JP2018155659A - 圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】封止層の撓み変形を抑制することのできる圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている圧力基準室と、前記圧力基準室を介して前記ダイアフラムと対向配置されている封止層と、を有し、前記封止層は、第１部分と、前記第１部分よりも前記基板側に位置する第２部分と、前記第１部分および前記第２部分を接続する第３部分と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体に関するものである。

従来から、圧力センサーとして、例えば、特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、ダイアフラム上に配置された圧力基準室と、圧力基準室を介してダイアフラムと対向して配置され、圧力基準室を封止する封止層と、を有している。

特開２０１６−１３８７７８号公報

しかしながら、特許文献１の圧力センサーでは、封止層がフラットであるため、封止層が例えば自重や圧力センサーの内部応力等によって撓み易い。例えば、封止層がダイアフラム側へ撓み、ダイアフラムと接触してしまうと、ダイアフラムの撓み変形が阻害されて、圧力の検出精度が悪化してしまう。

本発明の目的は、封止層の撓み変形を抑制することのできる圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、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。

本発明の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、
前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている圧力基準室と、
前記圧力基準室を介して前記ダイアフラムと対向配置されている封止層と、を有し、
前記封止層は、第１部分と、前記第１部分よりも前記基板側に位置する第２部分と、前記第１部分および前記第２部分を接続する第３部分と、を有していることを特徴とする。
これにより、封止層が凹凸形状となり、封止層が面内方向に変形し易くなる。そのため、封止層の面外方向、特にダイアフラム側への撓み変形を抑制することができる。

本発明の圧力センサーでは、前記第１部分は、前記封止層の中央部に位置し、
前記第２部分は、前記第１部分を囲むように、前記第１部分の外側に位置し、
前記第３部分は、前記第１部分と前記第２部分との間に位置していることが好ましい。
これにより、封止層の形状が比較的簡単なものとなる。また、封止層に、ダイアフラムと反対側へ撓むきっかけを設けることができる。そのため、仮に封止層が面外方向に撓んでしまっても、封止層とダイアフラムとの接触を効果的に抑制することができる。

本発明の圧力センサーでは、前記第３部分は、前記第１部分との接続部が前記第２部分との接続部よりも前記封止層の中央側に位置するようなテーパー状をなしていることが好ましい。
これにより、第３部分と第１部分との接続角度および第３部分と第２部分との接続角度が緩やかになるため、当該部分における応力集中を低減することができる。そのため、封止層の破損をより効果的に抑制することができる。

本発明の圧力センサーでは、前記第１部分および前記第２部分は、交互に並んで複数設けられていることが好ましい。
これにより、封止層の凹凸の数を増やすことができるため、その分、封止層が面内方向により変形し易くなる。そのため、封止層の面外方向への撓みをより効果的に抑制することができる。

本発明の圧力センサーでは、前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、同じ方向に延在する長手形状をなしており、前記延在する方向に交差する方向に交互に並んで配置されていることが好ましい。
これにより、封止層は、特に、第１部分と第２部分の並び方向に変形し易くなる。

本発明の圧力センサーでは、前記第１部分および前記第２部分は、同心的に配置されていることが好ましい。
これにより、封止層は、その面内のどの方向にも変形し易くなる。

本発明の圧力センサーの製造方法は、ダイアフラム形成領域を有する基板を準備する工程と、
前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なるように犠牲層を配置する工程と、
前記犠牲層の前記基板と反対側の面に凹凸を形成する工程と、
前記犠牲層の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記犠牲層と重なるように配置されている第１貫通孔を有する被覆部を配置する工程と、
前記第１貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記被覆部の前記基板と反対側に、封止層を配置する工程と、
前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
これにより、封止層が犠牲層の凹凸形状に倣った凹凸形状となる。そのため、封止層が面内方向に変形し易くなり、封止層の面外方向、特にダイアフラム側への撓み変形を抑制することができる。

本発明の圧力センサーの製造方法では、前記封止層を配置する工程は、
前記被覆部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記被覆部と重なるように配置されている第２貫通孔を有する第１封止層を配置する工程と、
前記第２貫通孔を介して前記被覆部を除去する工程と、
前記第１封止層の前記基板と反対側に、前記第２貫通孔を封止する第２封止層を配置する工程と、を含んでいることが好ましい。
このように、被覆部を除去することで、被覆部の熱膨張に起因して環境温度によってダイアフラムの内部応力が変化してしまうことを低減できる。

本発明の圧力センサーモジュールは、本発明の圧力センサーと、
前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い圧力センサーモジュールが得られる。

本発明の電子機器は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の移動体は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。 図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。 図２に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す回路図である。 図１に示す圧力センサーが有する封止層の拡大断面図である。 図１に示す圧力センサーが有する封止層の平面図である。 図１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する封止層を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る圧力センサーが有する封止層を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。 図２１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態に係る圧力センサーモジュールを示す断面図である。 図２３に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。 本発明の第６実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。 本発明の第８実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。

以下、本発明の圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーおよびその製造方法について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。図２は、図１に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。図３は、図２に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す回路図である。図４は、図１に示す圧力センサーが有する封止層の拡大断面図である。図５は、図１に示す圧力センサーが有する封止層の平面図である。図６は、図１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。図７ないし図１８は、それぞれ、図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図１、図４、図７ないし図１８中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。

図１に示すように、圧力センサー１は、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を有する基板２と、ダイアフラム２５の上面側に配置された圧力基準室Ｓ（空洞部）と、基板２と共に圧力基準室Ｓを形成する周囲構造体４と、ダイアフラム２５に配置されたセンサー部５と、を有している。

図１に示すように、基板２は、シリコンで構成された第１層２１と、第１層２１の上側に配置され、シリコンで構成された第３層２３と、第１層２１および第３層２３の間に配置され、酸化シリコンで構成された第２層２２と、を有するＳＯＩ基板で構成されている。すなわち、基板２は、シリコン（Ｓｉ）を含んでいる。これにより、製造上取り扱い易く、優れた加工寸法精度を発揮することのできる基板２となる。

ただし、基板２としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、単層のシリコン基板を用いることもできる。また、基板２は、シリコン以外の半導体材料、例えば、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素等で構成された基板（半導体基板）であってもよい。

また、図１に示すように、基板２には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム２５が設けられている。基板２には、下方に開放する有底の凹部２４が形成されており、凹部２４によって基板２が薄くなっている部分がダイアフラム２５となっている。また、ダイアフラム２５の下面が圧力を受ける受圧面２５１となっている。なお、本実施形態では、ダイアフラム２５の平面視形状は、略正方形であるが、ダイアフラム２５の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、三角形、五角形等の多角形、円形、楕円形等であってもよい。また、角部を有する平面視形状の場合には、その角部が面取りされていてもよい。

