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JP5849836B2 - Humidity sensor - Google Patents

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JP5849836B2 JP2012089549A JP2012089549A JP5849836B2 JP 5849836 B2 JP5849836 B2 JP 5849836B2 JP 2012089549 A JP2012089549 A JP 2012089549A JP 2012089549 A JP2012089549 A JP 2012089549A JP 5849836 B2 JP5849836 B2 JP 5849836B2
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Description

本発明は、互いに対向するように基板の同一面上に形成された一対の電極と、水分による腐食から電極を保護する保護膜と、電極を覆うように保護膜上に配置された感湿膜とを有する湿度センサに関するものである。   The present invention relates to a pair of electrodes formed on the same surface of a substrate so as to face each other, a protective film for protecting the electrode from corrosion due to moisture, and a moisture sensitive film disposed on the protective film so as to cover the electrode It is related with the humidity sensor which has.

互いに対向するように基板の同一面に形成された一対の電極と、水分による腐食から電極を保護する保護膜と、電極を覆うように保護膜上に配置された感湿膜とを有する湿度センサとして、例えば特許文献1に記載のものが知られている。   A humidity sensor having a pair of electrodes formed on the same surface of the substrate so as to face each other, a protective film that protects the electrodes from corrosion due to moisture, and a moisture-sensitive film disposed on the protective film so as to cover the electrodes For example, the thing of patent document 1 is known.

特開2006−133191号公報JP 2006-133191 A

特許文献1の記載のように、従来の湿度センサでは、基板の一面に対して、アルミニウム等の導電材料を、蒸着やスパッタ等の手法により堆積させて膜を1層形成し、形成した膜を所定形状にパターニングすることで、一対の電極を形成している。   As described in Patent Document 1, in a conventional humidity sensor, a conductive material such as aluminum is deposited on one surface of a substrate by a technique such as vapor deposition or sputtering to form a film, and the formed film is A pair of electrodes is formed by patterning into a predetermined shape.

本出願人が検討したところ、従来の湿度センサでは、高湿側においてセンサ感度の線形性が劣化することが明らかとなった。   As a result of examination by the present applicant, it has been clarified that in the conventional humidity sensor, the linearity of the sensor sensitivity deteriorates on the high humidity side.

本発明は上記問題点に鑑み、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる湿度センサを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a humidity sensor capable of suppressing deterioration in linearity of sensor sensitivity on the high humidity side.

上記目的を達成するために、本発明は、基板(20)と、互いに対向するように、基板の共通する一面(20a)に配置された一対の電極(31,32)と、該電極を覆うように一面上に配置され、水分による腐食から電極を保護する保護膜(33)と、電極及び電極間を覆うように、保護膜上に配置された感湿膜(34)と、を有する湿度検出部(30)と、を備え、全ての電極は、一面に対して膜が多層に配置された多層構造を有するとともに、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、保護膜に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されており、基板の一面に膜が1層分配置されてなる下地部(38)と、該下地部上に膜が少なくとも1層分配置されてなる上地部(39)と、をそれぞれ有し、電極(31,32)において、上地部(39)を形成する任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されるとともに、下側に位置する層の上方に位置する中央部(39a)と、基板(20)の一面(20a)に配置された周辺部(39b)と、中央部(39a)と周辺部(39b)とを繋ぐ繋ぎ部(39c)と、を有することで、一面に直交する断面形状がそれぞれ独立して凸形状をなしていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention covers a substrate (20), a pair of electrodes (31, 32) disposed on a common surface (20a) of the substrate so as to face each other, and the electrodes. As described above, the humidity having a protective film (33) that protects the electrode from corrosion due to moisture and a moisture-sensitive film (34) that is disposed on the protective film so as to cover between the electrodes. All electrodes have a multilayer structure in which films are arranged in multiple layers on one surface, and the uppermost layer is formed using a conductive material and is in contact with the protective film At least one of the layers is formed using a conductive material having corrosiveness to moisture, and a base portion (38) in which one layer of the film is disposed on one surface of the substrate, and a film on the base portion. And an upper portion (39) in which at least one layer is disposed. Have, respectively, the electrodes (31, 32), any layer that forms the upper base portion (39) is, while being arranged to enclose the layer located below the said given layer, the lower A connection connecting the central portion (39a) located above the positioned layer, the peripheral portion (39b) disposed on one surface (20a) of the substrate (20), and the central portion (39a) and the peripheral portion (39b). And having a portion (39c), the cross-sectional shapes orthogonal to one surface are each independently a convex shape.

本出願人が鋭意検討した結果、上記した高湿側でのセンサ感度の線形性劣化は、保護膜(33)において、基板(20)の一面(20a)と電極(31,32)とにより形成される段差に対応する部分(以下、段差部と示す)の曲がりがきついと生じることが明らかとなった。   As a result of intensive studies by the present applicant, the sensor sensitivity linearity deterioration on the high humidity side is formed by one surface (20a) of the substrate (20) and the electrodes (31, 32) in the protective film (33). It has been clarified that the portion corresponding to the step difference (hereinafter referred to as the step portion) is tightly bent.

これに対し、本発明では、電極の断面形状が、膜を多層配置してなる凸形状となっている。このため、同じ厚さの電極が1層の膜により形成された従来構成に較べて、一段当たりの高さが低くなる。例えば1層の膜からなる上地部(39)が、下地部(38)における上面の一部のみを覆うように配置されてなる2層構造の電極の場合、上地部の上面と下地部の上面、下地部の上面と基板の一面の間にそれぞれ段差が形成される。したがって、各段差は、1つの段差のみが存在する構成に較べて低くなる。これにより、保護膜(33)における段差部の曲がりを緩やかにすることができる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる。   On the other hand, in the present invention, the cross-sectional shape of the electrode is a convex shape formed by arranging a plurality of films. For this reason, compared with the conventional structure in which the electrode of the same thickness was formed by the film | membrane of one layer, the height per step | paragraph becomes low. For example, in the case of an electrode having a two-layer structure in which the upper part (39) made of a single layer film is arranged so as to cover only a part of the upper surface of the base part (38), the upper surface of the upper part and the base part Steps are formed between the upper surface of the substrate, the upper surface of the base portion, and one surface of the substrate. Accordingly, each level difference is lower than a configuration in which only one level difference exists. Thereby, the curvature of the level | step-difference part in a protective film (33) can be made loose. Therefore, it is possible to suppress linearity deterioration of sensor sensitivity on the high humidity side.

また、保護膜により、電極(水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成された層)の腐食を効果的に抑制することができる。   In addition, the protective film can effectively suppress corrosion of the electrode (a layer formed using a conductive material having corrosiveness to moisture).

また、基板(20)の一面(20a)と電極(31,32)とにより複数の段差が形成されることとなるため、保護膜(33)における段差部の曲がりを緩やかにすることができる。また、電極(31,32)を構成する膜は、上層ほど段差がなだらかとなるため、段差部の曲がりをより緩やかにすることができる。さらには、上層ほど広い範囲に配置されるため、一対の電極(31,32)において対向面積を大きくすることができる。以上により、センサ感度をより高めることができる。 In addition, since a plurality of steps are formed by the one surface (20a) of the substrate (20) and the electrodes (31, 32), the bending of the stepped portion in the protective film (33) can be moderated. Moreover, since the film | membrane which comprises an electrode (31, 32) becomes gentle as the upper layer, a curve of a level | step-difference part can be made looser. Furthermore, since the upper layer is arranged in a wider range, the facing area of the pair of electrodes (31, 32) can be increased. As described above, the sensor sensitivity can be further increased.

また、本発明のさらなる特徴は、電極(31,32)において、全ての層は、水分に対する腐食性を有する同一の導電材料を用いて形成されていることにある。   Further, a further feature of the present invention is that in the electrodes (31, 32), all layers are formed using the same conductive material having corrosiveness against moisture.

これによれば、湿度センサの構成・製造工程を簡素化することができる。また、全ての層を実質的に電極として機能させることができる。   According to this, the structure and manufacturing process of a humidity sensor can be simplified. Moreover, all the layers can be made to function as an electrode substantially.

また、本発明のさらなる特徴は、電極(31,32)が、電気絶縁材料を用いて形成された層を含むことにある。   A further feature of the present invention is that the electrodes (31, 32) include a layer formed using an electrically insulating material.

このように、電気絶縁材料からなる層を用いても良い。本発明では、上地部(39)を形成する任意の層は、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されるため、電気絶縁材料からなる層を有しつつも、対向面積を大きくすることができる。   Thus, a layer made of an electrically insulating material may be used. In the present invention, since the arbitrary layer forming the upper portion (39) is disposed so as to wrap the layer positioned below the arbitrary layer, it has a layer made of an electrically insulating material, The facing area can be increased.

上記目的を達成するために、本発明は、基板(20)と、互いに対向するように、基板の共通する一面(20a)に配置された一対の電極(31,32)と、該電極を覆うように一面上に配置され、水分による腐食から電極を保護する保護膜(33)と、電極及び電極間を覆うように、保護膜上に配置された感湿膜(34)と、を有する湿度検出部(30)と、を備え、全ての電極は、一面に対して膜が多層に配置された多層構造を有するとともに、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、保護膜に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されており、基板の一面に膜が1層分配置されてなる下地部(38)と、該下地部上に膜が少なくとも1層分配置されてなる上地部(39)と、をそれぞれ有し、電極(31,32)において、上地部(39)を形成する任意の層が、該任意の層に下側で隣接する層の表面のうち、上面の一部のみを覆うように配置されることで、全ての電極は、一面に直交する断面形状がそれぞれ独立して凸形状をなしていることを特徴とする。To achieve the above object, the present invention covers a substrate (20), a pair of electrodes (31, 32) disposed on a common surface (20a) of the substrate so as to face each other, and the electrodes. As described above, the humidity having a protective film (33) that protects the electrode from corrosion due to moisture and a moisture-sensitive film (34) that is disposed on the protective film so as to cover between the electrodes. All electrodes have a multilayer structure in which films are arranged in multiple layers on one surface, and the uppermost layer is formed using a conductive material and is in contact with the protective film At least one of the layers is formed using a conductive material having corrosiveness to moisture, and a base portion (38) in which one layer of the film is disposed on one surface of the substrate, and a film on the base portion. And an upper portion (39) in which at least one layer is disposed. In each of the electrodes (31, 32), an arbitrary layer forming the upper portion (39) covers only a part of the upper surface of the surface of the layer adjacent to the arbitrary lower layer on the lower side. By being arranged in this manner, all the electrodes are characterized in that the cross-sectional shapes orthogonal to one surface are independently convex.

