CN111108357B

CN111108357B - 表面应力传感器、中空构造元件以及它们的制造方法

Info

Publication number: CN111108357B
Application number: CN201880060942.5A
Authority: CN
Inventors: 村上贵宣; 望月秀则; 平岛大树; 加藤静一; 小松和磨
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: EP3671155B1; CN111108357A; EP3974794A1; EP3671155A1; US11573137B2; US20200249104A1; EP3671155A4; EP3974794B1

Abstract

本发明提供能够抑制测量精度的下降的、表面应力传感器和其制造方法。该表面应力传感器(1)具备：薄膜(22)，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；框架构件(24)，从薄膜(22)的厚度方向观察时，该框架构件(24)与薄膜(22)空开间隙地包围薄膜(22)；至少一对连结部(26)，从薄膜(22)的厚度方向观察时，该一对连结部(26)配置于夹着薄膜(22)的位置，且将该薄膜(22)和框架构件(24)连结起来；挠性电阻(50)，其设于连结部(26)中的至少一个连结部(26)，该挠性电阻(50)的电阻值与在连结部(26)产生的挠曲相应地变化；以及支承基材(10)，其与框架构件(24)相连接，且从薄膜(22)的厚度方向观察时与框架构件(24)重叠，在薄膜(22)与支承基材(10)之间设有空隙部(40)。

Description

表面应力传感器、中空构造元件以及它们的制造方法

技术领域

本发明涉及表面应力传感器、特别是涉及与压电电阻悬臂型传感器相比具有较高的灵敏度的膜型的表面应力传感器(MSS)和中空构造元件以及表面应力传感器的制造方法和中空构造元件的制造方法。

背景技术

作为在收集相当于人类的五感的信息的传感器、特别是作为人类接受化学物质而感觉到的味觉、嗅觉的传感器中使用的技术，例如存在专利文献1所公开的压电电阻悬臂型传感器。

专利文献1所公开的压电电阻悬臂型传感器是膜型的表面应力传感器，是将施加于平坦构件的表面应力作为配置于平坦构件的周围的四个压电电阻连结部分的、单轴性的应力来进行检测的结构。并且，在专利文献1所记载的技术中，在将膜型的表面应力传感器作为各种传感器进行安装的情况下，为了将平坦构件隔着间隔件固定于封装件等基板，平坦构件成为悬浮在空中的构造，以便承受被施加的表面应力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－45657号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献1所记载的技术那样，在平坦构件悬浮在空中的构造中，当将表面应力传感器固定的基板例如因环境温度的变化而变形时，基板的变形会作为应力施加于平坦构件。

并且，由于因基板的变形而施加于平坦构件的应力是比在接受了化学物质的情况下施加于平坦构件的表面应力大的应力，因此会给基于压电电阻的电压或电流的输出带来偏移。

因而，在专利文献1所记载的技术中，产生如下问题：由于偏移与温度变化相应地变化，导致作为表面应力传感器的测量精度下降。

本发明是关注到以往的未解决的问题而做出的，其目的在于，提供能够抑制测量精度下降的、表面应力传感器、中空构造元件以及它们的制造方法。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的一技术方案的表面应力传感器的特征在于，该表面应力传感器具备薄膜、框架构件、至少一对连结部、挠性电阻以及支承基材，在薄膜和连结部这两者与支承基材之间设有空隙部。薄膜在被施加的表面应力的作用下挠曲。从薄膜的厚度方向观察时，框架构件与该薄膜分开且包围薄膜。从厚度方向观察时，连结部配置于夹着薄膜的位置，且将薄膜和框架构件连结起来。挠性电阻设于连结部中的至少一个连结部，该挠性电阻的电阻值与在该连结部产生的挠曲相应地变化。支承基材与框架构件相连接，且从厚度方向观察时与薄膜和连结部重叠。

另外，本发明的另一技术方案的中空构造元件具备薄膜、框架构件、至少一对连结部、周边膜部以及支承基材，在薄膜、连结部以及周边膜部这三者与支承基材之间设有空隙部。薄膜在被施加的表面应力的作用下挠曲。从薄膜的厚度方向观察时，框架构件与薄膜分开且包围薄膜。从薄膜的厚度方向观察时，连结部配置于夹着薄膜的位置，且将薄膜和框架构件连结起来。周边膜部连结于框架构件，且从薄膜的厚度方向观察时被薄膜、框架构件以及连结部包围。支承基材与框架构件相连接，且从薄膜的厚度方向观察时与薄膜、连结部以及周边膜部重叠。并且，在周边膜部和支承基材中的至少一者形成有贯通至空隙部的贯通部。另外，从薄膜的厚度方向观察时，在薄膜和连结部这两者与周边膜部之间形成有狭缝。并且，狭缝的宽度小于贯通部的隔着中心相对的内壁面间的最小距离。

另外，本发明的另一技术方案的表面应力传感器的制造方法的特征在于，该表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序以及去除工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材的一个面形成凹部，然后向所述支承基材以覆盖所述凹部的方式贴合检测基材，由此形成在所述支承基材与所述检测基材之间设有空隙部的层叠体。第一离子注入工序是如下的工序：向所述检测基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。第二离子注入工序是如下的工序：向所述检测基材的比注入有所述第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。热处理工序是如下的工序：对注入有所述第一离子和所述第二离子的所述层叠体进行热处理，由此在注入有所述第一离子的区域形成挠性电阻区域，且在注入有所述第二离子的区域形成低电阻区域。布线层形成工序是如下的工序：形成与所述挠性电阻电连接的布线层。去除工序是如下的工序：将包含所述检测基材的中心的预先设定的区域的周围的、除所述低电阻区域和所述挠性电阻区域以外的区域去除，由此形成薄膜和框架构件，其中，该薄膜在被施加的表面应力的作用下挠曲，从所述薄膜的厚度方向观察时，该框架构件与薄膜空开间隙地包围薄膜。除此之外，去除工序是如下的工序：形成至少一对连结部和挠性电阻，从所述厚度方向观察时，该一对连结部配置于夹着所述薄膜的位置，且将薄膜和所述框架构件连结起来，该挠性电阻的电阻值与在所述连结部产生的挠曲相应地变化。

在此，“包含检测基材的中心的预先设定的区域”是指之后成为薄膜的区域。另外，“低电阻区域和挠性电阻区域”是指之后成为连结部的区域。

另外，本发明的另一技术方案的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、区域设定工序、蚀刻工序以及布线层形成工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材的一个面形成凹部，然后向支承基材以覆盖凹部的方式贴合检测基材，由此形成在支承基材与检测基材之间设有空隙部的层叠体。第一离子注入工序是如下的工序：向检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。第二离子注入工序是如下的工序：向检测基材的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。热处理工序是如下的工序：对注入有第一离子和第二离子的层叠体进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域。区域设定工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域。薄膜形成区域是将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜的区域。框架构件形成区域是将要形成从将支承基材和检测基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与薄膜分开且包围薄膜的框架构件的区域。连结部形成区域是将要形成从层叠方向观察时配置于夹着薄膜的位置且将薄膜和框架构件连结起来的至少一对连结部的区域。周边膜部形成区域是从层叠方向观察时被薄膜形成区域、框架构件形成区域以及连结部形成区域包围的区域。蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻在周边膜部形成区域的同与空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部。除此之外，蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻速率比贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在薄膜形成区域和连结部形成区域这两者与周边膜部形成区域之间形成贯通至空隙部的狭缝。并且，在蚀刻工序中，在薄膜形成区域形成薄膜，在框架构件形成区域形成框架构件，在连结部形成区域形成连结部。除此之外，在蚀刻工序中，在周边膜部形成区域形成连结于框架构件且从层叠方向观察时被薄膜、框架构件以及连结部包围的周边膜部。布线层形成工序是如下的工序：形成与挠性电阻电连接的布线层，其中，该挠性电阻的电阻值与在连结部产生的挠曲相应地变化。

另外，本发明的另一技术方案的表面应力传感器的制造方法的特征在于，该表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序以及通孔形成工序。除此之外，本发明的另一技术方案的表面应力传感器的制造方法的特征在于，该表面应力传感器的制造方法具有空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及去除工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材层叠牺牲层，然后在牺牲层层叠检测基材而形成层叠体。第一离子注入工序是如下的工序：向检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。第二离子注入工序是如下的工序：向检测基材的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。热处理工序是如下的工序：对注入有第一离子和第二离子的层叠体进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域。通孔形成工序是如下的工序：在检测基材的挠性电阻区域和包含检测基材的中心的预先设定的区域形成贯通至牺牲层的通孔。空隙部形成工序是如下的工序：利用经由通孔进行的蚀刻，去除配置在检测基材的挠性电阻区域和包含检测基材的中心的预先设定的区域这两者与支承基材之间的牺牲层而在支承基材与检测基材之间设置空隙部。通孔密封工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜来密封通孔。布线层形成工序是如下的工序：形成与挠性电阻电连接的布线层。去除工序是如下的工序：将包含检测基材的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域和挠性电阻区域以外的区域去除，由此形成薄膜和框架构件，其中，该薄膜在被施加的表面应力的作用下挠曲，从薄膜的厚度方向观察时，该框架构件与薄膜空开间隙地包围薄膜。除此之外，去除工序是如下的工序：形成至少一对连结部和挠性电阻，其中，从厚度方向观察时，该一对连结部配置于夹着薄膜的位置，且将薄膜和框架构件连结起来，该挠性电阻的电阻值与在连结部产生的挠曲相应地变化。

另外，本发明的另一技术方案的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、区域设定工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、蚀刻工序以及布线层形成工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材的一个面层叠牺牲层，然后在牺牲层层叠检测基材而形成层叠体。第一离子注入工序是如下的工序：向检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。第二离子注入工序是如下的工序：向检测基材的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。热处理工序是如下的工序：对注入有第一离子和第二离子的层叠体进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域。区域设定工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域、以及周边膜部形成区域。薄膜形成区域是将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜的区域。框架构件形成区域是将要形成从将支承基材和检测基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与薄膜分开且包围薄膜的框架构件的区域。连结部形成区域是将要形成从层叠方向观察时配置于夹着薄膜的位置且将薄膜和框架构件连结起来的至少一对连结部的区域。周边膜部形成区域是从层叠方向观察时被薄膜形成区域、框架构件形成区域以及连结部形成区域包围的区域。通孔形成工序是如下的工序：在薄膜形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域中的至少一个区域形成贯通至牺牲层的通孔。空隙部形成工序是如下的工序：利用经由通孔进行的蚀刻，去除配置在薄膜形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域这三者与支承基材之间的牺牲层而在支承基材与检测基材之间设置空隙部。通孔密封工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜来密封通孔。蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻在周边膜部形成区域的同与空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部。除此之外，蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻速率比贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在薄膜形成区域和连结部形成区域这两者与周边膜部形成区域之间形成贯通至空隙部的狭缝。并且，在蚀刻工序中，在薄膜形成区域形成薄膜，在框架构件形成区域形成框架构件，在连结部形成区域形成连结部。除此之外，在蚀刻工序中，在周边膜部形成区域形成连结于框架构件且从层叠方向观察时被薄膜、框架构件以及连结部包围的周边膜部。布线层形成工序是如下的工序：形成与挠性电阻电连接的布线层，其中，该挠性电阻的电阻值与在连结部产生的挠曲相应地变化。

另外，本发明的另一技术方案的中空构造元件的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序、蚀刻工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材的一个面形成凹部，然后向支承基材以覆盖凹部的方式贴合膜基材，由此形成在支承基材与膜基材之间设有空隙部的层叠体。区域设定工序是如下的工序：在膜基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域、以及周边膜部形成区域。薄膜形成区域是将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜的区域。框架构件形成区域是将要形成从将支承基材和膜基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与薄膜分开且包围薄膜的框架构件的区域。连结部形成区域是将要形成从层叠方向观察时配置于夹着薄膜的位置且将薄膜和框架构件连结起来的至少一对连结部的区域。周边膜部形成区域是从层叠方向观察时被薄膜形成区域、框架构件形成区域以及连结部形成区域包围的区域。蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻在周边膜部形成区域的同与空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部。除此之外，蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻速率比贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在薄膜形成区域和连结部形成区域这两者与周边膜部形成区域之间形成贯通至空隙部。并且，在蚀刻工序中，在薄膜形成区域形成薄膜，在框架构件形成区域形成框架构件，在连结部形成区域形成连结部。除此之外，在蚀刻工序中，在周边膜部形成区域形成连结于框架构件且从层叠方向观察时被薄膜、框架构件以及连结部包围的周边膜部。

另外，本发明的另一技术方案的中空构造元件的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、蚀刻工序以及布线层形成工序。层叠体形成工序是如下的工序：在支承基材的一个面层叠牺牲层，然后在牺牲层层叠检测基材而形成层叠体。区域设定工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域、以及周边膜部形成区域。薄膜形成区域是将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜的区域。框架构件形成区域是将要形成从将支承基材和检测基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与薄膜分开且包围薄膜的框架构件区域。连结部形成区域是将要形成从层叠方向观察时配置于夹着薄膜的位置且将薄膜和框架构件连结起来的至少一对连结部的区域。周边膜部形成区域是从层叠方向观察时被薄膜形成区域、框架构件形成区域以及连结部形成区域包围的区域。通孔形成工序是如下的工序：在薄膜形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域中的至少一个区域形成贯通至牺牲层的通孔。空隙部形成工序是如下的工序：利用经由通孔进行的蚀刻，去除配置在薄膜形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域这三者与支承基材之间的牺牲层而在支承基材与检测基材之间设置空隙部。通孔密封工序是如下的工序：在检测基材的同与支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜来密封通孔。蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻在周边膜部形成区域的同与空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部。除此之外，蚀刻工序是如下的工序：利用蚀刻速率比贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在薄膜形成区域和连结部形成区域这两者与周边膜部形成区域之间形成贯通至空隙部的狭缝。并且，在蚀刻工序中，在薄膜形成区域形成薄膜，在框架构件形成区域形成框架构件，在连结部形成区域形成连结部。除此之外，在蚀刻工序中，在周边膜部形成区域形成连结于框架构件且从层叠方向观察时被薄膜、框架构件以及连结部包围的周边膜部。

发明的效果

采用本发明的一技术方案，能够提供能使因固定有表面应力传感器的基板的变形而施加于薄膜的应力减小的、表面应力传感器和中空构造元件、以及表面应力传感器和中空构造元件的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的结构的侧视图。

图2是图1的II线向视图。

图3是图2的III-III剖视图。

图4是图2的IV-IV剖视图。

图5是表面应力传感器的检测基材的立体图。

图6是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的层叠体形成工序的一个例子的图。

图7是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的第一离子注入工序和第二离子注入工序的一个例子的图。

图8是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图9是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图10是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图11是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图12是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图13是表示具备以往的结构的表面应力传感器的动作/作用的图。

图14是表示本发明的第一实施方式的表面应力传感器的动作/作用的图。

图15是表示本发明的第二实施方式的表面应力传感器的结构的侧视图。

图16是表示本发明的第二实施方式的表面应力传感器的层叠体形成工序的一个例子的图。

图17是表示本发明的第二实施方式的表面应力传感器的通孔形成工序的一个例子的图。

图18是表示本发明的第二实施方式的表面应力传感器的空隙部形成工序的一个例子的图。

图19是表示本发明的第二实施方式的表面应力传感器的通孔密封工序的一个例子的图。

图20是表示本发明的第三实施方式的表面应力传感器的结构的剖视图。

图21是表示本发明的第三实施方式的表面应力传感器的结构的俯视图。

图22是表示本发明的第三实施方式的表面应力传感器的层叠体形成工序的一个例子的图。

图23是表示本发明的第三实施方式的表面应力传感器的第一离子注入工序和第二离子注入工序的一个例子的图。

图24是表示本发明的第四实施方式的表面应力传感器的通孔形成工序的另一个例子的图。

图25是表示本发明的第四实施方式的表面应力传感器的空隙部形成工序的另一个例子的图。

图26是表示本发明的第四实施方式的表面应力传感器的通孔密封工序的另一个例子的图。

图27是表示本发明的第五实施方式的表面应力传感器的结构的俯视图。

图28是图27的V-V剖视图。

图29是包含图27中由圆VI包围的范围的放大图。

图30是第五实施方式的膜基材的立体图。

图31是表示本发明的第五实施方式的表面应力传感器的区域设定工序的一个例子的图。

图32是表示本发明的第五实施方式的表面应力传感器的蚀刻工序的一个例子的图。

图33是表示本发明的第五实施方式的表面应力传感器的动作/作用的图。

图34是表示本发明的第五实施方式的变形例的图。

图35是表示本发明的第七实施方式的表面应力传感器的结构的侧视图。

图36是图35的VII线向视图。

图37是图36的VIII－VIII剖视图。

图38是图36的IX－IX剖视图。

图39是本发明的第七实施方式的表面应力传感器的检测基材的立体图。

图40是图36的XI－XI剖视图。

图41是图35的VII线向视图，是表示凹凸图案的配置的变形例的图。

图42是图35的VII线向视图，是表示凹凸图案的配置的变形例的图。

图43是图35的VII线向视图，是表示薄膜的形状和凹凸图案的配置的变形例的图。

图44是将在薄膜的外周附近形成的凹凸图案的变形例放大表示的立体图。

图45是将在薄膜的外周附近形成的凹凸图案的变形例放大表示的立体图。

图46是将在薄膜的外周附近形成的凹凸图案的变形例放大表示的立体图。

图47是将在薄膜的外周附近形成的凹凸图案的变形例放大表示的立体图。

图48是将在薄膜的外周附近形成的凹凸图案的变形例放大表示的立体图。

图49是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图50是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图51是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图52是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图53是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图54是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图55是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图56是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图57是图36的XI－XI剖视图，是表示凹凸图案的变形例的图。

图58是表示本发明的第七实施方式的表面应力传感器的布线层形成工序的一个例子的图。

图59是图36的Y-Y剖视图，是表示凹凸图案形成工序的图。

图60是表示具备以往的结构的表面应力传感器的动作/作用的图。

图61是表示第七实施方式的表面应力传感器的检测基材的图。

图62是表示第七实施方式的变形例的图。

图63是表示第七实施方式的变形例的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明所参照的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。但是，应该注意附图是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、厚度的比率等与现实不同。因此，具体的厚度、尺寸应参考以下的说明进行判断。另外，在附图相互之间，当然也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。

并且，以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术思想具体化的结构的实施方式，本发明的技术思想并非是将构成部件的材质、形状、构造、配置等特别限定于下述的情况。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的权利要求规定的技术范围内追加各种变更。另外，以下的说明中的“左右”、“上下”的方向只是为了便于说明的定义，并不限定本发明的技术思想。因此，例如，若将纸面旋转90度，则“左右”和“上下”对调，若使纸面旋转180度，则“左”成为“右”，“右”成为“左”，这是不言而喻的。