ここで、本実施形態では、凹部２４は、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチングで形成されている。具体的には、基板２の下面側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して、第１層２１を掘ることで凹部２４を形成する。この工程を繰り返し、エッチングが第２層２２まで達すると第２層２２がエッチングストッパーとなってエッチングが終了し、凹部２４が得られる。このような形成方法によれば、凹部２４の内壁側面が基板２の主面に対して略垂直となるため、凹部２４の開口面積を小さくすることができる。そのため、基板２の機械的強度の低下を抑制することができ、また、圧力センサー１の大型化を抑制することもできる。

ただし、凹部２４の形成方法としては、上記の方法に限定されず、例えば、ウェットエッチングによって形成してもよい。また、本実施形態では、ダイアフラム２５の下面側に第２層２２が残っているが、この第２層２２を除去してもよい。すなわち、ダイアフラム２５を第３層２３の単層で構成してもよい。これにより、ダイアフラム２５をより薄くすることができ、より撓み変形し易いダイアフラム２５が得られる。また、凹部２４が第１層２１の途中まで形成されていてもよい。

ダイアフラム２５の厚さとしては、特に限定されず、ダイアフラム２５の大きさ等によっても異なるが、例えば、ダイアフラム２５の幅が１００μｍ以上３００μｍ以下の場合には、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。このような厚さとすることで、機械的な強度を十分に保ちつつ、十分に薄く、受圧により撓み変形し易いダイアフラム２５が得られる。

このようなダイアフラム２５には、ダイアフラム２５に作用する圧力を検出するセンサー部５が設けられている。図２に示すように、センサー部５は、ダイアフラム２５に設けられた４つのピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を有している。そして、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、配線５５を介して互いに電気的に接続され、図３に示すブリッジ回路５０（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。ブリッジ回路５０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給（印加）する駆動回路が接続されている。そして、ブリッジ回路５０は、ダイアフラム２５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の抵抗値変化に応じた検出信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された検出信号に基づいてダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができる。

特に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、ダイアフラム２５の外縁部に配置されている。受圧によりダイアフラム２５が撓み変形すると、ダイアフラム２５の中でも特にその外縁部に大きな応力が加わるため、ダイアフラム２５の外縁部にピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を配置することで、前述した検出信号を大きくすることができ、圧力検知の感度が向上する。なお、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の配置は、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４がダイアフラム２５の外縁を跨いで配置されていてもよいし、ダイアフラム２５の中央部に配置されていてもよい。

ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、例えば、基板２の第３層２３にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、配線５５は、例えば、基板２の第３層２３に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。

なお、センサー部５の構成としては、ダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができれば、特に限定されない。例えば、ブリッジ回路５０を構成していない少なくとも１つのピエゾ抵抗素子がダイアフラム２５に配置されている構成であってもよい。また、センサー部としては、本実施形態のようなピエゾ抵抗型の他にも、静電容量の変化に基づいて圧力を検出する静電容量型を用いてもよい。

また、図１に示すように、基板２の上面には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）で構成された第１絶縁膜３１と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成された第２絶縁膜３２と、が成膜されている。第１絶縁膜３１によって、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の界面準位を低減してノイズの発生を抑制することができる。また、第２絶縁膜３２（シリコン窒化膜）によって、センサー部５を水分や埃から保護することができる。

なお、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２の構成材料としては、上述した目的を発揮することができれば、特に限定されない。また、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２に替えて、例えば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＮＯ膜）で構成された絶縁膜を配置してもよい。シリコン酸窒化膜によれば、前述した第１絶縁膜３１と第２絶縁膜３２の両方の機能を発揮することができる。また、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２は、それぞれ、ダイアフラム２５と重ならないように枠状になっていてもよい。また、第１絶縁膜３１および第２絶縁膜３２の少なくとも一方を省略してもよい。

また、図１に示すように、ダイアフラム２５の上側には、圧力基準室Ｓが設けられている。この圧力基準室Ｓは、基板２と周囲構造体４とに囲まれることで形成されている。圧力基準室Ｓは、密閉された空間であり、圧力基準室Ｓ内の圧力が、圧力センサー１が検出する圧力の基準値となる。特に、圧力基準室Ｓは、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下）であることが好ましい。これにより、圧力センサー１を、真空を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができ、利便性の高い圧力センサー１となる。ただし、圧力基準室Ｓは、一定の圧力に保たれていれば、真空状態でなくてもよい。

また、圧力基準室Ｓは、その面積が基板２側から封止層４６側に向けて漸増するテーパー状をなしている。すなわち、基板２側の面積が封止層４６側の面積よりも小さくなっている。また、圧力基準室Ｓは、その面積の変化率が基板２側から封止層４６側へ向けて漸減している。ただし、圧力基準室Ｓの形状としては、特に限定されず、例えば、その面積が基板２側から封止層４６側に向けてほぼ一定であってもよい。

周囲構造体４は、基板２との間に圧力基準室Ｓを形成している。図１に示すように、周囲構造体４は、基板２上に配置された層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１上に配置された配線層４２と、配線層４２および層間絶縁膜４１上に配置された層間絶縁膜４３と、層間絶縁膜４３上に配置された配線層４４と、配線層４４および層間絶縁膜４３上に配置された表面保護膜４５と、表面保護膜４５上に配置された封止層４６と、表面保護膜４５上に配置された端子４７とを有している。

このような周囲構造体４では、主に、層間絶縁膜４１、４３によって、基板２の平面視でダイアフラム２５を囲む枠状の側壁部４０が構成されている。そして、封止層４６が圧力基準室Ｓを介してダイアフラム２５と対向して配置され、圧力基準室Ｓを封止している。

層間絶縁膜４１、４３は、それぞれ、枠状をなし、平面視でダイアフラム２５を囲むように配置されている。層間絶縁膜４１、４３としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）等の絶縁膜を用いることができる。

配線層４２は、センサー部５の配線５５と電気的に接続された配線部４２９を有している。また、配線層４４は、配線部４２９と電気的に接続された配線部４４９とを有している。配線層４２、４４としては、例えば、特に限定されないが、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。

表面保護膜４５は、周囲構造体４を水分、ガス、ゴミ、傷などから保護する機能を有している。表面保護膜４５は、層間絶縁膜４３および配線層４４上に配置されている。また、表面保護膜４５上には配線部４２９、４４９を介してセンサー部５と電気的に接続されている複数の端子４７が設けられている。表面保護膜４５としては、特に限定されず、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜などを用いることができる。

