(57)【要約】      （修正有）【課題】気密性の高い貫通電極基板を提供する。【解決手段】第１面１１０Ａと第１面１１０Ａの反対側の第２面１１０Ｂおよび貫通孔１１５を備えた基板１１０と、貫通孔１１５に充填された貫通電極１２０と、貫通電極１２０の側面１２０Ｅと、貫通孔１１５の側壁１１５Ａとの間に配置されたスリット１２５と、基板１１０の第１面１１０Ａ側において、貫通電極１２０の端部１２０Ｃおよびスリット１２５を覆い、貫通電極１２０の上面１２０Ａの一部および基板１１０の第１面１１０Ａと接し、貫通電極１２０上に第１開孔部１３５を有する第１無機材１３０と、基板１１０の第２面側１１０Ｂにおいて、貫通電極１２０の端部１２０Ｄおよびスリット１２５を覆い、貫通電極１２０の下面１２０Ｂの一部および基板１１０の第２面１１０Ｂと接し、貫通電極１２０上に第２開孔部１５５を有する第２無機材１５０とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面、前記第１面の反対側の第２面および貫通孔を備えた基板と、
前記貫通孔に充填された貫通電極と、
前記貫通電極の側面と、前記貫通孔の側壁との間に配置されたスリットと、
前記基板の前記第１面側において、前記貫通電極の端部および前記スリットを覆い、前記貫通電極の上面の一部および前記基板の前記第１面と接し、前記貫通電極上に第１開孔部を有する第１無機材と、
前記基板の前記第２面側において、前記貫通電極の端部および前記スリットを覆い、前記貫通電極の上面の一部および前記基板の前記第２面と接し、前記貫通電極上に第２開孔部を有する第２無機材と、を含む、
貫通電極基板。
【請求項２】
前記無機材は、前記貫通孔の側壁と接する、
請求項１に記載の貫通電極基板。
【請求項３】
前記貫通電極の上面は、皿状の凹形状を有する、
請求項１または２に記載の貫通電極基板。
【請求項４】
第１面、前記第１面の反対側の第２面および貫通孔を備えた基板と、
前記基板の第１面、第２面および貫通孔の側壁に設けられた下地層と、
前記下地層上に設けられた貫通電極と、
前記基板の前記第１面側において、前記貫通孔および貫通電極と下地層との境界部を覆い、前記貫通電極の上面および前記基板の前記第１面と接し、前記貫通電極上に開孔部を有する第１無機材と、を含む、
貫通電極基板。
【請求項５】
前記貫通孔の孔径は、前記第１無機材の厚さに対して、１倍以上４倍以下である、
請求項４に記載の貫通電極基板。
【請求項６】
前記第１無機材は、第１無機膜と、第２無機膜とがこの順で積層された膜であり、
前記第２無機膜の厚さは、前記第１無機膜の厚さの１倍以上３０倍以下である、
請求項１乃至５のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項７】
第１無機膜は、窒化シリコン膜であり、
第２無機膜は、酸化シリコン膜である、
請求項６に記載の貫通電極基板。
【請求項８】
前記第１無機材は、焼結体である、
請求項４に記載の貫通電極基板。
【請求項９】
前記貫通孔に設けられ、前記貫通電極と側面で接する充填材をさらに含む、
請求項４乃至８のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項１０】
前記基板の前記第１面、前記貫通電極のうち前記第１面側の上面および前記第１無機材と接する導電層をさらに含む、
請求項１乃至８のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項１１】
基板の第１面、前記第１面の反対側の第２面および貫通孔の側壁に下地層を形成し、
前記下地層と接するように、貫通電極を形成し、
前記基板の前記第１面側において、前記貫通孔および貫通電極と下地層との境界部を覆い、前記貫通電極の上面および前記下地層と接するように無機材を形成し、
前記無機材に対して、前記貫通電極上に開孔部を形成すること、
を含む、貫通電極基板の製造方法。
【請求項１２】
前記貫通孔の孔径は、前記無機材の厚さに対して、１倍以上４倍以下である、
請求項１１に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１３】
前記無機材は、第１無機膜と、第２無機膜とがこの順で積層された膜であり、
前記第２無機膜の厚さは、前記第１無機膜の厚さの１倍以上３０倍以下である、
請求項１２に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１４】
前記無機材の前記第１無機膜は、窒化シリコン膜であり、
前記無機材の前記第２無機膜は、酸化シリコン膜である、
請求項１３に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１５】
前記無機材は、プラズマＣＶＤ法により形成される、
請求項１４に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１６】
前記無機材は、焼結体である、
請求項１１に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１７】
前記貫通孔において、前記貫通電極の側面と接するように充填材を形成することを含む、
請求項１１乃至１６のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１８】
前記下地層は、浸漬法により形成される、
請求項１１乃至１７のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１０のいずれか一に記載の貫通電極基板を含む、