(第一实施方式)

以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。

(结构)

使用图1～图5来说明第一实施方式的结构。

图1～图5中所示的表面应力传感器1例如使用于检测味觉、嗅觉的传感器，具备封装基板2、连接部4、支承基材10、以及检测基材20。

(封装基板)

封装基板2例如使用金属、聚合物、陶瓷材料等形成，例如以毫米级的厚度形成。

(连接部)

连接部4配置于封装基板2的一个面(在图1中为上侧的面)，例如使用粘接剂、软钎料等形成。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明使连接部4的形状形成为圆形的情况。

(支承基材)

支承基材10配置于封装基板2的一个面，其借助连接部4安装于封装基板2。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明支承基材10的中心与连接部4的配置位置重叠的情况。

支承基材10的面积(在图1中为自上下方向观察支承基材10时的支承基材10的面积)大于连接部4的面积。

支承基材10的厚度(在图1中，支承基材10的上下方向上的长度)设定为80[μm]以上。此外，支承基材10的厚度也可以设定在80[μm]以上且750[μm]以下的范围内。

作为形成支承基材10的材料，例如能够使用包含硅(Si)、蓝宝石、砷化镓、玻璃和石英中的任一种物质的材料。另外，支承基材10也可以在表面形成有由氧化膜等构成的BOX层。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明使用硅作为形成支承基材10的材料的情况。

由此，在第一实施方式中，使支承基材10的线膨胀系数为5.0×10^－6/℃以下。

以下，记载能够用作形成支承基材10的材料的材料的线膨胀系数。

在常温以上且1000℃以下的环境下，硅的线膨胀系数为3.9×10^－6/℃以下。

在0℃以上且1000℃以下的环境下，蓝宝石的线膨胀系数为9.0×10^－6/℃以下。

在0K以上且300K以下的环境下，砷化镓(GaAs)的线膨胀系数为6.0×10^－6/℃以下。

在0℃以上且300℃以下的环境下，玻璃(浮法玻璃)的线膨胀系数为8.5×10^－6/℃以下且9.0×10^－6/℃以下。

在0℃以上且300℃以下的环境下，石英的线膨胀系数为0.59×10^－6/℃以下。此外，石英的线膨胀系数在300℃的附近具有峰值。

(检测基材)

检测基材20层叠于支承基材10的一个面(在图1中为上侧的面)，呈一体地形成有薄膜(日文：メンブレン)22、框架构件24、以及连结部26。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明形成检测基材20的材料使用硅的情况。

另外，对于形成检测基材20的材料，使用支承基材10的线膨胀系数与检测基材20的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下的材料。

在第一实施方式中，说明使形成检测基材20的材料和形成支承基材10的材料为相同材料的情况。

(薄膜)

薄膜22形成为板状。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明使薄膜22形成为圆板状的情况。

另外，薄膜22为n型半导体层。

在薄膜22的一个面(在图1中为上侧的面)，通过例如涂敷而形成受体30。

受体30(receptor)例如使用聚乙烯亚胺(PEI)溶液(在之后的说明中，有时记载为“PEI溶液”)形成，通过气体的分子吸附而产生应变。

当气体的分子吸附于受体30而在受体30产生应变时，表面应力施加于薄膜22，薄膜22挠曲。因而，若气体的分子吸附于受体30，则薄膜22会在被施加的表面应力的作用下挠曲。

此外，受体30的结构并不限定于通过气体的分子吸附而产生应变的结构，例如，也可以为因磁力而产生应变的结构。即，受体30的结构也可以与表面应力传感器1的检测对象相应地适当变更。

(框架构件)

框架构件24形成为井字状，从薄膜22的厚度方向观察时，隔着间隙包围薄膜22。

从薄膜22的厚度方向观察的视点是指从上方观察表面应力传感器1的视点(在图1中，为从箭头II的方向观察的视点)。

从薄膜22的厚度方向观察时，框架构件24的中心与薄膜22的中心重叠。

另外，框架构件24使用粘接等各种接合技术连接于支承基材10的同与封装基板2相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图1中为上侧的面)。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明使框架构件24和支承基材10的形状形成为从薄膜22的厚度方向观察时支承基材10的外周面和框架构件24的外周面平齐的形状的情况。

即，框架构件24和支承基材10从薄膜22的厚度方向观察时为相同形状的四边形。这是例如通过在将框架构件24和支承基材10连接起来之后对框架构件24和支承基材10进行切割加工而实现的。即，从薄膜22的厚度方向观察时，框架构件24的中心与支承基材10的中心重叠。

因而，从薄膜22的厚度方向观察时，支承基材10分别与薄膜22和框架构件24重叠。

并且，从薄膜22的厚度方向观察时，连接部4配置于与薄膜22的至少一部分重叠的位置。

另外，从薄膜22的厚度方向观察时，连接部4的面积小于薄膜22的面积。

另外，封装基板2连接于支承基材10的同与薄膜22相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图1中为下侧的面)。

(连结部)

从薄膜22的厚度方向观察时，连结部26形成为带状。

另外，连结部26从薄膜22的厚度方向观察时配置于与通过薄膜22的中心的假想的直线VL1和VL2重叠的位置，且将薄膜22和框架构件24连结起来。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明薄膜22和框架构件24通过两对连结部即四个连结部26a～26d相连结的情况。

四个连结部26a～26d包含配置于与直线VL1重叠的位置的一对连结部26a和连结部26b以及配置于与同直线VL1正交的直线VL2重叠的位置的一对连结部26c和连结部26d。

即，从薄膜22的厚度方向观察时，一对连结部26a和连结部26b以及一对连结部26c和连结部26d配置于夹着薄膜22的位置，且将薄膜22和框架构件24连结起来。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明连结部26a和连结部26b的宽度小于连结部26c和连结部26d的宽度的情况。

在薄膜22和四个连结部26a～26d这两者与支承基材10之间设有空隙部40。

此外，在溶液中使用表面应力传感器1的情况下，空隙部40也可以充满溶液。

空隙部40作为在检测基材20的加工过程中薄膜22向支承基材10侧挠曲时防止薄膜22贴附于支承基材10的空间而发挥功能。

在四个连结部26a～26d分别设有挠性电阻50a～50d。

(挠性电阻)

各挠性电阻50的电阻值与在连结部26产生的挠曲相应地变化。

在第一实施方式中，作为一个例子，说明挠性电阻50由压电电阻形成的情况。

压电电阻是例如通过向连结部26注入离子而形成的，具有与因薄膜22挠曲而在连结部26产生的挠曲相应地变化的电阻值。

另外，挠性电阻50为p型半导体层。

对于四个挠性电阻50a～50d，例如如图5中所示，彼此相邻的挠性电阻50(连结部26a分别与连结部26c和连结部26d相连接、连结部26b分别与连结部26c和连结部26d相连接)相连接。由此，四个挠性电阻50a～50d形成图5所示的全惠斯通电桥。

(压电电阻)

以下，说明压电电阻的详细的结构。

压电电阻的电阻值(R)和压电电阻的电阻值的相对电阻变化(ΔR/R)由以下的式(1)～式(3)给出。

[数学式1]

[数学式2]

[数学式3]

在式(1)～式(3)中，ρ为压电电阻的电阻率，l为压电电阻的长度，w为压电电阻的宽度，t为压电电阻的厚度，σ为压电电阻所引起的应力，ε为压电电阻所引起的应变，π为压电电阻常数(日文：ピエゾ抵抗定数)。

另外，在式(1)～式(3)中，x与悬臂的长度方向相对应，y与悬臂的宽度方向相对应，z与悬臂的法线方向相对应。

应变和应力的关系能够由通常的胡克定律导出。

[数学式4]

[数学式5]

[数学式6]

在式(4)～式(6)中，E为悬臂的杨氏模量，ν为悬臂的泊松比。因而，若假定为平面应力(即σz＝0)，则相对电阻变化能够由以下的式(7)来描述。

[数学式7]

在此，为了获得较大的信号而最大限度地利用硅所具有的较高的压电系数，研究通过使用单晶Si(100)来形成，由此形成p型半导体层的压电电阻。压电电阻系数(日文：ピエゾ抵抗係数)由以下的式(8)和式(9)所示的关系决定。

[数学式8]

[数学式9]

在式(8)和式(9)中，π11、π12以及π44是结晶的基本压电电阻系数。在x方向为沿[110]排列的p型Si(100)，y方向为沿[1－10]排列的p型Si(100)的情况下，π11以10－11Pa－1为单位是+6.6。除此之外，π12以10－11Pa－1为单位是－1.1，π44以10－11Pa－1为单位是+138.1。

因而，计算出压电电阻系数πx为71.8×10－11Pa－1，计算出压电电阻系数πy为－66.3×10－11Pa－1。另外，E是1.70×1011Pa，ν是0.28。并且，πx＞＞(1+2ν)/E，πy＞＞－1/E，πx≈－πy≈π44/2，因此，式(7)能够如以下的式(10)所示那样进行近似。

[数学式10]

因而，压电电阻的信号(即，ΔR/R)主要由σx与σy的差来决定。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图1～图5并使用图6～图12来说明表面应力传感器1的制造方法。此外，图6～图12是与图5的X－X线截面的位置对应的剖视图。

表面应力传感器1的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序以及去除工序。

(层叠体形成工序)

在层叠体形成工序中，首先，如图6的(a)所示，在成为支承基材10的材料的第一硅基板60的一个面，使用光刻和蚀刻技术来形成凹部62(沟槽)。凹部62的深度例如设定为7[μm]。

接下来，使用粘接等各种接合技术将成为检测基材20的材料的第二硅基板64贴合于形成有凹部62的第一硅基板60，如图6的(b)所示，形成层叠体66(空腔晶圆)。

如上述那样，通过进行层叠体形成工序，从而在层叠体66的预定位置形成上下左右被硅(第一硅基板60、第二硅基板64)包围的空隙部40。

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，然后向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合检测基材20，由此形成在支承基材10与检测基材20之间设有空隙部40的层叠体66。

(第一离子注入工序)

在第一离子注入工序中，首先，如图7中所示，使第二硅基板64的上侧的面氧化而形成第一硅氧化膜68a，使用光致抗蚀剂的图案(未图示)，选择性地向挠性电阻区域70注入第一离子。

由此，在第一离子注入工序中，向检测基材20的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材20的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域(挠性电阻区域70)注入第一离子。

(第二离子注入工序)

在第二离子注入工序中，去除在第一离子注入工序中使用的光致抗蚀剂，然后，形成与在第一离子注入工序中使用的光致抗蚀剂的图案不同的光致抗蚀剂的图案(未图示)，如图7中所示，向低电阻区域72注入第二离子。

由此，在第二离子注入工序中，向检测基材20的比注入有第一离子的区域(挠性电阻区域70)靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。

(热处理工序)

在热处理工序中，去除在第二离子注入工序中使用的光致抗蚀剂，然后，以第一离子和第二离子的活化为目的，对层叠体66实施热处理(退火处理)。在对层叠体66实施热处理之后，去除第一硅氧化膜68a。

由此，在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。

(布线层形成工序)

在布线层形成工序中，如图8的(a)所示，对于第二硅基板64的上侧的面，依次层叠硅氮化膜74和第二硅氧化膜68b。然后，通过通常的光刻和氧化膜蚀刻，如图8的(b)所示，在第二硅氧化膜68b形成通孔76。

接下来，如图9的(a)所示，在第二硅氧化膜68b之上，通过溅射来形成由Ti和TiN形成的层叠膜78，并实施热处理。层叠膜78是具有防止Al等的金属膜向Si异常扩散的作用的、所谓的势垒金属，通过实施热处理，从而使存在于通孔76的底部的Si与Ti的界面硅化，能够形成低电阻的连接。

然后，如图9的(b)所示，在层叠膜78之上通过溅射来层叠Al等的金属膜80。

接下来，通过使用光刻和蚀刻技术对金属膜80进行图案化，从而形成图10的(a)所示那样的布线层82。然后，如图10的(b)所示，层叠第三硅氧化膜68c作为绝缘层。

之后，如图11的(a)所示，形成对除挠性电阻区域70和作为包含检测基材的中心的预先设定的区域(之后成为薄膜的区域)的薄膜设定区域84以外的区域进行覆盖那样的光致抗蚀剂的图案(未图示)。然后，通过蚀刻技术，将在挠性电阻区域70和薄膜设定区域84形成的第二硅氧化膜68b去除。然后，形成覆盖除薄膜设定区域84以外的区域那样的光致抗蚀剂的图案(未图示)，如图11的(b)所示，去除薄膜设定区域84的硅氮化膜74。

接下来，如图12所示，通过通常的光刻和蚀刻技术来形成用于得到来自挠性电阻50的输出的PAD86。

由此，在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。

(去除工序)

在去除工序中，通过利用蚀刻将薄膜设定区域84的一部分切除，从而对两对连结部即四个连结部26a～26d进行图案化。

因而，在去除工序中，将薄膜设定区域84的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70(之后成为连结部26的区域)以外的区域去除，由此形成薄膜22、框架构件24、连结部26、挠性电阻50。

(动作/作用)

参照图1～图12并使用图13和图14来说明第一实施方式的动作和作用。

在将表面应力传感器1用作例如嗅觉传感器时，将受体30配置在含有气味成分的气体的气氛中，使气体所含有的气味成分吸附于受体30。

当气体的分子吸附于受体30而在受体30产生应变时，表面应力施加于薄膜22，薄膜22挠曲。

框架构件24形成为井字状并包围薄膜22，连结部26用两端部将薄膜22和框架构件24连结起来。因此，在连结部26之中，连结于薄膜22的端部成为自由端，连结于框架构件24的端部成为固定端。

因而，当薄膜22挠曲时，在连结部26产生与在受体30产生的应变相应的挠曲。而且，与在连结部26产生的挠曲相应地，挠性电阻50所具有的电阻值会变化，自PAD86输出与电阻值的变化相应的电压的变化，用于计算机等的数据检测。

在使用表面应力传感器1时，例如，由于在表面应力传感器1的使用环境中产生的温度变化等，封装基板2有可能产生变形(收缩、伸长、翘曲)。

在具备以往的结构的表面应力传感器100的构造中，即，例如，如图13的(a)中所示，在支承基材10形成为筒状且薄膜22悬浮在空中的构造中，会产生以下的问题。即，在具备以往的结构的表面应力传感器100中，如图13的(b)中所示，当封装基板2变形(收缩)时，随着封装基板2的变形，支承基材10也变形。并且，由于薄膜22悬浮在空中，在薄膜22与封装基板2之间仅存在空间，因此容许支承基材10的变形，薄膜22能较大程度地挠曲。即，封装基板2的变形作为应力施加于薄膜22。由此，会给挠性电阻50的电压或电流的输出带来偏移，由于偏移与温度变化相应地变化，因此表面应力传感器100的精度下降。

因而，在具备以往的结构的表面应力传感器100中，由于自变形了的封装基板2受到的应力的变化，薄膜22较大程度地变形，表面应力传感器100的特性发生变化。因此，在对表面应力传感器100进行检查时和安装时，表面应力传感器100的特性会发生变化，表面应力传感器100的出厂时的检查、校准变得困难。

与此相对，若为第一实施方式的表面应力传感器1，则如图14的(a)中所示，在薄膜22与封装基板2之间存在支承基材10。另外，由于支承基材10形成为柱状，因此，与具备以往的结构的表面应力传感器100那样的、支承基材10形成为筒状的结构相比，具有较高的刚性。

因此，若为第一实施方式的表面应力传感器1，则如图14的(b)中所示，即使在封装基板2变形(收缩)了的情况下，由于支承基材10具有较高的刚性，因此能够抑制支承基材10的变形，从而抑制薄膜22的挠曲。

另外，若为第一实施方式的表面应力传感器1，则支承基材10具有较高的刚性，因此支承基材10对由温度变化等引起的封装基板2的应力变化不敏感，能够实现精度较高的稳定的传感检测(日文：センシング)。

另外，若为第一实施方式的表面应力传感器1，则支承基材10对由温度变化等引起的封装基板2的应力变化不敏感，不易受到封装基板2的结构(强度、材料、厚度等)的影响。因此，能够针对多种多样的结构的封装基板2来使用。

并且，若为第一实施方式的表面应力传感器1，则支承基材10的中心与连接部4的配置位置重叠。除此之外，支承基材10的面积大于连接部4的面积。

因此，经由连接部4向支承基材10传递的、因封装基板2的变形而产生的应力低于在封装基板2整体产生的应力，因而能够抑制支承基材10的变形，抑制薄膜22的挠曲。

因而，若为第一实施方式的结构，则能够减少因封装基板2的变形而施加于薄膜22的应力，从而抑制表面应力传感器1的测量精度下降。

另外，针对在收集能够应用于技术开发、商务的IoT(物联网)相关信息时对相当于人类的五感的信息进行传感检测的技术，与五感中的视觉、听觉以及触觉相比，味觉和嗅觉未必常见，对此，表面应力传感器1能够应用于上述这样的味觉和嗅觉的传感器。

此外，上述第一实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第一实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第一实施方式的效果)

若为第一实施方式的表面应力传感器1，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第一实施方式的表面应力传感器1具备：薄膜22，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；框架构件24，其包围薄膜22；连结部26，其将薄膜22和框架构件24连结起来；以及挠性电阻50，该挠性电阻50的电阻值与在连结部26产生的挠曲相应地变化。该表面应力传感器1还具备支承基材10，该支承基材10与框架构件24相连接，且从薄膜22的厚度方向观察时与薄膜22重叠。除此之外，在薄膜22与支承基材10之间设有空隙部40。

因此，支承基材10为具有较高刚性的结构，其对由温度变化等引起的封装基板2的应力变化不敏感，能够实现精度较高的稳定的传感检测。

其结果，能够提供一种能使因封装基板2的变形而施加于薄膜22的应力减小而抑制测量精度的下降的表面应力传感器1。

另外，能够防止通过半导体工艺制作的表面应力传感器1的特性在向封装件等进行组装的前后发生变化。并且，由于能够提高表面应力传感器1自身的刚性，因此能够防止操作时的破损等在处理中产生的不良。

(2)挠性电阻50是具有与因薄膜22挠曲而在连结部26产生的挠曲相应地变化的电阻值的压电电阻。

其结果，能够利用压电电阻所引起的朝向X方向和Y方向的应力来检测压电电阻的电阻值的相对电阻变化，能够判断作为对象的分子是否吸附于受体30。

(3)薄膜22和框架构件24通过两对连结部即四个连结部26a～26d相连结，挠性电阻50分别设于四个连结部26a～26d，四个挠性电阻50形成全惠斯通电桥。

R1和R3在X方向上的挠曲较大，R2和R4在Y方向上的挠曲较大，因此，R1和R2的相对电阻变化相反，R3和R4的相对电阻变化相反。施加电压VB除以R1和R2得到的输出端子Vout的电压发挥增减相反的R1和R2的协同效应而变化。除以R3和R4的情况也可以说是相同的。由于两Vout电压的变化方向相反，因此，作为结果，两Vout电压相加，4个压电电阻的变化全部对正向作出贡献而提高灵敏度，在这一点上，全惠斯通电桥是有利的。

