(57)【要約】【課題】凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを好適に製造することができるシリコンデバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のシリコンデバイスの製造方法は、シリコン層およびエッチングストップ層を有する積層体に対して第１のドライエッチングを施し前記シリコン層に第１の凹部を形成する処理と前記第１の凹部の側壁に保護膜を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行う第１の工程と、前記第１の工程に供された前記積層体に対し、第２のドライエッチングを施し、前記第１の凹部から前記エッチングストップ層に到達する第２の凹部を形成する第２の工程とを有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層およびエッチングストップ層を有する積層体に対して第１のドライエッチングを施し前記シリコン層に第１の凹部を形成する処理と、前記第１の凹部の側壁に保護膜を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行う第１の工程と、
前記第１の工程に供された前記積層体に対して、第２のドライエッチングを施し、前記第１の凹部から前記エッチングストップ層に到達する第２の凹部を形成する第２の工程とを有することを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、１ｓｃｃｍ以下である請求項１に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第２のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、３０ｓｃｃｍ以上９０ｓｃｃｍ以下である請求項１または２に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程でエッチングする前記シリコン層の厚さは、前記シリコン層全体の厚さの５％以上２０％以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程でエッチングする前記シリコン層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程中に含まれる１回あたりの前記一連の処理でエッチングされる前記シリコン層の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第１の工程での前記第１の凹部の側壁に前記保護膜を形成する処理は、前記第１の凹部内の表面に前記保護膜を形成した後に、当該保護膜のうち前記第１の凹部の底部に設けられたものを選択的に除去することにより行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１の凹部のうち横断面積が最大となる第１の部位での横断面積は、前記第２の凹部のうち横断面積が最大となる第２の部位での横断面積以上であり、かつ、前記シリコン層の平面視において、前記第１の部位は、前記第２の部位を包含している請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第２の工程で、前記エッチングストップ層側に向かって横断面積が増大する逆テーパ部を有する前記第２の凹部を形成する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項１０】
シリコン層を備え、開口して形成された凹部、および、前記凹部の底部に設けられたダイヤフラム部を有する基板と、
前記ダイヤフラム部に設けられた機能素子とを備え、
前記凹部の側壁は、前記凹部の開口側に設けられた第１の側壁部と、前記底部と接続する第２の側壁部とを有し、
前記第１の側壁部がスキャロップを有し、前記第２の側壁部が平滑であることを特徴とするシリコンデバイス。
【請求項１１】
前記凹部の前記第１の側壁部で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第１の部位での横断面積は、前記凹部の前記第２の側壁部で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第２の部位での横断面積以上であり、かつ、前記基板の平面視において、前記第１の部位は、前記第２の部位を包含している請求項１０に記載のシリコンデバイス。
【請求項１２】
前記凹部のうち前記第２の側壁部で囲まれた部分は、前記底部側に向かって横断面積が大きくなる逆テーパ部を有している請求項１０または１１に記載のシリコンデバイス。
【請求項１３】
前記凹部の前記第１の側壁部が設けられている深さ方向の長さが１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のシリコンデバイス。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のシリコンデバイスを備えることを特徴とする携帯機器。
【請求項１５】
請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のシリコンデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のシリコンデバイスを備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンデバイスの製造方法、シリコンデバイス、携帯機器、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン層に空洞部（キャビティー）を設けることにより形成されたダイヤフラム部を有するシリコンデバイス（センサー、アクチュエーター等）が広く用いられている。
【０００３】
このようなダイヤフラム部を形成するための空洞部は、一般に、シリコン層およびエッチングストップ層を有する積層体に対してドライエッチングを施しシリコン層に凹部を形成する処理と、凹部の側壁に保護膜を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行い、シリコン層を貫通する凹部（孔部）を形成する方法（いわゆる、ボッシュプロセス）を用いて形成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記のような方法では、１回あたりの前記の一連の工程でエッチングされる深さが、シリコン層の厚さに比べて非常に小さいため、凹部のエッチングストップ層での開口形状、大きさを確実に制御することが困難であった。
【０００５】
より詳しく説明すると、１回あたりの前記の一連の工程でエッチングされる深さのわずかな違いや、シリコン層の厚さのわずかな違いによって、図２５、図２６に示すように、シリコン層１’のエッチングストップ層２’と接触面における凹部の形状（終端形状）や大きさが大きく変化する。
【０００６】
このように、凹部の終端形状・大きさが異なると、エッチングストップ層を含むダイヤフラム部のたわみ量等の特性の固体間差が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１７６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを好適に製造することができるシリコンデバイスの製造方法を提供すること、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを提供すること、また、当該シリコンデバイスを備える携帯機器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【００１０】
本発明のシリコンデバイスの製造方法は、シリコン層およびエッチングストップ層を有する積層体に対して第１のドライエッチングを施し前記シリコン層に第１の凹部を形成する処理と、前記第１の凹部の側壁に保護膜を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行う第１の工程と、前記第１の工程に供された前記積層体に対して、第２のドライエッチングを施し、前記第１の凹部から前記エッチングストップ層に到達する第２の凹部を形成する第２の工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを好適に製造することができるシリコンデバイスの製造方法を提供することができる。
【００１２】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第１のドライエッチングは、ＳＦ６を含む処理ガスを用いて行うことが好ましい。
【００１３】
これにより、より高いエッチングレートでシリコン層をエッチングすることができ、シリコンデバイスの生産性を向上させる上で有利である。また、一般に、シリコン層のレジスト膜に対するエッチングの選択比を特に高くすることができる。
