(57)【要約】【課題】残留応力がダイアフラムに伝わり難く、優れた気圧検出特性を有する圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板と、前記基板の一方の面側に接続され、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲むように配置されている第１金属部を備える側壁部と、前記側壁部に囲まれた空間を介して前記ダイアフラムに対向して配置され、前記空間を封止する封止層と、を有している。そして、前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの外縁と前記第１金属部の前記基板との接続部との離間距離が３０μｍ以上６０μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板と、
前記基板の一方の面側に接続され、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲むように配置されている第１金属部を備える側壁部と、
前記側壁部に囲まれた空間を介して前記ダイアフラムに対向して配置され、前記空間を封止する封止層と、を有し、
前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの外縁と前記第１金属部の前記基板との接続部との離間距離が３０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記第１金属部は、アルミニウムを含んでいる請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記第１金属部は、前記側壁部に埋設されている請求項１または２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記側壁部と前記封止層との間に位置し、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲むように配置されている第２金属部を有し、
前記第２金属部の内周端は、前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの内側に位置している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記第２金属部は、前記第１金属部に接続されている請求項４に記載の圧力センサー。
【請求項６】
前記封止層は、前記空間に臨む貫通孔を有する第１封止層と、
前記第１封止層に対して前記空間とは反対側に位置し、前記貫通孔を封止する第２封止層と、を有し、
前記第１封止層および前記第２封止層は、それぞれ、シリコンを含んでいる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項７】
前記封止層は、前記第２封止層に対して前記空間とは反対側に位置する第３封止層を有し、
前記第３封止層は、シリコンを含んでいる請求項６に記載の圧力センサー。
【請求項８】
前記ダイアフラムに設けられているセンサー部と、
前記基板と前記側壁部との間に配置されている絶縁層と、を有し、
前記第１金属部は、前記絶縁層を介して前記基板と接続されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の圧力センサーと、
前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする圧力センサーモジュール。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の圧力センサーを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の圧力センサーを有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力センサーとして、特許文献１に記載されている構成が知られている。特許文献１の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板と、基板上に配置された周囲構造体と、を有し、これらの間に圧力基準室が形成されている。また、周囲構造体は、圧力基準室を囲む枠状の側壁部と、壁部の開口を封止する封止層と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている圧力センサーでは、側壁部がダイアフラムと近いため、周囲構造体の残留応力がダイアフラムに伝わり易い。そのため、検出対象である気圧以外の力によってダイアフラムが撓んでしまい、気圧の検出精度が低下するおそれがある。また、残留応力は、経時的に変化（開放）するため、その補正を行うことも困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、残留応力がダイアフラムに伝わり難く、優れた気圧検出特性を有する圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００７】
本発明の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板と、
前記基板の一方の面側に接続され、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲むように配置されている第１金属部を備える側壁部と、
前記側壁部に囲まれた空間を介して前記ダイアフラムに対向して配置され、前記空間を封止する封止層と、を有し、
前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの外縁と前記第１金属部の前記基板との接続部との離間距離が３０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、残留応力がダイアフラムに伝わり難く、優れた気圧検出特性を有する圧力センサーとなる。
【０００８】
本発明の圧力センサーでは、前記第１金属部は、アルミニウムを含んでいることが好ましい。
これにより、第１金属部を容易に形成することができる。
【０００９】
本発明の圧力センサーでは、前記第１金属部は、前記側壁部に埋設されていることが好ましい。
これにより、第１金属部の熱膨張を抑えることができ、第１金属部の熱膨張に起因した内部応力の変化を効果的に小さくすることができる。したがって、ダイアフラムに加わる内部応力の環境温度による変化を抑制することができ、優れた圧力検出精度を発揮することができる圧力センサーとなる。
【００１０】
本発明の圧力センサーでは、前記側壁部と前記封止層との間に位置し、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲むように配置されている第２金属部を有し、
前記第２金属部の内周端は、前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの内側に位置していることが好ましい。
これにより、第２金属部によって、封止層を下方から支えることができ、封止層のダイアフラム側への撓みを効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明の圧力センサーでは、前記第２金属部は、前記第１金属部に接続されていることが好ましい。
これにより、第１金属部と第２金属部とを一体的に形成することができ、圧力センサーの構成が簡単なものとなる。
【００１２】
本発明の圧力センサーでは、前記封止層は、前記空間に臨む貫通孔を有する第１封止層と、
前記第１封止層に対して前記空間とは反対側に位置し、前記貫通孔を封止する第２封止層と、を有し、
前記第１封止層および前記第２封止層は、それぞれ、シリコンを含んでいることが好ましい。
これにより、貫通孔を介して製造途中まで空間を埋めている犠牲層を簡単に除去することができると共に、第２封止層によって、空間を簡単に気密封止することができる。また、封止層を半導体プロセスによって容易に形成することができる。
【００１３】
本発明の圧力センサーでは、前記封止層は、前記第２封止層に対して前記空間とは反対側に位置する第３封止層を有し、
前記第３封止層は、シリコンを含んでいることが好ましい。
これにより、より確実に、封止層によって空間を封止することができる。また、第３封止層を半導体プロセスによって容易に形成することができる。
【００１４】
本発明の圧力センサーでは、前記ダイアフラムに設けられているセンサー部と、
前記基板と前記側壁部との間に配置されている絶縁層と、を有し、
前記第１金属部は、前記絶縁層を介して前記基板と接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、センサー部と第１金属部とを絶縁することができる。
【００１５】
本発明の圧力センサーモジュールは、本発明の圧力センサーと、
前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い圧力センサーモジュールが得られる。
【００１６】
本発明の電子機器は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１７】
本発明の移動体は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。
【図３】図２に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。
