本發(fā)明涉及一種壓力傳感器、高度計、電子設(shè)備以及移動體。

背景技術(shù)：

一直以來，作為能夠檢測壓力的壓力傳感器，已知有專利文獻(xiàn)1所記載的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1的壓力傳感器具有：soi(silicononinsulator,絕緣體上硅)基板，其具有凹部，且凹部的底部成為通過受壓而撓曲變形的隔膜；以及硅基板，其封堵凹部的開口，并且為了在該處形成壓力基準(zhǔn)室而與soi基板接合。此外，在隔膜上配置有壓電電阻元件，并且構(gòu)成為，從該壓電電阻元件取出與隔膜的撓曲相對應(yīng)的檢測信號，并且基于該檢測信號而對所受到的壓力進(jìn)行檢測。

在這樣的壓力傳感器中，為了以更高的精度對壓力進(jìn)行檢測，而謀求提高來自壓力傳感器的輸出(檢測信號)的sn比(信噪比)。作為用于提高sn比的手段，例如可以考慮通過減薄隔膜而使之容易撓曲，從而增大每單位壓力的隔膜的變形量，由此提高靈敏度。但是，如果減薄隔膜，則隔膜的機械強度降低而容易損壞，伴隨于此，耐壓極限(隔膜機械耐受的極限的壓力)降低，因此可檢測壓力的上限變低。

專利文獻(xiàn)1：國際公開wo2009/041463號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高壓力的檢測精度且能夠降低隔膜損壞的可能性的壓力傳感器、具備該壓力傳感器的可靠性高的高度計、電子設(shè)備以及移動體。

這樣的目的能夠通過如下的本發(fā)明而實現(xiàn)。

本發(fā)明的壓力傳感器的特征在于，具有：隔膜，其通過受壓而撓曲變形；以及位移限制部，其對所述隔膜的變形進(jìn)行限制，在所述隔膜受到可測量范圍內(nèi)的壓力的第一狀態(tài)下，所述隔膜與所述位移限制部分離，在所述隔膜受到與所述可測量范圍相比較高的壓力的第二狀態(tài)下，所述隔膜與所述位移限制部接觸。

由此，獲得能夠提高壓力的檢測精度且能夠降低隔膜損壞的可能性的壓力傳感器。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，具有對置部，所述對置部以在其與所述隔膜之間形成壓力基準(zhǔn)室的方式與所述隔膜對置地配置，所述位移限制部相對于所述隔膜而被配置在所述對置部側(cè)。

由此，在第二狀態(tài)時，隔膜與位移限制部更切實地接觸。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，所述對置部兼作所述位移限制部。

由此，壓力傳感器的結(jié)構(gòu)變得簡單。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，所述位移限制部被設(shè)置成從所述對置部向所述隔膜側(cè)突出。

由此，能夠?qū)Ω裟づc對置部之間的分離距離(即，壓力基準(zhǔn)室的高度)自由地進(jìn)行設(shè)計。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，在所述第二狀態(tài)下，所述隔膜的中央部與所述位移限制部接觸。

由于在整個隔膜中其中央部的位移量最大，因此在第二狀態(tài)時，能夠使隔膜與位移限制部更切實地接觸。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，所述位移限制部位于所述隔膜與所述對置部之間。

由此，位移限制部的配置的自由度增加。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，在所述第二狀態(tài)下，所述隔膜的端部與所述位移限制部接觸。

由于在隔膜變形時，會在隔膜的端部處施加有比較大的應(yīng)力，因此，通過該端部與位移限制部接觸，能夠減少在端部處施加過度的應(yīng)力的情況。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，對于所述位移限制部的能夠與所述隔膜接觸的部分，實施使該部分與所述隔膜之間的接觸面積減少的接觸面積減少處理。

由此，能夠減少隔膜與位移限制部保持接觸而不分離的所謂“粘連”。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，作為所述接觸面積減少處理，在所述位移限制部的能夠與所述隔膜接觸的部分處形成有凹凸。

由此，能夠簡單地減少接觸面積。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，在將所述隔膜與所述位移限制部之間的分離距離設(shè)為d，將所述第一狀態(tài)下的所述隔膜的向所述位移限制部側(cè)的位移量設(shè)為α1，將所述第二狀態(tài)下的所述隔膜的向所述位移限制部側(cè)的位移量設(shè)為α2時，滿足α1＜d≤α2的關(guān)系。