【００１４】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第１のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、１ｓｃｃｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
これにより、より高いエッチングレートでシリコン層をエッチングすることができるとともに、第１の凹部の形状をより好適に制御することができる。
【００１６】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第２のドライエッチングは、ＳＦ６およびＯ２を含む処理ガスを用いて行うことが好ましい。
【００１７】
これにより、第１の凹部の側壁を好適に保護しつつ、スキャロップを有していない平滑な側壁を効率よく形成することができる。
【００１８】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第２のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、３０ｓｃｃｍ以上９０ｓｃｃｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
これにより、第１の凹部の側壁をより好適に保護しつつ、スキャロップを有していない平滑な側壁をより効率よく形成することができる。また、第２の工程でのシリコン層の幅方向への過剰なエッチングの進行を防止し、高い直進性で凹部をより好適に形成することができる。
【００２０】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第２の工程でエッチングする前記シリコン層の厚さは、前記シリコン層全体の厚さの５％以上２０％以下であることが好ましい。
【００２１】
これにより、シリコン層に設けられた凹部全体（第１の凹部および第２の凹部）としての形状、大きさをより好適に制御することができるとともに、シリコンデバイスの生産性をさらに向上させることができる。
【００２２】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第２の工程でエッチングする前記シリコン層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
これにより、シリコン層に設けられた凹部全体（第１の凹部および第２の凹部）としての形状、大きさをより好適に制御することができるとともに、シリコンデバイスの生産性をさらに向上させることができる。
【００２４】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第１の工程中に含まれる１回あたりの前記一連の処理でエッチングされる前記シリコン層の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
これにより、シリコンデバイスの生産性をより高くしつつ、第１の凹部の形状をより好適に制御することができる。
【００２６】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記保護膜を形成する処理は、パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜法により行うことが好ましい。
これにより、第１の凹部の側壁をより好適に保護することができる。
【００２７】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第１の工程での前記第１の凹部の側壁に前記保護膜を形成する処理は、前記第１の凹部内の表面に前記保護膜を形成した後に、当該保護膜のうち前記第１の凹部の底部に設けられたものを選択的に除去することにより行うことが好ましい。
これにより、シリコンデバイスの生産性をさらに向上させることができる。
【００２８】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第１の凹部のうち横断面積が最大となる第１の部位での横断面積は、前記第２の凹部のうち横断面積が最大となる第２の部位での横断面積以上であり、かつ、前記シリコン層の平面視において、前記第１の部位は、前記第２の部位を包含していることが好ましい。
【００２９】
これにより、シリコン層に設けられた凹部全体（第１の凹部および第２の凹部）としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
【００３０】
本発明のシリコンデバイスの製造方法では、前記第２の工程で、前記エッチングストップ層側に向かって横断面積が増大する逆テーパ部を有する前記第２の凹部を形成することが好ましい。
【００３１】
これにより、シリコンデバイスの強度を十分に保持しつつ、凹部（第１の凹部および第２の凹部）を形成することにより設けられたダイヤフラム部をより撓みやすくすることができ、シリコンデバイスの感度をさらに向上させることができる。
【００３２】
本発明のシリコンデバイスは、シリコン層を備え、開口して形成された凹部、および、前記凹部の底部に設けられたダイヤフラム部を有する基板と、前記ダイヤフラム部に設けられた機能素子とを備え、前記凹部の側壁は、前記凹部の開口側に設けられた第１の側壁部と、前記底部と接続する第２の側壁部とを有し、前記第１の側壁部がスキャロップを有し、前記第２の側壁部が平滑であることを特徴とする。
【００３３】
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを提供することができる。
【００３４】
本発明のシリコンデバイスでは、前記凹部の前記第１の側壁部で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第１の部位での横断面積は、前記凹部の前記第２の側壁部で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第２の部位での横断面積以上であり、かつ、前記基板の平面視において、前記第１の部位は、前記第２の部位を包含していることが好ましい。
【００３５】
これにより、シリコン層に設けられた凹部全体としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
【００３６】
本発明のシリコンデバイスでは、前記凹部のうち前記第２の側壁部で囲まれた部分は、前記底部側に向かって横断面積が大きくなる逆テーパ部を有していることが好ましい。
【００３７】
これにより、シリコンデバイスの強度を十分に保持しつつ、ダイヤフラム部をより撓みやすくすることができ、シリコンデバイスの感度をさらに向上させることができる。
【００３８】
本発明のシリコンデバイスでは、前記凹部の前記第１の側壁部が設けられている深さ方向の長さが１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
これにより、シリコン層に設けられた凹部全体としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
【００４０】
本発明の携帯機器は、本発明のシリコンデバイスを備えることを特徴とする。
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを備えた信頼性の高い携帯機器を提供することができる。
【００４１】
本発明の電子機器は、本発明のシリコンデバイスを備えることを特徴とする。
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを備えた信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【００４２】
本発明の移動体は、本発明のシリコンデバイスを備えることを特徴とする。
