JPH0972807A - 静電容量型半導体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気密性が良好で、確実に２つの基板同士を面
接合可能とした静電容量型半導体センサを提供すること 【解決手段】 固定電極１６が形成されたガラス基板１
１と、ダイアフラム１３付きのシリコン基板１０を陽極
接合する。ガラス基板上には、固定電極を外部に引き出
すための引出線１７がパターン形成され、これに対向す
るシリコン基板には、凹溝１８が形成され引出線と短絡
しないようにする。この凹溝内の奥面１８ｂに段差部２
０を設ける。凹溝の奥面に接着されたポリイミド樹脂２
１が、ガラス基板１１により押し潰されて圧縮変形し、
凹溝の側面１８ａ，段差部の先端表面２０ａ並びに段差
部の後面２０ｂに密着する。ポリイミド樹脂が充填され
ない隙間Ｓは段差部の後面に対向するとともに、その周
囲がポリイミド樹脂で閉塞されるので、センサ外側とは
連通せず、気密性が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型半導体
センサに関するもので、より具体的には固定電極の引出
線を設けた部分の気密構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電容量型半導体センサの一例として、
従来の例えば図１に示すような静電容量型圧力センサが
ある。同図に示すように、シリコン基板１のほぼ中央を
両面からエッチングを行い所定量だけ除去することによ
り薄肉のダイアフラム２を一体に形成する。このダイア
フラム２の下面は可動電極３が形成される。また、シリ
コン基板１の下面にはガラス基板４が陽極接合され一体
化される。

【０００３】この接合された状態でダイアフラム２の下
側には、ガラス基板４との間で所定の空間が形成され圧
力室５となる。この圧力室５内でダイアフラム２が厚さ
方向に自由に変位できるようになっている。そして、ガ
ラス基板４に形成された圧力導入路４ａを介して圧力測
定対象のガスを圧力室５内に導入するようにしている。

【０００４】さらに、その圧力室５に対向するガラス基
板４の上面の中央部分には固定電極６が形成され、この
固定電極６と、可動電極３とが微小なギャップを隔てて
対向配置される。両電極３，６間に発生する静電容量を
検出することにより電極間距離、すなわち、圧力室５内
の圧力が測定できる。

【０００５】そして、両電極３，６を外部回路に接続す
るための電極パッド７，７′がガラス基板４の露出表面
に形成され、固定電極６は、引出線８を介して電極パッ
ド７に導通させる。なお、可動電極３は電極パッド７′
と接続される。

【０００６】さらに、引出線８とシリコン基板１が接触
して短絡しないようにするため、引出線８に対向するシ
リコン基板１の表面には、圧力室５から外部にわたる凹
溝１ａが形成されている。そして、そのままでは凹溝１
ａの部分を介して圧力室５が大気開放するので、凹溝１
ａの所定位置にポリイミド樹脂等の絶縁物９を充填し、
封止するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のセンサでは、絶縁物９による凹溝１ａ部分の気密
性が十分に保てなかった。すなわち、上記絶縁物９を配
設する場合、まず図２（Ａ）に示すように、シリコン基
板１に形成した凹溝１ａ内にポリイミド樹脂を充填す
る。この時、寸法公差や製造誤差等を考慮して、凹溝１
ａの幅Ｗよりもポリイミド樹脂９の幅ｗを小さくしてい
る。また、ポリイミド樹脂９の先端は、凹溝１ａより突
出するようにしている。

【０００８】この状態で、ガラス基板４とシリコン基板
１を陽極接合すると、ガラス基板４によってポリイミド
樹脂９が押し潰され、同図（Ｂ）に示すように、凹溝１
ａの側面に密着し、凹溝１ａ内のほぼ全面に充満された
状態となる。しかし、図示するように凹溝１ａの角部ま
でにはポリイミド樹脂９を押し潰すことができず、隙間
Ｓが生じてしまい、係る隙間Ｓを介して圧力室５と外部
とが連通状態になってしまう。

【０００９】一方、同図（Ａ）のポリイミド樹脂の充填
時に凹溝１ａの幅Ｗとポリイミド樹脂の幅ｗとを等しく
するようにすると上記問題はないが、ガラス基板４を接
合する際に圧縮されたポリイミド樹脂が逃げる空間がな
く、ガラス基板４，シリコン基板１間にポリイミド樹脂
からの大きな反力が加わり、面接合できなくなるおそれ
がある。さらに、製造プロセス上の精度等からポリイミ
ド樹脂とシリコン基板１との相対位置がずれるおそれが
あり、そのようにずれると、シリコン基板１の下面にポ
リイミド樹脂が大きく食み出すことになり、両基板１，
４の接合が不能となる。

【００１０】したがって、従来のようにポリイミド樹脂
を充填する際には、その幅ｗを凹溝１ａの幅Ｗよりも小
さくしなければならず、上記した気密性の問題が依然と
して残る。

【００１１】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、気密性が良好で、確実に２つの基板同士を面接合可
能とし、位置ずれに強く、歩留まりも向上する静電容量
型半導体センサを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る静電容量型半導体センサでは、固
定電極付きの絶縁基板と、その絶縁基板に接合され、可
動電極付きの半導体基板とを有し、前記固定電極と可動
電極との間の静電容量により所定の物理量を検出可能と
し、前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部
と導通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線
に対向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、前記凹
溝の奥面所定位置に、ポリイミド樹脂等の可撓性絶縁物
を接着するとともに、前記絶縁性基板により押し潰して
その可撓性絶縁物を前記凹溝の側面に密着させ、前記凹
溝と前記絶縁基板表面で形成される空間を密封するよう
にした半導体センサを前提とし、凹溝に段差部，凹所，
凸部，壁部などを適宜位置に設け、各種設けた部分にも
可撓性絶縁物を密着させ、気密性の確保を図るようにし
た。

