专利名称：玻璃衬底和使用了该玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及玻璃衬底和在玻璃衬底上具有作为压敏部的硅膜片的静电电容式压力传感器。
背景技术：
作为这样的压力传感器，有测定相对压的类型的差压式压力传感器和测定绝对压的类型的绝对压式压力传感器。
图10是示出现有的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。通过将具有接受被测压力的可动电极即压敏膜片2的硅衬底3和玻璃衬底4接合起来，构成了图10中示出的静电电容式压力传感器1。在硅衬底3的玻璃衬底4侧的表面上设置了电极5。在压敏膜片2与玻璃衬底4之间设置了规定的间隔，形成了空间部6。在该空间部6内的玻璃衬底4上设有固定电极7。在玻璃衬底4上设有通孔4a，在该通孔4a的底面和侧面上，与固定电极7电连接地形成有连接电极8。
专利文献1日本特许第2772111号公报。
图10中示出的现有的静电电容式压力传感器如下制作。首先，在玻璃衬底4上通过喷砂加工形成通孔4a，将形成有通孔4a的玻璃衬底与硅衬底接合，通过仅在通孔4a部分残留硅，以盖住通孔4a，去除其他的硅。接着，与残留的硅电连接地形成固定电极7和连接电极8，之后，将具有压敏膜片2并在玻璃衬底4侧设有电极5的硅衬底，以形成空间部6的方式与玻璃衬底4接合。
但是，现有的静电电容式压力传感器如上所述地用喷砂加工形成通孔4a，之后在通孔4a的侧面形成连接电极8。若实施通常的喷砂加工，则由于加工面成为非常粗糙的状态，因此就不能在该加工面上良好地被覆连接电极8a。因此，存在连接电极8断线的问题。此外，在这样的结构中，由于加工面处于粗糙状态，因此，连接电极的有效区域(カバレッジ)不充分，故气密性差。若气密性低下，压敏膜片就不能良好地工作，不能正确检测压力变化。
发明内容
本发明鉴于有关问题点，其目的在于提供一种能够正确地检测压力变化的静电电容式压力传感器用玻璃衬底。
本发明的玻璃衬底的特征在于，具有具有一对相互对置的主面的玻璃衬底主体；埋设在上述玻璃衬底主体中的硅岛状体，该硅岛状体的至少一部分在上述一对主面的双方露出。
根据该结构，能够在玻璃衬底与岛状体之间的界面和玻璃衬底与硅衬底之间的界面中发挥高粘附性，并且能够形成自固定电极开始的布线。因此，能够得到一种能正确地检测压力变化的静电电容式压力传感器用的玻璃衬底。
在本发明的玻璃衬底中，上述硅岛状体最好在上述玻璃衬底主体的一方的主面中，利用形成在该一方的主面上的硅层相互导通。
在本发明的玻璃衬底中，上述硅岛状体最好具有埋入的金属层，该金属层露出于上述玻璃衬底主体的至少一方的主面。根据该结构，能够降低岛状体的导通部中的电阻，能够实现使用的设备低功率消耗。
在本发明的玻璃衬底中，最好在上述玻璃衬底主体与上述硅岛状体的界面中具有Si-Si键或Si-O键。根据该结构，由于在玻璃衬底主体与上述硅岛状体之间的界面中具有Si-Si键或Si-O键，因此，牢固地接合玻璃衬底主体与硅岛状体，两者间的粘附性提高。
本发明的静电电容式压力传感器的特征在于，具有上述玻璃衬底；电极，设置在上述硅岛状体所露出的主面上，与上述硅岛状体电连接；硅衬底，设置在形成有上述电极的主面上，上述硅衬底具有位于离上述电极规定间隔的位置上的、根据被测压力进行位移的压敏膜片，检测上述电极与上述压敏膜片之间的静电电容的变化，来作为压力变化。
根据该结构，由于在玻璃衬底与岛状体之间的界面和玻璃衬底与硅衬底之间的界面中发挥高的粘附性，因此，能够看作压敏膜片的位移正确地反映被测压力。从而，能够在压敏膜片与固定电极之间正确地检测静电电容，能够正确地检测与静电电容的变化相对应的压力变化。
