(57)【要約】【課題】優れた信頼性を有する電子デバイスおよび物理量センサーを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える圧力センサー、振動子、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１は、基板２と、基板２の一方の面側に配置されているピエゾ抵抗素子５と、基板２の一方の面側に基板２の平面視でピエゾ抵抗素子５を囲んで配置されている壁部と、壁部に対して基板２とは反対側に配置されていて空洞部Ｓを壁部とともに構成している天井部と、天井部の基板２側に配置されていて、天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含む内側梁部６４４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面側に配置されている機能素子と、
前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記機能素子を囲んで配置されている壁部と、
前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて内部空間を前記壁部とともに構成している天井部と、
前記天井部の前記基板側に配置されていて、平面視で一部が前記天井部と重なり、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含む内側梁部と、
を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記内側梁部の端部と接続していて、前記内側梁部と同じ材料を含む枠部を備える請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記天井部は、アルミニウムを含み、
前記内側梁部は、チタンまたはチタン化合物を含む請求項１または２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記天井部は、
第１層と、
前記第１層に対して前記基板とは反対側に配置されていて前記第１層と同じ材料を含む第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に配置されていて前記第１層および前記第２層よりも熱膨張率の小さい材料を含む中間層と、
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記中間層と前記第２層との間に平面視で前記内側梁部の少なくとも一部と重なる位置に配置されている外側梁部を備える請求項４に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記基板は、平面視で前記天井部と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有し、
前記機能素子は、歪みにより電気信号を出力するセンサー素子である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有する基板と、
前記ダイヤフラム部の一方の面側に配置されているセンサー素子と、
前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記センサー素子を囲んで配置されている壁部と、
前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて内部空間を前記壁部とともに構成している天井部と、
前記天井部の前記基板側に配置されていて、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含む内側梁部と、
を備えることを特徴とする物理量センサー。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする圧力センサー。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする振動子。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子デバイス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６のいずれか１項に記載の電子デバイス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６のいずれか１項に記載の電子デバイス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、電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、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】
半導体製造プロセスを用いて形成された空洞部を有する電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電子デバイスの一例としては、例えば、特許文献１に係る電子装置が挙げられる。この電子装置は、特許文献１に記載されているように、基板と、基板上に形成された機能素子を構成する機能構造体と、機能構造体が配置された空洞部を画成する被覆構造と、を備え、被覆構造が、空洞部の周囲を取り巻くように基板上に形成された層間絶縁膜と配線層の積層構造を含み、被覆構造のうち空洞部を上方から覆う上方被覆部が、機能構造体の上方に配置された配線層の一部で構成されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に係る電子装置では、上方被覆部（天井部）が薄いため、上方被覆部の高さや幅等によっては、上方被覆部が基板側に撓んで潰れる場合があるという問題があった。これは、上方被覆部自体の厚さを厚くすることが難しいためである。また、仮に上方被覆部自体の厚さを厚くすることができたとしても、単に厚くしただけでは、上方被覆部自体の質量が大きくなってしまい、上方被覆部の強度を効率的に高めることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１４３５４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、優れた信頼性を有する電子デバイスおよび物理量センサーを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える圧力センサー、振動子、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】
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］
本発明の電子デバイスは、基板と、
前記基板の一方の面側に配置されている機能素子と、
前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記機能素子を囲んで配置されている壁部と、
前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて内部空間を前記壁部とともに構成している天井部と、
前記天井部の前記基板側に配置されていて、平面視で一部が前記天井部と重なり、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含む内側梁部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような電子デバイスによれば、天井部を内側梁部により補強することができる。特に、内側梁部が天井部の基板側、すなわち天井部が潰れる側から天井部を支えるため、内側梁部により天井部を効率的に補強することができる。そのため、天井部およびこれを補強する構成を含む構造体の強度および軽量化の両立を実現できる。しかも、内側梁部が天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいるため、天井部の熱膨張を内側梁部により低減し、天井部の熱膨張による撓み（潰れ）も低減することができる。このようなことから、天井部の潰れを低減し、その結果、電子デバイスの信頼性を高めることができる。
