特開 2024-158241 湿度検出素子、湿度検出素子の製造方法、パワーモジュールおよび電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158241

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】湿度検出素子、湿度検出素子の製造方法、パワーモジュールおよび電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/822 20060101AFI20241031BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20241031BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20241031BHJP

   H01L 25/00 20060101ALI20241031BHJP

   H01L 23/58 20060101ALI20241031BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20241031BHJP

   H01G 4/30 20060101ALI20241031BHJP

   H01G 4/33 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01L27/04 F

H01L27/04 C

H01L21/88 Z

H01L21/90 S

H01L25/00 Z

H01L23/56 D

G01N27/22 A

H01G4/30 541

H01G4/30 547

H01G4/33

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073270

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】福永 圭吾

【テーマコード（参考）】

2G060

5E001

5E082

5F033

5F038

【Ｆターム（参考）】

2G060AA01

2G060AB02

2G060AE19

2G060AF10

2G060AG08

2G060AG11

2G060BA09

2G060BB10

2G060JA02

2G060KA04

5E001AB03

5E001AC09

5E082AB03

5E082BB10

5E082EE23

5E082EE37

5E082FF05

5E082FG03

5E082FG33

5E082FG38

5F033HH08

5F033HH09

5F033HH13

5F033HH17

5F033JJ01

5F033JJ08

5F033JJ09

5F033JJ13

5F033JJ17

5F033KK08

5F033KK09

5F033KK13

5F033KK17

5F033PP15

5F033PP19

5F033QQ08

5F033QQ13

5F033QQ19

5F033RR06

5F033RR21

5F033RR22

5F033SS21

5F033UU04

5F033VV10

5F033WW00

5F033XX00

5F038AC05

5F038AC15

5F038AZ07

5F038EZ07

(57)【要約】

【課題】素子サイズを大きくせずに静電容量を大きくすることができ、検出感度を向上させた湿度検出素子を提供する。
【解決手段】本開示に係る湿度検出素子は、基板上に設けられた第１の電極と、第１の電極上に設けられた、湿度により誘電率が変化する感湿層と、感湿層上に設けられた第２の電極と、を有する積層構造を２つ以上積層して有し、各積層構造のそれぞれの第１の電極どうしおよびそれぞれの第２の電極どうしが互いに接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた、湿度により誘電率が変化する感湿層と、
前記感湿層上に設けられた第２の電極と、を有する積層構造を２つ以上積層して有し、
各積層構造のそれぞれの前記第１の電極どうしおよびそれぞれの前記第２の電極どうしが互いに接続されている、湿度検出素子。

【請求項2】

２つ以上の前記積層構造は、
少なくとも最上層の前記第２の電極が、一部に開口部を有し、前記開口部において前記感湿層が露出している、請求項１に記載の湿度検出素子。

【請求項3】

前記第１の電極、前記感湿層および前記第２の電極は、凹凸を有し、
それぞれの前記凹凸の位置が、平面視で一致する、請求項１または請求項２に記載の湿度検出素子。

【請求項4】

前記第１の電極および前記第２の電極は、
一方が前記感湿層の線膨張率より小さく、他方は前記感湿層の前記線膨張率より大きい材料で構成される、請求項１に記載の湿度検出素子。

【請求項5】

前記第１の電極および前記第２の電極は、厚さが異なる、請求項１に記載の湿度検出素子。

【請求項6】

(ａ)基板上に第１の電極を形成する工程と、
(ｂ)前記第１の電極の上に湿度により誘電率が変化する感湿層を形成する工程と、
(ｃ)前記感湿層の上に第２の電極を形成する工程と、
(ｄ)前記第２の電極の上に前記感湿層と同じ材料の絶縁層を形成する工程と、
工程(ｄ)の後に、工程(ａ)、工程（ｂ）および工程(ｃ)を少なくとも１回繰り返す工程と、を備える、湿度検出素子の製造方法。

【請求項7】

最上層の前記第２の電極を形成する前記工程(ｃ)は、
前記第２の電極の一部に開口部が形成されるように前記第２の電極をパターニングする工程を含む、請求項６に記載の湿度検出素子の製造方法。

【請求項8】

最下層の前記第１の電極を形成する前記工程(ａ)は、
前記第１の電極が、凹凸を有するように前記第１の電極を選択的にエッチングして、前記第１の電極の一部の厚さを薄くする工程を含む、請求項６または請求項７に記載の湿度検出素子の製造方法。

【請求項9】

最下層の前記第１の電極を形成する前記工程(ａ)の前に、
前記基板が凹凸を有するように前記基板を選択的にエッチングして、前記基板の一部の厚さを薄くする工程を備える、請求項６または請求項７に記載の湿度検出素子の製造方法。

