(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
α相の酸化アルミニウムからなる基台、この基台主表面上に配置されたα相の酸化アルミニウムからなるダイヤフラム、前記基台に形成された凹部からなり前記ダイヤフラムで覆われた容量室、この容量室底部に配置された固定電極、前記容量室内部において前記固定電極に対向して前記ダイヤフラムに固定された可動電極を備えた圧力センサチップと、
この圧力センサチップにα相の酸化アルミニウムからなる中間体層を介して接続されたα相の酸化アルミニウムからなる板部材と
から構成され、
前記中間体層は、アルミニウムと酸素とを含む化合物が溶解した溶液からなる溶液を加熱することで、α相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムからなる中間体の状態とされた後、この中間体の状態の酸化アルミニウムを相転移させてα相とされたものである
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
α相の酸化アルミニウムからなる基台と、この基台主表面上に配置されたα相の酸化アルミニウムからなるダイヤフラムと、前記基台に形成された凹部からなり前記ダイヤフラムで覆われた容量室と、この容量室底部に配置された固定電極と、前記容量室内部において前記固定電極に対向して前記ダイヤフラムに固定された可動電極とを備えた圧力センサチップにα相の酸化アルミニウムからなる板部材を接合する圧力センサの製造方法において、
前記板部材の表面にアルミニウムと酸素とを含む化合物が溶解した溶液からなる溶液層を形成する第１の工程と、
この溶液層を加熱してα相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムからなる中間体層が前記板部材の表面に形成された状態とする第２の工程と、
前記中間体層上に前記圧力センサチップを配置して前記板部材と前記圧力センサチップとの間に圧力を加えると共に電界を加え、かつ前記中間体層に紫外線を照射して加熱し、前記中間体層を構成するα相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムを相転移させてα相とする第３の工程と
を備えたことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムと酸素とを含む化合物は、水酸化アルミニウムであり、前記溶液層は水溶液であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムと酸素とを含む化合物は、ベーマイトであることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムと酸素とを含む化合物は、アルミニウムの有機酸塩であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムと酸素とを含む化合物は、アルミニウムの有機金属化合物であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムの有機酸塩は、Ａｌ（ＣＨ3ＣＯＯ）3であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウム有機金属化合物は、アルミニウムのアルコキシドであることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の圧力センサの製造方法において、
前記アルミニウムの有機金属化合物は、アルミニウムの金属カルボニルであることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１０】
請求項２〜９いずれか１項に記載の圧力センサの製造方法において、
前記紫外線の波長は、２００ｎｍ以下であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１１】
請求項２〜１０いずれか１項に記載の圧力センサの製造方法において、
前記ダイヤフラムの周辺部上にはα相の酸化アルミニウムからなる緩衝部材が形成されて前記圧力センサチップを構成し、
前記板部材は前記緩衝部材に接合することを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１２】
