(57)【要約】【課題】熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することのできる物理量センサーチップ、この物理量センサーチップの製造方法、並びに、この物理量センサーチップを備えた信頼性の高い高度計、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】物理量センサー１は、撓み変形可能なダイアフラム４４と、ダイアフラム４４に配置されているセンサー素子５と、センサー素子５に対してダイアフラム４４と反対側に位置する実装面３０と、実装面３０に臨んでいる実装端子６４ｂ’と、実装面３０に開口を有し、平面視でダイアフラム４４と実装端子６４ｂ’との間に配置されている凹部３１と、を有している。【選択図】図３
2015143633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧面を有し撓み変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラムに配置されているセンサー素子と、
前記センサー素子に対して前記受圧面と反対側に配置されている実装面と、
前記実装面と並んでいる実装部と、
前記実装面に開口を有し、平面視で前記ダイアフラムと前記実装部との間に配置されている凹部と、
を備えていることを特徴とする物理量センサーチップ。
【請求項２】
平面視で、少なくとも２つの前記凹部が前記ダイアフラムを挟んで配置されている請求項１に記載の物理量センサーチップ。
【請求項３】
前記受圧面は、前記センサーチップの厚さ方向中央部よりも前記実装面側に配置されている請求項１または２に記載の物理量センサーチップ。
【請求項４】
前記凹部の底部は、前記受圧面よりも前記実装面側に配置されている請求項３に記載の物理量センサーチップ。
【請求項５】
平面視で、前記凹部は、前記実装部を囲んで配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサーチップ。
【請求項６】
平面視で、前記実装部は、前記ダイアフラムの周囲に沿って複数配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサーチップ。
【請求項７】
前記凹部内に液状またはゲル状の充填材が配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーチップ。
【請求項８】
前記実装部を介して前記センサーチップに接続されている回路基板を有し、
前記回路基板は、
前記検知素子側に位置する面に設けられ、前記実装部と接続されている接続部と、
前記面に設けられている回路基板側凹部と、
を含んでいる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサーチップ。
【請求項９】
圧力を検知する圧力センサーである請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーチップ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーチップを備えることを特徴とする高度計。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーチップを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーチップを備えることを特徴とする移動体。
【請求項１３】
基板の一方の面側にセンサー素子を配置する工程と、
前記基板の前記一方の面側に、前記センサー素子を覆う素子周囲構造体を形成する工程と、
前記素子周囲構造体の前記基板と反対側の面にエッチングによって凹部を形成する工程と、
前記基板の他方の面であって、平面視で前記センサー素子と重なる位置に凹部を設けてダイアフラムを形成する工程と、
を含み、
前記素子周囲構造体は、前記基板と反対側の面に配置され、前記センサー素子と電気的に接続されている実装部と、耐エッチング性を有するエッチングストップ部と、を有し、
前記凹部を形成する工程では、前記凹部を、平面視にて前記エッチングストップ部と重なり、かつ、前記実装部と前記ダイアフラムとの間に形成することを特徴とする物理量センサーチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサーチップ、高度計、電子機器、移動体および物理量センサーチップの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に示すようなＭＥＭＳ構成素子をパッケージに収容した電子デバイスが知られている。この電子デバイスでは、パッケージ内部のＭＥＭＳ構成素子に応力が加わらないように、弾性を有するホルダを介してＭＥＭＳ構成素子をパッケージに接続している。しかしながら、特許文献１の電子デバイスでは、パッケージとＭＥＭＳ構成素子との熱膨張率の違いから、ＭＥＭＳ構成素子に不要な応力が加わってしまい、ＭＥＭＳ構成素子の能力の低下し、また、温度特性が悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５１２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することのできる物理量センサーチップ、この物理量センサーチップの製造方法、並びに、この物理量センサーチップを備えた信頼性の高い高度計、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】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］
本発明の物理量センサーチップは、受圧面を有し撓み変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラムに配置されているセンサー素子と、
前記センサー素子に対して前記受圧面と反対側に配置されている実装面と、
前記実装面と並んでいる実装部と、
前記実装面に開口を有し、平面視で前記ダイアフラムと前記実装部との間に配置されている凹部と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができ、検知能の低下や温度特性の悪化を低減することのできる物理量センサーチップが得られる。
【０００８】
［適用例２］
本発明の物理量センサーチップでは、平面視で、少なくとも２つの前記凹部が前記ダイアフラムを挟んで配置されていることが好ましい。
【０００９】
これにより、より効果的に、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の物理量センサーチップでは、前記受圧面は、前記センサーチップの厚さ方向中央部よりも前記実装面側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、ダイアフラムと凹部とをなるべく近づけることができ、より効果的に、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができる。
【００１２】
［適用例４］
本発明の物理量センサーチップでは、前記凹部の底部は、前記受圧面よりも前記実装面側に配置されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、凹部が過度に深くなることによる物理量センサーチップの強度の低下を防止することができる。
【００１４】
［適用例５］
本発明の物理量センサーチップでは、平面視で、前記凹部は、前記実装部を囲んで配置されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、より効果的に、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができる。
【００１６】
［適用例６］
本発明の物理量センサーチップでは、平面視で、前記実装部は、前記ダイアフラムの周囲に沿って複数配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーチップをバランスよく実装することができる。