【０００８】
［適用例２］
本発明の電子デバイスでは、前記内側梁部の端部と接続していて、前記内側梁部と同じ材料を含む枠部を備えることが好ましい。
【０００９】
これにより、内側梁部および枠部を同一層で一体的に一括して形成することができる。そのため、内側梁部の機械的強度を優れたものとすることができる。また、枠部を他の用途、例えば、フォトレジストの露光時に反射防止膜として用いることができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の電子デバイスでは、前記天井部は、アルミニウムを含み、
前記内側梁部は、チタンまたはチタン化合物を含むことが好ましい。
【００１１】
これにより、優れた気密性を有する天井部を比較的簡単かつ高精度に形成することができる。また、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜を用いて内側梁部を形成することができる。また、チタンまたはチタン化合物は、アルミニウムよりも熱膨張率が小さい。
【００１２】
［適用例４］
本発明の電子デバイスでは、前記天井部は、
第１層と、
前記第１層に対して前記基板とは反対側に配置されていて前記第１層と同じ材料を含む第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に配置されていて前記第１層および前記第２層よりも熱膨張率の小さい材料を含む中間層と、
を有することが好ましい。
【００１３】
これにより、第１層にリリースホールを設け、そのリリースホールを第２層で塞ぐことができる。また、製造過程で第１層上に設けた膜（例えば反射防止膜）を用いて中間層を形成することができる。また、第１層および第２層の熱膨張を中間層により低減することができる。
【００１４】
［適用例５］
本発明の電子デバイスでは、前記中間層と前記第２層との間に平面視で前記内側梁部の少なくとも一部と重なる位置に配置されている外側梁部を備えることが好ましい。
【００１５】
これにより、天井部を外側梁部によっても補強することができる。また、外側梁部が平面視で内側梁部と重なっているため、内側梁部および外側梁部の加工を別途しなくても、天井部にリリースホールを比較的高い配設密度で配置することができる。
【００１６】
［適用例６］
本発明の電子デバイスでは、前記基板は、平面視で前記天井部と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有し、
前記機能素子は、歪みにより電気信号を出力するセンサー素子であることが好ましい。
これにより、電子デバイスを圧力センサーに用いることができる。
【００１７】
［適用例７］
本発明の物理量センサーは、受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有する基板と、
前記ダイヤフラム部の一方の面側に配置されているセンサー素子と、
前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記センサー素子を囲んで配置されている壁部と、
前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて内部空間を前記壁部とともに構成している天井部と、
前記天井部の前記基板側に配置されていて、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含む内側梁部と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような物理量センサーによれば、天井部を内側梁部により補強することができる。特に、内側梁部が天井部の基板側、すなわち天井部が潰れる側から天井部を支えるため、内側梁部により天井部を効率的に補強することができる。そのため、天井部およびこれを補強する構成を含む構造体の強度および軽量化の両立を実現できる。しかも、内側梁部が天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいるため、天井部の熱膨張を内側梁部により低減し、天井部の熱膨張による撓み（潰れ）も低減することができる。このようなことから、天井部の潰れを低減し、その結果、物理量センサーの信頼性を高めることができる。
【００１９】
［適用例８］
本発明の圧力センサーは、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する圧力センサーを提供することができる。
【００２０】
［適用例９］
本発明の振動子は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する振動子を提供することができる。
【００２１】
［適用例１０］
本発明の高度計は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する高度計を提供することができる。
【００２２】
［適用例１１］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
【００２３】
これにより、優れた信頼性を有する電子デバイスを備える電子機器を提供することができる。
【００２４】
［適用例１２］
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
【００２５】
これにより、優れた信頼性を有する電子デバイスを備える移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）を示す断面図である。
【図２】図１に示す物理量センサーのピエゾ抵抗素子（センサー素子）および壁部の配置を示す平面図である。
【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内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【図５】図１に示す物理量センサーの部分拡大断面図である。
【図６】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７】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８】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９】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る電子デバイス（振動子）を示す断面図である。
【図１４】本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
【図１５】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１７】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】
【００２７】
以下、本発明の電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、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。
【００２８】
