(57)【要約】【課題】対向配置された二つの電極板の間に配置される複数の基板を良好に接合させる陽極接合装置において、基板に過大なストレスを与えることによって接合面に対して凸状に反らせることなく良好に陽極接合することが出来る陽極接合装置を提供する。【解決手段】本発明の陽極接合装置は、第１の電極板と第２の電極板とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置であって、積層基板が搭載される第１の電極板と、第１の電極板に対向するとともに積層基板に向かって中央部が湾曲した湾曲部を有する第２の電極板とを有することを特徴としている。【選択図】図１
2006290668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極板の第１の面と第２の電極板の第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置であって、
前記第１の電極板の前記第１の面は、積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と該第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含み、
前記第２の電極板の前記第２の面は、前記第１の電極板の前記第１の中央領域に対応する第２の中央領域と、前記第１の基板配置領域に対応し該第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と、前記第１の周辺領域に対応し該第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域と、を含み、
前記第２の電極板は、前記第１の中央領域と前記第２の中央領域との距離が前記第１の周辺領域と前記第２の周辺領域の距離よりも小さくなるように前記第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有することを特徴とする陽極接合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の陽極接合装置において、
前記第２の電極板の前記第２の周辺領域に形成され、前記第１の電極板の前記第１の中央領域と前記第１の基板搭載領域とに亘って配置される前記積層基板に向かう応力を与えることによって該積層基板を加圧固定するための固定部を有することを特徴とする陽極接合装置。
【請求項３】
請求項２に記載の陽極接合装置において、
前記固定部は、前記第２の電極板の前記第２の周辺領域であって前記第２の基板配置領域近傍に沿って複数設けられていることを特徴とする陽極接合装置。
【請求項４】
請求項２に記載の陽極接合装置において、
前記第２の電極板は方形状を有し、
前記固定部は、前記第２の電極板の前記第２の周辺領域の角部に複数設けられていることを特徴とする陽極接合装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の陽極接合装置において、
前記固定部は、前記第１の電極板の前記第１の周辺領域と前記第２の電極板の前記第２の周辺領域とに亘って形成されていることを特徴とする陽極接合装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の陽極接合装置において、
前記第２の電極板は炭素を主成分とする材料により形成されることを特徴とする陽極接合装置。
【請求項７】
積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と該第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含む第１の面を有する第１の電極板と、前記第１の電極板の前記第１の中央領域に対応する第２の中央領域と前記第１の基板配置領域に対応し該第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と前記第１の周辺領域に対応し該第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域とを含む前記第２の面を有する第２の電極板であって、該第１の中央領域と該第２の中央領域との距離が該第１の周辺領域と該第２の周辺領域との距離よりも小さくなるように該第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有する該第２の基板とを有し、該第１の電極板の該第１の面と該第２の電極板の該第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置を準備する工程と、
前記第１の電極板の前記第１の中央領域と前記第１の基板配置領域とに亘って前記積層基板を配置する工程と、
