(57)【要約】【課題】製造中に発生するガスによる電極の電気抵抗上昇を抑えることができる静電容量型センサを提供すること。【解決手段】ガラス基板１１には、シリコンで構成された島状体１２ａ，１２ｂが埋設されている。ガラス基板１１の主面１１ａ上には、島状体１２ａ，１２ｂの一方の露出部分と電気的に接続するようにそれぞれ固定電極１３、電極１４が形成されている。ガラス基板１１と電極１４の間にはガス拡散防止層１５が配置されている。ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、島状体１２ａ，１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するようにそれぞれ電極１６ａ，１６ｂが形成されている。ガラス基板１１の主面１１ａ上には、導電性可動部である感圧ダイヤフラム１７ａを有するシリコン基板１７が接合されている。【選択図】図１
2007071700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に背向する一対の主面を有し、一方の前記主面上に固定電極を有するガラス基板と、前記ガラス基板と接合されており、前記固定電極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、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合部に設けられ、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する第１のガス拡散防止層と、前記第１のガス拡散防止層上に設けられ、前記可動電極と導通する接続電極と、を具備することを特徴とする静電容量型センサ。
【請求項２】
前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する、第２のガス拡散防止層が、前記ガラス基板と前記固定電極との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電容量型センサ。
【請求項３】
前記第１のガス拡散防止層は、ＴｉＮ、Ｃｒ、及びＮｉからなる群より選ばれた材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の静電容量型センサ。
【請求項４】
前記第１及び第２のガス拡散防止層は、ＴｉＮ、Ｃｒ、及びＮｉからなる群より選ばれた材料で構成されることを特徴とする請求項２記載の静電容量型センサ。
【請求項５】
相互に背向する一対の主面を有し、一方の前記主面上に固定電極を有するガラス基板と、前記ガラス基板と接合されており、前記固定電極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、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合部に設けられ、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスを吸収する第１のガス吸収層と、前記第１のガス吸収層上に設けられ、前記可動電極と導通する接続電極と、を具備し、前記第１のガス吸収層は、前記接続電極と電気的に導通する導通部を有することを特徴とする静電容量型センサ。
【請求項６】
前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する、第２のガス吸収層が、前記ガラス基板と前記固定電極との間に設けられていることを特徴とする請求項５記載の静電容量型センサ。
【請求項７】
前記第１のガス吸収層は、Ｔｉ、Ｗ、及びＡｌからなる群より選ばれた材料で構成されることを特徴とする請求項４記載の静電容量型センサ。
【請求項８】
前記第１及び第２のガス吸収層は、Ｔｉ、Ｗ、及びＡｌからなる群より選ばれた材料で構成されることを特徴とする請求項６記載の静電容量型センサ。
【請求項９】
前記固定電極及び前記接続電極は、前記ガラス基板の他方の主面上に形成された各電極と前記ガラス基板に埋め込まれた導電部材により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【請求項１０】
前記ガラス基板と前記シリコン基板とが陽極接合されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の静電容量型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電引力を用いて駆動する静電容量型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型センサの代表的な例としては、可動電極と固定電極との間の静電容量を検出する静電容量型圧力センサなどが挙げられる。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シリコン基板と、固定電極を有するガラス基板とを、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。
【０００３】
