(57)【要約】【課題】  シリコン基板に設ける空洞部の沿面方向の寸法を小さくでき、素子全体を沿面方向に小型化できるダイアフラム素子を提供すること。【解決手段】  ダイアフラム素子１００は、空洞部１１１を有するシリコン基板１１０と、空洞部１１１を閉塞する第１主面側絶縁層１２０と、第１主面側絶縁層１２０に埋設された発熱抵抗体１６０とを備える。そして、シリコン基板１１０は、空洞部１１１の第１主面１１０ｂ側の１開口縁１１１ｂｆと第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１１ｃとが、沿面方向の同じ位置ＥＭ１に重なる形態とされている。また、空洞部１１１を構成する内周面１１１ｎは、所定の仮想内周面ＦＮよりも沿面方向の外側に位置している。【選択図】        図１
2011082483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンからなり、第１主面及びこの裏面をなす第２主面を有する板状をなし、前記第１主面と前記第２主面との間を板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板であって、前記第１主面及び前記第２主面の面方位が｛１００｝面であるシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記第１主面上及び前記空洞部を閉塞する形態に形成され、複数層を積層してなる絶縁層と、
前記絶縁層のうち、前記空洞部に面する空洞対面部に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体と、
を備えるダイアフラム素子であって、
前記シリコン基板は、
前記空洞部のうちの前記第１主面側の第１開口縁と前記第２主面側の第２開口縁とを板厚方向に重ねて見たときに、前記第２開口縁が、前記第１開口縁と重なる、またはこれよりも内側に位置する形態とされてなり、かつ、
前記第１開口縁及び前記第２開口縁を起点として、面方位が｛１１１｝面であり、かつ、内側に向かって突出する鼓状の仮想内周面を仮想したときに、前記空洞部を実際に構成する内周面が、この仮想内周面よりも外側に位置する形態とされてなる
ダイアフラム素子。
【請求項２】
請求項１に記載のダイアフラム素子であって、
前記シリコン基板は、
前記空洞部を構成する前記内周面が、前記第１開口縁及び前記第２開口縁よりも内側に向かって突出する形態とされてなる
ダイアフラム素子。
【請求項３】
請求項２に記載のダイアフラム素子であって、
前記シリコン基板は、
前記空洞部を構成する前記内周面のうち、最も内側に位置する最内部が、前記第１主面から、前記板厚方向の前記第２主面側に向かって前記シリコン基板の厚みの３分の１以上離れた形態とされてなる
ダイアフラム素子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のダイアフラム素子であって、
前記絶縁層のうち、前記シリコン基板の前記第１主面に接する接触絶縁層は、前記シリコン基板をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる
ダイアフラム素子。
【請求項５】
シリコンからなり、第１主面及びこの裏面をなす第２主面を有する板状をなし、前記第１主面と前記第２主面との間を板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板であって、前記第１主面及び前記第２主面の面方位が｛１００｝面であるシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記第１主面上及び前記空洞部を閉塞する形態に形成され、複数層を積層してなる絶縁層と、
前記絶縁層のうち、前記空洞部に面する空洞対面部に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体と、
を備えるダイアフラム素子の製造方法であって、
前記空洞部が形成されていない状態の前記シリコン基板のうち前記第１主面に、このシリコン基板をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる接触絶縁層を形成する接触絶縁層形成工程と、
前記接触絶縁層形成工程後、前記シリコン基板の前記第１主面のうち、前記空洞対面部に対向する部位の上方に、前記シリコンエッチング処理液によりエッチングされる材質からなる犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層形成工程後、前記シリコン基板の前記第１主面側に、少なくとも前記犠牲層全体を覆う形態で、前記シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる被覆絶縁層を形成する被覆絶縁層形成工程と、
