(57)【要約】【課題】被覆層がセンサー素子に接触することを低減することができるＭＥＭＳデバイス、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明のＭＥＭＳデバイスは、基板６と、基板６に配置されているセンサー素子７と、基板６の一方の面側に配置されていて、平面視でセンサー素子７を囲んでいる包囲壁と、平面視で基板６と重なっていて、包囲壁に接続している被覆層８７と、被覆層８７とセンサー素子７との間に配置されている補強層８２１と、を備え、包囲壁は、基板側包囲壁８８と、基板側包囲壁８８よりも被覆層８７側に位置し、少なくとも一部が平面視で基板側包囲壁８８よりも内側に配置されている被覆層側包囲壁８９と、を有する。【選択図】図１
2015145801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に配置されているセンサー素子と、
前記基板の一方の面側に配置されていて、平面視で前記センサー素子を囲んでいる包囲壁と、
平面視で前記基板と重なっていて、前記包囲壁に接続している被覆層と、
前記被覆層と前記センサー素子との間に配置されている補強層と、
を備え、
前記包囲壁は、
基板側包囲壁と、
前記基板側包囲壁よりも前記被覆層側に位置し、少なくとも一部が平面視で前記基板側包囲壁よりも内側に配置されている被覆層側包囲壁と、
を有することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記補強層は、前記補強層の厚さ方向を貫通している貫通孔を有している請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記補強層は、前記被覆層に接続されている請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記基板は、受圧により撓み変形し、平面視で少なくとも一部が前記被覆層と重なっているダイアフラム部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記センサー素子の少なくとも一部は、平面視で前記被覆層側包囲壁と重なっている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記センサー素子は、ピエゾ抵抗素子を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記補強層の平面視形状は、格子状の部分を含んでいる請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする圧力センサー。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする高度計。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス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７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス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、ＭＥＭＳデバイス、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用し、半導体基板にＭＥＭＳ素子を備えたセンサー、共振器、通信用デバイスなどの電子装置が注目されている。このような電子装置として、基板と、この基板上に形成されたＭＥＭＳ素子と、基板上に設けられ、ＭＥＭＳ素子を囲む包囲壁と、ＭＥＭＳ素子を上方から覆う被覆部とを有する電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このような電子デバイスは、大変微小であり、特にＭＥＭＳ素子を上方から覆う被覆部は、小型化の観点から、薄く形成されている。
【０００３】
しかしながら、このような構成の電子デバイスでは、被覆部が薄く形成されていることで、例えば電子デバイスの製造時や使用時において、被覆部がＭＥＭＳ素子側に垂れ下がり、被覆部がＭＥＭＳ素子に接触してしまうという問題があった。その結果、ＭＥＭＳ素子の特性が不安定になってしまうことがあった。
【０００４】
また、このようなＭＥＭＳデバイスを圧力センサーとして用いることが考えられる。この圧力センサーとしては、例えば、基板に凹部を形成して基板を薄肉化し、この凹部により薄肉化された部分を、受圧により撓み変形するダイアフラムを備えた構成ものが考えられる。このような構成の圧力センサーとして、例えば、図１６に、ダイアフラムを備える圧力センサーの断面図を示す。
【０００５】
図１６（ａ）に示すように、圧力センサー９は、基板９１と、基板９１に形成された凹部９２によって薄肉化された薄肉部であるダイアフラム９３と、ダイアフラム９３上に設けられたセンサー素子９４と、センサー素子９４を囲む包囲壁９５と、センサー素子９４の上方を覆うように設けられた被覆層９６とを有している。このような圧力センサー９では、ダイアフラム９３の撓みをセンサー素子９４で検出することにより、ダイアフラム９３に加わった圧力を検出することができる。このため、このような圧力センサー９では、ダイアフラム９３の撓み量が大きくなるほど、圧力センサー９の感度を高めることができる。そこで、ダイアフラム９３の撓み量が大きくするために、ダイアフラム９３の平面積を大きくし、ダイアフラム９３の厚みを薄くすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、ダイアフラム９３の平面積を大きくしようとすると、それに伴って、包囲壁９５の内壁面９５１の平面視形状が大きくなり、よって、被覆層９６の平面積も大きくなってしまう。その結果、このような構成の圧力センサー９においては、ますます被覆層９６がセンサー素子９４側に垂れ下がり、図１６（ｂ）に示すように、被覆層９６がセンサー素子９４に接触してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１４３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、被覆層がセンサー素子に接触することを低減することができるＭＥＭＳデバイス、圧力センサー、高度計、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】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例のＭＥＭＳデバイスは、基板と、
前記基板に配置されているセンサー素子と、
前記基板の一方の面側に配置されていて、平面視で前記センサー素子を囲んでいる包囲壁と、
平面視で前記基板と重なっていて、前記包囲壁に接続している被覆層と、
前記被覆層と前記センサー素子との間に配置されている補強層と、
を備え、
前記包囲壁は、
基板側包囲壁と、
前記基板側包囲壁よりも前記被覆層側に位置し、少なくとも一部が平面視で前記基板側包囲壁よりも内側に配置されている被覆層側包囲壁と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、基板のセンサー素子を配置する領域を確保しながら、被覆層の平面積を小さくすることができ、よって、被覆層が基板側に向かって垂れ下がることを低減することができる。そのため、被覆層のセンサー素子への接触が低減されたＭＥＭＳデバイスを提供することができる。
【００１１】
［適用例２］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記補強層は、前記補強層の厚さ方向を貫通している貫通孔を有していることが好ましい。
【００１２】
これにより、被覆層の機械的強度を補強することができるとともに、補強層の質量を低減することができる。そのため、被覆層が基板側に垂れ下がり、センサー素子へ接触することを低減できるとともに、補強層が自重により基板側に垂れ下がることを低減することができる。
【００１３】
［適用例３］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記補強層は、前記被覆層に接続されていることが好ましい。
【００１４】
これにより、被覆層の厚さ方向における機械的強度を高めることができ、被覆層がセンサー素子に接触することを、より効果的に低減することができる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記基板は、受圧により撓み変形し、平面視で少なくとも一部が前記被覆層と重なっているダイアフラム部を有することが好ましい。
【００１６】
これにより、圧力が加わることでダイアフラム部を変形させることができ、この変形をセンサー素子で検出することにより、ダイアフラム部に加わった圧力を検出することができる。
【００１７】
［適用例５］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記センサー素子の少なくとも一部は、平面視で前記被覆層側包囲壁と重なっていることが好ましい。
