(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒステリシスを低減することのできる圧力センサー、この圧力センサーの製造方法、この圧力センサーを備えた信頼性の高い高度計、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】圧力センサーは、第１シリコン層２１１と、第１シリコン層の一方側に配置された第２シリコン層２１３と、第１、第２シリコン層２１１、２１３の間に配置された酸化シリコン層２１２と、を有するＳＯＩ基板２１と、ＳＯＩ基板２１の第１シリコン層２１１側の面に開放する凹部２６と、を有し、ＳＯＩ基板２１の平面視にて、ＳＯＩ基板２１の凹部２６と重なる部分は、受圧により撓み変形するダイアフラム２５となっており、凹部２６の底面に、第２シリコン層２１３が露出している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シリコン層と、前記第１シリコン層の一方側に配置された第２シリコン層と、前記第１シリコン層および前記第２シリコン層の間に配置された酸化シリコン層と、を有する基板と、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放する凹部と、を有し、
前記基板の平面視にて、前記基板の前記凹部と重なる部分は、受圧により撓み変形するダイアフラムとなっており、
前記凹部の底面に、前記第２シリコン層が露出していることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記酸化シリコン層の厚みは、０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下である請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記基板の縦断面視において、
前記第１シリコン層の前記酸化シリコン層側の表面での前記凹部の幅は、前記酸化シリコン層での前記凹部の幅よりも小さい請求項１または２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記凹部との間に前記ダイアフラムを挟んで配置された圧力基準室を有し、
前記第２シリコン層の前記酸化シリコン層と反対側の表面が前記圧力基準室に露出している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記ダイアフラムは、前記第２シリコン層で構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項６】
前記ダイアフラムには、ピエゾ抵抗素子が配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【請求項７】
前記基板の平面視にて、
前記ピエゾ抵抗素子の前記ダイアフラムの外縁側の端は、前記ダイアフラムの外縁と前記第１シリコン層の前記酸化シリコン層側の表面での前記凹部の外縁との間に位置している請求項６に記載の圧力センサー。
【請求項８】
第１シリコン層と、前記第１シリコン層の一方側に配置された第２シリコン層と、前記第１シリコン層および前記第２シリコン層の間に配置された酸化シリコン層と、を有する基板を準備する工程と、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放する凹部を形成し、前記凹部の底面に前記第２シリコン層を露出させ、前記基板の平面視にて前記基板の前記凹部と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を有することを特徴とする圧力センサーの製造方法。
【請求項９】
前記ダイアフラムを形成する工程は、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放し、底面に前記酸化シリコン層が露出する前記凹部をドライエッチングにより形成する工程と、
前記酸化シリコン層の前記凹部の底面に露出する部分をウェットエッチングにより除去する工程と、を有している請求項８に記載の圧力センサーの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧力センサー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７のいずれか１項に記載の圧力センサー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７のいずれか１項に記載の圧力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、圧力センサー、圧力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】
