(57)【要約】【課題】可動電極と固定電極との間の短絡を防止することができると共に、高感度で圧力検出を行うことができる静電容量型圧力センサを提供すること。【解決手段】ガラス基板１１のキャビティ１７内には、第１導電部材１２が埋設されている。ガラス基板１１のキャビティ１７以外の領域に、第２導電部材１３が埋設されている。ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、第１導電部材１２の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ａが形成されており、第２導電部材１３の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ｂが形成されている。ガラス基板１１の主面１１ａ側の第１導電部材１２は、中央に向って深くなる凹部１２ａを有する。ガラス基板１１の主面１１ａの接合面１１ｄ上には、圧力センサの可動電極である感圧ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向する一対の主面を有し、前記一対の主面の両方の主面で露出するように埋め込まれた固定電極となる第１導電部材を有するガラス基板と、前記ガラス基板の一方の主面上に接合されており、前記第１導電部材と所定の間隔をおいて対向して配置された可動電極を有するシリコン基板と、を具備し、前記第１導電部材は、中央に向って深くなる凹部を有することを特徴とする静電容量型圧力センサ。
【請求項２】
前記ガラス基板は、前記シリコン基板と電気的に接続されており、前記ガラス基板の少なくとも他方主面で露出する第２導電部材を有することを特徴とする請求項１記載の静電容量型圧力センサ。
【請求項３】
前記ガラス基板の他方の主面において、前記第１及び第２導電部材上に引き出し電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電容量型圧力センサ。
【請求項４】
前記第１及び第２導電部材がシリコンで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電容量型圧力センサ。
【請求項５】
前記ガラス基板と前記シリコンとの界面においてＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の静電容量型圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量を用いて圧力を検知する静電容量型圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型圧力センサは、可動電極である感圧ダイヤフラムを有する基板と、固定電極を有する基板とを、感圧ダイヤフラムと固定電極との間に所定の間隔（キャビティ）を有するように接合することにより構成されている。この静電容量型圧力センサにおいては、感圧ダイヤフラムに圧力が加わると感圧ダイヤフラムが変形し、これにより感圧ダイヤフラムと固定電極との間隔が変わる。この間隔の変化により感圧ダイヤフラムと固定電極との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を利用して圧力の変化を検出する（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許第２７７２１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような静電容量型圧力センサは、さらなる小型化が望まれており、固定電極と可動電極との間のキャビティの間隔もより狭いものが要求される。また、静電容量型圧力センサにおいては、このようにキャビティ間隔が狭い状態で高い圧力を検出できることも望まれている。したがって、相対的に高い圧力が加わっても可動電極と固定電極との間の短絡がなく、しかも高感度で圧力検出が可能である静電容量型圧力センサへの要求が高まってきている。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、可動電極と固定電極との間の短絡を防止することができると共に、高感度で圧力検出を行うことができる静電容量型圧力センサ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】
【０００５】
本発明の静電容量型圧力センサは、相互に対向する一対の主面を有し、前記一対の主面の両方の主面で露出するように埋め込まれた固定電極となる第１導電部材を有するガラス基板と、前記ガラス基板の一方の主面上に接合されており、前記第１導電部材と所定の間隔をおいて対向して配置された可動電極を有するシリコン基板と、を具備し、前記第１導電部材は、中央に向って深くなる凹部を有することを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなる凹部を有するので、感圧ダイヤフラムが外圧により変形しても第１導電部材と接触せず、第１導電部材のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラムと第１導電部材との間の間隔がほぼ均一になる。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となり、センサとしてのダイナミックレンジが大きくなる。
【０００７】
本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記ガラス基板は、前記シリコン基板と電気的に接続されており、前記ガラス基板の少なくとも他方主面で露出する第２導電部材を有することが好ましい。
【０００８】
