力学量検出装置およびその製造方法
【課題】ＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる力学量検出装置を提供する。
【解決手段】絶縁層２００の一面２０１に、対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含む中空筒状の第１壁部３４０と第１壁部３４０の開口部３４６を閉じる第１蓋部３２１とを有する第１電極３０１を設ける。また、絶縁層２００の一面２０１に、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含む中空筒状の第２壁部３５０と第２壁部３５０の開口部３５６を閉じる第２蓋部３２２とを有する第２電極３０２を設ける。そして、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とを対向配置させる。これにより、各電極３０１、３０２が絶縁層２００の上で電気的に分離されるので、各壁部３４０、３５０の各ダイヤフラムに電極として機能させるための半導体領域が不要となる。
【解決手段】絶縁層２００の一面２０１に、対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含む中空筒状の第１壁部３４０と第１壁部３４０の開口部３４６を閉じる第１蓋部３２１とを有する第１電極３０１を設ける。また、絶縁層２００の一面２０１に、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含む中空筒状の第２壁部３５０と第２壁部３５０の開口部３５６を閉じる第２蓋部３２２とを有する第２電極３０２を設ける。そして、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とを対向配置させる。これにより、各電極３０１、３０２が絶縁層２００の上で電気的に分離されるので、各壁部３４０、３５０の各ダイヤフラムに電極として機能させるための半導体領域が不要となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの変形に基づいて力学量を検出する力学量検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板にトレンチが設けられたことにより構成されたダイヤフラムにより圧力を検出する圧力センサが、例えば特許文献１、２で提案されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、Ｎ型の基板に所定の深さの第１のトレンチが形成され、この第１のトレンチを囲むように所定の深さの第２のトレンチが形成されている。これにより、第１のトレンチと第２のトレンチとの間の壁がダイヤフラムとして構成される。また、ダイヤフラムにおいて対向する部分が互いに電気的に導通しないようにするため、ダイヤフラムにはＰ型不純物が導入されている。さらに、第１のトレンチの上部が絶縁膜で覆われていることにより、第１のトレンチの内部が気密にされて基準圧力室が構成されている。
【０００４】
このような構成によると、第１のトレンチの内外の圧力差に応じてダイヤフラムが変形することにより、各ダイヤフラムのＰ型不純物領域の距離が変化する。したがって、各Ｐ型不純物領域の間の静電容量の変化を取り出すことにより、圧力検出が可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２では、支持基板の上に絶縁分離膜を介して例えばＮ型の半導体薄膜が形成され、この半導体薄膜に互いに平行した状態の第１のトレンチおよび第２のトレンチが形成されている。また、半導体薄膜のうち各トレンチに挟まれた部位が弾性変形可能なダイヤフラムとして構成されている。このダイヤフラムには、例えばＰ型不純物が高い濃度で導入されている。さらに、半導体薄膜には、第１のトレンチを介してダイヤフラムと対向した位置にＰ型不純物が高い濃度で導入された固定電極部が形成されている。そして、第１のトレンチは封止膜により気密に封止され、この気密空間が圧力基準室となる。
【０００６】
このような構成によると、ダイヤフラムと固定電極部との間に、ダイヤフラムの変形に応じて静電容量が変化するコンデンサが形成される。したがって、この静電容量の変化を取り出すことにより、圧力検出が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１７５７３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２２０１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、静電容量を検出するためのＰ型不純物領域をＮ型のダイヤフラムに形成しているため、Ｎ型のダイヤフラムとＰ型不純物領域との境界間にＰＮ接合部が形成されてしまう。同様に、特許文献２では、Ｐ型の固定電極部はＮ型の半導体薄膜に形成されているので、固定電極部と半導体薄膜との境界部にＰＮ接合部が形成されてしまう。
【０００９】
このように、上記従来の技術では、静電容量を検出するための電極がＰＮ接合による分離構造で形成されている。このため、高温の雰囲気で圧力検出する場合、温度上昇によって少数キャリアが増加するので、ＰＮ接合の本質的なリーク電流が流れてしまう。これにより、感度や精度等の容量検出特性が温度に依存して不安定になってしまうという問題がある。
【００１０】
上記では圧力を検出する場合について述べたが、ダイヤフラムの変形によって静電容量の変化を取り出すことにより検出可能な力学量について同様のことが言える。
【００１１】
本発明は上記点に鑑み、ＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる力学量検出装置を提供することを第１の目的とする。また、その製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）を有し、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）を有している。
【００１３】
また、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、中空筒状の壁部のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を有している。
【００１４】
さらに、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されている。
【００１５】
そして、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の内部は中空部（３４７、３５７）になっており、中空部は所定の基準圧とされ、ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、中空部とダイヤフラムの外部との圧力差に応じて、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の壁部との距離、もしくは一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００１６】
これによると、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）において半導体層（３１０、３２０）に形成された各壁部（３４０、３５０）は絶縁層（２００）の上においてそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、半導体層（３１０、３２０）に形成された各壁部（３４０、３５０）に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）においてＰＮ接合部が形成されることもなく、このＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていても良い。
【００１８】
一方、請求項３に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていても良い。
【００１９】
これにより、ダイヤフラムが絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成された場合に対して第１半導体層（３１０）の厚みを一定に保ちながらダイヤフラムの面積を広くすることができる。このため、静電容量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、蓋部は、半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これによると、壁部と蓋部とが半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料でそれぞれ形成されているので、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）全体の物性を安定させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極は、当該中空筒状の壁部のうち絶縁層（２００）側の開口部（３４８、３５８）を閉じると共に半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成された底部（３７１、３７５）を有していることを特徴とする。
【００２３】
これによると、中空筒状とされた壁部の中空部はすべて同じ半導体材料で囲まれるので、中空部の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムのうち他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムとは反対側のダイヤフラムは、他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムよりも厚くなっていることを特徴とする。
【００２５】
これによると、他方の壁部に対向配置されたダイヤフラムのみを力学量の印加に対して変形させることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、半導体層（３１０、３２０）は、絶縁層（２００）の上に形成された第１支持部（３０３）と第２支持部（３０４）とを有している。そして、第１電極（３０１）は、第１支持部（３０３）で支持されていることにより、絶縁層（２００）に対して浮いており、第２電極（３０２）は、第２支持部（３０４）で支持されていることにより、絶縁層（２００）に対して浮いていることを特徴とする。
【００２７】
これによると、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）は絶縁層（２００）に接触せずに絶縁層（２００）から分離されているので、第１電極（３０１）と絶縁層（２００）とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減でき、第２電極（３０２）と絶縁層（２００）とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減することができる。また、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周辺部分から受ける応力の影響を低減することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、半導体層（３１０、３２０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、半導体層（３１０、３２０）は、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有している。そして、キャップ（５００）の一面が周辺部（３１５）に貼り合わされることで、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）がキャップ（５００）の凹部（５１０）と周辺部（３１５）と絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
これによると、空間部（６００）と各電極（３０１、３０２）の中空部（３４７、３５７）との圧力差に応じて、力学量を検出することができる。また、キャップ（５００）により各電極（３０１、３０２）を保護することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、絶縁層（２００）および周辺部（３１５）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有している。そして、空間部（６００）と中空筒状とされた壁部の中空部との圧力差に応じて力学量を検出することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、空間部（６００）は、キャップ（５００）により気密封止されており、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有している。そして、空間部（６００）と中空部との圧力差に応じて力学量を検出することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明では、キャップ（５００）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と中空部との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。
【００３３】
これにより、力学量検出装置をマイクロフォンとして使用することができる。この場合、キャップ（５００）側から空間部（６００）に声が入力されると、空気の振動が各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極のダイヤフラムに伝達されるので、その振動を検出することができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明では、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部は、当該壁部を構成するダイヤフラムのうち中空部を構成する壁面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする。
【００３５】
これによると、中空筒状とされた壁部において対向配置されたダイヤフラム同士が接触してくっついてしまうことを突起部（３０７）により防止することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３４１）を有し、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３５１）を有している。
【００３７】
また、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とが対向配置されると共に、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）の端部と第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）の端部とが対向配置された第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）で連結されることで、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）、第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）、第１絶縁壁部（３４０）、および第２絶縁壁部（３５０）により中空筒状の壁部（３８０）が構成されている。さらに、壁部（３８０）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を有している。
【００３８】
そして、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）に対して力学量が加わったとき、壁部（３８０）の中空部（３８３）と壁部（３８０）の外部との圧力差に応じて、対向配置された第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とがそれぞれ変形することにより変化する第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００３９】
これによると、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）および第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）は絶縁層（２００）の上においてそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、各ダイヤフラム（３４１、３５１）に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）においてＰＮ接合部が形成されることもなく、このＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００４０】
また、各電極（３０１、３０２）は一枚のダイヤフラム（３４１、３５１）でそれぞれ構成されるので、絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向におけるサイズを小さくすることができる。
【００４１】
請求項１４に記載の発明では、半導体層（３１０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備えている。また、半導体層（３１０）は、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有している。
【００４２】
そして、キャップ（５００）の一面が周辺部（３１５）に貼り合わされることで、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）がキャップ（５００）の凹部（５１０）と周辺部（３１５）と絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする。
【００４３】
これによると、空間部（６００）と各電極（３０１、３０２）で構成された中空部（３８３）との圧力差に応じて、力学量を検出することができる。また、キャップ（５００）により各電極（３０１、３０２）を保護することができる。
【００４４】
請求項１５に記載の発明では、絶縁層（２００）および周辺部（３１５）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。これにより、絶対圧を検出することができる。
【００４５】
請求項１６に記載の発明では、空間部（６００）は、キャップ（５００）により気密封止されており、絶縁層（２００）は、壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。これにより、絶対圧を検出することができる。
【００４６】
請求項１７に記載の発明では、キャップ（５００）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、絶縁層（２００）は、壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。
【００４７】
これにより、力学量検出装置をマイクロフォンとして使用することができる。この場合、キャップ（５００）側から空間部（６００）に音が入力されると、空気の振動が各電極（３０１、３０２）の各ダイヤフラム（３４１、３５１）に伝達されるので、その振動を検出することができる。
【００４８】
請求項１８に記載の発明では、壁部（３８０）は、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）のうち第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）に対向する面、および、第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）のうち第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）に対向する面、のうちいずれか一方の面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする。
【００４９】
これによると、壁部（３８０）において対向配置されたダイヤフラム（３４１、３５１）同士が接触してくっついてしまうことを突起部（３０７）により防止することができる。
【００５０】
請求項１９に記載の発明では、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）に電気的に接続されると共に各電極（３０１、３０２）と外部回路とを電気的に接続するための配線パターン（２０２、２０３、２０８）を有する積層構造をなしていることを特徴とする。
【００５１】
このように、各電極（３０１、３０２）が設けられた層とは異なる絶縁層（２００）に配線パターン（２０２、２０３、２０８）を設けているので、配線のレイアウトを簡略化することができる。
【００５２】
請求項２０に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられ、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられている。
【００５３】
また、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち少なくとも一方は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の電極もしくは他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されている。
【００５４】
さらに、半導体層（３１０）の上に、中空筒状とされた電極のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる絶縁蓋層（３９０）が形成され、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間に各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）とは異なる空間部（６１０）が形成されている。さらに、絶縁蓋層（３９０）は、空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を有している。
【００５５】
そして、中空部は所定の基準圧とされ、ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、中空部と空間部（６１０）との圧力差に応じて、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の電極との距離、もしくは一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００５６】
これによると、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間で各電極（３０１、３０２）はそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、半導体層（３１０）に形成された各電極（３０１、３０２）に半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）にＰＮ接合部が形成されないので、このＰＮ接合部によって各電極（３０１、３０２）の容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００５７】
請求項２１に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていても良い。
【００５８】
一方、請求項２２に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていても良い。
【００５９】
これにより、第１半導体層（３１０）を厚くしなくてもダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）の面積を広くすることができるので、静電容量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００６０】
請求項２３に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための可変電極（３０１）と可動電極（７０３）と固定電極（７１０）とが形成された力学量検出装置であって、可変電極（３０１）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）の上にこの一面（２０１）に垂直な方向に形成されたダイヤフラム（３４１）とこのダイヤフラム（３４１）に対向配置された固定部（３４９）とを含む中空筒状の壁部（３２１）と、壁部（３２１）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６）を閉じる蓋部（３２１）と、を有している。
【００６１】
また、可変電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と固定電極（７１０）とが対向配置され、可変電極（３０１）の固定部（３４９）と可動電極（７０３）とが対向配置されている。
【００６２】
そして、可変電極（３０１）の中空部（３４７）とこの中空部（３４７）の外部との圧力差に応じてダイヤフラム（３４１）が変形することにより変化する可変電極（３０１）と固定電極（７１０）との間の静電容量に基づいて力学量を検出する。
【００６３】
一方、可動電極（７０３）に対して絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向に力学量が加わったとき、可動電極（７０３）と固定部（３４９）との離間距離が変化することにより変化する可動電極（７０３）と固定部（３４９）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００６４】
これによると、力学量として圧力と加速度もしくは角速度とをそれぞれ検出することができる。また、可変電極（３０１）は絶縁層（２００）の上で可動電極（７０３）や固定電極（７１０）から独立し、電気的に分離されているので、ダイヤフラム（３４１）と固定部（３４９）とに電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、ダイヤフラム（３４１）と固定部（３４９）とにＰＮ接合部が形成されないので、このＰＮ接合部によってダイヤフラム（３４１）および固定部（３４９）の容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００６５】
請求項２４に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する。また、半導体層（３１０）にトレンチ（３６０）を形成することにより、絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）であって、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する。
【００６６】
そして、中空筒状とされた壁部のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を形成することにより力学量検出装置を製造することができる。
【００６７】
請求項２５に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に第１の半導体層（３７０）が形成された積層構造を用意し、第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を形成する。そして、第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を覆うように第２の半導体層（３１０）を形成する。
【００６８】
続いて、ストッパ膜（３７２）をストッパとして第１の半導体層（３７０）および第２の半導体層（３１０）をエッチングすることにより、第１の半導体層（３７０）で構成された第１底部（３７１）の上に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第１の半導体層（３７０）で構成された第２底部（３７５）の上に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）であって、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部については、ストッパ膜（３７２）により第２の半導体層（３１０）でエッチングを停止させることにより、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する。
【００６９】
この後、第２の半導体層（３１０）の上に、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ第３の半導体層（３２０）を形成し、第３の半導体層（３２０）をエッチングすることにより、中空筒状とされた壁部の上に当該壁部の中空部を封止する蓋部（３２１、３２２）を形成することで力学量検出装置を製造することができる。
【００７０】
請求項２６に記載の発明では、第１の半導体層（３７０）および第２の半導体層（３１０）をエッチングする工程では、絶縁層（２００）の上に、第１壁部（３４０）に連結された第１支持部（３０３）と、第２壁部（３５０）に連結された第２支持部（３０４）と、を形成する。
【００７１】
また、第３の半導体層（３２０）をエッチングする工程では、絶縁層（２００）のうち各底部（３７１、３７５）の下部をエッチングすることにより、第１壁部（３４０）を含んで構成される第１電極（３０１）を絶縁層（２００）から離間させると共に、第２壁部（３５０）を含んで構成される第２電極（３０２）を絶縁層（２００）から離間させることを特徴とする。
【００７２】
これにより、各電極（３０１、３０２）が絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して浮いた構造を製造することができる。
【００７３】
請求項２７に記載の発明のように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程では、ダイヤフラムを絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成することができる。
【００７４】
一方、請求項２８に記載の発明のように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程では、ダイヤフラムを絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けて形成することもできる。
【００７５】
請求項２９に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意し、半導体層（３１０）に２つの第１トレンチ（３６３）を形成してそれぞれに絶縁材料を埋めることで第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）を形成する。
【００７６】
続いて、半導体層（３１０）に第２トレンチ（３６４）を形成することで、各絶縁壁部（３４０、３５０）の間に位置して各絶縁壁部（３４０、３５０）に接続されると共に対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３５１）を絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直方向に形成し、対向配置された各ダイヤフラム（３４１、３５１）と各ダイヤフラム（３４１、３５１）を連結する各絶縁壁部（３４０、３５０）とで中空筒状の壁部（３８０）を構成する。
【００７７】
そして、壁部（３８０）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を形成することにより力学量検出装置を製造することができる。
【００７８】
請求項３０に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意し、半導体層（３１０）に、絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１電極（３０１）および第２電極（３０２）であって、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち少なくとも一方の電極については、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の電極もしくは他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）を形成する。
【００７９】
そして、半導体層（３１０）の上に、中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ絶縁蓋層（３９０）を形成し、中空部を気密封止する一方、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間に中空部とは異なる空間部（６１０）を形成する。この後、絶縁蓋層（３９０）に、空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を形成することで力学量検出装置を製造することができる。
【００８０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】第１電極および第２電極に圧力が印加される前後の各ダイヤフラムの断面図である。
【図４】第１実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図５】図４に続く製造工程を示した図である。
【図６】図５に続く製造工程を示した図である。
【図７】図６に続く製造工程を示した図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した図である。
【図９】図８に続く製造工程を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図１２】図１１に続く製造工程を示した図である。
【図１３】図１２に続く製造工程を示した図である。
【図１４】図１３に続く製造工程を示した図である。
【図１５】図１４に続く製造工程を示した図である。
【図１６】図１５に続く製造工程を示した図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図１８】第３実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図１９】図１８に続く製造工程を示した図である。
【図２０】図１９に続く製造工程を示した図である。
【図２１】図２０に続く製造工程を示した図である。
【図２２】図２１に続く製造工程を示した図である。
【図２３】図２２に続く製造工程を示した図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図２６】第５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図２７】図２６に続く製造工程を示した図である。
【図２８】図２７に続く製造工程を示した図である。
【図２９】図２８に続く製造工程を示した図である。
【図３０】図２９に続く製造工程を示した図である。
【図３１】図３０に続く製造工程を示した図である。
【図３２】図３１に続く製造工程を示した図である。
【図３３】図３２に続く製造工程を示した図である。
【図３４】本発明の第６実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図３５】図３４のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３６】第６実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図３７】図３６に続く製造工程を示した図である。
【図３８】図３７に続く製造工程を示した図である。
【図３９】図３８に続く製造工程を示した図である。
【図４０】図３９に続く製造工程を示した図である。
【図４１】本発明の第７実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４２】図４１のＣ−Ｃ’断面図である。
【図４３】本発明の第８実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４４】図４３のＤ−Ｄ’断面図である。
【図４５】本発明の第９実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４６】図４５のＥ−Ｅ’断面図である。
【図４７】図４５のＦ−Ｆ’断面図である。
【図４８】本発明の第１０実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４９】図４８のＧ−Ｇ’断面図である。
【図５０】第１０実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図５１】図５０に続く製造工程を示した図である。
【図５２】本発明の第１１実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５３】本発明の第１２実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５４】本発明の第１３実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５５】本発明の第１４実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５６】本発明の第１５実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図５７】図５６のＨ−Ｈ’断面図である。
【図５８】第１５実施形態に係る第１電極および第２電極の模式図である。
【図５９】第１５実施形態において、第１電極および第２電極に圧力が印加されたときの各ダイヤフラムの断面図である。
【図６０】第１５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図６１】図６０に続く製造工程を示した図である。
【図６２】図６１に続く製造工程を示した図である。
【図６３】図６２に示す工程を説明するための平面図である。
【図６４】図６２に続く製造工程を示した図である。
【図６５】図６４に続く製造工程を示した図である。
【図６６】図６５に示される工程の後、キャップを設けた断面図である。
【図６７】本発明の第１６実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図６８】本発明の第１７実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図６９】図６８のＩ−Ｉ’断面図である。
【図７０】第１７実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７１】図７０に続く製造工程を示した図である。
【図７２】第１８実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７３】図７２に続く製造工程を示した図である。
【図７４】本発明の第１９実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図７５】図７４のＪ−Ｊ’断面図である。
【図７６】第１９実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７７】本発明の第２０実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図７８】第２１実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７９】図７８に続く製造工程を示した図である。
【図８０】本発明の第２２実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８１】図８０のＬ−Ｌ’断面図である。
【図８２】第２２実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図８３】図８２に続く製造工程を示した図である。
【図８４】本発明の第２３実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８５】図８４のＭ−Ｍ’断面図である。
【図８６】第２３実施形態に係る力学量検出装置において各部の電位取り出しの模式図である。
【図８７】本発明の第２４実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８８】本発明の第２５実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図８９】第２５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図９０】他の実施形態において、対向配置されないダイヤフラムを厚くした断面図である。
【図９１】他の実施形態において、各ダイヤフラムの平面構造のバリエーションを示した図である。
【図９２】他の実施形態において、ダイヤフラムに突起部を設けた平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００８３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る力学量検出装置は、力学量として圧力を検出するように構成されたものである。
【００８４】
図１は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。以下、図１および図２を参照して力学量検出装置の構造について説明する。
【００８５】
図２に示されるように、力学量検出装置は、半導体基板１００の上に絶縁層２００が形成され、この絶縁層２００の一面２０１に電極層３００が形成された積層構造となっている。このうち、半導体基板１００は支持基板であり、例えば単結晶シリコン基板が採用される。
【００８６】
絶縁層２００は、第１絶縁層２１０とこの第１絶縁層２１０の上に形成された第２絶縁層２２０との間に複数の配線パターン２０２、２０３を有する積層構造をなしている。
【００８７】
第１絶縁層２１０は半導体基板１００の上に形成されている。また、配線パターン２０２、２０３は高濃度に不純物が含まれた低抵抗のポリシリコン、金属（Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ等）等が所定のパターンにパターニングされた配線である。そして、第２絶縁層２２０は配線パターン２０２、２０３を覆うように第１絶縁層２１０の上に形成されている。第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０として、例えばＳｉＯ２等の絶縁体が採用される。
【００８８】
電極層３００は、力学量を検出するための第１電極３０１と第２電極３０２とが形成された層である。このような電極層３００は、第１半導体層３１０と、第２半導体層３２０と、金属層３３０と、を備えて構成されている。
【００８９】
第１半導体層３１０は、絶縁層２００の一面２０１の上に形成されている。そして、図１に示されるように、第１半導体層３１０は、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、第１壁部３４０、第２壁部３５０、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５が画定されている。
【００９０】
接続部３１１、３１２は、各電極３０１、３０２と外部とをそれぞれ電気的に接続するための中継部分である。例えば、一方の接続部３１１は配線パターン２０２を介して第１電極３０１に電気的に接続され、他方の接続部３１２は配線パターン２０３を介して第２電極３０２に電気的に接続されている。
【００９１】
ダミー接続部３１３は、周辺部３１５の幅を一定にするために必要な部分であり、接続部３１１、３１２と共に並べられている。したがって、絶縁層２００の一面２０１において一方の外縁側には２つの接続部３１１、３１２と３つのダミー接続部３１３がそれぞれ並べられている。
【００９２】
第１壁部３４０は中空筒状をなしており、絶縁層２００の一面２０１の面方向に交差する方向に設けられ対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含んでいる。また、対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２はその両端で連結部３４３、３４４により連結されている。これにより、第１壁部３４０は一周して閉じた筒型の壁となり、各ダイヤフラム３４１、３４２が絶縁層２００の一面２０１の面方向にそれぞれ変形可能になっている。
【００９３】
そして、各連結部３４３、３４４のうちの一方の連結部３４３は、図１および図２に示されるように、コンタクト部３４５を介して一方の配線パターン２０２に電気的に接続されている。このため、一方の連結部３４３は他方の連結部３４４よりも厚く形成されている。この配線パターン２０２には、一方の接続部３１１がコンタクト部３１６を介して電気的に接続されている。したがって、第１壁部３４０は配線パターン２０２を介して一方の接続部３１１に電気的に接続され、配線パターン２０２および一方の接続部３１１を介して外部回路に電気的に接続される。
【００９４】
同様に、第２壁部３５０は中空筒状をなしており、絶縁層２００の一面２０１に交差する方向に設けられ対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含んでいる。また、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２はその両端で連結部３５３、３５４により連結されている。これにより、第２壁部３５０は一周して閉じた筒型の壁となり、各ダイヤフラム３５１、３５２が絶縁層２００の一面２０１の面方向にそれぞれ変形可能になっている。
【００９５】
そして、各連結部３５３、３５４のうちの一方の連結部３５３は、コンタクト部３５５を介して他方の配線パターン２０３に電気的に接続されている。このため、一方の連結部３５３は他方の連結部３５４よりも厚く形成されている。この配線パターン２０３には、他方の接続部３１２がコンタクト部３１７を介して電気的に接続されている。したがって、第２壁部３５０は配線パターン２０３および他方の接続部３１２を介して外部回路に電気的に接続される。
【００９６】
ここで、「絶縁層２００の一面２０１の面方向に交差する方向」とは、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直な方向である。したがって、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２および第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２は、図２に示されるように、それぞれ絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【００９７】
上記第１壁部３４０および第２壁部３５０において、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが所定の間隔で対向配置されている。
【００９８】
ダミー壁部３１４は、ダミー接続部３１３と同様に、周辺部３１５の幅を一定にするために必要な部分である。そして、ダミー壁部３１４は、ダミー壁部３１４と第１壁部３４０とで第２壁部３５０を挟むように第２壁部３５０の隣に並べられている。
【００９９】
そして、本実施形態では、第１半導体層３１０には、各壁部３１４、３４０、３５０、２つの接続部３１１、３１２、および３つのダミー接続部３１３という組み合わせが２つ設けられている。すなわち、図１に示される平面構造は、実質的に点対称や線対称の構造になっている。なお、配線パターン２０２、２０３も上記各組み合わせに対してそれぞれ設けられている。
【０１００】
周辺部３１５は、並べられた２つの接続部３１１、３１２と３つのダミー接続部３１３の周囲を一周して囲むと共に、各壁部３１４、３４０、３５０の周囲を一周して囲むように形成された部分である。この周辺部３１５は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。これにより、半導体基板１００は周辺部３１５を介して外部回路に電気的に接続される。
【０１０１】
なお、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５についても各壁部３４０、３５０と同様に、それぞれ絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【０１０２】
第２半導体層３２０は、図２に示されるように、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、各壁部３１４、３４０、３５０、および周辺部３１５の上に同じ形状にパターニングされている。
【０１０３】