由此，能夠更切實地在第一狀態(tài)下使隔膜與位移限制部分離并且在第二狀態(tài)下使隔膜與位移限制部接觸。

在本發(fā)明的壓力傳感器中，優(yōu)選為，在所述隔膜中，中央部的厚度比端部的厚度薄。

由此，能夠抑制隔膜的機械強度的降低，并且使隔膜更加容易撓曲。

本發(fā)明的高度計的特征在于，具有本發(fā)明的壓力傳感器。

由此，能夠獲得可靠性高的高度計。

本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具有本發(fā)明的壓力傳感器。

由此，能夠獲得可靠性高的電子設(shè)備。

本發(fā)明的移動體的特征在于，具有本發(fā)明的壓力傳感器。

由此，能夠獲得可靠性高的移動體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

圖2為圖1所示的壓力傳感器處于第一狀態(tài)的情況下的剖視圖。

圖3為圖1所示的壓力傳感器處于第二狀態(tài)的情況下的剖視圖。

圖4為圖1所示的壓力傳感器所具有的隔膜的放大剖視圖。

圖5為表示圖1所示的壓力傳感器所具有的傳感器部的俯視圖。

圖6為表示包含圖5所示的傳感器部的橋接電路的圖。

圖7為本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

圖8為圖7所示的壓力傳感器處于第一狀態(tài)的情況下的剖視圖。

圖9為圖7所示的壓力傳感器處于第二狀態(tài)的情況下的剖視圖。

圖10為本發(fā)明的第三實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

圖11為本發(fā)明的第四實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

圖12為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

圖13為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

圖14為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

圖15為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

圖16為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

圖17為本發(fā)明的第五實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

圖18為表示本發(fā)明的高度計的一個示例的立體圖。

圖19為表示本發(fā)明的電子設(shè)備的一個示例的主視圖。

圖20為表示本發(fā)明的移動體的一個示例的立體圖。

具體實施方式

以下，基于附圖所示的實施方式來對本發(fā)明的壓力傳感器、高度計、電子設(shè)備以及移動體進(jìn)行詳細(xì)說明。

第一實施方式

首先，對本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓力傳感器進(jìn)行說明。

圖1為本發(fā)明的第一實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。圖2為圖1所示的壓力傳感器處于第一狀態(tài)的情況下的剖視圖。圖3為圖1所示的壓力傳感器處于第二狀態(tài)的情況下的剖視圖。圖4為圖1所示的壓力傳感器所具有的隔膜的放大剖視圖。圖5為表示圖1所示的壓力傳感器所具有的傳感器部的俯視圖。圖6為表示包含圖5所示的傳感器部的橋接電路的圖。另外，在以下的說明中，也將圖1中的上側(cè)稱為“上”，下側(cè)稱為“下”。此外，也將基板2的俯視觀察(從圖1中的上側(cè)進(jìn)行觀察的俯視觀察)簡稱為“俯視觀察”。

圖1所示的壓力傳感器1具有：通過受壓而撓曲變形的隔膜25；以及對隔膜25的變形進(jìn)行限制的位移限制部5。而且，這樣的壓力傳感器1被構(gòu)成為，在隔膜25受到可測量范圍內(nèi)的壓力的第一狀態(tài)下，如圖2所示，隔膜25與位移限制部5分離，在隔膜25受到與可測量范圍相比較高的壓力的第二狀態(tài)下，如圖3所示，隔膜25與位移限制部5接觸。

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在第一狀態(tài)下，隔膜25的撓曲變形不被位移限制部5限制，從而隔膜25對應(yīng)于所受到的壓力而變形，由此能夠高精度地對壓力進(jìn)行檢測。此外，在第二狀態(tài)下，由于隔膜25與位移限制部5接觸，因此隔膜25的過度變形被抑制。因此，能夠減少隔膜25損壞(斷裂極限以上的變形)的可能性，并且能夠在抑制耐壓極限(隔膜25機械耐受的極限的壓力)的降低的同時，減薄隔膜25而使之容易撓曲(即，能夠增大每單位壓力的隔膜的變形量)。其結(jié)果為，從壓力傳感器1輸出的檢測信號的sn比增高，從而壓力傳感器1的靈敏度提升。以下，對這樣的壓力傳感器1進(jìn)行詳細(xì)說明。

這樣的壓力傳感器1具有：基板2；被配置在基板2上的傳感器部3；與基板2接合的底基板4；以及被形成于基板2與底基板4之間的壓力基準(zhǔn)室s(空洞部)。

基板

基板2具有：soi基板21(即，第一硅層211、氧化硅層212以及第二硅層213依次層疊而成的基板)；被配置在soi基板21的上表面上并由硅氧化膜(sio2膜)構(gòu)成的第一絕緣膜22；以及被配置在第一絕緣膜22的上表面上并由硅氮化膜(sin膜)構(gòu)成的第二絕緣膜23。第一絕緣膜22使傳感器部3所具有的后文所述的壓電電阻元件31、32、33、34的界面態(tài)穩(wěn)定化，第二絕緣膜23從水分或塵埃中保護(hù)傳感器部3。

另外，也可以使用例如硅基板來代替soi基板21。此外，第一絕緣膜22、第二絕緣膜23只要能夠發(fā)揮相同的效果，則可以由不同的材料(例如，sion等)構(gòu)成。此外，第一絕緣膜22以及第二絕緣膜23只要根據(jù)需求設(shè)置即可，也可以省略。