本发明的玻璃衬底的制造方法的特征在于，具有在硅衬底的表面上形成岛状体的工序；在加热条件下将上述岛状体压入玻璃衬底中，接合上述硅衬底与上述玻璃衬底的工序；研磨上述玻璃衬底的表面，使上述岛状体从上述玻璃衬底的表面露出的工序。
根据该方法，能够高粘附性地接合玻璃衬底与岛状体之间以及玻璃衬底与硅衬底之间。从而，能够得到一种能正确地检测压力变化的静电电容式压力传感器用玻璃衬底。
在本发明的玻璃衬底的制造方法中，最好在上述硅衬底的表面上形成掩膜，并通过使用该掩膜对上述硅衬底进行喷砂处理，来形成上述岛状体。此外，在本发明的玻璃衬底的制造方法中，最好通过半切割上述硅衬底的表面来形成上述岛状体。
本发明的静电电容式压力传感器的制造方法的特征在于，包括利用上述方法制造玻璃衬底的工序；在上述玻璃衬底上，以与从上述玻璃衬底的表面露出的上述岛状体电连接的方式形成电极的工序；将具有根据被测压力进行位移的压敏膜片的硅衬底，以使上述压敏膜片位于离上述电极规定间隔的位置上的方式与上述玻璃衬底接合的工序。
根据该方法，能够高粘附性地接合玻璃衬底与岛状体之间和玻璃衬底与硅衬底之间。从而，能够在压敏膜片与固定电极之间正确地检测静电电容的变化，能够得到一种能正确地检测压力变化的静电电容式压力传感器。
发明效果根据本发明，由于提高了玻璃衬底与硅衬底之间的界面的粘附性，因此，能够提高静电电容式压力传感器中的固定电极与可动电极之间的空间部的气密性，能正确地检测与被测压力相对应的静电电容。
图1是示出具有本发明的实施方式1涉及的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。
图2(a)～(e)是用于说明本发明的实施方式1、2涉及的玻璃衬底的制造方法的剖面图。
图3(a)～(d)是说明在硅衬底上形成岛状体的方法的图。
图4是说明在硅衬底上形成岛状体的方法的图。
图5(a)～(e)是用于说明在硅衬底上形成了层后，将该硅衬底压入玻璃衬底中的工序的图。
图6(a)、(b)是示出岛状体的其他结构的图。
图7是用于说明使用了在图2(e)中得到的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法的剖面图。
图8是示出具有本发明的实施方式2涉及的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。
图9(a)、(b)是用于说明使用了在图2(d)中得到的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法的剖面图。
图10是示出现有的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)图1是示出具有本发明的实施方式1涉及的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。
图中11示出玻璃衬底。玻璃衬底11具有相互对置的一对主面11a、11b。在玻璃衬底11中埋设有由硅构成的岛状体12a、12b。岛状体12a是与固定电极的连接部件，岛状体12b是与可动电极的连接部件。岛状体12a、12b分别在玻璃衬底11的两个主面上露出。再有，关于该岛状体12a、12b的形成以后叙述。
在玻璃衬底11的主面11a上，与岛状体12a的一方的露出部分电连接地形成了电极13a，与岛状体12b的一方的露出部分电连接地形成了电极13b。通过如上所述地在同一主面11a上设置电极13a、13b，容易与外部设备连接。此外，在玻璃衬底11的主面11b上，与岛状体12a的另一方的露出部分电连接地形成了电极14。