【図４】図１に示す圧力センサーが有する封止層を示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す圧力センサーが有する金属層を示す平面図である。
【図６】離間距離Ｄと残留応力Ｐ１、Ｐ２との関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す圧力センサーが有する金属層の拡大断面図である。
【図８】図１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。
【図９】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールを示す断面図である。
【図２２】図２１に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第５実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。
【図２５】本発明の第６実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーについて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。図２は、図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。図３は、図２に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。図４は、図１に示す圧力センサーが有する封止層を示す拡大断面図である。図５は、図１に示す圧力センサーが有する金属層を示す平面図である。図６は、離間距離Ｄと残留応力Ｐ１、Ｐ２との関係を示すグラフである。図７は、図１に示す圧力センサーが有する金属層の拡大断面図である。図８は、図１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。図９ないし図１９は、それぞれ、図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図１、図４、図７、図９ないし図１９中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、基板の平面視、すなわち、図１中の上下方向から見た平面視を単に「平面視」とも言う。
【００２２】
図１に示すように、圧力センサー１は、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を有する基板２と、ダイアフラム２５の上面側に配置された圧力基準室Ｓ（空洞部）と、基板２と共に圧力基準室Ｓを形成する周囲構造体４と、ダイアフラム２５に配置されたセンサー部５と、を有している。
【００２３】
図１に示すように、基板２は、シリコンで構成された第１層２１と、第１層２１の上側に配置され、シリコンで構成された第３層２３と、第１層２１および第３層２３の間に配置され、酸化シリコンで構成された第２層２２と、を有するＳＯＩ基板で構成されている。これにより、製造上取り扱い易く、優れた加工寸法精度を発揮することができる基板２となる。なお、基板２としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、単層のシリコン基板を用いることもできる。また、基板２は、シリコン以外の半導体材料、例えばゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素等で構成された基板（半導体基板）であってもよい。
【００２４】
基板２には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム２５が形成されている。基板２には下方に開放する有底の凹部２４が形成され、この凹部２４によって基板２が薄くなっている部分がダイアフラム２５となっている。また、ダイアフラム２５は、その下面が圧力を受ける受圧面２５１となっている。なお、本実施形態では、ダイアフラム２５の平面視形状は、略正方形であるが、ダイアフラム２５の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、四隅が面取りされていてもよいし、円形、三角形、正方形以外の四角形、五角形以上の多角形等であってもよい。
【００２５】
凹部２４は、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチング（ボッシュプロセス）で形成されている。具体的には、基板２の下面側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して、第１層２１を掘ることで凹部２４を形成する。この工程を繰り返し、エッチングが第２層２２まで達すると第２層２２がエッチングストッパーとなってエッチングが終了し、凹部２４が得られる。このような形成方法によれば、凹部２４の内壁側面が基板２の主面に対して略垂直となるため、凹部２４の開口面積を小さくすることができる。そのため、基板２の機械的強度の低下を抑制することができ、また、圧力センサー１の大型化を抑制することもできる。
【００２６】
ただし、凹部２４の形成方法としては、上記の方法に限定されず、例えば、上記以外のドライエッチングまたはウェットエッチングによって形成してもよい。また、本実施形態では、ダイアフラム２５の下面側に第２層２２が残っているが、この第２層２２を除去してもよい。すなわち、ダイアフラム２５を第３層２３の単層で構成してもよい。これにより、ダイアフラム２５をより薄くすることができ、より撓み変形し易いダイアフラム２５が得られる。また、凹部２４が第１層２１の途中まで形成されていてもよい。
【００２７】
ダイアフラム２５の幅Ｗとしては、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、過度な大型化を抑制しつつ、十分に撓み易いダイアフラム２５とすることができる。また、ダイアフラム２５の厚さＴとしては、特に限定されず、ダイアフラム２５の幅Ｗによっても異なるが、前述したように、ダイアフラム２５の幅Ｗが１００μｍ以上５００μｍ以下の場合には、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。これにより、機械的な強度を十分に保ちつつ、十分に薄く、受圧により撓み変形し易いダイアフラム２５が得られる。
【００２８】
ダイアフラム２５には、ダイアフラム２５に作用する圧力を検出し得るセンサー部５が設けられている。図２に示すように、センサー部５は、ダイアフラム２５に設けられた４つのピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を有している。そして、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、配線５５を介して互いに電気的に接続され、図３に示すブリッジ回路５０（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。ブリッジ回路５０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給（印加）する駆動回路が接続されている。そして、ブリッジ回路５０は、ダイアフラム２５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の抵抗値変化に応じた検出信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された検出信号に基づいてダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができる。
【００２９】
特に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、ダイアフラム２５の外縁部に配置されている。受圧によりダイアフラム２５が撓み変形すると、ダイアフラム２５の中でも特にその外縁部に大きな応力が加わるため、外縁部にピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を配置することで、前述した検出信号を大きくすることができ、圧力検知の感度が向上する。なお、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の配置は、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４がダイアフラム２５の外縁を跨いで配置されていてもよいし、ダイアフラム２５の中央部に配置されていてもよい。
【００３０】
ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、例えば、基板２の第３層２３にリン、ボロン、砒素等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、配線５５は、例えば、基板２の第３層２３に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４よりも高濃度でリン、ボロン、砒素等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。
【００３１】
なお、センサー部５の構成としては、ダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができれば、特に限定されない。例えば、ブリッジ回路５０を構成していない少なくとも１つのピエゾ抵抗素子がダイアフラム２５に配置されている構成であってもよい。また、センサー部５としては、本実施形態のようなピエゾ抵抗型の他にも、静電容量の変化に基づいて圧力を検出する静電容量型を用いてもよい。