請求項２〜１１いずれか１項に記載の圧力センサの製造方法において、前記α相の酸化アルミニウムは、サファイアであることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項２〜１２いずれか１項に記載の圧力センサの製造方法において、
前記α相以外の酸化アルミニウムは、γ相，θ相，ι相，κ相，ε相，χ相，δ相，σ相のいずれかもしくは混合物であることを特徴とする圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サファイアなどα相の酸化アルミニウム（アルミナ）から構成した圧力センサチップにやはりサファイアなどのα相アルミナからなる板部材が接合された圧力センサおよび圧力センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電容量を検出することで圧力を検出する容量式の圧力センサチップがある。この圧力センサチップは、所定の空間を備えた基体と、基体の空間上に配置されたダイヤフラムとから筐体が構成され、基体に配置された固定電極と、ダイヤフラムに固定された可動電極とを備えている。ここで、ダイヤフラムが圧力を受けて変形することで、可動電極と固定電極との間隔が変化してこれらの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化に基づき、ダイヤフラムの受けた圧力が測定できる。
【０００３】
このような圧力センサチップにおいて、筐体を構成している基体およびダイヤフラムに、サファイアを用いたものが提案されている。サファイア、すなわちコランダム（α層酸化アルミニウムの単結晶体）は、熱的にきわめて安定であり、酸，アルカリにほとんど溶解せず、耐火物，絶縁体，研磨剤などのような広いようとがある。このような特性のサファイアを筐体に用いることで、上記圧力センサチップは、測定対象が腐食性を有している流体であっても、流体を直接ダイヤフラムに受けてこの圧力を測定することが可能となる。
【０００４】
上記圧力センサチップは、図１０に示すように台座に固定されて圧力センサとして用いられる。図１０に示すように、圧力センサのチップ１００１は、例えばガラスからなる台座１００２の中央部に形成された凹部１００３に、ダイヤフラム部を図面上方に向けて載置される。台座１００２の凹部１００３底面には、台座１００２底面に貫通する電極ピン１００４の端子１００５があり、チップ１００１の基台裏面に引き出されている各電極の配線と接続している。また、凹部１００３底面には、台座１００２底面に連通する通気口１００６が形成されている。
【０００５】
チップ１００１は、中央部に開口部を備えたカバープレート１００７により、上面の周辺部が押さえられ、凹部１００３に固定されている。カバープレート１００７は、台座１００２上面に一度溶融させたガラスにより接合されて台座１００２に固定されている。また、カバープレート１００７とチップ１００１の当接箇所は、チップ１００１上面に接触する測定対象の流体が、チップ１００１周囲の凹部１００３内に侵入しないように、気密封止された状態に接続されている。
【０００６】
カバープレート１００７は、圧力測定の精度を確保するため、チップ１００１の温度による変形の状態を同一にしてチップ１００１に応力が発生しないようにするため、チップ１００１と同一材料のサファイアから形成されている。また、異種間接合を極力排除して上記気密封止状態を得るため、チップ１００１との当接面は、直接接合により接合されている。このような、サファイア同士の接合では、互いの接合面を鏡面研磨して当接し、接合する２つのサファイア部材間に圧力をかけた状態で加熱することで、接着剤などを用いることなく、強固な接合状態を得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記直接接合では、サファイアからなる２つの部材の当接面の表面荒さが０．３ｎｍ以下になるまで鏡面研磨する必要があるため、部材（カバープレート）が非常に高価なものとなってしまう。このように、接着剤などを用いずに直接接合を行おうとすると、一般にはコストの上昇を招いてしまう。これに対し、一般的にある接着剤などを用いれば、２つの部材間をより安価に接合し、コストをかけることなく圧力センサを製造することが可能になる。しかしながら、一般にある接着剤を用いると、２つの部材間に異なる材料が間に介在するため、応力が発生したり、また、接合箇所がサファイアほどの耐食性や熱的安定性が得られない状態となり、圧力センサの適用範囲が限られたものとなってしまう。
【０００８】