【００１３】すなわち、前記凹溝の所定位置に、その凹
溝の側面と接続される段差部を設け、前記可撓性絶縁物
を、前記段差部にかかるように充填し、その段差部の所
定の面に密着させるように構成することができる（請求
項１）。

【００１４】そして、段差部の具体的な構成としては、
例えば、前記段差部の両端が前記凹溝の両側面に接続さ
れ（凹溝を横切る）、前記可撓性絶縁物を前記奥面に接
着する際に、両側面近傍位置に未接着領域を設け、前記
可撓性絶縁物を、少なくとも前記未接着領域に対向する
前記段差部の所定の面にも密着させるようにすることで
ある（請求項２）。

【００１５】係る構成にすると、従来と同様に可撓性絶
縁物を完全に押し潰すことができずに、未接着領域であ
る凹溝の角部に隙間を生じるものの、その隙間は段差部
の所定の面に対向しており、しかもその段差部の所定の
面には可撓性絶縁物が密着しているので、上記隙間は袋
小路状となり、閉塞される。また、その他の部分は、従
来と同様の原理により、凹溝の側面などに密着する。よ
って、気密性が保持される。

【００１６】そして、そのように凹溝を横切るように配
置した段差部の場合、好ましくは、段差部を所定の間隔
をおいて複数設け、少なくとも隣接する２つの段差部に
またがるように前記可撓性絶縁物を設けることである
（請求項３）。

【００１７】そのようにすると、気密性を確保する部分
が複数になるので、より確実性がます。また、製造誤差
などにより可撓性絶縁物を配設する位置がずれたとして
も、凹溝と平行な方向に位置ずれした場合には、複数の
可撓性絶縁物のうちの少なくとも１つの部分にて気密性
が確保される。すなわち、位置ずれに強くなり、歩留ま
りが向上する。

【００１８】また、段差部の別の構成としては、前記凹
溝の一方の側面とのみ接続するように構成する。そし
て、係る段差部が凹溝の両側面対向位置に少なくとも一
組設け、少なくとも前記段差部の接合側表面及び側面に
密着するように形成することである（請求項４）。

【００１９】なお、この段差部の長さは任意であり、比
較的長くしても良く（例えば、第４の実施の形態（第９
図））、比較的短くしても良く（例えば、第７の実施の
形態（第１２図））種々形状を採ることができ、第７の
実施の形態のように複数組設けてももちろん良い。

【００２０】係る構成にすると、可撓性絶縁物の両側縁
部は、段差部の接合側表面に位置しており、その深さが
凹溝のそれよりも浅く、押し潰される距離が短い。した
がって、押し潰された可撓性絶縁物は、両側縁部の外側
に向けて膨らみ、凹溝の側面と段差部の接合側表面の境
界部位まで確実に充填される。よって、気密性が確保さ
れる。また、段差部の一部と密着していれば気密性が確
保されるので、段差部の配置方向、すなわち、凹溝と平
行な方向に位置ずれしても、気密性が保持される。

【００２１】そして、好ましくは、請求項４に記載の段
差部を設けた前記凹溝の形成領域の奥面中央部に補助突
起を設け、前記可撓性絶縁物が、前記補助突起を覆うよ
うにすることである（請求項５）。

【００２２】このようにすると、押し潰された可撓性絶
縁物は、補助突起により外側に向けて圧縮変形する。よ
って、より確実に凹溝の側面や段差部の接合側表面に密
着する。

【００２３】さらに好ましくは、請求項３または請求項
４の構成を採りつつ、前記可撓性絶縁物の中央部分に孔
部を設けることである（請求項６）。すなわち、比較的
広面積に可撓性絶縁物を配置した場合には、その中央部
分は気密性の確保にさほど影響を与えないばかりか、押
し潰される際に逃げ空間がないので絶縁基板に対する反
力が大きくなる。したがって、孔部を設けることによ
り、逃げ空間を形成し、確実に圧縮可能にさせる。ま
た、使用量も削減できコストも低下する。

【００２４】一方、上記した目的を達成するための別の
構成としては、前記凹溝の両側面所定位置に凹所を形成
して幅広にするとともに、その幅広の領域の入口部分と
出口部分の少なくとも一方を、前記可撓性絶縁で閉塞す
るように構成することである（請求項７）。

【００２５】また、前記凹溝の両側面所定位置にそれぞ
れ凸部を形成して凹溝の幅を狭くするとともに、対向す
る前記凸部の所定位置に前記可撓性絶縁物で密着し、そ
の両凸部で形成される幅狭の領域を前記可撓性絶縁で閉
塞するようにしても良い（請求項８）。なお、この凸部
の形状としては、任意であり、平面矩形状としても良
く、平面三角形等のように先端先細り状としても良い。

【００２６】そして、上記２つの構造では、凹溝の幅が
途中で変わり、その側面も屈曲する。そしてその屈曲部
分に可撓性絶縁物が密着される。この時押し潰される可
撓性絶縁物は、凹溝の幅が広がった空間に逃げられるの
で、確実に圧縮変形し、隙間なく密着して、凹溝を閉塞
する。

