(57)【要約】【課題】優れた圧力検出感度を有する圧力センサー、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】受圧により撓み変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている単一層からなる被覆層と、を有し、前記被覆層は、シリコン、窒素および酸素を含んでいることを特徴とする圧力センサー。また、前記被覆層は、酸窒化シリコンを含んでいる。また、前記被覆層は、厚さ方向に前記窒素の濃度分布を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧により撓み変形するダイアフラムと、
前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている単一層からなる被覆層と、を有し、
前記被覆層は、シリコン、窒素および酸素を含んでいることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記被覆層は、酸窒化シリコンを含んでいる請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記被覆層は、厚さ方向に前記窒素の濃度分布を有している請求項１または２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記被覆層は、前記被覆層の前記ダイアフラム側から前記ダイアフラムと反対側に向けて前記窒素の濃度が漸増している部分を有している請求項３に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記ダイアフラムの厚さをＴ１とし、前記被覆層の厚さをＴ２としたとき、Ｔ２≦Ｔ１／２０の関係を満足している請求項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】
基板を準備する工程と、
前記基板の一方の面側に、シリコン、窒素および酸素を含む単一層からなる被覆層を配置する工程と、
前記基板に、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、を有していることを特徴とする圧力センサーの製造方法。
【請求項７】
前記基板は、シリコンを含み、
前記被覆層を配置する工程では、前記基板の前記一方の面を、窒素および酸素を含有する雰囲気下で加熱する請求項６に記載の圧力センサーの製造方法。
【請求項８】
前記基板は、シリコンを含み、
前記被覆層を配置する工程では、前記基板の前記一方の面を、酸素を含有する雰囲気下で加熱した後、窒素雰囲気下で加熱する請求項６に記載の圧力センサーの製造方法。
【請求項９】
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を有していることを特徴とする高度計。
【請求項１０】
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を有していることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
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を有し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、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】
ここで、このような構成の圧力センサーにおいて圧力検出感度を高めるためには、ダイアフラムを薄くすることにより撓み易くして、ピエゾ素子にかかる応力変化を起こし易くすることが効果的である。しかしながら、引用文献１の圧力センサーではダイアフラム上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが積層されているため、ダイアフラムが厚くなり、撓み難くなってしまう。そのため、優れた圧力検出感度を発揮することができない。
【０００５】
本発明の目的は、優れた圧力検出感度を有する圧力センサー、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、受圧により撓み変形するダイアフラムと、
前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている単一層からなる被覆層と、を有し、
前記被覆層は、シリコン、窒素および酸素を含んでいることを特徴とする。
このように、被覆層を単一層とすることで、被覆層を薄くすることができる。そのため、被覆層によるダイアフラムの撓み変形の阻害を低減することができる。したがって、優れた圧力検出感度を有する圧力センサーが得られる。また、被覆層がシリコン、酸素および窒素を含むことで、この被覆層に、従来のようなシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを積層した膜と同等の機能を発揮させることができる。
【０００８】
本発明の圧力センサーでは、前記被覆層は、酸窒化シリコンを含んでいることが好ましい。
これにより、ダイアフラムの表面を効果的に保護することができる。
【０００９】
本発明の圧力センサーでは、前記被覆層は、厚さ方向に前記窒素の濃度分布を有していることが好ましい。
これにより、被覆層に異なる機能を持たせることができる。
【００１０】
本発明の圧力センサーでは、前記被覆層は、前記被覆層の前記ダイアフラム側から前記ダイアフラムと反対側に向けて前記窒素の濃度が漸増している部分を有していることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、被覆層に異なる機能を持たせることができる。
【００１１】
本発明の圧力センサーでは、前記ダイアフラムの厚さをＴ１とし、前記被覆層の厚さをＴ２としたとき、Ｔ２≦Ｔ１／２０の関係を満足していることが好ましい。
これにより、被覆層を十分に薄くすることができる。
【００１２】
本発明の圧力センサーの製造方法は、基板を準備する工程と、
前記基板の一方の面側に、シリコン、窒素および酸素を含む単一層からなる被覆層を配置する工程と、