１．物理量センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）を示す断面図、図２は、図１に示す物理量センサーのピエゾ抵抗素子（センサー素子）および壁部の配置を示す平面図である。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。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００２９】
図１に示す物理量センサー１は、ダイヤフラム部２０を有する基板２と、ダイヤフラム部２０に配置されている機能素子である複数のピエゾ抵抗素子５（センサー素子）と、基板２とともに空洞部Ｓ（内部空間）を形成している積層構造体６と、基板２と積層構造体６との間に配置されている中間層３と、を備えている。
【００３０】
以下、物理量センサー１を構成する各部を順次説明する。
−基板−
基板２は、半導体基板２１と、半導体基板２１の一方の面上に設けられた絶縁膜２２と、絶縁膜２２の半導体基板２１とは反対側の面上に設けられた絶縁膜２３と、を有している。
【００３１】
半導体基板２１は、単結晶シリコンで構成されているシリコン層２１１（ハンドル層）と、シリコン酸化膜で構成されている酸化シリコン層２１２（ボックス層）と、単結晶シリコンで構成されているシリコン層２１３（デバイス層）とがこの順で積層されたＳＯＩ基板である。なお、半導体基板２１は、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、単結晶シリコン基板等の他の半導体基板であってもよい。
【００３２】
絶縁膜２２は、例えば、シリコン酸化膜であり、絶縁性を有する。また、絶縁膜２３は、例えば、シリコン窒化膜であり、絶縁性を有するとともに、フッ酸を含むエッチング液に対する耐性をも有する。ここで、半導体基板２１（シリコン層２１３）と絶縁膜２３（シリコン窒化膜）との間に絶縁膜２２（シリコン酸化膜）が介在していることにより、絶縁膜２３の成膜時に生じた応力が半導体基板２１に伝わるのを絶縁膜２２により緩和することができる。また、絶縁膜２２は、半導体基板２１およびその上方に半導体回路を形成する場合、素子間分離膜として用いることもできる。なお、絶縁膜２２、２３は、前述した構成材料に限定されず、また、必要に応じて、絶縁膜２２、２３のうちのいずれか一方を省略してもよい。
【００３３】
このような基板２の絶縁膜２３上には、パターニングされた中間層３が配置されている。この中間層３は、平面視でダイヤフラム部２０の周囲を囲むように形成されており、中間層３の上面と基板２の上面との間であって、ダイヤフラム部２０の中心側（内側）に中間層３の厚さ分の段差部を形成する。これにより、ダイヤフラム部２０が受圧により撓み変形したとき、ダイヤフラム部２０の段差部との間の境界部分に応力を集中させることができる。そのため、かかる境界部分（またはその付近）にピエゾ抵抗素子５を配置することにより、検出感度を向上させることができる。
【００３４】
この中間層３は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンで構成されている。また、中間層３は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）して構成されていてもよい。この場合、中間層３は、導電性を有するため、例えば、空洞部Ｓの外側において基板２上にＭＯＳトランジスタを形成する場合、中間層３の一部をＭＯＳトランジスタのゲート電極として用いることができる。また、中間層３の一部を配線として用いることもできる。
【００３５】
このような基板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ヤフラム部２０が設けられている。ダイヤフラム部２０は、半導体基板２１の下面に有底の凹部２４を設けることで形成されている。すなわち、ダイヤフラム部２０は、基板２の一方の面に開口している凹部２４の底部を含んで構成されている。このダイヤフラム部２０は、その下面が受圧面２５となっている。本実施形態では、図２に示すように、ダイヤフラム部２０は、正方形（矩形）の平面視形状である。
【００３６】
本実施形態の基板２では、凹部２４がシリコン層２１１を貫通しており、ダイヤフラム部２０が酸化シリコン層２１２、シリコン層２１３、絶縁膜２２および絶縁膜２３の４層で構成されている。ここで、酸化シリコン層２１２は、後述するように、物理量センサー１の製造工程において凹部２４をエッチングにより形成する際に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２０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。
【００３７】
なお、凹部２４がシリコン層２１１を貫通せず、ダイヤフラム部２０がシリコン層２１１の薄肉部、酸化シリコン層２１２、シリコン層２１３、絶縁膜２２および絶縁膜２３の５層で構成されていてもよい。
【００３８】
−ピエゾ抵抗素子（機能素子）−
複数のピエゾ抵抗素子５は、図１に示すように、それぞれ、ダイヤフラム部２０の空洞部Ｓ側に形成されている。ここで、ピエゾ抵抗素子５は、半導体基板２１のシリコン層２１３に形成されている。
【００３９】
図２に示すように、複数のピエゾ抵抗素子５は、ダイヤフラム部２０の外周部に配置されている複数のピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄで構成されている。
【００４０】
基板２の厚さ方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という）で四角形をなすダイヤフラム部２０の４つの辺にそれぞれ対応して、ピエゾ抵抗素子５ａ、ピエゾ抵抗素子５ｂ、ピエゾ抵抗素子５ｃ、ピエゾ抵抗素子５ｄが配置されている。
【００４１】
ピエゾ抵抗素子５ａは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して垂直な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ａの両端部には、１対の配線２１４ａが電気的に接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｂは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して垂直な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｂの両端部には、１対の配線２１４ｂが電気的に接続されている。
【００４２】
一方、ピエゾ抵抗素子５ｃは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して平行な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｃの両端部には、１対の配線２１４ｃが電気的に接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｄは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して平行な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｄの両端部には、１対の配線２１４ｄが電気的に接続されている。
【００４３】
なお、以下では、配線２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄをまとめて「配線２１４」ともいう。
【００４４】
このようなピエゾ抵抗素子５および配線２１４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）したシリコン（単結晶シリコン）で構成されている。ここで、配線２１４における不純物のドープ濃度は、ピエゾ抵抗素子５における不純物のドープ濃度よりも高い。なお、配線２１４は、金属で構成されていてもよい。