【００１８】
これにより、万が一、被覆層が基板側に垂れ下がったとしても、被覆層がセンサー素子に接触することを、より効果的に低減することができる。
【００１９】
［適用例６］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記センサー素子は、ピエゾ抵抗素子を有していることが好ましい。
【００２０】
これにより、平面視においてセンサー素子の少なくとも一部が被覆側包囲壁と重なるようにセンサー素子を配置することが容易となり、万が一、被覆層が基板側に垂れ下がったとしても、被覆層がセンサー素子に接触することを、さらに効果的に低減することができる。
【００２１】
［適用例７］
本適用例のＭＥＭＳデバイスでは、前記補強層の平面視形状は、格子状の部分を含んでいることが好ましい。
【００２２】
これにより、被覆層の厚さ方向における機械的強度をさらに高めることができ、被覆層が基板側に垂れ下がることをさらに効果的に低減することができる。
【００２３】
［適用例８］
本適用例の圧力センサーは、上記適用例のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い圧力センサーを提供することができる。
【００２４】
［適用例９］
本適用例の高度計は、上記適用例のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い高度計を提供することができる。
【００２５】
［適用例１０］
本適用例の電子機器は、上記適用例のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【００２６】
［適用例１１］
本適用例の移動体は、上記適用例のＭＥＭＳデバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーの平面図（図１中の矢印Ｂ方向から見た図）である。
【図３】図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】図１に示すセンサー素子（ピエゾ抵抗素子）を含むブリッジ回路を示す図である。
【図５】図１に示す圧力センサーの作用を説明するための図であって、（ａ）は加圧状態を示す断面図、（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。
【図６】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図７】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図８】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図９】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図１０】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第３実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１５】本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【図１６】ダイアフラムを備える圧力センサーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のＭＥＭＳデバイス、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を添付図面に示す各実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
１．圧力センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のＭＥＭＳデバイスを備えた圧力センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図である。また、図３は、図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。また、図４は、図１に示す圧力センサーが備えるセンサー素子（ピエゾ抵抗素子）を含むブリッジ回路を示す図である。また、図５は、図１に示す物理量センサーの作用を説明するための図であって、図４（ａ）は加圧状態を示す断面図、図４（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。なお、図３では、説明の便宜上、層間絶縁膜８１、層４２、基板６の図示を省略している。
【００３０】
図１に示す圧力センサー１００は、基板６と、センサー素子７と、素子周囲構造体８と、空洞部５（キャビティ）とを有している。なお、圧力センサー１００から、後述する基板６に設けられたダイアフラム部６４を省略したものが、ＭＥＭＳデバイス１（本発明のＭＥＭＳデバイス）を構成している。
【００３１】
以下これらの各部について順次説明する。
−基板６−
基板６は、板状をなしており、単結晶シリコン等の半導体で構成された半導体基板６１と、半導体基板６１の一方の面に設けられたシリコン酸化膜６２と、シリコン酸化膜６２上に設けられたシリコン窒化膜６３とで構成されている。このような基板６の平面視形状は、特に限定されず、例えば略正方形または略長方形等の矩形や、円形とすることができる。ここで、シリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３は、いずれも、絶縁膜として用いることができる。なお、これらの絶縁膜のうちの一方は、素子周囲構造体８の形成方法等によっては省略することができる。
【００３２】
また、基板６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部６４が設けられている。ダイアフラム部６４は、基板６の下面に有底の凹部６５を設けることで形成されている。このようなダイアフラム部６４は、その下面が受圧面６４１となっている。
【００３３】
また、図３に示すように、ダイアフラム部６４の平面視形状は、正方形である。なお、ダイアフラム部６４の平面視形状は、前述したような凹部６５の形状と、後述する基板側包囲壁８８の内壁面８８１の形状とに対応した形状となっている。
【００３４】
−センサー素子７−
図３に示すように、センサー素子７は、基板６のダイアフラム部６４に設けられている複数（本実施形態では４つ）のピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで構成されている。
【００３５】
ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂは、基板６の厚さ方向における平面視において四角形をなすダイアフラム部６４の互いに対向する（図３にて左右方向に並んでいる）１対の辺（以下、「第１の辺」ともいう）に対応して設けられ、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄは、平面視で四角形をなすダイアフラム部６４の他の互いに対向する（図３にて上下方向に並んでいる）１対の辺（以下、「第２の辺」ともいう）に対応して設けられている。
【００３６】
ピエゾ抵抗素子７ａは、ダイアフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図３にて右側の第１の辺近傍）に設けられたピエゾ抵抗部７１ａを有している。ピエゾ抵抗部７１ａは、第１の辺に平行な方向に沿って延びている長手形状をなしている。このピエゾ抵抗部７１ａの両端部には、それぞれ、配線４１ａが接続されている。
【００３７】
同様に、ピエゾ抵抗素子７ｂは、ダイアフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図３にて左側の第１の辺近傍）に設けられたピエゾ抵抗部７１ｂを有している。このピエゾ抵抗部７１ｂの両端部には、それぞれ、配線４１ｂが接続されている。
【００３８】
一方、ピエゾ抵抗素子７ｃは、ダイアフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図３にて上側の第２の辺近傍）に設けられた１対のピエゾ抵抗部７１ｃと、１対のピエゾ抵抗部７１ｃ同士を接続している接続部７３ｃと、を有している。この１対のピエゾ抵抗部７１ｃは、互いに平行であり、かつ、第２の辺に対して垂直な方向（すなわち第１の辺に平行な方向）に沿って延びている長手形状をなしている。この１対のピエゾ抵抗部７１ｃの一端部（ダイアフラム部６４の中心側の端部）同士は、接続部７３ｃを介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部７１ｃの他端部（ダイアフラム部６４の外周側の端部）には、それぞれ、配線４１ｃが接続されている。
【００３９】
