(57)【要約】【課題】  寄生容量が小さく、ダイヤフラムと固定電極との間の空間が完全密閉されており、かつ固定電極と引出電極の接続の信頼性にも優れた静電容量型圧力センサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  凹部２ａと配線引出溝７が一面２ｂ側に設けられたガラス基体２と、凹部２ａ内に配置された固定電極３と、一端８ａが固定電極３に接続されるとともに他端８ｂが配線引出溝７に配置されてなる引出電極８と、配線引出溝７の一部に充填されるとともにその上面５ａが一面２ｂと同一面を形成するガラス封止材５と、固定電極３と対向するようにガラス基体２の一面２ｂ側に配置されたＳｉからなるダイヤフラム基板４とを具備してなり、ダイヤフラム基板４と、ガラス基体２の一面２ｂ及びガラス封止材５の上面５ａとの間に、凹部２ａを囲む陽極接合部６が形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ１を採用する。【選択図】        図１
2007051935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部及びこの凹部に連通する配線引出溝が一面側に設けられたガラス基体と、前記凹部内に配置された固定電極と、一端が前記固定電極に接続されるとともに他端が前記配線引出溝に配置されてなる引出電極と、前記配線引出溝の一部に充填されるとともにその上面が前記一面と同一面を形成するガラス封止材と、前記固定電極と対向するように前記ガラス基体の一面側に配置されたＳｉからなるダイヤフラム基板とを具備してなり、前記ダイヤフラム基板と、前記ガラス基体の前記一面及び前記ガラス封止材の前記上面との境界に、前記凹部を囲む陽極接合部が形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
【請求項２】
前記ガラス基体及び前記ガラス封止材が耐熱ガラスから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型圧力センサ。
【請求項３】
前記ガラス封止材が、前記引出電極の前記他端よりも一端側に充填され、前記引出電極の前記他端が前記固定電極の端子電極とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量型圧力センサ。
【請求項４】
ガラス基体の一面に凹部及びこの凹部に連通する配線引出溝を設け、前記凹部に固定電極を形成すると共に、一端が前記固定電極に接続されるとともに他端が前記配線引出溝に配置されてなる引出電極を形成する基体形成工程と、
前記配線引出溝の一部にガラス封止材を充填してから、前記ガラス封止材の上面が前記ガラス基体の一面と同一面を形成するまで前記上面を研磨するガラス封止材形成工程と、
前記固定電極と対向するように前記ガラス基体の一面側にＳｉからなるダイヤフラム基板を重ね合わせ、このダイヤフラム基板を前記ガラス基体の前記一面及び前記ガラス封止材の前記上面に陽極接合する接合工程と、からなることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス封止材を、前記引出電極の前記他端よりも一端側に充填することを特徴とする請求項４に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型圧力センサ及びその製造方法に関するものであり、特に、ダイヤフラムと固定電極との間の空間が完全密閉されてなる静電容量型圧力センサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２枚の基板を接合し、両基板にそれぞれ設けた電極間の静電容量の変化として物理量を検知する静電容量型センサが知られており、下記特許文献１には、シリコン基板の接合面に引き出し部を凹設し、いずれか任意の基板に設けた電極を外部に引き出すためのポリシリコンからなる引き出し線を引き出し部内に配設し、引き出し線と引き出し部内面との隙間に絶縁膜を隙間なく設けて引き出し部を封止した静電容量型センサが開示されている。
