(57)【要約】【課題】優れた検出精度を有する物理量検出センサー、物理量検出センサーの製造方法、高度計、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】物理量検出センサー１は、撓み変形可能なダイアフラム２４と、ダイアフラム２４上に配置されている可動電極５２と、を有し、可動電極５２は、ダイアフラム２４に固定されている下地部５２１と、下地部５２１のダイアフラム２４と反対側に接続されている支持部５２２と、支持部５２２に支持され、ダイアフラム２４と離間して配置されている可動部５２３と、を有し、下地部５２１と支持部５２２とが同じ材料（ポリシリコン）を主成分として含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撓み変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラム上に配置されている可動電極と、を有し、
前記可動電極は、
前記ダイアフラム上に配置されている下地部と、
前記下地部の前記ダイアフラムと反対側に接続されている支持部と、
前記支持部に支持され、前記ダイアフラムと離間して配置されている可動部と、を有し、
前記下地部と前記支持部とが同じ材料を主成分に含んでいることを特徴とする物理量検出センサー。
【請求項２】
前記材料は、ポリシリコンである請求項１に記載の物理量検出センサー。
【請求項３】
前記ダイアフラム上に配置され、前記ダイアフラムの平面視にて前記可動部と対向配置されている固定電極を有している請求項１または２に記載の物理量検出センサー。
【請求項４】
前記固定電極は、ポリシリコンを主成分に含んでいる請求項３に記載の物理量検出センサー。
【請求項５】
前記ダイアフラムを有する基板を有し、
前記基板には、回路が配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量検出センサー。
【請求項６】
前記ダイアフラムと前記下地部の間に位置するギャップ層を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量検出センサー。
【請求項７】
圧力を検出する圧力センサーである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量検出センサー。
【請求項８】
撓み変形可能なダイアフラム上に下地部を形成する工程と、
前記ダイアフラムと離間する可動部、および前記可動部を支持し、前記下地部の前記ダイアフラムと反対側に接続する支持部を形成する工程と、を含み、
前記下地部と前記支持部とを同じ材料を主成分にして形成することを特徴とする物理量検出センサーの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量検出センサーを備え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項に記載の物理量検出センサーを備え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項に記載の物理量検出センサーを備え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、物理量検出センサー、物理量検出センサーの製造方法、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】
例えば、特許文献１に示すようなＭＥＭＳ振動子を圧力センサーに応用することが考えられる。具体的に説明すると、特許文献１のＭＥＭＳ振動子は、基板と、基板の上面に設けられている振動子（第１電極（固定電極）および第２電極（可動電極））とを有しているが、基板の固定電極および可動電極が設けられている部分を受圧によって撓み変形するダイアフラムとすることで、特許文献１のＭＥＭＳ振動子を圧力センサーとして用いることが可能となる。この場合、ダイアフラムの撓み量に応じて振動子の共振周波数が変化するため、共振周波数からの変化に基づいて圧力を検出することができる。
しかしながら、特許文献１のＭＥＭＳ振動子を上記のような圧力センサーに応用した場合、次のような問題が生じる。
【０００３】
特許文献１のＭＥＭＳ振動子では、基板の上面が窒化シリコンからなる第２下地層となっており、この第２下地層上にポリシリコンからなる第２電極が配置されている。そのため、窒化シリコンとポリシリコンの熱膨張係数の違い等から、第２下地層と第２電極の界面に残留応力が生じてしまう。また、特許文献１のＭＥＭＳ振動子では、可動電極の基板との接触面積が大きいため、振動子の振動漏れが大きくなってしまう。このようなことが原因となって、特許文献１のＭＥＭＳ振動子を応用した圧力センサーは、温度履歴によって周波数特性が変化するヒステリシスを有することとなり、圧力の検出精度が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０８５０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた検出精度を有する物理量検出センサー、物理量検出センサーの製造方法、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】
【０００６】
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］
本適用例の物理量検出センサーは、撓み変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラム上に配置されている可動電極と、を有し、
前記可動電極は、
前記ダイアフラムに固定されている下地部と、
前記下地部の前記ダイアフラムと反対側に接続されている支持部と、