前記基板に、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、を有していることを特徴とする。
これにより、ダイアフラムを薄くすることができ、優れた圧力検出感度を有する圧力センサーを製造することができる。
【００１３】
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記基板は、シリコンを含み、
前記被覆層を配置する工程では、前記基板の前記一方の面を、窒素および酸素を含有する雰囲気下で加熱することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、被覆層を形成することができる。
【００１４】
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記基板は、シリコンを含み、
前記被覆層を配置する工程では、前記基板の前記一方の面を、酸素を含有する雰囲気下で加熱した後、窒素雰囲気下で加熱することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、厚さ方向に窒素の濃度分布を有する被覆層を形成することができる。
【００１５】
本発明の高度計は、本発明の圧力センサーを有してい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。
【００１６】
本発明の電子機器は、本発明の圧力センサーを有してい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。
【００１７】
本発明の移動体は、本発明の圧力センサーを有してい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】
【００１８】
【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が有するダイアフラムの拡大断面図である。
【図３】図１に示す圧力センサーの変形例を示す断面図である。
【図４】図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。
【図５】図４に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。
【図６】図１に示す圧力センサーの製造方法を示すフローチャートである。
【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断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する被覆層の窒素および酸素の濃度分布を示す図である。
【図１３】図１２に示す被覆層の製造方法を示す断面図である。
【図１４】図１２に示す被覆層の製造方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３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】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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が有するダイアフラムの拡大断面図である。図３は、図１に示す圧力センサーの変形例を示す断面図である。図４は、図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。図５は、図４に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。図６は、図１に示す圧力センサーの製造方法を示すフローチャートである。図７ないし図１１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断面図である。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。また、基板２の平面視（図１中の上側から見た平面視）を単に「平面視」とも言う。
【００２２】
図１に示すように、圧力センサー１は、受圧により撓み変形するダイアフラム２５と、ダイアフラム２５の一方の面側に配置されている単一層からなる被覆層５と、を有し、被覆層５は、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）を含んでいる。このように、被覆層５を単一層とすることで、被覆層５を薄くすることができる。そのため、被覆層５によるダイアフラム２５の撓み変形の阻害を低減することができる。したがって、優れた圧力検出感度を有する圧力センサー１（言い換えると、圧力検出感度の低下が抑制された圧力センサー１）が得られる。また、被覆層５がシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎｉ）を含むことで、この被覆層５に、従来の圧力センサーのようなシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを積層してなる積層膜と同等の機能を発揮させることができる。以下、このような圧力センサー１について、詳細に説明する。
【００２３】
このような圧力センサー１は、図１に示すように、基板２と、基板２に配置されているセンサー部３と、基板２の上面に配置されている被覆層５と、基板２の下面に接合されているベース基板４と、基板２とベース基板４との間に形成されている圧力基準室Ｓ（空洞部）と、を有している。
【００２４】
［基板］
図１に示すように、基板２は、ＳＯＩ基板２１（すなわち、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がこの順で積層されている基板）で構成されている。なお、基板２としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、シリコン基板を用いてもよい。
【００２５】
