JPS6249249A - 湿度センサの製造方法 - Google Patents
湿度センサの製造方法Info
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- JPS6249249A JPS6249249A JP18904485A JP18904485A JPS6249249A JP S6249249 A JPS6249249 A JP S6249249A JP 18904485 A JP18904485 A JP 18904485A JP 18904485 A JP18904485 A JP 18904485A JP S6249249 A JPS6249249 A JP S6249249A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、固体湿度センサの製造方法に関するものであ
る。
る。
セラミックス力どの吸湿材料の抵抗値変化に利用１−た
同体湿度センν゛が、従来で・ら広く！用に供されてい
る。しかし、抵抗式湿度センサは、測定範囲が狭い、経
時変化のため寿命が短いとｂ゛つた欠点葡もつでいる。
同体湿度センν゛が、従来で・ら広く！用に供されてい
る。しかし、抵抗式湿度センサは、測定範囲が狭い、経
時変化のため寿命が短いとｂ゛つた欠点葡もつでいる。
これに対して、大工試ニュース、 Ｖｏｌ、 ２７ 。
４１２には、抵抗式湿度センサの欠点金除去した新規な
固体湿度センサａＬ”Ｕ、水の電気分解？利用し友もの
が開示されている。
固体湿度センサａＬ”Ｕ、水の電気分解？利用し友もの
が開示されている。
こｔは、固体高分子電解質の両面に電極′ｆｔ接合し友
ものでめ９、両電極間に直流電圧金印加し−することに
より固体高分子を屏質に吸収さ！］だ雰囲気中の水分ｋ
・電気分解し、そのとき流ハる電流量から湿度？検出す
るものである。
ものでめ９、両電極間に直流電圧金印加し−することに
より固体高分子を屏質に吸収さ！］だ雰囲気中の水分ｋ
・電気分解し、そのとき流ハる電流量から湿度？検出す
るものである。
この湿度センサは、電流ｋが電気分解される水分量に正
確に比例することから、広範囲にわたって湿度全測定す
ることができるという特長ケもっている。
確に比例することから、広範囲にわたって湿度全測定す
ることができるという特長ケもっている。
Ｌ７）＝、［、、この湿度センサ線、固体高分子−電解
質が電極間に挾まれた構造となっているため、雰囲気の
湿度の変化が固体高分子電解質内の水の針の変化に速や
かに追従せず、応答速度が今一つ遅いという欠点上もっ
ている。
質が電極間に挾まれた構造となっているため、雰囲気の
湿度の変化が固体高分子電解質内の水の針の変化に速や
かに追従せず、応答速度が今一つ遅いという欠点上もっ
ている。
本発明は、このような問題点全解決する新規々湿度セン
サの製造上可能にするもので、シリコン基板の一方の主
面上に酸化シリコン＃膜を形成するとともに他方の主面
上に開口？有するマスク層を形成し、これら勿マスクと
して異方性エツチング全行なって上記開口部のシリコン
基板のみ會選択的に除去した後、そこに残った酸化シリ
コン薄膜の両面に水素吸収金属電極？形成するものであ
る。
サの製造上可能にするもので、シリコン基板の一方の主
面上に酸化シリコン＃膜を形成するとともに他方の主面
上に開口？有するマスク層を形成し、これら勿マスクと
して異方性エツチング全行なって上記開口部のシリコン
基板のみ會選択的に除去した後、そこに残った酸化シリ
コン薄膜の両面に水素吸収金属電極？形成するものであ
る。
シリコン基板の異方性エツチングに、、［：り、周辺部
全シリコン基板に工って支持されたきわめて薄い酸化シ
リコン膜が得られる。
全シリコン基板に工って支持されたきわめて薄い酸化シ