以上示したように、従来では、圧力センサを構成する筐体の材料特性を１００％発揮させるためには、筐体を構成する各部材間を直接接合することになり、コストが高いという問題があった。これに対し、接着剤などを利用して部材間を接合する場合、安価に部品を形成できるが、部材を構成する材料の特性を１００％生かせないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、サファイアなどα相の酸化アルミニウムから筐体などが構成された圧力センサを、材料の持つ特性を損なうことなく安価に形成できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、α相の酸化アルミニウムからなる基台、この基台主表面上に配置されたα相の酸化アルミニウムからなるダイヤフラム、基台に形成された凹部からなりダイヤフラムで覆われた容量室、この容量室底部に配置された固定電極、容量室内部において固定電極に対向してダイヤフラムに固定された可動電極を備えた圧力センサチップと、この圧力センサチップにα相の酸化アルミニウムからなる中間体層を介して接続されたα相の酸化アルミニウムからなる板部材とから構成され、中間体層は、アルミニウムと酸素とを含む化合物が溶解した溶液からなる溶液を加熱することで、α相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムからなる中間体の状態とされた後、この中間体の状態の酸化アルミニウムを相転移させてα相とされたものである。
この発明によれば、圧力センサチップと板部材との接合部分も、板部材と同様の、例えばサファイアなど実質的にα相の酸化アルミニウムとなっている。
【００１１】
本発明の圧力センサの製造方法は、α相の酸化アルミニウムからなる基台と、この基台主表面上に配置されたα相の酸化アルミニウムからなるダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなりダイヤフラムで覆われた容量室と、この容量室底部に配置された固定電極と、容量室内部において固定電極に対向してダイヤフラムに固定された可動電極とを備えた圧力センサチップにα相の酸化アルミニウムからなる板部材を接合する圧力センサの製造方法において、まず、板部材の表面にアルミニウムと酸素とを含む化合物が溶解した溶液からなる溶液層を形成し、この溶液層を加熱してα相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムからなる中間体層が板部材の表面に形成された状態とし、中間体層上に圧力センサチップを配置して板部材と圧力センサチップとの間に圧力を加えると共に電界を加え、かつ中間体層に紫外線を照射して加熱し、中間体層を構成するα相以外の酸化アルミニウムもしくはアモルファス状態の酸化アルミニウムを相転移させてα相とすることで、圧力センサチップに板部材を接合しようとしたものである。
この発明によれば、圧力センサチップと板部材との接合部分が、例えばサファイアなど実質的にα相の酸化アルミニウムの状態となる。
【００１２】
上記発明において、アルミニウムと酸素とを含む化合物は、水酸化アルミニウムであり、溶液層は水溶液であり、アルミニウムと酸素とを含む化合物は、例えばベーマイトである。また、アルミニウムと酸素とを含む化合物は、アルミニウムの有機金属化合物であり、例えばＡｌ（ＣＨ3ＣＯＯ）3などのアルミニウムの有機酸塩であればよい。また、アルミニウム有機金属化合物は、アルミニウムのアルコキシドであってもよく、またアルミニウムの金属カルボニルであってもよい。
【００１３】
上記発明において、紫外線の波長は、２００ｎｍ以下であればよい。
上記発明において、ダイヤフラムの周辺部上にはα相の酸化アルミニウムからなる緩衝部材を固定して圧力センサチップを構成し、板部材は緩衝部材に接合するようにしてもよい。
また、上記発明において、α相の酸化アルミニウムは、サファイアであり、また、α相以外の酸化アルミニウムは、γ相，θ相，ι相，κ相，ε相，χ相，δ相，σ相のいずれかもしくは混合物である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態における圧力センサチップの構成を示す構成図である。本実施の形態では、図１に示すように、緩衝部材１２０が固定された圧力センサのチップ１１０に、α相の酸化アルミニウム（アルミナ）の単結晶体であるサファイアからなるカバープレート（α相の酸化アルミニウムからなる板部材）１３０を接合するようにした。カバープレート１３０を接合する圧力センサのチップ１１０は、サファイアからなる基部１０１とサファイアからなるダイヤフラム１０２とから形成され、基部１０１の中央部に形成された凹部で容量室１０３をなし、容量室１０３のダイヤフラム１０２側に可動電極１０４が形成され、容量室１０３の基部１０１側、すなわち基部１０１の凹部底面に固定電極１０５が形成されている。なお、図示していないが、基部１０１裏面には、可動電極１０４に接続する電極パッドと固定電極１０５に接続する電極パッドが各々形成されている。