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層を有するシリコンデバイスを備えた信頼性の高い移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（積層体用意工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（素子形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（酸化シリコン層形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（凹部形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（保護層形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図６】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（犠牲層形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図７】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（犠牲層形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（蓋層形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図９】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（貫通孔形成工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（犠牲層除去工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（封止工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（第１の工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程（第２の工程）を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】第１の工程（第１のエッチングの処理直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。
【図１５】第１の工程（保護膜を形成する処理直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。
【図１６】第１の工程（一連の処理を繰り返し行った直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。
【図１７】第２の工程でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。
【図１８】圧力センサーの製造方法の主要な製造工程を示すフローチャートである。
【図１９】圧力センサーの概略構成を示す模式的な平面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線での模式断面図である。
【図２１】圧力センサーの模式検出用回路図である。
【図２２】本発明の携帯機器の一例を示す斜視図である。
【図２３】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図２４】本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【図２５】従来の方法で製造されたシリコンデバイスの一例を示す拡大縦断面図である。
【図２６】従来の方法で製造されたシリコンデバイスの他の一例を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付する図面を参照しつつ、好適な実施形態について詳細な説明をする。
《シリコンデバイスの製造方法》
まず、本発明のシリコンデバイスの製造方法について説明する。
【００４５】
以下の説明では、シリコンデバイスの一例としての圧力センサー（圧力検出機能を有する圧力センサー）の製造方法について、代表的に説明する。
【００４６】
図１〜図１３は、本発明の好適な実施形態のシリコンデバイスの製造方法の工程を模式的に示す縦断面図である。図１４は、第１の工程（第１のエッチングの処理直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。図１５は、第１の工程（保護膜を形成する処理直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。図１６は、第１の工程（一連の処理を繰り返し行った直後の状態）でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。図１７は、第２の工程でのシリコン層およびエッチングストップ層周辺の状態を模式的に示す拡大縦断面図である。図１８は、圧力センサーの製造方法の主要な製造工程を示すフローチャートである。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図１７中（図２０についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。
【００４７】
本実施形態のシリコンデバイス１００の製造方法は、シリコン層１およびエッチングストップ層２を有する積層体５０に対して第１のドライエッチングを施しシリコン層１に第１の凹部１１を形成する処理と、第１の凹部１１の側壁１１１に保護膜７０を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行う第１の工程（第１の凹部形成工程）と、前記第１の工程に供された積層体５０に対して、第２のドライエッチングを施し、第１の凹部１１からエッチングストップ層２に到達する第２の凹部１２を形成する第２の工程（第２の凹部形成工程）とを有する。
【００４８】
特に、本実施形態の製造方法は、シリコンデバイス１００としての圧力センサーを製造する方法であり、積層体５０を用意する積層体用意工程（図１参照）と、積層体５０を構成するシリコン層３にピエゾ抵抗素子５を形成する素子形成工程（図２参照）と、空洞部（圧力基準室）Ｓを形成するための酸化シリコン層４を形成する酸化シリコン層形成工程（空洞部形成用層形成工程）（図３参照）と、酸化シリコン層４に犠牲層８０を形成するための凹部４１を形成する凹部形成工程（犠牲部用凹部形成工程）（図４参照）と、凹部４１が設けられた酸化シリコン層４側の面に保護層９を形成する保護層形成工程（図５参照）と、凹部４１内に犠牲層８０を形成する犠牲層形成工程（図６、図７参照）と、犠牲層８０上に蓋層６を形成する蓋層形成工程（図８参照）と、犠牲層８０に貫通孔６１を形成する貫通孔形成工程（図９参照）と、犠牲層８０をエッチングにより除去する犠牲層除去工程（図１０参照）と、貫通孔６１を封止する封止工程（図１１参照）と、積層体５０を構成するシリコン層１に第１の凹部（凹部）１１を形成する前記第１の工程（図１２、図１４〜図１６参照）と、積層体５０を構成するシリコン層１に第２の凹部（凹部）１２を形成する前記第２の工程（図１３、図１７参照）とを有する。言い換えると、本実施形態のシリコンデバイス１００の製造方法は、第１の工程（第１の凹部形成工程）および第２の工程（第２の凹部形成工程）の前工程として、積層体用意工程と、素子形成工程と、酸化シリコン層形成工程（空洞部形成用層形成工程）と、凹部形成工程（犠牲部用凹部形成工程）と、保護層形成工程と、犠牲層形成工程と、蓋層形成工程と、貫通孔形成工程と、犠牲層除去工程と、封止工程とを有している。
以下、各工程について順次説明する。
【００４９】
［積層体用意工程］
まず、図１に示すように、積層体５０を用意する。積層体５０は、シリコン層（第１のシリコン層）１、酸化シリコン層２、シリコン層（第２のシリコン層）３がこの順に積層されてなるものである。
【００５０】
［素子形成工程（機能素子形成工程）］
その後、図２に示すように、シリコン層（第１のシリコン層）１、酸化シリコン層２、シリコン層（第２のシリコン層）３がこの順に積層されてなる積層体５０のシリコン層３にピエゾ抵抗素子５を形成する。
【００５１】
具体的には、積層体５０のシリコン層３の、後に形成されるダイヤフラム部２０の輪郭の内側の直近となる位置に、リン、ボロン等の不純物をドープし、後に詳述するピエゾ抵抗素子５（５Ａ〜５Ｄ）を形成する。
【００５２】
本実施形態では、ピエゾ抵抗素子５は、平面視でダイヤフラム部２０と重なって配置されている。
【００５３】
これにより、外力（圧力の印加）によるダイヤフラム部２０の撓みをピエゾ抵抗素子５でより容易に検出することができる。
【００５４】
なお、ピエゾ抵抗素子５の形成後、シリコン層３上にピエゾ抵抗素子５の保護膜を形成してもよい。当該保護膜の構成材料としては、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等が挙げられる。
【００５５】
［酸化シリコン層形成工程（空洞部形成用層形成工程）］
その後、図３に示すように、シリコン層３上に酸化シリコン層４を形成する。
酸化シリコン層４は、後に詳述する空洞部（圧力基準室）Ｓの形成に用いられる層である。
【００５６】
酸化シリコン層４の形成方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法等の気相成膜法を好適に用いることができる。
【００５７】
［凹部形成工程（犠牲部用凹部形成工程）］
その後、図４に示すように、酸化シリコン層４に、犠牲層８０を形成するための凹部４１を形成する。
【００５８】
凹部４１の形成は、例えば、ＣＦ４（四フッ化炭素）、ＣＨＦ３（三フッ化メタン、トリフルオロメタン）等のガスを用いたドライエッチングにより、好適に行うことができる。