前記被覆絶縁層形成工程後、一又は複数回のエッチングを行うことにより、前記シリコン基板に前記空洞部を形成すると共に、前記犠牲層を除去し、前記シリコン基板を、前記空洞部のうちの前記第１主面側の第１開口縁と前記第２主面側の第２開口縁とを板厚方向に重ねて見たときに、前記第２開口縁が、前記第１開口縁と重なる、またはこれよりも内側に位置する形態とすると共に、前記第１開口縁及び前記第２開口縁を起点として、面方位が｛１１１｝面であり、かつ、内側に向かって突出する鼓状の仮想内周面を仮想したときに、前記空洞部を実際に構成する内周面が、この仮想内周面よりも外側に位置する形態とする空洞部形成工程と、
を備えるダイアフラム素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のダイアフラム素子の製造方法であって、
前記接触絶縁層形成工程では、
前記接触絶縁層を前記第１主面の全面に形成し、
前記犠牲層形成工程では、
前記接触絶縁層上に前記犠牲層を形成し、
前記空洞部形成工程は、
前記シリコンエッチング処理液により、前記シリコン基板を前記第２主面側から前記第１主面に達するまでエッチングして、自身の内部に前記接触絶縁層が露出する穴を形成する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後、前記シリコン基板をエッチングすることなく、前記接触絶縁層をエッチングする接触絶縁層用エッチング処理液により、前記穴内に露出する前記接触絶縁層の第１露出部をエッチング除去して、前記穴内に前記犠牲層を露出させる第２エッチング工程と、
前記第２エッチング工程後、前記シリコンエッチング処理液により、前記犠牲層全体をエッチング除去して、前記穴内に前記接触絶縁層及び前記被覆絶縁層を露出させる第３エッチング工程と、
前記第３エッチング工程後、前記接触絶縁層用エッチング処理液により、前記穴内に露出する前記接触絶縁層の第２露出部をエッチング除去して、前記穴内に前記シリコン基板の前記第１主面を露出させる第４エッチング工程と、
前記第４エッチング工程後、前記シリコンエッチング処理液により、前記穴内に露出する前記第１主面の露出面から前記シリコン基板をエッチングして、前記空洞部を形成する第５エッチング工程と、を有する
ダイアフラム素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載のダイアフラム素子の製造方法であって、
前記接触絶縁層形成工程では、
前記第１主面のうち前記空洞対面部に対向する部位に配置された平面視環状の犠牲部、及び、この犠牲部の周囲に間隙を介して配置された平面視環状の周囲部を有する前記接触絶縁層を形成し、
前記犠牲層形成工程では、
前記接触絶縁層の前記犠牲部上及び前記第１主面のうち前記接触絶縁層から露出する露出面に、前記犠牲層を形成し、
前記空洞部形成工程は、
前記シリコンエッチング処理液により、
前記シリコン基板を前記第２主面側から前記第１主面に達するまでエッチングして、自身の内部に前記接触絶縁層の前記犠牲部の内側に位置する前記犠牲層が露出する穴を形成し、
更にこのエッチングを続けて、前記犠牲層をエッチング除去し、前記穴内に前記被覆絶縁層を露出させると共に、前記犠牲層を除去した部分を通じて前記接触絶縁層の前記犠牲部を迂回して、前記接触絶縁層の前記犠牲部の径方向外側に位置する前記第１主面側から前記シリコン基板をエッチングし、前記接触絶縁層の前記犠牲部を遊離させて除去し、前記空洞部を形成する単一エッチング工程を有する
ダイアフラム素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板と、このシリコン基板上に空洞部を閉塞する形態で積層された絶縁層と、この絶縁層のうち空洞部に面する部位に埋設された抵抗発熱体とを備えるダイアフラム素子、及び、このダイアフラム素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱抵抗体を内蔵したダイアフラム構造を有するダイアフラム素子が知られている。具体的には、板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板と、このシリコン基板上に空洞部を閉塞する形態で積層された絶縁層と、この絶縁層のうち空洞部に面する部位に埋設された抵抗発熱体とを備えるダイアフラム素子がある。例えば、特許文献１にこのようなダイアフラム素子が開示されている。