JP2016095267A - 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体 - Google Patents

電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた信頼性を有する電子デバイスおよび物理量センサーを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明の物理量センサー１は、基板２と、基板２の一方の面側に配置されているピエゾ抵抗素子５と、基板２の一方の面側に基板２の平面視でピエゾ抵抗素子５を囲んで配置されている壁部と、壁部に対して基板２とは反対側に配置されていて空洞部Ｓを壁部とともに構成している被覆層６４１と、を備え、被覆層６４１は、平面視で互いに隣り合う２つの辺を含んで構成されている角部と、その２つの辺を繋いで配置されている補強部６４４、６５１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体に関するものである。
半導体製造プロセスを用いて形成された空洞部を有する電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電子デバイスの一例としては、例えば、特許文献１に係るＭＥＭＳ素子が挙げられ、このＭＥＭＳ素子は、基板と、基板の主面に形成された共振子と、基板の主面上に形成されていて共振子を収容する空間を形成する空間壁部と、を有する。また、特許文献１に係るＭＥＭＳ素子は、基板の一部が薄肉されていてダイヤフラムとして機能する。そして、受圧によるダイヤフラムの撓みに伴う共振子の周波数特性の変化に基づいて、圧力を検出する。
しかし、特許文献１に係るＭＥＭＳ素子では、空間壁部の天井部に亀裂等の損傷が生じるという問題があった。
特開２０１４−１１５２０８号公報
本発明の目的は、優れた信頼性を有する電子デバイスおよび物理量センサーを提供すること、また、かかる電子デバイスを備える圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の電子デバイスは、基板と、
前記基板の一方の面側に配置されている機能素子と、
前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記機能素子を囲んで配置されている壁部と、
前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて前記壁部とともに内部空間を構成している天井部と、
を備え、
前記天井部は、
平面視で互いに隣り合う２つの辺を有して構成されている角部と、
前記２つの辺を繋いで配置されている繋ぎ部と、
を有することを特徴とする。
このような電子デバイスによれば、天井部を繋ぎ部（以下、「補強部」ともいう）により効果的に補強し、天井部の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。よって、本発明の電子デバイスは、優れた信頼性を有する。
［適用例２］
本発明の電子デバイスでは、前記繋ぎ部は、前記天井部の前記内部空間側にあることが好ましい。
これにより、補強部の補強効果を優れたものとすることができる。また、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて壁部を形成する場合に、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜を用いて補強部を形成することができ、製造工程の簡単化を図ることができる。
［適用例３］
本発明の電子デバイスでは、前記内部空間側にある前記繋ぎ部は、窒化チタンを含んでいることが好ましい。
これにより、アルミニウムを用いて天井部を構成した場合、天井部と補強部との熱膨張差を小さくすることができる。そのため、天井部に熱収縮等が生じたときに、天井部に生じる応力集中を低減し、天井部の損傷を低減することができる。
［適用例４］
本発明の電子デバイスでは、前記繋ぎ部は、前記天井部の前記内部空間とは反対側にあることが好ましい。
これにより、保護膜を設ける場合に、その保護膜と一括して補強部を形成することができ、製造工程の簡単化を図ることができる。
［適用例５］
本発明の電子デバイスでは、前記内部空間とは反対側にある前記繋ぎ部は、
酸化シリコンを含んで構成されている第１層と、
前記第１層に対して前記内部空間とは反対側に配置されていて窒化シリコンを含んで構成されている第２層と、
を有していることが好ましい。
これにより、保護膜と一括して補強部を形成することができる。
［適用例６］
本発明の電子デバイスでは、前記繋ぎ部は、
第１繋ぎ部と、
前記第１繋ぎ部に対して前記内部空間とは反対側に配置されている第２繋ぎ部と、
を含み、
前記第１繋ぎ部と前記第２繋ぎ部との間に前記天井部の少なくとも一部が配置されていることが好ましい。
これにより、製造工程の簡単化を図りつつ、補強部の補強効果を優れたものとすることができる。
［適用例７］
本発明の電子デバイスでは、前記繋ぎ部は、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいることが好ましい。
これにより、天井部が熱収縮または熱膨張を低減することができる。
［適用例８］
本発明の電子デバイスでは、前記繋ぎ部は、前記２つの辺に対して傾斜した方向に延びる形状をなしている部分を有することが好ましい。
これにより、天井部および補強部からなる構造体の質量を低減し、天井部の撓みを低減することができる。そのため、天井部の損傷をより効果的に低減することができる。
［適用例９］
本発明の電子デバイスでは、前記基板は、平面視で前記天井部と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有することが好ましい。
これにより、圧力を検出可能な電子デバイス（物理量センサー）を実現することができる。
［適用例１０］
本発明の電子デバイスでは、前記機能素子は、歪みにより電気信号を出力するセンサー素子であることが好ましい。
これにより、圧力の検出感度を向上させることができる。
［適用例１１］
本発明の物理量センサーは、前記基板は受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有し、前記機能素子がセンサー素子である本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
このような物理量センサーによれば、天井部を補強部により効果的に補強し、天井部の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。よって、本発明の物理量センサーは、優れた信頼性を有する。
［適用例１２］
本発明の圧力センサーは、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する圧力センサーを提供することができる。
［適用例１３］
本発明の高度計は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する高度計を提供することができる。
［適用例１４］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例１５］