前記支持部に支持され、前記ダイアフラムと離間して配置されている可動部と、を有し、
前記下地部と前記支持部とが同じ材料を主成分に含んでいることを特徴とする。
これにより、ダイアフラムと可動電極との間の残留応力が低減され、ヒステリシスが改善されて優れた検出精度を有する物理量検出センサーが得られる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の物理量検出センサーでは、前記材料は、ポリシリコンであることが好ましい。
これにより、可動電極を簡単に形成することができる。
［適用例３］
本適用例の物理量検出センサーでは、前記ダイアフラム上に配置され、前記ダイアフラムの平面視にて前記可動部と対向配置されている固定電極を有していることが好ましい。
これにより、固定電極と可動電極とで振動素子が構成され、簡単な構成で物理量を検出することができる。
【０００８】
［適用例４］
本適用例の物理量検出センサーでは、前記固定電極は、ポリシリコンを主成分に含んでいることが好ましい。
これにより、固定電極を簡単に形成することができる。
［適用例５］
本適用例の物理量検出センサーでは、前記ダイアフラムを有する基板を有し、
前記基板には、回路が配置されていることが好ましい。
これにより、振動素子と回路とを同一基板上に作り込むことができるので、物理量検出センサーの小型化を図ることができる。
【０００９】
［適用例６］
本適用例の物理量検出センサーでは、前記ダイアフラムと前記下地部の間に位置するギャップ層を有していることが好ましい。
これにより、可動電極が他の部材に接触することを効果的に防止することができる。
［適用例７］
本適用例の物理量検出センサーでは、圧力を検出する圧力センサーであることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量検出センサーとなる。
【００１０】
［適用例８］
本適用例の物理量検出センサーの製造方法は、撓み変形可能なダイアフラム上に下地部を形成する工程と、
前記ダイアフラムと離間する可動部、および前記可動部を支持し、前記下地部の前記ダイアフラムと反対側に接続する支持部を形成する工程と、を含み、
前記下地部と前記支持部とを同じ材料を主成分にして形成することを特徴とする。
これにより、ダイアフラムと可動電極との間の残留応力が低減され、ヒステリシスが改善されて優れた検出精度を有する物理量検出センサーが得られる。
【００１１】
［適用例９］
本適用例の高度計は、上記適用例の物理量検出センサー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。
［適用例１０］
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量検出センサー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。
［適用例１１］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量検出センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の物理量検出センサーの好適な実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す物理量検出センサーが有する振動素子の平面図である。
【図３】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図１に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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に示す物理量検出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】本発明の高度計の一例を示す正面図である。
【図１９】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図２０】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】
【００１３】
以下、本発明の物理量検出センサー、物理量検出センサーの製造方法、高度計、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。
１．物理量検出センサー
まず、物理量検出センサーについて説明する。
図１は、本発明の物理量検出センサーの好適な実施形態を示す断面図である。図２は、図１に示す物理量検出センサーが有する振動素子の平面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。なお、図１１においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００１４】
物理量検出センサー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、物理量検出センサー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検出センサーとなり、その利便性が向上する。
図１に示すように、物理量検出センサー１は、基板２と、土台３と、ギャップ層４と、振動素子５と、素子周囲構造体６と、空洞部７と、半導体回路と、を有している。
【００１５】