【特許文献１】特開平７−２８０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の静電容量型センサにおけるシリコン基板には、ダイヤフラム側の可動電極が設けられているために、ダイヤフラム側の電位が印加されている。一方、引き出し線には、固定電極が接続されているために固定電極側の電位が印加されている。このため、引き出し線と引き出し部内面との隙間に設けられた絶縁膜には、ダイヤフラム側の電位と固定電極側の電位とによる電位差が生じており、この電位差によって寄生容量が生じている。特許文献１における絶縁膜は、引き出し部のみならず引き出し部に連続する接続空間にも設けられているため、その形成面積が比較的大きくなっており、このため寄生容量が大きくなっている。このように、特許文献１に記載の静電容量型センサにおいては、その回路内に寄生容量が存在するために、センサの感度が低下してしまうといった問題があった。
【０００４】
また、特許文献１における絶縁膜は、引き出し部側面及び引き出し線を熱酸化処理することによりＳｉＯ２を成長させ、この成長させたＳｉＯ２を絶縁膜としているので、ＳｉＯ２の成長が不十分の場合に絶縁膜中に隙間が生じたり、またＳｉＯ２の成長が完全だったとしても絶縁膜内部にピンホール等が発生する虞があり、この絶縁膜による封止が不完全になる虞があった。
更に、固定電極と引き出し線との間の接続が単なる圧接状態であるため、固定電極と引き出し線との接続の信頼性が低いという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、寄生容量が小さく、ダイヤフラムと固定電極との間の空間が完全密閉されており、かつ固定電極と引出電極の接続の信頼性にも優れた静電容量型圧力センサ及びその製造方法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】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の静電容量型圧力センサは、凹部及びこの凹部に連通する配線引出溝が一面側に設けられたガラス基体と、前記凹部内に配置された固定電極と、一端が前記固定電極に接続されるとともに他端が前記配線引出溝に配置されてなる引出電極と、前記配線引出溝の一部に充填されるとともにその上面が前記一面と同一面を形成するガラス封止材と、前記固定電極と対向するように前記ガラス基体の一面側に配置されたＳｉからなるダイヤフラム基板とを具備してなり、前記ダイヤフラム基板と、前記ガラス基体の前記一面及び前記ガラス封止材の前記上面との間に、前記凹部を囲む陽極接合部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記ガラス基体及び前記ガラス封止材が耐熱ガラスから構成されていることが好ましい。
また、本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記ガラス封止材が、前記引出電極の前記他端よりも一端側に充填され、前記引出電極の前記他端が前記固定電極の端子電極とされていることが好ましい。
【０００７】
本発明の静電容量型圧力センサにおいては、ガラス封止材が配線引出溝の一部に充填されることによって、凹部がガラス基体及びガラス封止材によって囲まれた状態になり、この上にダイヤフラム基板を重ねて陽極接合させることにより、凹部の周囲に陽極接合部を形成させることができる。
また、ガラス封止材の上面がガラス基体の一面と同一面を形成するので、ガラス封止材とガラス基体との間に段差が生じることがなく、これによりダイヤフラム基板をガラス基体に重ね合わせたときにダイヤフラム基板がガラス封止材及びガラス基体に密着され、凹部を完全に密閉させることができる。
また、ダイヤフラム基板と共に凹部を密閉する部材としてガラス封止材が用いられており、このガラス封止材は、従来のＳｉＯ２からなる絶縁膜に比べてピンホール生成等の不具合が発生する虞がないので、凹部を完全に密閉させることが可能になる。
また静電容量型圧力センサにおいては、ガラス封止材が、引出電極とダイヤフラム基板との間に挟まれた状態になるため、このガラス封止材に寄生容量が蓄積されるが、ガラス封止材の形成領域が比較的狭いので、寄生容量が増大する虞がなく、静電容量センサの感度が低下することがない。
【０００８】
次に、本発明の静電容量型圧力センサの製造方法は、ガラス基体の一面に凹部及びこの凹部に連通する配線引出溝を設け、前記凹部に固定電極を形成すると共に、一端が前記固定電極に接続されるとともに他端が前記配線引出溝に配置されてなる引出電極を形成する基体形成工程と、前記配線引出溝の一部にガラス封止材を充填してから、前記ガラス封止材の上面が前記ガラス基体の一面と同一面を形成するまで前記上面を研磨するガラス封止材形成工程と、前記固定電極と対向するように前記ガラス基体の一面側にＳｉからなるダイヤフラム基板を重ね合わせ、このダイヤフラム基板を前記ガラス基体の前記一面及び前記ガラス封止材の前記上面に陽極接合する接合工程と、からなることを特徴とする。