従来から、圧力センサーとして、特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１の圧力センサーは、凹部が形成され当該凹部と重なる部分がダイアフラムとなっているＳＯＩ基板と、凹部の開口を塞いでＳＯＩ基板に接合されたベース基板と、を有し、受圧によるダイアフラムの撓み変形をダイアフラムに配置されたピエゾ素子によって検知することで圧力を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／０４１４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成の圧力センサーでは、ダイアフラムが酸化シリコン層とシリコン層との積層構造となっている。シリコン層と酸化シリコン層とでは線膨張係数が大きく異なっており、当該線膨張係数の異なりに起因して、環境温度によってダイアフラムの内部応力が大きく変化してしまう。そのため、同じ圧力を受けても環境温度によって測定値が異なってしまうというヒステリシスを引き起こしてしまう問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、ヒステリシスを低減することのできる圧力センサー、この圧力センサーの製造方法、この圧力センサーを備えた信頼性の高い高度計、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。
【０００７】
本発明の圧力センサーは、第１シリコン層と、前記第１シリコン層の一方側に配置された第２シリコン層と、前記第１シリコン層および前記第２シリコン層の間に配置された酸化シリコン層と、を有する基板と、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放する凹部と、を有し、
前記基板の平面視にて、前記基板の前記凹部と重なる部分は、受圧により撓み変形するダイアフラムとなっており、
前記凹部の底面に、前記第２シリコン層が露出していることを特徴とする。
これにより、ヒステリシスを低減することのできる圧力センサーが得られる。
【０００８】
本発明の圧力センサーでは、前記酸化シリコン層の厚みは、０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下であることが好ましい。
これにより、例えば、凹部をエッチングにより形成する場合に、酸化シリコン層をエッチングストッパーとして機能させるのに十分な厚みとすることができると共に、酸化シリコン層の過度な厚肉化を防止することができる。
【０００９】
本発明の圧力センサーでは、前記基板の縦断面視において、
前記第１シリコン層の前記酸化シリコン層側の表面での前記凹部の幅は、前記酸化シリコン層での前記凹部の幅よりも小さいことが好ましい。
これにより、ダイアフラムの形状を制御し易くなる。また、例えば、エッチングによって凹部を形成し易くなる。
【００１０】
本発明の圧力センサーでは、前記凹部との間に前記ダイアフラムを挟んで配置された圧力基準室を有し、
前記第２シリコン層の前記酸化シリコン層と反対側の表面が前記圧力基準室に露出していることが好ましい。
これにより、ダイアフラムを第２シリコン層で構成することができ、ヒステリシスをより低減することができる。
【００１１】
本発明の圧力センサーでは、前記ダイアフラムは、前記第２シリコン層で構成されていることが好ましい。
これにより、ヒステリシスをより低減することができる。
【００１２】
本発明の圧力センサーでは、前記ダイアフラムには、ピエゾ抵抗素子が配置されていることが好ましい。
これにより、受圧によるダイアフラムの撓みを簡単な構成で検知することができる。
【００１３】
本発明の圧力センサーでは、前記基板の平面視にて、
前記ピエゾ抵抗素子の前記ダイアフラムの外縁側の端は、前記ダイアフラムの外縁と前記第１シリコン層の前記酸化シリコン層側の表面での前記凹部の外縁との間に位置していることが好ましい。
これにより、応力が集中し易い箇所にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、受圧によるダイアフラムの撓みをより高精度に検知することができる。
【００１４】
本発明の圧力センサーの製造方法は、第１シリコン層と、前記第１シリコン層の一方側に配置された第２シリコン層と、前記第１シリコン層および前記第２シリコン層の間に配置された酸化シリコン層と、を有する基板を準備する工程と、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放する凹部を形成し、前記凹部の底面に前記第２シリコン層を露出させ、前記基板の平面視にて前記基板の前記凹部と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、ヒステリシスを低減することのできる圧力センサーが得られる。
【００１５】
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記ダイアフラムを形成する工程は、
前記基板の前記第１シリコン層側の面に開放し、底面に前記酸化シリコン層が露出する前記凹部をドライエッチングにより形成する工程と、
前記酸化シリコン層の前記凹部の底面に露出する部分をウェットエッチングにより除去する工程と、を有していることが好ましい。
これにより、凹部（ダイアフラム）を簡単かつ精度よく形成することができる。
【００１６】
本発明の高度計は、本発明の圧力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。
【００１７】
本発明の電子機器は、本発明の圧力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。
【００１８】
本発明の移動体は、本発明の圧力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】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーの部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す圧力センサーが有する圧力センサー部を示す平面図である。