また、図１に示すように、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アフラム２５が設けられている。ＳＯＩ基板２１には、その下面に開放する有底の凹部２６が形成されており、この凹部２６の底部にダイアフラム２５が形成されている。なお、本実施形態では、ダイアフラム２５の平面視形状が略正方形であるが、ダイアフラム２５の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、円形であってもよい。
【００２６】
本実施形態では、凹部２６は、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチングで形成されている。具体的には、ＳＯＩ基板２１の下面側から等方性エッチング、保護膜成膜およびに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を掘ることで凹部２６を形成する。この工程を繰り返し、エッチングが酸化シリコン層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エッチングが終了し、凹部２６が得られる。前述した工程の繰り返しによって、図２に示すように、凹部２６の内壁側面には掘り方向に周期的な凹凸が形成される。
【００２７】
なお、ダイアフラム２５の形成方法としては、上記の方法に限定されず、例えば、ウェットエッチングによって形成してもよい。また、図３に示すように、ダイアフラム２５の下面から酸化シリコン層２１２を除去してもよい。すなわち、ダイアフラム２５を第２シリコン層２１３の単層で構成してもよい。これにより、ダイアフラム２５をより薄くすることができる。
【００２８】
例えば、一辺の大きさが１２５μｍの正方形のダイアフラムの場合、ダイアフラム２５の厚さ（平均厚さ）としては、特に限定されないが、１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上、３μｍ以下であることがさらに好ましい。このような範囲を満足することで、ダイアフラム２５の機械的強度を確保しつつ、十分に薄く、受圧により容易に撓み変形し、センサー部３（後述するピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４）にかかる応力変化を起こし易いダイアフラム２５が得られる。そのため、圧力センサー１の圧力検出感度を高めることができる。
【００２９】
［センサー部］
センサー部３は、図４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を有している（なお、図中の斜線で示す部分がピエゾ抵抗部である）。また、４つのピエゾ抵抗素子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５に示すブリッジ回路３０（ホイートストンブリッジ回路）を形成している。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検出信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された検出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。このように、ブリッジ回路３０からの出力に基づくことで、精度よく圧力を検出することができる。なお、ブリッジ回路３０は、圧力センサー１内で形成されていてもよいし、ＩＣ等の外部装置と接続することで形成されるようになっていてもよい。
【００３０】
特に、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、ダイアフラム２５の外縁に沿って配置されている。受圧によりダイアフラム２５が撓み変形すると、ダイアフラム２５の外縁部に大きな応力が加わるため、外縁部にピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４を配置することで、検出信号が大きくなり、圧力検出感度が向上する。なお、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の配置としては、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４がダイアフラム２５の外縁を跨いで配置されていてもよい。
【００３１】
ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、それぞれ、例えば、ＳＯＩ基板２１の第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）することで構成することができる。また、配線３５は、例えば、ＳＯＩ基板２１の第２シリコン層２１３に、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、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）することで構成することができる。
【００３２】
［被覆層５］
図１に示すように、被覆層５は、基板２の上面に配置され、センサー部３を覆っている。このような被覆層５は、前述したように、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）を含んでいる。より具体的には、被覆層５は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を含んでおり、特に、本実施形態では、酸窒化シリコンで構成されている。このように、被覆層５が酸窒化シリコンを含んでいることで、ダイアフラム２５の表面にあるセンサー部３を効果的に保護することができる。より具体的には、被覆層５によれば、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の界面準位を低減し、ノイズの発生を抑制することができると共に、センサー部３を水分の侵入や埃から保護することができる。このように、本実施形態によれば、従来ではシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層体で発揮していた効果を単一の層で発揮することができるため、同じ効果を発揮させつつ、被覆層５をより薄くすることができる。
【００３３】