リコン膜が得られる。
このような酸化シリコン薄膜全両面から挾んだ水素吸収
電極間に電＠？印加すると、電極表面に衝突する気相状
態の水分子が本湿度センサ全介して電気分解され、絶対
湿度に対応しｔ電流が流れる。
電極間に電＠？印加すると、電極表面に衝突する気相状
態の水分子が本湿度センサ全介して電気分解され、絶対
湿度に対応しｔ電流が流れる。
第１図（ａ）〜（ｅ）に１一本発明の一火桶例を示−［
１稈断面図”Ｔ：ある。次にその製造力性乍１悦明゛Ｊ
る。
１稈断面図”Ｔ：ある。次にその製造力性乍１悦明゛Ｊ
る。
まず、洗浄全行なったシリコン基板１ケ酸素雰囲気中で
７７１１熱７ｒること１７ｉ７．Ｃす、その両二Ｉ′、
面上に酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜２Ａ 、 ２Ｂケ成
りさせる（第１図（ａ））。本実施例でｔ−１、シリコ
ン基板１の厚さｔ＋’に約３００＃ｒｎとし、５１０２
膜２Ａ、２１３の厚さｔｚ ｋ Ｏ−２〜０．５μ川と
じｒ−８周知のホトリソグラフィおよびエツチングによ
り、一方の５ｉＯｚ膜２１３に適当乃、入き７Ｎの開［
１Ｎ ３ケｆりける。Ｉシ１に（７℃子の１個のみに：
示１１女が、実際にＣ：規則的に配列（−７１τ多数の
開［１が形成される。これら（は後に個々のチップに分
割されて）。
７７１１熱７ｒること１７ｉ７．Ｃす、その両二Ｉ′、
面上に酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜２Ａ 、 ２Ｂケ成
りさせる（第１図（ａ））。本実施例でｔ−１、シリコ
ン基板１の厚さｔ＋’に約３００＃ｒｎとし、５１０２
膜２Ａ、２１３の厚さｔｚ ｋ Ｏ−２〜０．５μ川と
じｒ−８周知のホトリソグラフィおよびエツチングによ
り、一方の５ｉＯｚ膜２１３に適当乃、入き７Ｎの開［
１Ｎ ３ケｆりける。Ｉシ１に（７℃子の１個のみに：
示１１女が、実際にＣ：規則的に配列（−７１τ多数の
開［１が形成される。これら（は後に個々のチップに分
割されて）。
Ｓ ｉｔｓ Ｗ ２Ａ 、 ２Ｂ偕・マスクとする異方
性、エツチングに、、［： Ｉ）、十記開「１３部分の
シリ了１ン基８１？除去し、ぞこに薄いＳｌａｍ膜２Ａ
のみケ残″ｆ（第１１ン＋（））） ）。このよう方異
方性毛ツチングによりシリコン基板な”選択的（τ除去
′する技術（、ｌ（一ついては、−３＝ 例えば特願昭５８−２４４９６４号（昭和５８年１２月
２７日出願）に詳しいが、シリコンの結晶面によるエツ
チング速度の違いを利用゛ず゛るものでアｐ１したがっ
てシリコン基板１の結晶面の方向および開口３の形状・
配置全適当に設定する必要がめる。
性、エツチングに、、［： Ｉ）、十記開「１３部分の
シリ了１ン基８１？除去し、ぞこに薄いＳｌａｍ膜２Ａ
のみケ残″ｆ（第１１ン＋（））） ）。このよう方異
方性毛ツチングによりシリコン基板な”選択的（τ除去
′する技術（、ｌ（一ついては、−３＝ 例えば特願昭５８−２４４９６４号（昭和５８年１２月
２７日出願）に詳しいが、シリコンの結晶面によるエツ
チング速度の違いを利用゛ず゛るものでアｐ１したがっ
てシリコン基板１の結晶面の方向および開口３の形状・
配置全適当に設定する必要がめる。
本実施例ではシリコン基板１の主面”ｅ （１００）結
晶面に合せるとともに、開口３ｒ、［１１０］結晶軸に
対して４５°の角度の対角線？有する正方形状とし、Ｋ
ＯＨとイソプロパツールアルコールとを混合したエツチ
ング液ケ用いた。
晶面に合せるとともに、開口３ｒ、［１１０］結晶軸に
対して４５°の角度の対角線？有する正方形状とし、Ｋ
ＯＨとイソプロパツールアルコールとを混合したエツチ
ング液ケ用いた。
蒸着にＪ：９、厚さ２００〜３００Ａのパラジウム（Ｐ
ｄ）薄膜４Ａ 、 ４Ｂ 全両面に形成した（第３図）