【００２７】さらに、上記目的を達成するための別の構
成としては、前記凹溝の所定位置に所定数の壁部を突出
形成して凹溝の経路を蛇行させ、前記壁部と、その壁
部と対向する凹溝の側面との間，凹溝の両側面に形成
した一対の前記壁部同士の間の少なくとも一方の領域に
前記可撓性絶縁物を配置し、前記経路を閉塞するように
することである（請求項９）。係る構成にすると、位置
ずれに強くなる。

【００２８】さらにまた、前記凹溝の側面を、表面側が
広がるようにした傾斜面としてもよい（請求項１０）。
傾斜面とすると、圧縮変形した可撓性絶縁物が無理なく
押し潰され、側面に隙間なく面接触する。

【００２９】

【発明の実施の形態】図３〜図５は、本発明に係る静電
容量型半導体センサの第１の実施の形態を示しており、
同図に示すように、本例では、半導体基板であるシリコ
ン基板１０と平板状の絶縁基板たるガラス基板１１と
が、陽極接合により一体化されている。そしてガラス基
板１１の長さをシリコン基板１０よりも長くし、そのガ
ラス基板１１の表面の一部が外部に露出するようにして
いる。そして、当該露出部分には、所定のメタル（アル
ミニウム）をスパッタリングして電極取り出し用のパッ
ド１２を形成している。なお、このパッド１２は、後述
する可動電極用と固定電極用に２個設けている。そし
て、このパッド１２に、ワイヤボンディングによりリー
ド線が接続され、図外の測定器等に接続可能としてい
る。

【００３０】このシリコン基板１０の中央部には、上下
両側からそれぞれ所定量ずつ除去されて薄肉のダイアフ
ラム１３が形成されている。すなわちガラス基板１１側
（図中では下側）は比較的底浅の凹部１０ａが形成さ
れ、反対側は比較的深い凹所１０ｂが形成される。そし
てこの凹部１０ａとガラス基板１１との間で圧力室１４
が形成される。

【００３１】そして、ダイアフラム１３のガラス基板１
１側（凹部１０ａの底面）が可動電極１５となる。ま
た、これに対応するガラス基板１１の表面所定位置に
は、アルミニウムをスパッタリングして所定形状の固定
電極１６が形成される。そして、それら可動電極１５及
び固定電極１６は、引出線１７を介して上記電極用のパ
ッド１２に導通されており、この引出線１７も、アルミ
ニウムをスパッタリングすることによりパターン形成さ
れる。そして実際には、固定電極１６，引出線１７並び
にパッド１２が同時に形成されることになる。

【００３２】そしてこの引出線１７に対向するシリコン
基板１０の下面には、凹溝１８が形成される。この凹溝
１８は、その幅が引出線１７の幅よりも広く設定し、ま
た両基板１０，１１を接合した際に、引出線１７とシリ
コン基板１０（凹溝１８の奥面）とが接触せずしかも所
望の絶縁耐圧が発揮し得る所定の深さに設定している。

【００３３】さらに、ガラス基板１１を上下に貫通する
ようにして圧力導入路１９を設け、その圧力導入路１９
の上端は固定電極１６をさらに開口し、上記圧力室１４
に導通状態にし、この圧力導入路１９を介して測定対象
圧力Ｐを圧力室１４内へ導くことができるようになって
いる。この圧力導入路１９は、たとえば平板状のガラス
基板１１に対しガラス加工を行なうことにより形成でき
る。なお上記した各構成は、従来の静電容量型圧力セン
サの構成と同様であるので、各部の詳細な説明は省略す
る。

【００３４】ここで本発明では、凹溝１８内の奥面１８
ｂに段差部２０を設け、その段差部２０を形成した部分
に、可撓性絶縁物たるポリイミド樹脂２１を充填し、圧
力室１４を密閉するようにしている。

【００３５】すなわち、段差部２０は、この例では凹溝
１８を横切るようにして配置された直方体状からなり、
その両端は凹溝１８の両側面１８ａに接続されている。
そして、ポリイミド樹脂２１は、凹溝１８の奥面１８ｂ
に接着されて一体化されている。さらに、ガラス基板１
１により押し潰されて圧縮変形し、凹溝１８の側面１８
ａ，段差部２０の先端表面（図中下面）２０ａ並びに段
差部２０の後面２０ｂに所定圧力で密着している。そし
て、図３（Ａ）に示すように、凹溝１８の奥面１８ｂの
両角部では、従来と同様にポリイミド樹脂２１が存在し
ない隙間Ｓが形成される。

【００３６】係る構成にすると、従来と同様に隙間Ｓを
除く凹溝の側面１８ａ及び奥面１８ｂ並びにガラス基板
１１に対してはポリイミド樹脂２１が密着し、その部分
で気密を確保している。さらに、隙間Ｓの部分は圧力室
１４と連通するものの、その隙間Ｓは段差部２０の後面
２０ｂに対向し、その段差部２０の後面２０ｂと表面２
０ａにもポリイミド樹脂２１が密着しているので、隙間
Ｓは、センサ外側とは連通しない。したがって、凹溝１
８の気密性が、完全に保たれる。

【００３７】次に、上記気密構造（ポリイミド樹脂の装
着）の製造方法について説明すると、図６（Ａ）に示す
ように、シリコン基板１０に対してフォトリソグラフィ
工程を用いてエッチングを行い、凹溝１８並びに段差部
２０を一体的に形成する。