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）を示す断面図である。 図１に示す物理量センサーのピエゾ抵抗素子（センサー素子）および壁部の配置を示す平面図である。 図１に示す物理量センサーの作用を説明するための図であって、（ａ）は加圧状態を示す断面図、（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。 図１に示す物理量センサーの補強部（繋ぎ部）の配置を示す平面図である。 図１に示す物理量センサーの部分拡大断面図である。 図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。 図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。 図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部（繋ぎ部）の配置を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部（繋ぎ部）の配置を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部（繋ぎ部）の配置を示す平面図である。 本発明の第７実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部（繋ぎ部）の配置を示す平面図である。 本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。 本発明の高度計の一例を示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例を示す正面図である。 本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
以下、本発明の電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を添付図面に示す各実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．物理量センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す断面図、図２は、図１に示す物理量センサーのピエゾ抵抗素子（センサー素子）および壁部の配置を示す平面図である。図３は、図１に示す物理量センサーの作用を説明するための図であって、図３（ａ）は加圧状態を示す断面図、図３（ｂ）は加圧状態を示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。
図１に示す物理量センサー１は、ダイヤフラム部２０を有する基板２と、ダイヤフラム部２０に配置されている機能素子である複数のピエゾ抵抗素子５（センサー素子）と、基板２とともに空洞部Ｓ（内部空間）を形成している積層構造体６と、基板２と積層構造体６との間に配置されている中間層３と、を備えている。
以下、物理量センサー１を構成する各部を順次説明する。
−基板−
基板２は、半導体基板２１と、半導体基板２１の一方の面上に設けられた絶縁膜２２と、絶縁膜２２の半導体基板２１とは反対側の面上に設けられた絶縁膜２３と、を有している。
半導体基板２１は、単結晶シリコンで構成されているシリコン層２１１（ハンドル層）と、シリコン酸化膜で構成されている酸化シリコン層２１２（ボックス層）と、単結晶シリコンで構成されているシリコン層２１３（デバイス層）とがこの順で積層されたＳＯＩ基板である。なお、半導体基板２１は、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、単結晶シリコン基板等の他の半導体基板であってもよい。
絶縁膜２２は、例えば、シリコン酸化膜であり、絶縁性を有する。また、絶縁膜２３は、例えば、シリコン窒化膜であり、絶縁性を有するとともに、フッ酸を含むエッチング液に対する耐性をも有する。ここで、半導体基板２１（シリコン層２１３）と絶縁膜２３（シリコン窒化膜）との間に絶縁膜２２（シリコン酸化膜）が介在していることにより、絶縁膜２３の成膜時に生じた応力が半導体基板２１に伝わるのを絶縁膜２２により緩和することができる。また、絶縁膜２２は、半導体基板２１およびその上方に半導体回路を形成する場合、素子間分離膜として用いることもできる。なお、絶縁膜２２、２３は、前述した構成材料に限定されず、また、必要に応じて、絶縁膜２２、２３のうちのいずれか一方を省略してもよい。
このような基板２の絶縁膜２３上には、パターニングされた中間層３が配置されている。この中間層３は、平面視でダイヤフラム部２０の周囲を囲むように形成されており、中間層３の上面と基板２の上面との間であって、ダイヤフラム部２０の中心側（内側）に中間層３の厚さ分の段差部を形成する。これにより、ダイヤフラム部２０が受圧により撓み変形したとき、ダイヤフラム部２０の段差部との間の境界部分に応力を集中させることができる。そのため、かかる境界部分（またはその付近）にピエゾ抵抗素子５を配置することにより、検出感度を向上させることができる。
この中間層３は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンで構成されている。また、中間層３は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）して構成されていてもよい。この場合、中間層３は、導電性を有するため、例えば、空洞部Ｓの外側において基板２上にＭＯＳトランジスタを形成する場合、中間層３の一部をＭＯＳトランジスタのゲート電極として用いることができる。また、中間層３の一部を配線として用いることもできる。
このような基板２には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイヤフラム部２０が設けられている。ダイヤフラム部２０は、半導体基板２１の下面に有底の凹部２４を設けることで形成されている。すなわち、ダイヤフラム部２０は、基板２の一方の面に開口している凹部２４の底部を含んで構成されている。このダイヤフラム部２０は、その下面が受圧面２５となっている。本実施形態では、図２に示すように、ダイヤフラム部２０は、正方形（矩形）の平面視形状である。
本実施形態の基板２では、凹部２４がシリコン層２１１を貫通しており、ダイヤフラム部２０が酸化シリコン層２１２、シリコン層２１３、絶縁膜２２および絶縁膜２３の４層で構成されている。ここで、酸化シリコン層２１２は、後述するように、物理量センサー１の製造工程において凹部２４をエッチングにより形成する際にエッチングストップ層として利用することができ、ダイヤフラム部２０の厚さの製品ごとのバラツキを少なくすることができる。
なお、凹部２４がシリコン層２１１を貫通せず、ダイヤフラム部２０がシリコン層２１１の薄肉部、酸化シリコン層２１２、シリコン層２１３、絶縁膜２２および絶縁膜２３の５層で構成されていてもよい。
−ピエゾ抵抗素子（機能素子）−
複数のピエゾ抵抗素子５は、図１に示すように、それぞれ、ダイヤフラム部２０の空洞部Ｓ側に形成されている。ここで、ピエゾ抵抗素子５は、半導体基板２１のシリコン層２１３に形成されている。
図２に示すように、複数のピエゾ抵抗素子５は、ダイヤフラム部２０の外周部に配置されている複数のピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄで構成されている。
基板２の厚さ方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という）で四角形をなすダイヤフラム部２０の４つの辺にそれぞれ対応して、ピエゾ抵抗素子５ａ、ピエゾ抵抗素子５ｂ、ピエゾ抵抗素子５ｃ、ピエゾ抵抗素子５ｄが配置されている。