【００１７】
［適用例７］
本発明の物理量センサーチップでは、前記凹部内に液状またはゲル状の充填材が配置されていることが好ましい。
【００１８】
これにより、物理量センサーチップを保護（防塵および防水）するとともに、物理量センサーチップに作用した外部応力を低減させることができる。
【００１９】
［適用例８］
本発明の物理量センサーチップでは、前記実装部を介して前記センサーチップに接続されている回路基板を有し、
前記回路基板は、
前記検知素子側に位置する面に設けられ、前記実装部と接続されている接続部と、
前記面に設けられている回路基板側凹部と、
を含んでいることが好ましい。
【００２０】
これにより、より効果的に、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができる。
【００２１】
［適用例９］
本発明の物理量センサーチップは、圧力を検知する圧力センサーであることが好ましい。
これにより、物理量センサーチップを圧力センサーチップとして用いることができる。
【００２２】
［適用例１０］
本発明の高度計は、本発明の物理量センサーチップを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い高度計が得られる。
【００２３】
［適用例１１］
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーチップを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２４】
［適用例１２］
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーチップを備えることを特徴とする移動体。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【００２５】
［適用例１３］
本発明の物理量センサーチップの製造方法は、基板の一方の面側にセンサー素子を配置する工程と、
前記基板の前記一方の面側に、前記センサー素子を覆う素子周囲構造体を形成する工程と、
前記素子周囲構造体の前記基板と反対側の面にエッチングによって凹部を形成する工程と、
前記基板の他方の面であって、平面視で前記センサー素子と重なる位置に凹部を設けてダイアフラムを形成する工程と、
を含み、
前記素子周囲構造体は、前記基板と反対側の面に配置され、前記センサー素子と電気的に接続されている実装部と、耐エッチング性を有するエッチングストップ部と、を有し、
前記凹部を形成する工程では、前記凹部を、平面視にて前記エッチングストップ部と重なり、かつ、前記実装部と前記ダイアフラムとの間に形成することを特徴とする。
【００２６】
これにより、熱膨張に起因するダイアフラムの不本意な変形を低減することができ、検知能の低下や温度特性の悪化を低減することのできる物理量センサーチップが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】物理量センサーの第１実施形態を示す断面図および平面図である。
【図２】図１に示す物理量センサーが有する可撓性配線基板の平面図である。
【図３】図１に示す物理量センサーが有する物理量センサーチップを示す断面図である。
【図４】図３に示す物理量センサーチップが有するセンサー素子を示す平面図である。
【図５】図４に示すセンサー素子を含んだ回路を説明する図である。
【図６】図３に示す物理量センサーチップが有する配線層を示す平面図である。
【図７】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図８】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図９】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図１２】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図１３】図３に示す物理量センサーチップの製造方法を説明する断面図である。
【図１４】物理量センサーの第２実施形態が有する物理量センサーチップを示す平面図（上面図）である。
【図１５】図１４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１６】物理量センサーの第３実施形態が有する物理量センサーチップを示す平面図（上面図）である。
【図１７】物理量センサーの第４実施形態を示す断面図である。
【図１８】図１７に示す物理量センサーが有する半導体回路基板を示す平面図である。
【図１９】図１７に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。
【図２０】物理量センサーの第５実施形態が有する物理量センサーチップを示す断面図である。
【図２１】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図２２】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図２３】本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の物理量センサーチップ、高度計、電子機器、移動体および物理量センサーチップの製造方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
１．物理量センサーチップおよび物理量センサーチップの製造方法
＜第１実施形態＞
図１は、物理量センサーの第１実施形態を示す断面図および平面図である。図２は、図１に示す物理量センサーが有する可撓性配線基板の平面図である。図３は、図１に示す物理量センサーが有する物理量センサーチップを示す断面図である。図４は、図３に示す物理量センサーチップが有するセンサー素子を示す平面図である。図５は、図４に示すセンサー素子を含んだ回路を説明する図である。図６は、図３に示す物理量センサーチップが有する配線層を示す平面図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００３０】
図１に示す物理量センサー１は、圧力を検出することのできる圧力センサーである。このように、物理量センサー１を圧力センサーとすることで、種々の電子機器に搭載することのできる物理量センサーとなり、その利便性が向上する。
【００３１】
物理量センサー１は、圧力センサーチップ（物理量センサーチップ）３と、圧力センサーチップ３を収納するパッケージ２と、パッケージ２内で圧力センサーチップ３を封止するモールド部２０と、を有している。
【００３２】
≪パッケージ≫
パッケージ２は、圧力センサーチップ３を、その内部に形成された内部空間２８に収納するとともに、固定する機能を有するものである。
【００３３】
このパッケージ２は、本実施形態では、図１に示すように、ベース（底部）２１と、ハウジング（蓋体）２２と、可撓性配線基板２５と、を有し、ベース２１とハウジング２２とで可撓性配線基板２５を挟み込むようにして、これらを互いに接合して構成されている。なお、ベース２１と可撓性配線基板２５との接合、および、ハウジング２２と可撓性配線基板２５との接合は、それぞれ、接着剤で構成される接着剤層２６を介して行われている。この接着剤としては、特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系の接着剤等を用いることができる。なお、ベース２１、可撓性配線基板２５およびハウジング２２における、これら同士間の接合は、接着剤層を介することなく、ベース２１、可撓性配線基板２５およびハウジング２２の構成材料等によっては、陽極接合や、直接接合等の各種接合方法により行われていてもよい。
【００３４】
