JP2007304019A - 静電容量型力学量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償することができ、しかもセンサの大型化を回避することが可能な静電容量型力学量センサを提供すること。
【解決手段】固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂがダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有する。これにより、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がないので、センサの大型化を回避することが可能となる。また、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量を用いて圧力や加速度などの力学量を検知する静電容量型力学量センサに関する。

力学量センサとしては、例えば圧力センサや加速度センサがある。このような力学量センサには、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力学量センサがある。このような静電容量型力学量センサにおいては、キャパシタの温度変化などの、検出される容量値に影響を与える外乱の影響を補償するために、容量の基準となる参照容量を設け、この参照容量と実測した容量との差分を求めて、外乱による容量値の変動を補償することが行われている。例えば、特許文献１の図２には、測定対象となる静電容量を測定する領域と、参照容量を測定する領域とを並設した静電容量型圧力センサが開示されている。
特開平８−３２０８９号公報

しかしながら、前述の特許文献に開示された静電容量型圧力センサにおいては、静電容量を測定する領域と、参照容量を測定する領域とを並設しているので、センサ全体としてのスペースを広くとる必要があり、静電容量型圧力センサが大型化するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償することができ、しかもセンサの大型化を回避することが可能な静電容量型力学量センサを提供することを目的とする。

本発明の静電容量型力学量センサは、固定電極を有する第１基板と、前記固定電極と対向するように配置され、前記固定電極との間に測定対象の容量を形成する可動電極を有する第２基板と、平面視において前記可動電極の可動域内に配置された参照電極と、を具備し、前記固定電極又は前記可動電極のどちらか一方が、前記参照電極と対をなして前記測定対象の容量を補償する参照容量を形成する電極を兼ねることを特徴とする。

この構成によれば、固定電極及び参照電極が可動電極の平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有するので、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がない。このため、センサの大型化を回避することが可能となる。また、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記参照電極が誘電体を介して前記固定電極と対向し、前記固定電極が前記参照容量を形成する電極を兼ねることが好ましい。

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記参照電極が誘電体を介して前記可動電極と対向し、前記可動電極が前記参照容量を形成する電極を兼ねることが好ましい。この構成によれば、参照電極の一方を固定電極又は可動電極とすることができるので、構成が単純になり、小型化が容易になる。

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記第１基板がガラス基板であり、前記第２基板がシリコン基板であり、前記誘電体が前記第１基板の一部で形成されていることが好ましい。この場合において、前記ガラス基板は、前記固定電極とガラス層を介して対向するように埋め込まれたシリコン製部材を有し、前記シリコン製部材が前記参照電極であることが好ましい。これにより、可動電極と固定電極の平面視で可動域内に、容易に参照容量を形成することができる。また、この場合において、前記ガラス基板と前記シリコン製部材との界面において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製部材との界面においてＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合を有するので、ガラス基板とシリコン製部材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。

本発明の静電容量型力学量センサによれば、固定電極を有する第１基板と、前記固定電極と対向するように配置され、前記固定電極との間に測定対象の容量を形成する可動電極を有する第２基板と、平面視において前記可動電極の可動域内に配置された参照電極と、を具備し、前記固定電極又は前記可動電極のどちらか一方が、前記参照電極と対をなして前記測定対象の容量を補償する参照容量を形成する電極を兼ねるので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償することができ、しかもセンサの大型化を回避することが可能である。

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、静電容量型力学量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。また、本実施の形態においては、固定電極が参照容量の電極を兼ねる場合について説明する。

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概略図である。図中１１はガラス基板を示す。ガラス基板１１は、対向する一対の主面１１ａ，１１ｂを有する。ガラス基板１１には、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃが埋設されている。シリコン製部材１２ａ，１２ｃ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。シリコン製部材１２ａは固定電極用の導電部材であり、シリコン製部材１２ｂは参照容量のためのキャパシタの一方の電極であり、シリコン製部材１２ｃは可動電極用の導電部材である。シリコン製部材１２ａ，１２ｃは、ガラス基板１１の両主面でそれぞれ露出し、シリコン製部材１２ｂは、ガラス基板１１の主面１１ｂで露出している。

ガラス基板１１の主面１１ａ上には、シリコン製部材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が形成されており、シリコン製部材１２ｃの一方の露出部分と電気的に接続するように電極１４が形成されている。この固定電極１３は、後述する可動電極であるダイヤフラムの平面視における可動域内に存在するように形成されている。