また、第２半導体層３２０のうち第１壁部３４０の上に形成された部分は第１蓋部３２１とされている。そして、第１蓋部３２１は、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じている。つまり、第１蓋部３２１は、第１壁部３４０の開口部３４６を塞いでいる。これにより、第１壁部３４０の内部の中空部３４７は絶縁層２００、各ダイヤフラム３４１、３４２、各連結部３４３、３４４、および第１蓋部３２１により気密封止され、第１壁部３４０の外部の空間と分離されている。
【０１０４】
同様に、第２半導体層３２０のうち第２壁部３５０の上に形成された部分は第２蓋部３２２とされている。そして、第２蓋部３２２は、第２壁部３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３５６を閉じている。これにより、第２壁部３５０の内部の中空部３５７は各ダイヤフラム３５１、３５２、各連結部３５３、３５４、および第２蓋部３２２により気密封止され、第２壁部３５０の外部の空間と分離されている。
【０１０５】
各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７は同じ気圧とされ、圧力を検出する際の基準圧室となる。本実施形態では、各中空部３４７、３５７は真空とされている。なお、各中空部３４７、３５７は真空に限らず、所定の圧力とされていても良い。
【０１０６】
また、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０として、ポリシリコン等の半導体材料が採用される。したがって、各壁部３４０、３５０と各蓋部３２１、３２２とがそれぞれ半導体材料で形成されるので、壁部３４０、３５０と蓋部３２１、３２２とで構成された電極３０１、３０２の各物性が安定する。
【０１０７】
金属層３３０は、各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する第２半導体層３２０の上にパターニングされている。これにより、金属層３３０にはパッド３３１〜３３３が形成されている。パッド３３１は一方の接続部３１１に対応して設けられ、パッド３３２は他方の接続部３１２に対応して設けられている。また、パッド３３３は周辺部３１５に対応して設けられている。これら各パッド３３１〜３３３に図示しないボンディングワイヤが接続されることで力学量検出装置と外部回路とが電気的に接続される。
【０１０８】
上記の構造において、力学量として圧力を検出する方法について、図３を参照して説明する。図３は、各電極３０１、３０２に対する圧力印加の前後の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の断面図である。
【０１０９】
まず、図３（ａ）に示されるように、各電極３０１、３０２に圧力が印加されていない場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は変形していない。そして、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量が検出される。
【０１１０】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２に対して圧力が印加されると、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７と各壁部３４０、３５０の外部との圧力差に応じて絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形する。
【０１１１】
具体的には、第１電極３０１の各ダイヤフラム３４１、３４２は互いの距離が短くなるように変形し、第２電極３０２の各ダイヤフラム３５１、３５２は互いの距離が短くなるように変形する。このように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２が変形することにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１との距離が長くなる。このため、第１電極３０１および第２電極３０２に対して圧力が印加されない場合に対して、第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量が変化する。このように、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０のダイヤフラム３５１とがそれぞれ変形することにより変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量に基づいて圧力が検出される。
【０１１２】
すなわち、第１電極３０１と第２電極３０２とで構成されたコンデンサの静電容量の変化が力学量検出装置の外部に設けられた外部回路に出力される。そして、外部回路にて静電容量の変化が電圧に変換され、圧力のデータとして利用される。
【０１１３】
以上が、本実施形態に係る力学量検出装置の全体構成である。なお、上記の力学量検出装置の各部の材料・材質等は、以下の製造方法で詳しく述べる。
【０１１４】
次に、図１および図２に示された力学量検出装置の製造方法について、図４〜図９を参照して説明する。図４〜図９は図１のＡ−Ａ’断面に相当する。また、力学量検出装置を製造するに当たっては、ウェハの状態で製造し、最後に各チップに分割することで力学量検出装置を得る。したがって、以下で示される各工程はウェハの状態で製造していく。このため、上記の半導体基板１００等はウェハの一部である。
【０１１５】
図４（ａ）に示す工程では、まず、半導体基板１００を用意する。半導体基板１００として、例えば高濃度にＰ、Ａｓ、Ｓｂ等の不純物を含み、比抵抗が０．００１〜０．１Ω・ｃｍのｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板が採用される。半導体基板１００の厚さは例えば２００〜６００μｍである。
【０１１６】
この半導体基板１００の表面を熱酸化するかまたはＣＶＤ法により、半導体基板１００の上に第１絶縁層２１０として０．１〜２μｍの厚さのＳｉＯ２膜を形成する。
【０１１７】
この後、高濃度の不純物を含むｎ＋型の第１のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。そして、第１壁部３４０の一方の連結部３４３と一方の接続部３１１を繋ぐように、また、第２壁部３５０の一方の連結部３５３と他方の接続部３１２を繋ぐように、第１のポリシリコン層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３を形成する。
【０１１８】
図４（ｂ）に示す工程では、第１絶縁層２１０の上に、配線パターン２０２、２０３を覆うように第２絶縁層２２０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成する。このままでも良いが必要に応じＣＭＰ法等によりＳｉＯ２膜の表面を平坦化しても良い。これにより、半導体基板１００に絶縁層２００が形成された状態となる。
【０１１９】
図５に示す工程では、絶縁層２００のうち周辺部３１５に対応する位置に半導体基板１００の一部が露出するようにコンタクト穴２０４を形成する。また、絶縁層２００のうち第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置に配線パターン２０２、２０３の一部が露出するようにコンタクト穴２０４を形成する。
【０１２０】
そして、各コンタクト穴２０４にポリシリコンを埋め込むことにより、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５を形成すると同時に絶縁層２００の上に高濃度の不純物を含む第１半導体層３１０としての第２のポリシリコン層を５〜２００μｍの厚さで形成する。
【０１２１】
図６に示す工程では、フォトリソグラフィ・エッチング手法により第２のポリシリコン層にトレンチ３６０を形成することにより、絶縁層２００の一面２０１に交差する方向に中空筒状の第１壁部３４０、中空筒状の第２壁部３５０、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５を形成する。ここで、「絶縁層２００の一面２０１に交差する方向」は、上述のように絶縁層２００の一面２０１に対して垂直な方向である。
【０１２２】
第１壁部３４０については、２つのダイヤフラム３４１、３４２が対向配置されると共に２つの連結部３４３、３４４により連結された中空筒状に形成する。また、第２壁部３５０については、２つのダイヤフラム３５１、３５２が対向配置されると共に２つの連結部３４３、３４４により連結された中空筒状に形成する。さらに、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが所定の間隔で対向配置されるように、各壁部３４０、３５０を形成する。
【０１２３】
このように、第２のポリシリコン層をパターニングする場合、トレンチ３６０の幅を一定としている。すなわち、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の離間距離も、周辺部３１５と接続部３１１、３１２との離間距離も、その他各部の離間距離は一定である。したがって、周辺部３１５の幅を一定にするために、第２のポリシリコン層にトレンチ３６０を形成することで、ダミー接続部３１３やダミー壁部３１４も形成している。
【０１２４】
図７に示す工程では、第１半導体層３１０の上に、第２半導体層３２０としてｎ＋型の第３のポリシリコン層を２〜１０μｍの厚さで例えばＬＰＣＶＤ法等により形成する。このようにして、図６に示されるように、トレンチ３６０の開口部が閉塞するように第３のポリシリコン層を例えば真空中（真空に近い状態を含む）で形成する。また、この第２半導体層３２０の形成により、各壁部３４０、３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６、３５６を閉じ、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。こうして、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７は基準圧室（真空）として機能する。
【０１２５】
続いて、図８に示す工程では、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を０．１〜２μｍの厚さで形成し、フォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることで接続部３１１、３１２や周辺部３１５のパッド３３１〜３３３を形成する。この後、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０１２６】
このように第２半導体層３２０をレジスト３６１で覆う場合、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０に対応する部分については、各壁部３４０、３５０の端面に対応した部分だけでなく、各壁部３４０、３５０の外周で覆われた領域全体を覆うようにレジスト３６１を形成する。つまり、第２半導体層３２０のうち各中空部３４７、３５７に対応する部分もレジスト３６１で覆う。
【０１２７】
そして、図９に示す工程では、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分、すなわち第１半導体層３１０に形成されたトレンチ３６０に対応した部分を除去する。これにより、第１壁部３４０の開口部３４６を第１蓋部３２１で閉じた第１電極３０１と、第２壁部３５０の開口部３５６を第２蓋部３２２で閉じた第２電極３０２とが構成される。
【０１２８】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去する。そして、ウェハの状態で複数の力学量検出装置を形成しているので、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図１および図２に示される力学量検出装置が完成する。チップとなった力学量検出装置は、パッド３３１〜３３３に例えば図示しないボンディングワイヤが接続されることで外部回路と電気的に接続されて動作する。上述のように、各壁部３４０、３５０の基準圧室は真空なので、力学量検出装置は絶対圧センサとして用いられることとなる。
【０１２９】
なお、上記では、半導体材料としてｎ＋型の例で説明したが、例えばボロン等を高濃度に含むｐ＋型で形成しても良い。また、第１電極３０１と第２電極３０２との組が２組設けられた構造を示したが、各電極３０１、３０２の組を多数設けることで圧力検出の感度を向上させることもできる。この場合、各電極３０１、３０２の組のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の厚みを各組で数段階変化させることで、圧力検出の感度を数段階変化させることも可能である。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁層２００の上に第１電極３０１と第２電極３０２とがそれぞれ形成されていることが特徴となっている。このように、電極層３００に形成された第１電極３０１および第２電極３０２は絶縁層２００の上でそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、第１半導体層３１０に形成された各壁部３４０、３５０のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。すなわち、各電極３０１、３０２に各電極３０１、３０２を構成する半導体材料とは異なる導電型の半導体材料が形成されない構成である。このように、各電極３０１、３０２にＰＮ接合部が形成されることはないので、ＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定になることもなく、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【０１３１】
また、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられているので、絶縁層２００の一面２０１の面方向に対する力学量検出装置の幅が大きくならないようにすることができる。各電極３０１、３０２の組を多数設ける場合にも、各電極３０１、３０２の組が絶縁層２００の一面２０１の面方向に並べられることにより１つの力学量検出装置に多数のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を設けることができる。この場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１にそれぞれ垂直に立てられているので、１つの力学量検出装置に多数のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２が設けられているにもかかわらず、力学量検出装置の幅が大きくならずに済むという利点がある。
【０１３２】
なお、本実施形態で記載した例では第１壁部３４０、および第２壁部３５０の両方が中空筒状をなしているとして説明したが、圧力センサ等として機能するにおいては少なくとも第１壁部３４０、第２壁部３５０のどちらか一方が中空筒状であり、ダイヤフラムを形成していれば良い。すなわち、他方は中空筒状を有しない壁部になっていて対向の電極として機能すれば良い。また、以下に説明する実施形態においても同様である。
【０１３３】
そして、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。
【０１３４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１０は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。
【０１３５】
図１０に示されるように、絶縁層２００は、第３絶縁層２３０と、第４絶縁層２４０と、配線パターン２０２、２０３と、第５絶縁層２５０と、が積層された積層構造になっている。
【０１３６】
第３絶縁層２３０は、第１半導体層３１０の上に形成されている。また、第３絶縁層２３０は、第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置が開口するようにパターニングされている。第３絶縁層２３０として、ＳｉＯ２膜等が採用される。
【０１３７】
第４絶縁層２４０は、第３絶縁層２３０を覆うと共に第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２が露出するようにパターニングされた層である。
【０１３８】
そして、配線パターン２０２、２０３は、第４絶縁層２４０の上に形成されると共に、第１壁部３４０の一方の連結部３４３と一方の接続部３１１を繋ぐように、また、第２壁部３５０の一方の連結部３５３と他方の接続部３１２を繋ぐように、それぞれパターニングされている。
【０１３９】
第５絶縁層２５０は、配線パターン２０２、２０３を覆うと共に、第４絶縁層２４０の上に形成されている。この第５絶縁層２５０の上に半導体基板１００が設けられている。
【０１４０】
このような絶縁層２００の構造により、配線パターン２０２、２０３は、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５を介さずに第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２にそれぞれ直接接触すると共に電気的に接続される。
【０１４１】
また、本実施形態では、第１電極３０１および第２電極３０２は、それぞれ単結晶シリコンで形成されている。このため、各電極３０１、３０２の物性および特性が安定すると共に、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の強度を大きくすることができる。
【０１４２】
次に、図１０に示された力学量検出装置の製造方法について、図１１〜図１６を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１４３】
図１１（ａ）に示す工程では、第１半導体層３１０として、高濃度の不純物を含むｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意する。この第１半導体層３１０の上に第３絶縁層２３０としてＳｉＯ２膜を０．１〜２μｍの厚さで形成し、第１半導体層３１０のうち第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応した場所に第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２３１を形成する。
【０１４４】
また、第３絶縁層２３０の上にＬＰＣＶＤ法等で第４絶縁層２４０としてＳｉ３Ｎ４膜を０．０１〜０．２μｍの厚さで形成する。そして、第３絶縁層２３０のコンタクト穴２３１に形成した第４絶縁層２４０から第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２４１を形成する。
【０１４５】
図１１（ｂ）に示す工程では、第４絶縁層２４０のコンタクト穴２４１を埋めるように、第４絶縁層２４０の上にｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に、ポリシリコン層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３を形成する。これにより、各配線パターン２０２、２０３が第１半導体層３１０に直接接触すると共に電気的に接続される。
【０１４６】
図１２に示す工程では、配線パターン２０２、２０３を覆うように、第４絶縁層２４０の上にＣＶＤ法等で第５絶縁層２５０として１〜３μｍの厚さのＳｉＯ２膜を形成する。この後、必要に応じＣＭＰ法により第５絶縁層２５０の表面を鏡面研磨する。これにより、第１半導体層３１０の上に絶縁層２００が形成された状態となる。
【０１４７】
続いて、図１３に示す工程では、半導体基板１００として、高濃度不純物を含むｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意する。そして、鏡面研磨した第５絶縁層２５０の表面と半導体基板１００の表面とをアルゴンイオン等でそれぞれ活性化し、いわゆる室温〜５００℃における常温直接接合を行う。
【０１４８】
なお、常温直接接合以外にも１０００℃〜１２００℃の高温接合を行うこともできる。常温接合を行った場合は、熱応力によるウェハの反り等の不具合を低減することができる。
【０１４９】
そして、第１半導体層３１０を研削、研磨、エッチング等により５〜２００μｍの厚さにする。これにより、第１半導体層３１０は図１３に示される破線の厚さまで薄くなる。
【０１５０】
図１４に示す工程では、図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成する。この場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の面が（１１０）面となるように形成する。
【０１５１】
図１５に示す工程では、ＬＰＣＶＤ法により、シリコンソースガス（例えばＳｉＨ２Ｃｌ２等）によりエピタキシャル成長させる。具体的には、８００〜１１５０℃、真空度２０〜１００Ｔｏｒｒで不純物供給ガスとしてＰＨ３等を流すことにより、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型単結晶シリコンを２〜１０μｍの厚さでエピタキシャル成長させる。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７が封止され、基準圧室となる。
【０１５２】
このように第２半導体層３２０を形成する場合、トレンチ３６０の壁面が（１１０）面になっていると、第１半導体層３１０の表面のみに第２半導体層３２０が成長する。そして、早い段階でトレンチ３６０を覆うｎ＋型単結晶シリコンの第２半導体層３２０を形成できる。
【０１５３】
また、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成し、パターニングすることで接続部３１１、３１２や周辺部３１５のパッド３３１〜３３３を形成する。さらに、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応した部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０１５４】
そして、図１６に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、第１壁部３４０と第１蓋部３２１とで構成された第１電極３０１と、第２壁部３５０と第２蓋部３２２とで構成された第２電極３０２とを得る。
【０１５５】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図１１に示される力学量検出装置が完成する。
【０１５６】
なお、上記では第２半導体層３２０を単結晶シリコンで形成していたが、ｎ＋型のポリシリコン層で形成しても良い。また、ｎ＋型の単結晶シリコンではなく、ｐ＋型の単結晶シリコンを採用しても良い。このように、第２半導体層３２０がポリシリコンであっても、各電極３０１、３０２を構成する各壁部３４０、３５０は単結晶シリコンで形成されているので、ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の強度の確保や各電極３０１、３０２の特性は安定する。
【０１５７】
以上説明したように、本実施形態では、第１半導体層３１０の各部に配線パターン２０２、２０３が直接電気的に接続されるように、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けたことが特徴となっている。これにより、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５が不要となり、絶縁層２００に単結晶シリコン基板を直接接合することが可能となり、ひいては各電極３０１、３０２を単結晶シリコンで構成することができる。このため、各電極３０１、３０２の容量検出特性を安定させることができる。
【０１５８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１７は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。
【０１５９】
図１７に示されるように、絶縁層２００は、第３絶縁層２３０と、第４絶縁層２４０と、金属層２６０と、第５絶縁層２５０と、が積層された積層構造になっている。このうち、第３絶縁層２３０および第４絶縁層２４０は第２実施形態で示された構造と同じである。
【０１６０】
また、金属層２６０は、上述の配線パターン２０２、２０３と、配線パターン２０５と、配線パターン２０６と、が形成された層である。
【０１６１】
配線パターン２０５は、各電極３０１、３０２と各接続部３１１、３１２を繋ぐ配線パターン２０２、２０３およびダミーの配線パターン２０６の周囲を一周して囲むと共に、周辺部３１５に対応する位置にパターニングされた環状のパターンである。本実施形態では、環状の配線パターン２０５は周辺部３１５に電気的に接続されている。また、配線パターン２０６は、第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に配置されたダミーパターンである。このダミーパターン接合強度を高めるために気密空間内に配設されている。
【０１６２】
このようにパターニングされた金属層２６０としては、Ａｌ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属やこれらの化合物や積層膜が採用される。本実施形態では、金属層２６０としてＡｌ膜が採用される。
【０１６３】
次に、図１７に示された力学量検出装置の製造方法について、図１８〜図２４を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１６４】
図１８（ａ）に示す工程では、図１１（ａ）に示す工程と同様に、ｎ＋型の単結晶シリコン基板で構成された第１半導体層３１０の上に第３絶縁層２３０を形成してコンタクト穴２３１を形成する。また、第３絶縁層２３０の上に第４絶縁層２４０を形成し、第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２４１を形成する。
【０１６５】
図１８（ｂ）に示す工程では、第４絶縁層２４０のコンタクト穴２４１を埋めるように、第４絶縁層２４０の上にＡｌ層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。また、必要に応じてＡｌ層の表面を鏡面研磨する。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に、Ａｌ層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６を形成する。
【０１６６】
続いて、図１９に示す工程では、半導体基板１００としてｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の表面を熱酸化するかＣＶＤ法等により第５絶縁層２５０としてＳｉＯ２膜を０．１〜２μｍの厚さで形成する。
【０１６７】
この後、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と第５絶縁層２５０とを向かい合わせ、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６の表面と第５絶縁層２５０の表面とをアルゴンイオン等でそれぞれ活性化して常温直接接合を行う。上述のように、配線パターン２０５は周辺部３１５に対応して環状の閉じたパターンになっているので、配線パターン２０２、２０３やダミーの配線パターン２０５は第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に気密封止される。これにより、配線パターン２０２、２０３は各電極３０１、３０２の特性の安定化に寄与する。
【０１６８】
この後、図２０に示す工程では、図１３に示す工程と同様に、第１半導体層３１０を研削等することにより図２０に示される破線の厚さまで第１半導体層３１０を薄くする。
【０１６９】
図２１に示す工程では、図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成する。これにより、第１半導体層３１０に各壁部３４０、３５０等の各部を形成する。
【０１７０】
図２２に示す工程では、４５０℃程度の低温で第２半導体層３２０としてポリシリコンまたはアモルファスシリコンを形成する。これにより、第１半導体層３１０に形成したトレンチ３６０の各開口部に蓋をし、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。
【０１７１】
また、第２半導体層３２０にイオン注入を行うことにより、第２半導体層３２０にｎ＋型不純物を導入する。この後、ランプアニール等でｎ＋型不純物の活性化を行う。
【０１７２】
さらに、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成してパターニングすることでパッド３３１〜３３３を形成する。そして、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応した部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆し、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１を被覆していない部分を除去する。
【０１７３】
この後、図２３に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、各電極３０１、３０２を得る。
【０１７４】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁層２００において第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６を設け、この配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６をＡｌ等の金属材料で形成している。これにより、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と第５絶縁層２５０とを常温直接接合により比較的簡単かつ安定して行うことができる。
【０１７５】
なお、支持基板である半導体基板１００の上に設けられる第５絶縁層２５０の上に配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と同じパターンをＡｌで形成しておくと、Ａｌ−Ａｌ常温直接接合となり、さらに接合の安定性を向上させることができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、環状の配線パターン２０５は周辺部３１５に電気的に接続されているので、周辺部３１５を介して配線パターン２０５に例えばグランド電位等の所定の電位を与えることにより、外乱に対して配線パターン２０２、２０３が受ける影響を低減することができる。
【０１７７】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図２４は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、本実施形態では半導体基板１００ではなくシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいガラス基板４００が採用されている。
【０１７８】
ガラスはシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいので、第１半導体層３１０に形成された各電極３０１、３０２に熱膨張係数の差に基づく応力が加わりにくくなる。また、各電極３０１、３０２とガラス基板４００との間の寄生容量が低減し、ノイズが減少するので、各電極３０１、３０２の容量変化を検出する力学量検出装置の精度向上および容量検出特性を安定させることができる。
【０１７９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。図２５は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、電極層３００は、第１半導体層３１０、第２半導体層３２０、第３半導体層３７０、および金属層３３０による積層構造になっている。絶縁層２００については、第１実施形態で示された構成と同じである。
【０１８０】
第３半導体層３７０は、絶縁層２００の一面２０１の上に形成され、この第３半導体層３７０の上に第１半導体層３１０が形成されている。また、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０が形成されている。第３半導体層３７０としてポリシリコンが採用される。なお、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０もポリシリコンで形成されている。
【０１８１】
そして、第３半導体層３７０は、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２、各壁部３１４、３４０、３５０、周辺部３１５等の下に、各部と同じレイアウトにパターニングされている。すなわち、第３半導体層３７０は第２半導体層３２０と同様に、第１半導体層３１０の各部の形状にパターニングされている。
【０１８２】
また、第３半導体層３７０のうち、第１壁部３４０の下に形成された部分は第１底部３７１とされている。この第１底部３７１は、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側の開口部３４８を閉じている。ここで、第１底部３７１の上には絶縁膜３７２が形成され、この絶縁膜３７２の外縁部を覆うように第１底部３７１の上に第１壁部３４０が設けられている。これにより、第１壁部３４０と第１底部３７１とが電気的に接続されている。また、第１壁部３４０の両側の開口部３４６、３４８は第１蓋部３２１と第１底部３７１とで塞がれ、第１壁部３４０の中空部３４７が例えば真空とされている。
【０１８３】
第１底部３７１は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。また、第３半導体層３７０のうち接続部３１１の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７４を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。これにより、第１電極３０１は配線パターン２０２を介して接続部３１１に電気的に接続されている。
【０１８４】
同様に、第３半導体層３７０のうち、第２壁部３５０の下に形成された部分は第２底部３７５とされている。この第２底部３７５は、第２壁部３５０のうち絶縁層２００側の開口部３５８を閉じている。そして、第２底部３７５の上に絶縁膜３７２が形成され、この絶縁膜３７２の外縁部を覆うように第２底部３７５の上に第２壁部３５０が設けられている。これにより、第２壁部３５０と第２底部３７５とが電気的に接続されている。また、第２壁部３５０の両側の開口部３５６、３５８は第２蓋部３２２と第２底部３７５とで塞がれ、第２壁部３５０の中空部３５７が例えば真空とされている。
【０１８５】
なお、図２５では図示していないが、第２底部３７５および第３半導体層３７０のうち接続部３１２の下部の部分にもコンタクト部が設けられ、それぞれ配線パターン２０３に電気的に接続されている。これにより、第２電極３０２は配線パターン２０３を介して接続部３１２に電気的に接続されている。
【０１８６】
このように、各電極３０１、３０２は中空箱状に構成されている。また、各半導体層３１０、３２０、３７０はすべてポリシリコンで形成されているので、基準圧室となる各中空部３４７、３５７はすべて同じ半導体材料で囲まれている。このため、基準圧室の信頼性をさらに向上させることができる構成となっている。なお、上記各電極３０１、３０２に設けられた絶縁膜３７２は、各電極３０１、３０２を形成するために用いられる膜である。絶縁膜３７２としては例えばＳｉ３Ｎ４膜が採用される。
【０１８７】
また、第３半導体層３７０のうち周辺部３１５の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７６を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。これにより、半導体基板１００は周辺部３１５を介して外部回路に電気的に接続可能になっている。
【０１８８】
次に、図２５に示された力学量検出装置の製造方法について、図２６〜図３３を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１８９】
図２６（ａ）に示す工程では、半導体基板１００として、ｎ＋型単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の上に第１絶縁層２１０としてＳｉＯ２膜を形成する。そして、図２６（ｂ）に示す工程では、第１絶縁層２１０の上にｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成し、各配線パターン２０２、２０３にパターニングする。
【０１９０】
続いて、図２７（ａ）に示す工程では、図４（ｂ）に示す工程と同様に、第１絶縁層２１０の上に第２絶縁層２２０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成することで絶縁層２００を構成する。また、図５に示す工程と同様に、絶縁層２００のうち周辺部３１５、第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置にコンタクト穴２０４を形成する。
【０１９１】
図２７（ｂ）に示す工程では、コンタクト穴２０４を形成した絶縁層２００の上にコンタクト穴２０４を埋めるようにｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成することで、第３半導体層３７０とコンタクト部３７３、３７４、３７６とを形成する。
【０１９２】
また、第３半導体層３７０の上に、ＣＶＤ法等により絶縁膜３７２としてＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等、または金属のタングステン、モリブデン膜等のエッチングストッパ層を形成する。本実施形態では、絶縁膜３７２としてＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法により０．０１〜２μｍの厚さで形成し、少なくとも将来各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７（基準圧室）の底面となる部分が残るように四角形状にパターニングする。
【０１９３】
この後、図２８に示す工程では、第３半導体層３７０の上に、絶縁膜３７２を覆うように第１半導体層３１０としてｎ＋型のポリシリコン層を５〜２００μｍの厚さで形成する。
【０１９４】
図２９に示す工程では、ドライエッチング等により第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０、接続部３１１、３１２、周辺部３１５等を形成する。このとき、第１半導体層３１０に対するエッチングはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２で停止するが、第３半導体層３７０の上に絶縁膜３７２を形成していない領域では第１半導体層３１０だけでなく第３半導体層３７０もエッチングする。
【０１９５】
これにより、第３半導体層３７０のうち各壁部３４０、３５０の下部の部分はエッチングされずに残り、第１底部３７１および第２底部３７５となる。このため、第１底部３７１が第１壁部３４０のうち絶縁層２００側の開口部３４８を塞ぎ、第２底部３７５が第２壁部３５０のうち絶縁層２００側の開口部３５８を塞いだ構造となる。このようにして、第１底部３７１の上に対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含む中空筒状の第１壁部３４０を形成すると共に、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含む中空筒状の第２壁部３５０を形成する。
【０１９６】
一方、第３半導体層３７０のうち絶縁膜３７２を形成していない領域は接続部３１１、３１２や周辺部３１５に画定される。
【０１９７】
なお、絶縁膜３７２であるＳｉ３Ｎ４膜を基準圧室外側の幅よりも小さく形成しておけば、基準圧室の垂直の壁（つまりダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２）で形成される第１壁部３４０と第１底部３７１とを電気的に接続することができる。第２壁部３５０と第２底部３７５についても同様である。
【０１９８】
図３０に示す工程では、図７に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型のポリシリコン層を真空中で形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７を各蓋部３２１、３２２で封止する。この後、図３１に示す工程では、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成してパターニングすることでパッド３３１〜３３３を形成する。
【０１９９】
図３２に示す工程では、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。そして、図３３に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去することで各電極３０１、３０２等を得る。
【０２００】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図２５に示される力学量検出装置が完成する。
【０２０１】
以上説明したように、各電極３０１、３０２に各底部３７１、３７５を設けてそれぞれ中空箱状とし、電極全体を同じ材料で形成することで電極の物性を安定させることができる。したがって、各中空部３４７、３５７（基準圧室）の信頼性をさらに向上させることができる。
【０２０２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、絶縁膜３７２が特許請求の範囲の「ストッパ膜」に対応する。また、第３半導体層３７０が特許請求の範囲の「第１の半導体層」に対応し、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「第２の半導体層」に対応し、第２半導体層３２０が特許請求の範囲の「第３の半導体層」に対応する。
【０２０３】
（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。図３４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図３５は、図３４のＢ−Ｂ’断面図である。
【０２０４】
図３５に示されるように、半導体基板１００の上に設けられた絶縁層２００は、第６絶縁層２７０の上に第７絶縁層２８０が形成され、第７絶縁層２８０の上に第８絶縁層２９０と配線パターン２０２、２０３とが形成された積層構造となっている。
【０２０５】
電極層３００は、第１半導体層３１０、第２半導体層３２０、第３半導体層３７０、および金属層３３０による積層構造になっている。図３４に示されるように、第１半導体層３１０には、１つの第１壁部３４０と、２つの第２壁部３５０と、１つの接続部３１１と、２つの接続部３１２と、周辺部３１５とが画定されている。
【０２０６】
第２半導体層３２０および第３半導体層３７０は、各電極３０１、３０２、各接続部３１１、３１２、および周辺部３１５のレイアウトに合わせてパターニングされている。この場合、図３５に示されるように、第２半導体層３２０および第３半導体層３７０のうち各壁部３４０、３５０に対応する部分については、第２半導体層３２０は第１壁部３４０の第２半導体層３２０側の開口部３４６および第２壁部３５０の第２半導体層３２０側の開口部３５６を塞ぐようにパターニングされている。また、第３半導体層３７０は第１壁部３４０の第３半導体層３７０側の開口部３４８および第２壁部３５０の第３半導体層３７０側の開口部３５８を塞ぐようにパターニングされている。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７は例えば真空に封止されている。なお、第５実施形態と同様に、各底部３７１、３７５の上には、エッチングストッパ層である絶縁膜３７２が残されている。
【０２０７】
そして、図３４に示されるように、第１電極３０１を２つの第２電極３０２で挟むように各電極３０１、３０２が配置されている。これにより、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と一方の第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが対向配置されている。また、第１壁部３４０の他方のダイヤフラム３４２と他方の第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが対向配置されている。これにより、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と一方の第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と一方の第２電極３０２との間の静電容量が検出される。また、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４２と他方の第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と他方の第２電極３０２との間の静電容量が検出される。
【０２０８】
また、電極層３００つまり第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０には第１支持部３０３と第２支持部３０４とが形成されている。このうち第１支持部３０３は、第１電極３０１の各連結部３４３、３４４側に設けられ、各連結部３４３、３４４に連結されている。各連結部３４３、３４４と第１支持部３０３との間は梁で繋がっている。一方、第２支持部３０４は、第２電極３０２の各連結部３５３、３５４側に設けられ、各連結部３５３、３５４に連結されている。各連結部３５３、３５４と第２支持部３０４との間は梁で繋がっている。
【０２０９】
このように各電極３０１、３０２が各支持部３０３、３０４でそれぞれ支持されていることにより、図３５に示されるように、各電極３０１、３０２が絶縁層２００に対して離間している。つまり、各底部３７１、３７５の下部の第８絶縁層２９０が除去され、各電極３０１、３０２が絶縁層２００から浮いている。このため、各電極３０１、３０２が絶縁層２００に接触していることによって形成される寄生容量の影響が低減される。
【０２１０】
そして、第１支持部３０３は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。また、第３半導体層３７０のうち接続部３１１の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７４を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。これにより、図３４に示されるように、第１電極３０１は第１支持部３０３および配線パターン２０２を介して接続部３１１に電気的に接続されている。
【０２１１】
同様に、第２支持部３０４は絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続され、接続部３１２はコンタクト部３７４を介して配線パターン２０３に電気的に接続されている。これにより、第２電極３０２は第２支持部３０４および配線パターン２０３を介して接続部３１２に電気的に接続されている。
【０２１２】
さらに、周辺部３１５は、各電極３０１、３０２の周囲および各接続部３１１、３１２の周囲を一周して囲むようにレイアウトされている。そして、第３半導体層３７０のうち周辺部３１５の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７６を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。
【０２１３】
第２半導体層３２０のうち各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する部分の上には、外部と電気的に接続するためのパッド３３１〜３３３が設けられている。以上が、本実施形態に係る力学量検出装置の構成である。
【０２１４】
次に、図３４および図３５に示された力学量検出装置の製造方法について、図３６〜図４０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０２１５】
まず、図３６（ａ）に示す工程では、半導体基板１００として、ｎ＋型単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の上に第６絶縁層２７０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法や熱酸化により形成する。また、第６絶縁層２７０の上に第７絶縁層２８０としてＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法により形成する。さらに、第７絶縁層２８０の上にｎ＋型のポリシリコン層を形成してパターニングすることにより、各配線パターン２０２、２０３を形成する。
