JP2018159594A - 圧力センサチップ、圧力発信器、および圧力センサチップの製造方法 - Google Patents

圧力センサチップ、圧力発信器、および圧力センサチップの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】測定レンジのマルチ化を実現することが可能な新たなチップ構造を有する圧力センサチップを提供する。【解決手段】本発明に係る圧力センサチップ１は、第１主面および第２主面に開口した圧力導入路１１１を有する第１層１１と、圧力導入路の一端を覆うダイアフラム１２４と、第１ひずみゲージ１２６と、第２ひずみゲージ１２５とを有し、第１層の第２主面上に配置された第２層１２と、第３主面と、第３主面に形成された凹部１３１とを有し、第３主面が第２層上に配置された第３層１３とを有し、凹部は、ダイアフラムを介して圧力導入路と対面して形成され、凹部は、第１主面と垂直な方向から見て圧力導入路の内側に形成され、第１ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て凹部の外側の領域に形成され、第２ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成されていることを特徴とする。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、圧力センサチップ、圧力発信器、および圧力センサチップの製造方法に関し、例えば、広範囲な圧力計測範囲を有する１チップの圧力センサチップ、および当該圧力センサチップを用いた圧力発信器に関する。
従来、各種プロセス系において流体圧力を計測する機器として圧力発信器（圧力伝送器）が知られている。例えば、特許文献１には、ひずみゲージとしてのピエゾ抵抗素子が形成された薄膜から成るダイアフラムの一方の面に測定対象の流体からの圧力を印加することにより、その圧力を受けたダイアフラムの変位に基づく応力によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を電気信号に変換して出力する圧力センサチップを用いた圧力発信器が開示されている。
一般に、圧力センサチップは、ダイアフラムのアスペクト比によって、圧力の検出感度および耐圧、すなわち圧力測定範囲（測定レンジ）が決まる。したがって、アスペクト比を変えた複数のダイアフラムを１つのセンサチップに形成することによって、複数の圧力を測定可能な１チップのマルチバリアブルセンサを実現することが可能となる。
例えば、特許文献１には、基板の中央部に形成された、２つの圧力の差を検出する差圧用ダイアフラムと、上記基板における差圧用ダイアフラムの外周に形成された、上記２つの圧力のうち一方の圧力のみを検出する静圧用ダイアフラムとを有する１チップの差圧／静圧センサチップが開示されている。この差圧／静圧センサチップによれば、測定対象の２つの圧力のうち、差圧用ダイアフラムの一方の面に導入される一方の圧力を分岐させて静圧用ダイアフラムに導入することにより、上記２つの圧力の差圧のみならず、上記一方の圧力（静圧）も検出することができる。
特開２００５−６９７３６号公報
しかしながら、特許文献１に開示されている、同一基板上に複数のダイアフラムを形成したチップ構造では、上述したように、差圧と静圧の双方を検出できるマルチバリアブルセンサを実現することはできるが、静圧の測定レンジをマルチ化したマルチバリアブルセンサや差圧の測定レンジをマルチ化したマルチバリアブルセンサを実現することは容易ではない。
例えば、同一基板上に、低圧を検出するための低圧検出用ダイアフラムと高圧を検出するための高圧検出用ダイアフラムとを配置し、夫々のダイアフラムに測定対象の圧力を分岐して導入するチップ構造の圧力センサチップでは、高圧検出用ダイアフラムによって検出可能な大きさの圧力が印加された場合に、低圧検出用ダイアフラムにも同じ圧力が印加され、低圧検出用ダイアフラムが破壊されるおそれがある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、測定レンジのマルチ化を実現することが可能な新たなチップ構造を有する圧力センサチップを提供することにある。
本発明に係る、計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップ（１）は、第１主面および当該第１主面と反対側の第２主面と、第１主面および第２主面に開口した圧力導入路（１１１）を有する第１層（１１）と、圧力導入路の一端を覆うダイアフラム（１２４）と、第１ひずみゲージ（１２５）と、第２ひずみゲージ（１２６）とを有し、第１層の第２主面上に配置された第２層（１２）と、第３主面と、第３主面に形成された凹部（１３１）とを有し、第３主面が第２層上に配置された第３層（１３）とを有し、凹部は、ダイアフラムを介して圧力導入路と対面して形成され、凹部は、第１主面と垂直な方向（Ｚ方向）から見て圧力導入路の内側に形成され、第１ひずみゲージは、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、凹部の外側の領域に形成され、第２ひずみゲージは、第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成されていることを特徴とする。
上記圧力センサチップにおいて、第１ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て、圧力導入路のダイアフラムとして機能する領域の周縁部（１１３ａ）に形成され、第２ひずみゲージは、第１主面と垂直な方向から見て凹部の周縁部（１３１ａ）に形成されていてもよい。
上記圧力センサチップにおいて、第３層（１３＿１〜１３＿ｎ）は、第２層上にｎ（ｎは２以上の整数）個積層され、第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の第３層の凹部は、（ｉ−１）番目の第３層の凹部よりも大きな開口面積を有し、第２ひずみゲージ（１２６＿１〜１２６＿３）は、第３層毎に対応して設けられ、第１ひずみゲージ（１２５）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見てｎ番目の第３層の凹部（１３１＿３）の外側に形成され、第２層側からｎ番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿３）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第１ひずみゲージの内側、且つ（ｎ−１）番目の第３層の凹部（１３１＿２）の外側の領域に形成され、第２層側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿２）は、第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、（ｊ＋１）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージよりも内側、且つ（ｊ−１）番目の第３層の凹部（１３１＿１）の外側の領域に形成され、第２層側から１番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿１）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、２番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿２）よりも内側に形成されていてもよい。
上記圧力センサチップにおいて、第２層側からｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の第３層に対応する第２ひずみゲージ（１２６＿１〜１２６＿３）は、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、第２層側からｋ番目の第３層の凹部の周縁部（１３１ａ＿１〜１３１ａ＿３）に形成され、第１ひずみゲージは、第２層のダイアフラムとして機能する領域において、第１主面と垂直な方向から見て、圧力導入路の周縁部（１１３ａ）に形成されていてもよい。
上記圧力センサチップにおいて、第３層は、凹部と連通する孔（１３４）を更に有していてもよい。
上記圧力センサチップにおいて、圧力導入路の周縁部の第１主面と平行な方向から見た断面は、円弧状に形成されていてもよい。
本発明によれば、測定レンジのマルチ化を実現することが可能なチップ構造を有する圧力センサチップを提供することができる。
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。 図２は、基準圧力を大気圧とした場合の圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。 図３Ａは、低圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。 図３Ｂは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。 図５Ａは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。 図５Ｂは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。 図５Ｃは、高圧検出用ブリッジ回路の構成を示す図である。 図６Ａは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｂは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｃは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｄは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｅは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｆは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｇは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｈは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図６Ｉは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。 図７Ａは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。 図７Ｂは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。 図７Ｃは、実施の形態２に係る圧力センサチップの製造方法における別のチップ作製工程を示す図である。 図８Ａは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。 図８Ｂは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。 図９Ａは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの断面形状を模式的に示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの平面形状を模式的に示す図である。 図１０は、実施の形態４に係る圧力センサチップのブリッジ回路の構成を示す図である。 図１１は、実施の形態４に係る圧力センサチップを搭載した圧力発信器の構造を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