なお、被覆層５の厚さとしては、その機能を発揮することができる限り、薄い方が好ましい。また、被覆層５の厚さとしては、特に限定されないが、ダイアフラムの厚さをＴ１とし、被覆層５の厚さをＴ２としたとき、Ｔ２≦Ｔ１／２０の関係を満足することが好ましく、Ｔ２≦Ｔ１／５０の関係を満足することがより好ましく、Ｔ２≦Ｔ１／１００の関係を満足することがさらに好ましい。このような範囲を満足することで、十分に薄い被覆層５となり、被覆層５がダイアフラム２５の撓み変形をより阻害し難くなる。なお、被覆層５の厚さの下限値としては特に限定されず、被覆層５の形成方法によっても異なるが、例えば、０．００５μｍであることが好ましい。
【００３４】
［ベース基板］
図１に示すように、ベース基板４は、凹部２６の開口を塞いで基板２の下面（第１シリコン層２１１の表面）に接合されている。このように、ベース基板４で凹部２６を気密的に封止することで、圧力基準室Ｓが形成される。圧力基準室Ｓは、真空（例えば、１０Ｐａ以下）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る。そのため、利便性の高い圧力センサー１となる。ただし、圧力基準室Ｓの圧力は、特に限定されない。
【００３５】
このようなベース基板４としては、例えば、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板等を用いることができる。また、ベース基板４は、圧力基準室Ｓを介してダイアフラム２５と対向している部分が差圧（圧力基準室Ｓの圧力と環境圧力の差）で変形しないように、ダイアフラム２５に対して十分に厚くなっている。
【００３６】
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６に示すように、基板２を準備する準備工程と、基板２にセンサー部３を形成するセンサー部形成工程と、基板２の一方の面側に、シリコン、窒素および酸素を含む単一層からなる被覆層５を配置する被覆層配置工程と、基板２に、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を形成するダイアフラム形成工程と、基板２にベース基板４を接合して圧力基準室Ｓを形成する圧力基準室形成工程と、を有している。
【００３７】
［準備工程］
まず、図７に示すように、基板２として、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。
【００３８】
［センサー部形成工程］
次に、図８に示すように、基板２の上面（第２シリコン層２１３の表面）に、リン、ボロン等の不純物を注入することで、センサー部３（ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４および配線３５）を形成する。
【００３９】
［被覆層配置工程］
次に、基板２の上面（一方の面）を、窒素および酸素を含む雰囲気下で加熱する。加熱温度としては、特に限定されないが、８００℃以上、１０００℃以下であることが好ましい。これにより、基板２の上面（第２シリコン層２１３）がシリコンを含んでいるため、基板２の上面が直接熱酸窒化（酸化および窒化）され、図９に示すように、基板２の上面に酸窒化シリコンからなる被覆層５が形成される。なお、雰囲気中の窒素としては、例えば、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＮＨ３の少なくとも１つを用いることができ、酸素としては、例えば、Ｏ２やＯ２とＨ２Ｏを用いることができる。このような方法によれば、比較的簡単に、酸窒化シリコンからなる被覆層５を形成することができる。また、このような方法によれば、均質な被覆層５を形成することができる。また、スパッタリング、ＣＶＤと比較して被覆層５を薄く形成することが容易である。なお、上記の方法では、加熱温度が８００℃以上、１０００℃以下程度であったが、例えば、酸素プラズマを利用することで、加熱温度を４００℃程度に抑えることもできる。これにより、熱履歴を低減することができる。
【００４０】
［ダイアフラム形成工程］
次に、図１０に示すように、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチングにより、基板２の下面に開放する凹部２６を形成する。これにより、凹部２６の底部にダイアフラム２５が得られる。なお、凹部２６の形成方法としては、特に限定されず、ウェットエッチングで形成してもよい。
【００４１】
［圧力基準室形成工程］
次に、ベース基板４を準備し、図１１に示すように、真空環境下で、ベース基板４を基板２の下面に接合する。これにより、ベース基板４と基板２との間に、真空の圧力基準室Ｓが形成される。
【００４２】
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、ダイアフラム２５を薄くすることができ、優れた圧力検出感度を有する圧力センサー１を製造することができる。なお、前述した製造方法では、ダイアフラム形成工程が被覆層配置工程の後に行われているが、ダイアフラム形成工程の順番としてはこれに限定されず、被覆層配置工程に先立って（例えば、準備工程とセンサー部形成工程との間、または、センサー部形成工程と被覆層配置工程との間）行われてもよい。
【００４３】
＜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。
【００４４】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する被覆層の窒素および酸素の濃度分布を示す図である。図１３および図１４は、それぞれ、図１２に示す被覆層の製造方法を示す断面図である。
【００４５】
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。
【００４６】
第２実施形態の圧力センサーは、被覆層の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。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。
【００４７】