同様に、ピエゾ抵抗素子７ｄは、ダイアフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図３にて下側の第２の辺近傍）に設けられた１対のピエゾ抵抗部７１ｄと、１対のピエゾ抵抗部７１ｄ同士を接続している接続部７３ｄと、を有している。この１対のピエゾ抵抗部７１ｄの一端部（ダイアフラム部６４の中心側の端部）同士は、接続部７３ｄを介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部７１ｄの他端部（ダイアフラム部６４の外周側の端部）には、それぞれ、配線４１ｄが接続されている。
【００４０】
このようなピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１Ａｃ、７１ｄは、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。また、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、例えば、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄよりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。
【００４１】
また、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、自然状態における抵抗値が互いに等しくなるように構成されている。そして、これらのピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ等を介して、互いに電気的に接続され、図４に示すように、ブリッジ回路７０（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このブリッジ回路７０には、駆動電圧ＡＶＤＣを供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、ブリッジ回路７０は、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの抵抗値に応じた信号（電圧）を出力する。
【００４２】
また、このようなセンサー素子７は、前述したような極めて薄いダイアフラム部６４を用いても、共振子のような振動素子をセンサー素子として用いた場合のようにダイアフラム部６４への振動漏れによってＱ値が低下するという問題がない。
【００４３】
−素子周囲構造体８−
図１に示すように、素子周囲構造体８は、センサー素子７が配置されている空洞部５を画成するように形成されている。
【００４４】
この素子周囲構造体８は、基板６上にセンサー素子７を取り囲むように形成された層間絶縁膜８１と、層間絶縁膜８１上に形成された配線層８２と、配線層８２および層間絶縁膜８１上に形成された層間絶縁膜８３と、層間絶縁膜８３上に形成された配線層８４と、配線層８４および層間絶縁膜８３上に形成された表面保護層８５と、配線層８４上に設けられた封止層８６とを有している。また、配線層８４は、複数の細孔（貫通孔）８４２を備えた遮蔽層８４１を有しており、この貫通孔８４２を塞ぐように封止層８６が設けられている。
【００４５】
また、配線層８２とシリコン窒化膜６３との間には、例えば多結晶シリコン等で構成された層４２が設けられている。この層４２は、後述するようにセンサー素子７および基板６とともに形成されるものであるが、必要に応じて省略してもよい。
【００４６】
このような構成の素子周囲構造体８では、層間絶縁膜８１と、配線層８２とで基板側包囲壁８８が構成されており、層間絶縁膜８３と、配線層８４（ただし、配線層８４のうち遮蔽層８４１を除く部分である側壁部８４３）とで被覆層側包囲壁８９が構成されおり、配線層８４が備える遮蔽層８４１と、封止層８６とで、センサー素子７を上方から覆う被覆層８７が構成されている。
【００４７】
また、半導体基板６１上およびその上方には、図示しない半導体回路が作り込まれている。この半導体回路は、必要に応じて形成されたＭＯＳトランジスタ等の能動素子、コンデンサ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線（センサー素子７に接続されている配線を含む）等の回路要素を有している。
【００４８】
なお、素子周囲構造体８は、圧力センサー１００の特徴の一つでもあるため、素子周囲構造体８の詳細な構成については、後に詳述する。
【００４９】
−空洞部５−
基板６と素子周囲構造体８とによって画成された空洞部５は、センサー素子７を収容する収容部（キャビティ）として機能している。すなわち、空洞部５は、密閉された空間であり、センサー素子７は、基板６と、基板側包囲壁８８、被覆層側包囲壁８９、および被覆層８７とで囲まれている。このため、センサー素子７を外部から保護し、センサー素子７の劣化や特性変動を低減することができる。また、このような空洞部５内は、圧力センサー１００が検出する圧力の基準値となる圧力基準室として機能する。
【００５０】
なお、本実施形態では、空洞部５が真空状態（３００Ｐａ以下）となっている。空洞部５を真空状態とすることによって、圧力センサー１００を、真空状態を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができ、その利便性が向上する。
【００５１】
ただし、空洞部５は、真空状態でなくてもよく、大気圧であってもよいし、大気圧よりも気圧が低い減圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が高い加圧状態であってもよい。また、空洞部５には、窒素ガス、希ガス等の不活性ガスが封入されていてもよい。
以上、圧力センサー１００の構成について簡単に説明した。
【００５２】
このような構成の圧力センサー１００では、図５（ａ）に示すように、ダイアフラム部６４の受圧面６４１が受ける圧力に応じて、ダイアフラム部６４が変形し、これにより、図５（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが歪み、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの抵抗値が変化する。それに伴って、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが構成するブリッジ回路７０（図４参照）の出力が変化し、その出力に基づいて、受圧面６４１で受けた圧力の大きさを求めることができる。
【００５３】
より具体的に説明すると、前述したように、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの抵抗値が互いに等しいため、前述したようなダイアフラム部６４の変形が生じる前の自然状態では、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの抵抗値の積とが等しく、ブリッジ回路７０の出力（電位差）はゼロとなる。
【００５４】
一方、前述したようなダイアフラム部６４の変形が生じると、図５（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂのピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂにその長手方向に沿って引張歪み、および幅方向に沿って圧縮歪みが生じるとともに、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄのピエゾ抵抗部７１ｃ、７１ｄにその長手方向に沿って圧縮歪み、およびその幅方向に沿って引張歪みが生じる。
【００５５】
ここで、前述したようなダイアフラム部６４の変形により、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂは、その幅方向の圧縮力を受けるが、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂのポアソン比に応じて、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂにその長手方向に沿って引張歪みが生じることとなる。また、前述したダイアフラム部６４の変形により、ピエゾ抵抗部７１ｃ、７１ｄは、その長手方向の圧縮力を受け、その圧縮力に応じて、ピエゾ抵抗部７１ｃ、７１ｄにその長手方向に沿って圧縮歪みが生じることとなる。
【００５６】
このようなピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの歪みにより、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの抵抗値の積との差が生じ、その差に応じた出力（電位差）がブリッジ回路７０から出力される。このブリッジ回路７０からの出力に基づいて、受圧面６４１で受けた圧力の大きさ（絶対圧）を求めることができる。
【００５７】