【００５９】
この際、凹部４１の底部にピエゾ抵抗素子５が位置するように、酸化シリコン層４をエッチングする。
【００６０】
［保護層形成工程］
その後、図５に示すように、酸化シリコン層４が設けられた積層体に対し、上方から保護層９を形成する。
【００６１】
これにより、凹部４１の内面および酸化シリコン層４の表面が保護層９で被覆され、後述する犠牲層除去工程において、酸化シリコン層４が不本意にエッチングされることをより効果的に防止することができる。
【００６２】
保護層９は、例えば、ＡＬＣＶＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（原子層堆積法）等を用いることにより、好適に形成することができる。
【００６３】
保護層９の構成材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ等が挙げられる。
強度上の観点等から、保護層９の厚さは、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００６４】
［犠牲層形成工程］
その後、凹部４１内に、空洞部（圧力基準室）を形成するための犠牲層８０を形成する。
【００６５】
犠牲層８０の形成は、まず、積層体５０の酸化シリコン層４が設けられた面側に犠牲材料層８０’を形成し（図６参照）、その後、犠牲材料層８０’を平坦化することにより（図７参照）行うことができる。
【００６６】
犠牲材料層８０’の形成方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法等の気相成膜法を好適に用いることができる。
【００６７】
犠牲材料層８０’を平坦化の方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法（化学機械研磨法）等の各種研磨法や、エッチバック（全面エッチング）法等が挙げられる。
【００６８】
［蓋層形成工程］
その後、図８に示すように、酸化シリコン層４（特に、凹部４１の開口）を覆う蓋層６を形成する。
蓋層６の構成材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ等が挙げられる。
【００６９】
蓋層６は、例えば、ＡＬＣＶＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（原子層堆積法）等を用いることにより、好適に形成することができる。
【００７０】
［貫通孔形成工程］
その後、図９に示すように、蓋層６に貫通孔６１を形成する。貫通孔６１は、平面視で蓋層６の凹部４１と重なる位置に形成する。
【００７１】
これにより、犠牲層８０の形成後、平面視で凹部４１と重なる貫通孔６１を有し凹部４１の開口を覆う蓋層６を形成したことになる。
【００７２】
貫通孔６１の形成は、特に限定されないが、例えば、ＢＣｌ３（三塩化ホウ素）ガスとＣｌ（塩素）ガスとの混合ガス（流量比：ＢＣｌ３／Ｃｌ＝８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ）等のガスを用いたドライエッチングにより行うことができる。
この際、貫通孔６１は複数形成してもよい。
【００７３】
また、平面視で貫通孔６１とピエゾ抵抗素子５とがずれていることが好ましい。
これにより、後述する工程で、貫通孔６１を封止層７で封止する際（特に、スパッタリング時）に、貫通孔６１を通過した一部の封止層７の成分が、ピエゾ抵抗素子５上に堆積することを低減できる。したがって、ピエゾ抵抗素子５の不具合を低減でき、圧力センサー１００の信頼性を向上させることができる。
【００７４】
なお、貫通孔６１の形状、数量等は、凹部４１の形状、犠牲層８０のエッチング特性等により適宜設定される。
【００７５】
［犠牲層除去工程］
その後、図１０に示すように、凹部４１内に設けられた犠牲層８０を除去する。
犠牲層８０の除去の方法は、特に限定されないが、ドライエッチングにより好適に行うことができ、特に、ガス状のフッ化水素（ＶａｐｏｒＨＦ、ＨＦＶａｐｏｒ等ともいう）を用いて、貫通孔６１から犠牲層８０をエッチング（リリースエッチング）するのが好ましい。この際、蓋層６および保護層９は、エッチングガスに対する耐性を有しており、エッチングガス（例えば、フッ化水素）に曝されてもほとんどエッチングされない。つまり、ここでは選択的に犠牲層８０がエッチングされる。
【００７６】
犠牲層８０を除去した後、減圧下（例えば、１０Ｐａ以下の真空度）で、１００℃以上に加熱し、凹部４１内の脱ガス（アウトガス）成分を減少させる。
【００７７】
［封止工程］
その後、図１１に示すように、蓋層６上に封止部材としての封止層７を形成することにより、貫通孔６１を封止し、凹部４１を含んで構成される空洞部Ｓを形成する。
【００７８】
封止層７の形成方法は、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法等が挙げられる。
【００７９】
封止層７の構成材料としては、例えば、アルミニウム等が挙げられる。
なお、図示のように、封止層７の不要部分（２点鎖線で示す部分）は、例えば、ＢＣｌ３ガス等を用いたドライエッチングにより除去してもよい。
【００８０】
本実施形態では、上記のような前工程の後に、第１の工程および第２の工程を行う。
すなわち、本実施形態のシリコンデバイス１００の製造方法は、シリコン層１およびエッチングストップ層２を有する積層体５０に対して第１のドライエッチングを施しシリコン層１に第１の凹部１１を形成する処理と、第１の凹部１１の側壁１１１に保護膜７０を形成する処理とを含む一連の処理を繰り返し行う第１の工程（第１の凹部形成工程）と、前記第１の工程に供された積層体５０に対して、第２のドライエッチングを施し、第１の凹部１１からエッチングストップ層２に到達する第２の凹部１２を形成する第２の工程（第２の凹部形成工程）とを有する。
【００８１】
これにより、凹部の終端形状・大きさ（酸化シリコン層２側の終端における形状・大きさ）が制御されたシリコン層１を有するシリコンデバイス１００を好適に製造することができるシリコンデバイス１００の製造方法を提供することができる。
【００８２】
なお、第１の工程および第２の工程は、シリコン層１の表面にレジスト膜４０を設けた状態で行う。
【００８３】
［第１の工程（第１の凹部形成工程）］
その後、図１２、図１４〜図１６に示すように、ピエゾ抵抗素子（機能素子）５が形成された積層体５０（シリコン層１およびエッチングストップ層としての酸化シリコン層２を有する積層体５０）に対して第１のドライエッチングを施しシリコン層１に第１の凹部１１を形成する処理（図１４参照）と第１の凹部１１の側壁１１１に保護膜７０を形成する処理（図１５参照）とを含む一連の処理を繰り返し行う。
【００８４】
これにより、スキャロップを有する側壁１１１（第１の側壁部８１１）が形成される（図１６参照）。なお、本工程で形成される第１の凹部１１は、底面視形状が、レジスト膜４０が有する開口の形状に対応するものである。
【００８５】
特に、第１のドライエッチングを施す処理（図１４参照）と保護膜７０を形成する処理（図１５参照）とを含む一連の処理を繰り返し行うことにより、幅方向（深さ方向（厚さ方向）に直交する方向）への過剰なエッチングの進行を防止し、高い直進性で凹部１１を好適に形成することができる。したがって、アスペクト比の高い凹部１１を好適に形成することができる。また、幅が比較的小さい凹部１１であっても効率よく形成することができる。
【００８６】
なお、本工程は、積層体５０のシリコン層１側の表面に、形成すべき第１の凹部１１に対応するべきパターンで開口部を有する図示しないレジスト膜４０（平面視で形成すべき第１の凹部１１に重なりあう開口部を有するレジスト膜４０）を設けた状態で行うのが好ましい。これにより、より確実に、所望の形状の第１の凹部１１を形成することができる。
【００８７】
レジスト膜４０の厚さは、特に限定されないが、５μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましい。
【００８８】
これにより、本工程（第１の工程）だけでなく、後述する第２の工程においても、当該レジスト膜４０を利用することができる。
【００８９】
第１のドライエッチングは、シリコン層１をエッチングすることができれば、いかなるガスを用いてもよいが、ＳＦ６を含む処理ガスを用いて行うのが好ましい。
【００９０】
これにより、より高いエッチングレートでシリコン層１をエッチングすることができ、シリコンデバイス１００の生産性を向上させる上で有利である。また、一般に、シリコン層１のレジスト膜４０に対するエッチングの選択比を特に高くすることができる。
【００９１】