本実施形態の被覆層５は、その厚さ方向に窒素（Ｎ）の濃度分布を有していると共に、その厚さ方向に酸素（Ｏ）の濃度分布も有している。すなわち、被覆層５は、その厚さ方向に窒素の濃度（含有量）が異なる部分を有していると共に、その厚さ方向に酸素の濃度（含有量）が異なる部分を有している。このように、被覆層５内に窒素と酸素の濃度分布を有することで、被覆層５の機能を、その厚さ方向で異ならせることができる。
【００４８】
具体的には、図１２に示すように、被覆層５は、下面側（ダイアフラム２５側）から上面側（ダイアフラム２５と反対側）に向けて窒素の濃度（ａｔｍ％）が漸増している部分を有していると共に、下面側から上面側に向けて酸素の濃度（ａｔｍ％）が漸減している部分を有している。すなわち、被覆層５は、その厚さ方向の中央部に位置し、酸窒化シリコンが酸化シリコンや窒化シリコンよりも多く含有されている中央領域５２（酸窒化シリコン高含有領域）と、中央領域５２より下側に位置し、酸化シリコンが酸窒化シリコンや窒化シリコンよりも多く含有されている下部領域５１（酸化シリコン高含有領域）と、中央領域５２よりも上側に位置し、窒化シリコンが酸窒化シリコンや酸化シリコンよりも多く含有されている上部領域５３（窒化シリコン高含有領域）と、を有している。このような構成によれば、比較的簡単な構成で、被覆層５に異なる機能を持たせることができる。具体的には、下部領域５１では主に、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の界面準位を低減してノイズの発生を抑制する機能が発揮され、上部領域５３では主に、センサー部３を水分の侵入や埃から保護する機能が発揮され、中央領域５２では、これら２つの機能が発揮される。
【００４９】
特に、本実施形態では、下部領域５１内の下側の部分（すなわち、被覆層５の下面およびその付近）は、酸化シリコンで構成されており、上部領域５３内の上側の部分（すなわち、被覆層５の上面およびその付近）は、窒化シリコンで構成されている。このような構成とすることで、下部領域５１および上部領域５３のそれぞれの機能がより向上する。すなわち、単一層構造とは本実施形態のように連続して酸素ないし窒素の濃度が変わる層の一例であり、酸素濃度ないし窒素濃度が不連続に変わる層が積層されている場合が積層構造の一例であってもよい。
【００５０】
次に、この圧力センサー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、前述した第１実施形態と同様に、準備工程と、センサー部形成工程と、被覆層配置工程と、ダイアフラム形成工程と、圧力基準室形成工程と、を有している。なお、被覆層配置工程以外の工程については、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５１】
［被覆層配置工程］
本工程では、基板２の上面（一方の面）を、酸素を含有する雰囲気下で加熱した後、窒素雰囲気下で加熱（直接熱酸化）する。具体的には、まず、基板２の上面（一方の面）を、例えば、酸素の原料として、Ｏ２（さらにＨ２Ｏを含んでいてもよい）を含有する雰囲気下で８００℃以上、１０００℃以下程度で加熱する。基板２の上面（第２シリコン層２１３）がシリコンを含んでいるため、この加熱によって、図１３に示すように、基板２の上面に酸化シリコン層５Ａが形成される。次に、基板２の上面（すなわち、酸化シリコン層５Ａの表面）を、例えば、窒素の原料としてのＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２およびＮＨ３の少なくとも１つを含む雰囲気下で８００℃以上、１０００℃以下で加熱（直接熱窒化）する。これにより、酸化シリコン層５Ａの上面側の部分が窒化されて、図１４に示すように、シリコン、酸素および窒素を含有する被覆層５が形成される。このような被覆層５では、上面側は窒化され易く、下面側は窒化され難いため、前述したような、酸化シリコンを多く含有する下部領域５１と、酸窒化シリコンを多く含有する中央領域５２と、窒化シリコンを多く含有する上部領域５３と、が形成される。このような方法によれば、比較的簡単に、厚さ方向に窒素の濃度分布を有する被覆層５を形成することができる。
【００５２】
なお、上述の酸化工程や窒化工程では、加熱温度を８００℃以上、１０００℃以下としているが、例えば、酸素プラズマや窒化プラズマを利用することで、加熱温度を４００℃程度に抑えることができる。そのため、熱履歴を低減することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３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３実施形態に係る圧力センサーの断面図である。
【００５５】
以下、第３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。
【００５６】
図１５に示す圧力センサー１Ａは、基板２と、センサー部３と、被覆層５と、周囲構造体６と、圧力基準室Ｓ（空洞部）と、を有している。基板２、センサー部３、被覆層５および圧力基準室Ｓの構成は、それぞれ、前述した第１実施形態と同様であるため、以下では、主に、周囲構造体６について説明する。
【００５７】
［周囲構造体］
周囲構造体６は、基板２との間に圧力基準室Ｓを形成している。このような周囲構造体６は、基板２上に配置されている層間絶縁膜６１と、層間絶縁膜６１上に配置されている配線層６２と、配線層６２および層間絶縁膜６１上に配置されている層間絶縁膜６３と、層間絶縁膜６３上に配置されている配線層６４と、配線層６４および層間絶縁膜６３上に配置されている表面保護膜６５と、配線層６４および表面保護膜６５上に配置されている封止層６６と、を有している。
【００５８】
配線層６２は、圧力基準室Ｓを囲んで配置されている枠状の配線部６２１と、センサー部３と電気的に接続されている配線部６２９と、を有している。同様に、配線層６４は、圧力基準室Ｓを囲んで配置されている枠状の配線部６４１と、センサー部３と電気的に接続されている配線部６４９と、を有している。そして、センサー部３は、配線部６２９、６４９によって周囲構造体６の上面に引き出されている。
【００５９】
