(57)【要約】【課題】歪み検出素子とダイアフラムの輪郭との相対位置のずれが小さく、歪み検出素子によるダイアフラムの変形の検出感度が向上した物理量センサーの製造方法の提供。【解決手段】圧力センサー１の製造方法は、一方の面４０ａ側に、歪みを受けて信号を出力するピエゾ抵抗素子２０が配置されている基板４０を準備する基板準備工程と、基板４０を、一方の面４０ａとは表裏の関係にある他方の面４０ｂ側から平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲を含んでエッチングし、第１凹部４１を形成する第１エッチング工程と、第１凹部４１の底部を、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲の少なくとも一部を含んでドライエッチングし、底にダイアフラム１０を有する第２凹部４２を形成する第２エッチング工程と、を含み、第２凹部４２の深さＨ２は、第１凹部４１の深さＨ１以下であることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面側に、歪みを受けて信号を出力する歪み検出素子が配置されている基板を準備する工程と、
前記基板を、前記一方の面とは表裏の関係にある他方の面側から平面視で前記歪み検出素子と重なる範囲を含んでエッチングし、第１凹部を形成する第１エッチング工程と、
前記第１凹部の底部を、平面視で前記歪み検出素子と重なる範囲の少なくとも一部を含んでドライエッチングし、底にダイアフラムを有する第２凹部を形成する第２エッチング工程と、を含み、
前記第２凹部の深さは、前記第１凹部の深さ以下であることを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項２】
前記第２エッチング工程は、前記基板の前記一方の面側に設けられているパターンを基準にして、マスクの位置決めを行うレジスト形成ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項３】
前記パターンは、前記歪み検出素子であることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項４】
前記第１エッチング工程の前に、前記基板の厚みを薄くする工程を更に含む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の製造方法。
【請求項５】
前記第１エッチング工程の前に、前記基板の前記一方の面側に、平面視で前記ダイアフラムと重なる圧力基準室を形成する工程を更に含む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の製造方法。
【請求項６】
前記物理量センサーは、圧力検出機能を有する圧力センサーであ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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物理量センサーの一例として、裏面側に凹部を形成することにより、表面側の中央部に略矩形状の薄肉の撓み部（以下、ダイアフラムという）を形成するとともに、このダイアフラムの変形を検出する感圧素子を備えている圧力センサーチップの裏面に、圧力導入孔となる貫通孔を形成したガラス台座を、貫通孔の開口部が凹部の開口面内に収容されるように接合し、圧力センサーチップとガラス台座との接合面に接する凹部の端縁形状が平面視で略円形である構成の半導体圧力センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記半導体圧力センサーは、圧力センサーチップとガラス台座との接合面に接する凹部の端縁形状が平面視で略円形であることから、圧力印加時の応力集中が緩和され、破壊耐圧レベルが向上した半導体圧力センサーを提供できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３９８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体圧力センサーは、圧力センサーチップの裏面側をエッチングすることにより凹部が形成されるとともに、その底部にダイアフラムが形成される。ここで、凹部における段差部を有し、開口部側の第１凹部をエッチングして底部にダイアフラムを有する側を第２凹部とする。
一方、ダイアフラムの変形を検出する感圧素子は、製造上の制約から上記エッチングの前に圧力センサーチップの表面側に形成されている。
【０００５】
このことから、上記半導体圧力センサーは、圧力センサーチップのエッチングの位置ずれや、圧力センサーチップのそりなどの変形に伴うエッチングの進行方向（進行角度）のずれなどにより、感圧素子とダイアフラムの輪郭との相対位置が、本来の位置からずれる虞がある。
この際、エッチングの進行方向のずれは、第２凹部が深くなるほど上記相対位置のずれを大きくさせることになる。
【０００６】
特許文献１の図１（ｂ）などによれば、上記半導体圧力センサーは、第２凹部の深さが第１凹部の深さよりも相当程度深くなっている。