第１のドライエッチングにおけるＳＦ６ガス流量は、３０ｓｃｃｍ以上１３０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、４０ｓｃｃｍ以上１２０ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、５０ｓｃｃｍ以上１１０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００９２】
これにより、より高いエッチングレートでシリコン層１をエッチングすることができるとともに、第１の凹部１１の形状をより好適に制御することができる。
【００９３】
第１のドライエッチングで用いる処理ガスは、アルゴンガス等の不活性ガスを含むものであってもよい。
これにより、第１の凹部１１の形状をより好適に制御することができる。
【００９４】
第１のドライエッチングにおける不活性ガス流量は、１０ｓｃｃｍ以上５０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、１５ｓｃｃｍ以上４０ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、２０ｓｃｃｍ以上４０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００９５】
これにより、不活性ガスの使用量が多くなるのを抑制しつつ、第１の凹部１１の形状をさらに好適に制御することができる。
【００９６】
第１のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、１ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、０．１ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、０．０１ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００９７】
これにより、より高いエッチングレートでシリコン層１をエッチングすることができるとともに、第１の凹部１１の形状をより好適に制御することができる。
【００９８】
第１のドライエッチングにおけるトップＲＦは、６００Ｗ以上１０００Ｗ以下であるのが好ましく、６５０Ｗ以上９５０Ｗ以下であるのがより好ましく、７００Ｗ以上９００Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【００９９】
第１のドライエッチングにおけるボトムＲＦは、２０Ｗ以上１５０Ｗ以下であるのが好ましく、２５Ｗ以上１４０Ｗ以下であるのがより好ましく、３０Ｗ以上１３０Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１００】
第１のドライエッチングにおける雰囲気圧力は、２Ｐａ以上８Ｐａ以下であるのが好ましく、３Ｐａ以上７Ｐａ以下であるのがより好ましく、４Ｐａ以上６Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。
【０１０１】
第１のドライエッチングの処理時間は、１秒以上１０秒以下であるのが好ましく、２秒以上８秒以下であるのがより好ましく、３秒以上７秒以下であるのがさらに好ましい。
【０１０２】
第１の工程中に含まれる１回あたりの一連の処理でエッチングされるシリコン層１の厚さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下であるのが好ましく、０．２μｍ以上２．５μｍ以下であるのがより好ましく、０．３μｍ以上２．０μｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１０３】
これにより、シリコンデバイス１００の生産性をより高くしつつ、第１の凹部１１の形状をより好適に制御することができる。
【０１０４】
保護膜７０を形成する処理は、いかなる方法で行ってもよいが、パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜法により行うことが好ましい。
これにより、第１の凹部１１の側壁１１１をより好適に保護することができる。
【０１０５】
パーフルオロオレフィンとしては、例えば、Ｃ２Ｆ４（パーフルオロエチレン）、Ｃ３Ｆ６（パーフルオロプロピレン）、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロブテン）、Ｃ５Ｆ１０（パーフルオロペンテン）等が挙げられるが、中でも、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロブテン）が好ましい。
【０１０６】
第１の工程での第１の凹部１１の側壁１１１に保護膜７０を形成する処理は、いかなる方法で行ってもよいが、第１の凹部１１内の表面（側壁部および底面を含む）に保護膜を形成した後に、当該保護膜のうち第１の凹部１１の底部１１２、すなわち、側壁部以外の壁部（突き当たり部）に設けられたものを選択的に除去することにより行うのが好ましい。
これにより、シリコンデバイス１００の生産性をさらに向上させることができる。
【０１０７】
なお、前記保護膜がパーフルオロオレフィンを含むガスを用いて形成されたものであると、当該保護膜のうち第１の凹部１１の底部（突き当たり部）１１２に設けられたものの選択的な除去をより好適に行うことができる。このような効果は、パーフルオロオレフィンとしてＣ４Ｆ８を用いた場合により顕著に発揮される。
【０１０８】
パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜時におけるパーフルオロオレフィンガス流量は、７５ｓｃｃｍ以上１７５ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、８５ｓｃｃｍ以上１６５ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、９５ｓｃｃｍ以上１５５ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１０９】
パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜時におけるトップＲＦは、６００Ｗ以上１０００Ｗ以下であるのが好ましく、６５０Ｗ以上９５０Ｗ以下であるのがより好ましく、７００Ｗ以上９００Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１０】
パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜時におけるボトムＲＦは、２０Ｗ以上１５０Ｗ以下であるのが好ましく、２５Ｗ以上１４０Ｗ以下であるのがより好ましく、３０Ｗ以上１３０Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１１】
パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜時における雰囲気圧力は、２Ｐａ以上８Ｐａ以下であるのが好ましく、３Ｐａ以上７Ｐａ以下であるのがより好ましく、４Ｐａ以上６Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１２】
パーフルオロオレフィンを含むガスを用いた気相成膜の処理時間は、１秒以上１０秒以下であるのが好ましく、２秒以上８秒以下であるのがより好ましく、３秒以上７秒以下であるのがさらに好ましい。
【０１１３】
前記保護膜のうち第１の凹部１１の底部（突き当たり部）１１２に設けられたものを選択的に除去する方法は、特に限定されないが、例えば、異方性エッチングにより好適に行うことができ、より具体的には、ＳＦ６ガス流量：５０ｓｃｃｍ以上１５０ｓｃｃｍ以下、トップＲＦ：６００Ｗ以上１０００Ｗ以下、ボトムＲＦ：２０Ｗ以上１５０Ｗ以下、雰囲気圧力（処理室内圧力）：２Ｐａ以上８Ｐａ以下、処理時間：１秒以上１０秒以下という条件の異方性エッチングにより好適に行うことができる。
【０１１４】
前記異方性エッチング時におけるＳＦ６ガス流量は、５０ｓｃｃｍ以上１５０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましいが、６０ｓｃｃｍ以上１４０ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、７０ｓｃｃｍ以上１３０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１５】
前記異方性エッチング時におけるトップＲＦは、６００Ｗ以上１０００Ｗ以下であるのが好ましいが、６５０Ｗ以上９５０Ｗ以下であるのがより好ましく、７００Ｗ以上９００Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１６】
前記異方性エッチング時におけるボトムＲＦは、２０Ｗ以上１５０Ｗ以下であるのが好ましいが、４０Ｗ以上１４０Ｗ以下であるのがより好ましく、６０Ｗ以上１３０Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１７】