また、配線層６４は、圧力基準室Ｓの天井に位置する被覆層６４４を有している。また、被覆層６４４には圧力基準室Ｓの内外を連通する複数の貫通孔６４５が配置されている。このような被覆層６４４は、配線部６４１と一体形成されており、圧力基準室Ｓを挟んでダイアフラム２５と対向配置されている。なお、複数の貫通孔６４５は、製造途中まで圧力基準室Ｓを埋めている犠牲層を除去する際のリリースエッチング用の孔である。また、被覆層６４４上には封止層６６が配置されており、この封止層６６によって貫通孔６４５が封止されている。
【００６０】
表面保護膜６５は、周囲構造体６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６５は、被覆層６４４の貫通孔６４５を塞がないように、層間絶縁膜６３および配線層６４上に配置されている。
【００６１】
このような周囲構造体６のうち、層間絶縁膜６１、６３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６２、６４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６６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６５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。
【００６２】
このような第３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。
【００６３】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４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。
【００６４】
図１６に示す高度計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、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、他にも現在時刻、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、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。なお、高度計２００は、圧力センサー１の替りに圧力センサー１Ａを備えていてもよい。
【００６５】
なお、このような高度計２００は、防水性を備えていれば、例えば、ダイビング、フリーダイビング用の水深計としても利用可能となる。
【００６６】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５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。
【００６７】
図１７に示す電子機器は、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。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。
【００６８】
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、圧力センサー１によって高度情報を取得することができる。そのため、一般道路から高架道路へ進入する（またはこの逆）こと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、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。なお、ナビゲーションシステム３００は、圧力センサー１の替りに圧力センサー１Ａを備えていてもよい。
【００６９】
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、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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。
【００７０】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６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。
【００７１】
図１８に示す移動体は、圧力センサー１を備えた自動車４００である。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は、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。なお、自動車４００は、圧力センサー１の替りに圧力センサー１Ａを備えていてもよい。
【００７２】
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。
【００７３】
また、前述した実施形態では、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】
【００７４】
１、１Ａ…圧力センサー、２…基板、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、２５…ダイアフラム、２６…凹部、３…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…ベース基板、５…被覆層、５Ａ…酸化シリコン層、５１…下部領域、５２…中央領域、５３…上部領域、６…周囲構造体、６１…層間絶縁膜、６２…配線層、６２１…配線部、６２９…配線部、６３…層間絶縁膜、６４…配線層、６４１…配線部、６４４…被覆層、６４５…貫通孔、６４９…配線部、６５…表面保護膜、６６…封止層、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、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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【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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