(57)【要約】【課題】小型化を図ることができる物理量センサーおよびその製造方法を提供すること、また、この物理量センサーを備える圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明の物理量センサーは、凹部６５により薄肉化されている薄肉部６６を有する基板６と、薄肉部６６の少なくとも一部を含んでいるダイヤフラム部６４と、ダイヤフラム部６４の凹部６５とは反対の面側に配置されているセンサー素子７と、基板６に対して凹部６５とは反対の面側に配置されている空洞部５と、を備え、凹部６５の底部の幅をＷ１とし、凹部６５の開口端部の幅をＷ２とし、凹部６５の最大幅をＷとしたとき、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に開口する凹部を有する基板と、
前記凹部の底部にあって受圧により撓み変形するダイヤフラム部と、
前記ダイヤフラム部に配置されているセンサー素子と、
前記基板に対して前記凹部の開口とは反対の面側に配置されていて、前記ダイヤフラム部が一部を構成している空洞部と、を備え、
前記凹部の底部の幅をＷ１とし、前記凹部の開口端部の幅をＷ２とし、前記凹部の最大幅をＷとしたとき、
Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たしていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記凹部は、前記凹部の底部側から開口端部側へ向けて幅が漸次拡がっている第１部分と、前記第１部分に対して前記凹部の開口端部側に配置されていて、前記凹部の底部側から開口端部側に向けて幅が漸次狭くなっている第２部分と、を有している請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記基板は、単結晶シリコンで構成されている層を含んでいる請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記凹部の側壁面は、単結晶シリコンの結晶面（１１１）に沿っている請求項３に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記基板は、アルカリエッチング液に対するエッチングレートがシリコンよりも低い材料で構成されている層を含んでいる請求項３または４に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記凹部の深さをＤとしたとき、
Ｗ＜１．４×Ｄの関係を満たしている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記基板の前記空洞部と同じ面側に配置されている回路部を備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
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を製造する方法であって、
凹部形成用基板を準備する工程と、
前記凹部形成用基板の一方の面に、ドライエッチングした後にウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項９】
一方の面に開口する凹部を有する基板と、
前記凹部の底部にあって、受圧により撓み変形するダイヤフラム部と、
前記ダイヤフラム部に配置されているセンサー素子と、
前記基板に対して前記凹部とは反対の面側に配置されていて、前記ダイヤフラム部が一部を構成している空洞部と、を備える物理量センサーの製造方法であって、
凹部形成用基板を準備する工程と、
前記凹部形成用基板の一方の面に、ドライエッチングした後にウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項１０】
前記凹部を形成する工程では、
前記ドライエッチングをする前に、前記凹部形成用基板の厚さを測定し、
前記測定の結果に基づいて、前記ドライエッチングのエッチング量を調整する請求項８または９に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項１１】
前記凹部を形成する工程では、
前記ドライエッチングと前記ウェットエッチングに、同一のマスクを用いる請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項１２】
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を有することを特徴とする圧力センサー。
【請求項１３】
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を有することを特徴とする高度計。
【請求項１４】
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を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
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、物理量センサー、物理量センサーの製造方法、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】
受圧により撓み変形するダイヤフラムを備えた圧力センサーが広く用いられている。このような圧力センサーでは、ダイヤフラム上に例えばピエゾ抵抗素子、振動素子等のセンサー素子が配置されており、ダイヤフラムの撓みをセンサー素子で検出することにより、ダイヤフラムに加わった圧力を検出することができる。
【０００３】
このような圧力センサーに用いるダイヤフラムは、一般に、例えば、特許文献１に開示されているように、基板の一方の面に凹部を形成することにより、その基板の凹部により薄肉化された部分を用いて構成されている。このようなダイヤフラムを形成するための基板は、主に単結晶シリコンで構成されており、上述した凹部は、かかる基板をウェットエッチングすることにより形成される。そのため、基板に形成された凹部は、エッチングレートの遅い結晶面に沿って傾斜した側面を有し、開口端に向けて幅が拡がっている。
【０００４】
ここで、ダイヤフラム部は、基板に形成された凹部の底部の幅と同じかまたはそれよりも小さくなる。一方、基板に形成された凹部は、開口端に向けて幅が拡がっている。そのため、平面視で基板における凹部の面積がダイヤフラムの面積に対して無駄に大きくなり、その結果、圧力センサーの大型化を招くという問題があった。かかる問題は、基板の厚さが厚くなるほど、凹部の開口端の幅が大きくなるため、顕著となる。また、基板の厚さは、製造時のハンドリング性や圧力センサー全体の剛性確保等の観点から、ある程度厚くしなければならない。また、かかる問題により、１つのウエハーから複数の圧力センサーを製造する際、平面視における凹部の面積が大きいと、取り個数が少なくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、小型化を図ることができる物理量センサーおよびその製造方法を提供すること、また、この物理量センサーを備える圧力センサー、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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の物理量センサーは、一方の面に開口する凹部を有する基板と、