前記第２の電極板の前記第２の中央領域と前記積層基板とを接触させ、接触領域を形成する第１の接触工程と、
前記第２の電極板の前記第２の基板配置領域と前記積層基板とを接触させることにより、該積層基板全体に前記接触領域を拡大させる第２の接触工程と、
前記第１の電極板と前記第２の電極板とに亘って電圧を印加することによって、前記積層基板を接合する接合工程と、
を有することを特徴とする陽極接合方法。
【請求項８】
請求項７に記載の陽極接合方法において、
前記第２の電極板の前記第２の周辺領域に形成され、該第２の電極板から前記第１の電極板に向かう応力を与えることによって前記積層基板を加圧固定する固定部を有し、前記第２の接触工程は、該固定部が該積層基板に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項９】
請求項８に記載の陽極接合方法において、
前記固定部は、前記第２の電極板の前記第２の周辺領域であって前記第２の基板配置領域近傍に沿って複数設けられ、前記第２の接触工程は、該複数の固定部が均等に前記積層基板に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の陽極接合方法において、
固定部は、方形状の前記第２の電極板の前記第２の周辺領域の角部に複数設けられ、前記第２の接触工程は、該複数の固定部が前記均等に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の陽極接合方法において、
固定部は、方形状の前記第２の電極板の前記第２の周辺領域の第１の角部、該第１の角部に隣接する第２の角部、該第２の角部に隣接する第３の角部、及び該１の角部と該第３の角部とに挟まれる第４の角部それぞれに設けられ、前記第２の接触工程は、該第１の角部と第３の角部とに応力を与える工程と該第２の角部と該第４の角部とに応力を与える工程とからなることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか１つに記載の陽極接合方法において、
前記固定部は、前記第１の電極板の前記第１の周辺領域と前記第２の電極板の前記第２の周辺領域とに亘って形成され、前記第２の接触工程は、該固定部の該第１の電極板の第１の面から前記第２の電極の第２の面までの距離を短くすることによって応力を与えることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項１３】
請求項８乃至請求項１２のいずれか１つに記載の陽極接合方法において、
前記積層基板は、接合用半導体基板と接合用ガラス基板とが直接接するように積層され、該接合用半導体基板と該接合用ガラス基板とは複数の保護層の間に配置された構造を有することを特徴とする陽極接合方法。
【請求項１４】
積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と該第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含む第１の面を有する第１の電極板と、前記第１の電極板の前記第１の中央領域に対応する第２の中央領域と前記第１の基板配置領域に対応し該第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と前記第１の周辺領域に対応し該第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域とを含む前記第２の面を有する第２の電極板であって、該第１の中央領域と該第２の中央領域との距離が該第１の周辺領域と該第２の周辺領域との距離よりも小さくなるように該第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有する該第２の基板とを有し、該第１の電極板の該第１の面と該第２の電極板の該第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置を準備する工程と、
前記積層基板は、加速度センサが形成された加速度センサ基板と該加速度センサ基板に接するガラス基板とを有し、前記第１の電極板の前記第１の基板配置領域に該積層基板を配置する工程と、
前記第２の電極板の前記第２の中央領域と前記積層基板とを接触させ、接触領域を形成する第１の接触工程と、
前記第２の電極板の前記第２の基板配置領域と前記積層基板とを接触させることにより、該積層基板全体に前記接触領域を拡大させる第２の接触工程と、
前記第１の電極板と前記第２の電極板とに亘って電圧を印加することによって、前記加速度センサ基板と前記ガラス基板を接合する接合工程と、
を有することを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加速度センサの製造方法において、
