JPH1090300A

JPH1090300A - 静電容量型物理量センサ

Info

Publication number: JPH1090300A
Application number: JP8263732A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Shiiki; 正和椎木
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】陽極接合時に、可動電極と固定電極が溶融一
体化するのが防止できる静電容量型物理量センサを提供
すること【解決手段】第１のガラス基板２の表面に、第１の固
定電極９と同電位極１３を設け、固定電極に対向する重
り部６の表面に凹部１４を設ける。同電位極は、重り部
ひいてはその表面の可動電極７と同電位となる。そし
て、重り部と固定電極との距離より、シリコン基板と同
電位極との距離が短くなる。よって、シリコン基板と第
１のガラス基板を陽極接合する際に、固定電極と可動電
極（重り部の表面）間に静電引力が発生し、重り部が固
定電極に引き寄せられたとしても、重り部は、先に同電
位極と接触し、固定電極と接触しない。よって、重り部
と同電位極では電位差がなく電流が流れずアーク放電も
生じない。また、両電極が接触しないので、両者が溶着
することもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型物理量
センサに関するもので、より具体的には、表面に可動電
極を備えた変位可能な可動部を有する半導体基板と、固
定電極を有する絶縁基板とを陽極接合して一体化するこ
とにより構成される静電容量型物理量センサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、静電容量型物理量センサの一態
様である静電容量型加速度センサの従来の一例を示して
いる。同図に示すように、シリコン基板１の上面に第１
のガラス基板２を接合し、シリコン基板１の下面に第２
のガラス基板３を接合して一体化している。

【０００３】シリコン基板１は、エッチング加工によ
り、周囲の平面ロ字状の支持枠４に対し、２本の梁部５
を介して重り部６を支持する状態に連結した構造として
いる。そして、重り部６の厚さを支持枠４の厚さより薄
くすることにより、重り部６と対向する両ガラス基板
２，３との間に、所定の隙間を形成している。これによ
り、重り部６に加速度が加わると梁部５が繞み、それに
ともない重り部６が変位するようになっている。

【０００４】さらに、重り部６の上面が第１の可動電極
７となり、また下面が第２の可動電極８となる。また、
第１の可動電極７に対向する第１のガラス基板２の下面
には、第１の固定電極９が形成されている。同様に、第
２の可動電極８に対向する第２のガラス基板３の上面に
は、第２の固定電極１０が形成されている。そして、対
向する固定電極と可動電極との間には、距離に応じた静
電容量が発生している。なお、両固定電極９，１０は、
両可動電極７，８よりも一回り小さい寸法形状に形成さ
れている。

【０００５】係る構成のセンサに加速度が上記したセン
サに加わると、重り部６が加速度によって変位し、第１
の可動電極７と第１の固定電極９間の距離と、第２の可
動電極８と第２の固定電極１０間の距離がそれぞれ変化
する。これにより、対向する電極間の静電容量が変化す
る。よって、係る静電容量の変化から、上記対向する電
極間の距離の変位量、ひいては加速度を求めることがで
きる。そこで、静電容量を検出するため、各電極７〜１
０は、ガラス基板２，３にパターン形成された引出線及
びシリコン基板１を介して外部に取り出されるようにな
っている。

【０００６】そして、上記した加速度センサを製造する
場合、シリコン基板１と両ガラス基板２，３とは、それ
ぞれ陽極接合を行って接合している。具体的には、接合
対象のシリコン基板１とガラス基板とを接触した状態で
シリコン基板１に正極の電圧をかけ、ガラス基板に負極
の電圧を印加するとともに、両基板間に所定の圧力を加
えることにより行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のセ
ンサでは、センサ特性に鑑みると静電容量をできるだけ
大きくした方が好ましい。そして、周知のごとく静電容
量は、電極面積に比例し電極間距離（ギャップ）に反比
例するので、装置の小型化を図るためには、ギャップを
小さくするのが良い。