【０２１６】
図３６（ｂ）に示す工程では、図２７（ａ）に示す工程と同様に、第７絶縁層２８０の上に第８絶縁層２９０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成することで絶縁層２００を構成する。また、絶縁層２００のうち周辺部３１５、各壁部３４０、３５０に連結された各支持部３０３、３０４、および接続部３１１、３１２に対応する位置にコンタクト穴２０４を形成する。
【０２１７】
図３７（ａ）に示す工程では、図２７（ｂ）に示す工程と同様に、コンタクト穴２０４を埋めるように絶縁層２００の上にｎ＋型のポリシリコン層を形成することで、配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されるコンタクト部３７３、３７４、３７６と第３半導体層３７０とを形成する。また、第３半導体層３７０の上に、ＣＶＤ法等により絶縁膜３７２としてＳｉ３Ｎ４膜を形成し、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７の底面となる部分が残るようにパターニングする。
【０２１８】
そして、図３７（ｂ）に示す工程では、図２８に示す工程と同様に、第３半導体層３７０の上に、絶縁膜３７２を覆うように第１半導体層３１０としてｎ＋型のポリシリコン層を形成する。
【０２１９】
図３８に示す工程では、例えば図２９に示す工程と同様に、ドライエッチング等により第１半導体層３１０および第２半導体層３２０にトレンチ３６０を形成する。そして、各壁部３４０、３５０を形成する際のエッチングはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２で停止し、各壁部３４０、３５０の下部に各底部３７１、３７５が残された状態となる。また、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０は、絶縁層２００に達するトレンチ３６０により、各壁部３４０、３５０、各支持部３０３、３０４、各接続部３１１、３１２、および周辺部３１５に画定される。
【０２２０】
図３９に示す工程では、例えば図３０に示す工程と同様に、真空中で第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型のポリシリコン層を形成し、各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７を封止する。また、図３１および図３２に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０を形成してパターニングすることによりパッド３３１〜３３３を形成し、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応する部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０２２１】
図４０に示す工程では、まず、図３３に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。続いて、レジスト３６１をマスクとして利用して、第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０に形成されたトレンチ３６０を介して、絶縁層２００のうち第８絶縁層２９０をエッチングする。この場合、第８絶縁層２９０のうち各底部３７１、３７５の下部に位置する部分を除去する。これにより、第１壁部３４０、第１底部３７１、および第１蓋部３２１で構成される第１電極３０１を絶縁層２００から離間させると共に、第２壁部３５０、第２底部３７５、および第２蓋部３２２で構成される第２電極３０２を絶縁層２００から離間させる。
【０２２２】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図３４および図３５に示される力学量検出装置が完成する。
【０２２３】
以上説明したように、本実施形態では、第１電極３０１および第２電極３０２を絶縁層２００に接触させずに絶縁層２００から浮遊させている。このため、第１電極３０１と絶縁層２００とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減でき、第２電極３０２と絶縁層２００とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減できる。また、第１電極３０１および第２電極３０２に対する周辺部分の応力からの影響を低減できる。
【０２２４】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２２５】
図４１は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４２は、図４１のＣ−Ｃ’断面図である。
【０２２６】
まず、図４１に示されるように、各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する部分にはパッド３３１〜３３３が設けられていない。すなわち、本実施形態では電極層３００側ではなく、半導体基板１００側と外部とを接続する構造となっている。このため、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２は外部と電気的に接続されることはなく、各接続部３１１、３１２はダミーの部分となっている。
【０２２７】
具体的には、図４２に示されるように、半導体基板１００は、絶縁層２００が形成された面とは反対側の面に絶縁膜１１０を有している。そして、半導体基板１００および絶縁膜１１０のうち配線パターン２０２に対応した部分に配線パターン２０２に達する孔部１０１が設けられ、この孔部１０１の壁面に絶縁膜１１１が形成されている。そして、この絶縁膜１１１の上に一端が配線パターン２０２に電気的に接続された第１貫通電極部１１２が設けられている。また、第１貫通電極部１１２の他端には、ボンディングボールバンプ１１３が形成されている。
【０２２８】
同様に、半導体基板１００および絶縁膜１１０のうち配線パターン２０３に対応した部分に配線パターン２０３に達する孔部１０２が設けられ、この孔部１０２の壁面に絶縁膜１１４が形成されている。そして、この絶縁膜１１４の上に一端が配線パターン２０３に電気的に接続された第２貫通電極部１１５が設けられている。また、第２貫通電極部１１５の他端には、ボンディングボールバンプ１１６が形成されている。
【０２２９】
そして、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分に半導体基板１００に達する孔部１０３が設けられ、この孔部１０３に一端が半導体基板１００に電気的に接続された第３貫通電極部１１７が設けられている。また、第３貫通電極部１１７の他端には、ボンディングボールバンプ１１８が形成されている。
【０２３０】
さらに、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分にダミーボールバンプ１１９が形成されている。このダミーボールバンプ１１９は、各ボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８をセラミックモジュール基板やプリント配線基板等に直接実装する際に力学量検出装置が傾いてしまうのを防止するためのバランス用バンプである。図４１に示されるように、ダミーボールバンプ１１９は周辺部３１５や接続部３１１、３１２等の上に複数形成されている。
【０２３１】
上記の各貫通電極部１１２、１１５、１１７やボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８およびダミーボールバンプ１１９は、半導体基板１００の上に絶縁層２００を形成した後に形成しても良いし、絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２等を形成した後に形成しても良い。
【０２３２】
以上のように、半導体基板１００側に貫通電極部１１２、１１５、１１７を設けることで、力学量検出装置を配線基板等に直接実装することが可能となる。
【０２３３】
（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について説明する。図４３は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４４は、図４３のＤ−Ｄ’断面図である。
【０２３４】
図４４に示されるように、本実施形態では、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分において、ダミーボールバンプ１１９よりも外側に気密リング１２０が形成されている。この気密リング１２０は、図４３に示されるように、ダミーボールバンプ１１９の他、第１半導体層３１０に形成された各接続部３１１、３１２や各電極３０１、３０２等を一周して囲んだ環状になっている。
【０２３５】
これにより、力学量検出装置を配線基板等に実装すると、気密リング１２０がボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８を外部雰囲気から保護することができる。
【０２３６】
なお、第７実施形態や第８実施形態では、第１貫通電極部１１２および第２貫通電極部１１５を各配線パターン２０２、２０３に電気的に接続していたが、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けずに第１貫通電極部１１２および第２貫通電極部１１５を各電極３０１、３０２の連結部３４３、３５３に直接電気的に接続しても良い。これによると、接続部３１１、３１２等を形成しなくても良いので、製造コストを低減することができる。
【０２３７】
（第９実施形態）
本実施形態では、第１〜第８実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２３８】
図４５は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４６は図４５のＥ−Ｅ’断面図であり、図４７は図４５のＦ−Ｆ’断面図である。
【０２３９】
図４６および図４７に示されるように、本実施形態では電極層３００の上にキャップ５００が設けられている。キャップ５００は、各電極３０１、３０２への水や異物等の混入を防止するものである。キャップ５００のうち各電極３０１、３０２が設けられた領域に対向する部分すなわち電極層３００に向けられた面の一部が凹んだ凹部５１０が設けられている。
【０２４０】
この凹部５１０は、キャップ５００が電極層３００に接合された際にキャップ５００が各電極３０１、３０２に接触してしまうことを防止するために設けられている。そして、キャップ５００の一面が周辺部３１５に貼り合わされることで、各電極３０１、３０２がキャップ５００の凹部５１０と周辺部３１５と絶縁層２００とで構成された空間部６００に配置される。キャップ５００としては例えばｎ＋型の単結晶シリコン基板が採用される。
【０２４１】
また、図４７に示されるように、半導体基板１００および絶縁層２００のうちキャップ５００の凹部５１０に対応する位置に、半導体基板１００および絶縁層２００を貫通する下部圧力導入孔１３０が設けられている。さらに、周辺部３１５には、下部圧力導入孔１３０と空間部６００とを繋ぐ下部圧力導入孔３１９が設けられている。
【０２４２】
このうち、周辺部３１５に設けられた下部圧力導入孔３１９は、図４５に示されるように、各電極３０１、３０２を画定するトレンチ３６０が各電極３０１、３０２から離れた周辺部３１５に延長された孔である。また、半導体基板１００および絶縁層２００に設けられた下部圧力導入孔１３０は、周辺部３１５に設けられた下部圧力導入孔３１９に対応する位置に設けられている。
【０２４３】
このような構造では、下部圧力導入孔１３０、３１９を介して外部の圧力が空間部６００に導入されるので、空間部６００と各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて、圧力を検出することができる。
【０２４４】
上記の下部圧力導入孔１３０、３１９は以下のように形成することができる。まず、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９については、上述のように第１半導体層３１０および第２半導体層３２０に各壁部３４０、３５０等を形成する際に同時に形成する。
【０２４５】
一方、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０については、半導体基板１００のうち絶縁層２００とは反対側の面に所定のマスクを形成し、例えばＫＯＨ液等による異方性エッチングにより単結晶シリコン基板である半導体基板１００をエッチングする。半導体基板１００として（１００）面の基板を使用した場合、ピラミッド状の孔を形成できる。この後、半導体基板１００から露出した絶縁層２００をエッチングすることにより、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０を周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９に繋げることができる。
【０２４６】
また、キャップ５００については、予め凹部５１０を形成したキャップ５００を用意する。キャップ５００についてもウェハで形成するので、多数の凹部が形成されたウェハを用意することとなる。ウェハはｎ＋型の単結晶シリコン基板である。そして、キャップ５００を周辺部３１５に常温直接接合することにより、各電極３０１、３０２をキャップ５００で覆うことができる。
【０２４７】
キャップ５００は周辺部３１５つまり第１半導体層３１０および第２半導体層３２０と同電位となるので、シールド層として機能する。これにより、各電極３０１、３０２を外部ノイズから保護することができる。
【０２４８】
以上のように、周辺部３１５にキャップ５００を設け、半導体基板１００側から圧力媒体を空間部６００に導入することにより、圧力媒体の圧力を検出することができる。なお、半導体基板１００、絶縁層２００および周辺部３１５に下部圧力導入孔１３０、３１９を設けずにキャップ５００に空間部６００と外部とを繋ぐ貫通孔を設けても良い。この構造については、後で説明する。
【０２４９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、下部圧力導入孔１３０、３１９が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２５０】
（第１０実施形態）
本実施形態では、第９実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２５１】
図４８は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４９は図４８のＧ−Ｇ’断面図である。本実施形態において、電極層３００側の平面構造は第１実施形態と同様である。また、図４９に示されるように周辺部３１５にキャップ５００が設けられた構造は第９実施形態と同様である。しかしながら、本実施形態では、空間部６００は真空等、所定の圧力となるようにキャップ５００により気密封止されている。なお、本実施例では図面が複雑になるのでキャップ５００の部分は図示していないが図４５のキャップ５００と同等である。
【０２５２】
そして、図４９に示されるように、半導体基板１００は、絶縁層２００に達する下部圧力導入孔１３０を有している。この下部圧力導入孔１３０は、図４８に示されるように、半導体基板１００のうち各電極３０１、３０２が設けられた領域に対応する部分に設けられている。
【０２５３】
また、絶縁層２００は、各電極３０１、３０２と半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０とを繋ぐ下部圧力導入孔２０７を有している。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７は下部圧力導入孔１３０、２０７を介して外部とそれぞれ接続される。したがって、各電極３０１、３０２は、空間部６００と各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて圧力を検出することとなる。上述のように、空間部６００は真空とされているので、本実施形態に係る力学量検出装置を絶対圧型の圧力センサとして用いることができる。
【０２５４】
次に、図４８および図４９に示された力学量検出装置の製造方法について、図５０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。なお、製造方法の各工程については第１実施形態で詳しく述べたので、ここでは主に要点を説明する。
【０２５５】
図５０（ａ）に示す工程では、上述のように、半導体基板１００の上に絶縁層２００を形成する。この場合、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０をプラズマＳｉＮ膜で形成する。これにより、絶縁層２００に掛かる応力を０近辺に設定できる。または、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０として、引っ張り応力となるＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法で形成しても良い。
【０２５６】
そして、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成し、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成して各壁部３４０、３５０等を形成する。さらに、第１半導体層３１０の上に、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７に通じるフィルムレジスト等のマスク３６２を形成する。
【０２５７】
続いて絶縁層２００のうちマスク３６２で覆われていない部分、すなわち各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７に露出する部分を除去する。これにより、絶縁層２００に下部圧力導入孔２０７を形成する。そして、図５０（ｂ）に示す工程ではマスク３６２を除去する。この後、また、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０を形成してパターニングすることにより、各壁部３４０、３５０に各蓋部３２１、３２２を形成する。
【０２５８】
そして、図５１に示す工程では、半導体基板１００のうち絶縁層２００を形成した面とは反対側の面にアルカリエッチング等により所定の深さの孔を形成し、続いてドライエッチング等により残りの部分を除去する２段階のエッチングを行う。これにより、絶縁層２００に達すると共に絶縁層２００の下部圧力導入孔２０７に通じる下部圧力導入孔１３０を半導体基板１００に形成する。
【０２５９】
また、真空中で周辺部３１５にキャップ５００を常温直接接合し、各電極３０１、３０２等を空間部６００に気密封止する。この後、ウェハを個々の力学量検出装置に分割することで、図４８および図４９に示される構造が完成する。なお、キャップ５００の接合は下部圧力導入孔１３０の形成前に作製しておいても良い。
【０２６０】
以上説明したように、キャップ５００で各電極３０１、３０２を真空の空間部６００に気密封止すると共に、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７に半導体基板１００側から下部圧力導入孔１３０、２０７を介して圧力媒体を導入することができる。これにより、力学量検出装置により絶対圧を検出することができる。
【０２６１】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、絶縁層２００の下部圧力導入孔２０７が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２６２】
（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について説明する。図５２は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、第１０実施形態で示された構造に対して、キャップ５００には空間部６００と外部とを繋ぐ圧力導入孔５２０が設けられている。
【０２６３】
このような構造によると、キャップ５００の圧力導入孔５２０を介して外部の圧力が空間部６００に導入される一方、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０、２０７を介して外部の圧力が各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７に導入される。したがって、各電極３０１、３０２は、空間部６００と各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて圧力を検出することができる。このように、本実施形態に係る力学量検出装置を相対圧型の圧力センサとして用いることができる。
【０２６４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、キャップ５００の圧力導入孔５２０が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２６５】
（第１２実施形態）
本実施形態では、第１１実施形態と異なる部分について説明する。図５３は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図４８のＧ−Ｇ’断面に相当する図である。
【０２６６】
図５３に示されるように、キャップ５００には複数のアコースティックホール５３０が形成されている。このアコースティックホール５３０は、第１１実施形態で示されたキャップ５００の圧力導入孔５２０と同様に、空間部６００と外部とを繋ぐ孔である。
【０２６７】
このような構成によると、力学量検出装置をマイクロフォンとして用いることができる。具体的には、キャップ５００側から音声等の音響振動がアコースティックホール５３０を介して空間部６００に伝達され、各電極３０１、３０２で音響振動が検出される。
【０２６８】
上述のように、各電極３０１、３０２を構成する各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直に立てられているので、小型のマイクロフォンとして利用することができる。
【０２６９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、キャップ５００のアコースティックホール５３０が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２７０】
（第１３実施形態）
本実施形態では、第１２実施形態と異なる部分について説明する。図５４は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２が交互に複数設けられている。これにより、隣同士の電極で圧力を検出する構成となる。
【０２７１】
また、絶縁層２００には各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７と下部圧力導入孔１３０とを繋ぐ下部圧力導入孔２０７がそれぞれ設けられている。
【０２７２】
そして、本実施形態では、周辺部３１５とこの周辺部３１５の下部の絶縁層２００とを貫通し、半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０と空間部６００とを繋ぐベントホール３０５が設けられている。ベントホール３０５は各電極３０１、３０２の周囲に配置され、ドット状またはライン状に設けられている。
【０２７３】
また、キャップ５００のうちベントホール３０５に対向する部分にはアコースティックホール５３０は設けられていない。このため、半導体基板１００側からベントホール３０５に音響振動が伝達されると、キャップ５００の凹部５１０が音響振動の壁となるので、音響抵抗を高くすることができる。これにより、低周波特性を向上させることができる。
【０２７４】
（第１４実施形態）
本実施形態では、第１３実施形態と異なる部分について説明する。図５５は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、交互に配置された複数の各電極３０１、３０２のうちの一部の各蓋部３２１、３２２が開口している。これにより、蓋部３２１、３２２が開口した壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７が半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０だけでなく空間部６００にも通じる。つまり、蓋部３２１、３２２が開口した電極３０１、３０２がベントホール３０５として機能する。
【０２７５】
そして、キャップ５００のうち開口した蓋部３２１、３２２に対向する部分にはアコースティックホール５３０が形成されていない。このため、半導体基板１００側からベントホール３０５である中空部３４７、３５７を通じて伝達した音響振動はキャップ５００の凹部５１０に当たるので、音響抵抗を高くすることができ、低周波特性を向上させることができる。
【０２７６】
また、上述のように、各電極３０１、３０２の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を絶縁層２００の一面２０１に対して垂直方向に形成しているので、絶縁層２００の一面２０１の面方向に形成するダイヤフラムよりも面積を大きくとることができ、力学量検出装置の小型化が可能である。さらに、各電極３０１、３０２の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の厚さを変えたもの、ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の振動膜の大きさ（つまり変形する領域）を変えたもの等を電極層３００に形成することができるので、音響周波数の最適設計が可能となる。さらに、電極層３００に同じ特性のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を複数個設けることで１つの装置でステレオ録音、指向性向上、ノイズキャンセル等が可能となる。
【０２７７】
（第１５実施形態）
本実施形態では、第１〜第１４実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２７８】
図５６は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図５７は図５６のＨ−Ｈ’断面図である。そして、図５８（ａ）は各電極３０１、３０２の斜視図であり、図５８（ｂ）は各電極３０１、３０２の上面図である。
【０２７９】
図５７に示されるように、絶縁層２００の上に設けられた電極層３００は、第１半導体層３１０と金属層３３０とで構成されている。
【０２８０】
また、図５６に示されるように、本実施形態では第１電極３０１はダイヤフラム３４１および連結部３４３で構成され、第２電極３０２はダイヤフラム３５１および連結部３５３で構成されている。各ダイヤフラム３４１、３５１は、図５７に示されるように、絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【０２８１】
そして、図５８（ｂ）に示されるように、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とは対向配置されており、第１電極３０１のダイヤフラム３４１の端部と第２電極３０２とダイヤフラム３５１の端部とが対向配置された第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６で連結されている。つまり、各ダイヤフラム３４１、３５１が各絶縁壁部３４０、３５０の間に並行に位置して各絶縁壁部３４０、３５０に接続されている。これにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１、第２電極３０２とダイヤフラム３５１、第１絶縁壁部３０５、および第２絶縁壁部３０６により中空筒状の第３壁部３８０が構成されている。
【０２８２】
なお、第１電極３０１のダイヤフラム３４１の端部および第２電極３０２とダイヤフラム３５１の端部は、各ダイヤフラム３４１、３５１において絶縁層２００の一面２０１に垂直な側面のうち各ダイヤフラム３４１、３５１が並べられた方向に対して平行な側面部分である。
【０２８３】
そして、図５７に示されるように、第３壁部３８０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３８１を閉じる第３蓋部３８２が設けられ、第３壁部３８０の中空部３８３が例えば真空に封止されている。
【０２８４】
これにより、図５８（ａ）に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２は、それぞれが絶縁層２００、各絶縁壁部３４０、３５０、および第３蓋部３８２により囲まれた状態となる。このため、各電極３０１、３０２は物体として分離され、電気的にも分離されている。このため、各電極３０１、３０２に電極として機能させるための不純物領域を形成する必要はない。
【０２８５】
そして、絶縁層２００には、上述のように、第１電極３０１の連結部３４３と一方の接続部３１１とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン２０２と、第２電極３０２の連結部３５３と他方の接続部３１２とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン２０３とが設けられている。図５６および図５７に示されるように、各連結部３４３、３５３はコンタクト部３４５、３５５を介してそれぞれ配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されている。また、各接続部３１１、３１２はコンタクト部３１６、３１７を介してそれぞれ配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されている。そして、各接続部３１１、３１２のパッド３３１、３３２にワイヤ等が接続されることで、各電極３０１、３０２は配線パターン２０２、２０３および接続部３１１、３１２を介して外部回路と電気的に接続可能になっている。
【０２８６】
本実施形態では、図５６に示されるように、上記のような各電極３０１、３０２の組み合わせが２組設けられ、点対称に配置されている。各組の間にはダミー壁部３１４が設けられている。また、周辺部３１５は第３壁部３８０の周囲を一周して囲むように環状に設けられ、図５７に示されるように、コンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。そして、周辺部３１５はパッド３３３を介して外部に接続される。なお、接続部３１１、３１２の隣には上述のようにダミー接続部３１３も設けられている。
【０２８７】
ここで、各絶縁壁部３４０、３５０は、各電極３０１、３０２を連結しているが、周辺部３１５にも接触している。言い換えると、周辺部３１５は各絶縁壁部３４０、３５０を保持した状態になっている。これにより、各絶縁壁部３４０、３５０の強度を維持することができる。
【０２８８】
このような構成によると、各電極３０１、３０２に圧力が加わったとき、第３壁部３８０の中空部３８３と第３壁部３８０の外部との圧力差に応じて、対向配置された各ダイヤフラム３４１、３５１がそれぞれ変形する。この様子を図５９に示す。この図に示されるように、各ダイヤフラム３４１、３５１は絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形する。したがって、この各ダイヤフラム３４１、３５１が変形したことにより変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量に基づいて圧力を検出することとなる。
【０２８９】
次に、図５６〜図５８に示された力学量検出装置の製造方法について、図６０〜図６５を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０２９０】
まず、図６０に示す工程では、図４、図５に示す工程と同様に、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成し、第１半導体層３１０の上に金属層３３０を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０２９１】
この後、図６１に示す工程では、第１半導体層３１０のうち各絶縁壁部３４０、３５０の形成予定位置に絶縁層２００に達する第１トレンチ３６３を形成する。この後、この第１トレンチ３６３に例えばＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜等の絶縁材料をＣＶＤ法等で埋め込む。そして、第１半導体層３１０上の絶縁材料を除去することで第１トレンチ３６３内のみに絶縁材料を残す。これにより、第１絶縁壁部３４０および第２絶縁壁部３５０が形成される。
【０２９２】
なお、図６１では各絶縁壁部３４０、３５０の部分に斜線ハッチングを付けてある。また、各パッド３３１〜３３３を省略している。図６３についても同様である。
【０２９３】
続いて、図６２に示す工程では、第１半導体層３１０に第２トレンチ３６４を形成する。これにより、図６３に示されるように、第１半導体層３１０が各ダイヤフラム３４１、３５１や接続部３１１、３１２等に画定される。すなわち、第１半導体層３１０の一部が第２トレンチ３６４によって分離され、各絶縁壁部３４０、３５０の間に配置されると共に各絶縁壁部３４０、３５０に接続されて各ダイヤフラム３４１、３５１となる。各ダイヤフラム３４１、３５１は対向配置され、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直方向に形成される。こうして、各ダイヤフラム３４１、３５１と各ダイヤフラム３４１、３５１を連結する各絶縁壁部３４０、３５０とで中空筒状の第３壁部３８０を得る。そして、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５に接触することで保持された状態となる。
【０２９４】
図６４に示す工程では、第１半導体層３１０の表面全体にプラズマＣＶＤ法等により絶縁膜３８４としてＳｉＮ膜を真空中で形成し、第１半導体層３１０のうち第２トレンチ３６４によって開口した部分を塞ぐ。これにより、第３壁部３８０の中空部３８３は真空に封止される。この後、絶縁膜３８４のうち第３壁部３８０で囲まれた中空部３８３を覆う部分の上にレジスト３６１を形成する。
【０２９５】
そして、図６５に示す工程では、このレジスト３６１をマスクとして絶縁膜３８４をエッチングすることにより、第３壁部３８０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３８１を閉じる第３蓋部３８２を形成する。
【０２９６】
この後、レジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図５６〜図５８に示される力学量検出装置が完成する。
【０２９７】
なお、本実施形態に係る構造についても、図６６に示されるように周辺部３１５に常温直接接合等でキャップ５００を設けることで、各電極３０１、３０２を保護することができる。
【０２９８】
また、第９実施形態と同様に、絶縁層２００および周辺部３１５に空間部６００と外部とを繋ぐ下部圧力導入孔１３０、３１９を設け、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて絶対圧を検出することができる。
【０２９９】
一方、空間部６００をキャップ５００で真空等に気密封止し、半導体基板１００および絶縁層２００に第３壁部３８０の中空部３８３と外部とをそれぞれ繋ぐ下部圧力導入孔１３０、２０７を設け、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて絶対圧を検出するもできる。
【０３００】
他方、図６６に示されるようにキャップ５００に空間部６００と外部とを繋ぐ圧力導入孔５２０を設けると共に、半導体基板１００および絶縁層２００に第３壁部３８０の中空部３８３と外部とをそれぞれ繋ぐ下部圧力導入孔１３０、２０７を設ける。そして、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて相対圧を検出しても良い。この場合、キャップ５００にアコースティックホール５３０を設けることで力学量検出装置をマイクロフォンとして利用することもできる。
【０３０１】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。また、第３壁部３８０が特許請求の範囲の「壁部」に対応し、第３蓋部３８２が特許請求の範囲の「蓋部」に対応する。
【０３０２】
（第１６実施形態）
本実施形態では、第１５実施形態と異なる部分について説明する。図６７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。この図に示されるように、本実施形態では、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５に接触しておらず、各絶縁壁部３４０、３５０と周辺部３１５との間は第２トレンチ３６４により分離されている。これによると、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５の影響を全く受けなくなるので、各電極３０１、３０２に対する周辺部３１５からの応力を緩和することができる。
【０３０３】
（第１７実施形態）
本実施形態では、第１〜第１６実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、各電極３０１、３０２は接続部３１１、３１２を介して外部回路と電気的に接続される構造になっていたが、本実施形態では連結部３４３、３５３を介して外部回路と直接電気的に接続される構造となっている。
【０３０４】
図６８は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図６９は、図６８のＩ−Ｉ’断面図である。
【０３０５】
本実施形態では絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３は不要となるので、図６９に示されるように、絶縁層２００は例えばＳｉＯ２膜等の１つの膜で構成されている。そして、絶縁層２００の一面２０１に電極層３００として第１半導体層３１０および第２半導体層３２０が形成され、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５に画定されている。例えば、各電極３０１、３０２の組は２組設けられている。
【０３０６】
そして、図６８に示されるように、第１電極３０１において各ダイヤフラム３４１、３４２を連結する一方の連結部３４３の上にパッド３３１が設けられている。また、第２電極３０２において各ダイヤフラム３５１、３５２を連結する一方の連結部３５３の上にパッド３３２が設けられている。各パッド３３１、３３２にはワイヤ等が接続され、各電極３０１、３０２は連結部３４３、３５３から外部に電気的に接続されるようになっている。
【０３０７】
また、周辺部３１５は、図６９に示されるように、コンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。また、図６８に示されるように、周辺部３１５の上にパッド３３３が設けられている。これにより、パッド３３３にボンディングワイヤ等が接続され、周辺部３１５および半導体基板１００が外部に電気的に接続されるようになっている。
【０３０８】
次に、図６８および図６９に示された力学量検出装置の製造方法について、図７０および図７１を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３０９】
まず、図７０（ａ）に示す工程では、例えば図４および図５に示す工程と同様に、半導体基板１００として単結晶シリコン基板を用意し、この半導体基板１００の上に絶縁層２００としてＳｉＯ２膜を形成する。そして、絶縁層２００のうち周辺部３１５に対応した位置に半導体基板１００に達するコンタクト穴２０４を形成する。
【０３１０】
続いて、図７０（ｂ）に示す工程では、例えば図５に示す工程と同様に、コンタクト穴２０４にポリシリコンを埋め込むと共に、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０としてポリシリコン層を形成する。
【０３１１】
この後、図７０（ｃ）に示す工程では、例えば図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。
【０３１２】
図７１（ａ）に示す工程では、例えば図７に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に、第２半導体層３２０としてポリシリコン層を例えばＬＰＣＶＤ法等により形成する。これにより、トレンチ３６０の開口部が閉塞するように第２半導体層３２０を形成でき、各壁部３４０、３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６、３５６を閉じて各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。
【０３１３】
また、例えば図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。この後、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０および周辺部３１５の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。この場合、第２半導体層３２０のうち各中空部３４７、３５７に対応する部分もレジスト３６１で覆う。
【０３１４】
次に、図７１（ｂ）に示す工程では、例えば図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。これにより、第１壁部３４０の開口部３４６を塞ぐ第１蓋部３２１と第２壁部３５０の開口部３５６を塞ぐ第２蓋部３２２とを形成でき、第１電極３０１および第２電極３０２が構成される。
【０３１５】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図６８および図６９に示される力学量検出装置が完成する。
【０３１６】
以上のような構成によると、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３が不要となり、もちろん第１半導体層３１０に各接続部３１１、３１２も不要となる。このため、構造の簡素化や小型化が可能となる。また、構造が簡素化されるので、製造コストを低減することもできる。
【０３１７】
（第１８実施形態）
本実施形態では、第１７実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０として単結晶シリコン基板を用いて力学量検出装置を製造する。
【０３１８】
すなわち、図７０（ａ）に示す工程の後、図７２（ａ）に示す工程では、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０として（１００）面の単結晶シリコン基板を直接接合し、所定の厚さまで研削等する。これにより、絶縁層２００に設けられたコンタクト穴２０４は第１半導体層３１０で覆われる。
【０３１９】
続いて、図７２（ｂ）に示す工程では、第１半導体層３１０をエッチングする。このとき、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２がそれぞれ対向する面が（１１０）面となるようにエッチングする。また、第１半導体層３１０のうちコンタクト穴２０４に対応する位置にもトレンチ３６０を形成し、トレンチ３６０とコンタクト穴２０４とが通じるようにする。このときのエッチングにより、コンタクト穴２０４に露出する半導体基板１００も少しエッチングされる。
【０３２０】
この後、図７２（ｃ）に示す工程では、図７１（ａ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０を形成する。本工程では、第２半導体層３２０として単結晶シリコンを形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を塞ぐ。
【０３２１】
図７３（ａ）に示す工程では、第２半導体層３２０のうち絶縁層２００のコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を覆う部分を開口する。そして、例えば図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成する。このＡｌ膜は、コンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０の壁面、コンタクト穴２０４の壁面、およびコンタクト穴２０４に露出する半導体基板１００の上にも形成される。このように、コンタクト穴２０４の壁面に形成されたＡｌ膜が周辺部３１５のパッド３３３となる。
【０３２２】
図７３（ｂ）に示す工程では、図７１（ａ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０および周辺部３１５の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆し、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。これにより、第１電極３０１および第２電極３０２が構成される。
【０３２３】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図６８および図６９に示される力学量検出装置が完成する。
【０３２４】
このように、半導体基板１００に達するようにＡｌ膜を形成することで、半導体基板１００を確実に外部に電気的に接続できる。また、トレンチ３６０を完全に埋め込まなくても良いので、半導体基板１００に接触するパッド３３３を容易に形成することができる。
【０３２５】
（第１９実施形態）
本実施形態では、第１〜第１８実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０の上に絶縁体で構成された蓋となる層を設け、第１半導体層３１０を絶縁層２００とこの蓋の層とで挟んだ構造となっている。
【０３２６】
図７４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図７５は、図７４のＪ−Ｊ’断面図である。
【０３２７】
図７４に示されるように、力学量検出装置の平面構造つまり第１半導体層３１０の平面構造は第１７実施形態で示された構造（図６８参照）とほぼ同じである。しかしながら、本実施形態では、第９実施形態と同様に、周辺部３１５に下部圧力導入孔３１９が設けられている。このため、周辺部３１５は図６８に示された周辺部３１５の幅よりも少し広げられている。
【０３２８】
また、図７５に示されるように、第１半導体層３１０の上にはＳｉＯ２膜等の絶縁蓋層３９０が形成されている。これにより、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じられると共に第２壁部３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３５６が閉じられている。これによると、第１壁部３４０のみで第１電極が構成され、第２壁部３５０のみで第２電極３０２が構成される。
【０３２９】
さらに、第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０が形成されたことにより、第１半導体層３１０のトレンチ３６０が塞がれ、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０が形成されている。そして、絶縁蓋層３９０には、空間部６１０と外部とを繋ぐ圧力導入孔３９１が設けられている。これにより、絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１および周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９を介して空間部６１０に外部圧力が導入される。そして、トレンチ３６０が圧力導入通路となる。
【０３３０】
なお、図７４に示されるように、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９および絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１はそれぞれ２箇所設けられている。一方の下部圧力導入孔３１９および圧力導入孔３９１は空間部６１０に導入された圧力媒体の逃げ穴として機能する。もちろん、下部圧力導入孔３１９および圧力導入孔３９１は１個でも良いし、３個以上設けても良い。
【０３３１】
また、図７５に示されるように、絶縁蓋層３９０のうち各電極３０１、３０２の連結部３４３、３５３および周辺部３１５に対応する部分にコンタクト穴３９２が設けられ、このコンタクト穴３９２を埋めるように各パッド３３１〜３３３が設けられている。
【０３３２】