参照電極であるシリコン製部材１２ｂは、ガラス基板１１の主面１１ｂ側で露出されてガラス基板１１に埋め込まれている。したがって、ガラス基板１１において、固定電極１３とシリコン製部材１２ｂとは、ガラス層（誘電体層）１１ｃを介して対向しており、参照容量用のキャパシタを構成している。このシリコン製部材１２ｂは、平面視において後述する可動電極の可動域内に存在するように設けられている。なお、ガラス層１１ｃは、ガラス基板１１の一部であっても良く、別の層として形成しても良い。

ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、シリコン製部材１２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ａが形成されており、シリコン製部材１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ｂが形成されており、シリコン製部材１２ｃの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ｃが形成されている。このように引き出し電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ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。

ガラス基板１１の主面１１ａ上には、可動電極であるダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。シリコン基板１６のガラス基板１１側の主面には、固定電極１３を囲繞する大きさの凹部が形成されており、ガラス基板１１とシリコン基板１６とが接合されることにより、キャビティ１７が構成されるようになっている。ガラス基板１１とシリコン基板１６とは、ダイヤフラム１６ａ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１６ｂで接合される。

このような構成においては、測定対象である静電容量（測定容量）のためのキャパシタがダイヤフラム１６ａ及び固定電極１３で構成され、参照容量のキャパシタが固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂで構成される。すなわち、測定容量のためのキャパシタの電極がダイヤフラム１６ａ及び固定電極１３であり、参照容量のためのキャパシタの電極が固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂである。この構成においては、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂがダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されているので、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有しており、固定電極１３が参照容量のためのキャパシタの電極を兼ねている。なお、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂがダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するとは、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが少なくとも部分的に可動域内に存在していれば良いことを意味する。

ガラス基板１１とシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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、加熱下においてシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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。

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。

これは、ガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１６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１６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とシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの界面と、ガラス基板１１とシリコン基板１６との界面とで高い密着性を発揮することにより、ダイヤフラム１６ａとガラス基板１１の主面１１ａ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。

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、ダイヤフラム１６ａ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、ダイヤフラム１６ａが圧力に応じて可動する。これにより、ダイヤフラム１６ａが変位する。このとき、ダイヤフラム１６ａとガラス基板１１上の固定電極１３との間の静電容量（測定容量）が変化する。また、固定電極１３と参照電極であるシリコン製部材１２ｂとの間に所定の静電容量を有する。この静電容量は参照容量となる。ダイヤフラム１６ａと固定電極１３との間で求められた静電容量と参照容量との間の差分を求めることにより、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。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。

また、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、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂがダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有する。このため、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がないので、センサの大型化を回避することが可能となる。

次に、本実施の形態１に係る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）〜（ｄ）、図３（ａ），（ｂ）、及び図４（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。

まず、図２（ｄ）に示すようなシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃなどの導電性材料を埋め込んだガラス基板１１を作製する。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１２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１２の一方の主面をエッチングして、図２（ａ）に示すように、凹部１２ｄを形成する。この場合、シリコン基板１２上にレジスト膜を形成し、凹部１２ｄ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基板１２をエッチングして凹部１２ｄを設ける。この凹部１２ｄの深さは、上述した固定電極１３とシリコン製部材１２ｂとの間のガラス層１１ｃの厚さを考慮して設定する。

次いで、このシリコン基板１２の一方の主面をさらにエッチングして、図２（ｂ）に示すように、凹部１２ｅを形成して、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成する。この場合、シリコン基板１２上にレジスト膜を形成し、凹部１２ｅ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基板１２をエッチングして凹部１２ｅを設けて、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成する。なお、上述した凹部１２ｄ，１２ｅを形成する際の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、エッチング面がテーパー面となるため、それを考慮したマスクを形成する必要がある。

シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成したシリコン基板１２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１２及びガラス基板１１を加熱し、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１２をガラス基板１１に押圧してシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃをガラス基板１１の主面１１ｂに押し込んで、シリコン基板１２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６００℃である。

さらに、シリコン基板１２のシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，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、陽極接合処理をすることが好ましい。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、静電容量型力学量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。