【０００８】しかしながら、シリコン基板１と第１のガ
ラス基板２とを陽極接合する際に両基板１，２間に印加
する高い電圧（数百Ｖ程度）により静電引力が発生し、
その静電引力により重り部６が第１の固定電極９側に引
き寄せられる。このとき、ギャップを小さくすると、重
り部６が引き寄せられた時に、重り部６（第１の可動電
極７）と、第１の固定電極９とが接触されるおそれが高
くなる。そして、重り部６が第１の固定電極９に接触さ
れる寸前では、第１の固定電極９と第１の可動電極７の
距離が極めて短くなるので、電位差が生じている両電極
間にアーク放電が発生する。このアーク放電により発生
される熱は約１０００℃〜２０００℃に達するので、両
電極は溶融し一体化してしまうおそれがある。また、こ
のように電極同士ではなくても、両固定電極９，１０の
寸法形状を両可動電極７，８よりも小さくしているた
め、可動電極が対向するガラス基板に溶融して接着一体
化するおそれもある。その結果、重り部６が第１の固定
電極９側に固着された状態のまま陽極接合されてしま
い、センサは不良品となる。

【０００９】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、半導体基板と絶縁基板との陽極接合時に、半導体基
板の可動部（可動電極）と絶縁基板（固定電極）とが溶
着などして一体化してしまうおそれを可及的になくし、
歩留まりの向上を図ることができる静電容量型物理量セ
ンサを提供することにある。

【００１０】

【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、本発明に係る静電容量型物理量センサでは、表面
に可動電極を備え、物理量によって変位する可動部を有
する半導体基板と、前記可動電極に対向する位置に固定
電極が設けられた絶縁基板とを備えた静電容量型物理量
センサであって、前記可動部に対向する前記絶縁基板の
表面所定位置に、前記可動電極と同電位となる同電位極
を形成し、半導体基板と絶縁基板とを陽極接合する際
に、前記可動電極と同電位極とが接触可能とした（請求
項１）。

【００１１】ここで、可動部とは、請求項で規定するよ
うに、物理量を受けて変位するものであり、具体的な一
例を示すと、加速度センサの場合には重り部となり、ま
た圧力センサの場合にはダイアフラムとなる。また、同
電位極を形成する位置は、可動部がその同電位極と最初
に当接する（固定電極や絶縁基板に接触する前）よう
に、加速度センサの場合には、固定電極の外周囲で特に
可動部の先端側に設けるのが好ましく、また、圧力セン
サの場合には固定電極の内周囲に設けるのが好ましい。

【００１２】請求項１のような構成にすると、陽極接合
する際に生じる静電引力によって可動部（可動電極）
が、絶縁基板（固定電極）側に引き寄せられるが、可動
部は同電位極と接触する。すると、可動部（可動電極）
と同電位極との間では、電位差がないので、電流が流れ
ず、アーク放電なども生じない。よって、溶着一体化す
るのが抑制される。

【００１３】そして、陽極接合が終了すると、半導体基
板と絶縁基板間に電圧が印加されなくなるので、可動部
に加わっていた静電引力はなくなり、可動部は同電位極
から離れる。さらに、同電位極と固定電極とは絶縁状態
にあるため、両者ひいては固定電極とか同電極とが短絡
することはない。また、同電位極と固定電極間に静電容
量が発生することも考えられるが、両者は絶縁基板上に
パターン形成されており、相対的な位置関係は固定であ
るので、結局物理量が加えられた場合のセンサ出力の変
化は、その物理量の大きさに応じて変位した可動部の可
動電極と固定電極間の距離（静電容量）の変化に応じた
信号となる。よって、同電位極は、実際の測定時に悪影
響を与えない。さらにまた、同電位極は、パターニング
により簡単に形成でき、陽極接合後にその同電位極を切
断などする必要がないので、製造プロセス上簡便なもの
となる。

【００１４】また、好ましくは、前記同電位極と、それ
に対向する前記可動部との距離が、前記固定電極とそれ
に対向する可動電極の表面との距離よりも短くするよう
にすることである（請求項２）。