【００３８】この状態でシリコン基板１０の接合面側表
面にポリイミド樹脂を塗布し、ポリイミド薄膜２１′を
成膜する（同図（Ｂ））。そして、ポリイミド薄膜２
１′に対してフォトリソグラフィ工程を用いて不要部分
を除去し、凹溝１８内の所定位置に、所定幅ｗのポリイ
ミド樹脂２１を残す。この時、ポリイミド樹脂２１の高
さは、凹溝１８の深さよりも長くし、その先端がシリコ
ン基板１０の表面よりも突出するようにしている（同図
（Ｃ））。

【００３９】そして、フォトリソグラフィ工程により基
板表面に固定電極，引出線１７並びにパッドを形成した
ガラス基板１１を、シリコン基板１０と位置合わせをし
つつ対向させ、陽極接合して一体化する。この陽極接合
の際の基板１０，１１同士の接触工程の際に、ガラス基
板１１がポリイミド２１の先端に当接し、これを押しつ
ぶす。そして、押しつぶされたポリイミド樹脂２１が凹
溝１８の側面１８ａ等に密着し、封止される。

【００４０】なお、段差部２０は、上記した例ではシリ
コン基板１０をエッチング処理して一体的に形成した
が、例えばポリシリコン等を用いてフォトリソグラフィ
工程により凹溝１８内に別途形成してもよい。

【００４１】図７は、本発明の第２の実施の形態を示し
ている。本形態では、上記した第１の形態と相違して、
溝部１８を横切る段差部を３本設けている。すなわち、
同図（Ａ）は、天地を逆にしてシリコン基板１０の溝部
１８部分を拡大して示したもので、直方体状の段差部２
０ａ，２０ｂ，２０ｃを、所定間隔をおいて平行に配置
している。

【００４２】そして、隣接する段差部（２０ａと２０
ｂ，２０ｂと２０ｃ）をまたがるようにして２つのポリ
イミド樹脂２１ａ，２１ｂをそれぞれ配置する。そし
て、各ポリイミド樹脂２１ａ，２１ｂは、前後の段差部
（２０ａと２０ｂ，２０ｂと２０ｃ）の対向する所定の
面及び凹溝１８の側面１８ａに密着する。凹溝１８の角
部に形成される隙間は、少なくともセンサ外部とは連通
しない。なお、段差部２０ａ〜２０ｃの製造方法並びに
ポリイミド樹脂２１ａ，２１ｂの充填方法などは、上記
した第１の実施の形態と同様に行える。

【００４３】係る構成にすると、ポリイミド樹脂２１
ａ，２１ｂと、段差部２０ａ〜２０ｃとの間で４つの接
触部分Ｔがあり、いずれか１つの接触部分Ｔでも正確に
密着すれば凹溝１８における気密性が確保できるので、
確実に密封できる。さらに、この例では、例えばポリイ
ミド樹脂２１ａ，２１ｂを形成する際に、凹溝１８の配
置方向（図中両方向矢印）にずれたとしても、前後に位
置するいずれかの段差部とポリイミド樹脂が密着できる
ので、係る点からも確実に密封できる。よって、製造精
度を粗くしても高品質なセンサを製造することが可能と
なる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した
第１の実施の形態と同様であるため詳細な説明を省略す
る。

【００４４】図８は、本発明の第３の実施の形態を示し
ている。本形態では、上記した第２の実施の形態と同様
に、複数の段差部２０ａ，２０ｂを設け、隣接する段差
部２０ａ，２０ｂにまたがるようにポリイミド樹脂２１
を充填配置している。

【００４５】ここで本例では、ポリイミド樹脂２１を形
成するに際し、その中央に孔部２２を設けている。換言
すれば、平面略ロ字状のパターンにしている。すなわ
ち、気密性を保持するためには、ポリイミド樹脂２１
が、凹溝１８の側面１８ａと隣接する段差部２０の所定
の面に面接触すれば良いので、段差部２０から離れた上
記孔部２２にポリイミド樹脂を設けていなくても気密性
は充分保てる。そして、その様に孔部２２を設けること
により、ポリイミド樹脂２１の使用量を削減しコストの
低下を図るばかりでなく、ガラス基板１１でポリイミド
樹脂２１を押しつぶす際の当該樹脂の逃げ空間として使
用でき、確実に圧縮変形することができる。なお、その
他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の形態と同
様であるため詳細な説明を省略する。

【００４６】図９は、本発明の第４の実施の形態を示し
ている。本形態では、上記した各実施の形態と相違し
て、段差部２０を凹溝１８の配置方向と平行に形成して
いる。具体的には、凹溝１８の両側面１８ａに沿うよう
に、凹溝１８の両角部に接続するようにそれぞれ段差部
２０を設けている。

【００４７】そして、ポリイミド樹脂２１は、一対の段
差部２０にかかるように配置しており、段差部２０の側
面２０ｃびガラス基板１１との対向側表面２０ａと面接
触し、さらに凹溝１８の側面１８ａにも密着している。

【００４８】係る構成にすると、第２，第３の実施の形
態とは逆に、ポリイミド樹脂２１を充填する際の凹溝１
８の配置方向と直交する横方向（図中両方向矢印）の位
置ずれに強くなる。また、気密性は、以下に示す原理か
ら充分保たれる。