【００３２】
また、図１に示すように、基板２の上面には、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）からなる第１絶縁膜３１が成膜されている。第１絶縁膜３１によって、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の界面準位を低減してノイズの発生を抑制することができる。
【００３３】
第１絶縁膜３１上には窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）からなる第２絶縁膜３２が成膜されている。第２絶縁膜３２は、ダイアフラム２５と重ならないよう、ダイアフラム２５の周囲を囲む枠状をなしている。また、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２上には、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）からなる第３絶縁膜３３が成膜されている。これら第２、第３絶縁膜３２、３３によって、センサー部５を水分、ガス等から保護することができる。本実施形態では、第２絶縁膜３２をダイアフラム２５と重ならないように配置し、第３絶縁膜３３をダイアフラム２５と重なるように配置している。これは、第３絶縁膜３３の方が第２絶縁膜３２よりも薄く成膜することができ、ダイアフラム２５の実質厚み（ダイアフラム２５の厚さに、ダイアフラム２５上に成膜された膜の厚さを加えた厚さ）をより薄くすることができるためである。以下では、第１、第２、第３絶縁膜３１、３２、３３の積層体を絶縁膜３０とも言う。
【００３４】
なお、第１絶縁膜３１、第２絶縁膜３２および第３絶縁膜３３の少なくとも１つは、省略してもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。例えば、第３絶縁膜３３の代わりに、導電性を有する導電膜（例えば、ポリシリコンに不純物をドープした膜）を設け、この導電膜を基準電位（グランド）としたり、導電膜にセンサー部５の駆動電圧を印加したりすることで、導電膜を外乱からセンサー部５を保護するシールド層として機能させることができる。そのため、センサー部５が外乱の影響を受け難くなり、圧力センサー１の圧力検出精度をより高めることができる。
【００３５】
図１に示すように、ダイアフラム２５の上側には、圧力基準室Ｓが設けられている。この圧力基準室Ｓは、基板２と周囲構造体４とに囲まれることで形成されている。圧力基準室Ｓは、密閉された空間であり、圧力基準室Ｓ内の圧力が、圧力センサー１が検出する圧力の基準値となる。特に、圧力基準室Ｓは、減圧状態、特に真空状態または真空状態により近い状態（例えば、１０Ｐａ以下）であることが好ましい。なお、圧力基準室Ｓは、一定の圧力に保たれていれば、真空状態でなくてもよい。
【００３６】
圧力基準室Ｓは、その横断面積が基板２側から封止層４６側に向けて漸増するテーパー状をなしている。すなわち、基板２側の横断面積が封止層４６側の面積よりも小さくなっている。また、圧力基準室Ｓは、その面積の変化率が基板２側から封止層４６側へ向けて漸減している。ただし、圧力基準室Ｓの形状としては、特に限定されず、例えば、その横断面積が基板２側から封止層４６側に向けてほぼ一定であってもよい。
【００３７】
周囲構造体４は、基板２との間に圧力基準室Ｓを形成している。このような周囲構造体４は、基板２上に配置された層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１上に配置された配線層４２と、配線層４２および層間絶縁膜４１上に配置された層間絶縁膜４３と、層間絶縁膜４３上に配置された配線層４４と、配線層４４および層間絶縁膜４３上に配置された表面保護膜４５と、配線層４４および表面保護膜４５上に配置された封止層４６と、表面保護膜４５上に配置された端子４７とを有している。
【００３８】
層間絶縁膜４１、４３は、それぞれ、枠状をなし、平面視でダイアフラム２５を囲むように配置されている。そして、これら層間絶縁膜４１、４３によって、側壁部４Ａが構成されている。また、側壁部４Ａの内側には空間（圧力基準室Ｓ）が形成されている。なお、層間絶縁膜４１、４３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等を用いることができる。
【００３９】
配線層４２は、圧力基準室Ｓを囲んで配置された枠状のガードリング４２１と、センサー部５の配線５５と接続された配線部４２９とを有している。また、配線層４４は、圧力基準室Ｓを囲んで配置された枠状のガードリング４４１と、配線５５と接続された配線部４４９とを有している。配線層４２、４４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ニッケル、金、白金、銀、銅、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の各種金属、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。なお、これらの中でも、配線層４２、４４の構成材料としては、アルミニウムであるのが好ましく、本実施形態ではアルミニウムを用いている。これにより、後述する製造方法のような半導体プロセスにおいて配線層４２、４４を容易に形成することができる。
【００４０】
このような配線層４２、４４のガードリング４２１、４４１によって、金属層４８が構成されている。なお、金属層４８については、後に詳細に説明する。
【００４１】
表面保護膜４５は、周囲構造体４を水分、ガス、ゴミ、傷等から保護する機能を有している。表面保護膜４５は、層間絶縁膜４３および配線層４４上に配置されている。なお、表面保護膜４５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン系材料、ポリイミド、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料を用いることができる。
【００４２】
また、表面保護膜４５上には配線部４２９、４４９を介してセンサー部５と電気的に接続されている複数の端子４７が設けられている。なお、端子４７の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した配線層４２、４４と同様の材料を用いることができる。
【００４３】
封止層４６は、圧力基準室Ｓの天井に位置し、側壁部４Ａの内側に形成された圧力基準室Ｓ（空間）を介してダイアフラム２５と対向して配置されている。そして、封止層４６は、圧力基準室Ｓを封止している。
【００４４】
図１に示すように、封止層４６は、下面が圧力基準室Ｓに臨む第１封止層４６１と、第１封止層４６１の上面に積層された第２封止層４６２と、第２封止層４６２の上面に積層された第３封止層４６３と、を有する３層構造をなしている。このように、封止層４６を積層構造とすることで、圧力基準室Ｓをより確実に気密封止することができる。
【００４５】
第１封止層４６１は、シリコン（Ｓｉ）を含んでおり、特に本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）で構成されている。また、第２封止層４６２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含んでおり、特に、本実施形態では酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成されている。また、第３封止層４６３は、シリコン（Ｓｉ）を含んでおり、特に本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）で構成されている。なお、後述する製造方法でも説明するように、第１封止層４６１、第２封止層４６２および第３封止層４６３は、それぞれ、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜法で形成することができる。
【００４６】
このように、封止層４６１、４６２、４６３がそれぞれシリコン（Ｓｉ）を含んでいることで、後述する製造方法でも説明するように、封止層４６を半導体プロセスによって容易に形成することができる。さらには、同じ材料（シリコン）で構成された第１封止層４６１および第３封止層４６３で、これらと異なる材料（ＳｉＯ２）で構成された第２封止層４６２を挟み込むことで、封止層４６の熱膨張率をその厚さ方向で平均化することができる。そのため、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制することができる。
【００４７】
特に、封止層４６の下方への撓みを抑制することにより、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することができる。封止層４６がダイアフラム２５に接触してしまうと、受圧によるダイアフラム２５の撓み変形が阻害され、圧力検出精度が低下する。そのため、前述のように、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制し、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することで、優れた圧力検出精度を有する圧力センサー１となる。
【００４８】