≪実施の形態１≫
（１）実施の形態１に係る圧力センサチップ１の構成
図１Ａ，１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図１Ａには、実施の形態１に係る圧力センサチップ１の断面形状が模式的に示され、図１Ｂには、実施の形態１に係る圧力センサチップ１の平面形状が模式的に示されている。
図１に示される圧力センサチップ１は、計測対象の流体の圧力（静圧）を検出する圧力センサチップであって、一つのダイアフラムに高圧検出用のひずみゲージと低圧検出用のひずみゲージが形成された構造を有する。具体的に、圧力センサチップ１は、圧力導入するための第１層１１、ダイアフラムとして機能する第２層１２、ダイアフラムの一方向への変形を制限する第３層１３とが積層された構造を有している。
なお、以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸から成る３次元空間において、第１層１１、第２層１２、および第３層の各主面がＸ−Ｙ平面に平行且つＺ軸に垂直に配置されているものとする。
第１層１１は、例えばシリコンから構成されている。第１層１１には、計測対象の流体の圧力を導入するための圧力導入路１１１が形成されている。圧力導入路１１１は、例えば、圧力センサチップ１がメータボディに搭載された場合、そのメータボディを構成する圧力導入管等から計測対象の流体の圧力が入力される。
圧力導入路１１１は、第１層１１の主面１１ａとその反対側の主面１１ｂとを貫通する貫通孔である。圧力導入路１１１は、第１孔１１２と第２孔１１３とから構成されている。第１孔１１２は、外部から計測対象の流体の圧力を導入するための孔である。第２孔１１３は、第１孔１１２から導入された圧力を、後述するダイアフラム１２４の全体に印加する導くための孔である。第２孔１１３は、第１孔１１２よりも開口面積が広く形成されている。
第２層１２は、第１層１１の主面１１ｂ上に、少なくとも圧力導入路１１１を覆って形成されている。第２層１２は、第１１層の主面１１ｂ上に形成された活性層（例えば、シリコン（Ｓｉ））１２１と、活性層１２１上に形成された絶縁層（例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2））１２２とから構成されている。具体的な寸法の一例を挙げるとすれば、活性層１２１の厚み（Ｚ方向の長さ）は１０〜２０μｍであり、絶縁層１２２の厚みは０．１５μｍである。
第２層１２のうち、圧力導入路１１１（第２孔１１３）を覆う領域は、ダイアフラムとして機能する。以下、第２層１２のうち、圧力導入路１１１を覆う領域をダイアフラム１２４と称する。
第２層１２のうちダイアフラム１２４として機能する領域には、ダイアフラム１２４に加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５が形成されている。なお、低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５の詳細については後述する。
第３層１３は、第２層１２上に、ダイアフラム１２４を覆って形成されている。具体的に、第３層１３は、主面１３ａを有し、その主面１３ａが第２層１２の絶縁層１２２上に接合されている。
第３層１３の主面１３ａには、ダイアフラム１２４を介して圧力導入路１１１と対面して形成されたストッパ部１３１が形成されている。ストッパ部１３１は、第３層１３のダイアフラム１２４との接合面としての主面１３ａに、その接合面と垂直な方向（Ｚ方向）に形成された凹部（窪み）である。ストッパ部１３１は、ダイアフラム１２４を挟んで圧力導入孔１１１と対面配置されている。ストッパ部１３１を構成する凹部は、ダイアフラム１２４の変位に沿った曲面（例えば、非球面）を有している。
ストッパ部１３１とダイアフラム１２４との間には、部屋１３２が形成されている。部屋１３２は、圧力測定における基準圧を導入するための空間である。例えば、真空に対する流体の圧力を測定する場合には、図１Ａに示すように、部屋１３２は、ストッパ部１３１とダイアフラム１２４とで閉じられた真空の空間となる。また、例えば、大気圧を基準に流体の圧力を測定する場合には、図２に示す圧力センサチップ１Ｘのように、部屋１３２に接続される孔（連通路）１３４を形成し、孔１３４から大気圧を導入すればよい。
ストッパ部１３１は、第１層１１の圧力導入孔１１１からダイアフラム１２４に圧力が加わってダイアフラム１２４が撓んだ場合に、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床することにより、ダイアフラム１２４の一方向への変形を制限する機能部である。これにより、ダイアフラム１２４に過大圧が加わることによるダイアフラム１２４の破壊を防止することが可能となる。
ここで、低圧検出用ひずみゲージ１２６および高圧検出用ひずみゲージ１２５について詳細に説明する。
図１Ａ，１Ｂに示されるように、低圧検出用ひずみゲージ１２６は、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４を含む。また、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を含む。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４は、例えば、活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗である。
図３Ａ，３Ｂに示されるように、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成し、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成している。ブリッジ回路Ｂ１０，Ｂ２０の各ノードは、例えば活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗から成る配線パターン（図示せず）を介して、端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ〜Ｐｈに夫々接続されている。端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ〜Ｐｈは、例えば、絶縁層１２２上に形成された複数の電極パッド１２９として構成されている。
圧力センサチップ１では、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０の端子Ｐａ，Ｐｃに一定の電流を流した状態において、第２層１２内部に発生した応力による抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｂ，Ｐｄから検出することにより、ダイアフラム１２４に加えられた測定対象の流体の圧力（低圧）を測定することができる。
同様に、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｅ，Ｐｇに一定の電流を流した状態において、第２層１２内部に発生した応力による抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｆ，Ｐｈから検出することにより、ダイアフラム１２４に加えられた測定対象の流体の圧力（高圧）を測定することができる。
図１Ａ，１Ｂに示されるように、高圧検出用ひずみゲージ１２５を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見てストッパ部１３１の外側の領域に形成されている。具体的には、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、ダイアフラム１２４の受圧面（圧力導入路１１１側の面）に圧力が加えられてダイアフラム１２４の受圧面の反対側の面（第３層１３）がストッパ部１３１に着床した後に、更にダイアフラム１２４の受圧面に圧力が加えられた場合において、ダイアフラム１２４の周縁部の応力がピークとなる位置に形成されている。例えば、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、Ｚ方向から見て、圧力導入路１１１の周縁部、すなわち第２孔１１３のエッジ１１３ａ付近に形成されている。
一方、低圧検出用ひずみゲージ１２６を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見て、ダイアフラム１２４における高圧検出用ひずみゲージ１２５よりも内側の領域に形成されている。具体的には、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、ダイアフラム１２４の受圧面に圧力が加わり、ダイアフラム１２４の受圧面の反対側の面がストッパ部１３１に着床するまでの間において、ダイアフラム１２４の応力がピークとなる位置に形成されている。例えば、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４は、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１の周縁部、すなわちストッパ部１３１のエッジ１３１ａ付近に形成されている。
（２）圧力センサチップ１の動作
上述した構造を有する圧力センサチップ１は、以下のように動作する。
例えば、圧力センサチップ１において、部屋１３２内の圧力よりも大きい圧力が圧力導入路１１１から導入された場合、ダイアフラム１２４が＋Ｚ方向（第３層１３側）に変位する。このダイアフラム１２４の変位によってダイアフラム１２４に生じた応力がダイアフラム１２４に形成された低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４に加わることにより、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ１０の端子Ｐｂ，Ｐｄから電気信号（例えば電圧）として出力されることにより、低圧側の圧力を計測することができる。
また、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に印加される圧力が増加すると、その圧力に応じてダイアフラム１２４の＋Ｚ方向の変位量が大きくなり、ダイアフラム１２４は、ストッパ部１３１に着床する。これにより、ダイアフラム１２４の変位が制限され、ダイアフラム１２４の破壊が防止される。
ダイアフラム１２４の着床後、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加した場合、ダイアフラム１２４を介して第３層１３に圧力が加わる。これにより、第３層１３が＋Ｚ方向に変位する。この第３層１３の変位によって、ダイアフラム１２４の第３層１３と接合されている領域に応力が生じる。この応力が高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４に加わることによって抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｆ，Ｐｈから電気信号として出力されることにより、高圧側の圧力を計測することができる。
（３）圧力センサチップ１の効果
以上、本発明の実施の形態１に係る圧力センサチップは、１枚のダイアフラム１２４を挟んで、圧力導入路１１１と、圧力導入路１１１よりも開口面積の小さいストッパ部（凹部）１３１とを配置するとともに、Ｚ方向から見て、ダイアフラム１２４の圧力導入路１１１の内側、且つストッパ部１３１の外側の領域に高圧検出用のひずみゲージ１２５が形成され、高圧検出用ひずみゲージ１２５よりも内側の領域に低圧検出用のひずみゲージ１２６が形成された構造を有している。