また本発明の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ガラス封止材を、前記引出電極の前記他端よりも一端側に充填することが好ましい。
【０００９】
本発明の静電容量型圧力センサの製造方法によれば、配線引出溝にガラス封止材を充填してからガラス封止材の上面を研磨するので、ガラス封止材の上面が平坦面となり、これにより、ガラス封止材の上面にダイヤフラム基板を陽極接合する際にガラス封止材とダイヤフラム基板との間に隙間やピンホールが生じる虞がなく、凹部を完全に密閉させることができる。
また、ガラス封止材の上面がガラス基体の一面と同一面を形成するまで研磨するので、ガラス封止材とガラス基体との間に段差が生じることがなく、これによりダイヤフラム基板をガラス基体に重ね合わせたときにダイヤフラム基板がガラス封止材及びガラス基体に密着され、凹部を完全に密閉させることができる。
また、ガラス封止材を配線引出溝の一部に充填することによって、凹部がガラス基体及びガラス封止材によって囲まれた状態になり、この上にダイヤフラム基板を重ねて陽極接合させることにより、凹部の周囲に陽極接合部を形成させて凹部を完全に密閉できる。
更に、引出電極の形成の際に、引出電極の一端を固定電極に接続させるので、引出電極と固定電極との接続を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電容量型センサ及びその製造方法によれば、寄生容量が小さく、ダイヤフラムと固定電極との間の空間が完全密閉されており、かつ固定電極と引出電極との接続の信頼性にも優れた静電容量型圧力センサ及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施形態の静電容量型圧力センサを示す断面模式図である。また、図２は静電容量型圧力センサを示す平面模式図であって、ダイヤフラム基板の図示を省略した図である。更に図３は、静電容量型圧力センサを示す図であって、図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。尚、図１の断面模式図は、図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面図である。
【００１２】
図１〜図３に示すように、本実施形態の静電容量型圧力センサ１（以下、「圧力センサ」と表記する）は、ガラス基体２と、ガラス基体２の凹部２ａに形成された固定電極３と、固定電極３に対向配置されて固定電極３と対をなす電極としてのダイヤフラム基板４と、ダイヤフラム基板４とともに凹部２ａを密閉するガラス封止材５とを具備して概略構成されている。また、ダイヤフラム基板４と、ガラス基体２の一面２ｂ及びガラス封止材５の上面５ａとの境界には、凹部２ａを囲む陽極接合部６が形成されており、この陽極接合部６によって凹部２ａが密閉されている。
本実施形態の圧力センサ１においては、ダイヤフラム基板４が周辺雰囲気の圧力変化に伴って撓んで変形すると、ダイヤフラム基板４と固定電極３との間の間隔（ギャップ）が変化し、このギャップの変化を静電容量の変化として固定電極３とダイヤフラム基板４とにより検出することで、静電容量変化から圧力変化を検出できるように構成されている。
【００１３】
ガラス基体２は、図１〜図３に示すように板状の部材であり、例えば一辺の長さが１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍ程度の平面視略矩形状の部材である。その一面２ｂ側には、凹部２ａと、この凹部２ａに連通する配線引出溝７とが設けられている。凹部２ａは、図２に示すように平面視略円形状に形成されており、直径が０．７ｍｍ乃至１．６ｍｍ程度とされ、一面２ｂから凹部２ａの底面までの深さが０．４μｍ乃至１．２μｍ程度とされている。また、配線引出溝７は、この凹部２ａの外縁部から凹部２ａの径方向に沿って延在するように形成されており、配線引出溝７の長さは２００μｍ乃至５００μｍ程度とされ、幅は１００μｍ乃至４００μｍ程度とされ、一面２ｂから溝底面までの深さは凹部２ａの深さとほぼ同程度とされている。
このガラス基体２は、耐熱ガラスから構成されており、具体的にはほうケイ酸ガラスから構成されており、更に具体的にはパイレックス（登録商標）ガラスから構成されている。
【００１４】