また、前述したように、基板２がＳＯＩ基板で構成されているため、封止層４６１、４６２、４６３がそれぞれシリコン（Ｓｉ）を含んでいることで、圧力基準室Ｓを介して対向する基板２と封止層４６との熱膨張率の差を小さくすることができる。そのため、ダイアフラム２５に加わる熱膨張を小さく抑えることができると共に、環境温度による熱応力の変化を抑制することができる。そのため、環境温度に起因した出力ドリフトが抑制され、優れた温度特性を有する圧力センサー１となる。
【００４９】
図１に示すように、第１封止層４６１には複数の貫通孔４６１ａが形成されている。複数の貫通孔４６１ａは、後述する製造方法において説明するように、製造途中まで圧力基準室Ｓを埋めている犠牲層Ｇを除去するためのリリースエッチング用の孔として利用される。このような複数の貫通孔４６１ａは、第１封止層４６１上に配置された第２封止層４６２によって封止されている。
【００５０】
各貫通孔４６１ａの横断面形状は、略円形状である。ただし、各貫通孔４６１ａの横断面形状は、特に限定されず、例えば、三角形、四角形等の多角形、楕円形、異形等であってもよい。また、図４に示すように、貫通孔４６１ａは、横断面積（径）が圧力基準室Ｓ側から第２封止層４６２側に向けて漸減したテーパー状をなしている。貫通孔４６１ａをテーパー状にすることで、貫通孔４６１ａ内の空間が十分に確保されて犠牲層Ｇを除去し易くなると共に、貫通孔４６１ａの上側の開口を十分に小さくすることができ、貫通孔４６１ａを第２封止層４６２によってより確実に塞ぐことができる。なお、貫通孔４６１ａの形状としては、特に限定されず、前述したテーパー状以外の形状、例えば、ストレート状、逆テーパー状等であってもよい。
【００５１】
貫通孔４６１ａの下端側開口の径Ｒｍａｘ（幅）としては、特に限定されないが、例えば、０．６μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましい。一方、貫通孔４６１ａの上端側開口の径Ｒｍｉｎ（幅）としては、特に限定されないが、例えば、１００Å以上９００Å以下であることが好ましく、３００Å以上７００Å以下であることがより好ましい。これにより、犠牲層Ｇを除去するのに十分な大きさであり、かつ、第２封止層４６２によってより確実に塞ぐことのできる貫通孔４６１ａとなる。また、貫通孔４６１ａが過度に大きくなってしまうことを阻止することができ、例えば、第１封止層４６１の機械的強度が過度に低下してしまったり、あるいは、第１封止層４６１の機械的強度を確保するために第１封止層４６１が過度に厚くなってしまったりするのを抑制することができる。
【００５２】
また、貫通孔４６１ａは、横断面積（径）の変化率が圧力基準室Ｓ側から第２封止層４６２側に向けて漸減している。すなわち、上側に向けて内周面の傾斜がきつくなっており、上端部では内周面がほぼ垂直に立った状態となっている。そのため、貫通孔４６１ａは、漏斗状の内部空間を有しているとも言える。このような構成とすれば、貫通孔４６１ａの径を下側から上側に向けて徐々に小さくすることができるため、径Ｒｍｉｎを高精度に制御することができる。そのため、径Ｒｍｉｎを目標値に合わせ込み易くなる。すなわち、径Ｒｍｉｎが小さくなり過ぎて犠牲層Ｇを除去し難くなったり、反対に、径Ｒｍｉｎが大きくなり過ぎて貫通孔４６１ａを第２封止層４６２で封止することが困難となってしまったりするのを抑制することができる。なお、貫通孔４６１ａの形状としては、特に限定されず、例えば、横断面積（径）の変化率が上側に向けて一定となっていてもよい。
【００５３】
また、第１封止層４６１は、各貫通孔４６１ａの下端側開口を囲む枠状（環状）をなし、圧力基準室Ｓ側に突出する枠状の突出部４６１ｂを有している。そのため、仮に封止層４６がダイアフラム２５側に撓んで、封止層４６がダイアフラム２５と接触したとしても、突出部４６１ｂが優先的に接触する。そのため、突出部４６１ｂがない場合と比べて、封止層４６とダイアフラム２５との接触面積を小さくすることができ、封止層４６がダイアフラム２５に接触したまま貼り付いてしまう「スティッキング」の発生を効果的に抑制することができる。ただし、突出部４６１ｂは、省略してもよい。
【００５４】
また、第１封止層４６１の厚さＴ１は、第２封止層４６２の厚さＴ２および第３封止層４６３の厚さＴ３よりも大きい。第１封止層４６１には複数の貫通孔４６１ａが配置されているため、他の層（第２封止層４６２および第３封止層４６３）よりも機械的強度が低下し易い。そのため、Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ３の関係を満足することで、第１封止層４６１に十分な機械的強度を持たせることができる。
【００５５】
具体的には、第１封止層４６１の厚さＴ１は、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。これにより、第１封止層４６１に十分な機械的強度を持たせつつ、第１封止層４６１の過度な厚肉化を防止することができる。また、径Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎが前述したような大きさとなる貫通孔４６１ａをより容易に形成することができる。
【００５６】
以上のような第１封止層４６１上には第２封止層４６２が積層されている。第２封止層４６２は、主に、第１封止層４６１に形成された複数の貫通孔４６１ａを封止するための層である。このような第２封止層４６２の厚さＴ２は、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、第２封止層４６２の過度な厚肉化を防止しつつ、第２封止層４６２によって貫通孔４６１ａをより確実に封止することができる。
【００５７】
以上のような第２封止層４６２上には第３封止層４６３が積層されている。第３封止層４６３は、主に、材料が同じ第１封止層４６１との間に、異なる材料で構成された第２封止層４６２を挟み込むことで、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制するための層である。これにより、特に、封止層４６の下方への撓みを抑制することができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することができる。また、第２封止層４６２の成膜不良等により、第２封止層４６２によっては貫通孔４６１ａを塞ぐことができなかった場合には、第３封止層４６３によって貫通孔４６１ａを塞ぐこともできる。これにより、圧力基準室Ｓをより確実に封止することができる。
【００５８】
ここで、酸化シリコンで構成された第２封止層４６２が外部に露出していると、第２封止層４６２が水分を吸着し、環境湿度によって封止層４６の内部応力が変化するおそれがある。環境湿度によって封止層４６の内部応力が変化してしまうと、それがダイアフラム２５に伝わって、ダイアフラム２５の内部応力も変化してしまう。そのため、環境湿度に起因する出力のドリフトが生じてしまい、圧力センサー１の圧力検出精度が低下するおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施形態では、第２封止層４６２を第３封止層４６３で覆い、第２封止層４６２を圧力センサー１の外部から気密的に封止している。すなわち、第３封止層４６３で第２封止層４６２の外部に露出し得る面を覆い、第２封止層４６２の外部への露出を阻止している。これにより、第２封止層４６２を水分から保護することができ、環境湿度による封止層４６の内部応力の変化を抑制することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、第２封止層４６２の側面が第３封止層４６３によって覆われているが、これに限定されず、第１封止層４６１によって覆われていてもよいし、第１封止層４６１および第３封止層４６３の両方によって覆われていてもよい。また、例えば、湿度が一定である等、湿度の影響を受け難い環境で使用する場合等には、第３封止層４６３によって第２封止層４６２を封止しなくてもよく、第２封止層４６２が外部に露出していてもよい。
【００６１】
このような第３封止層４６３の厚さＴ３は、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ以下とすることがより好ましい。これにより、第１封止層４６１との厚さのバランスを取ることができ、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みをより効果的に抑制することができる。また、第３封止層４６３へのピンホールの発生を抑制することができ、第１封止層４６１との間に第２封止層４６２をより確実に封止することができる。そのため、より効果的に、第２封止層４６２を水分から保護することができる。また、第３封止層４６３の過度な厚肉化を防止することができる。
【００６２】
以上、封止層４６について説明したが、封止層４６の構成としては、特に限定されない。例えば、第１、第３封止層４６１、４６３は、それぞれ、シリコン以外の材料（例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料）を含んでいてもよいし、シリコンを含んでいなくてもよい。同様に、第２封止層４６２は、酸化シリコン以外の材料（例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料）を含んでいてもよいし、酸化シリコンを含んでいなくてもよい。また、例えば、第１封止層４６１と第２封止層４６２との間や第２封止層４６２と第３封止層４６３との間に別の層が介在していてもよい。すなわち、封止層４６は、４層以上の積層構造となっていてもよい。また、第３封止層４６３を省略してもよい。また、第１封止層４６１が貫通孔４６１ａを有していなくてもよく、この場合、第２封止層４６２および第３封止層４６３を省略してもよい。
