(57)【要約】【課題】ピエゾ抵抗素子を用いた圧力センサーにおいて、ピエゾ抵抗素子の感度が低いという課題があった。【解決手段】第１のピエゾ抵抗素子１８と、この第１のピエゾ抵抗素子１８の下部に形成する第２のシリコン窒化膜８と、第２のシリコン窒化膜８の下部に形成する空洞２２と、この空洞２２の下部に埋め込み酸化膜４を介して設ける支持基板２と、この空洞２２の中にＰ型拡散層１６を備え、このＰ型拡散層１６は一端を第２のシリコン窒化膜８に接するとともに他端を埋め込み酸化膜４に接している。但し、このＰ型拡散層１６は第１のピエゾ抵抗素子１８と平面的に重なるように設けている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体と該構造体の下部に形成する絶縁膜と、該絶縁膜の下部に形成する空洞と、該空洞の下部に設ける基板と、該空洞の中に設ける支柱とを備え、
該支柱は一端を前記絶縁膜に接するとともに他端を前記基板に接し、前記構造体と平面的に重なるように設けることを特徴とする電気機械変換器。
【請求項２】
前記構造体は、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換器。
【請求項３】
前記構造体は、Ｐ型不純物を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換器。
【請求項４】
前記構造体は、凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換器。
【請求項５】
前記構造体は、凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換器。
【請求項６】
前記構造体は、中央部の断面積が電極取り出し部の断面積より小さいことを特徴とする請求項１記載の電気機械変換器。
【請求項７】
基板上に低濃度不純物層を設ける工程と前記低濃度不純物層に選択的に第１の不純物を導入した前記低濃度不純層と第２の不純物層を導入した前記低濃度不純物層とのいずれにも平面的に重なるように構造体を設ける工程と、
前記絶縁膜の一部を開口する工程と、
前記第２の不純物を導入した前記低濃度不純物層を除去する工程と、
前記構造体に電極を設ける工程とからなることを特徴とする電気機械変換器の製造方法。
【請求項８】
前記低濃度不純物層はシリコン層からなることを特徴とする請求項７に記載の電気機械変換器の製造方法。
【請求項９】
前記第１の不純物層Ｐ型であり、前記第２の不純物層はＮ型であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電気機械変換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械振動を電気信号に変換するまたは電気信号を機械振動に変換する構造体において、その構造体の変換効率向上を可能とする構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
［背景技術の説明］
近年、多種多様なセンサーが開発され、サイズも小さくなっている。このセンサーは環境変化に対して材料自身がもっている物理的な変化を電気的に捉えることで成り立っている。この物理的変化は多々存在するが、その中でも機械振動を電気信号に変換するセンサーは、物理センサーという位置付けで広く知られている。
【０００３】
このようなセンサーを応用した様々な製品が開発され市場に出ている。それらの製品はいかに小さく、軽く、安く製造できるかが課題となっている。従って製品の一部になる部品も当然縮小化が要求される。しかしサイズが小さくなっても性能を落すことは許されない。
【０００４】
そのためセンサーの感度向上や、異なる方式を用いたセンサーの開発が行われている。圧力センサーの例で見てみる。圧力センサーは圧力という機械振動を受けてそれを電気信号に変換するセンサーである。古くはブルドン管やベローズを用いた金属抵抗歪みを用いたものがある。
【０００５】
しかし電気信号を取り出すために、機械的摺動部が増えるなどの小型化、高精度化を阻害する要因があった。そのような中、真空管が半導体に置き換わっていったのと時を同じくして歪み抵抗素子の半導体化がおこった。金属においては歪みが加わったときにその変形によって抵抗値が変化する現象がある。半導体においてもその現象は見られ、一般にピエゾ効果と呼ばれている。
【０００６】
金属の場合には形状変化によって抵抗値が変化しているだけであるのに対して、半導体の場合は形状変化によるものと半導体がもつエネルギーバンド構造に起因するものとの２つの効果がある。従ってこの２つの効果により圧力に対する感度が金属の場合よりも向上している。このような特性と半導体製造プロセスがもつ小型化、高精度化の技術とが合わさってセンサーの半導体化が加速されていった。