在玻璃衬底11的主面11b上接合了具有压敏膜片15a(可动电极)的硅衬底15。通过利用刻蚀等从硅衬底15的两面分别形成凹部，设置了压敏膜片15a。硅衬底15的玻璃衬底接合面侧的凹部至少具有能收容电极14的大小，通过与玻璃衬底11接合硅衬底15来构成空间部(间隙)15c。即，由硅衬底15的凹部的侧面15b和压敏膜片15a构成空间部15c。这样，就在压敏膜片15a与电极14之间设置了规定的间隔，在压敏膜片15a与电极14之间产生静电电容。
最好玻璃衬底11与岛状体12a、12b的界面11c具有高粘附性。如后所述地，通过在加热条件下将岛状体12a、12b压入到玻璃衬底11中来形成该界面11c。在通过这样的方法得到的界面11c中能发挥高粘附性，但通过在将岛状体12a、12b压入到玻璃衬底11中之后实施阳极接合处理，就能够进一步提高粘附性。所述阳极接合处理，是指通过在规定的温度(例如400℃以下)施加规定的电压(例如300V～1kV)，在硅与玻璃之间产生大的静电引力，使之在界面中引起共价键的处理。该界面上的共价键是硅的Si原子与玻璃中包含的Si原子之间的Si-Si键或Si-O键。从而，利用该Si-Si键或Si-O键，硅与玻璃牢固地接合，在两者间的界面中发挥非常高的粘附性。为了高效率地进行这样的阳极接合，作为玻璃衬底11的玻璃材料，最好包含钠等碱金属的玻璃材料(例如派热克斯(注册商标)玻璃)。
这在玻璃衬底11的主面11b与硅衬底15之间的界面中也一样。即，通过在玻璃衬底11的主面11b上搭载硅衬底15后实施阳极接合处理，就能够提高粘附性。通过如上所述地在玻璃衬底11与岛状体12a的界面11c、和玻璃衬底11与硅衬底15之间的界面11d中发挥高粘附性，能够保证压敏膜片15a与玻璃衬底11的主面11b之间所构成的空间部15c内的气密性高。
在具有这样结构的静电电容式压力传感器中，在压敏膜片15a与玻璃衬底11上的电极14之间具有规定的静电电容。当对该静电电容式压力传感器施加压力时，压敏膜片15a可根据压力而移动。这样，压敏膜片15位移。这时，压敏膜片15a与玻璃衬底11上的电极14之间的静电电容变化。从而，能够将该静电电容作为参数，将其变化作为压力变化。如上所述，由于玻璃衬底11与岛状体12a之间的界面11c、和玻璃衬底11与硅衬底15之间的界面11d中发挥高粘附性，因此，能够将压敏膜片15的位移看作仅是被测压力。从而，能够在压敏膜片15a与电极14之间正确地检测静电电容，能够正确地检测与静电电容的变化相对应的压力变化。
下面，对使用了本实施方式的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法进行说明。图2(a)～(e)是用于说明本发明的实施方式1涉及的玻璃衬底的制造方法的剖面图。此外，图3是用于说明使用了在图2(e)中得到的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法的剖面图。
首先，准备掺杂了杂质的低电阻的硅衬底12。作为杂质，可以是n型杂质，也可以是p型杂质。其浓度，例如设为0.01Ω·cm。刻蚀该硅衬底后，形成如图2(a)所示的岛状体12a、12b。刻蚀可以是干法刻蚀，也可以是湿法刻蚀。其中，在湿法刻蚀的情况下，最好规定硅衬底12的表面的晶面，进行刻蚀率有差异的各向异性的刻蚀。再有，为了后述的与玻璃衬底的接合，最好岛状体12a、12b的角部12c尽量是曲面。