此外，在基板2上設(shè)置有與周圍相比為薄壁，并且通過受壓而撓曲變形的隔膜25。在soi基板21上形成有在其下表面開放的有底的凹部26，并且在該凹部26的底部形成有隔膜25。而且，隔膜25的上表面成為受壓面251。另外，雖然在本實施方式中隔膜25的俯視觀察形狀為大致正方形，但作為隔膜25的俯視觀察形狀，并不被特別地限定，例如也可以為圓形。

在本實施方式中，凹部26通過使用了深硅蝕刻裝置的干式蝕刻而形成。具體而言，從soi基板21的下表面?zhèn)确磸?fù)進(jìn)行各向同性蝕刻、保護(hù)膜成膜以及各向異性蝕刻的工序，以對第一硅層211進(jìn)行挖掘，從而形成凹部26。重復(fù)該工序，當(dāng)蝕刻到達(dá)至氧化硅層212時，氧化硅層212將成為蝕刻阻擋層，從而蝕刻結(jié)束，獲得凹部26。通過重復(fù)上述的工序，如圖4所示，在凹部26的內(nèi)壁側(cè)面上，沿挖掘方向而形成有周期性的凹凸。

因此，在隔膜25中，中央部的厚度比端部的厚度薄。具體而言，隔膜25的厚度從端部趨向中央部而逐漸減小。通過將隔膜25設(shè)為這樣的形狀，能夠減薄隔膜25的平均厚度。因此，每單位壓力的隔膜25的撓曲量增加，從而壓力檢測靈敏度相應(yīng)地提升。此外，能夠減少隔膜25的端部的機械強度的降低。當(dāng)隔膜25通過受壓而撓曲變形時，與隔膜25的中央部相比，在端部處施加有較大的應(yīng)力，因此通過增厚隔膜25的端部，能夠降低隔膜25損壞的可能性。

另外，作為隔膜25的形成方法，并不限定于上述的方法，也可以通過例如濕式蝕刻而形成。

作為這樣的隔膜25的厚度(平均厚度)，雖然并不被特別地限定，但優(yōu)選在1μm以上且10μm以下，更優(yōu)選在0.2μm以上且10μm以下。進(jìn)一步地，優(yōu)選在1μm以上且5μm以下，更優(yōu)選在0.5μm以上且5μm以下。進(jìn)一步地，優(yōu)選在1μm以上且3μm以下，更優(yōu)選在0.5μm以上且3μm以下。通過滿足這樣的范圍，能夠獲得在保持機械強度的同時，還足夠薄從而容易通過受壓而撓曲變形的隔膜25。

傳感器部

如圖5所示，傳感器部3具有被設(shè)置在隔膜25上的4個壓電電阻元件31、32、33、34。此外，壓電電阻元件31、32、33、34經(jīng)由配線35等而被相互電連接，從而構(gòu)成圖6所示的橋接電路30(惠斯通橋接電路)。在橋接電路30上連接有供給驅(qū)動電壓avdc的驅(qū)動電路(未圖示)。而且，橋接電路30輸出與基于隔膜25的撓曲而產(chǎn)生的壓電電阻元件31、32、33、34的電阻值變化相對應(yīng)的檢測信號(電壓)。因此，能夠基于該輸出的檢測信號而檢測出隔膜25所受到的壓力。

特別地，壓電電阻元件31、32、33、34沿著隔膜25的外緣而被配置。如上所述，當(dāng)隔膜25通過受壓而撓曲變形時，在隔膜25的端部處施加有較大的應(yīng)力，因此通過在該端部處配置壓電電阻元件31、32、33、34，能夠?qū)⑸鲜龅臋z測信號放大，從而壓力檢測靈敏度得到提升。另外，作為壓電電阻元件31、32、33、34的配置，并不被特別地限定，例如壓電電阻元件31、32、33、34也可以被配置成跨越隔膜25的外緣。

壓電電阻元件31、32、33、34例如分別通過向soi基板21的第二硅層213摻雜(擴散或者注入)磷、硼等雜質(zhì)而被構(gòu)成。此外，配線35例如通過以與壓電電阻元件31、32、33、34相比較高的濃度向soi基板21的第二硅層213摻雜(擴散或者注入)磷、硼等雜質(zhì)而被構(gòu)成。

底基板

底基板4以在其與隔膜25之間形成壓力基準(zhǔn)室s的方式而與隔膜25對置地配置。具體而言，底基板4以對凹部26的開口進(jìn)行封堵的方式而與基板2的下表面(第一硅層211的表面)接合。另外，在以下，也將底基板4的隔著壓力基準(zhǔn)室s而與隔膜25對置的部分稱為對置部41。作為這樣的底基板4，可以使用例如硅基板、玻璃基板、陶瓷基板等。此外，作為底基板4的厚度，并不被特別地限定，但優(yōu)選在100μm以上且1000μm以下。由此，能夠抑制對置部41的變形(特別是由壓力基準(zhǔn)室s內(nèi)的壓力與外壓之間的差壓引起的撓曲)。