力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法および力学量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の中には、外気と完全に遮断する構造（中空気密構造）を必要とするものがあり、その外気と完全に遮断する構造をハーメチックシールという。例えば、電子部品を空気中の湿気や埃、熱などの環境条件から保護するためには、気密構造を持つ必要がある。さらに、気密化した電子部品を電力供給やなんらかのセンシングした結果の出力信号を取り出すためには電極端子が必要となる。上記電子部品として、特に、時々刻々と変化する外力（液圧、気圧、真空度）の絶対値を検知する力学量センサは、多くの産業分野において、装置を精密に制御するために広く用いられている。例えば、隔膜（ダイヤフラム）を用いた力学量センサにおいては、小型の力学量センサも開発されている。特許文献１には、ダイヤフラムと、これに対向して設けられた検出電極との間で生じる静電容量の値から圧力を測定する技術が開示されている。上記技術において、検出電極には貫通電極基板が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５８０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記力学量センサにおいては、センサ内部の圧力は、一定である必要がある。つまり、力学量センサの内部は高い気密性を有する必要がある。しかしながら、貫通電極の形状または製造方法によっては、貫通電極基板における貫通電極−基板間の気密性が十分ではなく、力学量センサが正常にその機能を発揮できない恐れがある。力学量センサの例としては、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロ、ヨーレート）、圧力センサ、においセンサ、あるいはＣＭＯＳ／ＣＣＤイメージセンサ等があり、いずれも高い気密性が必要である。
【０００５】
このような課題に鑑み、本開示の実施形態における目的は、気密性の高い貫通電極基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態によると、第１面、第１面の反対側の第２面および貫通孔を備えた基板と、貫通孔に充填された貫通電極と、貫通電極の側面と貫通孔の側壁との間に配置されたスリットと、基板の第１面側において、貫通電極の端部およびスリットを覆い、貫通電極の上面の一部および基板の第１面と接し、貫通電極上に第１開孔部を有する第１無機材と、基板の第２面側において、貫通電極の端部およびスリットを覆い、貫通電極の上面の一部および基板の第２面と接し、貫通電極上に第２開孔部を有する第２無機材と、を含む、貫通電極基板が提供される。
【０００７】
上記貫通電極基板において、無機材は、貫通孔の側壁と接することを特徴とする。
【０００８】
また、上記貫通電極基板において、貫通電極の上面は、皿状の凹形状を有することを特徴とする。
【０００９】
本開示の一実施形態によると、第１面、第１面の反対側の第２面および貫通孔を備えた基板と、基板の第１面、第２面および貫通孔の側壁に設けられた下地層と、下地層上に設けられた貫通電極と、基板の第１面側において、貫通電極と下地層との境界部および貫通孔を覆い、貫通電極の上面および基板の第１面と接し、貫通電極上に開孔部を有する第１無機材と、を含む、貫通電極基板が提供される。
【００１０】
上記貫通電極基板において、貫通孔の孔径は、第１無機材の厚さに対して、１倍以上４倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記貫通電極基板において、第１無機材は、第１無機膜と、第２無機膜とがこの順で積層された膜であり、第２無機膜の厚さは、第１無機膜の厚さの１倍以上３０倍以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記貫通電極基板において、第１無機膜は、窒化シリコン膜であり、第２無機膜は、酸化シリコン膜であることを特徴とする。
【００１３】
また、上記貫通電極基板において、第１無機材は、焼結体であることを特徴とする。
【００１４】
また、上記貫通電極基板において、貫通孔に設けられ、貫通電極と側面で接する充填材をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、上記貫通電極基板において、基板の第１面、貫通電極のうち第１面側の上面および第１無機材と接する導電層をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
本開示の一実施形態によると、基板の第１面、第１面の反対側の第２面および貫通孔の側壁に下地層を形成し、下地層と接するように、貫通電極を形成し、基板の第１面側において、貫通電極と下地層との境界部および貫通孔を覆い、貫通電極の上面および下地層と接するように無機材を形成し、無機材に対して貫通電極上に開孔部を形成すること、を含む、貫通電極基板の製造方法が提供される。
【００１７】
上記貫通電極基板の製造方法において、貫通孔の孔径は、無機材の厚さに対して、１倍以上４倍以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、無機材は、第１無機膜と、第２無機膜とがこの順で積層された膜であり、第２無機膜の厚さは、第１無機膜の厚さの１倍以上３０倍以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、無機材の第１無機膜は、窒化シリコン膜であり、無機材の第２無機膜は、酸化シリコン膜であることを特徴とする。