図１に示すように、封止層４６は、圧力基準室Ｓの天井に位置し、圧力基準室Ｓを封止している。封止層４６は、下面が圧力基準室Ｓに臨む第１封止層４６１と、第１封止層４６１の上面に積層された第２封止層４６２と、第２封止層４６２の上面に積層された第３封止層４６３と、を有している。封止層４６を積層構造とすることで、圧力基準室Ｓをより確実に気密封止することができる。なお、封止層４６の構成としては、特に限定されず、例えば、第１封止層４６１と第２封止層４６２との間や第２封止層４６２と第３封止層４６３との間に別の層が介在し、４層以上の積層構造となっていてもよいし、第３封止層４６３を省略してもよいし、第１封止層４６１だけで圧力基準室Ｓを封止できる場合には第１封止層４６１だけの単層構造となっていてもよい。

第１封止層４６１は、シリコン（Ｓｉ）を含んで構成されており、特に本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）で構成されている。また、第２封止層４６２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含んで構成されており、特に、本実施形態では酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で構成されている。また、第３封止層４６３は、シリコン（Ｓｉ）を含んで構成されており、特に本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）で構成されている。後述する製造方法でも説明するように、第１封止層４６１、第２封止層４６２および第３封止層４６３は、それぞれ、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜法で形成することができる。

このように、各層４６１、４６２、４６３がそれぞれシリコン（Ｓｉ）を含んでいることで、封止層４６を半導体プロセスによって容易に形成することができる。さらには、同じ材料（シリコン）で構成された第１封止層４６１および第３封止層４６３で、これらとは異なる材料（酸化シリコン）で構成された第２封止層４６２を挟み込むことで、封止層４６の熱膨張率を厚さ方向で平均化することができ、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制することができる。

特に、封止層４６の下方への撓みを抑制することにより、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することができる。封止層４６がダイアフラム２５に接触してしまうと、ダイアフラム２５の撓み変形が阻害され、圧力検出精度が低下するおそれがある。そのため、前述のように、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制し、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することで、優れた圧力検出精度を有する圧力センサー１となる。また、前述したように、基板２がＳＯＩ基板で構成されているため、圧力基準室Ｓを介して対向する基板２および封止層４６の熱膨張率の差を小さくすることができる。そのため、熱膨張により発生する内部応力を小さく抑えることができる。さらには、ダイアフラム２５に加わる内部応力の環境温度による変化を抑制することができる。そのため、例えば、同じ圧力を受けていても検出される圧力が環境温度によって異なってしまうといった検出精度の低下を効果的に抑制することができる。

なお、第１封止層４６１、第２封止層４６２および第３封止層４６３の構成材料としては、特に限定されない。例えば、第１封止層４６１および第３封止層４６３は、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）以外の材料（例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料）を含んでいてもよいし、シリコン以外の材料で構成されていてもよい。同様に、第２封止層４６２は、酸化シリコン以外の材料（例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料）を含んでいてもよいし、酸化シリコン以外の材料で構成されていてもよい。

また、図１に示すように、第１封止層４６１には複数の貫通孔４６４が形成されている。後述する製造方法において詳しく説明するが、複数の貫通孔４６４は、製造途中まで存在している被覆部４２４を除去するためのリリースエッチング用の孔である。

このような複数の貫通孔４６４を配置することで、第１封止層４６１が面内に変形し易くなり、当該変形によって、例えば、圧力センサー１の内部応力を吸収、緩和することができる。そのため、圧力センサー１の内部応力が低減され、内部応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。したがって、圧力センサー１は、優れた圧力検出精度を発揮することができる。

このような第１封止層４６１上には第２封止層４６２が配置されており、この第２封止層４６２によって各貫通孔４６４が塞がれている。これにより、圧力基準室Ｓが封止される。なお、各貫通孔４６４の横断面形状は、略円形状である。ただし、各貫通孔４６４の横断面形状は、特に限定されず、例えば、三角形、四角形等の多角形、楕円形、異形等であってもよい。

また、図４に示すように、貫通孔４６４は、横断面積（径）が圧力基準室Ｓ側から第２封止層４６２側に向けて漸減したテーパー状をなしている。このように、貫通孔４６４をテーパー状にすることで、貫通孔４６４内の空間を十分に確保して貫通孔４６４をより変形し易いものとすることができると共に、貫通孔４６４の上側の開口を十分に小さくすることができる。そのため、第１封止層４６１を面内方向に変形させ易くしつつ、貫通孔４６４の上端側の開口を第２封止層４６２によってより確実に塞ぐことができる。なお、貫通孔４６４の形状としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、貫通孔４６４は、軸方向の全域でテーパー状をなしているが、これに限定されず、軸方向の少なくとも一部が前述したようなテーパー状をなしていてもよい。また、貫通孔４６４は、テーパー状ではなくて横断面積が実質的に変化しないストレート状であってもよい。

図４に示すように、貫通孔４６４の下端側開口の径Ｒｍａｘ（幅）としては、特に限定されないが、例えば、０．６μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、より確実に、貫通孔４６４内の空間を十分に大きく確保して第１封止層４６１をより変形し易いものとすることができる。また、貫通孔４６４が過度に大きくなってしまうことを阻止することができ、例えば、第１封止層４６１の機械的強度が過度に低下してしまったり、第１封止層４６１の機械的強度を確保するために第１封止層４６１が過度に厚くなってしまったりするのを抑制することができる。

貫通孔４６４の上端側開口の径Ｒｍｉｎ（幅）としては、特に限定されないが、例えば、１００Å以上９００Å以下であることが好ましく、３００Å以上７００Å以下であることがより好ましい。これにより、被覆部４２４を除去するためのエッチングを行うのに十分な大きさの径を有し、かつ、第２封止層４６２によってより確実に塞ぐことのできる径を有する貫通孔４６４となる。

また、貫通孔４６４は、横断面積（径）の変化率が圧力基準室Ｓ側から第２封止層４６２側に向けて漸減している。すなわち、貫通孔４６４は、上側に向けて内周面の傾斜がきつくなっている。特に、本実施形態では、上端部の内周面がほぼ垂直に立った状態となっている。そのため、貫通孔４６４は、漏斗状の内部空間を有しているとも言える。このような構成とすれば、貫通孔４６４の径を下側から上側に向けて徐々に小さくすることができるため、径Ｒｍｉｎを高精度に制御することができる。そのため、径Ｒｍｉｎを目標値に合わせ込み易くなる。すなわち、径Ｒｍｉｎが小さくなり過ぎて被覆部４２４をエッチング除去することが困難となったり、径Ｒｍｉｎが大きくなり過ぎて第２封止層４６２で封止することが困難となってしまったりするのを抑制することができる。よって、より確実に、貫通孔４６４を介して被覆部４２４を除去することができると共に、第２封止層４６２によって貫通孔４６４を塞ぐことができる。なお、貫通孔４６４の形状としては、特に限定されず、例えば、横断面積（径）の変化率が上側に向けて一定となっていてもよい。