前記凹部の底部にあって受圧により撓み変形するダイヤフラム部と、
前記ダイヤフラム部に配置されているセンサー素子と、
前記基板に対して前記凹部の開口とは反対の面側に配置されていて、前記ダイヤフラム部が一部を構成している空洞部と、を備え、
前記凹部の底部の幅をＷ１とし、前記凹部の開口端部の幅をＷ２とし、前記凹部の最大幅をＷとしたとき、
Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たしていることを特徴とする。
【０００８】
このような物理量センサーによれば、平面視における凹部の面積を小さくすることができる。その結果、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の物理量センサーでは、前記凹部は、前記凹部の底部側から開口端部側へ向けて幅が漸次拡がっている第１部分と、前記第１部分に対して前記凹部の開口端部側に配置されていて、前記凹部の底部側から開口端部側に向けて幅が漸次狭くなっている第２部分と、を有していることが好ましい。
【００１０】
これにより、比較的簡単に、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たす凹部を形成することができる。
【００１１】
［適用例３］
本発明の物理量センサーでは、前記基板は、単結晶シリコンで構成されている層を含んでいることが好ましい。
【００１２】
これにより、結晶シリコンで構成されている層をウェットエッチングすることにより、シリコンの結晶面を利用して簡単かつ高精度な凹部を形成することができる。また、従来のように単にウェットエッチングを用いて凹部を形成すると、凹部の開口端部の幅が大きくなってしまう。したがって、かかる基板を用いる場合、本発明を適用することで、その効果が顕著に発揮される。
【００１３】
［適用例４］
本発明の物理量センサーでは、前記凹部の側壁面は、単結晶シリコンの結晶面（１１１）に沿っていることが好ましい。
これにより、凹部を簡単かつ高精度に形成することができる。
【００１４】
［適用例５］
本発明の物理量センサーでは、前記基板は、アルカリエッチング液に対するエッチングレートがシリコンよりも低い材料で構成されている層を含んでいることが好ましい。
【００１５】
これにより、凹部をウェットエッチングで形成する際、かかる層をエッチングストップ層として用いて、ダイヤフラム部の厚さを高精度に制御することができる。また、極めて薄いダイヤフラム部を形成することができ、高感度な物理量センサーを実現することができる。
【００１６】
［適用例６］
本発明の物理量センサーでは、前記凹部の深さをＤとしたとき、
Ｗ＜１．４×Ｄの関係を満たしていることが好ましい。
【００１７】
これにより、従来のように単にウェットエッチングを用いて形成された凹部と比べて、平面視での面積の小さい凹部を実現することができる。
【００１８】
［適用例７］
本発明の物理量センサーでは、前記基板の前記空洞部と同じ面側に配置されている回路部を備えていることが好ましい。
【００１９】
これにより、ダイヤフラム部と回路部とを１チップ化した物理量センサーを実現することができる。また、このように回路部が配置されている場合、回路部（より具体的には、例えば回路部が有するトランジスタ）の特性が変動するのを防止する観点から、平面視で基板の凹部と回路部とが重ならないことが好ましい。そのため、従来のように平面視における凹部の面積が無駄に大きいと、物理量センサーの小型化を図ることが難しいという問題がある。これに対し、本発明では、平面視における凹部の面積が小さいため、かかる問題を低減することができる。
【００２０】
［適用例８］
本発明の物理量センサーの製造方法は、本発明の物理量センサーを製造する方法であって、
凹部形成用基板を準備する工程と、
前記凹部形成用基板の一方の面に、ドライエッチングした後にウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
このような物理量センサーの製造方法によれば、平面視における凹部の面積を小さくすることができる。その結果、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【００２２】
［適用例９］
本発明の物理量センサーの製造方法は、一方の面に開口する凹部を有する基板と、
前記凹部の底部にあって、受圧により撓み変形するダイヤフラム部と、
前記ダイヤフラム部に配置されているセンサー素子と、
前記基板に対して前記凹部とは反対の面側に配置されていて、前記ダイヤフラム部が一部を構成している空洞部と、を備える物理量センサーの製造方法であって、
凹部形成用基板を準備する工程と、
前記凹部形成用基板の一方の面に、ドライエッチングした後にウェットエッチングすることにより、前記凹部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２３】
このような物理量センサーの製造方法によれば、平面視における凹部の面積を小さくすることができる。その結果、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【００２４】
［適用例１０］
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記凹部を形成する工程では、
前記ドライエッチングをする前に、前記凹部形成用基板の厚さを測定し、
前記測定の結果に基づいて、前記ドライエッチングのエッチング量を調整することが好ましい。
【００２５】
これにより、基板の厚さが製品ごとにばらついても、所望の厚さおよび幅のダイヤフラム部を形成することができる。
【００２６】
［適用例１１］
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記凹部を形成する工程では、
前記ドライエッチングと前記ウェットエッチングに、同一のマスクを用いることが好ましい。
これにより、簡単かつ高精度に、凹部を形成することができる。
【００２７】
［適用例１２］
本発明の圧力センサーは、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、小型な物理量センサーを有する圧力センサーを提供することができる。
【００２８】
［適用例１３］
本発明の高度計は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、小型な物理量センサーを有する高度計を提供することができる。
【００２９】
［適用例１４］
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、小型な物理量センサーを有する電子機器を提供することができる。