【０００７】
半導体化が始まるとセンサーが小型化し、更に周辺技術の進歩とも合わさり、単なる圧力センサーとは異なるアプリケーションが発達してきた。小型化した圧力センサーをアレイ状に配置してそれを「指紋センサー」とするものである。（例えば、特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１２６９１８号公報（第８頁、第４図）
【０００９】
特許文献１に記載されている指紋センサーの構造は、シリコン基板上に半導体プロセスを用いて空洞を形成し、その空洞上にピエゾ素子を形成している。上部から指紋の尾根線による圧力が加わると、ピエゾ素子が変形し抵抗値が変化して出力が変わる。谷部だと圧力は加わらないために抵抗値変化はおこらない。このことによりアレイ状に配置した指紋センサーからの情報を配置通りに再現することで指紋データとして取得できる。
【００１０】
ＩＴ機器が浸透し、セキュリティ問題が重要度を増してきている昨今、いろいろな機器にセキュリティ装置が取り込まれつつある。その中でも所有物（磁気カード、ＩＣカード等）による認証や知識（暗証番号やパスワード等）に対して、バイオメトリクス（生体認証）は直接本人の確認ができることから重要になってきている。とりわけバイオメトリクスの１つである指紋は生涯変わることがなく、認証動作に抵抗感も少なく認識率も高い。そのためいろいろな機器へ搭載されつつある。
【００１１】
従ってシステムが小型化できるということには搭載できる機器の範囲が広くなり、非常にメリットがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示した従来の技術の指紋センサーの構造には得られる出力が小さいという問題点がある。ピエゾ抵抗素子を用いたシステムにおいて、圧力で変化した出力は検出回路、増幅回路を介して信号を増幅し判別しやすくしている。このようなシステムを小型化しようとした場合、センサー自体の大きさに加えて検出回路、増幅回路を含めた周辺回路の大きさも重要になる。センサーから得られる信号が大きければ、周辺回路規模は小さくすることができる。
【００１３】
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記のような従来の技術の問題を解決して、センサーから検出できる出力値を大きくでき、そのことによって周辺回路の小型化が可能となり、加えて全体のシステムを小さくすることが可能な指紋センサーを含めた圧力センサーに代表される電気機械変換器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気機械変換器においては、下記に示すの構造を採用する。
【００１５】
本発明の電気機械変換器は、構造体と構造体の下部に形成する絶縁膜と、絶縁膜の下部に形成する空洞と、空洞の下部に設ける基板と、空洞の中に設ける支柱とを備え、支柱は一端を絶縁膜に接するとともに他端を基板に接し、構造体と平面的に重なるように設ける。
【００１６】
本発明の電気機械変換器の製造方法は、基板上に低濃度不純物層を設ける工程と低濃度不純物層に選択的に第１の不純物を導入した低濃度不純層と第２の不純物層を導入した低濃度不純物層とのいずれにも平面的に重なるように構造体を設ける工程と、絶縁膜の一部を開口する工程と、第２の不純物を導入した低濃度不純物層を除去する工程と、構造体に電極を設ける工程とからなる。
【００１７】
［作用］
本発明における電気機械変換器は、基板上に形成した絶縁膜に覆われた空洞内の一部に、基板と絶縁膜に接する支柱とも言うべき構造を残し、この支柱とも言うべき構造と平面的に重なる位置でさらに絶縁膜上に形成した構造体を形成する。
【００１８】
この構成とすることで構造体の上部から圧力が加わった場合に、この支柱とも言うべき構造が支点になり、支点が無い状態に比べて構造体が大きく歪むことになる。構造体に歪みが大きく加わることにより、得られる信号が大きくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の第１の実施の形態における電気機械変換器を説明する。
【００２０】
［構造説明：図１］
はじめに本発明の第１の実施形態における電気機械変換器の構造を図１の構造図および図２〜図４を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態における構造図である。図２はピエゾ抵抗素子の特性を表す図である。図３は第１の実施形態の構造に圧力がかかった時に、異なる位置におけるたわみ量を表す図である。図４は第１の実施形態の構造に圧力が加わったときにおこる現象を表す図である。