【請求項10】

請求項１に記載の湿度検出素子を搭載した半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する絶縁基板と、
前記絶縁基板を囲むように設けられ、前記絶縁基板と接合されたケースと、
前記ケース内に充填された封止樹脂と、を備え、
前記ケースは、
前記湿度検出素子で検出された前記半導体素子の湿度の情報を外部に出力する信号端子を有する、パワーモジュール。

【請求項11】

請求項１０に記載のパワーモジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、を備えた電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は湿度検出素子に関し、特に湿度の検出感度を向上させた湿度検出素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の湿度検出素子として、例えば特許文献１には、櫛形電極とフローティング電極が備わっている少なくとも１つのキャパシタを有し、フローティング電極と櫛形電極との間に配置された感湿層を備える容量型湿度センサが開示されている。キャパシタンの静電容量は、Ｃ＝ε_０ε_ｒＳ／ｄで示されたパラメータに依存する。ここで、ε_０は真空の誘電率、ε_ｒは感湿層の比誘電率、Ｓは電極面積、ｄは電極間の距離である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７４４７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

静電容量を大きくして、検出感度をより向上させるためには、電極面積を大きくする、または電極の間の距離を小さくする必要がある。特許文献１が開示している容量型湿度センサにおいて、電極面積を大きくすると、容量型湿度センサのサイズが大きくなる問題が生じる。また、電極間の距離は、感湿層の厚みで決まる。感湿層の多くはスピンコーティングなどの手法により形成されるが、感湿層の厚みの下限値は、その誘電材料の粘度により決まるため、電極間の距離は、使用する誘電材料の厚みの下限値以下にすることが困難である。

【0005】

本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、素子サイズを大きくせずに静電容量を大きくすることができ、検出感度を向上させた湿度検出素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る湿度検出素子は、基板上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極上に設けられた、湿度により誘電率が変化する感湿層と、前記感湿層上に設けられた第２の電極と、を有する積層構造を２つ以上積層して有し、各積層構造のそれぞれの前記第１の電極どうしおよびそれぞれの前記第２の電極どうしが互いに接続されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る湿度検出素子によれば、湿度により誘電率が変化する感湿層が基板の厚み方向で第１の電極と第２の電極に挟まれた積層構造が形成されており、当該積層構造の上に同様の積層構造が繰り返して形成されており、各積層構造のそれぞれの第１の電極どうしおよびそれぞれの第２の電極どうしは互いに接続されているので、キャパシタが電気的に並列接続された構造となっている。このため、素子サイズを大きくすることなく、単体のキャパシタと比較して、より大きい静電容量が得られるので、湿度の検出感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子を示す平面図である。