【００２０】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、無機材は、プラズマＣＶＤ法により形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、貫通電極の側面と接するように充填材を形成することを含むことを特徴とする。
【００２２】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、貫通孔において貫通電極の側面と接するように充填材を形成することを含むことを特徴とする。
【００２３】
また、上記貫通電極基板の製造方法において、下地層は、浸漬法により形成されることを特徴とする。
【００２４】
本開示の一実施形態によると、上記貫通電極基板を含む、力学量センサが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本開示の一実施形態によると、気密性の高い貫通電極を有する貫通電極基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示の一実施形態に係る力学量センサを説明する断面図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図および断面図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図および断面図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図および断面図である。
【図１１】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。
【図１２】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１５】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本開示の各実施形態に係る貫通電極基板、力学量センサ等について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（ｘｘｘ−１、ｘｘｘ−２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００２８】
なお、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００２９】
＜第１実施形態＞
（１−１．力学量センサの構成）
図１に力学量センサ１０の断面図を示す。図１に示すように、力学量センサ１０は、貫通電極基板１００、基板２１０、絶縁層２２０、導電層２３０、薄膜２３５を有する。
【００３０】
基板２１０には、シリコン基板が用いられる。絶縁層２２０には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムなどが用いられる。導電層２３０には、半導体材料が用いられるが、金属材料などが用いられてもよい。例えば、導電層２３０にシリコン（Ｓｉ）が用いられる場合、シリコン中にホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などを多く（例えば１０１８〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度）含むことにより、導電性を有することができる。基板２１０および絶縁層２２０は、開孔部２１５を有する。
【００３１】
薄膜２３５は、導電層２３０の領域２５０に相当する部分として設けられる。薄膜２３５の膜厚は適宜設定すればよく、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。薄膜２３５は、可撓性を有する。薄膜２３５は、少なくとも第１面２３５Ａ（上面）において導電性を有する。
【００３２】
力学量センサ１０は、閉じられた空間３００を有し、外力（例えば、圧力）に応じて、薄膜２３５の形状が変わる。例えば、外力が大きい場合には、薄膜２３５は下側（第１面２３５Ａ側）に大きく撓む。また、外力が小さい場合には、薄膜２３５は下側（第１面２３５Ａ側）への撓みが小さくなる。この薄膜２３５の形状変化の違いにより、薄膜２３５と貫通電極基板１００に設けられた電極１４０との間の距離が変わる。これにより、薄膜２３５と電極１４０との間の静電容量が変わるため、これを電気信号としてとらえ、外力に応じた電気信号が得られる。貫通電極基板１００の構成については、以下に詳述する。
【００３３】
（１−２．貫通電極基板の構成）
図２（Ａ）は、貫通電極基板１００のＡ１−Ａ２間の上面図であり、図２（Ｂ）は、貫通電極基板１００のＡ１−Ａ２間の断面図である。図２（Ｂ）に示すように、貫通電極基板１００は、基板１１０、貫通孔１１５、貫通電極１２０、無機材１３０、電極１４０、無機材１５０および電極１６０を含む。
【００３４】
基板１１０は、第１面１１０Ａおよび第１面１１０Ａの反対側の第２面１１０Ｂを有する。また、基板１１０には、貫通孔１１５が設けられる。図２（Ｂ）に示すように、上面から見たときの貫通孔１１５は、円形状を有してもよい。貫通孔１１５の孔径は、適宜設定すればよいが、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲で設定することが望ましい。
【００３５】