従来のダイアフラム素子においては、シリコン基板に設けられた空洞部が、絶縁層側（発熱抵抗体側）よりも、その反対側に大きく開口する形態、例えば、特許文献１の図２に示されたように、断面台形状とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９４０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような形態の空洞部は、ダイアフラム部の沿面方向（シリコン基板の主面に沿う方向）の寸法に対して、空洞部の沿面方向の寸法が大きい。ダイアフラム素子の強度を確保するためには、シリコン基板のうち、空洞部の周りを構成する部分の体積も確保しなければならないため、空洞部の沿面方向の寸法が大きくなると、シリコン基板の沿面方向の寸法も大きくなりがちである。このため、ダイアフラム素子を沿面方向について小型化することが困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、シリコン基板に設ける空洞部の沿面方向の寸法を小さくでき、素子全体を沿面方向に小型化できるダイアフラム素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決手段は、シリコンからなり、第１主面及びこの裏面をなす第２主面を有する板状をなし、前記第１主面と前記第２主面との間を板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板であって、前記第１主面及び前記第２主面の面方位が｛１００｝面であるシリコン基板と、前記シリコン基板の前記第１主面上及び前記空洞部を閉塞する形態に形成され、複数層を積層してなる絶縁層と、前記絶縁層のうち、前記空洞部に面する空洞対面部に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体と、を備えるダイアフラム素子であって、前記シリコン基板は、前記空洞部のうちの前記第１主面側の第１開口縁と前記第２主面側の第２開口縁とを板厚方向に重ねて見たときに、前記第２開口縁が、前記第１開口縁と重なる、またはこれよりも内側に位置する形態とされてなり、かつ、前記第１開口縁及び前記第２開口縁を起点として、面方位が｛１１１｝面であり、かつ、内側に向かって突出する鼓状の仮想内周面を仮想したときに、前記空洞部を実際に構成する内周面が、この仮想内周面よりも外側に位置する形態とされてなるダイアフラム素子である。
【０００７】
本発明のダイアフラム素子では、シリコン基板は、空洞部のうちの第１主面側の第１開口縁と第２主面側の第２開口縁とを板厚方向に重ねて見たときに、第２開口縁が、第１開口縁以内、即ち、これと重なるか、またはこれよりも内側に位置する形態とされている。このため、空洞部の沿面方向（第１主面に沿う方向）の寸法（空洞部の径方向の寸法）を従来の断面台形状の空洞部よりも小さくできる。空洞部の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板のうち、空洞部の周りを構成する部分の体積も十分に確保できる。かくして、シリコン基板（ダイアフラム素子）の強度を確保しつつ、ダイアフラム素子を沿面方向について小型化できる。
【０００８】
ここで、第１開口縁及び第２開口縁を起点として、面方位が｛１１１｝面であり、かつ、内側（沿面方向の内側）に向かって突出する鼓状の仮想内周面を仮想する。空洞部を実際に構成する内周面が、この仮想内周面よりも内側（沿面方向の内側）にまで突出する場合には、シリコン基板のうち、この内周面をなす部分（突出する部分）に、発熱抵抗体で生じた熱が伝わって熱逃げが大きくなり、発熱抵抗体による通電制御（加熱制御）にかかる消費電力が大きくなる他、発熱抵抗体の温度を精密に制御し難い。
【０００９】
これに対し本発明では、シリコン基板は、空洞部を実際に構成する内周面が、上記の仮想内周面よりも外側（沿面方向の外側）に位置する形態とされている。このような形態とすることで、シリコン基板のうち、この内周面をなす部分が、発熱抵抗体で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難くなる。従って、発熱抵抗体の温度を適切に制御できる。
【００１０】
なお、「ダイアフラム素子」は、上記の要件を満たすものであればよく、例えば、上記の発熱抵抗体のみを有するダイアフラム素子でもよいし、上記の発熱抵抗体により加熱されるセンサ部を設けた物理量センサ素子や化学センサ素子でもよい。具体的には、ダイアフラム素子として、エアフローセンサ素子や、ＮＯｘセンサ素子等のガスセンサ素子が挙げられる。
【００１１】