【図2】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子を示す断面図である。

【図3】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子を示す断面図である。

【図4】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１を示す平面図である。

【図5】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１を示す断面図である。

【図6】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１を示す断面図である。

【図7】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程２を示す平面図である。

【図8】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程２を示すの断面図である。

【図9】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程２を示すの断面図である。

【図10】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す平面図である。

【図11】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す断面図である。

【図12】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す断面図である。

【図13】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す平面図である。

【図14】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す断面図である。

【図15】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す断面図である。

【図16】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程５を示す平面図である。

【図17】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程５を示す断面図である。

【図18】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程５を示す断面図である。

【図19】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程６を示す平面図である。

【図20】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程６を示す断面図である。

【図21】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程６を示す断面図である。

【図22】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程７を示す平面図である。

【図23】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程７を示す断面図である。

【図24】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程７を示す断面図である。

【図25】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程８を示す平面図である。

【図26】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程８を示す断面図である。

【図27】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程８を示す断面図である。

【図28】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程９を示す平面図である。

【図29】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程９を示す断面図である。

【図30】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程９を示す断面図である。

【図31】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１０を示す平面図である。

【図32】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１０を示す断面図である。

【図33】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１０を示す断面図である。

【図34】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１１を示す平面図である。

【図35】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１１を示す断面図である。

【図36】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１１を示す断面図である。

【図37】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１２を示す平面図である。

【図38】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１２を示す断面図である。

【図39】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１２を示す断面図である。

【図40】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１３を示す平面図である。

【図41】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１３を示す断面図である。

【図42】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１３を示す断面図である。

【図43】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１４を示す平面図である。

【図44】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１４を示す断面図である。

【図45】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１４を示す断面図である。

【図46】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１５を示す平面図である。

【図47】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１５を示す断面図である。

【図48】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１５を示す断面図である。

【図49】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１６を示す平面図である。

【図50】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１６を示す断面図である。

【図51】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１６を示す断面図である。

【図52】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１７を示す平面図である。

【図53】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１７を示す断面図である。

【図54】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１７を示す断面図である。

【図55】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１８を示す平面図である。

【図56】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１８を示す断面図である。

【図57】本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子の製造方法の工程１８を示す断面図である。

【図58】本開示に係る実施の形態２の湿度検出素子を示す平面図である。

【図59】本開示に係る実施の形態２の湿度検出素子を示す断面図である。

【図60】本開示に係る実施の形態２の湿度検出素子を示す断面図である。

【図61】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子を示す平面図である。

【図62】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子を示す断面図である。

【図63】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子を示す断面図である。

【図64】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２を示す平面図である。

【図65】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２を示す断面図である。

【図66】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２を示す断面図である。

【図67】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２の後の状態を示す平面図である。

【図68】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２の後の状態を示す断面図である。

【図69】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程２の後の状態を示す断面図である。

【図70】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す平面図である。

【図71】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す断面図である。

【図72】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程３を示す断面図である。

【図73】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す平面図である。

【図74】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す断面図である。

【図75】本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子の製造方法の工程４を示す断面図である。

【図76】本開示に係る実施の形態４の湿度検出素子を示す平面図である。

【図77】本開示に係る実施の形態４の湿度検出素子を示す断面図である。

【図78】本開示に係る実施の形態４の湿度検出素子を示す断面図である。

【図79】本開示に係る実施の形態５の湿度検出素子を示す平面図である。

【図80】本開示に係る実施の形態５の湿度検出素子を示す断面図である。

【図81】本開示に係る実施の形態５の湿度検出素子を示す断面図である。

【図82】本開示に係る実施の形態６のパワーモジュールの構成を示す断面図である。

【図83】本開示に係る実施の形態７の電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜はじめに＞
以下の説明において、図面は模式的に示されたものであり、異なる図面にそれぞれ示されている画像のサイズおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されたものではなく、適宜変更され得る。また、以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。

【0010】

また、以下の説明では、「上」、「下」、「側」、「おもて」および「裏」などの特定の位置および方向を意味する用語が用いられる場合があるが、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするため便宜上用いられているものであり、実際に実施される際の方向とは関係しない。

【0011】

＜実施の形態１＞
本開示に係る実施の形態１の湿度検出素子およびその製造方法について図１～図５７を用いて説明する。まず、図１～図３を用いて、実施の形態１の湿度検出素子１００について説明する。

【0012】

図１は、実施の形態１の湿度検出素子１００の構成を示す平面図であり、図２および図３は、それぞれ図１に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0013】

湿度検出素子１００が形成さえる半導体基板１は、例えばｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。図１に示されるように、半導体基板１に湿度検出素子１００のみを形成することもできるが、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子も併せて形成することもできる。

【0014】

図２および図３に示されるように、半導体基板１の主面（第１の主面）には、半導体基板１の厚み方向に、電極２（第１の電極）、感湿層３および電極４（第２の電極）で構成される積層構造が形成されており、積層構造の上に間に感湿層３を介して同様の構成からなる積層構造が繰り返して形成されている。積層構造は、半導体基板１の主面に形成された絶縁膜の上に形成することもできる。その場合、絶縁膜の膜厚は５００ｎｍである。

【0015】

各積層構造の電極２どうし、感湿層３どうし、および電極４どうしは互いに接続されている。積層構造の各層の厚みは、例えば、電極２は５００ｎｍ、感湿層３は１００ｎｍ、電極４は５００ｎｍである。感湿層３は、湿度により誘電率が変化する材料であり、例えば、ポリイミドまたは酪酸酢酸セルロースなどの高分子有機材料を用いることができる。感湿層３を介して対向する電極２と電極４が検出用電極として機能し、感湿層３の湿度に応じた誘電率の変化を、電極２と電極４の間の静電容量の変化として検出することにより、湿度を測定することができる。

【0016】

電極２、感湿層３および電極４の各層の位置関係は、フォトリソグラフィー技術により形成されるレジストフォトマスクの位置精度を考慮して設計されることが望ましい。また、耐湿性に乏しい電極材料を用いる場合は、感湿層３の形成前に電極２上を耐湿性に優れた誘電材料、例えば、シリコン窒化膜で被覆することができる。

【0017】

以上の構造を備える湿度検出素子１００の製造方法について、図４～図５７を用いて説明する。

【0018】

図４は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１を示す平面図であり、図５および図６は、それぞれ図４に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0019】

図４～図６に示すように、まず、例えば、ｎ型のＳｉ基板である半導体基板１を準備する。そして、半導体基板１の主面の全面に金属層２を形成する。金属層２の形成には、例えば、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。金属層２の材料には、例えば、金、アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることができる。

【0020】

図７は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程２を示す平面図であり、図８および図９は、それぞれ図７に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0021】

工程１の後、金属層２上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図７～図９に示すように、金属層２上にレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は金属層２を残したい部分に形成される。

【0022】

図１０は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程３を示す平面図であり、図１１および図１２は、それぞれ図１０に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0023】

工程２の後、レジストマスク５を用いてウェットエッチングを行うことにより、金属層２をエッチングして、図１０～図１２に示すように、半導体基板１上に電極２を形成する。エッチング方法は、ウェットエッチングに限らず、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）またはイオンミリングなどのドライエッチングを用いることができる。図１０～図１２は、電極２を形成後、レジストマスク５を薬液で除去した状態を示している。