【００１５】そして、請求項２のように構成するために
は、各種の構造を採ることにより実現できるが、その一
例を示すと、例えば、前記固定電極に対向する前記可動
部の表面に凹部を設けることにより、請求項２の要件を
具備するようにしたり（請求項３）、前記固定電極の厚
さよりも、前記同電位極の厚さを厚くしたり（請求項
４）、前記同電位極に対向する前記可動電極部の表面
に、突起を設けることにより、請求項２の要件を具備す
るようにしたりすることができる（請求項５）。

【００１６】これにより、確実に同電極と可動部とが最
初に接触する。しかも、接触によってそれ以上の可動部
の移動が抑制されるため、可動部（可動電極）と固定電
極とが接触することがなくなる。そして、請求項３のよ
うに構成した場合には、可動部に凹部を形成するため、
固定電極と同電位極を同じ厚さにすることが可能とな
る。すると、固定電極と同電位極を同時に形成すること
ができる。また、請求項４のように構成すると、半導体
基板側への加工は、従来と同様のプロセスで行える。ま
た、固定電極と同電位極とは１回の処理で製造すること
はできないが、２回に分けて成膜・パターニングを行う
ことにより簡単に行える。さらに請求項５のように可動
部側に別材料を成膜などすることによっても請求項２の
要件を具備できる。そして、そのように別部材を成膜す
る場合に、実施の形態で示したように、導電性の低い高
抵抗・絶縁性の物質を用いて成膜するようにすると、可
動部と同電位極とが接触した場合に、より確実に両者間
に電流が流れるのを防止できる。

【００１７】さらに、前記同電位極の少なくとも表面が
前記固定電極より高融点材料で形成するようにしてもよ
い（請求項６）。実施の形態では、同電位極の表面にさ
らに所定の材質を成膜することにより実現している。こ
れにより、請求項２の作用効果に加えて、仮に何らかの
原因によって可動電極と固定電極との間にアーク放電が
生じて高温度になったとしても、可動部と接触している
同電位極が高融点であるため、それが溶融するこはな
く、可動部と同電位極は固着しない。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る静電容量型
物理量センサの第１の実施の形態を示している。同図に
示すように、本実施の形態では、加速度センサに適用し
た例を示しており、半導体基板である偏平な矩形状のシ
リコン基板１の上下面に、それぞれ絶縁基板たる第１，
第２のガラス基板２，３を陽極接合により接合一体化す
る。

【００１９】中央のシリコン基板１は、従来と同様にそ
の上下両面から部分エッチングを行い、周囲を略ロ字状
の支持枠４に形成し、その支持枠４の内側に薄肉の梁部
５を介して重り部６を片持ち支持するように一体形成さ
れている。そして、重り部６の上面が第１の可動電極７
となり、下面が第２の可動電極８となる。さらに、梁部
５が連結された支持枠４の辺部分には、２つの矩形状の
貫通孔が形成されその貫通孔内にそれぞれ角錐台状の独
立部１１，１２が形成されている。

【００２０】また、重り部６は支持枠４に比べて厚みが
薄くなるように上下方向から削られており、重り部６の
上下両面は、それぞれ第１，第２のガラス基板２，３か
ら所定距離だけ離れる。これにより、センサに加速度が
加わると、梁部５が撓み重り部６が変位できるようにな
っている。

【００２１】一方、重り部６に対向する第１のガラス基
板２の下面には第１の固定電極９が形成され、また、重
り部６に対向する第２のガラス基板３の上面には第２の
固定電極１０が形成されている。よって、加速度にとも
なう重り部６の変位にともない、第１，第２の可動電極
７，８と第１，第２の固定電極９，１０の距離が変化
し、両電極間の静電容量が変化する。そして、係る静電
容量の変化に応じた信号を外部に取り出すために、例え
ば同図（Ｂ）に示すように、第１のガラス基板１の下面
に、第１の固定電極９から連続して引き出された引出線
９ａを形成し、その引出線９ａの先端を独立部１１に位
置させる。また、第２のガラス基板３の上面には、第２
の固定電極１０に連続して引き出された引出線１０ａを
形成し、その引出線１０ａの先端を独立部１２に位置さ
せる。なお、この引出線９ａと第１の固定電極９並びに
引出線１０ａと第２の固定電極１０は、蒸着或いはスパ
ッタするとともに、パターニングすることによりそれぞ
れ同時に形成することができる。