固定電極３は、図１及び図２に示すように、凹部２ａの底面のほぼ中央に形成されている。固定電極３は、Ｃｒ／Ａｕ積層膜、Ｔｉ／Ａｕ積層膜、Ｃｒ／Ａｌ積層膜、Ｔｉ／Ａｌ積層膜等からなる平面視略円形状の薄膜電極であり、その直径が凹部２ａの直径よりも小さい０．４ｍｍ乃至１．０ｍｍ程度とされ、厚みが０．１μｍ乃至１μｍ程度とされている。この固定電極３には引出電極８が接続されている。引出電極８は、凹部２ａから配線引出溝７に渡って平面視略矩形状に形成されており、その一端８ａが凹部２ａ内において固定電極３に接続されており、他端８ｂが配線引出溝７に配置されている。この引出電極８は、固定電極３と同様にＣｒ／Ａｕ積層膜、Ｔｉ／Ａｕ積層膜、Ｃｒ／Ａｌ積層膜、Ｔｉ／Ａｌ積層膜等からなる薄膜電極であり、長さが１５０μｍ乃至４５０μｍ程度とされ、幅は配線引出溝７の幅より狭い５０μｍ乃至２５０μｍ程度とされ、厚みは固定電極３の厚みとほぼ同程度とされている。
【００１５】
次に図１〜図３に示すように、ガラス封止材５は、配線引出溝７の一部に充填されている。またガラス封止材５は、引出電極８の他端８ｂよりも一端８ａ側に充填されている。これによりガラス封止材５は、引出電極８の他端８ｂを埋めることなく露出させている。即ちガラス封止材５は引出電極８の上に充填されるが、配線引出溝７の全部、即ち引出電極８の他端８ｂまで覆うように形成されることは望ましくない。また、ガラス封止材５は、凹部２ａ側にはみ出さなければ良いが、凹部２ａに対するデッドスペースをできるだけ小さくすることが圧力検出に有効な観点から、できるだけ配線引出溝７の凹部２ａ寄りに位置させることが望ましい。
更にまた、ガラス封止材５は、配線引出溝７を区画する側壁面に接するように充填されていることが望ましい。またガラス封止材５は、その上面５ａがガラス基体２の一面２ｂと同一面を構成するまで充填されていることが望ましい。
以上の構成によって、配線引出溝７は、ガラス封止材５によって、凹部２ａ側と、引出電極８の他端８ｂ側とに分断された状態になる。また、引出電極８は、ガラス封止材５とガラス基体２との間を通って、凹部２ａの外部にその他端８ｂが引き出された形になる。これにより引出電極８の他端８ｂが固定電極８の端子電極として機能する。
ガラス封止材５の配線引出溝７の長手方向に沿う長さは、例えば１００μｍ乃至３００μｍ程度にすることが望ましい。この長さが短すぎると、ダイヤフラム基板４との陽極接合部６が狭くなり、凹部２ａの密閉性が低下してしまうので好ましくない。また、ガラス封止材５の材質は、ガラス基体２の材質と同じ材質にすることが望ましい。
【００１６】
次に、図１及び図３に示すように、ガラス基体２の一面２ｂ側には、少なくとも凹部２ａ及びガラス封止材５を覆うＳｉからなるダイヤフラム基板４が配置されている。このダイヤフラム基板４は、厚み０．０４ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度のシリコン（Ｓｉ）基板であり、凹部２ａ内の固定電極３と対向するようにガラス基体２の一面２ｂ側に配置されている。また、ダイヤフラム基板４は、ガラス基体２及びガラス封止材５によって固定電極３及び引出電極８に対して絶縁されている。更に、ダイヤフラム基板４の固定電極３と対向する面は、導電性を有していることが望ましく、ダイヤフラム基板４全体が導電性を有していても良い。以上の構成によってダイヤフラム基板４は、固定電極３とともに静電容量変化を検知する電極として機能する。ダイヤフラム基板４上には取出電極９が形成されており、この取出電極９を介してダイヤフラム基板４が外部回路に接続される。
【００１７】
またダイヤフラム基板４は、ガラス基体２の一面２ｂ及びガラス封止材５の上面５ａとに陽極接合されており、これにより凹部２ａを囲む陽極接合部６が形成されている。陽極接合部６は、少なくとも凹部２ａを囲む外周部分及び配線引出溝７の凹部２ａ寄りの周辺部と、ガラス封止材５の上面５ａとに形成されていればよい。
【００１８】
凹部２ａは、ダイヤフラム基板４と、凹部２ａを形成するガラス基体２と、配線引出溝７に充填されたガラス封止材５によって完全に密閉されている。ダイヤフラム基板４とガラス基体２との境界面、及びダイヤフラム基板４とガラス封止材５との境界面には、凹部２ａを囲むように陽極接合部６が形成されており、更に配線引出溝７にはガラス封止材５が隙間なく埋められているために、凹部２ａが外気から完全に遮断された状態になっている。尚、凹部２ａ内の雰囲気は、圧力の検出感度を高める点から減圧雰囲気とすることが望ましい。
【００１９】