次いで、図２（ｄ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ側を研磨処理することによりシリコン製部材１２ａ，１２ｃを主面１１ａで部分的に露出させる。これにより、ガラス基板１１にシリコン製部材１２ａ，１２ｃが埋め込まれた状態となる。このとき、シリコン製部材１２ｂは、主面１１ａで露出せず、ガラス層１１ｃが形成される。さらに、図２（ｄ）に示すように、シリコン基板１２を研磨処理することにより、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃがガラス基板１１の主面１１ｂで露出する。これにより、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを埋め込んだガラス基板１１を作製する。

次いで、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｃとそれぞれ電気的に接続するように固定電極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、電極及び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。

次いで、図３（ｂ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ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、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。

次いで、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１６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１６の一方の主面をエッチングして、図４（ａ）に示すように、ダイヤフラム１６ａと固定電極１３との間の間隔を制御するキャビティ１７用の凹部１６ｃを形成する。この場合、シリコン基板１６上にレジスト膜を形成し、凹部１６ｃ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基板１６をエッチングして凹部１６ｃを設ける。

次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１６の他方の主面をエッチングして、ダイヤフラム１６ａを形成する。この場合、シリコン基板１６上にレジスト膜を形成し、凹部１６ｄ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基板１６をエッチングして凹部１６ｄを設ける。なお、シリコン基板１６の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、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板１６の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。この場合、エッチングマスクとして、熱酸化膜などを用いるのが良い。

次いで、ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６を、ダイヤフラム１６ａ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１６の接合部１６ｂとが接合される。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。

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１３がシリコン製部材１２ａを介して引き出し電極１５ａと電気的に接続され、参照電極であるシリコン製部材１２ｂが引き出し電極１５ｂと電気的に接続され、ダイヤフラム１６ａが電極１４及びシリコン製部材１２ｃを介して引き出し電極１５ｃと電気的に接続されている。したがって、ダイヤフラム１６ａと固定電極１３との間で検知された静電容量（測定容量）の変化の信号は、シリコン製部材１２ａ，１２ｃを介して引き出し電極１５ａ，１５ｃから取得することができる。また、シリコン製部材１２ｂと固定電極１３との間で検知された静電容量（参照容量）は、シリコン製部材１２ａを介して引き出し電極１５ａ，１５ｂから取得することができる。そして、測定容量と参照容量との間の差分に基づいて測定圧力を算出することができる。

このような静電容量型圧力センサにおいては、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂがダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有するので、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がない。このため、センサの大型化を回避することが可能となる。また、この静電容量型圧力センサにおいては、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、静電容量型力学量センサが静電容量型加速度センサである場合について説明する。また、本実施の形態においては、固定電極が参照容量の電極を兼ねる場合について説明する。

図５は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型力学量センサの概略図である。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を省略する。図５に示す静電容量型加速度センサは、実施の形態１で用いたシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを埋め込んだガラス基板１１を用いており、ガラス基板１１の主面１１ａ上に、シリコン製部材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、シリコン製部材１２ｃの一方の露出部分と電気的に接続するように電極１４が形成されている。また、ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、シリコン製部材１２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ａが形成されており、シリコン製部材１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ｂが形成されており、シリコン製部材１２ｃの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ｃが形成されている。

固定電極１３は、後述する可動電極である揺動部材の平面視における可動域内に存在するように形成されている。また、参照電極であるシリコン製部材１２ｂは、ガラス基板１１の主面１１ｂ側で露出されてガラス基板１１に埋め込まれている。したがって、ガラス基板１１において、固定電極１３とシリコン製部材１２ｂとは、ガラス層（誘電体層）１１ｃを介して対向しており、参照容量用のキャパシタを構成している。このシリコン製部材１２ｂは、平面視において後述する可動電極である揺動部材の可動域内に存在するように設けられている。

ガラス基板１１の主面１１ａ上には、可動電極である揺動部材２１ａ及びこの揺動部材２１ａを支持するカンチレバー２１ｂを有するシリコン基板２１が接合されている。また、シリコン基板２１上には、別のガラス基板２２が接合されている。したがって、シリコン基板２１は、ガラス基板１１，２２により挟持されるようにして接合部２１ｃ，２１ｄでガラス基板１１，２２とそれぞれ接合されており、両ガラス基板１１，２２間に設けられるキャビティ２３内で揺動部材２１ａがカンチレバー２１ｂにより揺動可能になっている。