このような電極構成としても、複数の段差が存在することとなるため、保護膜(33)における段差部の曲がりを緩やかにすることができる。すなわち、上記した他の発明と同様の効果を奏することができる。 Even with such an electrode configuration, since there are a plurality of steps, the step portion of the protective film (33) can be gently bent. That is, the same effects as those of the other inventions described above can be achieved.

また、本発明のさらなる特徴は、電極(31,32)において、各層は、互いに異なる導電材料を用いて形成されていることにある。   Further, the present invention is further characterized in that in the electrodes (31, 32), each layer is formed using different conductive materials.

これによれば、全ての層を実質的に電極として機能させることができる。したがって、一対の電極(31,32)において対向面積を大きくすることができるため、センサ感度をより高めることができる。   According to this, all the layers can be made to function as an electrode substantially. Therefore, since the opposing area can be increased in the pair of electrodes (31, 32), the sensor sensitivity can be further increased.

また、本発明のさらなる特徴は、電極(31,32)が電気絶縁材料を用いて形成された層を含むことにある。このように、電気絶縁材料からなる層を用いても良い。   A further feature of the present invention is that the electrodes (31, 32) include a layer formed using an electrically insulating material. Thus, a layer made of an electrically insulating material may be used.

また、本発明のさらなる特徴は、一対の電極(31,32)はそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置されていることにある。   A further feature of the present invention resides in that the pair of electrodes (31, 32) has a comb-tooth shape, and the comb teeth are arranged so as to face each other.

これによれば、一対の電極(31,32)において対向面積を大きくすることができるため、センサ感度をより高めることができる。   According to this, since the facing area can be increased in the pair of electrodes (31, 32), the sensor sensitivity can be further increased.

また、本発明のさらなる特徴は、感湿膜(34)が、水分の吸着により比誘電率が変化するものであり、湿度検出部(30)を、雰囲気の湿度変化を一対の電極(31、32)間の静電容量の変化として検出することにある。また、感湿膜(34)は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、湿度検出部(30)を、雰囲気の湿度変化を感湿膜(34)のインピーダンスの変化として検出することにある。   Further, according to a further feature of the present invention, the humidity sensitive film (34) has a change in relative dielectric constant due to the adsorption of moisture, and the humidity detector (30) is adapted to change the humidity of the atmosphere with a pair of electrodes (31, 31). 32) is detected as a change in capacitance. Further, the humidity-sensitive film (34) has an impedance that changes due to moisture adsorption, and the humidity detector (30) detects a change in the humidity of the atmosphere as a change in the impedance of the moisture-sensitive film (34). is there.

また、本発明のさらなる特徴は、基板(20)が、半導体基板(21)と、該半導体基板(21)の主面に形成された絶縁膜(23)を有し、電極(31,32)は、基板(20)の絶縁膜(23)上に配置されることにある。   According to a further feature of the present invention, the substrate (20) has a semiconductor substrate (21) and an insulating film (23) formed on the main surface of the semiconductor substrate (21), and the electrodes (31, 32). Is to be disposed on the insulating film (23) of the substrate (20).

これによれば、湿度検出部(30)から出力される信号を処理する処理回路についても、同一の基板(20)に構成することができるようになる。また、絶縁膜(23)を有するため、電極(31,32)などからの電流の漏洩等を防止することができる。   According to this, the processing circuit for processing the signal output from the humidity detection section (30) can be configured on the same substrate (20). Further, since the insulating film (23) is provided, leakage of current from the electrodes (31, 32) and the like can be prevented.

第1実施形態の湿度センサを備える湿度検出装置の概略構成を示す斜視図である。便宜上、保護ゲルを省略して図示している。It is a perspective view which shows schematic structure of a humidity detection apparatus provided with the humidity sensor of 1st Embodiment. For convenience, the protective gel is omitted. 第1実施形態に係る湿度センサの概略構成を示す平面図である。便宜上、検出電極、参照電極、パッドに接続された配線を実線で図示している。また、保護ゲルを破線で示している。It is a top view which shows schematic structure of the humidity sensor which concerns on 1st Embodiment. For convenience, lines connected to the detection electrode, the reference electrode, and the pad are shown by solid lines. Moreover, the protective gel is shown with the broken line. 図2のIII-III線に沿う断面構成を簡略化した図である。図2に対し、検出電極とパッドとを繋ぐ配線を省略するとともに、検出電極及びダミー配線の本数を減らして図示している。It is the figure which simplified the cross-sectional structure which follows the III-III line of FIG. In contrast to FIG. 2, the wiring connecting the detection electrode and the pad is omitted, and the number of detection electrodes and dummy wirings is reduced. 電極周辺の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of an electrode periphery. 従来の湿度センサにおいて、電極周辺の概略構成を示す断面図である。In conventional humidity sensor, it is sectional drawing which shows schematic structure of an electrode periphery. 相対湿度と容量変化量との関係を示す図であり、三角△が従来構成のものの実測結果、丸○が参考例の実測結果を示している。It is a figure which shows the relationship between relative humidity and a capacity | capacitance change amount, the triangle (triangle | delta) shows the actual measurement result of a thing of a conventional structure, and the circle (circle) shows the actual measurement result of a reference example. 図5の破線VIIで囲んだ領域の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the area | region enclosed with the broken line VII of FIG. 電極構造による保護膜の段差部の違いを説明するための断面図であり、(a)は従来構成、(b)は本実施形態に係るものを示している。It is sectional drawing for demonstrating the difference in the level | step-difference part of the protective film by an electrode structure, (a) is a conventional structure, (b) has shown what concerns on this embodiment. 変形例を示す断面図であり、図8(b)に対応している。It is sectional drawing which shows a modification, and respond | corresponds to FIG.8 (b). 第2実施形態に係る湿度センサにおいて、電極周辺の概略構成を示す断面図であり、図8(b)に対応している。In the humidity sensor which concerns on 2nd Embodiment, it is sectional drawing which shows schematic structure of an electrode periphery, and respond | corresponds to FIG.8 (b). 変形例を示す断面図であり、図8(b)に対応している。It is sectional drawing which shows a modification, and respond | corresponds to FIG.8 (b). その他変形例を示す断面図であり、図8(b)に対応している。It is sectional drawing which shows another modification, and respond | corresponds to FIG.8 (b). その他変形例を示す断面図であり、図8(b)に対応している。It is sectional drawing which shows another modification, and respond | corresponds to FIG.8 (b).

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、形成範囲を明確化するため、図2の平面図において、感湿膜34及びダム用感湿膜62の部分に、ハッチングを施している。また、基板20の厚み方向を単に厚み方向と示し、対をなす電極31,32の対向方向を単に対向方向と示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, common or related elements are given the same reference numerals. Further, in order to clarify the formation range, in the plan view of FIG. 2, the moisture sensitive film 34 and the dam moisture sensitive film 62 are hatched. The thickness direction of the substrate 20 is simply referred to as the thickness direction, and the opposing direction of the paired electrodes 31 and 32 is simply referred to as the opposing direction.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態の湿度センサチップ10を備えた湿度検出装置100を示している。この湿度検出装置100は、合成樹脂等を用いて有底角筒状に形成されたケース110と、該ケース110の底部内面に固定されたリードフレームのアイランド111,112と、アイランド111にダイマウントされた湿度センサチップ10と、アイランド112にダイマウントされた回路チップ113と、一端がケース110の内部に露出し、他端がケース110外に延出されたリード114を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a humidity detecting device 100 including a humidity sensor chip 10 of the present embodiment. The humidity detection device 100 includes a case 110 formed in a bottomed rectangular tube shape using a synthetic resin or the like, lead islands 111 and 112 fixed to the inner surface of the bottom of the case 110, and a die mount on the island 111. The humidity sensor chip 10, the circuit chip 113 die-mounted on the island 112, and a lead 114 having one end exposed inside the case 110 and the other end extending outside the case 110.

そして、湿度センサチップ10と回路チップ113とが、ボンディングワイヤ115を介して電気的に接続され、回路チップ113とリード114とが、ボンディングワイヤ116を介して電気的に接続されている。また、図示しないが、ボンディングワイヤ115,116及びその接続部位(パッド)は、後述の保護ゲルによって被覆されている。   The humidity sensor chip 10 and the circuit chip 113 are electrically connected via the bonding wire 115, and the circuit chip 113 and the lead 114 are electrically connected via the bonding wire 116. Although not shown, the bonding wires 115 and 116 and their connection parts (pads) are covered with a protective gel described later.

このように、本実施形態では、湿度センサチップ10と回路チップ113とが別チップとなっている。なお、湿度センサチップ10が、特許請求の範囲に記載の湿度センサに相当する。   Thus, in this embodiment, the humidity sensor chip 10 and the circuit chip 113 are separate chips. The humidity sensor chip 10 corresponds to the humidity sensor described in the claims.

次に、湿度センサチップ10の概略構成について説明する。   Next, a schematic configuration of the humidity sensor chip 10 will be described.

図2及び図3に示すように、湿度センサチップ10は、同一の基板20に、湿度検出部30、ボンディングワイヤ115が接続された状態で保護ゲル50により保護される外部接続端子としてのパッド40、保護ゲル50の流動を抑制するダム部60を備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the humidity sensor chip 10 includes a pad 40 as an external connection terminal that is protected by the protective gel 50 in a state where the humidity detection unit 30 and the bonding wire 115 are connected to the same substrate 20. The dam part 60 which suppresses the flow of the protective gel 50 is provided.

本実施形態では、基板20が、半導体基板21と、半導体基板21の主面上に形成された絶縁膜23を有している。具体的には、半導体基板21としてシリコン基板を採用しており、この半導体基板21の主面側表層に、全面にわたって不純物の拡散層22が形成されている。本実施形態では、拡散層22がp導電型となっている。この拡散層22上には絶縁膜23が配置されており、絶縁膜23の一部位にコンタクトホール23aが形成されている。本実施形態では、絶縁膜23が、半導体基板21側からシリコン酸化膜、BPSG膜の順に積層されてなる。なお、湿度検出部30、パッド40、及びダム部60は、この絶縁膜23上に形成されている。このため、絶縁膜23における半導体基板21と反対の面が、基板20の一面20aとなっている。   In the present embodiment, the substrate 20 includes a semiconductor substrate 21 and an insulating film 23 formed on the main surface of the semiconductor substrate 21. Specifically, a silicon substrate is employed as the semiconductor substrate 21, and an impurity diffusion layer 22 is formed on the main surface side surface layer of the semiconductor substrate 21 over the entire surface. In the present embodiment, the diffusion layer 22 is p conductivity type. An insulating film 23 is disposed on the diffusion layer 22, and a contact hole 23 a is formed in one part of the insulating film 23. In the present embodiment, the insulating film 23 is formed by laminating a silicon oxide film and a BPSG film in this order from the semiconductor substrate 21 side. Note that the humidity detection unit 30, the pad 40, and the dam unit 60 are formed on the insulating film 23. For this reason, the surface opposite to the semiconductor substrate 21 in the insulating film 23 is the one surface 20 a of the substrate 20.

