(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基準圧室が形成された基板と、
前記基板の表面と前記基準圧室との間を貫通するように前記基板に形成された貫通孔に埋め込まれ、前記基準圧室を密閉する閉塞体と、
前記基板の表面と前記基準圧室との間において前記基板内に設けられ、前記基板の歪み変形に応じて電気抵抗が変化する歪みゲージとを含む、圧力センサ。
【請求項２】
前記基板は、シリコンからなる、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記歪みゲージは、前記基板の表層部に不純物を選択的に添加することにより形成されたピエゾ抵抗を含む、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記基準圧室内は、真空である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記閉塞体は、アルミニウムからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記貫通孔が、０．２μｍ〜０．５μｍの径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記貫通孔の側面と前記閉塞体との間には、保護膜が介在されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記保護膜が、酸化シリコンからなる、請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記貫通孔が、複数形成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
複数の前記貫通孔が、互いに同じ大きさの平面視円形に形成されており、平面視において均等に分布するように配列されている、請求項９に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
平面視において、前記貫通孔が占める領域の総面積よりも前記基準圧室の面積の方が大きい、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
シリコンからなる基板の表層部に不純物を選択的に添加することにより、ピエゾ抵抗を形成する工程と、
前記ピエゾ抵抗が形成された領域を含む所定の領域に、前記基板の表面から厚さ方向の途中部まで掘り下げた複数の凹部を形成する工程と、
前記複数の凹部のそれぞれの内面に酸化シリコンからなる保護膜を形成する工程と、
前記複数の凹部のそれぞれの底面上から前記保護膜を選択的に除去する工程と、
異方性エッチングにより前記複数の凹部のそれぞれを掘り下げた後、等方性エッチングにより前記複数の凹部の下方部を互いに連続させて基準圧室を形成する工程と、
前記複数の凹部において前記基板の表面と前記基準圧室との間に閉塞体を埋め込み、前記基準圧室を密閉する工程とを含む、圧力センサの製造方法。
【請求項１３】
前記閉塞体の埋め込みは、真空中で行われる、請求項１２に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１４】
前記閉塞体は、スパッタ法により前記凹部の内面にアルミニウムを被着させた後、リフローを行うことにより形成される、請求項１２または１３に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１５】
前記閉塞体は、ＣＶＤ法により前記凹部の内面にアルミニウムを充填することにより形成される、請求項１２または１３に記載の圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作製される圧力センサは、たとえば、工業機械などに備えられる圧力センサ、圧力スイッチなどの用途に用いられている。
このような圧力センサは、たとえば、シリコンウエハを部分的に薄く加工して形成されたダイヤフラムを受圧部として備え、ダイヤフラムが外部から圧力を受けて変形するときに発生する応力・変位を検出する。そのような圧力センサには、ダイヤフラムが受ける圧力を基準圧力に対する相対的な大きさとして検出するために、基準圧力を発生させるための空洞が設けられている。
【０００３】
たとえば、エッチングにより部分的に薄く加工されてダイヤフラムが形成されたシリコン基板と、ガラス基板（たとえば、パイレックス（登録商標）ガラス）とを陽極接合することによって、ダイヤフラムおよびガラス基板によって画成される空洞（基準圧室）が設けられた圧力センサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧力センサでは、シリコン基板に加えてガラス基板が必要であるため、コストが高くつく。また、シリコン基板およびガラス基板の少なくとも２枚の基板が貼り合わされた立体構造は嵩高であるので、圧力センサ全体の嵩が大きくなってしまう。
さらに、空洞の形成にあたっては、シリコン基板をエッチングしてダイヤフラムを形成した後、このダイヤフラム上の凹空間を密閉して空洞を形成するために、ガラス基板をシリコン基板に対して精密に位置合わせして陽極接合する必要がある。そのため、センサの製造工程が煩雑になる。