基板２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２１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成されている第１絶縁膜２２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成されている第２絶縁膜２３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２２および第２絶縁膜２３の材料としては、後述する製造方法において、振動素子５を形成する際のエッチングから半導体基板２１を保護することと、半導体基板２１と振動素子５との間を絶縁することができれば、特に限定されない。
【００１６】
なお、基板２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。
また、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２４が設けられている。ダイアフラム２４は、基板２の下面に有底の凹部２５を設けることで形成され、その下面が受圧面２４１となっている。このようなダイアフラム２４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。
【００１７】
ダイアフラム２４の厚さは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上、５０μｍ以下であるのが好ましく、１５μｍ以上、２５μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、ダイアフラム２４は、十分に撓み変形することができる。
なお、本実施形態の基板２では、凹部２５が半導体基板２１を貫通しておらず、ダイアフラム２４が半導体基板２１、第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３の３層で構成されているが、例えば、凹部２５が半導体基板２１を貫通し、ダイアフラム２４が第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３の２層で構成されていてよい。
【００１８】
また、基板２には図示しない半導体回路（回路）が作り込まれている。この半導体回路は、例えば、振動素子５を駆動するための回路や、振動素子５の共振周波数の変化から受けた圧力の大きさを検出するための回路等を含んでおり、必要に応じて形成されたＭＯＳトランジスタ等の能動素子、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２に半導体回路を作り込むことにより、半導体回路を別体として設ける場合と比較して、物理量検出センサー１の小型化を図ることができる。
【００１９】
このような基板２のダイアフラム２４上には、層状（膜状、板状）の土台３が配置されている。土台３は、ダイアフラム２４上に振動素子５を配置するための土台として機能する。また、土台３の構成材料としては、特に限定されないが、線膨張係数が小さい材料を用いることが好ましく、このような材料としては、例えば、ポリシリコン（多結晶シリコン）が挙げられる。線膨張係数の小さい材料を用いることで、土台３と基板２との間（界面）や、土台３と振動素子５との間（界面）への応力集中を抑制（緩和）することができる。
【００２０】
このような土台３上には、ギャップ層４が設けられている。ギャップ層４は、振動素子５が有する後述する可動部５２３と土台３とのギャップを十分に広く確保するための層である。このようなギャップ層４の構成としては、特に限定されないが、例えば、本実施形態のように、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）４１とシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）４２とが積層した構成とすることができる。
【００２１】
このようなギャップ層４上には、振動素子５が設けられている。すなわち、振動素子５は、ギャップ層４を介して土台３上に設けられている。このような振動素子５は、ダイアフラム２４上に設けられている固定電極５１および可動電極５２を有している。また、可動電極５２は、土台３（ダイアフラム２４）上に設けられている下地部５２１と、固定電極５１（ダイアフラム２４）と空隙を隔てて対向配置されている可動部５２３と、可動部５２３を支持し、下地部５２１のダイアフラム２４と反対側に接続する支持部５２２とを有している。また、可動部５２３は、その延在方向の途中に下側にＶ字状に屈曲した屈曲部５２３ａを有しており、これにより、振動し易くなっている。
【００２２】
これら固定電極５１および可動電極５２は、それぞれ、ポリシリコンを主材料（主成分）として含んでおり、ポリシリコンにリンイオン等の不純物イオンをドープして導電性を付与している。このように、固定電極５１および可動電極５２をそれぞれポリシリコンを主材料（主成分）として含むことで、固定電極５１および可動電極５２を半導体プロセスで形成することができるため、振動素子５の形成が容易となる。特に、下地部５２１と、支持部５２２および可動部５２３と、を同じ材料（すなわちポリシリコン）を主材料（主成分）として構成しているため、これらの間には、実質的に、線膨張係数の違いによる残留応力が発生しない。そのため、温度履歴によって周波数特性が変化するヒステリシスを低減することができ、物理量検出センサー１は、優れた検出精度を発揮することができるとともに、その検出精度の経時的な劣化を抑える（低減する）ことができる。特に、前述した土台３をポリシリコンで構成すると、土台３と、固定電極５１および可動電極５２とを同じ材料で構成することができるため、これらの間での残留応力の発生を低減することができ、上記効果がより顕著となる。
【００２３】
ここで、前述したギャップ層４は、可動電極５２の下地部５２１と固定電極５１との間において除去されており、この部分では、土台３の上面がギャップ層４から露出している。そのため、当該部分において、可動電極５２（可動部５２３）と土台３とのギャップＧを十分に広く確保することができ、可動部５２３が土台３に接触するのを防止することができる。