また、「空洞部」は、上記の要件を満たすものであればよく、例えば、鼓状の空洞部、即ち、空洞部を構成する内周面が内側（沿面方向の内側）に向かって突出する形態や、算盤の珠状の空洞部、即ち、空洞部を構成する内周面が外側（沿面方向の外側）に向かって凹む形態、或いは、筒状の空洞部、即ち、空洞部を構成する内周面の寸法が板厚方向に変化しない形態とすることができる。
また、シリコン基板の第１主面上には、上記のように「絶縁層」が積層されているが、裏面の第２主面上には、絶縁層等が積層されていてもよいし、絶縁層等が存在しなくてもよい。
なお、｛１００｝面は、（１００）面またはこれと等価な面方位を指す。また、｛１１１｝面は、（１１１）面またはこれと等価な面方位を指す。
【００１２】
更に、上記のダイアフラム素子であって、前記シリコン基板は、前記空洞部を構成する前記内周面が、前記第１開口縁及び前記第２開口縁よりも内側に向かって突出する形態とされてなるダイアフラム素子とすると良い。
【００１３】
本発明では、シリコン基板は、空洞部を構成する内周面が、第１開口縁及び第２開口縁よりも内側（空洞部の径方向内側）に向かって突出する形態とされている。このため、空洞部を構成する内周面が外側に向かって凹む形態（空洞部が算盤の珠状或いはビア樽状の形態）とする場合よりも、シリコン基板のうち空洞部の周縁部分の体積を多く確保できるので、シリコン基板の強度を高くできる。従って、ダイアフラム素子の沿面方向の寸法を相対的に小型化できる。
【００１４】
更に、上記のダイアフラム素子であって、前記シリコン基板は、前記空洞部を構成する前記内周面のうち、最も内側に位置する最内部が、前記第１主面から、前記板厚方向の前記第２主面側に向かって前記シリコン基板の厚みの３分の１以上離れた形態とされてなるダイアフラム素子とすると良い。
【００１５】
上記のように、空洞部を構成する内周面が内側（沿面方向の内側）に向かって突出する形態とした場合には、この突出する部分に発熱抵抗体で生じた熱が逃げがちである。特に空洞部を構成する内周面の最内部が第１主面に近い形態の場合に、熱逃げが生じやすい。  これに対し本発明では、シリコン基板は、空洞部を構成する内周面の最内部が、第１主面から、板厚方向のうち第２主面側に向かってシリコン基板の厚みの３分の１以上離れた形態とされている。このため、シリコン基板のうち、この最内部をなす部分が、発熱抵抗体で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難くなり、発熱抵抗体で発生した熱の大きな放熱を抑制することができる。
【００１６】
更に、上記のいずれかに記載のダイアフラム素子であって、前記絶縁層のうち、前記シリコン基板の前記第１主面に接する接触絶縁層は、前記シリコン基板をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなるダイアフラム素子とすると良い。
【００１７】
シリコン基板の第１主面は｛１００｝面であるので、シリコンエッチング処理液によりエッチングされやすい。このため、シリコン基板を第２主面側からエッチングして空洞部を形成する際に、第１主面側もシリコンエッチング処理液によりエッチングされて、必要以上に空洞部が大きく形成される場合がある。
これに対し本発明では、絶縁層のうち、シリコン基板の第１主面に接する接触絶縁層が、シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる。このため、シリコン基板を第２主面側からエッチングして空洞部を形成する際に、この接触絶縁層によって第１主面側が保護されるので、第１主面側が必要以上にエッチングされることを防止できる。従って、空洞部が必要以上に大きく形成されることを防止できる。
なお、「シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質」とは、シリコンエッチング処理液に対する選択比（エッチング速度に対する比率）が１０００以上となる材質を言う。
【００１８】
