(57)【要約】【課題】  大幅に小型化できるとともに、製造が容易な電子部品、およびこの電子部品を備えたセンサの提供。【解決手段】  導電性パターン２２１〜２２３を間に挟んで基板２１，２２同士が重ねられた構造により、絶縁性部材である基板積層体２０の内部が導電性パターン２２１〜２２３を介して導通されるので、基板２１，２２に孔を形成することを不要にできる。これにより、孔形成に際してのデッドスペースが生じないため、大幅な小型化が可能となる。  また、穿孔する代わりに導電性パターン２２１〜２２３および基板２１，２２を互いに接合するだけで済むので、容易にかつ低コストで製造できる。  これにより、基板積層体２０の両端面２３，２４において、導通が図られると共に気体の往来が可能なフィードスルー構造を実現でき、超小型の圧力センサ１を製造することができる。【選択図】図１
2006119053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性部材の互いに離れた端部間を内部に形成された導電部を介して導通する電子部品であって、
前記絶縁性部材は、２つ以上の絶縁性の基板を備えて構成され、
前記基板のうち、少なくとも１つは、その板平面に沿って形成された導電性パターンにより前記導電部が形成され、
前記基板は、前記導電性パターンを挟んで互いに重ねられ、
前記基板の端面側から前記導電性パターンを介して外部に接続される
ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品において、
前記基板は、前記導電性パターンが複数、略直線状にそれぞれ延出するように形成されたウェーハから前記導電性パターンの延出方向およびこの延出方向と交差する方向に沿って切り出されている
ことを特徴とする電子部品。
【請求項３】
請求項２に記載の電子部品において、
半導体製造プロセスにより、前記基板の切断面に微細加工が施されている
ことを特徴とする電子部品。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子部品において、
前記導電性パターンは、複数並んで形成され、
前記導電性パターンにより前記重ねられた基板の間が仕切られて隣り合う前記導電性パターンの間に間隙部が形成されている
ことを特徴とする電子部品。
【請求項５】
請求項４に記載の電子部品において、
前記基板には、他の前記基板と重ねられた状態において前記隣り合う導電性パターンの間に沿って延びる溝が板面から窪むように形成され、
前記間隙部は、前記溝内部の空間を含んで形成されている
ことを特徴とする電子部品。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電子部品において、
前記基板には、前記間隙部を埋める埋設パターンが形成されている
ことを特徴とする電子部品。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の電子部品において、
内部に形成された流体の流路を有するマイクロチップに、前記流路を臨むように組み込まれたマイクロ流体デバイスである
ことを特徴とする電子部品。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の電子部品と、
前記互いに離れた端部のうち一方の端部側に設けられて被測定対象の状態を検出する検出部と、
他方の端部側に設けられて前記導電性パターンを介して前記被測定対象の状態を電位として取り出す取出部とを備えた
ことを特徴とするセンサ。
【請求項９】
請求項８に記載のセンサにおいて、
前記検出部は、被測定対象として導入される流体の圧力に応じて変位する感応部を有し、この感応部の変位に基いて前記流体の圧力を検出する
ことを特徴とするセンサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサにおいて、
前記感応部と前記電子部品との間に、大気に開放された空間が形成されている
ことを特徴とするセンサ。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のセンサにおいて、
前記検出部は、前記感応部の変位に応動する可動電極と、この可動電極と対向して前記基板の端面に設けられる固定電極とを有し、
これらの可動電極および固定電極は、コンデンサを構成している
ことを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性部材の互いに離れた端部間を内部に形成された導電部を介して導通する電子部品、およびこの電子部品を備えたセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサなどでは、絶縁性部材の内部に導電性パターンが形成され、流体の圧力を示す電位を導電性パターンを介して取り出している（特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１に記載の圧力センサでは、絶縁性部材であるガラス基板とダイアフラムとが重ねられ、ガラス基板には孔の内周面に金属薄膜が形成されたスルーホールが形成されている。そして、ダイアフラムの変位を示す電位は、このスルーホールを介して取り出されている。また、スルーホールにより、空気が往来可能な間隙が構成されて大気開放が図られ、ダイアフラムに導入された流体の圧力はスルーホール側の大気圧との差圧において検出されている。
一方、特許文献２に記載の圧力センサでは、ダイアフラムの変位は真空条件下で行われているが、特許文献１と同様に、ガラス基板とシリコン基板に形成されたダイアフラムとが重ねられている。ここでは、上記のスルーホールを設ける代わりに、タングステンやモリブデン製のワイヤである導電性部材をガラス基板に埋設してダイアフラムとガラス基板との間を真空状態に保ち、この導電性部材によって流体圧力の電位が外部に取り出されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１６０６１１号公報（［００１６］、［００２０］、図２）