【００２４】
素子周囲構造体６は、振動素子５が配置されている空洞部７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、基板２上に振動素子５を取り囲むように形成された層間絶縁膜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７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、この被覆層６４１の細孔６４２が封止層６６によって塞がれている。
【００２５】
基板２と素子周囲構造体６とによって画成された空洞部７は、振動素子５を収容する収容部として機能している。空洞部７は、密閉された空間であり、物理量検出センサー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７が真空状態（例えば、１０Ｐａ以下）となっている。空洞部７を真空状態とすることで、物理量検出センサー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。ただし、空洞部７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。
【００２６】
以上、物理量検出センサー１の構成について説明した。このような物理量検出センサー１は、ダイアフラム２４の受圧面２４１が受ける圧力に応じて、ダイアフラム２４が撓み変形し、これにより、可動電極５２の可動部５２３と固定電極５１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、振動素子５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２４１で受けた圧力の大きさ（絶対圧）を求めることができる。
【００２７】
２．物理量検出センサーの製造方法
次に、物理量検出センサーの製造方法について、図３ないし図１７に基づいて、物理量検出センサー１の製造方法を例にして説明する。
図３ないし図１７は、それぞれ、図１に示す物理量検出センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【００２８】
物理量検出センサー１の製造方法は、基板２上に振動素子５を形成する振動素子形成工程と、基板２上に振動素子を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜上に被覆層を形成する被覆層形成工程と、絶縁膜の一部を除去して空洞部７を形成するリリース工程と、被覆層を封止する封止工程と、基板２にダイアフラム２４を形成するダイアフラム形成工程と、を有している。また、振動素子形成工程では、ダイアフラム２４上（または後にダイアフラム２４となる領域上）に下地部５２１を形成する工程と、下地部５２１の上面側（ダイアフラム２４と反対側）に位置する支持部５２２、および、支持部５２２に支持され、ダイアフラム２４と離間する可動部５２３を形成する工程と、を含んでいる。以下、詳細に説明する。
【００２９】
［振動素子形成工程］
まず、図３に示すように、シリコン基板である半導体基板２１を用意し、半導体基板２１の上面にシリコン酸化膜で構成されている第１絶縁膜２２と、シリコン窒化膜で構成されている第２絶縁膜２３と、をこの順に形成する。このとき、第１絶縁膜２２は、半導体基板２１の上面のほぼ全域に形成し、第２絶縁膜２３は、第１絶縁膜２２の上面のうちの振動素子５が配置される領域を含むように形成する。これにより、ダイアフラム２４が形成されていない状態の基板２（２’）が得られる。なお、例えば、第１絶縁膜２２は、熱酸化法によって形成することができ、第２絶縁膜２２、２３は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等によって形成することができる。
【００３０】
次に、図４に示すように、基板２’の上面に土台３を形成する。具体的には、まず、基板２の上面に土台３の構成材料であるポリシリコンの膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成し、形成したポリシリコンの膜をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いてパターニングすることで土台３を形成する。なお、この際、ポリシリコンの膜から、半導体回路の一部（例えば、図示のようなキャパシタ８１の下部電極８１１等）を形成する。
【００３１】
次に、図５に示すように、土台３の表面にギャップ層４と貫通孔４２１を形成する。具体的には、まず、熱酸化法によって土台３の表面を覆うようにシリコン酸化膜４１を形成し、次に、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いてシリコン窒化膜を形成し、形成したシリコン窒化膜をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いてパターニングすることで、シリコン窒化膜４２と貫通孔４２１を形成し、ギャップ層４を形成する。貫通孔４２１は、後の工程にて形成される固定電極５１と下地部５２１の間に位置している。この貫通孔４２１は、後のリリース工程において、貫通孔４２１から露出している部分のシリコン酸化膜４１を除去してギャップＧを形成するためのものである。なお、この際、シリコン酸化膜４１およびシリコン窒化膜４２から、半導体回路の一部（例えば図示のようなキャパシタ８１の絶縁膜８１２等）を形成する。
【００３２】