【００４９】すなわち、フォトグラフィ工程を用い、同
図（Ｃ）に示すようにポリイミド樹脂２１を、その両側
に所定の隙間Ｓ′が形成されるとともに、所定量だけシ
リコン基板１０の表面から突出するように凹溝１８内に
形成する。この時、ポリイミド樹脂２１の両側部は、段
差部２０の表面２０ａにかかるようにする。この状態で
ガラス基板１１とシリコン基板１０を陽極接合すると、
ポリイミド樹脂２１はガラス基板１１により押圧され圧
縮変形する。この時、ポリイミド樹脂２１の両端部は、
段差部２０の上に形成されており基板表面からの距離が
短いので、圧縮変形される際の反力も小さく充分に押し
潰され、隙間Ｓ′内に完全に充満する。すなわち、段差
部２０の表面２０ａと凹溝１８の側面１８ａとの境界部
分にも押し潰されたポリイミド樹脂２１が位置し、これ
により完全に密封される。

【００５０】なお、より完全な気密性を得るためには、
例えば同図（Ｂ）中二点差線で示すように、ポリイミド
樹脂２１を段差部２０の後面２０ｂよりも内部（圧力
室）側にまで設け、その後面２０ｂとも面接触させるこ
とである。これにより、上記した第１の実施の形態と同
様の作用により気密性がより確実に発揮する。なおま
た、その他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の
形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

【００５１】図１０は、本発明の第５の実施の形態を示
している。本形態では、上記した第４の実施の形態を基
本とし、さらに、左右一対の段差部２０の間に、補助突
起２５を設けている。これにより、ガラス基板１１とシ
リコン基板１０とを陽極接合する際にそのガラス基板１
１により押し潰されるポリイミド樹脂２１は、凹溝１８
の側面１８ａ側に向かって潰されやすくなり、より確実
に上記した段差部２０の表面２０ａと凹溝１８の側面１
８ａの境界部分に生じる隙間を密封できる。なお、その
他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の形態（特
に第４の形態）と同様であるため詳細な説明を省略す
る。

【００５２】図１１は、本発明の第６の実施の形態を示
している。本形態では、段差部２０の形状を平面ロ字状
にしている。すなわち、凹溝１８を横切り両側面１８ａ
に接続する一対の横辺部分Ｈ１と、凹溝１８と平行で側
面１８ａに接続された一対の縦辺部分Ｈ２とから構成さ
れている。そして、各辺部分Ｈ１，Ｈ２の表面２０ａ及
び凹溝１８の側面１８ａに密着するようにポリイミド樹
脂２１を設ける（凹溝１８の奥面１８ｂにももちろん接
着されている）。

【００５３】係る構成にすると、上記した各実施の形態
の作用効果（長所）を有し、確実に凹溝１８が密封され
るとともに、縦方向並びに横方向のいずれの方向に対し
ての位置ずれにも強くなり、歩留まりが向上する。な
お、その他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の
形態と同様であるため詳細な説明を省略する。また、こ
の例でも、上記した第５の実施の形態と同様に、ロ字状
の段差部の中央に補助突起を設けてももちろんよい。

【００５４】図１２は、本発明の第７の実施の形態を示
している。本形態では、凹溝１８の側面１８ａに接続す
るようにして長方形（正方形）の頂点位置に４つの小突
起状の段差部２０を設けている。そして、４つの段差部
２０にかかるようにポリイミド樹脂２１を設けている。
さらに、ポリイミド樹脂２１は、第３の実施の形態と同
様に、中央部分に孔部２２を設け、確実に圧縮変形され
所望の面に密着するようにしている。なお、係る４つの
段差部２０を点在させた本形態において、第２，第５の
実施の形態のように、ポリイミド樹脂２１に孔部を設け
ないようにしてももちろんよい。さらには、第５の実施
の形態のように、中央部に補助突起を設けてもよいな
ど、種々の変更実施が可能である。

【００５５】図１３は、本発明の第８の実施の形態を示
している。同図に示すように、本例では、上記した各実
施の形態と相違して、凹溝１８の中間部分の両側面１８
ａをそれぞれ外側に向けて除去した凹所２７を形成し、
幅広としている。そして、凹所２７により側面１８ａが
屈曲する角部１８ｃに密着するように、ポリイミド樹脂
２１を配置する。これにより、ポリイミド樹脂２１は、
凹溝１８の奥面１８ｂに接着されて一体化し、角部１８
ｃをなす角とする側面１８ａに密着する。すなわち、凹
所２７により幅広となった領域の入口部分と出口部分の
両部分が、ポリイミド樹脂２１で閉塞される。

【００５６】係る構成にすると、角部１８ｃに密着する
ことから隙間が生ぜず、気密性が確保できる。そして、
凹溝１８の配置方向と同一方向及び横切る方向のいずれ
の方向に対する位置ずれにも強くなる。しかも、ポリイ
ミド樹脂２１が押しつぶされる際に、凹所２７がポリイ
ミド樹脂の逃げ空間となるので、確実に密着する。

【００５７】なお、図示の例では、圧力室側とセンサ外
部側のそれぞれにポリイミド樹脂２１を設けたが、これ
により気密性がより確実に保たれるが、少なくとも一方
に配置していればよい。