如上述方式，通過利用底基板4而對凹部26進(jìn)行氣密性密封，從而形成壓力基準(zhǔn)室s。壓力基準(zhǔn)室s優(yōu)選為真空(例如10pa以下的程度)。由此，能夠?qū)毫鞲衅?作為以真空為基準(zhǔn)而對壓力進(jìn)行檢測的所謂“絕對壓力傳感器”而使用。因此，成為便利性較高的壓力傳感器1。但是，壓力基準(zhǔn)室s只要保持為固定的壓力(但不考慮由溫度變化導(dǎo)致的壓力變動)，也可以不是真空狀態(tài)。

位移限制部

位移限制部5相對于隔膜25而被配置在底基板4側(cè)。通過這樣的配置，如前文所述，在第二狀態(tài)下能夠使隔膜25與位移限制部5更切實地接觸。尤其在本實施方式中，如圖1所示，底基板4的對置部41兼作位移限制部5。因此，無需在底基板4之外另行設(shè)置位移限制部5，從而壓力傳感器1的結(jié)構(gòu)變得簡單。

此外，在本實施方式中，在第二狀態(tài)下隔膜25的中央部與位移限制部5接觸。由于在整個隔膜25中，中央部的位移量最大，因此根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在第二狀態(tài)下，能夠使隔膜25與位移限制部5更切實地接觸。

這樣的位移限制部5如上所述，在隔膜25受到可測量范圍內(nèi)的壓力的第一狀態(tài)下不與隔膜25接觸，而在隔膜25受到與可測量范圍相比較高的壓力的第二狀態(tài)下與隔膜25接觸。此處，若對所述“可測量范圍”進(jìn)行說明則為，可測量范圍是指，能夠以固定的精度以上來檢測壓力的范圍(換句話說，壓力傳感器1的制造者或提供者保證檢測精度或者推薦使用的壓力范圍。例如被記載在壓力傳感器1的說明書中的檢測壓力的精度保證范圍。此外，還可以包含作為最大額定值或絕對最大額定值且壓力傳感器1可重復(fù)進(jìn)行正常工作的壓力范圍)，并且該范圍針對每個壓力傳感器1進(jìn)行設(shè)定。順便說一下，近年來，能夠檢測到10個大氣壓程度(即，水深100m程度)的壓力傳感器的需求上升。因此，可以說作為這樣的可測量范圍，優(yōu)選在0個大氣壓以上且5個大氣壓以下，更優(yōu)選在0個大氣壓以上且8個大氣壓以下，進(jìn)一步優(yōu)選在0個大氣壓以上且10個大氣壓以下。

此處，雖然只要在第二狀態(tài)下隔膜25與位移限制部5接觸，則實際產(chǎn)生接觸的壓力并不被特別地限定，但優(yōu)選為在盡量低的壓力(即，超過可測量范圍的上限且與上限接近的壓力)下產(chǎn)生隔膜25與位移限制部5之間的接觸。具體而言，優(yōu)選為，當(dāng)受到從可測量范圍的上限起+1個大氣壓以內(nèi)的壓力時，產(chǎn)生隔膜25與位移限制部5之間的接觸。由此，能夠更有效地抑制隔膜25的過度變形，從而更有效地降低隔膜25的損壞的可能性。但是，當(dāng)產(chǎn)生隔膜25與位移限制部5之間的接觸的壓力過度接近可測量范圍的上限時，根據(jù)壓力傳感器1的使用環(huán)境溫度或個體差異，可能會在可測量范圍的上限以下的壓力(即，第一狀態(tài))下產(chǎn)生隔膜25與位移限制部5之間的接觸。因此，優(yōu)選為，在從可測量范圍的上限起至少+0.1個大氣壓以內(nèi)的壓力下，不會產(chǎn)生隔膜25與位移限制部5之間的接觸。換句話說，優(yōu)選為，將與產(chǎn)生隔膜25和位移限制部5之間的接觸的壓力相比低0.1個大氣壓以上的壓力設(shè)定為可測量范圍的上限。

此外，在將外壓與壓力基準(zhǔn)室s的壓力相等的狀態(tài)下的隔膜25與位移限制部5之間的分離距離(即，壓力基準(zhǔn)室s的高度)設(shè)為d，將第一狀態(tài)下的隔膜25的向位移限制部5側(cè)的位移量設(shè)為α1，并將第二狀態(tài)下的隔膜25的向位移限制部5側(cè)的位移量設(shè)為α2時，壓力傳感器1滿足α1＜d≤α2的關(guān)系。通過滿足這樣的關(guān)系，能夠更切實地在第一狀態(tài)下使隔膜25與位移限制部5分離，并在第二狀態(tài)下使隔膜25與位移限制部5接觸。