【０００６】
本発明の目的は、基準圧室としての空洞を基板の内部に設けることにより、低コスト化かつ小型化を実現可能な圧力センサを提供することである。
また、本発明の別の目的は、基準圧室としての空洞が基板の内部に設けられた、低コストかつ小型な圧力センサを簡単に製造することができる圧力センサの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明の圧力センサは、内部に基準圧室が形成された基板と、前記基板の表面と前記基準圧室との間を貫通するように前記基板に形成された貫通孔に埋め込まれ、前記基準圧室を密閉する閉塞体と、前記基板の表面と前記基準圧室との間において前記基板内に設けられ、前記基板の歪み変形に応じて電気抵抗が変化する歪みゲージとを含む。
【０００８】
この構成によれば、基板内に密閉された基準圧力室が形成されている。したがって、２枚の基板の貼り合わせによって基準圧室を画成する必要がないから、コストを低くすることができる。
また、基板におけるその表面と基準圧室との間の部分（受圧部）が受ける圧力を、基板内に形成された歪みゲージにおいて検出するようにしている。したがって、センサを小型にすることができる。
【０００９】
前記基板は、シリコンからなることが好ましい。シリコンは安価な材料であるため、基板に要するコストを低減することができる。
また、基板がシリコンからなる場合、歪みゲージは、基板の表層部に不純物を選択的に添加することにより形成されたピエゾ抵抗を含むことが好ましい。これにより、歪みゲージ（ピエゾ抵抗）を、基板の表面よりも外側に張り出させることなく、基板内部に不純物が拡散した拡散抵抗として形成することができる。その結果、圧力センサの構造を簡素にすることができ、より小型化することができる。
【００１０】
また、基準圧室内は、真空であることが好ましい。基準圧室内が真空であれば、外部環境の温度変化による基準圧室内の圧力変化を防止することができる。その結果、センサの圧力検出精度を向上させることができる。
また、前記閉塞体は、アルミニウムからなることが好ましい。アルミニウムは、特に高価な材料ではなく、また、スパッタ法やＣＶＤ法などの単純な手法によって基板に簡単に被着させることができる。したがって、閉塞体がアルミニウムであれば、圧力センサの材料コストの上昇を抑制でき、さらに、製造工程を単純化して製造効率を向上させることができる。
【００１１】
また、前記貫通孔は、０．２μｍ〜０．５μｍの径を有することが好ましい。貫通孔のサイズがこの範囲であれば、スパッタ法やＣＶＤ法により、アルミニウムを貫通孔に簡単に埋め込んで閉塞体を形成することができる。
また、前記貫通孔の側面と前記閉塞体との間には、保護膜が介在されていてもよく、その保護膜は、酸化シリコンからなっていてもよい。
【００１２】
また、前記貫通孔は、複数形成されていてもよい。その場合、複数の貫通孔は、互いに同じ大きさの平面視円形（つまり、貫通孔が円柱状）に形成されており、平面視において均等に分布するように配列されていることが好ましい。これにより、貫通孔の形状に合わせて閉塞体を平面視円形（円柱状）に形成できる。そのため、貫通孔が平面視で均等に分布するように配列されているとき、閉塞体の重心が必然的に均等に分布することになるので、受圧部における重心のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
また、前記圧力センサでは、前記貫通孔が占める領域の総面積よりも前記基準圧室の面積の方が大きくてもよい。
また、本発明の圧力センサの製造方法は、シリコンからなる基板の表層部に不純物を選択的に添加することにより、ピエゾ抵抗を形成する工程と、前記ピエゾ抵抗が形成された領域を含む所定の領域に、前記基板の表面から厚さ方向の途中部まで掘り下げた複数の凹部を形成する工程と、前記複数の凹部のそれぞれの内面に酸化シリコンからなる保護膜を形成する工程と、前記複数の凹部のそれぞれの底面上から前記保護膜を選択的に除去する工程と、異方性エッチングにより前記複数の凹部のそれぞれを掘り下げた後、等方性エッチングにより前記複数の凹部の下方部を互いに連続させて基準圧室を形成する工程と、前記複数の凹部において前記基板の表面と前記基準圧室との間に閉塞体を埋め込み、前記基準圧室を密閉する工程とを含む。
【００１４】
この方法によれば、基板内に基準圧室を形成するために、異方性エッチングおよび等方性エッチングによりシリコン基板の内部を空洞化させ、その空洞を密閉するための閉塞体が、基板表面と空洞との間を貫通する貫通孔（凹部）内に埋め込まれる。すなわち、基準圧室の形成にあたって、シリコン基板のみに対してエッチングや閉塞体の形成などの加工を施すだけでよい。したがって、シリコン基板に接合するためのガラス基板を別途用意したり、そのガラス基板をシリコン基板に対して接合したりするが必要ない。
【００１５】
そして、この方法により製造される圧力センサは、１枚の基板の内部に基準圧室を有するため、別の基板の使用に起因するコスト上昇を防止でき、また、基準圧室およびピエゾ抵抗（歪みゲージ）が１枚の基板に集約されるため、小型である。したがって、この方法によれば、低コストかつ小型な圧力センサを簡単に製造することができる