具体的に、圧力センサチップ１は、圧力導入路１１１から圧力がダイアフラム１２４に印加され、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床するまでの間は、ダイアフラム１２４の変位に基づく、低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０を構成する抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を検出することにより、低圧を計測することができる。また、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加し、ダイアフラム１２４がストッパ部１３１に着床した後は、第３層１３の変位に基づく、高圧力検出用ブリッジ回路Ｂ２０を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を検出することにより、高圧を測定することができる。
したがって、実施の形態１に係る圧力センサチップ１によれば、１つのダイアフラムによって測定レンジのマルチ化を実現することができるので、測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。
≪実施の形態２≫
（１）実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成
図４Ａ，４Ｂは、本発明の実施の形態２に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図４Ａには、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの断面形状が模式的に示され、図４Ｂには、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの平面形状が模式的に示されている。
図４Ａ，４Ｂに示される圧力センサチップ１Ａは、ストッパ部１３１が形成された第３層１３が複数積層されている点において、実施の形態１に係る圧力センサチップ１と相違し、それ以外の点では実施の形態１に係る圧力センサチップ１と同様である。
なお、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成要素のうち、実施の形態１に係る圧力センサチップ１と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
圧力センサチップ１Ａは、複数の第３層１３１＿１〜１３１＿ｎ（ｎは２以上の整数）を有する。第３層１３１＿１〜１３１＿ｎの一方の主面には、ストッパ部１３１が夫々形成されている。以下、第３層１３１＿１〜１３１＿ｎに形成されているストッパ部１３１を、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎと夫々表記する。
なお、本実施の形態では、一例としてｎ＝３とする。すなわち、３つの第３層１３１＿１〜１３１＿３が第２層１２上に積層されている場合を例にとり、説明する。
第２層１２側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の第３層１３＿ｉのストッパ部１３１＿ｉは、（ｉ−１）番目の第３層１３＿（ｉ−１）のストッパ部１３１＿（ｉ−１）よりも大きな開口面積を有する。具体的には、図４Ａ，４Ｂに示すように、第２層１２側から２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２は、１番目の第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１よりも大きな開口面積を有する。同様に、第２層１２側から３番目の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３は、２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２よりも大きな開口面積を有する。すなわち、圧力センサチップ１Ａにおいて、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎは、ダイアフラム１２４側から順に、開口面積が大きくなるように形成されている。
また、圧力センサチップ１Ａは、第２ひずみゲージとして第３層１３１＿１〜１３１＿ｎ毎に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿ｎを有する。例えば、圧力センサチップ１は、第３層１３１＿１〜１３１＿３毎に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３を有する。
圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３は、第１ひずみゲージとしての高圧検出用ひずみゲージ１２５と同様に、ブリッジ回路を構成する４つの抵抗を夫々含む。具体的には、図５Ａ〜５Ｃに示されるように、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１は高圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１を構成する抵抗Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１を含み、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は圧力検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿２を構成する抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２を含み、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は圧力検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿３を構成する抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３を含む。各高圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１〜１０＿３の各ノードは、第２層１２の絶縁層１２２上に形成された金属配線パターン（図示せず）を介して、端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３に夫々接続されている。端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３は、例えば、高圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐａ〜Ｐｄと同様に、絶縁層１２２上に形成された複数の電極パッド１２９として構成されている。
高圧検出用ひずみゲージ１２５および圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域に夫々形成されている。
具体的には、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、第１層１１の主面１１ａ，１１ｂと垂直な方向（Ｚ方向）から見て、ｎ番目の第３層１３＿ｎのストッパ部１３１＿ｎの外側に形成されている。
例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、高圧検出用ひずみゲージ１２５は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、３番目の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３の外側に形成されている。
また、第２層１２側からｎ番目の第３層１３＿ｎに対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｎは、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、低圧検出用ひずみゲージ１２５の内側、且つ（ｎ−１）番目の第３層１３＿（ｎ−１）のストッパ部１３１＿（ｎ−１）の外側に形成されている。
例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、第２層１２側から３番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５の内側、且つ２番目の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２の外側に形成されている。
また、第２層１２側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の第３層１３＿ｊに対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｊは、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、（ｊ＋１）番目の第３層１３＿（ｊ＋１）のひずみゲージ１２６＿（ｊ＋１）の内側、且つ（ｊ−１）番目の第３層１３＿（ｊ−１）のストッパ部１３１＿（ｊ−１）の外側に形成されている。
例えば、図４Ａ，４Ｂに示されるように、第２層１２側から２番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は、第２層１２のダイアフラム１２４として機能する領域において、Ｚ方向から見て、３番目の第３層１３＿３に対応する圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３の内側、且つ第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１の外側に形成されている。
また、第２層１２側から１番目の第３層１３＿１に対応する低圧検出用ひずみゲージ１２６＿１は、第２層１２のダイアフラムとして機能する領域１２４において、Ｚ方向から見て、２番目の第３層１３＿２に対応する中圧検出用ひずみゲージ１２６＿２よりも内側に形成されている。
（２）圧力センサチップ１Ａの動作
上述した構造を有する圧力センサチップ１Ａは、以下のように動作する。
例えば、圧力センサチップ１Ａの部屋１３２内の圧力よりも大きい圧力が圧力導入路１１１から導入された場合、ダイアフラム１２４が＋Ｚ方向（第３層１３＿１側）に変位する。ダイアフラム１２４が変位し、第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床するまでの間は、ダイアフラム１２４に生じた応力が低圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿１を構成する抵抗Ｒ２１＿１〜２４＿１に加わることにより、抵抗Ｒ２１＿１〜２４＿１の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ１０＿１の端子Ｐｂ＿１，Ｐｄ＿２から電気信号として出力されることにより、低圧側の圧力を計測することができる。
また、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に印加される圧力が増加すると、その圧力に応じてダイアフラム１２４の＋Ｚ方向の変位量が大きくなり、ダイアフラム１２４は、ストッパ部１３１＿１に着床する。これにより、ダイアフラム１２４の変位が制限され、ダイアフラム１２４の破壊が防止される。