基板１１０には、高抵抗な材料が用いられる。例えば、基板１１０には、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、無アルカリガラス基板などのガラス基板が用いられる。基板１１０の板厚は、適宜設定すればよく、好ましくは２００μｍ以上７００μｍ以下の範囲で設定すればよい。
【００３６】
なお、基板１１０は、ガラス基板に限定されず、サファイア基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、ジルコニア（ＺｒＯ２）基板、アクリルまたはポリカーボネートなどを含む樹脂基板、またはこれらの基板が積層されたものが用いられてもよい。
【００３７】
貫通電極１２０は、貫通孔１１５に充填される。貫通電極１２０には、低抵抗の材料が用いられる。例えば、貫通電極１２０には、銅（Ｃｕ）が用いられる。なお、これに限定されず、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）または錫（Ｓｎ）を含む材料が用いられてもよい。
【００３８】
貫通電極１２０の側面１２０Ｅと貫通孔１１５の側壁１１５Ａとの間には、スリット１２５が設けられる。スリット１２５には、貫通電極基板形成時に生じたガスが滞留する場合がある。
【００３９】
無機材１３０は、基板１１０の第１面１１０Ａおよび貫通電極１２０の上面１２０Ａの一部と接して設けられる。このとき、無機材１３０は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、貫通電極１２０の端部１２０Ｃおよびスリット１２５を覆っている。これにより、貫通電極１２０と基板１１０との間に存在するガスなどの流体物の移動を抑えることができる。
【００４０】
また、無機材１３０は、貫通孔１１５の側壁１１５Ａと接しても（つまり、スリット１２５内に無機材１３０が設けられても）よい。これにより、より貫通電極１２０の端部１２０Ｃにおける応力分散を図ることができる。また、無機材１３０は、貫通電極１２０の上面１２０Ａにおいて、開孔部１３５を有する。
【００４１】
また、無機材１３０の側面１３０Ａは、テーパー形状を有してもよい。これにより、無機材１３０の膜厚が大きくても、電極１４０の断線が防止される。
【００４２】
無機材１３０には、無機絶縁材料が用いられる。例えば、無機材１３０には酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの単膜または積層膜が用いられる。窒化シリコン膜は、緻密性が高いために望ましい。また、無機材１３０は、積層膜とすることにより、気密性を高めることができる。なお、無機材１３０は、上記に限定されず、無機樹脂材料が用いられてもよい。
【００４３】
なお、無機材１３０と貫通孔１１５との間において、貫通孔１１５の孔径は、適宜設定すればよいが、好ましくは無機材１３０の厚さに対して１倍以上４倍以下であることが望ましい。これにより、無機材が十分な厚さを有することができ、スリット１２５に滞留するガスに対して十分な気密性を有することができる。
【００４４】
電極１４０は、基板１１０の第１面１１０Ａ、貫通電極１２０の上面１２０Ａおよび無機材１３０と接する。なお、電極１４０は、必ずしも基板１１０の第１面１１０Ａと接しなくてもよい。
【００４５】
無機材１５０は、基板１１０の第２面１１０Ｂおよび貫通電極１２０の上面１２０Ｂの一部と接して設けられる。また、無機材１５０は、無機材１３０と同様に貫通電極１２０の端部１２０Ｄおよびスリット１２５を覆っている。また、無機材１５０は、貫通電極１２０の上面１２０Ｂにおいて、開孔部１５５を有する。（なお、図２では、スリット１２５をわかりやすくするために、図面上大きく記載している。）
【００４６】
電極１６０は、貫通電極１２０の上面１２０Ｂおよび無機材１５０と接する。なお、電極１６０は、基板１１０の第２面１１０Ｂと接してもよい。
【００４７】
（１−３．貫通電極基板の製造方法）
次に、図２に示した貫通電極基板１００の製造方法を図３〜図８を用いて説明する。
【００４８】
まず、図３に示すように、第１面１１０Ａおよび第１面１１０Ａの反対側の第２面１１０Ｂを有する基板１１０を用いる。例えば、基板１１０には、ソーダガラス基板、無アルカリガラス基板またはシリコン基板が用いられる。
【００４９】
次に、図４に示すように、基板１１０に貫通孔１１５を形成する。貫通孔１１５は、例えば、基板１１０に対してレーザー照射法（レーザーアブレーション法と呼ぶことができる）を用いることにより形成される。レーザーには、エキシマレーザー、ネオジウム：ヤグレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー、フェムト秒レーザー等が用いられる。エキシマレーザーを用いる場合、紫外領域の光が照射される。例えば、エキシマレーザーにおいて塩化キセノンを用いる場合、波長が３０８ｎｍの光が照射される。貫通孔１１５の孔径は、レーザの照射を制御することにより適宜設定すればよいが、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが望ましい。上記方法を用いることにより、上面から見たときに貫通孔１１５は円形状を有する。また、貫通孔１１５は、複数設けられてもよい。
【００５０】