本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記ガラス基板の他方の主面において、前記第１及び第２導電部材上に引き出し電極が形成されていることが好ましい。この構成によれば、外部への取り出し電極を一つの面上に形成できるので、表面実装に適したデバイスとすることができる。
【０００９】
本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記第１及び第２導電部材がシリコンで構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の静電容量型圧力センサにおいては、前記ガラス基板と前記シリコンとの界面においてＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合を有することが好ましい。この構成によれば、ガラス基板とシリコンとの界面においてＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合を有するので、ガラスとシリコンとが強固に接合されて、両者間の密着性が向上し、キャビティの気密性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の静電容量型圧力センサによれば、相互に対向する一対の主面を有し、前記一対の主面の両方の主面で露出するように埋め込まれた固定電極となる第１導電部材を有するガラス基板と、前記ガラス基板の一方の主面上に接合されており、前記第１導電部材と所定の間隔をおいて対向して配置された可動電極を有するシリコン基板と、を具備し、前記第１導電部材は、中央に向って深くなる凹部を有するので、可動電極と固定電極との間の短絡を防止することができると共に、高感度で圧力検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、固定電極が一段階で窪んだ凹部を有する態様について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの断面図である。図中１１はガラス基板を示す。ガラス基板１１は、相互に対向する一対の主面１１ａ，１１ｂを有する。このガラス基板１１の後述するキャビティ１７内には、固定電極である第１導電部材１２が埋設されている。また、ガラス基板１１のキャビティ１７以外の領域に、後述する可動電極用の接続電極である第２導電部材１３が埋設されている。第１及び第２導電部材１２，１３は、それぞれ主面１１ａ，１１ｂでそれぞれ露出している。
【００１３】
ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、第１導電部材１２の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ａが形成されており、第２導電部材１３の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ｂが形成されている。このように引き出し電極１４ａ，１４ｂがそれぞれ主面１１ｂ上に設けられていることにより、外部への取り出し電極を一つの面上に形成できるので、表面実装に適したデバイスとすることができる。
【００１４】
ガラス基板１１の主面１１ａは、キャビティ１７を構成するための凹部１１ｃが形成されている。この凹部１１ｃの幅は、少なくとも固定電極である第１導電部材１２の幅よりも大きく設定することが望ましい。このように設定することにより、第１導電部材１２をシリコンで構成する場合に、キャビティ１７内にガラスとシリコンとの界面が存在し、他の材料間の界面が存在しないことになり、キャビティ１７内の密閉性を向上させることができる。
【００１５】
第１及び第２導電部材１２，１３を構成する材料としては、シリコン、金属などの導電性材料を用いることができるが、第１導電部材１２については、上記のようにガラスとの間の密閉性を考慮して、シリコンで構成することが好ましい。
【００１６】
ガラス基板１１の主面１１ａ側の第１導電部材１２は、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなる凹部１２ａを有する。この凹部１２ａは、一段階の段差により構成されている。凹部１２ａは、後述する感圧ダイヤフラムの断面における変形形状に応じた断面形状を有する。すなわち、凹部１２ａの断面形状は、感圧ダイヤフラムが外圧により変形しても第１導電部材１２と接触せず、第１導電部材１２のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラムと第１導電部材１２との間の間隔がほぼ均一になるように適宜設定することが好ましい。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となる。
【００１７】
ガラス基板１１の主面１１ａの接合面（凹部１１ｃ以外の領域）１１ｄ上には、圧力センサの可動電極である感圧ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。これにより、ガラス基板１１の凹部１１ｃとシリコン基板１６との間でキャビティ１７が形成される。これにより、感圧ダイヤフラム１６ａ（可動電極）と第１導電部材１２（固定電極）との間に静電容量が発生する。
【００１８】
第２導電部材１３とシリコン基板１６との間には電極１５が介在されている。なお、第２導電部材１３がシリコン基板６と電気的に接続される材料で構成されていれば、電極１５を設けずに、第２導電部材１３とシリコン基板１６とを直接接合する構成にしても良い。
【００１９】