この結果、上記半導体圧力センサーは、上記相対位置のずれにより、感圧素子によるダイアフラムの変形の検出が不十分となることから、受圧感度が低下するなどの不具合が生じる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる物理量センサーの製造方法は、一方の面側に、歪みを受けて信号を出力する歪み検出素子が配置されている基板を準備する工程と、前記基板を、前記一方の面とは表裏の関係にある他方の面側から平面視で前記歪み検出素子と重なる範囲を含んでエッチングし、第１凹部を形成する第１エッチング工程と、前記第１凹部の底部を、平面視で前記歪み検出素子と重なる範囲の少なくとも一部を含んでドライエッチングし、底にダイアフラムを有する第２凹部を形成する第２エッチング工程と、を含み、前記第２凹部の深さは、前記第１凹部の深さ以下であることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、一方の面側に歪み検出素子を有する基板を、他方の面側から歪み検出素子と重なる範囲を含んでエッチングして第１凹部を形成し、第１凹部の底部を、歪み検出素子と重なる範囲の少なくとも一部を含んでドライエッチングして底にダイアフラムを有する第２凹部を形成し、第２凹部の深さが第１凹部の深さ以下である。
これにより、物理量センサーの製造方法は、底にダイアフラムを有する第２凹部の深さが第１凹部の深さ以下であることから、従来（例えば、特許文献１）と比較して、歪み検出素子（感圧素子に相当）とダイアフラムの輪郭との相対位置のずれを小さくすることができる。
この結果、物理量センサーの製造方法は、上記相対位置のずれが小さく、歪み検出素子によるダイアフラムの変形（歪み）の検出感度が向上した物理量センサーを製造し、提供することができる。
【００１０】
また、物理量センサーの製造方法は、第２凹部をドライエッチングで形成することから、ウエットエッチングよりもエッチング時の非エッチング領域への回り込みが少なく、第２凹部の形状を精度よく形成することができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、前記第２エッチング工程は、前記基板の前記一方の面側に設けられているパターンを基準にして、マスクの位置決めを行うレジスト形成ステップを含むことが好ましい。
【００１２】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、第２エッチング工程において、歪み検出素子と同じ基板の一方の面側に設けられているパターンを基準にして、マスクの位置決めを行うレジスト形成ステップを含むことから、基板の他方の面側に設けられているパターンを基準にした場合よりも、歪み検出素子とダイアフラムの輪郭との相対位置のずれを更に小さくすることができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、前記パターンは、前記歪み検出素子であることが好ましい。
【００１４】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、上記適用例におけるパターンが歪み検出素子であることから、レジスト形成ステップにおいて、マスクの位置決めを更に正確に行うことができる。
この結果、物理量センサーの製造方法は、歪み検出素子とダイアフラムの輪郭との相対位置のずれを更に小さくすることができる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、前記第１エッチング工程の前に、前記基板の厚みを薄くする工程を更に含むことが好ましい。
【００１６】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、第１エッチング工程の前に、基板の厚みを薄くする工程を更に含むことから、この工程を含まない場合よりも生産性を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、前記第１エッチング工程の前に、前記基板の前記一方の面側に、平面視で前記ダイアフラムと重なる圧力基準室を形成する工程を更に含むことが好ましい。
【００１８】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、第１エッチング工程の前に、基板の一方の面側に、平面視でダイアフラムと重なる圧力基準室を形成する工程を更に含む。
これにより、物理量センサーの製造方法は、受圧したダイアフラムの歪みから、圧力基準室を基準にした圧力検出が可能な物理量センサーを製造し、提供することができる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例にかかる物理量センサーの製造方法において、前記物理量センサーは、圧力検出機能を有する圧力センサーであることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、物理量センサーの製造方法は、物理量センサーが、圧力検出機能を有する圧力センサーであることから、歪み検出素子による受圧したダイアフラムの変形（歪み）の検出感度が向上した圧力センサーを製造し、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の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】第１実施形態の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）〜（ｈ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図。
【図６】圧力センサーの模式要部断面図。
【図７】第２実施形態の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８】第２実施形態の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９】（ａ）〜（ｄ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図。
【図１０】（ｅ）〜（ｈ）は、主要な製造工程を順に説明する模式断面図。
【図１１】第２実施形態の変形例の圧力センサーの概略構成を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（第１実施形態）