なお、貫通孔１１５の形成は、レーザー照射法に限定されず、反応性イオンエッチング法、深堀り反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法や、ウェットエッチング法を用いてもよいし、レーザー照射法とウェットエッチング法を組み合わせて用いてもよい。ウェットエッチング法のためのエッチング液としては、フッ酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３）およびアルカリ溶液のいずれかを用いてもよい。例えば、ガラス基板をウェットエッチングする場合、フッ酸が用いられる。また、シリコン基板をエッチングする場合、アルカリ溶液または硝酸およびフッ酸が用いられる。貫通孔１１５は、断面視において矩形状でもよいし、テーパー形状でもよい。
【００５１】
次に、図５に示すように、貫通孔１１５に対して、貫通電極１２０を形成する。貫通電極１２０には、銅（Ｃｕ）の他、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）などが用いられる。
【００５２】
貫通電極１２０は、以下の方法により形成される。まず、基板１１０の第２面１１０Ｂにスパッタリング法により、銅（Ｃｕ）の薄膜を形成する。次に、銅（Ｃｕ）の薄膜をシード層として、電解めっき法により銅（Ｃｕ）膜を形成する。このとき、銅（Ｃｕ）膜は、エピタキシャル方向だけではなく横方向にも成長するため、貫通孔１１５の底部１１５Ｂ（図４参照）が覆われることになる。（この膜をふためっき膜１１７と呼ぶ場合がある。図５参照）。
【００５３】
次に、図６に示すように、ふためっき膜１１７をシード層として、貫通孔１１５内に電解めっき法により銅（Ｃｕ）膜を充填形成することにより、貫通電極１２０を形成する。最後に、貫通電極１２０の上面１２０Ａの基板１１０の第１面１１０Ａから露出した部分およびふためっき膜１１７を化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により除去する。
【００５４】
なお、貫通電極１２０形成の段階では、基板１１０と貫通電極１２０との間の密着力は小さい。そのため、例えば、熱処理を行ったときに、熱膨張率の違い、応力の変化などにより、貫通電極１２０の端部１２０Ｃと貫通孔１１５の側壁１１５Ａとの間にスリット１２５が生じる。（図６では、スリット１２５をわかりやすくするために、大きく記載している。）
【００５５】
次に、図７に示すように、無機材１３０を形成する。無機材１３０は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または、スパッタリング法、または蒸着法により形成される。例えば、無機材１３０には、形成された酸化シリコン、窒化シリコン等の無機膜の単膜または積層膜が用いられる。
【００５６】
なお、無機材１３０には、シリカを含む有機無機ハイブリッド樹脂を用いてもよい。また、無機材１３０は、フォトリソグラフィ法、エッチング法などを組み合わせて所定の形状に加工される。このとき、無機材１３０に対して貫通電極１２０上に開孔部１３５が形成される。なお、無機材１３０は、加工することにより基板１１０の第１面１１０Ａの一部を覆うことになる。これにより、無機材１３０の応力集中を緩和することができる。
【００５７】
なお、無機材１３０と貫通孔１１５との間において、貫通孔１１５の孔径は、適宜設定すればよいが、好ましくは無機材１３０の厚さに対して１倍以上４倍以下であることが望ましい。これにより、無機材が十分な厚さを有することができ、スリット１２５に滞留するガスに対して十分な気密性を有することができる。無機材１３０は、側面においてテーパー形状を有するように形成してもよい。これにより、その後の電極１４０を形成する際に、断線を防止することができる。
【００５８】
次に、図８に示すように、基板１１０の第１面１１０Ａ、貫通電極１２０の上面１２０Ａおよび絶縁層１４０上に１４０を形成する。電極１４０は、めっき法、スパッタリング法、蒸着法、印刷法およびエッチング法などを用いて形成される。電極１４０は、銅（Ｃｕ）ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。例えば、電極１４０は、めっき法により形成された銅（Ｃｕ）膜が用いられる。
【００５９】
次に、無機材１５０および電極１６０を基板１１０の第２面１１０Ｂに形成する。無機材１５０は、無機材１３０と同様に形成される。電極１６０は、電極１４０と同様に形成される。以上の方法により、貫通電極基板１００が製造される。
【００６０】
貫通電極基板１００は、上述した構造および方法により製造されることにより、スリット１２５にガスが滞留していたとしても、高い気密性を有することができる。このため、図１に示した力学量センサ１０の内部の空間３００の圧力を一定させることができる。したがって、貫通電極基板１００を用いた力学量センサは安定してその機能を発揮することができる。また、貫通孔１１５の端部において貫通電極１２０、無機材１３０および基板１１０がこの順で配置される。これにより、貫通電極基板形成時（特に熱処理時）に無機材１３０のうち貫通孔１１５の端部近傍にかかる応力が分散され、無機材１３０の欠陥（クラック）または無機材１３０の膜剥がれが防止される。
【００６１】
図９（Ａ）は、貫通電極基板１００−１のＡ１−Ａ２間の上面図であり、図９（Ｂ）は貫通電極基板１００−１のＡ１−Ａ２間の断面図である。
【００６２】