接着，如图2(b)所示，在形成了岛状体12a、12b的硅衬底12上放置玻璃衬底11。另外，将该硅衬底12和玻璃衬底11加热，如图2(c)所示，向玻璃衬底11按压硅衬底12，将岛状体12a、12b压入到玻璃衬底11的主面11a中，之后接合硅衬底12和玻璃衬底11。这时的温度小于等于硅熔点，最好是玻璃能变形的温度。例如，加热温度约为600℃。
另外，为了进一步提高硅衬底12的岛状体12a、12b与玻璃衬底11的界面11c中的粘附性，最好进行阳极接合处理。该情况下，分别在硅衬底12和玻璃衬底11上加电极，在约400℃以下的加热条件下施加约300V～1kV电压来进行。这样，界面11c中的粘附性就进一步增高，能够提高静电电容式传感器的空间部15c的气密性。
接着，如图2(d)所示，通过研磨处理玻璃衬底11的主面11b侧，使岛状体12a、12b在主面11b中部分地露出。这样就成为在玻璃衬底11中埋入岛状体12a、12b的状态。另外，如图2(e)所示，通过研磨处理硅衬底12，岛状体12a、12b从玻璃衬底11的两面部分地露出。这样制造本发明的玻璃衬底(图2(d)、(e))。
在此，对制造本发明涉及的玻璃衬底的工序进行说明。图3(a)～(d)是说明如图2(a)所示在硅衬底11上形成岛状体12a、12b的方法的图。首先，如图3(a)所示，在硅衬底21的一方的主面上的岛状体12a、12b的形成区域上设置掩膜22。作为掩膜22，可以使用模版掩膜(ステンシルマスク)和由抗蚀剂或硅氧化膜构成的掩膜等。在用抗蚀剂或硅氧化膜构成掩膜22的情况下，在硅衬底21上形成抗蚀剂层或硅氧化膜，并利用光刻法将抗蚀剂层或硅氧化膜进行构图(パタ一ニング)，在岛状体12a、12b的形成区域上残留抗蚀剂层。
若干法刻蚀图3(a)中示出的硅衬底21，就能够在硅衬底21上形成图3(b)中示出形状的岛状体21a。作为干法刻蚀，例如可以使用RIE(Reactive Ion Etching即，反应离子刻蚀)等。通过如上所述地用干法刻蚀形成岛状体21a，就能够在硅衬底21上高精度地对准位置形成岛状体21a。
若湿法刻蚀图3(a)中示出的硅衬底21，就能够在硅衬底21上形成图3(c)中示出形状的岛状体21b。作为使用于湿法刻蚀的腐蚀剂，可以使用TMAH(氢氧化四甲铵)水溶液和KOH溶液等。通过这样地用湿法刻蚀形成岛状体21b，就能够在硅衬底21上高精度地对准位置形成岛状体21b。在图3(c)中示出的形状中，由于岛状体21b是锥体形状，因此，在后述的与玻璃衬底的接合中有利。
若喷砂处理图3(a)中示出的硅衬底21，就能够在硅衬底21上形成图3(d)中示出的形状的岛状体21c。使用例如微米单位粒径的粒子进行喷砂处理。通过这样地用喷砂处理形成岛状体21c，就能够既维持岛状体21c侧壁的垂直性，又能够形成为锥体形状，因此，能提高岛状体21c的配置密度。此外，喷砂处理不需要干法刻蚀装置那样的高价设备，能够实现低成本化，也能够缩短工程时间。
此外，也可以如图4所示，使用切割刀23半切割加工(槽加工)硅衬底21的表面后形成岛状体21d。通过这样地用半切割形成岛状体21d，能够提高岛状体21d侧壁的垂直性，能提高岛状体21d的配置密度。此外，半切割不需要干法刻蚀装置那样的高价设备，能够实现低成本化。
在将硅衬底12压入到玻璃衬底11中的情况下，由于有可能在图2(a)中示出的岛状体12a、12b的角部12c中形成间隙(孔)，因此，最好在角部12c中，在硅衬底12与玻璃衬底11之间设置中间层，以提高两者的粘附性。图5(a)～(e)是用于说明在硅衬底上形成了层后，将该硅衬底压入到玻璃衬底中的工序的图。
