(57)【要約】【課題】圧力検出精度の向上が可能な物理量センサー、この物理量センサーを備えている電子機器及び移動体の提供。【解決手段】圧力センサーユニット２は、底部にダイアフラム１０を有する凹部４１と、凹部４１に充填されダイアフラム１０を覆っているゲル状または液状の圧力伝播部材５と、を備え、凹部４１の開口部は、少なくとも一部に他方の面４０ｂと凹部４１の壁面４１ａとを接続する第１接続面４１ｂを有し、第１接続面４１ｂは、ダイアフラム１０の受圧面１０ａに対する角度が、壁面４１ａよりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１
2016080491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にダイアフラムを有する凹部と、
前記凹部に充填され前記ダイアフラムを覆っているゲル状または液状の圧力伝播部材と、を備え、
前記凹部の開口部は、少なくとも一部に開口面と前記凹部の壁面とを接続する第１接続面を有し、
前記第１接続面は、前記ダイアフラムの受圧面に対する角度が、前記壁面よりも小さいことを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記第１接続面は、前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、直線部を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記第１接続面は、前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、曲線部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記凹部は、シリコン基板に設けられ、前記第１接続面は、前記シリコン基板の（１１１）面であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記第１接続面は、平面視で環状に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記壁面は、前記受圧面の法線方向に沿っていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記受圧面と前記壁面とを接続する第２接続面を更に有し、
前記第２接続面は、前記ダイアフラムの前記受圧面に対する角度が、前記壁面よりも小さく、且つ前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、直線であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記凹部は、シリコン基板に設けられ、前記第２接続面は、前記シリコン基板の（１１１）面であることを特徴とする請求項７に記載の物理量センサー。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えてい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、この物理量センサーを備えている電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物理量センサーとして、裏面に凹部が形成され、この凹部に対応した表面側の薄肉部がダイアフラムとして構成されるとともに、表面にピエゾ抵抗を有するセンサーチップと、センサーチップの裏面に接合され、凹部からダイアフラムへ通じる貫通孔を有する台座と、を備え、台座の貫通孔におけるセンサーチップ側の開口部の径は、センサーチップにおける凹部の径よりも小さい構成の圧力センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記圧力センサーは、台座の貫通孔からゲル部材を介してダイアフラムに圧力が導入され、ピエゾ抵抗効果によって印加された圧力に応じた信号が、センサーチップから出力されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧力センサーは、台座の貫通孔におけるセンサーチップ側の開口部の径が、センサーチップにおける凹部の径よりも小さい構成であることから、センサーチップの凹部に対して台座の貫通孔周囲部分が、ひさし状にせり出すことになる。
これにより、上記圧力センサーは、ゲル部材とセンサーチップの凹部の壁面との間に生じた気泡が、台座のひさし状にせり出した部分に滞留し、台座側へ抜けていかない虞がある。
この結果、上記圧力センサーは、台座の貫通孔からゲル部材を介してダイアフラムに圧力を導入する際に、滞留した気泡によって圧力の一部が吸収されることから、本来の圧力がダイアフラムに印加されない虞がある。
このことから、上記圧力センサーは、圧力検出精度が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる物理量センサーは、底部にダイアフラムを有する凹部と、前記凹部に充填され前記ダイアフラムを覆っているゲル状または液状の圧力伝播部材と、を備え、前記凹部の開口部は、少なくとも一部に開口面と前記凹部の壁面とを接続する第１接続面を有し、前記第１接続面は、前記ダイアフラムの受圧面に対する角度が、前記壁面よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、物理量センサーは、第１接続面が案内面となり、圧力伝播部材と凹部の壁面との間に生じる気泡が、第１接続面に沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