ピエゾ抵抗素子５ａは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して垂直な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ａの両端部には、１対の配線２１４ａが電気的に接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｂは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して垂直な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｂの両端部には、１対の配線２１４ｂが電気的に接続されている。
一方、ピエゾ抵抗素子５ｃは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して平行な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｃの両端部には、１対の配線２１４ｃが電気的に接続されている。同様に、ピエゾ抵抗素子５ｄは、ダイヤフラム部２０の対応する辺に対して平行な方向に沿って延びている。そして、ピエゾ抵抗素子５ｄの両端部には、１対の配線２１４ｄが電気的に接続されている。
なお、以下では、配線２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄをまとめて「配線２１４」ともいう。
このようなピエゾ抵抗素子５および配線２１４は、それぞれ、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したシリコン（単結晶シリコン）で構成されている。ここで、配線２１４における不純物のドープ濃度は、ピエゾ抵抗素子５における不純物のドープ濃度よりも高い。なお、配線２１４は、金属で構成されていてもよい。
また、複数のピエゾ抵抗素子５は、例えば、自然状態における抵抗値が互いに等しくなるように構成されている。
以上説明したようなピエゾ抵抗素子５は、配線２１４等を介して、ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このブリッジ回路には、駆動電圧を供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、このブリッジ回路では、ピエゾ抵抗素子５の抵抗値に応じた信号（電圧）として出力される。
−積層構造体−
積層構造体６は、前述した基板２との間に空洞部Ｓを画成するように形成されている。ここで、積層構造体６は、ダイヤフラム部２０のピエゾ抵抗素子５側に配置されていてダイヤフラム部２０（または基板２）とともに空洞部Ｓ（内部空間）を区画形成（構成）している。
この積層構造体６は、基板２上に平面視でピエゾ抵抗素子５を取り囲むように形成された層間絶縁膜６１と、層間絶縁膜６１上に形成された配線層６２と、配線層６２および層間絶縁膜６１上に形成された層間絶縁膜６３と、層間絶縁膜６３上に形成され、複数の細孔６４２（開孔）を備えた被覆層６４１を有する配線層６４と、配線層６４および層間絶縁膜６３上に形成された表面保護膜６５と、被覆層６４１上に設けられた封止層６６とを有している。
層間絶縁膜６１、６３は、それぞれ、例えば、シリコン酸化膜で構成されている。また、配線層６２、６４および封止層６６は、それぞれ、アルミニウム等の金属で構成されている。また、封止層６６は、被覆層６４１が有する複数の細孔６４２を封止している。また、表面保護膜６５は、例えば、シリコン窒化膜である。
このような積層構造体６において、被覆層６４１を除く配線層６２および配線層６４からなる構造体は、基板２の一方の面側に平面視でピエゾ抵抗素子５を囲んで配置されている「壁部」を構成している。また、被覆層６４１は、この壁部に対して基板２とは反対側に配置されていて、壁部とともに空洞部Ｓ（内部空間）を構成している「天井部」を構成している。また、配線層６４は、被覆層６４１を補強する４つの補強部６４４を有し、表面保護膜６５は、被覆層６４１を補強する４つの補強部６５１を有する。なお、補強部６４４、６５１およびこれに関連する事項については、後に詳述する。
また、このような積層構造体６は、ＣＭＯＳプロセスのような半導体製造プロセスを用いて形成することができる。なお、シリコン層２１３上およびその上方には、半導体回路が作り込まれていてもよい。この半導体回路は、ＭＯＳトランジスタ等の能動素子、その他必要に応じて形成されたコンデンサ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線（ピエゾ抵抗素子５に接続されている配線を含む）等の回路要素を有している。
基板２と積層構造体６とによって画成された空洞部Ｓは、密閉された空間である。この空洞部Ｓは、物理量センサー１が検出する圧力の基準値となる圧力基準室として機能する。本実施形態では、空洞部Ｓが真空状態（３００Ｐａ以下）となっている。空洞部Ｓを真空状態とすることによって、物理量センサー１を、真空状態を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができ、その利便性が向上する。
ただし、空洞部Ｓは、真空状態でなくてもよく、大気圧であってもよいし、大気圧よりも気圧が低い減圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が高い加圧状態であってもよい。また、空洞部Ｓには、窒素ガス、希ガス等の不活性ガスが封入されていてもよい。
以上、物理量センサー１の構成について簡単に説明した。
このような構成の物理量センサー１は、図３（ａ）に示すように、ダイヤフラム部２０の受圧面２５が受ける圧力Ｐに応じて、ダイヤフラム部２０が変形し、これにより、図３（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが歪み、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗値が変化する。それに伴って、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが構成するブリッジ回路の出力が変化し、その出力に基づいて、受圧面２５で受けた圧力の大きさを求めることができる。
より具体的に説明すると、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じる前の自然状態では、例えば、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗値が互いに等しい場合、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値の積とが等しく、ブリッジ回路の出力（電位差）はゼロとなる。
一方、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じると、図３（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂにその長手方向に沿った圧縮歪みおよび幅方向に沿った引張歪みが生じるとともに、ピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄその長手方向に沿った引張歪みおよびその幅方向に沿った圧縮歪みが生じる。したがって、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じたとき、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値とのうち、一方の抵抗値が増加し、他方の抵抗値が減少する。
このようなピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの歪みにより、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値の積との差が生じ、その差に応じた出力（電位差）がブリッジ回路から出力される。このブリッジ回路からの出力に基づいて、受圧面２５で受けた圧力の大きさ（絶対圧）を求めることができる。
ここで、前述したようなダイヤフラム部２０の変形が生じたとき、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値とのうち、一方の抵抗値が増加し、他方の抵抗値が減少するため、ピエゾ抵抗素子５ａ、５ｂの抵抗値の積とピエゾ抵抗素子５ｃ、５ｄの抵抗値の積との差の変化を大きくすることができ、それに伴って、ブリッジ回路からの出力を大きくすることができる。その結果、圧力の検出感度を高めることができる。
このように、物理量センサー１では、基板２が有するダイヤフラム部２０が、平面視で被覆層６４１と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形する。これにより、圧力を検出可能な物理量センサー１を実現することができる。また、ダイヤフラム部２０に配置されているピエゾ抵抗素子５が歪みにより電気信号を出力するセンサー素子であるため、圧力の検出感度を向上させることができる。また、前述したように平面視でダイヤフラム部２０の輪郭が矩形をなしているため、圧力の検出感度を向上させることができる。
（補強部）
以下、補強部６４４、６５１について詳述する。
図４は、図１に示す物理量センサーの補強部の配置を示す平面図、図５は、図１に示す物理量センサーの部分拡大断面図である。
前述したように、配線層６４は、被覆層６４１を補強する４つの補強部６４４を有し、また、表面保護膜６５は、被覆層６４１を補強する４つの補強部６５１を有する。
ここで、図４に示すように、被覆層６４１は、平面視で、矩形をなしていて、互いに隣り合う２つの辺を含んで構成されている４つの角部を有する。そして、各補強部６４４および各補強部６５１は、それぞれ、互いに隣り合う２つの辺を繋いで配置されている。よって、補強部は「繋ぎ部」と表現することもできる。これにより、被覆層６４１を補強部６４４、６５１により効果的に補強し、被覆層６４１の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。よって、本発明の物理量センサー１は、優れた信頼性を有する。
これに対し、仮に、補強部６４４および補強部６５１の双方を省略した場合、被覆層６４１の角部に対応する部分の強度が他の部分に比べて極端に高くなるため、被覆層６４１が熱収縮等したとき、被覆層６４１の当該角部に対応する部分と他の部分との間に応力が集中しやすくなり、その結果、被覆層６４１の亀裂等の損傷が生じやすくなる。
また、補強部６４４は、被覆層６４１の空洞部Ｓ側にある。これにより、補強部６４４の補強効果を優れたものとすることができる。また、後述するように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて配線層６４を形成する場合に、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜を用いて補強部６４４を形成することができ、製造工程の簡単化を図ることができる。
本実施形態では、図５に示すように、配線層６２は、チタン（Ｔｉ）で構成されたＴｉ層６２２と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６２３と、アルミニウム（Ａｌ）で構成されたＡｌ層６２４と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６２５とを有し、これらがこの順で積層されて構成されている。同様に、配線層６４は、チタン（Ｔｉ）で構成されたＴｉ層６４５と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６４６と、アルミニウム（Ａｌ）で構成されたＡｌ層６４７と、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されたＴｉＮ層６４８とを有し、これらがこの順で積層されて構成されている。
そして、補強部６４４は、Ｔｉ層６４５およびＴｉＮ層６４６の一部で構成されている。ＴｉＮ層６４６は、フォトリソグラフィの露光の際に用いる反射防止膜の一部であり、かかる反射防止膜を用いて形成される。
また、補強部６４４が窒化チタンを含んでいることにより、アルミニウムを用いて被覆層６４１を構成した場合、被覆層６４１と補強部６４４との熱膨張差を小さくすることができる。そのため、被覆層６４１に熱収縮等が生じたときに、被覆層６４１に生じる応力集中を低減し、被覆層６４１の損傷を低減することができる。
また、補強部６４４が被覆層６４１よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいることにより、被覆層６４１が熱収縮または熱膨張を低減することができる。
一方、補強部６５１は、被覆層６４１の空洞部Ｓとは反対側にある。これにより、表面保護膜６５と一括して補強部６５１を形成することができ、製造工程の簡単化を図ることができる。
本実施形態では、図５に示すように、表面保護膜６５は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成されている第１層であるＳｉＯ２層６５２と、ＳｉＯ２に対して空洞部Ｓとは反対側に配置されていて窒化シリコン（ＳｉＮ）で構成されている第２層であるＳｉＮ層６５３と、を含んでいる。そして、補強部６５１は、ＳｉＯ２層６５２およびＳｉＮ層６５３の一部で構成されている。これにより、表面保護膜６５と一括して補強部６５１を形成することができる。
また、補強部６５１が被覆層６４１よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいることにより、被覆層６４１が熱収縮または熱膨張を低減することができる。
このように、本実施形態では、被覆層６４１の一方の面側に補強部６４４、他方の面側に補強部６５１がある。すなわち、補強部６４４と補強部６５１との間に被覆層６４１がある。これにより、製造工程の簡単化を図りつつ、補強部６４４、６５１の補強効果を優れたものとすることができる。ここで、補強部６４４は、「第１補強部」を構成し、また、補強部６５１は、補強部６４４（第１補強部）に対して空洞部Ｓ（内部空間）とは反対側に配置されている「第２補強部」を構成している。
また、各補強部６４４、６５１は、平面視で矩形をなす被覆層６４１の互いに隣り合う２つの辺に対して傾斜した方向に延びる形状をなしている。これにより、被覆層６４１および補強部６４４、６５１からなる構造体の質量を低減し、被覆層６４１の撓みを低減することができる。そのため、被覆層６４１の損傷をより効果的に低減することができる。また、配線層６４が有する複数の細孔６４２の配設密度を高くすることができる。そのため、後述する製造工程において細孔６４２を通じたエッチングを効率的に行うことができる。
ここで、細孔６４２は、平面視で、補強部６４４、６５１に重ならず、かつ、できるだけ広範囲にわたって分散するように配置されている。特に、平面視で、被覆層６４１の角部に近い位置にも、細孔６４２が存在するように、複数の細孔６４２が配置されている。これにより、後述する製造工程において細孔６４２を通じたエッチングを効率的に行うことができる。
（物理量センサーの製造方法）