如上所述，在硅衬底12上形成岛状体12a、12b。然后，如图5(a)所示，在形成了岛状体12a、12b的硅衬底12上形成硅氧化膜18，将该硅氧化膜18作为硅衬底12与玻璃衬底11之间的中间层。利用例如溅射和CVD来形成硅氧化膜18。作为设置在硅衬底12与玻璃衬底11之间的中间层的材质，可以采用利用在将硅衬底12压入到玻璃衬底11中时的热压机所产生的热量来与硅衬底12和/或玻璃衬底11形成Si-O键或Si-Si键的材质。作为这样的材质，可以例举有硅氧化物、玻璃等。此外，适当地设定中间层的厚度，使得与硅衬底12和/或玻璃衬底11形成Si-O键或Si-Si键。
接着，如图5(b)所示，在形成了硅氧化膜18的硅衬底12上放置玻璃衬底11。进一步加热该硅衬底12和玻璃衬底11，如图5(c)所示，将硅衬底12按压到玻璃衬底11上后，将岛状体12a、12b压入到玻璃衬底11的主面11a中，接合硅衬底12和玻璃衬底11。这时，在硅衬底12与玻璃衬底11之间设有硅氧化膜18。此外，加热温度小于等于硅熔点时，最好是玻璃能变形的温度。例如加热温度约为600℃。
另外，为了进一步提高硅衬底12与硅氧化膜18之间的界面和玻璃衬底11与硅氧化膜18之间的界面的粘附性，最好进行阳极接合处理。该情况下，分别在硅衬底12和玻璃衬底11上加电极，在约小于等于400℃的加热条件下施加约300V～1kV电压来进行。这样，界面中的粘附性进一步增高，能够提高作为静电电容式传感器时的空间部15c的气密性。
接着，如图5(d)所示，通过对玻璃衬底11的主面11b侧进行研磨处理，使岛状体12a、12b在主面11b部分露出。这样成为在玻璃衬底11中埋入岛状体12a、12b的状态。另外，如图5(e)所示，通过研磨处理硅衬底12，岛状体12a、12b从玻璃衬底11的两面部分地露出。这样制造本发明的玻璃衬底(图5(d)、(e))。
这样地，通过在硅衬底12与玻璃衬底11之间设有作为中间层的硅氧化膜18，在岛状体12a、12b的角部12c中，在硅氧化膜18与硅衬底12和玻璃衬底11之间形成Si-O键或Si-Si键，因此，能够提高角部12c中的硅衬底12与玻璃衬底11之间的粘附性。这样，能进一步提高硅衬底12与玻璃衬底11之间的气密性，能够降低两者界面中的漏气。通过这样改善向玻璃衬底埋入硅衬底的特性，能使岛状体高密度化和微细化。
在图2(d)、(e)中示出的本发明涉及的玻璃衬底中，为了降低岛状体12a、12b部分的电阻，如图6(a)、(b)所示，最好在岛状体12a、12b的内部形成金属层。在图6(a)中示出的结构中，在岛状体12a、12b的一方的主面侧形成凹部，在该凹部中埋入金属而形成了金属层19。在图6(b)中示出的结构中，在岛状体12a、12b的两方的主面侧分别形成凹部，在这些凹部中埋入金属而形成了金属层19a、19b。再有，作为这样的金属层19的材质，例举有Cu等低电阻材料。通过在岛状体12a、12b中埋入金属层19，并使金属层19在玻璃衬底11的至少一方的主面上露出，就能够降低岛状体12a、12b的导通部中的电阻，能够实现所使用的设备的低功率消耗。其结果，就能将本发明涉及的玻璃衬底适用于高频设备等中。
在岛状体12a、12b中形成金属层19的情况下，在制作了图2(e)中示出的玻璃衬底之后，在形成岛状体12a、12b的金属层19的区域设置掩膜，借助该掩膜，在岛状体12a、12b上形成凹部。利用干法刻蚀和喷砂等形成该凹部。接着，在所形成的凹部内埋入金属来形成金属层19。利用例如溅射、蒸镀、电镀等向凹部内埋入金属。之后，根据需要研磨处理玻璃衬底的表面使之平坦。
使用如上所述制造的玻璃衬底制造静电电容式压力传感器。如图7所示，在玻璃衬底11的主面11b上，与岛状体12a电连接地形成电极14。该情况下，首先，在玻璃衬底11的主面11b上被覆电极材料，在其上面形成抗蚀剂膜，对该抗蚀剂膜进行构图(光刻)，使得在电极形成区域残留抗蚀剂膜，将该抗蚀剂膜作为掩膜刻蚀电极材料，之后除去残留的抗蚀剂膜。