【００３０】
［適用例１５］
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、小型な物理量センサーを有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の物理量センサーの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す物理量センサーのダイヤフラム部およびその近傍部の拡大平面図である。
【図３】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、（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４】図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。
【図５】図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。
【図６】図５（ｃ）に示す凹部を形成する工程を示す図である。
【図７】（ａ）は、従来方法によって形成された凹部を説明するための図、（ｂ）は、本発明方法によって形成された凹部を説明するための図である。
【図８】本発明の物理量センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１２】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】
【００３２】
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、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。
【００３３】
＜第１実施形態＞
１．物理量センサー
図１は、本発明の物理量センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す物理量センサーのダイヤ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に示す物理量センサーの作用を説明するための図であって、図３（ａ）は加圧状態を示す断面図、図３（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。
【００３４】
図１に示す物理量センサー１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、半導体回路９（回路部）とを有している。以下これらの各部について順次説明する。
【００３５】
−基板６−
基板６は、板状をなしており、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。
【００３６】
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ヤフラム部６４が設けられている。ダイヤフラム部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。このようなダイヤフラム部６４は、その下面が受圧面６４１となっている。図２に示すように、ダイヤフラム部６４は、正方形の平面視形状である。
【００３７】
ダイヤフラム部６４は、半導体基板６１に配置されている。本実施形態の基板６では、凹部６５が半導体基板６１を貫通しており、ダイヤフラム部６４がシリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３の２層で構成されている。このようなダイヤフラム部６４は、極めて薄くすることができる。そのため、物理量センサー１の感度が極めて高くなる。また、これらの膜は、後述するように、物理量センサー１を製造する際に用いる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、ダイヤフラム部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。
【００３８】
なお、凹部６５が半導体基板６１を貫通せず、ダイヤフラム部６４が半導体基板６１の薄肉部、シリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３の３層で構成されていてもよい。
【００３９】
−センサー素子７−
センサー素子７は、図２に示すように、基板６のダイヤフラム部６４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７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで構成されている。ここで、ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、ダイヤフラム部６４の凹部６５とは反対の面側に配置されている。
【００４０】
ピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂは、平面視で四角形をなすダイヤフラム部６４の互いに対向する（図２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ヤフラム部６４の他の互いに対向する（図２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。
【００４１】
ピエゾ抵抗素子７ａは、ダイヤフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図２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。
【００４２】
同様に、ピエゾ抵抗素子７ｂは、ダイヤフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図２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。
【００４３】
一方、ピエゾ抵抗素子７ｃは、ダイヤフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図２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（ダイヤフラム部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（ダイヤフラム部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。
【００４４】
同様に、ピエゾ抵抗素子７ｄは、ダイヤフラム部６４の外周部近傍（より具体的には図２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（ダイヤフラム部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（ダイヤフラム部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。