また、図１および図４に示すように、第１封止層４６１は、各貫通孔４６４の下端側開口を囲む枠状（環状）をなし、圧力基準室Ｓ側に突出する枠状の突出部４６７を有している。そのため、仮に封止層４６がダイアフラム２５側に撓んで、封止層４６がダイアフラム２５と接触したとしても、突出部４６７が優先的に接触する。そのため、突出部４６７がない場合と比べて、封止層４６とダイアフラム２５との接触面積を小さくすることができ、封止層４６がダイアフラム２５に接触したまま貼り付いてしまう「スティッキング」の発生を効果的に抑制することができる。ただし、突出部４６７は、省略してもよい。

また、図４に示すように、第１封止層４６１の厚さＴ１は、第２封止層４６２の厚さＴ２および第３封止層４６３の厚さＴ３よりも大きい。第１封止層４６１には複数の貫通孔４６４が配置されているため、他の層（第２封止層４６２および第３封止層４６３）よりも機械的強度が低下し易い。そのため、Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ３の関係を満足することで、第１封止層４６１に十分な機械的強度を持たせることができる。

具体的には、第１封止層４６１の厚さＴ１は、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。これにより、第１封止層４６１に十分な機械的強度を持たせつつ、第１封止層４６１の過度な厚肉化を防止することができる。また、径Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎが前述したような大きさとなる貫通孔４６４をより容易に形成することができる。

以上のような第１封止層４６１上には第２封止層４６２が積層されている。第２封止層４６２は、主に、第１封止層４６１に設けられた複数の貫通孔４６４を封止するための層である。このような第２封止層４６２の厚さＴ２は、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、第２封止層４６２の過度な厚肉化を防止しつつ、第２封止層４６２によって貫通孔４６４をより確実に封止することができる。

以上のような第２封止層４６２上には第３封止層４６３が積層されている。第３封止層４６３は、主に、材料が同じ第１封止層４６１との間に、異なる材料で構成された第２封止層４６２を挟み込むことで、封止層４６の熱膨張率を厚さ方向で平均化し、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制するための層である。これにより、特に、封止層４６の下方への撓みを抑制することができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を抑制することができる。

ここで、第２封止層４６２が外部に露出していると、第２封止層４６２が水分を吸着し、環境湿度によって封止層４６の内部応力が変化するおそれがある。このように、環境湿度によって封止層４６の内部応力が変化してしまうと、それに伴ってダイアフラム２５の内部応力も変化してしまう。そのため、同じ圧力を受けても環境湿度によって測定値が異なってしまい、圧力センサー１の圧力検出精度が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、第３封止層４６３で第２封止層４６２を覆い、第２封止層４６２を圧力センサー１の外部に対して気密的に封止している。すなわち、第３封止層４６３によって第２封止層４６２を囲み、第２封止層４６２の圧力センサー１外部への露出を阻止している。これにより、第２封止層４６２を水分から保護することができ、環境湿度による封止層４６の内部応力の変化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、第２封止層４６２の側面が第３封止層４６３によって覆われているが、これに限定されず、第１封止層４６１によって覆われていてもよいし、第１封止層４６１および第３封止層４６３の両方によって覆われていてもよい。また、例えば、湿度が一定である等、湿度の影響を受け難い環境で使用する場合等には、第１封止層４６１および第３封止層４６３によって第２封止層４６２を封止しなくてもよく、例えば、第２封止層４６２の上面や側面が圧力センサー１の外部に露出していてもよい。

このような第３封止層４６３の厚さＴ３は、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ以下とすることがより好ましい。これにより、第１封止層４６１との厚さのバランスを取ることができ、封止層４６の熱膨張時の面外方向への撓みをより効果的に抑制することができる。また、第３封止層４６３へのピンホールの発生を抑制することができ、より効果的に、第２封止層４６２を水分から保護することができる。また、第３封止層４６３の過度な厚肉化を防止することができる。

以上、封止層４６を構成する第１封止層４６１、第２封止層４６２および第３封止層４６３についてそれぞれ説明した。次に、封止層４６の形状について説明する。図１に示すように、封止層４６は、第１部分４６Ａと、第１部分４６Ａよりも基板２側に位置する第２部分４６Ｂと、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂを接続する第３部分４６Ｃと、を有している。封止層４６をこのような凹凸形状とすると、例えば、従来のように封止層４６がフラットな場合に比べ、封止層４６がその面内方向に変形し易くなる。そのため、封止層４６の面外方向、特にダイアフラム２５側への撓み変形を抑制することができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を効果的に抑制することができる。また、封止層４６が面内方向に変形することで、圧力センサー１の内部応力が緩和され、内部応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。したがって、ダイアフラム２５に加わる内部応力の環境温度に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー１の圧力検出精度の低下を効果的に抑制することができる。

また、図１および図５に示すように、第１部分４６Ａは、封止層４６の中央部に位置している。また、第２部分４６Ｂは、第１部分４６Ａを囲むように第１部分４６Ａの外側に位置し、枠状をなしている。また、第３部分４６Ｃは、第１部分４６Ａと第２部分４６Ｂとの間に位置し、枠状をなしている。このような構成によれば、例えば、封止層４６がフラットな場合と比べて、封止層４６の強度が増し、封止層４６が面外方向に撓み難くなる。また、封止層４６に、上側へ撓むきっかけを設けることができる。そのため、封止層４６をより確実に上側に撓ませることができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を効果的に抑制することができる。

封止層４６の厚さ方向における第１部分４６Ａと第２部分４６Ｂとのずれ量Ｄとしては、特に限定されないが、例えば、封止層４６の厚さをＴ（＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）としたとき、Ｔ／１０≦Ｄ≦Ｔであることが好ましく、Ｔ／５≦Ｄ≦Ｔ／２であることがより好ましい（図１および図４参照）。これにより、第１部分４６Ａと第２部分４６Ｂとを十分にずらすことができ、より面内に変形し易い封止層４６となる。また、後述する製造プロセスにおいて、十分なステップカバレッジを有することができ、封止層４６をより精度よく形成（成膜）することができる。

また、図５に示すように、基板２の平面視で、第１部分４６Ａは、ダイアフラム２５よりも大きく設けられている。すなわち、基板２の平面視で、第１部分４６Ａの内側にダイアフラム２５の全域が位置している。前述したように、封止層４６は、元々ダイアフラム２５側に撓み難く構成されているが、仮に、封止層４６がダイアフラム２５側に撓んでしまった場合、封止層４６が接触するのはダイアフラム２５の周囲となる。そのため、ダイアフラム２５と第１部分４６Ａとの間に空間を確保でき、封止層４６とダイアフラム２５との接触をより確実に抑制することができる。ただし、第１部分４６Ａの配置は、これに限定されず、基板２の平面視で、ダイアフラム２５の一部が第１部分４６Ａからはみ出していてもよい。