【図４】図３に示す圧力センサー部を含むブリッジ回路を示す図である。
【図５】図１に示す圧力センサーの製造方法のフローチャートである。
【図６】図１に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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に示す圧力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】オーバーエッチング時間とサイドエッチング量の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【図１６】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１８】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】
【００２０】
以下、本発明の圧力センサー、圧力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。
【００２１】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーについて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーの断面図である。図２は、図１に示す圧力センサーの部分拡大断面図である。図３は、図１に示す圧力センサーが有する圧力センサー部を示す平面図である。図４は、図３に示す圧力センサー部を含むブリッジ回路を示す図である。図５は、図１に示す圧力センサーの製造方法のフローチャートである。図６ないし図１３は、それぞれ、図１に示す圧力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は、オーバーエッチング時間とサイドエッチング量の関係を示すグラフである。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。
【００２３】
図１に示す圧力センサー１は、ベース２と、圧力センサー部３と、周囲構造体４と、空洞部Ｓと、を有している。以下、これら各部について順に説明する。
【００２４】
［ベース］
ベース２は、図１に示すように、ＳＯＩ基板（基板）２１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成された第１絶縁膜２２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成された第２絶縁膜２３と、ポリシリコン膜２４と、をこの順に積層（成膜）することで構成されている。また、ＳＯＩ基板２１は、第１シリコン層２１１と、第１シリコン層２１１の上側に配置された第２シリコン層２１３と、第１、第２シリコン層２１１、２１３の間に配置された酸化シリコン層２１２と、を有している。なお、第１絶縁膜２２、第２絶縁膜２３およびポリシリコン膜２４は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【００２５】
また、ベース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２５が設けられている。このダイアフラム２５は、ＳＯＩ基板２１の下面（第１シリコン層２１１側の面）に開放する有底の凹部２６を設けることで、当該凹部２６の底部（ベース２の平面視で凹部２６と重なる部分）に形成されている。そして、ダイアフラム２５の下面（凹部２６の底面）が受圧面２５１となっている。このようなダイアフラムの厚さとしては、特に限定されないが、１．５μｍ以上、２．０μｍ以下程度とすることが好ましい。これにより、機械的強度を十分に保ちつつ、撓み易いダイアフラム２５となる。
【００２６】
ここで、ベース２では、凹部２６の底面に第２シリコン層２１３が露出している。言い換えると、凹部２６の底面が第２シリコン層２１３の下面で構成されている。また、ベース２の平面視で、第１、第２絶縁膜２２、２３が、ダイアフラム２５と重ならないように配置されており、第２シリコン層２１３がダイアフラム２５の上面として空洞部Ｓに露出している。このような構成とすることで、実質的に、ダイアフラム２５を第２シリコン層２１３のみで構成することができる。このように、ダイアフラム２５を単一の層（単一の材料）で構成することにより、前述した「背景技術」のような材料の異なる複数の層でダイアフラムを構成した場合に引き起こされるヒステリシスの問題（同じ圧力を受けても環境温度によって測定値が異なってしまう現象）が生じ難くなる。そのため、圧力センサー１によれば、ヒステリシスを低減することができ、圧力検出精度の低下を効果的に低減することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、ダイアフラム２５が第２シリコン層２１３のみで構成されている構成について説明したが、少なくともダイアフラム２５の下面側に酸化シリコン層２１２が配置されていなければ、すなわち、凹部２６の底面に第２シリコン層２１３が露出していれば、例えば、第１、第２絶縁膜２２、２３のうちの少なくとも第１絶縁膜２２がダイアフラム２５上にも配置されていてもよい。第１、第２絶縁膜２２、２３がダイアフラム２５上に配置されることで、前述のようなヒステリシスの低減の効果は、本実施形態よりも劣ってしまうが、その劣り方は、酸化シリコン層２１２がダイアフラム２５に含まれている場合（すなわち背景技術）と比較して小さいものとなる。