【００４５】
このようなピエゾ抵抗素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのピエゾ抵抗部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ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７ｃ、７ｄの接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４ｄ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。なお、接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４ｄは、それぞれ、金属で構成されていてもよい。
【００４６】
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、図示しないブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このブリッジ回路には、駆動電圧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。
【００４７】
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ヤフラム部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ヤフラム部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。
【００４８】
−素子周囲構造体８−
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。ここで、素子周囲構造体８は、半導体基板６１の一方の面側に配置されていてダイヤフラム部６４とともに空洞部５を形成している「壁部」を構成している。
【００４９】
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、複数の細孔（開孔）を備えた被覆層８４１を有する配線層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膜８５と、被覆層８４１上に設けられた封止層８６とを有している。ここで、配線層８２、８４は、空洞部５を囲むように形成されている配線層８２ａ、８４ａと、半導体回路９の配線を構成する配線層８２ｂ、８４ｂとを含んでいる。また、配線層８２ａとシリコン窒化膜６３との間には、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と一括して形成されるものであるが、省略してもよい。また、図示しないが、配線層８２ａとシリコン窒化膜６３との間には、層間絶縁膜８１の一部が介在している。
【００５０】
半導体基板６１上およびその上方には、半導体回路９が作り込まれている。したがって、半導体回路９は、半導体基板６１の素子周囲構造体８と同じ面側に設けられている。この半導体回路９は、ＭＯＳトランジスタ８７等の能動素子、その他必要に応じて形成されたコンデンサ、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、配線層８２ｂ、８４ｂを含む）等の回路要素を有している。ここで、ＭＯＳトランジスタ８７は、半導体基板６１の上面にリン、ボロン等の不純物をドープして形成されたソースおよびドレイン（図示せず）と、そのソースとドレインと間に形成されるチャネル領域上に形成されたゲート絶縁膜（図示せず）と、そのゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極８７１と、を有している。
【００５１】
−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、基板６に対して凹部６５とは反対の面側に配置されている。そして、空洞部５は、センサー素子７を収容する収容部として機能している。また、空洞部５は、密閉された空間である。この空洞部５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。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、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、その利便性が向上する。
【００５２】
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、物理量センサー１の構成について簡単に説明した。
【００５３】
このような構成の物理量センサー１は、図３（ａ）に示すように、ダイヤフラム部６４の受圧面６４１が受ける圧力に応じて、ダイヤフラム部６４が変形し、これにより、図３（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（図示せず）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。
【００５４】
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ヤフラム部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、ブリッジ回路の出力（電位差）はゼロとなる。
【００５５】
一方、前述したようなダイヤフラム部６４の変形が生じると、図３（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が生じるとともに幅方向に沿って圧縮歪みが生じ、一方、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が生じるとともに幅方向に沿って引張歪みが生じる。
【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）がブリッジ回路から出力される。このブリッジ回路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ヤフラム部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】
以上のような物理量センサー１では、前述したように、基板６の一方の面には、凹部６５が形成されている。すなわち、基板６は、一方の面に開口する凹部６５と、凹部６５により薄肉化されている薄肉部６６と、を有する。そして、ダイヤフラム部６４は、その薄肉部６６の少なくとも一部を含んで構成されている。
【００５９】