この結果、物理量センサーは、上記気泡によって外部からの圧力の一部が吸収されることが減少し、本来の圧力に近い圧力が圧力伝播部材を介してダイアフラムの受圧面に印加されることになる。
したがって、物理量センサーは、従来（例えば、特許文献１の構成、以下同様）よりも圧力検出精度を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記第１接続面は、前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、直線部を有することが好ましい。
【０００９】
これによれば、物理量センサーは、第１接続面が上記断面形状に直線部を有することから、圧力伝播部材と凹部の壁面との間に生じる気泡が、第１接続面の直線部に沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記第１接続面は、前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、曲線部を有することが好ましい。
【００１１】
これによれば、物理量センサーは、第１接続面が上記断面形状に曲線部を有することから、圧力伝播部材と凹部の壁面との間に生じる気泡が、第１接続面の曲線部に沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記凹部は、シリコン基板に設けられ、前記第１接続面は、前記シリコン基板の（１１１）面であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、物理量センサーは、第１接続面がシリコン基板の（１１１）面であることから、例えば、シリコン基板の結晶異方性を利用したウエットエッチングにより、第１接続面を容易に形成できる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記第１接続面は、平面視で環状に設けられていることが好ましい。
【００１５】
これによれば、物理量センサーは、第１接続面が環状に設けられていることから、圧力伝播部材と凹部の壁面との間に生じる気泡が、第１接続面に沿って開口部から外部へ更に抜け易くなる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記壁面は、前記受圧面の法線方向に沿っていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、物理量センサーは、壁面が受圧面の法線方向に沿っていることから、壁面が凹部の外側に傾斜している場合よりも凹部の平面サイズを小さくできる。
この結果、物理量センサーは、平面サイズの小型化を図ることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記受圧面と前記壁面とを接続する第２接続面を更に有し、前記第２接続面は、前記ダイアフラムの前記受圧面に対する角度が、前記壁面よりも小さく、且つ前記受圧面の法線方向に沿い前記壁面に直交する面で切断した断面形状が、直線であることが好ましい。
【００１９】
これによれば、物理量センサーは、断面形状が直線である第２接続面により、ダイアフラムの外周部の断面形状が安定的に形成されることから、ダイアフラムが撓んだ時の外周部に生じる応力のばらつきを低減することができる。
この結果、物理量センサーは、第２接続面がない場合よりも圧力検出精度を向上させることができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる物理量センサーにおいて、前記凹部は、シリコン基板に設けられ、前記第２接続面は、前記シリコン基板の（１１１）面であることが好ましい。
【００２１】
これによれば、物理量センサーは、第２接続面がシリコン基板の（１１１）面であることから、例えば、シリコン基板の結晶異方性を利用したウエットエッチングにより、第２接続面を容易に形成できる。
【００２２】
［適用例９］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーを備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
【００２４】
［適用例１０］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
【００２５】
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーを備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】圧力センサーの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図。
【図２】圧力センサーの模式検出用回路図。