另外，在將壓力傳感器1受到的壓力設(shè)為p，將隔膜25的寬度(由于在本實施方式中隔膜25為大致正方形，因此為一邊的長度)設(shè)為a，將隔膜25的厚度設(shè)為t0，并將隔膜25的楊氏模量設(shè)為e0時，由壓力p引起的隔膜25的向位移限制部5側(cè)的變形量z能夠通過下式(1)來表示(但各個值的單位為si單位)。因此，當(dāng)將第一狀態(tài)的壓力代入壓力p時，作為變形量z而求得上述的α1，同樣，當(dāng)將第二狀態(tài)的壓力代入壓力p時，作為變形量z而求得上述的α2。

數(shù)學(xué)式1

另外，設(shè)定為底基板4被形成得足夠厚因此實質(zhì)上不會發(fā)生變形，因此在上述的說明中不考慮由外壓引起的位移限制部5(對置部41)的向隔膜25側(cè)的撓曲。在假設(shè)位移限制部5因外壓而向隔膜25側(cè)撓曲的情況下，當(dāng)將第一狀態(tài)下的位移限制部5的向隔膜25側(cè)的位移量設(shè)為β1，并將第二狀態(tài)下的位移限制部5的向隔膜25側(cè)的位移量設(shè)為β2時，只需滿足α1+β1＜d≤α2+β2的關(guān)系即可。

此外，對于位移限制部5的能夠與隔膜25接觸的部分(即，位移限制部5的上表面)，實施了使該部分與隔膜25之間的接觸面積減少的接觸面積減少處理。因此，在第二狀態(tài)下隔膜25與位移限制部5接觸時，能夠減少隔膜25與位移限制部5保持接觸而不分離的所謂“粘連”的發(fā)生的可能性。尤其在本實施方式中，作為接觸面積減少處理，在位移限制部5的能夠與隔膜25接觸的部分處形成有凹凸。由此，能夠簡單地減少接觸面積。另外，所述凹凸能夠通過在位移限制部5的下表面上形成多個凹部59而獲得。

第二實施方式

接下來，對本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓力傳感器進(jìn)行說明。

圖7為本發(fā)明的第二實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。圖8為圖7所示的壓力傳感器處于第一狀態(tài)的情況下的剖視圖。圖9為圖7所示的壓力傳感器處于第二狀態(tài)的情況下的剖視圖。

以下，對于第二實施方式的壓力傳感器，以與上述的實施方式的不同點為中心進(jìn)行說明，而對于相同的事項，則省略其說明。

第二實施方式的壓力傳感器除了位移限制部的結(jié)構(gòu)不同以外，與上述的第一實施方式相同。另外，對于與上述的實施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號。

如圖7所示，在本實施方式的壓力傳感器1中，從隔膜25的下表面去除了氧化硅層212。通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，從而與例如上述的第一實施方式的結(jié)構(gòu)相比較，能夠減薄隔膜25。因此，能夠獲得靈敏度更高的壓力傳感器1。

在本實施方式中，與上述的第一實施方式同樣地通過使用了深硅蝕刻裝置的干式蝕刻而形成凹部26，之后通過各向同性的濕式蝕刻，將處于凹部26的底部的氧化硅層212去除，從而形成隔膜25。由于通過該濕式蝕刻而對氧化硅層212進(jìn)行側(cè)蝕，因此氧化硅層212一直被去除至比第一硅層211靠外側(cè)處。因此，在隔膜25與第一硅層211之間形成有間隙g。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，第一硅層211的隔著間隙g而與隔膜25對置的部分構(gòu)成了位移限制部5。因此，如圖8所示，在第一狀態(tài)下隔膜25與位移限制部5分離，并且如圖9所示，在第二狀態(tài)下隔膜25與位移限制部5接觸。因此，通過本實施方式的壓力傳感器1，也與上述的第一實施方式相同地，能夠提高壓力的檢測精度，且能夠降低隔膜25的損壞的可能性。

在這樣的本實施方式中，位移限制部5與作為對置部的底基板4分體設(shè)置，并位于隔膜25與底基板4之間。以上述方式，通過將位移限制部5配置于隔膜25與底基板4之間，從而位移限制部5的配置的自由度增加。此外，能夠自由地對底基板4與隔膜25之間的分離距離(即，壓力基準(zhǔn)室的高度)進(jìn)行設(shè)定。此外，如圖9所示，在第二狀態(tài)下，隔膜25的端部與位移限制部5接觸。如上所述，在隔膜25變形時，在隔膜25的端部處施加有較大的應(yīng)力，因此通過該端部與位移限制部5接觸，能夠減少在隔膜25端部處施加有過度的應(yīng)力的情況。因此，能夠更有效地降低隔膜25的損壞的可能性。

通過這樣的第二實施方式也能夠發(fā)揮與上述的第一實施方式相同的效果。另外，在本實施方式中，從底基板4中省去了如上述的第一實施方式中所說明的凹部59。

第三實施方式

接下來，對本發(fā)明的第三實施方式所涉及的壓力傳感器進(jìn)行說明。

圖10為本發(fā)明的第三實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

以下，對于第三實施方式的壓力傳感器，以與上述的實施方式的不同點為中心進(jìn)行說明，對于相同的事項，則省略其說明。

第三實施方式的壓力傳感器除了位移限制部的結(jié)構(gòu)不同以外，與上述的第一實施方式相同。另外，對于與上述的實施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號。