【００２２】なお、同図（Ｂ）は、第１のガラス基板２
のみを取り外した（ガラス基板の下面にパターン形成し
た電極等は残す）状態の平面図である。そしてさらに独
立部１１，１２に対向するガラス基板２，３の部位に
は、貫通孔２ａ，３ａを形成するとともに内部に導電材
１５を設け、独立部１１，１２と導通状態にする。これ
により、第１の固定電極９は、引出線９ａから貫通孔２
ａ内の導電材１５を介して外部に引き出され、また、第
２の固定電極１０は、引出線１０ａ，独立部１２さらに
は、所定のガラス基板に形成された貫通孔内の導電材を
介して外部に引き出される。同様に、第１，第２の可動
電極７，８は、シリコン基板１を介し、さらに必要に応
じて所定のガラス基板に別途形成した貫通孔内に設けた
導電材を介して外部に引き出すことができるようになっ
ている。なお、係る構成は、従来の加速度センサと同様
であるので、各部のより詳細な説明や動作原理等の説明
は省略する。

【００２３】ここで、本発明では第１のガラス基板２の
下面に、第１の固定電極９の外周囲を囲むようにして、
同電位極１３がパターン形成されている。この同電位極
１３は重り部６に対向する領域を含むように形成されて
いる。そして同電位極１３のパターン形状は、第１の固
定電極９の外周囲から所定の距離をおいて、ほぼ全周を
囲む略ロ字状の本体部分１３ａと、その本体部分１３ａ
から支持枠４に向けて延長形成された連結部分１３ｂと
から構成される。そして、本体部分１３ａは、第１の固
定電極９と絶縁するため、引出線９ａの形成領域は未形
成となっている。つまり、正確には、ロ字状（閉塞され
た無端状）ではなく、一部が破断された形状となってい
る。また、連結部分１３ｂの先端部は、支持枠４の形成
位置（対向位置）まで達している。

【００２４】なお、本例のように、第１の固定電極９の
外周囲に同電位極１３を設置したのは、重り部６は梁部
５が撓むことにより変位するため、陽極接合時に重り部
６の先端側（周縁）が先に第１のガラス基板（第１の固
定電極９）に接触するおそれが高いからである。

【００２５】これにより、第１のガラス基板２とシリコ
ン基板１とを接触させると、連結部分１３ｂの先端は支
持枠４に対向する位置まで形成されているので、支持枠
４と接続される。つまり、同電位極１３は、支持枠４，
梁部５，重り部６と電気的に導通状態となり、さらには
重り部６の表面に設けられた第１の可動電極７とも導通
状態となる。そして、それら支持枠４，梁部５，重り部
６並びに第１の可動電極７は、シリコン基板で形成され
ており電位差がないので、結局同電位極１３と第１の可
動電極７は同電位となる。

【００２６】上記構成にすることによって、シリコン基
板１と第１のガラス基板２とを陽極接合する際に、重り
部６（第１の可動電極７）と、第１のガラス基板２（第
１の固定電極９）間で生じる静電引力により、重り部６
が第１の固定電極９に引き寄せられたとしても、重り部
６（第１の可動電極７）と同電位極１３が接触する。す
ると、第１の可動電極７と同電位極１３との間では、電
位差がないので、電流が流れず、電極間の溶着が防止で
きる。また、図示するように、第１の固定電極９の寸法
形状が第１の可動電極７のそれよりも小さいため、従来
であれば、重り部６（第１の可動電極７）の周囲と第１
のガラス基板との間で陽極接合されるおそれがあるが、
その部分に同電位極１３が存在するため、係るおそれも
抑制される。