このような構成においては、測定対象である静電容量（測定容量）のためのキャパシタが揺動部材２１ａ及び固定電極１３で構成され、参照容量のキャパシタが固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂで構成される。すなわち、測定容量のためのキャパシタの電極が揺動部材２１ａ及び固定電極１３であり、参照容量のためのキャパシタの電極が固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂである。この構成においては、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが揺動部材２１ａの平面視において可動域内に存在するように配置されているので、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有しており、固定電極１３が参照容量のためのキャパシタの電極を兼ねている。なお、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが揺動部材２１ａの平面視において可動域内に存在するとは、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが少なくとも部分的に可動域内に存在していれば良いことを意味する。

ガラス基板１１とシリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの界面及びガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１６との間の界面は、実施の形態１の場合と同様に、高い密着性を有することが好ましい。

このような構成を有する静電容量型加速度センサにおいては、揺動部材２１ａ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。この加速度センサに加速度がかかると、揺動部材２１ａが加速度に応じて可動する。これにより、揺動部材２１ａが変位する。このとき、揺動部材２１ａ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。また、固定電極１３と参照電極であるシリコン製部材１２ｂとの間に所定の静電容量を有する。この静電容量は参照容量となる。揺動部材２１ａと固定電極１３との間で求められた静電容量と参照容量との間の差分を求めることにより、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。したがって、この静電容量をパラメータとして、その変化を加速度変化とすることができる。

また、このような構成を有する静電容量型加速度センサにおいては、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが揺動部材２１ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有する。このため、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がないので、センサの大型化を回避することが可能となる。

次に、本実施の形態２に係る静電容量型加速度センサの製造方法について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る静電容量型加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。

まず、実施の形態１と同様にして、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃを埋め込んだガラス基板１１を作製する。この場合、実施の形態１と同様にして、ガラス基板１１の主面１１ａ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｃとそれぞれ電気的に接続するように固定電極１３及び電極１４を形成し、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成する。

次いで、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板２１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２１の両主面をエッチングして、図６（ａ）に示すように、揺動部材２１ａとガラス基板１１，２２との間の間隔を制御するキャビティ２３用の凹部２１ｅを形成する。この場合、シリコン基板２１上にレジスト膜を形成し、凹部２１ｅ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基板２１をエッチングして凹部２１ｅを設ける。

次いで、このシリコン基板２１の両主面をエッチングして、図６（ａ）に示すように、揺動部材２１ａ及びカンチレバー２１ｂを形成するための凹部２１ｆを形成する。この場合、シリコン基板２１上にレジスト膜を形成し、凹部２１ｆ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基板２１をエッチングして凹部２１ｆを設ける。

さらに、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板２１をエッチングして、カンチレバー２１ｂで支持された揺動部材２１ａを形成する。この場合、シリコン基板２１上にレジスト膜を形成し、貫通穴２１ｆ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基板２１をエッチングして貫通穴２１ｆを設けて、カンチレバー２１ｂで支持された揺動部材２１ａを形成する。なお、シリコン基板２１の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、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板２１の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。この場合のエッチングマスクとしては、熱酸化膜などを用いるのが良い。

次いで、揺動部材２１ａ及びカンチレバー２１ｂを有するシリコン基板２１を、揺動部材２１ａ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２１の接合部２１ｃとが接合される。このとき、シリコン基板２１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２１とガラス基板１１との間の界面での密着性がより高くなる。また、ガラス基板２２を、揺動部材２１ａがガラス基板２２と所定の間隔をおいて位置するように、シリコン基板２１上に接合する。すなわち、ガラス基板２２の主面とシリコン基板２１の接合部２１ｄとが接合される。このとき、シリコン基板２１及びガラス基板２２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２１とガラス基板２２との間の界面での密着性がより高くなる。これにより、キャビティ２３の気密性を向上させることができる。

このようにして得られた静電容量型加速度センサは、固定電極１３がシリコン製部材１２ａを介して引き出し電極１５ａと電気的に接続され、参照電極であるシリコン製部材１２ｂが引き出し電極１５ｂと電気的に接続され、揺動部材２１ａが電極１４及びシリコン製部材１２ｃを介して引き出し電極１５ｃと電気的に接続されている。したがって、揺動部材２１ａと固定電極１３との間で検知された静電容量（測定容量）の変化の信号は、シリコン製部材１２ａ，１２ｃを介して引き出し電極１５ａ，１５ｃから取得することができる。また、シリコン製部材１２ｂと固定電極１３との間で検知された静電容量（参照容量）は、シリコン製部材１２ａを介して引き出し電極１５ａ，１５ｂから取得することができる。そして、測定容量と参照容量との間の差分に基づいて測定加速度を算出することができる。