この理由として、第１に、第１、第２絶縁膜２２、２３の各々の膜厚が酸化シリコン層２１２の膜厚と比較して薄く、第２シリコン層２１３、第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３の線膨張係数差による内部応力が発生し難い（発生しても小さい）ためである。第２に、３層の中央に位置する第１絶縁膜（ＳｉＯ２膜）２２の線膨張係数は、その両側に位置する第２シリコン層２１３および第２絶縁膜（ＳｉＮ膜）２３の線膨張係数よりも小さく、また、第２シリコン層２１３と第２絶縁膜２３との線膨張係数の差が比較的小さい。このように、線膨張係数の差が小さい第２シリコン層２１３と第２絶縁膜２３とで第１絶縁膜２２を挟み込むことで、線膨張係数差による内部応力が発生し難くなる（発生しても小さい）ためである。なお、第２シリコン層２１３の線膨張率は、３．９×１０−６／Ｋであり、第１絶縁膜２２の線膨張率は、０．６５×１０−６／Ｋであり、第２絶縁膜２３の線膨張率は、２．４×１０−６／Ｋである。
【００２８】
また、凹部２６の構成について詳しく説明すると、図２に示すように、凹部２６は、第１シリコン層２１１では、その厚さ方向に向けて幅（横断面積）がほぼ一定のストレート状をなしている。また、ベース２の縦断面視（図１の断面）において、第１シリコン層２１１の上面（酸化シリコン層２１２側の表面）での凹部２６の幅Ｗ２１１は、酸化シリコン層２１２内での凹部２６の幅Ｗ２１２よりも小さくなっている。すなわち、ベース２の平面視で、第１シリコン層２１１の上面での凹部２６の輪郭を囲むように、その外側に、酸化シリコン層２１２内での凹部２６の輪郭が位置している。このような構成とすることで、ダイアフラム２５の外形形状を酸化シリコン層２１２内での凹部２６の形状と一致させることができる。そのため、後述する製造方法で説明するように、ダイアフラム２５の外形形状の制御が容易となり、より精度よく、ダイアフラム２５を所望の外形形状（特に大きさ）とすることができる。
【００２９】
凹部２６を上述の形状とする方法として、後述する製造方法でも説明するように、まず、ドライエッチング（シリコンディープエッチング）によって第１シリコン層２１１に凹部を形成し、次に、ウェットエッチングによって酸化シリコン層２１２の前記凹部の底面から露出している部分を除去する方法が挙げられる。このような方法によれば、比較的簡単に、上述した形状の凹部２６を製造することができる。なお、ドライエッチングで第１シリコン層２１１に凹部を形成する際、酸化シリコン層２１２は、エッチングストッパーとして機能する。
【００３０】
ここで、酸化シリコン層２１２の厚さＴとしては、特に限定されないが、０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下であることが好ましい。酸化シリコン層２１２をこのような膜厚とすることで、酸化シリコン層２１２を前述したエッチングストッパーとして機能させるのに十分な厚みとすることができると共に、酸化シリコン層２１２の過度な厚肉化を防止することができる。さらには、後述する製造方法で説明するように、酸化シリコン層２１２をウェットエッチングする際の、酸化シリコン層２１２のサイドエッチング量Ｌを精度よく制御することができ、より精度よく、所望の外形形状のダイアフラム２５を形成することができる。
【００３１】
以上、ベース２の構成について説明した。このようなベース２において、ＳＯＩ基板２１（第２シリコン層２１３）には、圧力センサー部３や、圧力センサー部３と電気的に接続された図示しない半導体回路（回路）等が作り込まれている。この半導体回路には、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、ダイオードおよび配線等の回路要素が含まれている。ただし、このような半導体回路は、省略してもよい。
【００３２】
［圧力センサー部］
圧力センサー部３は、図３に示すように、ダイアフラム２５に設けられている４つのピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４（図３中のハッチングで示す部分）を有する。また、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、配線３５等を介して、互いに電気的に接続され、図４に示すブリッジ回路３０（ホイートストンブリッジ回路）を構成して前記半導体回路と接続されている。
【００３３】
ブリッジ回路３０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、ブリッジ回路３０は、ダイアフラム２５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の抵抗値変化に応じた信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された信号に基づいてダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができる。
【００３４】
ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、それぞれ、例えば、第２シリコン層２１３にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、これらピエゾ抵抗素子３１〜３４を接続する配線は、例えば、第２シリコン層２１３に、ピエゾ抵抗素子３１〜３４よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。
【００３５】