このような静電容量型圧力センサにおいては、製造工程中に、ガラス基板と感圧ダイヤフラムとの間の密閉した空間内にガスが残留することがある。例えば、ガラス基板と感圧ダイヤフラムを有するシリコン基板とを陽極接合する場合、接合部で酸素を主体とするガスが発生し、そのガスが上記空間内に残留する。このようなガスはセンシング性能を低下させる原因となる。従来、このようなガスを吸着するために、基板と感圧ダイヤフラムとの間の密閉した空間とは別に、その空間とつながり、ゲッター材が置かれたゲッター室を設ける技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２４５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静電容量型圧力センサの製造中には、ガラス基板と感圧ダイヤフラムとの間の密閉した空間内にガスが残留すると共に、ガラス基板上に形成された電極にガラス基板からガスが浸入する。これにより、電極が酸化して電極の電気抵抗が上昇し、センサ特性に影響を及ぼしてしまう。ゲッター室を有する上記静電容量型圧力センサは、密閉室周囲から密閉室内に流入してくるガスの捕捉には効果を発揮するが、ガラス基板から直接電極に侵入するガスによる電極酸化を防止することはできない。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、製造中に発生するガスによる電極の電気抵抗上昇を抑えることができる静電容量型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】
【０００６】
本発明の静電容量型センサは、相互に背向する一対の主面を有し、一方の前記主面上に固定電極を有するガラス基板と、前記ガラス基板と接合されており、前記固定電極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、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合部に設けられ、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する第１のガス拡散防止層と、前記第１のガス拡散防止層上に設けられ、前記可動電極と導通する接続電極と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１のガス拡散防止層が存在していることにより、ガラス基板とシリコン基板との間の陽極接合の際に、ガラス基板から接続電極に向って拡散する酸素系ガスがバリアされて接続電極に到達しない。これにより、接続電極の酸化を防止することができ、接続電極の電気抵抗の上昇を防ぎ、センサ特性を維持することができる。
【０００８】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する、第２のガス拡散防止層が、前記ガラス基板と前記固定電極との間に設けられていることが好ましい。この構成によれば、ガラス基板とシリコン基板との陽極接合において固定電極を接地する場合に固定電極の酸化を防止することができる。
【０００９】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記第１のガス拡散防止層、もしくは、前記第１及び第２のガス拡散防止層は、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｎｉなどの材料で構成されることが好ましい。
【００１０】
本発明の静電容量型センサは、相互に背向する一対の主面を有し、一方の前記主面上に固定電極を有するガラス基板と、前記ガラス基板と接合されており、前記固定電極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、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合部に設けられ、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスを吸収する第１のガス吸収層と、前記第１のガス吸収層上に設けられ、前記可動電極と導通する接続電極と、を具備し、前記第１のガス吸収層は、前記接続電極と電気的に導通する導通部を有することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１のガス吸収層が存在していることにより、ガラス基板とシリコン基板との間の陽極接合の際に、ガラス基板から接続電極に向って拡散する酸素系ガスが吸収されて接続電極に到達しない。これにより、接続電極の酸化を防止することができ、接続電極の電気抵抗の上昇を防ぎ、センサ特性を維持することができる。
【００１２】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記ガラス基板と前記シリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止する、第２のガス吸収層が、前記ガラス基板と前記固定電極との間に設けられていることが好ましい。この構成によれば、ガラス基板とシリコン基板との陽極接合において固定電極を接地する場合に固定電極の酸化を防止することができる。
【００１３】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記第１のガス吸収層、もしくは、前記第１及び第２のガス吸収層は、Ｔｉ、Ｗ、Ａｌなどの材料で構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記固定電極及び前記接続電極は、前記ガラス基板の他方の主面上に形成された各電極と前記ガラス基板に埋め込まれた導電部材により電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、外部への取り出し部となる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。
【００１５】
本発明の静電容量型センサにおいては、前記ガラス基板と前記シリコン基板とが陽極接合されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガラス基板とシリコン基板との間の接合部に設けられ、ガラス基板とシリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止するガス拡散防止層、あるいは、ガラス基板とシリコン基板との間の接合部に設けられ、ガラス基板とシリコン基板との間の接合時に生じたガスを吸収するガス吸収層を設けるので、製造中に発生するガスによる電極の電気抵抗上昇を抑えることができる静電容量型センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、ガラス基板とシリコン基板の陽極接合の際に、ガラス基板からシリコン基板に向って拡散する酸素を主体とするガスに着目し、このガスを接続電極や固定電極に接触させないことにより、これらの電極の酸化を防止して電極の電気抵抗上昇を抑えることができることを見出し本発明をするに至った。
