本実施の形態においても、実施の形態１において詳細に説明したように、ヒータ領域内の温度分布のばらつきを抑制し、湿度の測定精度の向上を図ることができる。また、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性が経時変化することを抑制することができ、これにより長期信頼性を維持することができる。
　さらに、本応用例においては、サブヒータにより、ヒータ領域の外周の気体を所定の温度に加熱することにより、外部環境温度の影響を避け、湿度をより高精度に測定することができる。
　また、本応用例においては、内部抵抗部（迂回配線部）４ｅｒおよび電極７ｅを設けたので、これらを利用し、ヒータ配線の抵抗などの電気的特性の経時変化をモニタすることができる。
　以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
　例えば、実施の形態１において説明した変形例（１）～（７）を実施の形態３、４、５の湿度センサに適用してもよい。
　また、実施の形態２のセンサモジュールに、実施の形態３、４、５の湿度センサを適用してもよい。
　また、実施の形態５のサブヒータを、実施の形態１、３、４の湿度センサに適用してもよい。図２４は、湿度センサの構成例を示す平面図である。図２５は、湿度センサの熱伝導部の形状例を示す平面図である。
　例えば、図２４に示すように、実施の形態５のサブヒータを、実施の形態４の湿度センサに適用してもよい。この場合、例えば、電極１０７ａ、１０７ｂにそれぞれ電位を印加し、ヒータ配線１０３を加熱しつつ、電極７ａ、７ｂにそれぞれ電位を印加し、ヒータ配線３を加熱し、湿度を測定する。また、電極７ｃ、７ｄにそれぞれ電位を印加し、熱伝導部５の抵抗値を測定することにより、ヒータ領域の中心部温度を測定する。ここで、電極７ａ、７ｂの電位差は、電極１０７ａ、１０７ｂの電位差より大きく、電極１０７ａ、１０７ｂの電位差は、電極７ｃ、７ｄの電位差より大きい。
　また、図２５の（ａ）、（ｂ）に示すように、実施の形態１、実施の形態３の応用例３においては、熱伝導部５を四角形状または八角形状のパターンとしたが、図２５（ｃ）（ｄ）に示すように、熱伝導部５のパターン内にスリットや四角形状の孔を設けてもよい。
　また、実施の形態１においては、ヒータ配線３の端部間（電極７ａ、７ｂ間）の電圧の変化に基づき湿度を測定、具体的には、一定電流のもと、ヒータ配線３の端部間の電位の変化に基づき湿度を測定したが、電流の変化に基づいて湿度を測定してもよい。具体的には、一定電圧のもと、ヒータ配線３に流れる電流の変化に基づき湿度を測定してもよい。一定電流のもとの電位の変化、一定電圧のもとの電流の変化は、抵抗の変化でもある。また、湿度の測定のみならず、実施の形態４の温度を測定（温度モニタ）も、同様に、電圧、電流または抵抗の変化に基づいて行うことができる。
１　湿度センサ
１Ａ　開口部の形成領域
２　半導体基板
２Ａ　ヒータ領域
３　ヒータ配線
３Ａ　熱伝導部の形成領域（中心部）
４ａ　リード配線
４ｂ　リード配線
４ｃ　リード配線
４ｄ　リード配線
４ｅ　リード配線
４ｅｒ　内部抵抗部（迂回配線部）
４ｄ　リード配線
５　熱伝導部
６　コンタクトホール
７ａ　電極
７ｂ　電極
７ｃ　電極
７ｄ　電極
８　開口部
９　酸化シリコン膜
９’　酸化シリコン膜
１０　窒化シリコン膜
１１　酸化シリコン膜
１２　酸化シリコン膜
１３　窒化シリコン膜
１４　酸化シリコン膜
１６　台座
１７　換気孔
１８　接着剤
２０　センサモジュール
２１　吸気管
２２　支持基板
２３　流量センサ
２４　制御装置
２５　ボディ
２６　副通路
２７　検出部
２８　気体入れ替え口
２９　制御部
３０　コネクタ
３１　保護材
３２　気体
１０３　ヒータ配線
１０４ａ　リード配線
１０４ｂ　リード配線
１０７ａ　電極
１０７ｂ　電極

Claims (14)

  1. 　開口部を有する支持体と、
    　前記支持体の上方に前記開口部を覆うように形成された絶縁膜と、
    　前記絶縁膜上に形成された配線および熱伝導部と、
    を有し、
    　前記熱伝導部は、前記絶縁膜より熱伝導率が大きい材料よりなり、
    　平面視において、前記熱伝導部は、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれている、湿度センサ。
  2. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線に電流を流すことにより発熱させ、前記配線の上方または下方の気体中の水分を蒸発させることによる前記配線の電圧もしくは電流の変化により、前記気体の湿度を測定し、
    　前記熱伝導部は、前記配線からの熱伝導により温度上昇する、湿度センサ。
  3. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記熱伝導部は、フローティング状態である、湿度センサ。
  4. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記熱伝導部は、前記配線と同じ材料よりなる、湿度センサ。
  5. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記熱伝導部は、前記配線と同層に形成されている、湿度センサ。
  6. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線は、第１電位と前記第１電位より高い第２電位との間に接続され、
    　前記熱伝導部は、前記第１電位と接続されている、湿度センサ。
  7. 　請求項６に記載の湿度センサにおいて、
    　前記第１電位は、接地電位である、湿度センサ。
  8. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線および前記熱伝導部は、高融点金属である、湿度センサ。
  9. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記熱伝導部は、前記配線の最外形状により規定される領域の中心部に配置される、湿度センサ。
  10. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線は、折り返し配線である、湿度センサ。
  11. 　請求項１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線の外周を囲む他の配線を有する、湿度センサ。
  12. 　請求項１１に記載の湿度センサにおいて、
    　前記配線は、第１電位と前記第１電位より高い第２電位との間に接続され、
    　前記他の配線は、第３電位と前記第３電位より高い第４電位との間に接続され、
    　前記第１電位と前記第２電位との電位差は、前記第３電位と前記第４電位との電位差より大きい、湿度センサ。
  13. 　開口部を有する支持体と、
    　前記支持体の上方に前記開口部を覆うように形成された絶縁膜と、
    　前記絶縁膜上に形成された配線および熱伝導部と、
    を有し、
    　前記熱伝導部は、前記絶縁膜より熱伝導率が大きい材料よりなり、
    　平面視において、前記熱伝導部は、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれ、
    　前記配線は、第１電位と前記第１電位より高い第２電位との間に接続され、
    　前記熱伝導部は、第３電位と前記第３電位より高い第４電位との間に接続され、
    　前記配線に電流を流すことにより発熱させ、前記配線の上方または下方の気体中の水分を蒸発させることによる前記配線の電圧もしくは電流の変化により、前記気体の湿度を測定し、
    　前記熱伝導部に電流を流すことにより、前記熱伝導部の抵抗の変化により、前記熱伝導部の温度を測定する、湿度センサ。
  14. 　（ａ）支持体上に絶縁膜を形成する工程、
    　（ｂ）前記絶縁膜上に導電性膜を形成する工程、
    　（ｃ）前記導電性膜をパターニングすることにより、配線および熱伝導部を形成する工程、
    　（ｄ）前記配線および前記熱伝導部の下方の前記支持体を除去することにより開口部を形成する工程、
    を有し、
    　前記（ｃ）工程において、前記熱伝導部は、平面視において、その４方向のうち３方向以上が、前記配線により囲まれるように形成される、湿度センサの製造方法。
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