また、第３部分４６Ｃは、封止層４６の厚さ方向に対して傾斜したテーパー状をなしている。より具体的には、第３部分４６Ｃは、その横断面積が下側（第２部分４６Ｂ側）から上側（第１部分４６Ａ側）に向けて漸減するテーパー状をなしている。言い換えると、第３部分４６Ｃは、第１部分４６Ａとの接続部が第２部分４６Ｂとの接続部よりも中心側に位置するテーパー状をなしている。これにより、第３部分４６Ｃと第１部分４６Ａとのなす角（接続角度）および第３部分４６Ｃと第２部分４６Ｂとのなす角（接続角度）が緩やかになるため、当該部分における応力集中を低減することができる。そのため、封止層４６の破損をより効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、第１部分４６Ａとの接続部が屈曲しているが、これに限定されず、例えば、湾曲していてもよい。第３部分４６Ｃと第２部分４６Ｂとの接続部についても同様である。

以上、圧力センサー１について説明した。このような圧力センサー１は、前述したように、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を備える基板２と、ダイアフラム２５の上面（一方の面）側に配置されている圧力基準室Ｓと、圧力基準室Ｓを介してダイアフラム２５と対向配置されている封止層４６と、を有している。また、封止層４６は、第１部分４６Ａと、第１部分４６Ａよりも基板２側に位置する第２部分４６Ｂと、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂを接続する第３部分４６Ｃと、を有している。これにより、封止層４６が凹凸形状（断面視で蛇行形状、波形状）となり、封止層４６が面内方向に変形し易くなる。そのため、封止層４６の面外方向、特にダイアフラム２５側への撓み変形を抑制することができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を効果的に抑制することができる。また、封止層４６が面内方向に変形することで、圧力センサー１の内部応力が緩和され、内部応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。したがって、ダイアフラム２５に加わる内部応力の環境温度に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー１の圧力検出精度の低下を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、圧力基準室Ｓの面積が基板２側から封止層４６側へ向けて漸増しているため、封止層４６のサイズが大きくなり易く、その分、撓み易くなる。そのため、上述したような封止層４６の構成とすることで、封止層４６の効果がより顕著に発揮される。

また、前述したように、第１部分４６Ａは、封止層４６の中央部に位置し、第２部分４６Ｂは、第１部分４６Ａを囲むように、第１部分４６Ａの外側に位置し、第３部分４６Ｃは、第１部分４６Ａと第２部分４６Ｂとの間に位置している。これにより、封止層４６の形状が比較的簡単なものとなる。また、封止層４６に、上側へ撓むきっかけを設けることができる。そのため、封止層４６が面外方向に撓み変形する場合には、封止層４６をより確実に上側（ダイアフラム２５と反対側）に撓ませることができる。したがって、封止層４６とダイアフラム２５との接触を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、第３部分４６Ｃは、第１部分４６Ａとの接続部が第２部分４６Ｂとの接続部よりも封止層４６の中央側に位置するようなテーパー状をなしている。これにより、第３部分４６Ｃと第１部分４６Ａとの接続角度および第３部分４６Ｃと第２部分４６Ｂとの接続角度が緩やかになるため、当該部分における応力集中を低減することができる。そのため、封止層４６の破損をより効果的に抑制することができる。

次に、圧力センサー１の製造方法について説明する。圧力センサー１の製造方法は、図６に示すように、基板２を準備する準備工程と、基板２にセンサー部５を配置するセンサー部配置工程と、基板２の上面側に犠牲層Ｇを配置する犠牲層配置工程と、犠牲層Ｇの上面に凹凸を形成する凹凸形成工程と、犠牲層Ｇの上面に、貫通孔４２５を有する被覆部４２４を配置する被覆部配置工程と、貫通孔４２５を介して犠牲層Ｇを除去する犠牲層除去工程と、被覆部４２４の上面に、貫通孔４６４を有する第１封止層４６１を配置する第１封止層配置工程と、貫通孔４６４を介して被覆部４２４を除去する被覆部除去工程と、第１封止層４６１の上面に第２封止層４６２を配置する第２封止層配置工程と、第２封止層４６２の上面に第３封止層４６３を配置する第３封止層配置工程と、基板２にダイアフラム２５を形成するダイアフラム形成工程と、を含んでいる。

［準備工程］
まず、図７に示すように、第１層２１、第２層２２および第３層２３が積層したＳＯＩ基板からなる基板２を準備する。なお、この段階では、基板２のダイアフラム形成領域２５０にはダイアフラム２５が形成されていない。次に、例えば、第３層２３の表面を熱酸化することで、基板２の上面に酸化シリコン膜からなる第１絶縁膜３１を成膜する。

［センサー部配置工程］
次に、図８に示すように、基板２の上面に、リン、ボロン等の不純物を注入することで、センサー部５を形成する。次に、第１絶縁膜３１の上面に第２絶縁膜３２をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて成膜する。

［犠牲層配置工程］
次に、図９に示すように、基板２上に、層間絶縁膜４１をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて順に所定のパターンで形成する。これにより、基板２の平面視でダイアフラム２５と重なって配置された犠牲層Ｇが、層間絶縁膜４１と一体的に形成される。なお、本実施形態では、層間絶縁膜４１を酸化シリコンで構成している。

［凹凸形成工程］
次に、図１０に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、層間絶縁膜４１をパターニングし、犠牲層Ｇの上面に凹凸を形成する。この凹凸は、後の工程で形成される封止層４６を凹凸形状とするための下地であり、この凹凸形状に倣った形状の封止層４６が得られる。そのため、本実施形態では、犠牲層Ｇの上面は、その中央部に位置する第１部分Ｇ１と、第１部分Ｇ１を囲むように第１部分Ｇ１の外側に位置する枠状の第２部分Ｇ２と、第１部分Ｇ１と第２部分Ｇ２との間に位置している枠状の第３部分Ｇ３と、を有し、第３部分Ｇ３が斜めに傾斜したテーパー状となっている。

［被覆部配置工程］
次に、図１１に示すように、層間絶縁膜４１上に、配線層４２、層間絶縁膜４３、配線層４４、表面保護膜４５および端子４７をスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて順に所定のパターンで形成する。本工程において、配線層４２によって、犠牲層Ｇ上に、犠牲層Ｇを介して基板２と対向する被覆部４２４を形成する。また、被覆部４２４は、基板２の平面視で犠牲層Ｇと重なる貫通孔４２５を有している。なお、本実施形態では、層間絶縁膜４３を酸化シリコンで構成し、配線層４２、４４をアルミニウムで構成している。

［犠牲層除去工程］
次に、基板２をバッファードフッ酸等のエッチング液に晒す。これにより、図１２に示すように、貫通孔４２５を介して犠牲層Ｇがエッチング除去される。なお、当該エッチングは、等方性エッチングであるため、犠牲層Ｇは、被覆部４２４側の方が基板２側よりもより多く除去される。これにより、前述したように、圧力基準室Ｓがテーパー状となる。