凹部２ａにおいては、固定電極３とダイヤフラム基板４が０．３μｍ乃至１．１μｍ程度のギャップを空けて対向している。固定電極３には、前述したように引出電極８が接続されており、この引出電極８は、ガラス封止材５の下側を通って配線引出溝７に配設されており、引出電極８の他端８ｂが凹部２ａの外部に位置している。一方、ダイヤフラム基板４には上述のように取出電極９が形成されている。そして、引出電極８の他端８ｂと取出電極９とを、静電容量検出用の外部回路に接続させ、この回路で静電容量の変化を検出することで、圧力変化の検出が可能になっている。
【００２０】
本実施形態の圧力センサ１においては、ガラス封止材５が配線引出溝７の一部に充填されることによって、凹部２ａがガラス基体２及びガラス封止材５によって囲まれた状態になり、更にこの上にダイヤフラム基板４を重ねて陽極接合させることにより、凹部２ａの周囲に陽極接合部６が形成されて凹部２ａを完全に密閉させることができる。
また、ダイヤフラム基板４と共に凹部２ａを密閉する部材としてガラス封止材５が用いられており、このガラス封止材５は、従来のＳｉＯ２からなる絶縁膜に比べてピンホール生成等の不具合が発生する虞がないので、凹部２ａを完全に密閉させることができる。また、ガラス基体２とガラス封止材５は同一の材料から構成されるので、ガラス封止材５を配線引出溝７に充填させる際にガラス封止材５が配線引出溝７の壁面に良く馴染んで、ガラス封止材５による凹部２ａの密閉性を高めることができる。
更に、ガラス封止材５が、引出電極８とダイヤフラム基板４との間に挟まれた状態になるため、このガラス封止材５に寄生容量が蓄積されるが、ガラス封止材５の形成領域が比較的狭いので、寄生容量が増大する虞がなく、圧力センサ１の感度の低下を防止することができる。
【００２１】
また、ガラス基体２の一面２ｂとガラス封止材５の上面５ａとが、同一面上に配置されることで、ガラス基体２とガラス封止材５の間に段差が生じる虞が無く、これによりダイヤフラム基板４とガラス封止材５との間に隙間が生じる虞がなく、凹部２ａを完全に密閉させることができる。
更に、ガラス基体２及びガラス封止材５を耐熱ガラスで構成することにより、シリコンからなるダイヤフラム基板４との間で陽極接合部６を形成させることが出来、凹部２ａを完全に密閉させることができる。
更にまた、引出電極８の他端８ｂが固定電極３の端子電極とされており、この他端８ｂはガラス基体２の一面２ｂ側に露出されているので、ダイヤフラム基板４に設けられた取出電極９と同じ側に位置することになり、これにより圧力センサ１に対する配線接続を容易に行うことができる。
【００２２】
次に、本実施形態の圧力センサ１の製造方法について説明する。この製造方法は、ガラス基体２の凹部２ａ及び配線引出溝７に固定電極３及び引出電極８を形成する基体形成工程と、ガラス封止材形成工程と、ガラス基体２とダイヤフラム基板４を陽極接合する接合工程と、から概略構成されている。以下、各工程について詳細に説明する。
【００２３】
「基体形成工程」
基体形成工程では、まず図４に示すように、耐熱ガラスからなるガラス基体２の一面２ｂ上に凹部２ａ及び配線引出溝７を形成する。具体的には、ガラス基体２の一面２ｂ全面に図示しないレジスト膜を形成してからこのレジスト膜をパターニングしてマスク層（図示略）とする。マスク層は、凹部２ａ及び配線引出溝７の平面視形状に対応する形状にパターニングすることが望ましい。これによりマスク層には、凹部２ａ及び配線引出溝７の平面視形状に対応する形状の開口部が形成される、次に、開口部から露出するガラス基体２に対してイオンミリング法によりエッチングを行って、凹部２ａ及び配線引出溝７を形成する。そして、マスク層を除去する。このようにしてガラス基体２の一面２ｂ上に凹部２ａ及び配線引出溝７を設ける。
【００２４】
次に図５に示すように、凹部２ａ及び配線引出溝７の内部に、固定電極３及び引出電極８を形成する。引出電極８は、一端８ａが固定電極３に接続されるように形成する。具体的には、ガラス基体２の一面２ｂ及び凹部２ａ並びに配線引出溝７に図示しないレジスト膜を形成してからこのレジスト膜をパターニングしてマスク層（図示略）とする。マスク層には、固定電極３及び引出電極８の平面視形状に対応する形状の開口部が形成されている。次に、蒸着法若しくはスパッタリング法により導電膜を成膜し、その後にマスク層を除去する。このようにして凹部２ａ及び配線引出溝７に、導電膜からなる固定電極３及び引出電極８を形成する。
【００２５】
「ガラス封止材形成工程」
次にガラス封止材形成工程では、先ず図６に示すように、ガラス基体２の一面２ｂ及び凹部２ａ並びに配線引出溝７にレジスト膜を形成してからこのレジスト膜をパターニングしてマスク層Ｍとする。マスク層Ｍには、ガラス封止材５の平面視形状に対応する形状の開口部Ｍ１が形成されている、この開口部Ｍ１は、配線引出溝７の少なくとも一部と重なるように形成されている。これにより、後工程でガラス封止材５を開口部Ｍ１に充填した際に、引出電極８の他端８ｂがガラス封止材５によって埋められることなく露出された状態になる。