(4)薄膜22为n型半导体层，挠性电阻50为p型半导体层。

其结果，流过挠性电阻50的电流不会流向薄膜22，输出电压不会产生噪声。另外，通过挠性电阻50使用p型半导体，能够实现比使用n型半导体的情况高的灵敏度。

(5)形成检测基材20的材料和形成支承基材10的材料为相同材料。

其结果，能够使与由温度变化等引起的封装基板2的变形对应的、检测基材20的变形量与支承基材10的变形量的差减少，能够抑制薄膜22的挠曲。

(6)支承基材10的线膨胀系数为5.0×10^－6/℃以下。

其结果，能够提高支承基材10的刚性，能够使与由温度变化等引起的封装基板2的变形相对的、检测基材20的变形量减少。

(7)支承基材10的厚度为80μm以上。

(8)从薄膜22的厚度方向观察时，支承基材10的外周面和框架构件24的外周面平齐。

其结果，能够使用在通常的半导体制造中使用的切割装置来进行单片化。

(9)支承基材10由包含硅、蓝宝石、砷化镓、玻璃和石英中的任一种物质的材料形成。

其结果，容易确保表面应力传感器1所要求的导电率。

(10)表面应力传感器1还具备封装基板2，该封装基板连接于支承基材10的同与薄膜22相对的面所在侧相反的那一侧的面。

其结果，表面应力传感器1向各种传感器的安装变得容易。

(11)支承基材10和封装基板2通过连接部4相连接，该连接部4配置于从薄膜22的厚度方向观察时与薄膜22的至少一部分重叠的位置。

其结果，能够在不使用托架等的情况下将支承基材10和封装基板2连接起来，能够抑制结构的复杂化。

(12)从薄膜22的厚度方向观察时，连接部4的面积小于薄膜22的面积。

因此，能够使经由连接部4向支承基材10传递的、因封装基板2的变形而产生的应力低于在封装基板2整体产生的应力。

其结果，能够抑制支承基材10的变形，抑制薄膜22的挠曲。

另外，若为第一实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(13)该第一实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序以及去除工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，然后向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合检测基材20，由此形成在支承基材10与检测基材20之间设有空隙部40的层叠体66。在第一离子注入工序中，向检测基材20的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材20的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材20的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。在去除工序中，将包含检测基材20的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜22、框架构件24、连结部26以及挠性电阻50。

其结果，能够提供一种能使因封装基板2的变形而施加于薄膜22的应力减小而抑制测量精度下降的、表面应力传感器的制造方法。

(第一实施方式的变形例)

(1)在第一实施方式中，通过在成为支承基材10的材料的第一硅基板60的一个面形成凹部62，从而在薄膜22与支承基材10之间形成了空隙部40，但并不限定于此。即，也可以是，通过在成为检测基材20的材料的第二硅基板64的与支承基材10相对的面形成凹部，从而在薄膜22与支承基材10之间形成空隙部40。

(2)在第一实施方式中，设为在两对连结部即四个连结部26a～26d分别具有挠性电阻50a～50d的结构，但并不限定于此。即，也可以设为在一对连结部即两个连结部26分别具有挠性电阻50的结构。

(3)在第一实施方式中，设为在四个连结部26a～26d全部具有挠性电阻50的结构，但并不限定于此，也可以设为在至少一个连结部26具有挠性电阻50的结构。

(4)在第一实施方式中，使连接部4的面积为在从薄膜22的厚度方向观察时小于薄膜22的面积的值，但并不限定于此，也可以使连接部4的面积大于或等于薄膜22的面积。

(5)在第一实施方式中，使连接部4的形状为圆形，但并不限定于此，也可以使连接部4的形状例如为方形。另外，也可以形成多个连接部4。

(6)在第一实施方式中，使形成检测基材20的材料和形成支承基材10的材料为相同材料，但并不限定于此，也可以使形成检测基材20的材料和形成支承基材10的材料为不同材料。

在该情况下，通过使检测基材20的线膨胀系数与支承基材10的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下，能够使与封装基板2的变形对应的、检测基材20的变形量与支承基材10的变形量的差减少。由此，能够抑制薄膜22的挠曲。

(7)在第一实施方式中，支承基材10的线膨胀系数为5.0×10^－6/℃以下，但并不限定于此，也可以使支承基材10的线膨胀系数为1.0×10^－5/℃以下。

即使在该情况下，也能够提高支承基材10的刚性，能够使与由温度变化等引起的封装基板2的变形相对的、检测基材20的变形量减少。

(第二实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第二实施方式。

(结构)

参照图1～图5并使用图15来说明第二实施方式的结构。

在第二实施方式的结构中，如图15所示，框架构件24经由连接层90连接于支承基材10的同与封装基板2相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图15中为上侧的面)，除该点之外，与上述第一实施方式相同。

连接层90使用二氧化硅(SiO₂)等来形成。

其他结构与上述第一实施方式相同，因此省略说明。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图1～图15并使用图16～图19来说明表面应力传感器1的制造方法。此外，图16～图19的剖视图与图5的X－X剖视图相对应。

表面应力传感器1的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及去除工序。

(层叠体形成工序)

在层叠体形成工序中，首先，如图16所示，向成为支承基材10的材料的第一硅基板60层叠使用硅氧化膜形成的牺牲层92。然后，向牺牲层92层叠成为检测基材20的材料的第二硅基板64。此外，作为牺牲层92，除硅氧化膜以外，也可以使用铝、钛、铜、钨等的金属膜、硅氮化膜。

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后在牺牲层92层叠检测基材20而形成层叠体66。

(第一离子注入工序)

在第一离子注入工序中，首先，如图16所示，通过使第二硅基板64氧化，从而使第二硅基板64的上侧的面氧化而形成第一硅氧化膜68a。

接下来，对于形成有第一硅氧化膜68a的第二硅基板64，形成光致抗蚀剂的图案(未图示)，选择性地向挠性电阻区域70注入第一离子。

(第二离子注入工序)

在第二离子注入工序中，去除在第一离子注入工序中使用的光致抗蚀剂，然后，形成与在第一离子注入工序中使用的光致抗蚀剂的图案不同的光致抗蚀剂的图案(未图示)，向低电阻区域72注入第二离子。

(热处理工序)

(通孔形成工序)

在通孔形成工序中，通过通常的光刻技术，在第二硅基板64的上侧的面形成通孔的图案(未图示)。

接下来，将通孔的图案作为掩模实施干蚀刻，如图17所示，在第二硅基板64形成通孔76。通孔76的直径例如设定为0.28[μm]，并设定为到达牺牲层92的深度。

由此，在通孔形成工序中，在检测基材20的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。

(空隙部形成工序)

在空隙部形成工序中，通过使HFVapor通过通孔76向第一硅基板60所在侧渗透，从而仅选择性地蚀刻牺牲层92，如图18所示，在第一硅基板60与第二硅基板64之间形成空隙部40。

在此，不使用HF的湿蚀刻的理由是，为了避免在形成空隙部40之后的干燥时因纯水等的表面张力而产生空隙部40溃缩的不良(也被称作黏附(日文：スティクション))。

由此，在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，去除配置在挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92而在支承基材10与检测基材20之间设置空隙部40。

(通孔密封工序)

在通孔密封工序中，如图19所示，利用氧化膜94来密封通孔76。

作为密封通孔76的方法，例如，将热氧化处理和CVD等组合的做法是有效的，但在通孔76的直径较小的情况下，也能够仅使用CVD。

由此，在通孔密封工序中，在检测基材20的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76

(布线层形成工序)

布线层形成工序利用与上述第一实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(去除工序)

去除工序利用与上述第一实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

因而，在去除工序中，将包含检测基材20的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜22、框架构件24、连结部26、挠性电阻50。

(动作/作用)

第二实施方式的动作和作用与上述第一实施方式相同，因此省略其说明。

此外，上述第二实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第二实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第二实施方式的效果)

若为第二实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第二实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及去除工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后在牺牲层92层叠检测基材20而形成层叠体66。在第一离子注入工序中，向检测基材20的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材20的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材20的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在通孔形成工序中，在检测基材20的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，去除配置在挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92而在支承基材10与检测基材20之间设置空隙部40。在通孔密封工序中，在检测基材20的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。在去除工序中，将包含检测基材20的中心的预先设定的薄膜设定区域84的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜22、框架构件24、连结部26以及挠性电阻50。

(第三实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第三实施方式。

在第一实施方式的表面应力传感器1中，在支承基材10的表面，有时以支承基材10与检测基材20的绝缘等为目的而设置BOX(Buried Oxide：氧化物埋层)层。BOX层例如通过对Si基板进行热氧化而形成。Si的热氧化会在Si结晶中引起应力，因此，BOX层有时会导致表面应力传感器的薄膜的挠曲。BOX层的应力引起的薄膜的挠曲在表面应力传感器中导致偏移，表面应力传感器的检测精度的提高被抑制。

对于本发明的第三实施方式的表面应力传感器，在支承基材的表面设有BOX层的结构中，能够抑制BOX层引起的表面应力传感器的测量精度的降低。

(结构)

参照图1～图5并使用图20和图21来说明第三实施方式的结构。图20是表示第三实施方式的表面应力传感器101的截面的剖视图。图21是图20所示的表面应力传感器101的俯视图。此外，在图20和图21中，省略了在表面应力传感器101的上表面形成的布线层的图示。

如图20所示，表面应力传感器101在支承基材10的表面具备作为BOX层的连接层111，另外，表面应力传感器101在一张支承基材10设有多个(例如两个)传感器部。即，表面应力传感器101在支承基材10设有多个空隙部40(41、42)，在空隙部41上设有薄膜122a，在薄膜122a设有受体30a，在空隙部42上设有薄膜122b，在薄膜122b的上表面设有受体30b。由此，表面应力传感器101构成为，能够通过利用不同的材料来形成受体30a和受体30b，进行不同种类的气体的检测。另外，在表面应力传感器101中，也可以利用相同材料来形成受体30a和受体30b。薄膜122a、122b与第一实施方式的薄膜22对应，受体30a、30b与第一实施方式的受体30对应，空隙部41、42与第一实施方式的空隙部40对应，因此省略说明。

(连接层)

在表面应力传感器101中，在支承基材10的与检测基材120相对的面设有连接层111，连接层111的一部分被去除而形成有槽部125、127。在支承基材10的与检测基材120相对的面的表面形成有成为空隙部40(41、42)的两个沟槽。连接层111(111a、111b、111c)以覆盖支承基材10的表面和沟槽的表面的方式形成于沟槽形成后的支承基材10的与检测基材120相对的面。在后面叙述连接层111a、111b、111c。

此外，连接层111也可以设于支承基材10的与封装基板2相对的面(在图20中为下侧的面)的表面。

(槽部)

如图21所示，槽部125设于俯视时包围矩形形状的空隙部41的位置，槽部127设于俯视时包围矩形形状的空隙部42的位置，且槽部125、127形成为贯通检测基材120的框架构件124和连接层111。槽部125、127是将框架构件124和连接层111各自的一部分去除而形成的。槽部125、127具有俯视时与空隙部41、42的外形相应的环状的形状，例如形成为俯视时外形为矩形形状的方环形状。槽部125、127例如俯视时分别设于空隙部41、42周边的挠性电阻50a～50d的外侧区域。

如图20所示，连接层111通过槽部125而分离成俯视时位于槽部125内侧(薄膜122a形成侧区域)的连接层111b和俯视时位于槽部125外侧的连接层111a。另外，连接层111通过槽部127而分离成俯视时位于槽部127内侧(薄膜122b形成侧区域)的连接层111c和俯视时位于槽部127外侧的连接层111a。

同样地，框架构件124通过槽部125而分离成俯视时位于槽部125内侧的框架构件124b和俯视时位于槽部125外侧的框架构件124a。另外，框架构件124通过槽部127而分离成俯视时位于槽部127内侧的框架构件124c和俯视时位于槽部127外侧的框架构件124a。

以下，在不区别连接层111a、111b和111c的情况下，将它们记载为连接层111。另外，在不区别框架构件124a、124b和124c的情况下，将它们记载为框架构件124。

位于槽部125内侧的框架构件124b通过四个(两对)连结部26与薄膜122a连结。另外，位于槽部127内侧的框架构件124c通过四个(两对)连结部26与薄膜122b连结。

即，在表面应力传感器101中，位于槽部125的内侧的连接层111b和框架构件124b分别自面积较大而容易产生的应力的、位于槽部125外侧的连接层111a和框架构件124a分离。因此，即使在连接层111a产生了应力的情况下，也能够将该应力向槽部125释放，能够减少在连接层111a产生的应力对薄膜122a造成的影响。

在槽部127的周边，也可以说与上述相同。即，在表面应力传感器101中，位于槽部127内侧的连接层111c和框架构件124c分别自面积较大而容易产生应力的、位于槽部127外侧的连接层111a和框架构件124a分离。因此，即使在连接层111a产生了应力的情况下，也能够使该应力向槽部127释放，能够减少在连接层111a产生的应力对薄膜122b造成的影响。

并且，优选将槽部125、127设于更接近薄膜122a、122b的位置。通过该结构，连接层111b、111c的面积变得更小，能够使薄膜122a、122b自连接层111b、111c受到的应力更小。因而，与不设置槽部125、127的情况相比，通过设置槽部125、127，能够减少薄膜122a、122b受到的应力，能够减少表面应力传感器101的偏移。

此外，从检测基材120与支承基材10之间的接合性的观点出发，槽部125、127优选设于距空隙部41、42的外周部数十μm(例如40μm)以上的外侧的区域。

如图21所示，更优选的是，以使槽部125与空隙部41的外周之间的距离L1～L4在槽部125与空隙部41的外周之间的所有位置处均相等的方式来形成槽部125。即，更优选的是，以使图21所示的距离L1、L2、L3、L4全部相等的方式来形成槽部125。另外，更优选的是，形成为，槽部127与空隙部42的外周之间的距离L1’～L4’在槽部127与空隙部42的外周之间的所有位置处均相等。即，更优选的是，以使图21所示的距离L1’、L2’、L3’、L4’全部相等的方式来形成槽部127。

通过该结构，能够使自薄膜122a的周围施加的应力无论从哪个方向都大致均等，且能够使自薄膜122b的周围施加的应力无论从哪个方向都大致均等。因此，在表面应力传感器101的各传感器部中，能够各向同性地减少偏移。

另外，更优选的是，使槽部125与空隙部41的外周之间的距离L1～L4以及槽部127与空隙部42的外周之间的距离L1’～L4’全部形成为均等。

通过该结构，能够减少具有薄膜122a的传感器部与具有薄膜122b的传感器部之间的偏移的偏差。

(变形例)

相邻的多个槽部的槽的一部分也可以共用地形成。即，在图21中，相邻地形成的、槽部125的位于右侧的槽和槽部127的位于左侧的槽也可以形成为一体。通过该结构，槽部125和槽部127紧密接触地形成，因此能够将薄膜122a、122b更接近地配置，能够谋求表面应力传感器101的小型化。

另外，空隙部41、42的俯视形状并不限于矩形，也可以为圆形、多边形状。在该情况下，槽部125、127优选为与空隙部41、42的俯视形状分别对应的形状。通过该结构，能够使自薄膜122a、122b的周围施加的应力均等，能够各向同性地减少表面应力传感器101的偏移。

另外，也可以将位于槽部125、127的外侧的连接层111a和框架构件124a的一部分或全部去除。通过该结构，不会从槽部125、127的外侧对薄膜122a、122b施加应力，故此优选。

并且，若来自连接层111a的对连接层111b、111c施加的应力影响较小，则连接层111a和连接层111b、111c也可以不分别完全地分离。例如，也可以在槽部125的底面(支承基材10的表面)较薄地形成有将连接层111a和连接层111b连接起来的连接部(未图示)。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图1～图12以及图20和图21并使用图22和图23来说明表面应力传感器101的制造方法。此外，图22和图23的剖视图示出图20的空隙部41附近(空隙部41的左侧部)的截面。

表面应力传感器101的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、槽部形成工序、布线层形成工序以及去除工序。

(层叠体形成工序)

在层叠体形成工序中，首先，如图22的(a)所示，在成为支承基材10的材料的第一硅基板60的一个面，使用光刻和蚀刻技术来形成多个凹部62(沟槽)。此外，在图22的(a)中，仅示出成为空隙部41的凹部62。

接下来，对于形成有多个凹部62的第一硅基板60进行热氧化，在第一硅基板60的至少凹部62形成面形成热氧化膜61。

接下来，如图22的(b)所示，对于在凹部62形成面形成有热氧化膜61的第一硅基板60，使用粘接等各种接合技术贴合成为检测基材120的材料的第二硅基板64。此时，将第二硅基板64以覆盖多个凹部62的方式配置并贴合于第一硅基板60。由此，形成层叠体66(空腔晶圆)。

如上述那样，通过进行层叠体形成工序，从而在层叠体66的预定位置形成上下左右被第二硅基板64和形成在第一硅基板60上的热氧化膜61包围的空隙部41。此外，同时形成有未图示的空隙部42。

由此，在层叠体形成工序中，在成为支承基材10的第一硅基板60的一个面形成成为空隙部41、42的多个凹部62，在形成有凹部62的支承基材10的至少一个面形成热氧化膜61。之后，向支承基材10以覆盖多个凹部62的方式贴合成为检测基材120的第二硅基板64。由此，形成层叠体66，在该层叠体66中，在第一硅基板60与第二硅基板64之间设有空隙部41、42，且在空隙部41、42的外周，在支承基材10与检测基材120之间设有热氧化膜61。

此外，也可以是，对第一硅基板60整体进行热氧化而在第一硅基板60的表面、背面和侧面(图22中的上表面、下表面和左表面)整体形成热氧化膜61。在该情况下，通过在制造工序的最后利用切割刀片进行单片化，能够得到在支承基材10的两个面(图20中的上表面和下表面)形成有连接层111的表面应力传感器101。

(第一离子注入工序)

第一离子注入工序利用与上述第一实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在第一离子注入工序中，向检测基材120的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材120的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域(挠性电阻区域70)注入第一离子。

(第二离子注入工序)

第二离子注入工序利用与上述第一实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在第二离子注入工序中，向检测基材120的比注入有第一离子的区域(挠性电阻区域70)靠外侧的所选择出的区域注入第二离子(图23的(a))。