ダイアフラム１２４の着床後、ダイアフラム１２４に印加される圧力が更に増加した場合、ダイアフラム１２４を介して第３層１３＿１に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿１が＋Ｚ方向に変位する。この第３層１３＿１の変位によって、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が中圧検出用ブリッジ回路Ｂ１０＿２を構成する抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２に加わることによって、抵抗Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０＿２の端子Ｐｂ＿２，Ｐｄ＿２から電気信号として出力されることにより、より高圧側の圧力を検出することができる。
また、ダイアフラム１２４に印加される圧力が増加し、第３層１３＿１がその上層の第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床すると、ダイアフラム１２４および第３層１３＿１を介して第３層１３＿２に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿２が＋Ｚ方向に変位し、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が中圧検出用ひずみゲージ１２６＿３を構成する抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３に加わることによって、抵抗Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０＿３の端子Ｐｆ＿３，Ｐｈ＿３から電気信号として出力されることにより、更に高圧側の圧力を検出することができる。
更にダイアフラム１２４に印加される圧力が増加し、第３層１３＿２がその上層の第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床すると、ダイアフラム１２４、第３層１３＿１、および第３層１３＿２を介して第３層１３＿３に圧力が加わる。これにより、第３層１３＿３が＋Ｚ方向に変位し、ダイアフラム１２４の第３層１３＿１と接合されている領域に応力が生じる。この応力が高圧検出用ひずみゲージ１２５を構成する抵抗Ｒ１１〜１４に加わることによって、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化がブリッジ回路Ｂ２０の端子Ｐｆ，Ｐｈから電気信号として出力されることにより、更に高圧側の圧力を検出することができる。
（３）圧力センサチップ１Ａの製造方法
次に、圧力センサチップ１Ａの製造方法について説明する。
図６Ａ〜６Ｉは、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの製造方法におけるチップ作製工程を示す図である。ここでは、ｎ＝３とした場合の圧力センサチップ１Ａの製造方法について悦明する。
先ず、図６Ａに示すように、例えばシリコンから成る３つの基板２０３＿１〜２０３＿３に、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿３を夫々形成する（ステップＳ０１）。具体的には、公知の半導体製造技術、例えばよく知られた、光の透過率を変化させたグレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術（例えば、特開２００５−６９７３６号参照）によって、基板２０３＿１〜２０３＿３を選択的に除去することにより、基板２０３＿１〜２０３＿３の対向する２つの主面の一方に曲面を有するストッパ部１３１＿１〜１３１＿３を夫々形成する。
このとき、最下層の基板２０３＿１の一方の主面には、ストッパ部１３１＿１に加えて、端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３，Ｐｅ〜Ｐｈを構成する複数の電極パッド１２９に対応する複数の孔２０３Ｃも形成する。
次に、図６Ｂに示すように、ステップＳ０１で加工した３つの基板２０３＿１〜２０３＿３を互いに接合する（ステップＳ０２）。具体的には、先ず、公知の基板接合技術により、基板２０３＿３のストッパ部１３１＿３が形成されている主面を、基板２０３＿２のストッパ部１３１＿３が形成されている主面の反対側の主面に接合する。次に、公知の基板接合技術により、基板２０３＿２のストッパ部１３１＿２が形成されている主面を、基板２０３＿１のストッパ部１３１＿１が形成されている主面の反対側の主面に接合する。
次に、図６Ｃに示すように、基板２０３＿１〜２０３＿３とは別の基板２０２に、低圧検出用ひずみゲージ１２５としての抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３としてのＲ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３を夫々形成する（ステップＳ０３）。
ここで、基板２０２は、例えば、シリコン基板層Ｌ１と、シリコン基板層Ｌ１上に形成された埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ）層）Ｌ２と、ＢＯＸ層Ｌ２上に形成されたシリコン層Ｌ３（１２１）から成るＳＯＩ基板である。
ステップＳ０３では、例えば、よく知られたイオン注入技術によってＳＯＩ基板である基板２０２のシリコン層Ｌ３に不純物をドーピングすることにより、低圧検出用ひずみゲージ１２５の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４としての拡散抵抗と、高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３のＲ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３としての拡散抵抗とを夫々形成し、同じ方法でゲージを繋ぐリード配線パターンを拡散抵抗で其々形成する。
次に、図６Ｄに示すように、基板２０２の活性層１２１上に絶縁層１２２としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を形成し、その絶縁層１２２上に、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１、Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２、Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３、及びリード配線パターンによって夫々構成されるブリッジ回路Ｂ１０，Ｂ２０＿１〜Ｂ２０＿３の各ノードに接続される金属配線パターンと、それらの金属配線パターンに接続される端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｐｅ＿１〜Ｐｈ＿１，Ｐｅ＿２〜Ｐｈ＿２，Ｐｅ＿３〜Ｐｈ＿３としての複数の電極パッド１２９を夫々形成する（ステップＳ０４）。
次に、図６Ｅに示すように、ステップＳ０２で接合した３つの基板２０３＿１〜２０３＿３と、ステップＳ０４で加工した基板２０２とを接合する（ステップＳ０５）。具体的には、公知の基板接合技術により、基板２０３＿１のストッパ部１３１＿１が形成された主面と、基板２０２の絶縁層１２２とを接合する。
次に、図６Ｆに示すように、ステップＳ０５で接合した接合基板における基板２０２のシリコン基板層Ｌ１およびＢＯＸ層Ｌ２を夫々除去する（ステップＳ０６）。
また、図６Ｇに示すように、例えばシリコンから成る基板２０１に、圧力導入路１１１を形成する（ステップＳ０７）。具体的には、公知の半導体製造技術、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術やドライエッチング技術によって、基板２０１を選択的に除去することにより、基板２０１の対向する２つの主面を貫通する、圧力導入孔１１１としての第１孔１１２および第２孔１１３を夫々形成する。このとき、第２孔１１３のエッジ１１３ａは、図６Ｇに示すように、基板２０１の主面と平行な方向（Ｙ方向）から見て円弧状（半円状）に形成されている。これによれば、圧力印加時の発生応力を分散させ、耐圧を向上させることが可能となる。
次に、図６Ｈに示すように、ステップＳ０６で加工した接合基板に、ステップＳ０７で加工した基板２０１を接合する（ステップＳ０８）。具体的には、公知の基板接合技術により、基板２０１と基板２０２の積層方向（Ｚ方向）から見て圧力導入孔１１１とストッパ部１３１とが対面配置された状態で、基板２０２の活性層１２１と基板２０１の孔１１３側の主面とを接合する。
その後、図６Ｉに示すように、基板２０１と、基板２０２と、基板２０３とを接合した接合基板をダイシングして複数のチップを切り出し、不要な箇所を除去する（ステップＳ０９）。
以上の工程により、複数の圧力センサチップ１が作製される。
なお、上述の製造方法では、基板２０２とは異なる基板２０１を用いて第１層１１を形成する場合を例示したが、これに限られず、ＳＯＩ基板である基板２０２を利用して第１層１１を形成してもよい。
具体的には、ステップＳ０６〜Ｓ０８の代わりに、以下に示すステップＳ０６ａ〜Ｓ０８ａを行えばよい。
例えば、ステップＳ０５の後に、図７Ａに示すように、基板２０２のシリコン基板層Ｌ１に孔１１２を形成する（ステップＳ０６ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術によって、基板２０２のシリコン基板層Ｌ１を選択的に除去することにより、第１孔１１２を形成する。
次に、図７Ｂに示すように、基板２０２のＢＯＸ層Ｌ２を除去する（ステップＳ０７ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術によって、基板２０２の第１孔１１２内のＢＯＸ層Ｌ２を選択的に除去する。
次に、図７Ｃに示すように、基板２０２の活性層１２１（Ｌ３）に、第２孔１１３を形成する（ステップＳ０８ａ）。具体的には、例えばよく知られたフォトリソグラフィー技術とエッチング技術（例えばウェットエッチング）によって、基板２０２の活性層１２１を選択的に除去することにより、第２孔１１３を形成する。
以上の工程により、上述したステップＳ０６〜Ｓ０８と同様に、第１層１１、第２層１２、および第３層１３が形成された接合基板を形成することができる。
（４）圧力センサチップ１Ａの効果
以上、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａは、１枚のダイアフラム上に積層された複数の第３層１３＿１〜１３＿ｎにおけるストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎの開口面積がダイアフラム１２４から離れる程大きくなるように形成され、且つ各第３層１３＿１〜１３＿ｎに対応する高圧検出用ひずみゲージの抵抗がダイアフラム１２４の同心円上に互いに離間して配置された構造を有している。これにより、実施の形態１に係る圧力センサチップ１Ａよりも測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。
≪実施の形態３≫
図８Ａ，８Ｂは、本発明の実施の形態３に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図８Ａには、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂの断面形状が模式的に示され、図８Ｂには、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂの平面形状が模式的に示されている。なお、図８Ｂでは、各ひずみゲージを構成する抵抗の配置例が明確になるように、一部の構成要素を省略して図示している。