前記閉塞体の埋め込みは、真空中で行われることが好ましい。閉塞体の埋め込みが真空中で行われれば、閉塞体の形成時におけるシリコンの酸化を防止することができる。
【００１６】
また、前記閉塞体は、スパッタ法により前記凹部の内面にアルミニウムを被着させた後、リフローを行うことにより形成されることが好ましい。この方法によれば、スパッタ後のリフローにより、スパッタ法で貫通孔の内面に被着したアルミニウムを熱膨張させて、凹部（貫通孔）をアルミニウムにより閉塞することができる。これにより、基準圧室を密閉できる。このように、スパッタ法およびリフローといった単純な手法によって基準圧室を密閉できるので、圧力センサの製造工程をより簡単にでき、製造効率を向上することができる。
【００１７】
また、前記閉塞体は、ＣＶＤ法により前記凹部の内面にアルミニウムを充填することにより形成されてもよい。この方法によれば、ＣＶＤ法によるアルミニウムの充填により、凹部（貫通孔）を閉塞することができる。これにより、基準圧室を密閉できる。このように、ＣＶＤ法による充填工程一工程によって基準圧室を密閉できるので、圧力センサの製造工程をより簡単にでき、製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示す圧力センサの拡大平面図である。
【図３】図３は、図２に示す圧力センサの要部断面図であって、図２の切断線III−IIIでの断面図である。
【図４】図４は、金属配線およびピエゾ抵抗により構成されるブリッジ回路の回路図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図２および図３に示す圧力センサの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｄの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図５Ｆの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、図５Ｇの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、図５Ｈの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｊ】図５Ｊは、図５Ｉの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｋ】図５Ｋは、図５Ｊの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｌ】図５Ｌは、図５Ｋの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｍ】図５Ｍは、図５Ｌの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｎ】図５Ｎは、図５Ｍの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｏ】図５Ｏは、図５Ｎの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｐ】図５Ｐは、図５Ｏの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｑ】図５Ｑは、図５Ｐの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｒ】図５Ｒは、図５Ｑの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｓ】図５Ｓは、図５Ｒの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｔ】図５Ｔは、図５Ｓの次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｕ】図５Ｕは、図５Ｒの次の工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの概略平面図である。図２は、図１に示す圧力センサの拡大平面図である。図３は、図２に示す圧力センサの要部断面図であって、図２の切断線III−IIIでの断面図である。図４は、金属配線およびピエゾ抵抗により構成されるブリッジ回路の回路図である。
【００２０】
圧力センサ１は、製造過程において、図１に示すように、１枚のシリコンウエハ２に縦横規則的に配列されて多数形成される。シリコンウエハ２は、この実施形態では、Ｐ型シリコン基板である（以下「シリコン基板２」ともいう）。
個々の圧力センサ１は、Ｐ型シリコン基板２を含んでいる。シリコン基板２の表面２１は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる表面絶縁膜３で被覆されている。一方、シリコン基板２の裏面２２は、露出面である。
【００２１】