【００６３】
次に、金属層４８について説明する。図１に示すように、金属層４８は、側壁部４Ａに設けられた第１金属部４８１と、側壁部４Ａと封止層４６との間に位置し、第１金属部４８１と接続された第２金属部４８２と、を有している。図５に示すように、第１、第２金属部４８１、４８２は、それぞれ、枠状をなしている。なお、第１金属部４８１および第２金属部４８２は、それぞれ、周方向の一部が欠損した枠状となっていてもよい。すなわち、「枠状」とは、周方向に連続し、環状をなしている枠状の他にも、周方向の一部に欠損部を有する枠状を含む意味である。
【００６４】
図１に示すように、第２金属部４８２は、側壁部４Ａと封止層４６との間に挟まれた外縁部４８２”と、圧力基準室Ｓに臨む内縁部４８２’と、を有している。また、第２金属部４８２の内周端４８２ａは、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の内側に位置している（ダイアフラム２５と重なっている）。これにより、第２金属部４８２によって、封止層４６を下方から支えることができ、封止層４６のダイアフラム２５側への撓みを効果的に抑制することができる。また、第２金属部４８２は、貫通孔４６１ａを塞がないように、貫通孔４６１ａが形成された領域の外側に位置している。
【００６５】
ただし、内周端４８２ａの位置は、特に限定されず、例えば、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の外側に位置していてもよい。これにより、第２金属部４８２の体積を減らすことができる。第２金属部４８２のような金属部分は、周囲の部分と比べて熱膨張率が大きい。そのため、第２金属部４８２の体積を減らすことで、第２金属部４８２の熱膨張に起因した熱応力の発生を抑制することができる。その結果、ダイアフラム２５に伝わる熱応力も小さくなり、優れた温度特性を発揮することができる。また、内周端４８２ａは、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の外縁と重なっていてもよい。また、内周端４８２ａは、ダイアフラム２５の内側に位置している部分と、ダイアフラム２５の外側に位置している部分と、を含んでいてもよい。
【００６６】
一方、図１に示すように、第１金属部４８１は、その上端部において第２金属部４８２と接続され、下端部において基板２と接続（直接または間接的に接続）されている。本実施形態では、第１金属部４８１は、絶縁膜３０を介して基板２に接続されている。このように、第１金属部４８１と基板２との間に絶縁膜３０を介することで、センサー部５と第１金属部４８１とを簡単に絶縁することができる。このような第１金属部４８１は、後述する製造方法でも説明するように、製造途中まで圧力基準室Ｓを埋めている犠牲層Ｇを除去する際のエッチングストッパーとしての機能を有している。なお、「第１金属部４８１が基板２に接続されている」とは、第１金属部４８１が他の部材を介さずに直接、基板２に接続されている場合の他にも、他の部材（本実施形態では絶縁膜３０）を介して間接的に基板２に接続されている場合も含む意味である。
【００６７】
また、第１金属部４８１は、側壁部４Ａに埋設されている。すなわち、第１金属部４８１の外周側および内周側（すなわち圧力基準室Ｓとの間）のそれぞれに側壁部４Ａが設けられている。このように、第１金属部４８１を側壁部４Ａで囲むことで、第１金属部４８１の熱膨張を抑制することができる。そのため、第１金属部４８１の熱膨張に起因した熱応力の変化を効果的に小さくすることができる。したがって、ダイアフラム２５に加わる熱応力の環境温度による変化を抑制することができ、優れた温度特性を有する圧力センサー１となる。ただし、例えば、第１金属部４８１の内周側の側壁部４Ａを省略し、第１金属部４８１の内周が圧力基準室Ｓに臨んでいてもよい。
【００６８】
また、図１に示すように、第１金属部４８１の基板２との接続部、具体的には第１金属部４８１の下端の内周端４８１ａと、ダイアフラム２５の外縁２５ａと、の平面視における離間距離Ｄは、３０μｍ以上６０μｍ以下である。これにより、金属層４８の残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。そのため、圧力センサー１は、優れた圧力検出精度を発揮することができる。特に、前記残留応力は、環境温度によって変化する。そのため、このような残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなることで、優れた温度特性を有する圧力センサー１となる。また、前記残留応力は、経時的にも変化する（一般的には経時的に開放して小さくなる）。そのため、残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなることで、経時的に安定して圧力を検出することができる圧力センサー１となる。なお、離間距離Ｄは、第１金属部４８１の全周で上記範囲を満たしていることが好ましいが、周方向の一部だけが上記範囲を満たしていてもよい。この場合では、周方向の５０％以上で上記範囲を満たしていることが好ましく、７０％以上で上記範囲を満たしていることがより好ましく、９０％以上で上記範囲を満たしていることがさらに好ましい。
【００６９】
次に、上述した効果をシミュレーション結果に基づいて詳しく説明する。図６に、離間距離Ｄを変更したときの、ダイアフラム２５の中央部に加わる残留応力Ｐ１およびダイアフラム２５の外縁部に加わる残留応力Ｐ２をプロットしたグラフを示す。このグラフから明らかなように、離間距離Ｄが３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲で、残留応力Ｐ１、Ｐ２が共に低く抑えられている。この結果から、離間距離Ｄを３０μｍ以上６０μｍ以下とすることで、第１金属部４８１の残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなり、優れた圧力検出特性を有する圧力センサー１となることが分かる。なお、このシミュレーションでは、圧力センサー１の温度を−２００℃変化させたとき（例えば、２２５℃から２５℃としたとき）の残留応力を計測している。また、このシミュレーションでは、貫通孔４６１ａと第２金属部４８２の内周端４８２ａとの離間距離Ｄ１やダイアフラム２５の幅Ｗと言った離間距離Ｄ以外の条件は等しくなっている。また、シミュレーションで用いた圧力センサーの離間距離Ｄ１は５μｍであり、幅Ｗは２００μｍである。ただし、離間距離Ｄ１、幅Ｗを変化させても、シミュレーション結果（残留応力が変化する傾向）に大きな相違がないことを発明者らは確認している。
【００７０】
なお、離間距離Ｄが３０μｍ未満であると、金属層４８とダイアフラム２５との距離が近くなり過ぎてしまい、金属層４８の残留応力がダイアフラム２５に伝わり易くなることで残留応力Ｐ１、Ｐ２が共に大きくなってしまうと考えられる。一方、離間距離Ｄが６０μｍを超えると、金属層４８をダイアフラム２５から遠ざけることができるため、金属層４８の残留応力がダイアフラムに２５に伝わり難くなるものの、第２金属部４８２の体積が大きくなり過ぎてしまい、金属層４８の残留応力自体が大きくなってしまう。そして、ダイアフラム２５への残留応力の伝わり難さよりも残留応力の増大が勝ってしまい、結果として残留応力Ｐ１、Ｐ２が大きくなってしまうと考えられる。このように、離間距離Ｄは、近過ぎても遠過ぎても好ましくなく、前記のような適切な距離に設定する必要がある。
【００７１】
なお、離間距離Ｄは、３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内であればよいが、この中でも、３５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以上４５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、図６からも明らかなように、特に残留応力Ｐ２がより小さくなり、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００７２】
次に、金属層４８の構成について詳細に説明する。前述したように、金属層４８は、配線層４２が有するガードリング４２１と、配線層４４が有するガードリング４４１と、を有している。図７に示すように、ガードリング４２１は、層間絶縁膜４１を貫通して設けられ、第３絶縁膜３３と接続された凹状のコンタクト部４２１ａと、層間絶縁膜４１上に設けられ、コンタクト部４２１ａの周囲に配置されたフランジ部４２１ｂと、を有している。また、フランジ部４２１ｂは、コンタクト部４２１ａに対して圧力基準室Ｓ側に位置する内側部４２１ｂ’と、反対側に位置する外側部４２１ｂ”と、を有している。また、ガードリング４４１は、層間絶縁膜４３を貫通して設けられ、ガードリング４２１のコンタクト部４２１ａと接続された凹状のコンタクト部４４１ａと、層間絶縁膜４３上に設けられ、コンタクト部４４１ａの周囲に配置されたフランジ部４４１ｂと、を有している。また、フランジ部４４１ｂは、コンタクト部４４１ａよりも圧力基準室Ｓ側に位置する内側部４４１ｂ’と、反対側に位置する外側部４４１ｂ”と、を有している。このような構成の金属層４８では、ガードリング４２１によって第１金属部４８１が構成され、ガードリング４４１によって第２金属部４８２が構成されているとも言える。
【００７３】