上記の構成によると、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９および絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１を介して空間部６１０に圧力が導入されて各電極３０１、３０２に対して圧力が加わったとき、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７と空間部６１０の圧力との圧力差に応じて、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２がそれぞれ変形する。この各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の変形によって変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量を検出することにより圧力を検出できる。
【０３３３】
次に、図７４および図７５に示された力学量検出装置の製造方法について、図７６を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３３４】
まず、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成する。なお、必要に応じて第１半導体層３１０に対してＣＭＰ等の鏡面化処理を行う。
【０３３５】
続いて、図７６（ａ）に示す工程では、図７０（ｃ）に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。このとき、周辺部３１５に下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。
【０３３６】
図７６（ｂ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に、トレンチ３６０の開口部分を塞ぐように絶縁蓋層３９０としてＳｉＯ２膜等を真空中でプラズマＣＶＤ法等により形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を真空に気密封止する一方、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３３７】
また、各連結部３４３、３５３および周辺部３１５にコンタクトを取るために絶縁蓋層３９０に各連結部３４３、３５３および周辺部３１５が露出するコンタクト穴３９２をそれぞれ形成する。
【０３３８】
この後、図７６（ｃ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０の上にコンタクト穴３９２を埋めるようにＡｌ膜を形成してパターニングすることにより各パッド３３１〜３３３を形成する。そして、レジスト３６１を用いたフォトリソグラフィ・エッチング手法により絶縁蓋層３９０に下部圧力導入孔３１９に通じる圧力導入孔３９１を形成する。ここで、レーザ光によるアブレーション開口によって絶縁蓋層３９０に圧力導入孔３９１を形成しても良い。
【０３３９】
そして、レジスト３６１を除去してウェハを力学量検出装置毎に分割すれば、図７４および図７５に示される力学量検出装置が完成する。
【０３４０】
以上のように、第１半導体層３１０を絶縁蓋層３９０で覆っているので、この絶縁蓋層３９０をキャップとして機能させることができ、第１半導体層３１０に形成したエレメントを保護することができる。また、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けない構造であるので、コスト低減を図ることができる。
【０３４１】
上記では絶縁蓋層３９０の形成をプラズマＣＶＤ法等で行ったが、シリコンと熱膨張係数の等しいガラス基板、セラミックス基板、表面に絶縁体膜（例えば熱酸化膜（ＳｉＯ２））を形成したシリコン基板等を第１半導体層３１０に常温直接接合等で接合しても良い。絶縁蓋層３９０としてシリコン基板を用いた場合はパッド３３１〜３３３の形成時にコンタクト穴３９２の側壁を絶縁膜で被覆しておく必要がある。このようにシリコン基板を用いる場合にはシリコン基板にＩＣ等の回路が形成されていても良い。
【０３４２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。また、第１壁部３４０および第２壁部３５０が特許請求の範囲の「第１電極および第２電極」に対応し、絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０３４３】
（第２０実施形態）
本実施形態では、第１９実施形態と異なる部分について説明する。図７７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。上述のように、第１半導体層３１０の上には全体に絶縁蓋層３９０が設けられている。このため、絶縁蓋層３９０の上に配線パターン３３４、３３５を自由にレイアウトすることができる。
【０３４４】
例えば、第１電極３０１と外部とを接続するためのパッド３３１から各電極３０１、３０２を横切って周辺部３１５まで配線パターン３３４をレイアウトすることができる。また、第２電極３０２と外部とを接続するためのパッド３３２同士を配線パターン３３５で接続することができる。
【０３４５】
以上のように、絶縁蓋層３９０の上にパッド３３１〜３３３の他に配線パターン３３４、３３５を形成することができ、設計の自由度を上げることもできる。
【０３４６】
（第２１実施形態）
本実施形態では、第１９、第２０実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０として単結晶シリコン基板を用いて力学量検出装置を製造する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３４７】
まず、図７８（ａ）に示す工程では、例えば図７０（ａ）に示す工程を行い、コンタクト穴２０４を設けた絶縁層２００の上に第１半導体層３１０として（１００）面の単結晶シリコン基板を直接接合し、所定の厚さまで薄膜化する。
【０３４８】
図７８（ｂ）に示す工程では、図７２（ｂ）に示す工程と同様に、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を形成するように第１半導体層３１０をエッチングする。この場合、第１半導体層３１０のうちコンタクト穴２０４に対応する位置にもトレンチ３６０を形成し、トレンチ３６０とコンタクト穴２０４とが通じるようにする。また、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。
【０３４９】
図７８（ｃ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０としてプラズマＣＶＤ−ＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜等を真空中で形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を塞ぐ。また、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３５０】
次に、図７９（ａ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０のうち絶縁層２００のコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を覆う部分と各パッド３３１〜３３３形成予定位置を開口する。この後、絶縁蓋層３９０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成する。この場合、コンタクト穴２０４とコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を埋めるようにＡｌ膜を形成する。そして、絶縁蓋層３９０の上のＡｌ膜をパターニングすることにより、各パッド３３１〜３３３を形成する。
【０３５１】
図７９（ｂ）に示す工程では、例えばレーザ光によるアブレーション開口によって絶縁蓋層３９０に圧力導入孔３９１を形成する。そして、ウェハを力学量検出装置毎に分割すれば、力学量検出装置が完成する。
【０３５２】
以上のように、半導体基板１００のコンタクトを取るために、第１半導体層３１０にコンタクト穴２０４に対応するトレンチ３６０を設けてこのトレンチ３６０にＡｌ膜を埋めることにより、確実に半導体基板１００のコンタクトを取る構造が得られる。
【０３５３】
（第２２実施形態）
本実施形態では、第１〜第２０実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１７〜第２０実施形態と異なる部分について説明する。
【０３５４】
図８０は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図８１は、図８０のＬ−Ｌ’断面図である。
【０３５５】
図８１に示されるように、本実施形態では絶縁蓋層３９０としてシリコンとほぼ熱膨張係数が等しいガラス等の絶縁体基板が用いられている。このため、図７５に示された構造よりも本実施形態に係る絶縁蓋層３９０は厚いものである。また、図８０に示されるように、絶縁蓋層３９０には当該絶縁蓋層３９０を貫通するコンタクト穴３９３が各パッド３３１〜３３３に対応する位置に設けられている。これにより、各パッド３３１〜３３３に対してワイヤ等の接続が可能となっている。
【０３５６】
次に、図８０および図８１に示された力学量検出装置の製造方法について、図８２および図８３を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３５７】
図８２（ａ）に示す工程では、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成する。また、第１半導体層３１０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０３５８】
図８２（ｂ）に示す工程では、例えば図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。
【０３５９】
この場合、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。ここで、上述のように、第１半導体層３１０の上には絶縁体基板である絶縁蓋層３９０が設けられるので、トレンチ３６０の幅を広くすることができる。すなわち、上記各実施形態では、第１半導体層３１０の上にトレンチ３６０を塞ぐように第２半導体層３２０や絶縁蓋層３９０を形成するためにトレンチ３６０の幅を狭くする必要があったが、本実施形態では絶縁体基板をこの後の工程で貼り付けるため、トレンチ３６０の幅を狭くする必要がない。このため、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０の幅を図８０に示されるように広く形成できる。
【０３６０】
続いて、図８３（ａ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０として絶縁体基板を用意し、各パッド３３１〜３３３に対応する部分にコンタクト穴３９３を形成すると共に、下部圧力導入孔３１９に対応する部分に圧力導入孔３９１を形成する。
【０３６１】
そして、図８３（ｂ）に示す工程では、真空中で第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０を常温直接接合等で貼り付ける。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７を真空に封止する。また、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３６２】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割し、図８３（ｃ）に示すようにＡｕやＡｌ等のボンディングワイヤ６２０を各パッド３３１〜３３３に接合することで外部回路と力学量検出装置とが電気的に接続され、力学量検出装置が作動する。
【０３６３】
以上のように、絶縁蓋層３９０として絶縁体基板を用いることで、第１半導体層３１０に形成するトレンチ３６０の幅を自由に設計することもできる。
【０３６４】
（第２３実施形態）
本実施形態では、第１〜第２２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、上記の電極３０１、３０２を利用して、物理量として加速度と圧力との両方を検出できるように構成したことが特徴となっている。
【０３６５】
図８４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図８５は、図８４のＭ−Ｍ’断面図である。
【０３６６】
図８５に示されるように、電極層３００は第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０で構成されている。また、絶縁層２００は第６〜第８絶縁層２７０、２８０、２９０で構成されている。
【０３６７】
そして、図８４に示されるように、電極層３００には、可動部７００と固定電極７１０と可変電極３０１とが形成されている。可変電極３０１は上記各実施形態で示された第１電極３０１に相当するものである。
【０３６８】
可動部７００は、アンカー部７０１、錘部７０２、可動電極７０３、および梁部７０４を備えて構成されている。アンカー部７０１は、支持基板に対して錘部７０２を浮かせて支持するためのものであり、絶縁層２００の上に２箇所設けられている。また、錘部７０２は、力学量検出装置に加速度が印加されたときに各アンカー部７０１に対して可動電極７０３を移動させる錘として機能するものである。可動電極７０３は、錘部７０２の長手方向に対して直角方向に延設され、複数本が設けられることで櫛歯状に配置されている。
【０３６９】
梁部７０４は、アンカー部７０１と錘部７０２とを連結するものである。この梁部７０４は、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。このような梁部７０４により、錘部７０２がアンカー部７０１に一体に連結されて支持されている。本実施形態では、２つの梁部７０４がアンカー部７０１と錘部７０２とをそれぞれ連結している。
【０３７０】
そして、梁部７０４、錘部７０２、および可動電極７０３の下部の第８絶縁層２９０が部分的に除去され、梁部７０４、錘部７０２、および可動電極７０３は第７絶縁層２８０の上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。
【０３７１】
固定電極７１０は、櫛歯状に設けられた可動電極７０３の間に配置されると共に、可動電極７０３に沿って延設されている。
【０３７２】
可変電極３０１は、ダイヤフラム３４１とこのダイヤフラム３４１に対向配置された固定部３４９とを含む中空筒状の壁部３４０と、この壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じる蓋部３２１と、を有している。すなわち、可変電極３０１は、上記各実施形態で示された第１電極３０１のダイヤフラム３４２がダイヤフラム３４１よりも厚く形成されて固定部３４９とされたものに相当する。
【０３７３】
また、図８５に示されるように、各可変電極３０１は、第５実施形態で示された各電極３０１、３０２と同じ構造になっている。すなわち、壁部３４０が蓋部３２１と底部３７１とで塞がれ、壁部３４０の中空部３４７が例えば真空とされている。底部３７１の上にはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２が残されている。
【０３７４】
さらに、可変電極３０１は、可動電極７０３と固定電極７１０との間に配置されている。また、可変電極３０１のダイヤフラム３４１と固定電極７１０とが対向配置され、可変電極３０１の固定部３４９と可動電極７０３とが対向配置されている。
【０３７５】
絶縁層２００には、アンカー部７０１、固定電極７１０、および可変電極３０１に接続された配線パターン２０８が設けられており、この配線パターン２０８を介して各部と外部回路とが電気的に接続される。
【０３７６】
そして、各可変電極３０１のダイヤフラム３４１に圧力が印加されると、図８６に示されるように、ダイヤフラム３４１が変形する。すなわち、可変電極３０１の中空部３４７とこの中空部３４７の外部との圧力差に応じてダイヤフラム３４１が変形することにより変化する可変電極３０１と固定電極７１０との間の静電容量に基づいて圧力が検出される。
【０３７７】
一方、可動電極７０３に対して絶縁層２００の一面２０１の面方向に加速度が加わると、可動電極７０３と固定部３４９との離間距離が変化することにより変化する可動電極７０３と固定部３４９との間の静電容量に基づいて加速度が検出される。
【０３７８】
なお、このように圧力および加速度を検出する場合、実際には図８６に示されるように固定電極７１０、可変電極３０１のダイヤフラム３４１、可変電極３０１の固定部３４９の３つの端子の切り替えによってそれぞれの出力を得ている。
【０３７９】
以上のように、可変電極３０１の固定部３４９を加速度検出用の固定電極７１０として用いると共に、ダイヤフラム３４１を圧力検出用の電極として用いることにより、力学量として圧力と加速度（もしくは角速度）とをそれぞれ検出することができる。
【０３８０】
（第２４実施形態）
本実施形態では、第２３実施形態と異なる部分について説明する。第２３実施形態では、可動部７００を錘部７０２と櫛歯状の可動電極７０３とで構成したが、本実施形態では可動部７００を可動電極７０３のみで構成している。
【０３８１】
図８７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。この図に示されるように、可動電極７０３は、力学量検出装置に加速度が印加されたときに各アンカー部７０１に対して変位する錘として機能すると共に電極として機能するように枠状になっている。
【０３８２】
本実施形態では、図８７に示されるように、１つの四角形の枠内に６個の領域が形成されるように直線部分によって当該１つの四角形の枠内の領域が分割されている。そして、各領域に固定電極７１０と可変電極３０１とが配置されている。これにより、梁部７０４の長手方向に可動電極７０３の一部と可変電極３０１の固定部３４９とが並行に配置されると共に対向配置され、２つの可変電極３０１に挟まれた固定電極７１０が各可変電極３０１のダイヤフラム３４１とそれぞれ対向配置されている。
【０３８３】
したがって、可動電極７０３が加速度を受けて各アンカー部７０１が並べられた方向（すなわち梁部７０４の長手方向に対して直交する方向）に変位することにより、可動電極７０３のうち梁部７０４の長手方向に延びる直線部分と固定部３４９との間の距離が変化するため、加速度の検出が可能となる。また、可動電極７０３のうち梁部７０４の長手方向に対して直交する方向に延びる部分は錘として機能する。
【０３８４】
以上のように、可動電極７０３の構造を枠状とすることもできる。なお、この場合、測定検出は例えば時分割検出により行う。
【０３８５】
（第２５実施形態）
本実施形態では、第１〜第２４実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１に垂直な方向に形成されていたが、本実施形態では各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１に対して傾けられて形成されていることが特徴となっている。なお、本実施形態では、第１７実施形態で示された構造を例に説明する。
【０３８６】
図８８は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、例えば図６８のＩ−Ｉ’断面に相当する図である。図８８に示されるように、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２および第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に対して傾けられて形成されている。
【０３８７】
このような構造によると、第１半導体層３１０の厚さを大きくしなくても各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の面積を大きくすることができるので、上記各実施形態で示された力学量検出装置に対して出力を大きくすることができる。
【０３８８】
次に、図８８に示された力学量検出装置の製造方法について、図８９を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３８９】
まず、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０としてポリシリコン層を形成する。
【０３９０】
続いて、図８９（ａ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に図示しないレジストを形成してパターニングし、このレジストをマスクとしてトレンチ３６０を形成する。ここで、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）ガスを製造チャンバ内に導入することで急激に断熱膨張させ、ＣｌＦ３ガスをクラスタ化して第１半導体層３１０に衝突させる。これにより、第１半導体層３１０に対して斜めエッチングを行う。そして、上述のように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等が絶縁層２００の一面２０１に対して傾けるため、ＣｌＦ３ガスの導入方向に対してウェハを傾けて配置し、ＣｌＦ３ガスにより第１半導体層３１０をエッチングする。これにより、絶縁層２００の一面２０１に対して傾いた各壁部３４０、３５０等を形成することができる。なお、トレンチ３６０を形成した後、レジストを除去する。
【０３９１】
図８９（ｂ）に示す工程では、例えば図７１（ａ）に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０を形成する。また、第２半導体層３２０の上に金属層３３０を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０３９２】
図８９（ｃ）に示す工程では、例えば図７１（ｂ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各蓋部３２１、３２２となる部分等が残るように第２半導体層３２０を斜めエッチングする。この蓋部３２１、３２２の形成のためのエッチングは蓋部３２１、３２２の厚さが薄いので斜めエッチングではなく通常のエッチングで行っても良い。この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図８８に示される力学量検出装置が完成する。
【０３９３】
以上説明したように、第１半導体層３１０に形成される各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等を絶縁層２００の一面２０１に対して傾けて形成することもできる。なお、このように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等を傾けた構造は、上記各実施形態に適宜適用することができる。
【０３９４】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された構造、構成は一例を示すものであり、各実施形態で示された構成要素は可能な限り各々任意に組み合わせることができる。
【０３９５】
上記各実施形態では、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は同じ厚さとなっていたが、相手の電極と対向配置されないダイヤフラムを厚く形成しても良い。すなわち、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２のうち第２壁部３５０のダイヤフラム３５１と対向配置されたダイヤフラム３４１とは反対側のダイヤフラム３４２を第２壁部３５０のダイヤフラム３５１と対向配置されたダイヤフラム３４１よりも厚くしても良い。同様に、第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２のうち第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と対向配置されたダイヤフラム３５１とは反対側のダイヤフラム３５２を第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と対向配置されたダイヤフラム３５１よりも厚くしても良い。また圧力により変形するダイヤフラムの厚さを変えることにより、例えば低圧、高圧測定用に適したダイヤフラムとすることができる。
【０３９６】
このように、第１電極３０１のダイヤフラム３４２と第２電極３０２のダイヤフラム３５２を厚くすると、図９０に示されるように、対向配置された第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とがそれぞれ絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形することとなる。このような構造によると、各壁部３４０、３５０をダイヤフラム３４２、３５２によって絶縁層２００に確実に固定することができるので、各電極３０１、３０２が絶縁層２００の上で安定する。
【０３９７】
なお、図９０では、各蓋部３２１、３２２を第２半導体層３２０で形成したものが示されているが、各蓋部３２１、３２２が絶縁蓋層３９０等で形成されたものについても同様に適用できる。
【０３９８】
また、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の形状は、上記各実施形態に限らず、他の形状とすることもできる。図９１は、ダイヤフラムの形状のバリエーションを示した平面図であり、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とが第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６で連結された例について示している。
【０３９９】
図９１（ａ）に示される形状は、各ダイヤフラム３４１、３５１のうち第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６に対する連結部分を除いた領域が当該連結部分よりも厚くなっている。この場合、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のうち第２電極３０２のダイヤフラム３５１と対向する面とは反対側の面が外側に突出することでダイヤフラム３４１が厚くなっている。第２電極３０２のダイヤフラム３５１についても同様である。これにより、各電極３０１、３０２に対する圧力の印加に応じて当該連結部分が曲がるが、各ダイヤフラム３４１、３４２の対向面は並行に保たれるので、静電容量検出の精度を向上させることができる。
【０４００】
図９１（ｂ）に示される形状は、図９１（ａ）の場合とは逆に、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のうち第２電極３０２のダイヤフラム３５１と対向する面が第２電極３０２側に突出することでダイヤフラム３４１が厚くなっている。第２電極３０２のダイヤフラム３５１についても同様である。このような形状でも、各ダイヤフラム３４１、３５１の平行度を維持できる。
【０４０１】
図９１（ｃ）に示される形状は、第１電極３０１のダイヤフラム３４１が図９１（ａ）に示される形状と同じである一方、第２電極３０２のダイヤフラム３５１が厚く形成されている。これにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のみが変形するが、第２電極３０２のダイヤフラム３５１は厚いために変形しないので、各ダイヤフラム３４１、３５１の平行度を維持できる。
【０４０２】
図９１（ｄ）に示される形状は、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３５１は絶縁層２００の一面２０１に平行な方向の断面が「Ｈ」の形状となっている。これにより、各ダイヤフラム３４１、３５１のうち各絶縁壁部３４０、３５０に連結される部分は曲がるが、各電極３０１、３０２の間に位置する部分の平行度を維持することができる。
【０４０３】
図９１（ｅ）に示される形状は、各ダイヤフラム３４１、３５１の対向面に櫛歯が形成されており、各ダイヤフラム３４１、３５１の櫛歯がそれぞれ対向させられている。これにより、各ダイヤフラム３４１、３５１が変形することで、櫛歯の部分の面積が大きく変化する。このため、静電容量の変化を精度良く検出することができる。
【０４０４】
上記図９１に示した各ダイヤフラム３４１、３５１のバリエーションは、もちろん、図１に示されるように対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２により構成された第１電極３０１や対向配置されたダイヤフラム３５１、３５２により構成された第２電極３０２にも適用することができる。したがって、上記各実施形態で示された各電極３０１、３０２に適宜適用することができる。
【０４０５】
また、図９２は第１電極３０１（第１壁部３４０）の平面図である。この図に示されるように、第１壁部３４０は、中空部３４７を構成する対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２のうちの一方のダイヤフラム３４１の壁面に突起部３０７を有している。ここでいうダイヤフラム３４１の壁面は、ダイヤフラム３４２に対する対向面である。このように突起部３０７が設けられていることで、第１壁部３４０において対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２同士が接触してくっついてしまうことを突起部３０７により防止することが可能となる。このような突起部３０７は第２電極３０２を構成するダイヤフラム３５１、３５２にも同様に設けることができる。
【０４０６】
上記各実施形態では、半導体基板１００の上に絶縁層２００が設けられ、この絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２等が設けられていた。しかしながら、少なくとも絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２が設けられていれば力学量検出装置として成立するので半導体基板１００を設けなくても良い。
【符号の説明】
【０４０７】
２００ 絶縁層
２０１ 絶縁層の一面
３０１ 第１電極
３０２ 第２電極
３１０ 第１半導体層
３２０ 第２半導体層
３２１ 第１蓋部
３２２ 第２蓋部
３４０ 第１壁部
３４１、３４２ 第１壁部のダイヤフラム
３４６ 第１壁部の開口部
３４７ 第１壁部の中空部
３５０ 第２壁部
３５１、３５２ 第２壁部のダイヤフラム
３５６ 第２壁部の開口部
３５７ 第２壁部の中空部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの変形に基づいて力学量を検出する力学量検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板にトレンチが設けられたことにより構成されたダイヤフラムにより圧力を検出する圧力センサが、例えば特許文献１、２で提案されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、Ｎ型の基板に所定の深さの第１のトレンチが形成され、この第１のトレンチを囲むように所定の深さの第２のトレンチが形成されている。これにより、第１のトレンチと第２のトレンチとの間の壁がダイヤフラムとして構成される。また、ダイヤフラムにおいて対向する部分が互いに電気的に導通しないようにするため、ダイヤフラムにはＰ型不純物が導入されている。さらに、第１のトレンチの上部が絶縁膜で覆われていることにより、第１のトレンチの内部が気密にされて基準圧力室が構成されている。
【０００４】
このような構成によると、第１のトレンチの内外の圧力差に応じてダイヤフラムが変形することにより、各ダイヤフラムのＰ型不純物領域の距離が変化する。したがって、各Ｐ型不純物領域の間の静電容量の変化を取り出すことにより、圧力検出が可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２では、支持基板の上に絶縁分離膜を介して例えばＮ型の半導体薄膜が形成され、この半導体薄膜に互いに平行した状態の第１のトレンチおよび第２のトレンチが形成されている。また、半導体薄膜のうち各トレンチに挟まれた部位が弾性変形可能なダイヤフラムとして構成されている。このダイヤフラムには、例えばＰ型不純物が高い濃度で導入されている。さらに、半導体薄膜には、第１のトレンチを介してダイヤフラムと対向した位置にＰ型不純物が高い濃度で導入された固定電極部が形成されている。そして、第１のトレンチは封止膜により気密に封止され、この気密空間が圧力基準室となる。
【０００６】
このような構成によると、ダイヤフラムと固定電極部との間に、ダイヤフラムの変形に応じて静電容量が変化するコンデンサが形成される。したがって、この静電容量の変化を取り出すことにより、圧力検出が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１７５７３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２２０１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、静電容量を検出するためのＰ型不純物領域をＮ型のダイヤフラムに形成しているため、Ｎ型のダイヤフラムとＰ型不純物領域との境界間にＰＮ接合部が形成されてしまう。同様に、特許文献２では、Ｐ型の固定電極部はＮ型の半導体薄膜に形成されているので、固定電極部と半導体薄膜との境界部にＰＮ接合部が形成されてしまう。
【０００９】
このように、上記従来の技術では、静電容量を検出するための電極がＰＮ接合による分離構造で形成されている。このため、高温の雰囲気で圧力検出する場合、温度上昇によって少数キャリアが増加するので、ＰＮ接合の本質的なリーク電流が流れてしまう。これにより、感度や精度等の容量検出特性が温度に依存して不安定になってしまうという問題がある。
【００１０】
上記では圧力を検出する場合について述べたが、ダイヤフラムの変形によって静電容量の変化を取り出すことにより検出可能な力学量について同様のことが言える。
【００１１】
本発明は上記点に鑑み、ＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる力学量検出装置を提供することを第１の目的とする。また、その製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）を有し、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）を有している。
【００１３】
また、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、中空筒状の壁部のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を有している。
【００１４】
さらに、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されている。
【００１５】
そして、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の内部は中空部（３４７、３５７）になっており、中空部は所定の基準圧とされ、ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、中空部とダイヤフラムの外部との圧力差に応じて、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の壁部との距離、もしくは一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００１６】
これによると、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）において半導体層（３１０、３２０）に形成された各壁部（３４０、３５０）は絶縁層（２００）の上においてそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、半導体層（３１０、３２０）に形成された各壁部（３４０、３５０）に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）においてＰＮ接合部が形成されることもなく、このＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていても良い。
【００１８】
一方、請求項３に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていても良い。
【００１９】
これにより、ダイヤフラムが絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成された場合に対して第１半導体層（３１０）の厚みを一定に保ちながらダイヤフラムの面積を広くすることができる。このため、静電容量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、蓋部は、半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これによると、壁部と蓋部とが半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料でそれぞれ形成されているので、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）全体の物性を安定させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極は、当該中空筒状の壁部のうち絶縁層（２００）側の開口部（３４８、３５８）を閉じると共に半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成された底部（３７１、３７５）を有していることを特徴とする。
【００２３】
これによると、中空筒状とされた壁部の中空部はすべて同じ半導体材料で囲まれるので、中空部の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムのうち他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムとは反対側のダイヤフラムは、他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムよりも厚くなっていることを特徴とする。
【００２５】
これによると、他方の壁部に対向配置されたダイヤフラムのみを力学量の印加に対して変形させることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、半導体層（３１０、３２０）は、絶縁層（２００）の上に形成された第１支持部（３０３）と第２支持部（３０４）とを有している。そして、第１電極（３０１）は、第１支持部（３０３）で支持されていることにより、絶縁層（２００）に対して浮いており、第２電極（３０２）は、第２支持部（３０４）で支持されていることにより、絶縁層（２００）に対して浮いていることを特徴とする。
【００２７】
これによると、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）は絶縁層（２００）に接触せずに絶縁層（２００）から分離されているので、第１電極（３０１）と絶縁層（２００）とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減でき、第２電極（３０２）と絶縁層（２００）とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減することができる。また、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周辺部分から受ける応力の影響を低減することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、半導体層（３１０、３２０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、半導体層（３１０、３２０）は、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有している。そして、キャップ（５００）の一面が周辺部（３１５）に貼り合わされることで、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）がキャップ（５００）の凹部（５１０）と周辺部（３１５）と絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
これによると、空間部（６００）と各電極（３０１、３０２）の中空部（３４７、３５７）との圧力差に応じて、力学量を検出することができる。また、キャップ（５００）により各電極（３０１、３０２）を保護することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、絶縁層（２００）および周辺部（３１５）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有している。そして、空間部（６００）と中空筒状とされた壁部の中空部との圧力差に応じて力学量を検出することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、空間部（６００）は、キャップ（５００）により気密封止されており、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有している。そして、空間部（６００）と中空部との圧力差に応じて力学量を検出することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明では、キャップ（５００）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と中空部との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。
【００３３】
これにより、力学量検出装置をマイクロフォンとして使用することができる。この場合、キャップ（５００）側から空間部（６００）に声が入力されると、空気の振動が各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極のダイヤフラムに伝達されるので、その振動を検出することができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明では、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部は、当該壁部を構成するダイヤフラムのうち中空部を構成する壁面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする。
【００３５】
これによると、中空筒状とされた壁部において対向配置されたダイヤフラム同士が接触してくっついてしまうことを突起部（３０７）により防止することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３４１）を有し、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３５１）を有している。
【００３７】
また、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とが対向配置されると共に、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）の端部と第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）の端部とが対向配置された第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）で連結されることで、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）、第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）、第１絶縁壁部（３４０）、および第２絶縁壁部（３５０）により中空筒状の壁部（３８０）が構成されている。さらに、壁部（３８０）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を有している。
【００３８】
そして、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）に対して力学量が加わったとき、壁部（３８０）の中空部（３８３）と壁部（３８０）の外部との圧力差に応じて、対向配置された第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とがそれぞれ変形することにより変化する第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００３９】
これによると、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）および第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）は絶縁層（２００）の上においてそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、各ダイヤフラム（３４１、３５１）に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）においてＰＮ接合部が形成されることもなく、このＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００４０】
また、各電極（３０１、３０２）は一枚のダイヤフラム（３４１、３５１）でそれぞれ構成されるので、絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向におけるサイズを小さくすることができる。
【００４１】
請求項１４に記載の発明では、半導体層（３１０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備えている。また、半導体層（３１０）は、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有している。
【００４２】
そして、キャップ（５００）の一面が周辺部（３１５）に貼り合わされることで、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）がキャップ（５００）の凹部（５１０）と周辺部（３１５）と絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする。
【００４３】
これによると、空間部（６００）と各電極（３０１、３０２）で構成された中空部（３８３）との圧力差に応じて、力学量を検出することができる。また、キャップ（５００）により各電極（３０１、３０２）を保護することができる。
【００４４】
請求項１５に記載の発明では、絶縁層（２００）および周辺部（３１５）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。これにより、絶対圧を検出することができる。
【００４５】
請求項１６に記載の発明では、空間部（６００）は、キャップ（５００）により気密封止されており、絶縁層（２００）は、壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。これにより、絶対圧を検出することができる。
【００４６】
請求項１７に記載の発明では、キャップ（５００）は、空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、絶縁層（２００）は、壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、空間部（６００）と壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて力学量を検出することを特徴とする。
【００４７】
これにより、力学量検出装置をマイクロフォンとして使用することができる。この場合、キャップ（５００）側から空間部（６００）に音が入力されると、空気の振動が各電極（３０１、３０２）の各ダイヤフラム（３４１、３５１）に伝達されるので、その振動を検出することができる。
【００４８】
請求項１８に記載の発明では、壁部（３８０）は、第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）のうち第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）に対向する面、および、第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）のうち第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）に対向する面、のうちいずれか一方の面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする。
【００４９】
これによると、壁部（３８０）において対向配置されたダイヤフラム（３４１、３５１）同士が接触してくっついてしまうことを突起部（３０７）により防止することができる。
【００５０】
請求項１９に記載の発明では、絶縁層（２００）は、各電極（３０１、３０２）に電気的に接続されると共に各電極（３０１、３０２）と外部回路とを電気的に接続するための配線パターン（２０２、２０３、２０８）を有する積層構造をなしていることを特徴とする。