シリコン基板２の内部には、シリコン基板２の主面に平行な方向に平たい扁平空間４（空洞）が、各圧力センサ１に１つずつ形成されている。扁平空間４は、この実施形態では、平面視正方形状（立体的には、直方体状）に形成されている。この扁平空間４により、シリコン基板２の表面２１側は、扁平空間４と対向する部分が残余部分よりも薄膜化されている。これにより、シリコン基板２は、扁平空間４に対して表面２１側に、扁平空間４との対向方向（厚さ方向）に変位可能な、平面視正方形状のダイヤフラム５を有している。このダイヤフラム５は、シリコン基板２における残余部分に一体的に支持されている。なお、図３では、説明の便宜上、ダイヤフラム５を、シリコン基板２の扁平空間４に対して裏面２２側の部分よりも厚く表している。
【００２２】
ダイヤフラム５には、シリコン基板２の表面２１と扁平空間４との間を貫通する平面視円形の貫通孔６が、ダイヤフラム５の全体にわたって正方行列状に配列されて多数形成されている。すなわち、貫通孔６は、平面視において、ダイヤフラム５の輪郭よりも内側の領域において、ダイヤフラム５の一辺に沿う行方向、および当該一辺に直交する他の一辺に沿う列方向の各方向に沿って等しい間隔を空けて行列状に配列されている。また、全ての貫通孔６は、ダイヤフラム５上の表面絶縁膜３をも貫通している。各貫通孔６の径は、この実施形態では、たとえば、０．２μｍ〜０．５μｍ（好ましくは、０．４μｍ）である。また、各貫通孔６の深さは、この実施形態では、たとえば、５０００Å〜１００００Åである。また、貫通孔６が、平面視において、ダイヤフラム５の輪郭よりも内側の領域に行列状に形成されていることから、平面視において、貫通孔６が占める領域の総面積（全ての貫通孔６の平面面積の和）よりも扁平空間４の平面面積の方が大きい。
【００２３】
貫通孔６の側面は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護薄膜７で被覆されている。全ての貫通孔６において、保護薄膜７の内側にはアルミニウム（Ａｌ）が充填されて埋め込まれている。これにより、全ての貫通孔６がアルミニウム充填体８により閉塞されていて、貫通孔６の下方の扁平空間４は、その内部圧力が圧力検出の際の基準とされる基準圧室として密閉されている。扁平空間４は、この実施形態では、真空もしくは減圧状態（たとえば、１０−５Ｔｏｒｒ）に保持されている。また、扁平空間４を画成するシリコン基板２の複数の内壁のうち、ダイヤフラム５と対向する底壁９には、貫通孔６と対向する部分にアルミニウム（Ａｌ）膜片１０が点在している。
【００２４】
個々の圧力センサ１は、さらに、歪みゲージとしてのピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、金属端子１１〜１４と、金属配線１５〜１８とを含んでいる。
ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、シリコン基板２にＮ型不純物を導入することにより形成された拡散抵抗であり、シリコン基板２の表層部において、平面視でダイヤフラム５の内外に跨るように形成されている。ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、この実施形態では、平面視長方形状に形成されており、ダイヤフラム５の各辺の中央位置に１つずつ合計４つ設けられている。
【００２５】
金属端子１１〜１４は、接地端子１１（ＧＮＤ）と、負側電圧出力端子１２（Ｖｏｕｔ−）と、電圧印加用端子１３（Ｖｄｄ）と、正側電圧出力端子１４（Ｖｏｕｔ＋）とを含んでいる。これら４つの金属端子１１〜１４は、表面絶縁膜３上に形成され、平面視において、ダイヤフラム５の一辺に沿って並べて配置されている。また、金属端子１１〜１４は、この実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）からなる。
【００２６】
金属配線１５〜１８は、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４をブリッジ状に配置させてブリッジ回路（ホイートストンブリッジ）を形成するための配線である。具体的には、ピエゾ抵抗Ｒ１とピエゾ抵抗Ｒ４とをダイヤフラム５外で接続し、接地端子１１に接続される接地用配線１５と、ピエゾ抵抗Ｒ２とピエゾ抵抗Ｒ４とをダイヤフラム５外で接続し、負側電圧出力端子１２に接続される負側出力配線１６と、ピエゾ抵抗Ｒ２とピエゾ抵抗Ｒ３とをダイヤフラム５外で接続し、電圧印加用端子１３に接続される電圧印加用配線１７と、ピエゾ抵抗Ｒ１とピエゾ抵抗Ｒ３とをダイヤフラム５外で接続し、正側電圧出力端子１４に接続される正側出力配線１８とを含んでいる。これらの金属配線１５〜１８は、この実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）からなり、表面絶縁膜３上に形成されている。
【００２７】
このようにして金属配線１５〜１８およびピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４により構成されたブリッジ回路（図４参照）では、ピエゾ抵抗Ｒ１とピエゾ抵抗Ｒ２とが対になって回路上で対向配置されていて、ピエゾ抵抗Ｒ３とピエゾ抵抗Ｒ４とが対になって回路上で対向配置されている。
金属端子１１〜１４および金属配線１５〜１８は、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるパッシベーション膜１９により被覆されている。パッシベーション膜１９には、金属端子をそれぞれパッドとして露出させる開口２３〜２６（図３では、負側電圧出力端子１２を露出させる開口２４）が形成されている。