図８Ａ，８Ｂに示される圧力センサチップ１Ｂは、ストッパ部１３１＿１〜１３１＿ｎを有する第３層１３＿１〜１３＿ｎに対応して設けられる高圧検出用ひずみゲージが、ダイアフラム１２４として機能する第２層１２ではなく、各第３層１３＿１〜１３＿ｎに形成される点において、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと相違し、それ以外の点では実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様である。
なお、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａの構成要素のうち、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
（１）圧力センサチップ１Ｂの構成
圧力センサチップ１Ｂにおいて、第３層１３＿１〜１３＿ｎは、絶縁層（例えばシリコン酸化膜）１４を介して積層されている。各第３層１３＿１〜１３＿ｎには、対応する高圧検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿ｎが夫々形成されている。
具体的には、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｎは、第２層１２側からｎ番目の第３層１３＿ｎにおいて、Ｚ方向から見て第３層１３＿ｎのストッパ部１３１＿ｎの外側の領域に形成される。例えば、ｎ＝３としたとき、図８Ａ，８Ｂに示すように、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３は、Ｚ方向から見て、第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３の外側の領域に形成される。
また、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿ｊ（１≦ｊ＜ｎ）は、第２層１２側からｊ番目の第３層１３＿ｊにおいて、Ｚ方向から見て、ｊ番目の第３層のストッパ部１３１＿ｊよりも外側、且つ（ｊ＋１）番目の第３層１３１＿（ｊ＋１）の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿（ｊ＋１）よりも内側の領域に形成されている。
例えば、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２は、第２層１２側から２番目の第３層１３＿２において、Ｚ方向から見て、２番目の第３層のストッパ部１３１＿２よりも外側、且つ３番目の第３層１３１＿３の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３よりも内側の領域に形成されている。また、圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１は、第２層１２側から１番目の第３層１３＿１において、Ｚ方向から見て、１番目の第３層のストッパ部１３１＿１よりも外側、且つ２番目の第３層１３１＿２の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２よりも内側の領域に形成されている。
圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１〜１２６＿３を構成する抵抗から成る各ブリッジ回路の各ノードは、実施の形態２に係る圧力センサ１Ａと同様に、絶縁層１２２上に形成された端子Ｐａ＿１〜Ｐｄ＿１，Ｐａ＿２〜Ｐｄ＿２，Ｐａ＿３〜Ｐｄ＿３としての電極パッドに夫々接続されている。例えば、各第３層１３＿１〜１３＿３に形成された拡散抵抗から成る配線によって、各絶縁層１４上に形成された電極１２９に夫々接続されている。
一方、第１ひずみゲージとしての圧力検出用ひずみゲージ１２７は、Ｚ方向から見て、１番目の第３層１３＿１の圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１よりも内側の領域に形成されている。なお、圧力検出用ひずみゲージ１２７を構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は、上述した高圧検出用ひずみゲージ１２５と同様のブリッジ回路を構成している。
上記の構造を有する圧力センサチップ１Ｂによれば、圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に圧力が加えられた場合に、ダイアフラム１２４が第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床するまでは、圧力検出用ひずみゲージ１２７によって圧力を検出し、ダイアフラム１２４が第３層１３＿１のストッパ部１３１＿１に着床後、第３層１３＿１が第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床するまでは、第３層１３＿１に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿１によって圧力を検出する。圧力導入路１１１からダイアフラム１２４に加えられる圧力が更に増加した場合には、第３層１３＿１が第３層１３＿２のストッパ部１３１＿２に着床後、第３層１３＿２が第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床するまでは、第３層１３＿２に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿２によって圧力を検出する。更に、第３層１３＿２が第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に着床後、第３層１３＿３が変位した場合には、第３層１３＿３のストッパ部１３１＿３に形成された圧力検出用ひずみゲージ１２６＿３によって圧力を検出する。
（２）圧力センサチップ１Ｂの効果
以上、実施の形態３に係る圧力センサチップ１Ｂによれば、実施の形態２に係る圧力センサチップ１Ａと同様に、より測定レンジの広い圧力用マルチレンジセンサを実現することが可能となる。
≪実施の形態４≫
図９Ａ，９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る圧力センサチップの構成を示す図である。図９Ａには、実施の形態４に係る圧力センサチップ２の断面形状が模式的に示され、図９Ｂには、実施の形態４に係る圧力センサチップ２の平面形状が模式的に示されている。
図９Ａ，９Ｂに示される圧力センサチップ２は、低差圧と高差圧を測定可能な差圧／静圧センサチップである。
圧力センサチップ２は、低差圧検出用ひずみゲージおよび高圧検出用ひずみゲージが夫々形成された低圧検出用ダイアフラムおよび高圧検出用ダイアフラムが平面方向に並んで形成されるとともに、夫々のダイアフラムの直上に形成された２つの部屋を連通路によって互いに空間的に連結した構造のダイアフラム並列配置型の差圧センサチップである。
なお、実施の形態１に係る圧力センサ１と同様の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
（１）圧力センサチップ２
具体的に、圧力センサチップ２は、圧力導入するための第１層１１、ダイアフラムとして機能する第２層１２、ダイアフラムの一方向への変形を制限する第３層１３とが積層された構造を有している。
第１層１１には、圧力センサチップ１と同様の圧力導入路１１１が２つ形成されている。ここで、一方の圧力導入路を高圧検出用の「圧力導入路１１１Ａ」と表記し、他方の圧力導入路を低圧検出用の「圧力導入路１１１Ｂ」と表記する。また、圧力導入路１１１Ａを構成する孔を、夫々「第１孔１１２Ａ」および「第２孔１１３Ａ」と表記し、圧力導入路１１１Ｂを構成する孔を、夫々、「第１孔１１２Ｂ」および「第２孔１１３Ｂ」と表記する。
第２層１２は、第１層１１の主面１１ｂ上に少なくとも圧力導入路１１１Ａ，１１１Ｂを覆って形成されている。第２層１２のうち、圧力導入路１１１Ａ（第２孔１１３Ａ）を覆う領域は、ダイアフラム１２４Ａとして機能し、圧力導入路１１１Ｂ（第２孔１１３Ｂ）を覆う領域は、ダイアフラム１２４Ｂとして機能する。
第２層１２は、圧力センサチップ１と同様に、第１層１１の主面１１ｂ上に形成された活性層１２１と、当該活性層１２１上に形成された絶縁層（例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2））１２２とから構成されている。活性層１２１のうちダイアフラム１２４Ａとして機能する領域には、ダイアフラム１２４Ａに加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａが形成されている。また、活性層１２１のうちダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域には、ダイアフラム１２４Ｂに加わった圧力を検出する感圧素子としての低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂが形成されている。
低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂの詳細については後述する。
第３層１３は、主面１３ａを有し、その主面１３ａが第２層１２の絶縁層１２２上に接合されている。第３層１３の主面１３ａには、圧力センサチップ１と同様の構造のストッパ部１３１が２つ形成されている。２つのストッパ部１３１のうち、ダイアフラム１２４Ａを介して圧力導入路１１１Ａと対面して形成されたストッパ部１３１を「ストッパ部１３１Ａ」と表記し、ダイアフラム１２４Ｂを介して圧力導入路１１１Ｂと対面して形成されたストッパ部１３１を「ストッパ部１３１Ｂ」と表記する。また、ストッパ部１３１Ａとダイアフラム１２４Ａとの間の空間を「部屋１３２Ａ」と表記し、ストッパ部１３１Ｂとダイアフラム１２４Ｂとの間の空間を「部屋１３２Ｂ」と表記する。
第３層１３には、部屋１３２Ａと部屋１３２Ｂとを連通する連通路１３３が形成されている。換言すれば、部屋１３２Ａと部屋１３２Ｂとは、連通路１３３を通して空間的に連結されている。
連通路１３３は、第３層１３の主面１３ａにおいてストッパ部１３１＿１とストッパ部１３１＿２との間に形成された溝と、その溝を覆う第２層１２の一方の主面とによって構成されている。
部屋１３２Ａ，１３２Ｂと連通路１３３は、圧力伝達物質１５によって満たされている。圧力伝達物質１５は、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方に加わった圧力を、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に伝達するための物質である。圧力伝達物質１５としては、シリコーンオイルやフッ素オイル等を例示することができる。
具体的には、図９Ａに示すように、第３層１３の一つの主面に開口部を有し、連通路１３３に連通する連通路１３５を形成する。そして、連通路１３５から圧力伝達物質（オイル）１５を導入し、連通路１３５を封止部材１３６によって封止することにより、部屋１３２Ａ，１３２Ｂと連通路１３３を圧力伝達物質１５によって満たすことができる。
ここで、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂおよび高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂについて詳細に説明する。
高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１Ａよりも外側の領域に形成されている。例えば、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て圧力導入路１１１Ａの周縁部、すなわち第２孔１１３Ａのエッジ１１３Ａａに形成されている。