【００４５】
また、複数のピエゾ抵抗素子５は、例えば、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。
【００４６】
以上説明したようなピエゾ抵抗素子５は、配線２１４等を介して、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、このブリッジ回路では、ピエゾ抵抗素子５の抵抗値に応じた信号（電圧）として出力される。
【００４７】
−積層構造体−
積層構造体６は、前述した基板２との間に空洞部Ｓを画成するように形成されている。ここで、積層構造体６は、ダイヤフラム部２０のピエゾ抵抗素子５側に配置されていてダイヤフラム部２０（または基板２）とともに空洞部Ｓ（内部空間）を区画形成（構成）している。
【００４８】
この積層構造体６は、基板２上に平面視でピエゾ抵抗素子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、複数の細孔６４２（開孔）を備えた被覆層６４１を有する配線層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、被覆層６４１上に設けられた封止層６６とを有している。
【００４９】
層間絶縁膜６１、６３は、それぞれ、例えば、シリコン酸化膜で構成されている。また、配線層６２、６４および封止層６６は、それぞれ、アルミニウム等の金属で構成されている。また、封止層６６は、被覆層６４１が有する複数の細孔６４２を封止している。また、表面保護膜６５は、例えば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜である。
【００５０】
このような積層構造体６において、被覆層６４１を除く配線層６２および配線層６４からなる構造体は、基板２の一方の面側に平面視でピエゾ抵抗素子５を囲んで配置されている「壁部」を構成している。また、被覆層６４１および封止層６６からなる積層体は、この壁部に対して基板２とは反対側に配置されていて空洞部Ｓ（内部空間）を壁部とともに構成している「天井部」を構成している。また、配線層６４は、天井部の基板２側に配置されていて天井部を補強する内側梁部６４４（基板側補強部）を有し、表面保護膜６５は、天井部の基板２とは反対側に配置されていて天井部を補強する外側梁部６５１（外側補強部）を有する。なお、内側梁部６４４および外側梁部６５１、ならびにこれらに関連する事項については、後に詳述する。
【００５１】
また、このような積層構造体６は、ＣＭＯＳプロセスのような半導体製造プロセスを用いて形成することができる。なお、シリコン層２１３上およびその上方には、半導体回路が作り込まれていてもよい。この半導体回路は、ＭＯＳトランジスタ等の能動素子、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（ピエゾ抵抗素子５に接続されている配線を含む）等の回路要素を有している。
【００５２】
基板２と積層構造体６とによって画成された空洞部Ｓは、密閉された空間である。この空洞部Ｓ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Ｓが真空状態（３００Ｐａ以下）となっている。空洞部Ｓ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。
【００５３】
ただし、空洞部Ｓ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Ｓ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。
【００５４】
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２０の受圧面２５が受ける圧力Ｐに応じて、ダイヤフラム部２０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５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが歪み、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の出力が変化し、その出力に基づいて、受圧面２５で受けた圧力の大きさを求めることができる。
【００５５】
より具体的に説明すると、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じる前の自然状態では、例えば、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗値が互いに等しい場合、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄ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。
【００５６】
一方、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じると、図３（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂにその長手方向に沿った圧縮歪みおよび幅方向に沿った引張歪みが生じるとともに、ピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄにその長手方向に沿った引張歪みおよびその幅方向に沿った圧縮歪みが生じる。したがって、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じたとき、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値とのうち、一方の抵抗値が増加し、他方の抵抗値が減少する。
【００５７】
このようなピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの歪みにより、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄ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２５で受けた圧力の大きさ（絶対圧）を求めることができる。
【００５８】
ここで、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じたとき、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値とのうち、一方の抵抗値が増加し、他方の抵抗値が減少するため、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄ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。
【００５９】
このように、物理量センサー１では、基板２が有するダイヤフラム部２０が、平面視で被覆層６４１および封止層６６と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形する。これにより、圧力を検出可能な物理量センサー１を実現することができる。また、ダイヤフラム部２０に配置されているピエゾ抵抗素子５が歪みにより電気信号を出力するセンサー素子であるため、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００６０】
（内側梁部および外側梁部）
以下、内側梁部６４４および外側梁部６５１について詳述する。
【００６１】