前記異方性エッチング時における雰囲気圧力は、２Ｐａ以上８Ｐａ以下であるのが好ましいが、３Ｐａ以上７Ｐａ以下であるのがより好ましく、４Ｐａ以上６Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。
【０１１８】
前記異方性エッチングの処理時間は、１秒以上１０秒以下であるのが好ましいが、２秒以上８秒以下であるのがより好ましく、３秒以上７秒以下であるのがさらに好ましい。
【０１１９】
［第２の工程（第２の凹部形成工程）］
その後、図１３に示すように、第１の工程に供された積層体５０に対し、第２のドライエッチングを施し、第１の凹部１１からエッチングストップ層（酸化シリコン層）２に到達する第２の凹部１２を形成する。
【０１２０】
これにより、スキャロップを有していない平滑な側壁１２１（第２の側壁部８１２）が形成され（図１７参照）、シリコン層１を貫通する凹部８（第１の凹部１１および第２の凹部１２を有する凹部）が形成される。なお、本工程で形成される第２の凹部１２は、底面視形状が、レジスト膜４０が有する開口の形状に対応するものである。
【０１２１】
なお、本工程は、積層体５０のシリコン層１側の表面に、形成すべき第２の凹部１２に対応するべきパターンで開口部を有する図示しないレジスト膜４０（平面視で形成すべき第２の凹部１２に重なりあう開口部を有するレジスト膜４０）を設けた状態で行うのが好ましい。これにより、より確実に、所望の形状の第２の凹部１２を形成することができる。
【０１２２】
第１の工程で用いたレジスト膜４０を、本工程（第２の工程）でも引き続き利用してもよい。
【０１２３】
第２のドライエッチングは、シリコン層１をエッチングすることができれば、いかなるガスを用いてもよいが、ＳＦ６およびＯ２を含む処理ガスを用いて行うのが好ましい。
【０１２４】
これにより、第１の凹部１１の側壁１１１（第１の側壁部８１１）を酸化物（例えば、硫黄酸化物やシリコン酸化物）で好適に保護しつつ、スキャロップを有していない平滑な側壁１２１（第２の側壁部８１２）を効率よく形成することができる。
【０１２５】
前記第２のドライエッチングにおけるＯ２の流量は、３０ｓｃｃｍ以上９０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、３５ｓｃｃｍ以上８５ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、４０ｓｃｃｍ以上８０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１２６】
これにより、第１の凹部１１の側壁１１１（第１の側壁部８１１）をより好適に保護しつつ、スキャロップを有していない平滑な側壁１２１（第２の側壁部８１２）をより効率よく形成することができる。また、第２の工程でのシリコン層１の幅方向への過剰なエッチングの進行を防止し、高い直進性で凹部１２をより好適に形成することができる。
【０１２７】
前記第２のドライエッチングにおけるＳＦ６の流量は、６０ｓｃｃｍ以上１６０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、７０ｓｃｃｍ以上１５０ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、９０ｓｃｃｍ以上１３０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１２８】
これにより、スキャロップを有していない平滑な側壁１２１（第２の側壁部８１２）をより効率よく形成することができ、シリコンデバイス１００の生産性をさらに向上させることができる。また、第２の工程でのシリコン層１の幅方向への過剰なエッチングの進行を防止し、高い直進性で凹部１２をより好適に形成することができる。
【０１２９】
第２のドライエッチングで用いる処理ガスは、アルゴンガス等の不活性ガスを含むものであってもよい。
これにより、第２の凹部１２の形状をより好適に制御することができる。
【０１３０】
第２のドライエッチングにおける不活性ガス流量は、１０ｓｃｃｍ以上７０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、１５ｓｃｃｍ以上６５ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましく、２０ｓｃｃｍ以上６０ｓｃｃｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３１】
これにより、不活性ガスの使用量が多くなるのを抑制しつつ、第２の凹部１２の形状をさらに好適に制御することができる。
【０１３２】
第２のドライエッチングにおけるトップＲＦは、８００Ｗ以上１２００Ｗ以下であるのが好ましく、８５０Ｗ以上１１５０Ｗ以下であるのがより好ましく、９００Ｗ以上１１００Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３３】
第２のドライエッチングにおけるボトムＲＦは、２０Ｗ以上１５０Ｗ以下であるのが好ましく、３０Ｗ以上１４０Ｗ以下であるのがより好ましく、４０Ｗ以上１３０Ｗ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３４】
第２のドライエッチングにおける雰囲気圧力は、１Ｐａ以上７Ｐａ以下であるのが好ましく、２Ｐａ以上６Ｐａ以下であるのがより好ましく、３Ｐａ以上５Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３５】
第２のドライエッチングの処理時間は、１分以上３０分以下であるのが好ましく、２分以上２５分以下であるのがより好ましく、３分以上２０分以下であるのがさらに好ましい。
【０１３６】
第２の工程でエッチングするシリコン層１の厚さ（第２の凹部１２の深さ）は、シリコン層１全体の厚さの５％以上２０％以下であるのが好ましく、シリコン層１全体の厚さの６％以上１７％以下であるのがより好ましく、シリコン層１全体の厚さの７％以上１５％以下であるのがさらに好ましい。
【０１３７】
これにより、シリコン層１に設けられた凹部８全体（第１の凹部１１および第２の凹部１２）としての形状、大きさをより好適に制御することができるとともに、シリコンデバイス１００の生産性をさらに向上させることができる。
【０１３８】
第２の工程でエッチングするシリコン層１の厚さ（第２の凹部１２の深さ）は、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、１２μｍ以上４３μｍ以下であるのがより好ましく、１４μｍ以上３８μｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３９】
これにより、シリコン層１に設けられた凹部８全体（第１の凹部１１および第２の凹部１２）としての形状、大きさをより好適に制御することができるとともに、シリコンデバイス１００の生産性をさらに向上させることができる。
【０１４０】
第１の凹部１１のうち横断面積が最大となる第１の部位８１１１での横断面積は、第２の凹部１２のうち横断面積が最大となる第２の部位８１２１での横断面積以上であり、かつ、シリコン層１の平面視において、第１の部位８１１１は、第２の部位８１２１を包含しているのが好ましい。
【０１４１】
これにより、シリコン層１に設けられた凹部８全体（第１の凹部１１および第２の凹部１２）としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
なお、本明細書において、横断面積とは、シリコン層１の厚さ方向に垂直な方向での断面での断面積のことをいう。
【０１４２】
本実施形態では、第２の工程で、エッチングストップ層（酸化シリコン層）２側に向かって横断面積が増大する逆テーパ部１２１１を有する第２の凹部１２を形成している。
【０１４３】
これにより、シリコンデバイス１００の強度を十分に保持しつつ、ダイヤフラム部２０をより撓みやすくすることができ、シリコンデバイス１００の感度をさらに向上させることができる。
【０１４４】
特に、図示の構成では、シリコン層１のエッチングストップ層（酸化シリコン層）２に接触する面において、凹部８の横断面積が最大となっている。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【０１４５】
なお、このような逆テーパ部１２１１を有する第２の凹部１２は、本工程において、凹部８（第２の凹部１２）が到達し、シリコン層１を貫通した後にさらにエッチングを行う（オーバーエッチングする）ことにより、好適に形成することができる。また、シリコン層１のエッチングストップ層（酸化シリコン層）２に接触する面における凹部８の横断面積等は、オーバーエッチングの時間により好適に調整することができる。
第２の工程後、必要に応じて、前述したようなレジスト膜４０を除去してもよい。
【０１４６】