【００２７】なお、本形態では、同電位極１３のパター
ン形状は第１の固定電極９の外周囲のほぼ全体を囲む形
状としているが、本発明では必ずしも全周囲を囲む必要
はなく、一部でよい。すなわち、陽極接合時に最初に重
り部（第１の可動電極７）が接触する部分となる可能性
の高い先端側（梁部５と反対側）の対向面に同電位極１
３を形成していればよい。但し、通常の加速度に伴う変
位では、重り部６の先端側の変位量が最も大きいが、陽
極接合時には、静電引力によって、重り部６が水平状態
を維持しながら上昇するおそれもあるので、本実施の形
態のように、固定電極の周囲全体を囲む形状にしたほう
が、確実に重り部を固定電極やガラス基板と溶着・接合
させないようにすることができるので好ましい。

【００２８】図２は、本発明に係る静電容量型物理量セ
ンサの第２の実施の形態を示している。本実施の形態
は、上記した第１の実施の形態を基本とし、さらに、重
り部６の上面に凹部１４を設けている。この凹部１４
は、部分エッチングをすることにより簡単に形成でき
る。この凹部１４は、長方形の開口となるように形成さ
れており、第１の固定電極９に対向する領域よりもやや
大きめの領域に形成されている。具体的には、第１の固
定電極９は凹部１４と対向し、同電位極１３は重り部６
の上面周囲（凹部１４の未形成領域）と対向する。これ
により、重り部６（第１の可動電極）と第１の固定電極
９との距離（凹部１４の底面１４ａと第１の固定基板９
の距離）よりも、重り部６と同電位極１３との距離（凹
部１４の未形成領域の面と同電位極１３との距離）を短
くしている。

【００２９】上記のように構成にすると、シリコン基板
１と第１のガラス基板２とを陽極接合する際に発生する
静電引力によって、重り部６が第１の固定電極９に引き
寄せられたとしても、重り部６が第１の固定電極９と接
触するよりも先に、必ず重り部６と同電位極１３が接触
して重り部６のそれ以上の移動が制止される。つまり、
第１の実施の形態では、第１の可動電極７と同電位極１
３とが接触した後でも、静電引力によりさらに第１の可
動電極が第１の固定電極９側に引き寄せられ、接触する
可能性が残っているが、本実施の形態では、重り部６
（第１の可動電極７）と、同電位極１３の距離を短くし
たため、第１の可動電極７と第１の固定電極９が物理的
に接触するのが確実に防止でき、不良品の発生を可及的
に抑制できる。

【００３０】図３は本発明に係る静電容量型物理量セン
サの第３の実施の形態を示している。上記した第２の実
施の形態では、重り部の表面に凹部を形成することによ
って、重り部と固定電極の距離よりも、重り部と同電位
極の距離を短くしていたが、本形態では、同図に示すよ
うに、同電位極２３の厚みを第１の固定電極９の厚みよ
りも厚くなるように形成することによって、重り部６と
第１の固定電極９間の距離より、重り部６と同電位極２
３間の距離を短くなるようにしている。

【００３１】つまり、第１の実施の形態を基本とし、第
１の可動電極７に対向する第１のガラス基板２の下面
に、メタルをスパッタ等するとともにパターニングする
ことにより第１の固定電極９と同電位極２３をパターン
形成する。この時、第１の実施の形態では、固定電極９
と同電位極１３とを同時に形成したが、本形態では、第
１の固定電極９と同電位極２３の厚さが異なることか
ら、２回に分けてスパッタ及びパターニングすることに
より、それぞれを所定形状に形成することができる。な
お、厚さが異なるだけで、平面形状は、第１の実施の形
態と同様のものを用いることができる。

【００３２】係る構成にすると、第２の実施の形態と同
様に、シリコン基板１と第１のガラス基板２とを陽極接
合する際に、静電引力によって、重り部６が第１の固定
電極９に引き寄せられたとしても、重り部６が第１の固
定電極９と接触するよりも先に、重り部６と同電位極２
３が接触するので、重り部６の移動が止められ、重り部
６と第１の固定電極９とが接触することがなくなる。な
お、その他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の
形態と同様であるので、各部の詳細な説明を省略する。