如圖10所示，在本實施方式的壓力傳感器1中，位移限制部5被設(shè)置成從作為對置部的底基板4向隔膜25側(cè)(壓力基準(zhǔn)室s內(nèi))突出。由此，能夠自由地對隔膜25與底基板4之間的分離距離(即，壓力基準(zhǔn)室s的高度)進(jìn)行設(shè)計。

在本實施方式中，由soi基板40一體地形成了位移限制部5與底基板4。即，soi基板40為將第一硅層40a、氧化硅層40b以及第二硅層40c進(jìn)行層疊而成的基板，并且由這3個層中的第二硅層40c以及氧化硅層40b形成了位移限制部5，由第一硅層40a形成了底基板4。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使用半導(dǎo)體工藝而比較簡單地形成位移限制部5。另外，作為位移限制部5的結(jié)構(gòu)，并不限定于上述的結(jié)構(gòu)，例如，可以為將與底基板4分體準(zhǔn)備的位移限制部5經(jīng)由粘接劑等接合在底基板4上的結(jié)構(gòu)。

通過這樣的第三實施方式，也能夠發(fā)揮與上述的第一實施方式相同的效果。另外，也可以對位移限制部5的上表面(能夠與隔膜25接觸的部分)實施如在第一實施方式中所說明的接觸面積減少處理。

第四實施方式

接下來，對本發(fā)明的第四實施方式所涉及的壓力傳感器進(jìn)行說明。

圖11為本發(fā)明的第四實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。圖12至圖16分別為對圖11所示的壓力傳感器的制造方法進(jìn)行說明的剖視圖。

以下，對于第四實施方式的壓力傳感器，以與上述的實施方式的不同點為中心進(jìn)行說明，對于相同的事項，則省略其說明。

圖11所示的壓力傳感器1a具有基板2、傳感器部3、周圍結(jié)構(gòu)體6以及壓力基準(zhǔn)室s(空洞部)。由于基板2、傳感器部3以及壓力基準(zhǔn)室s的結(jié)構(gòu)分別與上述的第一實施方式相同，因此在以下主要對周圍結(jié)構(gòu)體6進(jìn)行說明。

周圍結(jié)構(gòu)體

周圍結(jié)構(gòu)體6在其與基板2之間形成壓力基準(zhǔn)室s。這樣的周圍結(jié)構(gòu)體6具有：被配置在基板2上的層間絕緣膜61；被配置在層間絕緣膜61上的配線層62；被配置在配線層62以及層間絕緣膜61上的層間絕緣膜63；被配置在層間絕緣膜63上的配線層64；被配置在配線層64以及層間絕緣膜63上的表面保護(hù)膜65；以及被配置在配線層64以及表面保護(hù)膜65上的密封層66。

配線層62具有：以包圍壓力基準(zhǔn)室s的方式而被配置的框狀的配線部621；以及與傳感器部3的配線35連接的配線部629。同樣地，配線層64具有：以包圍壓力基準(zhǔn)室s的方式而被配置的框狀的配線部641；以及與配線35連接的配線部649。而且，傳感器部3通過配線部629、649而被引出到周圍結(jié)構(gòu)體6的上表面。

此外，配線層64具有位于壓力基準(zhǔn)室s的頂部的覆蓋層644。此外，在覆蓋層644上配置有將壓力基準(zhǔn)室s的內(nèi)外連通的多個貫穿孔645。這樣的覆蓋層644與配線部641一體形成，并且隔著壓力基準(zhǔn)室s而與隔膜25對置配置。另外，多個貫穿孔645如在后文所述的制造方法中所說明的那樣，為使蝕刻液侵入到壓力基準(zhǔn)室s中的釋放蝕刻用的孔。此外，在覆蓋層644上配置有密封層66，并且通過該密封層66而將貫穿孔645密封。

在這樣的結(jié)構(gòu)中，覆蓋層644以及密封層66的層疊體的隔著壓力基準(zhǔn)室s與隔膜25對置的部分構(gòu)成了對置部69，而且，該對置部69兼作位移限制部5。因此，在第二狀態(tài)下，向壓力基準(zhǔn)室s側(cè)變形的隔膜25的中央部與對置部69(位移限制部5)接觸。

表面保護(hù)膜65具有從水分、灰塵、損傷等中保護(hù)周圍結(jié)構(gòu)體6的功能。這樣的表面保護(hù)膜65以封堵覆蓋層644的貫穿孔645的方式被配置在層間絕緣膜63以及配線層64上。