また、他の態様は、シリコンからなり、第１主面及びこの裏面をなす第２主面を有する板状をなし、前記第１主面と前記第２主面との間を板厚方向に貫通する空洞部を有するシリコン基板であって、前記第１主面及び前記第２主面の面方位が｛１００｝面であるシリコン基板と、前記シリコン基板の前記第１主面上及び前記空洞部を閉塞する形態に形成され、複数層を積層してなる絶縁層と、前記絶縁層のうち、前記空洞部に面する空洞対面部に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体と、を備えるダイアフラム素子の製造方法であって、前記空洞部が形成されていない状態の前記シリコン基板のうち前記第１主面に、このシリコン基板をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる接触絶縁層を形成する接触絶縁層形成工程と、前記接触絶縁層形成工程後、前記シリコン基板の前記第１主面のうち、前記空洞対面部に対向する部位の上方に、前記シリコンエッチング処理液によりエッチングされる材質からなる犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、前記犠牲層形成工程後、前記シリコン基板の前記第１主面側に、少なくとも前記犠牲層全体を覆う形態で、前記シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる被覆絶縁層を形成する被覆絶縁層形成工程と、前記被覆絶縁層形成工程後、一又は複数回のエッチングを行うことにより、前記シリコン基板に前記空洞部を形成すると共に、前記犠牲層を除去し、前記シリコン基板を、前記空洞部のうちの前記第１主面側の第１開口縁と前記第２主面側の第２開口縁とを板厚方向に重ねて見たときに、前記第２開口縁が、前記第１開口縁と重なる、またはこれよりも内側に位置する形態とすると共に、前記第１開口縁及び前記第２開口縁を起点として、面方位が｛１１１｝面であり、かつ、内側に向かって突出する鼓状の仮想内周面を仮想したときに、前記空洞部を実際に構成する内周面が、この仮想内周面よりも外側に位置する形態とする空洞部形成工程と、を備えるダイアフラム素子の製造方法である。
【００１９】
本発明のダイアフラム素子の製造方法は、上述の接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程及び空洞部形成工程を備えるので、空洞部の沿面方向の寸法を従来の断面台形状の空洞部よりも、容易に小さくできる。空洞部の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板のうち、空洞部の周りを構成する部分の体積も十分に確保できる。従って、強度を確保しつつ、沿面方向について小型化したダイアフラム素子を、容易に製造できる。
また、上述の各工程を備えることで、シリコン基板を、空洞部を実際に構成する内周面が、上記の仮想内周面よりも外側に位置する形態とすることができるので、シリコン基板のうち、この内周面をなす部分が、発熱抵抗体で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難く、発熱抵抗体の温度を適切に制御できるダイアフラム素子を、容易に製造できる。
【００２０】
更に、上記のダイアフラム素子の製造方法であって、前記接触絶縁層形成工程では、前記接触絶縁層を前記第１主面の全面に形成し、前記犠牲層形成工程では、前記接触絶縁層上に前記犠牲層を形成し、前記空洞部形成工程は、前記シリコンエッチング処理液により、前記シリコン基板を前記第２主面側から前記第１主面に達するまでエッチングして、自身の内部に前記接触絶縁層が露出する穴を形成する第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程後、前記シリコン基板をエッチングすることなく、前記接触絶縁層をエッチングする接触絶縁層用エッチング処理液により、前記穴内に露出する前記接触絶縁層の第１露出部をエッチング除去して、前記穴内に前記犠牲層を露出させる第２エッチング工程と、前記第２エッチング工程後、前記シリコンエッチング処理液により、前記犠牲層全体をエッチング除去して、前記穴内に前記接触絶縁層及び前記被覆絶縁層を露出させる第３エッチング工程と、前記第３エッチング工程後、前記接触絶縁層用エッチング処理液により、前記穴内に露出する前記接触絶縁層の第２露出部をエッチング除去して、前記穴内に前記シリコン基板の前記第１主面を露出させる第４エッチング工程と、前記第４エッチング工程後、前記シリコンエッチング処理液により、前記穴内に露出する前記第１主面の露出面から前記シリコン基板をエッチングして、前記空洞部を形成する第５エッチング工程と、を有するダイアフラム素子の製造方法とすると良い。
【００２１】
本発明のダイアフラム素子の製造方法は、上述の接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程及び被覆絶縁層形成工程を備え、空洞部形成工程が上述の第１エッチング工程〜第５エッチング工程を備えるので、強度を確保しつつ、沿面方向について小型化したダイアフラム素子を、容易に製造できる。また、シリコン基板のうち、空洞部の内周面をなす部分が、発熱抵抗体で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難く、発熱抵抗体の温度を適切に制御できるダイアフラム素子を、容易に製造できる。