【００３３】図４は本発明に係る第４の実施の形態を示
している。同図に示すように、本形態では、第１のガラ
ス基板２の下面に形成する第１の固定電極９と同電位極
１３の厚さは同じにし、両者を同時に形成するようにし
ている。そして、上記した第２，第３の実施の形態と同
様に、同電位極１３と重り部６との距離を短くするため
に、同電位極１３に対向する重り部６の下面に、突部３
１を形成している。これにより、陽極接合時には、突部
３１と同電位極１３とが先に接触するため、第１の固定
電極９と第１の可動電極７との接触が抑止される。さら
に、本例では、突部３１を低導電性の材質を用いて形成
している。そして、この突部３１は、例えば、酸化膜の
ような低導電性の物質をデポジションすることにより、
簡単に形成できる。

【００３４】このように、突部３１の材質を酸化膜など
の低導電性の材質を用いて形成することにより、重り部
６が同電位極１３の方向に静電引力によって引き寄せら
れて突部３１と同電位極１３とが接触しても、低導電性
のために電流が流れにくくなり、より確実に溶着を防止
できる。

【００３５】図５は本発明の第５の実施の形態を示して
いる。本形態では、同図に示すように、第１の実施の形
態等と同様に、第１のガラス基板２の下面に、同一厚さ
の第１の固定電極９と同電位極１３を形成している。そ
して、係る同電位極１３の表面に耐熱性の良好な材質を
用いて、突起４１を形成している。この突起４１は、例
えばタングステンのような融点が少なくともアーク放電
によって発生する熱よりも高い温度（もちろん固定電極
の融点よりも高い）となる高融点材質が用いられてい
る。そして、この突起４１は、第１の固定電極９と同じ
厚さの同電位極１３の表面に形成されているので、突起
４１の先端と重り部６の距離は、第１の固定電極９と重
り部６の距離よりも短くなる。

【００３６】本形態ではセンサの構成を上記した構成に
することによって、シリコン基板１と第１のガラス基板
２とを陽極接合する際に、静電引力によって、重り部６
が第１の固定電極９に引き寄せられたとしても、重り部
６が第１の固定電極９と接触するよりも先に、重り部６
は同電位極１３の表面に形成された突起４１と接触する
ので、重り部６の移動が止められ、重り部６と第１の固
定電極９とが接触しない。

【００３７】ところで、同電位極１３はシリコン基板１
と電気的に接続されているので、同電位極１３と重り部
６の上面（第１の可動電極７）とは同電位となっている
が、第１の可動電極７から同電位極１３までには所定の
距離が存在するので、係る距離間の抵抗（材質の抵抗）
のために、わずかながら両者に電位差が生じる。このた
め、陽極接合の時に、重り部６が同電位極１３に近付く
と、アーク放電が生じる可能性がわずかにある。しか
し、仮に重り部６と第１の固定電極９の間でアーク放電
が生じ、高温が発生したとしても、重り部６と第１のガ
ラス基板２（第１の固定電極９）とは接触せず、また、
重り部６と接触する突起４１は耐熱性の材質を用いてい
るので、やはりその接触部分で溶融することがない。よ
って、重り部６と第１のガラス基板２の所定部位とが溶
着することがなく、より確実に不良品の発生を防止でき
る。

【００３８】図６は本発明に係る第６の実施の形態を示
している。すなわち、上記した実施の形態（第１〜５の
実施の形態）では、いずれも静電容量型加速度センサに
ついて説明しているが、本実施の形態では静電容量型圧
力センサに適用した例を示している。

【００３９】同図に示すように、偏平な矩形状のシリコ
ン基板５１の上面にガラス基板５２が配置され、陽極接
合により、両者が一体化されている。

【００４０】シリコン基板５１は上下方向から所定量だ
けエッチングを施されており、可動部となる薄肉のダイ
アフラム５３が形成されている。よって、ダイアフラム
５３とガラス基板５２との間に空間（圧力室５４）が形
成される。そして、ガラス基板５２に対向するダイアフ
ラム５３の上面が可動電極５５となる。また、シリコン
基板５１には、ガラス基板５２の未配置領域に、ボンデ
ィングパッド５６が形成されており、このボンディング
パッド５６がシリコン基板５１を介して可動電極５５と
導通状態となる。