また、ベース２の平面視にて、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４のダイアフラム２５の外縁側の端は、ダイアフラム２５の外縁２５ａと、第１シリコン層２１１の上面（酸化シリコン層２１２側の表面）での凹部２６の外縁２６ａと、の間に位置している。言い換えると、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、ダイアフラム２５内に位置しており、かつ、外縁２６ａを跨いで配置されている。このような配置とすることで、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４をダイアフラム２５の端部に配置することができる。ダイアフラム２５の端部は、ダイアフラム２５が受圧により撓み変形する際に応力集中し易い領域であるため、このような箇所にピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４を配置することで、圧力センサー部３からの出力信号が大きくなり、圧力検出精度を高めることができる。
【００３６】
［空洞部］
空洞部Ｓは、図１に示すように、ベース２と周囲構造体４とに囲まれることで画成されている。このような空洞部Ｓは、密閉された空間であり、圧力センサー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。また、空洞部Ｓは、ダイアフラム２５の受圧面２５１とは反対側に位置し、ダイアフラム２５と重なって配置されている。すなわち、空洞部Ｓは、凹部２６との間にダイアフラム２５を挟んで位置している。なお、空洞部Ｓは、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下程度）であることが好ましい。これにより、圧力センサー１を、真空を基準として圧力を検出する所謂「絶対圧センサー」として用いることができ、利便性の高い圧力センサー１となる。ただし、空洞部Ｓは、一定の圧力に保たれていれば、真空状態でなくてもよい。
【００３７】
［周囲構造体］
ベース２と共に空洞部Ｓを画成する周囲構造体４は、図１に示すように、層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１上に配置された配線層４２と、配線層４２および層間絶縁膜４１上に配置された層間絶縁膜４３と、層間絶縁膜４３上に配置された配線層４４と、配線層４４および層間絶縁膜４３上に配置された表面保護膜４５と、配線層４４および表面保護膜４５上に配置された封止層４６と、を有している。
【００３８】
配線層４２は、空洞部Ｓを囲んで配置された枠状の配線部４２１と、前記半導体回路の配線を構成する回路用配線部４２９と、を有している。同様に、配線層４４は、空洞部Ｓを囲んで配置された枠状の配線部４４１と、前記半導体回路の配線を構成する回路用配線部４４９と、を有している。そして、前記半導体回路は、回路用配線部４２９、４４９によって周囲構造体４の上面に引き出されている。
【００３９】
また、配線層４４は、図１に示すように、空洞部Ｓの天井に位置する被覆層４４４を有している。そして、被覆層４４４には空洞部Ｓの内外を連通する複数の貫通孔（細孔）４４５が設けられている。このような被覆層４４４は、配線部４４１から空洞部Ｓの天井に向けて延出して設けられ、空洞部Ｓを挟んでダイアフラム２５と対向配置されている。複数の貫通孔４４５は、後述する製造方法で説明するように、空洞部Ｓにエッチング液を侵入させるリリースエッチング用の孔である。また、被覆層４４４上には封止層４６が配置されており、封止層４６によって貫通孔４４５が封止されている。
【００４０】
表面保護膜４５は、周囲構造体４を水分、ゴミ、傷などから保護する機能を有している。このような表面保護膜４５は、被覆層４４４の貫通孔４４５を塞がないように、層間絶縁膜４３および配線層４４上に配置されている。
【００４１】
このような周囲構造体４のうち、層間絶縁膜４１、４３としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層４２、４４としては、例えば、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。また、封止層４６としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜、シリコン酸化膜等を用いることができる。また、表面保護膜４５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を用いることができる。
【００４２】
次に、圧力センサー１の製造方法について説明する。圧力センサー１の製造方法は、図５に示すように、ベース２を準備する準備工程と、ベース２上に周囲構造体４を配置する周囲構造体配置工程と、空洞部Ｓを形成する空洞部形成工程と、空洞部Ｓを封止する封止工程と、ダイアフラム２５を形成するダイアフラム形成工程と、を有する。
【００４３】
［準備工程］
まず、図６に示すように、第１シリコン層２１１、酸化シリコン層２１２および第２シリコン層２１３が積層してなるＳＯＩ基板２１を準備する。次に、図７に示すように、ＳＯＩ基板２１の上面にリン、ボロン等の不純物を注入することで、圧力センサー部３を形成する。次に、図８に示すように、ＳＯＩ基板２１上に第１絶縁膜２２、第２絶縁膜２３、ポリシリコン膜２４をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて順に成膜する。これにより、ダイアフラム２５（凹部２６）が形成されていない状態のベース２が得られる。