湿度検出部30は、基板20の一面20aにおいて、互いに対向して配置された一対の電極31,32を有している。また、湿度検出部30は、少なくとも検出容量部30dを備えており、本実施形態ではさらに参照容量部30rを備えている。検出容量部30dは、基板20の一面20aにおいて、互いに対向して配置された一対の検出電極31d,32dを有している。参照容量部30rは、該一面20aの検出電極31d,32dとは異なる位置において、互いに対向して配置された一対の参照電極31r,32rを有している。   The humidity detection unit 30 has a pair of electrodes 31 and 32 disposed to face each other on the one surface 20 a of the substrate 20. The humidity detection unit 30 includes at least a detection capacitor unit 30d, and further includes a reference capacitor unit 30r in the present embodiment. The detection capacitor unit 30d has a pair of detection electrodes 31d and 32d arranged to face each other on the one surface 20a of the substrate 20. The reference capacitance unit 30r has a pair of reference electrodes 31r and 32r arranged to face each other at a position different from the detection electrodes 31d and 32d on the one surface 20a.

これら検出電極31d,32d及び参照電極31r,32rにおいて、厚み方向に直交する平面形状は特に限定されるものではない。本実施形態では、図2に示すように、検出電極31d及び検出電極32dがともに櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛み合って対向するように交互に配置されている。このように櫛歯形状とすると、検出電極31d,32dの配置面積を小さくしつつ、互いに対向する面積を大きくすることができる。これにより、周囲の湿度変化に伴って変化する検出電極31d,32d間の静電容量の変化量が大きくなり、センサ感度が向上する。同様に、参照電極31r及び参照電極32rがともに櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛み合って対向するように交互に配置されている。また、櫛歯形状をなす検出電極31d,32d及び参照電極31r,32rは、図2に示すように、電極同士の対向面積と櫛歯の本数が異なっている。詳しくは、検出電極31d,32dのほうが参照電極31r,32rよりも本数が多く、且つ、対向面積も大きくなっている。   In these detection electrodes 31d and 32d and reference electrodes 31r and 32r, the planar shape orthogonal to the thickness direction is not particularly limited. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the detection electrodes 31 d and the detection electrodes 32 d are both comb-shaped, and are alternately arranged so that the comb teeth mesh with each other and face each other. With the comb-like shape as described above, it is possible to increase the areas facing each other while reducing the arrangement area of the detection electrodes 31d and 32d. As a result, the amount of change in capacitance between the detection electrodes 31d and 32d, which changes with changes in ambient humidity, increases, and the sensor sensitivity is improved. Similarly, both the reference electrode 31r and the reference electrode 32r have a comb-teeth shape, and are alternately arranged so that the comb teeth mesh with each other and face each other. Further, as shown in FIG. 2, the detection electrodes 31d and 32d and the reference electrodes 31r and 32r having a comb shape have different facing areas between the electrodes and the number of comb teeth. Specifically, the number of detection electrodes 31d and 32d is larger than that of reference electrodes 31r and 32r, and the facing area is also larger.

一方、検出電極31d,32d及び参照電極31r,32rにおいて、一面20aに直交する断面の構造は本実施形態の特徴部分である。この詳細については後述する。   On the other hand, in the detection electrodes 31d and 32d and the reference electrodes 31r and 32r, the cross-sectional structure orthogonal to the one surface 20a is a characteristic part of the present embodiment. Details of this will be described later.

検出電極31d,32d及び参照電極31r,32r、すなわち電極31,32は、後述するように膜が多層に配置された多層構造(図7、図8(b)参照)をなしており、その膜構成は、電極31,32で同一となっている。また、保護膜23に接触する層の少なくとも1つとして、水分に対して腐食性を有する導電材料(例えばアルミニウム系材料)を用いて形成された層を含んでいる。本実施形態では、電極31,32の全ての層が、同一のアルミニウム系材料を用いて形成されている。すなわち、全ての層が水分に対して腐食性を有する同一の導電材料を用いて形成されている。このため、図3に例示する検出電極31d,32dのように、全ての電極31,32上には保護膜33が形成されており、この保護膜33を介して感湿膜34が形成されている。   The detection electrodes 31d and 32d and the reference electrodes 31r and 32r, that is, the electrodes 31 and 32 have a multilayer structure (see FIGS. 7 and 8B) in which films are arranged in multiple layers as described later. The configuration is the same for the electrodes 31 and 32. In addition, at least one of the layers in contact with the protective film 23 includes a layer formed using a conductive material (for example, an aluminum-based material) that is corrosive to moisture. In this embodiment, all the layers of the electrodes 31 and 32 are formed using the same aluminum material. That is, all the layers are formed using the same conductive material that is corrosive to moisture. Therefore, like the detection electrodes 31 d and 32 d illustrated in FIG. 3, the protective film 33 is formed on all the electrodes 31 and 32, and the moisture sensitive film 34 is formed via the protective film 33. Yes.

保護膜33は、水分に対して腐食性を有する導電材料を用いて形成された電極31,32が、水分により腐食するのを防ぐためのものである。本実施形態では、保護膜33として、プラズマCVD法により形成されるシリコン窒化膜を採用している。この保護膜33は、電極31,32上だけでなく、基板20の一面20aにおいて、パッド40を除く部分に形成されている。   The protective film 33 is for preventing the electrodes 31 and 32 formed using a conductive material corrosive to moisture from being corroded by moisture. In the present embodiment, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is employed as the protective film 33. The protective film 33 is formed not only on the electrodes 31 and 32 but also on the surface 20 a of the substrate 20 in a portion excluding the pad 40.

保護膜33上には、検出電極31d,32d及び検出電極31d,32d間を覆うとともに、参照電極31r,32r及び参照電極31r,32r間を覆うように、感湿膜34が形成されている。本実施形態では、検出電極31d,32dを覆う感湿膜34と、参照電極31r,32rを覆う感湿膜34が、1つの感湿膜34として一体化されている。感湿膜34の構成材料としては、ポリイミド系材料など周知のものを採用することができる。本実施形態では、ポリイミド系材料を採用しており、スピンコート法や印刷法にて前駆体であるポリアミドを塗布後、加熱硬化(イミド化処理)することにより形成されている。   On the protective film 33, a moisture sensitive film 34 is formed so as to cover the detection electrodes 31 d and 32 d and the detection electrodes 31 d and 32 d and cover the reference electrodes 31 r and 32 r and the reference electrodes 31 r and 32 r. In the present embodiment, the moisture sensitive film 34 that covers the detection electrodes 31 d and 32 d and the moisture sensitive film 34 that covers the reference electrodes 31 r and 32 r are integrated as one moisture sensitive film 34. As the constituent material of the moisture sensitive film 34, a known material such as a polyimide-based material can be employed. In this embodiment, a polyimide-based material is employed, and is formed by applying a polyamide, which is a precursor, by spin coating or printing, followed by heat curing (imidization treatment).

このように構成される湿度検出部30において、検出容量部30dを構成する検出電極31dは、図2に示すように、配線35により、対応するパッド41と電気的に接続されている。検出容量部30dを構成する検出電極32d及び参照容量部30rを構成する参照電極32rは、共通の配線36により、対応するパッド42と電気的に接続されている。また、参照容量部30rを構成する参照電極31rは、配線37により、対応するパッド43と電気的に接続されている。すなわち、一対の検出電極31d,32dからなるコンデンサと、一対の参照電極31r,32rからなるコンデンサが、パッド41,43間で直列接続され、これらコンデンサの接続点(中点)にパッド42が接続された構成となっている。   In the humidity detector 30 configured as described above, the detection electrode 31d constituting the detection capacitor 30d is electrically connected to the corresponding pad 41 by the wiring 35 as shown in FIG. The detection electrode 32d constituting the detection capacitor unit 30d and the reference electrode 32r constituting the reference capacitor unit 30r are electrically connected to the corresponding pads 42 by a common wiring 36. In addition, the reference electrode 31 r constituting the reference capacitance unit 30 r is electrically connected to the corresponding pad 43 by the wiring 37. That is, a capacitor consisting of a pair of detection electrodes 31d and 32d and a capacitor consisting of a pair of reference electrodes 31r and 32r are connected in series between the pads 41 and 43, and the pad 42 is connected to the connection point (midpoint) of these capacitors. It has been configured.

これら配線35〜37は、基板20の一面20a、すなわち電極31,32と同一平面に形成されている。また、電極31,32同様、水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成された膜を含んで形成されている。本実施形態では、アルミニウム系材料を用いて形成された膜が1層配置されてなる。しかしながら、電極31,32と同一の構成、すなわち2層構造を採用しても良い。そして、配線35〜37も、上記した保護膜33により被覆されている。   These wirings 35 to 37 are formed on one surface 20 a of the substrate 20, that is, on the same plane as the electrodes 31 and 32. Moreover, like the electrodes 31 and 32, it is formed including a film formed using a conductive material having corrosiveness against moisture. In this embodiment, one layer of a film formed using an aluminum-based material is arranged. However, the same configuration as the electrodes 31 and 32, that is, a two-layer structure may be adopted. The wirings 35 to 37 are also covered with the protective film 33 described above.

パッド40は、湿度検出部30を構成する各電極31d,32d,31r,32rと電気的に接続されたパッド41〜43を有する。これらパッド41〜43は、対応する配線35〜37のうち、湿度検出部30と反対の端部付近で保護膜33の開口部から露出された部分である。このため、各パッド41〜43も、配線35〜37と同一の膜構成となっている。   The pad 40 includes pads 41 to 43 that are electrically connected to the electrodes 31d, 32d, 31r, and 32r that constitute the humidity detecting unit 30. These pads 41 to 43 are portions of the corresponding wirings 35 to 37 that are exposed from the opening of the protective film 33 near the end opposite to the humidity detection unit 30. Therefore, the pads 41 to 43 also have the same film configuration as the wirings 35 to 37.