【特許文献２】特開２００１−２１５１６０号公報（［００２６］、［００３０］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、流体制御の分野などでは、微細な流路が形成されたマイクロチップが開発されており、このマイクロチップに容易に組み込めるような超小型のセンサや電子部品（マイクロデバイス）の実現が望まれている。
しかしながら、特許文献１のような構成ではガラス基板への穿孔が不可欠であり、通常行われる超音波加工やサンドブラスト、ドリル加工などの穿孔手段では小さい孔を形成するのが困難であることから、センサの小型化を図ることができない。また、スルーホールを形成する場合は、孔の内周面に金属成膜、めっき、金属ペースト埋設などを実施するため、これらの金属膜などに応じた寸法分、孔の径が大きくならざるを得ない。
一方、特許文献２では、穿孔は行われていないものの、線条の導電性部材（ワイヤ）の周りはガラス基板の孔であることに他ならず、ガラス基板に孔が形成されている点で、特許文献２の構成は特許文献１の構成と変わらない。そして、特許文献２のように導電性部材を埋設したり、或いは、コスト高とはなるがレーザーによって小さい孔を形成したとしても、孔の周りには所定寸法の基板が必要であることから、孔の存在自体がセンサの小型化を阻害してしまう。
また、特許文献２の構成は、ワイヤが埋設されたガラスインゴットから切り出されるものであって、その製造工程において信頼性に問題が生じる場合があった。
【０００５】
以上のような問題点に鑑みて、本発明の目的は、大幅に小型化できるとともに、製造が容易な電子部品、およびこの電子部品を備えたセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子部品は、絶縁性部材の互いに離れた端部間を内部に形成された導電部を介して導通する電子部品であって、前記絶縁性部材は、２つ以上の絶縁性の基板を備えて構成され、前記基板のうち、少なくとも１つは、その板平面に沿って形成された導電性パターンにより前記導電部が形成され、前記基板は、前記導電性パターンを挟んで互いに重ねられ、前記基板の端面側から前記導電性パターンを介して外部に接続されることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、導電部を形成する導電性パターンを間に挟んで基板同士が重ねられた構造により、絶縁性部材の内部が導電性パターンを介して導通される。これにより、基板に孔を形成することが不要となり、孔形成に際してのデッドスペースが生じないため、大幅な小型化を図ることができる。
また、穿孔する代わりに導電性パターンおよび基板を互いに接合するだけで済むので、容易にかつ低コストで製造できる。
【０００８】
なお、接合方法としては、陽極接合、レーザー溶接、熱融着、表面活性化接合、共晶接合、拡散接合などの直接接合や、ろう付け、接着などを挙げることができる。この接合方法の選択に応じて、導電性パターンおよび複数の基板間の接合関係が変わってくる。例えば、陽極接合、表面活性化結合、共晶接合などの直接接合を選択した場合は、導電性パターンと基板、または基板同士、あるいは導電性パターン同士を任意に接合可能であるが、ろう付けや接着など、接着用の材料を必要とする接合方法を選択した場合などは、この限りでない。また、導電性パターンおよび基板の材料などに応じた接合の良否により、接合方法を判断すればよい。
【０００９】
ここで、本発明の電子部品は、例えば、各種のセンサ、アクチュエーター、マニピュレーター等に用いられる部品として利用できる。アクチュエーターとしては、静電引力によってダイアフラムを駆動する静電アクチュエーターや、圧電素子（ピエゾ素子）を備え、逆圧電効果によってダイアフラムを駆動する圧電アクチュエーターを例示できる。また、マニピュレーターとしては、電極間への電圧印加により液中の物体（例えばDNA）を動かす電気泳動マニピュレーターを例示できる。
また、基板には、ガラス、サファイア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などの絶縁性の材料を使用できる。なお、互いに重ねられる複数の基板には、絶縁性、線膨張率などの特性が同様の材料が使用されるのが好ましいが、特性が近似する別材料によって各基板を形成することもできる。
【００１０】
一方、導電性パターンは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの導電性金属やこれらの合金を使用して、めっき、スパッタ、蒸着などにより薄膜形成することができる。この導電性パターンについては、ガラス製の基板との密着性に優れるＴｉ、Ｃｒ等による密着層や、基板材料との合金化などを阻止するためのブロック層などを有する積層膜構造とすることが考えられる。密着層を配置した積層構造としては、基板の表面側から、Ｔｉ、ＡｕまたはＴｉ、ＴｉＮ、Ａｕ、あるいはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の順序で成膜された構造を例示できる。また、ＳｉＯ２、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔｉのように、ＳｉＯ２等による絶縁層を有する積層構造とすることもできる。これらの導電性パターンの積層構造は、線膨張率等も考慮して適宜決められる。
【００１１】