【００４１】一方、ガラス基板５２は、中央部分に上下
方向を貫通するように形成された孔部５７が形成されて
おり、測定対象圧力を圧力室内に導入可能としている。
そして、さらにダイアフラム５３（可動電極５５）と対
向するガラス基板５２の下面には、固定電極５８が形成
されている。係る固定電極５８は孔部５７の周囲に略Ｃ
字形状にパターンニングされている。さらに、ガラス基
板５２には、固定電極５８と電気的に接続される引出線
５８ａが形成されており、その引出線５８ａの先端側
が、シリコン基板５１の表面に形成された引出線５８ｂ
と導通されている。そして、引出線５８ｂの先端が、ボ
ンディングパッド６０に接続されている。これにより、
固定電極がボンディングパッド６０と導通状態となる。
なお、引出線５８ａ，５８ｂがシリコン基板５１に接触
しないように、引出線５８ａ，５８ｂの形成範囲及びそ
の周囲の範囲で、シリコン基板５１の表面は所定量エッ
チングされているとともに、エッチングされた領域に酸
化膜５９が形成され、酸化膜５９の表面に引出線５８ｂ
は形成されている。係る構成にすることにより、両ボン
ディングパッド５６，６０間に、可動電極５５と固定電
極５８間に発生する静電容量に応じた信号が出力され
る。

【００４２】本形態に係る静電容量型圧力センサでは、
圧力を測定したいガスを、孔部５７を介して圧力室５４
に供給する。するとガス圧によってダイアフラム５３が
繞むので、ダイアフラム５３の上面（可動電極５５）と
固定電極５８との距離が変化する。それにともない、両
電極５５，５８間の静電容量が変化するので、可動電極
５５の電気信号と、固定電極５８の電気信号によって、
係る静電容量の変化を検知して、ガス圧を測定するよう
になっている。

【００４３】ここで本発明では、固定電極５８と孔部５
７の間にリング状の同電位極６１をパターニングして形
成している。この同電位極６１は、内周が孔部５７の周
囲に沿って形成されており、外周が固定電極５８と接触
しないように、固定電極５８から少し離れるように形成
されている。そして、同電位極６１は厚みが固定電極５
８の厚みよりも厚くなるように形成される。

【００４４】さらに、ガラス基板５２の表面には、同電
位極６１に接続される引出線６１ａが形成されている。
そして係る引出線６１ａは、固定電極５８に接触しない
ように、固定電極５８の切れ目を通して、パターン形成
されている。さらに引出線６１ａは、その先端が固定電
極５８の外周外側にまで伸びるように形成されている。

【００４５】さらに引出線６１ａの先端６１ｂの下面
（露出表面）或いはそれに対向するシリコン基板５１の
表面にメタルなどをスパッタすることによって、接触突
起６１ｃを形成し、接触突起６１ｃと引出線６１ａの先
端６１ｂの厚さの合計は、圧力室５４のギャップと同じ
か若干厚くしている。これにより、シリコン基板５１と
ガラス基板５２を陽極接合することによって、先端６１
ｂは、接触突起６１ｃを介してシリコン基板５１と導通
するので、同電位極６１は、引出線６１ａ，接触突起６
１ｃを介してシリコン基板５１と電気的に接続されて同
電位となる。

【００４６】上記した構造の静電容量型圧力センサを製
造する際には、シリコン基板５１とガラス基板５２が陽
極接合されることによって一体化されるが、このとき発
生する静電引力により、ダイアフラム５３がガラス基板
５２（固定電極５８）側に引き寄せられ、そのダイアフ
ラム５３の中央が上に凸の状態で繞む。従って、ダイア
フラム５３の中央部が最初にガラス基板側に接触する
が、本形態では、その中央部分に対向する位置に同電位
極６１を設けたため、確実にダイアフラム５３と同電位
極６１が最初に接触する。よって、上記した各実施の形
態と同様の動作原理に従い、溶着等は生じない。