【0024】

図１３は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程４を示す平面図であり、図１４および図１５は、それぞれ図１３に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0025】

工程３の後、図１３～図１５に示すように、電極２を埋め込むように、半導体基板１上に感湿層３を形成する。感湿層３は、例えば、湿度により誘電率が変化する感光性ポリイミドで構成され、スピンコーティング法などにより感光性ポリイミドを半導体基板１上に塗布して形成する。

【0026】

図１６は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程５を示す平面図であり、図１７および図１８は、それぞれ図１６に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0027】

工程４の後、図１６～図１８に示すように、フォトリソグラフィー技術により感湿層３を所望の形状にパターニングする。

【0028】

図１９は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程６を示す平面図であり、図２０および図２１は、それぞれ図１９に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0029】

工程５の後、電極２および感湿層３を含む半導体基板１の主面上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図１９～図２１に示すように、半導体基板１の主面、電極２および感湿層３の上に、パターニングされたレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は、次の工程で形成される金属層４を残したい部分が開口部となるように形成される。

【0030】

図２２は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程７を示す平面図であり、図２３および図２４は、それぞれ図２２に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0031】

工程６の後、図２２～図２４に示すように、レジストマスク５上を含む全面に金属層４を形成する。金属層４の形成には、例えば真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。金属層４の材料には、例えば、金、アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることができる。

【0032】

図２５は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程８を示す平面図であり、図２６および図２７は、それぞれ図２５に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0033】

工程７の後、レジストマスク５を薬液により除去して、レジストマスク５の上の金属層４をリフトオフ法により除去することで、図２５～図２７に示すように、残った金属層４が電極４となる。

【0034】

図２８は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程９を示す平面図であり、図２９および図３０は、それぞれ図２８に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0035】

工程８の後、図２８～図２９に示すように、電極２、感湿層３および電極４を含む半導体基板１の主面上に、電極２、感湿層３および電極４を埋め込むように、絶縁層３を形成する。絶縁層３は、例えば、感湿層３と同じ感光性ポリイミドで構成することができ、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることもできる。図２８～図２９は、絶縁層３を感湿層３と同じ感光性ポリイミドで構成する場合を示している。絶縁層３の形成方法として、スピンコーティング法などの塗布方法を用いることができる。

【0036】

図３１は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１０を示す平面図であり、図３２および図３３は、それぞれ図３１に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0037】

工程９の後、図３１～図３３に示すように、フォトリソグラフィー技術により、絶縁層３を所望の形状にパターニングする。この場合、絶縁層３と感湿層３とが互いに接続される部分を有するようにパターニングする。

【0038】

図３４は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１１を示す平面図であり、図３５および図３６は、それぞれ図３４に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0039】

工程１０の後、電極２、感湿層３および電極４を含む半導体基板１の主面上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図３４～図３６に示すように、半導体基板１の主面、電極２、感湿層３および電極４の上に、パターニングされたレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は、次の工程で形成される金属層２を残したい部分が開口部となるように形成される。

【0040】

図３７は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１２を示す平面図であり、図３８および図３９は、それぞれ図３４に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0041】

工程１２の後、図３７～図３９に示すように、レジストマスク５上を含む全面に金属層２を形成する。金属層２の形成には、例えば真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。金属層２の材料には、工程１と同様に、例えば、金、アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることが望ましい。

【0042】

図４０は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１３を示す平面図であり、図４１および図４２は、それぞれ図４０に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0043】

工程１２の後、レジストマスク５を薬液により除去して、レジストマスク５の上の金属層２をリフトオフ法により除去することで、図４０～図４２に示すように、残った金属層２が電極２となる。この場合、工程１３で形成した電極２と工程３で形成した電極２とが互いに接続される部分を有するように工程１１のレジストマスク５を形成しておく。

【0044】

図４３は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１４を示す平面図であり、図４４および図４５は、それぞれ図４３に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0045】

工程１３の後、図４３～図４５に示すように、電極２、感湿層３および電極４を含む半導体基板１の主面上に、電極２、感湿層３および電極４を埋め込むように、絶縁層３を形成する。絶縁層３は、工程５と同様に、例えば、感湿層３と同じ感光性ポリイミドで構成することが望ましい。絶縁層３の形成方法として、スピンコーティング法などの塗布方法を用いることができる。

【0046】

図４６は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１５を示す平面図であり、図４７および図４８は、それぞれ図４６に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0047】

工程１４の後、図４６～図４８に示すように、フォトリソグラフィー技術により、絶縁層３を所望の形状にパターニングする。この場合、工程１５で形成した絶縁層３と工程１０で形成した絶縁層３とが互いに接続される部分を有するようにパターニングする。

【0048】

図４９は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１６を示す平面図であり、図５０および図５１は、それぞれ図４９に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0049】