ここで、前述したようなダイアフラム部６４の変形が生じたとき、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂの抵抗値は増加し、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの抵抗値は減少するため、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの抵抗値の積との差の変化を大きくすることができ、それに伴って、ブリッジ回路７０からの出力を大きくすることができる。その結果、圧力の検出感度を高めることができる。また、ブリッジ回路７０を構成するピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのすべて温度感度がほぼ同一であるため、外部の温度変化に対する特性変化を低減することもできる。
【００５８】
このような構成の圧力センサー１００では、素子周囲構造体８の構成を工夫することで、被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がり、センサー素子７に接触することを低減することが可能な構成となっている。以下、このことについて詳述する。
【００５９】
素子周囲構造体８は、前述したように、基板側包囲壁８８と、被覆層側包囲壁８９と、被覆層８７とを備えている。
【００６０】
図１に示すように、基板側包囲壁８８は、層間絶縁膜８１と配線層８２とで構成されている。
【００６１】
層間絶縁膜８１は、平面視において、四角形の枠状をなしており、センサー素子７を囲むようにして設けられている（図２参照）。また、層間絶縁膜８１の下側開口は、基板６によって塞がれている。
【００６２】
このような層間絶縁膜８１上に配線層８２が設けられている。この配線層８２は、層間絶縁膜８１の上側開口塞ぎ、空洞部５を横断するように設けられた補強層８２１を有している。
【００６３】
図２に示すように、補強層８２１は、その平面視形状が四角形状をなしており、中央部に複数（本実施形態では２５個）の貫通孔８２２を備えている。なお、図２では、この貫通孔８２２を、斜線で示す。
【００６４】
この貫通孔８２２は、補強層８２１を厚さ方向に貫通している。貫通孔８２２は、その平面視形状が四角形であり、補強層８２１の外縁に対して平行に５×５の行列状に設けられている。また、貫通孔８２２同士は、所定の距離、離間して設けられており、貫通孔８２２は、最も隣接している貫通孔８２２との離間距離が等間隔になるように配置されている。なお、貫通孔８２２の配置、数、形状等は、上述したものに限定されない。
【００６５】
このような構成の基板側包囲壁８８よりも被覆層８７側に被覆層側包囲壁８９が設けられている。
【００６６】
被覆層側包囲壁８９は、層間絶縁膜８３と配線層８４（ただし、遮蔽層８４１を除く側壁部８４３）とで構成されている。
【００６７】
層間絶縁膜８３は、層間絶縁膜８１上に設けられている。この層間絶縁膜８３は、平面視において、四角形の枠状をなしており、センサー素子７を囲むようにして設けられている。
【００６８】
また、この層間絶縁膜８３は、その内壁面の全面が、平面視において、層間絶縁膜８１の内壁面に内包されるように設けられている。また、遮蔽層８４１を除く側壁部８４３は、平面視で環状をなしており、層間絶縁膜８３の内側に位置している。そのため、このような構成の被覆層側包囲壁８９は、平面視において、その内壁面８９１の全面が、基板側包囲壁８８の内壁面８８１に内包されている。
【００６９】
また、被覆層側包囲壁８９は、その平面視において、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを上方から覆うように配置されている。すなわち、センサー素子７は、平面視で被覆層側包囲壁８９と重なっている。
【００７０】
また、被覆層側包囲壁８９の内壁面８９１は、その平面視形状が四角形であり、内壁面８８１と相似形である。また、内壁面８９１は、内壁面８９１を構成する４つの壁面が、それぞれ、内壁面８８１を構成する各壁面と平行になっており、内壁面８８１を構成する各壁面に対して等しい間隔で離間している。このため、平面視における内壁面８９１の対向する角を結んだ対角線の交点は、内壁面８８１の対向する角を結んだ対角線の交点と重なっている。
【００７１】
なお、内壁面８９１および内壁面８８１の平面視形状や、これらの配置関係等は上記のものに限定されない。例えば、内壁面８９１および内壁面８８１の平面視形状は、本実施形態では、四角形であるが、これらの平面視形状は、四角形に限定されず、例えば、四角形以外の多角形や、円形等であってもよい。
【００７２】
このような構成の被覆層側包囲壁８９上に被覆層８７が設けられている。
被覆層８７は、配線層８４が備える遮蔽層８４１と、封止層８６とで構成されている。
【００７３】
図１に示すように、遮蔽層８４１は、層間絶縁膜８３の上側開口を塞ぐように設けられている。この遮蔽層８４１は、平面視において、補強層８２１に内包されるように配置されている（図２参照）。また、遮蔽層８４１は、その平面視形状が四角形状であり、前述した補強層８２１と相似形となっている。また、遮蔽層８４１の外縁は、補強層８２１の外縁と平行になっており、補強層８２１の外縁を構成する各縁（４つの縁）と等しい間隔で離間している。
【００７４】
また、遮蔽層８４１は、その中央部に複数（本実施形態では９個）の貫通孔８４２を備える遮蔽層８４１を有している。なお、図２では、この貫通孔８４２を、網掛けを付して示す。
【００７５】
この貫通孔８４２は、遮蔽層８４１の厚さ方向に貫通している。貫通孔８４２は、その平面視形状が四角形であり、遮蔽層８４１の外縁に対して平行に３×３の行列状に設けられている。また、貫通孔８４２同士は、所定の距離、離間して設けられおり、貫通孔８４２は、最も隣接している貫通孔８４２との離間距離が等間隔になるように配置されている。
【００７６】
また、貫通孔８４２は、前述した補強層８２１が備える２５個の貫通孔８２２のうち、遮蔽層８４１の中央部に位置する９個の貫通孔８２２と平面視で重なっている。
【００７７】
このような貫通孔８４２を備える遮蔽層８４１を覆うように、遮蔽層８４１上に封止層８６が設けられている。
【００７８】
上述したような構成の素子周囲構造体８を備えることで、圧力センサー１００では、被覆層８７がセンサー素子７に接触することを低減することができるとともに、ダイアフラム部６４（基板６のセンサー素子７が配置される領域）を広く確保し変形量を大きくすることができる。
【００７９】
具体的には、前述したように、被覆層側包囲壁８９が、基板側包囲壁８８の内側に位置しているため、ダイアフラム部６４の機械的強度を保てる範囲内において、ダイアフラム部６４の平面積を大きくことができるとともに、被覆層８７の空洞部５を覆っている部分の平面積を小さくすることができる。このため、被覆層側包囲壁８９の内壁面８９１と基板側包囲壁８８の内壁面８８１とが、平面視にてほぼ重なるように形成された場合（図１６に示すような構成）に比べて、ダイアフラム部６４の平面積を確保したまま、封止層８６の面積を小さくすることができる。これにより、ダイアフラム部６４を受圧によって大きく変形させることができるとともに、被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がることをより効果的に防ぐことができる。その結果、圧力センサー１００は、特に感度に優れるとともに、センサー素子７の特性の安定化にも優れたものとなる。
【００８０】
なお、被覆層側包囲壁８９の少なくとも一部が平面視で基板側包囲壁８８の内側に位置していれば、前述したような効果を得ることできるが、特に、本実施形態のように、被覆層側包囲壁８９の内壁面８９１の全面が、基板側包囲壁８８の内壁面８８１に内包されるように被覆層側包囲壁８９が設けられていることで、前述した効果を顕著に発揮することができる。
【００８１】
さらに、前述したように、被覆層８７とセンサー素子７との間に位置するように補強層８２１が設けられている。このような補強層８２１を備えることで、素子周囲構造体８の機械的強度を高めることができ、よって、被覆層８７が空洞部５に垂れ下がることをより低減することができる。特に、素子周囲構造体８の基板６の厚さ方向とは垂直な方向（図１中左右方向）における強度を高めることができる。そのため、被覆層側包囲壁８９の被覆層８７側が空洞部５側に向かって撓み、それに伴って被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がることを、特に効果的に低減することができる。
【００８２】
また、万が一、被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がった場合であっても、補強層８２１によって、その垂れ下がりを食い止めることができる。その結果、被覆層８７がセンサー素子７に接触することを、より確実に低減することができる。
【００８３】
また、前述したように、被覆層側包囲壁８９は、平面視にてセンサー素子７を覆うように設けられている。このため、万が一、被覆層８７のみならず、補強層８２１が垂れ下がる事態が生じたとしても、補強層８２１が、センサー素子７に接触することをさらに確実に防ぐことができる。