ベース２１は、パッケージ２の底面を構成し、本実施形態では、全体形状が平板状をなし、その平面視形状は、正方形状となっている。ベース２１の構成材料としては、特に限定されないが、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、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、各種セラミックスであることが好ましい。これにより、優れた機械的強度を有するパッケージ２を得ることができる。なお、ベース２１の平面視形状としては、図１に示した、正方形状をなすものの他、例えば、円形状、長方形状、五角形以上の多角形状等をなすものであってもよい。
【００３５】
ハウジング２２は、パッケージ２の蓋部を構成し、本実施形態では、全体形状が筒状をなし、その平面視形状は、その下側おいて正方形状となり、上側において円形状となっている。ハウジング２２は、その外径および内径が、下端から上端に向かってパッケージ高さの途中まで漸減する第１部位と、この途中から上端に向かってほぼ一定となる第２の部位とで構成され、第１の部位において平面視形状が正方形状をなし、第２の部位において平面視形状が円形状をなしている。ハウジング２２の構成材料としては、ベース２１の構成材料として挙げたのと同様のものを用いることができる。なお、ハウジング２２の形状としては、図１に示した形状のものの他、例えば、その全体形状が、円筒状をなすもの等であってもよい。
【００３６】
可撓性配線基板２５は、パッケージ２の厚さ方向において、ベース２１とハウジング２２との間に位置し、圧力センサーチップ３をパッケージ２内で固定するとともに、圧力センサーチップ３からの電気信号をパッケージ２の外部に取り出す機能を有している。この可撓性配線基板２５は、可撓性を有する基材２３と、この基材２３の下面側に形成された配線２４とで構成される。
【００３７】
基材２３は、その平面視形状が正方形の枠状をなす枠体２３１と、枠体２３１の一辺において突出するように一体的に形成された帯状をなす帯体２３２とで構成されている。この枠体２３１において、その中心部に、厚さ方向に開口する開口部２３３が形成されている。基材２３の構成材料としては、可撓性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が挙げられ、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。
【００３８】
配線２４は、導電性を有し、図２（ｂ）に示すように、枠体２３１と帯体２３２にかけて設けられ（引き回され）ており、本実施形態では、４つの配線部２４１〜２４４を有している。これらのうち、２つの配線部２４１、２４２は、それぞれ、その基端側が帯体２３２に設けられ、枠体２３１を構成する４辺のうち帯体２３２が一体的に形成されている１辺から、先端側が開口部２３３内に突出するように設けられている。また、２つの配線部２４３、２４４は、それぞれ、その基端側が帯体２３２に設けられ、枠体２３１にかけて引き回された後、帯体２３２が一体的に形成されている枠体２３１の１辺に対向する１辺から、先端側が開口部２３３内に突出するように設けられている。なお、配線２４の数は、圧力センサーチップ３に設けられている端子の数に合わせて設定すればよく、４つに限定されず、３つ以下であってもよいし、５つ以上（例えば６つ）であってもよい。
【００３９】
開口部２３３内に突出する、これら配線部２４１〜２４４の先端側により、フライングリード（タブテープ）２７が構成される。フライングリード２７の先端部は、枠体２３１から離間して、圧力センサーチップ３を固定する固定部を構成するとともに、圧力センサーチップ３が有する端子と電気的に接続する端子を構成する。
【００４０】
配線２４の構成材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ等の金属、これらを含むＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金、ＩＴＯ、ＳｎＯ2等の酸化物等が挙げられ、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。
【００４１】
これら、ベース２１と、可撓性配線基板２５と、ハウジング２２とを、これらの間に接着剤層２６を介在させた状態で、この順で積層することにより、パッケージ２が形成され、その内側に、ハウジング２２の上側で開口する内部空間２８が画成される。また、この際、枠体２３１の開口部２３３内に突出するフライングリード２７が、内部空間２８内に突出するように配置される。さらに、可撓性配線基板２５が有する枠体２３１が内部空間２８を形成する主体部を構成し、この主体部から突出するように帯体２３２が形成されることとなる。この帯体２３２に対応して設けられた配線２４、すなわち配線部２４１〜２４４の端部に、例えば、後述する電子機器または移動体のマザーボード等を電気的に接続することにより、パッケージ２の内部空間２８に収納された圧力センサーチップ３からの電気信号をパッケージ２の外部に取り出すことができる。
【００４２】
≪センサーチップ≫
図３に示すように、圧力センサーチップ３は、基板４と、センサー素子５と、素子周囲構造体６と、半導体回路７と、を有している。
【００４３】
−基板−
基板４は、板状をなしており、例えば、シリコン等の半導体で構成された半導体基板４１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成されている第１絶縁膜４２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成されている第２絶縁膜４３と、をこの順に積層することにより構成することができる。ただし、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３の材料としては、製造時に半導体基板４１を保護することと、半導体基板４１とセンサー素子５との間を絶縁することができれば、特に限定されない。基板４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、本実施形態では、略正方形となっている。
【００４４】
また、基板４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４４が設けられている。ダイアフラム４４は、基板４の下面に有底の凹部４５を設けることで形成され、その下面が受圧面４４１となっている。このようなダイアフラム４４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が、本実施形態では略正方形となっている。なお、本実施形態では、凹部４５が半導体基板４１を貫通しており、ダイアフラム４４が第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３の２層で構成されているが、例えば、凹部４５が半導体基板４１を貫通しておらず、ダイアフラム４４が半導体基板４１、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３の３層で構成されていてもよい。
【００４５】
また、半導体基板４１上およびその上方には半導体回路（回路）７が配置されている（作り込まれている）。この半導体回路７は、必要に応じて形成されたＭＯＳトランジスタ７１等の能動素子、キャパシタ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線等の回路要素を有している。このように、基板４に半導体回路７を作り込むことで、半導体回路７を別体として設ける場合と比較して、物理量センサー１の小型化を図ることができる。なお、図３では、説明の便宜上、ＭＯＳトランジスタ７１のみを図示ししている。
【００４６】
−センサー素子−
センサー素子５は、図４に示すように、基板４のダイアフラム４４上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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄで構成されている。
【００４７】
ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂは、平面視で四角形をなすダイアフラム４４の互いに対向する１対の辺４４ａ、４４ｂに対応して設けられ、ピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄは、平面視で四角形をなすダイアフラム４４の他の互いに対向する１対の辺４４ｃ、４４ｄに対応して設けられている。
【００４８】
ピエゾ抵抗素子５ａは、ダイアフラム４４の外周部近傍（辺４４ａ近傍）に設けられたピエゾ抵抗部５１ａを有している。ピエゾ抵抗部５１ａは、辺４４ａ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５１ａの両端部にはそれぞれ配線５９ａが接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｂは、ダイアフラム４４の外周部近傍（辺４４ｂ近傍）に設けられたピエゾ抵抗部５１ｂを有している。このピエゾ抵抗部５１ｂの両端部にはそれぞれ配線５９ｂが接続されている。
【００４９】
一方、ピエゾ抵抗素子５ｃは、ダイアフラム４４の外周部近傍（辺４４ｃ近傍）に設けられた１対のピエゾ抵抗部５１ｃと、１対のピエゾ抵抗部５１ｃ同士を接続している接続部５３ｃとを有している。１対のピエゾ抵抗部５１ｃは、互いに平行であり、かつ、辺４４ｃに対して垂直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５１ｃの一端部（ダイアフラム４４の中心側の端部）同士は、接続部５３ｃを介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部５１ｃの他端部（ダイアフラム４４の外周側の端部）にはそれぞれ配線５９ｃが接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｄは、ダイアフラム４４の外周部近傍（辺４４ｄ近傍）に設けられた１対のピエゾ抵抗部５１ｄと、１対のピエゾ抵抗部５１ｄ同士を接続している接続部５３ｄとを有している。１対のピエゾ抵抗部５１ｄの一端部（ダイアフラム４４の中心側の端部）同士は、接続部５３ｄを介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部５１ｄの他端部（ダイアフラム４４の外周側の端部）にはそれぞれ配線５９ｄが接続されている。
【００５０】
このようなピエゾ抵抗部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、それぞれ、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５ｃ、５ｄの接続部５３ｃ、５３ｄおよび配線５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９は、それぞれ、例えば、ピエゾ抵抗部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ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。なお、接続部５３ｃ、５３ｄおよび配線５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄは、それぞれ、金属で構成されていてもよい。
【００５１】
また、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、配線５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ等を介して、互いに電気的に接続され、図５に示すように、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。このブリッジ回路５０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５０は、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗値に応じた信号（電圧）を出力する。
【００５２】
このようなセンサー素子５は、前述したような極めて薄いダイアフラム４４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４４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。
【００５３】
−素子周囲構造体６−
素子周囲構造体６は、センサー素子５が配置されている空洞部６０を画成するように形成されている。この素子周囲構造体６は、基板４上にセンサー素子５を取り囲むように形成された環状の壁部６０Ａと、壁部６０Ａの内壁に囲まれている空洞部６０の開口を塞ぐ被覆部６０Ｂとを有している。
【００５４】
素子周囲構造体６は、センサー素子５が配置されている空洞部６０を画成するように形成されている。このような素子周囲構造体６は、層間絶縁膜６１と、層間絶縁膜６１上に形成された配線層６２と、配線層６２および層間絶縁膜６１上に形成された層間絶縁膜６３と、層間絶縁膜６３上に形成された配線層６４と、配線層６４および層間絶縁膜６３上に形成された表面保護膜６５と、封止層６６とを有している。配線層６４は、空洞部６０の内外を連通する複数の細孔６４２を備えた被覆層６４１を有しており、被覆層６４１上に配置されている封止層６６が細孔６４２を封止している。このような素子周囲構造体６では、層間絶縁膜６１、配線層６２、層間絶縁膜６３、配線層６４（ただし、被覆層６４１を除く部分）および表面保護膜６５で前述した壁部６０Ａが構成され、被覆層６４１および封止層６６で前述した被覆部６０Ｂが構成されている。また、素子周囲構造体６の上面（すなわち、センサー素子５に対してダイアフラム４４と反対側に位置する面）が実装面３０となっている。後述するように、この実装面３０には、複数の凹部３１が配置されている。
【００５５】
また、配線層６２、６４は、空洞部６０を囲むように形成されている配線層６２ａ、６４ａと、半導体回路７の配線を構成する配線層６２ｂ、６４ｂと、を含んでいる。そして、半導体回路７は、配線層６２ｂ、６４ｂによって物理量センサー１の実装面３０まで引き出されている。また、配線層６４ｂは、表面保護膜６５から露出し、実装面３０に並んでいる（臨んでいる）４つの実装端子（実装部）６４ｂ’を有しており、圧力センサーチップ３は、この４つの実装端子６４ｂ’を介してフライングリード２７に固定されるとともに電気的に接続される。４つの実装端子６４ｂ’の配置としては、特に限定されず、本実施形態では、平面視で、ダイアフラム４４の周囲に沿って配置されており、かつ、平面視で圧力センサーチップ３の各角部に位置している。実装端子６４ｂ’をこのような配置とすることで、圧力センサーチップ３をバランスよく、安定した状態でフライングリード２７（パッケージ２）に固定することができる。
【００５６】
また、配線層６４は、配線層６４ａ、６４ｂの他に、配線層６４ｂ（半導体回路７）と絶縁されている、すなわち、配線層６４ｂと電気的に接続されていない配線層（ダミー配線層）６４ｃをさらに有している。配線層６４ｃは、配線層６４ｂと絶縁状態を維持することができ限り、なるべく広く形成される。これは、後述するように、実装面３０に配置されている凹部３１が、配線層６４ｃ上に形成されるためであり、そのため、なるべく広く配線層６４ｃを配置することによってより多くの凹部３１を形成することができる。なお、配線層６４ｃ上に凹部３１を形成するのは、配線層６４ｃが、エッチングによって凹部３１を形成する際のエッチングストップ層として機能するためであり、これにより、凹部３１の深さを簡単に制御することができる。そのため、凹部３１が浅すぎて、その効果を十分に発揮することができなかったり、反対に、凹部３１が深すぎて、例えば、配線層６２の一部を不本意に除去してしまったりすることを防止することができる。
【００５７】