本発明の電子部品では、前記基板は、前記導電性パターンが複数、略直線状にそれぞれ延出するように形成されたウェーハから前記導電性パターンの延出方向およびこの延出方向と交差する方向に沿って切り出されていることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、フォトリソグラフィー等によって、導電性パターンをウェーハに一度に形成し、このウェーハからダイシングなどによって多数の電子部品を切り出せるので、効率良く製造できる。
【００１３】
本発明の電子部品では、半導体製造プロセスにより、前記基板の切断面に微細加工が施されていることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、２つ以上の基板が重ねられ、切断によって平滑に形成される切断面には、成膜、エッチング、フォトリソグラフィー、接合などの半導体製造プロセスによって微細な半導体パターンを容易に形成できる。そして、例えばダイアフラムなどの別途作成した構造物をこの切断面に接合して、切断面に形成されたパターンと電気的に接続することも考えられる。
また、切断面に形成された半導体パターンを基板間の導電性パターンに接続することにより、導電性パターンによって伝達される電位を集積回路などによって処理できる。なお、接合、成膜、フォトリソグラフィーなどの加工性の点で、切断面の表面粗さ（Ｒａ）は、１０００Å以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の電子部品では、前記導電性パターンは、複数並んで形成され、前記導電性パターンにより前記重ねられた基板の間が仕切られて隣り合う前記導電性パターンの間に間隙部が形成されていることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、隣り合う導電性パターンの間に導電性パターンの基板からの高さに応じた間隙部が形成されるので、この間隙部を気体、液体等の通路として利用できる。ここで、導電性パターンを複数形成して基板同士を重ね合わせるだけで、絶縁性部材の内部を導通する導電部の形成と同時に、この導電部を形成する導電性パターンの延出する方向に沿って延びる間隙部を簡単に形成できるので、スルーホールの形成などと比べて製造を大幅に容易化できる。また、重ねられて互いに向き合う基板の板面が間隙部の内周面を構成するので、大いに省スペース化が図られることとなる。
さらに、複数の導電性パターンが形成されることにより、外部の処理回路などに対して入力および出力、あるいは複数系統の入力や複数系統の出力などを提供できる。
【００１７】
本発明の電子部品では、前記基板には、他の前記基板と重ねられた状態において前記隣り合う導電性パターンの間に沿って延びる溝が板面から窪むように形成され、前記間隙部は、前記溝内部の空間を含んで形成されていることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、溝内部の空間のぶん間隙部が拡大されるため、間隙部に流体を確実に通過させることができる。
ここで、溝が形成される基板は、導電性パターンが形成されているものであっても形成されていないものであってもよい。
【００１９】
本発明の電子部品では、前記基板には、前記間隙部を埋める埋設パターンが形成されていることが好ましい。
【００２０】
ここで、前述の導電性パターンと同様に、ウェーハに多くの埋設パターンを一度に形成し、このウェーハから多数の電子部品を切り出すことが好ましい。また、埋設パターンは、例えば、二酸化珪素、酸化アルミニウム、石英、セラミック、合成樹脂等の絶縁性材料などを採用できる。
この発明によれば、導電性パターンが形成された基板と、埋設パターンが形成された基板とを用意することにより、これらの基板を必要に応じて使い分けることが可能となり、間隙部があるもの／間隙部がないものの両方を効率良く製造できる。
【００２１】
本発明の電子部品では、内部に形成された流体の流路を有するマイクロチップに、前記流路を臨むように組み込まれたマイクロ流体デバイスであることが好ましい。
【００２２】
本発明の電子部品は、前述のように大幅に小型化されているので、マイクロ流体デバイスとして微細な流路が形成されたマイクロチップにも容易に組み込むことができる。そして、例えば、試料の導入や調合に用いられるマイクロチップに組み込むことにより、流路における流体の状態をマイクロ流体デバイスから得て、薬液の流圧や流速、流量などの状態を制御することが可能となる。
ここで、マイクロ流体デバイスとしては、マイクロセンサ、マイクロバルブ、マイクロポンプ、マイクロチップの認識用IDタグなどを挙げることができる。
【００２３】
本発明のセンサは、前述の電子部品と、前記互いに離れた端部のうち一方の端部側に設けられて被測定対象の状態を検出する検出部と、他方の端部側に設けられて前記導電性パターンを介して前記被測定対象の状態を電位として取り出す取出部とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
ここで、被測定対象としては、圧力、振動、加速度、温度などの物理量や、水素イオン濃度やその濃度変化等の化学特性などを例示できる。そして、本発明のセンサの種類としては、温度センサ、化学センサ、電気化学センサ、圧力センサ、加速度センサなどを例示できる。
【００２５】
この発明によれば、前述の電子部品を備えるため、前述と同様の作用および効果を享受できる。すなわち、大幅に小型化されたセンサを容易に製造することができる。
また、前記電子部品をセンサに適用したことにより、導電部が検出部と取出部との間を導通し、これによって被測定対象の状態の取り出し構造を構成できる。
【００２６】
本発明のセンサでは、前記検出部は、被測定対象として導入される流体の圧力に応じて変位する感応部を有し、この感応部の変位に基いて前記流体の圧力を検出することが好ましい。
【００２７】
この発明によれば、前述の電子部品において基板の端面側に感応部を設けるだけで、超小型の圧力センサを容易に製造できる。この感応部としては、ダイアフラムなどによって構成すればよい。