以上、周囲構造体４について説明したが、周囲構造体４の構成としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、層間絶縁膜および配線層をそれぞれ２層有する構成であったが、これらの数は、特に限定されない。
【００７４】
以上、圧力センサー１について説明した。このような圧力センサー１は、前述したように、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を有する基板２と、基板２の上面（一方の面）側に接続され、基板２の平面視でダイアフラム２５を囲むように配置されている第１金属部４８１を備える側壁部４Ａと、側壁部４Ａに囲まれた圧力基準室Ｓ（空間）を介してダイアフラム２５に対向して配置され、圧力基準室Ｓを封止する封止層４６と、を有している。そして、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の外縁２５ａと第１金属部４８１の基板２との接続部の内周端４８１ａとの離間距離Ｄが３０μｍ以上６０μｍ以下である。これにより、第１金属部４８１の残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。そのため、圧力センサー１は、優れた圧力検出精度を発揮することができる。特に、残留応力は、環境温度によって変化する。そのため、残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなることで、優れた温度特性を有する圧力センサー１となる。また、残留応力は、経時的に変化する（一般的には経時的に開放して小さくなる）。そのため、このような残留応力がダイアフラム２５に伝わり難くなることで、経時的に安定して圧力を検出することができる圧力センサー１となる。
【００７５】
また、前述したように、第１金属部４８１は、アルミニウムを含んでいる。これにより、第１金属部４８１を容易に形成することができる。
【００７６】
また、前述したように、第１金属部４８１は、側壁部４Ａに埋設されている。これにより、第１金属部４８１の熱膨張を抑えることができ、第１金属部４８１の熱膨張に起因した熱応力の変化を効果的に小さくすることができる。したがって、ダイアフラム２５に加わる熱応力の環境温度による変化を抑制することができ、優れた圧力検出精度を発揮することができる圧力センサー１となる。
【００７７】
また、前述したように、圧力センサー１は、側壁部４Ａと封止層４６との間に位置し、基板２の平面視でダイアフラム２５を囲むように配置されている第２金属部４８２を有している。そして、第２金属部４８２の内周端４８２ａは、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の内側に位置している。これにより、第２金属部４８２によって、封止層４６を下方から支えることができ、封止層４６のダイアフラム２５側への撓みを効果的に抑制することができる。
【００７８】
また、前述したように、第２金属部４８２は、第１金属部４８１に接続されている。これにより、第１金属部４８１と第２金属部４８２とを一体的に形成することができ、圧力センサー１の構成が簡単なものとなる。
【００７９】
また、前述したように、封止層４６は、圧力基準室Ｓに臨む貫通孔４６１ａを有する第１封止層４６１と、第１封止層４６１に対して圧力基準室Ｓとは反対側に位置し、貫通孔４６１ａを封止する第２封止層４６２と、を有している。また、第１封止層４６１および第２封止層４６２は、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）を含んでいる。これにより、貫通孔４６１ａを介して製造途中まで圧力基準室Ｓを埋めている犠牲層Ｇを簡単に除去することができると共に、第２封止層４６２によって、圧力基準室Ｓを簡単に気密封止することができる。また、封止層４６を半導体プロセスによって容易に形成することができる。また、前述したように、基板２がＳＯＩ基板等のシリコン材料で構成されている場合、圧力基準室Ｓを介して対向する基板２と封止層４６との熱膨張率の差を小さくすることができる。そのため、熱膨張により発生する熱応力を小さく抑えることができる。
【００８０】
また、前述したように、封止層４６は、第２封止層４６２に対して圧力基準室Ｓとは反対側に位置する第３封止層４６３を有している。そして、第３封止層４６３は、シリコンを含んでいる。これにより、より確実に、封止層４６によって圧力基準室Ｓを気密封止することができる。また、第３封止層４６３を半導体プロセスによって容易に形成することができる。
【００８１】
また、前述したように、圧力センサー１は、ダイアフラム２５に設けられているセンサー部５と、基板２と側壁部４Ａとの間に配置されている絶縁膜３０（絶縁層）と、を有している。そして、第１金属部４８１は、絶縁膜３０を介して基板２と接続されている。これにより、比較的簡単な構成で、センサー部５と第１金属部４８１とを絶縁することができる。
【００８２】
次に、圧力センサー１の製造方法について説明する。圧力センサー１の製造方法は、図８に示すように、基板２を準備する準備工程と、基板２にセンサー部５を配置するセンサー部配置工程と、基板２の上面側に、犠牲層Ｇおよび犠牲層Ｇの周囲に位置する側壁部４Ａを配置する犠牲層配置工程と、犠牲層Ｇを介して基板２と対向し、犠牲層Ｇに臨む貫通孔４４５を有する金属層４８０を配置する金属層配置工程と、貫通孔４４５を介して犠牲層Ｇを除去する犠牲層除去工程と、金属層４８０の上側に、貫通孔４６１ａを有する第１封止層４６１を配置する第１封止層配置工程と、貫通孔４６１ａを介して金属層４８０の一部を除去する金属層除去工程と、第１封止層４６１の上側に第２封止層４６２を配置する第２封止層配置工程と、第２封止層４６２の上側に第３封止層４６３を配置する第３封止層配置工程と、基板２にダイアフラム２５を形成するダイアフラム形成工程と、を含んでいる。
【００８３】
［準備工程］
まず、図９に示すように、第１層２１、第２層２２および第３層２３が積層したＳＯＩ基板からなる基板２を準備する。なお、この段階では、基板２のダイアフラム形成領域２５０にはダイアフラム２５が形成されていない。次に、例えば、第３層２３の表面を熱酸化することで、基板２の上面に酸化シリコン膜からなる第１絶縁膜３１を成膜する。
【００８４】
［センサー部配置工程］
次に、図１０に示すように、基板２の上面に、リン、ボロン等の不純物を注入することで、センサー部５を形成する。次に、第１絶縁膜３１の上面に第２絶縁膜３２および第３絶縁膜３３をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて成膜する。
【００８５】
［犠牲層配置工程、金属層配置工程］
次に、図１１に示すように、基板２上に、層間絶縁膜４１、配線層４２、層間絶縁膜４３および配線層４４、表面保護膜４５および端子４７をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて順に所定のパターンで形成する。これにより、基板２の平面視でダイアフラム形成領域２５０と重なり、層間絶縁膜４１、４３で構成された犠牲層Ｇと、犠牲層Ｇの周囲に位置し、犠牲層Ｇを囲む枠状の側壁部４Ａと、金属層４８０と、が得られる。また、金属層４８０は、配線層４２から形成されたガードリング４２１および配線層４４から形成されたガードリング４４１で構成された金属層４８と、配線層４４から形成され、犠牲層Ｇを介して基板２と対向する被覆層４４４と、を有している。また、被覆層４４４は、ガードリング４４１と一体的に形成されており、犠牲層Ｇに臨む複数の貫通孔４４５を有している。また、金属層４８によって側壁部４Ａと犠牲層Ｇとが空間的に隔てられている。なお、本実施形態では、層間絶縁膜４１、４３を酸化シリコンで構成し、配線層４２、４４をアルミニウムで構成している。
【００８６】
［犠牲層除去工程］
次に、基板２をバッファードフッ酸等のエッチング液に晒す。これにより、図１２に示すように、貫通孔４４５を介して犠牲層Ｇがエッチング除去される。この際、金属層４８がエッチングストッパーとして機能し、金属層４８の外側にある側壁部４Ａの不本意な除去が抑制される。なお、本実施形態では、犠牲層Ｇの一部が除去されずに、側壁部４Ａとして残存している。これにより、金属層４８の第１金属部４８１が側壁部４Ａに埋設された状態となる。ここで、本工程におけるウェットエッチングは、等方性エッチングであるため、犠牲層Ｇは、被覆層４４４側の方が基板２側よりもより多く除去される。そのため、形成された空間は、基板２側から被覆層４４４側へ面積が漸増するテーパー状となる。なお、本工程では、犠牲層Ｇの全てを除去してもよい。
【００８７】
［第１封止層配置工程］
次に、図１３に示すように、金属層４８０および表面保護膜４５の上面に、貫通孔４６１ａを有する第１封止層４６１を成膜する。第１封止層４６１の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。
【００８８】
ここで、本工程について詳しく説明すると、金属層４８０上に第１封止層４６１を成長させていくと、初めのうちは急峻に貫通孔４４５を塞いでいくが、第１封止層４６１が厚くなると共にその勢いが低下し、第１封止層４６１がある厚みを超えたあたりから貫通孔４４５がほとんど塞がらなくなる。そのため、容易かつより確実に、貫通孔４６１ａを形成することができる。また、第１封止層４６１の一部が貫通孔４４５内に入り込むことで、枠状の突出部４６１ｂが形成される。このようなことから、被覆層４４４は、第１封止層４６１に貫通孔４６１ａおよび突出部４６１ｂを形成するための下地層としての機能を有しているとも言える。
【００８９】