高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、ストッパ部１３１Ｂよりも外側の領域に形成されている。例えば、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て圧力導入路１１１Ｂの周縁部、すなわち第２孔１１３Ｂのエッジ１１３Ｂａに形成されている。
一方、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａよりも内側の領域に形成される。例えば、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、第２層１２のダイアフラム１２４Ａとして機能する領域において、Ｚ方向から見てストッパ部１３１Ａの周縁部、すなわちストッパ部１３１Ａａに形成されている。
低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見て、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂよりも内側の領域に形成される。例えば、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、第２層１２のダイアフラム１２４Ｂとして機能する領域において、Ｚ方向から見てストッパ部１３１Ｂの周縁部、すなわちストッパ部１３１Ｂａに形成されている。
図９Ａ，９Ｂに示されるように、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ａは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１４を含み、低圧検出用ひずみゲージ１２６Ｂは、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を含む。また、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ａは、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４を含み、高圧検出用ひずみゲージ１２５Ｂは、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４を含む。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４は、例えば、活性層１２１の絶縁層１２２側に形成された拡散抵抗である。
図１０に示されるように、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４は、低差圧検出用ブリッジ回路Ｂ１１、高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ａ、および高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ｂを夫々構成している。低差圧検出用ブリッジ回路Ｂ１１、高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ａ、および高静圧検出用ブリッジ回路Ｂ２０Ｂの各ノードは、配線パターン（図示せず）を介して、絶縁層１２２上に形成された電極パッド１２９に夫々接続されている。各電極パッド１２９は、図１０に示される各ブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの端子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｄａ，Ｄｂ，Ｖ＋，ＧＮＤ，Ｓｕｂ，Ｔｅｍｐ等を夫々構成している。 なお、図１０において、抵抗Ｒｔは温度検出用の素子であり、端子Ｓｕｂは、第２層１２のサブストレートの電位を固定するための端子である。
（２）圧力センサチップ２の動作
上述した構造を有する圧力センサチップ２は、以下のように動作する。
例えば、ブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの端子Ｖ＋と端子ＧＮＤとの間に一定の電流を流した状態において、測定対象の流体からダイアフラム１２４Ａとダイアフラム１２４Ｂとに圧力が加えられた場合を考える。
この場合、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂを挟んで圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂに対面配置されている部屋１３２Ａ，１３２Ｂは、連通路１３３によって連通され、且つオイル１５によって満たされていることから、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方の変位に伴うオイル１５の体積の変化に応じた圧力が、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に印加される。
このとき、例えば、圧力導入路１１１Ａからダイアフラム１２４Ａに印加される圧力が圧力導入路１１１Ｂからダイアフラム１２４Ｂに印加される圧力よりも大きい場合、ダイアフラム１２４Ｂは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図９Ａの−Ｚ方向（圧力導入路１１１Ｂ）に変位する。一方、ダイアフラム１２４Ａは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図９Ａの＋Ｚ方向（ストッパ１３１Ａ側）に変位する。
これらのダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの変位によってダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに生じた応力がひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂに加わることにより、各ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに加えられた圧力に応じた電気信号がブリッジ回路Ｂ１１，Ｂ２０Ａ，Ｂ２０Ｂの各端子Ｐａ〜Ｐｄ，Ｄａ，Ｄｂから出力される。
例えば、圧力導入路１１１Ａ，１１１Ｂからダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに圧力が加えられ、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂがストッパ部１３１Ａ，１３１Ｂに着床するまでは、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの内部に発生した応力による抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｄａ，Ｄｂから検出することにより、ダイアフラム１２４Ａに加えられた圧力とダイアフラム１２４Ｂに加えられた測定対象の流体の圧力との差（低差圧）を測定することができる。
また、ダイアフラム１２４Ａがストッパ部１３１Ａに着床した後もダイアフラム１２４Ａに更に大きな圧力が加えられた場合には、第３層１３が＋Ｚ方向に変形する。この第３層１３の変形に伴ってダイアフラム１２４Ａの内部に発生した応力による抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐａ，Ｐｂから検出することにより、ダイアフラム１２４Ａに加えられた高圧力（高静圧）を測定することができる。
同様に、ダイアフラム１２４Ｂがストッパ部１３１Ｂに着床した後もダイアフラム１２４Ｂに更に大きな圧力が加えられた場合には、第３層１３が＋Ｚ方向に変形する。この第３層１３の変形に伴ってダイアフラム１２４Ｂの内部に発生した応力による抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化を電圧の変化として端子Ｐｃ，Ｐｄから検出することにより、ダイアフラム１２４Ｂに加えられた高圧力（高静圧）を測定することができる。
更に、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの何れか一方がストッパ部１３１Ａ，１３１Ｂに着床した状態において、端子Ｐａ，Ｐｂから検出された抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値の変化に基づく電気信号と、端子Ｐｃ，Ｐｄから検出された抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化に基づく電気信号とから、ダイアフラム１２４Ａに加えられた高圧力（高静圧）とダイアフラム１２４Ｂに加えられた高圧力（高静圧）との差（高差圧）を測定することができる。
（３）圧力センサチップ２の効果
以上、実施の形態４に係る圧力センサチップ２は、ダイアフラム並列配置型の差圧センサチップにおいて、２つの圧力導入路と２つのストッパ部との間に夫々設けられた２つのダイアフラムにひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂを夫々配置するとともに、そのひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂの外側にひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂを夫々配置した構造を有している。
これにより、圧力センサチップ２は、夫々のダイアフラムがストッパ部に着床するまでの間は、ダイアフラムの内側のひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂによって圧力を検出することによって、夫々の圧力導入路から印加された２つの圧力の差を測定することができる。また、何れか一方のダイアフラムがストッパ部に着床した後は、そのダイアフラムの外側のひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂによって圧力を検出することによって、そのダイアフラムに対向配置された圧力導入路に印加された圧力（高静圧）を測定することができる。このとき、ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂによって検出された夫々の圧力（高静圧）の差から、高差圧を測定することが可能となる。
したがって、実施の形態４に係る圧力センサチップ２によれば、差圧の測定レンジをマルチ化した１チップのマルチレンジセンサを実現することができる。
また、圧力センサチップ２において、低圧検出用のひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂを一方のダイアフラムにまとめて形成するのではなく、夫々のダイアフラムに分割して形成することにより、部屋１３２Ａ，１３２Ｂおよび連通路１３３に導入されている圧力伝達物質としてのオイルの膨張および収縮によるダイアフラムの変位に伴ってひずみゲージ１２６Ａ，１２６Ｂに生じる応力に基づく、圧力の測定誤差を抑えることが可能となる。
≪実施の形態５≫
次に、上述した本発明に係る圧力センサチップを適用した圧力発信器の一例を以下に示す。
図１１は、実施の形態４に係る圧力センサチップ２を搭載した圧力発信器の構造を示す図である。
同図に示される圧力発信器１００は、実施の形態４に係るダイアフラム並列配置型のセンサチップを用いた差圧発信器である。
圧力発信器１００は、計測対象の流体の差圧を検出するための主な機能部として、実施の形態４に係る圧力センサチップ２、支持基板３、ダイアフラムベース５、および中継基板４を有している。以下、上記機能部について詳細に説明する。
なお、本実施の形態では、圧力発信器１００を構成する全ての機能部のうち、流体の差圧を検出するための主な機能部について詳細に説明し、それ以外の機能部、例えば、圧力センサチップ２によって検出された圧力に応じた電気信号に基づいて各種の信号処理を行う信号処理回路や、信号処理回路による信号処理結果に基づく各種情報を出力する表示装置等の機能部についての詳細な説明および図を省略する。