【００８４】
特に、本実施形態のように、センサー素子７としてピエゾ抵抗素子を用いた場合には、ダイアフラム部６４の縁部側（基板側包囲壁８８の内壁面８８１近傍）にセンサー素子７が配置された構成とすることができる。そのため、上述したように、ピエゾ抵抗素子を用いれば、平面視にてセンサー素子７を被覆層側包囲壁８９によって覆う構成とすることが容易である。
【００８５】
また、前述したように、補強層８２１および遮蔽層８４１は、それぞれ、貫通孔８２２、８４２を有している。補強層８２１が貫通孔８２２を有していることで、補強層８２１の質量を低減することができる。そのため、補強層８２１が自重によって垂れ下がることを特に効果的に防ぐことができる。
【００８６】
また、貫通孔８２２、８４２を有していることで、貫通孔８２２、８４２を通して、エッチング等によりセンサー素子７上にある層間絶縁膜８１、８３を除去することで、空洞部５を容易に形成することができる。よって、圧力センサー１００の製造工程の簡略化を図ることができる。その結果、圧力センサー１００の生産性向上にもつながる。
【００８７】
また、補強層８２１および遮蔽層８４１は、それぞれ、貫通孔８２２、８４２が行列状に設けられている。補強層８２１が備える貫通孔８２２が行列状に設けられていることで、補強層８２１の全域にわたって、その厚さ方向における機械的強度にムラが生じないようになっている。
【００８８】
また、貫通孔８２２、８４２が行列状に設けられていることで、空洞部５の形成にあたり、エッチング等により貫通孔８２２、８４２を通してセンサー素子７上にある層間絶縁膜８１、８３を除去する際に、エッチングのムラを防ぐことができ、所望の形状の空洞部５をより容易かつ確実に得ることができる。特に、前述したように、貫通孔８４２が、貫通孔８２２と平面視にて重なっているため、上記のエッチングのムラを防ぐことができるという効果をより顕著に発揮することができる。
【００８９】
また、補強層８２１は、配線層８２の一部である。そのため、補強層８２１を配線層８２とともに形成することができるため、すなわち、補強層８２１と、配線層８２のうち補強層８２１を除く部分である側壁部８２３とを同じ工程で形成することができる。このため、補強層８２１のみを形成する工程を別途設けることを省略できる。よって、圧力センサー１００の製造工程の簡略化を図ることができる。その結果、圧力センサー１００の生産性向上にもつながる。
【００９０】
次に、圧力センサー１００の製造方法を簡単に説明する。
図５〜図９は、図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【００９１】
［センサー素子形成工程］
まず、図６（ａ）に示すように、単結晶シリコン等で構成された半導体基板６１を用意する。ここで、単結晶シリコン膜の厚さは、特に限定されないが、例えば、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下程度とされる。
【００９２】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体基板６１の一部が露出するように、半導体基板６１上にフォトレジスト膜２０を形成する。その後、半導体基板６１の露出している部分（ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを形成し得る個所）に、リン、ボロン等の不純物をドープ（イオン注入）することにより、図６（ｃ）に示すように、センサー素子７を形成する。
【００９３】
このイオン注入では、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄへの不純物のドープ量よりも接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへの不純物のドープ量が多くなるようにフォトレジスト膜２０の形状やイオン注入条件等を調整する。
【００９４】
例えば、ボロンを１７ｋｅＶでイオン注入を行う場合、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄへのイオン注入濃度を１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下程度とし、接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへのイオン注入濃度を１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下程度とする。
【００９５】
次に、図６（ｄ）に示すように、半導体基板６１の上面を熱酸化することによりシリコン酸化膜（絶縁膜）６２を形成し、さらに、シリコン酸化膜６２上にシリコン窒化膜６３をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。これにより、基板６を得る。
【００９６】
次に、図６（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜６３上に、多結晶シリコン膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、その多結晶シリコン膜をエッチングによりパターンニングして、層４２を得る。
【００９７】
［層間絶縁膜・配線層形成工程］
図７（ａ）に示すように、シリコン窒化膜６３上に、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜８１をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。また、層間絶縁膜８１に、基板６の平面視にてセンサー素子７を取り巻く環状の開口部３０をパターニング処理等により形成する。
【００９８】
次に、図７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜８１上に、例えばアルミニウムよりなる層をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成した後、パターニング処理することにより配線層８２を形成する。この配線層８２（補強層８２１を除く側壁部８２３）は、開口部３０に対応するように、基板６の平面視にて環状をなしている。また、配線層８２の一部は、センサー素子７の上方に位置し、複数の貫通孔８２２が形成された補強層８２１を構成している。
【００９９】
また、配線層８２の一部は、開口部３０を通して半導体基板６１上およびその上方に形成された配線（例えば、配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄや、図示しない半導体回路の一部を構成する配線）に電気的に接続される。なお、配線層８２は、センサー素子７を取り巻く部分にのみ存在するように形成されているが、一般的には、図示しない半導体回路の一部を構成する配線層の一部が、配線層８２を構成している。
【０１００】
次に、図７（ｃ）に示すように、層間絶縁膜８１および配線層８２上に、シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜８３をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。また、層間絶縁膜８３に、基板６の平面視にてセンサー素子７を取り巻く環状の開口部３１をパターニング処理等により形成する。なお、開口部３１は、開口部３０と同様に、半導体基板６１の平面視にて、環状をなしてなくてもよく、その一部が欠損していてもよい。
【０１０１】
次に、図８（ａ）に示すように、層間絶縁膜８３および配線層８４に、例えばアルミニウムよりなる層をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成した後、パターニング処理することにより配線層８４を形成する。この配線層８４（遮蔽層８４１を除く側壁部８４３）は、開口部３１に対応するように、基板６の平面視にて環状をなしている。また、配線層８４の一部は、センサー素子７の上方に位置し、複数の貫通孔８４２が形成された遮蔽層８４１を構成している。
【０１０２】
このような配線層８４も、前述した配線層８２と同様に、一般的には、図示しない半導体回路の一部を構成する配線層の一部で構成されている。
【０１０３】
このような層間絶縁膜と配線層との積層構造は、通常のＣＭＯＳプロセスにより形成され、その積層数は、必要に応じて適宜に設定される。すなわち、必要に応じてさらに多くの配線層が層間絶縁膜を介して積層される場合もある。
【０１０４】
なお、得られた層間絶縁膜８１、８３のそれぞれの厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。また、配線層８２、８４のそれぞれの厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度とされる。
【０１０５】
［空洞部形成工程］