最初に、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の構成について説明する。
図１は、第１実施形態の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、説明の便宜上、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
【００２４】
図１、図２に示すように、第１実施形態の圧力センサー１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。
そして、圧力センサー１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歪み検出素子としてのピエゾ抵抗素子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第１凹部４１と、第１凹部４１の底部に、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲の少なくとも一部（ここでは全部）を含んで設けられている第２凹部４２と、を備えている。
更に、圧力センサー１は、第２凹部４２の底に設けられているダイアフラム１０と、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。加えて、圧力センサー１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を備えている。
【００２５】
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１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でもよい。
【００２６】
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。）
【００２７】
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）や、シリコン基板などの半導体基板を用いた基板４０の、他方の面４０ｂ側に第１凹部４１を設け、更に第１凹部４１の底部に第２凹部４２を設けることにより、第２凹部４２の底に形成されている。なお、第１凹部４１及び第２凹部４２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を途中までエッチングすることにより第１凹部４１が設けられ、第１凹部４１の底部を更にＳｉＯ2層４４に達するまでエッチングすることにより、第２凹部４２が設けられている。
ここで、第２凹部４２の深さＨ２は、第１凹部４１の深さＨ１以下（Ｈ２≦Ｈ１）となっている。
【００２８】
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。）
【００２９】
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。
【００３０】
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。
圧力センサー１は、ピエゾ抵抗素子２３とピエゾ抵抗素子２２との接続部に、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、ピエゾ抵抗素子２１とピエゾ抵抗素子２４との接続部が接地（アース）されている。
これにより、圧力センサー１は、ピエゾ抵抗素子２１とピエゾ抵抗素子２３との接続部３１、及びピエゾ抵抗素子２２とピエゾ抵抗素子２４との接続部３２に、検出用回路３０における中点電位が出力される。
【００３１】
ここで、圧力センサー１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、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接続部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。
【００３２】
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、接続部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。
【００３３】
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、接続部３１，３２の中点電位が変化し、接続部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。
【００３４】
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、第１実施形態の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）〜（ｈ）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。
【００３５】
図３に示すように、圧力センサー１の製造方法は、基板準備工程と、基板厚調整工程と、圧力基準室形成工程と、第１エッチング工程と、第２エッチング工程と、を含んでいる。圧力センサー１は、例えば、半導体製造プロセスなどを用いて製造されている。
【００３６】
［基板準備工程］
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側のシリコン層４５の所定の位置に、リン、ボロンなどの不純物をドープすることにより、平面形状が略長方形状のピエゾ抵抗素子２０（２１〜２４）を形成する。