【００１８】
すなわち、本発明の骨子は、静電容量型センサにおいて、ガラス基板とシリコン基板との間の接合部に設けられ、ガラス基板とシリコン基板との間の接合時に生じたガスの拡散を防止するガス拡散防止層、あるいは、ガスを吸収するガス吸収層を設けることにより、製造中に発生するガスによる電極の電気抵抗上昇を抑えることである。
【００１９】
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）
図１は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型センサの概略構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示す静電容量型センサのＡ部を示す拡大図である。本実施の形態では、静電容量型センサが静電容量型圧力センサである場合について説明する。
【００２０】
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。ガラス基板１１には、シリコンで構成された島状体（シリコン製部材：貫通電極）１２ａ，１２ｂが埋設されている。島状体１２ａ，１２ｂは、主面１１ａ上に形成された電極と主面１１ｂ上に形成された電極とを電気的に接続する導電部材である。島状体１２ａ，１２ｂは、ガラス基板１１の両主面でそれぞれ露出している。なお、この島状体１２ａ，１２ｂの形成については後述する。
【００２１】
ガラス基板１１の主面１１ａ上には、島状体１２ａの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極１３が形成されている。島状体１２ｂの一方の露出部分と電気的に接続するようにガス拡散防止層１５を介して電極１４が形成されている。ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、島状体１２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように電極１６ａが形成されており、島状体１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように電極１６ｂが形成されている。このように電極１６ａ，１６ｂが同一の主面１１ｂ上に設けられていることにより、外部機器への接続が容易となる。
【００２２】
ガラス基板１１の主面１１ａ上には、導電性可動部である感圧ダイヤフラム１７ａ（可動電極）を有するシリコン基板１７が接合されている。このシリコン基板１７においては、導電性可動部として被測定圧力により可動する感圧ダイヤフラム１７ａが設けられている。また、シリコン基板１７の下面には、後述するガラス基板１１と接合する接合部１７ｂが設けられている。
【００２３】
ガラス基板１１とシリコン基板１７とは、感圧ダイヤフラム１７ａが固定電極１３と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で接合部１７ｂで接合される。また、ガラス基板１１とシリコン基板１７とは、固定電極１３上にキャビティ１８が形成されるように接合されている。
【００２４】
シリコン基板１７における感圧ダイヤフラム１７ａは、シリコン基板１７の両面からエッチングなどによりそれぞれ凹部を形成することにより設けられている。シリコン基板１７のガラス基板接合面側の凹部は、少なくとも固定電極１３を収容できる大きさを有しており、シリコン基板１７をガラス基板１１に接合することにより、上記キャビティ１８を構成する。これにより、感圧ダイヤフラム１７ａと固定電極１３との間に静電容量が発生する。
【００２５】
ガス拡散防止層１５は、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合部１７ｂに設けられ、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合時に生じた酸素を主体とするガス（酸素系ガス）の拡散を防止する。ガラス基板１１とシリコン基板１７とを陽極接合する際には、ガラス基板１１側を相対的にマイナスとし、シリコン基板１７側を相対的にプラスとする。このため、ガラス基板１１から拡散する酸素系ガスがシリコン基板１７側に拡散する。この酸素系ガスがガラス基板とシリコン基板との接合部近傍に存在する電極に達すると、電極を構成する材料を酸化する。この電極酸化は電気抵抗の上昇を引き起こしてセンサ特性に影響を及ぼす。ガス拡散防止層１５は、このような陽極接合時に発生する酸素系ガスが電極に到達することを防止する層である。したがって、ガス拡散防止層１５は、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合部近傍であって、電極が存在する部分に少なくとも設けることが好ましい。
【００２６】
本実施の形態においては、ガス拡散防止層１５を電極１４の下に設けて、電極１４の酸化を防止する場合について説明しているが、ガス拡散防止層１５を固定電極１３の下に設けて、固定電極１３の酸化を防止するようにしても良い。ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際に、感圧ダイヤフラムが固定電極に貼り付くことを防止するために、固定電極を接地することがある。このような場合に固定電極１３の酸化を防止するために効果的である。