【図３】圧力センサーの製造方法の主要な製造工程を示すフローチャート。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図。
【図５】（ｅ）〜（ｇ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図。
【図６】物理量センサーを備えている電子機器の一例としての高度計を示す模式斜視図。
【図７】物理量センサーを備えている電子機器の他の一例としてのナビゲーションシステムを示す模式正面図。
【図８】物理量センサーを備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
（実施形態）
物理量センサーの一例として圧力検出機能を有する圧力センサーについて説明する。
図１は、圧力センサーの概略構成を示す模式図であり、図１（ａ）は、模式平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図である。図２は、圧力センサーの模式検出用回路図である。なお、平面図では、一部の構成要素を省略してある。また、説明の便宜上、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
【００２９】
最初に、圧力センサー１の構成について説明する。図１に示すように、圧力センサー１は、圧力センサーユニット２と、圧力センサーユニット２が電気的に接続されている台座３と、台座３に固定され圧力センサーユニット２を収容する円筒状の容器４と、容器４内に充填され圧力センサーユニット２を保護し、外部からの圧力を圧力センサーユニット２に伝播する圧力伝播部材５と、を備えている。ここでは、圧力センサーユニット２が物理量センサーに対応している。
【００３０】
圧力センサーユニット２は、基板４０と、基板４０の一方の面４０ａ側を覆う空洞部層５０と、を備え、平面形状が略矩形であって、略直方体形状に構成されている。
圧力センサーユニット２は、基板４０の一方の面４０ａ側に配置され、歪みを受けて信号を出力するピエゾ抵抗素子２０と、基板４０の一方の面４０ａとは表裏の関係にある他方の面４０ｂ側に、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲を含んで設けられている凹部４１と、凹部４１の底部に設けられているダイアフラム１０と、凹部４１に充填されダイアフラム１０を覆っているゲル状または液状の圧力伝播部材５と、を備えている。
加えて、圧力センサーユニット２は、基板４０の一方の面４０ａ側に平面視でダイアフラム１０と重なる空洞の圧力基準室Ｓと、図２に示すように、ピエゾ抵抗素子２０が接続される検出用回路３０と、を備えている。
【００３１】
ダイアフラム１０は、ＳＯＩ基板（シリコン基板層とシリコン層との間に、ＳｉＯ2（二酸化ケイ素、シリコン酸化膜ともいう）層が挿入された基板）などの半導体基板を用いた基板４０の、他方の面４０ｂ側に凹部４１を設けることにより、凹部４１の底部に形成されている。なお、凹部４１は、平面視で略矩形状に形成されている。
ここでは、基板４０にＳＯＩ基板を用い、シリコン基板層４３をＳｉＯ2層４４に達するまでエッチングすることにより、凹部４１が設けられている（製造方法の詳細は後述する）。
【００３２】
凹部４１の開口部は、少なくとも一部に開口面としての他方の面４０ｂと凹部４１の壁面４１ａとを接続する第１接続面４１ｂを有している。
第１接続面４１ｂは、ダイアフラム１０の受圧面１０ａに対する角度が、壁面４１ａよりも小さくなるように設けられている。
また、第１接続面４１ｂは、受圧面１０ａの法線方向に沿い壁面４１ａに直交する面で切断した断面形状（図１（ｂ）の形状）が、直線部を有するように設けられていることが好ましい。
【００３３】
ここで、凹部４１は、シリコン基板としてのシリコン基板層４３に設けられていることから、第１接続面４１ｂがシリコン基板層４３の（１１１）面（受圧面１０ａに対する角度が約５４．７度の面）であることが好ましい。
また、第１接続面４１ｂは、平面視で環状に設けられていることが好ましい。なお、ここでは、第１接続面４１ｂが部分的に途切れていても、環状に設けられているものと定義する。
壁面４１ａは、受圧面１０ａの法線方向に沿っている（具体的には、受圧面１０ａに対して略直角である）ことが好ましい。
【００３４】
凹部４１は、受圧面１０ａと壁面４１ａとを接続する第２接続面４１ｃを更に有していることが好ましい。
第２接続面４１ｃは、ダイアフラム１０の受圧面１０ａに対する角度が、壁面４１ａよりも小さく、且つ受圧面１０ａの法線方向に沿い壁面４１ａに直交する面で切断した断面形状（図１（ｂ）の形状）が、直線であることが好ましい。
ここで、凹部４１は、シリコン基板層４３に設けられていることから、第２接続面４１ｃがシリコン基板層４３の（１１１）面であることが好ましい。
【００３５】
ピエゾ抵抗素子２０は、基板４０のシリコン層４５にリン、ボロンなどの不純物をドープ（拡散または注入）することにより、平面形状が略長方形状に形成されている。ピエゾ抵抗素子２０は、加わる応力（ダイアフラム１０の撓みによる歪み）に応じて抵抗値が直線的に変化する性質を有している。
ピエゾ抵抗素子２０は、ダイアフラム１０の略矩形状の輪郭の４つの辺のそれぞれに対応するように設けられている。（なお、便宜上、ピエゾ抵抗素子全体の説明には符号２０を用い、個別説明には符号２１〜２４を用いる。）