前記第２の電極板の前記第２の周辺領域に形成され、該第２の電極板から前記第１の電極板に向かう応力を与えることによって前記加速度センサ基板と前記ガラス基板とを加圧固定する固定部を有し、前記第２の接触工程は、該固定部が該積層基板に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の加速度センサの製造方法において、
前記固定部は、前記第２の電極板の前記第２の周辺領域であって前記第２の基板配置領域近傍に沿って複数設けられ、前記第２の接触工程は、該複数の固定部が前記均等に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の加速度センサの製造方法において、
固定部は、方形状の前記第２の電極板の前記第２の周辺領域の角部に複数設けられ、前記第２の接触工程は、該複数の固定部が均等に応力を与えることによって前記接触領域を拡大させることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の加速度センサの製造方法において、
固定部は、方形状の前記第２の電極板の前記第２の周辺領域の第１の角部、該第１の角部に隣接する第２の角部、該第２の角部に隣接する第３の角部、及び該１の角部と該第３の角部とに挟まれる第４の角部それぞれに設けられ、前記第２の接触工程は、該第１の角部と第３の角部とに応力を与える工程と該第２の角部と該第４の角部とに応力を与える工程とからなることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つに記載の加速度センサの製造方法において、
前記固定部は、前記第１の電極板の前記第１の周辺領域と前記第２の電極板の前記第２の周辺領域とに亘って形成され、前記第２の接触工程は、該固定部の該第１の電極板の第１の面から前記第２の電極の第２の面までの距離を狭くすることによって応力を与えることを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項２０】
請求項８乃至請求項１２のいずれか１つに記載の陽極接合方法において、
前記積層基板は、加速度センサ基板と該加速度センサ基板と接合する接合用ガラス基板とが直接接するように積層され、該加速度センサ基板と該接合用ガラス基板とは複数の保護層の間に配置された構造を有することを特徴とする陽極接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置された二つの電極板の間に配置される複数の基板を良好に接合させる陽極接合装置、陽極接合方法及び加速度センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽極接合方法は、例えば半導体基板とガラス基板を接合する場合、あるいは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いたマイクロマシニングセンサを有するシリコン構造体等を形成するためにガラス層を介してシリコン基板同士を接合させる場合に多く用いられている。
【０００３】
従来、陽極接合装置は、二つの電極板を対向配置した一対の電極を有し、その電極間に接合しようとする２枚の基板を平行に重ね合わせて配置していた。そしてこれら基板の一方に接する電極板を陽極、他方に接する電極板を陰極として、接合しようとする２枚の基板に電圧を印加することによりこれら基板の接合を行っていた。このとき、接合しようとする２枚の基板がそれぞれ均一に密着され、この密着された部分において陽極接合が行われる構成となっていた。
【０００４】
ここで陽極接合について簡単に説明する。例えばシリコン基板とガラス基板とを陽極接合させる場合、シリコン基板側の電極を陽極としガラス基板側の電極を陰極とする。このときにこれら電極に電圧を印加するとシリコン基板に正電荷が帯電する。ガラス基板は電極側にＮａイオンが引き寄せられることによりガラス基板のシリコン基板側に負電荷が帯電する。シリコン基板とガラス基板の接合面においてこれら正電荷と負電荷が集まるために大きな静電引力が生じ、これらシリコン基板とガラス基板が接合される。
【０００５】
しかしながら、接合しようとする複数の基板は完全な平坦状ではなく、凸状あるいは凹状の反りを有している。このため、これら２枚の基板の接合面はこれら基板の密着性が不均一なものとなり、この不均一性から接合過程において接合面に不測の空間が発生してしまうために未密着部分が形成され、ひいては未接合部分が発生してしまうという課題を有していた。
【０００６】
このような課題を解決するために、たとえば特許文献１には、シリコン基板とガラス基板とを接合する場合において、機械的にシリコン基板を接合面側に凸状に反らせた状態で陽極接合する陽極接合装置が開示されている。この陽極接合装置では、図６に示すように、ガラス基板１０に対向配置されたシリコン基板２０の外周縁の４点をスライダー３０で上方に持ち上げるとともに、シリコン基板２０の中心を上部電極で押し下げることによってシリコン基板２０を接合面側に凸状に反らせた状態にする。そして、スライダー３０を徐々に外方へ移動させることにより、シリコン基板２０の中心部から外周側へ反りを解除させて陽極接合することを開示している。