前述したようなシリコンデバイスの製造方法をフローチャートにまとめると、図１８のようになる。
【０１４７】
《シリコンデバイス》
次に、シリコンデバイスの一例として圧力検出機能を有する圧力センサーの構成について説明する。
【０１４８】
図１９は、圧力センサーの概略構成を示す模式的な平面図である。図２０は、図１９のＡ−Ａ線での模式断面図である。図２１は、圧力センサーの模式検出用回路図である。なお、説明の便宜上、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
【０１４９】
本実施形態のシリコンデバイス（圧力センサー）１００は、シリコン層１を備え、開口して形成された凹部８、および、凹部８の底部８２に設けられたダイヤフラム部２０を有する基板１０と、ダイヤフラム部２０に設けられた機能素子５とを備え、凹部８の側壁８１は、凹部８の開口側に設けられた第１の側壁部８１１（側壁１１１）と、底部８２と接続する第２の側壁部８１２（側壁１２１）とを有し、第１の側壁部８１１がスキャロップを有し、第２の側壁部８１２が平滑である。言い換えると、第１の側壁部８１１はスキャロップを有しているのに対し、第２の側壁部８１２はスキャロップを有していない。
【０１５０】
このような構成により、凹部８の終端形状・大きさが制御されたシリコン層１を有するシリコンデバイスを提供することができる。
【０１５１】
特に、本実施形態の圧力センサー（シリコンデバイス）１００は、図１９〜図２１に示すように、平面形状が略矩形の、略直方体形状に構成されており、空洞部Ｓと、空洞部Ｓの底部に設けられたダイヤフラム部２０と、ダイヤフラム部２０の撓み量に応じて信号を出力する機能素子としてのピエゾ抵抗素子５と、ピエゾ抵抗素子（機能素子）５が接続される検出用回路３０とを備えている。
【０１５２】
空洞部Ｓは、圧力センサー１００の内部にあって、空間形状が略直方体形状に形成されており、矩形状の底部に一回り小さい矩形状の輪郭を有するダイヤフラム部２０が設けられている。空洞部Ｓは、周囲が封止されて減圧状態（例えば、１０Ｐａ以下の真空度）になっている。これにより、空洞部Ｓは、圧力センサー１００が検出する圧力の基準値となる圧力基準室として機能する。
【０１５３】
なお、空洞部（圧力基準室）Ｓは、減圧状態でなくてもよく、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填された大気圧状態や加圧状態でもよい。
【０１５４】
空洞部Ｓは、前述したように、シリコン層（第１のシリコン層）１、酸化シリコン層２、シリコン層（第２のシリコン層）３がこの順に積層されてなる積層体５０のシリコン層（第２のシリコン層）３側に酸化シリコン層４を堆積させ、エッチングにより凹部４１を形成することにより設けられている。
【０１５５】
ダイヤフラム部２０は、積層体５０の空洞部Ｓ側とは反対側の面（シリコン層１）に凹部８（第１の凹部１１および第２の凹部１２）を設けることにより形成されている。
【０１５６】
ピエゾ抵抗素子５は、積層体５０のシリコン層３にリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物をドープ（拡散または注入）することにより、平面形状が略長方形形状に形成されている。ピエゾ抵抗素子５は、加わる応力（ダイヤフラム部２０の撓み）に応じて抵抗値が直線的に変化する性質を有している。
【０１５７】
図１９に示すように、ピエゾ抵抗素子５は、ダイヤフラム部２０の矩形状の輪郭の４つの辺２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄのそれぞれに対応するように設けられている。（なお、便宜上、ピエゾ抵抗素子全体の説明には符号５を用い、個別説明には符号５Ａ、５ｂ、５Ｃ、５Ｄを用いる。）
【０１５８】
各ピエゾ抵抗素子５（５Ａ〜５Ｄ）は、ダイヤフラム部２０の内側で、前記輪郭の各２１Ａ〜２１Ｄの直近に配置されている。
【０１５９】
詳述すると、ダイヤフラム部２０の辺２１Ａに対しては、ピエゾ抵抗素子５Ａが長手方向を辺２１Ａに沿わせて辺２１Ａの中心近傍に配置され、辺２１Ａに対向する辺２１Ｂに対しては、ピエゾ抵抗素子５Ｂが長手方向を辺２１Ｂに沿わせて辺２１Ｂの中心近傍に配置されている。
【０１６０】
また、ダイヤフラム部２０の辺２１Ａに隣り合う辺２１Ｃに対しては、ピエゾ抵抗素子５Ｃが長手方向を辺２１Ｃと直交する方向に沿わせて辺２１Ｃの中心近傍に配置され、辺２１Ｃに対向する辺２１Ｄに対しては、ピエゾ抵抗素子５Ｄが長手方向を辺２１Ｄと直交する方向に沿わせて辺２１Ｄの中心近傍に配置されている。
【０１６１】
つまり、ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄは、長手方向が全て同じ方向になるように配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄを接続する配線類は、省略してある。
【０１６２】
図２１に示すように、ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄは、検出用回路３０に接続され、ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。
ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄは、互いに抵抗値が等しくなるように構成されている。
【０１６３】
圧力センサー１００は、ピエゾ抵抗素子５Ｃとピエゾ抵抗素子５Ｂとの接続部に、駆動回路（図示せず）から駆動電圧（ＡＶＤＣ）が供給されるとともに、ピエゾ抵抗素子５Ａとピエゾ抵抗素子５Ｄとの接続部が接地（アース）されている。
【０１６４】
これにより、圧力センサー１００は、ピエゾ抵抗素子５Ａとピエゾ抵抗素子５Ｃとの接続部３１、およびピエゾ抵抗素子５Ｂとピエゾ抵抗素子５Ｄとの接続部３２に、検出用回路３０における中点電位が出力される。
【０１６５】
ここで、圧力センサー１００の動作について説明する。
図２１に示すように、圧力センサー１００は、圧力が印加されることに伴うダイヤフラム部２０の撓みによるピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄの抵抗値の変化によって生じる接続部３１−接続部３２間の電位差から圧力値を導出する。
【０１６６】
なお、ピエゾ抵抗素子５Ａ、５Ｂは、ダイヤフラム部２０が撓むことにより、長手方向が圧縮されて抵抗値が小さくなるように設定され、ピエゾ抵抗素子５Ｃ、５Ｄは、ダイヤフラム部２０が撓むことにより、長手方向が伸長されて抵抗値が大きくなるように設定されている。
【０１６７】
圧力センサー１００は、圧力が印加されない状態では、ダイヤフラム部２０が撓まないことから、ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄの抵抗値に変化はなく、互いに等しいままである。
【０１６８】
これにより、圧力センサー１００は、接続部３１−接続部３２間の電位差が０となり、導出される圧力値は０となる。
【０１６９】
圧力センサー１００は、外部から圧力が印加されると、ダイヤフラム部２０が、例えば、空洞部Ｓ側に撓むことから、ピエゾ抵抗素子５Ａ、５Ｂの抵抗値が小さくなり、ピエゾ抵抗素子５Ｃ、５Ｄの抵抗値が大きくなる。
【０１７０】
これにより、圧力センサー１００は、接続部３１、３２の中点電位が変化し、接続部３１−接続部３２間に電位差が生じることから、この電位差に応じた圧力値がルックアップテーブル等に基づいて導出される。
【０１７１】
なお、ダイヤフラム部２０が撓む際に生じる応力（歪み）は、輪郭に近いほど大きいことが知られている。このことから、ピエゾ抵抗素子５は、圧力の検出感度を向上させる（換言すれば、抵抗値の変化を大きくする）べく、ダイヤフラム部２０の輪郭の内側の直近に配置されていることが好ましい。
【０１７２】
凹部８の第１の側壁部８１１で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第１の部位８１１１での横断面積は、凹部８の第２の側壁部８１２で囲まれた部分のうち横断面積が最大となる第２の部位８１２１での横断面積以上であり、かつ、基板１０の平面視において、第１の部位８１１１１は、第２の部位８１２１を包含していることが好ましい。
【０１７３】
これにより、シリコン層１に設けられた凹部８全体（第１の凹部１１および第２の凹部１２）としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
【０１７４】
凹部８のうち第２の側壁部８１２で囲まれた部分は、底部８２側に向かって横断面積が大きくなる逆テーパ部１２１１を有していることが好ましい。
【０１７５】
これにより、シリコンデバイス１００の強度を十分に保持しつつ、ダイヤフラム部２０をより撓みやすくすることができ、シリコンデバイス１００の感度をさらに向上させることができる。
【０１７６】