(热处理工序)

热处理工序利用与上述第一实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72(图23的(a))。

(槽部形成工序)

如图23的(b)所示，在槽部形成工序中，在热处理后的层叠体66的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧区域形成槽64a，其中，该槽64a贯通第二硅基板64且将热氧化膜61作为底面。槽64a是通过将光致抗蚀剂的图案(未图示)作为掩模实施干蚀刻而形成的。槽64a例如以沿着空隙部41、42的形状的形状形成于俯视时分别包围矩形形状的空隙部41、42的位置。接着，将槽64a的图案作为掩模而实施干蚀刻，如图23的(b)所示，形成贯通热氧化膜61且将第一硅基板60作为底面的槽61a。通过槽64a和槽61a，形成槽部125。槽部127也同样地形成。

由此，在槽部形成工序中，在检测基材120的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的分别包围空隙部41、42的位置，去除成为检测基材120的第二硅基板64和成为连接层111的热氧化膜61而形成槽部125、127(图23的(b))。

(布线层形成工序)

(去除工序)

因而，在去除工序中，将包含检测基材120的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜122a、122b、框架构件124(124a、124b)、连结部26、挠性电阻50。

(动作/作用)

第三实施方式的动作和作用具有与上述第一实施方式和第二实施方式相同的动作和作用，并且，通过槽部125、127，能够防止位于槽部125、127的外侧的连接层111a引起的应力传递至薄膜122a、122b。

此外，上述第三实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第三实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第三实施方式的效果)

若为第三实施方式的表面应力传感器101，则除了由第一实施方式的表面应力传感器1得到的效果之外，还能够起到以下记载的效果。

(1)在表面应力传感器101中，位于槽部125的内侧的连接层111b和框架构件124b分别自面积较大而容易产生应力的、位于槽部125外侧的连接层111a和框架构件124a分离。

其结果，即使在连接层111a产生了应力的情况下，也能够将该应力向槽部125释放，能够减少在连接层111a产生的应力对薄膜122a造成的影响。

(2)优选的是，形成为，槽部125、127与空隙部41、42外周之间的距离分别在槽部125与空隙部41之间的所有位置处、槽部127与空隙部42之间的所有位置处均相等。

其结果，能够使自薄膜122a的周围施加的应力和自薄膜122b的周围施加的应力大致均等，能够各向同性地减少表面应力传感器101的偏移。

(3)槽部125、127的一部分也可以形成为共用(一体)。通过该结构，能够将薄膜122a、122b更接近地配置，能够谋求表面应力传感器101的小型化。

另外，若为第三实施方式的表面应力传感器的制造方法，则除了由第一实施方式的表面应力传感器1的制造方法得到的效果之外，还能够发挥以下记载的效果。

(4)该第三实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、槽部形成工序、布线层形成工序以及去除工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，至少在支承基材10的形成有凹部62的面形成热氧化膜61，之后，向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合检测基材120，由此形成层叠体66，在该层叠体66中，在支承基材10与检测基材120之间设有空隙部40，且在空隙部41、42的外周，在支承基材10与检测基材120之间设有热氧化膜61。在第一离子注入工序中，向检测基材120的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材120的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材120的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子120。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在槽部形成工序中，在检测基材120的形成有形成挠性电阻50a～50d的挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的区域中，去除检测基材120和热氧化膜61而形成槽部125、127。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻电连接的布线层。在去除工序中，将包含检测基材120的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜122a、122b、框架构件124(124a、124b、124c)、连结部26以及挠性电阻50。

因此，除了由第一实施方式的制造方法得到的表面应力传感器1的效果之外，还能够利用简单的工序来减少在连接层111产生的应力对薄膜122a、122b造成的影响，能够实现精度较高的稳定的传感检测。

(第四实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第四实施方式。

(结构)

第四实施方式的表面应力传感器101是与第三实施方式同样的、设有多个传感器部且在传感器部的外周设有槽部的构造，并且，与第二实施方式的表面应力传感器1同样地，在支承基材10上具有连接层90。

其他结构与上述第二实施方式相同，因此省略说明。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图1～图19并使用图24～图26来说明表面应力传感器101的制造方法。此外，图24～图26的剖视图与第二实施方式中的通孔形成工序、空隙部形成工序和通孔密封工序(图17～图19)相对应。

表面应力传感器101的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及去除工序。

(层叠体形成工序)

在层叠体形成工序中，利用与上述第二实施方式相同的步骤(图16)来形成层叠体66，因此省略其说明。

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后在牺牲层92层叠检测基材120而形成层叠体66。

(第一离子注入工序)

在第一离子注入工序中，利用与上述第二实施方式相同的步骤(图16)来注入第一离子，因此省略其说明。

(第二离子注入工序)

在第二离子注入工序中，利用与上述第二实施方式相同的步骤(图16)来注入第二离子，因此省略其说明。

由此，在第二离子注入工序中，向检测基材120的比注入有第一离子的区域(挠性电阻区域70)靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。

(热处理工序)

在热处理工序中，利用与上述第二实施方式相同的步骤(图16)来进行热处理，因此省略其说明。

(通孔形成工序)

在通孔形成工序中，通过通常的光刻技术，在第二硅基板64的上侧的面形成通孔和槽的图案(未图示)。通孔的图案形成于第二硅基板64的与空隙部形成区域对应的区域。第二硅基板64的与空隙部形成区域对应的区域是检测基材120的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域。另外，槽的图案形成于第二硅基板64的空隙部形成区域的外侧的区域。第二硅基板64的空隙部形成区域的外侧的区域是检测基材120的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的区域。

接下来，将通孔的图案作为掩模来实施干蚀刻，如图24所示，在第二硅基板64形成通孔76和槽77。通孔76形成于第二硅基板64的与空隙部形成区域对应的区域。槽77以包围空隙部形成区域的方式形成于第二硅基板64的空隙部形成区域的外侧的区域。通孔76的直径和槽77的宽度例如设定为0.28[μm]，并设定为到达牺牲层92的深度。

由此，在通孔形成工序中，在检测基材120的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76，在检测基材120的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的区域形成贯通至牺牲层92的槽77。

(空隙部形成工序)

在空隙部形成工序中，通过使HFVapor通过通孔76和槽77向第一硅基板60所在侧渗透，从而仅选择性地蚀刻牺牲层92，如图25所示，在第一硅基板60与第二硅基板64之间形成空隙部40和槽93。

由此，在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，将配置于挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92的一部分去除而在支承基材10与检测基材120之间设置空隙部40。另外，在空隙部形成工序中，利用经由槽77进行的蚀刻，将检测基材120的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的区域的牺牲层92去除而由槽77和槽93形成槽部125。此外，使用形成于未图示的位置的槽，形成图20所示的槽部127。

(通孔密封工序)

在通孔密封工序中，利用与上述第二实施方式相同的步骤来进行通孔76的密封，因此省略其说明。在通孔密封工序中，如图26所示，利用氧化膜94来密封通孔76和槽77。

由此，在通孔密封工序中，在检测基材120的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76和槽77。

(布线层形成工序)

由此，在布线层形成工序中，形成与挠性电阻电连接的布线层。

(去除工序)

因而，在去除工序中，将包含检测基材120的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜122a、122b、框架构件124(124a、124b)、连结部26、挠性电阻。

(动作/作用)

第四实施方式的动作和作用与上述第三实施方式相同，因此省略其说明。

此外，上述第四实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第四实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

例如，在通孔形成工序中，说明了对于第二硅基板64在形成通孔76的同时形成槽77的结构，但槽77也可以在与形成通孔76的工序不同的工序中形成。在该情况下，空隙部40和槽93也可以在不同的工序中形成。即，也可以是，在形成通孔76之后形成空隙部40，在不同的工序中，在形成槽77之后形成槽93。

(第四实施方式的效果)

若为第四实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第四实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、槽部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及去除工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后在牺牲层92层叠检测基材120而形成层叠体66。在第一离子注入工序中，向检测基材120的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材120的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材120的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子120。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在通孔形成工序中，在检测基材120的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。另外，在通孔形成工序中，在检测基材120的形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域的外侧的区域形成槽77，其中，该槽77贯通至牺牲层92且俯视时包围所述预先设定的区域。在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，将配置于挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92去除而在支承基材10与检测基材120之间设置空隙部40。在槽部形成工序中，利用经由槽77进行的蚀刻，将牺牲层92的自槽77暴露的部分去除而形成贯通检测基材120(第二硅基板64)和牺牲层92的槽部。在通孔密封工序中，在检测基材120的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76和槽77。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。在去除工序中，将包含检测基材120的中心的预先设定的薄膜设定区域84的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜122a、122b、框架构件124(124a、124b)、连结部26和挠性电阻50。

因此，除了由第二实施方式的制造方法得到的表面应力传感器1的效果以外，还能够利用简单的工序来减小在连接层111产生的应力对薄膜122a、122b造成的影响，能够实现精度较高的稳定的传感检测。

＜实施例＞

参照第一实施方式和第二实施方式，并通过以下记载的实施例来说明实施例的表面应力传感器1和比较例的表面应力传感器。

(实施例)

实施例的表面应力传感器1具有与在第一实施方式中说明的表面应力传感器相同的结构，即，具有如下结构：支承基材形成为柱状，支承基材10存在于薄膜22与封装基板2之间(参照图14)。

(比较例)

在比较例的表面应力传感器中，支承基材形成为筒状，薄膜具有悬浮在空中的结构(参照图13)。

(性能评价)

对于实施例的表面应力传感器1和比较例的表面应力传感器，分别对因温度的上升(上升10[℃])而使封装基板伸长的状况下的输出的变化进行检测，由此通过模拟进行了性能评价。

(评价结果)

检测了封装基板伸长的状况下的输出的变化，其结果，实施例与比较例相比，输出的变化程度为1/3左右。

由此，确认了，与比较例的表面应力传感器相比，在实施例的表面应力传感器1中，能够将因封装基板的变形而施加于薄膜的应力减小至1/3左右。

(第五实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第五实施方式。

第五实施方式的发明涉及表面应力传感器和表面应力传感器的制造方法，该表面应力传感器例如是具有带可动部的MEMS构造的半导体装置，通过对形成于基材的空隙部进行压力释放而形成了可动部。

在作为各种传感器而正在实用化的构造即MEMS构造的器件中，在蚀刻加工时，膜基材的膜厚变薄，有可能发生断裂。此外，膜基材是指形成向形成空隙部的空腔的上方配置的层的基材，向空腔的上方配置的层是形成可动部的层。

对此，公开了通过预先在膜基材上设置缺口来抑制膜基材的断裂的方法。然而，若预先对膜基材设置缺口的技术应用于通过一次蚀刻来对膜基材进行图案化而形成可动部的方法，则难以抑制膜基材的断裂。

在第五实施方式中，对能够抑制在伴随着压力释放的加工时产生的膜基材的断裂的表面应力传感器和表面应力传感器的制造方法进行说明。

(结构)

参照图1～图5并使用图27～图30来说明第五实施方式的结构。

图27～图30中所示的表面应力传感器201例如是针对气体、液体对味觉、嗅觉进行检测的表面应力传感器所使用的元件。另外，表面应力传感器201与第一实施方式的表面应力传感器1同样地具备封装基板2、连接部4和支承基材10，但在具备膜基材220来替代检测基材20这点上与第一实施方式的表面应力传感器1不同。

以下，详细说明膜基材220。此外，对于封装基板2、连接部4和支承基材10省略说明。

(膜基材)

膜基材220层叠于支承基材10的一个面(在图28中为上侧的面)，呈一体地形成有薄膜22、框架构件24、连结部26和周边膜部28。另外，在薄膜22的一个面设有受体30。在此，薄膜22、框架构件24、连结部26和受体30为与第一实施方式的检测基材20中的薄膜22、框架构件24、连结部26和受体30相同的结构，因此省略说明。

此外，在第五实施方式中说明的具备膜基材220的结构也能够应用于在薄膜22上未设有受体30的结构。即，在第五实施方式中说明的结构也能够应用于表面应力传感器以外的膜基材的MEMS构造的器件即中空构造元件，该膜基材配置在形成空隙部的空腔的上方。

在第五实施方式中，作为一个例子，说明形成膜基材220的材料使用硅的情况。

另外，对于形成膜基材220的材料，使用支承基材10的线膨胀系数与膜基材220的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下的材料。

在第五实施方式中，说明使形成膜基材220的材料和形成支承基材10的材料为相同材料的情况。

以下，详细说明周边膜部28。

(周边膜部)

周边膜部28连结于框架构件24，且从薄膜22的厚度方向观察时被薄膜22、框架构件24、以及连结部26包围。

如图27和图30所示，在第五实施方式中，作为一个例子，说明膜基材220具备四个周边膜部28a～28d的情况。

周边膜部28a被薄膜22、框架构件24、连结部26a以及连结部26d包围。周边膜部28b被薄膜22、框架构件24、连结部26a以及连结部26c包围。周边膜部28c被薄膜22、框架构件24、连结部26b以及连结部26c包围。周边膜部28d被薄膜22、框架构件24、连结部26b以及连结部26d包围。

在薄膜22、四个连结部26a～26d以及四个周边膜部28a～28d这三者与支承基材10之间设有空隙部40。此外，在图27中，用虚线示出从表面应力传感器201的膜基材220上侧观察时的空隙部40的形成位置。

此外，在溶液中使用表面应力传感器201的情况下，空隙部40也可以充满溶液。

空隙部40作为在膜基材220的加工过程中薄膜22向支承基材10侧挠曲时防止薄膜22贴附于支承基材10的空间而发挥功能。

在各周边膜部28a～28d形成有贯通至空隙部40的贯通部DP。

在第五实施方式中，作为一个例子，说明在一个周边膜部28形成有三个贯通部DP的情况。三个贯通部DP各自的中心点配置于成为直角三角形的顶点的位置。

另外，在第五实施方式中，作为一个例子，说明使贯通部DP的开口形状形成为圆形的情况。

另外，从薄膜22的厚度方向观察时，在薄膜22和连结部26这两者与周边膜部28之间形成有狭缝SL。

狭缝SL使膜基材220的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图27中为上侧的面)和空隙部40相连通。

在第五实施方式中，膜基材220具备四个周边膜部28a～28d。因此，在第五实施方式中，说明在膜基材220形成有四个狭缝SLa～SLd的情况。

狭缝Sla形成于薄膜22、连结部26a和连结部26d这三者与周边膜部28a之间。狭缝SLb形成于薄膜22、连结部26a和连结部26c这三者与周边膜部28b之间。狭缝SLc形成于薄膜22、连结部26b和连结部26c这三者与周边膜部28c之间。狭缝SLd形成于薄膜22、连结部26b和连结部26d这三者与周边膜部28d之间。

如图29中所示，从薄膜22的厚度方向观察时的狭缝SL的宽度WS小于贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin。此外，最小距离DSmin是贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的距离中的最小(最短)的距离。

在第五实施方式中，作为一个例子，将狭缝SL的宽度WS设定在0.5[μm]以上且5[μm]以下的范围内。

同样地，在第五实施方式中，作为一个例子，将最小距离DSmin设定在1[μm]以上且10[μm]以下的范围内。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图27～图30和图6～图12并使用图31～图33来说明表面应力传感器201的制造方法。此外，图32是与图30的Z－Z线截面的位置对应的剖视图，图6～图12是与图30的Y－Y线截面的位置对应的剖视图。

表面应力传感器201的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序以及蚀刻工序。第五实施方式所记载的表面应力传感器的制造方法在具备区域设定工序这点和具备蚀刻工序来替代第一实施方式的去除工序这点上与第一实施方式的表面应力传感器的制造方法不同。

(层叠体形成工序)

层叠体形成工序利用与图6的(a)和图6的(b)所示的第一实施方式的层叠体形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

如上述那样，通过进行层叠体形成工序，从而在层叠体66的预定位置形成上下左右被硅(第一硅基板60、第二硅基板64)包围的空隙部40。此外，在层叠体形成工序中，通常，在大气压环境下或减压后的环境下将第二硅基板64贴合于第一硅基板60。

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，然后向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合成为膜基材220的第二硅基板，由此形成在支承基材10与膜基材220之间设有空隙部40的层叠体66。

(区域设定工序)

在区域设定工序中，对于膜基材220的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面，如图31中所示，设定薄膜设定区域84、框架构件形成区域324、连结部形成区域326、周边膜部形成区域328。

薄膜设定区域84是膜基材220中的形成薄膜22的区域。框架构件形成区域324是膜基材220中的形成框架构件24的区域。连结部形成区域326是膜基材220中的形成连结部26的区域。周边膜部形成区域328是膜基材220中的从层叠方向观察时被薄膜设定区域84、框架构件形成区域324以及连结部形成区域326包围的区域，是形成周边膜部28的区域。此外，“层叠方向”是将支承基材10和膜基材220层叠的方向，是与薄膜22的厚度方向相同的方向。

并且，在区域设定工序中，如图31中所示，至少对于连结部形成区域326设定挠性电阻形成区域370且对于挠性电阻形成区域370的周边部(例如框架构件形成区域324、连结部形成区域326)设定低电阻形成区域372。

挠性电阻形成区域370是在第一离子注入工序中注入第一离子的区域。低电阻形成区域372是比挠性电阻形成区域370靠外侧的区域，是在第二离子注入工序中注入第二离子的区域。

(第一离子注入工序)

第一离子注入工序利用与图7所示的第一实施方式的第一离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。在第一离子注入工序中，如图31所示，对于选择性地向挠性电阻形成区域370注入第一离子。

由此，在第一离子注入工序中，向膜基材220的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的挠性电阻形成区域370注入第一离子。

(第二离子注入工序)

第二离子注入工序利用与图7所示的第一实施方式的第二离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。在第二离子注入工序中，如图31中所示，向低电阻形成区域372注入第二离子。

由此，在第二离子注入工序中，向比挠性电阻形成区域370靠外侧的低电阻形成区域372注入第二离子。

(热处理工序)

热处理工序利用与上述第一实施方式的热处理工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在挠性电阻形成区域370形成挠性电阻区域70，且在低电阻形成区域372形成低电阻区域72。

(布线层形成工序)

布线层形成工序利用与图8的(a)和图8的(b)、图9的(a)和图9的(b)、图10的(a)和图10的(b)、图11的(a)和图11的(b)和图12所示的第一实施方式的布线层形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82(在图12中示出)。

(蚀刻工序)

在蚀刻工序中，如图32中所示，从成为膜基材220的第二硅基板64中的、周边膜部形成区域328的同与空隙部40相对的面所在侧相反的那一侧的面以贯通至空隙部40的方式实施蚀刻(干蚀刻)而形成贯通部DP。