なお、本発明の圧力センサの種類は問わず、感応部に歪ゲージを備えるものでも、感応部の変位を静電容量の変化として検出するものでもよい。また、後者では、感応部と基板との間を真空状態として絶対圧力を検出する場合や、大気圧との差圧において感応部に導入された流体圧力を検出する場合がある。
【００２８】
本発明のセンサでは、前記感応部と前記電子部品との間に、大気に開放された空間が形成されていることが好ましい。
【００２９】
この発明によれば、感応部と基板との間を真空状態としないで感応部が大気圧と流体圧力との差圧によって変位するゲージ圧センサとすることができるから、精度が良い圧力センサが製作できる。
【００３０】
本発明のセンサでは、前記検出部は、前記感応部の変位に応動する可動電極と、この可動電極と対向して前記基板の端面に設けられる固定電極とを有し、これらの可動電極および固定電極は、コンデンサを構成していることが好ましい。
【００３１】
この発明によれば、感応部の変位を可動電極および固定電極の間の静電容量の変化として検出する静電容量型の圧力センサとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
〔１．圧力センサの構成〕
図１は、本実施形態における圧力センサ１の分解斜視図である。
圧力センサ１は、略六面体形状であって、基板２１，２２による絶縁体部材としての基板積層体２０と、この基板積層体２０の端面２３に設けられた感応部としてのダイアフラム３０と、ダイアフラム３０の変位を検出する検出部４０と、端面２３とは反対側の端面２４に設けられて検出部４０の検出結果が取り出される取出部５０とを備えている。
ここで、この圧力センサ１は、図２に示すように、マイクロチップＭＣに組み込まれたマイクロ流体デバイスとして構成されている。マイクロチップＭＣの内部には、試料ＲＧの流路ＦＡが形成され、圧力センサ１はこの流路ＦＡに臨むダイアフラム３０の変位に基いて流路ＦＡにおける試料ＲＧの圧力を検出するものとなっている。
【００３３】
基板積層体２０は、図１に示すように、２枚の四辺形状の基板２１，２２が互いに重ねられて一体に構成されている。基板２１，２２は、一辺が１ｍｍ程度の平面正方形状であり、かつ、厚さが０．５ｍｍ程度であって、ガラス、サファイア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などの絶縁性材料により形成されている。本実施形態では、基板２１，２２は２枚ともガラス材料により形成されているが、これらの基板２１，２２は線膨張係数が近似する別材料によって形成されていてもよい。
【００３４】
図２は、基板２２の基板２１と重ねられる面に沿った線における圧力センサ１の断面図であって、図３は、基板積層体２０の断面図である。
基板２２には、基板２２の板平面のうち正方形の一辺に沿って互いに平行かつ略等間隔に延びる３本の導電性パターン２２１，２２２，２２３がそれぞれ形成されている。これらの導電性パターン２２１〜２２３は基板積層体２０の内部を端面２３，２４の間で延びて検出部４０と取出部５０とを互いに導通している。
ここで、導電性パターン２２１〜２２３は、めっき、スパッタ、蒸着などにより複数層の薄膜として形成されている。導電性パターン２２１〜２２３の材料としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの導電性金属やこれらの合金を採用できる。本実施形態では、Ｃｒの単層またはＴｉの単層により導電性パターン２２１〜２２３を形成している。
【００３５】
これらの導電性パターン２２１〜２２３が形成されている基板２２の面が基板２１と重ねられることにより、図３の断面図に示すように、基板２１，２２の間には、隣り合う導電性パターン２２１，２２２および導電性パターン２２２，２２３の間に、導電性パターン２２１〜２２３の基板２２面からの高さに応じた断面矩形状の間隙部２５１，２５２がそれぞれ形成され、これらの間隙部２５１，２５２はいずれも大気に開放されている。
【００３６】
そして、基板２１と基板２２とは互いに重ねられた状態で接合されている。具体的には、基板２２に形成された導電性パターン２２１〜２２３と基板２１とが陽極接合されている。こうして、導電性パターン２２１〜２２３により、絶縁性部材である基板積層体２０の内部を導通する導電部が形成されている。
【００３７】
基板積層体２０の端面２３には、ダイアフラム３０との接合用パターン２３１が周縁に沿ってロ字状のＡｌ薄膜として形成されている。この接合用パターン２３１には２本の導電性パターン２２１，２２３がそれぞれ導通されている。
また、基板積層体２０の端面２３において接合用パターン２３１の内側には、接合用パターン２３１とダイアフラム３０に形成された接合用パターン３１との膜厚に応じた空間としてギャップ部２６が形成され、このギャップ部２６の内部でダイアフラム３０が変位するようになっている。このギャップ部２６の底部２６１には、間隙部２５１，２５２の開口２５１Ａ，２５２Ａがそれぞれ形成されてギャップ部２６が大気に開放されている。
【００３８】
ダイアフラム３０は、導電性が付与された単結晶シリコン材料によって可動電極として構成され、基板積層体２０の端面２３に応じた四辺形状に形成されている。このダイアフラム３０には、端面２３側の接合用パターン２３１に対応するロ字状の接合用パターン３１がＴｉ、Ａｕの積層薄膜として形成されている。これらの接合用パターン２３１，３１によって基板積層体２０とダイアフラム３０とが互いに接合されることにより、ダイアフラム３０は導電性パターン２２１，２２３と導通されている。なお、レーザー溶接、熱融着などの手段により、基板積層体２０の端面２３とダイアフラム３０とを接合することが可能である。
【００３９】