工程１５の後、電極２、絶縁層３および電極４を含む半導体基板１の主面上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図４９～図５１に示すように、半導体基板１の主面、電極２、絶縁層３および電極４の上に、パターニングされたレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は、次の工程で形成される金属層４を残したい部分が開口部となるように形成される。

【0050】

図５２は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１７を示す平面図であり、図５３および図５４は、それぞれ図５２に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0051】

工程１６の後、図５２～図５４に示すように、レジストマスク５上を含む全面に金属層４を形成する。金属層４の形成には、工程７と同様に、例えば真空蒸着法またはスパッタリング法を用いることができる。金属層４の材料には、工程７と同様に、例えば、金、アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることが望ましい。

【0052】

図５５は、実施の形態１の湿度検出素子１００の製造方法の工程１８を示す平面図であり、図５６および図５７は、それぞれ図５５に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0053】

工程１７の後、レジストマスク５を薬液により除去して、レジストマスク５の上の金属層４をリフトオフ法により除去することで、図５５～図５７に示すように、残った金属層４が電極４となる。この場合、工程８で形成した電極４と工程１７で形成した電極４とが互いに接続される部分を有するように工程１６のレジストマスク５を形成しておく。

【0054】

以上説明した工程１～工程１８を経て、図１～図３に示した実施の形態１の湿度検出素子１００が完成する。

【0055】

湿度検出素子１００は、誘電体である感湿層３が、半導体基板１の厚み方向で、電極２と電極４とに挟まれた積層構造が形成されており、当該積層構造の上に同様の積層構造が繰り返して形成されている。各積層構造の電極２どうし、および電極４どうしは、互いに電気的にも接続されている。すなわち、複数のキャパシタが電気的に並列接続された構成となっている。このような構成を採ることで、素子サイズを大きくすることなく、単体のキャパシタと比較して、ほぼ２倍の静電容量が得られるので、湿度の検出感度を向上させることができる。

【0056】

なお、実施の形態１では、電極２、感湿層３、電極４で構成される積層構造を、半導体基板１の厚み方向に２つ形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、３つ以上形成することもできる。

【0057】

＜実施の形態２＞
本開示に係る実施の形態２の湿度検出素子について図５８～図６０を用いて説明する。図５８は、実施の形態２の湿度検出素子１０１の構成を示す平面図であり、図５９および図６０は、それぞれ図５８に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0058】

実施の形態２の湿度検出素子１０１は、実施の形態１の湿度検出素子１００と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。すなわち、実施の形態２の湿度検出素子１０１は、図５８に示すように、最上層の電極４の一部が開口された開口部ＯＰとなっており、感湿層３が露出している。

【0059】

このため、感湿層３が電極２により被覆されていない領域が増加して感湿層３に水分が吸湿されやすくなるので、実施の形態１の湿度検出素子１００の効果に加え、湿度変化への応答性が向上する。

【0060】

また、図５８～図６０に示した構成に限定されず、最上層の電極４に加えて、下層の電極４の一部が開口された構造とすることもでき、何れかの電極２の一部が開口された構造とすることもできる。

【0061】

＜実施の形態３＞
本開示に係る実施の形態３の湿度検出素子について図６１～図７５を用いて説明する。図６１は、実施の形態３の湿度検出素子１０２の構成を示す平面図であり、図６２および図６３は、それぞれ図６１に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0062】

実施の形態３の湿度検出素子１０２は、実施の形態１の湿度検出素子１００と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。すなわち、実施の形態３の湿度検出素子１０２は、図６２および図６３に示すように、電極２、感湿層３および電極４が凹凸を有した形状となっている。

【0063】

このため、実施の形態１の湿度検出素子１００よりも電極面積を大きくすることができるので、静電容量を大きくすることができ、実施の形態１の湿度検出素子１００の効果に加え、湿度の検出感度がより向上する。

【0064】

湿度検出素子１０２を得るには、最下層の電極２に凹凸を形成する。以下、図６４～図７５を用いて最下層の電極２の形成方法を説明する。

【0065】

図４～図６を用いて説明した湿度検出素子１００の製造方法の工程１を経て、半導体基板１の主面の全面に金属層２を形成する。

【0066】

図６４～図６６は、湿度検出素子１０１の製造方法の工程２を示す図であり、図６４は平面図であり、図６５および図６６は、それぞれ図６４に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0067】

工程１の後、金属層２上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図６４～図６６に示すように、金属層２上にレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は金属層２をエッチングしたい部分が開口部ＯＰとなるように形成される。図６４の例では、レジストマスク５の中央部に間を開けて、平面視形状が細長い矩形の２つの開口部ＯＰが形成されている。

【0068】

工程２の後、イオンミリングで開口部ＯＰの下の金属層２を厚さ方向にエッチングし、金属層２の厚みを薄くする。

【0069】

図６７～図６９は、金属層２の厚みを薄くした後、レジストマスク５を薬液で除去した状態を示す図であり、図６７は平面図であり、図６８および図６９は、それぞれ図６７に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0070】