【００２８】
この圧力センサ１では、ダイヤフラム５がシリコン基板２の表面２１側から圧力（たとえば、気体圧力）を受けると、扁平空間４の内部と外部との間に差圧が生じることによってダイヤフラム５がシリコン基板２の厚さ方向に変位し、その変位により、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４を構成するシリコン結晶が歪んで抵抗値が変化する。電圧印加用端子１３に一定のバイアス電圧を与えておくと、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化に応じて、出力端子１２，１４間の電圧が変化する。したがって、その電圧変化に基づいて、圧力センサ１に生じた圧力の大きさを検出することができる。
【００２９】
図５Ａ〜図５Ｕは、図２および図３に示す圧力センサの製造工程を示す模式的な断面図である。
圧力センサ１を製造するには、たとえば、まず、図５Ａに示すように、シリコン基板２（ウエハ）が準備される。次いで、図５Ｂに示すように、シリコン基板２の表層部に、所定パターンのマスク（図示せず）を介して、Ｎ型不純物（たとえば、Ｐ（リン））がインプランテーション（注入）される。続いて、ドライブイン拡散処理が行われる。このドライブイン拡散処理により、シリコン基板２に注入されたＮ型不純物のイオンが拡散して、シリコン基板２にピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４が形成される（図５Ｂ〜図５Ｕでは、ピエゾ抵抗Ｒ２のみ表している。）。
【００３０】
次いで、図５Ｃに示すように、ＰＥＣＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：化学気相成長)法により、シリコン基板２の表面２１に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる表面絶縁膜３が形成される。
次いで、図５Ｄに示すように、フォトリソグラフィにより、表面絶縁膜３上に、レジストパターン２７が形成される。レジストパターン２７は、複数の貫通孔６に対応した複数の開口を有している。この開口が形成される領域は、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の各形成領域と部分的に重なり合っている。
【００３１】
次いで、図５Ｅに示すように、レジストパターン２７をマスクとするプラズマエッチングにより、表面絶縁膜３が選択的に除去される。
次いで、図５Ｆに示すように、レジストパターン２７をマスクとする異方性のディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、具体的にはボッシュプロセスにより、シリコン基板２が掘り下げられる。これにより、シリコン基板２に平面視正方行列状に多数配列された円柱凹部２８が形成される。ボッシュプロセスでは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を使用してシリコン基板２をエッチングする工程と、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロシクロブタン）を使用してエッチング面に保護膜を形成する工程とが交互に繰り返される。これにより、高いアスペクト比でシリコン基板２をエッチングすることができるが、エッチング面（円柱凹部２８の内周面）にスキャロップと呼ばれる波状の凹凸が形成される。円柱凹部２８の形成後、図５Ｇに示すように、レジストパターン２７が剥離される。
【００３２】
次いで、図５Ｈに示すように、熱酸化法またはＰＥＣＶＤ法により、円柱凹部２８の内面全域（つまり、円柱凹部２８の内周面および底面）に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護薄膜７が形成される。
次いで、図５Ｉに示すように、エッチバックにより、保護薄膜７における円柱凹部２８の底面上の部分が除去される。これにより、円柱凹部２８の底面が露出した状態となる。
【００３３】
次いで、図５Ｊに示すように、表面絶縁膜３をマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、円柱凹部２８の底面がさらに掘り下げられる。これにより、円柱凹部２８の底部に、シリコン基板２の結晶面が露出した露出空間２９が形成される。この異方性のディープＲＩＥに引き続いて、図５Ｋに示すように、等方性のＲＩＥにより、円柱凹部２８の露出空間２９に反応性イオンおよびエッチングガスが供給される。そして、その反応性イオンなどの作用により、シリコン基板２が、各露出空間２９を起点にシリコン基板２の厚さ方向にエッチングされつつ、シリコン基板２の平行な方向にエッチングされる。これにより、互いに隣接する全ての露出空間２９が一体化して、シリコン基板２の内部に扁平空間４が形成されるとともに、その扁平空間４に対する表面２１側にダイヤフラム５が形成される。また、各円柱凹部２８は、貫通孔６となる。
【００３４】