図９（Ｂ）では、貫通電極１２０のうち基板１１０の第１面１１０Ａ側の上面１２０Ａ−１および第２面１１０Ｂ側の上面１２０Ｂ−１は、それぞれ皿状の凹形状を有する。この形状は、貫通電極１２０をＣＭＰ法により金属膜（例えば銅（Ｃｕ）膜）を研磨する際に生じるディッシングによるものである。このとき、貫通電極１２０には、強い圧力が加わる結果、スリット１２５−１の幅が貫通電極基板１００のスリット１２５の幅に比べて大きくなる場合がある。このような場合には、ガスの流動を容易にしてしまう場合がある。しかしながら、貫通電極基板１００−１は、無機材１３０および無機材１５０を有することにより、貫通電極１２０の端部１２０Ｃおよびスリット１２５−１を十分に覆うことができる。このため、貫通電極基板１００−１は、高い気密性を有するうえで、さらにその効果を有することができる。したがって、力学量センサ１０の内部の空間３００の圧力を一定させることができることにより、力学量センサ１０の機能を安定して発揮させることができる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
（２−１．貫通電極基板の構成）
次に、構造の異なる貫通電極基板について説明する。なお、第１実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を援用する。
【００６４】
図１０（Ａ）に貫通電極基板１００−２のＡ１−Ａ２間の上面図を示す。図１０（Ｂ）に貫通電極基板１００−２のＡ１−Ａ２間の断面図を示す。
【００６５】
図１０（Ｂ）に示すように、貫通電極基板１００は、基板１１０、貫通孔１１５、貫通電極１２０、無機材１３０−２、電極１４０、無機材１５０−２および電極１６０を含む。
【００６６】
貫通電極基板１００−２において、貫通電極１２０の側面１２０Ｅと貫通孔１１５の側壁１１５Ａとの間には、スリットが完全に設けられない、またはわずかに設けられてもよい（図２（Ｂ）ではスリット１２５−２として記載）。この場合でも形成時のガスが滞留する場合がある。
【００６７】
無機材１３０−２は、基板１１０の第１面１１０Ａおよび貫通電極１２０の上面１２０Ａと接して設けられる。このとき、無機材１３０−２は、貫通電極１２０の端部１２０Ｃ（およびスリット１２５−２）を覆っている。
【００６８】
無機材１３０−２には、無機絶縁材料が用いられる。この例では、無機材１３０として無機膜１３１および無機膜１３３を積層した膜が用いられる。このとき、無機膜１３１には窒化シリコン膜が用いられる。また、無機膜１３３には、酸化シリコン膜が用いられる。このとき、無機膜１３３の厚さは、無機膜１３１の厚さの１倍以上３０倍以下、より好ましくは２倍以上２０倍以下であることが望ましい。これは、窒化シリコン膜の応力が酸化シリコン膜の応力に比べて大きいことに起因する。
【００６９】
無機膜１３１に用いられる窒化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４ガスおよびＮＨ３ガスなどを用いて形成される。無機膜１３３に用いられる酸化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ４ガスおよびＮ２Ｏガスなどを用いて形成される。
【００７０】
無機材１５０−２は、基板１１０の第２面１１０Ｂおよび貫通電極１２０の上面１２０Ｂと接して設けられる。また、無機材１５０−２は、無機材１３０と同様に貫通電極１２０の端部１２０Ｄおよびスリット１２５を覆っている。
【００７１】
無機材１５０−２には、無機絶縁材料が用いられる。この例では、無機材１５０−２として、無機材１３０−２と同様に、無機膜１５１および無機膜１５３を積層した膜が用いられる。このとき、無機膜１５１には窒化シリコン膜が用いられる。また、無機膜１５３には、酸化シリコン膜が用いられる。
【００７２】
無機膜１３１および無機膜１５１として用いられる窒化シリコン膜は、緻密性が高いため、ガスの流動が防止される。つまり、貫通電極の気密性を高めることができる。
【００７３】
一方で、特に基板１１０と接する、または近接する場合、基板１１０の熱膨張率と貫通電極１２０の熱膨張率との間の違いにより、貫通電極１２０の端部１２０Ｃおよび端部１２０Ｄには応力が集中しやすく、無機材１３０および無機材１５０が破損する場合がある。このとき、図１０（Ｂ）に示すように、無機材１３０および無機材１５０は、積層膜であることにより、応力の緩和（制御）を行うことができる。これにより、気密性を確保しつつ、無機材１３０および無機材１５０の破損が防止される。
【００７４】
＜第３実施形態＞
（３−１．貫通電極基板の構成）
次に、構造の異なる貫通電極基板１００−３について説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を適宜援用する。
【００７５】
図１１は、貫通電極基板１００−３のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１１に示すように、貫通電極基板１００−３は、基板１１０、貫通孔１１５、貫通電極１２１および無機材１３０−３を含む。
【００７６】
下地層１１３は、基板１１０の第１面１１０Ａ、第２面１１０Ｂおよび貫通孔１１５の側壁１１５Ａに設けられる。下地層１１３は、金属酸化物を含む。例えば、金属酸化物には酸化亜鉛が用いられる。下地層１１３は、基板１１０と第３電極１４０との密着性を向上させる機能を有する。
【００７７】
貫通電極１２１は、下地層１１３上に設けられる。貫通電極１２１にはシード層１２２が含まれる。
【００７８】
無機材１３０−３は、基板１１０の第１面１１０Ａ側の下地層１１３Ａおよび貫通電極１２１の上面１２１Ａと接して設けられる。このとき、無機材１３０は、貫通孔１１５および貫通電極１２１と下地層１１３との境界部１２１Ｅを覆っている。
【００７９】