このような静電容量型加速度センサにおいては、固定電極１３及びシリコン製部材１２ｂが揺動部材２１ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有するので、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がない。このため、センサの大型化を回避することが可能となる。また、この静電容量型加速度センサにおいては、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態においては、静電容量型力学量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。また、本実施の形態においては、固定電極が参照容量の電極を兼ねる場合について説明する。

図７は、本発明の実施の形態３に係る静電容量型圧力センサの概略図である。図中３１はガラス基板を示す。ガラス基板３１は、対向する一対の主面３１ａ，３１ｂを有する。ガラス基板３１には、シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃが埋設されている。シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、主面３１ａ上に形成された電極と主面３１ｂ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。シリコン製部材３２ａは固定電極用の導電部材であり、シリコン製部材３２ｂは参照電極用の導電部材であり、シリコン製部材３２ｃは可動電極用の導電部材である。シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ガラス基板３１の両主面でそれぞれ露出している。

ガラス基板３１の主面３１ａ上には、シリコン製部材３２ａの一方の露出部分と電気的に接続するように参照電極３３が形成されており、シリコン製部材３２ｃの一方の露出部分と電気的に接続するように電極３４が形成されている。この参照電極３３は、後述する可動電極であるダイヤフラムの平面視における可動域内に存在するように形成されている。

参照電極３３上には、誘電体層３６が形成されている。この誘電体層３６上には、固定電極３７が形成されている。したがって、ガラス基板１１の主面１１ａ上において、参照電極３３と固定電極３７とが対向しており、両者で誘電体層３６を挟持して参照容量用キャパシタを構成している。この固定電極３７は、平面視において後述する可動電極の可動域内に存在するように設けられている。

ガラス基板３１の主面３１ｂ上には、シリコン製部材３２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極３５ａが形成されており、シリコン製部材３２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極３５ｂが形成されており、シリコン製部材３２ｃの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極３５ｃが形成されている。このように引き出し電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃが同一の主面３１ｂ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。

ガラス基板３１の主面３１ａ上には、可動電極であるダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。シリコン基板１６のガラス基板３１側の主面には、参照電極３３を囲繞する大きさの凹部が形成されており、ガラス基板３１とシリコン基板１６とが接合されることにより、キャビティ３８が構成されるようになっている。ガラス基板３１とシリコン基板１６とは、ダイヤフラム１６ａが参照電極３３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１６ｂで接合される。

このような構成においては、測定対象である静電容量（測定容量）のためのキャパシタがダイヤフラム１６ａ及び固定電極３７で構成され、参照容量のキャパシタが固定電極３７及び参照電極３３で構成される。すなわち、測定容量のためのキャパシタの電極がダイヤフラム１６ａ及び固定電極３７であり、参照容量のためのキャパシタの電極が固定電極３７及び参照電極３３である。この構成においては、固定電極３７及び参照電極３３がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されているので、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有しており、固定電極３７が参照容量のためのキャパシタの電極を兼ねている。なお、固定電極３７及び参照電極３３がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するとは、固定電極３７及び参照電極３３が少なくとも部分的に可動域内に存在していれば良いことを意味する。

ガラス基板３１とシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの界面やガラス基板３１の主面３１ａとシリコン基板１６との間の界面は、実施の形態１の場合と同様に、高い密着性を有することが好ましい。

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、ダイヤフラム１６ａとガラス基板３１上の固定電極３７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、ダイヤフラム１６ａが圧力に応じて可動する。これにより、ダイヤフラム１６ａが変位する。このとき、ダイヤフラム１６ａとガラス基板３１上の固定電極３７との間の静電容量（測定容量）が変化する。また、固定電極３７と参照電極３３との間に所定の静電容量を有する。この静電容量は参照容量となる。ダイヤフラム１６ａと固定電極３７との間で求められた静電容量と参照容量との間の差分を求めることにより、キャパシタの温度変化によるばらつきを補償した静電容量を得ることができる。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。

また、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、固定電極３７及び参照電極３３がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有する。このため、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がないので、センサの大型化を回避することが可能となる。

次に、本実施の形態３に係る静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態３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。