【００１５】
上記チップ１１０は、例えば直径４インチの円板状のサファイアウエハに複数が形成され、このサファイアウエハを切り出すことで形成する。また、上記チップ１１０が複数形成された上記サファイアウエハは、上記チップ１１０を切り出す前に、複数の緩衝部材が形成された形成された直径４インチの円板状のサファイアウエハと、チップと緩衝部材との形成部を各々位置あわせして直接接合し、この貼り合わせたウエハをまとめて切り出すことで、図２に示すように、チップ１１０に緩衝部材１２０が接合された状態とする。したがって、チップ１１０と緩衝部材１２０とで、１つの圧力センサチップを構成しているともいえる。
【００１６】
図２と図３（平面図）とに示すように、緩衝部材１２０の終端近傍には、表面と裏面とにリング状の接触領域１２１，１２２が形成され、接触領域１２１がチップ１１０のダイヤフラム１０２表面に直接接合している。また、緩衝部材１２０の中央部には、開口部１２３が形成されている。緩衝部材１２０は、カバープレート１３０を接合する際に発生する応力を緩和し、非常に薄いダイヤフラム１０２の変形を防止するために用いられる。したがって、接合時に応力が発生しない場合などは、緩衝部材１２０を用いなくてもよい。なお、緩衝部材１２０を用いない場合、以降に説明するカバープレート１３０は、ダイヤフラム１０２表面に接合することになる。
【００１７】
緩衝部材１２０を直接接合したチップ１１０を用意したら、一方で、図４の平面図に示すような、リング状のメタルプレート１４０が接合されたサファイアからなるカバープレート１３０を用意する。図４に示すように、カバープレート１３０は、中央部に開口領域１３３を備えた枠形状に形成され、メタルプレート１４０は、カバープレート１３０の主表面１３２の周辺部に接合されている。このメタルプレート１４０とカバープレート１３０との接合について説明すると、まず、カバープレート１３０の接合領域に、予め金属膜をメッキなどにより形成しておき、この金属膜形成領域にメタルプレート１４０を溶接することで接合する。
【００１８】
次いで、図１に示すように、緩衝部材１２０の接触領域１２２に、カバープレート１３０の裏面１３１を接合する。本実施の形態では、上記カバープレート１３０の接合を、つぎに示すことにより行うことで、直接接合に比較して非常に安価にサファイアからなる圧力センサを製造するようにした。
まず、アルミニウムの水酸化鉱物であるベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））の水溶液に二酸化チタンを添加した塗布溶液を作成し、図５に示すように、この塗布溶液を、メタルプレート１４０が溶接されたカバープレート１３０の表面に塗布し、塗布膜５０１を形成する。なお、上記塗布溶液に、少量の希硝酸を溶解して水素イオン濃度（ｐＨ）を４程度としておくことで、ベーマイトを高濃度としても安定して溶解した状態とできる。
【００１９】
次いで、塗布膜５０１が形成されたカバープレート１３０を例えば４５０℃に加熱する。加熱により水分が蒸発することで、ベーマイトの水溶液からなる塗布膜は、まずゲル状の膜となる。このゲル状となったカバープレート１３０上のベーマイトは、さらに加熱が加わることにより脱水反応を起こし、γ−アルミナとなり、サファイアからなるカバープレート１３０と接合した状態となる。この結果、図６に示すように、カバープレート１３０の表面の接合領域上には、γ−アルミナもしくはアモルファス状態のアルミナからなる中間体層６０１が接合した状態で形成される。また、中間体層６０１は、ベーマイトの水溶液を塗布することで形成しているので、中間体層６０１表面はカバープレート１３０表面の凹凸を吸収して、平坦な状態になっている。これは、中間体層６０１がサファイアであった場合、直接接合ができる程度に平坦化された状態となっている。
【００２０】