図４は、図１に示す物理量センサーの内側梁部（補強部）の配置を示す平面図、図５は、図１に示す物理量センサーの部分拡大断面図である。
【００６２】
前述したように、配線層６４は、被覆層６４１および封止層６６からなる積層体で構成された天井部（以下、単に「天井部」ともいう）の基板２側に配置されている内側梁部６４４（基板側補強部）を有し、表面保護膜６５は、天井部の基板２とは反対側に配置されている外側梁部６５１（外側補強部）を有する。基板２と天井部とが重なる方向の平面視で、内側梁部６４４および外側梁部６５１は、それぞれ、天井部とは一部のみが重なっている。これにより軽量化を実現できる。また、内側梁部６４４および外側梁部６５１は、天井部に沿う方向に延びていて両端部を有し、さらに、直線状に延びる部分を有している。これにより、内側梁部６４４および外側梁部６５１が伸びることを低減できるので、天井部の潰れを低減することを実現できる。また、内側梁部６４４および外側梁部６５１は両端に挟まれている部分全体が直線状であるとなおよい。
【００６３】
このように、天井部を内側梁部６４４および外側梁部６５１により補強することができる。特に、内側梁部６４４が天井部の基板２側、すなわち天井部が潰れる側から天井部を支えるため、内側梁部６４４により天井部を効率的に補強することができる。そのため、天井部およびこれを補強する構成を含む構造体の強度および軽量化の両立を実現できる。
【００６４】
しかも、内側梁部６４４が天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいる。そのため、天井部の熱膨張を内側梁部６４４により低減し、天井部の熱膨張による撓み（潰れ）も低減することができる。このようなことから、天井部の潰れを低減し、その結果、物理量センサー１の信頼性を高めることができる。
【００６５】
ここで、被覆層６４１は、平面視で、矩形をなしている。そして、配線層６４は、被覆層６４１の平面視形状の外周に沿った環状の枠部６４９を有している。内側梁部６４４は、平面視で、互いに直交する方向に延びている十字状をなしていて、各端部が枠部６４９の内周縁の各辺に接続されている。すなわち、内側梁部６４４は、平面視で矩形をなす枠部６４９の内周縁を構成する４つの辺のうちの互いに対向する２つの辺同士を繋ぐ第１梁部と、この第１梁部と交差・接続していて互いに対向する他の２つの辺同士を繋ぐ第２梁部と、で構成されている。このように内側梁部６４４の両端と接続している枠部６４９は、内側梁部６４４と同じ材料を含んでいる。これにより、内側梁部６４４および枠部６４９を同一層で一体的に一括して形成することができる。そのため、内側梁部６４４の機械的強度を優れたものとすることができる。また、枠部６４９を他の用途、例えば、フォトレジストの露光時に反射防止膜として用いることができる。なお、本実施形態では、内側梁部６４４を構成する第１梁部および第２梁部は、それぞれ、幅が一定となっている。
【００６６】
また、２つの外側梁部６５１は、図示しないが、互いに直交する方向に延びている十字状をなしていて、２つの内側梁部６４４に平面視で重なるように対応して設けられている。
【００６７】
本実施形態では、図５に示すように、配線層６２は、チタン（Ｔｉ）で構成されたＴｉ層６２２と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６２３と、アルミニウム（Ａｌ）で構成されたＡｌ層６２４と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６２５と、を有し、これらがこの順で積層されて構成されている。
【００６８】
同様に、配線層６４は、チタン（Ｔｉ）で構成されたＴｉ層６４５と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６４６と、アルミニウム（Ａｌ）で構成されたＡｌ層６４７と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６４８と、を有し、これらがこの順で積層されて構成されている。
【００６９】
そして、内側梁部６４４は、Ｔｉ層６４５およびＴｉＮ層６４６の一部で構成されている。ＴｉＮ層６４６は、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜の一部であり、かかる反射防止膜を用いて形成される。
【００７０】
このように、天井部がアルミニウムを含み、内側梁部６４４がチタンまたはチタン化合物を含んでいることにより、優れた気密性を有する天井部を比較的簡単かつ高精度に形成することができる。また、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜を用いて内側梁部６４４を形成することができる。また、チタンまたはチタン化合物は、アルミニウムよりも熱膨張率が小さい。
【００７１】
また、Ａｌ層６４７と封止層６６との間にＴｉＮ層６４８が配置されていることにより、Ａｌ層６４７にリリースホールとして用いる細孔６４２を設け、その細孔６４２を封止層６６で塞ぐことができる。また、製造過程でＡｌ層６４７上に設けた膜（例えば反射防止膜）を用いてＴｉＮ層６４８を形成することができる。また、Ａｌ層６４７および封止層６６の熱膨張をＴｉＮ層６４８により低減することができる。ここで、Ａｌ層６４７は、「第１層」であり、封止層６６は、第１層に対して基板２とは反対側に配置されていて第１層と同じ材料を含む「第２層」である。また、ＴｉＮ層６４８は、第１層と第２層との間に配置されていて第１層および第２層よりも熱膨張率の小さい材料を含む「中間層」である。
【００７２】
また、外側梁部６５１は、ＴｉＮ層６４８と封止層６６との間に平面視で内側梁部６４４の少なくとも一部と重なる位置に配置されている。これにより、天井部を外側梁部６５１によっても補強することができる。また、外側梁部６５１が平面視で内側梁部６４４と重なっているため、内側梁部６４４および外側梁部６５１の加工を別途しなくても、天井部（被覆層６４１）にリリースホールとして用いる細孔６４２を比較的高い配設密度で配置することができる。
【００７３】
ここで、細孔６４２は、平面視で、内側梁部６４４および外側梁部６５１に重ならず、かつ、できるだけ広範囲にわたって分散するように配置されている。特に、平面視で、被覆層６４１の角部に近い位置にも、細孔６４２が存在するように、複数の細孔６４２が配置されている。これにより、後述する製造工程において細孔６４２を通じたエッチングを効率的に行うことができる。
【００７４】
（物理量センサーの製造方法）
次に、物理量センサー１の製造方法を簡単に説明する。
【００７５】
図６〜図８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。以下、物理量センサー１の製造方法を、これらの図に基づいて説明する。
【００７６】
［素子形成工程］
まず、図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板である半導体基板２１を用意する。
【００７７】
そして、半導体基板２１のシリコン層２１３にリン（ｎ型）またはボロン（ｐ型）等の不純物をドープ（イオン注入）することにより、図６（ｂ）に示すように、複数のピエゾ抵抗素子５および配線２１４を形成する。
【００７８】
例えば、ボロンを＋８０ｋｅＶでイオン注入を行う場合、ピエゾ抵抗素子５へのイオン注入濃度を１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とする。また、配線２１４へのイオン注入濃をピエゾ抵抗素子５よりも多くする。例えば、ボロンを１０ｋｅＶでイオン注入を行う場合、配線２１４へのイオン注入濃度を５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とする。また、前述したようなイオン注入の後、例えば、１０００℃程度で２０分程度のアニールを行う。