ここで、凹部６５は、凹部６５の底部の幅をＷ１とし、凹部６５の開口端部の幅をＷ２とし、凹部６５の最大幅をＷとしたとき、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たしている。これにより、平面視における凹部６５の面積（特に凹部６５の開口端部の面積）を小さくすることができる。その結果、物理量センサー１の小型化を図ることができる。また、このような形状の凹部６５を形成することにより、従来のような開口端部に向けて幅が大きくなる凹部を形成する場合に比べて、基板６または半導体基板６１の剛性を高くすることができる。そのため、物理量センサー１が外力の影響や各部の熱膨張差による応力の影響を受け難くなり、その結果、物理量センサー１の検出特性を優れたものとすることができるという効果もある。
【００６０】
詳述すると、凹部６５は、凹部６５の底部側から開口端部側へ向けて幅が漸次拡がっている第１部分６５１と、第１部分６５１に対して凹部６５の開口端部側に配置されていて、凹部６５の底部側から開口端部側に向けて幅が漸次狭くなっている第２部分６５２と、を有している。これにより、後述するようにドライエッチングおよびウェットエッチングを併用して比較的簡単に、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗの関係を満たす凹部６５を形成することができる。
【００６１】
本実施形態では、第１部分６５１の第２部分６５２側の端と第２部分６５２の第１部分６５１側の端とが接続されており、これらの端の幅が互いに等しい。また、第１部分６５１の第２部分６５２側の端の幅、または、第２部分６５２の第１部分６５１側の端の幅は、凹部６５の最大幅Ｗとなっている。また、第１部分６５１の第２部分６５２とは反対側の端の幅は、凹部６５の最小幅となっている。また、凹部６５の深さ方向（すなわち基板６の厚さ方向）に沿った第１部分６５１の長さは、凹部６５の深さ方向に沿った第２部分６５２の長さよりも短い。
【００６２】
なお、第１部分６５１と第２部分６５２との間に、幅が一定の部分が形成されていてもよい。
【００６３】
前述したように、基板６は、凹部６５が形成されている半導体基板６１を含んでいるが、この半導体基板６１は、単結晶シリコンで構成されていることが好ましい。このように、基板６が、単結晶シリコンで構成されている層として半導体基板６１を含んでいると、かかる層をウェットエッチングすることにより、シリコンの結晶面を利用して簡単かつ高精度な凹部６５を形成することができる。また、従来のように単にウェットエッチングを用いて凹部を形成すると、凹部の開口端部の幅が大きくなってしまう。したがって、かかる基板を用いる場合、本発明を適用することで、その効果が顕著に発揮される。
【００６４】
半導体基板６１が（１００）単結晶シリコン基板である場合、凹部６５の側壁面、すなわち第１部分６５１および第２部分６５２のそれぞれの側壁面（特に半導体基板６１の板面に対して傾斜している側壁面）は、単結晶シリコンの結晶面（１１１）に沿っている。これは、結晶面（１１１）のアルカリエッチング液に対するエッチングレートが極めて小さいためである。これにより、後述するように凹部６５を簡単かつ高精度に形成することができる。
【００６５】
また、前述したように、基板６は、シリコン酸化膜６２を含んでおり、このシリコン酸化膜６２は、アルカリエッチング液に対するエッチングレートがシリコンよりも低い。すなわち、基板６は、アルカリエッチング液に対するエッチングレートがシリコンよりも低い材料で構成されている層として、シリコン酸化膜６２を含んでいる。これにより、凹部６５をウェットエッチングで形成する際、かかる層をエッチングストップ層として用いて、ダイヤフラム部６４の厚さを高精度に制御することができる。また、極めて薄いダイヤフラム部６４を形成することができ、高感度な物理量センサー１を実現することができる。
【００６６】
また、凹部６５の深さをＤとしたとき、Ｗ＜１．４×Ｄの関係を満たしている。また、０．８≦Ｗ／Ｄ≦１．３の関係を満たすことが好ましく、１．０≦Ｗ／Ｄ≦１．２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、従来のように単にウェットエッチングを用いて形成された凹部と比べて、平面視での面積の小さい凹部６５を実現することができる。なお、この点については、後述する物理量センサー１の製造方法における凹部６５の形成の説明とともに後に詳述する。
【００６７】
前述したように、基板６の空洞部５と同じ面側には、半導体回路９（回路部）が配置されている。これにより、ダイヤフラム部６４と半導体回路９とを１チップ化した物理量センサー１を実現することができる。また、このように半導体回路９が配置されている場合、半導体回路９（より具体的には、例えば半導体回路９が有するトランジスタ８７）の特性が変動するのを防止する観点から、平面視で基板６の凹部６５と半導体回路９とが重ならないことが好ましい。そのため、従来のように平面視における凹部の面積が無駄に大きい（ダイヤフラム部として用いることができない部分の面積が大きい）と、物理量センサーの小型化を図ることが難しいという問題がある。これに対し、本発明に係る物理量センサー１では、平面視における凹部６５の面積が小さいため、かかる問題を低減することができる。本実施形態では、平面視で、凹部６５と半導体回路９（特にトランジスタ８７）とが離間しており、半導体回路９の特性変動を防止している。
【００６８】
（物理量センサーの製造方法）
次に、物理量センサー１の製造方法を説明する。
図４および図５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。また、図６は、図５（ｃ）に示す凹部を形成する工程を示す図、図７（ａ）は、従来方法によって形成された凹部を説明するための図、図７（ｂ）は、本発明方法によって形成された凹部を説明するための図である。以下、これらの図に基づいて説明する。なお、以下では、半導体基板６１が（１００）単結晶シリコン基板である場合を例に説明する。また、図６および図７では、説明の便宜上、半導体基板６１、６１Ａ、６１Ｂに対して上側の構成およびシリコン酸化膜６２の図示を省略している。また、図６および図７では、説明の便宜上、図４および図５とは表裏反転（上下反転）した状態を示している。
【００６９】
［センサー素子・ＭＯＳトランジスタ形成工程］
まず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板等の半導体基板６１Ａの上面を熱酸化することによりシリコン酸化膜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、構造体１０を得る。
【００７０】
半導体基板６１Ａの厚さは、特に限定されないが、以下の各工程におけるハンドリングや、製造後の物理量センサー１の各部の剛性確保等の観点から、１００μｍ以上１０００μｍ以下程度とされる。
【００７１】
シリコン酸化膜６２は、半導体基板６１およびその上方に半導体回路９を形成する際の素子間分離膜として機能する。また、シリコン窒化膜６３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、シリコン窒化膜６３は、パターニング処理によって、センサー素子７を形成する平面範囲を含む範囲と半導体回路９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６１およびその上方に半導体回路９を形成する際の障害となることがなくなる。