［第１封止層配置工程］
次に、図１３に示すように、被覆部４２４および表面保護膜４５の上面に、貫通孔４２５と連通した複数の貫通孔４６４を有する第１封止層４６１を成膜する。第１封止層４６１の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。

本工程について詳しく説明すると、被覆部４２４上に第１封止層４６１を成長させていくと、初めのうちは急峻に貫通孔４２５を塞いでいくが、第１封止層４６１が厚くなると共にその勢いが低下し、第１封止層４６１がある厚みを超えたあたりから貫通孔４２５がほとんど塞がらなくなる。そのため、貫通孔４２５と連通するようにして、テーパー状（漏斗状）の貫通孔４６４が形成される。これは、前工程で犠牲層Ｇを除去して、貫通孔４２５の下側に空間を形成しておき、この空間に貫通孔４２５を通過したＳｉ原子を逃がすことで、貫通孔４２５が塞がってしまうのを抑制しているためであると考えられる。このように、被覆部４２４の下方に空間を形成した状態で第１封止層４６１を成膜することで、容易かつより確実に、貫通孔４６４を形成することができる。また、第１封止層４６１の一部が貫通孔４２５内に入り込むことで、枠状の突出部４６７が形成される。このようなことから、被覆部４２４は、第１封止層４６１に貫通孔４６４および突出部４６７を形成するための下地層としての機能を有しているとも言える。

［被覆部除去工程］
次に、基板２を例えばリン酸、酢酸および硝酸の混酸等のエッチング液に晒し、貫通孔４６４を介して被覆部４２４を除去する。これにより、図１４に示すように、圧力基準室Ｓが形成される。なお、本実施形態では、被覆部４２４の一部（外周部）がエッチング除去されずに残っている。これにより、当該部分が除去されることで、封止層４６と層間絶縁膜４１との間に隙間が形成され、封止層４６がより撓み易くなることを抑制することができる。ただし、本工程では、被覆部４２４の全部を除去してもよい。

［第２封止層配置工程］
次に、貫通孔４６４を介して圧力基準室Ｓを真空状態とした状態で、第１封止層４６１の上面に第２封止層４６２を成膜し、貫通孔４６４を封止する。第２封止層４６２の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第２封止層４６２をパターニングし、図１５に示すように、第２封止層４６２の外縁を第１封止層４６１の外縁の内側に位置させる。なお、第２封止層４６２のパターニング方法として、バッファードフッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングを利用することが好ましい。これにより、第２封止層４６２と第１封止層４６１とのエッチング選択比を大きく確保することができ、実質的に第２封止層４６２のみをパターニングすることができる。

［第３封止層配置工程］
次に、図１６に示すように、第１封止層４６１および第２封止層４６２の上面に第３封止層４６３を成膜する。これにより、第３封止層４６３によって第２封止層４６２が外部から気密的に封止される。第３封止層４６３の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法（気相成長法）を用いることができる。

次に、図１７に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第１封止層４６１および第３封止層４６３を同時にパターニングする。これにより、封止層４６が得られる。なお、第１封止層４６１および第３封止層４６３を互いに同じ材料で構成することで、これらを同時にパターニングすることができる。そのため、圧力センサー１の製造工程を削減することができ、圧力センサー１の製造がより容易となる。

また、本工程において得られた封止層４６は、前述したように、犠牲層Ｇの上面に倣った形状となっており、よって、第１部分４６Ａと、第１部分４６Ａを囲むように第１部分４６Ａの外側に位置する枠状の第２部分４６Ｂと、第１部分４６Ａと第２部分４６Ｂとの間に位置している枠状でテーパー状の第３部分４６Ｃと、を有している。

［ダイアフラム形成工程］
次に、図１８に示すように、例えば、ドライエッチング（特に、シリコンディープエッチング）法を用いて第１層２１をエッチングし、ダイアフラム形成領域２５０に、下面に開放する凹部２４を形成してダイアフラム２５を得る。以上により、圧力センサー１が得られる。なお、ダイアフラム形成工程の順番は、特に限定されず、例えば、センサー部形成工程に先立って行ってもよいし、センサー部形成工程から第３封止層形成工程までの間に行ってもよい。

以上、圧力センサー１の製造方法について説明した。圧力センサー１の製造方法は、前述したように、ダイアフラム形成領域２５０を有する基板２を準備する工程と、基板２の上面（一方の面）側に、基板２の平面視でダイアフラム形成領域２５０と重なるように犠牲層Ｇを配置する工程と、犠牲層Ｇの上面（基板２と反対側の面）に凹凸を形成する工程と、犠牲層Ｇの上側（基板２と反対側）に、基板２の平面視で犠牲層Ｇと重なるように配置されている貫通孔４２５（第１貫通孔）を有する被覆部４２４を配置する工程と、貫通孔４２５を介して犠牲層Ｇを除去する工程と、被覆部４２４の上側（基板２と反対側）に、封止層４６を配置する工程と、ダイアフラム形成領域２５０に、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を形成する工程と、を含んでいる。これにより、凹凸形状の封止層４６が得られ、封止層４６が面内方向に変形し易くなる。そのため、封止層４６の面外方向、特にダイアフラム２５側への撓み変形を抑制することができ、封止層４６とダイアフラム２５との接触を効果的に抑制することができる。また、封止層４６が面内方向に変形することで、圧力センサー１の内部応力が緩和され、内部応力がダイアフラム２５に伝わり難くなる。したがって、ダイアフラム２５に加わる内部応力の環境温度に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー１の圧力検出精度の低下を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、封止層４６を配置する工程は、被覆部４２４の上側（基板２と反対側）に、基板２の平面視で被覆部４２４と重なるように配置されている貫通孔４６４（第２貫通孔）を有する第１封止層４６１を配置する工程と、貫通孔４６４を介して被覆部４２４を除去する工程と、第１封止層４６１の上側（基板２と反対側）に、貫通孔４６４を封止する第２封止層４６２を配置する工程と、を含んでいる。このようにアルミニウム等の金属材料で構成されている被覆部４２４を除去することで、圧力センサー１の内部応力をより小さくすることができる。また、ダイアフラム２５の内部応力が被覆部４２４の熱膨張の程度（すなわち環境温度）によって変化してしまうことを抑制でき、圧力センサー１の圧力検出精度の低下を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図１９は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する封止層を示す平面図である。

本実施形態に係る圧力センサー１は、封止層４６の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態の圧力センサーとほぼ同様である。

以下、第２実施形態の圧力センサー１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１９において、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１９に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、交互に並んで複数設けられている。これにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて、凹凸の数を増やすことができるため、その分、封止層４６が面内方向により変形し易くなる。そのため、封止層４６の面外方向、特にダイアフラム２５側への撓み変形をより効果的に抑制することができる。また、封止層４６によって内部応力をより効果的に緩和することができ、ダイアフラム２５に伝わる内部応力をより低減することができる。