【００５１】
このように、各電極（３０１、３０２）が設けられた層とは異なる絶縁層（２００）に配線パターン（２０２、２０３、２０８）を設けているので、配線のレイアウトを簡略化することができる。
【００５２】
請求項２０に記載の発明では、第１電極（３０１）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられ、第２電極（３０２）は、半導体層（３１０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられている。
【００５３】
また、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち少なくとも一方は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の電極もしくは他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されている。
【００５４】
さらに、半導体層（３１０）の上に、中空筒状とされた電極のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる絶縁蓋層（３９０）が形成され、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間に各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）とは異なる空間部（６１０）が形成されている。さらに、絶縁蓋層（３９０）は、空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を有している。
【００５５】
そして、中空部は所定の基準圧とされ、ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、中空部と空間部（６１０）との圧力差に応じて、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の電極との距離、もしくは一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより第１電極（３０１）と第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００５６】
これによると、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間で各電極（３０１、３０２）はそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、半導体層（３１０）に形成された各電極（３０１、３０２）に半導体領域が不要となる。このため、各電極（３０１、３０２）にＰＮ接合部が形成されないので、このＰＮ接合部によって各電極（３０１、３０２）の容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００５７】
請求項２１に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていても良い。
【００５８】
一方、請求項２２に記載の発明のように、ダイヤフラムは、絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていても良い。
【００５９】
これにより、第１半導体層（３１０）を厚くしなくてもダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）の面積を広くすることができるので、静電容量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００６０】
請求項２３に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための可変電極（３０１）と可動電極（７０３）と固定電極（７１０）とが形成された力学量検出装置であって、可変電極（３０１）は、半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に絶縁層（２００）の一面（２０１）の上にこの一面（２０１）に垂直な方向に形成されたダイヤフラム（３４１）とこのダイヤフラム（３４１）に対向配置された固定部（３４９）とを含む中空筒状の壁部（３２１）と、壁部（３２１）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６）を閉じる蓋部（３２１）と、を有している。
【００６１】
また、可変電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と固定電極（７１０）とが対向配置され、可変電極（３０１）の固定部（３４９）と可動電極（７０３）とが対向配置されている。
【００６２】
そして、可変電極（３０１）の中空部（３４７）とこの中空部（３４７）の外部との圧力差に応じてダイヤフラム（３４１）が変形することにより変化する可変電極（３０１）と固定電極（７１０）との間の静電容量に基づいて力学量を検出する。
【００６３】
一方、可動電極（７０３）に対して絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向に力学量が加わったとき、可動電極（７０３）と固定部（３４９）との離間距離が変化することにより変化する可動電極（７０３）と固定部（３４９）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする。
【００６４】
これによると、力学量として圧力と加速度もしくは角速度とをそれぞれ検出することができる。また、可変電極（３０１）は絶縁層（２００）の上で可動電極（７０３）や固定電極（７１０）から独立し、電気的に分離されているので、ダイヤフラム（３４１）と固定部（３４９）とに電極として機能させるための半導体領域が不要となる。このため、ダイヤフラム（３４１）と固定部（３４９）とにＰＮ接合部が形成されないので、このＰＮ接合部によってダイヤフラム（３４１）および固定部（３４９）の容量検出特性が不安定にならないようにすることができる。したがって、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【００６５】
請求項２４に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する。また、半導体層（３１０）にトレンチ（３６０）を形成することにより、絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）であって、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する。
【００６６】
そして、中空筒状とされた壁部のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を形成することにより力学量検出装置を製造することができる。
【００６７】
請求項２５に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に第１の半導体層（３７０）が形成された積層構造を用意し、第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を形成する。そして、第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を覆うように第２の半導体層（３１０）を形成する。
【００６８】
続いて、ストッパ膜（３７２）をストッパとして第１の半導体層（３７０）および第２の半導体層（３１０）をエッチングすることにより、第１の半導体層（３７０）で構成された第１底部（３７１）の上に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第１の半導体層（３７０）で構成された第２底部（３７５）の上に絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）であって、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部については、ストッパ膜（３７２）により第２の半導体層（３１０）でエッチングを停止させることにより、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する。
【００６９】
この後、第２の半導体層（３１０）の上に、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ第３の半導体層（３２０）を形成し、第３の半導体層（３２０）をエッチングすることにより、中空筒状とされた壁部の上に当該壁部の中空部を封止する蓋部（３２１、３２２）を形成することで力学量検出装置を製造することができる。
【００７０】
請求項２６に記載の発明では、第１の半導体層（３７０）および第２の半導体層（３１０）をエッチングする工程では、絶縁層（２００）の上に、第１壁部（３４０）に連結された第１支持部（３０３）と、第２壁部（３５０）に連結された第２支持部（３０４）と、を形成する。
【００７１】
また、第３の半導体層（３２０）をエッチングする工程では、絶縁層（２００）のうち各底部（３７１、３７５）の下部をエッチングすることにより、第１壁部（３４０）を含んで構成される第１電極（３０１）を絶縁層（２００）から離間させると共に、第２壁部（３５０）を含んで構成される第２電極（３０２）を絶縁層（２００）から離間させることを特徴とする。
【００７２】
これにより、各電極（３０１、３０２）が絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して浮いた構造を製造することができる。
【００７３】
請求項２７に記載の発明のように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程では、ダイヤフラムを絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成することができる。
【００７４】
一方、請求項２８に記載の発明のように、第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程では、ダイヤフラムを絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けて形成することもできる。
【００７５】
請求項２９に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意し、半導体層（３１０）に２つの第１トレンチ（３６３）を形成してそれぞれに絶縁材料を埋めることで第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）を形成する。
【００７６】
続いて、半導体層（３１０）に第２トレンチ（３６４）を形成することで、各絶縁壁部（３４０、３５０）の間に位置して各絶縁壁部（３４０、３５０）に接続されると共に対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３５１）を絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直方向に形成し、対向配置された各ダイヤフラム（３４１、３５１）と各ダイヤフラム（３４１、３５１）を連結する各絶縁壁部（３４０、３５０）とで中空筒状の壁部（３８０）を構成する。
【００７７】
そして、壁部（３８０）のうち絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を形成することにより力学量検出装置を製造することができる。
【００７８】
請求項３０に記載の発明では、絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意し、半導体層（３１０）に、絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１電極（３０１）および第２電極（３０２）であって、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）のうち少なくとも一方の電極については、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の電極もしくは他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、第１電極（３０１）および第２電極（３０２）を形成する。
【００７９】
そして、半導体層（３１０）の上に、中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ絶縁蓋層（３９０）を形成し、中空部を気密封止する一方、絶縁層（２００）と絶縁蓋層（３９０）との間に中空部とは異なる空間部（６１０）を形成する。この後、絶縁蓋層（３９０）に、空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を形成することで力学量検出装置を製造することができる。
【００８０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】第１電極および第２電極に圧力が印加される前後の各ダイヤフラムの断面図である。
【図４】第１実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図５】図４に続く製造工程を示した図である。
【図６】図５に続く製造工程を示した図である。
【図７】図６に続く製造工程を示した図である。
【図８】図７に続く製造工程を示した図である。
【図９】図８に続く製造工程を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図１２】図１１に続く製造工程を示した図である。
【図１３】図１２に続く製造工程を示した図である。
【図１４】図１３に続く製造工程を示した図である。
【図１５】図１４に続く製造工程を示した図である。
【図１６】図１５に続く製造工程を示した図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図１８】第３実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図１９】図１８に続く製造工程を示した図である。
【図２０】図１９に続く製造工程を示した図である。
【図２１】図２０に続く製造工程を示した図である。
【図２２】図２１に続く製造工程を示した図である。
【図２３】図２２に続く製造工程を示した図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図２６】第５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図２７】図２６に続く製造工程を示した図である。
【図２８】図２７に続く製造工程を示した図である。
【図２９】図２８に続く製造工程を示した図である。
【図３０】図２９に続く製造工程を示した図である。
【図３１】図３０に続く製造工程を示した図である。
【図３２】図３１に続く製造工程を示した図である。
【図３３】図３２に続く製造工程を示した図である。
【図３４】本発明の第６実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図３５】図３４のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３６】第６実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図３７】図３６に続く製造工程を示した図である。
【図３８】図３７に続く製造工程を示した図である。
【図３９】図３８に続く製造工程を示した図である。
【図４０】図３９に続く製造工程を示した図である。
【図４１】本発明の第７実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４２】図４１のＣ−Ｃ’断面図である。
【図４３】本発明の第８実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４４】図４３のＤ−Ｄ’断面図である。
【図４５】本発明の第９実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４６】図４５のＥ−Ｅ’断面図である。
【図４７】図４５のＦ−Ｆ’断面図である。
【図４８】本発明の第１０実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図４９】図４８のＧ−Ｇ’断面図である。
【図５０】第１０実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図５１】図５０に続く製造工程を示した図である。
【図５２】本発明の第１１実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５３】本発明の第１２実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５４】本発明の第１３実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５５】本発明の第１４実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図５６】本発明の第１５実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図５７】図５６のＨ−Ｈ’断面図である。
【図５８】第１５実施形態に係る第１電極および第２電極の模式図である。
【図５９】第１５実施形態において、第１電極および第２電極に圧力が印加されたときの各ダイヤフラムの断面図である。
【図６０】第１５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図６１】図６０に続く製造工程を示した図である。
【図６２】図６１に続く製造工程を示した図である。
【図６３】図６２に示す工程を説明するための平面図である。
【図６４】図６２に続く製造工程を示した図である。
【図６５】図６４に続く製造工程を示した図である。
【図６６】図６５に示される工程の後、キャップを設けた断面図である。
【図６７】本発明の第１６実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図６８】本発明の第１７実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図６９】図６８のＩ−Ｉ’断面図である。
【図７０】第１７実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７１】図７０に続く製造工程を示した図である。
【図７２】第１８実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７３】図７２に続く製造工程を示した図である。
【図７４】本発明の第１９実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図７５】図７４のＪ−Ｊ’断面図である。
【図７６】第１９実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７７】本発明の第２０実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図７８】第２１実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図７９】図７８に続く製造工程を示した図である。
【図８０】本発明の第２２実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８１】図８０のＬ−Ｌ’断面図である。
【図８２】第２２実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図８３】図８２に続く製造工程を示した図である。
【図８４】本発明の第２３実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８５】図８４のＭ−Ｍ’断面図である。
【図８６】第２３実施形態に係る力学量検出装置において各部の電位取り出しの模式図である。
【図８７】本発明の第２４実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。
【図８８】本発明の第２５実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。
【図８９】第２５実施形態に係る力学量検出装置の製造工程を示した図である。
【図９０】他の実施形態において、対向配置されないダイヤフラムを厚くした断面図である。
【図９１】他の実施形態において、各ダイヤフラムの平面構造のバリエーションを示した図である。
【図９２】他の実施形態において、ダイヤフラムに突起部を設けた平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００８３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る力学量検出装置は、力学量として圧力を検出するように構成されたものである。
【００８４】
図１は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。以下、図１および図２を参照して力学量検出装置の構造について説明する。
【００８５】
図２に示されるように、力学量検出装置は、半導体基板１００の上に絶縁層２００が形成され、この絶縁層２００の一面２０１に電極層３００が形成された積層構造となっている。このうち、半導体基板１００は支持基板であり、例えば単結晶シリコン基板が採用される。
【００８６】
絶縁層２００は、第１絶縁層２１０とこの第１絶縁層２１０の上に形成された第２絶縁層２２０との間に複数の配線パターン２０２、２０３を有する積層構造をなしている。
【００８７】
第１絶縁層２１０は半導体基板１００の上に形成されている。また、配線パターン２０２、２０３は高濃度に不純物が含まれた低抵抗のポリシリコン、金属（Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ等）等が所定のパターンにパターニングされた配線である。そして、第２絶縁層２２０は配線パターン２０２、２０３を覆うように第１絶縁層２１０の上に形成されている。第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０として、例えばＳｉＯ２等の絶縁体が採用される。
【００８８】
電極層３００は、力学量を検出するための第１電極３０１と第２電極３０２とが形成された層である。このような電極層３００は、第１半導体層３１０と、第２半導体層３２０と、金属層３３０と、を備えて構成されている。
【００８９】
第１半導体層３１０は、絶縁層２００の一面２０１の上に形成されている。そして、図１に示されるように、第１半導体層３１０は、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、第１壁部３４０、第２壁部３５０、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５が画定されている。
【００９０】
接続部３１１、３１２は、各電極３０１、３０２と外部とをそれぞれ電気的に接続するための中継部分である。例えば、一方の接続部３１１は配線パターン２０２を介して第１電極３０１に電気的に接続され、他方の接続部３１２は配線パターン２０３を介して第２電極３０２に電気的に接続されている。
【００９１】
ダミー接続部３１３は、周辺部３１５の幅を一定にするために必要な部分であり、接続部３１１、３１２と共に並べられている。したがって、絶縁層２００の一面２０１において一方の外縁側には２つの接続部３１１、３１２と３つのダミー接続部３１３がそれぞれ並べられている。
【００９２】
第１壁部３４０は中空筒状をなしており、絶縁層２００の一面２０１の面方向に交差する方向に設けられ対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含んでいる。また、対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２はその両端で連結部３４３、３４４により連結されている。これにより、第１壁部３４０は一周して閉じた筒型の壁となり、各ダイヤフラム３４１、３４２が絶縁層２００の一面２０１の面方向にそれぞれ変形可能になっている。
【００９３】
そして、各連結部３４３、３４４のうちの一方の連結部３４３は、図１および図２に示されるように、コンタクト部３４５を介して一方の配線パターン２０２に電気的に接続されている。このため、一方の連結部３４３は他方の連結部３４４よりも厚く形成されている。この配線パターン２０２には、一方の接続部３１１がコンタクト部３１６を介して電気的に接続されている。したがって、第１壁部３４０は配線パターン２０２を介して一方の接続部３１１に電気的に接続され、配線パターン２０２および一方の接続部３１１を介して外部回路に電気的に接続される。
【００９４】
同様に、第２壁部３５０は中空筒状をなしており、絶縁層２００の一面２０１に交差する方向に設けられ対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含んでいる。また、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２はその両端で連結部３５３、３５４により連結されている。これにより、第２壁部３５０は一周して閉じた筒型の壁となり、各ダイヤフラム３５１、３５２が絶縁層２００の一面２０１の面方向にそれぞれ変形可能になっている。
【００９５】
そして、各連結部３５３、３５４のうちの一方の連結部３５３は、コンタクト部３５５を介して他方の配線パターン２０３に電気的に接続されている。このため、一方の連結部３５３は他方の連結部３５４よりも厚く形成されている。この配線パターン２０３には、他方の接続部３１２がコンタクト部３１７を介して電気的に接続されている。したがって、第２壁部３５０は配線パターン２０３および他方の接続部３１２を介して外部回路に電気的に接続される。
【００９６】
ここで、「絶縁層２００の一面２０１の面方向に交差する方向」とは、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直な方向である。したがって、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２および第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２は、図２に示されるように、それぞれ絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【００９７】
上記第１壁部３４０および第２壁部３５０において、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが所定の間隔で対向配置されている。
【００９８】
ダミー壁部３１４は、ダミー接続部３１３と同様に、周辺部３１５の幅を一定にするために必要な部分である。そして、ダミー壁部３１４は、ダミー壁部３１４と第１壁部３４０とで第２壁部３５０を挟むように第２壁部３５０の隣に並べられている。
【００９９】
そして、本実施形態では、第１半導体層３１０には、各壁部３１４、３４０、３５０、２つの接続部３１１、３１２、および３つのダミー接続部３１３という組み合わせが２つ設けられている。すなわち、図１に示される平面構造は、実質的に点対称や線対称の構造になっている。なお、配線パターン２０２、２０３も上記各組み合わせに対してそれぞれ設けられている。
【０１００】
周辺部３１５は、並べられた２つの接続部３１１、３１２と３つのダミー接続部３１３の周囲を一周して囲むと共に、各壁部３１４、３４０、３５０の周囲を一周して囲むように形成された部分である。この周辺部３１５は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。これにより、半導体基板１００は周辺部３１５を介して外部回路に電気的に接続される。
【０１０１】
なお、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５についても各壁部３４０、３５０と同様に、それぞれ絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【０１０２】
第２半導体層３２０は、図２に示されるように、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、各壁部３１４、３４０、３５０、および周辺部３１５の上に同じ形状にパターニングされている。
【０１０３】
また、第２半導体層３２０のうち第１壁部３４０の上に形成された部分は第１蓋部３２１とされている。そして、第１蓋部３２１は、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じている。つまり、第１蓋部３２１は、第１壁部３４０の開口部３４６を塞いでいる。これにより、第１壁部３４０の内部の中空部３４７は絶縁層２００、各ダイヤフラム３４１、３４２、各連結部３４３、３４４、および第１蓋部３２１により気密封止され、第１壁部３４０の外部の空間と分離されている。
【０１０４】
同様に、第２半導体層３２０のうち第２壁部３５０の上に形成された部分は第２蓋部３２２とされている。そして、第２蓋部３２２は、第２壁部３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３５６を閉じている。これにより、第２壁部３５０の内部の中空部３５７は各ダイヤフラム３５１、３５２、各連結部３５３、３５４、および第２蓋部３２２により気密封止され、第２壁部３５０の外部の空間と分離されている。
【０１０５】
各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７は同じ気圧とされ、圧力を検出する際の基準圧室となる。本実施形態では、各中空部３４７、３５７は真空とされている。なお、各中空部３４７、３５７は真空に限らず、所定の圧力とされていても良い。
【０１０６】
また、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０として、ポリシリコン等の半導体材料が採用される。したがって、各壁部３４０、３５０と各蓋部３２１、３２２とがそれぞれ半導体材料で形成されるので、壁部３４０、３５０と蓋部３２１、３２２とで構成された電極３０１、３０２の各物性が安定する。
【０１０７】
金属層３３０は、各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する第２半導体層３２０の上にパターニングされている。これにより、金属層３３０にはパッド３３１〜３３３が形成されている。パッド３３１は一方の接続部３１１に対応して設けられ、パッド３３２は他方の接続部３１２に対応して設けられている。また、パッド３３３は周辺部３１５に対応して設けられている。これら各パッド３３１〜３３３に図示しないボンディングワイヤが接続されることで力学量検出装置と外部回路とが電気的に接続される。
【０１０８】
上記の構造において、力学量として圧力を検出する方法について、図３を参照して説明する。図３は、各電極３０１、３０２に対する圧力印加の前後の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の断面図である。
【０１０９】
まず、図３（ａ）に示されるように、各電極３０１、３０２に圧力が印加されていない場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は変形していない。そして、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量が検出される。
【０１１０】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２に対して圧力が印加されると、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７と各壁部３４０、３５０の外部との圧力差に応じて絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形する。
【０１１１】
具体的には、第１電極３０１の各ダイヤフラム３４１、３４２は互いの距離が短くなるように変形し、第２電極３０２の各ダイヤフラム３５１、３５２は互いの距離が短くなるように変形する。このように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２が変形することにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１との距離が長くなる。このため、第１電極３０１および第２電極３０２に対して圧力が印加されない場合に対して、第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量が変化する。このように、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０のダイヤフラム３５１とがそれぞれ変形することにより変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量に基づいて圧力が検出される。
【０１１２】
すなわち、第１電極３０１と第２電極３０２とで構成されたコンデンサの静電容量の変化が力学量検出装置の外部に設けられた外部回路に出力される。そして、外部回路にて静電容量の変化が電圧に変換され、圧力のデータとして利用される。
【０１１３】
以上が、本実施形態に係る力学量検出装置の全体構成である。なお、上記の力学量検出装置の各部の材料・材質等は、以下の製造方法で詳しく述べる。
【０１１４】
次に、図１および図２に示された力学量検出装置の製造方法について、図４〜図９を参照して説明する。図４〜図９は図１のＡ−Ａ’断面に相当する。また、力学量検出装置を製造するに当たっては、ウェハの状態で製造し、最後に各チップに分割することで力学量検出装置を得る。したがって、以下で示される各工程はウェハの状態で製造していく。このため、上記の半導体基板１００等はウェハの一部である。
【０１１５】
図４（ａ）に示す工程では、まず、半導体基板１００を用意する。半導体基板１００として、例えば高濃度にＰ、Ａｓ、Ｓｂ等の不純物を含み、比抵抗が０．００１〜０．１Ω・ｃｍのｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板が採用される。半導体基板１００の厚さは例えば２００〜６００μｍである。
【０１１６】
この半導体基板１００の表面を熱酸化するかまたはＣＶＤ法により、半導体基板１００の上に第１絶縁層２１０として０．１〜２μｍの厚さのＳｉＯ２膜を形成する。
【０１１７】
この後、高濃度の不純物を含むｎ＋型の第１のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。そして、第１壁部３４０の一方の連結部３４３と一方の接続部３１１を繋ぐように、また、第２壁部３５０の一方の連結部３５３と他方の接続部３１２を繋ぐように、第１のポリシリコン層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３を形成する。
【０１１８】
図４（ｂ）に示す工程では、第１絶縁層２１０の上に、配線パターン２０２、２０３を覆うように第２絶縁層２２０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成する。このままでも良いが必要に応じＣＭＰ法等によりＳｉＯ２膜の表面を平坦化しても良い。これにより、半導体基板１００に絶縁層２００が形成された状態となる。
【０１１９】
図５に示す工程では、絶縁層２００のうち周辺部３１５に対応する位置に半導体基板１００の一部が露出するようにコンタクト穴２０４を形成する。また、絶縁層２００のうち第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置に配線パターン２０２、２０３の一部が露出するようにコンタクト穴２０４を形成する。
【０１２０】
そして、各コンタクト穴２０４にポリシリコンを埋め込むことにより、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５を形成すると同時に絶縁層２００の上に高濃度の不純物を含む第１半導体層３１０としての第２のポリシリコン層を５〜２００μｍの厚さで形成する。
【０１２１】
図６に示す工程では、フォトリソグラフィ・エッチング手法により第２のポリシリコン層にトレンチ３６０を形成することにより、絶縁層２００の一面２０１に交差する方向に中空筒状の第１壁部３４０、中空筒状の第２壁部３５０、接続部３１１、３１２、ダミー接続部３１３、ダミー壁部３１４、および周辺部３１５を形成する。ここで、「絶縁層２００の一面２０１に交差する方向」は、上述のように絶縁層２００の一面２０１に対して垂直な方向である。
【０１２２】
第１壁部３４０については、２つのダイヤフラム３４１、３４２が対向配置されると共に２つの連結部３４３、３４４により連結された中空筒状に形成する。また、第２壁部３５０については、２つのダイヤフラム３５１、３５２が対向配置されると共に２つの連結部３４３、３４４により連結された中空筒状に形成する。さらに、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが所定の間隔で対向配置されるように、各壁部３４０、３５０を形成する。
【０１２３】
このように、第２のポリシリコン層をパターニングする場合、トレンチ３６０の幅を一定としている。すなわち、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の離間距離も、周辺部３１５と接続部３１１、３１２との離間距離も、その他各部の離間距離は一定である。したがって、周辺部３１５の幅を一定にするために、第２のポリシリコン層にトレンチ３６０を形成することで、ダミー接続部３１３やダミー壁部３１４も形成している。
【０１２４】
図７に示す工程では、第１半導体層３１０の上に、第２半導体層３２０としてｎ＋型の第３のポリシリコン層を２〜１０μｍの厚さで例えばＬＰＣＶＤ法等により形成する。このようにして、図６に示されるように、トレンチ３６０の開口部が閉塞するように第３のポリシリコン層を例えば真空中（真空に近い状態を含む）で形成する。また、この第２半導体層３２０の形成により、各壁部３４０、３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６、３５６を閉じ、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。こうして、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７は基準圧室（真空）として機能する。
【０１２５】
続いて、図８に示す工程では、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を０．１〜２μｍの厚さで形成し、フォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることで接続部３１１、３１２や周辺部３１５のパッド３３１〜３３３を形成する。この後、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０１２６】
このように第２半導体層３２０をレジスト３６１で覆う場合、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０に対応する部分については、各壁部３４０、３５０の端面に対応した部分だけでなく、各壁部３４０、３５０の外周で覆われた領域全体を覆うようにレジスト３６１を形成する。つまり、第２半導体層３２０のうち各中空部３４７、３５７に対応する部分もレジスト３６１で覆う。
【０１２７】
そして、図９に示す工程では、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分、すなわち第１半導体層３１０に形成されたトレンチ３６０に対応した部分を除去する。これにより、第１壁部３４０の開口部３４６を第１蓋部３２１で閉じた第１電極３０１と、第２壁部３５０の開口部３５６を第２蓋部３２２で閉じた第２電極３０２とが構成される。
【０１２８】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去する。そして、ウェハの状態で複数の力学量検出装置を形成しているので、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図１および図２に示される力学量検出装置が完成する。チップとなった力学量検出装置は、パッド３３１〜３３３に例えば図示しないボンディングワイヤが接続されることで外部回路と電気的に接続されて動作する。上述のように、各壁部３４０、３５０の基準圧室は真空なので、力学量検出装置は絶対圧センサとして用いられることとなる。
【０１２９】
なお、上記では、半導体材料としてｎ＋型の例で説明したが、例えばボロン等を高濃度に含むｐ＋型で形成しても良い。また、第１電極３０１と第２電極３０２との組が２組設けられた構造を示したが、各電極３０１、３０２の組を多数設けることで圧力検出の感度を向上させることもできる。この場合、各電極３０１、３０２の組のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の厚みを各組で数段階変化させることで、圧力検出の感度を数段階変化させることも可能である。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁層２００の上に第１電極３０１と第２電極３０２とがそれぞれ形成されていることが特徴となっている。このように、電極層３００に形成された第１電極３０１および第２電極３０２は絶縁層２００の上でそれぞれが独立し、それぞれが電気的に分離されているので、第１半導体層３１０に形成された各壁部３４０、３５０のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２に電極として機能させるための半導体領域が不要となる。すなわち、各電極３０１、３０２に各電極３０１、３０２を構成する半導体材料とは異なる導電型の半導体材料が形成されない構成である。このように、各電極３０１、３０２にＰＮ接合部が形成されることはないので、ＰＮ接合部によって容量検出特性が不安定になることもなく、力学量検出装置の温度や外部雰囲気等の外乱に対して非常に安定した容量検出特性を維持することができる。
【０１３１】
また、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられているので、絶縁層２００の一面２０１の面方向に対する力学量検出装置の幅が大きくならないようにすることができる。各電極３０１、３０２の組を多数設ける場合にも、各電極３０１、３０２の組が絶縁層２００の一面２０１の面方向に並べられることにより１つの力学量検出装置に多数のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を設けることができる。この場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１にそれぞれ垂直に立てられているので、１つの力学量検出装置に多数のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２が設けられているにもかかわらず、力学量検出装置の幅が大きくならずに済むという利点がある。
【０１３２】
なお、本実施形態で記載した例では第１壁部３４０、および第２壁部３５０の両方が中空筒状をなしているとして説明したが、圧力センサ等として機能するにおいては少なくとも第１壁部３４０、第２壁部３５０のどちらか一方が中空筒状であり、ダイヤフラムを形成していれば良い。すなわち、他方は中空筒状を有しない壁部になっていて対向の電極として機能すれば良い。また、以下に説明する実施形態においても同様である。
【０１３３】
そして、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。
【０１３４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１０は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。
【０１３５】
図１０に示されるように、絶縁層２００は、第３絶縁層２３０と、第４絶縁層２４０と、配線パターン２０２、２０３と、第５絶縁層２５０と、が積層された積層構造になっている。
【０１３６】
第３絶縁層２３０は、第１半導体層３１０の上に形成されている。また、第３絶縁層２３０は、第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置が開口するようにパターニングされている。第３絶縁層２３０として、ＳｉＯ２膜等が採用される。
【０１３７】
第４絶縁層２４０は、第３絶縁層２３０を覆うと共に第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２が露出するようにパターニングされた層である。
【０１３８】
そして、配線パターン２０２、２０３は、第４絶縁層２４０の上に形成されると共に、第１壁部３４０の一方の連結部３４３と一方の接続部３１１を繋ぐように、また、第２壁部３５０の一方の連結部３５３と他方の接続部３１２を繋ぐように、それぞれパターニングされている。
【０１３９】
第５絶縁層２５０は、配線パターン２０２、２０３を覆うと共に、第４絶縁層２４０の上に形成されている。この第５絶縁層２５０の上に半導体基板１００が設けられている。
【０１４０】
このような絶縁層２００の構造により、配線パターン２０２、２０３は、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５を介さずに第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２にそれぞれ直接接触すると共に電気的に接続される。
【０１４１】
また、本実施形態では、第１電極３０１および第２電極３０２は、それぞれ単結晶シリコンで形成されている。このため、各電極３０１、３０２の物性および特性が安定すると共に、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の強度を大きくすることができる。
【０１４２】
次に、図１０に示された力学量検出装置の製造方法について、図１１〜図１６を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１４３】
図１１（ａ）に示す工程では、第１半導体層３１０として、高濃度の不純物を含むｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意する。この第１半導体層３１０の上に第３絶縁層２３０としてＳｉＯ２膜を０．１〜２μｍの厚さで形成し、第１半導体層３１０のうち第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応した場所に第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２３１を形成する。
【０１４４】
また、第３絶縁層２３０の上にＬＰＣＶＤ法等で第４絶縁層２４０としてＳｉ３Ｎ４膜を０．０１〜０．２μｍの厚さで形成する。そして、第３絶縁層２３０のコンタクト穴２３１に形成した第４絶縁層２４０から第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２４１を形成する。
【０１４５】
図１１（ｂ）に示す工程では、第４絶縁層２４０のコンタクト穴２４１を埋めるように、第４絶縁層２４０の上にｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に、ポリシリコン層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３を形成する。これにより、各配線パターン２０２、２０３が第１半導体層３１０に直接接触すると共に電気的に接続される。
【０１４６】
図１２に示す工程では、配線パターン２０２、２０３を覆うように、第４絶縁層２４０の上にＣＶＤ法等で第５絶縁層２５０として１〜３μｍの厚さのＳｉＯ２膜を形成する。この後、必要に応じＣＭＰ法により第５絶縁層２５０の表面を鏡面研磨する。これにより、第１半導体層３１０の上に絶縁層２００が形成された状態となる。
【０１４７】
続いて、図１３に示す工程では、半導体基板１００として、高濃度不純物を含むｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意する。そして、鏡面研磨した第５絶縁層２５０の表面と半導体基板１００の表面とをアルゴンイオン等でそれぞれ活性化し、いわゆる室温〜５００℃における常温直接接合を行う。
【０１４８】
なお、常温直接接合以外にも１０００℃〜１２００℃の高温接合を行うこともできる。常温接合を行った場合は、熱応力によるウェハの反り等の不具合を低減することができる。
【０１４９】
そして、第１半導体層３１０を研削、研磨、エッチング等により５〜２００μｍの厚さにする。これにより、第１半導体層３１０は図１３に示される破線の厚さまで薄くなる。
【０１５０】
図１４に示す工程では、図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成する。この場合、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の面が（１１０）面となるように形成する。