本実施形態では、さらに上記した拡散層22に電気的に接続されたパッド44を有する。このパッド44には、平面矩形状の基板20の縁部に沿って形成された配線45が接続されており、配線45のうち、図3に示すように保護膜33の開口部から露出された部分がパッド44となっている。配線45も、基板20の一面20a、すなわち電極31,32と同一平面に形成されている。また、配線35〜37と同一の膜構成となっており、上記した保護膜33により被覆されている。配線45は、図3に示すように、絶縁膜23に形成されたコンタクトホール23aを埋めるように形成されており、拡散層22と電気的に接続されている。このため、パッド44に定電位(例えばグランド電位)を印加することで、配線45を通じて拡散層22を、電磁波に対するシールド層として機能させることができる。   In the present embodiment, a pad 44 electrically connected to the diffusion layer 22 is further provided. A wiring 45 formed along the edge of the planar rectangular substrate 20 is connected to the pad 44, and the wiring 45 is exposed from the opening of the protective film 33 as shown in FIG. The part is a pad 44. The wiring 45 is also formed on one surface 20 a of the substrate 20, that is, on the same plane as the electrodes 31 and 32. Further, it has the same film configuration as the wirings 35 to 37 and is covered with the protective film 33 described above. As shown in FIG. 3, the wiring 45 is formed so as to fill the contact hole 23 a formed in the insulating film 23, and is electrically connected to the diffusion layer 22. Therefore, by applying a constant potential (for example, ground potential) to the pad 44, the diffusion layer 22 can function as a shield layer against electromagnetic waves through the wiring 45.

これらパッド40(41〜44)は、ボンディングワイヤ115が接続された状態で、保護ゲル50によって被覆される。したがって、パッド40にボンディングワイヤ115が接続される前の状態で、湿度センサチップ10は、保護ゲル50を有さない。この保護ゲル50は、パッド40が、水分により腐食するのを防ぐためのものであり、フッ素系ゲルなど耐水性を有する材料からなる。保護ゲル50は、パッド40の周辺に、ディスペンサなどを用いて塗布し、その後硬化することで形成される。このため、塗布した時点では、保護ゲル50は流動性を有している。   These pads 40 (41 to 44) are covered with the protective gel 50 in a state where the bonding wires 115 are connected. Therefore, the humidity sensor chip 10 does not have the protective gel 50 before the bonding wire 115 is connected to the pad 40. The protective gel 50 is for preventing the pad 40 from being corroded by moisture, and is made of a water-resistant material such as a fluorine-based gel. The protective gel 50 is formed by applying around the pad 40 using a dispenser and then curing. For this reason, the protective gel 50 has fluidity at the time of application.

パッド40周辺に塗布された保護ゲル50が、湿度検出部30側に流動し、感湿膜34に付着すると、感湿膜34の性質が変化してしまい、雰囲気湿度にかかる検出精度が低下しかねない。このため、パッド40周辺に塗布した保護ゲル50が、湿度検出部30側へ流入し、感湿膜34に付着するのを抑制すべく、基板20の一面20aにおいて湿度検出部30とパッド40の間にダム部60が形成されている。   When the protective gel 50 applied to the periphery of the pad 40 flows toward the humidity detection unit 30 and adheres to the moisture sensitive film 34, the properties of the moisture sensitive film 34 change, and the detection accuracy concerning the atmospheric humidity decreases. It might be. For this reason, in order to suppress that the protective gel 50 applied to the periphery of the pad 40 flows into the humidity detection unit 30 side and adheres to the moisture sensitive film 34, the humidity detection unit 30 and the pad 40 on the one surface 20 a of the substrate 20 are suppressed. A dam portion 60 is formed between them.

ダム部60は、基板20の一面20aから突出する構造のものを採用することができる。なお、保護膜33がパッド40を除く部分に形成される場合には、ダム部60として保護膜33を含むこととなり、ダム部60は保護膜33の厚さよりも突出高さが高く設けられる。本実施形態において、ダム部60は、電極31,32同様、水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成された膜を含んで、電極31,32と同一平面(基板20の一面20a)に形成されたダム用配線としてのダミー配線61を有している。本実施形態では、電極31,32と同一の構成、すなわち2層構造となっている。また、ダム部60は、感湿膜34と同一材料を用いて形成され、ダミー配線61の少なくとも一部を覆うダム用感湿膜62も有している。このようにダム部60は、ダミー配線61とダム用感湿膜62、及び保護膜33の積層構造となっている。なお、本実施形態において、ダミー配線61は、湿度検出部30を構成する電極31,32やパッド40と電気的に分離された、電気的な接続機能を提供しない配線となっている。しかしながら、半導体基板21に湿度検出部30の処理回路が集積された構成においては、処理回路を構成する配線の一部を用いてダム部60としても良い。なお、図3では、便宜上、電極31,32d及びダミー配線61を、パッド44を含む配線45と同一の層構造で示している。   As the dam portion 60, a structure that protrudes from the one surface 20 a of the substrate 20 can be adopted. When the protective film 33 is formed in a portion excluding the pad 40, the protective film 33 is included as the dam portion 60, and the dam portion 60 is provided with a protruding height higher than the thickness of the protective film 33. In the present embodiment, the dam portion 60 includes a film formed using a conductive material that is corrosive to moisture like the electrodes 31 and 32, and is on the same plane as the electrodes 31 and 32 (one surface 20 a of the substrate 20). It has a dummy wiring 61 as a dam wiring formed. In this embodiment, the electrodes 31 and 32 have the same configuration, that is, a two-layer structure. The dam portion 60 is also formed using the same material as the moisture sensitive film 34, and also has a dam moisture sensitive film 62 that covers at least a part of the dummy wiring 61. As described above, the dam portion 60 has a laminated structure of the dummy wiring 61, the dam moisture sensitive film 62, and the protective film 33. In the present embodiment, the dummy wiring 61 is a wiring that is electrically separated from the electrodes 31 and 32 and the pad 40 constituting the humidity detection unit 30 and does not provide an electrical connection function. However, in the configuration in which the processing circuit of the humidity detection unit 30 is integrated on the semiconductor substrate 21, the dam unit 60 may be formed by using a part of the wiring configuring the processing circuit. In FIG. 3, for convenience, the electrodes 31, 32 d and the dummy wiring 61 are shown in the same layer structure as the wiring 45 including the pad 44.

次に、湿度センサチップ10の特徴部分である電極31,32の断面構造について、図4を用いて説明する。   Next, a cross-sectional structure of the electrodes 31 and 32 that are characteristic portions of the humidity sensor chip 10 will be described with reference to FIG.

図4に検出電極31d,32dにて例示するように、全ての電極31,32は、基板20の一面20aに対して膜が多層に配置された多層構造をなしており、基板20の一面20aに膜が1層分配置されてなる下地部38と、下地部38上に膜が少なくとも1層分配置されてなる上地部39と、を有している。この多層構造において、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、保護膜23に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されている。そして、基板20の一面20aに直交する断面形状がそれぞれ独立して凸形状をなしている。本実施形態では、図4に示すように、上地部39が1層の膜からなり、各電極31,32が2層構造となっている。また、上記したように、電極31,32が同一のアルミニウム系材料からなる膜を2層配置してなり、下地部38を構成する最下層と、上地部39を構成する最上層とが、ともに水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されている。   As illustrated by the detection electrodes 31d and 32d in FIG. 4, all the electrodes 31 and 32 have a multilayer structure in which films are arranged in multiple layers with respect to the one surface 20a of the substrate 20. A base portion 38 in which one layer of film is disposed on the base portion 38, and an upper portion 39 in which at least one layer of film is disposed on the base portion 38. In this multilayer structure, the uppermost layer is formed using a conductive material, and at least one of the layers in contact with the protective film 23 is formed using a conductive material that is corrosive to moisture. And the cross-sectional shape orthogonal to the one surface 20a of the board | substrate 20 has comprised the convex shape each independently. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the upper portion 39 is made of a single layer film, and each of the electrodes 31 and 32 has a two-layer structure. In addition, as described above, the electrodes 31 and 32 are formed by arranging two layers made of the same aluminum-based material, and the lowermost layer constituting the base portion 38 and the uppermost layer constituting the upper portion 39 are: Both are formed using a conductive material that is corrosive to moisture.

また、上地部39を形成する任意の層は、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されている。換言すれば、任意の隣接する2層において、上層が下層を包むように配置されている。この任意の層は、該任意の層よりも下側に位置する層の上方に位置する中央部39aと、基板20の一面20aに配置された周辺部39bと、中央部39aと周辺部39bとを繋ぐ繋ぎ部39cと、を有している。本実施形態では、上地部39が1層のみであるため、上地部39を構成する層が上記任意の層に該当し、下地部38を構成する層が任意の層よりも下側に位置する層に該当する。   Moreover, the arbitrary layer which forms the upper part 39 is arrange | positioned so that the layer located below this arbitrary layer may be wrapped. In other words, in any two adjacent layers, the upper layer is disposed so as to wrap around the lower layer. This arbitrary layer includes a central portion 39a located above a layer located below the arbitrary layer, a peripheral portion 39b disposed on one surface 20a of the substrate 20, a central portion 39a, and a peripheral portion 39b. And a connecting portion 39c for connecting the two. In the present embodiment, since the upper portion 39 is only one layer, the layer constituting the upper portion 39 corresponds to the above arbitrary layer, and the layer constituting the base portion 38 is below the arbitrary layer. Corresponds to the layer located.

ところで、一対の電極31,32間の容量は、基板20の一面20aに沿う方向に形成される対向容量と、厚み方向に回り込んで形成されるフリンジ容量とにより決定される。感湿膜34は、それ自体の比誘電率は相対湿度に応じて変化しないが、水分の吸着量により、水分を含む全体の比誘電率が変化する。このため、電極31,32間に形成される容量に対して感湿膜34の影響が大きいほど、容量値の湿度変化に対する傾きは大きくなる。保護膜33を有する構成では、感湿膜34の影響、すなわちフリンジ容量の影響が大きくなるように、電極31,32に所定の間隔を持たせて構成されている。図4では、検出電極31d,32dを厚み方向に回り込んで形成されるフリンジ容量Cfを図示している。   By the way, the capacitance between the pair of electrodes 31 and 32 is determined by the opposing capacitance formed in the direction along the one surface 20a of the substrate 20 and the fringe capacitance formed around the thickness direction. Although the relative dielectric constant of the moisture-sensitive film 34 does not change according to the relative humidity, the entire relative dielectric constant including moisture changes depending on the amount of moisture adsorbed. For this reason, the greater the influence of the moisture sensitive film 34 on the capacitance formed between the electrodes 31 and 32, the greater the slope of the capacitance value with respect to humidity change. In the configuration having the protective film 33, the electrodes 31 and 32 are provided with a predetermined interval so that the influence of the moisture sensitive film 34, that is, the influence of the fringe capacitance is increased. FIG. 4 illustrates a fringe capacitance Cf formed by surrounding the detection electrodes 31d and 32d in the thickness direction.