次に、物理量センサー１の製造方法を簡単に説明する。
図６〜図８は、図１に示す物理量センサーの製造工程を示す図である。以下、物理量センサー１の製造方法を、これらの図に基づいて説明する。
［素子形成工程］
まず、図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板である半導体基板２１を用意する。
そして、半導体基板２１のシリコン層２１３にリン（ｎ型）またはボロン（ｐ型）等の不純物をドープ（イオン注入）することにより、図６（ｂ）に示すように、複数のピエゾ抵抗素子５および配線２１４を形成する。
例えば、ボロンを＋８０ｋｅＶでイオン注入を行う場合、ピエゾ抵抗素子５へのイオン注入濃度を１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とする。また、配線２１４へのイオン注入濃をピエゾ抵抗素子５よりも多くする。例えば、ボロンを１０ｋｅＶでイオン注入を行う場合、配線２１４へのイオン注入濃度を５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とする。また、前述したようなイオン注入の後、例えば、１０００℃程度で２０分程度のアニールを行う。
［絶縁膜等形成工程］
次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン層２１３上に絶縁膜２２、絶縁膜２３および中間層３をこの順で形成する。
絶縁膜２２、２３の形成は、それぞれ、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により行うことができる。中間層３は、例えば、多結晶シリコンをスパッタリング法、ＣＶＤ法等により成膜した後、その膜に必要に応じてリン、ボロン等の不純物をドープ（イオン注入）し、その後、エッチングによりパターニングすることで形成することができる。
［層間絶縁膜・配線層形成工程］
次に、図６（ｄ）に示すように、絶縁膜２３上に、犠牲層４１を形成する。
この犠牲層４１は、後述する空洞部形成工程により一部が除去され、残部が層間絶縁膜６１となるものであり、配線層６２が貫通するための貫通孔を有する。犠牲層４１の形成は、シリコン酸化膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、そのシリコン酸化膜をエッチングによりパターニングすることにより行う。
また、犠牲層４１の厚さは、特に限定されないが、例えば、１５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
次に、図７（ａ）に示すように、犠牲層４１に形成された貫通孔を埋めるように、配線層６２を形成する。
配線層６２の形成は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により一様な導体膜を形成した後、この導体膜をパターニング処理することにより行うことができる。図示しないが、前述したＴｉ層６２２、ＴｉＮ層６２３、Ａｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を有する配線層６２を形成する際には、Ｔｉ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＴｉ層６２２およびＴｉＮ層６２３を形成し、その後、Ａｌ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＡｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を形成する。ここで、ＴｉＮ層６２３は、犠牲層４１の貫通孔内へのＡｌの充填性を良好とするためにＡｌの濡れ性を高める機能を有し、Ｔｉ層６２２は、ＴｉＮ層６２３と犠牲層４１との密着性を高める機能を有する。また、Ａｌ層上に一様に形成されたＴｉＮ層は、パターニングによりＡｌ層６２４およびＴｉＮ層６２５を形成する際にフォトリソグラフィの露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
また、配線層６２の厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下程度とされる。
次に、図７（ｂ）に示すように、犠牲層４１上および配線層６２上に、犠牲層４２を形成する。
この犠牲層４２は、後述する空洞部形成工程により一部が除去され、残部が層間絶縁膜６３となるものであり、配線層６４が貫通するための貫通孔を有する。犠牲層４２の形成は、前述した犠牲層４１の形成と同様、シリコン酸化膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、そのシリコン酸化膜をエッチングによりパターニングすることにより行う。
また、犠牲層４２の厚さは、特に限定されないが、例えば、１５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
次に、図７（ｃ）に示すように、犠牲層４２に形成された貫通孔を埋めるように、配線層６４を形成する。
配線層６４の形成は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により一様な導体膜を形成した後、この導体膜をパターニング処理することにより行うことができる。図示しないが、前述したＴｉ層６４５、ＴｉＮ層６４６、Ａｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を有する配線層６４を形成する際には、Ｔｉ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＴｉ層６４５およびＴｉＮ層６４６を形成し、その後、Ａｌ層およびＴｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＡｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を形成する。ここで、ＴｉＮ層６４６は、犠牲層４２の貫通孔内へのＡｌの充填性を良好とするためにＡｌの濡れ性を高める機能を有し、Ｔｉ層６４５は、ＴｉＮ層６４６と犠牲層４２との密着性を高める機能を有する。また、Ａｌ層上に一様に形成されたＴｉＮ層は、パターニングによりＡｌ層６４７およびＴｉＮ層６４８を形成する際にフォトリソグラフィの露光光の反射を防止する反射防止膜として機能する。
また、配線層６４の厚さは、特に限定されないが、例えば、３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下程度とされる。
以上のようにして犠牲層４１、４２および配線層６２、６４が形成される。なお、このような犠牲層４１、４２および配線層６２、６４からなる積層構造は、通常のＣＭＯＳプロセスを用いて形成され、その積層数は、必要に応じて適宜に設定される。すなわち、必要に応じてさらに多くの犠牲層や配線層が積層される場合もある。
その後、図７（ｄ）に示すように、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により表面保護膜６５を形成する。これにより、後述する空洞部形成工程におけるエッチングの際、犠牲層４１、４２の層間絶縁膜６１、６２となる部分を保護することができる。
図示しないが、前述したＳｉＯ２層６５２およびＳｉＮ層６５３を有する表面保護膜６５を形成する際には、ＳｉＯ２層およびＳｉＮ層をこの順で一様に形成した後にこれらの層をパターニングすることによりＳｉＯ２層６５２およびＳｉＮ層６５３を形成する。