除此之外，在蚀刻工序中，如图32中所示，从成为膜基材220的第二硅基板64中的、周边膜部形成区域328的同与空隙部40相对的面所在侧相反的那一侧的面以贯通至空隙部40的方式实施蚀刻速率比贯通部DP的蚀刻速率小的蚀刻。由此，形成狭缝SL。另外，狭缝SL形成于薄膜设定区域84和连结部形成区域326这两者与周边膜部形成区域328之间。

此外，在图32中，为了进行说明，省略了空隙部40、第一硅基板60、凹部62、第二硅基板64、贯通部DP以及狭缝SL以外的图示。

在第五实施方式中，作为一个例子，说明在蚀刻工序中通过以使狭缝SL的宽度WS小于贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin的方式进行蚀刻的情况。由此，在第五实施方式中，使形成狭缝SL的蚀刻的蚀刻速率小于形成贯通部DP的蚀刻的蚀刻速率。

贯通部DP和狭缝SL使用光刻和蚀刻技术而形成。

使形成狭缝SL和贯通部DP的光掩模的结构为设有狭缝SL的宽度WS小于最小距离DSmin的图案的结构。

另外，形成贯通部DP的蚀刻和形成狭缝SL的蚀刻同时进行。

在第五实施方式中，作为一个例子，说明在蚀刻工序中使贯通部DP的开口形状形成为圆形的情况。

因而，在蚀刻工序中，通过形成狭缝SL，从而在薄膜设定区域84形成薄膜22，在框架构件形成区域324形成框架构件24。除此之外，在连结部形成区域326形成连结部26，在周边膜部形成区域328形成周边膜部28。

(动作/作用)

参照图27～图32并使用图33来说明第五实施方式的动作和作用。

在将表面应力传感器201用作例如嗅觉传感器时，将受体30配置在含有气味成分的气体的气氛中，使气体所含有的气味成分吸附于受体30。

当气体的分子吸附于受体30而在受体30产生应变时，表面应力施加于薄膜22，薄膜22例如沿厚度方向以5[μm]以内的位移幅度挠曲。

在制造表面应力传感器201时，对设有空隙部40的层叠体66的第二硅基板64进行蚀刻加工，在该蚀刻加工中，切除第二硅基板64的一部分而使第二硅基板64开口，由此使空隙部40的内压释放(伴随有压力释放)。

在此，在膜基材220仅形成狭缝SL的情况下，例如，如图33的(a)中所示，在保持着空隙部40的内压的状态下，在第二硅基板64的形成狭缝SL的位置(狭缝形成位置)进行蚀刻加工。蚀刻工序(干蚀刻)在大部分情况下在减压后的环境下进行。另一方面，将第二硅基板64贴合于第一硅基板60的层叠体形成工序通常在大气压环境下或减压后的环境下进行。因此，在大气压环境下进行层叠体形成工序的情况下，如图33的(a)中所示，空隙部40的内压Pi高于层叠体的外压Po(Po＜Pi)。

因而，如图33的(b)中所示，当进行蚀刻加工而使狭缝形成位置的膜厚变薄时，如图33的(c)中所示，由于外压Po与内压Pi的压力差，处于大气压气氛的空隙部40一下子被释放。由此，第二硅基板64发生断裂，因此狭缝SL的形状成为预料不到的异常形状，存在薄膜22、连结部26的挠曲被阻碍，挠性电阻50所具有的电阻值的变化成为异常的值的担忧。此外，第二硅基板64的断裂是在不同的压力环境下进行层叠体形成工序和蚀刻加工时产生的。因此，例如即使在层叠体形成工序和蚀刻工序均在减压环境下进行的情况下，若层叠体形成工序中的减压和蚀刻工序中的压力存在差异，则仍会产生第二硅基板64的断裂。

与此相对，在第五实施方式中，将为了使薄膜22和连结部26挠曲而形成的狭缝SL的宽度WS设为小于贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin。

由此，在伴随着压力释放的蚀刻加工时，膜基材220中的形成贯通部DP的部分先于膜基材220中的形成狭缝SL的部分贯通至空隙部40。

因此，空隙部40的内部与外部之间的压力差(外压Po与内压Pi之间的压力差)消失，能够抑制在伴随着压力释放的加工时产生的膜基材220的断裂。

即，若为第五实施方式，则由于干蚀刻的微负载效应，对于最小距离DSmin比宽度WS大的贯通部DP，该贯通部DP的蚀刻比狭缝SL的蚀刻进行得快。

并且，当形成有蚀刻比狭缝SL的蚀刻进行得快的贯通部DP且空隙部40与外部空气连通时，外压Po和内压Pi成为平衡状态，因此即使在膜基材220中的形成狭缝SL的部分进行蚀刻，也能够避免由压力差引起的断裂。

因此，因外压Po与内压Pi的压力差而产生的断裂仅在贯通部DP产生，不在狭缝SL产生。由此，第二硅基板64中的因断裂而成为预料不到的异常形状的位置仅为贯通部DP。由此，能够提高对狭缝SL进行蚀刻加工时的加工精度。

另外，贯通部DP形成于与薄膜22和连结部26的变形(挠曲)无关的部分。

因此，即使在膜基材220中的形成贯通部DP的部分发生断裂而使贯通部DP的形状成为预料不到的异常形状的情况下，也不会对薄膜22和连结部26的挠曲造成影响。

因而，若为第五实施方式的结构，则狭缝SL的形状稳定为期望的形状，能够抑制薄膜22、连结部26的挠曲被阻碍的情况，因此能够抑制表面应力传感器201的测量精度下降。

此外，上述第五实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第五实施形态，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第五实施方式的效果)

若为第五实施方式的表面应力传感器201，则能够发挥以下记载的效果。

(1)在周边膜部28形成有贯通至空隙部40的贯通部DP，从薄膜22的厚度方向观察时，在薄膜22和连结部26这两者与周边膜部28之间形成有狭缝SL。除此之外，狭缝SL的宽度WS小于贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin。

因此，贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin大于为了使薄膜22挠曲而形成的狭缝SL的宽度WS。

其结果，在伴随着压力释放的蚀刻加工时，膜基材220中的形成贯通部DP的部分先于膜基材220中的形成狭缝SL的部分贯通至空隙部40。

由此，空隙部40的内部与外部的压力差消失，因此能够提供能抑制在伴随着压力释放的加工时产生的膜基材220的断裂的表面应力传感器201。

(2)仅在周边膜部28形成有贯通部DP。

其结果，贯通部DP因在形成贯通部DP时产生的空隙部40的内部与外部的压力差而成为外周部发生了断裂的形状，但由于贯通部DP设于周边膜部28，因此对传感器的动作没有影响。另外，能够通过一次的蚀刻加工形成狭缝SL和用于释放压力的贯通部DP。

(3)贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin在1[μm]以上且10[μm]以下的范围内。

其结果，在伴随着压力释放的蚀刻加工时，容易使膜基材220中的形成贯通部DP的部分先于膜基材220中的形成狭缝SL的部分贯通至空隙部40。

(4)狭缝SL的宽度WS在0.5[μm]以上且5[μm]以下的范围内。

其结果，在使薄膜22和连结部26变形时，能够抑制薄膜22、连结部26这两者与周边膜部28相接触。

(5)还具备挠性电阻50，该挠性电阻50设于连结部26中的至少一个连结部26，该挠性电阻50的电阻值与在连结部26产生的挠曲相应地变化。

其结果，能够利用挠性电阻50所引起的朝向X方向和Y方向的应力来检测挠性电阻50的电阻值的相对电阻变化，能够判断作为对象的分子是否吸附于受体30。

由此，能够将表面应力传感器201使用于针对气体、液体对味觉、嗅觉进行检测的表面应力传感器。

另外，若第五实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(6)该第五实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序以及蚀刻工序。并且，在蚀刻工序中，利用蚀刻来形成贯通部DP，且利用蚀刻速率比贯通部DP的蚀刻速率小的蚀刻来形成狭缝SL。除此之外，在蚀刻工序中，通过形成狭缝SL，从而形成薄膜22、框架构件24、连结部26以及周边膜部28。

因此，在伴随着压力释放的蚀刻加工时，膜基材220中的形成贯通部DP的部分先于膜基材220中的形成狭缝SL的部分贯通至空隙部40。

其结果，空隙部40的内部与外部之间的压力差消失，因此能够提供一种能抑制伴随着压力释放的加工时产生的膜基材220的断裂的表面应力传感器201的制造方法。

(7)在蚀刻工序中，以使狭缝SL的宽度WS小于贯通部DP的隔着中心相对的内壁面间的最小距离DSmin的方式进行蚀刻。由此，使形成狭缝SL的蚀刻的蚀刻速率小于形成贯通部DP的蚀刻的蚀刻速率。

其结果，在伴随着压力释放的蚀刻加工时，膜基材220中的形成贯通部DP的部分先于膜基材220中的形成狭缝SL的部分贯通至空隙部40，空隙部40的内部与外部之间的压力差消失。

(8)在区域设定工序中，还对于连结部形成区域326设定注入第一离子的区域即挠性电阻形成区域370。除此之外，对于连结部形成区域326设定低电阻形成区域372，该低电阻形成区域372是比挠性电阻形成区域370靠外侧的区域，且是注入第二离子的区域。该第五实施方式的表面应力传感器的制造方法还具备第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序。

其结果，能够提供一种能使用于针对气体、液体对味觉、嗅觉进行检测的表面应力传感器的、表面应力传感器201的制造方法。

(第五实施方式的变形例)

(1)在第五实施方式中，仅在周边膜部28形成了贯通部DP，但并不限定于此。即，也可以在支承基材10的与空隙部40相对的部分(侧面、下表面)形成贯通部DP。

在该情况下，贯通部DP在狭缝SL之前，例如不是通过蚀刻，而是通过使用了激光束、工具的切削加工而形成。

(2)在第五实施方式中，使贯通部DP的开口形状形成为圆形，但并不限定于此。即，也可以使贯通部DP的开口形状形成为三角形、四边形以上的多边形、被曲线包围的形状、宽度比狭缝SL宽的线状的开口等圆形以外的形状。

(3)在第五实施方式中，形成了挠性电阻区域70、低电阻区域72、以及布线层82，但并不限定于此，如图34中所示，也可以为不形成挠性电阻区域、低电阻区域以及布线层的结构。

(4)在第五实施方式中，通过在成为支承基材10的材料的第一硅基板60的一个面形成凹部62，从而在薄膜22与支承基材10之间形成了空隙部40，但并不限定于此。即，也可以是，通过在成为膜基材220的材料的第二硅基板64的与支承基材10相对的面形成凹部，从而在薄膜22与支承基材10之间形成空隙部40。

(5)在第五实施方式中，设为在两对连结部即四个连结部26a～26d分别具有挠性电阻50a～50d的结构，但并不限定于此。即，也可以设为在一对连结部即两个连结部26分别具有挠性电阻50的结构。

(6)在第五实施方式中，设为在四个连结部26a～26d全部具有挠性电阻50的结构，但并不限定于此，也可以设为在至少一个连结部26具有挠性电阻50的结构。

(7)在第五实施方式中，使连接部4的面积为在从薄膜22的厚度方向观察时小于薄膜22的面积的值，但并不限定于此，也可以使连接部4的面积大于或等于薄膜22的面积。

(8)在第五实施方式中，使连接部4的形状为圆形，但并不限定于此，也可以使连接部4的形状例如为方形。另外，也可以形成多个连接部4。

(9)在第五实施方式中，使形成膜基材220的材料和形成支承基材10的材料为相同材料，但并不限定于此，也可以使形成膜基材220的材料和形成支承基材10的材料为不同的材料。

在该情况下，通过使膜基材220的线膨胀系数与支承基材10的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下，能够使与封装基板2的变形对应的、膜基材220的变形量与支承基材10的变形量的差减少。由此，能够抑制薄膜22的挠曲。

(10)在第五实施方式中，使支承基材10的线膨胀系数为5.0×10^－6/℃以下，但并不限定于此，也可以使支承基材10的线膨胀系数为1.0×10^－5/℃以下。

即使在该情况下，也能够提高支承基材10的刚性，能够使与由温度变化等引起的封装基板2的变形相对的、膜基材220的变形量减少。

(第六实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第六实施方式。

(结构)

参照图8～图12和图15～图19并使用图27～图30来说明第六实施方式的结构。

在第六实施方式的结构中，如图15所示，框架构件24经由连接层90连接于支承基材10的同与封装基板2相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图15中为上侧的面)，除该点之外，与上述第五实施方式相同。即，第六实施方式的结构与第五实施方式的表面应力传感器201同样地具有膜基材220，该膜基材220具备设有贯通部DP的周边膜部28。

连接层90使用二氧化硅(SiO₂)等来形成。

其他结构与上述第五实施方式相同，因此省略说明。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图27～图30并使用图16～图19和图31来说明表面应力传感器201的制造方法。此外，图16～图19的剖视图与图30的Y－Y剖视图相对应。另外，对于与上述第二实施方式同样的结构，有时省略说明。

表面应力传感器201的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序以及蚀刻工序。第六实施方式所记载的表面应力传感器的制造方法在具备区域设定工序这点和具备蚀刻工序来替代第二实施方式的去除工序这点上与第二实施方式的表面应力传感器的制造方法不同。

(层叠体形成工序)

层叠体形成工序利用与图16所示的第二实施方式的层叠体形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面层叠牺牲层92，然后在牺牲层92层叠膜基材220而形成层叠体66。

(区域设定工序)

区域设定工序利用与图31所示的第五实施方式的区域设定工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(第一离子注入工序)

第一离子注入工序利用与图16所示的第二实施方式的第一离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。在第一离子注入工序中，如图31所示，选择性地向挠性电阻形成区域370注入第一离子。

(第二离子注入工序)

第二离子注入工序利用与图16所示的第二实施方式的第二离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。在第二离子注入工序中，如图31中所示，向低电阻形成区域372注入第二离子。

(热处理工序)

热处理工序利用与上述第五实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(通孔形成工序)

在通孔形成工序中，利用与图17所示的第二实施方式的通孔形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在通孔形成工序中，在薄膜设定区域84、连结部形成区域326和周边膜部形成区域328中的至少一个区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。

(空隙部形成工序)

空隙部形成工序利用与图18所示的第二实施方式的空隙部形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，去除配置在薄膜形成区域84、连结部形成区域326以及周边膜部形成区域328这三者与支承基材10之间的牺牲层92。由此，在支承基材10与膜基材220之间设置空隙部40。

(通孔密封工序)

通孔密封工序利用与图19所示的第二实施方式的通孔密封工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。此外，形成通孔的图案的位置设定于薄膜设定区域84、连结部形成区域326和周边膜部形成区域328中的至少一个区域。

由此，在通孔密封工序中，在膜基材220的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76。

(布线层形成工序)

布线层形成工序利用与图8的(a)和图8的(b)、图9的(a)和图9的(b)、图10的(a)和图10的(b)、图11的(a)和图11的(b)以及图12所示的第一实施方式的布线层形成工序同样的步骤来进行，因此省略其说明。

(蚀刻工序)

蚀刻工序利用与图32所示的第五实施方式的蚀刻工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(动作/作用)

第六实施方式的动作和作用与上述第五实施方式相同，因此省略其说明。

此外，上述第六实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第六实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第六实施方式的效果)

若为第六实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第六实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、区域设定工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序和蚀刻工序。并且，在蚀刻工序中，利用蚀刻来形成贯通部DP，且利用蚀刻速率比贯通部DP的蚀刻速率小的蚀刻来形成狭缝SL。除此之外，在蚀刻工序中，通过形成狭缝SL，从而形成薄膜222、框架构件24、连结部26以及周边膜部28。

(第七实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第七实施方式。

第七实施方式的发明涉及表面应力传感器、特别是涉及与压电电阻悬臂型传感器相比具有较高的灵敏度的膜型的表面应力传感器(MSS)和表面应力传感器的制造方法。

作为在收集相当于人类的五感的信息的传感器、特别是作为人类接受化学物质而感觉到的味觉、嗅觉的传感器中使用的技术，例如存在具有压电电阻构件的表面应力传感器的技术。

在具有压电电阻构件的表面应力传感器中，例如，通过喷墨式点样(日文：インクジェットスポッティング)技术在平坦构件之上涂敷作为聚乙烯亚胺(PEI)溶液的溶剂，由此形成溶剂的层，形成吸附检体的受体(receptor)。

在此，为了在平坦构件上高效地引起表面应力，期望检查体仅吸附于平坦构件的表面(平坦构件的上侧的面)，因此仅在平坦构件的表面形成受体的做法成为维持较高的传感器灵敏度的重要的一点。

因此，在以往的具有压电电阻构件的表面应力传感器中，通过实时侧面监测(日文：側面モニタリング)来观察堆积溶剂的工艺，确认了溶剂未从平坦构件的表面溢出。

另外，在将溶剂涂敷于平坦构件时，平坦构件的润湿性成为问题。通常，为了将因检查体吸附而产生的表面应力高效地传递至悬臂，需要受体与平坦构件的紧贴性较高。即，期望平坦构件的表面具有较高的润湿性(亲液性)。

然而，若平坦构件的表面为亲液性，则溶剂容易在平坦构件的表面流动，因此难以使溶剂停留于在平坦构件上设定的预定的区域内。而且，当溶剂从平坦构件的端部溢出并蔓延到平坦构件的背面(平坦构件的下侧的面)时，由于来自平坦构件的表面和背面这两个面的竞争的力，因此在平坦构件上几乎不产生表面应力。

因而，需要通过对堆积溶剂的工艺进行观察的作业等来确保仅在平坦构件的表侧涂敷有受体。然而，这样的花费工夫的工艺不适合量产，另外，在成品率方面存在改善的余地。

本发明是关注到以往的未解决的问题而完成的，其目的在于提供能够通过控制形成受体的工艺来维持较高的传感器灵敏度的表面应力传感器和表面应力传感器的制造方法。

(结构)

使用图35～图57来说明第七实施方式的结构。

图35～图39中所示的表面应力传感器301例如使用于对味觉、嗅觉进行检测的传感器。表面应力传感器301与第一实施方式的表面应力传感器1同样地具备封装基板2、连接部4、支承基材10，但在具备检测基材320来替代检测基材20这点上与第一实施方式的表面应力传感器1不同。此外，图37是图36的VIII－VIII剖视图，图38是图36的IX－IX剖视图。在图37和图38中，为了进行说明，省略了封装基板2和连接部4的图示。

以下，详细说明检测基材320。此外，对于封装基板2、连接部4和支承基材10省略说明。

(检测基材)

检测基材320层叠于支承基材10的一个面(在图35中为上侧的面)，呈一体地形成有薄膜322、框架构件24和连结部26。在此，框架构件24和连结部26、以及受体30是与第一实施方式的检测基材20中的框架构件24和连结部26、以及受体30相同的结构，因此省略说明。