このように構成される湿度センサチップ10では、検出容量部30dに構成されるコンデンサの容量値と、参照容量部30rに構成されるコンデンサの容量値が、雰囲気の相対湿度に応じて変化する。また、検出容量部30dと参照容量部30rとは、容量値の湿度変化に対する傾きが互いに異なっており、これにより各容量値は、相対湿度に対して異なる傾きと切片をもつ直線となる。換言すれば、検出容量部30dと参照容量部30rに感度差をもたせている。したがって、検出容量部30d及び参照容量部30rの湿度変化に伴う静電容量変化から、雰囲気中の相対湿度を計測することができる。   In the humidity sensor chip 10 configured as described above, the capacitance value of the capacitor configured in the detection capacitor unit 30d and the capacitance value of the capacitor configured in the reference capacitor unit 30r vary according to the relative humidity of the atmosphere. In addition, the detection capacitance unit 30d and the reference capacitance unit 30r have different inclinations of the capacitance value with respect to the humidity change, whereby each capacitance value becomes a straight line having a different inclination and intercept with respect to the relative humidity. In other words, a difference in sensitivity is given to the detection capacitor 30d and the reference capacitor 30r. Therefore, the relative humidity in the atmosphere can be measured from the capacitance change accompanying the humidity change of the detection capacitor unit 30d and the reference capacitor unit 30r.

また、検出電極31d,32d上と参照電極31r,32r上とに、同一材料からなる感湿膜34を形成しているので、感湿膜34のもつ温度特性(温度による吸放湿特性の違い)によるセンサ出力の温度特性(感度の温度特性)や、感湿膜34の経年劣化の影響を、キャンセルすることができる。   Further, since the moisture sensitive film 34 made of the same material is formed on the detection electrodes 31d and 32d and the reference electrodes 31r and 32r, the temperature characteristics of the moisture sensitive film 34 (difference in moisture absorption / release characteristics depending on the temperature). ), The influence of the sensor output temperature characteristics (sensitivity temperature characteristics) and the aging degradation of the moisture sensitive film 34 can be canceled.

次に、上記した湿度センサチップ10の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the humidity sensor chip 10 will be described.

先ず、ウェハ状態のシリコンからなる半導体基板21を準備し、熱酸化により主面にシリコン酸化膜を形成する。次いで、シリコン酸化膜を介して半導体基板21の主面側表層に不純物をイオン注入し、拡散層22を形成する。次いで、シリコン酸化膜上にBPSG膜を形成し、シリコン酸化膜とともに絶縁膜23とする。そして、絶縁膜23の所定位置にコンタクトホール23aを形成した後、基板20の一面20a全域にアルミニウム系材料を堆積させ、反応性イオンエッチングによりパターニングして、電極31,32、パッド40(41〜44)を含む配線35〜37,45、及びダミー配線61を形成する。このとき、電極31,32及びダミー配線61については、アルミニウム系材料の堆積とパターニングを繰り返し行うことで、2層構造とする。   First, a semiconductor substrate 21 made of silicon in a wafer state is prepared, and a silicon oxide film is formed on the main surface by thermal oxidation. Next, impurities are ion-implanted into the main surface side surface layer of the semiconductor substrate 21 through the silicon oxide film to form the diffusion layer 22. Next, a BPSG film is formed on the silicon oxide film and used as the insulating film 23 together with the silicon oxide film. Then, after forming a contact hole 23a at a predetermined position of the insulating film 23, an aluminum-based material is deposited on the entire surface 20a of the substrate 20, and patterned by reactive ion etching to form the electrodes 31, 32, pads 40 (41-41). 44) and the dummy wiring 61 are formed. At this time, the electrodes 31 and 32 and the dummy wiring 61 have a two-layer structure by repeatedly performing deposition and patterning of an aluminum-based material.

次いで、基板20の一面20a全域に保護膜33としてのシリコン窒化膜を形成し、パターニングしてパッド40(41〜44)を露出させる。そして、例えばスピンコート法により基板20の一面20a上に前駆体を塗布し、硬化処理した後、パターニングすることで、感湿膜34及びダム用感湿膜62を形成する。   Next, a silicon nitride film as a protective film 33 is formed over the entire surface 20a of the substrate 20, and is patterned to expose the pads 40 (41 to 44). Then, for example, a precursor is applied on one surface 20a of the substrate 20 by spin coating, and after curing, the moisture sensitive film 34 and the moisture sensitive film 62 for dams are formed by patterning.

次いで、基板20をダイシングし、チップ単位とすることで、湿度センサチップ10を得ることができる。   Next, the humidity sensor chip 10 can be obtained by dicing the substrate 20 into chips.

次に、本実施形態に係る湿度センサチップ10の主たる特徴部分の効果について説明する。以下、従来の湿度センサチップ10及び参考例と対比しながら、効果について説明する。   Next, the effect of the main characteristic part of the humidity sensor chip 10 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, effects will be described in comparison with the conventional humidity sensor chip 10 and the reference example.

図5は、従来の湿度センサチップ10において、電極31,32の構造を説明するための断面図である。なお、図5では、電極31,32のうち、検出電極31d,32dのみを図示するが、参照電極31r,32rについても検出電極31d,32dと同じ構造となっている。   FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the structure of the electrodes 31 and 32 in the conventional humidity sensor chip 10. 5 shows only the detection electrodes 31d and 32d out of the electrodes 31 and 32, the reference electrodes 31r and 32r have the same structure as the detection electrodes 31d and 32d.

従来の湿度センサチップ10では、基板20の一面20aに対して、アルミニウム等の導電材料を、蒸着やスパッタ等の手法により堆積させて膜を1層分形成し、形成した膜を例えば反応性イオンエッチングにより所定形状にパターニングすることで、一対の電極31,32を形成している。また、パターニングにおいて、反応性イオンエッチングの条件を電極31,32の側面が基板20の一面20aと略垂直となるような条件としつつ、基板20の一面20aにアルミニウム系材料の残渣(エッチング残り)が生じるのを懸念し、オーバーエッチングを行っている。このため、従来の電極31,32(検出電極31d,32d)は、図5に示すように、逆テーパ形状をなしている。換言すれば、一対の電極31,32における互いに対向する側面の間隔は、基板20の一面20aに近いほど広くなっている。   In the conventional humidity sensor chip 10, a conductive material such as aluminum is deposited on one surface 20 a of the substrate 20 by a technique such as vapor deposition or sputtering to form one film, and the formed film is formed, for example, by reactive ions. A pair of electrodes 31 and 32 are formed by patterning into a predetermined shape by etching. Further, in the patterning, the reactive ion etching conditions are such that the side surfaces of the electrodes 31 and 32 are substantially perpendicular to the one surface 20a of the substrate 20, and the residue of the aluminum-based material (etching residue) on the one surface 20a of the substrate 20 Concerned about the occurrence of this, over-etching is performed. For this reason, the conventional electrodes 31 and 32 (detection electrodes 31d and 32d) have reverse tapered shapes as shown in FIG. In other words, the distance between the side surfaces facing each other in the pair of electrodes 31 and 32 becomes wider as the surface 20a of the substrate 20 is closer.

図6に示す三角△は、本出願人が、図5に示す構造の湿度センサチップ10を作成し、相対湿度と容量変化量との関係について測定した結果を示している。この詳細については、本出願人による特願2011−268156号(以下、先の出願と示す)に記載されている。この測定では、湿度センサチップ10において、電極31,32としてのアルミニウムの高さを0.7μm、対向方向における電極31,32の下面の長さを2.7μm、検出電極31d,32dの対向方向の間隔(下面間の距離)を7.8μm、参照電極31r,32rの対向方向の間隔(下面間の距離)を4.8μm、保護膜33としてのシリコン窒化膜の厚さを1.6μm、感湿膜34としてのポリイミドの厚さを2μmとしている。また、上面と側面とのなす角度θを90度未満としている。なお、図6に示す破線は、線形性の比較となる傾き一定の直線(以下、比較線と示す)である。   A triangle Δ shown in FIG. 6 indicates the result of the applicant creating the humidity sensor chip 10 having the structure shown in FIG. 5 and measuring the relationship between the relative humidity and the amount of change in capacity. The details are described in Japanese Patent Application No. 2011-268156 (hereinafter referred to as the previous application) by the present applicant. In this measurement, in the humidity sensor chip 10, the height of aluminum as the electrodes 31 and 32 is 0.7 μm, the length of the lower surface of the electrodes 31 and 32 in the facing direction is 2.7 μm, and the facing direction of the detection electrodes 31d and 32d. (Distance between the lower surfaces) is 7.8 μm, the distance between the reference electrodes 31r and 32r (distance between the lower surfaces) is 4.8 μm, the thickness of the silicon nitride film as the protective film 33 is 1.6 μm, The thickness of polyimide as the moisture sensitive film 34 is 2 μm. Further, the angle θ formed between the upper surface and the side surface is set to less than 90 degrees. The broken line shown in FIG. 6 is a straight line with a constant inclination (hereinafter, referred to as a comparison line) for comparison of linearity.

図6に三角△で示すように、高湿側(例えば70%RH以上)では、図6に破線で示す比較線よりも傾きが大きくなって、比較線に対し、ずれが生じている。このように、高湿側において、相対湿度に対する容量変化量、すなわちセンサ感度の線形性が劣化する、具体的には、センサ感度に曲がりが生じることが明らかとなった。   As indicated by a triangle Δ in FIG. 6, on the high humidity side (for example, 70% RH or more), the inclination is larger than the comparison line indicated by the broken line in FIG. Thus, on the high humidity side, it became clear that the amount of change in capacity with respect to relative humidity, that is, the linearity of sensor sensitivity deteriorates, specifically, the sensor sensitivity is bent.