また、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、それぞれ、同じ方向に延在する長手形状をなしており、延在する方向に交差する方向に交互に並んで配置されている。本実施形態では、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、それぞれ、図１９中の縦方向に延在する長手形状となっており、図１９中の横方向（延在方向に直交する方向）に交互に並んで配置されている。このような形状によれば、封止層４６は、特に、図１９中の横方向に変形し易くなる。そのため、特に、図１９中の横方向に加わる内部応力が加わった際の封止層４６の面外方向への撓みを効果的に抑制することができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図２０は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーが有する封止層を示す平面図である。

本実施形態に係る圧力センサー１は、封止層４６の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態の圧力センサーとほぼ同様である。

以下、第３実施形態の圧力センサー１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図２０において、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図２０に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、交互に並んで複数設けられている。また、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、同心的に配置されている。具体的には、第１部分４６Ａおよび第２部分４６Ｂは、封止層４６の中心に対して同心的に配置されており、それぞれ、枠状をなしている（たたし、中央部の第１部分４６Ａは除く）。このような形状によれば、封止層４６は、その面内のどの方向にも変形し易くなる。そのため、封止層４６の面外方向への撓みを効果的に抑制することができる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図２１は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。図２２は、図２１に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。

本実施形態に係る圧力センサー１は、被覆部４２４が除去されていないこと以外は、前述した第１実施形態の圧力センサーの製造方法とほぼ同様である。

以下、第４実施形態の圧力センサー１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図２１において、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図２１に示すように、本実施形態の圧力センサー１は、前述した第１実施形態の圧力センサー１から被覆部４２４が除去されていない構成となっている。これにより、被覆部４２４が下方から封止層４６を支持する支持部として機能し、封止層４６の下方への撓みをより効果的に抑制することができる。

このような圧力センサー１の製造方法は、被覆部除去工程がない以外は、前述した第１実施形態の圧力センサー１の製造方法と同様である。すなわち、図２２に示すように、本実施形態の圧力センサー１の製造方法は、基板２を準備する準備工程と、基板２にセンサー部５を配置するセンサー部配置工程と、基板２の上面側に犠牲層Ｇを配置する犠牲層配置工程と、犠牲層Ｇの上面に凹凸を形成する凹凸形成工程と、犠牲層Ｇの上面に、貫通孔４２５を有する被覆部４２４を配置する被覆部配置工程と、貫通孔４２５を介して犠牲層Ｇを除去する犠牲層除去工程と、被覆部４２４の上面に、貫通孔４６４を有する第１封止層４６１を配置する第１封止層配置工程と、第１封止層４６１の上面に第２封止層４６２を配置する第２封止層配置工程と、第２封止層４６２の上面に第３封止層４６３を配置する第３封止層配置工程と、基板２にダイアフラム２５を形成するダイアフラム形成工程と、を含んでいる。なお、各工程は、前述した第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。

図２３は、本発明の第５実施形態に係る圧力センサーモジュールを示す断面図である。図２４は、図２３に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。

以下、第５実施形態の圧力センサーモジュールについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図２３に示すように、圧力センサーモジュール１００は、内部空間Ｓ１を有するパッケージ１１０と、内部空間Ｓ１内からパッケージ１１０の外側に引き出されて配置された支持基板１２０と、内部空間Ｓ１内で支持基板１２０に支持されている回路素子１３０および圧力センサー１と、内部空間Ｓ１に後述するような充填材を充填することにより形成されている充填部１４０と、を有している。このような圧力センサーモジュール１００によれば、パッケージ１１０および充填部１４０によって圧力センサー１を保護することができる。なお、圧力センサー１としては、例えば、前述した実施形態のものを用いることができる。

パッケージ１１０は、ベース１１１およびハウジング１１２を有し、ベース１１１およびハウジング１１２が支持基板１２０を挟み込むようにして互いに接着層を介して接合されている。このようにして形成されているパッケージ１１０は、その上端部に形成された開口１１０ａと、開口１１０ａに連通する内部空間Ｓ１と、を有している。

これらベース１１１およびハウジング１１２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物セラミックスのような各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂のような各種樹脂材料等の絶縁性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、各種セラミックスを用いることが特に好ましい。

以上、パッケージ１１０について説明したが、パッケージ１１０の構成としては、その機能を発揮することができれば特に限定されない。

支持基板１２０は、ベース１１１およびハウジング１１２の間に挟まれており、内部空間Ｓ１内からパッケージ１１０の外側に引き出されて配置されている。また、支持基板１２０は、回路素子１３０および圧力センサー１を支持すると共に、回路素子１３０および圧力センサー１を電気的に接続している。このような支持基板１２０は、図２４に示すように、可撓性を有する基材１２１と、基材１２１に配置された複数の配線１２９と、を有している。

基材１２１は、開口１２２ａを有する枠状の基部１２２と、基部１２２から延出する帯状の帯体１２３と、を有している。そして、基部１２２の外縁部においてベース１１１とハウジング１１２とに挟まれ、帯体１２３がパッケージ１１０の外側に延出している。このような基材１２１としては、例えば、一般的に用いられているフレキシブルプリント基板を用いることができる。なお、本実施形態では基材１２１が可撓性を有しているが、基材１２１の全部または一部は、硬質であってもよい。

基材１２１の平面視で、回路素子１３０および圧力センサー１は、開口１２２ａの内側に位置し、並んで配置されている。また、回路素子１３０および圧力センサー１は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷを介して基材１２１に吊られ、支持基板１２０から浮遊した状態で支持基板１２０に支持されている。また、回路素子１３０および圧力センサー１は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷおよび配線１２９を介して電気的に接続されている。このように、回路素子１３０および圧力センサー１を支持基板１２０に対して浮遊した状態で支持することで、支持基板１２０から回路素子１３０および圧力センサー１に応力が伝わり難くなり、圧力センサー１の圧力検知精度が向上する。

回路素子１３０は、ブリッジ回路５０に電圧を供給するための駆動回路、ブリッジ回路５０からの出力を温度補償するための温度補償回路、温度補償回路からの出力から受けた圧力を求める圧力検出回路、圧力検出回路からの出力を所定の出力形式（ＣＭＯＳ、ＬＶ−ＰＥＣＬ、ＬＶＤＳ等）に変換して出力する出力回路等を有している。

充填部１４０は、回路素子１３０および圧力センサー１を覆うように内部空間Ｓ１に配置されている。このような充填部１４０により、回路素子１３０および圧力センサー１を保護（防塵および防水）すると共に、圧力センサー１に作用した外部応力（例えば、落下衝撃）が回路素子１３０および圧力センサー１に伝わり難くなる。