【００７９】
［絶縁膜等形成工程］
次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン層２１３上に絶縁膜２２、絶縁膜２３および中間層３をこの順で形成する。
【００８０】
絶縁膜２２、２３の形成は、それぞれ、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により行うことができる。中間層３は、例えば、多結晶シリコンをスパッタリング法、ＣＶＤ法等により成膜した後、その膜に必要に応じてリン、ボロン等の不純物をドープ（イオン注入）し、その後、エッチングによりパターニングすることで形成することができる。
【００８１】
［層間絶縁膜・配線層形成工程］
次に、図６（ｄ）に示すように、絶縁膜２３上に、犠牲層４１を形成する。
【００８２】
この犠牲層４１は、後述する空洞部形成工程により一部が除去され、残部が層間絶縁膜６１となるものであり、配線層６２が貫通するための貫通孔を有する。犠牲層４１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。
【００８３】
また、犠牲層４１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。
【００８４】
次に、図７（ａ）に示すように、犠牲層４１に形成された貫通孔を埋めるように、配線層６２を形成する。
【００８５】
配線層６２の形成は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により一様な導体膜を形成した後、この導体膜をパターニング処理することにより行うことができる。図示しないが、前述したＴｉ層６２２、ＴｉＮ層６２３、Ａｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を有する配線層６２を形成する際には、Ｔｉ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＴｉ層６２２およびＴｉＮ層６２３を形成し、その後、Ａｌ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＡｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を形成する。ここで、ＴｉＮ層６２３は、犠牲層４１の貫通孔内へのＡｌの充填性を良好とするためにＡｌの濡れ性を高める機能を有し、Ｔｉ層６２２は、ＴｉＮ層６２３と犠牲層４１との密着性を高める機能を有する。また、Ａｌ層上に一様に形成されたＴｉＮ層は、パターニングによりＡｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を形成する際にフォトリソグラフィの露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
【００８６】
また、配線層６２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。
【００８７】
次に、図７（ｂ）に示すように、犠牲層４１上および配線層６２上に、犠牲層４２を形成する。
【００８８】
この犠牲層４２は、後述する空洞部形成工程により一部が除去され、残部が層間絶縁膜６３となるものであり、配線層６４が貫通するための貫通孔を有する。犠牲層４２の形成は、前述した犠牲層４１の形成と同様、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。
【００８９】
また、犠牲層４２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。
【００９０】
次に、図７（ｃ）に示すように、犠牲層４２に形成された貫通孔を埋めるように、配線層６４を形成する。
【００９１】
配線層６４の形成は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により一様な導体膜を形成した後、この導体膜をパターニング処理することにより行うことができる。図示しないが、前述したＴｉ層６４５、ＴｉＮ層６４６、Ａｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を有する配線層６４を形成する際には、Ｔｉ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＴｉ層６４５およびＴｉＮ層６４６を形成し、その後、Ａｌ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＡｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を形成する。ここで、ＴｉＮ層６４６は、犠牲層４２の貫通孔内へのＡｌの充填性を良好とするためにＡｌの濡れ性を高める機能を有し、Ｔｉ層６４５は、ＴｉＮ層６４６と犠牲層４２との密着性を高める機能を有する。また、Ａｌ層上に一様に形成されたＴｉＮ層は、パターニングによりＡｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を形成する際にフォトリソグラフィの露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
【００９２】
また、配線層６４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。
【００９３】
以上のようにして犠牲層４１、４２および配線層６２、６４が形成される。なお、このような犠牲層４１、４２および配線層６２、６４からなる積層構造は、通常のＣＭＯＳプロセスを用いて形成され、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犠牲層や配線層が積層される場合もある。
【００９４】
その後、図７（ｄ）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を形成する。これにより、後述する空洞部形成工程におけるエッチングの際、犠牲層４１、４２の層間絶縁膜６１、６３となる部分を保護することができる。
【００９５】
図示しないが、前述したＳｉＯ２層６５２およびＳｉＮ層６５３を有する表面保護膜６５を形成する際には、ＳｉＯ２層およびＳｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＳｉＯ２層６５２およびＳｉＮ層６５３を形成する。
【００９６】
なお、表面保護膜６５の構成は、前述したものに限定されない。表面保護膜６５の構成材料としては、例えば、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が挙げられ、特に、シリコン窒化膜が好適である。
【００９７】
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２０００ｎｍ以下程度とされる。
【００９８】
［空洞部形成工程］
次に、犠牲層４１、４２の一部を除去することにより、図８（ａ）に示すように、絶縁膜２３と被覆層６４１との間に空洞部Ｓ（キャビティ）を形成する。これにより、層間絶縁膜６１、６３が形成される。
【００９９】
空洞部Ｓ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、犠牲層４１、４２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。このようなエッチングの際、絶縁膜２３がエッチングストップ層として機能する。また、絶縁膜２３は、エッチング液に対する耐性を有することから、絶縁膜２３に対して下側の構成部（例えば、絶縁膜２２、ピエゾ抵抗素子５、配線２１４等）をエッチング液から保護する機能をも有する。