まず、図８（ａ）に示すようなシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃを埋め込んだガラス基板３１を作製する。この場合、シリコン基板の一方の主面をエッチングしてシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃを形成し、真空下でこのシリコン基板及びガラス基板３１を加熱し、シリコン基板をガラス基板３１に押圧してシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃをガラス基板３１の主面３１ｂに押し込んで、シリコン基板とガラス基板３１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６００℃である。さらに、シリコン基板のシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃとガラス基板３１との界面での密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。

次いで、ガラス基板３１の主面３１ａ側を研磨処理することによりシリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃを主面３１ａで部分的に露出させる。さらに、シリコン基板を研磨処理することにより、シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃがガラス基板３１の主面３１ｂで露出する。これにより、図８（ａ）に示すように、シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃを埋め込んだガラス基板３１を作製する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板３１の主面３１ａ上に、シリコン製部材３２ａ，３２ｃとそれぞれ電気的に接続するように参照電極３３及び電極３４を形成する。この場合、まず、ガラス基板３１の主面３１ａ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極及び参照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。

次いで、図８（ｃ）に示すように、参照電極３３上に、参照電極３３を覆うようにして誘電体層３６を形成する。この場合、まず、ガラス基板３１の主面３１ａ上に誘電体材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、誘電体層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誘電体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。

次いで、図８（ｄ）に示すように、誘電体層３６及びガラス基板３１の主面１１ａ上に、シリコン製部材３２ｂと電気的に接続するように固定電極３７を形成する。この場合、まず、誘電体層３６及びガラス基板３１の主面３１ａ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、参照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。

次いで、図８（ｅ）に示すように、ガラス基板３１の主面３１ｂ上に、シリコン製部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃを形成する。この場合、まず、ガラス基板３１の主面３１ｂ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。

次いで、図４に示すようにして作製した、ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６を、ダイヤフラム１６ａが参照電極３３と所定の間隔をおいて位置するように、ガラス基板３１の主面３１ａ上に接合する。すなわち、ガラス基板３１の主面３１ａとシリコン基板１６の接合部１６ｂとが接合される。このとき、シリコン基板１６及びガラス基板３１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とが好ましい。

このようにして得られた静電容量型圧力センサは、参照電極３３がシリコン製部材３２ａを介して引き出し電極３５ａと電気的に接続され、固定電極３７がシリコン製部材３２ｂを介して引き出し電極３５ｂと電気的に接続され、ダイヤフラム１６ａが電極３４及びシリコン製部材３２ｃを介して引き出し電極３５ｃと電気的に接続されている。したがって、ダイヤフラム１６ａと固定電極３７との間で検知された静電容量（測定容量）の変化の信号は、シリコン製部材３２ａ，３２ｃを介して引き出し電極３５ａ，３５ｃから取得することができる。また、固定電極３７と参照電極３３との間で検知された静電容量（参照容量）は、シリコン製部材３２ａ，３２ｂを介して引き出し電極３５ａ，３５ｂから取得することができる。そして、測定容量と参照容量との間の差分に基づいて測定圧力を算出することができる。

このような静電容量型圧力センサにおいては、固定電極３７及び参照電極３３がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有するので、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がない。このため、センサの大型化を回避することが可能となる。また、この静電容量型圧力センサにおいては、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態においては、静電容量型力学量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。また、本実施の形態においては、可動電極が参照容量の電極を兼ねる場合について説明する。

図９は、本発明の実施の形態４に係る静電容量型圧力センサの概略図である。図中４１はガラス基板を示す。ガラス基板４１は、対向する一対の主面４１ａ，４１ｂを有する。ガラス基板４１には、シリコン製部材４２ａ，４２ｂが埋設されている。シリコン製部材４２ａ，４２ｂは、主面４１ａ上に形成された電極と主面４１ｂ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。シリコン製部材４２ａは固定電極用の導電部材であり、シリコン製部材４２ｂは可動電極の導電部材である。シリコン製部材４２ａ，４２ｂは、ガラス基板４１の両主面でそれぞれ露出している。

ガラス基板４１の主面４１ａ上には、シリコン製部材４２ａの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極４３が形成されており、シリコン製部材４２ｂの一方の露出部分と電気的に接続するように電極４４が形成されている。この固定電極４３は、後述する可動電極であるダイヤフラムの平面視における可動域内に存在するように形成されている。

ガラス基板４１の主面４１ｂ上には、シリコン製部材４２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極４５ａが形成されており、シリコン製部材４２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極４５ｂが形成されている。