前述したように、実装面３０（表面保護膜６５の表面）には複数の凹部３１が形成されている。すなわち、実装面３０に凹部３１の開口が形成されている。また、各凹部３１は、配線層６４ｃと重なる位置に配置されており、凹部３１の底部が配線層６４ｃで構成されている。すなわち、凹部３１の底部から配線層６４ｃが露出している。
【００５８】
複数の凹部３１には、圧力センサーチップ３の平面視にて、ダイアフラム４４と実装端子６４ｂ’との間に配置されているものが含まれている。また、複数の凹部３１には、実装端子６４ｂ’とダイアフラム４４との間に配置されているものの他、例えば、隣り合う実装端子６４ｂ’、６４ｂ’の間に配置されているものや、実装端子６４ｂ’よりも外縁側に配置されているものが含まれていてもよい。このような凹部３１は、物理量センサー１の各部の熱膨張率の違いからくる熱歪みによって、ダイアフラム４４に不本意な不要応力が加わることを低減し、物理量センサー１の感度の低下や、使用温度に応じた感度のバラつきを低減する機能を有している。
【００５９】
より具体的に説明すると、例えば、基板４、壁部６０Ａおよび被覆部６０Ｂを比較した場合、その構成材料の熱膨張係数の異なりから、昇温時には被覆部６０Ｂが基板４および壁部６０Ａよりも大きく膨張する。すると、被覆部６０Ｂの熱膨張によって生じた応力がダイアフラム４４に伝わって、ダイアフラム４４が撓み変形してしまう。このように、検知対象である外圧以外の力（不要応力）によってダイアフラム４４が撓み変形すると、圧力の感度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、被覆部６０Ｂとダイアフラムとの間に凹部３１を設け、凹部３１が変形することによって被覆部６０Ｂの熱膨張を吸収（緩和）し、ダイアフラム４４に加わる前記不要応力を低減している。その結果、圧力検知感度の悪化や、使用温度に応じた感度のバラつきが低減された物理量センサー１となる。特に、本実施形態では、隣り合う実装端子６４ｂ’、６４ｂ’の間にも凹部３１を設け、この凹部３１が変形することによって壁部６０Ａの熱膨張を吸収（緩和）し、ダイアフラム４４に加わる前記不要応力をさらに低減している。
【００６０】
なお、上記では、圧力センサーチップ３に含まれる部材間における熱膨張率の違いから生じる不要応力について説明したが、不要応力としては、この他、圧力センサーチップ３とパッケージ２の熱膨張の違いから生じる不要応力が含まれ、この不要応力についても、上述と同様の原理で低減することができる。
【００６１】
層間絶縁膜６１、６３としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層６２、６４としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。また、封止層６６としては、特に限定されないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜を用いることができる。また、表面保護膜６５としは、特に限定されないが、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を用いることができる。
【００６２】
基板４と素子周囲構造体６とによって画成された空洞部６０は、センサー素子５を収容する収容部として機能している。また、空洞部６０は、密閉された空間である。空洞部６０は、物理量センサー１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。空洞部６０は、真空状態（３００Ｐａ以下）とすることが好ましく、これにより、物理量センサー１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る。そのため、物理量センサー１の利便性が向上する。ただし、空洞部６０は、真空でなくてもよく、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６０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、圧力センサーチップ３の構成について簡単に説明した。
【００６３】
このような構成の圧力センサーチップ３は、ダイアフラム４４の受圧面４４１が受ける圧力に応じてダイアフラム４４が変形し、これにより、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが歪み、その撓み量に応じてピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗値が変化する。それに伴って、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが構成するブリッジ回路５０の出力が変化し、その出力に基づいて、受圧面４４１で受けた圧力（絶対圧）の大きさを求めることができる。特に、前述したように、圧力センサーチップ３には凹部３１が設けられているため、各部の熱膨張に起因する圧力検知感度の悪化や、使用温度に応じた感度のバラつきを低減することができる。
【００６４】
また、圧力センサーチップ３では、空洞部６０および半導体回路７が半導体基板４１の同じ面側に設けられているため、空洞部６０を形成している素子周囲構造体６が半導体基板４１の半導体回路７とは反対側から張り出すことがなく、低背化を図ることができる。その上で、素子周囲構造体６は、層間絶縁膜６１、６３および配線層６２、６４のうちの少なくとも一方と同一の成膜により形成されている。これにより、ＣＭＯＳプロセス（特に層間絶縁膜６１、６３や配線層６２、６４を形成する工程）を利用して、素子周囲構造体６を半導体回路７と一括して形成することができる。そのため、圧力センサーチップ３の製造工程が簡略化され、その結果、圧力センサーチップ３の低コスト化を図ることができる。また、本実施形態のように空洞部６０を封止する場合であっても、成膜法を用いて空洞部６０を封止することができ、従来のような基板を貼り合わせてキャビティを封止する必要がなく、この点でも、圧力センサーチップ３の製造工程が簡略化され、その結果、圧力センサーチップ３の低コスト化を図ることができる。
【００６５】
また、圧力センサーチップ３では、図６に示すように、平面視にて、ダイアフラム４４の周囲に複数の凹部３１が配置されており、また、少なくとも２つの凹部３１がダイアフラム４４を挟んで配置されている。このような配置とすることで、被覆部６０Ｂの面内方向に含まれる大半の方向への被覆部６０Ｂの熱膨張を吸収（緩和）することができ、ダイアフラム４４に加わる前記不要応力をより効果的に低減することができる。
【００６６】
また、圧力センサーチップ３では、受圧面４４１が、圧力センサーチップ３の厚さ方向中央（図３中の線分Ｌｃ）よりも実装面３０側に位置している。これにより、受圧面４４１（ダイアフラム４４）と実装面３０とをより近づけることができるので、凹部３１の効果をより効果的に発揮させることができる。そのため、ダイアフラム４４に加わる前記不要応力をより効果的に低減することができる。ただし、受圧面４４１の位置としては、特に限定されず、線分Ｌｃに対して実装面３０と反対側に位置していてもよいし、線分Ｌｃと重なっていてもよい。
【００６７】
また、圧力センサーチップ３では、凹部３１の底部（すなわち、配線層６４ｃ）は、受圧面４４１よりも実装面３０側に位置している。このような構成とすることで、凹部３１の過度な深さ増を防止することができる。そのため、圧力センサーチップ３の機械的強度の低下を低減しつつ、凹部３１の効果を発揮させることができる。
【００６８】
また、前述したようにセンサー素子５がピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを含み、かつ、センサー素子５および半導体回路７が半導体基板４１の同じ面側にあるため、ＣＭＯＳプロセス（特にトランジスタ７１を形成する工程）を利用して、センサー素子５を半導体回路７と一括して形成することができる。そのため、この点でも、物理量センサー１の製造工程をより簡略化することができる。また、センサー素子５がダイアフラム４４の素子周囲構造体６側に配置されているため、センサー素子５を空洞部６０内に収納することができ、そのため、センサー素子５の劣化を防止したり、センサー素子５の特性低下を低減したりすることができる。