図６８および図６９に示すように、金属層２の中央部に間を開けて、金属層２の厚みが薄くなった部分が形成されている。

【0071】

図７０は、実施の形態３の湿度検出素子１０１の製造方法の工程３を示す平面図であり、図７１および図７２は、それぞれ図７０に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0072】

工程２の後、金属層２上にスピンコーティング法などの塗布方法で、フォトレジストなどの感光性樹脂を塗布する。フォトリソグラフィー技術により、フォトマスクのパターンをフォトレジストに転写し、図７０～図７２に示すように、金属層２上にレジストマスク５を形成する。レジストマスク５は金属層２を残したい部分に形成される。

【0073】

図７３は、実施の形態３の湿度検出素子１０１の製造方法の工程４を示す平面図であり、図７４および図７５は、それぞれ図７３に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0074】

工程３の後、レジストマスク５を用いてウェットエッチングを行うことにより、金属層２をエッチングして、図７３～図７５に示すように、半導体基板１上に電極２を形成する。エッチング方法は、ウェットエッチングに限らず、例えば、ＲＩＥまたはイオンミリングなどのドライエッチングを用いることができる。図７３～図７５は、電極２を形成後、レジストマスク５を薬液で除去した状態を示している。

【0075】

以後に形成する感湿層３および電極４は、電極２に形成した凹凸に沿って形成される。そのため、電極２、感湿層３および電極４の平面視での凹凸の位置は一致している。なお、感湿層３および電極４の製造工程は、湿度検出素子１０１の製造方法の工程４～工程１８と同じである。

【0076】

なお、素子面積を変えずに電極面積を大きくするには、図６１～図６３に示した構成に限定されず、半導体基板１に凹凸を設ける、または、半導体基板１の主面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜に凹凸を設けた構成とすることができる。どちらの場合も、工程１の前に半導体基板１に凹凸を設ける工程、または、半導体基板１の上に凹凸を有する絶縁膜を形成する工程を行う。

【0077】

＜実施の形態４＞
本開示に係る実施の形態４の湿度検出素子について図７６～図７７を用いて説明する。図７６は、実施の形態４の湿度検出素子１０３の構成を示す平面図であり、図７７および図７８は、それぞれ図７６に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0078】

実施の形態４の湿度検出素子１０３は、実施の形態１の湿度検出素子１００と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。すなわち、実施の形態４の湿度検出素子１０３は、図７７および図７８に示すように、電極２と電極４は、熱膨張率（線膨張率）が異なる材料で構成されている。

【0079】

例えば、電極２を金で構成し、電極４をアルミニウムで構成する、または、電極２をアルミニウムで構成し、電極４をクロムで構成することができる。この組み合わせにより、電極２、感湿層３、電極４の順に熱膨張率を小さくできる。

【0080】

また、電極２をアルミニウムで構成し、電極４を金で構成する、または、電極２をクロムで構成し、電極４をアルミニウムで構成することができる。この組み合わせにより、電極２、感湿層３、電極４の順に熱膨張率を大きくできる。

【0081】

このように、電極２および電極４を熱膨張率が異なる材料で構成することで、湿度検出素子１０３に熱が加わった場合に、各層にかかる応力を緩和することができ、実施の形態１の湿度検出素子１００の効果に加え、湿度検出素子１０３の故障率を下げる効果がある。

【0082】

＜実施の形態５＞
本開示に係る実施の形態５の湿度検出素子について図７９～図８１を用いて説明する。図７９は、実施の形態５の湿度検出素子１０４の構成を示す平面図であり、図８０および図８１は、それぞれ図７９に示すＡ－Ｂ線およびＣ－Ｄ線での矢示方向断面図である。

【0083】

実施の形態５の湿度検出素子１０４は、実施の形態１の湿度検出素子１００と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。すなわち、実施の形態５の湿度検出素子１０４は、図８０および図８１に示すように、電極２と電極４の厚さが異なった構成を有している。

【0084】

例えば、電極２厚さを３００ｎｍとし、電極４の厚さを５００ｎｍとすることで、湿度検出素子１０４に熱が加わった場合に、厚さが厚い電極４の変形を小さくすることができ、感湿膜３にかかる応力を緩和することができるので、実施の形態１の湿度検出素子１００の効果に加え、湿度検出素子１０３の故障率を下げる効果がある。

【0085】

同様の効果は、電極２の厚さを厚くし、電極４の厚さはそれよりも薄くすることによっても得られる。

【0086】

＜実施の形態６＞
本開示に係る実施の形態６のパワーモジュールについて図８２を用いて説明する。図８２に示されるように、実施の形態６のパワーモジュール２００は、ケース６に固定され、モジュールの底部を構成する絶縁基板７の上面の導体層８上に、例えば、実施の形態１の湿度検出素子１００を備えたトランジスタ素子９およびダイオード素子１０が実装されている。トランジスタ素子９は、例えばＧＢＴである。