これにより、一方の面４０ａ側に、歪みを受けて信号を出力する歪み検出素子としてのピエゾ抵抗素子２０が配置されている基板４０を準備したことになる。
【００３７】
［基板厚調整工程］
ついで、図４（ｂ）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、ウエハー状であって十分な強度を確保するべく比較的厚く形成されている基板４０の厚み（例えば、７００μｍ程度）を、所望の厚み（例えば、１５０μｍ〜４００μｍ程度）まで薄くする。
【００３８】
［圧力基準室形成工程］
ついで、図４（ｃ）に示すように、基板４０の一方の面４０ａ側に、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）。
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。
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でもよい。
【００３９】
［第１エッチング工程］
ついで、図４（ｄ）に示すように、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４０１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４０１を、第１凹部４１（図１参照）の平面形状に合わせてパターニングする。
ついで、図５（ｅ）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により、基板４０の他方の面４０ｂ側からシリコン基板層４３を途中までエッチングし、第１凹部４１を形成する。このとき、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲を含んでエッチングする。
また、第１凹部４１の深さＨ１は、シリコン基板層４３の厚みｔの半分以上（Ｈ１≧（ｔ／２））とする。
【００４０】
なお、ここでのエッチングは、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たウエットエッチングとしてもよい。
【００４１】
［第２エッチング工程］
ついで、図５（ｆ）に示すように、レジスト４０１を剥離した後、ＣＶＤ法などを用いて基板４０の他方の面４０ｂ及び第１凹部４１にレジスト４０２を成膜し、フォトリソグラフィー法などを用いてレジスト４０２を、第２凹部４２（図１参照）の平面形状に合わせてパターニングする。
ついで、図５（ｇ）に示すように、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いたドライエッチングにより、第１凹部４１の底部をＳｉＯ2層４４に達するまでエッチングし、第２凹部４２を形成する。このとき、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲の少なくとも一部（ここでは全部）を含んでエッチングする。
これにより、第２凹部４２の底にダイアフラム１０が形成されたことになる。換言すれば、底にダイアフラム１０を有する第２凹部４２を形成したことになる。
この際、第２凹部４２の深さＨ２は、第１凹部４１の深さＨ１以下（Ｈ２≦Ｈ１）となっている。
ついで、図５（ｈ）に示すように、剥離剤などを用いてレジスト４０２を剥離する。
以上の工程などを経ることにより、図１に示す圧力センサー１を得る。
【００４２】
上述したように、第１実施形態の圧力センサー１の製造方法は、一方の面４０ａ側にピエゾ抵抗素子２０を有する基板４０を、他方の面４０ｂ側からピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲を含んでエッチングして第１凹部４１を形成し、第１凹部４１の底部を、ピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲の少なくとも一部（ここでは全部）を含んでドライエッチングして底にダイアフラム１０を有する第２凹部４２を形成し、第２凹部４２の深さＨ２が第１凹部４１の深さＨ１以下（Ｈ２≦Ｈ１）である。
これにより、圧力センサー１の製造方法は、底にダイアフラム１０を有する第２凹部４２の深さＨ２が第１凹部４１の深さＨ１以下であることから、従来（例えば、特許文献１）と比較して、ピエゾ抵抗素子２０とダイアフラム１０の輪郭との相対位置のずれを小さくすることができる。
【００４３】
詳述すると、例えば、基板４０が紙面下向きに反っていた場合（開いた傘のように反っていた場合）には、図６の圧力センサーの模式要部断面図に示すように、ドライエッチングで形成された第２凹部４２の側壁が、ＳｉＯ2層４４に対して直角ではなく傾斜して形成されることになる。
ここで、第２凹部４２の深さＨ２は、第１凹部４１の深さＨ１以下（Ｈ２≦Ｈ１）であることから、第２凹部４２の底におけるダイアフラム１０の本来の輪郭の位置Ｐ０に対する実際の輪郭の位置Ｐ１のずれは、第２凹部４２の深さＨ２’が第１凹部４１の深さＨ１’を超えている（Ｈ２’＞Ｈ１’）場合における、ダイアフラム１０の本来の輪郭の位置Ｐ０に対する仮想の輪郭の位置Ｐ２のずれと比較して、小さくなる。
この結果、圧力センサー１の製造方法は、ダイアフラム１０の輪郭とピエゾ抵抗素子２０との相対位置のずれが小さく、ピエゾ抵抗素子２０によるダイアフラム１０の変形（歪み）の検出感度が向上した物理量センサーを製造し、提供することができる。
【００４４】
また、圧力センサー１の製造方法は、第２凹部４２をドライエッチングで形成することから、ウエットエッチングよりもエッチング時の非エッチング領域への回り込みが少なく、第２凹部４２の形状を精度よく形成することができる。
【００４５】