在這樣的周圍結(jié)構(gòu)體6中，作為層間絕緣膜61、63，可以使用例如硅氧化膜(sio2膜)等絕緣膜。此外，作為配線層62、64，可以使用例如鋁膜等金屬膜。此外，作為密封層66，可以使用例如al、cu、w、ti、tin等金屬膜、硅氧化膜等。此外，作為表面保護(hù)膜65，可以使用例如硅氧化膜、硅氮化膜、聚酰亞胺膜、環(huán)氧樹脂膜等。

接下來，對壓力傳感器1a的制造方法進(jìn)行說明。壓力傳感器1a的制造方法包括：將犧牲層68配置在基板2上的犧牲層配置工序；將犧牲層68去除而形成壓力基準(zhǔn)室s的壓力基準(zhǔn)室形成工序；以及形成隔膜25的隔膜形成工序。

犧牲層配置工序

首先，如圖12所示，準(zhǔn)備soi基板21，并且將磷、硼等雜質(zhì)注入到soi基板21中，從而形成傳感器部3。接下來，使用濺射法、cvd(chemicalvapordeposition，化學(xué)氣相沉積)法等而將第一絕緣膜22以及第二絕緣膜23依次成膜在soi基板21上。由此，獲得未形成有隔膜25的基板2。

接下來，如圖13所示，使用濺射法、cvd法等在基板2上依次形成層間絕緣膜61、配線層62、層間絕緣膜63以及配線層64、表面保護(hù)膜65。由此，形成被配線部621、641所包圍的犧牲層68以及從上方覆蓋犧牲層68的覆蓋層644。

壓力基準(zhǔn)室形成工序

接下來，用未圖示的抗蝕劑掩模對表面保護(hù)膜65進(jìn)行保護(hù)，并且將基板2暴露在例如緩沖氫氟酸等蝕刻液中。由此，經(jīng)由貫穿孔645而將犧牲層68去除，從而如圖14所示，形成壓力基準(zhǔn)室s。接下來，將壓力基準(zhǔn)室s設(shè)為真空狀態(tài)，并且如圖15所示，使用濺射法、cvd法等而將密封層66成膜在覆蓋層644上，從而對壓力基準(zhǔn)室s進(jìn)行密封。由此，獲得兼作位移限制部5的對置部69。

隔膜形成工序

接下來，如圖16所示，在基板2的下表面上，通過使用了深硅蝕刻裝置的干式蝕刻而形成凹部26,從而形成隔膜25。通過以上工序而獲得壓力傳感器1a。

通過這樣的第四實施方式，也能夠發(fā)揮與上述的第一實施方式相同的效果。

第五實施方式

接下來，對本發(fā)明的第五實施方式所涉及的壓力傳感器進(jìn)行說明。

圖17為本發(fā)明的第五實施方式所涉及的壓力傳感器的剖視圖。

以下，對于第五實施方式的壓力傳感器，以與上述的實施方式的不同點為中心進(jìn)行說明，對于相同的事項，則省略其說明。

第五實施方式的壓力傳感器除了位移限制部的結(jié)構(gòu)不同以外，與上述的第四實施方式相同。另外，對于與上述的實施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)記相同的符號。

在如圖17所示的壓力傳感器1a中，第一絕緣膜22以及第二絕緣膜23未被設(shè)置在隔膜25上。即，第一絕緣膜22以及第二絕緣膜23以除隔膜25的上表面以外的方式而被配置。通過這樣的結(jié)構(gòu)，例如與上述的第四實施方式的結(jié)構(gòu)相比，能夠減薄隔膜25。因此，能夠獲得靈敏度更高的壓力傳感器1a。

此外，壓力傳感器1a具有被配置在第二絕緣膜23上并且向壓力基準(zhǔn)室s內(nèi)突出地被設(shè)置的環(huán)狀的位移限制部5。而且，位移限制部5的壓力基準(zhǔn)室s側(cè)的端部51隔著由第一、第二絕緣膜22、23形成的間隙g而與隔膜25的端部對置。因此，在第二狀態(tài)下，向壓力基準(zhǔn)室s側(cè)變形的隔膜25的端部與位移限制部5的端部51接觸。另外，作為位移限制部5的構(gòu)成材料并不被特別地限定，例如可以使用多晶硅。通過使用多晶硅，能夠利用如上述的第四實施方式那樣的使用了半導(dǎo)體工藝的制造方法而簡單地形成位移限制部5。

通過如上所述的第五實施方式，也能夠發(fā)揮與上述的第一實施方式相同的效果。另外，作為本實施方式的改變例，例如也可以將配線部621的向壓力基準(zhǔn)室s內(nèi)突出的部分作為位移限制部5。