在第七实施方式中，作为一个例子，说明形成检测基材320的材料使用硅的情况。

另外，对于形成检测基材320的材料，使用支承基材10的线膨胀系数与检测基材320的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下的材料。

在第七实施方式中，说明使形成检测基材320的材料和形成支承基材10的材料为相同材料的情况。

以下，详细说明薄膜322。

(薄膜)

薄膜322形成为板状。

在第七实施方式中，作为一个例子，说明使薄膜322形成为圆板状的情况。

另外，薄膜322是n型半导体层。

另外，在薄膜322的一个面(在图35中为上侧的面)形成有氧化膜SO(硅氧化膜)。此外，氧化膜SO只要为相对于受体的润湿性较高的材料即可，并不限定于硅氧化膜。

并且，在薄膜322的一个面设有凹凸图案52。此外，在后面说明凹凸图案52。

在薄膜322的一个面(在图35中为上侧的面)涂敷有受体30(receptor)。此外，在之后的说明中，有时将薄膜322的一个面记载为“薄膜322的表面”。

如图40所示，在薄膜322的表面设定有受体形成区域31，受体30形成在受体形成区域31之上。

受体形成区域31是包含薄膜322的表面的中心的区域，其预先设定。此外，涂敷受体30的面积优选较大，因此，受体形成区域31优选较大。

因而，支承基材10配置为，连接于框架构件24而在薄膜322和连结部26这两者与支承基材10之间设有空隙(空隙部40)。除此之外，从薄膜322的厚度方向观察时，支承基材10与薄膜322和连结部26这两者重叠。

(凹凸图案)

凹凸图案52设于薄膜322的表面中的、距所述框架构件24的距离小于受体形成区域31(参照图40)距框架构件24的距离的区域，且凹凸图案52的表面的粗糙度形成为大于受体形成区域31的表面的粗糙度。在图39中，为了简化图示，凹凸图案52被表示为形成凹凸的区域，而不是凹凸。

另外，凹凸图案52由多个凸部(突起、支柱)或多个凹部(孔、通孔)连续地重复而成的图案形成。在第七实施方式中，作为一个例子，对将凸部形成为圆柱状的情况(凹凸图案52由支柱和空隙形成的情况)、由圆形的孔形成凹部的情况(凹凸图案52是形成于薄膜322的通孔的情况)进行说明。此外，凸部例如也可以形成为方柱状、金字塔形状。另外，凹部例如也可以由多边形的孔、槽形成。

另外，凹凸图案52在薄膜322的整周范围内呈同心圆状配置于薄膜322的表面中的、距框架构件24的距离小于受体形成区域31距框架构件24的距离的区域。

如上所述，在薄膜322的表面形成有氧化膜SO，在氧化膜SO上的形成于比凹凸图案52靠内侧的部分涂敷有受体30。

另外，如上所述，受体30的涂敷面积优选较大。因此，凹凸图案52形成于薄膜322的表面中的、在可能的范围内接近薄膜322的外周的区域。

如图40中所示，凹凸图案52的截面是凸部或凹部紧密排列而成的形状。凹凸图案52所形成的槽的深度是不在厚度方向上贯通薄膜322的程度的深度。如此，已知的是，由凸部或凹部紧密排列而成的形状形成的图案的表面表现出疏液性，通常被称作莲花效应(日文：ロータス効果)。这是通过公知的卡西定律而在物理上也进行了解释的现象。

此外，在图40中，为了进行说明，仅图示了凹凸图案52的截面中的、图36所示的XI－XI线的部分的剖视图，由此作为形成有多个槽的结构而图示了凹凸图案52的截面。然而，凹凸图案52的实际的构造是多个凸部或多个凹部空开间隔地配置的构造。

而且，受体30是通过利用喷墨式点样技术等对薄膜322的中心附近涂敷PEI溶液等而形成的。

因此，由于形成于薄膜322的最表层的氧化膜SO的润湿性较高，因而涂敷于薄膜322的表面的PEI溶液紧贴性良好地分布于薄膜322的表面。

另一方面，涂敷于薄膜322的表面的PEI溶液由于氧化膜SO所具有的较高润湿性而容易朝向薄膜322的外周流出，但通过凹凸图案52的莲花效应，PEI溶液向薄膜322外周部的流出被遮挡。由此，能够对薄膜322的中心附近高效地涂敷受体30。

此外，凹凸图案52并不限定于在整周范围内配置于距框架构件24的距离小于受体形成区域31距框架构件24的距离的区域的结构。同样地，凹凸图案52的配置并不限定于同心圆状。另外，薄膜322的形状并不限定于圆形。

作为薄膜322和凹凸图案52的结构的变形例，例如，存在图41～图43中所示的结构。

即，如图41的(a)中所示，也可以是，凹凸图案52未在整周范围内配置，而为在局部存在缝隙的结构，如图41的(b)中所示，也可以将凹凸图案52配置为四边形。另外，如图41的(c)中所示，也可以为在配置于四边形的凹凸图案52的局部存在缝隙的结构。

在凹凸图案52的局部存在缝隙的结构例如能够应用于根据形成受体30的PEI溶液的粘度而无需一定在整周范围内配置凹凸图案52的情况。此外，在凹凸图案52的局部存在缝隙的结构中，在存在缝隙的部分，与没有缝隙的部分相比，相邻的凸部的间隔或相邻的凹部的间隔足够大，由此，在宏观上，看上去凹凸图案52存在缝隙。

另外，如图42的(a)～图42的(c)中所示，也可以是，通过对凹凸图案52的形状进行设计，从而使受体30形成为特定的形状。

例如，如图42的(a)中所示，也可以使凹凸图案52形成为如下形状：凹凸图案52的外周是沿着薄膜322的外周延伸的圆形形状，在薄膜322的中心部具有未形成有凹凸图案52的十字区域。在此，在图42的(a)中，示出了十字的端部朝向四个连结部26附近形成的例子。在该情况下，受体30在未形成有凹凸图案52的十字区域(疏液性较低的区域)上例如形成为十字形状。因此，能够在形成有挠性电阻50a～50d的连结部26附近选择性地形成受体30，能够将薄膜322的挠曲高效地传递至挠性电阻50。由此，也能够减少所涂敷的受体30的量。

另外，如图42的(b)中所示，也可以使凹凸图案52形成为如下形状：凹凸图案52的外周是沿着薄膜322的外周延伸的圆形形状，在薄膜322的中心部具有未形成有凹凸图案52的十字区域。在此，图42的(b)中，示出了十字的端部朝向四个连结部26之间的薄膜322的圆弧状的外周形成的例子。在该情况下，受体30在未形成有凹凸图案52的十字区域上例如形成为十字形状。在设置图42的(b)所示的凹凸图案52的情况下，能够将受体30选择性地形成于远离形成有挠性电阻50a～50d的连结部26的区域，能够减少表面应力传感器301的灵敏度偏差。

另外，如图42的(c)中所示，也可以由在薄膜322的外周附近设置的圆环状的外侧凹凸图案52a和在包含薄膜322的中心的区域设置的圆形形状的内侧凹凸图案52b来形成凹凸图案52。在图42的(c)的情况下，受体30形成在外侧凹凸图案52a与内侧凹凸图案52b之间的未形成有凹凸图案的圆环状的区域上。在设置了图42的(c)所示的凹凸图案52的情况下，能够在形成有挠性电阻50a～50d的连结部26附近选择性地形成受体30，表面应力传感器301的检测精度提高，且检测精度的偏差降低。

此外，凹凸图案52的外周是沿着薄膜322的外周延伸的圆形形状，在薄膜322的中心部未形成有凹凸图案52的区域的形状并不限定于上述形状。未形成有凹凸图案52的区域的形状例如可以是多边形状、从薄膜322的中心朝向外周呈放射状扩展的形状等，只要能够充分维持表面应力传感器301的传感器灵敏度，则可以是任意的形状。

另外，如图43的(a)～图43的(c)中所示，也可以使薄膜322的形状为四边形。在该情况下，如图43的(a)中所示，可以将凹凸图案52配置为四边形，如图43的(b)中所示，也可以为在配置为四边形的凹凸图案52的局部存在缝隙的结构。另外，如图43的(c)中所示，也可以将凹凸图案52在整周范围内配置为同心圆状。此外，虽未特别图示，但也可以为在图43的(c)中所示那样的凹凸图案52的局部存在缝隙的结构。

在采用在凹凸图案52的局部存在缝隙的结构的情况下，如图41的(a)、图41的(c)及图43的(b)中所示，较佳的是，不将缝隙的位置配置在薄膜322的中心与连结部26之间。若为该结构，则例如，即使在形成受体30的PEI溶液从缝隙向外流出的情况下，也能够降低PEI溶液与挠性电阻50接触的可能性。

另外，如图41的(b)、图41的(c)、图43的(a)、图43的(b)中所示，也可以使受体30的形状为四边形。

如此，通过根据受体30的相对于各种分子的捕捉率、在薄膜322产生的应力这样的性质来改变凹凸图案52的形状，能够分别控制最佳的灵敏度、偏差。

此外，在图41的(a)～图43的(c)中，图示了：从薄膜322的厚度方向观察时，从成为被薄膜322、框架构件24以及连结部26包围的空隙部的区域看到了配置在检测基材320的下方的支承基材10的状态。

(凹凸图案的变化形)

使用图44～图57来说明凹凸图案的变化形。

在第七实施方式中说明的凹凸图案52是薄膜322的表面被氧化膜SO覆盖且相对于由亲水性的溶剂(PEI溶液等)形成的受体30的润湿性较高的结构。

然而，在用疏水性溶剂(例如四氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、己烷等)形成受体30的情况下，例如硅的润湿性比氧化膜SO的润湿性高。因此，优选的是，硅在薄膜322的表面暴露。

另外，即使在使用凸部和凹部中的一者来形成凹凸图案52的情况下，也能表现出莲花效应，但通常，空隙部分多的话，所表现出的效应较大。因此，当使用凸部来形成凹凸图案52时，疏液性变得更强。

作为使用凸部形成的凹凸图案52，例如存在图44～图48所示的结构。另外，以下说明的图44～图48的结构是将在形成于薄膜322的外周附近的圆环状的区域中形成的凹凸图案52的一部分放大表示的结构。此外，在图44～图48中，右下侧(薄膜322形成侧)是薄膜322的中心侧。

图44是表示凹凸图案52由多个圆柱状的凸部452a和作为凹部的空隙452b形成的情况下的结构的立体图。凹凸图案52例如是以多个凸部452a中的三个凸部452a在俯视时成为正三角形的位置关系的方式配置而形成的。由此，图44所示的凹凸图案452无论在哪个位置都能够发挥均等的疏液性。空隙452b是通过在薄膜322的外周的凹凸图案52形成区域中通过蚀刻去除圆柱状的凸部452a以外的区域而形成的。

图45是表示凹凸图案52由多个中空圆柱状的凸部552a和作为凹部的空隙552b形成的情况下的结构的立体图。另外，在中空圆柱状的凸部552a的内侧形成有通孔552c，通孔552c构成凹部的一部分。通过这样的凸部552a的结构，能够利用凸部552a与凸部552a之间的空隙552b、或凸部552a和孔552c这样的不同的凹凸形状而获得疏液性。因而，在形成受体30时，即使在成为受体30的溶液向凸部552a之间的空隙552b和通孔552c中的一者渗透了的情况下，只要溶液未渗透到另一者，则疏液性也会持续，故此优选。

凹凸图案52例如以多个凸部552a中的三个凸部552a在俯视时成为正三角形的位置关系的方式配置而形成。在图45的凹凸图案52中，以三个凸部552a的通孔552c的中心在俯视时成为正三角形的位置关系的方式配置。由此，图45所示的凹凸图案52无论在哪个位置都能够发挥均等的疏液性。空隙552b和通孔552c通过在薄膜322的外周的凹凸图案52形成区域中通过蚀刻去除中空圆柱状的凸部552a以外的区域而形成。

图46是表示凹凸图案52由多个圆柱状的凸部652a和凸部652b、以及作为凹部的空隙652c形成的情况下的结构的立体图。凸部652a和凸部652b俯视时的圆形形状的面积不同，凸部652b的俯视时的面积形成为比凸部652a的俯视时的面积大。由此，凹凸图案52整体保持疏液性，并且凸部652b的上表面表现出亲液性。另外，小面积的凸部652a配置得比大面积的凸部652b多，在凸部652b的周围配置有多个凸部652a。因此，设有凸部652a和凸部652b这两者的凹凸图案52整体能够抑制溶液的流动，并且能够利用凸部652b捕捉溢出到凹凸图案52上的溶液，能够进一步抑制溶液向薄膜322的背面蔓延。这样的性质通常被称为花瓣效应(日文：ペタル効果)。

并且，溶液的吸附效果较高的凸部652b在凹凸图案52的区域内形成于靠近内周侧(薄膜322中心侧)的位置。因而，即使在溶液在上方溢出到凹凸图案52的情况下，也能够一边利用凹凸图案52的内周侧(凸部652b)来吸附溶液，一边在外周侧抑制溶液的润湿，能够进一步抑制溶液向薄膜322的背面蔓延。

图47是表示凹凸图案52由凹凸图案753和槽754形成的结构的立体图，凹凸图案753由多个圆柱状的凸部753a和作为凹部的空隙753b形成。凹凸图案753和槽754在俯视时形成为双圆环状，槽754形成于内侧。由此，即使滴到薄膜322的中心的溶液朝向薄膜322的外周流出，也能够期待溶液被槽754阻挡的效果。并且，在溶液流到槽754的外周的情况下，能够通过凹凸图案753使溶液的流动停止。在凹凸图案753的内侧设置槽754，由此凹凸图案753只要阻挡从槽754漏出的溶液即可。因此，能够进一步抑制溶液向薄膜322的背面蔓延。

此外，在图47中，对将凹凸图案753和槽754双重地形成的结构进行了说明，但不限于此。即，凹凸图案753和槽754可以被多重化为三重以上，也能够适当调整凹凸图案753和槽754的配置。

图48是表示凹凸图案52由凹凸图案区域853和凹部区域854形成的结构的立体图，该凹凸图案区域853由多个圆柱状的凸部853a和作为凹部的空隙853b形成，该凹部区域854与凹凸图案区域853相邻。凹部区域854形成在凹凸图案区域853的内侧。由此，在滴到薄膜322的中心的溶液进入到凹部区域854的情况下，凹部区域854充满溶液，且通过在相邻的凸部853a的侧面产生的疏液效果，抑制溶液向外周方向流动。在此，在相邻的凸部853a的侧面产生的疏液效果是指在凸部853a的侧面和凸部853a之间的空隙853b产生的莲花效应。因此，能够进一步抑制溶液向薄膜322的背面蔓延。

另外，也可以将图44～图48所记载的凸部、空隙、槽部、凹部区域等相互组合而形成其他的凹凸图案52。

例如，也可以在图45或图46所示的凹凸图案52的内侧设有图47所示的槽754、图48所示的凹部区域854。另外，也可以为将图45所示的中空圆柱状的凸部552a和图46所示的凸部652a、以及亲液性比凸部652a的亲液性高的凸部652b组合而成的凹凸图案52。

另外，在图46中，也可以使用在凹凸图案52的外周侧设有亲液性较高的凸部652b的结构。另外，也可以是，设置3种以上的俯视时的面积(上表面的面积)不同的凸部，以上表面的面积随着从凹凸图案52的内周侧朝向外周侧而逐渐变小的方式配置凸部。

并且，也可以是，设置3种以上的俯视时的面积(上表面的面积)不同的凸部来替代图44的凸部452a或图48的凸部853a，以上表面的面积随着从凹凸图案52的内周侧朝向外周侧而逐渐变大的方式配置凸部。

如上所述，具有凸部的凹凸图案52的结构优选与形成受体30所使用的溶液、检测基材320的物理性质相应地进行适当调整。另外，凸部的直径、高度、凸部彼此的间隔等也是同样的，优选与形成受体30所使用的溶液、检测基材320的物理性质相应地进行适当调整。

在凹凸图案52由凸部形成的情况下，凸部的高度由在薄膜322上进行的蚀刻的深度决定，但无论凸部的高度如何，都能够期待一定的莲花效应。

在凹凸图案52由凹部形成的情况下也是同样地，凹部的深度由在薄膜322上进行的蚀刻的深度决定，但莲花效应不取决于凹部的深度，并且，即使凹部贯通薄膜322也没有问题。

因而，在利用亲水性的溶剂形成受体30的结构中，如图49所示，也可以为在薄膜322的表面形成氧化膜SO且凹凸图案52由贯通氧化膜SO和薄膜322的凹部形成的结构。同样地，在利用亲水性的溶剂形成受体30的结构中，如图50所示，也可以为在薄膜322的表面形成氧化膜SO且凹凸图案52由形成于氧化膜SO的凸部或凹部形成的结构。

若为图49和图50中所示的结构，则相对于亲水性的溶剂的润湿性较高，并且，通过莲花效应，能够起到防止溶剂流出的功能。

另外，在利用疏水性的溶剂形成受体30的结构中，如图51所示，也可以为硅在薄膜322的表面暴露且凹凸图案52由贯通薄膜322的凹部形成的结构。同样地，在利用疏水性的溶剂形成受体30的结构中，如图52所示，也可以为硅在薄膜322的表面暴露且凹凸图案52由以不贯通薄膜322的深度进行蚀刻而成的凸部或凹部形成的结构。

若为图51和图52中所示的结构，则相对于疏水性的溶剂的润湿性较高，并且，通过莲花效应，能够起到防止溶剂流出的功能。

并且，还能够通过在薄膜322的表面，分开制作作为形成受体30的区域的受体形成区域31和凹凸图案52的结构，来提高莲花效应。

即，如图53中所示，也可以是，将受体形成区域31设为被氧化膜SO覆盖的结构，使凹凸图案52为硅暴露且由凸部或凹部形成的结构。

若为图53中所示的结构，则当在薄膜322涂敷亲水性的溶剂时，由于受体形成区域31的润湿性较高，因此能够形成与薄膜322的紧贴性较高的受体30。另一方面，对于凹凸图案52，在基于硅的疏液性的基础上增添了莲花效应，因此具有较强的疏液功能，能够提高防止溶剂流出的作用。

另外，如图54中所示，也可以使受体形成区域31的结构为硅暴露的结构，使凹凸图案52的结构为被氧化膜SO覆盖的结构。此外，形成凹凸图案52的凸部的高度是未贯通薄膜322的高度。另外，形成凹凸图案52的凹部的深度是未贯通薄膜322的深度。