また、圧力センサー１の製造方法は、第１エッチング工程の前に、基板４０の厚みを薄くする基板厚調整工程を含むことから、この工程を含まない場合よりも第１エッチング工程及び第２エッチング工程の作業時間を短縮することができる。
これにより、圧力センサー１の製造方法は、生産性を向上させることができる。
【００４６】
また、圧力センサー１の製造方法は、第１エッチング工程の前に、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を形成する圧力基準室形成工程を更に含む。
これにより、圧力センサー１の製造方法は、受圧したダイアフラム１０の歪みから、圧力基準室Ｓを基準にした圧力検出が可能な物理量センサーを製造し、提供することができる。
【００４７】
また、圧力センサー１の製造方法は、物理量センサーが、圧力検出機能を有する圧力センサーであることから、ピエゾ抵抗素子２０による受圧したダイアフラム１０の変形（歪み）の検出感度が向上した、物理量センサーとしての圧力センサー１を製造し、提供することができる。
【００４８】
なお、生産性などに支障がなければ、基板厚調整工程は省いてもよい。また、基板４０の一方の面４０ａ側と他方の面４０ｂ側との差圧を検出する場合には、圧力基準室形成工程は不要となる。
なお、圧力センサー１の第１凹部４１及び第２凹部４２の平面形状は、いずれか一方または両方が略円形状であってもよい。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、物理量センサーの他の一例として圧力検出機能を有する他の圧力センサーの構成について説明する。
図７は、第２実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式図であり、図７（ａ）は、模式平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図である。なお、第１実施形態との共通部分については、詳細な説明は省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５０】
図７に示すように、第２実施形態の圧力センサー２は、圧力基準室Ｓが基板４０の他方の面４０ｂ側に設けられている。
圧力センサー２の圧力基準室Ｓは、基板４０の他方の面４０ｂ側に第１凹部４１、第２凹部４２を形成した後、ガラス板、シリコン基板などからなるベース基板６０を基板４０の他方の面４０ｂ側に接合することにより設けられている。
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２が検出する圧力の基準となり、圧力センサー２は絶対圧センサーとして機能する。
【００５１】
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でもよい。
なお、圧力センサー２は、基板４０の一方の面４０ａに、ピエゾ抵抗素子２０を保護する絶縁膜４６（図１参照）が設けられていてもよい。
圧力センサー２の動作については、第１実施形態と同様なので説明は省略する。
【００５２】
次に、圧力センサー２の製造方法の一例について説明する。
図８は、第２実施形態の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９（ａ）〜（ｄ）、図１０（ｅ）〜（ｈ）、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７（ｂ）と同様である。
【００５３】
図８に示すように、圧力センサー２の製造方法は、基板準備工程と、基板厚調整工程と、第１エッチング工程と、第２エッチング工程と、圧力基準室形成工程と、を含んでいる。圧力センサー２は、例えば、半導体製造プロセスなどを用いて製造されている。
【００５４】
［基板準備工程］
まず、図９（ａ）に示すように、ウエハー状の基板４０の一方の面４０ａ側のシリコン層４５の所定の位置に、リン、ボロンなどの不純物をドープすることにより、平面形状が略長方形状のピエゾ抵抗素子２０（２１〜２４）を形成する。
これにより、一方の面４０ａ側に、歪みを受けて信号を出力する歪み検出素子としてのピエゾ抵抗素子２０が配置されている基板４０を準備したことになる。
なお、ピエゾ抵抗素子２０形成後、基板４０の一方の面４０ａに、絶縁膜４６（図１参照）を成膜してもよい。
【００５５】
［基板厚調整工程］
ついで、図９（ｂ）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、ウエハー状であって十分な強度を確保するべく比較的厚く形成されている基板４０の厚みを、所望の厚みまで薄くする。
【００５６】
［第１エッチング工程］
ついで、図９（ｃ）に示すように、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４０１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４０１を、第１凹部４１（図７参照）の平面形状に合わせてパターニングする。
ついで、図９（ｄ）に示すように、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いたドライエッチングにより、基板４０の他方の面４０ｂ側からシリコン基板層４３を途中までエッチングし、第１凹部４１を形成する。このとき、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲を含んでエッチングする。
また、第１凹部４１の深さＨ１は、シリコン基板層４３の厚みｔの半分以上（Ｈ１≧（ｔ／２））とする。
なお、ここでのエッチングは、例えば、ＫＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ水溶液、ＥＤＰ水溶液などのアルカリ性エッチング液を用いたウエットエッチングとしてもよい。