次いで、図５Ｌに示すように、スパッタ法により、表面絶縁膜３上に、アルミニウム充填体８の材料であるアルミニウムが被着される。これにより、扁平空間４の内外の連通状態を貫通孔６により保持しつつ、表面絶縁膜３および保護薄膜７の表面全域を覆うアルミニウム被着膜３０が形成される。また、このとき、アルミニウムの一部が扁平空間４に入り込むことにより、扁平空間４の底壁９にはアルミニウム膜片１０が点在することとなる。
【００３５】
次いで、図５Ｍに示すように、真空中でのリフロー（たとえば、３５０℃〜４５０℃）を行うことにより、各貫通孔６内のアルミニウム被着膜３０を熱膨張させて、貫通孔６をアルミニウムで埋め尽くして閉塞する。これにより、貫通孔６にアルミニウム充填体８が形成されるとともに、扁平空間４が真空状態の基準圧室として閉塞される。
次いで、図５Ｎに示すように、表面絶縁膜３上のアルミニウム被着膜３０の全領域にフォトレジスト３１が塗布される。
【００３６】
次いで、図５Ｏに示すように、エッチバックにより、フォトレジスト３１およびアルミニウム被着膜３０における表面絶縁膜３上の部分が一括して除去される。これにより、表面絶縁膜３が露出した状態となる。
次いで、図５Ｐに示すように、フォトリソグラフィにより、表面絶縁膜３上に、レジストパターン３２が形成される。
【００３７】
次いで、図５Ｑに示すように、レジストパターン３２をマスクとするプラズマエッチングにより、表面絶縁膜３が選択的に除去される。その後、レジストパターン３２が剥離される。
次いで、図５Ｒに示すように、スパッタ法により、表面絶縁膜３上に、アルミニウムが堆積される。このように表面絶縁膜３上に形成されたアルミニウム堆積膜３３は、表面絶縁膜３を介してピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４に接続されることとなる。
【００３８】
次いで、図５Ｓに示すように、フォトリソグラフィにより、アルミニウム堆積膜３３上に、レジストパターン３４が形成される。
次いで、図５Ｔに示すように、レジストパターン３４をマスクとするプラズマエッチングにより、アルミニウム堆積膜３３が選択的に除去される。これにより、金属端子１１〜１４および金属配線１５〜１８が同時に形成される。その後、レジストパターン３４が剥離される。
【００３９】
次いで、図５Ｕに示すように、ＣＶＤ法により、表面絶縁膜３上にパッシベーション膜１９が形成される。その後は、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、パッシベーション膜１９に、金属端子１１〜１４をそれぞれパッドとして露出させる開口２３〜２６（図５Ｕでは、負側電圧出力端子１２を露出させる開口２４）が形成されて、図２および図３に示す圧力センサ１が得られる。
【００４０】
以上の方法によれば、異方性のディープＲＩＥによりシリコン基板２に円柱凹部２８を形成した後（図５Ｉ）、異方性のディープＲＩＥおよび等方性のＲＩＥを連続して実行することにより（図５Ｊ〜図５Ｋ）、シリコン基板２内部に扁平空間４を形成するとともに、ダイヤフラム５を形成することができる。そして、等方性のＲＩＥにより形成された貫通孔６の内側に、アルミニウム被着膜３０を被着させ、さらに、アルミニウム被着膜３０をリフローして熱膨張させることにより、全ての貫通孔６を閉塞することができる。その結果、扁平空間４を、圧力を検出するときの基準圧力（真空）に保持された状態で密閉することができる。
【００４１】
すなわち、この実施形態の製造方法によれば、基準圧室としての扁平空間４の形成にあたって、シリコン基板２のみに対してディープＲＩＥ、Ａｌスパッタおよびリフローなどの各種処理を施すだけでよく、シリコン基板２に接合するためのガラス基板を別途用意し、そのガラス基板をシリコン基板２に対して接合するなどの工程が必要ない。
そして、この方法により製造される圧力センサ１は、１枚のシリコン基板２の内部に基準圧室を有するため、別の基板（たとえば、ガラス基板）の使用に起因するコスト上昇を防止できる。加えて、基準圧室およびピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４が１枚のシリコン基板２に集約されるため、小型である。したがって、この実施形態では、低コストかつ小型な圧力センサ１を簡単に製造することができる。しかも、使用される基板がシリコン基板２といった安価な材料であるため、基板に要するコストを一層低減することができる。また、扁平空間４を密閉するためのアルミニウムも特に高価な材料ではないので、圧力センサ１の材料コストの上昇をさらに抑制できる。
【００４２】
また、円柱凹部２８（貫通孔６）がボッシュプロセスにより形成されて、円柱凹部２８の内周面にスキャロップと呼ばれる波状の凹凸が形成されるため、保護薄膜７およびアルミニウム被着膜３０を円柱凹部２８（貫通孔６）の内周面にカバレッジよく被着させることができる。
また、アルミニウム被着膜３０を熱膨張させるためのリフローが、真空中で行われるため、リフロー時におけるシリコンの酸化を防止することができる。つまり、扁平空間４を画成するシリコン基板２の内壁における酸化膜の形成を抑制することができる。そして、このようにして形成される基準圧室（扁平空間４）内が真空に保持されるため、外部環境の温度変化による扁平空間４内の圧力変化を防止することができる。その結果、圧力センサ１の圧力検出精度を向上させることができる。