また、充填部１４０は、液状またはゲル状の充填材で構成することができ、回路素子１３０および圧力センサー１の過剰な変位を抑制することができる点で、特にゲル状の充填材で構成するのが好ましい。このような充填部１４０によれば、回路素子１３０および圧力センサー１を水分から効果的に保護することができると共に、圧力を効率的に圧力センサー１へ伝達することができる。このような充填部１４０を構成する充填材としては、特に限定されず、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、シリコーンゲル等を用いることができる。

以上、圧力センサーモジュール１００について説明した。このような圧力センサーモジュール１００は、圧力センサー１と、圧力センサー１を収納しているパッケージ１１０と、を有している。そのため、パッケージ１１０によって、圧力センサー１を保護することができる。また、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、圧力センサーモジュール１００の構成としては、前述の構成に限定されず、例えば、充填部１４０は、省略してもよい。また、本実施形態では、圧力センサー１および回路素子１３０が、ボンディングワイヤーＢＷによって、支持基板１２０に吊られた状態で支持されているが、例えば、圧力センサー１および回路素子１３０が、直接、支持基板１２０上に配置されていてもよい。また、本実施形態では、圧力センサー１および回路素子１３０が横に並んで配置されているが、例えば、圧力センサー１および回路素子１３０が高さ方向に並んで配置されていてもよい。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。

図２５は、本発明の第６実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
図２５に示すように、電子機器としての高度計２００は、腕時計のように手首に装着することができる。また、高度計２００の内部には、圧力センサー１が搭載されており、表示部２０１に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。なお、この表示部２０１には、現在時刻、使用者の心拍数、天候等、様々な情報を表示することができる。

このような電子機器の一例である高度計２００は、圧力センサー１を有している。そのため、高度計２００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。

図２６は、本発明の第７実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。

図２６に示すように、電子機器としてのナビゲーションシステム３００は、図示しない地図情報と、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、圧力センサー１と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３０１とを備えている。

このナビゲーションシステム３００によれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。例えば、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、ナビゲーションシステム３００に圧力センサー１を搭載し、高度情報を圧力センサー１によって取得することで、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することができ、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。

このような電子機器の一例としてのナビゲーションシステム３００は、圧力センサー１を有している。そのため、ナビゲーションシステム３００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の電子機器は、前述の高度計およびナビゲーションシステムに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、ドローン、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。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る移動体について説明する。

図２７は、本発明の第８実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
図２７に示すように、移動体としての自動車４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２（タイヤ）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。また、自動車４００は、車体４０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）４０３を有しており、この電子制御ユニット４０３に圧力センサー１が内蔵されている。電子制御ユニット４０３は、圧力センサー１が車体４０１の加速度や傾斜等を検出することにより、移動状態や姿勢等を把握し、車輪４０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車４００は、安全で安定した移動をすることができる。なお、圧力センサー１は、自動車４００に備えられているナビゲーションシステム等に搭載されていてもよい。

このような移動体の一例としての自動車４００は、圧力センサー１を有している。そのため、自動車４００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

以上、本発明の圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…圧力センサー、２…基板、２１…第１層、２２…第２層、２３…第３層、２４…凹部、２５…ダイアフラム、２５０…ダイアフラム形成領域、２５１…受圧面、３１…第１絶縁膜、３２…第２絶縁膜、４…周囲構造体、４０…側壁部、４１…層間絶縁膜、４２…配線層、４２４…被覆部、４２５…貫通孔、４２９…配線部、４３…層間絶縁膜、４４…配線層、４４９…配線部、４５…表面保護膜、４６…封止層、４６Ａ…第１部分、４６Ｂ…第２部分、４６Ｃ…第３部分、４６１…第１封止層、４６２…第２封止層、４６３…第３封止層、４６４…貫通孔、４６７…突出部、４７…端子、５…センサー部、５０…ブリッジ回路、５１、５２、５３、５４…ピエゾ抵抗素子、５５…配線、１００…圧力センサーモジュール、１１０…パッケージ、１１０ａ…開口、１１１…ベース、１１２…ハウジング、１２０…支持基板、１２１…基材、１２２…基部、１２２ａ…開口、１２３…帯体、１２９…配線、１３０…回路素子、１４０…充填部、２００…高度計、２０１…表示部、３００…ナビゲーションシステム、３０１…表示部、４００…自動車、４０１…車体、４０２…車輪、４０３…電子制御ユニット、ＡＶＤＣ…駆動電圧、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｄ…ずれ量、Ｇ…犠牲層、Ｇ１…第１部分、Ｇ２…第２部分、Ｇ３…第３部分、Ｒｍａｘ…径、Ｒｍｉｎ…径、Ｓ…圧力基準室、Ｓ１…内部空間

Claims (11)

1. 受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、
   前記ダイアフラムの一方の面側に配置されている圧力基準室と、
   前記圧力基準室を介して前記ダイアフラムと対向配置されている封止層と、を有し、
   前記封止層は、第１部分と、前記第１部分よりも前記基板側に位置する第２部分と、前記第１部分および前記第２部分を接続する第３部分と、を有していることを特徴とする圧力センサー。
2. 前記第１部分は、前記封止層の中央部に位置し、
   前記第２部分は、前記第１部分を囲むように、前記第１部分の外側に位置し、
   前記第３部分は、前記第１部分と前記第２部分との間に位置している請求項１に記載の圧力センサー。
3. 前記第３部分は、前記第１部分との接続部が前記第２部分との接続部よりも前記封止層の中央側に位置するようなテーパー状をなしている請求項２に記載の圧力センサー。
4. 前記第１部分および前記第２部分は、交互に並んで複数設けられている請求項１に記載の圧力センサー。
5. 前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、同じ方向に延在する長手形状をなしており、前記延在する方向に交差する方向に交互に並んで配置されている請求項４に記載の圧力センサー。
6. 前記第１部分および前記第２部分は、同心的に配置されている請求項４に記載の圧力センサー。
7. ダイアフラム形成領域を有する基板を準備する工程と、
   前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なるように犠牲層を配置する工程と、
   前記犠牲層の前記基板と反対側の面に凹凸を形成する工程と、
   前記犠牲層の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記犠牲層と重なるように配置されている第１貫通孔を有する被覆部を配置する工程と、
   前記第１貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
   前記被覆部の前記基板と反対側に、封止層を配置する工程と、
   前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする圧力センサーの製造方法。
8. 前記封止層を配置する工程は、
   前記被覆部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記被覆部と重なるように配置されている第２貫通孔を有する第１封止層を配置する工程と、
   前記第２貫通孔を介して前記被覆部を除去する工程と、
   前記第１封止層の前記基板と反対側に、前記第２貫通孔を封止する第２封止層を配置する工程と、を含んでいる請求項７に記載の圧力センサーの製造方法。
9. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧力センサーと、
   前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする圧力センサーモジュール。
10. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧力センサーを有することを特徴とする電子機器。
11. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧力センサーを有することを特徴とする移動体。

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