【００２１】
図１に示すように、第１のピエゾ抵抗素子１８と、この第１のピエゾ抵抗素子１８の下部に形成する第２のシリコン窒化膜８と、第２のシリコン窒化膜８の下部に形成する空洞２２と、この空洞２２の下部に埋め込み酸化膜４を介して設ける支持基板２と、この空洞２２の中にＰ型拡散層１６とを備え、このＰ型拡散層１６は一端を第２のシリコン窒化膜８に接するとともに他端を埋め込み酸化膜４に接している。
但し、このＰ型拡散層１６は第１のピエゾ抵抗素子１８と平面的に重なるように設けている。
【００２２】
この第１のピエゾ抵抗素子１８は、圧力による歪みで抵抗値変化がおこることでセンサーとして働く。従って第１のピエゾ抵抗素子１８には圧力が効率良く伝わる構造が必要になる。そのために第１のピエゾ抵抗素子１８の下部には第２のシリコン窒化膜８を介して空洞２２が設けている。第２のシリコン窒化膜８は圧力センサーで使用されているダイアフラムの役目を果たしている。
【００２３】
空洞２２を設けることで、第１のピエゾ抵抗素子１８に圧力は伝わるが、その圧力は全体にかかるために大きく曲げることは難しい。また第１のピエゾ抵抗素子１８に発生する歪みが大きければ大きいほど抵抗値変化は大きくなることが図２からわかる。
そこで、この空洞２２の中に部分的にＰ型拡散層１６を有することで、この部分を支点として作用させ、小さな圧力が第１のピエゾ抵抗素子１８に加わった場合でも大きく曲がるようにする。
【００２４】
第１のピエゾ抵抗素子１８が曲がると第２のシリコン窒化膜８にたわみが発生する。上部から圧力が加わる際に、その圧力が第２のシリコン窒化膜８のどの部分に加わるかにより、発生するたわみに違いがある。そのたわみの様子を示したのが図３である。
図３は、第１のピエゾ抵抗素子１８の下部に設けるＰ型拡散層１６の位置と第２のシリコン窒化膜８のたわみの量を示したものである。図３には、Ｐ型拡散層１６が第１のピエゾ抵抗素子１８のほぼ中央にある場合のたわみの量を示している。
【００２５】
つまり、第２のシリコン窒化膜８の中央と第１のピエゾ抵抗素子１８の中央とが合うように配置すれば、第１のピエゾ抵抗素子１８が大きく曲がることが理解できる。
この状態を模式的に示したのが図４である。第１のピエゾ抵抗素子１８の上部から圧力が印加されたときにＰ型拡散層１６を支点として第１のピエゾ抵抗素子１８が大きく曲がっていることを示している。
【００２６】
本発明の最大の特徴は、この第１のピエゾ抵抗素子１８の下部の空洞２２に、第１のピエゾ抵抗素子１８を支持する支柱とも言うべき構造のＰ型拡散層１６を設けたことである。
【００２７】
［製造方法］
次に、図１に示す本発明の第１の実施形態における電気機械変換器の製造方法について図１、図５〜図１４を用いて説明する。  図５に示すように支持基板２の上部に埋め込み酸化膜４を１．０μｍの厚みで形成し、その上部に活性層２４を１．５μｍの厚みで形成する。
【００２８】
次に、図６に示すように熱酸化膜３４を温度が１０００℃で酸素と窒素の分圧比が３．５、成膜時間を５５分の条件で厚みを０．０４１μｍ形成し、その上部に第１のシリコン窒化膜３６を温度が７８０℃で原料ガス組成比（ＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３＝０．１）で成膜時間４２分の条件で厚みを０．１５μｍ形成する。その後第１のシリコン窒化膜３６を所望に形状に加工する。
【００２９】
次に、図７に示すように、選択酸化膜６を温度が１０００℃のウェット酸化方法で時間３５５分の条件で厚みを１．５μｍ形成する。この工程により図６で残した第１のシリコン窒化膜３６の領域以外の部分に選択酸化膜６が形成される。次に図８に示すように、第１のシリコン窒化膜３６と熱酸化膜３４とを除去する。選択酸化膜６も若干除去され、その膜厚は薄くなる。活性層２４の中で選択酸化膜６の領域が形成されていない領域を活性領域５０と呼ぶ。
【００３０】
次に、図９に示すように、活性領域５０の上に選択的にレジスト２６をパターニングし、ボロンを２５ＫｅＶで５．０Ｅ１５（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）の条件でイオン注入する。活性領域５０にはボロンが注入されることから、このことによりＰ型拡散層１６が形成される。イオン注入の後でレジスト２６を除去する。すなわち、レジスト２６と選択酸化膜６とを利用して活性領域５０に選択的にＰ型拡散層１６を形成する。
【００３１】