。
ｄ）薄膜４Ａ 、 ４Ｂ 全両面に形成した（第３図）
。
その後、この基板”；ｚ １．７ ｍｍ角に切断し、個
々のナツプに分割することＶＣニジ、きわめて薄いＳｌ
ｏｗｉＺＡ全シリコン基板１ｉｃよって同辺部で支持し
、かつその５１０２膜２Ａ ｋ Ｐｄ薄膜４Ａ、４Ｂで
挾んだ構造のセンサチップが得られる。Ｐｄ薄膜４Ａ。
々のナツプに分割することＶＣニジ、きわめて薄いＳｌ
ｏｗｉＺＡ全シリコン基板１ｉｃよって同辺部で支持し
、かつその５１０２膜２Ａ ｋ Ｐｄ薄膜４Ａ、４Ｂで
挾んだ構造のセンサチップが得られる。Ｐｄ薄膜４Ａ。
４Ｂは、電極として用いられる。
このようなセンサチップ１０け、さらに第２図に示すよ
う彦気密端子２０上に、例えばエボキシ−−１１＝− 系の導電性接着剤で接着１．て用いる。気密端子２０は
、絶縁−ｉ’ｌ ２１１’ζリードビン２２Ａ、２２Ｂ
”７植設したもので、中央に貫通孔２３偕備え、チッ
プ１０は、この貝ｊｔＯ孔２３ケ覆うようＣζ配ｅさｔ
ｌ、る３、このような気密端子として仁［，１り１」え
ばＴｏ−５タイプの市販の製品を用いでも、）（ｋ八、
、Ａ４線３Ｄ’ｆ用い、ワイ・Ａｔボン゛ディングによ
って、上面のＰｄ薄膜４Ａとリートビン２２Ａ とを電
気的に接続する。下面のＰｄ薄膜４Ｂは、気密端子２０
表面の金属膜２４孕介１．ｙ 、導電性接着剤４０にコ
ニ９リ−ドビン２２Ｂ に接続する。
う彦気密端子２０上に、例えばエボキシ−−１１＝− 系の導電性接着剤で接着１．て用いる。気密端子２０は
、絶縁−ｉ’ｌ ２１１’ζリードビン２２Ａ、２２Ｂ
”７植設したもので、中央に貫通孔２３偕備え、チッ
プ１０は、この貝ｊｔＯ孔２３ケ覆うようＣζ配ｅさｔ
ｌ、る３、このような気密端子として仁［，１り１」え
ばＴｏ−５タイプの市販の製品を用いでも、）（ｋ八、
、Ａ４線３Ｄ’ｆ用い、ワイ・Ａｔボン゛ディングによ
って、上面のＰｄ薄膜４Ａとリートビン２２Ａ とを電
気的に接続する。下面のＰｄ薄膜４Ｂは、気密端子２０
表面の金属膜２４孕介１．ｙ 、導電性接着剤４０にコ
ニ９リ−ドビン２２Ｂ に接続する。
上ｖ１己構成において、リードビン２２Ａ、２２Ｂ
間に電圧欠印加すると、流れろ電流は雰囲気の絶対湿度
に対応したものに万る。次に、こ肛ｔ−説明する。
間に電圧欠印加すると、流れろ電流は雰囲気の絶対湿度
に対応したものに万る。次に、こ肛ｔ−説明する。
Ｐｄ薄膜４Ａ 、４Ｂの表面には、気相状態の水分子カ
常に衝突している。こ肛ら衝突した水分子は、Ｐｄが水
素吸収金属でめることから、１ばちｔこ、Ｈ鵞Ｏ→２ｉ
■＋ｏ ―参・（１）の反応後直ちに、 ２Ｈ＋←Ｏト→ＨｚＯ・・・（２） の反応が起こ９、事態ｔま何ら進行し匁い。
常に衝突している。こ肛ら衝突した水分子は、Ｐｄが水
素吸収金属でめることから、１ばちｔこ、Ｈ鵞Ｏ→２ｉ
■＋ｏ ―参・（１）の反応後直ちに、 ２Ｈ＋←Ｏト→ＨｚＯ・・・（２） の反応が起こ９、事態ｔま何ら進行し匁い。
ところが、Ｐｄ薄膜４Ａ、４Ｂ間に所定の［流電川音印
加゛Ｊ−ると、）゛ラスに印加７Ｎれ７ｃ−・力のＰｄ
薄膜４への表面においで反応式（１） Ｋ基いで発生し
ｍ■”イオンは、マイナスに印加さｔＬ ７ｉ−他方の
Ｐｄ薄膜４Ｂに吸引されてＰｄ薄股４Ａ内を移動し２、
さらにｓｉ、ｏ、膜２Ａ會透過フ゛る。ｓｉｏ襄膜２Ａ
は、それ自体電子導電性全方しないが、■＋イオン１透
過きせる性質は持っている。Ｓｉｎｇ膜２Ａｉ透治した
Ｈ”イオンは、Ｐｄ薄膜４Ｂにおいて、２ＩＴ＋ ＋
２ ｅ−→ １丁ｌ
ｅ １１ 争 （３）の反応によっ
て水素ガスとなる。
加゛Ｊ−ると、）゛ラスに印加７Ｎれ７ｃ−・力のＰｄ
薄膜４への表面においで反応式（１） Ｋ基いで発生し
ｍ■”イオンは、マイナスに印加さｔＬ ７ｉ−他方の
Ｐｄ薄膜４Ｂに吸引されてＰｄ薄股４Ａ内を移動し２、