【００３６】
ピエゾ抵抗素子２１〜２４は、ダイアフラム１０の内側で、輪郭の各辺１１〜１４の直近に配置されている。
詳述すると、ダイアフラム１０の辺１１に対しては、ピエゾ抵抗素子２１が長手方向を辺１１に沿わせて辺１１の中心近傍に配置され、辺１１に対向する辺１２に対しては、ピエゾ抵抗素子２２が長手方向を辺１２に沿わせて辺１２の中心近傍に配置されている。
また、ダイアフラム１０の辺１１に隣り合う辺１３に対しては、ピエゾ抵抗素子２３が長手方向を辺１３と直交する方向に沿わせて辺１３の中心近傍に配置され、辺１３に対向する辺１４に対しては、ピエゾ抵抗素子２４が長手方向を辺１４と直交する方向に沿わせて辺１４の中心近傍に配置されている。
つまり、ピエゾ抵抗素子２１〜２４は、長手方向が全て同じ方向になるように配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子２１〜２４を接続する配線類は、省略してある。なお、ピエゾ抵抗素子２１〜２４は、それぞれ複数個が直列接続されている群形態としてもよい。
【００３７】
図２に示すように、ピエゾ抵抗素子２１〜２４は、検出用回路３０に接続され、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。
ピエゾ抵抗素子２１〜２４は、互いに抵抗値が等しくなるように構成されている。
【００３８】
圧力基準室Ｓは、空洞部層５０の内部にあって、空間形状が略直方体状に形成されており、平面視で略矩形状の底部に、一回り小さい略矩形状の輪郭を有するダイアフラム１０が設けられていることになる。
圧力基準室Ｓは、周囲が封止されて真空状態（例えば、１０Ｐａ以下の真空度）になっている。これにより、圧力基準室Ｓは、圧力センサーユニット２が検出する圧力の基準となり、圧力センサー１は絶対圧センサーとして機能する。
なお、圧力基準室Ｓは、真空状態でなくてもよく、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが充填された大気圧状態や加圧状態でもよく、または大気圧よりも減圧されている減圧状態でもよい。
【００３９】
圧力基準室Ｓは、例えば、半導体製造プロセスを用いて、基板４０の一方の面４０ａ側に絶縁膜（パッシベーション膜）４６を成膜後、酸化膜層５１などからなる犠牲層５１’を順次堆積させ、犠牲層５１’を取り囲み、更に上から覆うように金属層５２を順次堆積させた後、犠牲層５１’を覆っている金属層５２に複数の貫通孔５３を設け、この貫通孔５３から犠牲層５１’を選択的にリリースエッチングした後、貫通孔５３を封止層５４で封止するなどして空洞部層５０の内部に設けられている。（ここでは、便宜的に、圧力基準室Ｓ内を犠牲層５１’として示している。）
【００４０】
空洞部層５０の封止層５４側の外面の四隅には、端子３１，３２，３３，３４が設けられている。
金属層５２などをパターニングした図示しない配線により、端子３１は、ピエゾ抵抗素子２１とピエゾ抵抗素子２３との間に接続され、端子３２は、ピエゾ抵抗素子２２とピエゾ抵抗素子２４との間に接続され、端子３３は、ピエゾ抵抗素子２２とピエゾ抵抗素子２３との間に接続され、端子３４は、ピエゾ抵抗素子２１とピエゾ抵抗素子２４との間に接続されている。
【００４１】
台座３は、ガラエポ基板（ガラス繊維入りエポキシ基板）などを用いて略矩形平板状に形成され、容器４側の主面３ａにおける容器４の内側の範囲に内部端子６１，６２，６３，６４が設けられている。
内部端子６１〜６４は、図示しない配線により台座３の主面３ａの一端側に設けられている外部端子７１，７２，７３，７４にそれぞれ接続されている。詳述すると、内部端子６１は外部端子７１に接続され、内部端子６２は外部端子７２に接続され、内部端子６３は外部端子７３に接続され、内部端子６４は外部端子７４に接続されている。
【００４２】
圧力センサーユニット２は、端子３１〜３４が、ボンディングワイヤー８０を介して台座３の内部端子６１〜６４にそれぞれ接続されている。詳述すると、端子３１は内部端子６１に接続され、端子３２は内部端子６２に接続され、端子３３は内部端子６３に接続され、端子３４は内部端子６４に接続されている。これにより、圧力センサーユニット２は、台座３と電気的に接続されていることになる。
【００４３】
容器４は、金属（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼、洋白、チタンなど）または樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＢＴ樹脂など）を用いて円筒状（丸パイプ状）に形成され、圧力センサーユニット２を収容するように、図示しない接着部材で台座３の主面３ａに固定されている。なお、容器４の形状は、丸パイプ状に限定されず、角パイプ状であってもよい。
【００４４】
容器４内には、ゲル状の圧力伝播部材５が充填されている。圧力伝播部材５は、圧力センサーユニット２の凹部４１にも充填され、ダイアフラム１０を覆っている。
圧力伝播部材５には、フッ素系ゲル、シリコーン系ゲル、フロロシリコーン系ゲルなどのゲル状材料を用いることが好ましい。
圧力伝播部材５は、台座３の主面３ａから圧力センサーユニット２が没する高さまで充填されており、圧力センサーユニット２を保護し、外部からの圧力を圧力センサーユニット２（ダイアフラム１０）に伝播する機能を果たす。