支持基板３は、ダイアフラムベース５上で圧力センサチップ２を支持するとともに、ダイアフラムベース５と圧力センサチップ２とを絶縁するための基板である。支持基板３は、例えばガラス基板である。
支持基板３は、主面３ａとその反対側の主面３ｂとを貫通する貫通孔３０＿１，３０＿２が形成されている。貫通孔３０＿１と貫通孔３０＿２とは、主面３ａおよび主面３ｂにおいて平面方向に離間して形成されている。
支持基板３は、圧力センサチップ２と接合されている。具体的には、支持基板３の主面３ａに垂直な方向から見て、貫通孔３０＿１と圧力導入路１１１Ａとが重なりを有し、且つ貫通孔３０＿２と圧力導入路１１１Ｂとが重なりを有している状態において、支持基板３の主面３ｂが圧力センサチップ２の主面２０ａに接合されている。
ここで、例えば、圧力センサチップ２がシリコン、支持基板３がガラスである場合には、圧力センサチップ２の主面２０ａと支持基板３の主面３ｂとは陽極接合により接合される。
ダイアフラムベース５は、圧力センサチップ２を支持するとともに、計測対象の流体の圧力を圧力センサチップ２に導くための金属材料から成る基台である。上記金属材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を例示することができる。
図１１に示すように、ダイアフラムベース５は、主面５ａとその反対側の主面５ｂとを有する。ダイアフラムベース５には、主面５ａと主面５ｂとを貫通する２つの貫通孔５１＿１，５１＿２が形成されている。図１に示されるように、貫通孔５１＿１，５１＿２は、主面５ａ側の開口部が主面５ｂ側の開口部よりも開口面積が広く形成されている。
貫通孔５１＿１の主面５ａ側の開口部は、計測対象の流体からの圧力を受けるためのダイアフラム５０＿１によって覆われている。同様に、貫通孔５１＿２の主面５ａ側の開口部は、計測対象の流体からの圧力を受けるためのダイアフラム５０＿２によって覆われている。ダイアフラム５０＿１，５０＿２は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）から構成されている。
以下、ダイアフラム５０＿１，５０＿２によって一方の開口部が覆われた貫通孔５１＿１，５１＿２を「流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２」と夫々称する。
図１１に示されるように、ダイアフラムベース５の主面５ｂ側には、支持基板３と接合された圧力センサチップ２が載置されて固定されている。具体的には、支持基板３と接合された圧力センサチップ２は、Ｚ方向から見て、支持基板３の主面３ａに形成された貫通孔３０＿１，３０＿２と流体圧力導入孔１１＿１，１１＿２とが重なりを有する状態において、固定部材６Ｄによってダイアフラムベース５の主面５ｂ上に固定される。
ここで、固定部材６Ｂは、例えばエポキシ系の接着剤である。
ダイアフラムベース５の主面５ｂの支持基板３（圧力センサチップ２）が接合されている領域以外の領域には、中継基板４が固定されている。中継基板４は、例えばエポキシ系の接着剤から成る固定部材６Ａによってダイアフラムベース５の主面５ｂ上に固定されている。
中継基板４は、上述した圧力センサチップ２に形成された複数の感圧素子２３０＿１，２３０＿２（ピエゾ抵抗素子）によって構成されたブリッジ回路に電力を供給するための外部端子や、上記ブリッジ回路から電気信号を取り出すための外部端子等が形成された回路基板である。
具体的には、図１１に示すように、中継基板４は、その一方の主面に形成された、上記外部出力端子としての複数の電極パッド４０を有している。複数の電極パッド４０は、例えば金（Ａｕ）等の金属材料から成るボンディングワイヤ８によって、圧力センサチップ２の主面２０ｂ上に形成された電極パッド１２９と夫々接続されている。
また、中継基板４には、上記電極パッド４０の他に、複数の外部出力ピン（図示せず）が配設されるとともに、各電極パッド４０と各外部出力ピンとを電気的に接続する配線パターン（図示せず）が形成されている。これにより、圧力センサチップ２は、電極パッド１２９、ボンディングワイヤ８、電極パッド４０、上記配線パターン、および上記外部出力ピンを介して、信号処理回路や電源回路等のその他の回路と電気的に接続される。
なお、信号処理回路や電源回路等は、中継基板４に配置されていてもよいし、中継基板４と上記外部出力ピンによって接続される別の回路基板（図示せず）に配置されていてもよい。
ダイアフラムベース５の流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２と圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂとは、支持基板３の貫通孔３０＿１，３０＿２を介してによって夫々連通されている。
ダイアフラムベース５の流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２の内部と、支持基板３の貫通孔３０＿１，３０＿２の内部と、圧力センサチップ２の圧力導入孔２１＿１，２１＿２の内部は、圧力伝達物質５３で満たされている。圧力伝達物質５３としては、圧力伝達物質１５と同様に、シリコーンオイルやフッ素オイルを例示することができる。以下、圧力伝達物質５３を「オイル５３」とも称する。
オイル５３は、圧力発信器１００の製造工程において、ダイアフラムベース５に形成された流体圧力導入孔５１＿１，５１＿２と連通するオイル導入孔５４＿１，５４＿２から導入される。オイル導入孔５４＿１，５４＿２は、オイル５３が導入された後、金属から成る封止部材（例えば、球状の金属材料）５５＿１，５５＿２によって夫々封止される。
（４）差圧発信器の動作
上述した構造を有する圧力発信器１００は、以下のように動作する。
例えば、計測対象の流体が流れるパイプラインに圧力発信器１００を実装する場合を考える。この場合、例えば、パイプラインの上流側（高圧側）の流体の圧力をダイアフラム５０＿１で検出し、下流側（低圧側）の流体の圧力をダイアフラム５０＿２で検出するように、圧力発信器１００をパイプラインに実装する。
この状態において、ダイアフラム５０＿１に流体の圧力が印加されると、ダイアフラム５０＿１が変位し、その変位に応じて圧力伝達物質５３が、流体圧力導入孔５１＿１から圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ａ側に移動する。この圧力伝達物質５３の移動に応じた圧力が圧力センサチップ２のダイアフラム１２４Ａに印加され、ダイアフラム１２４Ａが変位する。
同様に、ダイアフラム５０＿２に流体の圧力が印加されると、ダイアフラム５０＿２が変位し、その変位に応じて圧力伝達物質５３が、流体圧力導入孔５１＿２から圧力センサチップ２の圧力導入孔１１１Ｂ側に移動する。この圧力伝達物質５３の移動に応じた圧力が圧力センサチップ２のダイアフラム１２４Ｂに印加され、ダイアフラム１２４Ｂが変位する。
このとき、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂを挟んで圧力導入孔１１１Ａ，１１１Ｂに対面配置されている部屋１３２Ａ，１３２Ｂは、連通路１３３によって連通され、且つオイル１５によって満たされていることから、ダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの一方の変位に伴うオイル１５の移動に応じた圧力が、連通路１３３を介してダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの他方に印加される。
したがって、例えば、圧力導入孔１１１Ａからダイアフラム１２４Ａに印加される圧力が圧力導入孔１１１Ｂからダイアフラム１２４Ｂに印加される圧力よりも大きい場合、ダイアフラム１２４Ｂは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図１１の−Ｚ方向（支持基板３側）に変位する。一方、ダイアフラム１２４Ａは、上記二つの圧力の差に応じた分だけ、図１１の＋Ｚ方向に変位する。
これらのダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂの変位によってダイアフラム１２４Ａ，１２４Ｂに生じた応力がひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂに加わり、各ひずみゲージ１２５Ａ，１２５Ｂ，１２６Ａ，１２６Ｂを構成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値の変化に応じた電気信号が圧力センサチップ２から出力される。この電気信号は、図示されない信号処理回路に入力され、信号処理回路が必要な信号処理を実行することにより、上述したように、計測対象の流体の低差圧および高差圧の情報、および高静圧の情報が得られる。この差圧の情報は、例えば、圧力発信器１００の表示装置（図示せず）に表示され、または、通信回線を介して外部機器に送信される。
以上、実施の形態５に係る圧力発信器によれば、実施の形態４に係る圧力センサチップを用いることにより、低差圧、高差圧、および高静圧の測定が可能な差圧／静圧発信器を実現することができる。特に、実施の形態４に係る圧力センサチップによれば、１チップで低差圧、高差圧、および高静圧の検出することができることから、差圧／静圧発信器をより低コストに実現することが可能となる。
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、実施の形態４に係る圧力センサチップ２において、熱によるオイル１５の膨張または収縮に基づく圧力の測定誤差が要求仕様に影響を与えない場合には、ダイアフラム１２
上記実施の形態に係る圧力センサチップ２は、図１１等に示した構造を有する圧力発信器１００のみならず、各種の構造を有する差圧発信器に適用できることは言うまでもない。すなわち、上記実施の形態で示した圧力発信器１００は、あくまで一例であり、差圧発信器として要求される仕様や用途等によって、例えばダイアフラムベース５を構成する材料や形状等が圧力発信器１００と異なる差圧発信器にも、本発明に係る圧力センサチップを適用することが可能である。
また、実施の形態５では、実施の形態４に係る圧力センサチップ２を用いて圧力発信器を実現する場合を例示したが、これに限られず、実施の形態１乃至３に係る圧力センサチップ１，１Ａ，１Ｂを用いてマルチレンジの圧力発信器を実現できることは言うまでもない。この場合には、圧力発信器に必要な圧力導入路１１１は一つであるので、計測対象の流体の圧力をその圧力導入路１１１に導くための経路を構成する部品等（例えば、ダイアフラム５０＿１，５０＿２等）は１組あればよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｘ，２…圧力センサチップ、１１…第１層、１２…第２層、１３，１３＿１〜１３＿ｎ…第３層、１４…絶縁層、１５…圧力伝達物質、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…圧力導入路、１１２…第１孔、１１３…第２孔、１１３ａ…エッジ、１２１…活性層、１２２…絶縁層、１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ…ダイアフラム、１２５，１２６，１２６＿１，１２６＿２，１２６＿３，１２７…ひずみゲージ、１２９…電極パッド、１３１，１３１＿１〜１３１＿ｎ…ストッパ部、１３１ａ，１３１ａ＿１〜１３１ａ＿ｎ…エッジ、１３２，１３２＿１〜１３２＿ｎ…部屋、１３３，１３５…連通路、１３４…孔、１３６…封止部材、Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ２１＿１〜Ｒ２４＿１，Ｒ２１＿２〜Ｒ２４＿２，Ｒ２１＿３〜Ｒ２４＿３，Ｒ３１〜Ｒ３４…抵抗、Ｂ１０，Ｂ１１，Ｂ２０，Ｂ２０＿１，Ｂ２０＿２，Ｂ２０＿３…ブリッジ回路、５…ダイアフラムベース、５ａ，５ｂ…ダイアフラムベースの主面、３…支持基板、３ａ，３ｂ…支持基板の主面、４…中継基板、６Ａ，６Ｂ…固定部材、８…ボンディングワイヤ、５０＿１，５０＿２…ダイアフラム、５１＿１，５１＿２…流体圧力導入孔、５３…圧力伝達物質、５４＿１，５４＿２…オイル導入孔、５５＿１，５５＿２…封止部材、２０ａ…圧力センサチップの主面、４０…電極パッド、３０＿１，３０＿２，５１ａ＿１，５１ａ＿２…貫通孔、１００…圧力発信器。