【0087】

トランジスタ素子９およびダイオード素子１０は、それぞれの裏面電極がハンダ等の接合材１４を介して導体層８に接合されている。トランジスタ素子９およびダイオード素子１０の基板の材料は、シリコンまたは炭化珪素（ＳｉＣ）である。

【0088】

ケース６の側面には、ドレイン端子、エミッタ端子などの主電流が流れる外部端子１２がインサート成形され、外部端子１２の端部はケース６の側壁上部から突出している。外部端子１２とは反対側の側面には、制御信号等が流れる信号端子１３がインサート成形され、信号端子１３の端部はケース６の側壁上部から突出している。

【0089】

絶縁基板７は、セラミックなどの絶縁性の基板の上面および下面に導体層８が設けられており、開口部であるケース６の下部に、例えば接着剤１５によって固定されている。

【0090】

外部端子１２のうちドレイン端子は、図示されないリードと接続され、リードは図示されない部分で導体層８と電気的に接続される。

【0091】

外部端子１２のうちエミッタ端子は、リード２０と接続され、リード２０はダイオード素子１０の表面電極１６とハンダ等の接合材１４を介して電気的に接続される。ダイオード素子１０の表面電極１６とトランジスタ素子９の表面電極１６とは、接合材１４を介してプレート電極１１により電気的に接続される。

【0092】

信号端子１３は、トランジスタ素子９の制御電極１７とワイヤ１８を介して電気的に接続される。

【0093】

ケース７内には封止樹脂１９が充填され、プレート電極１１、トランジスタ素子９、ダイオード素子１０、リード２０およびその周辺部は、封止樹脂１９で覆われている。

【0094】

このように、実施の形態６のパワーモジュール２００は、湿度検出素子１００を備えたトランジスタ素子９が実装されているため、トランジスタ素子９の周辺の湿度が一定の湿度に到達したことを湿度検出素子１００が検出した場合、パワーモジュール２００を搭載した設備にアラームを発出してパワーモジュール２００の動作を停止するような機能を設けておくことで、パワーモジュール２００の不具合の発生を防止することができる。

【0095】

なお、図２を例に採れば、湿度検出素子１００の半導体基板１上に延在する電極２および電極４にそれぞれ出力線を接続し、それぞれ信号端子１３にワイヤを介して電気的に接続しておくことで、電極２と電極４の間の静電容量の変化を外部に出力することができる。

【0096】

また、図８２の例では、トランジスタ素子９が実施の形態１の湿度検出素子１００を備えた構成を示したが、これに限定されず、実施の形態２～５の湿度検出素子１０１～１０４の何れを搭載することもできる。

【0097】

また、図８２の例ではトランジスタ素子９に湿度検出素子が搭載された構成を示したが、ダイオード素子１０に湿度検出素子を搭載することもでき、トランジスタ素子９およびダイオード素子１０の両方に湿度検出素子を搭載することもできる。

【0098】

＜実施の形態７＞
実施の形態７は、上述した実施の形態６のパワーモジュール２００を電力変換装置に適用したものである。以下、実施の形態７として、三相のインバータに実施の形態６のパワーモジュール２００を適用した場合について説明する。なお、電力変換装置は、三相のインバータに限定されるものではない。

【0099】

図８３は、実施の形態７に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。図８３に示す電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、負荷３０００で構成される。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は、特に限定されないが、例えば、直流系統、太陽電池または蓄電池で構成することができ、また、交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータで構成してもよい。また、電源１０００を、直流系統から出力される直流電力を所定の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成してもよい。

【0100】

電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００の間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図８３に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０２とを備えている。

【0101】

負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００は、特に限定されないが、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。

【0102】

以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、図示されないトランジスタ素子とダイオード素子を備えており、トランジスタ素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２０１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２０１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのトランジスタ素子とそれぞれのトランジスタ素子に逆並列された６つのダイオード素子で構成することができる。主変換回路２０１のパワーモジュールには、上述した実施の形態６のパワーモジュール２００をインバータの３相分のトランジスタ素子９およびダイオード素子１０が収納された６ｉｎ１の構成に適用したものとする。

【0103】

６つのトランジスタ素子は２つのトランジスタ素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。

【0104】

また、主変換回路２０１は、各トランジスタ素子を駆動する駆動回路（図示せず）を備えているが、駆動回路はパワーモジュール２００内に内蔵されていてもよいし、パワーモジュール２００とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２０１のトランジスタ素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１のトランジスタ素子の制御電極に供給する。

【0105】

具体的には、後述する制御回路２０２からの制御信号に従い、トランジスタ素子をオン状態にする駆動信号とトランジスタ素子をオフ状態にする駆動信号とを各トランジスタ素子の制御電極に出力する。トランジスタ素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はトランジスタ素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、トランジスタ素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はトランジスタ素子の閾値電圧未満の電圧信号（オフ信号）となる。