次に、図１０に示すように、活性層２４上に選択的にレジスト２６をパターニングし、リンを５０ｋｅＶで５．０Ｅ１５（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）の条件でイオン注入する。このことによりＮ型拡散層２８が形成される。このイオン注入の後でレジスト２６を除去する。
【００３２】
次に、図１１に示すように第２のシリコン窒化膜８を温度が７８０℃で原料ガス組成比（ＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３＝０．１）で成膜時間８０分の条件で厚みを０．３μｍで全面に堆積する。その後、第１のピエゾ抵抗素子１８になる第１の多結晶シリコン膜４２を温度６３０℃でモノシランガスを用いて成膜時間で７０分の条件で堆積し、厚み１．０μｍ形成する。その後、ボロンを３０ｋｅＶで２．５Ｅ１５（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）の条件で全面にイオン注入する。
図１２に示すようにレジストをマスクとして利用し、第１の多結晶シリコン４２を所望の形状にパターニングし第１のピエゾ抵抗素子１８を作製する。この第１のピエゾ抵抗素子１８はボロンがイオン注入されているため、Ｐ型抵抗になっている。Ｐ型抵抗を使用する理由は歪み感度が大きい利点があるからである。
【００３３】
図１３（Ａ）は製造工程断面図である。図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の平面図である。図１３（Ａ）は空洞２２の形成を説明するための断面図であり、説明しやすいように後述するエッチホール３０をＰ型拡散層１６の直近に設けている図である。
図１３（Ｂ）に示すようにＮ型拡散層２８の領域の例えば四隅にレジスト２６をパターニングした後、ドライエッチング法により第２のシリコン窒化膜８を選択的に除去し、エッチホール３０を形成する。
このエッチホール３０を介してＥＤＰ（エチレンジアミン、ピロカテコール、水）を用いて１１５℃の温度でＮ型拡散層２８をエッチングする。図１３（Ａ）に示すようにＮ型拡散層２８を除去した後、この部分には空洞２２が形成される。
このエッチング方法は高濃度ボロンエッチストップ技術として知られている。この技術を用いることで、制御性良くＰ型拡散層１６を残すことが可能となる。原理は高濃度ボロン層であるＰ型拡散層１６の中にある電子やホールがＰＮ接合部分で再結合してしまうため、エッチングに寄与できなくなるためとされている。
【００３４】
次に、図１４に示すように第１のピエゾ抵抗素子１８と金属配線の間を絶縁するためにＢＰＳＧ膜（ボローフォスフォシリケイトガラス）１０を温度４６０℃でモノシラン、フォスフィン、ジボランの混合ガスを用いて、厚み０．５５μｍ形成する。このＢＰＳＧ膜１０によりエッチホール３０を埋める。その後、温度９００℃で窒素雰囲気、時間３０分の条件でアニールを行う。
レジストをパターニングしてＢＰＳＧ膜１０を選択的に除去してコンタクトホール３２を形成する。その後、アルミニウムをスパッタリング法で１．０μｍ形成し、アルミニウム電極２０を形成する。
【００３５】
次に、図１に示すように第１のピエゾ抵抗素子１８を保護する目的で、プラズマシリコン窒化膜１２をプラズマＣＶＤ法を用い、温度３００℃でモノシランガスとアンモニアガスの混合ガスを用いて厚み０．８μｍ堆積する。最後に電気機械変換器全体を保護する目的で保護膜１４を形成する。
以上の製造方法により、本発明の第１の実施形態の構造を製造することができる。
【００３６】
次に、図面を用いて本発明の第２の実施の形態における電気機械変換器を説明する。
【００３７】
［構造説明：図１５］
図１５に示すように、第２のピエゾ抵抗素子３６と、この第２のピエゾ抵抗素子３６の下部に形成する第２のシリコン窒化膜８と、第２のシリコン窒化膜８の下部に形成する空洞２２と、この空洞２２の下部に埋め込み酸化膜４を介して設ける支持基板２と、この空洞２２の中にＰ型拡散層１６とを備え、このＰ型拡散層１６は一端を第２のシリコン窒化膜８に接するとともに他端を埋め込み酸化膜４に接している。
但し、このＰ型拡散層１６は第２のピエゾ抵抗素子３６と平面的に重なるように設けている。
さらに、第２のピエゾ抵抗素子３６においてアルミニウム電極２０の形成位置には第１の凸部４０を設けている。
【００３８】
この第２のピエゾ抵抗素子３６は、本発明の第１の実施の形態で示す第１のピエゾ抵抗素子１８と同様に、圧力による歪みで抵抗値変化がおこることでセンサーとして働く。