Claims (10)

  1. 計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
    第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面と、前記第１主面および前記第２主面に開口した圧力導入路を有する第１層と、
    前記圧力導入路の一端を覆うダイアフラムと、第１ひずみゲージと、第２ひずみゲージとを有し、前記第１層の前記第２主面上に配置された第２層と、
    第３主面と、前記第３主面に形成された凹部とを有し、前記第３主面が前記第２層上に配置された第３層とを有し、
    前記凹部は、前記ダイアフラムを介して前記圧力導入路と対面して形成され、
    前記凹部は、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記圧力導入路の内側に形成され、
    前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
    圧力センサチップ。
  2. 請求項１に記載の圧力センサチップにおいて、
    前記第１ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記圧力導入路の周縁部に形成され、
    前記第２ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記凹部の周縁部に形成されている
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  3. 請求項１に記載の圧力センサチップにおいて、
    前記第３層は、前記第２層上にｎ（ｎは２以上の整数）個積層され、
    前記第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の前記第３層の前記凹部は、（ｉ−１）番目の前記第３層の前記凹部よりも大きな開口面積を有し、
    前記第２ひずみゲージは、前記第３層毎に対応して設けられ、
    前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見てｎ番目の前記第３層の前記凹部の外側に形成され、
    前記第２層側からｎ番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層のダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージの内側、且つ（ｎ−１）番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２層側からｊ（１＜ｊ＜ｎ）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、（ｊ＋１）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージよりも内側、且つ（ｊ−１）番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２層側から１番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、２番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージよりも内側に形成されている
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  4. 請求項３に記載の圧力センサチップにおいて、
    前記第２層側からｋ（１≦ｋ≦ｎ）番目の前記第３層に対応する前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第２層側からｋ番目の前記第３層の前記凹部の周縁部に形成され、
    前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記圧力導入路の周縁部に形成されている
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧力センサチップにおいて、
    前記第３層は、前記凹部と連通する孔を更に有する
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧力センサチップにおいて、
    前記圧力導入路の周縁部の前記第１主面と平行な方向から見た断面は、円弧状に形成されている
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  7. 計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
    第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面と、夫々前記第１主面および前記第２主面に開口した第１圧力導入路および第２圧力導入路とを有する第１層と、
    前記第１圧力導入路を覆う第１ダイアフラムと、前記第２圧力導入路を覆う第２ダイアフラムと、第１ひずみゲージと、第２ひずみゲージと、第３ひずみゲージと、第４ひずみゲージとを有し、前記第１層の前記第２主面上に配置された第２層と、
    第３主面、および前記第３主面と反対側の第４主面と、前記第３主面に形成された第１凹部および第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを連通する第１連通路と、前記第４主面に開口部を有し前記第１連通路に連通された第２連通路とを有し、前記第３主面が前記第２層上に配置された第３層とを有し、
    前記第１凹部は、前記第１ダイアフラムを介して前記第１圧力導入路と対面して形成され、
    前記第２凹部は、前記第２ダイアフラムを介して前記第２圧力導入路と対面して形成され、
    前記第１ひずみゲージは、前記第２層の前記第１ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２ひずみゲージは、前記第２層の前記第１ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成され、
    前記第３ひずみゲージは、前記第２層の前記第２ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第２凹部の外側の領域に形成され、
    前記第４ひずみゲージは、前記第２層の前記第２ダイアフラムとして機能する領域において、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記第３ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
    圧力センサチップ。
  8. 請求項７に記載の圧力センサチップと、
    第５主面と、前記第５主面と反対側の第６主面と、夫々前記第５主面と前記第６主面とに開口する第１流体圧力導入孔および第２流体圧力導入孔とを有する基台と、
    前記基台の前記第５主面上に設けられ、前記第１流体圧力導入孔の一端を覆う第３ダイアフラムと、
    前記基台の前記第５主面上に設けられ、前記第２流体圧力導入孔の一端を覆う第４ダイアフラムと、
    第７主面と、前記第７主面と反対側の第８主面と、夫々前記第７主面および前記第８主面に開口する第１貫通孔および第２貫通孔とを有し、前記第７主面が前記基台上に固定され、前記第８主面が前記第１基部の前記第１主面に接合されて、前記圧力センサチップを支持する支持基板と、
    を備え、
    前記第１流体圧力導入孔と前記第１貫通孔とが連通し、
    前記第２流体圧力導入孔と前記第２貫通孔とが連通している、
    ことを特徴とする圧力発信器。
  9. 計測対象の流体の圧力を検出する圧力センサチップであって、
    第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面とを有し、前記第１主面と前記第２主面とを貫通する圧力導入路を有する第１層と、
    第１ひずみゲージを有し、前記第１層の前記第２主面上に前記圧力導入孔を覆って形成され、前記第１主面と垂直な方向から見て前記圧力導入路と重なりを有する領域がダイアフラムとして機能する第２層と、
    前記第２層上に積層されたｎ（ｎは２以上の整数）個の第３層と、を有し、
    前記ｎ個の第３層は、
    第３主面、および前記第３主面と反対側の第４主面と、
    前記第３主面に形成された凹部と、
    前記第４主面側に形成された第２ひずみゲージと、を夫々含み、
    前記第２層側から１番目の前記第３層は、前記第３主面が前記第２層に接合されるとともに、前記凹部が前記第１主面と垂直な方向から見て前記圧力導入孔の内側の領域に形成され、
    前記第２層側からｉ（１＜ｉ≦ｎ）番目の前記第３層は、前記第３主面が（ｉ−１）番目の前記第３層の前記第４主面に接合され、
    ｉ番目の前記第３層の前記凹部の開口面積は、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記（ｉ−１）番目の前記第３層の前記凹部よりも大きく形成され、
    前記第２層側からｎ番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、ｎ番目の前記第３層の前記凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２層側からｊ（１≦ｊ＜ｎ）番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、前記ｊ番目の前記第３層の前記凹部よりも外側、且つ（ｊ＋１）番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージよりも内側の領域に形成され、
    前記第１ひずみゲージは、前記第１主面と垂直な方向から見て、１番目の前記第３層の前記第２ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
    ことを特徴とする圧力センサチップ。
  10. 対向する２つの主面を有する第１基板の一方の前記主面に第１凹部を形成する第１ステップと、
    前記第１基板の前記一方の前記主面に、第１ひずみゲージおよび第２ひずみゲージが形成された第２基板を接合して、前記第１基板の前記第１凹部を前記第２基板で覆う第２ステップと、
    前記第１凹部よりも開口面積の広い貫通孔が形成された第３基板を、前記第２層の前記第１基板に接合された面と反対側の面に接合する第３ステップとを含み、
    前記第１ひずみゲージは、前記第１基板の主面と垂直な方向から見て、前記第１凹部の外側の領域に形成され、
    前記第２ひずみゲージは、前記第１基板の主面と垂直な方向から見て、前記第１ひずみゲージよりも内側の領域に形成されている
    圧力センサチップの製造方法。
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