【００４７】さらに本形態では、同電位極６１は、固定
電極５８よりも厚みが厚くなるように形成されているの
で、ダイアフラム５３は同電位極６１によって繞みが止
められ、ダイアフラム５３は固定電極５８に接触しない
という効果も奏する。

【００４８】なお、圧力センサに対する実施の形態は、
上記した１つを例示したが、本発明はこれに限ることな
く、上記した第１〜第５の各実施の形態のものを適用で
きるのはもちろんである。

【００４９】また、加速度センサの例では、第１のガラ
ス基板２側に同電位極を形成したが、本発明では、それ
に限ることはなく、第２のガラス基板３側あるは両ガラ
ス基板に同電位極を形成してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る静電容量型
物理量センサでは、絶縁基板表面の可動電極に対向する
所定位置に、その可動電極と同電位の同電位極を形成し
たため、陽極接合にともない可動電極が固定電極に引き
寄せられたとしても、可動電極と同電位極とが接触する
ため、電流が流れず、溶着しない。

【００５１】また、可動部と同電位極との距離を短くし
た場合（請求項２〜５）には、半導体基板と絶縁基板を
陽極接合によって一体化する際に生じる静電引力によっ
て可動部が固定電極方向に移動しても、確実に同電位極
と可動部が最初に接触し、上記した効果を発揮する。し
かも、それ以上の接近移動が停止されるので、可動電極
と固定電極とが接触することがなく、両電極が溶着する
おそれもなくなる。さらに請求項６のように構成する
と、同電位極の耐熱性が向上するので、溶着がより確実
に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る第１の実施の形態を示す
図である。（Ｂ）はシリコン基板の形状に対する固定電
極及び同電位極の形成パターンを示す図である。

【図２】（Ａ）は本発明に係る第２の実施の形態を示す
図である。（Ｂ）はシリコン基板に形成された凹部の形
状を示す図である。

【図３】本発明に係る第３の実施の形態を示す図であ
る。

【図４】本発明に係る第４の実施の形態を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る第５の実施の形態を示す図であ
る。

【図６】（Ａ）は本発明に係る第６の実施の形態を示す
図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。

【図７】従来の静電容量型物理量センサを示す図であ
る。

【符号の説明】

１シリコン基板２第１のガラス基板３第２のガラス基板６重り部７第１の可動電極８第２の可動電極９第１の固定電極１０第２の固定電極１３同電位極１４凹部２３同電位極３１凸部４１突起５１シリコン基板５２ガラス基板５３ダイアフラム５５可動電極５８固定電極６１同電位極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に可動電極を備えた、物理量によっ
て変位する可動部を有する半導体基板と、前記可動電極に対向する位置に固定電極が設けられた絶
縁基板とを備えた静電容量型物理量センサであって、前記可動部に対向する前記絶縁基板の表面所定位置に、
前記可動電極と同電位となる同電位極を形成し、半導体
基板と絶縁基板とを陽極接合する際に、前記可動電極と
同電位極とが接触可能としたことを特徴とする静電容量
型物理量センサ。
【請求項２】前記同電位極と、それに対向する前記可
動部との距離が、前記固定電極とそれに対向する可動電
極の表面との距離よりも短くするようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の静電容量型物理量センサ。
【請求項３】前記固定電極に対向する前記可動部の表
面に凹部を設けることにより、請求項２の要件を具備す
るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の静電容
量型物理量センサ。
【請求項４】前記固定電極の厚さよりも、前記同電位
極の厚さを厚くしたことを特徴とする請求項２に記載の
静電容量型物理量センサ。
【請求項５】前記同電位極に対向する前記可動電極部
の表面に、突起を設けることにより、請求項２の要件を
具備するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の
静電容量型物理量センサ。
【請求項６】前記同電位極の少なくとも表面が前記固
定電極より高融点材料で形成されたことを特徴とする請
求項２に記載の静電容量型物理量センサ。