なお、圧力伝播部材５は、上記機能を果たせれば液状であってもよい。
【００４５】
圧力センサー１は、外部端子７３、内部端子６３を経由して、端子３３に外部の例えば、制御用ＩＣの駆動回路（図示せず）から駆動電圧（ＡＶＤＣ）が供給されるとともに、外部端子７４、内部端子６４を経由して、端子３４が接地（アース）されている。これにより、圧力センサー１は、端子３１，３２、内部端子６１，６２を経由して、外部端子７１，７２に検出用回路３０における中点電位が出力される。
【００４６】
次に、圧力センサー１（圧力センサーユニット２）の動作について説明する。
図２に示すように、圧力センサー１は、外部から圧力が印加されることに伴うダイアフラム１０の撓み（変形）によるピエゾ抵抗素子２１〜２４の抵抗値の変化によって生じる端子３１−３２間の電位差から圧力値を導出する。
なお、ピエゾ抵抗素子２１，２２は、ダイアフラム１０が撓むことにより、長手方向が圧縮されて抵抗値が小さくなるように設定され、ピエゾ抵抗素子２３，２４は、ダイアフラム１０が撓むことにより、長手方向が伸長されて抵抗値が大きくなるように設定されている。
【００４７】
圧力センサー１は、圧力が印加されない状態では、ダイアフラム１０が撓まないことから、ピエゾ抵抗素子２１〜２４の抵抗値に変化はなく、互いに等しいままである。
これにより、圧力センサー１は、端子３１−３２間の電位差が０となり、導出される圧力値は０となる。
【００４８】
圧力センサー１は、外部から圧力が印加されると、ダイアフラム１０が、例えば、圧力基準室Ｓ側に撓むことから、ピエゾ抵抗素子２１，２２の抵抗値が小さくなり、ピエゾ抵抗素子２３，２４の抵抗値が大きくなる。
これにより、圧力センサー１は、端子３１，３２の中点電位が変化し、端子３１−３２間に電位差が生じることから、この電位差に応じた圧力値がルックアップテーブルなどに基づいて導出される。
なお、ダイアフラム１０が撓む際に生じる応力は、輪郭に近いほど大きいことが知られている。このことから、ピエゾ抵抗素子２０は、圧力の検出感度を向上させる（換言すれば、抵抗値の変化を大きくする）べく、ダイアフラム１０の輪郭の内側の直近に配置されていることが好ましい。
【００４９】
上述したように、物理量センサーとしての圧力センサーユニット２は、第１接続面４１ｂが案内面となり、圧力伝播部材５充填時などに、圧力伝播部材５と凹部４１の壁面４１ａとの間に生じる気泡が、第１接続面４１ｂに沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
この結果、圧力センサーユニット２は、上記気泡によって外部からの圧力の一部が吸収されることが減少し、本来の圧力に近い圧力が圧力伝播部材５を介してダイアフラム１０の受圧面１０ａに印加されることになる。
したがって、圧力センサーユニット２は、従来よりも圧力検出精度を向上させることができる。
【００５０】
また、圧力センサーユニット２は、第１接続面４１ｂが受圧面１０ａの法線方向に沿い壁面４１ａに直交する面で切断した断面形状（図１（ｂ）の形状）に、直線部を有することから、圧力伝播部材５と凹部４１の壁面４１ａとの間に生じる気泡が、第１接続面４１ｂの直線部に沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
【００５１】
なお、第１接続面４１ｂは、受圧面１０ａの法線方向に沿い壁面４１ａに直交する面で切断した断面形状（図１（ｂ）の形状）が、曲線部を有するように設けられていてもよい（例えば、上記断面形状が、開口部側に湾曲するように設けられていてもよい）。
これによれば、圧力センサーユニット２は、第１接続面４１ｂが上記断面形状に曲線部を有することから、圧力伝播部材５と凹部４１の壁面４１ａとの間に生じる気泡が、第１接続面４１ｂの曲線部に沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
【００５２】
また、圧力センサーユニット２は、第１接続面４１ｂがシリコン基板層４３の（１１１）面であることから、例えば、シリコン基板層４３の結晶異方性を利用したウエットエッチングにより、第１接続面４１ｂを容易に形成できる。
【００５３】
また、圧力センサーユニット２は、第１接続面４１ｂが環状に設けられていることから、圧力伝播部材５と凹部４１の壁面４１ａとの間に生じる気泡が、凹部４１の周方向の位置にかかわらず、第１接続面４１ｂに沿って開口部から外部へ抜け易くなる。
【００５４】
また、圧力センサーユニット２は、壁面４１ａが受圧面１０ａの法線方向に沿っていることから、壁面４１ａが凹部４１の外側（容器４側）に傾斜している場合よりも凹部４１の平面サイズを小さくできる。
この結果、圧力センサーユニット２は、平面サイズの小型化を図ることができる。換言すれば、圧力センサーユニット２は、同じサイズのウエハー状の基板４０からより多く製造することができる。
これにより、圧力センサーユニット２は、圧力センサー１の平面サイズの小型化に寄与することができる。
【００５５】
また、圧力センサーユニット２は、ダイアフラム１０の受圧面１０ａに対する角度が、壁面４１ａよりも小さく、且つ受圧面１０ａの法線方向に沿い壁面４１ａに直交する面で切断した断面形状（図１（ｂ）の形状）が、直線である第２接続面４１ｃを有している。