【００２７】
ガス拡散防止層１５の厚さは、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の陽極接合の際に発生した酸素系ガスの電極１４（及び／又は固定電極１３）への到達を防止するために十分な厚さである。ガス拡散防止層１５の材料としては、島状体１２ｂと電極１４との間（及び／又は島状体１２ａと固定電極１３との間の）電気的導通が十分であり、しかも酸素系ガスの拡散を防止、すなわちガスが電極１４や固定電極１３に到達することを抑える材料であれば良く、例えばＴｉＮ、Ｃｒ、Ｎｉなどの材料であることが好ましい。ガス拡散防止層１５は、通常のパターニング方法（フォトリソグラフィー及びエッチング）により形成することができる。
【００２８】
ガラス基板１１と島状体１２ａ，１２ｂとの界面は、高い密着性を有することが好ましい。後述するように、これらの界面は、加熱下において島状体１２ａ，１２ｂ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、島状体１２ａ，１２ｂ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。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であることが好ましい。特に、４００℃付近でシリコンと熱膨張係数がほぼ等しく、陽極接合後に内部応力を小さくできるパイレックス（登録商標）ガラスが好ましい。
【００２９】
これは、ガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１７との間の界面においても同様である。すなわち、ガラス基板１１の主面１１ａ上にシリコン基板１７を搭載して、陽極接合処理を施すことにより、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と島状体１２ａ，１２ｂとの界面と、ガラス基板１１とシリコン基板１７との界面とで高い密着性を発揮することにより、感圧ダイヤフラム１７ａとガラス基板１１の主面１１ａとの間で構成するキャビティ１８内の気密性を高く保つことができる。
【００３０】
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１７ａとガラス基板１１上の固定電極１３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かかると、感圧ダイヤフラム１７ａが圧力に応じて可動する。これにより、感圧ダイヤフラム１７ａが変位する。このとき、感圧ダイヤフラム１７ａとガラス基板１１上の固定電極１３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。
【００３１】
この静電容量型圧力センサにおいては、ガラス基板１１と電極１４との間にガス拡散防止層１５が介在しているので、ガラス基板１１とシリコン基板１７の陽極接合の際に発生する酸素系ガスを電極１４に到達させることを防止することができる。すなわち、図２に示すように、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の陽極接合の際には、ガラス基板１１から電極１４に向って酸素系ガス（Ｏ2-）が拡散するが、ガス拡散防止層１５が存在していることにより、酸素系ガスがガス拡散防止層１５でバリアされて電極１４に到達しない（酸素系ガスが電極１４に接触することを極力防止する）。これにより、電極１４の酸化を防止することができ、電極１４の電気抵抗の上昇を防ぎ、センサ特性を維持することができる。また、ガス拡散防止層１５は導電性を有するので、島状体１２ｂと電極１４との間の電気的導通を十分にとることができる。
【００３２】
次に、本実施の形態の静電容量型センサの製造方法について説明する。図３（ａ），（ｂ）、図４（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型センサの製造方法を説明するための断面図である。
【００３３】
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１７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。このシリコン基板１７の一方の主面をエッチングして、図３（ａ）に示すように、感圧ダイヤフラム１７ａと固定電極１３との間の間隔を制御するキャビティ１８用の凹部１７ｃを形成する。この場合、シリコン基板１７を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。そして、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部１７ｃ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酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。このようにして形成した開口部を有するシリコン酸化膜をマスクとしてシリコン基板１７をエッチングして凹部１７ｃを設ける。シリコン基板１７のエッチングとしては、７０℃の４０重量％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド）溶液を用いたウェットエッチングを行う。
【００３４】
次いで、図３（ｂ）に示すシリコン基板１７に厚さ３００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した後に、両面アライメント露光装置を用いてパターニングを行い、９０℃の４０重量％ＴＭＡＨ溶液を用いてシリコン基板１７の他方の主面にウェットエッチングを行って、図３（ｂ）に示すように、凹部１７ｄを形成して感圧ダイヤフラム１７ａを形成する。
【００３５】