なお、表面保護膜６５の構成は、前述したものに限定されない。表面保護膜６５の構成材料としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜など、素子を水分、ゴミ、傷などから保護するための耐性を有するものが挙げられ、特に、シリコン窒化膜が好適である。
表面保護膜６５の厚さは、特に限定されないが、例えば、５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下程度とされる。
［空洞部形成工程］
次に、犠牲層４１、４２の一部を除去することにより、図８（ａ）に示すように、絶縁膜２３と被覆層６４１との間に空洞部Ｓ（キャビティ）を形成する。これにより、層間絶縁膜６１、６３が形成される。
空洞部Ｓの形成は、被覆層６４１に形成された複数の細孔６４２を通じたエッチングにより、犠牲層４１、４２の一部を除去することにより行う。ここで、かかるエッチングとしてウェットエッチングを用いる場合、複数の細孔６４２からフッ酸、緩衝フッ酸等のエッチング液を供給し、ドライエッチングを用いる場合、複数の細孔６４２からフッ化水素酸ガス等のエッチングガスを供給する。このようなエッチングの際、絶縁膜２３がエッチングストップ層として機能する。また、絶縁膜２３は、エッチング液に対する耐性を有することから、絶縁膜２３に対して下側の構成部（例えば、絶縁膜２２、ピエゾ抵抗素子５、配線２１４等）をエッチング液から保護する機能をも有する。
［封止工程］
次に、図８（ｂ）に示すように、被覆層６４１上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜等からなる封止層６６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、各細孔６４２を封止する。これより、空洞部Ｓが封止層６６により封止され、積層構造体６を得る。
ここで、封止層６６の厚さは、特に限定されないが、例えば、１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下程度とされる。
［ダイヤフラム形成工程］
次に、シリコン層２１１の下面を必要に応じて研削した後、シリコン層２１１の下面の一部をエッチングにより除去（加工）することにより、図８（ｃ）に示すように、凹部２４を形成する。これにより、空洞部Ｓを介して被覆層６４１に対向するダイヤフラム部２０が形成される。
ここで、シリコン層２１１の下面の一部を除去する際、酸化シリコン層２１２がエッチングストップ層として機能する。これにより、ダイヤフラム部２０の厚さを高精度に規定することができる。
なお、シリコン層２１１の下面の一部を除去する方法としては、ドライエッチングであっても、ウェットエッチング等であってもよい。
以上のような工程により、物理量センサー１を製造することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）を示す断面図である。
以下、本発明の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、天井部に対して内部空間とは反対側の補強部を省略した以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図９に示す物理量センサー１Ａは、基板２とともに空洞部Ｓ（内部空間）を形成している積層構造体６Ａを有する。この積層構造体６Ａは、表面保護膜６５に代えて、表面保護膜６５Ａを備えている以外は、前述した第１実施形態の積層構造体６と同様である。また、表面保護膜６５Ａは、補強部６５１を省略した以外は、前述した第１実施形態の表面保護膜６５と同様である。
このような物理量センサー１Ａによっても、被覆層６４１を補強部６４４により効果的に補強し、被覆層６４１の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）を示す断面図である。
以下、本発明の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、天井部に対して内部空間側の補強部を省略した以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図１０に示す物理量センサー１Ｂは、基板２とともに空洞部Ｓ（内部空間）を形成している積層構造体６Ｂを有する。この積層構造体６Ｂは、配線層６４に代えて、配線層６４Ｂを備えている以外は、前述した第１実施形態の積層構造体６と同様である。また、配線層６４Ｂは、補強部６４４を省略した以外は、前述した第１実施形態の配線層６４と同様である。
このような物理量センサー１Ｂによっても、被覆層６４１を補強部６５１により効果的に補強し、被覆層６４１の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部の配置を示す平面図である。
以下、本発明の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、補強部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図１１に示す物理量センサー１Ｃは、４つの補強部６５１Ｃを有する表面保護膜６５Ｃを備えている。各補強部６５１Ｃは、平面視で矩形をなす被覆層の各辺の中間部から延びている。これにより、被覆層６４１の角部に近い位置において、配線層６４Ｃが有する細孔６４２の配設密度を効果的に高めることができる。
このような物理量センサー１Ｃによっても、被覆層を補強部６５１Ｃにより効果的に補強し、被覆層の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第５実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部の配置を示す平面図である。
以下、本発明の第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、補強部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図１２に示す物理量センサー１Ｄは、４つの補強部６５１Ｃおよび２つの補強部６５４を有する表面保護膜６５Ｄを備えている。各補強部６５４は、平面視で矩形をなす被覆層の互いに対向する２つの辺の中間部同士を繋いでおり、２つの補強部６５４は、その中間部において互いに交差・接続している。
このような物理量センサー１Ｄによっても、被覆層を補強部６５１Ｃ、６５４により効果的に補強し、被覆層の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部の配置を示す平面図である。
以下、本発明の第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、補強部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図１３に示す物理量センサー１Ｅは、４つの補強部６５１Ｃおよび２つの補強部６５５を有する表面保護膜６５Ｅを備えている。各補強部６５５は、平面視で矩形をなす被覆層の互いに対向する２つの角部同士を繋いでおり、２つの補強部６５５は、その中間部において互いに交差・接続している。
このような物理量センサー１Ｅによっても、被覆層を補強部６５１Ｃ、６５５により効果的に補強し、被覆層の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第７実施形態に係る物理量センサー（電子デバイス）の補強部の配置を示す平面図である。