【００６９】
−モールド部２０−
図１に示すように、モールド部２０は、パッケージ２内に形成された内部空間２８内に充填され、これにより、内部空間２８内に収納された、圧力センサーチップ３を封止する。このモールド部２０により、圧力センサーチップ３を保護（防塵および防水）するとともに、物理量センサー１（パッケージ２）に作用した外部応力を低減させることができる。このようなモールド部２０は、液状またはゲル状の充填材２０Ａで構成される。充填材２０Ａとしては、例えば、シリコーンオイル等を用いることができる。なお、物理量センサー１に加わった圧力は、ハウジング２２の開口およびモールド部２０（充填材２０Ａ）を介して、圧力センサーチップ３の受圧面４４１に作用する。
以上、物理量センサー１について説明した。
【００７０】
次に、圧力センサーチップ３の製造方法を簡単に説明する。
図７ないし図１３は、それぞれ、図３に示す物理量圧力センサーチップ３の製造方法を説明する断面図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【００７１】
圧力センサーチップ３の製造方法は、基板４Ａの上面側にセンサー素子５を配置する工程と、基板４Ａの上面側に、センサー素子５を覆う素子周囲構造体６を形成する工程と、素子周囲構造体６の上面にエッチングによって凹部３１を形成する工程と、基板４Ａの下面であって、平面視でセンサー素子５と重なる位置に凹部４５を設けてダイアフラム４４を形成する工程と、を有している。
【００７２】
［センサー素子を配置する工程］
まず、図７に示すように、シリコン基板等の半導体基板４１の上面を熱酸化することにより第１絶縁膜（シリコン酸化膜）４２を形成し、さらに、第１絶縁膜４２上に第２絶縁膜（シリコン窒化膜）４３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４Ａを得る。
【００７３】
第１絶縁膜４２は、半導体基板４１およびその上方に半導体回路を形成する際の素子間分離膜として機能する。また、第２絶縁膜４３は、後に行われる空洞部形成工程において実施されるエッチングに対する耐性を有しており、いわゆるエッチングストップ層として機能する。なお、第２絶縁膜４３は、パターニング処理によって、センサー素子５を形成する平面範囲を含む範囲と半導体回路内の一部の素子（コンデンサ）などの範囲に限定して形成する。これにより、半導体基板４１およびその上方に半導体回路を形成する際の障害となることがなくなる。
【００７４】
また、図示しないが、半導体基板４１の上面のうち第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３が形成されていない部分には、ＭＯＳトランジスタ７１のゲート絶縁膜を熱酸化により形成するとともに、ＭＯＳトランジスタ７１のソースおよびドレインをリン、ボロン等の不純物をドープして形成する。
【００７５】
次に、基板４Ａの上面に、多結晶シリコン膜（またはアモルファスシリコン膜）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ニングして、図８に示すように、センサー素子５を形成するための素子形成用膜５Ａと、ＭＯＳトランジスタ７１のゲート電極７１１を形成する。
【００７６】
次に、素子形成用膜５Ａが露出するように、基板４Ａの上面の一部に、フォトレジスト膜ＦＲを形成した後、素子形成用膜５Ａ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９に示すように、センサー素子５を形成する。このイオン注入では、ピエゾ抵抗部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄへの不純物のドープ量が接続部５３ｃ、５３ｄおよび配線５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄよりも多くなるようにフォトレジスト膜ＦＲの形状やイオン注入条件等を調整する。
【００７７】
［素子周囲構造体を形成する工程］
基板４Ａの上面に、図１０に示すように、層間絶縁膜６１、６３および配線層６２、６４を形成する。これにより、センサー素子５およびＭＯＳトランジスタ７１等が層間絶縁膜６１、６３および配線層６２、６４で覆われた状態となる。
【００７８】
層間絶縁膜６１、６３の形成は、シリコン酸化膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、そのシリコン酸化膜をエッチングによりパターニングすることにより行う。層間絶縁膜６１、６３のそれぞれの厚さは、特に限定されないが、例えば、５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
【００７９】
また、配線層６２、６４の形成は、層間絶縁膜６１、６３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行う。ここで、配線層６２、６４のそれぞれの厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下程度とされる。
【００８０】
また、配線層６２ａ、６４ａは、平面視で複数のセンサー素子５を囲むように環状をなしている。また、配線層６２ｂ、６４ｂは、半導体基板４１上およびその上方に形成された配線（例えば、半導体回路７の一部を構成する配線）に電気的に接続される。
【００８１】
このような層間絶縁膜６１、６３と配線層６２、６４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。
【００８２】
［凹部および空洞部を形成する工程］
図１１に示すように、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により表面保護膜６５を形成した後、エッチングにより空洞部６０を形成する。表面保護膜６５には、エッチングによるパターニング処理によって、配線層６４ｃに対応する位置に凹部３１が形成され、実装端子６４ｂ’に対応する位置に凹部３２がそれぞれ形成される。なお、配線層（エッチングストップ部）６４ｃは、凹部３１を形成する際のエッチングストップ層として機能し、同様に、実装端子６４ｂ’は、凹部３２を形成する際のエッチングストップ層として機能する。これにより、凹部３１、３２の深さを精度よく制御することができる。また、このような方法によれば、実装端子６４ｂ’を露出させる工程にて、凹部３１を形成することができるので、製造工程を増やすことなく凹部３１を形成することができる。
【００８３】
表面保護膜６５は、一種類以上の材料を含む複数の膜層で構成され、被覆層６４１の細孔６４２を封止してしまわないように形成する。なお、表面保護膜６５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。表面保護膜６５の厚さは、特に限定されないが、例えば、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下程度とされる。
【００８４】
また、空洞部６０の形成は、被覆層６４１に形成された複数の細孔６４２を通じたエッチングにより、層間絶縁膜６１、６３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、複数の細孔６４２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、複数の細孔６４２からフッ化水素酸ガス等のエッチングガスを供給する。
【００８５】
［封止工程］
次に、図１２に示すように、被覆層６４１上に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜等からなる封止層６６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、各細孔６４２を封止する。これより、空洞部６０が封止層６６により封止され、また、被覆部６０Ｂが形成される。封止層６６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。