なお、無機材１３０−３と貫通孔１１５との間において、貫通孔１１５の孔径は、適宜設定すればよいが、好ましくは無機材１３０−３の厚さに対して、１倍以上４倍以下であることが望ましい。このとき、無機材１３０−３は、貫通電極１２１と下地層１１３との境界部１２１Ｅを覆うのに十分な厚さを有する。
【００８０】
無機材１３０−３の膜厚が大きい場合、基板１１０の第１面１１０Ａ側において、無機材１３０−３は、上記のように貫通孔１１５を覆うことができる。また、無機材１３０−３は、貫通電極１２０の上面１２０Ａにおいて、開孔部１３５を有する。
【００８１】
無機材１３０−３には、無機絶縁材料が用いられる。この例では、無機材１３０−３として無機膜１３１および無機膜１３３をこの順で積層した膜が用いられる。このとき、無機膜１３１には窒化シリコン膜が用いられる。また、無機膜１３３には、酸化シリコン膜が用いられる。このとき、無機膜１３３の厚さは、無機膜１３１の厚さの１倍以上３０倍以下、好ましくは２倍以上２０倍以下であることが望ましい。
【００８２】
上記構造とすることにより、貫通電極１２１と基板１１０との間に存在する気体などの流体物の移動を抑えることができ、力学量センサ１０内部の圧力を一定とすることができる。
【００８３】
（３−２．貫通電極基板の製造方法）
次に、貫通電極基板１００−３の製造方法を図１２〜図１７に示す。
【００８４】
まず、図１２に示すように、貫通孔１１５の側壁、基板１１０の第１面１１０Ａおよび第２面１１０Ｂに下地層１１３を形成する。下地層１１３は、浸漬法により形成される。下地層１１３には、金属酸化物が含まれる。例えば、金属酸化物には、酸化亜鉛が用いられる。具体的には、基板１１０を酢酸亜鉛二水和物が含まれた溶液に浸漬することにより、下地層１１３が形成される。下地層１１３形成後、熱処理が行われてもよい。
【００８５】
次に、図１３に示すように、基板１１０の第１面１１０Ａ、第２面１１０Ｂおよび貫通孔１１５にシード層１２２を形成する。シード層１２２は、無電解めっき法により形成される。シード層１２２には、銅（Ｃｕ）が含まれる。なお、シード層１２２には、銅以外の材料として、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）が用いられてもよい。
【００８６】
無電解めっき法について、以下に説明する。無電解めっきを行う場合、コンディショナー、アクチベーター、金属塩、還元剤、錯化剤などが用いられる。コンディショナーは、前処理剤として用いられる。コンディショナーは、下地層１１３の表面にＰｄ触媒が付着しやすくするために用いられる。アクチベーターは、Ｐｄ触媒を表面に形成するために用いられる。金属塩は、金属を析出させるための材料である。例えば、銅めっきを行う場合には、硫酸銅が用いられる。還元剤は、金属塩を還元処理するために用いられる。還元剤には、ジメチルアミノボラン（ＤＭＡＢ）、ホルムアルデヒド、塩酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどが用いられる。錯化剤には、金属膜の析出速度を制御するために用いられる。錯化剤には、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）、ロシェル塩（Ｌ−酒石酸カリウムナトリウム四水和物）、クエン酸イオンなどが用いられる。また、無電解めっきを行う前に、脱脂処理を行ってもよい。また、無電解めっき処理後に熱処理を行ってもよい。
【００８７】
次に、図１４に示すように、シード層１２２上にレジスト膜１２７を形成する。レジスト膜１２７は、塗布形成したものを用いてもよいし、ドライフィルムレジストでもよい。レジスト膜１２７は、フォトリソグラフィ法により、所定の形状に加工される。
【００８８】
次に、図１５に示すように、露出したシード層１２５上に貫通電極１２１を形成する。貫通電極１２１は、電解めっき法により形成される。なお、貫通電極１２１にはコンフォーマルめっきがなされる。貫通電極１２１には銅（Ｃｕ）膜が用いられる。上記貫通電極の形成方法は、セミアディティブ法と呼ばれる。貫通電極１２１形成後、レジスト膜１２７を除去する。レジスト膜１２７は、薬液によりに除去してもよいし、ドライエッチング法により除去してもよい。
【００８９】
次に、図１６に示すように、レジスト膜１２７下に設けられていたシード層１２２を除去する。このとき、シード層１２２はウェットエッチング法により除去される。上記方法は、セミアディティブ法と呼ばれる。上記方法を用いることにより、貫通電極１２１を厚く形成することができる。
【００９０】
次に、図１７に示すように、基板１１０の第１面１１０Ａ側において、無機材１３０を下地層１１３および貫通電極１２１の上面１２１Ａと接するように形成する。このとき、無機材１３０は、貫通孔１１５および貫通電極１２１と下地層１１３との境界部１２１Ｅを覆う。
【００９１】
無機材１３０−３には、無機絶縁材料が用いられる。この例では、無機材１３０−３として無機膜１３１および無機膜１３３を積層した膜が用いられる。無機膜１３１には窒化シリコン膜が用いられる。無機膜１３３には、酸化シリコン膜が用いられる。このとき、無機膜１３３の厚さは、無機膜１３１の厚さの１倍以上３０倍以下、より好ましくは２倍以上２０倍以下であることが望ましい。これは、窒化シリコン膜の応力が酸化シリコン膜の応力に比べて大きいことに起因する。
【００９２】
無機材１３０−３は、この例ではプラズマＣＶＤ法により形成される。無機膜１３１に用いられる窒化シリコン膜は、ＳｉＨ４ガスおよびＮＨ３ガスを用いて形成される。無機膜１３３に用いられる酸化シリコン膜は、ＳｉＨ４ガスおよびＮ２Ｏガスを用いて形成される。なお、無機膜１３１および無機膜１３３はスパッタリング法、蒸着法、印刷法により形成されてもよい。