【０００７】
さらに、例えば特許文献２には、シリコン基板とガラス基板とを接合する場合において、成膜技術により予めシリコン基板を接合面側に凸状に反らせた状態にした後にガラス基板と陽極接合する技術が開示されている。この技術では、図７に示すように、第１のシリコン基板１０の接合面側の面に第１の酸化膜２０を形成し、さらに接合面と反対側の面に第１の酸化膜２０よりも膜厚の薄い第２の酸化膜３０を形成することによって、膜厚差を利用してシリコン基板１０を接合面側へ凸状に反らせた状態にする。そして、ガラス基板４０を接合し、接合面側へ凸状に反らせた状態のガラス基板４０と第２のシリコン基板５０とを接合することを開示している。
【特許文献１】特開平７−１８３１８１
【特許文献２】特開平９−２４６１２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、基板周辺に形成されたスライダーと上部電極を用いて基板に機械的に応力をかけるため、基板周辺または基板中央でクラックやチッピング等を発生させる虞がある。さらに、電荷が中央に向かって移動するために外縁部における接合強度が弱まる虞がある。また特許文献１及び特許文献２は、接合しようとする基板自体を反らせる、特に、接合面に対して凹状に反った基板を、基板外部からの応力によって接合面に対して凸状に反らせるものである。このため、例えば基板の素子形成面における表面積の変化を考えると容易に理解できるように、接合面に対して凹状に反った基板を凸状に反らせるため、基板に過大なストレスが生じる虞がある。これらの虞は、近年の半導体基板の薄型化に伴い基板の破損等さらに深刻な事態となる虞がある。
【０００９】
また、加速度センサに代表されるＭＥＭＳのシリコン構造体のような外部応力を計測する素子を有する基板を接合させる場合においてはこのような過大な形状変化に非常に弱いため素子自体が破損もしくは破壊されてしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決するにあたり本発明の陽極接合装置、陽極接合方法及び加速度センサの製造方法は以下のような特徴を有している。
【００１１】
本発明の陽極接合装置は、第１の電極板の第１の面と第２の電極板の第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置であって、第１の電極板の第１の面は、積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含み、第２の電極板の第２の面は、第１の電極板の第１の中央領域に対応する第２の中央領域と、第１の基板配置領域に対応し第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と、第１の周辺領域に対応し第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域とを含み、第２の電極板は、第１の中央領域と第２の中央領域との距離が第１の周辺領域と第２の周辺領域の距離よりも小さくなるように第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有している。
【００１２】
本発明の陽極接合方法は、積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含む第１の面を有する第１の電極板と、第１の電極板の第１の中央領域に対応する第２の中央領域と第１の基板配置領域に対応し第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と第１の周辺領域に対応し第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域とを含む第２の面を有する第２の電極板であって、第１の中央領域と第２の中央領域との距離が第１の周辺領域と第２の周辺領域との距離よりも小さくなるように第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有する第２の基板とを有し、第１の電極板の第１の面と第２の電極板の第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置を準備する工程と、第１の電極板の第１の中央領域と第１の基板配置領域とに亘って積層基板を配置する工程と、第２の電極板の第２の中央領域と積層基板とを接触させ、接触領域を形成する第１の接触工程と、第２の電極板の第２の基板配置領域と積層基板とを接触させることにより、積層基板全体に接触領域を拡大させる第