【００５８】そして、係る第８の実施の形態と、上記し
た第１〜第７のいずれかの実施の形態とを組み合わせた
形態とすることもできる。その一例を示すと、図１４に
示すような構成をとることができる。この例は、第３の
実施の形態と組み合わせたもので、凹所２７を設けて幅
広になった空間内に、凹溝１８を横断するように２本の
段差部２０を配置し、その２本の段差部２０をまたがる
ようにポリイミド樹脂２１′を設けている。そしてこの
ポリイミド樹脂２１′の中央には孔部２２を設けてい
る。このポリイミド樹脂２１′を設けた領域では、第３
の実施の形態で説明した原理にしたがって、気密性が保
たれる。また、第８の実施の形態と同様に凹所２７の形
成部分と未形成部分の境界に設けたポリイミド樹脂２１
によっても、気密性が保たれる。これにより、より確実
に気密性が保たれる。なお、同図（Ｂ）は、シリコン基
板１０の天地を逆にした状態で示しており、しかも段差
部２０の上に配置するポリイミド樹脂２１′を取り除い
た状態を示している。

【００５９】係る構成にすると、各形態の作用効果が相
乗的に発揮され、より高品質のセンサとなる。そして、
図示省略するが、いずれの形態と組み合わせてもよいの
はもちろんである。

【００６０】図１５は、本発明の第９の実施の形態を示
している。本形態では、上記した第８の実施の形態とは
逆に、凹溝１８の両側面１８ａの一部を互いに内側に突
出させた凸部２８を設け、凹溝１８の幅を狭くし、その
凸部２８の角部２８ａを囲む側面にポリイミド樹脂２１
が密着するようにしている。係る構成にしても、上記し
た第８の実施の形態と同様の作用効果が発揮され、凹溝
１８の気密性が保たれる。なお、この凸部２８の接合面
側表面は、シリコン基板１０の表面と面一となってい
る。そして、凸部２８は、引出線１７とは接触しないよ
うにしている。

【００６１】そして、この凸部２８の形状は、図示のよ
うに平面矩形状にする必要はなく、例えば平面三角形状
にしたり、その他種々の形状のものにすることができ
る。特に、三角形にした場合には、その先端が尖ってい
るため、１組の凸部２８に対してポリイミド樹脂２１を
１つ密着するようにしても縦横方向のいずれに対する位
置ずれにも強くなるので、使用量を少なくしつつ確実に
気密性を発揮することができる。

【００６２】さらに、設置する個数も図示したように１
組にするのではなく、例えば図１６に示すように、３組
（２組または４組以上でもよい）の凸部２８′を設けて
もよい。そして、当然のことながら、設置組数を多くす
るほど気密性の確保の確実性は増す。

【００６３】図１７は、本発明の第１０の実施の形態を
示している。本形態では、凹溝１８の側面１８ａ所定位
置から内側（対向する側面側）に向かって帯状の壁部２
９を設け、従来直線状に形成された凹溝１８を蛇行させ
るように形成している。この壁部２９の接合面側表面
と、シリコン基板１０のそれとは面一になっている。

【００６４】そして、壁部２９の角部２９ａと、それに
対向する凹溝１８の側壁１８ａとに密着するようにポリ
イミド樹脂２１を配置する。このポリイミド樹脂２１
は、ガラス基板から押し圧力を受けた場合に、壁部２９
に沿って逃げる空間があるため、確実に所望の形状に圧
縮変形され、所定の面に密着する。なお、引出線１７
は、蛇行する凹溝の形状に沿って、蛇行したパターンに
する。

【００６５】また、製造時の位置ずれについては、図中
縦方向に対しては問題なく、気密性が確保される。さら
に、横方向に位置ずれをした場合には、凹溝１８の側面
１８ａから離れてしまうおそれがあるが、図示のように
両側にそれぞれ１つずつ設けることにより、いずれか一
方のポリイミドは確実に側面１８ａに密着することがで
き、また、壁部２９とも密着する。したがって、いずれ
の方向の位置ずれに対しても気密性が確保できる。

【００６６】図１８は、本発明の第１１の実施の形態を
示している。本形態では、上記した第１０の実施の形態
と同様に、適宜位置に凹溝１８の側面１８ａから内側
（対向する側面側）に向かって突出する壁部２９を設
け、隣接する壁部２９の対向面に密着するようにポリイ
ミド樹脂２１を形成している。そして、このポリイミド
樹脂２１は、ガラス基板により圧縮された際に、壁部２
９の配置方向に沿って逃げることができるので、確実に
押しつぶされ、壁部２９の側面に確実に密着できる。そ
して、この例では、合計３個のポリイミド樹脂２１を設
置しているので、気密性がより確実に保たれる。

【００６７】そして、この例では壁部２９の配置方向
（図中横方向）の位置ずれに対する許容度が大きくな
り、多少の位置ずれに対して対応できる。なお、この例
では、３個のポリイミド樹脂を設置したが、設置数はこ
れに限ることなく、１個または任意の複数個にすること
ができる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記
した各形態（特に第１０の実施の形態）と同様であるの
で、詳細な説明を省略する。

【００６８】図１９は、本発明の第１２の実施の形態を
示している。本形態では、上記した第１０，第１１の実
施の形態を基本とし、壁部２９′の形状を平面略Ｌ字状
としている。そして、第１０の実施の形態と同様に、壁
部２９′と凹溝１８の側面１８ａとの間にポリイミド樹
脂２１を設けるとともに、第１１の実施の形態と同様
に、両壁部２９′の先端部同士の間にもポリイミド樹脂
２１′を設けている。

【００６９】そして、各ポリイミド樹脂２１，２１′の
作用効果（気密性の発生原理）は、対応する各実施の形
態と同様である。さらに、位置ずれに対しては、図中上
下方向の位置ずれは中央のポリイミド樹脂２１′により
気密性が確保され、図中左右方向の位置ずれは、そのず
れの方向に対して両側のポリイミド樹脂２１のいずれか
一方で気密性が確保される。そして上記３つのポリイミ
ド樹脂２１，２１′のいずれか１つでも密着して気密保
持していれば凹溝１８は密封されるため、結局、いずれ
の方向の位置ずれに対しても影響を受けない。