第２のピエゾ抵抗素子３６は、感度を向上させるために圧力が効率良く伝わる構造となっている。つまり同じ圧力でも、より曲がる構造となっている。そのため第２のピエゾ抵抗素子３６は、第１の凸部４０を設けている。この第１の凸部４０は、第１の実施の形態での第１のピエゾ抵抗素子１８に凸部を加えた立体形状となっている。このことにより、同じ圧力が加わっても第１のピエゾ抵抗素子１８に対して、第２のピエゾ抵抗素子３６の方がより曲がりやすくなる。
【００３９】
［製造方法］
次に、図１５に示す本発明の第２の実施形態における電気機械変換器の製造方法について図１５、図５〜図１０、図１６〜図２０を用いて説明する。
なお途中工程までは、本発明の第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４０】
図５〜図１０までの工程は、本発明の第１の実施形態と同じであるので、この工程以降から本発明の第２の実施形態の製造方法を説明する。
【００４１】
図１６に示すように第２のシリコン窒化膜８を温度が７８０℃で原料ガス組成比（ＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３＝０．１）で成膜時間８０分の条件で厚みを０．３μｍで全面に堆積する。その後、第２のピエゾ抵抗素子３６になる第２の多結晶シリコン膜４４を温度６３０℃でモノシランガスを用いて成膜時間２１０分の条件で堆積し厚み３．０μｍ形成する。次にレジスト２６を塗布しパターニング後、ドライエッチング法を用いて第２の多結晶シリコン膜４４を１．０μｍの厚みを残すようにエッチングする。図１６に示す図では、第２の多結晶シリコン膜４４が凹形状となっている部分である。その後レジスト２６を剥離する。
【００４２】
次に、図１７に示すようにボロンを３０ｋｅＶで２．５Ｅ１５（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）の条件で全面にイオン注入する。その後、図１８に示すようにレジストをマスクとして利用し第２の多結晶シリコン４４をパターニングし、第２のピエゾ抵抗素子３６を作成する。この工程により第２のピエゾ抵抗素子３６の両端に第１の凸部４０が形成できる。この第２のピエゾ抵抗素子３６はボロンがイオン注入されているため、Ｐ型抵抗になっている。Ｐ型抵抗を使用する理由は、本発明の第１の実施の形態と同様に、歪み感度が大きい利点があるからである。
【００４３】
第２のピエゾ抵抗素子３６は、アルミニウム電極２０形成位置に第１の凸部４０が形成されるため、第２のピエゾ抵抗素子３６の中央位置の断面積よりもアルミニウム電極形成位置の断面積の方が大きくなっている。
【００４４】
図１９（Ａ）は製造工程断面図である。図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の平面図である。図１９（Ａ）は空洞２２の形成を説明するための断面図であり、説明しやすいようにエッチホール３０を第２のピエゾ抵抗素子３６の直近に設けている図である。
図１９（Ｂ）に示すように、Ｎ型拡散層２８の領域の例えば四隅にレジスト２６をパターニング後、ドライエッチング法により第２のシリコン窒化膜８を選択的に除去し、エッチホール３０を形成する。
このエッチホール３０を介してＥＤＰ（エチレンジアミン、ピロカテコール、水）を用いて１１５℃の温度でＮ型拡散層２８をエッチングする。図１９（Ａ）に示すようにＮ型拡散層２８を除去した後、この部分には空洞２２が形成される。このエッチング方法は本発明の第１の実施の形態で説明したように、高濃度ボロンエッチストップ技術である。
【００４５】
次に、図２０に示すように第２のピエゾ抵抗素子３６と金属配線の間を絶縁するためにＢＰＳＧ膜（ボローフォスフォシリケイトガラス）１０を温度４６０℃でモノシラン、フォスフィン、ジボランの混合ガスを用いて、厚み０．５５μｍ形成する。このＢＰＳＧ膜１０によりエッチホール３０を埋める。その後、温度９００℃で窒素雰囲気、時間３０分の条件でアニールを行う。その後レジストをパターニングしてＢＰＳＧ膜１０を選択的に除去してコンタクトホール３２を形成する。その後アルミニウムをスパッタリング法で１．０μｍ形成し、アルミニウム電極２０を形成する。
【００４６】
次に、図１５に示すように第２のピエゾ抵抗素子３６を保護する目的で、プラズマシリコン窒化膜１２をプラズマＣＶＤ法を用いて、温度３００℃でモノシランガスとアンモニアガスの混合ガスを用いて厚み０．８μｍ堆積する。最後に電気機械変換器全体を保護する目的で保護膜１４を形成する。
【００４７】
以上の説明において、本発明の第２の実施形態では第２のピエゾ抵抗素子３６の第１の凸部４０として、堆積した多結晶シリコン膜をドライエッチング法で加工して形成した例を説明したが、本発明の第２の実施の形態はこれに限定されるものではない。