次いで、上述のように不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１２を準備する。このシリコン基板１２をエッチングして、図４（ａ）に示すように、島状体となる突出部１２ｃを形成する。シリコン基板１２のエッチングとしては、９０℃の２０重量％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド）溶液を用いたウェットエッチングを行う。
【００３６】
次いで、シリコン基板１２の突出部１２ｃにガラス基板１１を当接し、熱プレス機（図示せず）を用いて熱プレスを行って、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板１１にシリコン基板１２の突出部１２ｃを埋め込む。このときの加熱温度は、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６００℃である。この加熱温度と押し込み速度は適宜制御される。なお、本実施の形態においては、島状体１２としてシリコンを用いた場合について説明しているが、島状体１２の材料としては、ガラス基板１１を貫通して電気的接続が可能であり、十分に気密性の高いキャビティを形成できる他の材料、例えば金属、導電性樹脂であっても良い。
【００３７】
さらに、シリコン基板１２の突出部１２ｃとガラス基板１１との界面での密着性をより高めるために、陽極接合処理を行う。この場合、シリコン基板１２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１８の気密性を向上させることができる。
【００３８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ，１１ｂを研磨処理することにより島状体１２を主面１１ａ，１１ｂで露出させる。これにより、ガラス基板１１に島状体１２が埋め込まれた状態となる。このようにしてシリコン製部材１２ａ，１２ｂを埋め込んだガラス基板１１を作製する。
【００３９】
次いで、図４（ｄ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に、島状体１２ａ，１２ｂと電気的に接続するように電極１６ａ，１６ｂを形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、固定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。
【００４０】
次いで、図４（ｅ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａの電極形成領域、すなわち島状体１２ｂ上にガス拡散防止層１５を形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ａ上にガス拡散防止層用材料を被着し、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ガス拡散防止層用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。
【００４１】
さらに、図４（ｆ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ上に、固定電極１３及び電極１４を形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ａ及びガス拡散防止層１５上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、固定電極及び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。
【００４２】
次いで、被測定圧力により変位する感圧ダイヤフラム１７ａを有するシリコン基板１７を、感圧ダイヤフラム１７ａが固定電極１３と所定の間隔をおいて位置するように、ガラス基板１１の主面１１ａ上に接合する。すなわち、ガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１７の接合部１７ｂとが接合される。このとき、シリコン基板１７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１７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１８の気密性を向上させることができる。
【００４３】
このとき、ガラス基板１１と電極１４との間には、ガス拡散防止層１５が設けられているので、陽極接合の際にガラス基板１１側からシリコン基板１７側に向う酸素系ガスをガス拡散防止層１５がバリアして、酸素系ガスが電極１４に到達することを防止する。これにより、電極１４が酸化して電気抵抗が上昇することを防止できる。その結果、センサ特性を維持することができる。
【００４４】
このようにして得られた静電容量型圧力センサにおいては、感圧ダイヤフラム１７ａと固定電極１３との間で検知された静電容量の変化の信号は、島状体１２ａ，１２ｂを介して電極１６ａ，１６ｂ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。
【００４５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型センサの一部（図１のＡ部）を示す断面図である。図５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。
【００４６】