【０１００】
［封止工程］
次に、図８（ｂ）に示すように、被覆層６４１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Ｓが封止層６６により封止され、積層構造体６を得る。
【０１０１】
ここで、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。
【０１０２】
［ダイヤフラム形成工程］
次に、シリコン層２１１の下面を必要に応じて研削した後、シリコン層２１１の下面の一部をエッチングにより除去（加工）することにより、図８（ｃ）に示すように、凹部２４を形成する。これにより、空洞部Ｓを介して被覆層６４１に対向するダイヤフラム部２０が形成される。
【０１０３】
ここで、シリコン層２１１の下面の一部を除去する際、酸化シリコン層２１２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２０の厚さを高精度に規定することができる。
【０１０４】
なお、シリコン層２１１の下面の一部を除去する方法としては、ドライエッチングであっても、ウェットエッチング等であってもよい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【０１０７】
図９は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【０１０８】
以下、本発明の第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。
【０１０９】
本実施形態は、内側梁部の平面視形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１０】
図９に示す物理量センサー１Ａは、Ｔｉ層６４５ＡおよびＴｉＮ層６４６Ａからなる内側梁部６４４Ａを有している。
【０１１１】
この内側梁部６４４Ａは、平面視で矩形をなす枠部６４９の内周縁を構成する４つの辺のうちの互いに対向する２つの辺同士を繋ぐ２つの第１梁部と、この各第１梁部と交差・接続していて互いに対向する他の２つの辺同士を繋ぐ２つの第２梁部と、で構成されている。このように、内側梁部６４４Ａが４つの梁部で構成されていることにより、内側梁部６４４Ａの補強効果を優れたものとすることができる。
【０１１２】
このような物理量センサー１Ａによっても、天井部の潰れを低減し、その結果、信頼性を高めることができる。
【０１１３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１１４】
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【０１１５】
以下、本発明の第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。
【０１１６】
本実施形態は、内側梁部の平面視形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１７】
図１０に示す物理量センサー１Ｂは、Ｔｉ層６４５ＢおよびＴｉＮ層６４６Ｂからなる内側梁部６４４Ｂを有している。
【０１１８】
この内側梁部６４４Ｂは、平面視で矩形をなす枠部６４９の内周縁を構成する４つの辺のうちの互いに隣り合う２つの辺同士を繋ぐ４つの梁部で構成されている。
【０１１９】
このような物理量センサー１Ｂによっても、天井部の潰れを低減し、その結果、信頼性を高めることができる。
【０１２０】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１２１】
図１１は、本発明の第４実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【０１２２】
以下、本発明の第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。
【０１２３】
本実施形態は、内側梁部の平面視形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１２４】
図１１に示す物理量センサー１Ｃは、Ｔｉ層６４５ＣおよびＴｉＮ層６４６Ｃからなる内側梁部６４４、６４４Ｃを有している。
【０１２５】
この内側梁部６４４Ｃは、平面視で矩形をなす枠部６４９の内周縁の４つの角部のうちの互いに対向する２つの角部同士を繋ぐ第１梁部と、この各第１梁部と交差・接続していて互いに対向する他の２つの角部同士を繋ぐ第２梁部と、で構成されている。ここで、内側梁部６４４Ｃは、内側梁部６４４と交差・接続している。このような内側梁部６４４Ｃを追加することにより、内側梁部６４４の補強効果と相まって天井部の潰れを効果的に防止することができる。
【０１２６】
このような物理量センサー１Ｃによっても、天井部の潰れを低減し、その結果、信頼性を高めることができる。
【０１２７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
【０１２８】
図１２は、本発明の第５実施形態に係る電子デバイス（物理量センサー）の内側梁部（補強部）の配置を示す平面図である。
【０１２９】
以下、本発明の第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。
【０１３０】
本実施形態は、内側梁部の平面視形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１３１】
図１２に示す物理量センサー１Ｄは、Ｔｉ層６４５ＤおよびＴｉＮ層６４６Ｄからなる内側梁部６４４Ｄを有している。
【０１３２】
この内側梁部６４４Ｄは、平面視で矩形をなす枠部６４９の内周縁の４つの辺のうちの互いに対向する２つの辺同士を繋ぐ第１梁部と、この各第１梁部と交差・接続していて互いに対向する他の２つの辺同士を繋ぐ第２梁部と、で構成されている。
【０１３３】
本実施形態では、内側梁部６４４Ｄを構成する第１梁部および第２梁部は、それぞれ、平面視で外側（外周側）から内側（中央部側）に向けて幅が徐々に小さくなっている。これにより、内側梁部６４４Ｄの質量の増加を低減しつつ、内側梁部６４４Ｄの補強効果を高めることができる。
【０１３４】
このような物理量センサー１Ｄによっても、天井部の潰れを低減し、その結果、信頼性を高めることができる。
【０１３５】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態に係る電子デバイス（振動子）を示す断面図である。
【０１３６】
以下、本発明の第６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。
【０１３７】
本実施形態は、本発明の電子デバイスを振動子に適用した以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１３８】
図１３に示す電子デバイス１Ｅは、基板２およびピエゾ抵抗素子５に代えて、基板２Ｅおよび共振子５Ｅ（機能素子）を備えている以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー１と同様に構成されている。すなわち、電子デバイス１Ｅは、基板２Ｅと、基板２Ｅに配置されている機能素子である共振子５Ｅと、基板２Ｅとともに空洞部Ｓ（内部空間）を形成している積層構造体６と、基板２Ｅと積層構造体６との間に配置されている中間層３と、を備えている。
【０１３９】
ここで、基板２Ｅは、半導体基板２１Ｅと、半導体基板２１Ｅの一方の面上に設けられた絶縁膜２２と、絶縁膜２２の半導体基板２１Ｅとは反対側の面上に設けられた絶縁膜２３と、を有している。
【０１４０】