［金属層除去工程］
次に、基板２を例えばリン酸、酢酸および硝酸の混酸等のエッチング液に晒し、貫通孔４６１ａを介して金属層４８０に含まれる被覆層４４４を除去する。これにより、図１４に示すように、圧力基準室Ｓが形成されると共に、金属層４８０の残りの部分から金属層４８が得られる。なお、被覆層４４４は、貫通孔４６１ａの近傍に位置しているため、金属層４８０の他の部分（ガードリング４２１、４４１）よりも優先的にエッチング除去される。そのため、本工程において、金属層４８（ガードリング４２１、４４１）を残したまま、被覆層４４４を除去することができる。
【００９０】
［第２封止層配置工程］
次に、貫通孔４６１ａを介して圧力基準室Ｓを真空状態とした状態で、図１５に示すように、第１封止層４６１の上面に第２封止層４６２を成膜し、貫通孔４６１ａを封止する。第２封止層４６２の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。
【００９１】
次に、図１６に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第２封止層４６２をパターニングし、第２封止層４６２の外縁を第１封止層４６１の外縁の内側に位置させる。なお、第２封止層４６２のパターニング方法として、バッファードフッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングを利用することが好ましい。これにより、第２封止層４６２と第１封止層４６１とのエッチング選択比を大きく確保することができ、実質的に第２封止層４６２のみをパターニングすることができる。
【００９２】
［第３封止層配置工程］
次に、図１７に示すように、第１封止層４６１および第２封止層４６２の上面に第３封止層４６３を成膜する。これにより、第１封止層４６１および第３封止層４６３によって第２封止層４６２が封止される。第３封止層４６３の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。
【００９３】
次に、図１８に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第１封止層４６１および第３封止層４６３を同時にパターニングする。これにより、封止層４６が得られる。なお、第１封止層４６１および第３封止層４６３を互いに同じ材料で構成することで、これらを同時にパターニングすることができる。そのため、圧力センサー１の製造工程を削減することができ、圧力センサー１の製造がより容易となる。
【００９４】
［ダイアフラム形成工程］
次に、図１９に示すように、例えば、ドライエッチング（特に、シリコンディープエッチング）法を用いて第１層２１をエッチングし、ダイアフラム形成領域２５０に、下面に開放する凹部２４を形成してダイアフラム２５を得る。以上により、圧力センサー１が得られる。なお、ダイアフラム形成工程の順番は、特に限定されず、例えば、センサー部配置工程に先立って行ってもよいし、センサー部配置工程から第３封止層配置工程までの間に行ってもよい。
【００９５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーについて説明する。
【００９６】
図２０は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。
【００９７】
本実施形態に係る圧力センサー１は、金属層４８の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の圧力センサー１とほぼ同様である。
【００９８】
以下、第２実施形態の圧力センサー１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００９９】
図２０は、前述した第１実施形態の図７に対応する断面図であり、金属層４８の断面を示している。同図に示すように、本実施形態では、ガードリング４４１は、層間絶縁膜４３を貫通して設けられ、ガードリング４２１と接続された凹状の２つのコンタクト部４４１ａと、層間絶縁膜４３上に設けられ、コンタクト部４４１ａの周囲に配置されたフランジ部４４１ｂと、を有している。また、２つのコンタクト部４４１ａは、基板２の平面視で、圧力基準室Ｓを囲む枠状をなし、同心的に配置されている。また、内側に位置するコンタクト部４４１ａを「コンタクト部４４１ａ’」とし、外側に位置するコンタクト部４４１ａを「コンタクト部４４１ａ”」としたとき、コンタクト部４４１ａ’は、フランジ部４２１ｂの内側部４２１ｂ’と接続され、コンタクト部４４１ａ”は、フランジ部４２１ｂの外側部４２１ｂ”と接続されている。
【０１００】
例えば、前述した第１実施形態のように、コンタクト部４４１ａをコンタクト部４２１ａに接続しようとすると、層間絶縁膜４１、４３の厚み等によっては、コンタクト部４４１ａがその後の成膜に支障を来たす程度に深くなってしまう場合がある。そのため、コンタクト部４４１ａ上に成膜される封止層４６のステップカバレッジ（段差被覆性）が悪化し、例えば、周囲構造体４の機械的強度や圧力基準室Ｓの気密性が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、コンタクト部４４１ａをフランジ部４２１ｂに接続しているため、第１実施形態と比較して、封止層４６のステップカバレッジが良好となり、周囲構造体４の機械的強度や圧力基準室Ｓの気密性の低下をより確実に抑制することができる。
【０１０１】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。
【０１０３】
図２１は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールを示す断面図である。図２２は、図２１に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。
【０１０４】
以下、第３実施形態の圧力センサーモジュールについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１０５】
図２１に示すように、圧力センサーモジュール１００は、内部空間Ｓ１を有するパッケージ１１０と、内部空間Ｓ１内からパッケージ１１０の外側に引き出されて配置された支持基板１２０と、内部空間Ｓ１内で支持基板１２０に支持されている回路素子１３０および圧力センサー１と、内部空間Ｓ１に後述するような充填材を充填することにより形成されている充填部１４０と、を有している。このような圧力センサーモジュール１００によれば、パッケージ１１０および充填部１４０によって圧力センサー１を保護することができる。なお、圧力センサー１としては、例えば、前述した実施形態のものを用いることができる。
【０１０６】
パッケージ１１０は、ベース１１１およびハウジング１１２を有し、ベース１１１およびハウジング１１２が支持基板１２０を挟み込むようにして互いに接着層を介して接合されている。このようにして形成されているパッケージ１１０は、その上端部に形成された開口１１０ａと、開口１１０ａに連通する内部空間Ｓ１と、を有している。
【０１０７】
これらベース１１１およびハウジング１１２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物セラミックスのような各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂のような各種樹脂材料等の絶縁性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、各種セラミックスを用いることが特に好ましい。
【０１０８】
以上、パッケージ１１０について説明したが、パッケージ１１０の構成としては、その機能を発揮することができれば特に限定されない。
【０１０９】
支持基板１２０は、ベース１１１およびハウジング１１２の間に挟まれており、内部空間Ｓ１内からパッケージ１１０の外側に引き出されて配置されている。また、支持基板１２０は、回路素子１３０および圧力センサー１を支持すると共に、回路素子１３０および圧力センサー１を電気的に接続している。このような支持基板１２０は、図２２に示すように、可撓性を有する基材１２１と、基材１２１に配置された複数の配線１２９と、を有している。
【０１１０】
基材１２１は、開口１２２ａを有する枠状の基部１２２と、基部１２２から延出する帯状の帯体１２３と、を有している。そして、基部１２２の外縁部においてベース１１１とハウジング１１２とに挟まれ、帯体１２３がパッケージ１１０の外側に延出している。このような基材１２１としては、例えば、一般的に用いられているフレキシブルプリント基板を用いることができる。なお、本実施形態では基材１２１が可撓性を有しているが、基材１２１の全部または一部は、硬質であってもよい。
【０１１１】
基材１２１の平面視で、回路素子１３０および圧力センサー１は、開口１２２ａの内側に位置し、並んで配置されている。また、回路素子１３０および圧力センサー１は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷを介して基材１２１に吊られ、支持基板１２０から浮遊した状態で支持基板１２０に支持されている。また、回路素子１３０および圧力センサー１は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷおよび配線１２９を介して電気的に接続されている。このように、回路素子１３０および圧力センサー１を支持基板１２０に対して浮遊した状態で支持することで、支持基板１２０から回路素子１３０および圧力センサー１に応力が伝わり難くなり、圧力センサー１の圧力検出精度が向上する。