さらにｓｉ、ｏ、膜２Ａ會透過フ゛る。ｓｉｏ襄膜２Ａ
は、それ自体電子導電性全方しないが、■＋イオン１透
過きせる性質は持っている。Ｓｉｎｇ膜２Ａｉ透治した
Ｈ”イオンは、Ｐｄ薄膜４Ｂにおいて、２ＩＴ＋ ＋
２ ｅ−→ １丁ｌ
ｅ １１ 争 （３）の反応によっ
て水素ガスとなる。
一方、ＰｄＮ膜４Ａの表面にとり残さ肛た０２−←１１
． ２０２−−＋ ０． ＋ ４ｅ”−ｅ ｍ １１（４）
の反応により酸累刀スとなる。
． ２０２−−＋ ０． ＋ ４ｅ”−ｅ ｍ １１（４）
の反応により酸累刀スとなる。
すなわち、この湿度センサにおいて、気相状態の水分子
Ｈ８０が電気分解されたわけでめる。
Ｈ８０が電気分解されたわけでめる。
［７たがって、この回路に流れる笥１流孕知れば、電気
分解さｔ′Ｌ、′＃：、水分子■ｔｏ の量奮知ること
ができる。
分解さｔ′Ｌ、′＃：、水分子■ｔｏ の量奮知ること
ができる。
こ？−ＴＸＰｄ薄膜４ＡＫＩｌ’１位時ｌ１ｌｌ当７Ｃ
９ＶＣ尚突・ず−る水分子の個数は、雰σｒ１へ１８の
水蒸気圧Ｐｒｒに比例１−る。その／辷め、印加電圧値
を−ｊｊｆ ＆てｊ７ておｆｆは、湿度セン１および電
、圧印ｎ１段からなる回路に流）１．るｔＬ流（メ：１
：、水蒸気Ｆ（−２■）１１に比例１゛ることになる。
９ＶＣ尚突・ず−る水分子の個数は、雰σｒ１へ１８の
水蒸気圧Ｐｒｒに比例１−る。その／辷め、印加電圧値
を−ｊｊｆ ＆てｊ７ておｆｆは、湿度セン１および電
、圧印ｎ１段からなる回路に流）１．るｔＬ流（メ：１
：、水蒸気Ｆ（−２■）１１に比例１゛ることになる。
［２，たがって、予め求めＣ〕ｎ−ている較正テーブル
壕六ＩＩＪ−近似式に基いで所足の換算７行なり仁とに
よη、電流検出手段の出力信ＪＦ−ｊカ）ら水蒸気圧Ｐ
ｎ丁なわぢ絶対湿度音知ることができる。
壕六ＩＩＪ−近似式に基いで所足の換算７行なり仁とに
よη、電流検出手段の出力信ＪＦ−ｊカ）ら水蒸気圧Ｐ
ｎ丁なわぢ絶対湿度音知ることができる。
子連（また歓４明から明ら〃）な通り、ＳｉＯ＊膜２Ａ
す、薄いほど応答性がよい。
す、薄いほど応答性がよい。
なお、印加寛）Ｅ’に交流にシ２１こ場合ｔこは、Ｐｄ
薄膜での分極が防１１−できるζ、とから直流の場合に
比較し７又性能が同士する。
薄膜での分極が防１１−できるζ、とから直流の場合に
比較し７又性能が同士する。
甘た、開口３全形成する側について１ｊ１、必ずしもＳ
ｉＯ２膜でなくても、シリコン基板１荀エツチング１゛
る際にマスクと；なるものであ−Ｉ′１、ばよく、例−
７＝ えば窒化シリコン（ＳｂＮ４）膜等でも工い。もちろん
、両者’ｔｓｔＯｚ膜と（−２、熱酸化に、ｊ：９同時
に形成する子連しｆｒ、実施例の方法が工程？簡略化で
きる利点全方１゛ることは言うまでも乙い。
ｉＯ２膜でなくても、シリコン基板１荀エツチング１゛
る際にマスクと；なるものであ−Ｉ′１、ばよく、例−
７＝ えば窒化シリコン（ＳｂＮ４）膜等でも工い。もちろん
、両者’ｔｓｔＯｚ膜と（−２、熱酸化に、ｊ：９同時
に形成する子連しｆｒ、実施例の方法が工程？簡略化で
きる利点全方１゛ることは言うまでも乙い。
１ ｆｃ ％電極は水素吸収金属であれば他の金属、例
えば銀パラジウム尋を用いても、【い。
えば銀パラジウム尋を用いても、【い。
以上説明したように、本発明によ扛ば、シリコン基板の
一プｊの主面上に酸化シリコン膜１形成するとともに他
方に開［１を有するマスク１鮨ケ形成し７、異方性エツ
チングによって上記開目部のシリコン基板のみ金除去す
ることにｊ：９、シリコン基板に支持されたきわめて薄
い酸化シリコン換會形成することができ、その両面に水
素吸収金属電極會形成することにより、応答性のきわめ
て良好な丁ぐれた湿度センサ會笑現することができる。
一プｊの主面上に酸化シリコン膜１形成するとともに他