ガラス基板４１の主面４１ａ上には、可動電極であるダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。シリコン基板１６のガラス基板４１側の主面には、固定電極４３を囲繞する大きさの凹部が形成されており、ガラス基板４１とシリコン基板１６とが接合されることにより、キャビティ４８が構成されるようになっている。ガラス基板４１とシリコン基板１６とは、ダイヤフラム１６ａが固定電極４３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１６ｂで接合される。

シリコン基板１６の外側の表面（図４（ｂ）における凹部１６ｄ側）上には、誘電体層４６が形成されている。この誘電体層４６上には、参照電極４７が形成されている。したがって、シリコン基板４１上において、可動電極であるダイヤフラム１６ａと参照電極４７とが対向しており、両者で誘電体層４６を挟持して参照容量用キャパシタを構成している。この参照電極４７は、平面視において後述する可動電極の可動域内に存在するように設けられている。

このような構成においては、測定対象である静電容量（測定容量）のためのキャパシタがダイヤフラム１６ａ及び固定電極４３で構成され、参照容量のキャパシタがダイヤフラム１６ａ及び参照電極４７で構成される。すなわち、測定容量のためのキャパシタの電極がダイヤフラム１６ａ及び固定電極４３であり、参照容量のためのキャパシタの電極がダイヤフラム１６ａ及び参照電極４７である。この構成においては、固定電極４３及び参照電極４７がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されているので、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有しており、ダイヤフラム１６ａが参照容量のためのキャパシタの電極を兼ねている。なお、固定電極４３及び参照電極４７がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するとは、固定電極４３及び参照電極４７が少なくとも部分的に可動域内に存在していれば良いことを意味する。

ガラス基板４１とシリコン製部材４２ａ，４２ｂとの界面やガラス基板４１の主面４１ａとシリコン基板１６との間の界面は、実施の形態１の場合と同様に、高い密着性を有することが好ましい。

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、ダイヤフラム１６ａとガラス基板４１上の固定電極４３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、ダイヤフラム１６ａが圧力に応じて可動する。これにより、ダイヤフラム１６ａが変位する。このとき、ダイヤフラム１６ａとガラス基板４１上の固定電極４３との間の静電容量（測定容量）が変化する。また、ダイヤフラム１６ａと参照電極４７との間に所定の静電容量を有する。この静電容量は参照容量となる。ダイヤフラム１６ａと固定電極３３との間で求められた静電容量と参照容量との間の差分を求めることにより、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。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。

また、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、固定電極４３及び参照電極４７がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有する。このため、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がないので、センサの大型化を回避することが可能となる。

次に、本実施の形態４に係る静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態４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。

まず、図１０（ａ）に示すようなシリコン製部材４２ａ，４２ｂを埋め込んだガラス基板４１を作製する。この場合、シリコン基板の一方の主面をエッチングしてシリコン製部材４２ａ，４２ｂを形成し、真空下でこのシリコン基板及びガラス基板４１を加熱し、シリコン基板をガラス基板４１に押圧してシリコン製部材４２ａ，４２ｂをガラス基板４１の主面４１ｂに押し込んで、シリコン基板とガラス基板４１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６００℃である。さらに、シリコン基板のシリコン製部材４２ａ，４２ｂとガラス基板４１との界面での密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。

次いで、ガラス基板４１の主面４１ａ側を研磨処理することによりシリコン製部材４２ａ，４２ｂを主面４１ａで部分的に露出させる。さらに、シリコン基板を研磨処理することにより、シリコン製部材４２ａ，４２ｂがガラス基板４１の主面４１ｂで露出する。これにより、図１０（ａ）に示すように、シリコン製部材４２ａ，４２ｂを埋め込んだガラス基板４１を作製する。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板４１の主面４１ａ上に、シリコン製部材４２ａ，４２ｂとそれぞれ電気的に接続するように固定電極４３及び電極４４を形成する。この場合、まず、ガラス基板４１の主面４１ａ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極及び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。

次いで、図１０（ｃ）に示すように、ガラス基板４１の主面４１ｂ上に、シリコン製部材４２ａ，４２ｂとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極４５ａ，４５ｂを形成する。この場合、まず、ガラス基板４１の主面４１ｂ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。

次いで、図１１（ａ）に示すように、図４に示すようにして作製した、ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６の凹部１６ｄ側に、誘電体層４６を形成する。この場合、まず、シリコン基板１６の主面上に誘電体材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、誘電体層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誘電体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。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、誘電体層４６上に参照電極４７を形成する。この場合、まず、誘電体層４６上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、参照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。