２の接触工程と、第１の電極板と第２の電極板とに亘って電圧を印加することによって、積層基板を接合する接合工程と、を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明の加速度センサの製造方法は、積層基板が搭載されかつ第１の中央領域を内包する第１の基板配置領域と第１の基板配置領域を囲む第１の周辺領域とを含む第１の面を有する第１の電極板と、第１の電極板の第１の中央領域に対応する第２の中央領域と第１の基板配置領域に対応し第２の中央領域を囲む第２の基板配置領域と第１の周辺領域に対応し第２の基板配置領域を囲む第２の周辺領域とを含む第２の面を有する第２の電極板であって、第１の中央領域と第２の中央領域との距離が第１の周辺領域と第２の周辺領域との距離よりも小さくなるように第１の電極板方向へ湾曲した湾曲部を有する第２の基板とを有し、第１の電極板の第１の面と第２の電極板の第２の面とが対向するように配置された一対の電極を有する陽極接合装置を準備する工程と、積層基板は、加速度センサが形成された加速度センサ基板と加速度センサ基板に接するガラス基板とを有し、第１の電極板の第１の基板配置領域に積層基板を配置する工程と、第２の電極板の第２の中央領域と積層基板とを接触させ、接触領域を形成する第１の接触工程と、第２の電極板の第２の基板配置領域と積層基板とを接触させることにより、積層基板全体に接触領域を拡大させる第２の接触工程と、第１の電極板と第２の電極板とに亘って電圧を印加することによって、加速度センサ基板とガラス基板を接合する接合工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板に過大なストレスを与えることなく接合させる２枚の基板を均一に密着させることができ、これら２枚の基板を良好に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき説明する。なお、この発明の説明に関して、ガラス基板等の従来公知の材料等を用いる場合があるが、この場合はこれら材料等の詳細な説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１６】
〔陽極接合装置〕
以下、図１及び図２を用いて本発明の実施例１に関する陽極接合装置について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例１における陽極接合装置の断面図である。図２は、図１に示す陽極接合装置の上面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ´における断面図が図１に対応している。
【００１８】
本発明の実施例１に関する陽極接合装置は、図１に示す通り、第１の電極板１１０と、第２の電極板１２０と、固定部１３０とから構成される。
【００１９】
第１の電極板１１０は、第１の上面１１１と第１の上面１１１の反対側に設けられる第１の下面１１２とを有する方形状の電極板である。第１の上面１１１は、第１の中央領域１１１ａと、第１の中央領域１１１ａを囲む第１の基板配置領域１１１ｂと、第１の基板配置領域１１１ｂを囲む第１の周辺領域１１１ｃとを含んでいる。第１の中央領域１１１ａ及び第１の基板搭載領域１１１ｂ上には後述する積層基板１４０が搭載される。このとき第１の中央領域１１１ａは、積層基板１４０の最上面における第３の中央領域１４０ａと上面側から見た場合に同一の位置になるように区画される。第１の電極板１１０の材料としては、導電性材料であれば良く、本実施例１での第１の電極板１１０は、後述する第２の電極板１２０と同材料であるカーボンを用いている。
【００２０】
第２の電極板１２０は、第１の電極板１１０の第１の上面１１１と対向する第２の下面１２２と第２の下面１２２の反対側に設けられる第２の上面１２１とを有する方形状の電極板である。第２の下面１２２は、第２の中央領域１２２ａと、第２の中央領域１２２ａを囲む第２の基板配置領域１２２ｂと、第２の基板配置領域１２２ｂを囲む第２の周辺領域１２２ｃとを含んでいる。第２の中央領域１２２ａは第１の中央領域１１１ａ及び後述する積層基板１４０の第３の中央領域１４０ａと上面側から見た場合に同一の位置になるように区画される。また、第２の基板配置領域１２２ｂは第１の基板配置領域１１１ｂと上面から見た場合に同一の位置になるように区画される。第２の基板１２０は第２の中央領域１２２ａが積層基板１４０に向かって突出するように湾曲した湾曲部１２３を有している。第２の電極板１２０の材料として、変形可能な導電性材料であれば良く、例えば炭素を主成分とする材料が挙げられる。本実施例１での第２の電極板１２０は、カーボンからなる電極板を用いている。
【００２１】