次に、図７に示すように、ガラス封止材５をスパッタリング法で開口部Ｍ１に充填する。同時にマスク層Ｍ上にはガラス封止材５の構成材料５ｂが積層される。開口部Ｍ１に充填するガラス封止材５は、その上面５ａが少なくともガラス基体２の一面２ｂから突出するまで厚く形成する。開口部Ｍ１に充填されたガラス封止材５の上面５ａは、図７に示すように、開口部Ｍ１の端部側に寄るほど盛り上がった状態になる。また、ガラス封止材５を開口部Ｍ１に充填することで、ガラス封止材５と配線引出溝７の壁面とが密着された状態になる。尚、ガラス封止材５の材質は、ガラス基体２と同一の材質であることが好ましい。また、ガラス封止材５の上面５ａの盛り上がりは、一般的にはステップカバレッジと呼ばれる現象によって引き起こされるものであり、スパッタリング法でガラス封止材５を形成する場合には避けられない現象である。
【００２６】
次に、図８に示すようにマスク層Ｍを除去してから、図９に示すようにガラス封止材５の上面５ａを研磨して平坦にする。研磨の際には、ガラス封止材５の上面５ａが、ガラス基体２の一面２ｂと同一面を形成する程度の高さまで研磨することが望ましい。また、ガラス封止材５の上面５ａとガラス基体２の一面２ｂとを同一面とするために、ガラス封止材５の研磨とともにガラス基体２の一面２ｂを同時に研磨しても良い。具体的な研磨方法としては、ケミカルメカニカルポリッシング法（ＣＭＰ法）や、ラッピング法等を用いることができるが、特にＣＭＰ法を用いることが好ましい。
【００２７】
「接合工程」
次に接合工程では、図１０に示すように、真空雰囲気中において、シリコン基板からなるダイヤフラム基板４をガラス基体２の一面２ｂ上に配置する。ダイヤフラム基板４の大きさは少なくとも、凹部２ａを完全に覆うとともにガラス封止材５の上面５ａを覆う程度の大きさとすることが望ましい。
ダイヤフラム基板４をガラス基体２の上に配置したならば、ダイヤフラム基板４とガラス基体２とを数百度程度に加熱し、ダイヤフラム基板４とガラス基体２にそれぞれ電極を接続させて数百Ｖ〜数ｋＶの電圧を印加して陽極接合を行う。この陽極接合によって、ガラス基体２の一面２ｂ及びガラス封止材５の上面５ａと、ダイヤフラム基板４との境界面で化学結合が生じて陽極接合部６が形成される。陽極接合部６は、真空雰囲気において凹部２ａを囲むように形成される。これにより、凹部２ａの内部雰囲気が減圧雰囲気を保ったままで凹部２ａが完全に密閉される。
【００２８】
尚、ダイヤフラム基板４の大きさは、ガラス基体２の一面２ｂとほぼ同じ大きさであっても良い。この場合は、ダイヤフラム基板４を重ねることによって引出電極８の他端８ｂが隠れてしまうので、陽極接合の後で引出電極８の他端８ｂを露出させるようにダイヤフラム基板４の一部に貫通孔を設けることが望ましい。
【００２９】
最後に、図１１に示すように、ダイヤフラム基板４上に取出電極９を形成する。取出電極９は、ダイヤフラム基板４上に図示しないマスク層を形成するとともに導電膜を形成し、マスク層を除去することで導電膜をパターニングすることによって形成される。
このようにして、図１〜図３に示す圧力センサ１が得られる。
【００３０】
上記の圧力センサ１の製造方法によれば、配線引出溝７にガラス封止材５を充填してからガラス封止材５の上面５ａを研磨するので、ガラス封止材５の上面５ａが平坦面となり、これにより、ガラス封止材５の上面５ａにダイヤフラム基板４を陽極接合する際にガラス封止材５とダイヤフラム基板４との間に隙間やピンホールが生じる虞がなく、凹部２ａを完全に密閉させることができる。
また、ガラス封止材５を配線引出溝７の一部に充填することによって、凹部２ａがガラス基体２及びガラス封止材５によって囲まれた状態になり、この上にダイヤフラム基板４を重ねて陽極接合させることにより、凹部２ａの周囲に陽極接合部６を形成させて凹部２ａを完全に密閉できる。
更に、引出電極８の形成の際に、引出電極８の一端８ａを固定電極３に接続させるので、引出電極８と固定電極３との接続を確実に行うことができる。
【００３１】
また、ガラス基体２の一面２ｂとガラス封止材５の上面５ａとが同一面になるまでガラス封止材５を研磨することにより、固定電極３に対してダイヤフラム基板４を平行に配置することができる。これにより、ダイヤフラム基板４と固定電極３表面との間隔を常に一定に保つことが可能となり、圧力センサ１における容量変化のバラツキを低減させることが出来、感度の良い圧力センサ１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサを示す断面模式図である。