【００５７】
［第２エッチング工程］
ついで、図１０（ｅ）に示すように、レジスト４０１を剥離した後、ＣＶＤ法などを用いて基板４０の他方の面４０ｂ及び第１凹部４１にレジスト４０２を成膜し、フォトリソグラフィー法などを用いてレジスト４０２を、第２凹部４２（図７参照）の平面形状に合わせてパターニングする。
このとき、レジスト形成ステップとして、基板４０の一方の面４０ａ側に設けられているパターンを基準にして、マスク（露光用マスク）４０３の位置決めを行う。なお、パターンとしては、ピエゾ抵抗素子２０を用いることが好ましい。
具体的には、例えば、位置合わせカメラＢ，Ｃでピエゾ抵抗素子２１，２２を認識し、位置合わせカメラＢ’，Ｃ’でマスク４０３の位置合わせマーク４０３ｂ，４０３ｃを認識し、位置合わせカメラＢ−Ｂ’間及び位置合わせカメラＣ−Ｃ’間が所定の位置関係になるように、基板４０とマスク４０３との位置合わせ（位置決め）を行う。
【００５８】
ついで、図１０（ｆ）に示すように、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いたドライエッチングにより、第１凹部４１の底部をＳｉＯ2層４４に達するまでエッチングし、第２凹部４２を形成する。このとき、平面視でピエゾ抵抗素子２０と重なる範囲の少なくとも一部（ここでは全部）を含んでエッチングする。
これにより、第２凹部４２の底にダイアフラム１０が形成されたことになる。換言すれば、底にダイアフラム１０を有する第２凹部４２を形成したことになる。
この際、第２凹部４２の深さＨ２は、第１凹部４１の深さＨ１以下（Ｈ２≦Ｈ１）となっている。
ついで、図１０（ｇ）に示すように、剥離剤などを用いてレジスト４０２を剥離する。
【００５９】
［圧力基準室形成工程］
ついで、図１０（ｈ）に示すように、真空中（例えば、１０Ｐａ以下の真空度）で、ガラス板、シリコン基板などからなるベース基板６０を、基板４０の他方の面４０ｂ側に接着剤などの接合部材を用いて接合することにより圧力基準室Ｓを形成する。
なお、ベース基板６０にアルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス（例えば、パイレックス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）を使用すれば、ベース基板６０と基板４０（シリコン基板層４３）とを、陽極接合法を用いて接合することができる。
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でもよい。
以上の工程などを経ることにより、図７に示す圧力センサー２を得る。
【００６０】
上述したように、第２実施形態の圧力センサー２の製造方法は、第２エッチング工程において、ピエゾ抵抗素子２０と同じ基板４０の一方の面４０ａ側に設けられているパターンを基準にして、マスク４０３の位置決めを行うレジスト形成ステップを含む。
このことから、圧力センサー２の製造方法は、基板４０の他方の面４０ｂ側に設けられているパターンを基準にした場合よりも、ピエゾ抵抗素子２０に対するレジスト４０２のパターニング精度が向上し、第２凹部４２を高精度に形成することができる。
この結果、圧力センサー２の製造方法は、ピエゾ抵抗素子２０とダイアフラム１０の輪郭との相対位置のずれを更に小さくすることができる。
【００６１】
また、圧力センサー２の製造方法は、上記パターンがピエゾ抵抗素子２０の場合には、パターンとピエゾ抵抗素子２０とが同一であることから、パターンとピエゾ抵抗素子２０との相対位置のずれが「０」であり、レジスト形成ステップにおいて、マスク４０３の位置決めを更に正確に行うことができる。
この結果、圧力センサー２の製造方法は、ピエゾ抵抗素子２０とダイアフラム１０の輪郭との相対位置のずれを更に小さくすることができる。
【００６２】
なお、圧力センサー２は、図１１の第２実施形態の変形例の圧力センサーの概略構成を示す模式断面図に示すように、ベース基板６０に圧力基準室Ｓに通じる貫通孔６１を設け、圧力基準室Ｓを外部と連通させた構成としてもよい。
これによれば、圧力センサー２は、基板４０の一方の面４０ａ側に印加される圧力（白矢印）と、図示しない隔壁で一方の面４０ａ側と分離（隔離）された他方の面４０ｂ側に印加される圧力（黒矢印）との差を検出する差圧センサーとして機能する。
なお、この場合には、圧力基準室形成工程は、大気中で行ってもよい。
【００６３】
なお、物理量センサーとしては、圧力センサーに限定されるものではなく、荷重センサー、加速度センサー、角速度センサーなどにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，２…物理量センサーとしての圧力センサー、１０…ダイアフラム、１１，１２，１３，１４…ダイアフラムの輪郭の辺、２０，２１，２２，２３，２４…歪み検出素子としてのピエゾ抵抗素子、３０…検出用回路、３１，３２…接続部、４０…基板、４０ａ…一方の面、４０ｂ…他方の面、４１…第１凹部、４２…第２凹部、４３…シリコン基板層、４４…ＳｉＯ2層、４５…シリコン層、４６…絶縁膜、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、６０…ベース基板、６１…貫通孔、４０１，４０２…レジスト、４０３…マスク、４０３ｂ，４０３ｃ…位置合わせマーク、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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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