第六實施方式

接下來，對本發(fā)明的第六實施方式所涉及的高度計進(jìn)行說明。

圖18為表示本發(fā)明的高度計的一個示例的立體圖。

圖18所示的高度計200能夠如同手表一樣戴在手腕上。此外，在高度計200的內(nèi)部搭載有上述的壓力傳感器1，從而能夠在顯示部201上顯示當(dāng)前位置的海拔高度、當(dāng)前位置的氣壓等。另外，該顯示部201上還能夠顯示當(dāng)前時刻、使用者的心搏數(shù)、天氣等各種信息。這樣的高度計200由于具有檢測精度優(yōu)異的壓力傳感器1，因此能夠發(fā)揮較高的可靠性。另外，高度計200還可以具備壓力傳感器1a以代替壓力傳感器1。

另外，這樣的高度計200如果具備防水性，則也可以作為例如潛水、自由潛水用的水深計而利用。

第七實施方式

接下來，對本發(fā)明的第七實施方式所涉及的電子設(shè)備進(jìn)行說明。

圖19為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個示例的主視圖。

圖19所示的電子設(shè)備為具備上述的壓力傳感器1的導(dǎo)航系統(tǒng)300。導(dǎo)航系統(tǒng)300具備：未圖示的地圖信息；從gps(全球定位系統(tǒng)：globalpositioningsystem)取得位置信息的位置信息取得單元；基于陀螺儀傳感器以及加速度傳感器與車速數(shù)據(jù)的自主導(dǎo)航單元；壓力傳感器1；顯示預(yù)定的位置信息或者行進(jìn)路線信息的顯示部301。

根據(jù)該導(dǎo)航系統(tǒng)300，除了所取得的位置信息之外，還能夠通過壓力傳感器1而取得高度信息。因此，通過對因從一般道路進(jìn)入高架道路(或者相反)而產(chǎn)生的高度變化進(jìn)行檢測，能夠判斷是在一般道路上行駛還是在高架道路上行駛，從而能夠?qū)嶋H的行駛狀態(tài)下的導(dǎo)航信息提供給使用者。由于這樣的導(dǎo)航系統(tǒng)300具有檢測精度優(yōu)異的壓力傳感器1，因此能夠發(fā)揮較高的可靠性。另外，導(dǎo)航系統(tǒng)300還可以具備壓力傳感器1a以代替壓力傳感器1。

另外，具備本發(fā)明的壓力傳感器的電子設(shè)備并不限定于上述的導(dǎo)航系統(tǒng)，例如能夠應(yīng)用于個人計算機、移動電話、智能手機、平板終端、可穿戴式終端、鐘表(包括智能手表)、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計、血壓儀、血糖儀、心電圖測量裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、各種測量設(shè)備、計量儀器類(例如，車輛、航空器、船舶的計量儀器類)、飛行模擬器等。

第八實施方式

接下來，對本發(fā)明的第八實施方式所涉及的移動體進(jìn)行說明。

圖20為表示本發(fā)明的移動體的一個示例的立體圖。

圖20所示的移動體為具備上述的壓力傳感器1的汽車400。汽車400具有車身401和四個車輪402，并被構(gòu)成為利用被設(shè)置于車身401中的未圖示的動力源(發(fā)動機)而使車輪402旋轉(zhuǎn)。由于這樣的汽車400具有檢測精度優(yōu)異的壓力傳感器1，因此能夠發(fā)揮較高的可靠性。另外，汽車400也可以具備壓力傳感器1a以代替壓力傳感器1。

以上，雖然基于圖示的各個實施方式而對本發(fā)明的壓力傳感器、高度計、電子設(shè)備以及移動體進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于這些結(jié)構(gòu)，各個部件的結(jié)構(gòu)能夠置換為具有相同功能的任意的結(jié)構(gòu)。此外，還可以附加其他任意的構(gòu)成物或工序。此外，也可以適當(dāng)?shù)貙Ω鱾€實施方式進(jìn)行組合。

此外，雖然在上述的實施方式中，對作為傳感器部而使用了壓電電阻元件的情況進(jìn)行了說明，但作為壓力傳感器并不限定于此，例如，也可以使用利用了扁平型的振子的結(jié)構(gòu)、梳齒電極等其他mems振子或水晶振子等振動元件。

符號說明

1、1a…壓力傳感器；2…基板；21…soi基板；211…第一硅層；212…氧化硅層；212a…彎曲凹面；213…第二硅層；22…第一絕緣膜；23…第二絕緣膜；25…隔膜；251…受壓面；26…凹部；3…傳感器部；30…橋接電路；31、32、33、34…壓電電阻元件；35…配線；4…底基板；40…soi基板；40a…第一硅層；40b…氧化硅層；40c…第二硅層；5…位移限制部；51…端部；59…凹部；6…周圍結(jié)構(gòu)體；61…層間絕緣膜；62…配線層；621…配線部；629…配線部；63…層間絕緣膜；64…配線層；641…配線部；644…覆蓋層；645…貫穿孔；649…配線部；65…表面保護(hù)膜；66…密封層；68…犧牲層；69…對置部；200…高度計；201…顯示部；300…導(dǎo)航系統(tǒng)；301…顯示部；400…汽車；401…車身；402…車輪；g…間隙；s…壓力基準(zhǔn)室。