固定部１３０は、第２の電極板１２０の第２の周辺領域１２２ｃに設けられている。固定部１３０は、第２の電極板１２０から第１の電極板１１０へ向かう方向に応力を加えることによって、第１の電極板１１０と第２の電極板１２０との間の積層基板１４０を固定することができるものである。固定部１３０の材料としては、本発明の実施例１ではねじを用いている。図２（ａ）に示すように、固定部１３０の位置は第２の周辺領域１２２ｂ上であって、上面から見て第１の中央領域１２２ａを通る直線上に配置されている。また、図２（ｂ）に示すように、固定部１３０は第２の周辺領域１２２ｃ上であって、第２の基板配置領域１２２ｂの周辺近傍に複数配置されていても良い。この場合、ある固定部１３０ａに対して第２の基板配置領域１２２ｂを介して反対側にある固定部１３０ｂを締め込むことを繰り返すことによって、たとえばａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ…のような順番を繰り返しながら少しずつ締め込むことによって積層基板１４０を均一に密着させることができる。さらに、図２（ｃ）に示すように、第２の電極板１２０の四隅に配置されていても良い。このように、固定部１３０が複数形成された場合、積層基板１４０の  全面に、より均等に応力をかけることができるため、均一に密着させることができる。
【００２２】
上記陽極接合装置によって接合される積層基板１４０は、少なくとも接合される２枚の基板が積層されていれば良く、本実施例１での積層基板１４０は、下部半導体基板１４１、接合用半導体基板１４２、接合用ガラス基板１４３、上部ガラス基板１４４、上部半導体基板１４５が下から順番で積層されている。積層基板１４０は、第１の電極板１１０の第１の上面１１１の第１の中央領域１１１ａと第１の基板配置領域１１１ｂとに亘って配置される。積層基板１４０の最上面は、第１の中央領域１１１ａと上面から見た場合に同一の位置になるように区画される第３の中央領域１４０ａと第３の中央領域１４０ａを囲む第３の周辺領域１３０ｂとを含む。
【００２３】
下部半導体基板１４１は、上面及び上面の反対側に設けられる下面を有し、下部半導体基板１４１の下面は、第１の電極板１１０の第１の中央領域１１１ａと第１の基板配置領域１１１ｂとに亘って配置される（図示せず）。下部半導体基板１４１の材料は、素子形成が可能な半導体材料であれば良く、本実施例１では、シリコンを用いている。
【００２４】
接合用半導体基板１４２は、上面及び上面の反対側に設けられる下面を有し、接合用半導体基板１４２の下面は、下部半導体基板１４１の上面上に配置されている（図示せず）。接合用半導体基板１４２の下面には半導体素子が設けられている。接合用半導体基板１４２を下部半導体基板１３１上に形成することによって、素子が形成されている下面が第１の電極板に直接接することを防ぐことができる。接合用半導体基板１４２の材料としては、下部半導体基板１４１と同一の材料からなり、本実施例１では、シリコンを用いている。
【００２５】
接合用ガラス基板１４３は、上面及び上面の反対側に設けられる下面を有し、接合用ガラス基板１４３の下面は、接合用半導体基板１４２の上面上に配置されている（図示せず）。接合用ガラス基板１４３の材料としては、シリコンを主成分とする非晶性固体であり、本実施例１では、石英ガラスあるいは石英ガラスに酸化ホウ素等を添加した珪ホウ酸ガラスを用いている。
【００２６】
上部ガラス基板１４４は、上面及び上面の反対側に設けられる下面を有し、上部ガラス基板１４４の下面は、接合用ガラス基板１４３の上面上に配置されている（図示せず）。上部ガラス基板１４４の材料は、接合用ガラス基板１４３と同一の材料からなり、本実施例１では、石英ガラスあるいは石英ガラスに酸化ホウ素等を添加した珪ホウ酸ガラスを用いている。
【００２７】
上部半導体基板１４５は、上面及び上面の反対側に設けられる下面を有し、上部半導体基板１４５の下面は、上部ガラス基板１４４の上面上に配置されている（図示せず）。上部半導体基板１４５の材料は、半導体材料であれば良く、本実施例１ではシリコンを用いている。上部ガラス１４４の上面と上部半導体基板１４５の下面は予め陽極接合等により接合されている。接合用ガラス基板１４３上に上部ガラス基板１４４及び上部半導体基板１４５の接合した基板を配置することにより、第２の電極板１２０と接合用ガラス基板１４３が直接接することがなくなるため、接合するための電圧を印加したときの接合用ガラス基板１４３から第２の電極板１２０へＮａイオンが移動し第２の電極板１２０が汚染することを防ぐことができる。
【００２８】