ガラス基板１１とシリコン基板１６との間の界面（接合部１１ｄ）は、高い密着性を有することが好ましい。ガラス基板１１にシリコン基板１６を接合する場合には、ガラス基板１１の接合部１１ｄ上にシリコン基板１６を搭載し、陽極接合処理を施すことにより、両基板１１，１６の密着性を高くすることができる。このようにガラス基板１１とシリコン基板１６との界面で高い密着性を発揮することにより、感圧ダイヤフラム１６ａとガラス基板１１の凹部１１ｃとの間で構成するキャビティ１７内の気密性を高く保つことができる。
【００２０】
ここで、陽極接合処理とは、所定の温度（例えば４００℃以下）で所定の電圧（例えば３００Ｖ〜１ｋＶ）を印加することにより、シリコンとガラスとの間に大きな静電引力が発生して、界面で共有結合を起こさせる処理をいう。この界面での共有結合は、シリコンのＳｉ原子とガラスに含まれるＳｉ原子との間のＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合である。したがって、このＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合により、シリコンとガラスとが強固に接合して、両者間の界面で非常に高い密着性を発揮する。このような陽極接合を効率良く行うために、ガラス基板１１のガラス材料としては、ナトリウムなどのアルカリ金属を含むガラス材料（例えばパイレックス（登録商標）ガラス）であることが好ましい。
【００２１】
第１及び／又は第２導電部材１２，１３がシリコンで構成されている場合には、ガラス基板１１と第１及び／又は第２導電部材１２，１３との間の界面も陽極接合されていることが好ましい。後述するように、これらの界面は、加熱下において第１及び／又は第２導電部材１２，１３をガラス基板１１に押し込むことにより形成される。このような方法により得られた界面でも高い密着性を発揮できるが、第１及び／又は第２導電部材１２，１３をガラス基板１１に押し込んだ後に、陽極接合処理を施すことにより、密着性をより高くすることができる。
【００２２】
このような構成を有する静電容量型圧力センサにおいては、感圧ダイヤフラム１６ａとガラス基板１１内の固定電極である第１導電部材１２との間に所定の静電容量を有する。この圧力センサに圧力が加わると、感圧ダイヤフラム１６ａが圧力に応じて可動する。これにより、感圧ダイヤフラム１６ａが変位する。このとき、感圧ダイヤフラム１６ａとガラス基板１１内の固定電極との間の静電容量が変化する。したがって、この静電容量をパラメータとして、その変化を圧力変化とすることができる。
【００２３】
この静電容量型圧力センサにおいては、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなる凹部１２ａを有するので、感圧ダイヤフラム１６ａの断面における変形形状に応じた断面形状を有する。すなわち、凹部１２ａの断面形状は、感圧ダイヤフラムが外圧により変形しても第１導電部材１２と接触せず、第１導電部材１２のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラムと第１導電部材１２との間の間隔がほぼ均一になる。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となり、センサとしてのダイナミックレンジが大きくなる。また、このような構成によれば、性能を維持しつつ、固定電極である第１導電部材１２と可動電極である感圧ダイヤフラム１６ａとの間のギャップを比較的小さくすることができるので、さらなる小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
次に、本実施の形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【００２５】
まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１８を準備する。不純物としては、ｎ型不純物でも良く、ｐ型不純物でも良い。濃度としては、例えば０．０１Ω・ｃｍ程度とする。そして、図２（ａ）に示すように、このシリコン基板１８の一方の主面をエッチングして、第１及び第２導電部材１２，１３に相当する突出部１８ａ，１８ｂを形成する。すなわち、突出部１８ａが第１導電部材１２に相当し、突出部１８ｂが第２導電部材１３に相当する。
【００２６】
次いで、突出部１８ａ，１８ｂを形成したシリコン基板１８上にガラス基板１１を置く。さらに、真空下で、このシリコン基板１８及びガラス基板１１を加熱し、シリコン基板１８をガラス基板１１に押圧して突出部１８ａ，１８ｂをガラス基板１１の主面１１ｂに押し込んで、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１８とガラス基板１１とを接合する。このときの温度は、シリコンの融点以下であって、ガラスが変形可能である温度（例えば、ガラスの軟化点温度以下）が好ましい。例えば加熱温度は約８００℃である。
【００２７】
さらに、シリコン基板１８の突出部１８ａ，１８ｂとガラス基板１１との界面１１ｅでの密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。この場合、シリコン基板１８及びガラス基板１１にそれぞれ電極をつけて、約４００℃以下の加熱下で約３００Ｖ〜１ｋＶの電圧を印加することにより行う。これにより両者の界面での密着性がより高くなり、静電容量型圧力センサのキャビティ１７の気密性を向上させることができる。
【００２８】
次いで、ガラス基板１１の主面１１ａ側を研磨処理して、シリコン基板１８の突出部１８ａ，１８ｂを主面１１ａで露出させる。次いで、シリコン基板１８の裏面（突出部１８ａ，１８ｂを設けない面）側をエッチングしてガラス基板１１の主面１１ｂを露出させる。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。また、裏面のシリコンは研磨による加工で除去しても良い。