検出部４０は、可動電極であるダイアフラム３０と、基板積層体２０の端面２３側でダイアフラム３０と対向配置される固定電極４１とを備えて構成されている。ここで、ダイアフラム３０と固定電極４１とはコンデンサを構成しており、検出部４０では、ダイアフラム３０の変位がダイアフラム３０と固定電極４１との間の静電容量の変化として検出されている。
固定電極４１は、スパッタ、蒸着などによりギャップ部２６の底部２６１における接合用パターン２３１の内側で、接合用パターン２３１とは間隔をおいた四辺形状にＴｉ薄膜として形成され、導電性パターン２２１〜２２３の中央に配置された導電性パターン２２２に接続されている。
なお、ギャップ部２６の底部２６１における間隙部２５１，２５２の開口２５１Ａ，２５２Ａを閉塞しないように、固定電極４１を形成する。
【００４０】
一方、取出部５０は、３つの矩形状の取出電極５１，５２，５３を備えて構成され、これらの取出電極５１〜５３は、スパッタ、蒸着などによるＴｉ、Ａｕの積層薄膜として基板積層体２０の端面２４に形成されている。また、取出電極５１〜５３は、導電性パターン２２１〜２２３とそれぞれ接続されているとともに、図示を省略するが、マイクロチップＭＣ（図２）に形成した接続用パターンにワイヤボンディングされている。なお、プリント基板などをマイクロチップＭＣに貼り付けてワイヤボンディングで接続する方法もある。
【００４１】
〔２．圧力センサの製造手順〕
以上説明した圧力センサ１の製造手順について、図４〜図６を参照して説明する。圧力センサ１の製造は半導体製造プロセスを中心に行われる。
【００４２】
（2-1．ウェーハの積層）
図４には、ガラス製の円盤状のウェーハ１１，１２が示されている。
まず、一方のウェーハ１２に、フォトリソグラフィーにより、所定方向に沿って縞状に並ぶ多数の導電性パターン２２１〜２２３を一括形成する。そして、ウェーハ１１とウェーハ１２とを導電性パターン２２１〜２２３を間に挟んで互いに重ね合わせ、ウェーハ１２に形成された導電性パターン２２１〜２２３とウェーハ１１とを互いに接合する。こうして積層されたウェーハ１１，１２の間において、隣り合う導電性パターン２２１，２２２および導電性パターン２２２，２２３の間には、図３と同様に間隙部２５１，２５２がそれぞれ形成される。
【００４３】
（2-2．スティック状にカット）
次に、図５に示すように、導電性パターン２２１〜２２３と略直交する複数の切断線ＣＬ１に沿って、積層されたウェーハ１１およびウェーハ１２を細長く切り分ける。これにより、図６に示すようなスティック体１４が複数形成される。このスティック体１４の切断面１４１，１４２の表面粗さ（Ｒａ）は１０００Å以下であって平滑に形成されている。なお、切断面１４１，１４２を研磨してもよい。
【００４４】
（2-3．電極などの形成）
このスティック体１４は、導電性パターン２２１〜２２３の延出方向に沿った複数の切断線ＣＬ２にてダイス状にカットされ、その１つ１つが図１に示した基板積層体２０となるものである。ここで、スティック体１４のままで半導体製造プロセスによる微細加工を実施することにより、複数の基板積層体２０の電極形成およびダイアフラム３０との接合を行う。図６では図示を省略したが、図１に示すようなギャップ部２６、固定電極４１、接合用パターン２３１、および取出電極５１〜５３がスティック体１４の長手方向に沿った切断面１４１，１４２に複数個並ぶように、これらのギャップ部２６、固定電極４１、接合用パターン２３１、および取出電極５１〜５３をそれぞれ一括して形成する。
【００４５】
具体的に、スティック体１４の一方の切断面１４１には、フォトリソグラフィーにより、各ギャップ部２６の底部２６１には固定電極４１を、各ギャップ部２６の周りには接合用パターン２３１をそれぞれ形成する。
また、スティック体１４の他方の切断面１４２には、フォトリソグラフィーにより、取出電極５１〜５３をそれぞれ薄膜形成する。
これらの固定電極４１、接合用パターン２３１、および取出電極５１〜５３は、スティック体１４の切断面１４１，１４２に露出している導電性パターン２２１〜２２３に適宜接続される。
【００４６】
（2-4．ダイアフラムの接合）
一方、ダイアフラム３０については、予め接合用パターン３１を形成しておく。そして、複数のダイアフラム３０をスティック体１４に形成された各接合用パターン２３１にそれぞれレーザー溶接、表面活性化接合、共晶接合、拡散結合、ろう付け接合などにより接合する。
【００４７】
（2-5．ダイシング）
最後に、図６に示す切断線ＣＬ２に沿ってスティック体１４をダイス状にカットすれば、複数の圧力センサ１が完成する（図１参照）。
【００４８】
〔３．圧力センサの作用〕
ダイアフラム３０がマイクロチップＭＣの流路ＦＡにおける試料ＲＧの圧力に応じて変位することにより、ダイアフラム３０と固定電極４１との距離が変わり、この距離によってダイアフラム３０と固定電極４１との間の静電容量が増減する。
ここで、圧力センサ１では、ダイアフラム３０および固定電極４１の間の静電容量が所定の周波数において繰り返し検出されている。
具体的に、固定電極４１の電位は導電性パターン２２２によって取出電極５２に伝達される。また、ダイアフラム３０の電位は導電性パターン２２１，２２３により取出電極５１，５３にそれぞれ伝達される。さらに、これらの電位は、取出電極５１〜５３からマイクロチップＭＣを介して図示しない外部回路へと送出され、静電容量が検出される。なお、ダイアフラム３０の電位は取出電極５１，５３に略同電位として伝えられるため、取出電極５１，５３のいずれか一方の電位が取り出され、外部回路へ送出されていればよい。
【００４９】
そして、圧力センサ１から得られた静電容量を外部回路において検出することにより、マイクロチップＭＣの流路ＦＡにおける試料ＲＧの圧力が検出される。