次に、図８（ｂ）に示すように、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により表面保護層８５を形成した後、図８（ｃ）に示すように、エッチングにより空洞部５を形成する。
【０１０６】
表面保護層８５は、一種類以上の材料を含む複数の膜層で構成され、遮蔽層８４１の貫通孔８４２を封止してしまわないように形成する。なお、表面保護層８５の構成材料としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜など、素子を水分、ゴミ、傷などから保護するための耐性を有するもので形成される。表面保護層８５の厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
【０１０７】
また、空洞部５の形成は、補強層８２１に形成された複数の貫通孔８２２、および遮蔽層８４１に形成された複数の貫通孔８４２を通じたエッチングにより、層間絶縁膜８１、８３の一部を除去することにより行う。ここで、かかるエッチングとしてウェットエッチングを用いる場合、複数の貫通孔８４２からフッ酸、緩衝フッ酸等のエッチング液を供給し、ドライエッチングを用いる場合、複数の貫通孔８４２からフッ化水素酸ガス等のエッチングガスを供給する。
【０１０８】
このようにして空洞部５を形成することにより、基板側包囲壁８８および被覆層側包囲壁８９が得られる。
【０１０９】
［封止層形成工程］
次に、図９（ａ）に示すように、遮蔽層８４１上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＡＬ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜等からなる封止層８６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、各貫通孔８４２を封止する。これより、遮蔽層８４１および封止層８６を備える被覆層８７が得られる。このようにして、ＭＥＭＳデバイス１が形成される。
【０１１０】
なお、封止層８６の厚さは、特に限定されないが、例えば、１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
【０１１１】
［ダイアフラム形成工程］
最後に、半導体基板６１の下面を研削し、全体が薄肉化された半導体基板６１を得た後、さらに、図９（ｂ）に示すように、薄肉化された半導体基板６１の下面の一部を、例えば、ドライエッチングにより除去する。これにより、周囲よりも薄肉なダイアフラム部６４が形成された圧力センサー１００を得る。
【０１１２】
なお、半導体基板６１を研削により除去する厚さは、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以上６００μｍ以下程度とされる。
【０１１３】
なお、半導体基板６１の下面の一部を除去する方法としては、ドライエッチングに限らず、ウェットエッチング等であってもよい。また、ダイアフラム部６４が半導体基板６１の一部を含む場合、その部分における半導体基板６１の厚さを８０μｍ以下程度とすればよい。
以上のような工程により、圧力センサー１００を製造することができる。
【０１１４】
なお、図示しないが、半導体回路が有するＭＯＳトランジスタ、能動素子、コンデンサ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線等の回路要素は、上述した適宜の工程中（例えば、センサー素子形成工程、層間絶縁膜・配線層形成工程、封止層形成工程）途中において作り込んでおくことができる。例えば、シリコン酸化膜６２とともに回路素子間分離膜を形成したり、センサー素子７とともにゲート電極、容量電極、配線等を形成したり、層間絶縁膜８１、８３とともにゲート絶縁膜、容量誘電体層、層間絶縁膜を形成したり、配線層８２、８４とともに回路内配線を形成したりすることができる。
【０１１５】
＜第２実施形態＞
次に本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第２実施形態について説明する。
【０１１６】
図１０は、本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【０１１７】
以下、本発明の圧力センサーの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１１８】
第２実施形態は、ダイアフラム部の構成と、センサー素子の配置が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１１９】
図１０（ａ）に示す圧力センサー１００が備えるダイアフラム部６４は、半導体基板６１、シリコン酸化膜６２、およびシリコン窒化膜６３で構成されている。
【０１２０】
具体的には、圧力センサー１００が備える基板６は、シリコン等の半導体で構成された半導体基板６１と、半導体基板６１の一方の面に設けられたシリコン酸化膜６２と、シリコン酸化膜６２上に設けられたシリコン窒化膜６３とで構成されている。ここで、シリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３は、いずれも、絶縁膜として用いることができる。なお、これらの絶縁膜のうちの一方は、素子周囲構造体８の形成方法等によっては省略することができる。そして、ダイアフラム部６４は、半導体基板６１の薄肉部分、シリコン酸化膜６２、およびシリコン窒化膜６３の３層で構成されている。
【０１２１】
また、半導体基板６１は貫通しておらず、ダイアフラム部６４は、半導体基板６１の凹部６５によって薄肉化された部分と、シリコン酸化膜６２と、シリコン窒化膜６３とで構成されている。
【０１２２】
なお、凹部６５が半導体基板６１を貫通しており、ダイアフラム部６４がシリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３の２層で構成されていてもよい。この構成のダイアフラム部６４は、極めて薄くすることができ、よって、圧力センサー１００の感度が極めて高くなる。また、これらの膜は、凹部６５をエッチングにて形成する際に、エッチングのエッチングストップ層として利用することができる。そのため、ダイアフラム部６４の厚さの製品ごとのバラツキを少なくすることができる。
【０１２３】
図１０（ａ）に示すように、このようなダイアフラム部６４上に、センサー素子７が配置されている。センサー素子７は、複数のピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで構成されている。ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、第１実施形態と同様に、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄと、接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄとを有している。
【０１２４】
このようなピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１Ａｃ、７１ｄは、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。また、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、例えば、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄよりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。
【０１２５】
以上説明したような圧力センサー１００によっても、被覆層８７が基板６側に向かって垂れ下がることを低減することができ、よって、被覆層８７がセンサー素子７に接触することをより効果的に低減することができる。
【０１２６】
＜第３実施形態＞
次に本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第３実施形態について説明する。
【０１２７】
図１１は、本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第３実施形態を示す断面図である。
【０１２８】
以下、本発明の圧力センサーの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１２９】
第３実施形態は、素子周囲構造体が備える補強層の構成が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１３０】
図１１に示す圧力センサー１００が備える補強層８０は、層間絶縁膜８１上に設けられた第１補強層（補強部）８０１と、第１補強層８０１上に設けられた第２補強層（補強部）８０２とを備えている。
【０１３１】
第１補強層８０１は、第１実施形態と同様に、複数の細孔（貫通孔）８２２を有する補強層８２１で構成されている。
【０１３２】