また、電極31,32が逆テーパ形状を有すると、図5及び図7に示すように、電極31,32を覆うように形成される保護膜33において、基板20の一面20aと電極31,32とにより形成される段差に対応する部分33a(以下、段差部33aと示す)の曲がりがきつく(鋭角に)なっていた。本出願人は、先の出願において、段差部33aの曲がりがきついと高湿側においてセンサ感度の線形性が劣化する原因が、以下にあるものと推定した。段差部33aの曲がりがきついと、図7に示すように段差部33aが窪みとなり、感湿膜34の形成時にこの窪みに感湿膜34が充填されず、段差部33aにおいて、保護膜33と感湿膜34との間に隙間70が生じる。そして、感湿膜34に吸着した水分が、窪んだ段差部33aによる隙間70に凝縮し(集まり)、上記したフリンジ容量Cf(図5参照)がこの水分の影響を受ける。これにより、高湿側でセンサ感度の曲がりが生じるものと推定した。   Further, when the electrodes 31 and 32 have a reverse taper shape, as shown in FIGS. 5 and 7, in the protective film 33 formed so as to cover the electrodes 31 and 32, the one surface 20 a of the substrate 20 and the electrodes 31 and 32 are formed. The portion 33a (hereinafter, referred to as a stepped portion 33a) corresponding to the step formed by the bending of the step is tight (a sharp angle). In the previous application, the applicant of the present application presumed that the reason why the linearity of the sensor sensitivity deteriorates on the high humidity side when the stepped portion 33a is tightly bent is as follows. When the step portion 33a is tightly bent, the step portion 33a becomes a depression as shown in FIG. 7, and when the moisture sensitive film 34 is formed, the depression is not filled with the moisture sensitive film 34. A gap 70 is formed between the moisture sensitive film 34. The moisture adsorbed on the moisture sensitive film 34 is condensed (collected) in the gap 70 formed by the depressed step portion 33a, and the above-described fringe capacitance Cf (see FIG. 5) is affected by the moisture. Thereby, it was estimated that the sensor sensitivity bends on the high humidity side.

これに対し、本出願人は、先の出願において、90度以上の角度θを有する電極31,32を備えた湿度センサチップ10(参考例)を提案している。そしてこの湿度センサチップ10を作成し、上記同様、相対湿度と容量変化量との関係について測定している。その結果を、図6にバツ×で示した。この測定では、電極31,32の高さや、対向距離、保護膜33及び感湿膜34の厚さについて、上記した従来構成と同じとしている。また、上面と側面とのなす角度θを90度よりも大きい角度としている。   On the other hand, the present applicant has proposed the humidity sensor chip 10 (reference example) including the electrodes 31 and 32 having an angle θ of 90 degrees or more in the previous application. Then, this humidity sensor chip 10 is prepared, and the relationship between the relative humidity and the capacity change amount is measured as described above. The results are shown by crosses in FIG. In this measurement, the heights of the electrodes 31 and 32, the facing distance, and the thicknesses of the protective film 33 and the moisture sensitive film 34 are the same as those in the conventional configuration described above. Further, the angle θ formed between the upper surface and the side surface is set to an angle larger than 90 degrees.

図6にバツ×で示すように、低湿側、高湿側のいずれにおいても、図6に破線で示す比較線とほぼ同じ傾きを有し、比較線とほぼ一致した。   As indicated by a cross in FIG. 6, the low humidity side and the high humidity side had almost the same inclination as the comparison line indicated by the broken line in FIG. 6 and substantially coincided with the comparison line.

また、角度θを90度以上、特に90度よりも大きい角度とすると、図5に示す従来の電極31,32(逆テーパ形状の電極31,32)を有する構成に較べて、保護膜33の段差部33aが緩やかとなることが明らかとなった。すなわち、段差部33aを緩やかにすることで、保護膜33と感湿膜34との間に隙間70が生じるのを抑制し、ひいては高湿でのセンサ感度の線形性劣化を抑制できることが、先の出願において明らかとなった。   Further, when the angle θ is 90 degrees or more, and particularly larger than 90 degrees, the protective film 33 is compared with the configuration having the conventional electrodes 31 and 32 (reversely tapered electrodes 31 and 32) shown in FIG. It became clear that the stepped portion 33a becomes gentle. That is, by making the stepped portion 33a gentle, it is possible to suppress the generation of the gap 70 between the protective film 33 and the moisture sensitive film 34 and to suppress the deterioration of the linearity of the sensor sensitivity at high humidity. In the application.

これを受け、本実施形態では、保護膜33の段差部33aを緩やかとすべく、電極31,32の断面形状を、膜の多層配置により凸形状としている。図8(a)に検出電極31dにて例示するように、従来の湿度センサチップ10では、膜を1層配置して電極31,32が形成されている。このため、基板20の一面20aと電極31,32とにより1つの段差のみが形成され、一段分の高さが電極31,32の厚さt1と等しいため、保護膜33における段差部33aの曲がりがきつくなる。   In response to this, in this embodiment, in order to make the stepped portion 33a of the protective film 33 gentle, the cross-sectional shapes of the electrodes 31 and 32 are convex due to the multilayer arrangement of the films. As illustrated by the detection electrode 31d in FIG. 8A, in the conventional humidity sensor chip 10, the electrodes 31 and 32 are formed by disposing one layer of the film. For this reason, only one step is formed by the one surface 20a of the substrate 20 and the electrodes 31, 32, and the height of one step is equal to the thickness t1 of the electrodes 31, 32, so that the step 33a in the protective film 33 is bent. It becomes tight.

一方、本実施形態では、図8(b)に検出電極31dにて例示するように、膜を多層(2層)配置して電極31,32が形成されている。このため、基板20の一面20aと電極31,32とにより2つの段差が形成され、一段分の高さt2,t3それぞれが電極31,32の厚さt1よりも低くなる。したがって、図8(b)に示すように、保護膜33における段差部33aの曲がりを緩やかにすることができる。これにより、相対湿度と容量変化量との関係は、上記した参考例同様、図6に破線で示す比較線とほぼ同じ傾きを有し、比較線とほぼ一致するものと考えられる。すなわち、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる。なお、図8(b)では、下地部38の側面及び上地部39の側面を、一面20aに略垂直なものとしているが、図8(a)に示すように逆テーパ形状としても、従来に較べれば、保護膜33における段差部33aの曲がりを緩やかにすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, as exemplified by the detection electrode 31d in FIG. 8B, the electrodes 31 and 32 are formed by arranging multiple layers (two layers) of films. For this reason, two steps are formed by the one surface 20a of the substrate 20 and the electrodes 31 and 32, and the heights t2 and t3 for one step are lower than the thickness t1 of the electrodes 31 and 32, respectively. Therefore, as shown in FIG. 8B, the bending of the stepped portion 33a in the protective film 33 can be moderated. As a result, the relationship between the relative humidity and the amount of change in capacity has the same inclination as the comparison line indicated by the broken line in FIG. 6 as in the above-described reference example, and is considered to substantially coincide with the comparison line. That is, it is possible to suppress linearity degradation of sensor sensitivity on the high humidity side. In FIG. 8B, the side surface of the base portion 38 and the side surface of the upper portion 39 are substantially perpendicular to the one surface 20a. However, as shown in FIG. As compared with the above, the bending of the stepped portion 33a in the protective film 33 can be moderated.

また、本実施形態によれば、保護膜33により、電極31,32などの腐食を効果的に抑制することができる。   Further, according to the present embodiment, the protective film 33 can effectively suppress corrosion of the electrodes 31 and 32.

また、本実施形態によれば、最上層が導電材料からなるため、最上層が電気絶縁材料からなる構成に較べて、一対の電極31,32においてフリンジ容量Cfに寄与する対向距離を短くすることができる。これにより、センサ感度を高めることができる。   Further, according to the present embodiment, since the uppermost layer is made of a conductive material, the facing distance contributing to the fringe capacitance Cf in the pair of electrodes 31 and 32 can be shortened as compared with the configuration in which the uppermost layer is made of an electrically insulating material. Can do. Thereby, sensor sensitivity can be raised.

また、上記構成に加え、本実施形態では、電極31,32において、下地部38を構成する最下層を除く層が、該層よりも下側に位置する層の上方に位置する中央部39aと、基板20の一面20aに配置された周辺部39bと、中央部39aと周辺部39bとを繋ぐ繋ぎ部39cと、を有している。そして、最下層を除く任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されている。このため、上層ほど段差がなだらかとなり、保護膜33における段差部33aの曲がりをより緩やかにすることができる。さらには、上層ほど広い範囲に配置されるため、一対の電極31,32においてフリンジ容量Cfに寄与する対向面積を大きくすることができる。したがって、センサ感度をより高めることができる。   In addition to the above-described configuration, in the present embodiment, in the electrodes 31 and 32, a layer excluding the lowermost layer constituting the base portion 38 has a central portion 39a positioned above a layer positioned below the layer. A peripheral portion 39b disposed on one surface 20a of the substrate 20 and a connecting portion 39c that connects the central portion 39a and the peripheral portion 39b. And the arbitrary layers except the lowest layer are arrange | positioned so that the layer located below this arbitrary layer may be wrapped. For this reason, a level | step difference becomes gentle, so that the curve of the level | step-difference part 33a in the protective film 33 can be made looser. Furthermore, since the upper layer is arranged in a wider range, the facing area contributing to the fringe capacitance Cf in the pair of electrodes 31 and 32 can be increased. Therefore, the sensor sensitivity can be further increased.

また、上記構成に加え、本実施形態では、電極31,32において、全ての層が、水分に対する腐食性を有する同一の導電材料を用いて形成されている。湿度センサチップ10の構成・製造工程を簡素化することができる。このように、同一の導電材料を用いて全ての層を形成できるのは、最下層を除く任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されるためである。また、全ての層を実質的に電極として機能させることができる。   In addition to the above configuration, in the present embodiment, in the electrodes 31 and 32, all layers are formed using the same conductive material having corrosiveness against moisture. The configuration / manufacturing process of the humidity sensor chip 10 can be simplified. In this way, all layers can be formed using the same conductive material because an arbitrary layer except the lowermost layer is disposed so as to wrap around a layer located below the arbitrary layer. . Moreover, all the layers can be made to function as an electrode substantially.

次に、本実施形態に係る湿度センサチップ10において、従たる部分の作用効果について説明する。   Next, the effect of the subordinate part in the humidity sensor chip 10 according to the present embodiment will be described.

本実施形態では、一対の電極31,32がそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置されている。このような構成とすると、一対の電極31,32において対向面積を大きくすることができるため、センサ感度をより高めることができる。   In the present embodiment, each of the pair of electrodes 31 and 32 has a comb-teeth shape and is disposed so that the comb teeth are engaged with each other and face each other. With such a configuration, since the facing area of the pair of electrodes 31 and 32 can be increased, the sensor sensitivity can be further increased.