本実施の形態においては、ガラス基板１１と電極１４との間にガス拡散防止層１５の代わりにガス吸収層が配置されている。このガス吸収層は、酸素系ガスを吸収する吸収領域１９ａと島状体１２ｂと電極１４とを電気的に接続する導通部１９ｂとから構成されている。ガス吸収層は、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合部１７ｂに設けられ、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合時に生じた酸素系ガスを吸収する。ガス吸収層は、ガラス基板１１とシリコン基板１７の陽極接合時に発生する酸素系ガスを積極的に吸収して、酸素系ガスが電極に到達することを防止する層である。したがって、ガス吸収層は、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の接合部近傍であって、電極が存在する部分に少なくとも設けることが好ましい。ガス吸収層は、ガラス基板１１とシリコン基板１７の陽極接合前は、酸素系ガスと反応する前の材料（導電性材料）で構成されており、陽極接合の際にガラス基板１１からシリコン基板１７に向って拡散する酸素系ガスを吸収し、反応することにより、前記材料が酸化されて図５に示すように吸収領域１９ａが形成される。これは、吸収領域１９ａは、ガラス基板１１と直接接触するために相対的に多くの酸素系ガスを吸収するからである。一方、導通部１９ｂは、ガラス基板１１と直接接触している部分が少ないために相対的に少ない酸素系ガスを吸収するので、導電性を維持することができる。
【００４７】
本実施の形態においては、ガス吸収層を電極１４の下に設けて、電極１４の酸化を防止する場合について説明しているが、ガス吸収層を固定電極１３の下に設けて、固定電極１３の酸化を防止するようにしても良い。ガラス基板とシリコン基板を陽極接合する際に、感圧ダイヤフラムが固定電極に貼り付くことを防止するために、固定電極を接地することがある。このような場合に固定電極１３の酸化を防止するために効果的である。また、固定電極１３の下にガス吸収層を設けることにより、キャビティ１８内に存在する酸素系ガスも吸収することができる。
【００４８】
ガス吸収層の材料としては、酸素系ガスを吸収することができる材料であれば良く、例えばＴｉ、Ｗ、Ａｌなどの材料であることが好ましい。ガス吸収層の厚さは、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の陽極接合の際に発生した酸素系ガスの電極１４（及び／又は固定電極１３）への到達を防止するために十分な厚さである。また、ガス吸収層の厚さは、ガス吸収層に酸素系ガスが吸収されて酸化されても島状体１２ｂの上の領域が導通部１９ｂとなるような厚さであることが好ましい。ガス吸収層は、通常のパターニング方法（フォトリソグラフィー及びエッチング）により形成することができる。
【００４９】
この静電容量型圧力センサにおいては、ガラス基板１１と電極１４との間にガス吸収層が介在しているので、ガラス基板１１とシリコン基板１７の陽極接合の際に発生する酸素系ガスを電極１４に到達させることを防止することができる。すなわち、図５に示すように、ガラス基板１１とシリコン基板１７との間の陽極接合の際には、ガラス基板１１から電極１４に向って酸素系ガス（Ｏ2-）が拡散するが、ガス吸収層が存在していることにより、酸素系ガスがガス吸収層の吸収領域１９ａで主に吸収されて電極１４に到達しない（酸素系ガスが電極１４に接触することを極力防止する）。これにより、電極１４の酸化を防止することができ、電極１４の電気抵抗の上昇を防ぎ、センサ特性を維持することができる。また、ガス吸収層の導通部１９ｂは導電性を有するので、島状体１２ｂと電極１４との間の電気的導通を十分にとることができる。
【００５０】
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。また、上記実施の形態１，２においては、エッチングとしてウェットエッチングを用いた場合について説明しているが、エッチングとしてドライエッチングを用いても良い。また、上記実施の形態においては、本発明を静電容量型圧力センサに適用した場合について説明しているが、本発明は、陽極接合により酸素系ガスが発生する他のプロセスや、固定電極と可動電極との間で静電容量が発生する他の静電容量型力学量センサあるいは静電容量型アクチュエータに適用することができる。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】
【００５１】
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】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る静電容量型センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す静電容量型センサのＡ部を示す拡大図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１に係る静電容量型センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る静電容量型センサの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  ガラス基板
１１ａ，１１ｂ  主面
１２ａ，１２ｂ  島状体
１３  固定電極
１４，１６ａ，１６ｂ  電極
１５  ガス拡散防止層
１７  シリコン基板
１７ａ  感圧ダイヤフラム
１７ｂ  接合部
１７ｃ  厚肉部
１７ｄ，１５ｅ  凹部
１８  キャビティ
１９ａ  ガス吸収層
１９ｂ  導通部
【図１】
2007071700.tif 000003
【図２】
2007071700.tif 000004
【図３】
2007071700.tif 000005
【図４】
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【図５】
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