第２補強層８０２は、第１補強層８０１上に設けられており、複数の補強柱８４６で構成されている。この補強柱８４６は、全体形状が立方体状、すなわち柱状をなしている。補強柱８４６は、本実施形態では２０個設けられており、補強柱８４６の長手方向が配線層８４の厚さ方向と平行になるように設けられている。また、補強柱８４６は、その一端が第１補強層８０１に接合されており、他端が被覆層８７（具体的には、遮蔽層８４１）に接合されている。
【０１３３】
また、補強柱８４６は、平面視において第１補強層８０１の中央部に設けられており、４×５の行列状に配列されて設けられている。具体的には、補強柱８４６は、第１補強層８０１（補強層８２１）が備える貫通孔８２２同士の間に設けられている。なお、補強柱８４６の配置、形状等は、本実施形態に示す構成に限定されない。
【０１３４】
以上説明したような圧力センサー１００によっても、被覆層８７が基板６側に向かって垂れ下がることを低減することができ、よって、被覆層８７がセンサー素子７に接触することをより効果的に低減することができる。
【０１３５】
特に、本実施形態の圧力センサー１００は、補強柱８４６（第２補強層８０２）が、被覆層８７の厚さ方向における機械的強度を補強する部材として機能することで、被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がることをより効果的に低減することができる。
【０１３６】
＜第４実施形態＞
次に本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第４実施形態について説明する。
【０１３７】
図１２は、本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第４実施形態を示す断面図である。
【０１３８】
以下、本発明の圧力センサーの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１３９】
第４実施形態は、素子周囲構造体が備える補強層の構成が異なること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１４０】
図１２に示す圧力センサー１００が備える補強層８０は、層間絶縁膜８１上に設けられた第１補強層（補強部）８０３と、第１補強層８０３上に設けられた第２補強層（補強部）８０４とを備えている。
【０１４１】
第１補強層８０３は、第１実施形態と同様に、複数の細孔（貫通孔）８２２を有する補強層８２１で構成されている。
【０１４２】
第２補強層８０４は、第１補強層８０３上に設けられている。また、第２補強層８０４は、第１補強層８０３と被覆層８７（具体的には、遮蔽層８４１）とに接合されている。
【０１４３】
また、第２補強層８０４は、その平面視形状が格子状をなし、複数（本実施系形態では９つ）の貫通孔８０５を有している。この貫通孔８０５は、貫通孔８２２と、遮蔽層８４１に設けられた貫通孔８４２とに連通している。
【０１４４】
以上説明したような圧力センサー１００によっても、被覆層８７が基板６側に向かって垂れ下がることを低減することができ、よって、被覆層８７がセンサー素子７に接触することをより効果的に低減することができる。
【０１４５】
特に、本実施形態の圧力センサー１００は、第２補強層８０４を備えることで、被覆層８７の厚さ方向における機械的強度をさらに高めることができる。このため、被覆層８７が空洞部５側に垂れ下がることをさらに効果的に低減することができる。
【０１４６】
２．高度計
次に、本発明のＭＥＭＳデバイスを備える高度計（本発明の高度計）の一例について説明する。図１３は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【０１４７】
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、ＭＥＭＳデバイス１（圧力センサー１００）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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
３．電子機器
次に、本発明のＭＥＭＳデバイス（圧力センサー１００）を備える電子機器を適用したナビゲーションシステムについて説明する。図１４は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【０１５０】
ナビゲーションシステム３００には、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、ＭＥＭＳデバイス１（圧力センサー１００）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。
【０１５１】
このナビゲーションシステムによれば、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。高度情報を得ることにより、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、本実施形態に係るナビゲーションシステム３００では、高度情報をＭＥＭＳデバイス１（圧力センサー１００）によって取得することができ、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し、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。
【０１５２】
なお、表示部３０１は、例えば液晶パネルディスプレイや、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ―Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなど、小型かつ薄型化が可能な構成となっている。
【０１５３】
なお、本発明のＭＥＭＳデバイスを備える電子機器は、上記のものに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、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）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【０１５４】
４．移動体
次いで、本発明のＭＥＭＳデバイスを適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。図１５は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【０１５５】
図１５に示すように、移動体４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２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。このような移動体４００には、ナビゲーションシステム３００（ＭＥＭＳデバイス１）が内蔵されている。
【０１５６】
以上、本発明のＭＥＭＳデバイス、圧力センサー、高度計、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。
【０１５７】
また、前述した実施形態では、センサー素子としてピエゾ抵抗素子を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、フラップ型の振動子、櫛歯電極等の他のＭＥＭＳ振動子や、水晶振動子等の振動素子を用いることもできる。
【０１５８】
また、前述した実施形態では、４つのセンサー素子を用いる場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、センサー素子の数は、１つ以上３つ以下、または、５つ以上であってもよい。
【０１５９】
また、前述した実施形態では、ダイアフラム部の受圧面と反対側の面側にセンサー素子を配置された場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ダイアフラム部の受圧面側にセンサー素子が配置されていてもよく、ダイアフラム部の両面にセンサー素子が配置されていてもよい。
【０１６０】
また、前述した実施形態では、ダイアフラム部の外周部側にセンサー素子を配置した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、ダイアフラム部の中央部にセンサー素子が配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１６１】