次に、図６に示すように、振動素子５の固定電極５１と下地部５２１とを形成する。具体的には、まず、基板２の上面に、ギャップ層４の表面を覆うようにして、固定電極５１および下地部５２１の構成材料であるポリシリコンの膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成し、形成したポリシリコンの膜をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いてパターニングすることで固定電極５１および下地部５２１を形成する。なお、この際、ポリシリコンの膜から、半導体回路の一部（例えば、図示のようなキャパシタ８１の上部電極８１３等）を形成する。次に、固定電極５１、下地部５２１および上部電極８１３にリンイオン等の不純物イオンをドープして導電性を付与する。
【００３３】
次に、図７に示すように、固定電極５１、下地部５２１および上部電極８１３の表面を覆うようにシリコン酸化膜からなる犠牲層９０を、熱酸化法により形成する。次に、図８に示すように、下地部５２１を覆う犠牲層９０の、支持部５２２を形成する領域を除去して貫通孔９１を形成する。除去工程は、例えば、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いて行うことができる。
【００３４】
次に、図９に示すように、可動部５２３および支持部５２２を形成する。具体的には、基板２の上面に、犠牲層９０を覆うように、可動部５２３および支持部５２２の構成材料であるポリシリコンの膜をＣＶＤ法等を用いて形成し、形成したポリシリコンの膜をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いてパターニングすることで可動部５２３および支持部５２２を形成する。これにより、可動電極５２が形成され、固定電極５１と可動電極５２とを有する振動素子５が形成される。
【００３５】
［絶縁膜形成工程］
まず、図１０に示すように、基板２上に、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６１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６１に、基板２の平面視にて振動素子５を取り巻く環状（ただし、後述する工程で形成される配線層６２が半導体回路と導通しないように、一部に欠損部を有する）の開口部６１１および貫通孔６１２をパターニング処理等により形成する。
【００３６】
次に、図１１に示すように、層間絶縁膜６１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６２を形成する。なお、配線層６２は、開口部６１１および貫通孔６１２内にも形成され、基板２に形成されている配線（例えば、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。
【００３７】
次に、図１２に示すように、層間絶縁膜６１および配線層６２上に、シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜６３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６１に、基板２の平面視にて振動素子５を取り巻く環状の開口部６３１および貫通孔６３２をパターニング処理等により形成する。なお、開口部６３１は、基板２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。
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。
【００３８】
［被覆層形成工程］
まず、図１３に示すように、層間絶縁膜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配線層６４を形成する。この配線層６４は、開口部６３１および貫通孔６３２内にも形成され、配線層６２に電気的に接続される。また、配線層６４の一部は、振動素子５の上方に位置し、複数の細孔６４２が形成された被覆層６４１を構成している。
【００３９】
次に、図１４に示すように、配線層６４および層間絶縁膜６３上に、例えばシリコン窒化膜、レジストその他の樹脂材料よりなる表面保護膜６５をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。また、この表面保護膜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。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。
【００４０】
［リリース工程］
まず、図１５に示すように、リリースエッチング用のフォトレジストなどの保護膜形成工程を行なった後に、被覆層６４１に形成された複数の細孔６４２を通して、振動素子５上にある層間絶縁膜６１、６３を除去するとともに、固定電極５１と可動部５２３との間にある犠牲層９０を除去する。これにより、振動素子５が配置された空洞部７が形成されるとともに、固定電極５１と可動部５２３とが離間し、振動素子５が駆動し得る状態となる。
層間絶縁膜６１、６３および犠牲層９０の除去は、例えば、複数の細孔６４２からエッチング液としてのフッ酸、緩衝フッ酸等を供給するウェットエッチングや、複数の細孔６４２からエッチングガスとしてフッ化水素酸ガス等を供給するドライエッチングにより行うことができる。
【００４１】
［封止工程］
次に、図１６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等により形成し、各細孔６４２を封止する。
［ダイアフラム形成工程］
最後に、図１７に示すように、例えば、ドライエッチングを行いて半導体基板２１の下面に凹部２５を形成する。これにより、周囲よりも薄肉なダイアフラム２４が形成される。なお、凹部２５を形成する方法としては、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。