なお、ダイアフラム３０とギャップ部２６との間の空間は大気に開放されていることから、ダイアフラム３０は試料ＲＧの圧力と大気圧との差に応じて変位する。したがって、外部回路で求められる試料ＲＧの圧力値は、大気雰囲気における値となる。
【００５０】
〔４．本実施形態による効果〕
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（4-1）導電性パターン２２１〜２２３を間に挟んで基板２１，２２同士が重ねられた構造により、絶縁性部材である基板積層体２０の内部が導電性パターン２２１〜２２３を介して導通されるので、基板２１，２２に孔を形成することを不要にできる。これにより、孔形成に際してのデッドスペースが生じないため、大幅な小型化が可能となる。
また、穿孔する代わりに導電性パターン２２１〜２２３および基板２１，２２を互いに接合するだけで済むので、容易にかつ低コストで製造できる。
【００５１】
（4-2）複数の導電性パターン２２１〜２２３により、基板２１，２２間が仕切られて導電性パターン２２１〜２２３の高さに応じた間隙部２５１，２５２が形成されている。これにより、絶縁性部材である基板積層体２０の端面２３側からこれとは離れた端面２４側へと基板積層体２０内部の導通および気体往来を図るフィードスルー構造を簡単に、かつ省スペースで実現できる。ここで、互いに重ねられる基板２１，２２の板面が間隙部２５１，２５２の内周面を構成するので、大幅に省スペース化が図られることとなる。
【００５２】
（4-3）また、このようにフィードスルー構造とされた基板積層体２０にダイアフラム３０を設けて超小型の圧力センサ１などへの転用が可能となる。そして、この圧力センサ１では、間隙部２５１，２５２によりダイアフラム３０とギャップ部２６との間の空間が大気開放されるので、ダイアフラム３０の試料ＲＧの圧力による変位を大気圧との差圧において検出することができる。
【００５３】
（4-4）導電性パターン２２１〜２２３や固定電極４１、ギャップ部２６、接合用パターン２３１をウェーハ１１，１２に一度に形成し、ダイシングによって多数の圧力センサ１を切り出したことにより、製造効率を向上させることができる。
【００５４】
（4-5）基板積層体２０の端面２３（スティック体１４の切断面１４１でもある）は、ウェーハ１１，１２の切断により平滑に形成されるので、半導体製造プロセスによって微細な接合用パターン２３１、固定電極４１、ギャップ部２６、取出電極５１〜５３を容易に形成できる。また、端面２３に形成された固定電極４１と可動電極としてのダイアフラム３０により、静電容量型の圧力センサ１とすることができる。
【００５５】
（4-6）また、基板２１，２２はガラス製であり、導電性パターン２２１〜２２３はＣｒまたはＴｉの薄膜としている。このような基板２１，２２および導電性パターン２２１〜２２３の材料選択に応じて、基板積層体２０における接合方法として、陽極接合、レーザー溶接、熱融着、表面活性化接合、共晶接合、拡散接合などの直接接合や、ろう付け、接着などの接合方法を適宜選択することにより、基板２１に形成された導電性パターン２２１〜２２３と基板２２とを強固に接合できる。
【００５６】
（4-7）圧力センサ１は、前述のように大幅に小型化されているので、微少量の流体を扱うマイクロチップＭＣにマイクロ流体デバイスとして容易に組み込むことができる。そして、マイクロチップＭＣから得られた試料ＲＧの状態に基いて流体制御を行うことが可能となる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
【００５８】
第２実施形態は、第１実施形態の圧力センサ１において、間隙部２５１，２５２の開口を拡大したものである。
図７は、本実施形態に係る基板積層体２０の断面図である。基板積層体２０は、基板２１と基板２７とが重ねられて構成されている。ここで、基板２７には導電性パターン２２１〜２２３が形成されているとともに、機械加工あるいはエッチングにより、隣り合う導電性パターン２２１，２２２および導電性パターン２２２，２２３の間で基板２７の板面から断面矩形状に窪む溝２７１がそれぞれ形成されている。この構成により、基板２１と基板２７とが重ねられた際に溝２７１内部の空間を含む大きな間隙部２８１，２８２が形成される。これにより、間隙部２８１，２８２において大気を確実に往来させてダイアフラム３０とギャップ部２６との間の空間を大気圧とすることができる。
【００５９】
本実施形態のその他の構成は第１実施形態と同様であって、本実施形態により第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態では、導電性パターン２２１〜２２３が形成される基板２７に溝２７１を形成したが、導電性パターン２２１〜２２３が形成されない基板２１に溝２７１と同様の溝を形成した場合も、間隙部２８１，２８２と同様の大きな間隙部を形成することができる。
なお、溝２７１の断面形状としては、矩形状や半円状などを任意に採用できる。
【００６０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態において、導電性パターンの形成、および基板（ウェーハ）が接合される態様を変更したものである。
図８には、本実施形態におけるウェーハ１１，１２が示されている。図９は、これらのウェーハ１１，１２が互いに重ねられた状態の断面図である。
前記各実施形態では、ウェーハ１２にのみ導電性パターン２２１〜２２３が形成されていたが、本実施形態では、ウェーハ１１にも導電性パターン２１１〜２１３がそれぞれ形成されている。また、本実施形態では、導電性パターン２２１〜２２３および導電性パターン２１１〜２１３は、ガラス製のウェーハ１１，１２との密着性に優れるＴｉを密着層として、ウェーハ１１またはウェーハ１２の表面側からＴｉ，Ａｕの順で積層された構造となっている。