本発明の実施例１における陽極接合装置によれば、接合用半導体基板１４２と接合用ガラス基板１４３とのうちいずれか１つまたは両方が接合用半導体基板１４２と接合用ガラス基板１４３との接合面に向かって凹状に反っていた場合においても、第２の電極板１２０が湾曲部１２３を有するため、接合用半導体基板１４２と接合用ガラス基板１４３とを接合する場合に湾曲部１２３が積層基板１４０の第３の中央領域１４０ａに初めに接する構造となっている。このため、まず第３の中央領域１４０ａが密着し、その後に第２の電極板が変形していくことによって第３の周辺領域１４０ｂが密着することによって接合用半導体基板１４２と接合用ガラス基板１４３とが完全に密着する。従って、接合面は中央から周辺に向かって密着するために接合面に不測の空間が発生したとしても周辺に向かって空間内の気体が逃げることができるため良好に密着させることができる。さらに、接合させる基板を接合面に対して凸状に変形させる必要が無いため、接合させる基板に過大なストレスを与えることなく接合することができる。また、第１の電極板１１０及び第２の電極板１２０は積層基板１４０を完全に覆う構造であるため、電圧を印加した場合においても積層基板１４０の第３の中央領域１４０ａと第３の周辺領域１４０ｂとに均一に電圧をかけることができるため、局所的に接合が弱くなる虞が無く良好に接合させることができる。
〔陽極接合方法〕
【００２９】
以下、図３〜図５を用いて本発明の実施例１に関する陽極接合方法について説明する。
【００３０】
図３に示すように、第１の電極板２１０と第２の電極板２２０とを対向配置させた陽極接合装置の第２の電極板２２０上に積層基板２４０を配置する。
【００３１】
ここで第１の電極板２１０は、第１の上面２１１と第１の下面２１２とを有する。第１の上面２１１は、第１の中央領域２１１ａと、第１の基板配置領域２１１ｂと、第１の周辺領域２１１ｃとを含んでいる。第２の電極板２２０は、第２の上面２２１と第２の下面２２２とを有する。第２の下面２２２は、第２の中央領域２２２ａと、第２の基板配置領域２２２ｂと、第２の周辺領域２２２ｃとを含んでいる。また、第２の電極２２０は湾曲部２２３を有している。積層基板２４０は、少なくとも接合される２枚の基板が積層されていれば良く、本実施例１の積層基板２４０は、下部半導体基板２４１、接合用半導体基板２４２、接合用ガラス基板２４３、上部ガラス基板２４４、上部半導体基板２４５が下から順番で積層されている。積層基板２４０は、第１の電極板２１０の第１の中央領域２１１ａと第１の基板搭載領域２１１ｂとに亘って配置される。積層基板２４０の最上面は、第３の中央領域２４０ａと第３の周辺領域２４０ｂとを含んでいる。固定部２３０は第２の電極板２２０の第２の周辺領域２２２ｃに設けられている。これら第１の電極板２１０、第２の電極板２２０、固定部２３０及び積層基板２４０の形状及び材料は本発明の陽極接合装置と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００３２】
積層基板２４０は、第１の電極板２１０の第１の中央領域２１１ａと第２の基板配置領域２１１ｂとに亘って配置されており、第１の電極板２１０の第１の中央領域２１１ａと第２の電極板２２０の第２の中央領域２２２ａと積層基板２４０の第３の中央領域２４０ａとは、上面側から見た場合に同一の位置になるように各々区画される。また、第１の電極板２１０の第１の基板配置領域２１１ｂと第２の電極板２２０の第２の基板配置領域２２２ｂと積層基板２４０の第３の周辺領域２４０ｂとは、上面側から見た場合に同一の位置になるように各々区画される。
【００３３】
図４に示すように、第１の電極板２１０の第１の中央領域２１１ａ及び第１の周辺領域２１１ｂに亘って配置された積層基板２４０の最上面の第３の中央領域２４０ａに第１の電極板２２０の湾曲部２２３を密着させ接触領域２５０を形成する。このとき固定部２３０を締め込むことによって固定部２３０の第１の電極板２１０と第２の電極板２２０との距離を短くすることにより密着させる。
【００３４】
図５に示すように、固定部２３０をさらに締め込むことによって第２の電極板２２０から積層基板２４０に向かう応力を発生させ、接触領域２５０を積層基板２４０の最上面の中心から全体に亘って拡大させる。このとき第２の電極板２２０は固定部２３０の応力によって湾曲部２２３が平坦になるように変形する。さらに第１の電極板２１０と第２の電極板２２０と積層基板２４０とを密着させた後に第１の電極板２１０と第２の電極板２２０とに電圧を印加することにより、接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３とを陽極接合する。本実施例２においては、４５０〜５５０Ｖの電圧を２〜３分間印加させることにより陽極接合を行う。これら条件は接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３の材料、膜厚等の条件によって好適に変え得る。また、陽極接合をする際、真空下で行うか、大気圧下で行うかに関しては、真空下で行う場合は真空引きを行うために接合面において不測の空間ができることを抑えることができ、大気圧下では真空引きを行わないため真空引きによる基板形状の変形等を低減することが出来る。従ってこれらは用途に応じて好適に選択することができる。
【００３５】