これにより、圧力センサーユニット２は、ダイアフラム１０の外周部の断面形状が安定的に形成されることから、ダイアフラム１０が撓んだ時の外周部に生じる応力のばらつきを低減することができる。
この結果、圧力センサーユニット２は、第２接続面４１ｃがない場合よりも圧力検出精度を向上させることができる。
【００５６】
また、圧力センサーユニット２は、第２接続面４１ｃがシリコン基板層４３の（１１１）面であることから、例えば、シリコン基板層４３の結晶異方性を利用したウエットエッチングにより、第２接続面４１ｃを容易に形成できる。
【００５７】
次に、圧力センサー１の製造方法の一例について説明する。
図３は、圧力センサーの製造方法の主要な製造工程を示すフローチャートであり、図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ｅ）〜（ｇ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図である。なお、各図の断面位置は、図１（ｂ）と同様である。
【００５８】
図３に示すように、圧力センサー１の製造方法は、ピエゾ抵抗素子形成工程と、圧力基準室形成工程と、凹部形成第１工程と、凹部形成第２工程と、台座接続工程と、圧力伝播部材充填工程と、を含んでいる。
【００５９】
［ピエゾ抵抗素子形成工程］
まず、図４（ａ）に示すように、ウエハー状の基板４０の一方の面４０ａ側にピエゾ抵抗素子２０を形成する。
具体的には、基板４０の一方の面４０ａ側のシリコン層４５の、後に形成されるダイアフラム１０の輪郭の内側の直近となる位置に、リン、ボロンなどの不純物をドープし、前述したピエゾ抵抗素子２０（２１〜２４）を形成する。
【００６０】
［圧力基準室形成工程］
ついで、図４（ｂ）に示すように、基板４０の一方の面４０ａに、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素、シリコンナイトライドともいう）などからなる絶縁膜４６を成膜後、ＣＶＤ法などを用いて酸化膜（例えば、ＳｉＯ2膜）層５１などからなる犠牲層５１’を順次堆積させ、犠牲層５１’を取り囲み、更に上から覆うようにスパッタリング法などを用いて金属層（配線層）５２を順次堆積させる（通常、犠牲層５１’の堆積及び金属層５２の堆積は、複数層に分けて交互に行う）。
【００６１】
ついで、犠牲層５１’を覆っている金属層５２に複数の貫通孔５３を設け、この貫通孔５３から犠牲層５１’をドライエッチングまたはウエットエッチングにより選択的にリリースエッチングした後、真空中（例えば、１０Ｐａ以下の真空度）で、貫通孔５３をスパッタリング法などを用いて封止層５４で封止することにより、空洞部層５０の内部に圧力基準室Ｓを形成する。
【００６２】
この際、空洞部層５０の封止層５４側の外面の四隅に、スパッタリング法などを用いて端子３１〜３４を形成し、金属層５２などをパターニングした配線によりピエゾ抵抗素子２０と接続する。
なお、圧力基準室Ｓ内は、真空状態でなくてもよく、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが充填された大気圧状態や加圧状態でもよく、または大気圧よりも減圧されている減圧状態でもよい。
【００６３】
［凹部形成第１工程］
ついで、図４（ｃ）に示すように、バックグラインド法などを用いて、基板４０の他方の面４０ｂ側を削り、基板４０の厚み（例えば、７００μｍ程度）を、所望の厚み（例えば、１５０μｍ〜４００μｍ程度）まで薄くし、スピンコーティング法などを用いて基板４０の他方の面４０ｂにレジスト１０１を塗布し、フォトリソグラフィー法などを用いてレジスト１０１を、凹部４１の本来の平面形状より若干小さくなるようにパターニングする。
【００６４】
ついで、図４（ｄ）に示すように、Ｂｏｓｃｈプロセス（ｃ−Ｃ4Ｆ8（八フッ化シクロブタン）ガスで保護膜を形成するステップと、ＳＦ6（六フッ化硫黄）ガスで等方性エッチングするステップとを交互に繰り返すプロセス）を用いたドライエッチング（ディープシリコンエッチング）により、基板４０のシリコン基板層４３を、他方の面４０ｂからＳｉＯ2層４４に達するまでエッチングし、平面形状が本来の形状より若干小さい凹部４１’を形成する。これにより、凹部４１’の底部にダイアフラム１０’が形成される。
【００６５】
この際、図４（ｄ）のＢ部の拡大図である図５（ｅ）に示すように、凹部４１’の壁面４１ａ’の断面形状は、Ｂｏｓｃｈプロセスにより円弧が連続したような凹凸形状となっている。この円弧の形状（曲率の度合い）は、ドライエッチング状態に左右され、ばらつきが大きく再現性がない。
このことから、ダイアフラム１０’の外周部（輪郭を含む部分）の断面形状（図５（ｅ）におけるシリコン基板層４３の壁面４１ａ’とＳｉＯ2層４４との接続部の形状）は、大きくばらつくこととなり、このままでは、圧力検出感度がばらつき、圧力検出精度に悪影響を及ぼす虞がある。
【００６６】
また、壁面４１ａ’には、撥水性を有する重合膜（（ＣＦ2）n）が保護膜４７として強固に形成され、このままでは、後述する圧力伝播部材５充填時に、圧力伝播部材５と凹部４１’（ダイアフラム１０’）との密着性が阻害され、隙間（気泡）によって外部からの圧力がダイアフラム１０’に正確に伝播されない虞がある。