【００７０】図２０は、本発明の第１３の実施の形態を
示している。同図（Ａ）に示すように、本形態では、上
記した各形態と異なり、凹溝１８′の側面１８′ａを傾
斜面とし、接合面側にいくにしたがって広がる台形状に
している。そして、この様に側面１８′ａを傾斜面とす
ることにより、ポリイミド樹脂２１がさほど圧縮されな
くても側面１８′ａと密着させることができるので、隙
間が生ぜす、気密性が確保される。

【００７１】そして、係る形態を製造するには、まずシ
リコン基板１０の接合側表面に対して所定のパターンで
等方性エッチングする。すると、図示のように側面１
８′ａが傾斜面となる。そして、その側面１８′ａの途
中までポリイミド樹脂２１を接着一体化する。この状態
で、ガラス基板をシリコン基板１０に陽極接合して一体
化する。この時、ポリイミド樹脂２１が圧縮変形する
が、三角形の隙間Ｓ″内に逃げることができ、押し潰さ
れる距離が短く均等となるので、確実にその隙間Ｓ″を
密封することができる。

【００７２】そして、この形態では、エッチングの種類
を等方性エッチングに替える他は、従来と同一の工程で
行えるので、製造プロセス・設備の変更を可及的に抑制
できる。

【００７３】なお、上記した各実施の形態は、適宜の組
み合わせで同時に実行しても良い。また、上記した各実
施例では、ダイアフラムを用いた圧力センサに適用した
例を示したが、本発明はこれに限ることはなく、加速度
センサや振動センサなどでもよく、静電容量型の半導体
センサであれば何でも良い。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る静電容量型
半導体センサでは、凹溝内に段差部，凹所，凸部並びに
壁部を設けたり、凹溝の側面を傾斜面にするなど種々の
構造にすることにより、可撓性絶縁物を完全に凹溝内に
隙間なく密着させたり、或いは、仮に隙間を生じたとし
てもそれが袋小路状になり、凹溝部分での気密性が確保
され、高品質なセンサとなる。

【００７５】したがって、例えば基板間に生じた隙間か
ら真空等一定基準圧力にした電極間に空気等が入り込ま
ず、測定対象の物量（圧力，加速度，振動など）に対す
る電極間の静電容量の変化を正確に測定できる。すなわ
ち、センサの安定性、信頼性を向上することができる。

【００７６】また、所定方向の位置ずれにも強くなり、
位置合わせ精度を緩和することができ、容易に安定して
形成しつつ歩留まりも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は従来の静電容量型半導体センサの一例
を示す断面図である。（Ｂ）は同図（Ａ）中のＢ−Ｂ線
矢視平面図（シリコン基板を取り外した状態の平面図）
である。

【図２】凹溝の密封構造の製造工程を説明する図であ
る。

【図３】（Ａ）は、本発明に係る静電容量型半導体セン
サの第１の実施の形態を示す断面図である。（Ｂ）は、
本発明の要部である凹溝の密封構造を示す拡大図であ
る。

【図４】本発明に係る静電容量型半導体センサの第１の
実施の形態を示す平面図である。

【図５】（Ａ）は、本発明の要部である凹溝の密封構造
を示す正面図である。（Ｂ）は、本発明の要部である凹
溝の密封構造を示す平面図である。

【図６】第１の実施の形態における凹溝の密封構造の製
造工程を説明する図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示す要部拡大図で
ある。

【図８】本発明の第３の実施の形態を示す要部拡大図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示す要部拡大図で
ある。

【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す要部拡大図
である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態を示す要部拡大図
である。