本発明の実施例１における陽極接合方法によれば、接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３とのうちいずれか１つまたは両方が接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３との接合面に向かって凹状の反りを有している場合においても、第２の電極板２２０が湾曲部２２３を有するため、第２の電極板２２０を積層基板２４０に密着させる場合に湾曲部２２３が積層基板２４０の第３の中央領域２４０ａに初めに接触して接触領域を形成する。さらに第２の電極板２２０が積層基板２４０に密着することによって接触領域を積層基板２４０の最上面全面に拡大させるように密着させるため、接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３とを完全に密着させることができる。従って、接合面は中央から周辺に向かって密着するために接合面に不測の空間が発生したとしても周辺に向かって空間内の気体が逃げることができるため好適に密着させることができる。
【００３６】
さらに本実施例１における陽極接合方法によれは、接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３とのうちいずれか１つまたは両方を接合面に向かって凸型に変形させる工程を有さないため、接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３とに過大なストレスを与えることなく接合することができる。
【００３７】
また、固定部２３０を締め込む場合は、接合面に発生する不測の空間が中央から周辺に向かって移動するようための時間を考慮して締め込む。これによって接合用半導体基板２４２と接合用ガラス基板２４３との接合面から完全に不測の空間を除くことができ、完全に密着させることができる。
【００３８】
本発明の実施例１の陽極接合装置及び陽極接合方法は、例えば、接合用半導体基板が加速度センサ等のＭＥＭＳ構造体が形成された基板であっても良い。加速度センサは、台座部と、錘部と、台座部と錘部を可撓的に接続する梁部とを有している。加速度センサは加速度に応じて錘部が変位し、その結果梁部が撓むことによって加速度を検知するため、製造過程での応力による歪等に非常に脆い構造を有している。このような加速度センサが形成された加速度センサ基板において陽極接合を行う場合において、本発明は加速度センサが形成された加速度センサ基板に対して過大な応力をかけることが無いため非常に有益である。すなわち、加速度センサを製造する場合に本発明を適用すれば、加速度センサ基板において過大な応力をかける必要が無いため、台座部の歪み、梁部の歪み及び破損を防ぐことができるため、好適に陽極接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１における陽極接合装置の断面図。
【図２】本発明の実施例１における陽極接合装置を上面図。
【図３】本発明の実施例１における陽極接合方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例１における陽極接合方法を説明する図。
【図５】本発明の実施例１における陽極接合方法を説明する図。
【図６】従来の陽極接合装置を説明する図。
【図７】従来の陽極接合技術を説明する図。
【符号の説明】
【００４０】
１１０，２１０  …  第１の電極板
１１１、２１１  …  第１の上面
１１２、２１２  …  第１の下面
１１１ａ、２１１ａ  …  第１の中央領域
１１１ｂ、２１１ｂ  …  第１の基板配置領域
１１１ｃ、２１１ｃ  …  第１の周辺領域
１２３、２２３  …  湾曲部
１２０，２２０  …  第２の電極板
１２１、２２１  …  第２の上面
１２２，２２２  …  第２の下面
１２２ａ、２２２ａ  …  第２の中央領域
１２２ｂ、２２２ｂ  …  第２の基板配置領域
１２２ｃ、２２２ｃ  …  第２の周辺領域
１３０、２３０  …  固定部
１４０、２４０  …  積層基板
１４０ａ、２４０ａ  …  第３の中央領域
１４０ｂ、２４０ｂ  …  第３の周辺領域
１４１，２４１  …  下部半導体基板
１４２，２４２  …  接合用半導体基板
１４３，２４３  …  接合用ガラス基板
１４４，２４４  …  上部ガラス基板
１４５，２４５  …  上部半導体基板
２５０  …  接触領域
【図１】
2006290668.tif 000003
【図２】
2006290668.tif 000004
【図３】
2006290668.tif 000005
【図４】
2006290668.tif 000006
【図５】
2006290668.tif 000007
【図６】
2006290668.tif 000008
【図７】
2006290668.tif 000009