これらの問題の少なくとも一部を解決するために、発明者は、下記の凹部形成第２工程を設けた。
【００６７】
［凹部形成第２工程］
ついで、図５（ｆ）に示すように、レジスト１０１をアッシングなどにより除去後、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニアハイドロオキサイド）水溶液、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）水溶液などのアルカリ性エッチング液を用い、シリコン基板層４３の結晶異方性を利用して凹部４１’をウエットエッチング（異方性エッチング）する。
これにより、保護膜４７が分解し、除去され、凹凸が取れてなめらかに形成された壁面４１ａと、シリコン基板層４３の（１１１）面である第１接続面４１ｂ及び第２接続面４１ｃと、ダイアフラム１０と、を有する凹部４１が形成される。
【００６８】
なお、凹部４１の形状は、ウエットエッチングのエッチング時間によって調整する。
一例として、シリコン基板層４３のエッチングレートは、０．４μｍ／分程度なので、凹部４１’に対するエッチング量を２μｍ〜３μｍ程度に設定した場合、エッチング時間は５分〜８分程度となる。
【００６９】
ここまでの工程で、圧力伝播部材５充填前の圧力センサーユニット２（便宜的に符号は２のままとする）が完成する。
この、凹部形成第２工程により、圧力センサーユニット２は、ダイアフラム１０の外周部の断面形状が安定的に形成されることから、ダイアフラム１０が撓んだ時の外周部に生じる応力のばらつきを低減することができる。
【００７０】
また、凹部形成第２工程により、圧力センサーユニット２は、保護膜４７が除去され、圧力伝播部材５と凹部４１との親和性が向上する。
このことから、圧力センサーユニット２は、圧力伝播部材５充填時に、圧力伝播部材５と凹部４１（ダイアフラム１０）との密着性が向上し、外部からの圧力がダイアフラム１０に正確に伝播されることになる。
【００７１】
［台座接続工程］
ついで、図５（ｇ）に示すように、圧力センサーユニット２を台座３に接続する。具体的には、圧力センサーユニット２の端子３１〜３４を、ボンディングワイヤー８０を用いて、例えば、はんだ付けなどで台座３の内部端子６１〜６４にそれぞれ接続する。これにより、圧力センサーユニット２は、台座３と電気的に接続されることになる。
ついで、圧力センサーユニット２を収容するように、容器４を図示しない接着部材で台座３の主面３ａに固定する。
【００７２】
［圧力伝播部材充填工程］
ついで、図１（ｂ）に示すように、容器４内に圧力伝播部材５を充填する。具体的には、ディスペンサーなどの充填装置を用いて、圧力伝播部材５を台座３の主面３ａから圧力センサーユニット２が没する高さまで充填する。
これにより、圧力センサーユニット２の凹部４１にも圧力伝播部材５が充填され、ダイアフラム１０が圧力伝播部材５で覆われることになる。
【００７３】
ついで、真空チャンバーなどを用いて減圧し、圧力伝播部材５内及び容器４内の気泡を除去する。この際、第１接続面４１ｂ及び第２接続面４１ｃが案内面となって、凹部４１から気泡が抜け易くなる。
ついで、例えば、３０℃〜４０℃の環境下で２４時間程度放置し、圧力伝播部材５を硬化させる。
以上の工程などを経ることにより、図１に示すような圧力センサー１を得る。
【００７４】
上述したように、圧力センサー１の製造方法は、凹部形成第２工程により、圧力センサーユニット２のダイアフラム１０の外周部の断面形状が安定的に形成されることから、ダイアフラム１０が撓んだ時の外周部に生じる応力のばらつきを低減することができる。
この結果、圧力センサー１の製造方法は、凹部４１の形成が凹部形成第１工程のみの場合よりも圧力センサー１の圧力検出精度を向上させることができる。
【００７５】
加えて、圧力センサー１の製造方法は、凹部形成第２工程により、保護膜４７が除去され、圧力伝播部材５と凹部４１との親和性が向上する。
このことから、圧力センサー１の製造方法は、圧力伝播部材５充填時に、圧力伝播部材５と凹部４１（ダイアフラム１０）との密着性が向上し、外部からの圧力をダイアフラム１０に正確に伝播することができる。
この結果、圧力センサー１の製造方法は、凹部４１の形成が凹部形成第１工程のみの場合よりも圧力センサー１の圧力検出精度を向上させることができる。
【００７６】
（電子機器）
次に、上述した物理量センサーを備えている電子機器について説明する。
図６は、物理量センサーを備えている電子機器の一例としての高度計を示す模式斜視図である。
【００７７】
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、物理量センサーとしての圧力センサーユニット２を備えた圧力センサー１が搭載されており、表示部２０１に現在地における海抜からの高度、または、現在地の気圧などが表示される。
なお、この表示部２０１には、上記高度、気圧などの他に、現在時刻、使用者の心拍数、天候など、様々な情報が表示される。
【００７８】
上述したように、本構成の高度計２００は、圧力センサー１を備えていることから、上記実施形態に記載の効果が奏され、優れた性能（例えば、高精度な高度検出性能など）を発揮することができる。