【００７２】
また、図示しないが、半導体基板６１Ａの上面のうちシリコン酸化膜６２およびシリコン窒化膜６３が形成されていない部分には、ＭＯＳトランジスタ８７のゲート絶縁膜を熱酸化により形成するとともに、半導体回路９のＭＯＳトランジスタ８７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。
【００７３】
次に、構造体１０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ンニングして、図４（ｂ）に示すように、センサー素子７を形成するための素子形成用膜７Ａと、層４２と、ゲート電極８７１とを形成する。これにより、素子形成用膜７ＡおよびＭＯＳトランジスタ８７を有する構造体１０Ａを得る。
【００７４】
ここで、多結晶シリコン膜の厚さは、特に限定されないが、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とされる。
【００７５】
次に、素子形成用膜７Ａが露出するように、構造体１０Ａの上面の一部に、フォトレジスト膜２０を形成した後、素子形成用膜７Ａ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４（ｃ）に示すように、センサー素子７を形成する。これにより、センサー素子７およびＭＯＳトランジスタ８７を有する構造体１０Ｂを得る。
【００７６】
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が接続部７３ｃ、７３ｄおよび配線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄよりも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。
【００７７】
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。
【００７８】
［層間絶縁膜・配線層形成工程］
前述した工程で得られた構造体１０Ｂの上面に、図４（ｄ）に示すように、層間絶縁膜８１Ａ、８３Ａおよび配線層８２、８４を形成する。これにより、センサー素子７およびＭＯＳトランジスタ８７が層間絶縁膜８１Ａ、８３Ａおよび配線層８２、８４で覆われた構造体１０Ｃを得る。
【００７９】
層間絶縁膜８１Ａ、８３Ａ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ンニングすることにより行う。
【００８０】
ここで、層間絶縁膜８１Ａ、８３Ａのそれぞれの厚さは、特に限定されないが、例えば、１５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
【００８１】
また、配線層８２、８４の形成は、層間絶縁膜８１Ａ、８３Ａ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。
【００８２】
ここで、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９００ｎｍ以下程度とされる。
【００８３】
また、配線層８２ａ、８４ａは、平面視で複数のセンサー素子７を囲むように環状をなしている。また、配線層８２ｂ、８４ｂは、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、半導体回路９の一部を構成する配線）に電気的に接続される。
【００８４】
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。
【００８５】
［空洞部形成工程］
前述した工程で得られた構造体１０Ｄの上面に、図５（ａ）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８５を形成した後、エッチングにより空洞部５を形成する。これにより、空洞部５を有する構造体１０Ｄを得る。
【００８６】
この表面保護膜８５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８４１の細孔８４２を封止してしまわないように形成する。なお、表面保護膜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。
【００８７】
ここで、表面保護膜８５の厚さは、特に限定されないが、例えば、５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下程度とされる。
【００８８】
また、空洞部５の形成は、被覆層８４１に形成された複数の細孔８４２を通じたエッチングにより、層間絶縁膜８３Ａ、８５Ａ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、複数の細孔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。
【００８９】
［封止工程］
次に、図５（ｂ）に示すように、被覆層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、各細孔８４２を封止する。これより、空洞部５が封止層８６により封止された構造体１０Ｅを得る。
【００９０】
ここで、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。
【００９１】
［ダイヤフラム形成工程］
次に、半導体基板６１Ａの下面の一部をエッチングすることにより、図５（ｃ）に示すように、凹部６５を形成する。これにより、周囲よりも薄肉なダイヤフラム部６４が形成された物理量センサー１を得る。なお、凹部６５の形成前に、必要に応じて、半導体基板６１Ａの下面を研削し、半導体基板６１Ａ全体を薄肉化してもよい。
【００９２】
凹部６５の形成は、半導体基板６１Ａの一方の面に、ドライエッチングした後にウェットエッチングすることにより行う。これにより、前述したような平面視における面積の小さい凹部６５を形成することができる。その結果、物理量センサー１の小型化を図ることができる。ここで、半導体基板６１Ａは、凹部６５を形成するための「凹部形成用基板」である。なお、半導体基板６１Ａ、シリコン窒化膜６２およびシリコン酸化膜６２からなる構造体を「凹部形成用基板」ということもできるし、また、構造体１０Ｅ全体を「凹部形成用基板」ということもできる。
【００９３】
以下、図６および図７に基づいて、凹部６５の形成工程を詳細に説明する。
まず、図６（ａ）に示す半導体基板６１Ａの厚さｔｗを測定する。この測定は、後述するドライエッチングの前であって、後述するドライエッチングの開始時の半導体基板６１Ａの厚さｔｗを測定できれば、前述したセンサー素子・ＭＯＳトランジスタ形成工程、層間絶縁膜・配線層形成工程、空洞部形成工程および封止工程のうちのいずれの工程の前、後または途中の任意のタイミングで行うことができる。なお、凹部６５の形成前に半導体基板６１Ａの下面を研削して薄肉化する場合には、その研削後に厚さｔｗを測定する。また、この厚さｔｗの測定は、後述するマスク３０の形成後に行ってもよい。