【図１２】本発明の第７の実施の形態を示す要部拡大図
である。

【図１３】本発明の第８の実施の形態を示す要部拡大図
である。

【図１４】本発明の第８の実施の形態の変形例を示す要
部拡大図である。

【図１５】本発明の第９の実施の形態を示す要部拡大図
である。

【図１６】本発明の第９の実施の形態の変形例を示す要
部拡大図である。

【図１７】本発明の第１０の実施の形態を示す要部拡大
図である。

【図１８】本発明の第１１の実施の形態を示す要部拡大
図である。

【図１９】本発明の第１２の実施の形態を示す要部拡大
図である。

【図２０】本発明の第１３の実施の形態を示す要部拡大
図である。

【符号の説明】

１０ シリコン基板（半導体基板） １１ ガラス基板（絶縁基板） １３ 可動電極 １６ 固定電極 １７ 引出線 １８ 凹溝 ２０，２０ａ〜２０ｃ 段差部 ２１，２１′ ポリイミド樹脂（絶縁物） ２２ 孔部 ２５ 補助突起 ２７ 凹部 ２８，２８′ 凸部 ２９，２９′ 壁部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定電極付きの絶縁基板と、 その絶縁基板に接合され、可動電極付きの半導体基板と
   を有し、 前記固定電極と可動電極との間の静電容量により所定の
   物理量を検出可能とし、 前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部と導
   通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線に対
   向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、 前記凹溝の奥面所定位置に、ポリイミド樹脂等の可撓性
   絶縁物を接着するとともに、前記絶縁性基板により押し
   潰してその可撓性絶縁物を前記凹溝の側面に密着させ、
   前記凹溝と前記絶縁基板表面で形成される空間を密封す
   るようにした半導体センサであって、 前記凹溝の所定位置に、その凹溝の側面と接続される段
   差部を設け、 前記可撓性絶縁物を、前記段差部にかかるように充填
   し、その段差部の所定の面に密着させるように構成した
   ことを特徴とする静電容量型半導体センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に規定する段差部が、その両端
   が前記凹溝の両側面に接続されるように構成されてな
   り、 前記可撓性絶縁物を前記奥面に接着する際に、両側面近
   傍位置に未接着領域を設け、 前記可撓性絶縁物を、少なくとも前記未接着領域に対向
   する前記段差部の所定の面にも密着させるようにしたこ
   とを特徴とする静電容量型半導体センサ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の段差部を所定の間隔を
   おいて複数設け、 少なくとも隣接する２つの段差部にまたがるように前記
   可撓性絶縁物を設けたことを特徴とする静電容量型半導
   体センサ。
4. 【請求項４】 請求項１に規定する段差部が、前記凹溝
   の一方の側面とのみ接続するように構成されてなり、 係る段差部が凹溝の両側面対向位置に少なくとも一組設
   け、 少なくとも前記段差部の接合側表面及び側面に密着する
   ようにしたことを特徴とする静電容量型半導体センサ。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記段差部を設けた
   前記凹溝の形成領域の奥面中央部に補助突起を設け、 前記可撓性絶縁物が、前記補助突起を覆うようにしたこ
   とを特徴とする静電容量型半導体センサ。
6. 【請求項６】 請求項３または請求項４において、前記
   可撓性絶縁物の中央部分に孔部を設けたことを特徴とす
   る静電容量型半導体センサ。
7. 【請求項７】 固定電極付きの絶縁基板と、 その絶縁基板に接合され、可動電極付きの半導体基板と
   を有し、 前記固定電極と可動電極との間の静電容量により所定の
   物理量を検出可能とし、 前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部と導
   通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線に対
   向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、 前記凹溝の奥面所定位置にポリイミド樹脂等の可撓性絶
   縁物を接着するとともに、前記絶縁性基板により押し潰
   してその可撓性絶縁物を前記凹溝の側面に密着させ、前
   記凹溝と前記絶縁基板表面で形成される空間を密封する
   ようにした半導体センサであって、 前記凹溝の両側面所定位置に凹所を形成して幅広にする
   とともに、 その幅広の領域の入口部分と出口部分の少なくとも一方
   を、前記可撓性絶縁で閉塞するようにしたことを特徴と
   する静電容量型半導体センサ。
8. 【請求項８】 固定電極付きの絶縁基板と、 その絶縁基板に接合され、可動電極付きの半導体基板と
   を有し、 前記固定電極と可動電極との間の静電容量により所定の
   物理量を検出可能とし、 前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部と導
   通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線に対
   向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、 前記凹溝の奥面所定位置にポリイミド樹脂等の可撓性絶
   縁物を接着するとともに、前記絶縁性基板により押し潰
   してその可撓性絶縁物を前記凹溝の側面に密着させ、前
   記凹溝と前記絶縁基板表面で形成される空間を密封する
   ようにした半導体センサであって、 前記凹溝の両側面所定位置にそれぞれ凸部を形成して凹
   溝の幅を狭くするとともに、 対向する前記凸部の所定位置に前記可撓性絶縁物で密着
   し、その両凸部で形成される幅狭の領域を前記可撓性絶
   縁で閉塞するようにしたことを特徴とする静電容量型半
   導体センサ。
9. 【請求項９】 固定電極付きの絶縁基板と、 その絶縁基板に接合され、可動電極付きの半導体基板と
   を有し、 前記固定電極と可動電極との間の静電容量により所定の
   物理量を検出可能とし、 前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部と導
   通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線に対
   向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、 前記凹溝の奥面所定位置にポリイミド樹脂等の可撓性絶
   縁物を接着するとともに、前記絶縁性基板により可撓性
   絶縁物を押し潰して所定面に密着させ、前記凹溝と前記
   絶縁基板表面で形成される空間を密封するようにした半
   導体センサであって、 前記凹溝の所定位置に所定数の壁部を突出形成して凹溝
   の経路を蛇行させ、下記の，の少なくとも一方の領
   域に前記可撓性絶縁物を配置し、前記経路を閉塞するよ
   うにしたことを特徴とする静電容量型半導体センサ。 前記壁部と、その壁部と対向する凹溝の側面との間 凹溝の両側面に形成した一対の前記壁部同士の間
10. 【請求項１０】 固定電極付きの絶縁基板と、 その絶縁基板に接合され、可動電極付きの半導体基板と
    を有し、 前記固定電極と可動電極との間の静電容量により所定の
    物理量を検出可能とし、 前記絶縁基板の表面所定位置に前記固定電極を外部と導
    通可能とする引出線を設けるとともに、その引出線に対
    向する前記半導体基板表面に凹溝を形成し、 前記凹溝の奥面所定位置にポリイミド樹脂等の可撓性絶
    縁物を接着するとともに、前記絶縁性基板により押し潰
    してその可撓性絶縁物を前記凹溝の側面に密着させ、前
    記凹溝と前記絶縁基板表面で形成される空間を密封する
    ようにした半導体センサであって、 前記凹溝の側面を、表面側が広がるようにした傾斜面と
    したことを特徴とする静電容量型半導体センサ。