これらの導電性パターン２１１〜２１３、２２１〜２２３を内側に挟むようにウェーハ１１，１２が互いに重ね合わされ、図９に示すように、ウェーハ１１に形成された導電性パターン２１１〜２１３とウェーハ１２に形成された導電性パターン２２１〜２２３とが互いに共晶接合される。すなわち、第１実施形態では図３に示すように、導電性パターン２２１〜２２３と基板２１（ウェーハ１１）とが接合されていたのに対し、本実施形態では、導電性パターン２１１〜２１３と導電性パターン２２１〜２２３とを共晶接合しているから、第１実施形態における導電性パターン２２１〜２２３とウェーハ１１との接合温度よりも低温下で接合可能となって、接合の際にウェーハ１１，２２の組成が変化するのを回避できる。
そして、第１実施形態と同様の方法によってウェーハ１１，１２がダイシングされることにより、第１実施形態と同様の基板積層体２０が形成される。
【００６１】
このような本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、ウェーハ１１とウェーハ１２とで同様な積層構造である導電性パターン２１１〜２１３、２２１〜２２３が形成されていたが、これらの導電性パターン２１１〜２１３、２２１〜２２３の構成を互いに異なる構成とすることもできる。例えば、基板の表面側から、ＳｉＯ２、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔｉのように、ＳｉＯ２等による絶縁層を有する積層構造とすることもできる。これらの導電性パターンの積層構造は、ウェーハ１１，１２との密着性や、絶縁性、線膨張率等も考慮して適宜決められる。
【００６２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態は、導電性パターンの形成、および基板（ウェーハ）が接合される態様について、前記各実施形態とは異なる態様を示したものである。
図１０は、本実施形態におけるウェーハ１１，１２，１３が示されている。図１１は、これらのウェーハ１１，１２，１３が互いに重ねられた状態における断面図である。
本実施形態では、３枚のウェーハ１１，１２，１３は、この順序で積層される。ここで、導電性パターン２２１〜２２３は、２枚のウェーハ１１，１３にのみ形成され、中段の１枚のウェーハ１２には形成されていない。そして、ウェーハ１３には、導電性パターン２２１，２２２および導電性パターン２２２，２２３の間に相当する位置に、二酸化珪素、酸化アルミニウム、石英、セラミック等の絶縁性材料による埋設パターン２９１，２９２がそれぞれ形成されている。これらの埋設パターンは、導電性パターン２２１〜２２３と隣接して面一になるように形成されており、多数が一括形成されている。
【００６３】
そして、ウェーハ１１〜１３を互いに重ね合わせて接合するが、ウェーハ１３に埋設パターン２９１，２９２が形成されていることにより、図１１に示すように、ウェーハ１２，１３の間において、第１実施形態でウェーハ１１，１２間に形成されていたような間隙部２５１，２５２（図３参照）は生じず、ウェーハ１３に形成された導電性パターン２２１，２２２および導電性パターン２２２，２２３の間は埋められた状態となる。そして、３枚のウェーハ１１，１２，１３から切り出されることにより、三層構造の基板積層体が製造される。
【００６４】
本実施形態によれば、導電性パターン２２１〜２２３が形成されたウェーハ１１と、導電性パターン２２１〜２２３および埋設パターン２９１，２９２が形成されたウェーハ１３と、いずれのパターンも形成されていないウェーハ１２とを用意することにより、これらのウェーハ１１〜１３の組み合わせ次第で、間隙部２５１，２５２がある基板積層体、および、間隙部２５１，２５２がない基板積層体の両方を効率良く製造できる。
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
なお、積層されるウェーハは２枚や３枚に限らず、必要に応じて４枚以上積層することも可能である。このように、ウェーハ１１〜１３などの枚数、導電性パターン２２１〜２２３や埋設パターン２９１，２９２の形成箇所などを変化させることによって様々な構成の電子部品を提供できる。これらの電子部品は、圧力センサのみならず、種々の用途に供される。
【００６６】
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形および改良をも含むものである。
例えば、第４実施形態では、ウェーハ１３に形成された埋設パターン２９１，２９２によって間隙部２５１，２５２が埋設されていたが、これに限られない。図１２に示すウェーハ１１，１２の積層構造では、図４に示すウェーハ１１，１２を接合した後、隣り合う導電性パターン２２１，２２２および２２２，２２３の間を溶融したガラスまたは樹脂材料によるペーストＧＰ、あるいは合成樹脂によってそれぞれ埋設している。これにより、ウェーハ１１，１２の間が導電性パターン２２１〜２２３およびガラスペーストＧＰ等によって封止されるので、ウェーハ１１，１２から切りだされた基板積層体にダイアフラム３０を接合し、ギャップ部２６を真空状態に設けることができ、絶対圧力検出型の圧力センサを構成できる。
【００６７】
また、第１実施形態において、構成を一部変更して、圧電アクチュエーターを構成することもできる。図１３は、本変形例における圧電アクチュエーター８の断面図である。
圧電アクチュエーター８は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））などによって矩形状に形成された圧電素子８１を備え、この圧電素子８１はダイアフラム３０の基板積層体２０側に重ねられている。
また、圧電素子８１の両端は導電性パターン２２１，２２３にそれぞれ導通されている。なお、本変形例では、前記各実施形態において導電性パターン２２１〜２２３の中央に配置されていた導電性パターン２２２の形成が省略され、導電性パターン２２１，２２３の間は１つの間隙部２５５となっている。