【００９３】
なお、無機材１３０−３と貫通孔１１５との間において、貫通孔１１５の孔径は、適宜設定すればよいが、無機材１３０−３の厚さに対して、好ましくは１倍以上４倍以下であることが望ましい。このとき、無機材１３０−３は、十分な厚さを有する。これにより、上述した基板１１０の第１面１１０Ａ側において、無機材１３０−３は、エピタキシャル方向だけではなく、横方向にも成長する。これにより、無機材１３０−３は、貫通孔１１５を覆うことができる。
【００９４】
無機材１３０−３は、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を組み合わせて、所定の形状に加工される。このとき、無機材１３０−３に対して、貫通電極１２１上に開孔部１３５を形成する。
【００９５】
上記方法により、図１１に示す貫通電極基板１００−３が製造される。
【００９６】
上記方法により製造された貫通電極基板１００−３において、下地層１１３と貫通電極１２１との間（特に下地層１１３と、シード層１２２との間）においては、熱処理が行われることで、金属と金属酸化物との間で熱膨張率の差が生じる場合がある。これにより、ひずみ（応力集中）が生じ、貫通電極と下地層との間の密着性が十分ではなくなる場合がある。（例えば、一方が引っ張り応力で、他方が圧縮応力の場合がある。）このため、下地層１１３と貫通電極１２１との間の境界（界面）において、間隙が生じて、ガスなどの流体物が移動可能となる恐れがある。しかしながら、貫通電極基板１００−３に設けられた無機材１３０−３のうちの無機膜１３１として用いられる窒化シリコン膜は高い緻密性を有する。また、無機材１３０−３は十分に大きい厚さを有する。このため、下地層１１３と貫通電極１２１との間の境界（界面）におけるガスの流動が防止される。
【００９７】
また、貫通孔１１５は、無機材１３０−３により完全に覆われる。つまり、無機材１３０−３を有することにより、貫通電極基板の気密性を高めることができる。
【００９８】
なお、無機材１３０は、積層膜であることにより、応力の緩和（制御）を行うことができる。たとえば、無機膜１３１の窒化シリコン膜に引っ張り応力を持たせ、酸化シリコン膜には圧縮応力を持たせる。このように応力を制御することにより、無機材１３０−３における欠陥の発生（クラック、膜剥がれなど）が抑制される。
【００９９】
＜第４実施形態＞
（４−１．貫通電極基板の構成）
次に、構造の異なる貫通電極基板１００−４について説明する。なお、第１〜第３実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を適宜援用する。
【０１００】
図１８は、貫通電極基板１００−４のＡ１−Ａ２間の断面図である。図１８に示すように、貫通電極基板１００−４は、基板１１０、貫通孔１１５、貫通電極１２０、無機材１３０、および充填材１７０を含む。
【０１０１】
充填材１７０は、貫通孔１１５に設けられる。また、充填材１７０は、貫通電極１２０の側面と接する。充填材１７０には、無機樹脂材料が含まれる。また、充填材１７０には、無機粒子が含まれてもよい。無機粒子は例えば数１０ｎｍ以上数１０μｍ以下の大きさを有する。上記無機粒子には、シリカ、アルミナなどが含まれる。
【０１０２】
充填材１７０は、貫通孔１１５において、貫通電極１２１の側面と接するように充填形成される。充填材１７０は、ゾルゲル法、インクジェット法、浸漬法により形成される。充填材１７０を形成後、適宜熱処理を行ってもよい。これにより、充填材をより緻密にすることができる。
【０１０３】
（変形例１）
なお、第３実施形態で無機材１３０−３には、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜の積層膜を用いる例を示したが、これに限定されない。無機材１３０−３には、焼結体が用いられてもよい。例えば、焼結体として、無機焼結体（セラミックス）が用いられてもよい。
【０１０４】
（変形例２）
第１実施形態において、貫通電極１２０の上面が凹形状を有する例を示したが、これに限定されない。例えば、有底形状である基板（穴ガラス基板という場合がある）に充填めっきを行い、有底形状ではない面側（第２面側）から、該充填めっきされた金属材料が露出するまで基板を研磨することにより貫通電極１２０を形成する場合がある。その場合、有底構造の穴形状が、矩形構造ではなく、先が尖った形状となる。すると充填めっき形状も先が尖った（凸形状）形状となる。このとき、貫通電極の上面は、凸形状でもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０・・・力学量センサ、１００・・・貫通電極基板、１１０・・・基板、１１３・・・下地層、１１５・・・貫通孔、１１７・・・ふためっき膜、１２０・・・貫通電極、１２１・・・貫通電極、１２２・・・シード層、１２５・・・スリット、１２７・・・レジスト膜、１３０・・・無機材、１３１・・・無機膜、１３３・・・無機膜、１３５・・・開孔部、１４０・・・電極、１５０・・・無機材、１５１・・・無機膜、１５３・・・無機膜、１５５・・・開孔部、１６０・・・電極、１７０・・・充填材、２１０・・・基板、２１５・・・開孔部、２２０・・・絶縁層、２３０・・・導電層、２３５・・・薄膜、２５０・・・領域、３００・・・空間
【図１】
2019007760.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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