アルミナは、コランダム型の結晶構造（α相）をとることにより、サファイアなどのコランダムとして非常に安定した状態となる。これに対し、立方晶系スピネル型の結晶構造となっているγ−アルミナでは、結晶構造に無理があるためなどにより酸素原子が欠落している格子欠陥が多数存在した状態となっている。また、アモルファス状態のアルミナにおいては、この格子欠陥がより多く存在した状態となっている。このように、酸素原子が欠落している格子欠陥が多数存在した状態の層がサファイアの上に形成されると、サファイア表面のサファイアを構成している酸素が格子欠陥内に入り込み、安定した状態を形成しようとする。このことにより、サファイアかなるカバープレート１３０と、この表面に形成された中間体層６０１とは、化学的に結合した状態となって接合された状態となる。
【００２１】
つぎに、図７に示すように、カバープレート１３０上の中間体層６０１表面と緩衝部材１２０の接触領域１２２表面とを当接させ、この状態で、チップ１１０とカバープレート１３０との間に例えば１００〜３００００Ｐａ、好ましくは２０００Ｐａ程度の圧力を加え、チップ１１０とカバープレート１３０とに荷重がかかった状態とする。また、中間体層６０１には、約５ｋＶ／ｍｍの電界を加え、かつ紫外線（１８５ｎｍ）を照射する。加えて、これらを７００℃程度に加熱する。
【００２２】
これら荷重，電界の印加や紫外線の照射は、図７に示すようにして行う。図７に示すように、まず、アルミナなどのセラミックからなる定盤７０１上に、緩衝部材１２０が接合されたチップ１１０を載置し、緩衝部材１２０上にカバープレート１３０を配置し、カバープレート１３０上には加圧枠７０２を載置し、加圧枠７０２の重量（約２００ｋｇ）の荷重をかける。なお、カバープレート１３０と緩衝部材１２０との間には、図示していないが中間体層が形成されている。
【００２３】
定盤７０１上には、緩衝部材１２０が接合されたチップ１１０の周囲を囲うように下部電極７０３を配置する。また、遮蔽部材７０４をカバープレート１３０の開口領域に嵌合させ、遮蔽部材７０４周囲に配置された枠状の上部電極７０５を、カバープレート１３０の開口領域端部上に配置する。このとき、加圧枠７０２の内側と上部電極７０５の外側とには間隙ができるようにし、上部よりこの間隙を通してカバープレート１３０と緩衝部材１２０との接合領域が見える状態とする。
【００２４】
以上のように配置した後、雰囲気を真空排気または減圧した状態とし、加圧枠７０２上部より紫外線を照射し、下部電極７０３と上部電極７０５との間に電圧を印加し、また、定盤７０１ないに内蔵されている伝熱ヒータ（図示せず）に通電することで発熱させて全体を加熱する。
以上のことで、図６に示した中間体層６０１をα相に転移させてコランダムすなわちサファイアとし、カバープレート１３０と緩衝部材１２０とが、同じサファイアからなる層により、境目なく強固に接合した状態を得る。
【００２５】
この接合に関して考察する。上記γ−アルミナは、約１０００℃に加熱することで、立方晶系スピネル型の結晶構造がコランダム型の結晶構造に相転移し、コランダムとなる。この相転移では、結晶構造に大きな変化を発生させるため、各原子の大きな移動が必要となり、例えば、アルミニウムと酸素との結合が部分的に切れる必要がある。このため、γ−アルミナからα−アルミナへの相転移には、上記のように１０００℃という高温が必要となる。
【００２６】
ここで、前述したように、中間体層に予め二酸化チタンを添加しておき、加えて、上述したように電界を加えて紫外線を照射することで、以下に説明するように、より低温でもアルミニウムと酸素との結合が切れやすい状態となり、各原始の移動度を大きくさせることが可能になるものと考えられる。
まず、中間体層中に添加されている二酸化チタンでは、紫外線が照射されることで正孔−電子対が発生する。加えて、この中間体層には電界が印加されているので、発生した正孔−電子対は引き離され、各々が消滅せずに存在し続ける。
【００２７】
このような状態の二酸化チタンが陽極近傍に存在すれば、陽極より電子を受け取り電子過剰の状態となり、この電子過剰の状態を解消すべく、近傍のアルミニウム−酸素結合に電子を放出する。γ−アルミナにおけるアルミニウム−電子結合は、通常では１０００℃近くの高温にならないと結合を切ることができないが、上記に酸化チタンからの電子の攻撃を受けると、より低い温度であっても結合が切れるようになる。
【００２８】
この結果、放出された電子を受けたアルミニウム−酸素結合は、７００℃程度で切れてＯ2-を発生させ、結晶格子の中で、酸素原子があるべきところにない酸素欠陥を発生させる。
一方、上記状態で陰極近傍に存在する二酸化チタンでは、陰極に電子を奪われて電子欠乏の状態となっている。分離したＯ2-は、近くに存在している電子欠乏状態の二酸化チタンに電子を受け渡し、近傍の酸素欠陥に収まる。なお、二酸化チタンに限るものではなく、ＺｎＯ2などの他の光触媒を用いるようにしても同様である。
【００２９】