次いで、ダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６を、ダイヤフラム１６ａが固定電極４３と所定の間隔をおいて位置するように、ガラス基板４１の主面４１ａ上に接合する。すなわち、ガラス基板４１の主面４１ａとシリコン基板１６の接合部１６ｂとが接合される。このとき、シリコン基板１６及びガラス基板４１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４１との間の界面での密着性がより高くなり、キャビティ４８の気密性を向上させることができる。

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４３がシリコン製部材４２ａを介して引き出し電極４５ａと電気的に接続され、ダイヤフラム１６ａが電極４４及びシリコン製部材４２ｂを介して引き出し電極４５ｂと電気的に接続されている。また、参照電極４７は、図示しない引き出し電極と接続されている。したがって、ダイヤフラム１６ａと固定電極４３との間で検知された静電容量（測定容量）の変化の信号は、シリコン製部材４２ａ，４２ｂを介して引き出し電極４５ａ，４５ｂから取得することができる。また、参照電極４７とダイヤフラム１６ａとの間で検知された静電容量（参照容量）は、シリコン製部材４２ｂを介して引き出し電極４５ｂ及び参照電極４７と接続された引き出し電極から取得することができる。そして、測定容量と参照容量との間の差分に基づいて測定圧力を算出することができる。

このような静電容量型圧力センサにおいては、固定電極４３及び参照電極４７がダイヤフラム１６ａの平面視において可動域内に存在するように配置されており、測定容量のためのキャパシタと参照容量のためのキャパシタの電極が厚さ方向に積層された構造を有するので、参照容量用のキャパシタのスペースを別に設ける必要がない。このため、センサの大型化を回避することが可能となる。また、この静電容量型圧力センサにおいては、測定容量と参照容量との間の差分を求めているので、キャパシタの、外乱による容量値の変動を補償した静電容量を得ることができる。

本発明は上記実施の形態１〜４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１〜４で説明した電極や各層の厚さや材質については本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設定することができる。また、上記実施の形態１〜４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。

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概略図である。 （ａ）〜（ｄ）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。 （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。 （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。 本発明の実施の形態２に係る静電容量型加速度センサの概略構成を示す概略図である。 （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を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態３に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す概略図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態３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。 本発明の実施の形態４に係る静電容量型圧力センサの概略構成を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態４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。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態４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。

符号の説明

１１，３１，４１ ガラス基板
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ 主面
１１ｃ ガラス層
１２，１６ シリコン基板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，４２ａ，４２ｂ シリコン製部材
１３，３７，４３ 固定電極
１４，３４，４４ 電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，４５ａ，４５ｂ 引き出し電極
１６ａ ダイヤフラム
１６ｂ，２１ｃ，２１ｄ 接合部
１７，２３，３８，４８ キャビティ
２１ａ 揺動部材
２１ｂ カンチレバー
３６，４６ 誘電体層
３３，４７ 参照電極

Claims (6)

1. 固定電極を有する第１基板と、前記固定電極と対向するように配置され、前記固定電極との間に測定対象の容量を形成する可動電極を有する第２基板と、平面視において前記可動電極の可動域内に配置された参照電極と、を具備し、前記固定電極又は前記可動電極のどちらか一方が、前記参照電極と対をなして前記測定対象の容量を補償する参照容量を形成する電極を兼ねることを特徴とする静電容量型力学量センサ。
2. 前記参照電極が誘電体を介して前記固定電極と対向し、前記固定電極が前記参照容量を形成する電極を兼ねることを特徴とする請求項１記載の静電容量型力学量センサ。
3. 前記参照電極が誘電体を介して前記可動電極と対向し、前記可動電極が前記参照容量を形成する電極を兼ねることを特徴とする請求項１記載の静電容量型力学量センサ。
4. 前記第１基板がガラス基板であり、前記第２基板がシリコン基板であり、前記誘電体が前記第１基板の一部で形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力学量センサ。
5. 前記ガラス基板は、前記固定電極とガラス層を介して対向するように埋め込まれたシリコン製部材を有し、前記シリコン製部材が前記参照電極であることを特徴とする請求項４記載の静電容量型力学量センサ。
6. 前記ガラス基板と前記シリコン製部材との界面において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５記載の静電容量型力学量センサ。

Images