若为图54中所示的结构，则对于疏水性的溶剂，能够得到较高的涂敷功能。

另外，如图55中所示，也可以是，使受体形成区域31的结构为被氧化膜SO覆盖的结构，使凹凸图案52的结构为硅在表面上暴露且凹部贯通薄膜322的结构。

若为图55中所示的结构，则与图53中所示的结构同样地，对于亲水性的溶剂，能够得到较高的涂敷功能。

另外，如图56中所示，也可以是，使受体形成区域31的结构为硅暴露的结构，使凹凸图案52的结构为被氧化膜SO覆盖且形成凹凸图案52的凹部贯通氧化膜SO和薄膜322的结构。

若为图56中所示的结构，则与图54中所示的结构同样地，对于疏水性的溶剂，能够得到较高的涂敷功能。

另外，如图57中所示，也可以是，使受体形成区域31的结构为硅暴露的结构，使凹凸图案52的结构为被氧化膜SO覆盖且形成凹凸图案52的凸部或凹部仅贯通氧化膜SO的结构。

若为图57中所示的结构，则与图54中所示的结构同样地，对于疏水性的溶剂，能够得到较高的涂敷功能。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图35～图57和图6～图11并使用图58、图59来说明表面应力传感器301的制造方法。此外，图58的剖视图与图39的W－W剖视图相对应。另外，图59的剖视图与图36的Y－Y剖视图对应，示出与图40相同的结构。

表面应力传感器301的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、布线层形成工序、氧化膜形成工序、凹凸图案形成工序、去除工序、受体形成工序。

(层叠体形成工序)

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，然后向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合成为检测基材320的第二硅基板，由此形成在支承基材10与检测基材320之间设有空隙部40的层叠体66。

(第一离子注入工序)

在第一离子注入工序中，首先，如图7所示，使第二硅基板64的上侧的面氧化而形成第一硅氧化膜68a，使用光致抗蚀剂的图案(未图示)，选择性地向挠性电阻区域70注入第一离子。

由此，在第一离子注入工序中，向检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材320的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域(挠性电阻区域70)注入第一离子。

(第二离子注入工序)

由此，在第二离子注入工序中，向检测基材320的比注入有第一离子的区域(挠性电阻区域70)靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。

(热处理工序)

(布线层形成工序、氧化膜形成工序)

在布线层形成工序中，如图8的(a)所示，对于第二硅基板64的上侧的面，依次层叠硅氮化膜74和第二硅氧化膜68b。然后，通过通常的光刻和氧化膜蚀刻，如图8的(b)所示，在第二硅氧化膜68b和硅氮化膜74形成通孔76。

之后，如图11的(a)所示，形成对除挠性电阻区域70和作为包含检测基材的中心的预先设定的区域(之后成为薄膜的区域)的薄膜设定区域84以外的区域进行覆盖那样的光致抗蚀剂的图案(未图示)。然后，通过蚀刻技术，将在挠性电阻区域70和薄膜设定区域84形成的第三硅氧化膜68c和第二硅氧化膜68b去除。然后，形成覆盖除薄膜设定区域84以外的区域那样的光致抗蚀剂的图案(未图示)，如图11的(b)所示，去除薄膜设定区域84的硅氮化膜74。

之后，作为氧化膜形成工序，如图58的(a)所示，在第三硅氧化膜68c和挠性电阻区域70和薄膜设定区域84之上层叠第四硅氧化膜68d。

在氧化膜形成工序中，在形成受体30的区域(受体形成区域31)和形成凹凸图案52的区域形成氧化膜。此外，也可以是，仅在形成受体30的区域(受体形成区域31)和形成凹凸图案52的区域中的一者形成氧化膜。

接下来，如图58的(b)所示，通过通常的光刻和蚀刻技术来形成用于得到来自挠性电阻50的输出的PAD86。

(凹凸图案形成工序、去除工序)

凹凸图案形成工序与去除工序同时进行。

在凹凸图案形成工序中，形成凹凸图案52。

以下，参照图39和图40并使用图59来说明凹凸图案形成工序的详细内容。此外，图59所示的剖视图与图36的XI－XI剖视图对应，是与图40相同的剖视图。

首先，如图59的(a)所示，形成使薄膜设定区域84的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70(之后成为连结部26的区域)以外的区域(以下，称作去除区域85)暴露那样的光致抗蚀剂的图案(未图示)。之后，将去除区域85的第四硅氧化膜68d去除。

接下来，如图59的(b)所示，形成使去除区域85暴露那样的光致抗蚀剂88的图案。此时，在作为形成凹凸图案52的区域的凹凸图案区域87，利用同一掩模来同时形成与所形成的凹凸图案(凸部或凹部)相应的光致抗蚀剂88的图案。

接着，利用干蚀刻，如图59的(c)所示，实施蚀刻直至去除区域85的第二硅基板64贯通。此时，与硅相比氧化硅膜的干蚀刻的速度较慢，因此，在凹凸图案区域87中，蚀刻仅进行到第二硅基板64的中途。

最后，通过灰化等去除光致抗蚀剂88，从而形成图59的(d)所示的截面构造，形成凹凸图案52。

由此，在凹凸图案形成工序和去除工序中，将去除区域85的第二硅基板64去除，由此形成薄膜322、框架构件24、连结部26、挠性电阻50。除此之外，在凹凸图案区域87形成由凸部或凹部构成的凹凸图案52。

即，在凹凸图案形成工序中，在检测基材320的表面的、将包含该表面的中心的区域的预先设定的区域(受体形成区域31)的周围包围的区域，形成表面的粗糙度比预先设定的区域的表面的粗糙度大的凹凸图案52。

(受体形成工序)

在受体形成工序中，在被凹凸图案52包围的受体形成区域31涂敷PEI溶液等溶剂，由此形成产生与所吸附的物质相应的变形的受体30。

(动作/作用)

参照图35～图59并使用图60和图61来说明第七实施方式的动作和作用。

在将表面应力传感器301用作例如嗅觉传感器时，将受体30配置在含有气味成分的气体的气氛中，使气体所含有的气味成分吸附于受体30。

当气体的分子吸附于受体30而在受体30产生应变时，表面应力施加于薄膜322，薄膜322挠曲。

框架构件24形成为井字状并包围薄膜322，连结部26用两端部将薄膜322和框架构件24连结起来。因此，连结部26之中，连结于薄膜322的端部成为自由端，连结于框架构件24的端部成为固定端。

因而，当薄膜322挠曲时，在连结部26产生与在受体30产生的应变相应的挠曲。而且，与在连结部26产生的挠曲相应地，挠性电阻50所具有的电阻值会变化，自PAD86输出与电阻值的变化相应的电压或电流的变化，用于计算机等的数据检测。

如具备以往的结构的表面应力传感器100那样、即如图60所示，在未形成有凹凸图案的结构的薄膜322形成受体30的情况下，会产生以下的问题。

即，形成受体30的溶剂SOL在薄膜322的表面上扩展，溶剂SOL的一部分自薄膜322的端部流出，根据情况，溶剂SOL的一部分有可能蔓延至薄膜322的背面。

在该情况下，在用作嗅觉传感器时，若气体的分子吸附于在背面附着的受体30，则会引起与气体的分子吸附于表面而施加的表面应力相反方向的表面应力，因此整体的表面应力变小。因而，在挠性电阻50产生的电阻变化变小，所输出的电压或电流的变化变小。这意味着作为传感器的灵敏度降低。

因而，在具备以往的结构的表面应力传感器100中，当在薄膜的表面扩展的溶剂SOL的一部分蔓延至薄膜的背面时，由分别附着于薄膜的表面和背面的溶剂SOL形成受体30。于是，在薄膜的表面和背面分别形成的受体30吸附气体分子。因此，担心表面应力传感器100的灵敏度降低。

与此相对，若为第七实施方式的表面应力传感器301，则如图61所示，凹凸图案52相对于薄膜322呈同心圆状形成于薄膜322中的、将受体形成区域31的周围包围的区域。并且，凹凸图案52通过莲花效应而具有疏液作用。

因此，能够抑制涂敷后的溶剂SOL扩展到薄膜322的端部，还能够抑制涂敷后的溶剂SOL蔓延到薄膜322的背面。因而，能够将形成受体30的溶剂SOL向薄膜322的表面高效地涂敷，表面应力传感器301的灵敏度不会下降。

此外，上述第七实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第七实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第七实施方式的效果)

若为第七实施方式的表面应力传感器301，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第七实施方式的表面应力传感器301具备：薄膜322，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；框架构件24，其包围薄膜322；连结部26，其将薄膜322和框架构件24连结起来；以及挠性电阻50，该挠性电阻50的电阻值与在连结部26产生的挠曲相应地变化。该表面应力传感器301还具备支承基材10，该支承基材10配置为，与框架构件24相连接且在薄膜322和连结部26这两者与支承基材10之间设有空隙(空隙部40)，且该支承基材10与薄膜322和连结部26这两者重叠。除此之外，该表面应力传感器301具备：受体30，其形成在受体形成区域31之上，产生与所吸附的物质相应的变形；以及凹凸图案52，其设于薄膜322的表面中的、距框架构件24的距离小于受体形成区域31距框架构件24的距离的区域，且该凹凸图案52的表面的粗糙度大于受体形成区域31的表面的粗糙度。

因此，在薄膜322的表面中的、受体形成区域31的外侧，由凹凸图案52形成疏液性的区域，因此，通过凹凸图案52所具有的莲花效应，能够抑制形成受体30的溶剂发生润湿扩展。

由此，防止溶剂向薄膜322的外侧、背面侧流动，能够稳定地形成溶剂的层。

其结果，能够简化形成受体30的工艺。除此之外，由于物质仅吸附于薄膜322的表面，因此，能够实现精度较高的稳定的传感检测，能够提供一种能维持较高的传感器灵敏度的表面应力传感器301。

(2)凹凸图案52由多个凸部或多个凹部连续而成的图案形成。

其结果，能够使表现出疏液性的莲花效应出现。

(3)凹凸图案52以在薄膜322的表面中的、距框架构件24的距离小于受体30距框架构件24的距离的区域的整周范围内将相邻的凸部彼此间或相邻的凹部彼此间设定为预先设定的距离的方式设置。

其结果，能够使表现出疏液性的莲花效应出现。

(4)该表面应力传感器具备氧化膜，该氧化膜形成于薄膜322的表面中的、受体形成区域31和设有凹凸图案52的区域中的至少一者。

其结果，能够分别对于亲水性的溶剂或者疏水性的溶剂选择性地提供润湿性较高的薄膜322，通过凹凸图案52所具有的莲花效应，能够起到防止溶剂的流出的功能。

另外，若为第七实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(5)该第七实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、凹凸图案形成工序、受体形成工序、去除工序以及布线层形成工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10的一个面形成凹部62，然后向支承基材10以覆盖凹部62的方式贴合检测基材320，由此形成在支承基材10与检测基材320之间设有空隙部40的层叠体66。在第一离子注入工序中，向检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材320的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材320的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在凹凸图案形成工序中，在检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面即表面的、将包含该表面的中心的预先设定的区域(受体形成区域31)的周围包围的区域，形成表面的粗糙度比受体形成区域31的表面的粗糙度大的凹凸图案52。在受体形成工序中，在被凹凸图案包围的区域(受体形成区域31)形成产生与所吸附的物质相应的变形的受体30。在去除工序中，将检测基材320中的形成有凹凸图案52的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜322、框架构件24、连结部26以及挠性电阻50。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。

其结果，能够简化形成受体30的工艺。除此之外，由于物质仅吸附于薄膜322的表面，因此，能够实现精度较高的稳定的传感检测，能够提供一种能维持较高的传感器灵敏度的表面应力传感器的制造方法。

(6)该表面应力传感器的制造方法具有氧化膜形成工序，该氧化膜形成工序是凹凸图案形成工序的先行工序，且在该氧化膜形成工序中，在检测基材320的表面形成氧化膜(第四硅氧化膜68d)。

其结果，能够制造一种相对于亲水性的溶剂的润湿性较高，并且，通过凹凸图案52所具有的莲花效应能起到防止溶剂的流出的功能的表面应力传感器301。

(7)在氧化膜形成工序中，在形成受体30的区域(受体形成区域31)和形成凹凸图案52的区域中的至少一者形成氧化膜(第四硅氧化膜68d)。

(8)通过蚀刻等来同时进行凹凸图案形成工序和去除工序。

其结果，能够简化表面应力传感器301的制造工序。

(第七实施方式的变形例)

(1)在第七实施方式中，通过在成为支承基材10的材料的第一硅基板60的一个面形成凹部62，从而在薄膜322与支承基材10之间形成了空隙部40，但并不限定于此。即，也可以是，通过在成为检测基材320的材料的第二硅基板64的与支承基材10相对的面形成凹部，从而在薄膜322与支承基材10之间形成空隙部40。

(2)在第七实施方式中，设为在两对连结部即四个连结部26a～26d分别具有挠性电阻50a～50d的结构，但并不限定于此。即，也可以设为在一对连结部即两个连结部26分别具有挠性电阻50的结构。

(3)在第七实施方式中，设为在四个连结部26a～26d全部具有挠性电阻50的结构，但并不限定于此，也可以设为在至少一个连结部26具有挠性电阻50的结构。

(4)在第七实施方式中，使连接部4的面积为从薄膜322的厚度方向观察时比薄膜322的面积小的值，但并不限定于此，也可以使连接部4的面积大于或等于薄膜322的面积。

(5)在第七实施方式中，使连接部4的形状为圆形，但并不限定于此，也可以使连接部4的形状例如为方形。另外，也可以形成多个连接部4。

(6)在第七实施方式中，使形成检测基材320的材料和形成支承基材10的材料为相同材料，但并不限定于此，也可以使形成检测基材320的材料和形成支承基材10的材料为不同的材料。

在该情况下，通过使检测基材320的线膨胀系数与支承基材10的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下，能够使与封装基板2的变形对应的、检测基材320的变形量与支承基材10的变形量的差减少。由此，能够抑制薄膜322的挠曲。

(7)在第七实施方式中，支承基材10的线膨胀系数为5.0×10^－6/℃以下，但并不限定于此，也可以使支承基材10的线膨胀系数为1.0×10^－5/℃以下。

即使在该情况下，也能够提高支承基材10的刚性，能够使与由温度变化等引起的封装基板2的变形相对的、检测基材320的变形量减少。

(8)在第七实施方式中，凹凸图案52由多个凸部或多个凹部连续而成的图案形成，但并不限定于此。

即，例如，如图62中所示，也可以是，通过对将受体形成区域31的周围包围的区域实施滚花加工等，从而设成具有莲花效应的粗糙度，由此形成表面粗糙度比受体形成区域31的表面粗糙度大的凹凸图案52。

此外，若为图62中所示的结构，则与图53中所示的结构同样地，当在薄膜322涂敷亲水性的溶剂时，由于受体形成区域31的润湿性较高，因此能够形成与薄膜322的紧贴性较高的受体30。另一方面，对于凹凸图案52，在基于硅的疏液性的基础上增添了莲花效应，因此具有较强的疏液功能，能够提高防止溶剂流出的作用。

(9)在第七实施方式中，凹凸图案52以在薄膜322的表面中的、距框架构件24的距离小于受体30距框架构件24的距离的区域的整周范围内将相邻的凸部彼此间或相邻的凹部彼此间设定为预先设定的距离的方式设置，但并不限定于此。

即，例如，也可以是，通过将相邻的凸部彼此间的距离或相邻的凹部彼此间的距离设定为0[μm]，从而使凹凸图案52形成为在薄膜322的表面中的、距框架构件24的距离小于受体30距框架构件24的距离的区域的整周范围内连续的多个圆环状。

(10)在第七实施方式中，通过凹凸图案52抑制了形成受体30的溶剂SOL蔓延至薄膜322的背面，但并不限定于此。

即，例如如图63的(a)和图63的(b)所示，也可以是，在薄膜322的表面设置较厚的氧化膜SO，将氧化膜SO中的形成于薄膜322中央部的部分去除，形成防止溶剂SOL的扩展的堤部500。图63的(b)是图63的(a)的IX－IX剖视图。此时，成为堤部500的氧化膜SO的厚度能够与受体30形成时的PEI溶液等的滴下量相应地变更。在这样的表面应力传感器501中，如图63的(b)所示，优选将堤部500形成为内侧截面为倒锥形形状。由此，能够抑制在形成受体30时PEI溶液等朝向薄膜322的外周流动。

(第八实施方式)

以下，参照附图并说明本发明的第八实施方式。

(结构)

参照图35～图40并使用图15来说明第八实施方式的结构。

在第八实施方式的结构中，如图15所示，框架构件24经由连接层90连接于支承基材10的同与封装基板2相对的面所在侧相反的那一侧的面(在图15中为上侧的面)，除该点之外，与上述第一实施方式相同。

连接层90使用二氧化硅(SiO₂)等来形成。

其他结构与上述第七实施方式相同。即，在第八实施方式的结构中，与第七实施方式的表面应力传感器301同样地，具有在薄膜322的表面形成有凹凸图案52的检测基材320。

其他结构与上述第七实施方式相同，因此省略说明。

(表面应力传感器的制造方法)

参照图35～图61并参照图16～图19来说明表面应力传感器301的制造方法。此外，图16～图19的剖视图与图39的W－W剖视图相对应。

表面应力传感器301的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、布线层形成工序、凹凸图案形成工序、去除工序、以及受体形成工序。第八实施方式所记载的表面应力传感器的制造方法在具备凹凸图案形成工序这点上与第二实施方式的表面应力传感器的制造方法不同。

(层叠体形成工序)

由此，在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后向牺牲层92层叠检测基材320而形成层叠体66。

(第一离子注入工序)

第一离子注入工序利用与图16所示的第二实施方式的第一离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(第二离子注入工序)

第二离子注入工序利用与图16所示的第二实施方式的第二离子注入工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

(热处理工序)

(通孔形成工序)

通孔形成工序利用与图17所示的第二实施方式的通孔形成工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在通孔形成工序中，在检测基材320的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。

(空隙部形成工序)

由此，在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，去除配置在挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92而在支承基材10与检测基材320之间设置空隙部40。

(通孔密封工序)

通孔密封工序利用与图19所示的第二实施方式的通孔密封工序相同的步骤来进行，因此省略其说明。

由此，在通孔密封工序中，在检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76。

(布线层形成工序)

(凹凸图案形成工序、去除工序)

凹凸图案形成工序和去除工序利用与上述第七实施方式相同的步骤来进行，因此省略其说明。

因而，在凹凸图案形成工序中，将包含检测基材320的中心的预先设定的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除。由此，形成薄膜322、框架构件24、连结部26、挠性电阻50，且形成凹凸图案52。

(受体形成工序)

(动作/作用)