【００９４】
その後、半導体基板６１Ａの一方の面に、図６（ｂ）に示すように、開口を有するマスク３０を形成する。このマスク３０としては、ドライエッチングに対する耐性を有するものであれば、いかなるものであってもよいが、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、レジスト膜等を用いることができる。特に、マスク３０は、凹部６５の形成に用いるドライエッチングおよびウェットエッチングを同一のマスク３０を用いるために、ウェットエッチングに対する耐性をも有することが好ましい。また、前述した厚さｔｗを測定した後の半導体基板６１Ａの厚さに影響を与えないことから、マスク３０は、ＣＶＤ等の気相成膜法を用いて形成することが好ましい。以上のような観点から、マスク３０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることが好ましい。
【００９５】
次に、半導体基板６１Ａに対してマスク３０を介してドライエッチングすることにより、図６（ｃ）に示すように、凹部６５Ａを形成する。この凹部６５Ａは、ドライエッチングを用いて形成されているため、幅がほぼ一定となる。
【００９６】
このドライエッチングにより形成される凹部６５Ａの深さ、すなわちドライエッチングの深さ方向のエッチング量ｄ１は、先に測定した半導体基板６１Ａの厚さｔｗに基づいて決定する。具体的には、前述した測定工程で得られた半導体基板６１Ａの厚さをｔｗとし、凹部６５の形成工程後に得られるダイヤフラム部６４の厚さをｔとし、ドライエッチングの深さ方向のエッチング量（すなわち凹部６５Ａの深さ）をｄ１とし、その後のウェットエッチングの深さ方向のエッチング量をｄ２としたとき、ｄ１＝ｔｗ−ｔ−ｄ２となる。また、凹部６５Ａを有する半導体基板６１Ｂは、凹部６５Ａにより薄肉化された部分の厚さが、ｔ＋ｄ２となる。
【００９７】
また、ドライエッチングとしては、半導体基板６１Ａをエッチングすることができれば、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ高速エッチング法、ボッシュプロセス法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等が挙げられる。また、エッチングガスとしては、Ｃｌ２＋ＨＢｒ、ＳＦ６等を用いることができる。
【００９８】
このようにドライエッチングの前に半導体基板６１Ａの厚さを測定し、その測定の結果に基づいて、ドライエッチングのエッチング量を調整することにより、半導体基板６１Ａの厚さが製品ごとにばらついても、後のウェットエッチングのエッチング量を保つことができ、その結果、所望の厚さおよび幅のダイヤフラム部６４を形成することができる。
【００９９】
次に、半導体基板６１Ｂに対してマスク３０を介してウェットエッチングすることにより、図６（ｄ）に示すように、凹部６５を形成する。この凹部６５は、ウェットエッチングを用いて形成されているため、シリコンの結晶面に沿って傾斜した側壁面を有する。
【０１００】
このウェットエッチングの深さ方向のエッチング量ｄ２は、前述したドライエッチングの前に予め決めておく。
【０１０１】
ここで、このウェットエッチングは、先のドライエッチングと同一のマスク３０を用いて行うので、簡単かつ高精度に、凹部６５を形成することができる。
【０１０２】
また、ウェットエッチングは、半導体基板６１Ｂをエッチングすることができれば、特に限定されないが、ＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリエッチング液を用いる。
【０１０３】
また、このウェットエッチングでは、シリコン酸化膜６２がエッチングストップ層として機能する。これにより、ダイヤフラム部６４の厚さを高精度に規定することができる。
【０１０４】
以上のようなドライエッチングおよびウェットエッチングを用いて形成された凹部６５は、平面視での面積を従来に比し小さくすることができる。
【０１０５】
具体的に説明すると、従来方法では、図７（ａ）に示すように、（１００）単結晶シリコン基板６１Ｘに、マスク３０Ｘを用いたウェットエッチングにより凹部６５Ｘを形成する。この凹部６５Ｘの側壁面は、深さ方向全域にわたって拡がるように、シリコン（１１１）結晶面に沿って傾斜角度θ（＝５４．７°）で傾斜しており、凹部６５Ｘの深さをＤとしたとき、平面視における幅ａがＤ／ｔａｎθとなる。このようなことから、凹部６５Ｘは、Ｗ≧１．４×Ｄの関係を満たす。
【０１０６】
これに対し、本発明では、図７（ｂ）に示すように、凹部６５の側壁面は、凹部６５の深さ方向に沿った第１部分６５１の長さをＤ１としたとき、平面視における幅ｂがＤ１／ｔａｎθとなる。ここで、長さＤ１は、凹部６５の深さＤから、凹部６５の深さ方向に沿った第２部分６５２の長さＤ２を差し引いたものであり、深さＤよりも小さい。また、幅ｂは、幅ａよりも小さい。また、幅ｂと幅ａとの差分ｃは、長さＤ１またはＤ２に応じたもの、すなわち、（Ｄ−Ｄ１）／ｔａｎθ＝Ｄ２／ｔａｎθとなる。このようなことから、前述したように、凹部６５は、Ｗ＜１．４×Ｄの関係を満たす。
【０１０７】
ここで、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たしている。これにより、ダイヤフラム部６４の受圧面をウェットエッチングにより高精度に形成することができる。また、凹部６５の平面視での面積を小さくしつつ、凹部６５の製造を容易にする観点から、Ｄ１／Ｄ２は、１．０１以上３．０以下であることが好ましく、１．１以上２．０以下であることがより好ましく、１．５以上２．０以下であることがさらに好ましい。
【０１０８】
以上のような工程により、物理量センサー１を製造することができる。なお、半導体回路９が有するＭＯＳトランジスタ８７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中（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）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。
【０１０９】
＜第２実施形態＞
次に本発明の物理量センサーの第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の物理量センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【０１１０】
以下、本発明の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。
【０１１１】
第２実施形態は、ダイヤフラム部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。