また、本実施形態では、基板20として、半導体基板21と、該半導体基板21の主面に形成された絶縁膜23を有し、電極31,32が、基板20の絶縁膜23上に配置されている。このような構成とすると、湿度検出部30から出力される信号を処理する処理回路についても、同一の基板20に構成することができるようになる。換言すれば、図1に示した回路チップ113を不要とすることができる。また、絶縁膜23を有するため、電極31,32などからの電流の漏洩等を防止することができる。   In this embodiment, the substrate 20 includes the semiconductor substrate 21 and the insulating film 23 formed on the main surface of the semiconductor substrate 21, and the electrodes 31 and 32 are disposed on the insulating film 23 of the substrate 20. ing. With this configuration, the processing circuit that processes the signal output from the humidity detection unit 30 can be configured on the same substrate 20. In other words, the circuit chip 113 shown in FIG. 1 can be dispensed with. In addition, since the insulating film 23 is provided, leakage of current from the electrodes 31 and 32 can be prevented.

(変形例)
本実施形態では、電極31,32を構成する膜が、全ての層において同一の導電材料(アルミ系材料)からなる例を示した。しかしながら、互いに異なる導電材料を用いて複数の層が形成されても良い。例えば、図4に示した構成において、不純物がドープされたポリシリコンを用いて下地部38が形成され、アルミニウム系材料を用いて上地部39が形成されても良い。
(Modification)
In the present embodiment, an example is shown in which the films constituting the electrodes 31 and 32 are made of the same conductive material (aluminum-based material) in all layers. However, a plurality of layers may be formed using different conductive materials. For example, in the configuration shown in FIG. 4, the base portion 38 may be formed using polysilicon doped with impurities, and the upper portion 39 may be formed using an aluminum-based material.

また、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、保護膜23に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されるとの条件を満たすのであれば、電極31,32が、電気絶縁材料を用いて形成された層を含むものとしても良い。例えば図9に示す例では、下地部38を、電気絶縁材料を用いて形成された層とし、上地部39を、アルミニウム系材料を用いて形成された層としている。なお、本実施形態では、最下層を除く任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されるため、電気絶縁材料からなる層を有しつつも、電極31,32間の対向面積を大きくすることができる。   Further, the uppermost layer is formed using a conductive material, and at least one of the layers in contact with the protective film 23 satisfies the condition that it is formed using a conductive material having corrosiveness against moisture. For example, the electrodes 31 and 32 may include a layer formed using an electrically insulating material. For example, in the example shown in FIG. 9, the base portion 38 is a layer formed using an electrically insulating material, and the upper portion 39 is a layer formed using an aluminum-based material. In the present embodiment, since any layer except the lowermost layer is disposed so as to wrap a layer positioned below the arbitrary layer, the electrode 31 has a layer made of an electrically insulating material. , 32 can be enlarged.

(第2実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した湿度センサチップ10と共通する部分についての説明は割愛する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, description of portions common to the humidity sensor chip 10 shown in the above embodiment is omitted.

本実施形態の特徴は、電極31,32において、上地部39を形成する任意の層は、該任意の層に下側で隣接する層の表面のうち、上面の一部のみを覆うように配置されることにある。換言すれば、任意の隣接する2層において、上層が下層における上面の一部のみを覆うように配置されていることにある。   The feature of this embodiment is that in the electrodes 31 and 32, the arbitrary layer forming the upper portion 39 covers only a part of the upper surface of the surface of the layer adjacent to the arbitrary lower layer on the lower side. It is to be arranged. In other words, in any two adjacent layers, the upper layer is arranged so as to cover only a part of the upper surface of the lower layer.

図10に検出電極31dで例示するように、2層構造の電極31,32において、上地部39を形成する層は、下地部38を形成する層の表面のうち、上面の一部のみを覆うように配置されている。そして、電極31,32の断面形状が凸形状となっている。また、下地部38を形成する層は、例えば不純物がドープされたポリシリコンを用いて形成され、上地部39を形成する層は、下地部38とは異なる導電材料、例えばアルミニウム系材料を用いて形成されている。すなわち、電極31,32において、各層は、互いに異なる導電材料を用いて形成されている。   As exemplified by the detection electrode 31 d in FIG. 10, in the electrodes 31 and 32 having a two-layer structure, the layer that forms the upper portion 39 is only a part of the upper surface of the surface of the layer that forms the lower portion 38. It is arranged to cover. And the cross-sectional shape of the electrodes 31 and 32 is convex shape. The layer forming the base portion 38 is formed using, for example, polysilicon doped with impurities, and the layer forming the upper portion 39 is formed using a conductive material different from the base portion 38, for example, an aluminum-based material. Is formed. That is, in the electrodes 31 and 32, each layer is formed using different conductive materials.

このように、本実施形態では、上地部39が下地部38における上面の一部のみを覆うように配置されている。このため、上地部39の上面と下地部38の上面、下地部38の上面と基板20の一面20aの間にそれぞれ段差が形成される。したがって、各段差の高さt2,t3は、電極31,32の厚さt1よりも低くなる。これにより、第1実施形態同様、保護膜33における段差部33aの曲がりを緩やかにすることができる。したがって、高湿側におけるセンサ感度の線形性劣化を抑制することができる。   Thus, in the present embodiment, the upper portion 39 is disposed so as to cover only a part of the upper surface of the base portion 38. Therefore, steps are formed between the upper surface of the upper portion 39 and the upper surface of the base portion 38, and between the upper surface of the base portion 38 and the one surface 20 a of the substrate 20. Accordingly, the height t2 and t3 of each step is lower than the thickness t1 of the electrodes 31 and 32. Thereby, like the first embodiment, the bending of the stepped portion 33a in the protective film 33 can be moderated. Therefore, it is possible to suppress linearity deterioration of sensor sensitivity on the high humidity side.

また、上記構成に加え、本実施形態では、電極31,32において、全ての層が、互いに異なる導電材料を用いて形成されている。これによれば、全ての層を実質的に電極として機能させることができる。したがって、一対の電極31,32においてフリンジ容量Cfに寄与する対向面積を大きくすることができる。すなわち、センサ感度をより高めることができる。   In addition to the above configuration, in the present embodiment, in the electrodes 31 and 32, all layers are formed using different conductive materials. According to this, all the layers can be made to function as an electrode substantially. Therefore, the facing area contributing to the fringe capacitance Cf in the pair of electrodes 31 and 32 can be increased. That is, the sensor sensitivity can be further increased.

(変形例)
本実施形態では、電極31,32において、不純物がドープされたポリシリコンを用いて下地部38が形成され、アルミニウム系材料を用いて上地部39が形成される例を示した。しかしながら、アルミニウム系材料を用いて下地部38が形成され、不純物がドープされたポリシリコンを用いて上地部39が形成されても良い。
(Modification)
In the present embodiment, in the electrodes 31 and 32, the base portion 38 is formed using polysilicon doped with impurities, and the top portion 39 is formed using an aluminum-based material. However, the base portion 38 may be formed using an aluminum-based material, and the upper portion 39 may be formed using polysilicon doped with impurities.

また、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、保護膜23に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されるとの条件を満たすのであれば、電極31,32が、電気絶縁材料を用いて形成された層を含むものとしても良い。例えば図11に示す例では、電気絶縁材料を用いて下地部38が形成され、アルミニウム系材料を用いて上地部39が形成されている。   Further, the uppermost layer is formed using a conductive material, and at least one of the layers in contact with the protective film 23 satisfies the condition that it is formed using a conductive material having corrosiveness against moisture. For example, the electrodes 31 and 32 may include a layer formed using an electrically insulating material. For example, in the example shown in FIG. 11, the base portion 38 is formed using an electrical insulating material, and the top portion 39 is formed using an aluminum-based material.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

電極31,32は、2層構造に限定されるものではない。3層以上としても良い。換言すれば、上地部39は、下地部38上に膜が少なくとも1層分配置されてなるものであれば良く、上地部39を2層以上の構成としても良い。図12に例示する検出電極31dは、第1実施形態同様、最下層を除く任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されている。そして、全ての層が同一のアルミニウム系材料を用いて形成された3層構造となっている。換言すれば、上地部39が、中間層80と最上層81を有する2層構造となっている。この構成では、電極31,32を形成する層数が多いほど、最上層81の段差がなだらかとなる。したがって、保護膜33における段差部33aの曲がりをより緩やかにすることができる。なお、3層以上についても、上記各実施形態に示した各構成を採用することができる。例えば、図12に示す構成において、中間層80及び下地部38を形成する層(最下層)の少なくとも一方を、電気絶縁材料を用いて形成された層としても良い。また、第2実施形態に示す構造において、電極31,32を3層以上としても良い。これによれば、電極31,32を形成する層数が多いほど、一段分の高さが低くなるので、保護膜33における段差部33aの曲がりをより緩やかにすることができる。   The electrodes 31 and 32 are not limited to a two-layer structure. It is good also as three or more layers. In other words, the upper portion 39 only needs to have at least one layer of film disposed on the lower portion 38, and the upper portion 39 may have two or more layers. As in the first embodiment, the detection electrode 31d illustrated in FIG. 12 is arranged such that an arbitrary layer except the lowermost layer wraps a layer positioned below the arbitrary layer. All layers have a three-layer structure formed using the same aluminum-based material. In other words, the upper portion 39 has a two-layer structure having the intermediate layer 80 and the uppermost layer 81. In this configuration, the step of the uppermost layer 81 becomes gentler as the number of layers forming the electrodes 31 and 32 increases. Therefore, the bending of the stepped portion 33a in the protective film 33 can be made more gradual. In addition, each structure shown in each said embodiment is employable also about three or more layers. For example, in the configuration shown in FIG. 12, at least one of the layers (lowermost layer) forming the intermediate layer 80 and the base portion 38 may be a layer formed using an electrically insulating material. In the structure shown in the second embodiment, the electrodes 31 and 32 may have three or more layers. According to this, as the number of layers forming the electrodes 31 and 32 is increased, the height of one step is lowered, so that the bending of the stepped portion 33a in the protective film 33 can be made more gradual.

本実施形態では、湿度検出部30が、検出容量部30dと参照容量部30rを備える例を示した。しかしながら、湿度検出部30として、少なくとも検出容量部30dを備えれば良い。   In this embodiment, the humidity detection part 30 showed the example provided with the detection capacity | capacitance part 30d and the reference capacity | capacitance part 30r. However, the humidity detection unit 30 may include at least the detection capacity unit 30d.