以下、本発明の第７実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、補強部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図１４に示す物理量センサー１Ｆは、４つの補強部６５６を有する表面保護膜６５Ｆを備えている。各補強部６５６は、平面視で矩形をなす被覆層の互いに隣り合う２つの辺を繋いでいる。特に、各補強部６５６は、平面視で被覆層の互いに隣り合う２つの辺の一方の辺の他方の辺に遠い側から他方の辺に向けて延びている。そのため、１つの補強部６５６は、同じ辺から延びる他の補強部６５６と途中で交差・接続している。
このような物理量センサー１Ｆによっても、被覆層を補強部６５６により効果的に補強し、被覆層の角部とそれに隣接する部分との間の強度差に起因する損傷を低減することができる。
２．圧力センサー
次に、本発明の物理量センサーを備える圧力センサー（本発明の圧力センサー）ついて説明する。図１５は、本発明の圧力センサーの一例を示す断面図である。
図１５に示すように、本発明の圧力センサー１００は、物理量センサー１と、物理量センサー１を収納する筐体１０１と、物理量センサー１から得た信号を圧力データに演算する演算部１０２とを備えている。物理量センサー１は、配線１０３を介して演算部１０２と電気的に接続されている。
物理量センサー１は、筐体１０１の内側に、図示しない固定手段により固定されている。また、筐体１０１には、物理量センサー１のダイヤフラム部２０が、例えば大気（筐体１０１の外側）と連通するための貫通孔１０４を有している。
このような圧力センサー１００によれば、貫通孔１０４を介してダイヤフラム部２０が圧力を受ける。この受圧した信号を配線１０３を介して演算部に送信し、圧力データに演算する。この演算された圧力データは、図示しない表示部（例えば、パーソナルコンピューターのモニター等）を介して表示することができる。
３．高度計
次に、本発明の物理量センサーを備える高度計（本発明の高度計）の一例について説明する。図１６は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
高度計２００は、腕時計のように、手首に装着することができる。また、高度計２００の内部には、物理量センサー１（圧力センサー１００）が搭載されており、表示部２０１に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。
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。
４．電子機器
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したナビゲーションシステムについて説明する。図１７は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
ナビゲーションシステム３００には、図示しない地図情報と、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、物理量センサー１と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３０１とを備えている。
このナビゲーションシステムによれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。高度情報を得ることにより、例えば、一般道路と位置情報上は略同一の位置を示す高架道路を走行する場合、高度情報を持たない場合には、一般道路を走行しているのか高架道路を走行しているのかナビゲーションシステムでは判断できず、優先情報として一般道路の情報を使用者に提供してしまっていた。そこで、本実施形態に係るナビゲーションシステム３００では、高度情報を物理量センサー１によって取得することができ、一般道路から高架道路へ進入することによる高度変化を検出し、高架道路の走行状態におけるナビゲーション情報を使用者に提供することができる。
なお、表示部３０１は、例えば液晶パネルディスプレイや、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイなど、小型かつ薄型化が可能な構成となっている。
なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、上記のものに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
５．移動体
次いで、本発明の物理量センサーを適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。図１８は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
図１８に示すように、移動体４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２とを有しており、車体４０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪４０２を回転させるように構成されている。このような移動体４００には、ナビゲーションシステム３００（物理量センサー１）が内蔵されている。
以上、本発明の電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、１つのダイヤフラム部に設けられるピエゾ抵抗素子（機能素子）の数は、前述した実施形態では４つである場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、１つ以上３つ以下、または、５つ以上であってもよい。また、ピエゾ抵抗素子の配置や形状等も前述した実施形態に限定されず、例えば、前述した実施形態において、ダイヤフラム部の中央部にもピエゾ抵抗素子を配置してもよい。
また、前述した実施形態では、ダイヤフラム部の撓みを検出するセンサー素子としてピエゾ抵抗素子を用いた場合を例に説明したが、かかる素子としては、これに限定されず、例えば、共振子であってもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の電子デバイスを物理量センサーに適用した場合を例に説明したが、これに限定されず、前述したように半導体製造プロセスを用いて基板上に壁部および天井部を形成し、基板、壁部および天井部により内部空間を形成する各種電子デバイスに本発明を適用することができ、その場合、ダイヤフラム部を省略することができる。
また、前述した実施形態では、天井部の平面視形状が矩形である場合、すなわち、天井部が平面視で直角な４つの角部を有する場合を例に説明したが、本発明において、天井部が有する「角部」は、Ｒ形状や面取り形状等であってもよく、また、「平面視で互いに隣り合う２つの辺を有して構成されている角部」の「隣り合う２つの辺」は、Ｒ部や面取り部等を挟んだ２つの辺も含む。
１‥‥物理量センサー
１Ａ‥‥物理量センサー
１Ｂ‥‥物理量センサー
１Ｃ‥‥物理量センサー
１Ｄ‥‥物理量センサー
１Ｅ‥‥物理量センサー
１Ｆ‥‥物理量センサー
２‥‥基板
３‥‥中間層
５‥‥ピエゾ抵抗素子
５ａ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｂ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｃ‥‥ピエゾ抵抗素子
５ｄ‥‥ピエゾ抵抗素子
６‥‥積層構造体
６Ａ‥‥積層構造体
６Ｂ‥‥積層構造体
２０‥‥ダイヤフラム部
２１‥‥半導体基板
２２‥‥絶縁膜
２３‥‥絶縁膜
２４‥‥凹部