【０１５１】
図１５に示す工程では、ＬＰＣＶＤ法により、シリコンソースガス（例えばＳｉＨ２Ｃｌ２等）によりエピタキシャル成長させる。具体的には、８００〜１１５０℃、真空度２０〜１００Ｔｏｒｒで不純物供給ガスとしてＰＨ３等を流すことにより、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型単結晶シリコンを２〜１０μｍの厚さでエピタキシャル成長させる。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７が封止され、基準圧室となる。
【０１５２】
このように第２半導体層３２０を形成する場合、トレンチ３６０の壁面が（１１０）面になっていると、第１半導体層３１０の表面のみに第２半導体層３２０が成長する。そして、早い段階でトレンチ３６０を覆うｎ＋型単結晶シリコンの第２半導体層３２０を形成できる。
【０１５３】
また、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成し、パターニングすることで接続部３１１、３１２や周辺部３１５のパッド３３１〜３３３を形成する。さらに、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応した部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０１５４】
そして、図１６に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、第１壁部３４０と第１蓋部３２１とで構成された第１電極３０１と、第２壁部３５０と第２蓋部３２２とで構成された第２電極３０２とを得る。
【０１５５】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図１１に示される力学量検出装置が完成する。
【０１５６】
なお、上記では第２半導体層３２０を単結晶シリコンで形成していたが、ｎ＋型のポリシリコン層で形成しても良い。また、ｎ＋型の単結晶シリコンではなく、ｐ＋型の単結晶シリコンを採用しても良い。このように、第２半導体層３２０がポリシリコンであっても、各電極３０１、３０２を構成する各壁部３４０、３５０は単結晶シリコンで形成されているので、ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の強度の確保や各電極３０１、３０２の特性は安定する。
【０１５７】
以上説明したように、本実施形態では、第１半導体層３１０の各部に配線パターン２０２、２０３が直接電気的に接続されるように、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けたことが特徴となっている。これにより、コンタクト部３１６〜３１８、３４５、３５５が不要となり、絶縁層２００に単結晶シリコン基板を直接接合することが可能となり、ひいては各電極３０１、３０２を単結晶シリコンで構成することができる。このため、各電極３０１、３０２の容量検出特性を安定させることができる。
【０１５８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１７は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。
【０１５９】
図１７に示されるように、絶縁層２００は、第３絶縁層２３０と、第４絶縁層２４０と、金属層２６０と、第５絶縁層２５０と、が積層された積層構造になっている。このうち、第３絶縁層２３０および第４絶縁層２４０は第２実施形態で示された構造と同じである。
【０１６０】
また、金属層２６０は、上述の配線パターン２０２、２０３と、配線パターン２０５と、配線パターン２０６と、が形成された層である。
【０１６１】
配線パターン２０５は、各電極３０１、３０２と各接続部３１１、３１２を繋ぐ配線パターン２０２、２０３およびダミーの配線パターン２０６の周囲を一周して囲むと共に、周辺部３１５に対応する位置にパターニングされた環状のパターンである。本実施形態では、環状の配線パターン２０５は周辺部３１５に電気的に接続されている。また、配線パターン２０６は、第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に配置されたダミーパターンである。このダミーパターン接合強度を高めるために気密空間内に配設されている。
【０１６２】
このようにパターニングされた金属層２６０としては、Ａｌ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属やこれらの化合物や積層膜が採用される。本実施形態では、金属層２６０としてＡｌ膜が採用される。
【０１６３】
次に、図１７に示された力学量検出装置の製造方法について、図１８〜図２４を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１６４】
図１８（ａ）に示す工程では、図１１（ａ）に示す工程と同様に、ｎ＋型の単結晶シリコン基板で構成された第１半導体層３１０の上に第３絶縁層２３０を形成してコンタクト穴２３１を形成する。また、第３絶縁層２３０の上に第４絶縁層２４０を形成し、第１半導体層３１０の一部が露出するようにコンタクト穴２４１を形成する。
【０１６５】
図１８（ｂ）に示す工程では、第４絶縁層２４０のコンタクト穴２４１を埋めるように、第４絶縁層２４０の上にＡｌ層を０．１〜２μｍの厚さで形成する。また、必要に応じてＡｌ層の表面を鏡面研磨する。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に、Ａｌ層をフォトリソグラフィ・エッチング手法によりパターニングすることにより、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６を形成する。
【０１６６】
続いて、図１９に示す工程では、半導体基板１００としてｎ＋型の（１００）面を有する単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の表面を熱酸化するかＣＶＤ法等により第５絶縁層２５０としてＳｉＯ２膜を０．１〜２μｍの厚さで形成する。
【０１６７】
この後、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と第５絶縁層２５０とを向かい合わせ、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６の表面と第５絶縁層２５０の表面とをアルゴンイオン等でそれぞれ活性化して常温直接接合を行う。上述のように、配線パターン２０５は周辺部３１５に対応して環状の閉じたパターンになっているので、配線パターン２０２、２０３やダミーの配線パターン２０５は第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に気密封止される。これにより、配線パターン２０２、２０３は各電極３０１、３０２の特性の安定化に寄与する。
【０１６８】
この後、図２０に示す工程では、図１３に示す工程と同様に、第１半導体層３１０を研削等することにより図２０に示される破線の厚さまで第１半導体層３１０を薄くする。
【０１６９】
図２１に示す工程では、図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成する。これにより、第１半導体層３１０に各壁部３４０、３５０等の各部を形成する。
【０１７０】
図２２に示す工程では、４５０℃程度の低温で第２半導体層３２０としてポリシリコンまたはアモルファスシリコンを形成する。これにより、第１半導体層３１０に形成したトレンチ３６０の各開口部に蓋をし、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。
【０１７１】
また、第２半導体層３２０にイオン注入を行うことにより、第２半導体層３２０にｎ＋型不純物を導入する。この後、ランプアニール等でｎ＋型不純物の活性化を行う。
【０１７２】
さらに、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成してパターニングすることでパッド３３１〜３３３を形成する。そして、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応した部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆し、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１を被覆していない部分を除去する。
【０１７３】
この後、図２３に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、各電極３０１、３０２を得る。
【０１７４】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁層２００において第４絶縁層２４０と第５絶縁層２５０との間に配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６を設け、この配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６をＡｌ等の金属材料で形成している。これにより、配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と第５絶縁層２５０とを常温直接接合により比較的簡単かつ安定して行うことができる。
【０１７５】
なお、支持基板である半導体基板１００の上に設けられる第５絶縁層２５０の上に配線パターン２０２、２０３、２０５、２０６と同じパターンをＡｌで形成しておくと、Ａｌ−Ａｌ常温直接接合となり、さらに接合の安定性を向上させることができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、環状の配線パターン２０５は周辺部３１５に電気的に接続されているので、周辺部３１５を介して配線パターン２０５に例えばグランド電位等の所定の電位を与えることにより、外乱に対して配線パターン２０２、２０３が受ける影響を低減することができる。
【０１７７】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図２４は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面に相当する図である。この図に示されるように、本実施形態では半導体基板１００ではなくシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいガラス基板４００が採用されている。
【０１７８】
ガラスはシリコンと熱膨張係数がほぼ等しいので、第１半導体層３１０に形成された各電極３０１、３０２に熱膨張係数の差に基づく応力が加わりにくくなる。また、各電極３０１、３０２とガラス基板４００との間の寄生容量が低減し、ノイズが減少するので、各電極３０１、３０２の容量変化を検出する力学量検出装置の精度向上および容量検出特性を安定させることができる。
【０１７９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。図２５は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、電極層３００は、第１半導体層３１０、第２半導体層３２０、第３半導体層３７０、および金属層３３０による積層構造になっている。絶縁層２００については、第１実施形態で示された構成と同じである。
【０１８０】
第３半導体層３７０は、絶縁層２００の一面２０１の上に形成され、この第３半導体層３７０の上に第１半導体層３１０が形成されている。また、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０が形成されている。第３半導体層３７０としてポリシリコンが採用される。なお、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０もポリシリコンで形成されている。
【０１８１】
そして、第３半導体層３７０は、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２、各壁部３１４、３４０、３５０、周辺部３１５等の下に、各部と同じレイアウトにパターニングされている。すなわち、第３半導体層３７０は第２半導体層３２０と同様に、第１半導体層３１０の各部の形状にパターニングされている。
【０１８２】
また、第３半導体層３７０のうち、第１壁部３４０の下に形成された部分は第１底部３７１とされている。この第１底部３７１は、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側の開口部３４８を閉じている。ここで、第１底部３７１の上には絶縁膜３７２が形成され、この絶縁膜３７２の外縁部を覆うように第１底部３７１の上に第１壁部３４０が設けられている。これにより、第１壁部３４０と第１底部３７１とが電気的に接続されている。また、第１壁部３４０の両側の開口部３４６、３４８は第１蓋部３２１と第１底部３７１とで塞がれ、第１壁部３４０の中空部３４７が例えば真空とされている。
【０１８３】
第１底部３７１は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。また、第３半導体層３７０のうち接続部３１１の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７４を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。これにより、第１電極３０１は配線パターン２０２を介して接続部３１１に電気的に接続されている。
【０１８４】
同様に、第３半導体層３７０のうち、第２壁部３５０の下に形成された部分は第２底部３７５とされている。この第２底部３７５は、第２壁部３５０のうち絶縁層２００側の開口部３５８を閉じている。そして、第２底部３７５の上に絶縁膜３７２が形成され、この絶縁膜３７２の外縁部を覆うように第２底部３７５の上に第２壁部３５０が設けられている。これにより、第２壁部３５０と第２底部３７５とが電気的に接続されている。また、第２壁部３５０の両側の開口部３５６、３５８は第２蓋部３２２と第２底部３７５とで塞がれ、第２壁部３５０の中空部３５７が例えば真空とされている。
【０１８５】
なお、図２５では図示していないが、第２底部３７５および第３半導体層３７０のうち接続部３１２の下部の部分にもコンタクト部が設けられ、それぞれ配線パターン２０３に電気的に接続されている。これにより、第２電極３０２は配線パターン２０３を介して接続部３１２に電気的に接続されている。
【０１８６】
このように、各電極３０１、３０２は中空箱状に構成されている。また、各半導体層３１０、３２０、３７０はすべてポリシリコンで形成されているので、基準圧室となる各中空部３４７、３５７はすべて同じ半導体材料で囲まれている。このため、基準圧室の信頼性をさらに向上させることができる構成となっている。なお、上記各電極３０１、３０２に設けられた絶縁膜３７２は、各電極３０１、３０２を形成するために用いられる膜である。絶縁膜３７２としては例えばＳｉ３Ｎ４膜が採用される。
【０１８７】
また、第３半導体層３７０のうち周辺部３１５の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７６を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。これにより、半導体基板１００は周辺部３１５を介して外部回路に電気的に接続可能になっている。
【０１８８】
次に、図２５に示された力学量検出装置の製造方法について、図２６〜図３３を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０１８９】
図２６（ａ）に示す工程では、半導体基板１００として、ｎ＋型単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の上に第１絶縁層２１０としてＳｉＯ２膜を形成する。そして、図２６（ｂ）に示す工程では、第１絶縁層２１０の上にｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成し、各配線パターン２０２、２０３にパターニングする。
【０１９０】
続いて、図２７（ａ）に示す工程では、図４（ｂ）に示す工程と同様に、第１絶縁層２１０の上に第２絶縁層２２０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成することで絶縁層２００を構成する。また、図５に示す工程と同様に、絶縁層２００のうち周辺部３１５、第１壁部３４０の連結部３４３、第２壁部３５０の連結部３５３、および接続部３１１、３１２に対応する位置にコンタクト穴２０４を形成する。
【０１９１】
図２７（ｂ）に示す工程では、コンタクト穴２０４を形成した絶縁層２００の上にコンタクト穴２０４を埋めるようにｎ＋型のポリシリコン層を０．１〜２μｍの厚さで形成することで、第３半導体層３７０とコンタクト部３７３、３７４、３７６とを形成する。
【０１９２】
また、第３半導体層３７０の上に、ＣＶＤ法等により絶縁膜３７２としてＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等、または金属のタングステン、モリブデン膜等のエッチングストッパ層を形成する。本実施形態では、絶縁膜３７２としてＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法により０．０１〜２μｍの厚さで形成し、少なくとも将来各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７（基準圧室）の底面となる部分が残るように四角形状にパターニングする。
【０１９３】
この後、図２８に示す工程では、第３半導体層３７０の上に、絶縁膜３７２を覆うように第１半導体層３１０としてｎ＋型のポリシリコン層を５〜２００μｍの厚さで形成する。
【０１９４】
図２９に示す工程では、ドライエッチング等により第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０、接続部３１１、３１２、周辺部３１５等を形成する。このとき、第１半導体層３１０に対するエッチングはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２で停止するが、第３半導体層３７０の上に絶縁膜３７２を形成していない領域では第１半導体層３１０だけでなく第３半導体層３７０もエッチングする。
【０１９５】
これにより、第３半導体層３７０のうち各壁部３４０、３５０の下部の部分はエッチングされずに残り、第１底部３７１および第２底部３７５となる。このため、第１底部３７１が第１壁部３４０のうち絶縁層２００側の開口部３４８を塞ぎ、第２底部３７５が第２壁部３５０のうち絶縁層２００側の開口部３５８を塞いだ構造となる。このようにして、第１底部３７１の上に対向配置された２つのダイヤフラム３４１、３４２を含む中空筒状の第１壁部３４０を形成すると共に、対向配置された２つのダイヤフラム３５１、３５２を含む中空筒状の第２壁部３５０を形成する。
【０１９６】
一方、第３半導体層３７０のうち絶縁膜３７２を形成していない領域は接続部３１１、３１２や周辺部３１５に画定される。
【０１９７】
なお、絶縁膜３７２であるＳｉ３Ｎ４膜を基準圧室外側の幅よりも小さく形成しておけば、基準圧室の垂直の壁（つまりダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２）で形成される第１壁部３４０と第１底部３７１とを電気的に接続することができる。第２壁部３５０と第２底部３７５についても同様である。
【０１９８】
図３０に示す工程では、図７に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型のポリシリコン層を真空中で形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７を各蓋部３２１、３２２で封止する。この後、図３１に示す工程では、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成してパターニングすることでパッド３３１〜３３３を形成する。
【０１９９】
図３２に示す工程では、図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。そして、図３３に示す工程では、図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去し、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去することで各電極３０１、３０２等を得る。
【０２００】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図２５に示される力学量検出装置が完成する。
【０２０１】
以上説明したように、各電極３０１、３０２に各底部３７１、３７５を設けてそれぞれ中空箱状とし、電極全体を同じ材料で形成することで電極の物性を安定させることができる。したがって、各中空部３４７、３５７（基準圧室）の信頼性をさらに向上させることができる。
【０２０２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、絶縁膜３７２が特許請求の範囲の「ストッパ膜」に対応する。また、第３半導体層３７０が特許請求の範囲の「第１の半導体層」に対応し、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「第２の半導体層」に対応し、第２半導体層３２０が特許請求の範囲の「第３の半導体層」に対応する。
【０２０３】
（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について説明する。図３４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図３５は、図３４のＢ−Ｂ’断面図である。
【０２０４】
図３５に示されるように、半導体基板１００の上に設けられた絶縁層２００は、第６絶縁層２７０の上に第７絶縁層２８０が形成され、第７絶縁層２８０の上に第８絶縁層２９０と配線パターン２０２、２０３とが形成された積層構造となっている。
【０２０５】
電極層３００は、第１半導体層３１０、第２半導体層３２０、第３半導体層３７０、および金属層３３０による積層構造になっている。図３４に示されるように、第１半導体層３１０には、１つの第１壁部３４０と、２つの第２壁部３５０と、１つの接続部３１１と、２つの接続部３１２と、周辺部３１５とが画定されている。
【０２０６】
第２半導体層３２０および第３半導体層３７０は、各電極３０１、３０２、各接続部３１１、３１２、および周辺部３１５のレイアウトに合わせてパターニングされている。この場合、図３５に示されるように、第２半導体層３２０および第３半導体層３７０のうち各壁部３４０、３５０に対応する部分については、第２半導体層３２０は第１壁部３４０の第２半導体層３２０側の開口部３４６および第２壁部３５０の第２半導体層３２０側の開口部３５６を塞ぐようにパターニングされている。また、第３半導体層３７０は第１壁部３４０の第３半導体層３７０側の開口部３４８および第２壁部３５０の第３半導体層３７０側の開口部３５８を塞ぐようにパターニングされている。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７は例えば真空に封止されている。なお、第５実施形態と同様に、各底部３７１、３７５の上には、エッチングストッパ層である絶縁膜３７２が残されている。
【０２０７】
そして、図３４に示されるように、第１電極３０１を２つの第２電極３０２で挟むように各電極３０１、３０２が配置されている。これにより、第１壁部３４０の一方のダイヤフラム３４１と一方の第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが対向配置されている。また、第１壁部３４０の他方のダイヤフラム３４２と他方の第２壁部３５０の一方のダイヤフラム３５１とが対向配置されている。これにより、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と一方の第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と一方の第２電極３０２との間の静電容量が検出される。また、対向配置された第１壁部３４０のダイヤフラム３４２と他方の第２壁部３５０のダイヤフラム３５１との間の距離に応じた第１電極３０１と他方の第２電極３０２との間の静電容量が検出される。
【０２０８】
また、電極層３００つまり第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０には第１支持部３０３と第２支持部３０４とが形成されている。このうち第１支持部３０３は、第１電極３０１の各連結部３４３、３４４側に設けられ、各連結部３４３、３４４に連結されている。各連結部３４３、３４４と第１支持部３０３との間は梁で繋がっている。一方、第２支持部３０４は、第２電極３０２の各連結部３５３、３５４側に設けられ、各連結部３５３、３５４に連結されている。各連結部３５３、３５４と第２支持部３０４との間は梁で繋がっている。
【０２０９】
このように各電極３０１、３０２が各支持部３０３、３０４でそれぞれ支持されていることにより、図３５に示されるように、各電極３０１、３０２が絶縁層２００に対して離間している。つまり、各底部３７１、３７５の下部の第８絶縁層２９０が除去され、各電極３０１、３０２が絶縁層２００から浮いている。このため、各電極３０１、３０２が絶縁層２００に接触していることによって形成される寄生容量の影響が低減される。
【０２１０】
そして、第１支持部３０３は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。また、第３半導体層３７０のうち接続部３１１の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７４を介して配線パターン２０２に電気的に接続されている。これにより、図３４に示されるように、第１電極３０１は第１支持部３０３および配線パターン２０２を介して接続部３１１に電気的に接続されている。
【０２１１】
同様に、第２支持部３０４は絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７３を介して配線パターン２０２に電気的に接続され、接続部３１２はコンタクト部３７４を介して配線パターン２０３に電気的に接続されている。これにより、第２電極３０２は第２支持部３０４および配線パターン２０３を介して接続部３１２に電気的に接続されている。
【０２１２】
さらに、周辺部３１５は、各電極３０１、３０２の周囲および各接続部３１１、３１２の周囲を一周して囲むようにレイアウトされている。そして、第３半導体層３７０のうち周辺部３１５の下部に形成された部分は、絶縁層２００に形成されたコンタクト部３７６を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。
【０２１３】
第２半導体層３２０のうち各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する部分の上には、外部と電気的に接続するためのパッド３３１〜３３３が設けられている。以上が、本実施形態に係る力学量検出装置の構成である。
【０２１４】
次に、図３４および図３５に示された力学量検出装置の製造方法について、図３６〜図４０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０２１５】
まず、図３６（ａ）に示す工程では、半導体基板１００として、ｎ＋型単結晶シリコン基板を用意し、この単結晶シリコン基板の上に第６絶縁層２７０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法や熱酸化により形成する。また、第６絶縁層２７０の上に第７絶縁層２８０としてＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法により形成する。さらに、第７絶縁層２８０の上にｎ＋型のポリシリコン層を形成してパターニングすることにより、各配線パターン２０２、２０３を形成する。
【０２１６】
図３６（ｂ）に示す工程では、図２７（ａ）に示す工程と同様に、第７絶縁層２８０の上に第８絶縁層２９０としてＳｉＯ２膜をＣＶＤ法等により形成することで絶縁層２００を構成する。また、絶縁層２００のうち周辺部３１５、各壁部３４０、３５０に連結された各支持部３０３、３０４、および接続部３１１、３１２に対応する位置にコンタクト穴２０４を形成する。
【０２１７】
図３７（ａ）に示す工程では、図２７（ｂ）に示す工程と同様に、コンタクト穴２０４を埋めるように絶縁層２００の上にｎ＋型のポリシリコン層を形成することで、配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されるコンタクト部３７３、３７４、３７６と第３半導体層３７０とを形成する。また、第３半導体層３７０の上に、ＣＶＤ法等により絶縁膜３７２としてＳｉ３Ｎ４膜を形成し、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７の底面となる部分が残るようにパターニングする。
【０２１８】
そして、図３７（ｂ）に示す工程では、図２８に示す工程と同様に、第３半導体層３７０の上に、絶縁膜３７２を覆うように第１半導体層３１０としてｎ＋型のポリシリコン層を形成する。
【０２１９】
図３８に示す工程では、例えば図２９に示す工程と同様に、ドライエッチング等により第１半導体層３１０および第２半導体層３２０にトレンチ３６０を形成する。そして、各壁部３４０、３５０を形成する際のエッチングはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２で停止し、各壁部３４０、３５０の下部に各底部３７１、３７５が残された状態となる。また、第１半導体層３１０および第２半導体層３２０は、絶縁層２００に達するトレンチ３６０により、各壁部３４０、３５０、各支持部３０３、３０４、各接続部３１１、３１２、および周辺部３１５に画定される。
【０２２０】
図３９に示す工程では、例えば図３０に示す工程と同様に、真空中で第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０としてｎ＋型のポリシリコン層を形成し、各壁部３４０、３５０の各中空部３４７、３５７を封止する。また、図３１および図３２に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０を形成してパターニングすることによりパッド３３１〜３３３を形成し、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０等に対応する部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。
【０２２１】
図４０に示す工程では、まず、図３３に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。続いて、レジスト３６１をマスクとして利用して、第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０に形成されたトレンチ３６０を介して、絶縁層２００のうち第８絶縁層２９０をエッチングする。この場合、第８絶縁層２９０のうち各底部３７１、３７５の下部に位置する部分を除去する。これにより、第１壁部３４０、第１底部３７１、および第１蓋部３２１で構成される第１電極３０１を絶縁層２００から離間させると共に、第２壁部３５０、第２底部３７５、および第２蓋部３２２で構成される第２電極３０２を絶縁層２００から離間させる。
【０２２２】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図３４および図３５に示される力学量検出装置が完成する。
【０２２３】
以上説明したように、本実施形態では、第１電極３０１および第２電極３０２を絶縁層２００に接触させずに絶縁層２００から浮遊させている。このため、第１電極３０１と絶縁層２００とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減でき、第２電極３０２と絶縁層２００とが接触していることによって形成される寄生容量の影響を低減できる。また、第１電極３０１および第２電極３０２に対する周辺部分の応力からの影響を低減できる。
【０２２４】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２２５】
図４１は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４２は、図４１のＣ−Ｃ’断面図である。
【０２２６】
まず、図４１に示されるように、各接続部３１１、３１２および周辺部３１５に対応する部分にはパッド３３１〜３３３が設けられていない。すなわち、本実施形態では電極層３００側ではなく、半導体基板１００側と外部とを接続する構造となっている。このため、第１半導体層３１０に形成された接続部３１１、３１２は外部と電気的に接続されることはなく、各接続部３１１、３１２はダミーの部分となっている。
【０２２７】
具体的には、図４２に示されるように、半導体基板１００は、絶縁層２００が形成された面とは反対側の面に絶縁膜１１０を有している。そして、半導体基板１００および絶縁膜１１０のうち配線パターン２０２に対応した部分に配線パターン２０２に達する孔部１０１が設けられ、この孔部１０１の壁面に絶縁膜１１１が形成されている。そして、この絶縁膜１１１の上に一端が配線パターン２０２に電気的に接続された第１貫通電極部１１２が設けられている。また、第１貫通電極部１１２の他端には、ボンディングボールバンプ１１３が形成されている。
【０２２８】
同様に、半導体基板１００および絶縁膜１１０のうち配線パターン２０３に対応した部分に配線パターン２０３に達する孔部１０２が設けられ、この孔部１０２の壁面に絶縁膜１１４が形成されている。そして、この絶縁膜１１４の上に一端が配線パターン２０３に電気的に接続された第２貫通電極部１１５が設けられている。また、第２貫通電極部１１５の他端には、ボンディングボールバンプ１１６が形成されている。
【０２２９】
そして、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分に半導体基板１００に達する孔部１０３が設けられ、この孔部１０３に一端が半導体基板１００に電気的に接続された第３貫通電極部１１７が設けられている。また、第３貫通電極部１１７の他端には、ボンディングボールバンプ１１８が形成されている。
【０２３０】
さらに、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分にダミーボールバンプ１１９が形成されている。このダミーボールバンプ１１９は、各ボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８をセラミックモジュール基板やプリント配線基板等に直接実装する際に力学量検出装置が傾いてしまうのを防止するためのバランス用バンプである。図４１に示されるように、ダミーボールバンプ１１９は周辺部３１５や接続部３１１、３１２等の上に複数形成されている。
【０２３１】
上記の各貫通電極部１１２、１１５、１１７やボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８およびダミーボールバンプ１１９は、半導体基板１００の上に絶縁層２００を形成した後に形成しても良いし、絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２等を形成した後に形成しても良い。
【０２３２】
以上のように、半導体基板１００側に貫通電極部１１２、１１５、１１７を設けることで、力学量検出装置を配線基板等に直接実装することが可能となる。
【０２３３】
（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について説明する。図４３は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４４は、図４３のＤ−Ｄ’断面図である。
【０２３４】
図４４に示されるように、本実施形態では、絶縁膜１１０のうち周辺部３１５に対応した部分において、ダミーボールバンプ１１９よりも外側に気密リング１２０が形成されている。この気密リング１２０は、図４３に示されるように、ダミーボールバンプ１１９の他、第１半導体層３１０に形成された各接続部３１１、３１２や各電極３０１、３０２等を一周して囲んだ環状になっている。
【０２３５】
これにより、力学量検出装置を配線基板等に実装すると、気密リング１２０がボンディングボールバンプ１１３、１１６、１１８を外部雰囲気から保護することができる。
【０２３６】
なお、第７実施形態や第８実施形態では、第１貫通電極部１１２および第２貫通電極部１１５を各配線パターン２０２、２０３に電気的に接続していたが、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けずに第１貫通電極部１１２および第２貫通電極部１１５を各電極３０１、３０２の連結部３４３、３５３に直接電気的に接続しても良い。これによると、接続部３１１、３１２等を形成しなくても良いので、製造コストを低減することができる。
【０２３７】
（第９実施形態）
本実施形態では、第１〜第８実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２３８】
図４５は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４６は図４５のＥ−Ｅ’断面図であり、図４７は図４５のＦ−Ｆ’断面図である。
【０２３９】
図４６および図４７に示されるように、本実施形態では電極層３００の上にキャップ５００が設けられている。キャップ５００は、各電極３０１、３０２への水や異物等の混入を防止するものである。キャップ５００のうち各電極３０１、３０２が設けられた領域に対向する部分すなわち電極層３００に向けられた面の一部が凹んだ凹部５１０が設けられている。
【０２４０】
この凹部５１０は、キャップ５００が電極層３００に接合された際にキャップ５００が各電極３０１、３０２に接触してしまうことを防止するために設けられている。そして、キャップ５００の一面が周辺部３１５に貼り合わされることで、各電極３０１、３０２がキャップ５００の凹部５１０と周辺部３１５と絶縁層２００とで構成された空間部６００に配置される。キャップ５００としては例えばｎ＋型の単結晶シリコン基板が採用される。
【０２４１】
また、図４７に示されるように、半導体基板１００および絶縁層２００のうちキャップ５００の凹部５１０に対応する位置に、半導体基板１００および絶縁層２００を貫通する下部圧力導入孔１３０が設けられている。さらに、周辺部３１５には、下部圧力導入孔１３０と空間部６００とを繋ぐ下部圧力導入孔３１９が設けられている。
【０２４２】
このうち、周辺部３１５に設けられた下部圧力導入孔３１９は、図４５に示されるように、各電極３０１、３０２を画定するトレンチ３６０が各電極３０１、３０２から離れた周辺部３１５に延長された孔である。また、半導体基板１００および絶縁層２００に設けられた下部圧力導入孔１３０は、周辺部３１５に設けられた下部圧力導入孔３１９に対応する位置に設けられている。
【０２４３】
このような構造では、下部圧力導入孔１３０、３１９を介して外部の圧力が空間部６００に導入されるので、空間部６００と各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて、圧力を検出することができる。
【０２４４】
上記の下部圧力導入孔１３０、３１９は以下のように形成することができる。まず、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９については、上述のように第１半導体層３１０および第２半導体層３２０に各壁部３４０、３５０等を形成する際に同時に形成する。
【０２４５】
一方、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０については、半導体基板１００のうち絶縁層２００とは反対側の面に所定のマスクを形成し、例えばＫＯＨ液等による異方性エッチングにより単結晶シリコン基板である半導体基板１００をエッチングする。半導体基板１００として（１００）面の基板を使用した場合、ピラミッド状の孔を形成できる。この後、半導体基板１００から露出した絶縁層２００をエッチングすることにより、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０を周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９に繋げることができる。
【０２４６】
また、キャップ５００については、予め凹部５１０を形成したキャップ５００を用意する。キャップ５００についてもウェハで形成するので、多数の凹部が形成されたウェハを用意することとなる。ウェハはｎ＋型の単結晶シリコン基板である。そして、キャップ５００を周辺部３１５に常温直接接合することにより、各電極３０１、３０２をキャップ５００で覆うことができる。
【０２４７】
キャップ５００は周辺部３１５つまり第１半導体層３１０および第２半導体層３２０と同電位となるので、シールド層として機能する。これにより、各電極３０１、３０２を外部ノイズから保護することができる。
【０２４８】
以上のように、周辺部３１５にキャップ５００を設け、半導体基板１００側から圧力媒体を空間部６００に導入することにより、圧力媒体の圧力を検出することができる。なお、半導体基板１００、絶縁層２００および周辺部３１５に下部圧力導入孔１３０、３１９を設けずにキャップ５００に空間部６００と外部とを繋ぐ貫通孔を設けても良い。この構造については、後で説明する。
【０２４９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、下部圧力導入孔１３０、３１９が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２５０】
（第１０実施形態）
本実施形態では、第９実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２５１】
図４８は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図４９は図４８のＧ−Ｇ’断面図である。本実施形態において、電極層３００側の平面構造は第１実施形態と同様である。また、図４９に示されるように周辺部３１５にキャップ５００が設けられた構造は第９実施形態と同様である。しかしながら、本実施形態では、空間部６００は真空等、所定の圧力となるようにキャップ５００により気密封止されている。なお、本実施例では図面が複雑になるのでキャップ５００の部分は図示していないが図４５のキャップ５００と同等である。
【０２５２】
そして、図４９に示されるように、半導体基板１００は、絶縁層２００に達する下部圧力導入孔１３０を有している。この下部圧力導入孔１３０は、図４８に示されるように、半導体基板１００のうち各電極３０１、３０２が設けられた領域に対応する部分に設けられている。
【０２５３】
また、絶縁層２００は、各電極３０１、３０２と半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０とを繋ぐ下部圧力導入孔２０７を有している。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７は下部圧力導入孔１３０、２０７を介して外部とそれぞれ接続される。したがって、各電極３０１、３０２は、空間部６００と各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて圧力を検出することとなる。上述のように、空間部６００は真空とされているので、本実施形態に係る力学量検出装置を絶対圧型の圧力センサとして用いることができる。
【０２５４】
次に、図４８および図４９に示された力学量検出装置の製造方法について、図５０を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。なお、製造方法の各工程については第１実施形態で詳しく述べたので、ここでは主に要点を説明する。
【０２５５】
図５０（ａ）に示す工程では、上述のように、半導体基板１００の上に絶縁層２００を形成する。この場合、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０をプラズマＳｉＮ膜で形成する。これにより、絶縁層２００に掛かる応力を０近辺に設定できる。または、第１絶縁層２１０および第２絶縁層２２０として、引っ張り応力となるＳｉ３Ｎ４膜をＬＰＣＶＤ法で形成しても良い。
【０２５６】
そして、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成し、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成して各壁部３４０、３５０等を形成する。さらに、第１半導体層３１０の上に、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７に通じるフィルムレジスト等のマスク３６２を形成する。
【０２５７】
続いて絶縁層２００のうちマスク３６２で覆われていない部分、すなわち各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７に露出する部分を除去する。これにより、絶縁層２００に下部圧力導入孔２０７を形成する。そして、図５０（ｂ）に示す工程ではマスク３６２を除去する。この後、また、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０を形成してパターニングすることにより、各壁部３４０、３５０に各蓋部３２１、３２２を形成する。
【０２５８】
そして、図５１に示す工程では、半導体基板１００のうち絶縁層２００を形成した面とは反対側の面にアルカリエッチング等により所定の深さの孔を形成し、続いてドライエッチング等により残りの部分を除去する２段階のエッチングを行う。これにより、絶縁層２００に達すると共に絶縁層２００の下部圧力導入孔２０７に通じる下部圧力導入孔１３０を半導体基板１００に形成する。
【０２５９】
また、真空中で周辺部３１５にキャップ５００を常温直接接合し、各電極３０１、３０２等を空間部６００に気密封止する。この後、ウェハを個々の力学量検出装置に分割することで、図４８および図４９に示される構造が完成する。なお、キャップ５００の接合は下部圧力導入孔１３０の形成前に作製しておいても良い。
【０２６０】
以上説明したように、キャップ５００で各電極３０１、３０２を真空の空間部６００に気密封止すると共に、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７に半導体基板１００側から下部圧力導入孔１３０、２０７を介して圧力媒体を導入することができる。これにより、力学量検出装置により絶対圧を検出することができる。
【０２６１】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、絶縁層２００の下部圧力導入孔２０７が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２６２】
（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について説明する。図５２は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、第１０実施形態で示された構造に対して、キャップ５００には空間部６００と外部とを繋ぐ圧力導入孔５２０が設けられている。
【０２６３】
このような構造によると、キャップ５００の圧力導入孔５２０を介して外部の圧力が空間部６００に導入される一方、半導体基板１００および絶縁層２００の下部圧力導入孔１３０、２０７を介して外部の圧力が各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７に導入される。したがって、各電極３０１、３０２は、空間部６００と各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７との圧力差に応じて圧力を検出することができる。このように、本実施形態に係る力学量検出装置を相対圧型の圧力センサとして用いることができる。
【０２６４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、キャップ５００の圧力導入孔５２０が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２６５】
（第１２実施形態）
本実施形態では、第１１実施形態と異なる部分について説明する。図５３は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、図４８のＧ−Ｇ’断面に相当する図である。
【０２６６】
図５３に示されるように、キャップ５００には複数のアコースティックホール５３０が形成されている。このアコースティックホール５３０は、第１１実施形態で示されたキャップ５００の圧力導入孔５２０と同様に、空間部６００と外部とを繋ぐ孔である。
【０２６７】
このような構成によると、力学量検出装置をマイクロフォンとして用いることができる。具体的には、キャップ５００側から音声等の音響振動がアコースティックホール５３０を介して空間部６００に伝達され、各電極３０１、３０２で音響振動が検出される。