【００８６】
［ダイアフラム形成工程］
最後に、半導体基板４１の下面の一部を、図１３に示すように、ウェット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４４が形成された圧力センサーチップ３を得る。なお、半導体基板４１の下面の一部を除去する方法としては、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチング等であってもよい。
【００８７】
以上のような工程により、圧力センサーチップ３を製造することができる。なお、半導体回路７が有するＭＯＳトランジスタ７１以外の能動素子、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（例えば、振動素子形成工程、絶縁膜形成工程、被覆層形成工程、封止層形成工程）の途中において作り込んでおくことができる。例えば、第１絶縁膜４２とともに回路素子間分離膜を形成したり、センサー素子５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６１、６３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６２、６４とともに回路内配線を形成したりすることができる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に物理量センサーの第２実施形態について説明する。
【００８９】
図１４は、物理量センサーの第２実施形態が有する物理量センサーチップを示す平面図（上面図）である。図１５は、図１４中のＡ−Ａ線断面図である。
【００９０】
以下、物理量センサーの第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。
【００９１】
第２実施形態は、圧力センサーチップの実装面に配置されている凹部の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００９２】
図１４に示すように、本実施形態の圧力センサーチップ３では、凹部３１が各実装端子６４ｂ’を囲んで配置されており、それぞれ、環状をなしている。このように、環状の凹部３１で実装端子６４ｂ’を囲むことで、前述した第１実施形態で説明した凹部３１の効果をより効果的に発揮することができ、各部の熱膨張に起因する圧力検知感度の悪化や、使用温度に応じた感度のバラつき（温度特性の悪化）を低減することができる。
【００９３】
なお、本実施形態のように、環状の凹部３１を形成する場合には、凹部３１を配線層６４や層間絶縁膜６３に到達するまで深く形成してしまうと、配線層６４ｂが露出してしまう。配線層６４ｂが露出してしまうと、露出した部分が酸化等のダメージを受け、半導体回路７の信頼性が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、図１５に示すように、表面保護膜６５を貫通しないように凹部３１を形成している。すなわち、底面が表面保護膜６５の厚さ方向の途中に位置するように凹部３１を形成している。これにより、上記問題の発生を防止でき、信頼性に優れた物理量センサー１となる。なお、上述したように、本実施形態では、凹部３１を表面保護膜６５の途中まで形成するため、配線層６４ｃが必要なく省略されている。
【００９４】
このような第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。
【００９５】
＜第３実施形態＞
次に物理量センサーの第３実施形態について説明する。
【００９６】
図１６は、物理量センサーの第３実施形態が有する物理量センサーチップを示す平面図（上面図）である。
【００９７】
以下、物理量センサーの第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。
【００９８】
第３実施形態は、圧力センサーチップの実装面に配置されている凹部の形状が異なること以外は、前述した第２実施形態と同様である。
【００９９】
図１６に示すように、本実施形態の圧力センサーチップ３では、各実装端子６４ｂ’が環状に並んだ複数の凹部３１で囲まれている。このように、複数の凹部３１で実装端子６４ｂ’を囲むことで、前述した第１実施形態で説明した凹部３１の効果をより効果的に発揮することができ、各部の熱膨張に起因する圧力検知感度の悪化や、使用温度に応じた感度のバラつきを低減することができる。
【０１００】
このような第３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。
【０１０１】
＜第４実施形態＞
次に物理量センサーの第４実施形態について説明する。
【０１０２】
図１７は、物理量センサーの第４実施形態を示す断面図である。図１８は、図１７に示す物理量センサーが有する半導体回路基板を示す平面図である。図１９は、図１７に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。
【０１０３】
以下、物理量センサーの第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。
【０１０４】
第４実施形態は、半導体回路基板をさらに有していること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１０５】
図１７に示すように、本実施形態の物理量センサー１は、圧力センサーチップ３が搭載されている半導体回路基板（回路基板）８を有している。半導体回路基板８は、例えば、ブリッジ回路５０から得られる信号に基づいて受けた圧力の大きさを検出するための検知回路等を含んでいる。
【０１０６】
このような半導体回路基板８は、例えば、シリコン等の半導体で構成された半導体基板８１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成されている絶縁膜８２を積層してなり、半導体基板８１上およびその上方には半導体回路（回路）８０が作り込まれている。また、半導体回路８０を保護するため、絶縁膜８２上に、表面保護膜（パッシベーション膜）８３が積層されている。表面保護膜８３としては、特に限定されないが、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を用いることができる。また、表面保護膜８３の一部は除去されており、当該除去部分から、半導体回路８０が有する４つの第１接続端子（接続部）８０１と４つの第２接続端子８０２が露出している。
【０１０７】
４つの第１接続端子８０１は、第１接続部材９１を介して圧力センサーチップ３の実装端子６４ｂ’に固定されており、これにより、圧力センサーチップ３と半導体回路基板８とが電気的に接続されている。一方、４つの第２接続端子８０２は、第２接続部材９２を介してフライングリード２７に固定されており、これにより、半導体回路基板８とフライングリード２７とが電気的に接続されている。なお、第１、第２接続部材９１、９２としては、特に限定されないが、例えば、半田等の金属ろう材、金バンプ、導電性接着剤等を用いることができる。
【０１０８】
また、表面保護膜８３には、凹部（回路基板側凹部）８４が配置されている。この凹部８４は、圧力センサーチップ３に設けられている凹部３１と同様の目的で配置されている。すなわち、凹部８４は、圧力センサーチップ３と半導体回路基板８との熱膨張率の差から生じる不要応力を吸収（緩和）するために設けられている。このように、圧力センサーチップ３に凹部３１を設けるのみならず、半導体回路基板８にも凹部８４を設けることで、ダイアフラム４４に加わる不要応力をより効果的に低減することができる。
【０１０９】