凹部８の第１の側壁部８１１が設けられている深さ方向の長さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、１２μｍ以上４３μｍ以下であるのがより好ましく、１４μｍ以上３８μｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１７７】
これにより、シリコン層１に設けられた凹部８全体（第１の凹部１１および第２の凹部１２）としての形状、大きさをより好適に制御することができる。
【０１７８】
シリコンデバイス１００は、例えば、前述したような本発明の製造方法により好適に製造することができる。
【０１７９】
《携帯機器》
次に、本発明の携帯機器について説明する。
図２２は、本発明の携帯機器の一例を示す斜視図である。
【０１８０】
携帯機器２００は、前述したような本発明のシリコンデバイス（圧力センサー）１００を備える。
【０１８１】
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層１を有するシリコンデバイス１００を備えた信頼性の高い携帯機器２００を提供することができる。
【０１８２】
より具体的には、本実施形態の携帯機器２００は、使用者の手首に装着可能な腕時計型の携帯機器である。この携帯機器２００の内部には、圧力センサー１００が搭載されており、圧力センサー１００の検出圧力を用いて、表示部２０１に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。
【０１８３】
なお、この表示部２０１には、上記以外にも、現在時刻、使用者の心拍数、天候等、様々な情報を表示することができる。
【０１８４】
このような携帯機器２００によれば、使用者の使用状況（例えば携帯機器２００の姿勢）や圧力センサー１００の実装の向き等によらず、圧力センサー１００が重力加速度等の加速度の影響を低減して高精度に圧力を検出することができる。また、圧力センサー１００が省電力であるため、携帯機器２００の小型化を図ったり、携帯機器２００の設計の自由度を増したりすることができる。
【０１８５】
なお、本発明の携帯機器は、前述した腕時計型に限定されず、例えば、スマートフォン、携帯電話、ヘッドマウントディスプレイ等の各種携帯機器に適用することができる。
【０１８６】
《電子機器》
次に、本発明の電子機器について説明する。
以下の説明では、本発明の電子機器として、ナビゲーションシステムについて代表的に説明する。
【０１８７】
図２３は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
ナビゲーションシステム（電子機器）３００は、前述したような本発明のシリコンデバイス（圧力センサー）１００を備える。
【０１８８】
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層１を有するシリコンデバイス１００を備えた信頼性の高いナビゲーションシステム（電子機器）３００を提供することができる。
【０１８９】
より具体的には、本実施形態のナビゲーションシステム３００は、図示しない地図情報と、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、圧力センサー１００と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３０１とを備えている。
【０１９０】
このナビゲーションシステムによれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。例えば、一般道路と位置情報上は略同一の位置を示す高架道路を走行する場合、高度情報を持たない場合には、一般道路を走行しているのか高架道路を走行しているのかナビゲーションシステムでは判断できず、優先情報として一般道路の情報を使用者に提供してしまっていた。そこで、本実施形態に係るナビゲーションシステム３００では、高度情報を圧力センサー１００によって取得することができ、一般道路から高架道路へ進入することによる高度変化を検出し、高架道路の走行状態におけるナビゲーション情報を使用者に提供することができる。
【０１９１】
特に、ナビゲーションシステム３００では、圧力センサー１００が、省電力で、かつ、重力加速度等の加速度の影響を低減して高精度に圧力を検出することができる。
【０１９２】
なお、表示部３０１は、例えば液晶パネルディスプレイや、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等、小型かつ薄型化が可能な構成となっている。
【０１９３】
なお、本発明の電子機器は、上記のものに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１９４】
《移動体》
次に、本発明の移動体について説明する。
図２４は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【０１９５】
移動体４００は、前述したような本発明のシリコンデバイス（圧力センサー）１００を備える。
【０１９６】
これにより、凹部の終端形状・大きさが制御されたシリコン層１を有するシリコンデバイス１００を備えた信頼性の高い移動体４００を提供することができる。
【０１９７】
より具体的には、本実施形態の移動体４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２とを有しており、車体４０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪４０２を回転させるように構成されている。このような移動体４００には、ナビゲーションシステム３００（圧力センサー１００）が内蔵されている。
【０１９８】
このような移動体４００によれば、圧力センサー１００が、省電力で、かつ、重力加速度等の加速度の影響を低減して高精度に圧力を検出することができる。
【０１９９】
以上、本発明を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
【０２００】
また、１つのダイヤフラム部に設けられるピエゾ抵抗素子（歪検出素子、機能素子）の数は、前述した実施形態では４つである場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、１つ以上３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。また、ダイヤフラム部の１ケ所に設けられているピエゾ抵抗素子は２つずつ直列に接続されていなくてもよく、１つずつでもよい。また、ピエゾ抵抗素子の配置や形状等も前述した実施形態に限定されず、例えば、前述した実施形態において、ダイヤフラム部の中央部にピエゾ抵抗素子を配置してもよい。
【０２０１】
また、前述した実施形態では、ダイヤフラム部の撓みを検出する機能素子（センサー素子）としてピエゾ抵抗素子を用いた場合を例に説明したが、係る素子としては、これに限定されず、例えば、共振子であってもよい。
【０２０２】
また、本発明において、シリコンデバイスは、機能素子として圧力センサー素子以外の素子を備えたセンサーであってもよいし、各種アクチュエーターであってもよい。
【０２０３】
なお、前述した実施形態では、シリコンデバイスの製造方法として、説明の便宜上、個別に製造する方式を示したが、ウエハー状の積層体を用いてシリコンデバイスを複数個一括して製造する方式の方が生産性の観点から好ましい。
【符号の説明】
【０２０４】
１００…シリコンデバイス（圧力センサー）、１…シリコン層（第１のシリコン層）、１’…シリコン層、１１…第１の凹部（凹部）、１１１…側壁、１１２…底部（突き当たり部）、１２…第２の凹部（凹部）、１２１…側壁、１２１１…逆テーパ部、２…酸化シリコン層（エッチングストップ層）、２’…エッチングストップ層、３…シリコン層（第２のシリコン層）、４…酸化シリコン層、４１…凹部、５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）…機能素子（ピエゾ抵抗素子）、６…蓋層、６１…貫通孔、７…封止層、８…凹部、８１…側壁、８１１…第１の側壁部、８１１１…第１の部位、８１２…第２の側壁部、８１２１…第２の部位、８２…底部、９…保護層、１０…基板、２０…ダイヤフラム部、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ…辺、３０…検出用回路、３１、３２…接続部、４０…レジスト膜、５０…積層体、７０…保護膜、８０…犠牲層、８０’…犠牲材料層、２００…携帯機器、２０１…表示部、３００…ナビゲーションシステム（電子機器）、３０１‥‥表示部、４００…移動体、４０１…車体、４０２…車輪、Ｓ…空洞部（圧力基準室）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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