【図２】図２は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサを示す平面模式図であって、ダイヤフラム基板の図示を省略した図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態の静電容量型圧力センサを示す図であって、図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。
【図４】図４は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法における基体形成工程を説明するための図であって、図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図である。
【図５】図５は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法における基体形成工程を説明するための図であって、図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図である。
【図６】図６は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法におけるガラス封止材形成工程を説明するための図であって、Ａは図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図であり、Ｂは図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。
【図７】図７は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法におけるガラス封止材形成工程を説明するための図であって、Ａは図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図であり、Ｂは図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。
【図８】図８は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法におけるガラス封止材形成工程を説明するための図であって、Ａは図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図であり、Ｂは図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。
【図９】図９は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法におけるガラス封止材形成工程を説明するための図であって、Ａは図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図であり、Ｂは図２のＹ−Ｙ’線に対応する断面模式図である。
【図１０】図１０は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法における接合工程を説明するための図であって、図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図である。
【図１１】図１１は本発明の実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法における接合工程後の後工程を説明するための図であって、図２のＸ−Ｘ’線に対応する断面模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…圧力センサ（静電容量型圧力センサ）、２…ガラス基体、２ａ…凹部、２ｂ…一面、３…固定電極、４…ダイヤフラム基板、５…ガラス封止材、５ａ…上面、６…陽極接合部、７…配線引出溝、８…引出電極、８ａ…一端、８ｂ…他端（端子電極）
【図１】
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【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】
2007051935.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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