【００２９】
その後、突出部１８ａ及びガラス基板１１の主面１１ａの上面をエッチングして、図３（ａ）に示すように、凹部１１ｃと感圧ダイヤフラム１６ａとを接触させないための凹部１２ａを形成する。この場合、シリコン基板１８の露出部上にレジスト膜を形成し、凹部１１ｃ形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコンをエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。このようにして凹部１１ｃを設ける。次いで、同様にして凹部１２ａを形成する。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。ただし、ウェットエッチングの場合には、シリコンとガラスでエッチングレートに差が出るため、シリコンとガラスの境界で段差が出ないように条件設定する必要がある。これにより、ガラス基板１１に凹部１１ｃ，１２ａを有する第１導電部材１２及び第２導電部材１３が埋め込まれた状態となる。
【００３０】
次いで、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ｂ側において、第１及び第２導電部材１２，１３の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ａ，１４ｂを形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ｂの第１及び第２導電部材１２，１３上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、引き出し電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３１】
また、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ側において、第２導電部材１３の露出部分と電気的に接続するように電極１５を形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ａの第２導電部材１３上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３２】
次いで、図３（ｂ）に示すように、あらかじめエッチングなどにより数十μｍ程度の所定の厚さに形成したシリコン基板１６を、感圧ダイヤフラム１６ａが固定電極である第１導電部材１２と所定の間隔をおいて位置するようにして、ガラス基板１１の接合部１１ｄ上に接合する。このとき、シリコン基板１６及びガラス基板１１に対して、約４００℃以下の加熱下で約５００Ｖ程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板１６とガラス基板１１との間の界面での密着性がより高くなり、キャビティ１７の気密性を向上させることができる。
【００３３】
このようにして得られた静電容量型圧力センサは、固定電極である第１導電部材１２が引き出し電極１４ａと電気的に接続され、感圧ダイヤフラム１６ａが電極１５及び第２導電部材１３を介して引き出し電極１４ｂと電気的に接続されている。したがって、感圧ダイヤフラム１６ａと固定電極との間で検知された静電容量の変化の信号は、引き出し電極１４ａ，１４ｂから取得することができる。この信号に基づいて測定圧力を算出することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る静電容量型圧力センサによれば、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなる凹部１２ａを有するので、感圧ダイヤフラム１６ａが外圧により変形しても第１導電部材１２と接触せず、第１導電部材１２のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラム１６ａと第１導電部材１２との間の間隔がほぼ均一になる。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となり、センサとしてのダイナミックレンジが大きくなる。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、固定電極が多段階で窪んだ凹部を有する態様について説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサの断面図である。図４において、図１と同じ部分については図１と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
図４に示す構成においては、第１導電部材１２が多段で構成された凹部１２ｂを有する。この凹部１２ｂも、凹部１２ａと同様に、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなっている。凹部１２ｂも、感圧ダイヤフラム１６ａの断面における変形形状に応じた断面形状を有する。この場合においても、凹部１２ｂの断面形状は、感圧ダイヤフラム１６ａが外圧により変形しても第１導電部材１２と接触せず、第１導電部材１２のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラム１６ａと第１導電部材１２との間の間隔がほぼ均一になるように適宜設定することが好ましい。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となる。凹部１２ｂは、実施の形態１において示した凹部１２ａよりも感圧ダイヤフラム１６ａの変形形状により近い断面形状を有するので、より高感度の圧力センサを実現することができる。なお、図４においては、凹部１２ｂが２段階で窪んだ凹部を示しているが、本発明はこれに限定されず、３段階以上で窪んだ凹部を用いても良い。