以上のことにより、予め二酸化チタンを添加しておき、電界を印加しかつ紫外線を照射しておくことで、約７００℃の加熱で、中間体層６０１をコランダムに転移させることが可能となる。本実施の形態では、カバープレート１３０の接合工程が最も高温の処理であるので、チップ１１０内部に形成されている可動電極１０４や固定電極１０５を、７００℃に耐えられる金属などの導電部材で構成すればよい。なお、加圧して基板間に所定の圧力を加えて荷重がかかった状態とすることで、カバープレート１３０のそりを無くし、カバープレート１３０と緩衝部材１２０の接触領域１２２との接合面全域が互いに接触した状態とする。
【００３０】
つぎに、図８に示すように、ガラスからなり中央部に凹部１５１を形成した基台１５０を用意し、カバープレート１３０がメタルプレート１４０と共に、緩衝部材１２０を介して取り付けられたチップ１１０を、この基台１５０の凹部１５１内に固定する。基台１５０は、上端が凹部１５１底部に露出し、基台１５０底部を貫通して下端が底面より突出する電極ピン１５２を備えている。また、凹部１５１の底部には、基台１５０下部に貫通する通気口１５３が形成されている。加えて、基台１５０には、周囲を囲うように、金属製の枠体１６０が固定されている。
【００３１】
したがって、まず、上記チップ１１０を凹部１５１内に固定するときは、図示していないチップ１１０裏面に露出している電極パッドと、対応する電極ピン１４２との上端とが接触するように位置合わせする。
また、チップ１１０の固定は、メタルプレート１４０を、枠体１６０上面に溶接することで行う。
以上のことにより、チップ１１０のダイヤフラム１０２上面、すなわち受圧面は、緩衝部材１２０の開口部１２３とカバープレート１３０の開口領域１３３を介し、図８の紙面上方の領域に露出した状態となっている。したがって、基台１５０と枠体１６０で区切られた図８紙面上部の領域にある流体は、チップ１１０の受圧面に直接接触する状態となっている。
【００３２】
しかしながら、枠体１６０とメタルプレート１４０、メタルプレート１４０とカバープレート１３０、カバープレート１３０と緩衝部材１２０、緩衝部材１２０とダイヤフラム１０２は、各々隙間なく接合されているので、チップ１１０の受圧面に直接接触する流体が、基台１５０と枠体１６０で区切られた図８紙面下部の領域に洩れ出すことがない。
【００３３】
本実施の形態の場合、カバープレートの接合面の表面荒さは、例えば１０ｎｍ程度としておけばよく、溶液を塗布して中間体層を形成した段階で、中間体層表面がサファイア基板の表面荒さを吸収して平坦な状態となっていればよい。表面荒さが１０ｎｍ程度のサファイア基板は、例えば、腕時計の窓に用いられているものであり、この大きさなら価格が１枚数百円であり、安価である。同じ寸法で表面荒さが０．３ｎｍ以下と直接接合できるように加工されたものは、価格が数万円となるが、上記実施の形態ではこのような高い精度のものは必要としない。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、コストの増大を招く高い精度の加工を必要とせずに、直接接合と同程度の状態にサファイアからなるカバープレートを接合できる。この場合、緩衝部材とカバープレートもしくはチップとカバープレートとは、実質的にチップおよびカバープレートと同様の、サファイア（α相の酸化アルミニウム）とされた中間体層を介して接合されたものとなっている。
なお、上述では、ベーマイトを用いるようにしたが、これは水酸化アルミニウムの一形態であり、他に、ギブサイトやダイアスポアなどの水酸化アルミニウムを用いるようにしても同様である。
【００３５】
＜実施の形態２＞
つぎに、本発明の他の形態について説明する。
本実施の形態では、サファイアからなるカバープレート１３０上に形成する中間体層６０１（図６）を、つぎに示すように形成した。
まず、カバープレート１３０の所定領域（接合領域）に、硝酸アルミニウムの水溶液を塗布し、これを加熱して塗布した領域のカバープレート１３０上にγ−アルミナからなる中間体層６０１形成するようにした。硝酸アルミニウムの水溶液は、加熱により水分が蒸発した後、硝酸を失って塩基性塩となり、最終的にγ相の酸化アルミニウム（γ−アルミナ）となる。この結果、前述した実施の形態と同様に、カバープレート１３０上にγ−アルミナからなる中間体層６０１が形成される。以降は、上記実施の形態と同様である。
【００３６】
なお、本実施の形態では、カバープレートに硝酸アルミニウムの水溶液を塗布するようにしたが、カバープレートに強酸もしくは強アルカリ水溶液を塗布して加熱し、カバープレート表面のサファイア自身に化学反応を起こさせ、カバープレート表面に硝酸アルミニウムの層を形成するようにしてもよい。