本発明の第１の実施の形態に示す第１のピエゾ抵抗素子１８に異なる多結晶シリコン膜を新たに堆積し、選択的にこの多結晶シリコン膜を除去し、図２１（Ａ）に示すように第２の凸部４６を形成しても良い。
さらに、図２１（Ｂ）に示すように本発明の第２の実施形態に示す第２のピエゾ抵抗素子３６をウェットエッチング法によって加工し凹部４８を設けるようにしても良い。
【００４８】
また、本発明のピエゾ抵抗素子は、図１３（Ｂ）と図１９（Ｂ）とに示すように平面からみて長方形の形状で説明したが、その限りではない。第１のピエゾ抵抗素子１８と第２のピエゾ抵抗素子３６との平面形状を、その中央部と端部とで幅を変えても良い。ピエゾ抵抗素子の中央部分の幅を端部に対して狭くすることで、より曲がりやすくなり感度が向上する。
【００４９】
本発明の最大の特徴は、ピエゾ抵抗素子の下部に空洞を設け、この空洞内に支柱とも言うべき支持構造を設けた点である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明による電気機械変換器は、第１の実施形態において第１のピエゾ抵抗素子１８と、この第１のピエゾ抵抗素子１８の下部に形成する第２のシリコン窒化膜８と、第２のシリコン窒化膜８の下部に形成する空洞２２と、この空洞２２の下部に埋め込み酸化膜４を介して設ける支持基板２と、この空洞２２の中にＰ型拡散層１６とを備え、このＰ型拡散層１６は一端を第２のシリコン窒化膜８に接するとともに他端を埋め込み酸化膜４に接している。
但し、このＰ型拡散層１６は第１のピエゾ抵抗素子１８と平面的に重なるように設けている。この構造にすることにより、このＰ型拡散層１６を支点として作用させ、小さな圧力が第１のピエゾ抵抗素子１８に加わった場合でも大きく曲がるようになる。大きく曲がることで感度が向上し、従来にない特別な効果が発生する。
【００５１】
本発明による電気機械変換器は、第２の実施形態において第２のピエゾ抵抗素子３６のアルミニウム電極２０が形成される位置に凸部４０を設けている。このような構成にすることによって、第１のピエゾ抵抗素子１８に比べて、より小さな圧力でも第２のピエゾ抵抗素子３６は大きく曲がるようになり、感度が良くなる。
すなわち、感度が良くなり得られる信号が大きくなるということは、読み取り誤差が小さくなることになり、回路規模も小さくでき、センサーと周辺回路を１チップ化した場合にはサイズを小さくできる。このことにより携帯機器への適用が容易になるという従来にない優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における電気機械変換器の構造図である。
【図２】ピエゾ抵抗素子における歪みと抵抗値変化の関係を表す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における絶縁膜８の位置によるたわみ量の関係を表す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において圧力が加わったときの状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
（Ｂ）本発明の第１の実施形態における製造工程を示す平面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図１９】（Ａ）本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
（Ｂ）本発明の第２の実施形態における製造工程を示す平面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態における製造工程を示す断面図である。
【図２１】（Ａ）本発明のピエゾ抵抗素子における他の例を示す図である。
（Ｂ）本発明のピエゾ抵抗素子における他の例を示す図である。
【符号の説明】
２  支持基板
４  埋め込み酸化膜
６  選択酸化膜
８  第２のシリコン窒化膜
１０  層間絶縁膜
１２  プラズマシリコン窒化膜
１４  保護膜
１６  Ｐ型拡散層
１８  ピエゾ抵抗素子
２０  アルミニウム電極
２２  空洞
２４  活性層
２６  レジスト
２８  Ｎ型拡散層
３０  エッチホール
３２  コンタクトホール
３４  熱酸化膜
３６  第１のシリコン窒化膜
３８  第２のピエゾ抵抗素子
４０  第１の凸部
４２  第１の多結晶シリコン膜
４４  第２の多結晶シリコン膜
４６  第２の凸部
４８  凹部
５０  活性領域
【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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