また、湿度センサチップ10として、雰囲気の湿度変化を一対の電極31,32の静電容量の変化として検出する容量式湿度センサの例を示した。しかしながら、検出原理はこれに限定されるものではない。例えば、一対の電極31,32を備え、感湿膜34は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、雰囲気の湿度変化を感湿膜34のインピーダンスの変化として検出する抵抗式湿度センサにおいても、上記した電極構造を採用することができる。   Further, as the humidity sensor chip 10, an example of a capacitive humidity sensor that detects a change in the humidity of the atmosphere as a change in the capacitance of the pair of electrodes 31 and 32 has been shown. However, the detection principle is not limited to this. For example, in a resistance-type humidity sensor that includes a pair of electrodes 31 and 32, and the humidity-sensitive film 34 has an impedance that changes due to moisture adsorption, and detects a humidity change in the atmosphere as a change in the impedance of the moisture-sensitive film 34. Also, the electrode structure described above can be adopted.

基板20としては、ガラスなどの無機材料からなる基板を採用することもできる。この場合、絶縁膜23を不要とすることができる。   As the substrate 20, a substrate made of an inorganic material such as glass can be adopted. In this case, the insulating film 23 can be dispensed with.

電極31,32の形状は、櫛歯形状に限定されるものではない。電極31,32としては、互いに対向するように、基板20の一面20aに形成されたものであれば良い。   The shape of the electrodes 31 and 32 is not limited to the comb shape. The electrodes 31 and 32 may be formed on the one surface 20a of the substrate 20 so as to face each other.

上記実施形態では、膜を多層に配置することで、電極31,32を断面凸形状とする例を示した。しかしながら、図13に例示する検出電極31dのように、1層の膜をハーフエッチすることで、断面凸形状とされた電極31,32を採用しても良い。図13に示す検出電極31dによれば、基板20の一面20aと検出電極31d(電極31,32)とにより段差が2つ形成されるため、第2実施形態に示す図10,11と同様の効果を奏することができる。   In the said embodiment, the example which makes a cross-sectional convex shape the electrodes 31 and 32 by arrange | positioning a film | membrane in multiple layers was shown. However, like the detection electrode 31d illustrated in FIG. 13, the electrodes 31 and 32 having a convex cross section may be adopted by half-etching a single layer film. According to the detection electrode 31d shown in FIG. 13, since two steps are formed by the one surface 20a of the substrate 20 and the detection electrode 31d (electrodes 31 and 32), the same as in FIGS. 10 and 11 shown in the second embodiment. There is an effect.

上記実施形態では、湿度センサチップ10が、ダミー配線61及びダム用感湿膜62を含んで構成されたダム部60を有する例を示した。しかしながら、ダム部60を有さない構成を採用することもできる。   In the above embodiment, the humidity sensor chip 10 has an example in which the dam portion 60 is configured to include the dummy wiring 61 and the dam moisture sensitive film 62. However, a configuration without the dam portion 60 can also be adopted.

10・・・湿度センサチップ(湿度センサ)
20・・・基板
20a・・・一面
30・・・湿度検出部
31,32・・・電極(一対の電極)
33・・・保護膜
33a・・・段差部
34・・・感湿膜
38・・・下地部
39・・・上地部
70・・・隙間
10 ... Humidity sensor chip (humidity sensor)
20 ... substrate 20a ... one side 30 ... humidity detectors 31, 32 ... electrodes (a pair of electrodes)
33 ... Protective film 33a ... Step part 34 ... Moisture sensitive film 38 ... Base part 39 ... Upper part 70 ... Gap

Claims (10)

基板(20)と、
互いに対向するように、前記基板の共通する一面(20a)に配置された一対の電極(31,32)と、該電極を覆うように前記一面上に配置され、水分による腐食から前記電極を保護する保護膜(33)と、前記電極及び前記電極間を覆うように、前記保護膜上に配置された感湿膜(34)と、を有する湿度検出部(30)と、を備え、
全ての前記電極は、
前記一面に対して膜が多層に配置された多層構造を有するとともに、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、前記保護膜に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されており、
前記基板の一面に前記膜が1層分配置されてなる下地部(38)と、該下地部上に前記膜が少なくとも1層分配置されてなる上地部(39)と、をそれぞれ有し、
前記電極(31,32)において、前記上地部(39)を形成する任意の層が、該任意の層よりも下側に位置する層を包むように配置されるとともに、前記下側に位置する層の上方に位置する中央部(39a)と、前記基板(20)の一面(20a)に配置された周辺部(39b)と、前記中央部(39a)と前記周辺部(39b)とを繋ぐ繋ぎ部(39c)と、を有することで、前記一面に直交する断面形状がそれぞれ独立して凸形状をなしていることを特徴とする湿度センサ。
A substrate (20);
A pair of electrodes (31, 32) disposed on a common surface (20a) of the substrate so as to face each other, and disposed on the one surface so as to cover the electrodes, and protect the electrodes from corrosion due to moisture A humidity detector (30) having a protective film (33) to be formed, and a moisture sensitive film (34) disposed on the protective film so as to cover the electrodes and the electrodes,
All the electrodes are
The film has a multilayer structure in which films are arranged in multiple layers with respect to the one surface, the uppermost layer is formed using a conductive material, and at least one of the layers in contact with the protective film is corrosive to moisture. Formed using a conductive material having,
A base portion (38) in which one layer of the film is disposed on one surface of the substrate; and an upper portion (39) in which at least one layer of the film is disposed on the base portion. ,
In the electrodes (31, 32), an arbitrary layer forming the upper portion (39) is disposed so as to wrap a layer positioned below the arbitrary layer, and is positioned on the lower side. The central part (39a) located above the layer, the peripheral part (39b) disposed on one surface (20a) of the substrate (20), and the central part (39a) and the peripheral part (39b) are connected. And a connecting portion (39c), wherein each of the cross-sectional shapes orthogonal to the one surface independently forms a convex shape.
前記電極(31,32)において、全ての層は、水分に対する腐食性を有する同一の導電材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の湿度センサ。 The humidity sensor according to claim 1 , wherein all layers of the electrodes (31, 32) are formed using the same conductive material having corrosiveness against moisture. 前記電極(31,32)は、電気絶縁材料を用いて形成された層を含むことを特徴とする請求項1に記載の湿度センサ。 The humidity sensor according to claim 1 , wherein the electrodes (31, 32) include a layer formed using an electrically insulating material. 基板(20)と、
互いに対向するように、前記基板の共通する一面(20a)に配置された一対の電極(31,32)と、該電極を覆うように前記一面上に配置され、水分による腐食から前記電極を保護する保護膜(33)と、前記電極及び前記電極間を覆うように、前記保護膜上に配置された感湿膜(34)と、を有する湿度検出部(30)と、を備え、
全ての前記電極は、
前記一面に対して膜が多層に配置された多層構造を有するとともに、最上層は導電材料を用いて形成され、且つ、前記保護膜に接触する層のうち、少なくとも1層は水分に対する腐食性を有する導電材料を用いて形成されており、
前記基板の一面に前記膜が1層分配置されてなる下地部(38)と、該下地部上に前記膜が少なくとも1層分配置されてなる上地部(39)と、をそれぞれ有し、
前記電極(31,32)において、前記上地部(39)を形成する任意の層が、該任意の層に下側で隣接する層の表面のうち、上面の一部のみを覆うように配置されることで、前記一面に直交する断面形状がそれぞれ独立して凸形状をなしていることを特徴とする湿度センサ。
A substrate (20);
A pair of electrodes (31, 32) disposed on a common surface (20a) of the substrate so as to face each other, and disposed on the one surface so as to cover the electrodes, and protect the electrodes from corrosion due to moisture A humidity detector (30) having a protective film (33) to be formed, and a moisture sensitive film (34) disposed on the protective film so as to cover the electrodes and the electrodes,
All the electrodes are
The film has a multilayer structure in which films are arranged in multiple layers with respect to the one surface, the uppermost layer is formed using a conductive material, and at least one of the layers in contact with the protective film is corrosive to moisture. Formed using a conductive material having,
A base portion (38) in which one layer of the film is disposed on one surface of the substrate; and an upper portion (39) in which at least one layer of the film is disposed on the base portion. ,
In the electrodes (31, 32), the arbitrary layer forming the upper portion (39) is arranged so as to cover only a part of the upper surface of the surface of the layer adjacent to the arbitrary lower layer on the lower side. Thus , the humidity sensor is characterized in that the cross-sectional shapes orthogonal to the one surface are each independently a convex shape.
前記電極(31,32)において、各層は、互いに異なる導電材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項4に記載の湿度センサ。 The humidity sensor according to claim 4 , wherein each layer of the electrodes (31, 32) is formed using different conductive materials. 前記電極(31,32)は、電気絶縁材料を用いて形成された層を含むことを特徴とする請求項4に記載の湿度センサ。 The humidity sensor according to claim 4 , wherein the electrodes (31, 32) include a layer formed using an electrically insulating material. 前記一対の電極(31,32)はそれぞれ櫛歯形状をなし、互いの櫛歯が噛みあって対向するように配置されていることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の湿度センサ。 The pair of electrodes (31, 32) each have a comb-teeth shape, and are arranged so that the respective comb teeth are engaged with each other and face each other. Humidity sensor. 前記感湿膜(34)は、水分の吸着により比誘電率が変化するものであり、
前記湿度検出部(30)は、雰囲気の湿度変化を一対の前記電極(31、32)間の静電容量の変化として検出することを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の湿度センサ。
The moisture sensitive film (34) has a relative dielectric constant that changes due to moisture adsorption.
The said humidity detection part (30) detects the humidity change of atmosphere as a change of the electrostatic capacitance between a pair of said electrodes (31, 32), The one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. Humidity sensor.
前記感湿膜(34)は、水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、
前記湿度検出部(30)は、雰囲気の湿度変化を前記感湿膜(34)のインピーダンスの変化として検出することを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の湿度センサ。
The moisture sensitive film (34) is one whose impedance changes due to moisture adsorption,
The humidity sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the humidity detector (30) detects a change in humidity of the atmosphere as a change in impedance of the moisture sensitive film (34).
前記基板(20)は、半導体基板(21)と、該半導体基板(21)の主面に形成された絶縁膜(23)を有し、
前記電極(31,32)は、前記基板(20)の絶縁膜(23)上に配置されていることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項に記載の湿度センサ。
The substrate (20) has a semiconductor substrate (21) and an insulating film (23) formed on the main surface of the semiconductor substrate (21).
The humidity sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the electrodes (31, 32) are arranged on an insulating film (23) of the substrate (20).
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