１００‥‥圧力センサー  １‥‥ＭＥＭＳデバイス  ５‥‥空洞部  ６‥‥基板  ７‥‥センサー素子  ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ‥‥ピエゾ抵抗素子  ８‥‥素子周囲構造体  ２０‥‥フォトレジスト膜  ３０、３１‥‥開口部  ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ‥‥配線  ４２‥‥層  ６１‥‥半導体基板  ６２‥‥シリコン酸化膜  ６３‥‥シリコン窒化膜  ６４‥‥ダイアフラム部  ６４１‥‥受圧面  ６５‥‥凹部  ７０‥‥ブリッジ回路  ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ‥‥ピエゾ抵抗部  ７３ｃ、７３ｄ‥接続部  ８１‥‥層間絶縁膜  ８２‥‥配線層  ８２１、８０‥‥補強層  ８２２‥‥貫通孔（細孔）  ８２３‥‥側壁部  ８３‥‥層間絶縁膜  ８４‥‥配線層  ８４１‥‥遮蔽層  ８４２‥‥貫通孔（細孔）  ８４３‥‥側壁部  ８４６‥‥補強柱  ８５‥‥表面保護層  ８６‥‥封止層  ８７‥‥被覆層  ８０１、８０３‥‥第１補強層  ８０２、８０４‥‥第２補強層  ８０５‥‥貫通孔（細孔）  ８８‥‥基板側包囲壁  ８８１‥‥内壁面  ８９‥‥被覆層側包囲壁  ８９１‥‥内壁面  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‥‥移動体  ４０１‥‥車体  ４０２‥‥車輪  ９‥‥圧力センサー  ９１‥‥基板  ９２‥‥凹部  ９３‥‥ダイアフラム  ９４‥‥センサー素子  ９５‥‥包囲壁  ９６‥‥被覆層  ９５１‥‥内壁面
【図１】
2015145801.tif 000003
【図２】
2015145801.tif 000004
【図３】
2015145801.tif 000005
【図４】
2015145801.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015145801.tif 000010
【図９】
2015145801.tif 000011
【図１０】
2015145801.tif 000012
【図１１】
2015145801.tif 000013
【図１２】
2015145801.tif 000014
【図１３】
2015145801.tif 000015
【図１４】
2015145801.tif 000016
【図１５】
2015145801.tif 000017
【図１６】
2015145801.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月16日(2015.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
これにより、平面視においてセンサー素子の少なくとも一部が被覆層包囲壁と重なるようにセンサー素子を配置することが容易となり、万が一、被覆層が基板側に垂れ下がったとしても、被覆層がセンサー素子に接触することを、さらに効果的に低減することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【図１】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーの平面図（図１中の矢印Ｂ方向から見た図）である。
【図３】図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図４】図１に示すセンサー素子（ピエゾ抵抗素子）を含むブリッジ回路を示す図である。
【図５】図１に示す圧力センサーの作用を説明するための図であって、（ａ）は加圧状態を示す断面図、（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。
【図６】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図７】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図８】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図９】図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。
【図１０】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第３実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明のＭＥＭＳデバイスを備える圧力センサーの第４実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１５】本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【図１６】ダイアフラムを備える圧力センサーの断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のＭＥＭＳデバイスを備えた圧力センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図である。また、図３は、図１に示す圧力センサーのダイアフラム部およびその近傍部の拡大平面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。また、図４は、図１に示す圧力センサーが備えるセンサー素子（ピエゾ抵抗素子）を含むブリッジ回路を示す図である。また、図５は、図１に示す圧力センサーの作用を説明するための図であって、図５（ａ）は加圧状態を示す断面図、図５（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。なお、図３では、説明の便宜上、層間絶縁膜８１、層４２、基板６の図示を省略している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
このようなピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄは、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。また、ピエゾ抵抗素子７ｃ、７ｄの接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、例えば、ピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄよりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコン（多結晶シリコン）で構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
また、遮蔽層８４１は、その中央部に複数（本実施形態では９個）の貫通孔８４２を備えている。なお、図２では、この貫通孔８４２を、網掛けを付して示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
次に、圧力センサー１００の製造方法を簡単に説明する。
図５〜図９は、図１に示す圧力センサーの製造工程を示す図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
次に、図８（ａ）に示すように、層間絶縁膜８３および配線層８２に、例えばアルミニウムよりなる層をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成した後、パターニング処理することにより配線層８４を形成する。この配線層８４（遮蔽層８４１を除く側壁部８４３）は、開口部３１に対応するように、基板６の平面視にて環状をなしている。また、配線層８４の一部は、センサー素子７の上方に位置し、複数の貫通孔８４２が形成された遮蔽層８４１を構成している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
［封止層形成工程］
次に、図９（ａ）に示すように、遮蔽層８４１上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜等からなる封止層８６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、各貫通孔８４２を封止する。これより、遮蔽層８４１および封止層８６を備える被覆層８７が得られる。このようにして、ＭＥＭＳデバイス１が形成される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
このナビゲーションシステムによれば、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、本実施形態に係るナビゲーションシステム３００では、高度情報をＭＥＭＳデバイス１（圧力センサー１００）によって取得することができ、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し、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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015145801.tif 000019