【０１１２】
回路素子１３０は、ブリッジ回路５０に電圧を供給するための駆動回路、ブリッジ回路５０からの出力を温度補償するための温度補償回路、温度補償回路からの出力から、受けた圧力を求める圧力検出回路、圧力検出回路からの出力を所定の出力形式（ＣＭＯＳ、ＬＶ−ＰＥＣＬ、ＬＶＤＳ等）に変換して出力する出力回路等を有している。
【０１１３】
充填部１４０は、回路素子１３０および圧力センサー１を覆うように内部空間Ｓ１に配置されている。このような充填部１４０により、回路素子１３０および圧力センサー１を保護（防塵および防水）すると共に、圧力センサー１に作用した外部応力（例えば、落下衝撃）が回路素子１３０および圧力センサー１に伝わり難くなる。
【０１１４】
また、充填部１４０は、液状またはゲル状の充填材で構成することができ、回路素子１３０および圧力センサー１の過剰な変位を抑制することができる点で、特にゲル状の充填材で構成するのが好ましい。このような充填部１４０によれば、回路素子１３０および圧力センサー１を水分から効果的に保護することができると共に、圧力を効率的に圧力センサー１へ伝達することができる。このような充填部１４０を構成する充填材としては、特に限定されず、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、シリコーンゲル等を用いることができる。
【０１１５】
以上、圧力センサーモジュール１００について説明した。このような圧力センサーモジュール１００は、圧力センサー１と、圧力センサー１を収納しているパッケージ１１０と、を有している。そのため、パッケージ１１０によって、圧力センサー１を保護することができる。また、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１６】
なお、圧力センサーモジュール１００の構成としては、前述の構成に限定されず、例えば、充填部１４０は、省略してもよい。また、本実施形態では、圧力センサー１および回路素子１３０が、ボンディングワイヤーＢＷによって、支持基板１２０に吊られた状態で支持されているが、例えば、圧力センサー１および回路素子１３０が、直接、支持基板１２０上に配置されていてもよい。また、本実施形態では、圧力センサー１および回路素子１３０が横に並んで配置されているが、例えば、圧力センサー１および回路素子１３０が高さ方向に並んで配置されていてもよい。
【０１１７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１１８】
図２３は、本発明の第４実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
【０１１９】
図２３に示すように、電子機器としての高度計２００は、腕時計のように手首に装着することができる。また、高度計２００の内部には、圧力センサー１が搭載されており、表示部２０１に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。なお、この表示部２０１には、現在時刻、使用者の心拍数、天候等、様々な情報を表示することができる。
【０１２０】
このような電子機器の一例である高度計２００は、圧力センサー１を有している。そのため、高度計２００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１２１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１２２】
図２４は、本発明の第５実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。
【０１２３】
図２４に示すように、電子機器としてのナビゲーションシステム３００は、図示しない地図情報と、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、圧力センサー１と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３０１とを備えている。
【０１２４】
このナビゲーションシステム３００によれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。例えば、一般道路と位置情報上は略同一の位置を示す高架道路を走行する場合、高度情報を持たない場合には一般道路を走行しているのか高架道路を走行しているのかナビゲーションシステムでは判断できず、優先情報として一般道路の情報を使用者に提供してしまっていた。そこで、ナビゲーションシステム３００に圧力センサー１を搭載し、高度情報を圧力センサー１によって取得することで、一般道路から高架道路へ進入することによる高度変化を検出することができ、高架道路の走行状態におけるナビゲーション情報を使用者に提供することができる。
【０１２５】
このような電子機器の一例としてのナビゲーションシステム３００は、圧力センサー１を有している。そのため、ナビゲーションシステム３００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１２６】
なお、本発明の電子機器は、前述の高度計およびナビゲーションシステムに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、ドローン、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１２７】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る移動体について説明する。
【０１２８】
図２５は、本発明の第６実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
【０１２９】
図２５に示すように、移動体としての自動車４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２（タイヤ）と、を有しており、車体４０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪４０２を回転させるように構成されている。また、自動車４００は、車体４０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）４０３を有しており、この電子制御ユニット４０３に圧力センサー１が内蔵されている。電子制御ユニット４０３は、圧力センサー１が車体４０１の加速度や傾斜等を検出することにより、移動状態や姿勢等を把握し、車輪４０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車４００は、安全で安定した移動をすることができる。なお、圧力センサー１は、自動車４００に備えられているナビゲーションシステム等に搭載されていてもよい。
【０１３０】
このような移動体の一例としての自動車４００は、圧力センサー１を有している。そのため、自動車４００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１３１】
以上、本発明の圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
１…圧力センサー、２…基板、２１…第１層、２２…第２層、２３…第３層、２４…凹部、２５…ダイアフラム、２５ａ…外縁、２５０…ダイアフラム形成領域、２５１…受圧面、３０…絶縁膜、３１…第１絶縁膜、３２…第２絶縁膜、３３…第３絶縁膜、４…周囲構造体、４Ａ…側壁部、４１…層間絶縁膜、４２…配線層、４２１…ガードリング、４２１ａ…コンタクト部、４２１ｂ…フランジ部、４２１ｂ’…内側部、４２１ｂ”…外側部、４２９…配線部、４３…層間絶縁膜、４４…配線層、４４１…ガードリング、４４１ａ、４４１ａ’、４４１ａ”…コンタクト部、４４１ｂ…フランジ部、４４１ｂ’…内側部、４４１ｂ”…外側部、４４４…被覆層、４４５…貫通孔、４４９…配線部、４５…表面保護膜、４６…封止層、４６１…第１封止層、４６１ａ…貫通孔、４６１ｂ…突出部、４６２…第２封止層、４６３…第３封止層、４７…端子、４８…金属層、４８０…金属層、４８１…第１金属部、４８１ａ…内周端、４８２…第２金属部、４８２’…外縁部、４８２”…内縁部、４８２ａ…内周端、５…センサー部、５０…ブリッジ回路、５１、５２、５３、５４…ピエゾ抵抗素子、５５…配線、１００…圧力センサーモジュール、１１０…パッケージ、１１０ａ…開口、１１１…ベース、１１２…ハウジング、１２０…支持基板、１２１…基材、１２２…基部、１２２ａ…開口、１２３…帯体、１２９…配線、１３０…回路素子、１４０…充填部、２００…高度計、２０１…表示部、３００…ナビゲーションシステム、３０１…表示部、４００…自動車、４０１…車体、４０２…車輪、４０３…電子制御ユニット、ＡＶＤＣ…駆動電圧、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｄ、Ｄ１…離間距離、Ｇ…犠牲層、Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎ…径、Ｓ…圧力基準室、Ｓ１…内部空間、Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…厚さ、Ｗ…幅
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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