方に開［１を有するマスク１鮨ケ形成し７、異方性エツ
チングによって上記開目部のシリコン基板のみ金除去す
ることにｊ：９、シリコン基板に支持されたきわめて薄
い酸化シリコン換會形成することができ、その両面に水
素吸収金属電極會形成することにより、応答性のきわめ
て良好な丁ぐれた湿度センサ會笑現することができる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は不発＋ｐ７の一笑り例？ガ、丁
工程断面図、第２図は第１図に、１：９得られたセンサ
テツプの使用態様企示゛Ｔ断面図である。 １・・・・シリコン７ＪＬ ２Ａ 、 ２Ｂ・・・争５
１０２膜、 ３・ ・・ ・開［−１，４Ａ 、４Ｂ・
・・・Ｐｄ薄膜。
工程断面図、第２図は第１図に、１：９得られたセンサ
テツプの使用態様企示゛Ｔ断面図である。 １・・・・シリコン７ＪＬ ２Ａ 、 ２Ｂ・・・争５
１０２膜、 ３・ ・・ ・開［−１，４Ａ 、４Ｂ・
・・・Ｐｄ薄膜。
Claims (1)
- シリコン基板の一方の主面上に酸化シリコンからなる薄
膜を形成するとともに他方の主面上に選択的に開口を設
けたマスク層を形成する工程と、上記酸化シリコン薄膜
およびマスク層をマスクとする異方性エツチングにより
上記開口部のシリコン基板を除去する工程と、このシリ
コン基板を除去したあとに残つた酸化シリコン薄膜の両
面に水素吸収金属からなる電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする湿度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904485A JPS6249249A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 湿度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904485A JPS6249249A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 湿度センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249249A true JPS6249249A (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=16234350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18904485A Pending JPS6249249A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 湿度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6249249A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309238A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Nok Corp | 感湿素子 |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP18904485A patent/JPS6249249A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309238A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Nok Corp | 感湿素子 |
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