【００３７】
図４に示す第１導電部材１２の凹部１２ｂを形成する場合、例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示すようにする。まず、図５（ａ）に示すように、第１導電部材１２の表面上にレジスト膜を形成し、凹部１２ｂにおける各段の深さに応じて厚さが異なるように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）する。この場合、レジスト膜のパターニングに、領域により光の透過率を変えたマスクを用いる。例えば、図５（ａ）に示すようにレジスト膜を残存させる場合、レジスト膜１９ａに相当する領域に最も光が照射されるように透過率を最も高くし、レジスト膜１９ｂに相当する領域に次に光が照射されるように透過率を２番目に高くし、レジスト膜１９ｃに相当する領域に最も光が照射されないように透過率を最も低く設定する。このようなマスクを用いて露光を行って現像を行うことにより、図５（ａ）に示すようにレジスト膜１９ａ〜１９ｃを残存させることができる。
【００３８】
このレジスト膜１９ａ〜１９ｃをマスクとしてシリコンをエッチングすると、まず一番薄いレジスト膜１９ｃが除去されてレジスト膜１９ｃに対応する領域にシリコンが露出する。これにより、図５（ｂ）に示すように、その領域のシリコンがエッチングされる。このとき、レジスト膜１９ａ，１９ｂもそれぞれ厚さが薄くなる。さらにエッチングを続けると、次に薄いレジスト膜１９ｂが除去されてレジスト膜１９ｂに対応する領域にシリコンが露出し、その領域のシリコンがエッチングされる。このとき、レジスト膜１９ａもそれぞれ厚さが薄くなると共に、レジスト膜１９ｃに対応する領域のシリコンがより深くエッチングされる。そして、さらにエッチングを続けると、次に薄いレジスト膜１９ａが除去されてレジスト膜１９ａに対応する領域にシリコンが露出し、その領域のシリコンがエッチングされる。このとき、レジスト膜１９ｃ，１９ｂに対応する領域のシリコンがより深くエッチングされる。このようにして、図５（ｃ），（ｄ）に示すような形状の凹部１２ｂを形成することができる。
【００３９】
なお、図４に示す第１導電部材１２の凹部１２ｂを形成する方法は、上記の方法に限定されず、実施の形態１で説明したようなエッチングを複数回行う方法やＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いる方法などでも良い。また、使用するレジスト膜やエッチャントなどについては、第１導電部材１２の材料により適宜選択する。
【００４０】
本実施の形態に係る静電容量型圧力センサによれば、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなる凹部１２ｂを有するので、感圧ダイヤフラム１６ａが外圧により変形しても第１導電部材１２と接触せず、第１導電部材１２のほぼ全面にわたって感圧ダイヤフラム１６ａと第１導電部材１２との間の間隔がほぼ均一になる。これにより、被測定圧力が相対的に高い場合であっても高感度で圧力検出を行うことが可能となり、センサとしてのダイナミックレンジが大きくなる。
【００４１】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図４に示すような多段階形状の凹部を有する第１導電部材を有する静電容量型圧力センサと、平坦形状の第１導電部材を有する静電容量型圧力センサについて、圧力Ｐが加わったときの感圧ダイヤフラムの変位量を調べた。この結果を図６（ａ），（ｂ）に示す。なお、図６（ａ），（ｂ）において、横軸は感圧ダイヤフラムの中心からの距離を示し、縦軸は感圧ダイヤフラムの変位量を示す。ここでは、最大圧力での感圧ダイヤフラムの変位に対して第１導電部材との間の接触しないクリアランスを０．１μｍに設定した。
【００４２】
感圧ダイヤフラムの変位量（Ｗ）は、以下の式により求めた。
Ｗ＝［｛３×（１−ｖ2）×Ｐ｝／（１６×Ｅ×ｔ3）］×（ｒ2−ａ2）2
式中、Ｅはヤング率（ＧＰａ）であり、ｖはポアソン比であり、Ｐは加えられる圧力（ｋＰａ）であり、ｔは感圧ダイヤフラムの厚さ（μｍ）であり、ａは感圧ダイヤフラムの半径（μｍ）であり、ｒは感圧ダイヤフラムの中心からの位置（μｍ）である。
【００４３】
図６から明らかなように、電極形状（凹部形状）が多段階である本発明の静電容量型圧力センサにおいては、電極形状が平坦である比較例のものより、電極形状が感圧ダイヤフラムの変位に適合している。すなわち、本発明に係る静電容量型圧力センサは、第１導電部材（固定電極）の範囲において感圧ダイヤフラムと固定電極がほぼ均一な間隔を保っている。これは、最大圧力５００ｋＰａに近づくにつれて顕著である。このため、加わる圧力が大きくなっても静電容量の変化を大きくとることができる。したがって、本発明に係る静電容量型圧力センサは、圧力に対して感度の高いセンサであることがわかる。
【００４４】
本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態１，２においては、キャビティ１７内の固定電極である第１導電部材１２に凹部１２ａ，１２ｂを形成する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、第１導電部材１２よりも外側のガラス基板１１の凹部１１ｃの領域も含めて、中央に向って深くなる、すなわち外側よりも内側が深くなるような形状を設けても良い。
【００４５】