なお、圧力センサー１は、例えば、防水機構を備えた腕時計などに搭載されれば、高精度な水圧検出により、腕時計などに高精度な水深計としての機能を付与することができる。
【００７９】
次に、上述した物理量センサーを備えている電子機器の他の例について説明する。
図７は、物理量センサーを備えている電子機器の他の一例としてのナビゲーションシステムを示す模式正面図である。
【００８０】
ナビゲーションシステム３００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、ジャイロセンサー及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、物理量センサーとしての圧力センサーユニット２を備えた圧力センサー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。
【００８１】
このナビゲーションシステム３００は、取得した位置情報に加えて圧力センサー１により高度情報を取得することができる。
従来の、高度情報を持たないナビゲーションシステムでは、一般道路と高架道路とが重なって設けられている場合、一般道路と高架道路との判別ができないことから、高架道路を走行していても優先情報として一般道路走行におけるナビゲーション情報を使用者に提供していたという問題があった。
これに対して、ナビゲーションシステム３００では、高度情報を取得することにより、一般道路と高架道路との判別が可能となることから、高架道路走行時において高架道路走行におけるナビゲーション情報を使用者に確実に提供することができる。
【００８２】
なお、ナビゲーションシステム３００の表示部３０１は、例えば、液晶パネルディスプレイや、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどを用いることにより、小型かつ薄型化が可能な構成となっている。
【００８３】
上述したように、本構成のナビゲーションシステム３００は、圧力センサー１を備えていることから、上記実施形態に記載の効果が奏され、優れた性能（例えば、高精度な高度情報の取得による精度の高いナビゲーション情報の提供など）を発揮することができる。
【００８４】
なお、上述した物理量センサーを備えている電子機器としては、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）、フライトシミュレーターなどが挙げられる。
【００８５】
（移動体）
次に、上述した物理量センサーを備えている移動体について説明する。
図８は、物理量センサーを備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図である。
【００８６】
図８に示すように、自動車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。
自動車４００は、物理量センサーとしての圧力センサーユニット２を備えた圧力センサー１を、例えば、搭載されているナビゲーション装置、姿勢制御装置などの高度検出センサーや、車輪４０２の空気圧検出センサー、エンジンの燃焼室の圧力検出センサーなどとして用いている。
【００８７】
これによれば、自動車４００は、圧力センサー１を備えていることから、上記実施形態に記載の効果が奏され、優れた性能（例えば、高度に応じた精度の高いナビゲーション性能、高度に応じた応答性の高い姿勢制御性能、精度の高い空気圧管理性能、精度の高い燃焼室の圧力管理性能など）を発揮することができる。
【００８８】
上述した物理量センサーは、上記自動車４００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の、例えば高度検出センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも、上記実施形態で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…圧力センサー、２…物理量センサーとしての圧力センサーユニット、３…台座、３ａ…主面、４…容器、５…圧力伝播部材、１０…ダイアフラム、１０’…完成前のダイアフラム、１０ａ…受圧面、１１，１２，１３，１４…ダイアフラムの輪郭の辺、２０，２１，２２，２３，２４…ピエゾ抵抗素子、３０…検出用回路、３１，３２，３３，３４…端子、４０…基板、４０ａ…一方の面、４０ｂ…他方の面、４１…凹部、４１’…完成前の凹部、４１ａ…壁面、４１ａ’…完成前の壁面、４１ｂ…第１接続面、４１ｃ…第２接続面、４３…シリコン基板としてのシリコン基板層、４４…ＳｉＯ2層、４５…シリコン層、４６…絶縁膜、４７…保護膜、５０…空洞部層、５１…酸化膜層、５１’…犠牲層、５２…金属層、５３…貫通孔、５４…封止層、６１，６２，６３，６４…内部端子、７１，７２，７３，７４…外部端子、８０…ボンディングワイヤー、１０１…レジスト、２００…電子機器としての高度計、２０１…表示部、３００…電子機器としてのナビゲーションシステム、３０１…表示部、４００…移動体としての自動車、４０１…車体、４０２…車輪、Ｓ…圧力基準室。
【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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