【０２６８】
上述のように、各電極３０１、３０２を構成する各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直に立てられているので、小型のマイクロフォンとして利用することができる。
【０２６９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、キャップ５００のアコースティックホール５３０が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０２７０】
（第１３実施形態）
本実施形態では、第１２実施形態と異なる部分について説明する。図５４は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２が交互に複数設けられている。これにより、隣同士の電極で圧力を検出する構成となる。
【０２７１】
また、絶縁層２００には各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７と下部圧力導入孔１３０とを繋ぐ下部圧力導入孔２０７がそれぞれ設けられている。
【０２７２】
そして、本実施形態では、周辺部３１５とこの周辺部３１５の下部の絶縁層２００とを貫通し、半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０と空間部６００とを繋ぐベントホール３０５が設けられている。ベントホール３０５は各電極３０１、３０２の周囲に配置され、ドット状またはライン状に設けられている。
【０２７３】
また、キャップ５００のうちベントホール３０５に対向する部分にはアコースティックホール５３０は設けられていない。このため、半導体基板１００側からベントホール３０５に音響振動が伝達されると、キャップ５００の凹部５１０が音響振動の壁となるので、音響抵抗を高くすることができる。これにより、低周波特性を向上させることができる。
【０２７４】
（第１４実施形態）
本実施形態では、第１３実施形態と異なる部分について説明する。図５５は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図である。この図に示されるように、交互に配置された複数の各電極３０１、３０２のうちの一部の各蓋部３２１、３２２が開口している。これにより、蓋部３２１、３２２が開口した壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７が半導体基板１００の下部圧力導入孔１３０だけでなく空間部６００にも通じる。つまり、蓋部３２１、３２２が開口した電極３０１、３０２がベントホール３０５として機能する。
【０２７５】
そして、キャップ５００のうち開口した蓋部３２１、３２２に対向する部分にはアコースティックホール５３０が形成されていない。このため、半導体基板１００側からベントホール３０５である中空部３４７、３５７を通じて伝達した音響振動はキャップ５００の凹部５１０に当たるので、音響抵抗を高くすることができ、低周波特性を向上させることができる。
【０２７６】
また、上述のように、各電極３０１、３０２の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を絶縁層２００の一面２０１に対して垂直方向に形成しているので、絶縁層２００の一面２０１の面方向に形成するダイヤフラムよりも面積を大きくとることができ、力学量検出装置の小型化が可能である。さらに、各電極３０１、３０２の各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の厚さを変えたもの、ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の振動膜の大きさ（つまり変形する領域）を変えたもの等を電極層３００に形成することができるので、音響周波数の最適設計が可能となる。さらに、電極層３００に同じ特性のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を複数個設けることで１つの装置でステレオ録音、指向性向上、ノイズキャンセル等が可能となる。
【０２７７】
（第１５実施形態）
本実施形態では、第１〜第１４実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０２７８】
図５６は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図５７は図５６のＨ−Ｈ’断面図である。そして、図５８（ａ）は各電極３０１、３０２の斜視図であり、図５８（ｂ）は各電極３０１、３０２の上面図である。
【０２７９】
図５７に示されるように、絶縁層２００の上に設けられた電極層３００は、第１半導体層３１０と金属層３３０とで構成されている。
【０２８０】
また、図５６に示されるように、本実施形態では第１電極３０１はダイヤフラム３４１および連結部３４３で構成され、第２電極３０２はダイヤフラム３５１および連結部３５３で構成されている。各ダイヤフラム３４１、３５１は、図５７に示されるように、絶縁層２００の一面２０１に垂直に立てられて設けられている。
【０２８１】
そして、図５８（ｂ）に示されるように、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とは対向配置されており、第１電極３０１のダイヤフラム３４１の端部と第２電極３０２とダイヤフラム３５１の端部とが対向配置された第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６で連結されている。つまり、各ダイヤフラム３４１、３５１が各絶縁壁部３４０、３５０の間に並行に位置して各絶縁壁部３４０、３５０に接続されている。これにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１、第２電極３０２とダイヤフラム３５１、第１絶縁壁部３０５、および第２絶縁壁部３０６により中空筒状の第３壁部３８０が構成されている。
【０２８２】
なお、第１電極３０１のダイヤフラム３４１の端部および第２電極３０２とダイヤフラム３５１の端部は、各ダイヤフラム３４１、３５１において絶縁層２００の一面２０１に垂直な側面のうち各ダイヤフラム３４１、３５１が並べられた方向に対して平行な側面部分である。
【０２８３】
そして、図５７に示されるように、第３壁部３８０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３８１を閉じる第３蓋部３８２が設けられ、第３壁部３８０の中空部３８３が例えば真空に封止されている。
【０２８４】
これにより、図５８（ａ）に示されるように、第１電極３０１および第２電極３０２は、それぞれが絶縁層２００、各絶縁壁部３４０、３５０、および第３蓋部３８２により囲まれた状態となる。このため、各電極３０１、３０２は物体として分離され、電気的にも分離されている。このため、各電極３０１、３０２に電極として機能させるための不純物領域を形成する必要はない。
【０２８５】
そして、絶縁層２００には、上述のように、第１電極３０１の連結部３４３と一方の接続部３１１とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン２０２と、第２電極３０２の連結部３５３と他方の接続部３１２とを繋ぐようにパターニングされた配線パターン２０３とが設けられている。図５６および図５７に示されるように、各連結部３４３、３５３はコンタクト部３４５、３５５を介してそれぞれ配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されている。また、各接続部３１１、３１２はコンタクト部３１６、３１７を介してそれぞれ配線パターン２０２、２０３に電気的に接続されている。そして、各接続部３１１、３１２のパッド３３１、３３２にワイヤ等が接続されることで、各電極３０１、３０２は配線パターン２０２、２０３および接続部３１１、３１２を介して外部回路と電気的に接続可能になっている。
【０２８６】
本実施形態では、図５６に示されるように、上記のような各電極３０１、３０２の組み合わせが２組設けられ、点対称に配置されている。各組の間にはダミー壁部３１４が設けられている。また、周辺部３１５は第３壁部３８０の周囲を一周して囲むように環状に設けられ、図５７に示されるように、コンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。そして、周辺部３１５はパッド３３３を介して外部に接続される。なお、接続部３１１、３１２の隣には上述のようにダミー接続部３１３も設けられている。
【０２８７】
ここで、各絶縁壁部３４０、３５０は、各電極３０１、３０２を連結しているが、周辺部３１５にも接触している。言い換えると、周辺部３１５は各絶縁壁部３４０、３５０を保持した状態になっている。これにより、各絶縁壁部３４０、３５０の強度を維持することができる。
【０２８８】
このような構成によると、各電極３０１、３０２に圧力が加わったとき、第３壁部３８０の中空部３８３と第３壁部３８０の外部との圧力差に応じて、対向配置された各ダイヤフラム３４１、３５１がそれぞれ変形する。この様子を図５９に示す。この図に示されるように、各ダイヤフラム３４１、３５１は絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形する。したがって、この各ダイヤフラム３４１、３５１が変形したことにより変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量に基づいて圧力を検出することとなる。
【０２８９】
次に、図５６〜図５８に示された力学量検出装置の製造方法について、図６０〜図６５を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０２９０】
まず、図６０に示す工程では、図４、図５に示す工程と同様に、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成し、第１半導体層３１０の上に金属層３３０を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０２９１】
この後、図６１に示す工程では、第１半導体層３１０のうち各絶縁壁部３４０、３５０の形成予定位置に絶縁層２００に達する第１トレンチ３６３を形成する。この後、この第１トレンチ３６３に例えばＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜等の絶縁材料をＣＶＤ法等で埋め込む。そして、第１半導体層３１０上の絶縁材料を除去することで第１トレンチ３６３内のみに絶縁材料を残す。これにより、第１絶縁壁部３４０および第２絶縁壁部３５０が形成される。
【０２９２】
なお、図６１では各絶縁壁部３４０、３５０の部分に斜線ハッチングを付けてある。また、各パッド３３１〜３３３を省略している。図６３についても同様である。
【０２９３】
続いて、図６２に示す工程では、第１半導体層３１０に第２トレンチ３６４を形成する。これにより、図６３に示されるように、第１半導体層３１０が各ダイヤフラム３４１、３５１や接続部３１１、３１２等に画定される。すなわち、第１半導体層３１０の一部が第２トレンチ３６４によって分離され、各絶縁壁部３４０、３５０の間に配置されると共に各絶縁壁部３４０、３５０に接続されて各ダイヤフラム３４１、３５１となる。各ダイヤフラム３４１、３５１は対向配置され、絶縁層２００の一面２０１に対して垂直方向に形成される。こうして、各ダイヤフラム３４１、３５１と各ダイヤフラム３４１、３５１を連結する各絶縁壁部３４０、３５０とで中空筒状の第３壁部３８０を得る。そして、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５に接触することで保持された状態となる。
【０２９４】
図６４に示す工程では、第１半導体層３１０の表面全体にプラズマＣＶＤ法等により絶縁膜３８４としてＳｉＮ膜を真空中で形成し、第１半導体層３１０のうち第２トレンチ３６４によって開口した部分を塞ぐ。これにより、第３壁部３８０の中空部３８３は真空に封止される。この後、絶縁膜３８４のうち第３壁部３８０で囲まれた中空部３８３を覆う部分の上にレジスト３６１を形成する。
【０２９５】
そして、図６５に示す工程では、このレジスト３６１をマスクとして絶縁膜３８４をエッチングすることにより、第３壁部３８０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３８１を閉じる第３蓋部３８２を形成する。
【０２９６】
この後、レジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図５６〜図５８に示される力学量検出装置が完成する。
【０２９７】
なお、本実施形態に係る構造についても、図６６に示されるように周辺部３１５に常温直接接合等でキャップ５００を設けることで、各電極３０１、３０２を保護することができる。
【０２９８】
また、第９実施形態と同様に、絶縁層２００および周辺部３１５に空間部６００と外部とを繋ぐ下部圧力導入孔１３０、３１９を設け、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて絶対圧を検出することができる。
【０２９９】
一方、空間部６００をキャップ５００で真空等に気密封止し、半導体基板１００および絶縁層２００に第３壁部３８０の中空部３８３と外部とをそれぞれ繋ぐ下部圧力導入孔１３０、２０７を設け、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて絶対圧を検出するもできる。
【０３００】
他方、図６６に示されるようにキャップ５００に空間部６００と外部とを繋ぐ圧力導入孔５２０を設けると共に、半導体基板１００および絶縁層２００に第３壁部３８０の中空部３８３と外部とをそれぞれ繋ぐ下部圧力導入孔１３０、２０７を設ける。そして、空間部６００と第３壁部３８０の中空部３８３との圧力差に応じて相対圧を検出しても良い。この場合、キャップ５００にアコースティックホール５３０を設けることで力学量検出装置をマイクロフォンとして利用することもできる。
【０３０１】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。また、第３壁部３８０が特許請求の範囲の「壁部」に対応し、第３蓋部３８２が特許請求の範囲の「蓋部」に対応する。
【０３０２】
（第１６実施形態）
本実施形態では、第１５実施形態と異なる部分について説明する。図６７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。この図に示されるように、本実施形態では、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５に接触しておらず、各絶縁壁部３４０、３５０と周辺部３１５との間は第２トレンチ３６４により分離されている。これによると、各絶縁壁部３４０、３５０は周辺部３１５の影響を全く受けなくなるので、各電極３０１、３０２に対する周辺部３１５からの応力を緩和することができる。
【０３０３】
（第１７実施形態）
本実施形態では、第１〜第１６実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、各電極３０１、３０２は接続部３１１、３１２を介して外部回路と電気的に接続される構造になっていたが、本実施形態では連結部３４３、３５３を介して外部回路と直接電気的に接続される構造となっている。
【０３０４】
図６８は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図６９は、図６８のＩ−Ｉ’断面図である。
【０３０５】
本実施形態では絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３は不要となるので、図６９に示されるように、絶縁層２００は例えばＳｉＯ２膜等の１つの膜で構成されている。そして、絶縁層２００の一面２０１に電極層３００として第１半導体層３１０および第２半導体層３２０が形成され、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５に画定されている。例えば、各電極３０１、３０２の組は２組設けられている。
【０３０６】
そして、図６８に示されるように、第１電極３０１において各ダイヤフラム３４１、３４２を連結する一方の連結部３４３の上にパッド３３１が設けられている。また、第２電極３０２において各ダイヤフラム３５１、３５２を連結する一方の連結部３５３の上にパッド３３２が設けられている。各パッド３３１、３３２にはワイヤ等が接続され、各電極３０１、３０２は連結部３４３、３５３から外部に電気的に接続されるようになっている。
【０３０７】
また、周辺部３１５は、図６９に示されるように、コンタクト部３１８を介して半導体基板１００に電気的に接続されている。また、図６８に示されるように、周辺部３１５の上にパッド３３３が設けられている。これにより、パッド３３３にボンディングワイヤ等が接続され、周辺部３１５および半導体基板１００が外部に電気的に接続されるようになっている。
【０３０８】
次に、図６８および図６９に示された力学量検出装置の製造方法について、図７０および図７１を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３０９】
まず、図７０（ａ）に示す工程では、例えば図４および図５に示す工程と同様に、半導体基板１００として単結晶シリコン基板を用意し、この半導体基板１００の上に絶縁層２００としてＳｉＯ２膜を形成する。そして、絶縁層２００のうち周辺部３１５に対応した位置に半導体基板１００に達するコンタクト穴２０４を形成する。
【０３１０】
続いて、図７０（ｂ）に示す工程では、例えば図５に示す工程と同様に、コンタクト穴２０４にポリシリコンを埋め込むと共に、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０としてポリシリコン層を形成する。
【０３１１】
この後、図７０（ｃ）に示す工程では、例えば図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。
【０３１２】
図７１（ａ）に示す工程では、例えば図７に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に、第２半導体層３２０としてポリシリコン層を例えばＬＰＣＶＤ法等により形成する。これにより、トレンチ３６０の開口部が閉塞するように第２半導体層３２０を形成でき、各壁部３４０、３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６、３５６を閉じて各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を封止する。
【０３１３】
また、例えば図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ層を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。この後、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０および周辺部３１５の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆する。この場合、第２半導体層３２０のうち各中空部３４７、３５７に対応する部分もレジスト３６１で覆う。
【０３１４】
次に、図７１（ｂ）に示す工程では、例えば図９に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。これにより、第１壁部３４０の開口部３４６を塞ぐ第１蓋部３２１と第２壁部３５０の開口部３５６を塞ぐ第２蓋部３２２とを形成でき、第１電極３０１および第２電極３０２が構成される。
【０３１５】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図６８および図６９に示される力学量検出装置が完成する。
【０３１６】
以上のような構成によると、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３が不要となり、もちろん第１半導体層３１０に各接続部３１１、３１２も不要となる。このため、構造の簡素化や小型化が可能となる。また、構造が簡素化されるので、製造コストを低減することもできる。
【０３１７】
（第１８実施形態）
本実施形態では、第１７実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０として単結晶シリコン基板を用いて力学量検出装置を製造する。
【０３１８】
すなわち、図７０（ａ）に示す工程の後、図７２（ａ）に示す工程では、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０として（１００）面の単結晶シリコン基板を直接接合し、所定の厚さまで研削等する。これにより、絶縁層２００に設けられたコンタクト穴２０４は第１半導体層３１０で覆われる。
【０３１９】
続いて、図７２（ｂ）に示す工程では、第１半導体層３１０をエッチングする。このとき、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２がそれぞれ対向する面が（１１０）面となるようにエッチングする。また、第１半導体層３１０のうちコンタクト穴２０４に対応する位置にもトレンチ３６０を形成し、トレンチ３６０とコンタクト穴２０４とが通じるようにする。このときのエッチングにより、コンタクト穴２０４に露出する半導体基板１００も少しエッチングされる。
【０３２０】
この後、図７２（ｃ）に示す工程では、図７１（ａ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０を形成する。本工程では、第２半導体層３２０として単結晶シリコンを形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を塞ぐ。
【０３２１】
図７３（ａ）に示す工程では、第２半導体層３２０のうち絶縁層２００のコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を覆う部分を開口する。そして、例えば図８に示す工程と同様に、第２半導体層３２０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成する。このＡｌ膜は、コンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０の壁面、コンタクト穴２０４の壁面、およびコンタクト穴２０４に露出する半導体基板１００の上にも形成される。このように、コンタクト穴２０４の壁面に形成されたＡｌ膜が周辺部３１５のパッド３３３となる。
【０３２２】
図７３（ｂ）に示す工程では、図７１（ａ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各壁部３４０、３５０および周辺部３１５の上に形成された部分が残されるように第２半導体層３２０をレジスト３６１で被覆し、第２半導体層３２０のうちレジスト３６１から露出した部分を除去する。これにより、第１電極３０１および第２電極３０２が構成される。
【０３２３】
この後、第２半導体層３２０の上のレジスト３６１を除去し、ウェハを力学量検出装置毎に分割する。こうして、図６８および図６９に示される力学量検出装置が完成する。
【０３２４】
このように、半導体基板１００に達するようにＡｌ膜を形成することで、半導体基板１００を確実に外部に電気的に接続できる。また、トレンチ３６０を完全に埋め込まなくても良いので、半導体基板１００に接触するパッド３３３を容易に形成することができる。
【０３２５】
（第１９実施形態）
本実施形態では、第１〜第１８実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０の上に絶縁体で構成された蓋となる層を設け、第１半導体層３１０を絶縁層２００とこの蓋の層とで挟んだ構造となっている。
【０３２６】
図７４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図７５は、図７４のＪ−Ｊ’断面図である。
【０３２７】
図７４に示されるように、力学量検出装置の平面構造つまり第１半導体層３１０の平面構造は第１７実施形態で示された構造（図６８参照）とほぼ同じである。しかしながら、本実施形態では、第９実施形態と同様に、周辺部３１５に下部圧力導入孔３１９が設けられている。このため、周辺部３１５は図６８に示された周辺部３１５の幅よりも少し広げられている。
【０３２８】
また、図７５に示されるように、第１半導体層３１０の上にはＳｉＯ２膜等の絶縁蓋層３９０が形成されている。これにより、第１壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じられると共に第２壁部３５０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３５６が閉じられている。これによると、第１壁部３４０のみで第１電極が構成され、第２壁部３５０のみで第２電極３０２が構成される。
【０３２９】
さらに、第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０が形成されたことにより、第１半導体層３１０のトレンチ３６０が塞がれ、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０が形成されている。そして、絶縁蓋層３９０には、空間部６１０と外部とを繋ぐ圧力導入孔３９１が設けられている。これにより、絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１および周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９を介して空間部６１０に外部圧力が導入される。そして、トレンチ３６０が圧力導入通路となる。
【０３３０】
なお、図７４に示されるように、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９および絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１はそれぞれ２箇所設けられている。一方の下部圧力導入孔３１９および圧力導入孔３９１は空間部６１０に導入された圧力媒体の逃げ穴として機能する。もちろん、下部圧力導入孔３１９および圧力導入孔３９１は１個でも良いし、３個以上設けても良い。
【０３３１】
また、図７５に示されるように、絶縁蓋層３９０のうち各電極３０１、３０２の連結部３４３、３５３および周辺部３１５に対応する部分にコンタクト穴３９２が設けられ、このコンタクト穴３９２を埋めるように各パッド３３１〜３３３が設けられている。
【０３３２】
上記の構成によると、周辺部３１５の下部圧力導入孔３１９および絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１を介して空間部６１０に圧力が導入されて各電極３０１、３０２に対して圧力が加わったとき、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７と空間部６１０の圧力との圧力差に応じて、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２がそれぞれ変形する。この各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の変形によって変化する第１電極３０１と第２電極３０２との間の静電容量を検出することにより圧力を検出できる。
【０３３３】
次に、図７４および図７５に示された力学量検出装置の製造方法について、図７６を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３３４】
まず、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成する。なお、必要に応じて第１半導体層３１０に対してＣＭＰ等の鏡面化処理を行う。
【０３３５】
続いて、図７６（ａ）に示す工程では、図７０（ｃ）に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。このとき、周辺部３１５に下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。
【０３３６】
図７６（ｂ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に、トレンチ３６０の開口部分を塞ぐように絶縁蓋層３９０としてＳｉＯ２膜等を真空中でプラズマＣＶＤ法等により形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を真空に気密封止する一方、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３３７】
また、各連結部３４３、３５３および周辺部３１５にコンタクトを取るために絶縁蓋層３９０に各連結部３４３、３５３および周辺部３１５が露出するコンタクト穴３９２をそれぞれ形成する。
【０３３８】
この後、図７６（ｃ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０の上にコンタクト穴３９２を埋めるようにＡｌ膜を形成してパターニングすることにより各パッド３３１〜３３３を形成する。そして、レジスト３６１を用いたフォトリソグラフィ・エッチング手法により絶縁蓋層３９０に下部圧力導入孔３１９に通じる圧力導入孔３９１を形成する。ここで、レーザ光によるアブレーション開口によって絶縁蓋層３９０に圧力導入孔３９１を形成しても良い。
【０３３９】
そして、レジスト３６１を除去してウェハを力学量検出装置毎に分割すれば、図７４および図７５に示される力学量検出装置が完成する。
【０３４０】
以上のように、第１半導体層３１０を絶縁蓋層３９０で覆っているので、この絶縁蓋層３９０をキャップとして機能させることができ、第１半導体層３１０に形成したエレメントを保護することができる。また、絶縁層２００に配線パターン２０２、２０３を設けない構造であるので、コスト低減を図ることができる。
【０３４１】
上記では絶縁蓋層３９０の形成をプラズマＣＶＤ法等で行ったが、シリコンと熱膨張係数の等しいガラス基板、セラミックス基板、表面に絶縁体膜（例えば熱酸化膜（ＳｉＯ２））を形成したシリコン基板等を第１半導体層３１０に常温直接接合等で接合しても良い。絶縁蓋層３９０としてシリコン基板を用いた場合はパッド３３１〜３３３の形成時にコンタクト穴３９２の側壁を絶縁膜で被覆しておく必要がある。このようにシリコン基板を用いる場合にはシリコン基板にＩＣ等の回路が形成されていても良い。
【０３４２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１半導体層３１０が特許請求の範囲の「半導体層」に対応する。また、第１壁部３４０および第２壁部３５０が特許請求の範囲の「第１電極および第２電極」に対応し、絶縁蓋層３９０の圧力導入孔３９１が特許請求の範囲の「貫通孔」に対応する。
【０３４３】
（第２０実施形態）
本実施形態では、第１９実施形態と異なる部分について説明する。図７７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。上述のように、第１半導体層３１０の上には全体に絶縁蓋層３９０が設けられている。このため、絶縁蓋層３９０の上に配線パターン３３４、３３５を自由にレイアウトすることができる。
【０３４４】
例えば、第１電極３０１と外部とを接続するためのパッド３３１から各電極３０１、３０２を横切って周辺部３１５まで配線パターン３３４をレイアウトすることができる。また、第２電極３０２と外部とを接続するためのパッド３３２同士を配線パターン３３５で接続することができる。
【０３４５】
以上のように、絶縁蓋層３９０の上にパッド３３１〜３３３の他に配線パターン３３４、３３５を形成することができ、設計の自由度を上げることもできる。
【０３４６】
（第２１実施形態）
本実施形態では、第１９、第２０実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第１半導体層３１０として単結晶シリコン基板を用いて力学量検出装置を製造する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３４７】
まず、図７８（ａ）に示す工程では、例えば図７０（ａ）に示す工程を行い、コンタクト穴２０４を設けた絶縁層２００の上に第１半導体層３１０として（１００）面の単結晶シリコン基板を直接接合し、所定の厚さまで薄膜化する。
【０３４８】
図７８（ｂ）に示す工程では、図７２（ｂ）に示す工程と同様に、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２を形成するように第１半導体層３１０をエッチングする。この場合、第１半導体層３１０のうちコンタクト穴２０４に対応する位置にもトレンチ３６０を形成し、トレンチ３６０とコンタクト穴２０４とが通じるようにする。また、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。
【０３４９】
図７８（ｃ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０としてプラズマＣＶＤ−ＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜等を真空中で形成する。これにより、各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７を塞ぐ。また、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各壁部３４０、３５０の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３５０】
次に、図７９（ａ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０のうち絶縁層２００のコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を覆う部分と各パッド３３１〜３３３形成予定位置を開口する。この後、絶縁蓋層３９０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成する。この場合、コンタクト穴２０４とコンタクト穴２０４に通じるトレンチ３６０を埋めるようにＡｌ膜を形成する。そして、絶縁蓋層３９０の上のＡｌ膜をパターニングすることにより、各パッド３３１〜３３３を形成する。
【０３５１】
図７９（ｂ）に示す工程では、例えばレーザ光によるアブレーション開口によって絶縁蓋層３９０に圧力導入孔３９１を形成する。そして、ウェハを力学量検出装置毎に分割すれば、力学量検出装置が完成する。
【０３５２】
以上のように、半導体基板１００のコンタクトを取るために、第１半導体層３１０にコンタクト穴２０４に対応するトレンチ３６０を設けてこのトレンチ３６０にＡｌ膜を埋めることにより、確実に半導体基板１００のコンタクトを取る構造が得られる。
【０３５３】
（第２２実施形態）
本実施形態では、第１〜第２０実施形態と異なる部分について説明する。特に、本実施形態では、第１７〜第２０実施形態と異なる部分について説明する。
【０３５４】
図８０は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図８１は、図８０のＬ−Ｌ’断面図である。
【０３５５】
図８１に示されるように、本実施形態では絶縁蓋層３９０としてシリコンとほぼ熱膨張係数が等しいガラス等の絶縁体基板が用いられている。このため、図７５に示された構造よりも本実施形態に係る絶縁蓋層３９０は厚いものである。また、図８０に示されるように、絶縁蓋層３９０には当該絶縁蓋層３９０を貫通するコンタクト穴３９３が各パッド３３１〜３３３に対応する位置に設けられている。これにより、各パッド３３１〜３３３に対してワイヤ等の接続が可能となっている。
【０３５６】
次に、図８０および図８１に示された力学量検出装置の製造方法について、図８２および図８３を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３５７】
図８２（ａ）に示す工程では、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０を形成する。また、第１半導体層３１０の上に金属層３３０としてＡｌ膜を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０３５８】
図８２（ｂ）に示す工程では、例えば図６に示す工程と同様に、第１半導体層３１０にトレンチ３６０を形成することにより、各壁部３４０、３５０および周辺部３１５を形成する。
【０３５９】
この場合、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０も形成する。ここで、上述のように、第１半導体層３１０の上には絶縁体基板である絶縁蓋層３９０が設けられるので、トレンチ３６０の幅を広くすることができる。すなわち、上記各実施形態では、第１半導体層３１０の上にトレンチ３６０を塞ぐように第２半導体層３２０や絶縁蓋層３９０を形成するためにトレンチ３６０の幅を狭くする必要があったが、本実施形態では絶縁体基板をこの後の工程で貼り付けるため、トレンチ３６０の幅を狭くする必要がない。このため、下部圧力導入孔３１９となるトレンチ３６０の幅を図８０に示されるように広く形成できる。
【０３６０】
続いて、図８３（ａ）に示す工程では、絶縁蓋層３９０として絶縁体基板を用意し、各パッド３３１〜３３３に対応する部分にコンタクト穴３９３を形成すると共に、下部圧力導入孔３１９に対応する部分に圧力導入孔３９１を形成する。
【０３６１】
そして、図８３（ｂ）に示す工程では、真空中で第１半導体層３１０の上に絶縁蓋層３９０を常温直接接合等で貼り付ける。これにより、各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７を真空に封止する。また、絶縁層２００と絶縁蓋層３９０との間に各電極３０１、３０２の中空部３４７、３５７とは異なる空間部６１０を形成する。
【０３６２】
この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割し、図８３（ｃ）に示すようにＡｕやＡｌ等のボンディングワイヤ６２０を各パッド３３１〜３３３に接合することで外部回路と力学量検出装置とが電気的に接続され、力学量検出装置が作動する。
【０３６３】
以上のように、絶縁蓋層３９０として絶縁体基板を用いることで、第１半導体層３１０に形成するトレンチ３６０の幅を自由に設計することもできる。
【０３６４】
（第２３実施形態）
本実施形態では、第１〜第２２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、上記の電極３０１、３０２を利用して、物理量として加速度と圧力との両方を検出できるように構成したことが特徴となっている。
【０３６５】
図８４は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。また、図８５は、図８４のＭ−Ｍ’断面図である。
【０３６６】
図８５に示されるように、電極層３００は第１〜第３半導体層３１０、３２０、３７０で構成されている。また、絶縁層２００は第６〜第８絶縁層２７０、２８０、２９０で構成されている。
【０３６７】
そして、図８４に示されるように、電極層３００には、可動部７００と固定電極７１０と可変電極３０１とが形成されている。可変電極３０１は上記各実施形態で示された第１電極３０１に相当するものである。
【０３６８】
可動部７００は、アンカー部７０１、錘部７０２、可動電極７０３、および梁部７０４を備えて構成されている。アンカー部７０１は、支持基板に対して錘部７０２を浮かせて支持するためのものであり、絶縁層２００の上に２箇所設けられている。また、錘部７０２は、力学量検出装置に加速度が印加されたときに各アンカー部７０１に対して可動電極７０３を移動させる錘として機能するものである。可動電極７０３は、錘部７０２の長手方向に対して直角方向に延設され、複数本が設けられることで櫛歯状に配置されている。
【０３６９】
梁部７０４は、アンカー部７０１と錘部７０２とを連結するものである。この梁部７０４は、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。このような梁部７０４により、錘部７０２がアンカー部７０１に一体に連結されて支持されている。本実施形態では、２つの梁部７０４がアンカー部７０１と錘部７０２とをそれぞれ連結している。
【０３７０】
そして、梁部７０４、錘部７０２、および可動電極７０３の下部の第８絶縁層２９０が部分的に除去され、梁部７０４、錘部７０２、および可動電極７０３は第７絶縁層２８０の上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。
【０３７１】
固定電極７１０は、櫛歯状に設けられた可動電極７０３の間に配置されると共に、可動電極７０３に沿って延設されている。
【０３７２】
可変電極３０１は、ダイヤフラム３４１とこのダイヤフラム３４１に対向配置された固定部３４９とを含む中空筒状の壁部３４０と、この壁部３４０のうち絶縁層２００側とは反対側の開口部３４６を閉じる蓋部３２１と、を有している。すなわち、可変電極３０１は、上記各実施形態で示された第１電極３０１のダイヤフラム３４２がダイヤフラム３４１よりも厚く形成されて固定部３４９とされたものに相当する。
【０３７３】
また、図８５に示されるように、各可変電極３０１は、第５実施形態で示された各電極３０１、３０２と同じ構造になっている。すなわち、壁部３４０が蓋部３２１と底部３７１とで塞がれ、壁部３４０の中空部３４７が例えば真空とされている。底部３７１の上にはエッチングストッパ層である絶縁膜３７２が残されている。
【０３７４】
さらに、可変電極３０１は、可動電極７０３と固定電極７１０との間に配置されている。また、可変電極３０１のダイヤフラム３４１と固定電極７１０とが対向配置され、可変電極３０１の固定部３４９と可動電極７０３とが対向配置されている。
【０３７５】
絶縁層２００には、アンカー部７０１、固定電極７１０、および可変電極３０１に接続された配線パターン２０８が設けられており、この配線パターン２０８を介して各部と外部回路とが電気的に接続される。
【０３７６】
そして、各可変電極３０１のダイヤフラム３４１に圧力が印加されると、図８６に示されるように、ダイヤフラム３４１が変形する。すなわち、可変電極３０１の中空部３４７とこの中空部３４７の外部との圧力差に応じてダイヤフラム３４１が変形することにより変化する可変電極３０１と固定電極７１０との間の静電容量に基づいて圧力が検出される。
【０３７７】
一方、可動電極７０３に対して絶縁層２００の一面２０１の面方向に加速度が加わると、可動電極７０３と固定部３４９との離間距離が変化することにより変化する可動電極７０３と固定部３４９との間の静電容量に基づいて加速度が検出される。
【０３７８】
なお、このように圧力および加速度を検出する場合、実際には図８６に示されるように固定電極７１０、可変電極３０１のダイヤフラム３４１、可変電極３０１の固定部３４９の３つの端子の切り替えによってそれぞれの出力を得ている。
【０３７９】
以上のように、可変電極３０１の固定部３４９を加速度検出用の固定電極７１０として用いると共に、ダイヤフラム３４１を圧力検出用の電極として用いることにより、力学量として圧力と加速度（もしくは角速度）とをそれぞれ検出することができる。
【０３８０】
（第２４実施形態）
本実施形態では、第２３実施形態と異なる部分について説明する。第２３実施形態では、可動部７００を錘部７０２と櫛歯状の可動電極７０３とで構成したが、本実施形態では可動部７００を可動電極７０３のみで構成している。
【０３８１】
図８７は、本実施形態に係る力学量検出装置の平面図である。この図に示されるように、可動電極７０３は、力学量検出装置に加速度が印加されたときに各アンカー部７０１に対して変位する錘として機能すると共に電極として機能するように枠状になっている。
【０３８２】
本実施形態では、図８７に示されるように、１つの四角形の枠内に６個の領域が形成されるように直線部分によって当該１つの四角形の枠内の領域が分割されている。そして、各領域に固定電極７１０と可変電極３０１とが配置されている。これにより、梁部７０４の長手方向に可動電極７０３の一部と可変電極３０１の固定部３４９とが並行に配置されると共に対向配置され、２つの可変電極３０１に挟まれた固定電極７１０が各可変電極３０１のダイヤフラム３４１とそれぞれ対向配置されている。
【０３８３】
したがって、可動電極７０３が加速度を受けて各アンカー部７０１が並べられた方向（すなわち梁部７０４の長手方向に対して直交する方向）に変位することにより、可動電極７０３のうち梁部７０４の長手方向に延びる直線部分と固定部３４９との間の距離が変化するため、加速度の検出が可能となる。また、可動電極７０３のうち梁部７０４の長手方向に対して直交する方向に延びる部分は錘として機能する。
【０３８４】
以上のように、可動電極７０３の構造を枠状とすることもできる。なお、この場合、測定検出は例えば時分割検出により行う。
【０３８５】
（第２５実施形態）
本実施形態では、第１〜第２４実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１に垂直な方向に形成されていたが、本実施形態では各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は絶縁層２００の一面２０１に対して傾けられて形成されていることが特徴となっている。なお、本実施形態では、第１７実施形態で示された構造を例に説明する。
【０３８６】
図８８は、本実施形態に係る力学量検出装置の断面図であり、例えば図６８のＩ−Ｉ’断面に相当する図である。図８８に示されるように、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２および第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２は、絶縁層２００の一面２０１に対して傾けられて形成されている。
【０３８７】
このような構造によると、第１半導体層３１０の厚さを大きくしなくても各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の面積を大きくすることができるので、上記各実施形態で示された力学量検出装置に対して出力を大きくすることができる。
【０３８８】
次に、図８８に示された力学量検出装置の製造方法について、図８９を参照して説明する。本実施形態においても、ウェハの状態で製造していく。
【０３８９】
まず、図７０（ａ）および図７０（ｂ）に示す工程を行い、絶縁層２００の上に第１半導体層３１０としてポリシリコン層を形成する。
【０３９０】
続いて、図８９（ａ）に示す工程では、第１半導体層３１０の上に図示しないレジストを形成してパターニングし、このレジストをマスクとしてトレンチ３６０を形成する。ここで、ＣｌＦ３（三フッ化塩素）ガスを製造チャンバ内に導入することで急激に断熱膨張させ、ＣｌＦ３ガスをクラスタ化して第１半導体層３１０に衝突させる。これにより、第１半導体層３１０に対して斜めエッチングを行う。そして、上述のように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等が絶縁層２００の一面２０１に対して傾けるため、ＣｌＦ３ガスの導入方向に対してウェハを傾けて配置し、ＣｌＦ３ガスにより第１半導体層３１０をエッチングする。これにより、絶縁層２００の一面２０１に対して傾いた各壁部３４０、３５０等を形成することができる。なお、トレンチ３６０を形成した後、レジストを除去する。
【０３９１】
図８９（ｂ）に示す工程では、例えば図７１（ａ）に示す工程と同様に、第１半導体層３１０の上に第２半導体層３２０を形成する。また、第２半導体層３２０の上に金属層３３０を形成し、各パッド３３１〜３３３にパターニングする。
【０３９２】
図８９（ｃ）に示す工程では、例えば図７１（ｂ）に示す工程と同様に、第２半導体層３２０のうち各蓋部３２１、３２２となる部分等が残るように第２半導体層３２０を斜めエッチングする。この蓋部３２１、３２２の形成のためのエッチングは蓋部３２１、３２２の厚さが薄いので斜めエッチングではなく通常のエッチングで行っても良い。この後、ウェハを力学量検出装置毎に分割することで、図８８に示される力学量検出装置が完成する。
【０３９３】
以上説明したように、第１半導体層３１０に形成される各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等を絶縁層２００の一面２０１に対して傾けて形成することもできる。なお、このように各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２等を傾けた構造は、上記各実施形態に適宜適用することができる。
【０３９４】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された構造、構成は一例を示すものであり、各実施形態で示された構成要素は可能な限り各々任意に組み合わせることができる。
【０３９５】