接着，如图1所示，将具有根据被测压力而位移的压敏膜片15a的硅衬底15，以使得压敏膜片15a位于离电极14规定间隔的位置的方式接合在玻璃衬底11的主面11b上。该情况下，首先，分别从两主面侧刻蚀硅衬底15设置凹部后形成压敏膜片15a。作为刻蚀，可以是干法刻蚀，也可以是湿法刻蚀。其中，在湿法刻蚀的情况下，最好规定硅衬底15表面的晶面，进行刻蚀率有差异的各向异性的刻蚀。特别是，由于在不构成硅衬底15的空间部15c的凹部上形成锥面15d，因此，利用各向异性刻蚀来形成凹部。
将硅衬底15的空间部15c侧的凹部形成为比电极14大，以能够围绕玻璃衬底11上的电极14。此外，考虑压敏膜片15a与电极14之间的间隔和电极14的厚度等，来决定凹部的深度。将这样制成的两面具有凹部的硅衬底15载置于玻璃衬底11的主面11b上，并实施阳极接合处理，此时使得具有锥面15d的凹部朝上，即，使得不具有锥面的凹部与玻璃衬底11对置。这时，对硅衬底15和玻璃衬底11在约小于等于400℃的加热条件下施加约500V的电压来进行。这样，硅衬底15与玻璃衬底11之间的界面中的粘附性进一步增高，能够提高空间部15c的气密性。
接着，在玻璃衬底11的主面11a上，分别与岛状体12a、12b电连接地形成电极13a、13b。该情况下，首先，在玻璃衬底11的主面11a上被覆电极材料，并在其上面形成抗蚀剂膜，对该抗蚀剂膜进行构图(光刻)，使得在电极形成区域上残留抗蚀剂膜，将该抗蚀剂膜作为掩膜来刻蚀电极材料，之后除去残留的抗蚀剂膜。
这样得到的静电电容式压力传感器，其固定电极即电极14通过岛状体12a与电极13a电连接，可动电极即压敏膜片15a通过岛状体12b与电极13b电连接。从而，就能够通过岛状体12b从电极13a取得在压敏膜片15a与电极14之间检测到的静电电容的变化的信号。可根据该信号算出测定压力。
(实施方式2)图8是示出具有本发明的实施方式2涉及的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的概略结构的剖面图。再有，在图8中，对于与图1相同的部分标注与图1相同的标记，省略其详细说明。
玻璃衬底11与硅衬底12接合。这时，在玻璃衬底11中埋设着由硅构成的岛状体12a、12b。此外，岛状体12a、12b在玻璃衬底11的主面11b中部分地露出。因此，岛状体12a、12b在形成于主面11a上的硅层中相互导通。
在玻璃衬底11的主面11a上，与岛状体12a的露出部分电连接地形成了电极16a，与岛状体12b的露出部分电连接地形成了电极16b。
在玻璃衬底11的主面11b上接合了具有压敏膜片15a(可动电极)的硅衬底15。压敏膜片15a具有与实施方式1同样的结构。这样，在压敏膜片15a与电极14之间设置规定的间隔，在压敏膜片15a与电极14之间产生静电电容。此外，在与硅衬底15的与玻璃衬底11的接合面相反的面上，设有可动电极用的电极17。
与实施方式1同样地，玻璃衬底11与岛状体12a的界面11c、和玻璃衬底11与硅衬底15的界面11d发挥高粘附性。因此，能够保证压敏膜片15a与玻璃衬底11的主面11b之间构成的空间部15c内的气密性高。
在具有这样的结构的静电电容式压力传感器中，与实施方式1同样地，在压敏膜片15a与玻璃衬底11上的电极14之间具有规定的静电电容。当对该静电电容式压力传感器施加压力时，压敏膜片15a根据压力进行移动。这样，压敏膜片15a位移，压敏膜片15a与玻璃衬底11上的电极14之间的静电电容发生变化。从而，能够将该静电电容的变化作为压力变化。如上所述，由于玻璃衬底11与岛状体12a之间的界面11c、和玻璃衬底11与硅衬底15之间的界面11d中发挥高粘附性，因此，能够将压敏膜片15a的位移看作仅是被测压力。从而，由压敏膜片15a的位移而产生的压敏膜片15a与电极14之间的静电电容的变化，正确地反映为压力变化，能够正确地检测压力变化。