【００４２】
以上の工程により、物理量検出センサー１を製造することができる。なお、物理量検出センサー１が有する半導体回路に含まれる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、配線等の回路要素は、上述したキャパシタ８１に代表されるように、上述した適宜の工程中（例えば、機能素子形成工程、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、第１絶縁膜（シリコン酸化膜）２２とともに回路素子間分離膜を形成したり、固定電極５１や可動電極５２とともにゲート電極、配線等を形成したり、犠牲層９０、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。
【００４３】
このような製造方法によれば、可動電極５２の下地部５２１と支持部５２２とを同じ材料（ポリシリコン）を主材料（主成分）として含んでいるため、これらの間に、実質的に、線膨張係数の違いによる残留応力が発生しない。そのため、温度履歴によって周波数特性が変化するヒステリシスを低減することができ、得られた物理量検出センサー１は、優れた検出精度を発揮することができるとともに、その検出精度の経時的な劣化を抑える（低減する）ことができる。特に、土台３をポリシリコンで構成しているため、土台３と、固定電極５１および可動電極５２とを同じ材料で構成することができるため、これらの間での残留応力の発生を低減することができ、上記効果がより顕著となる。
【００４４】
３．高度計
次に、本発明の物理量検出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１８は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
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、圧力センサーとしての物理量検出センサー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。表示部２０１には、さらに、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ようになっていてもよい。
【００４５】
４．電子機器
次に、本発明の物理量検出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１９は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
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、圧力センサーとしての物理量検出センサー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。
【００４６】
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、高度情報を物理量検出センサー１によって取得し、その結果から、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。
なお、本発明の物理量検出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。
【００４７】
５．移動体
次いで、本発明の物理量検出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２０は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
図２０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（物理量検出センサー１）が内蔵されている。
以上、本発明の物理量検出センサー、物理量検出センサーの製造方法、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。
また、前述した実施形態では、物理量検出センサーを圧力センサーとして用いたものについて説明したが、物理量検出センサーとしては、圧力センサーの他、例えば、加速度センサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１……物理量検出センサー  ２、２’……基板  ２１……半導体基板  ２２……第１絶縁膜  ２３……第２絶縁膜  ２４……ダイアフラム  ２４１……受圧面  ２５……凹部
３……土台  ４……ギャップ層  ４１……シリコン酸化膜  ４２……シリコン窒化膜  ４２１……貫通孔  ５……振動素子  ５１……固定電極  ５２……可動電極  ５２１……下地部  ５２２……支持部  ５２３……可動部  ５２３ａ……屈曲部  ６……素子周囲構造体  ６１……層間絶縁膜  ６１１……開口部  ６１２……貫通孔  ６２……配線層  ６３……層間絶縁膜  ６３１……開口部  ６３２……貫通孔  ６４……配線層  ６４１……被覆層  ６４２……細孔  ６５……表面保護膜  ６６……封止層  ７……空洞部  ８１……キャパシタ  ８１１……下部電極  ８１２……絶縁膜  ８１３……上部電極  ９０……犠牲層  ９１……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  Ｇ……ギャップ
【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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