そして、導電性パターン２２１，２２３を介して所定の駆動周波数において圧電素子８１に電圧が印加され、この印加電圧による圧電素子８１の振動によってダイアフラム３０が駆動されて脈動する。圧電アクチュエーター８は、このダイアフラム３０の脈動によって流体を押し出すポンプとして機能する。
【００６８】
さらに、本発明の他の変形例として、図１４に設けられた電気化学センサ９を例示できる。この電気化学センサ９は、第１実施形態の構成を一部変更して構成されたもので、基板積層体２０の端面２３には、導電性パターン２２１，２２３と接続される電極パターン９１，９２がそれぞれ蒸着形成されている。また、導電性パターン２２１，２２３間は埋設パターン２９２により塞がれている。そして、電極パターン９１，９２が形成された端面２３は、試料などの液体への接液面９３となっていて、この接液面９３を液中に浸し、導電性パターン２２１，２２３を介して電極パターン９１，９２間に印加した電圧の変化や抵抗値の変化を検出することにより、液体の水素イオン濃度（ｐＨ）やその濃度変化が検出されるものとなっている。
【００６９】
そして、本発明は、以上例示した構成の他にも、電子部品あるいはセンサとして様々に構成可能であり、その用途も限定されない。センサの種類としては、前記各実施形態および変形例で例示した圧力センサ１や電気化学センサ９の他にも、基板積層体２０の端面２３に測温抵抗体を備えた温度センサや、ダイアフラムに錘を設けた加速度センサを例示できる。
【００７０】
また、導電性パターンの数、形状、配置、材質などについても前記実施形態には限定されない。前記各実施形態では複数形成されていた導電性パターンは１つだけであってもよい。導電性パターンが基板上で曲折するように形成されていたり、複数の導電性パターンが基板上で交差するように形成されていたりしても構わない。
【００７１】
さらに、感応部に例えば、歪ゲージや圧電素子（ピエゾ素子）などの変形を検出するパターンを形成した方式のセンサも採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、超小型かつ製造容易な点で、マイクロチップなどに組み込まれる圧力センサ、加速度センサ、温度センサ、化学センサ、電気化学センサなどの各種センサに有用である。そのほか、静電型や圧電型などのアクチュエーター、あるいは電気泳動型などのマニピュレーター等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態における圧力センサを基板の端面側から見た分解斜視図。
【図２】前記実施形態における圧力センサの断面図。
【図３】前記実施形態における基板積層体の断面図。
【図４】前記実施形態の圧力センサの製造工程においてウェーハを示す斜視図。
【図５】前記実施形態の圧力センサの製造工程においてウェーハの切断線を示した平面図。
【図６】前記実施形態の圧力センサの製造工程においてウェーハがスティック状に切断された状態を示す斜視図。
【図７】本発明の第２実施形態における基板積層体の断面図。
【図８】本発明の第３実施形態における圧力センサの製造工程においてウェーハを示す斜視図。
【図９】前記実施形態におけるウェーハが重ねられた状態の断面図。
【図１０】本発明の第４実施形態における圧力センサの製造工程においてウェーハを示す斜視図。
【図１１】前記実施形態におけるウェーハが重ねられた状態の断面図。
【図１２】本発明の変形例における電子部品の断面図。
【図１３】本発明の変形例における圧電アクチュエータの断面図。
【図１４】本発明の変形例における電気化学センサの斜視図。
【符号の説明】
【００７４】
１                      圧力センサ
１１，１２，１３        ウェーハ
２０，９０        基板積層体（絶縁性部材）
２１，２２，２７        基板
２３，２４              端面
２６                    ギャップ部（空間）
３０                    ダイアフラム（感応部）
４０                    検出部
４１                    固定電極
５０                    取出部
１４１，１４２          切断面
２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３  導電性パターン
２５１，２５２，２５５，２８１，２８２          間隙部
２５１Ａ，２５２Ａ      開口
２７１                  溝
２９１，２９２          埋設パターン
ＦＡ                    流路
ＭＣ                    マイクロチップ
ＲＧ                    試料（流体）
ＧＰ                    ペースト
【図１】
2006119053.tif 000003
【図２】
2006119053.tif 000004
【図３】
2006119053.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006119053.tif 000007
【図６】
2006119053.tif 000008
【図７】
2006119053.tif 000009
【図８】
2006119053.tif 000010
【図９】
2006119053.tif 000011
【図１０】
2006119053.tif 000012
【図１１】
2006119053.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006119053.tif 000015
【図１４】
2006119053.tif 000016