上記各実施形態では、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２は同じ厚さとなっていたが、相手の電極と対向配置されないダイヤフラムを厚く形成しても良い。すなわち、第１壁部３４０のダイヤフラム３４１、３４２のうち第２壁部３５０のダイヤフラム３５１と対向配置されたダイヤフラム３４１とは反対側のダイヤフラム３４２を第２壁部３５０のダイヤフラム３５１と対向配置されたダイヤフラム３４１よりも厚くしても良い。同様に、第２壁部３５０のダイヤフラム３５１、３５２のうち第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と対向配置されたダイヤフラム３５１とは反対側のダイヤフラム３５２を第１壁部３４０のダイヤフラム３４１と対向配置されたダイヤフラム３５１よりも厚くしても良い。また圧力により変形するダイヤフラムの厚さを変えることにより、例えば低圧、高圧測定用に適したダイヤフラムとすることができる。
【０３９６】
このように、第１電極３０１のダイヤフラム３４２と第２電極３０２のダイヤフラム３５２を厚くすると、図９０に示されるように、対向配置された第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とがそれぞれ絶縁層２００の一面２０１の面方向に沿って変形することとなる。このような構造によると、各壁部３４０、３５０をダイヤフラム３４２、３５２によって絶縁層２００に確実に固定することができるので、各電極３０１、３０２が絶縁層２００の上で安定する。
【０３９７】
なお、図９０では、各蓋部３２１、３２２を第２半導体層３２０で形成したものが示されているが、各蓋部３２１、３２２が絶縁蓋層３９０等で形成されたものについても同様に適用できる。
【０３９８】
また、各ダイヤフラム３４１、３４２、３５１、３５２の形状は、上記各実施形態に限らず、他の形状とすることもできる。図９１は、ダイヤフラムの形状のバリエーションを示した平面図であり、第１電極３０１のダイヤフラム３４１と第２電極３０２のダイヤフラム３５１とが第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６で連結された例について示している。
【０３９９】
図９１（ａ）に示される形状は、各ダイヤフラム３４１、３５１のうち第１絶縁壁部３０５および第２絶縁壁部３０６に対する連結部分を除いた領域が当該連結部分よりも厚くなっている。この場合、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のうち第２電極３０２のダイヤフラム３５１と対向する面とは反対側の面が外側に突出することでダイヤフラム３４１が厚くなっている。第２電極３０２のダイヤフラム３５１についても同様である。これにより、各電極３０１、３０２に対する圧力の印加に応じて当該連結部分が曲がるが、各ダイヤフラム３４１、３４２の対向面は並行に保たれるので、静電容量検出の精度を向上させることができる。
【０４００】
図９１（ｂ）に示される形状は、図９１（ａ）の場合とは逆に、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のうち第２電極３０２のダイヤフラム３５１と対向する面が第２電極３０２側に突出することでダイヤフラム３４１が厚くなっている。第２電極３０２のダイヤフラム３５１についても同様である。このような形状でも、各ダイヤフラム３４１、３５１の平行度を維持できる。
【０４０１】
図９１（ｃ）に示される形状は、第１電極３０１のダイヤフラム３４１が図９１（ａ）に示される形状と同じである一方、第２電極３０２のダイヤフラム３５１が厚く形成されている。これにより、第１電極３０１のダイヤフラム３４１のみが変形するが、第２電極３０２のダイヤフラム３５１は厚いために変形しないので、各ダイヤフラム３４１、３５１の平行度を維持できる。
【０４０２】
図９１（ｄ）に示される形状は、各電極３０１、３０２のダイヤフラム３４１、３５１は絶縁層２００の一面２０１に平行な方向の断面が「Ｈ」の形状となっている。これにより、各ダイヤフラム３４１、３５１のうち各絶縁壁部３４０、３５０に連結される部分は曲がるが、各電極３０１、３０２の間に位置する部分の平行度を維持することができる。
【０４０３】
図９１（ｅ）に示される形状は、各ダイヤフラム３４１、３５１の対向面に櫛歯が形成されており、各ダイヤフラム３４１、３５１の櫛歯がそれぞれ対向させられている。これにより、各ダイヤフラム３４１、３５１が変形することで、櫛歯の部分の面積が大きく変化する。このため、静電容量の変化を精度良く検出することができる。
【０４０４】
上記図９１に示した各ダイヤフラム３４１、３５１のバリエーションは、もちろん、図１に示されるように対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２により構成された第１電極３０１や対向配置されたダイヤフラム３５１、３５２により構成された第２電極３０２にも適用することができる。したがって、上記各実施形態で示された各電極３０１、３０２に適宜適用することができる。
【０４０５】
また、図９２は第１電極３０１（第１壁部３４０）の平面図である。この図に示されるように、第１壁部３４０は、中空部３４７を構成する対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２のうちの一方のダイヤフラム３４１の壁面に突起部３０７を有している。ここでいうダイヤフラム３４１の壁面は、ダイヤフラム３４２に対する対向面である。このように突起部３０７が設けられていることで、第１壁部３４０において対向配置されたダイヤフラム３４１、３４２同士が接触してくっついてしまうことを突起部３０７により防止することが可能となる。このような突起部３０７は第２電極３０２を構成するダイヤフラム３５１、３５２にも同様に設けることができる。
【０４０６】
上記各実施形態では、半導体基板１００の上に絶縁層２００が設けられ、この絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２等が設けられていた。しかしながら、少なくとも絶縁層２００の上に各電極３０１、３０２が設けられていれば力学量検出装置として成立するので半導体基板１００を設けなくても良い。
【符号の説明】
【０４０７】
２００ 絶縁層
２０１ 絶縁層の一面
３０１ 第１電極
３０２ 第２電極
３１０ 第１半導体層
３２０ 第２半導体層
３２１ 第１蓋部
３２２ 第２蓋部
３４０ 第１壁部
３４１、３４２ 第１壁部のダイヤフラム
３４６ 第１壁部の開口部
３４７ 第１壁部の中空部
３５０ 第２壁部
３５１、３５２ 第２壁部のダイヤフラム
３５６ 第２壁部の開口部
３５７ 第２壁部の中空部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）を有し、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）を有し、
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、前記中空筒状の壁部のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を有し、
前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されており、
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の内部は中空部（３４７、３５７）になっており、前記中空部は所定の基準圧とされ、前記ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、前記中空部と前記ダイヤフラムの外部との圧力差に応じて、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の壁部との距離、もしくは前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量検出装置。
【請求項３】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量検出装置。
【請求項４】
前記蓋部は、前記半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項５】
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極は、当該中空筒状の壁部のうち前記絶縁層（２００）側の開口部（３４８、３５８）を閉じると共に前記半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成された底部（３７１、３７５）を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項６】
前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムのうち前記他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムとは反対側のダイヤフラムは、前記他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムよりも厚くなっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項７】
前記半導体層（３１０、３２０）は、前記絶縁層（２００）の上に形成された第１支持部（３０３）と第２支持部（３０４）とを有し、
前記第１電極（３０１）は、前記第１支持部（３０３）で支持されていることにより、前記絶縁層（２００）に対して浮いており、
前記第２電極（３０２）は、前記第２支持部（３０４）で支持されていることにより、前記絶縁層（２００）に対して浮いていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項８】
前記半導体層（３１０、３２０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、
前記半導体層（３１０、３２０）は、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有しており、
前記キャップ（５００）の一面が前記周辺部（３１５）に貼り合わされることで、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）が前記キャップ（５００）の凹部（５１０）と前記周辺部（３１５）と前記絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項９】
前記絶縁層（２００）および前記周辺部（３１５）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空筒状とされた壁部の中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１０】
前記空間部（６００）は、前記キャップ（５００）により気密封止されており、
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１１】
前記キャップ（５００）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１２】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部は、当該壁部を構成するダイヤフラムのうち前記中空部を構成する壁面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項１３】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成され、この半導体層（３１０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３４１）を有し、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３５１）を有しており、
前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とが対向配置されると共に、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）の端部と前記第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）の端部とが対向配置された第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）で連結されることで、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）、前記第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）、前記第１絶縁壁部（３４０）、および前記第２絶縁壁部（３５０）により中空筒状の壁部（３８０）が構成されており、
さらに、前記壁部（３８０）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を有しており、
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）に対して力学量が加わったとき、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と前記壁部（３８０）の外部との圧力差に応じて、対向配置された前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とがそれぞれ変形することにより変化する前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項１４】
前記半導体層（３１０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、
前記半導体層（３１０）は、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有しており、
前記キャップ（５００）の一面が前記周辺部（３１５）に貼り合わされることで、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）が前記キャップ（５００）の凹部（５１０）と前記周辺部（３１５）と前記絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の力学量検出装置。
【請求項１５】
前記絶縁層（２００）および前記周辺部（３１５）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１６】
前記空間部（６００）は、前記キャップ（５００）により気密封止されており、
前記絶縁層（２００）は、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１７】
前記キャップ（５００）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、
前記絶縁層（２００）は、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１８】
前記壁部（３８０）は、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）のうち前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）に対向する面、および、前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）のうち前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）に対向する面、のうちいずれか一方の面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項１９】
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）に電気的に接続されると共に前記各電極（３０１、３０２）と外部回路とを電気的に接続するための配線パターン（２０２、２０３、２０８）を有する積層構造をなしていることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項２０】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成され、この半導体層（３１０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられ、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられており、
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち少なくとも一方は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、
前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の電極もしくは前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されており、
前記半導体層（３１０）の上に、前記中空筒状とされた電極のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる絶縁蓋層（３９０）が形成され、前記絶縁層（２００）と前記絶縁蓋層（３９０）との間に前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）とは異なる空間部（６１０）が形成されており、
前記絶縁蓋層（３９０）は、前記空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を有し、
前記中空部は所定の基準圧とされ、前記ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、前記中空部と前記空間部（６１０）との圧力差に応じて、前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の電極との距離、もしくは前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２１】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の力学量検出装置。
【請求項２２】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の力学量検出装置。
【請求項２３】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための可変電極（３０１）と可動電極（７０３）と固定電極（７１０）とが形成された力学量検出装置であって、
前記可変電極（３０１）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）の上にこの一面（２０１）に垂直な方向に形成されたダイヤフラム（３４１）とこのダイヤフラム（３４１）に対向配置された固定部（３４９）とを含む中空筒状の壁部（３２１）と、前記壁部（３２１）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６）を閉じる蓋部（３２１）と、を有し、
前記可変電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記固定電極（７１０）とが対向配置され、前記可変電極（３０１）の固定部（３４９）と前記可動電極（７０３）とが対向配置されており、
前記可変電極（３０１）の中空部（３４７）とこの中空部（３４７）の外部との圧力差に応じて前記ダイヤフラム（３４１）が変形することにより変化する前記可変電極（３０１）と前記固定電極（７１０）との間の静電容量に基づいて力学量を検出し、
前記可動電極（７０３）に対して前記絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向に力学量が加わったとき、前記可動電極（７０３）と前記固定部（３４９）との離間距離が変化することにより変化する前記可動電極（７０３）と前記固定部（３４９）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２４】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）にトレンチ（３６０）を形成することにより、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）であって、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程と、
前記中空筒状とされた壁部のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項２５】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に第１の半導体層（３７０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を形成する工程と、
前記第１の半導体層（３７０）の上に前記ストッパ膜（３７２）を覆うように第２の半導体層（３１０）を形成する工程と、
前記ストッパ膜（３７２）をストッパとして前記第１の半導体層（３７０）および前記第２の半導体層（３１０）をエッチングすることにより、前記第１の半導体層（３７０）で構成された第１底部（３７１）の上に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および前記第１の半導体層（３７０）で構成された第２底部（３７５）の上に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）であって、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部については、前記ストッパ膜（３７２）により前記第２の半導体層（３１０）でエッチングを停止させることにより、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程と、
前記第２の半導体層（３１０）の上に、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ第３の半導体層（３２０）を形成し、前記第３の半導体層（３２０）をエッチングすることにより、前記中空筒状とされた壁部の上に当該壁部の中空部を封止する蓋部（３２１、３２２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の半導体層（３７０）および前記第２の半導体層（３１０）をエッチングする工程では、前記絶縁層（２００）の上に、前記第１壁部（３４０）に連結された第１支持部（３０３）と、前記第２壁部（３５０）に連結された第２支持部（３０４）と、を形成し、
前記第３の半導体層（３２０）をエッチングする工程では、前記絶縁層（２００）のうち前記各底部（３７１、３７５）の下部をエッチングすることにより、前記第１壁部（３４０）を含んで構成される第１電極（３０１）を前記絶縁層（２００）から離間させると共に、前記第２壁部（３５０）を含んで構成される第２電極（３０２）を前記絶縁層（２００）から離間させることを特徴とする請求項２５に記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２７】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）を形成する工程では、前記ダイヤフラムを前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成することを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれか１つに記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２８】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）を形成する工程では、前記ダイヤフラムを前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けて形成することを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれか１つに記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２９】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）に２つの第１トレンチ（３６３）を形成してそれぞれに絶縁材料を埋めることで第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）を形成する工程と、
前記半導体層（３１０）に第２トレンチ（３６４）を形成することで、前記各絶縁壁部（３４０、３５０）の間に位置して前記各絶縁壁部（３４０、３５０）に接続されると共に対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３５１）を前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直方向に形成し、前記対向配置された各ダイヤフラム（３４１、３５１）と前記各ダイヤフラム（３４１、３５１）を連結する前記各絶縁壁部（３４０、３５０）とで中空筒状の壁部（３８０）を構成する工程と、
前記壁部（３８０）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項３０】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）に、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１電極（３０１）および第２電極（３０２）であって、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち少なくとも一方の電極については、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の電極もしくは前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）を形成する工程と、
前記半導体層（３１０）の上に、前記中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ絶縁蓋層（３９０）を形成し、前記中空部を気密封止する一方、前記絶縁層（２００）と前記絶縁蓋層（３９０）との間に前記中空部とは異なる空間部（６１０）を形成する工程と、
前記絶縁蓋層（３９０）に、前記空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項１】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）を有し、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）を有し、
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、前記中空筒状の壁部のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を有し、
前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されており、
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の内部は中空部（３４７、３５７）になっており、前記中空部は所定の基準圧とされ、前記ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、前記中空部と前記ダイヤフラムの外部との圧力差に応じて、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の壁部との距離、もしくは前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量検出装置。
【請求項３】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量検出装置。
【請求項４】
前記蓋部は、前記半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項５】
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極は、当該中空筒状の壁部のうち前記絶縁層（２００）側の開口部（３４８、３５８）を閉じると共に前記半導体層（３１０、３２０）と同じ半導体材料で形成された底部（３７１、３７５）を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項６】
前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムのうち前記他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムとは反対側のダイヤフラムは、前記他方の壁部と対向配置されたダイヤフラムよりも厚くなっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項７】
前記半導体層（３１０、３２０）は、前記絶縁層（２００）の上に形成された第１支持部（３０３）と第２支持部（３０４）とを有し、
前記第１電極（３０１）は、前記第１支持部（３０３）で支持されていることにより、前記絶縁層（２００）に対して浮いており、
前記第２電極（３０２）は、前記第２支持部（３０４）で支持されていることにより、前記絶縁層（２００）に対して浮いていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項８】
前記半導体層（３１０、３２０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、
前記半導体層（３１０、３２０）は、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有しており、
前記キャップ（５００）の一面が前記周辺部（３１５）に貼り合わされることで、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）が前記キャップ（５００）の凹部（５１０）と前記周辺部（３１５）と前記絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項９】
前記絶縁層（２００）および前記周辺部（３１５）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空筒状とされた壁部の中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１０】
前記空間部（６００）は、前記キャップ（５００）により気密封止されており、
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１１】
前記キャップ（５００）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状の壁部を有する電極の中空部と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記中空部との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項８に記載の力学量検出装置。
【請求項１２】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部は、当該壁部を構成するダイヤフラムのうち前記中空部を構成する壁面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項１３】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成され、この半導体層（３１０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３４１）を有し、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に垂直に立てられて設けられたダイヤフラム（３５１）を有しており、
前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とが対向配置されると共に、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）の端部と前記第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）の端部とが対向配置された第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）で連結されることで、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）、前記第２電極（３０２）とダイヤフラム（３５１）、前記第１絶縁壁部（３４０）、および前記第２絶縁壁部（３５０）により中空筒状の壁部（３８０）が構成されており、
さらに、前記壁部（３８０）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を有しており、
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）に対して力学量が加わったとき、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と前記壁部（３８０）の外部との圧力差に応じて、対向配置された前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）とがそれぞれ変形することにより変化する前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項１４】
前記半導体層（３１０）に向けられた面の一部が凹んだ凹部（５１０）を有するキャップ（５００）を備え、
前記半導体層（３１０）は、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）の周囲を一周して囲む周辺部（３１５）を有しており、
前記キャップ（５００）の一面が前記周辺部（３１５）に貼り合わされることで、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）が前記キャップ（５００）の凹部（５１０）と前記周辺部（３１５）と前記絶縁層（２００）とで構成された空間部（６００）に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の力学量検出装置。
【請求項１５】
前記絶縁層（２００）および前記周辺部（３１５）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（１３０、３１９）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１６】
前記空間部（６００）は、前記キャップ（５００）により気密封止されており、
前記絶縁層（２００）は、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１７】
前記キャップ（５００）は、前記空間部（６００）と外部とを繋ぐ貫通孔（５２０、５３０）を有し、
前記絶縁層（２００）は、前記壁部（３８０）の中空部（３８３）と外部とをそれぞれ繋ぐ貫通孔（２０７）を有しており、
前記空間部（６００）と前記壁部（３８０）の中空部（３８３）との圧力差に応じて前記力学量を検出することを特徴とする請求項１４に記載の力学量検出装置。
【請求項１８】
前記壁部（３８０）は、前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）のうち前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）に対向する面、および、前記第２電極（３０２）のダイヤフラム（３５１）のうち前記第１電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）に対向する面、のうちいずれか一方の面に突起部（３０７）を有していることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項１９】
前記絶縁層（２００）は、前記各電極（３０１、３０２）に電気的に接続されると共に前記各電極（３０１、３０２）と外部回路とを電気的に接続するための配線パターン（２０２、２０３、２０８）を有する積層構造をなしていることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の力学量検出装置。
【請求項２０】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成され、この半導体層（３１０）に力学量を検出するための第１電極（３０１）と第２電極（３０２）とが形成された力学量検出装置であって、
前記第１電極（３０１）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられ、
前記第２電極（３０２）は、前記半導体層（３１０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられており、
前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち少なくとも一方は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、
前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方は、他方の電極もしくは前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されており、
前記半導体層（３１０）の上に、前記中空筒状とされた電極のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる絶縁蓋層（３９０）が形成され、前記絶縁層（２００）と前記絶縁蓋層（３９０）との間に前記各電極（３０１、３０２）のうち中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）とは異なる空間部（６１０）が形成されており、
前記絶縁蓋層（３９０）は、前記空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を有し、
前記中空部は所定の基準圧とされ、前記ダイヤフラムに対して力学量が加わったとき、前記中空部と前記空間部（６１０）との圧力差に応じて、前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の電極との距離、もしくは前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方との距離が変化することにより前記第１電極（３０１）と前記第２電極（３０２）との間の静電容量に基づいて前記力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２１】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の力学量検出装置。
【請求項２２】
前記ダイヤフラムは、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けられて形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の力学量検出装置。
【請求項２３】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０、３２０）が形成され、この半導体層（３１０、３２０）に力学量を検出するための可変電極（３０１）と可動電極（７０３）と固定電極（７１０）とが形成された力学量検出装置であって、
前記可変電極（３０１）は、前記半導体層（３１０、３２０）に形成されると共に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）の上にこの一面（２０１）に垂直な方向に形成されたダイヤフラム（３４１）とこのダイヤフラム（３４１）に対向配置された固定部（３４９）とを含む中空筒状の壁部（３２１）と、前記壁部（３２１）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６）を閉じる蓋部（３２１）と、を有し、
前記可変電極（３０１）のダイヤフラム（３４１）と前記固定電極（７１０）とが対向配置され、前記可変電極（３０１）の固定部（３４９）と前記可動電極（７０３）とが対向配置されており、
前記可変電極（３０１）の中空部（３４７）とこの中空部（３４７）の外部との圧力差に応じて前記ダイヤフラム（３４１）が変形することにより変化する前記可変電極（３０１）と前記固定電極（７１０）との間の静電容量に基づいて力学量を検出し、
前記可動電極（７０３）に対して前記絶縁層（２００）の一面（２０１）の面方向に力学量が加わったとき、前記可動電極（７０３）と前記固定部（３４９）との離間距離が変化することにより変化する前記可動電極（７０３）と前記固定部（３４９）との間の静電容量に基づいて力学量を検出することを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２４】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）にトレンチ（３６０）を形成することにより、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）であって、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部は、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状であり、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程と、
前記中空筒状とされた壁部のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３４６、３５６）を閉じる蓋部（３２１、３２２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項２５】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に第１の半導体層（３７０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記第１の半導体層（３７０）の上にストッパ膜（３７２）を形成する工程と、
前記第１の半導体層（３７０）の上に前記ストッパ膜（３７２）を覆うように第２の半導体層（３１０）を形成する工程と、
前記ストッパ膜（３７２）をストッパとして前記第１の半導体層（３７０）および前記第２の半導体層（３１０）をエッチングすることにより、前記第１の半導体層（３７０）で構成された第１底部（３７１）の上に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１壁部（３４０）および前記第１の半導体層（３７０）で構成された第２底部（３７５）の上に前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第２壁部（３５０）であって、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち少なくとも一方の壁部については、前記ストッパ膜（３７２）により前記第２の半導体層（３１０）でエッチングを停止させることにより、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、前記一方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の壁部もしくは前記他方の壁部を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１壁部（３４０）および第２壁部（３５０）を形成する工程と、
前記第２の半導体層（３１０）の上に、前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）のうち中空筒状とされた壁部の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ第３の半導体層（３２０）を形成し、前記第３の半導体層（３２０）をエッチングすることにより、前記中空筒状とされた壁部の上に当該壁部の中空部を封止する蓋部（３２１、３２２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の半導体層（３７０）および前記第２の半導体層（３１０）をエッチングする工程では、前記絶縁層（２００）の上に、前記第１壁部（３４０）に連結された第１支持部（３０３）と、前記第２壁部（３５０）に連結された第２支持部（３０４）と、を形成し、
前記第３の半導体層（３２０）をエッチングする工程では、前記絶縁層（２００）のうち前記各底部（３７１、３７５）の下部をエッチングすることにより、前記第１壁部（３４０）を含んで構成される第１電極（３０１）を前記絶縁層（２００）から離間させると共に、前記第２壁部（３５０）を含んで構成される第２電極（３０２）を前記絶縁層（２００）から離間させることを特徴とする請求項２５に記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２７】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）を形成する工程では、前記ダイヤフラムを前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直な方向に形成することを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれか１つに記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２８】
前記第１壁部（３４０）および前記第２壁部（３５０）を形成する工程では、前記ダイヤフラムを前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して傾けて形成することを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれか１つに記載の力学量検出装置の製造方法。
【請求項２９】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）に２つの第１トレンチ（３６３）を形成してそれぞれに絶縁材料を埋めることで第１絶縁壁部（３４０）および第２絶縁壁部（３５０）を形成する工程と、
前記半導体層（３１０）に第２トレンチ（３６４）を形成することで、前記各絶縁壁部（３４０、３５０）の間に位置して前記各絶縁壁部（３４０、３５０）に接続されると共に対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３５１）を前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に対して垂直方向に形成し、前記対向配置された各ダイヤフラム（３４１、３５１）と前記各ダイヤフラム（３４１、３５１）を連結する前記各絶縁壁部（３４０、３５０）とで中空筒状の壁部（３８０）を構成する工程と、
前記壁部（３８０）のうち前記絶縁層（２００）側とは反対側の開口部（３８１）を閉じる絶縁体の蓋部（３８２）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【請求項３０】
絶縁層（２００）の一面（２０１）に半導体層（３１０）が形成された積層構造を用意する工程と、
前記半導体層（３１０）に、前記絶縁層（２００）の一面（２０１）に交差する方向に設けられた第１電極（３０１）および第２電極（３０２）であって、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）のうち少なくとも一方の電極については、対向配置された２つのダイヤフラム（３４１、３４２、３５１、３５２）を含む中空筒状とし、さらに、前記一方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方が他方の電極もしくは前記他方の電極を構成する２つのダイヤフラムの一方と対向配置されるように、前記第１電極（３０１）および前記第２電極（３０２）を形成する工程と、
前記半導体層（３１０）の上に、前記中空筒状とされた電極の中空部（３４７、３５７）を塞ぐ絶縁蓋層（３９０）を形成し、前記中空部を気密封止する一方、前記絶縁層（２００）と前記絶縁蓋層（３９０）との間に前記中空部とは異なる空間部（６１０）を形成する工程と、
前記絶縁蓋層（３９０）に、前記空間部（６１０）と外部とを繋ぐ貫通孔（３９１）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図７８】
【図７９】
【図８０】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【公開番号】特開２０１１−２２０８８５（Ｐ２０１１−２２０８８５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１４１０（Ｐ２０１０−９１４１０）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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