【００４４】
［周囲構造体配置工程］
次に、図９に示すように、ベース２上に、層間絶縁膜４１、配線層４２、層間絶縁膜４３および配線層４４、表面保護膜４５をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて順に形成する。これにより、ベース２と被覆層４４４との間に、空洞部Ｓを埋めるようにして、犠牲層４８が形成される。
【００４５】
［空洞部形成工程］
次に、図１０に示すように、図示しないレジストマスクで表面保護膜４５を保護した上で、ベース２を例えばバッファードフッ酸等のエッチング液に晒す。これにより、貫通孔４４５を介して犠牲層４８がリリースエッチングされ、空洞部Ｓが形成される。
【００４６】
［封止工程］
次に、図１１に示すように、空洞部Ｓを真空状態とし、被覆層４４４上に封止層４６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて成膜し、封止層４６で空洞部Ｓを封止する。これにより、真空状態の空洞部Ｓが得られる。
【００４７】
［ダイアフラム形成工程］
次に、ＳＯＩ基板２１の下面に凹部２６に対応する開口を有するマスク（例えば、レジストマスク）Ｍを成膜する。次に、図１２に示すように、マスクＭを介して第１シリコン層２１１をドライエッチングして凹部２６’を形成する。ここでは、公知のシリコンディープエッチング装置により、ＳＯＩ基板２１の下面（第１シリコン層２１１の表面）側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して第１シリコン層２１１を掘り進める。このような第１シリコン層２１１のエッチングが進み、酸化シリコン層２１２まで達すると、酸化シリコン層２１２がエッチングストッパーとなって、それ以上のエッチングが阻止される。これにより、凹部２６’（途中まで形成された凹部２６）が形成される。このような方法によれば、マスクＭの開口形状によって、凹部２６’の底面形状を制御することができるため、凹部２６’をより精度よく所望の形状とすることができる。なお、この等方性エッチング、保護膜成膜および異方性エッチング工程の繰り返しによるドライエッチングにより、凹部２６’の内壁側面には、掘り方向に周期的な微小な凹凸が形成される。
【００４８】
次に、ＳＯＩ基板２１の下面に残ったマスクＭを酸素プラズマを用いてアッシング除去し、さらに、凹部２６’の側面に付着している前記保護膜（例えば、フルオロカーボン化合物膜）をフッ素系溶媒を用いて除去する。次に、図１３に示すように、第１シリコン層２１１をマスクとして、凹部２６’の底面に露出している酸化シリコン層２１２をウェットエッチングする。このようなウェットエッチングが進み、第２シリコン層２１３まで達すると、第２シリコン層２１３がエッチングストッパーとなって、それ以上のエッチングが阻止される。これにより、底面に第２シリコン層２１３が露出した凹部２６が形成され、その底部にダイアフラム２５が得られる。ここで、酸化シリコン層２１２を除去するウェットエッチングは、等方性のエッチングであるため、酸化シリコン層２１２は、横方向（面内方向）にもエッチング（サイドエッチング）され、この結果として、前述したように、酸化シリコン層２１２での凹部２６の幅Ｗ２１２が、第１シリコン層２１１の上面での凹部２６の幅Ｗ２１１よりも大きくなる。
【００４９】
ここで、前述したように、酸化シリコン層２１２の厚さＴとしては、０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、酸化シリコン層２１２をエッチングストッパーとして機能させるのに十分な厚みとすることができると共に、酸化シリコン層２１２の過度な厚肉化を防止することができる。さらには、前述したサイドエッチングの量を精度よく制御することができる。図１４は、厚さＴが異なる酸化シリコン層２１２について、オーバーエッチング時間（酸化シリコン層２１２の厚み分のエッチングが完了してからの経過時間）とサイドエッチング量Ｌとの関係を示すグラフである。この図から分かるように、厚さＴが０．１μｍ以上、０．５μｍ以下の酸化シリコン層２１２では、比較的短いオーバーエッチング時間（１５分以内）でサイドエッチングが止まり、それ以降、ほぼ一定のサイドエッチング量Ｌを維持している。このように、サイドエッチングが止まることで、サイドエッチング量Ｌの最大値を簡単に制御することができる。そのため、例えば、サイドエッチング量Ｌの最大値に合わせて凹部２６’の大きさを設定し、さらにサイドエッチング量Ｌが最大値となるようにオーバーエッチング時間を設定することで、所望の大きさのダイアフラム２５を精度よく形成することができる。
【００５０】
以上により、圧力センサー１が得られる。このような製造方法によれば、ヒステリシスを低減することができ、圧力検出精度の低下を効果的に低減することのできる圧力センサー１を簡単に製造することができる。特に、前述したような凹部２６の製造方法によれば、ダイアフラム２５を精度よく形成することができる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーについて説明する。
図１５は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【００５２】
以下、第２実施形態の圧力センサーについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００５３】