第八实施方式的动作和作用与上述第七实施方式相同，因此省略其说明。

此外，上述第八实施方式是本发明的一个例子，本发明并不限定于上述第八实施方式，即使是该实施方式以外的形态，若在不脱离本发明的技术思想的范围内，则能够与设计等相应地进行各种变更。

(第八实施方式的效果)

若为第八实施方式的表面应力传感器的制造方法，则能够发挥以下记载的效果。

(1)该第八实施方式的表面应力传感器的制造方法具有层叠体形成工序、第一离子注入工序、第二离子注入工序、热处理工序、通孔形成工序、空隙部形成工序、通孔密封工序、凹凸图案形成工序、受体形成工序、去除工序以及布线层形成工序。在层叠体形成工序中，在支承基材10层叠牺牲层92，然后向牺牲层92层叠检测基材320而形成层叠体66。在第一离子注入工序中，向检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材320的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子。在第二离子注入工序中，向检测基材320的比注入有第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子。在热处理工序中，对注入有第一离子和第二离子的层叠体66进行热处理，由此在注入有第一离子的区域形成挠性电阻区域70，且在注入有第二离子的区域形成低电阻区域72。在通孔形成工序中，在检测基材320的与形成有挠性电阻区域70和低电阻区域72的区域相邻的区域形成贯通至牺牲层92的通孔76。在空隙部形成工序中，利用经由通孔76进行的蚀刻，去除配置在挠性电阻区域70与支承基材10之间的牺牲层92而在支承基材10与检测基材320之间设置空隙部40。在通孔密封工序中，在检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜94来密封通孔76。在凹凸图案形成工序中，在检测基材320的同与支承基材10相对的面所在侧相反的那一侧的面即表面的、将包含该表面的中心的预先设定的区域(受体形成区域31)的周围包围的区域，形成表面的粗糙度比受体形成区域31的表面的粗糙度大的凹凸图案52。在受体形成工序中，在被凹凸图案包围的区域(受体形成区域31)形成产生与所吸附的物质相应的变形的受体30。在去除工序中，将检测基材320中的形成有凹凸图案52的区域的周围的、除低电阻区域72和挠性电阻区域70以外的区域去除，由此形成薄膜322、框架构件24、连结部26以及挠性电阻50。在布线层形成工序中，形成与挠性电阻50电连接的布线层82。

因此，在薄膜322的表面中的、受体形成区域31的外侧，由凹凸图案52形成疏液性的区域，因而，通过凹凸图案52所具有的莲花效应、花瓣效应等，能够抑制形成受体30的溶剂发生润湿扩展。

附图标记说明

1、101、201、301、501、表面应力传感器；2、封装基板；4、连接部；10、支承基材；20、120、320、检测基材；22、122、122a、122b、122c，222、322、薄膜；24、124、124a、124b、124c、框架构件；26、连结部；30、30a、30b、受体；40、41、42、空隙部；50、挠性电阻；52、452、552、753、756、853、凹凸图案；60、第一硅基板；61a、64a、槽；62、凹部；64、第二硅基板；66、层叠体；68、硅氧化膜；70、挠性电阻区域；72、低电阻区域；74、硅氮化膜；76、通孔；77、槽；78、层叠膜；80、金属膜；82、布线层；84、薄膜设定区域；86、PAD；90、连接层；92、牺牲层；93、槽；94、氧化膜；100、具备以往的结构的表面应力传感器；111、111a、111b、111c、连接层；125、127、槽部；324、框架构件形成区域；326、连结部形成区域；328、周边膜部形成区域；370、挠性电阻形成区域；372、低电阻形成区域；452a、552a、652a、753a、853a、凸部；500、堤部；VL1、通过薄膜的中心的假想的直线；VL2、与直线VL1正交的直线。

Claims

1.一种表面应力传感器，其中，

该表面应力传感器具备：

薄膜，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；

框架构件，从所述薄膜的厚度方向观察时，该框架构件与该薄膜分开且包围所述薄膜；

至少一对连结部，从所述厚度方向观察时，该一对连结部配置于夹着所述薄膜的位置，且将该薄膜和所述框架构件连结起来；

挠性电阻，其设于所述连结部中的至少一个连结部，该挠性电阻的电阻值与在该连结部产生的挠曲相应地变化；以及

支承基材，其与所述框架构件相连接，且从所述厚度方向观察时与所述薄膜和所述连结部重叠，

在所述薄膜和所述连结部这两者与所述支承基材之间设有空隙部，

该表面应力传感器具备周边膜部，该周边膜部连结于所述框架构件，且从所述厚度方向观察时被所述薄膜、所述框架构件以及所述连结部包围，

所述支承基材与所述周边膜部重叠，

所述空隙部设于所述周边膜部与所述支承基材之间，

在所述周边膜部和所述支承基材中的至少一者形成有贯通至所述空隙部的贯通部，

从所述厚度方向观察时，在所述薄膜和所述连结部这两者与所述周边膜部之间形成有狭缝，

所述狭缝的宽度小于所述贯通部的隔着中心相对的内壁面间的最小距离。

2.一种表面应力传感器，其中，

该表面应力传感器具备：

薄膜，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；

该表面应力传感器还具备：

受体，其形成在所述薄膜的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面即表面的、包含该表面的中心的区域之上，且产生与所吸附的物质相应的变形；以及

凹凸图案，其设于所述表面中的、距所述框架构件的距离小于将要形成所述受体的受体形成区域距所述框架构件的距离的区域，且该凹凸图案的表面的粗糙度大于所述受体形成区域的表面的粗糙度。

3.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

所述挠性电阻是压电电阻，

所述压电电阻具有与因所述薄膜挠曲而在所述连结部产生的挠曲相应地变化的电阻值。

4.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

所述薄膜和所述框架构件通过两对所述连结部即四个所述连结部相连结，

所述挠性电阻分别设于四个所述连结部，

四个所述挠性电阻形成全惠斯通电桥。

5.根据权利要求1至或2所述的表面应力传感器，其中，

所述薄膜是n型半导体层，

所述挠性电阻是p型半导体层。

6.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

由所述薄膜、所述框架构件和所述连结部形成一体的检测基材，

所述支承基材的线膨胀系数与所述检测基材的线膨胀系数的差为1.2×10^－5/℃以下。

7.根据权利要求6所述的表面应力传感器，其中，

所述支承基材的线膨胀系数为1.0×10^－5/℃以下。

8.根据权利要求7所述的表面应力传感器，其中，

所述支承基材的线膨胀系数是5.0×10^－6/℃以下。

9.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

所述支承基材的厚度为80μm以上。

10.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

从所述薄膜的厚度方向观察时，所述支承基材的外周面和所述框架构件的外周面平齐。

11.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

所述支承基材由包含硅、蓝宝石、砷化镓、玻璃和石英中的任一种物质的材料形成。

12.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

该表面应力传感器还具备封装基板，该封装基板连接于所述支承基材的同与所述薄膜相对的面所在侧相反的那一侧的面。

13.根据权利要求12所述的表面应力传感器，其中，

所述支承基材和所述封装基板通过连接部相连接，该连接部配置于从所述厚度方向观察时与所述薄膜的至少一部分重叠的位置。

14.根据权利要求13所述的表面应力传感器，其中，

从所述薄膜的厚度方向观察时，所述连接部的面积小于所述薄膜的面积。

15.根据权利要求1或2所述的表面应力传感器，其中，

该表面应力传感器还具备：

连接层，其设于所述支承基材与所述框架构件之间；以及

槽部，其设于俯视时包围所述空隙部的位置，且形成为贯通所述框架构件和所述连接层。

16.根据权利要求1所述的表面应力传感器，其中，

仅在所述周边膜部形成有所述贯通部。

17.根据权利要求1所述的表面应力传感器，其中，

所述最小距离处于1μm以上且10μm以下的范围内。

18.根据权利要求1所述的表面应力传感器，其中，

所述狭缝的宽度处于0.5μm以上且5μm以下的范围内。

19.根据权利要求2所述的表面应力传感器，其中，

所述凹凸图案由多个凸部或多个凹部连续而成的图案形成。

20.根据权利要求19所述的表面应力传感器，其中，

所述凹凸图案以在所述表面中的、距所述框架构件的距离小于所述受体距所述框架构件的距离的区域的整周范围内将相邻的所述凸部彼此间或相邻的所述凹部彼此间设定为预先设定的距离的方式设置。

21.根据权利要求2所述的表面应力传感器，其中，

该表面应力传感器还具备氧化膜，该氧化膜形成于所述表面中的、所述受体形成区域和设有所述凹凸图案的区域中的至少一者。

22.一种中空构造元件，其中，

该中空构造元件具备：

薄膜，其在被施加的表面应力的作用下挠曲；

周边膜部，其连结于所述框架构件，且从所述厚度方向观察时被所述薄膜、所述框架构件以及所述连结部包围；以及

支承基材，其与所述框架构件相连接，且从所述厚度方向观察时与所述薄膜、所述连结部以及所述周边膜部重叠，

在所述薄膜、所述连结部以及所述周边膜部这三者与所述支承基材之间设有空隙部，

23.一种表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有：

层叠体形成工序，在该层叠体形成工序中，在支承基材的一个面形成凹部，然后向所述支承基材以覆盖所述凹部的方式贴合检测基材，由此形成在所述支承基材与所述检测基材之间设有空隙部的层叠体；

第一离子注入工序，在该第一离子注入工序中，向所述检测基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面中的、比包含检测基材的中心的预先设定的区域靠外侧的所选择出的一部分的区域注入第一离子；

第二离子注入工序，在该第二离子注入工序中，向所述检测基材的比注入有所述第一离子的区域靠外侧的所选择出的区域注入第二离子；

热处理工序，在该热处理工序中，对注入有所述第一离子和所述第二离子的所述层叠体进行热处理，由此在注入有所述第一离子的区域形成挠性电阻区域，且在注入有所述第二离子的区域形成低电阻区域；

去除工序，在该去除工序中，将包含所述检测基材的中心的预先设定的区域的周围的、除所述低电阻区域和所述挠性电阻区域以外的区域去除，由此形成薄膜、框架构件、至少一对连结部以及挠性电阻，其中，该薄膜在被施加的表面应力的作用下挠曲，从所述薄膜的厚度方向观察时，该框架构件与薄膜空开间隙地包围薄膜，从所述厚度方向观察时，该一对连结部配置于夹着所述薄膜的位置，且将薄膜和所述框架构件连结起来，该挠性电阻的电阻值与在所述连结部产生的挠曲相应地变化；以及

布线层形成工序，在该布线层形成工序中，形成与所述挠性电阻电连接的布线层，

该表面应力传感器的制造方法还具有：

凹凸图案形成工序，在该凹凸图案形成工序中，在所述检测基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面即表面的、将包含该表面的中心的区域的预先设定的区域的周围包围的区域，形成表面的粗糙度比该预先设定的区域的表面的粗糙度大的凹凸图案；以及

受体形成工序，在该受体形成工序中，在被所述凹凸图案包围的区域形成产生与所吸附的物质相应的变形的受体，

在所述去除工序中，将所述检测基材中的形成有所述凹凸图案的区域的周围的、除所述低电阻区域和所述挠性电阻区域以外的区域去除。

24.根据权利要求23所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

在所述层叠体形成工序中，至少在所述支承基材的形成有所述凹部的面形成热氧化膜，之后贴合所述检测基材而形成所述层叠体，

该表面应力传感器的制造方法还具有槽部形成工序，在该槽部形成工序中，在所述检测基材的所述挠性电阻区域和所述低电阻区域的外侧的区域中，去除所述检测基材和所述热氧化膜而形成槽部。

25.一种表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有：

区域设定工序，在该区域设定工序中，在所述检测基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域，其中，在该薄膜形成区域中，将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜，在该框架构件形成区域中，将要形成从将所述支承基材和所述检测基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与所述薄膜分开且包围薄膜的框架构件，在该连结部形成区域中，将要形成从所述层叠方向观察时配置于夹着所述薄膜的位置且将薄膜和所述框架构件连结起来的至少一对连结部，该周边膜部形成区域是从所述层叠方向观察时被所述薄膜形成区域、所述框架构件形成区域以及所述连结部形成区域包围的区域；

蚀刻工序，在该蚀刻工序中，利用蚀刻在所述周边膜部形成区域的同与所述空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部，并且利用蚀刻速率比所述贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在所述薄膜形成区域和所述连结部形成区域这两者与所述周边膜部形成区域之间形成贯通至所述空隙部的狭缝；以及

布线层形成工序，在该布线层形成工序中，形成与挠性电阻电连接的布线层，其中，该挠性电阻的电阻值与在所述连结部产生的挠曲相应地变化，

在所述蚀刻工序中，通过形成所述狭缝，从而在所述薄膜形成区域形成所述薄膜，在所述框架构件形成区域形成所述框架构件，在所述连结部形成区域形成所述连结部，在所述周边膜部形成区域形成连结于所述框架构件且从所述层叠方向观察时被所述薄膜、所述框架构件以及所述连结部包围的周边膜部。

26.根据权利要求25所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

在所述蚀刻工序中，通过以使所述狭缝的宽度小于所述贯通部的隔着中心相对的内壁面间的最小距离的方式进行蚀刻，从而使形成所述狭缝的蚀刻的蚀刻速率小于形成所述贯通部的蚀刻的蚀刻速率。

27.根据权利要求23所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有氧化膜形成工序，该氧化膜形成工序是凹凸图案形成工序的先行工序，且在该氧化膜形成工序中，在所述表面形成氧化膜。

28.根据权利要求27所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

在所述氧化膜形成工序中，在将要形成所述受体的区域和将要形成所述凹凸图案的区域中的至少一者形成所述氧化膜。

29.根据权利要求23所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

同时进行所述凹凸图案形成工序和所述去除工序。

30.一种表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有：

层叠体形成工序，在该层叠体形成工序中，在支承基材的一个面层叠牺牲层，然后在所述牺牲层层叠检测基材而形成层叠体；

通孔形成工序，在该通孔形成工序中，在所述检测基材的与形成有所述挠性电阻区域和所述低电阻区域的区域相邻的区域形成贯通至所述牺牲层的通孔；

空隙部形成工序，在该空隙部形成工序中，利用经由所述通孔进行的蚀刻，去除配置在所述挠性电阻区域与所述支承基材之间的所述牺牲层而在所述支承基材与所述检测基材之间设置空隙部；

通孔密封工序，在该通孔密封工序中，在所述检测基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜来密封所述通孔；

布线层形成工序，在该布线层形成工序中，形成与所述挠性电阻电连接的布线层。

31.根据权利要求30所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

在所述通孔形成工序中，在形成所述通孔的同时，在所述检测基材的形成有所述挠性电阻区域和所述低电阻区域的区域的外侧的区域形成槽，其中，该槽贯通至所述牺牲层且俯视时包围所述预先设定的区域。

32.根据权利要求30所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有槽部形成工序，在该槽部形成工序中，

在所述检测基材的形成有所述挠性电阻区域和所述低电阻区域的区域的外侧的区域形成槽，其中，该槽贯通至所述牺牲层且俯视时包围所述预先设定的区域，

利用经由所述槽进行的蚀刻，将所述牺牲层的自所述槽暴露的部分去除而形成贯通所述检测基材和所述牺牲层的槽部。

33.一种表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有：

通孔形成工序，在该通孔形成工序中，在所述薄膜形成区域、所述连结部形成区域以及所述周边膜部形成区域中的至少一个区域形成贯通至所述牺牲层的通孔；

空隙部形成工序，在该空隙部形成工序中，利用经由所述通孔进行的蚀刻，去除配置在所述薄膜形成区域、所述连结部形成区域以及所述周边膜部形成区域这三者与所述支承基材之间的所述牺牲层而在所述支承基材与所述检测基材之间设置空隙部；

34.根据权利要求33所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

35.根据权利要求30至32中任一项所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

该表面应力传感器的制造方法具有：

36.根据权利要求35所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

37.根据权利要求36所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

38.根据权利要求35所述的表面应力传感器的制造方法，其中，

同时进行所述凹凸图案形成工序和所述去除工序。

39.一种中空构造元件的制造方法，其中，

该中空构造元件的制造方法具有：

层叠体形成工序，在该层叠体形成工序中，在支承基材的一个面形成凹部，然后向所述支承基材以覆盖所述凹部的方式贴合膜基材，由此形成在所述支承基材与所述膜基材之间设有空隙部的层叠体；

区域设定工序，在该区域设定工序中，在所述膜基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域，其中，在该薄膜形成区域中，将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜，在该框架构件形成区域中，将要形成从将所述支承基材和所述膜基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与所述薄膜分开且包围薄膜的框架构件，在该连结部形成区域中，将要形成从所述层叠方向观察时配置于夹着所述薄膜的位置且将薄膜和所述框架构件连结起来的至少一对连结部，该周边膜部形成区域是从所述层叠方向观察时被所述薄膜形成区域、所述框架构件形成区域以及所述连结部形成区域包围的区域；以及

蚀刻工序，在该蚀刻工序中，利用蚀刻在所述周边膜部形成区域的同与所述空隙部相对的面所在侧相反的那一侧的面形成贯通至空隙部的贯通部，并且利用蚀刻速率比所述贯通部的蚀刻速率小的蚀刻在所述薄膜形成区域和所述连结部形成区域这两者与所述周边膜部形成区域之间形成贯通至所述空隙部的狭缝，

40.一种中空构造元件的制造方法，其中，

该中空构造元件的制造方法具有：

层叠体形成工序，在该层叠体形成工序中，在支承基材的一个面形成牺牲层，然后在所述牺牲层层叠膜基材而形成层叠体；

区域设定工序，在该区域设定工序中，在所述膜基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面设定薄膜形成区域、框架构件形成区域、连结部形成区域以及周边膜部形成区域，其中，在该薄膜形成区域中，将要形成在被施加的表面应力的作用下挠曲的薄膜，在该框架构件形成区域中，将要形成从将所述支承基材和所述膜基材层叠起来的方向即层叠方向观察时与所述薄膜分开且包围薄膜的框架构件，在该连结部形成区域中，将要形成从所述层叠方向观察时配置于夹着所述薄膜的位置且将薄膜和所述框架构件连结起来的至少一对连结部，该周边膜部形成区域是从所述层叠方向观察时被所述薄膜形成区域、所述框架构件形成区域以及所述连结部形成区域包围的区域；

空隙部形成工序，在该空隙部形成工序中，利用经由所述通孔进行的蚀刻，去除配置在所述薄膜形成区域、所述连结部形成区域以及所述周边膜部形成区域这三者与所述支承基材之间的所述牺牲层而在所述支承基材与所述膜基材之间设置空隙部；

通孔密封工序，在该通孔密封工序中，在所述膜基材的同与所述支承基材相对的面所在侧相反的那一侧的面形成氧化膜来密封所述通孔；以及