【００４３】
また、この圧力センサ１によれば、圧力を検出するための歪みゲージが、シリコン基板２の表層部に拡散したピエゾ抵抗（拡散抵抗）Ｒ１〜Ｒ４である。そのため、歪みゲージを、シリコン基板２の表面２１よりも外側に張り出させることなく、シリコン基板２の内部に形成することができる。その結果、圧力センサ１の構造を簡素にすることができ、より小型化することができる。
【００４４】
また、複数の貫通孔６が、互いに同じ大きさの平面視円形（つまり、貫通孔が円柱状）に形成されていて、ダイヤフラム５の全体にわたって正方行列状に規則正しく均等に分布するように配列されている。そのため、貫通孔６内にダイヤフラム５の材料（シリコン）とは異なるアルミニウム充填体８が充填されていても、アルミニウム充填体８の重心が必然的に均等に分布することになるので、アルミニウム充填体８による重さがダイヤフラム５全体に均等にかかる。したがって、ダイヤフラム５の重心を、平面視においてダイヤフラム５の中心（対角線の交点）に維持することができる。その結果、ダイヤフラム５に圧力が作用したときに、ダイヤフラム５全体を均等に変位させることができる。
【００４５】
また、各貫通孔６のサイズが０．２μｍ〜０．５μｍ（好ましくは、０．４μｍ）であるため、スパッタおよびリフローにより、アルミニウムを貫通孔６に簡単に埋め込んでアルミニウム充填体８を形成することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、１枚のシリコン基板２（シリコンウエハ２）に圧力センサ１を作製する例をとりあげたが、圧力センサ１を作製するためのベースになる基板は、たとえば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などであってもよい。この場合、圧力センサ１は、ＳＯＩ基板の活性層に形成することができる。
【００４６】
また、基準圧室として密閉される空間は、シリコン基板２の主面に平行な方向に平たい扁平状である必要はない。
また、扁平空間４を密閉するために貫通孔６に充填される充填体は、アルミニウム充填体８に限らず、たとえば、タングステン（Ｗ）充填体、酸化シリコン（ＳｉＯ２）充填体であってもよい。
【００４７】
また、前述の実施形態では、互いに隣接する全ての露出空間２９は、等方性のＲＩＥにより一体化されたが、たとえば、円柱凹部２８の露出空間２９にエッチング液を供給することにより、そのエッチング液の作用により一体化されてもよい。
また、前述の実施形態では、アルミニウム充填体８は、スパッタ法により、保護薄膜７の表面全域を覆うアルミニウム被着膜３０を形成した後（図５Ｌ参照）、リフローにより、そのアルミニウム被着膜３０を熱膨張させることにより形成したが（図５Ｍ参照）、たとえば、ＣＶＤ法により、貫通孔６内にアルミニウムを充填することによって形成することもできる。その場合、ＣＶＤ法による充填工程一工程によって扁平空間４を密閉できるので、圧力センサ１の製造工程をより簡単にでき、製造効率を向上することができる。
【００４８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１    圧力センサ
２    シリコン基板
４    扁平空間
５    ダイヤフラム
６    貫通孔
７    保護薄膜
８    アルミニウム充填体
２１  （シリコン基板の）表面
２８  円柱凹部
Ｒ１  ピエゾ抵抗
Ｒ２  ピエゾ抵抗
Ｒ３  ピエゾ抵抗
Ｒ４  ピエゾ抵抗
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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【図５Ｌ】
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【図５Ｍ】
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【図５Ｎ】
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【図５Ｏ】
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【図５Ｐ】
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【図５Ｑ】
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【図５Ｒ】
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【図５Ｓ】
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【図５Ｔ】
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【図５Ｕ】
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