凹部８４は、第１接続端子８０１と第２接続端子８０２との間に位置している。本実施形態では、凹部８４は、図１８に示すように、環状をなし、各第１接続端子８０１および各第２接続端子８０２を囲んで配置されている。このような配置とすることで、上記効果をより効果的に発揮することができる。なお、本実施形態の構成とした場合、凹部８４が表面保護膜８３を貫通しないようにすることが好ましい。これにより、半導体回路８０が有する配線が表面に露出することがないため、酸化等による配線の劣化等を防止することができる。
【０１１０】
なお、凹部８４の構成や配置としては、特に限定されず、例えば、前述した第１実施形態の凹部３１のようにしてもよい。すなわち、図１９に示すように、半導体回路８０とは電気的に接続されていない配線層（ダミー配線層）８０３を形成し、この配線層８０３上に凹部８４を形成してもよい。また、前述した第３実施形態の凹部３１のように、環状に並んだ複数の凹部８４で各第１接続端子８０１および各第２接続端子８０２を囲んでもよい。
【０１１１】
このような第４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。
【０１１２】
＜第５実施形態＞
次に物理量センサーの第５実施形態について説明する。
【０１１３】
図２０は、物理量センサーの第５実施形態が有する物理量センサーチップを示す断面図である。
【０１１４】
以下、物理量センサーの第５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。
【０１１５】
第５実施形態は、圧力センサーチップが有するセンサー素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１６】
図２０に示すように、本実施形態のセンサー素子５は、ダイアフラム４４上に設けられている固定電極５６と、可動電極５７とを有している。また、可動電極５７は、ダイアフラム４４上に設けられている支持部５７１と、固定電極５６と空隙を隔てて対向配置された可動部５７２と、支持部５７１と可動部５７２とを連結する弾性変形可能な連結部５７３とを有している。このような構成の圧力センサーチップ３は、ダイアフラム４４の受圧面４４１が受ける圧力に応じて、ダイアフラム４４が変形し、これにより、可動部５７２と固定電極５６とのギャップ（離間距離）が変化する。ギャップが変化すると、固定電極５６および可動電極５７で構成される振動系の共振周波数が変化するため、この共振周波数の変化から、受圧面４４１で受けた圧力の大きさ（絶対圧）を求めることができる。
【０１１７】
このような第５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。
【０１１８】
２．高度計
次に、物理量センサー（本発明の物理量センサーチップ）を備える高度計の一例について説明する。図２１は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【０１１９】
図２１に示すように、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、物理量センサー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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
３．電子機器
次に、物理量センサー（本発明の物理量センサーチップ）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２２は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【０１２２】
図２２に示すように、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、物理量センサー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。
【０１２３】
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、高度情報を物理量センサー１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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
なお、本発明の物理量センサーチップ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。
【０１２６】
４．移動体
次いで、物理量センサー（本発明の物理量センサーチップ）を備える移動体について説明する。図２３は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【０１２７】
図２３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（物理量センサー１）が内蔵されている。
【０１２８】
以上、本発明の物理量センサーチップ、高度計、電子機器、移動体および物理量センサーチップの製造方法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。
【０１２９】
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またはフラップ型の振動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、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。
【０１３０】
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。
【符号の説明】
【０１３１】
１……物理量センサー
２……パッケージ
２０……モールド部
２０Ａ……充填材
２１……ベース
２２……ハウジング
２３……基材
２３１……枠体
２３２……帯体
２３３……開口部
２４……配線
２４１、２４２、２４３、２４４……配線部
２５……可撓性配線基板
２６……接着剤層
２７……フライングリード
２８……内部空間
３……圧力センサーチップ
３０……実装面
３１、３２……凹部
４、４Ａ……基板
４１……半導体基板
４２……第１絶縁膜
４３……第２絶縁膜
４４……ダイアフラム
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ……辺
４４１……受圧面
４５……凹部
５……センサー素子
５Ａ……素子形成用膜
５０……ブリッジ回路
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ……ピエゾ抵抗部
５３ｃ、５３ｄ……接続部
５６……固定電極
５７……可動電極
５７１……支持部
５７２……可動部
５７３……連結部
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ……配線
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ……ピエゾ抵抗素子
６……素子周囲構造体
６０……空洞部
６０Ａ……壁部
６０Ｂ……被覆部
６１……層間絶縁膜
６２……配線層
６２ａ……配線層
６２ｂ……配線層
６３……層間絶縁膜
６４……配線層
６４１……被覆層
６４２……細孔
６４ａ……配線層
６４ｂ’……実装端子
６４ｂ……配線層
６４ｃ……配線層
６５……表面保護膜
６６……封止層
７……半導体回路
７１……トランジスタ
７１１……ゲート電極
８……半導体回路基板
８０……半導体回路
８０１……第１接続端子
８０２……第２接続端子
８０３……配線層
８１……半導体基板
８２……絶縁膜
８３……表面保護膜
８４……凹部
９１……第１接続部材
９２……第２接続部材
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
ＦＲ……フォトレジスト膜
Ｌｃ……線分
【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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