図１５に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、前述した第１実施形態では有していた周囲構造体４を省略する替りに、板状の蓋部５が、凹部２６の開口を塞ぐようにベース２（ＳＯＩ基板２１）の下面に接合されており、ベース２と蓋部５との間に空洞部（圧力基準室）Ｓが形成されている。このような構成の圧力センサー１では、ベース２の空洞部Ｓと重なる領域がダイアフラム２５となり、ダイアフラム２５の上面が受圧面２５１となる。なお、蓋部５は、例えば、シリコン基板で構成することができる。
【００５４】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る高度計について説明する。
図１６は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【００５６】
図１６に示すように、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。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。このような高度計２００は、圧力センサー１を備えているため、高い信頼性を発揮することができる。
【００５７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る電子機器について説明する。
図１７は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【００５８】
本実施形態の電子機器は、圧力センサー１を備えたナビゲーションシステム３００である。図１７に示すように、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。
【００５９】
このナビゲーションシステム３００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、位置情報上は一般道路と同位置を示す高架道路を走行する場合、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を判断できない。そこで、ナビゲーションシステム３００に圧力センサー１を搭載し、一般道路から高架道路へ進入すること（またはこの逆）による高度変化を検出することで、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を判断でき、実際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。このようなナビゲーションシステム３００は、圧力センサー１を備えているため、高い信頼性を発揮することができる。
【００６０】
なお、本発明の圧力センサーを備える電子機器は、上記のナビゲーションシステムに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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。
【００６１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る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。
【００６２】
本実施形態の移動体は、圧力センサー１を備えた自動車４００である。図１８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。このような自動車４００には、ナビゲーションシステム３００（圧力センサー１）が内蔵されている。このような自動車４００は、圧力センサー１を備えているため、高い信頼性を発揮することができる。
【００６３】
以上、本発明の圧力センサー、圧力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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００６４】
また、前述した実施形態では、圧力センサー部としてピエゾ抵抗素子を用いたものについて説明したが、圧力センサーとしては、これに限定されず、例えば、フラップ型の振動子を用いた構成や、櫛歯電極等の他のＭＥＭＳ振動子や、水晶振動子等の振動素子を用いることもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１…圧力センサー、２…ベース、２１…ＳＯＩ基板、２１１…第１シリコン層、２１２…酸化シリコン層、２１３…第２シリコン層、２２…第１絶縁膜、２３…第２絶縁膜、２４…ポリシリコン膜、２５…ダイアフラム、２５ａ…外縁、２５１…受圧面、２６、２６’…凹部、２６ａ…外縁、３…圧力センサー部、３０…ブリッジ回路、３１、３２、３３、３４…ピエゾ抵抗素子、３５…配線、４…周囲構造体、４１…層間絶縁膜、４２…配線層、４２１…配線部、４２９…回路用配線部、４３…層間絶縁膜、４４…配線層、４４１…配線部、４４４…被覆層、４４５…貫通孔、４４９…回路用配線部、４５…表面保護膜、４６…封止層、４８…犠牲層、５…蓋部、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…自動車、４０１…車体、４０２…車輪、Ｌ…サイドエッチング量、Ｍ…マスク、Ｓ…空洞部、Ｔ…厚さ、Ｗ２１１、Ｗ２１２…幅
【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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