２５‥‥受圧面
４１‥‥犠牲層
４２‥‥犠牲層
６１‥‥層間絶縁膜
６２‥‥配線層
６３‥‥層間絶縁膜
６４‥‥配線層
６４Ｂ‥‥配線層
６４Ｃ‥‥配線層
６５‥‥表面保護膜
６５Ａ‥‥表面保護膜
６５Ｃ‥‥表面保護膜
６５Ｄ‥‥表面保護膜
６５Ｅ‥‥表面保護膜
６５Ｆ‥‥表面保護膜
６６‥‥封止層
１００‥‥圧力センサー
１０１‥‥筐体
１０２‥‥演算部
１０３‥‥配線
１０４‥‥貫通孔
２００‥‥高度計
２０１‥‥表示部
２１１‥‥シリコン層
２１２‥‥酸化シリコン層
２１３‥‥シリコン層
２１４‥‥配線
２１４ａ‥‥配線
２１４ｂ‥‥配線
２１４ｃ‥‥配線
２１４ｄ‥‥配線
３００‥‥ナビゲーションシステム
３０１‥‥表示部
４００‥‥移動体
４０１‥‥車体
４０２‥‥車輪
６２２‥‥Ｔｉ層
６２３‥‥ＴｉＮ層
６２４‥‥Ａｌ層
６２５‥‥ＴｉＮ層
６４１‥‥被覆層
６４２‥‥細孔
６４４‥‥補強部（繋ぎ部）
６４５‥‥Ｔｉ層
６４６‥‥ＴｉＮ層
６４７‥‥Ａｌ層
６４８‥‥ＴｉＮ層
６５１‥‥補強部（繋ぎ部）
６５１Ｃ‥‥補強部（繋ぎ部）
６５２‥‥ＳｉＯ２層
６５３‥‥ＳｉＮ層
６５４‥‥補強部（繋ぎ部）
６５５‥‥補強部（繋ぎ部）
６５６‥‥補強部（繋ぎ部）
Ｐ‥‥圧力
Ｓ‥‥空洞部

Claims (15)

  1. 基板と、
    前記基板の一方の面側に配置されている機能素子と、
    前記基板の前記一方の面側に前記基板の平面視で前記機能素子を囲んで配置されている壁部と、
    前記壁部に対して前記基板とは反対側に配置されていて前記壁部とともに内部空間を構成している天井部と、
    を備え、
    前記天井部は、
    平面視で互いに隣り合う２つの辺を有して構成されている角部と、
    前記２つの辺を繋いで配置されている繋ぎ部と、
    を有することを特徴とする電子デバイス。
  2. 前記繋ぎ部は、前記天井部の前記内部空間側にある請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 前記内部空間側にある前記繋ぎ部は、窒化チタンを含んでいる請求項２に記載の電子デバイス。
  4. 前記繋ぎ部は、前記天井部の前記内部空間とは反対側にある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  5. 前記内部空間とは反対側にある前記繋ぎ部は、
    酸化シリコンを含んで構成されている第１層と、
    前記第１層に対して前記内部空間とは反対側に配置されていて窒化シリコンを含んで構成されている第２層と、
    を有している請求項４に記載の電子デバイス。
  6. 前記繋ぎ部は、
    第１繋ぎ部と、
    前記第１繋ぎ部に対して前記内部空間とは反対側に配置されている第２繋ぎ部と、
    を含み、
    前記第１繋ぎ部と前記第２繋ぎ部との間に前記天井部の少なくとも一部が配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  7. 前記繋ぎ部は、前記天井部よりも熱膨張率の小さい材料を含んでいる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  8. 前記繋ぎ部は、前記２つの辺に対して傾斜した方向に延びる形状をなしている部分を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  9. 前記基板は、平面視で前記天井部と重なる位置に設けられていて、受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  10. 前記機能素子は、歪みにより電気信号を出力するセンサー素子である請求項９に記載の電子デバイス。
  11. 前記基板は受圧により撓み変形するダイヤフラム部を有し、前記機能素子がセンサー素子である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする物理量センサー。
  12. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする圧力センサー。
  13. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする高度計。
  14. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
  15. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6340985B2 (ja) * 2014-08-12 2018-06-13 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体
JP2016102768A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、高度計、電子機器および移動体
JP2016102737A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、高度計、電子機器および移動体
CN105241369B (zh) * 2015-08-17 2018-02-09 王文 一种mems应变计芯片及其制造工艺
CN105241600B (zh) * 2015-08-17 2017-12-29 中国科学院地质与地球物理研究所 一种mems压力计芯片及其制造工艺
JP6555214B2 (ja) * 2016-08-25 2019-08-07 株式会社デンソー 圧力センサ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015143635A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、高度計、電子機器および移動体
JP2015145801A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 セイコーエプソン株式会社 Ｍｅｍｓデバイス、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体
JP2015175833A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、高度計、電子機器および移動体
CN105314586A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 精工爱普生株式会社 物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备以及移动体
JP2016048176A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
JP2016099114A (ja) * 2014-11-18 2016-05-30 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体
JP2016102768A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、高度計、電子機器および移動体
JP2016102737A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、物理量センサー、圧力センサー、振動子、高度計、電子機器および移動体

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