【0106】

制御回路２０２は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２０１のトランジスタ素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２０１の各トランジスタ素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてトランジスタ素子のオン時間を変調するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって主変換回路２０１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきトランジスタ素子にはオン信号を、オフ状態となるべきトランジスタ素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路２０１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各トランジスタ素子の制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。

【0107】

本実施の形態に係る電力変換装置２０００では、主変換回路２０１に含まれるパワーモジュール２００として、実施の形態６に係るパワーモジュール２００が適用される。そのため、本実施の形態に係る電力変換装置２０００は、トランジスタ素子の周辺の湿度が一定の湿度に到達したことを湿度検出素子１００が検出した場合、電力変換装置２０００を有した電力変換システムにアラームを発出してパワーモジュール２００の動作を停止するような機能を設けておくことで、パワーモジュール２００の不具合の発生を防止することができ、ひいては電力変換システムの不具合の発生を防止することができる。

【0108】

本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本開示を適用する例を説明したが、本開示は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルまたはマルチレベルの電力変換装置であっても構わない。電力変換装置が単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本開示を適用しても構わない。また、電力変換装置が直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本開示を適用することも可能である。

【0109】

また、本実施の形態の電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機またはレーザー加工機、または誘導加熱調理器もしくは非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムおよび蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。

【0110】

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【0111】

以上説明した本開示を付記としてまとめて記載する。

【0112】

（付記１）
基板上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた、湿度により誘電率が変化する感湿層と、
前記感湿層上に設けられた第２の電極と、を有する積層構造を２つ以上積層して有し、
各積層構造のそれぞれの前記第１の電極どうしおよびそれぞれの前記第２の電極どうしが互いに接続されている、湿度検出素子。

【0113】

（付記２）
２つ以上の前記積層構造は、
少なくとも最上層の前記第２の電極が、一部に開口部を有し、前記開口部において前記感湿層が露出している、付記１に記載の湿度検出素子。

【0114】

（付記３）
前記第１の電極、前記感湿層および前記第２の電極は、凹凸を有し、
それぞれの前記凹凸の位置が、平面視で一致する、付記１または付記２に記載の湿度検出素子。

【0115】

（付記４）
前記第１の電極および前記第２の電極は、
一方が前記感湿層の線膨張率より小さく、他方は前記感湿層の前記線膨張率より大きい材料で構成される、付記１から付記３の何れか１つに記載の湿度検出素子。

【0116】

（付記５）
前記第１の電極および前記第２の電極は、厚さが異なる、付記１から付記４の何れか１つに記載の湿度検出素子。

【0117】

（付記６）
(ａ)基板上に第１の電極を形成する工程と、
(ｂ)前記第１の電極の上に湿度により誘電率が変化する感湿層を形成する工程と、
(ｃ)前記感湿層の上に第２の電極を形成する工程と、
(ｄ)前記第２の電極の上に前記感湿層と同じ材料の絶縁層を形成する工程と、
工程(ｄ)の後に、工程(ａ)、工程（ｂ）および工程(ｃ)を少なくとも１回繰り返す工程と、を備える、湿度検出素子の製造方法。

【0118】

（付記７）
最上層の前記第２の電極を形成する前記工程(ｃ)は、
前記第２の電極の一部に開口部が形成されるように前記第２の電極をパターニングする工程を含む、付記６に記載の湿度検出素子の製造方法。

【0119】

（付記８）
最下層の前記第１の電極を形成する前記工程(ａ)は、
前記第１の電極が、凹凸を有するように前記第１の電極を選択的にエッチングして、前記第１の電極の一部の厚さを薄くする工程を含む、付記６または付記７に記載の湿度検出素子の製造方法。

【0120】

（付記９）
最下層の前記第１の電極を形成する前記工程(ａ)の前に、
前記基板が凹凸を有するように前記基板を選択的にエッチングして、前記基板の一部の厚さを薄くする工程を備える、付記６または付記７に記載の湿度検出素子の製造方法。

【0121】

（付記１０）
付記１から付記５の何れか１つに記載の湿度検出素子を搭載した半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する絶縁基板と、
前記絶縁基板を囲むように設けられ、前記絶縁基板と接合されたケースと、
前記ケース内に充填された封止樹脂と、を備え、
前記ケースは、
前記湿度検出素子で検出された前記半導体素子の湿度の情報を外部に出力する信号端子を有する、パワーモジュール。

【0122】

（付記１１）
付記１０に記載のパワーモジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、を備えた電力変換装置。

【符号の説明】

【0123】

１ 半導体基板、２，４ 電極、３ 感湿層、６ ケース、７ 絶縁基板、８ 導体層、９ トランジスタ素子、１０ ダイオード素子、１３ 信号端子、１９ 封止樹脂。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】

【図67】

【図68】

【図69】

【図70】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74】

【図75】

【図76】

【図77】

【図78】

【図79】

【図80】

【図81】

【図82】

【図83】