【００３７】
＜実施の形態３＞
つぎに、本発明の他の形態について説明する。
本実施の形態では、アルミニウムの有機金属化合物の有機溶媒溶液をカバープレート１３０に塗布し、カバープレート１３０を２００〜６００℃程度に加熱することで、カバープレート１３０上にγ−アルミナからなる中間体層６０１（図６）を形成するようにした。アルミニウムの有機金属化合物としては、例えばエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートやアルミニウムイソプロピレートを用いればよい。
【００３８】
アルミニウムの有機金属化合物の有機溶媒溶液の塗布膜は、加熱によりまず有機溶媒が蒸発する。この後、上記温度に加熱することで有機金属化合物が分解して有機成分が気化し、アモルファス状態もしくはγ相などα相以外の酸化アルミニウムが残る。この分解は、紫外線を照射したり、また、酸素プラズマ中で行うことで、より低温で行えるようになる。この結果、前述した実施の形態と同様に、カバープレート１３０上にアモルファス状態のアルミナまたはγ−アルミナからなる中間体層６０１が形成される。以降は、前述した実施の形態と同様である。
【００３９】
ところで、上記実施の形態では、圧力を測定する圧力センサであるチップ内に形成する電極に、金属を用いるようにしたが、これに限るものではなく、Ｎａ2Ｏ・１１Ａｌ2Ｏ3やＫ2Ｏ・１１Ａｌ2Ｏ3などのβ−アルミナとよばれている材料から電極を構成するようにしてもよい。β−アルミナは、図９に示すように、１１分子層分のＡｌ2Ｏ3の層９０１と、１分子層分のＮａ2Ｏの層９０２とが交互に積層した構造となっている。このような構造のβ−アルミナは、導電性を有し、また、電極形成母体のサファイアと相性がよいので、圧力センサ製造過程における熱ストレスや、圧力測定時に加わるダイヤフラムの変形ストレスなどによる電極の剥がれが抑制されるようになる。
【００４０】
また、β−アルミナは、融点が２９００℃と高融点材料であるので、上述したカバープレートの接合工程においても、何ら問題が発生しない。逆に、カバープレートの接合工程において、より高温の処理が可能となり、アモルファスもしくはγ−アルミナからなる中間体層の相転移を、より迅速にかつ確実に行うことが可能となる。
なお、上述では、サファイアを用いるようにしたが、これに限るものではなく、α層の酸化アルミニウムからなる部材であれば、上述同様に接合することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サファイアなどのα相酸化アルミニウムから筐体などの部材が構成された圧力センサチップに、サファイアなどのα相酸化アルミニウムからなる板部材を直接接合と同様の状態に接合できるようになり、サファイアからなる圧力センサを、サファイアの持つ特性を損なうことなく安価に形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における圧力センサのチップ１１０にカバープレート１３０が接合された状態を示す構成図である。
【図２】  緩衝部材１２０が形成された圧力センサのチップ１１０の構成を示す構成図である。
【図３】  緩衝部材１２０の構成を示す平面図である。
【図４】  メタルプレート１４０が接合されたサファイアからなるカバープレート１３０の構成を示す平面図である。
【図５】  本発明の実施の形態における圧力センサの製造方法を説明する工程図である。
【図６】  本発明の実施の形態における圧力センサの製造方法を説明する工程図である。
【図７】  本発明の実施の形態における圧力センサの製造方法を説明する工程図である。
【図８】  本発明の実施の形態における圧力センサの一部構成を示す構成図である。
【図９】  β−アルミナの状態を示す説明図である。
【図１０】  圧力センサの一部構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１０１…基部、１０２…ダイヤフラム、１０３…容量室、１０４…可動電極、１０５…固定電極、１１０…チップ、１２０…緩衝部材、１２１，１２２…接触領域、１３０…カバープレート、１３１…裏面、１３２…主表面、１４０…メタルプレート。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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