上記実施の形態１，２においては、ガラス基板１１の主面１１ａ側にキャビティ１７用の凹部１１ｃを設ける場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、図７に示すように、シリコン基板１６側にキャビティ１７用の凹部１６ｃを設けても良い。このような構成において、第１導電部材に凹部１２ａ，１２ｂを形成することにより、上記実施の形態１，２と同様の効果を発揮することができる。図７に示す構成の静電容量型圧力センサを製造する場合には、シリコン基板１６の両面を上述したような方法でエッチングして感圧ダイヤフラム１６ａ及び厚肉部１６ｂを形成し、一方、図２（ｃ）に示す構造体の両主面を研磨処理して、その後主面１１ａ側に露出した第１導電部材１２に凹部１２ａ，１２ｂを形成し、ガラス基板１１とシリコン基板１６を上述したように接合する。
【００４６】
上記実施の形態１，２で説明した数値や材質については特に制限はない。また、上記実施の形態１，２で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えばバッテリー付のＴＰＭＳ（Tire  Pressure  Monitoring  System）において、タイヤ回転時のみ圧力をモニタリングする静電容量型圧力センサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサの製造方法の他の例を説明するための断面図であり、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサにおける第１導電部材を示す斜視図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、静電容量型圧力センサのセンサ特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る静電容量型圧力センサの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  ガラス基板
１１ａ，１１ｂ  主面
１１ｃ，１２ａ，１２ｂ  凹部
１１ｄ  接合部
１１ｅ  界面
１２，１３  導電部材
１４ａ，１４ｂ  引き出し電極
１５  電極
１６，１８  シリコン基板
１６ａ  感圧ダイヤフラム
１６ｂ  厚肉部
１６ｃ，１７  キャビティ
１８ａ，１８ｂ  突出部
１９ａ〜１９ｃ  レジスト膜
【図１】
2007101282.tif 000003
【図２】
2007101282.tif 000004
【図３】
2007101282.tif 000005
【図４】
2007101282.tif 000006
【図５】
2007101282.tif 000007
【図６】
2007101282.tif 000008
【図７】
2007101282.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月4日(2005.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007101282.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月5日(2005.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次に、本実施の形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次いで、突出部１８ａ，１８ｂを形成したシリコン基板１８上にガラス基板１１を置く。さらに、真空下で、このシリコン基板１８及びガラス基板１１を加熱し、シリコン基板１８をガラス基板１１に押圧して突出部１８ａ，１８ｂをガラス基板１１の主面１１ｂに押し込んで、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１８とガラス基板１１とを接合する。このときの温度は、シリコンの融点以下であって、ガラスが変形可能である温度（例えば、ガラスの軟化点温度以下）が好ましい。例えば加熱温度は約８００℃である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
上記実施の形態１，２においては、ガラス基板１１の主面１１ａ側にキャビティ１７用の凹部１１ｃを設ける場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、図７に示すように、シリコン基板１６側にキャビティ１７用の凹部１６ｃを設けても良い。このような構成において、第１導電部材に凹部１２ａ，１２ｂを形成することにより、上記実施の形態１，２と同様の効果を発揮することができる。図７に示す構成の静電容量型圧力センサを製造する場合には、シリコン基板１６の両面を上述したような方法でエッチングして感圧ダイヤフラム１６ａ及び厚肉部１６ｂを形成し、一方、図２（ｂ）に示す構造体の両主面を研磨処理して、その後主面１１ａ側に露出した第１導電部材１２に凹部１２ａ，１２ｂを形成し、ガラス基板１１とシリコン基板１６を上述したように接合する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサの製造方法の他の例を説明するための断面図であり、（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型圧力センサにおける第１導電部材を示す斜視図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、静電容量型圧力センサのセンサ特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る静電容量型圧力センサの他の例を示す断面図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007101282.tif 000011