下面，对于使用了本实施方式的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法进行说明。图9是用于说明使用了在图2(d)中得到的玻璃衬底的静电电容式压力传感器的制造方法的剖面图。
制造玻璃衬底的方法与实施方式1相同。本实施方式中，使用图2(d)示出的结构作为玻璃衬底。如图9(a)所示，在玻璃衬底11的主面11b上，分别与岛状体12a、12b电连接地形成电极16a、16b。该情况下，首先，在玻璃衬底11的主面11b上被覆电极材料，在其上面形成抗蚀剂膜，并对该抗蚀剂膜进行构图(光刻)，使得在电极形成区域上残留抗蚀剂膜，将该抗蚀剂膜作为掩膜刻蚀电极材料，之后除去残留的抗蚀剂膜。
接着，如图9(b)所示，将具有根据被测压力而位移的压敏膜片15a的硅衬底15，以使得压敏膜片15a位于离电极16a规定间隔的位置上的方式接合在玻璃衬底11的主面11b上。压敏膜片15的形成方法与实施方式1相同。
之后，在硅衬底15的与玻璃衬底11的接合面的反面15e上形成电极17。该情况下，首先，在硅衬底15的面15e上被覆电极材料，在其上面形成抗蚀剂膜，并对该抗蚀剂膜进行构图(光刻)，使得在电极形成区域残留抗蚀剂膜，将该抗蚀剂膜作为掩膜刻蚀电极材料，之后除去残留的抗蚀剂膜。在此，将电极17设置在硅衬底15的面15e上，但也可以将电极17设置在玻璃衬底11的主面11b上，并设置在不与岛状体12a、12b电接合而与硅衬底15电接合的区域。该情况下，由于电极17形成在与电极16b相同的面上，因此，布线布局的自由度增加了。
将这样制成的两面具有凹部的硅衬底15载置在玻璃衬底11的主面11b上，并实施阳极接合处理，此时使具有锥面15d的凹部朝上，即不具有锥面的凹部与玻璃衬底11相对。阳极接合处理与实施方式1同样地进行。这样，硅衬底15与玻璃衬底11之间的界面中的粘附性进一步增高，能够提高空间部15c的气密性。
这样得到的静电电容式压力传感器中，固定电极即电极16a通过岛状体12a、12b与电极16b电连接，可动电极即压敏膜片15a与电极17电连接。从而，能够通过岛状体12a、12b从电极16b取得在压敏膜片15a与电极16a之间检测到的静电电容的变化信号。可根据该信号算出测定压力。
下面，关于为了明确本发明的效果而进行的实施例进行说明。
对图1和图8中示出的本发明的静电电容式压力传感器和现有的静电电容式压力传感器的气密性进行检查。具体地说，准备图1和图8中示出的静电电容式压力传感器、和在玻璃衬底上打开孔后在该孔中电镀埋入金属而制成的现有的静电电容式压力传感器，分别将其放置在加压室内，施加了内部的压力。检查这时的压敏膜片是否可动。其结果，图1和图8中示出的静电电容式压力传感器的压敏膜片由于加压而动作，并保持了该状态。因此，可知在玻璃衬底11与岛状体12a的界面11c、和玻璃衬底11与硅衬底15的界面11d中发挥高粘附性，空间部15c的气密性良好。另一方面，现有的静电电容式压力传感器被加压后，压敏膜片暂时动作而向玻璃衬底11侧弯曲，但在很短时间后，压敏膜片就又回到原来的位置。因此，可知玻璃衬底与岛状体中的粘附性差，空间部的气密性差。