半導体基板２１Ｅは、平板であり、例えば、シリコン単結晶基板である。なお、半導体基板２１ＥとしてＳＯＩ基板を用いてもよい。
【０１４１】
共振子５Ｅは、基板２Ｅの絶縁膜２３上に配置されている１対の下部電極５１、５２と、下部電極５２に支持されている上部電極５３と、を有している。
【０１４２】
下部電極５１、５２は、それぞれ、基板２Ｅに沿った板状またはシート状をなし、互いに離間して配置されている。また、図示しないが、下部電極５１、５２は、それぞれ、中間層３が有する配線に電気的に接続されている。ここで、下部電極５１は、「固定電極」を構成している。なお、下部電極５２は、省略することができる。この場合、上部電極５３を絶縁膜２３に対して直接固定すればよい。
【０１４３】
上部電極５３は、下部電極５１に対して間隔を隔てて対向している板状またはシート状の可動部と、下部電極５２に固定されている固定部と、可動部と固定部とを連結している連結部と、を有している。この上部電極５３は、前述した下部電極５２に電気的に接続されている。ここで、上部電極５３は、「可動電極」を構成している。
【０１４４】
このような下部電極５１、５２および上部電極５３は、それぞれ、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）して構成されており、導電性を有する。また、下部電極５１、５２は、中間層３と一括して形成することができる。
【０１４５】
このような電子デバイス１Ｅでは、下部電極５１と上部電極５３との間に周期的に変化する電圧を印加することにより、上部電極５３の可動部が下部電極５１に対して接近する方向と離間する方向とに交互に変位して屈曲振動する。このように、電子デバイス１Ｅは、下部電極５１と上部電極５３の可動部との間に周期的に変化する電界を生じさせて上部電極５３の可動部を振動させる静電駆動型の振動子として用いることができる。
【０１４６】
このような電子デバイス１Ｅは、例えば、発振回路（駆動回路）と組み合わせることにより、所定の周波数の信号を取り出す発振器として用いることができる。なお、かかる発振回路は、基板２Ｅ上に半導体回路として設けることができる。
【０１４７】
このような電子デバイス１Ｅによっても、天井部の潰れを低減し、その結果、信頼性を高めることができる。
【０１４８】
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１４は、本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
【０１４９】
図１４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。
【０１５０】
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２０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。
【０１５１】
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２０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、圧力データを演算する。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。
【０１５２】
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１５は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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１６は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１６０】
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１８は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【０１６１】
図１８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。
【０１６２】
以上、本発明の電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１６３】
また、１つのダイヤフラム部に設けられるピエゾ抵抗素子（機能素子）の数は、前述した実施形態では４つである場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、１つ以上３つ以下、または、５つ以上であってもよい。また、ピエゾ抵抗素子の配置や形状等も前述した実施形態に限定されず、例えば、前述した実施形態において、ダイヤフラム部の中央部にもピエゾ抵抗素子を配置してもよい。
【０１６４】
また、前述した実施形態では、ダイヤフラム部の撓みを検出する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、かかる素子としては、これに限定されず、例えば、共振子であってもよい。
【０１６５】
また、本発明の電子デバイスは、前述したように半導体製造プロセスを用いて基板上に壁部および天井部を形成し、基板、壁部および天井部により内部空間を形成するものであれば、前述した実施形態に限定されず、各種電子デバイスに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１‥‥物理量センサー
１Ａ‥‥物理量センサー
１Ｂ‥‥物理量センサー
１Ｃ‥‥物理量センサー
１Ｄ‥‥物理量センサー
１Ｅ‥‥電子デバイス
２‥‥基板
２Ｅ‥‥基板
３‥‥中間層
５‥‥ピエゾ抵抗素子
５Ｅ‥‥共振子
５ａ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｂ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｃ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｄ‥‥ピエゾ抵抗素子
６‥‥積層構造体
２０‥‥ダイヤフラム部
２１‥‥半導体基板
２１Ｅ‥‥半導体基板
２２‥‥絶縁膜
２３‥‥絶縁膜
２４‥‥凹部
２５‥‥受圧面
４１‥‥犠牲層
４２‥‥犠牲層
５１‥‥下部電極
５２‥‥下部電極
５３‥‥上部電極
６１‥‥層間絶縁膜
６２‥‥配線層
６３‥‥層間絶縁膜
６４‥‥配線層
６５‥‥表面保護膜
６６‥‥封止層
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
２１１‥‥シリコン層
２１２‥‥酸化シリコン層
２１３‥‥シリコン層
２１４‥‥配線
２１４ａ‥‥配線
２１４ｂ‥‥配線
２１４ｃ‥‥配線
２１４ｄ‥‥配線
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
６２２‥‥Ｔｉ層
６２３‥‥ＴｉＮ層
６２４‥‥Ａｌ層
６２５‥‥ＴｉＮ層
６４１‥‥被覆層
６４２‥‥細孔
６４４‥‥内側梁部
６４４Ａ‥‥内側梁部
６４４Ｂ‥‥内側梁部
６４４Ｃ‥‥内側梁部
６４４Ｄ‥‥内側梁部
６４５‥‥Ｔｉ層
６４５Ａ‥‥Ｔｉ層
６４５Ｂ‥‥Ｔｉ層
６４５Ｃ‥‥Ｔｉ層
６４５Ｄ‥‥Ｔｉ層
６４６‥‥ＴｉＮ層
６４６Ａ‥‥ＴｉＮ層
６４６Ｂ‥‥ＴｉＮ層
６４６Ｃ‥‥ＴｉＮ層
６４６Ｄ‥‥ＴｉＮ層
６４７‥‥Ａｌ層
６４８‥‥ＴｉＮ層
６４９‥‥枠部
６５１‥‥外側梁部
６５２‥‥層
６５３‥‥層
Ｐ‥‥圧力
Ｓ‥‥空洞部
【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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