【０１１２】
図８に示す物理量センサー１Ａが備えるダイヤフラム部６４Ａは、半導体基板６１（基板６Ａ）の薄肉部６６Ａで構成されている。この薄肉部６６Ａは、凹部６５を設けることによって形成されており、主に単結晶シリコンで構成されている。
【０１１３】
本実施形態では、このダイヤフラム部６４（受圧面６４１Ａとは反対側の面）に対して部分的に直接リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することにより、センサー素子７が形成されている。
以上説明したような物理量センサー１Ａによっても、小型化を図ることができる。
【０１１４】
２．圧力センサー
次に、本発明の物理量センサーを備える圧力センサー（本発明の圧力センサー）ついて説明する。図９は、本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
【０１１５】
図９に示すように、本発明の圧力センサー１００は、物理量センサー１と、物理量センサー１を収納する筐体１０１と、物理量センサー１から得た信号を圧力データに演算する演算部１０２とを備えている。物理量センサー１は、配線１０３を介して演算部１０２と電気的に接続されている。
【０１１６】
物理量センサー１は、筐体１０１の内側に、図示しない固定手段により固定されている。また、筐体１０１には、物理量センサー１のダイヤフラム部６４が、例えば大気（筐体１０１の外側）と連通するための貫通孔１０４を有している。
【０１１７】
このような圧力センサー１００によれば、貫通孔１０４を介してダイヤフラム部６４が圧力を受ける。この受圧した信号を配線１０３を介して演算部に送信し、圧力データに演算する。この演算された圧力データは、図示しない表示部（例えば、パーソナルコンピューターのモニター等）を介して表示することができる。
【０１１８】
３．高度計
次に、本発明の物理量センサーを備える高度計（本発明の高度計）の一例について説明する。図１０は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【０１１９】
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（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。
【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】
４．電子機器
次に、本発明の物理量センサー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１１は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【０１２２】
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】
５．移動体
次いで、本発明の物理量センサーを適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。図１２は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【０１２７】
図１２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、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。
【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。
【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。
【０１３１】
また、前述した実施形態では、ダイヤ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、ダイヤ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。
【０１３２】
また、前述した実施形態では、凹部形成用基板として（１００）シリコン基板を用いた場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、凹部形成用基板として（１１０）シリコン基板を用いることもできる。
【０１３３】
また、前述した実施形態では、第１部分および第２部分を有する凹部をドライエッチングおよびウェットエッチングを用いて形成する場合を例に説明したが、かかる凹部の形成方法は、これに限定されず、例えば、ボッシュプロセス法を用いて保護膜の形成条件を適宜設定することにより、かかる凹部を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１‥‥物理量センサー  １Ａ‥‥物理量センサー  ５‥‥空洞部  ６‥‥基板  ６Ａ‥‥基板  ７‥‥センサー素子  ７Ａ‥‥素子形成用膜  ７ａ‥‥ピエゾ抵抗素子  ７ｂ‥‥ピエゾ抵抗素子  ７ｃ‥‥ピエゾ抵抗素子  ７ｄ‥‥ピエゾ抵抗素子  ８‥‥素子周囲構造体  ９‥‥半導体回路  １０‥‥構造体  １０Ａ‥‥構造体  １０Ｂ‥‥構造体  １０Ｃ‥‥構造体  １０Ｄ‥‥構造体  １０Ｅ‥‥構造体  ２０‥‥フォトレジスト膜  ３０‥‥マスク  ３０Ｘ‥‥マスク  ４１ａ‥‥配線  ４１ｂ‥‥配線  ４１ｃ‥‥配線  ４１ｄ‥‥配線  ４２‥‥層  ６１‥‥半導体基板  ６１Ａ‥‥半導体基板  ６１Ｂ‥‥シリコン基板  ６２‥‥シリコン酸化膜  ６３‥‥シリコン窒化膜  ６４‥‥ダイヤフラム部  ６４Ａ‥‥ダイヤフラム部  ６５‥‥凹部  ６５Ａ‥‥凹部  ６５Ｘ‥‥凹部  ６６‥‥薄肉部  ６６Ａ‥‥薄肉部  ７１ａ‥‥ピエゾ抵抗部  ７１ｂ‥‥ピエゾ抵抗部  ７１ｃ‥‥ピエゾ抵抗部  ７１ｄ‥‥ピエゾ抵抗部  ７３ｃ‥‥接続部  ７３ｄ‥‥接続部  ８１‥‥層間絶縁膜  ８１Ａ‥‥層間絶縁膜  ８２‥‥配線層  ８２ａ‥‥配線層  ８２ｂ‥‥配線層  ８３‥‥層間絶縁膜  ８３Ａ‥‥層間絶縁膜  ８４‥‥配線層  ８４ａ‥‥配線層  ８４ｂ‥‥配線層  ８５‥‥表面保護膜  ８６‥‥封止層  ８７‥‥トランジスタ  １００‥‥圧力センサー  １０１‥‥筐体  １０２‥‥演算部  １０３‥‥配線  １０４‥‥貫通孔  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  ６４１‥‥受圧面  ６５１‥‥第１部分  ６５２‥‥第２部分  ８４１‥‥被覆層  ８４２‥‥細孔  ８７１‥‥ゲート電極  ａ‥‥幅  ｂ‥‥幅  ｃ‥‥差分  ｄ１‥‥エッチング量  ｄ２‥‥エッチング量  Ｄ１‥‥長さ  Ｄ２‥‥長さ  ｔ‥‥厚さ  ｔｗ‥‥厚さ  Ｗ‥‥最大幅  Ｗ１‥‥幅  θ‥‥傾斜角度
【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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