在上述实施方式1、2中，在硅衬底15的两面上形成了凹部之后，将该硅衬底15与玻璃衬底11接合的情况进行了说明，但在本发明中，也可以在硅衬底15的一方的表面上形成凹部，并将硅衬底15玻璃衬底11接合且使该凹部与玻璃衬底11对置形成空间部15c之后，刻蚀硅衬底15的另一表面来形成膜片15a。通过这样进行制造，能够防止在硅衬底15与玻璃衬底11的阳极接合时膜片因静电引力而弯曲到必要以上。
本发明不限于上述实施方式1、2，也可以进行各种各样的变更。例如，关于上述实施方式1、2中说明的数值和材质不进行特殊限制，可以在不脱离本发明的目的的范围内做出适当变更。
权利要求
1.一种玻璃衬底，其特征在于，具有具有一对相互对置的主面的玻璃衬底主体；埋设在上述玻璃衬底主体中的硅岛状体，该硅岛状体的至少一部分在上述一对主面的双方露出。
2.如权利要求1所述的玻璃衬底，其特征在于，上述硅岛状体在上述玻璃衬底主体的一方的主面中，利用形成在该一方的主面上的硅层相互导通。
3.如权利要求1所述的玻璃衬底，其特征在于，上述硅岛状体具有埋入的金属层，该金属层露出于上述玻璃衬底主体的至少一方的主面。
4.如权利要求1所述的玻璃衬底，其特征在于，在上述玻璃衬底主体与上述硅岛状体的界面中具有Si-Si键或Si-O键。
5.一种静电电容式压力传感器，其特征在于，具有权利要求1所述的玻璃衬底；电极，设置在上述硅岛状体所露出的主面上，与上述硅岛状体电连接；硅衬底，设置在形成有上述电极的主面上，上述硅衬底具有离上述电极规定间隔的位置上的、根据被测压力进行位移的压敏膜片，检测上述电极与上述压敏膜片之间的静电电容的变化，来作为压力变化。
6.一种玻璃衬底的制造方法，其特征在于，具有在硅衬底的表面上形成岛状体的工序；在加热条件下，将上述岛状体压入玻璃衬底中，接合上述硅衬底与上述玻璃衬底的工序；研磨上述玻璃衬底的表面，使上述岛状体从上述玻璃衬底的表面露出的工序。
7.如权利要求6所述的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，在上述硅衬底的表面上形成掩膜，并通过使用该掩膜对上述硅衬底进行喷砂处理，来形成上述岛状体。
8.如权利要求6所述的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，通过半切割上述硅衬底的表面来形成上述岛状体。
9.一种静电电容式压力传感器的制造方法，其特征在于，包括利用权利要求6所述的方法制造玻璃衬底的工序；在上述玻璃衬底上，以与从上述玻璃衬底的表面露出的上述岛状体电连接的方式形成电极的工序；将具有根据被测压力进行位移的压敏膜片的硅衬底，以使上述压敏膜片位于离上述电极规定间隔的位置上的方式与上述玻璃衬底接合的工序。
全文摘要
本发明提供一种能够正确检测压力变化的静电电容式压力传感器用的玻璃衬底。玻璃衬底(11)具有相互对置的一对主面(11a、11b)。在玻璃衬底(11)中埋设由硅构成的岛状体(12a、12b)。岛状体(12a、12b)分别在玻璃衬底(11)的两个主面上露出。在玻璃衬底(11)的主面(11a)上，与岛状体(12a)的一方的露出部分电连接地形成了电极(13a)，与岛状体(12b)的一方的露出部分电连接地形成了电极(13b)。在玻璃衬底(11)的主面(11b)上，与岛状体(12a)的另一方的露出部分电连接地形成着电极(14)。在玻璃衬底(11)的主面(11b)上接合具有压敏膜片(15a)的硅衬底(15)。
文档编号G01L19/00GK1715850SQ20051008107
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年7月2日
发明者田村学, 畑内隆史, 副岛和博, 高桥幸一, 阿部宗光, 村田真司 申请人:阿尔卑斯电气株式会社