【００２２】
更に、前記のダイアフラム素子の製造方法であって、前記接触絶縁層形成工程では、前記第１主面のうち前記空洞対面部に対向する部位に配置された平面視環状の犠牲部、及び、この犠牲部の周囲に間隙を介して配置された平面視環状の周囲部を有する前記接触絶縁層を形成し、前記犠牲層形成工程では、前記接触絶縁層の前記犠牲部上及び前記第１主面のうち前記接触絶縁層から露出する露出面に、前記犠牲層を形成し、前記空洞部形成工程は、前記シリコンエッチング処理液により、前記シリコン基板を前記第２主面側から前記第１主面に達するまでエッチングして、自身の内部に前記接触絶縁層の前記犠牲部の内側に位置する前記犠牲層が露出する穴を形成し、更にこのエッチングを続けて、前記犠牲層をエッチング除去し、前記穴内に前記被覆絶縁層を露出させると共に、前記犠牲層を除去した部分を通じて前記接触絶縁層の前記犠牲部を迂回して、前記接触絶縁層の前記犠牲部の径方向外側に位置する前記第１主面側から前記シリコン基板をエッチングし、前記接触絶縁層の前記犠牲部を遊離させて除去し、前記空洞部を形成する単一エッチング工程を有するダイアフラム素子の製造方法とすると良い。
【００２３】
本発明のダイアフラム素子の製造方法は、上述の接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程、及び、単一エッチング工程を含む空洞部形成工程を備えるので、強度を確保しつつ、沿面方向について小型化したダイアフラム素子を、容易に製造できる。また、シリコン基板のうち、空洞部の内周面をなす部分が、発熱抵抗体で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難く、発熱抵抗体の温度を適切に制御できるダイアフラム素子を、容易に製造できる。特に本発明では、空洞部形成工程（単一エッチング工程）を一回のエッチングにより行うことができ、空洞部形成工程を簡素化できるので、ダイアフラム素子を、特に容易かつ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係るダイアフラム素子の断面図である。
【図２】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコン基板に第１−１絶縁層及び第２−１絶縁層を形成し、更に、第１−１絶縁層上に犠牲層を形成した様子を示す説明図である。
【図３】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−２絶縁層及び第２−２絶縁層を形成し、更に、第１−３絶縁層を形成した様子を示す説明図である。
【図４】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、発熱抵抗体及び電極パッド等を形成した様子を示す説明図である。
【図５】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−４絶縁層を形成し、その上に第１−５絶縁層を形成し、更に、ビア孔を形成した様子を示す説明図である。
【図６】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、ビア導体を形成して電極端子を形成した様子を示す説明図である。
【図７】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第２主面側絶縁層をパターニングして開口を形成した示す説明図である。
【図８】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコン基板を第１主面側絶縁層までシリコンエッチングした様子を示す説明図である。
【図９】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−１絶縁層の露出部をエッチング除去して開口を形成した様子を示す説明図である。
【図１０】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、犠牲層全体をエッチング除去した様子を示す説明図である。
【図１１】実施形態１に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−１絶縁層の露出部をエッチング除去した様子を示す説明図である。
【図１２】実施形態２に係るダイアフラム素子の断面図である。
【図１３】実施形態３に係るダイアフラム素子の断面図である。
【図１４】実施形態４に係るダイアフラム素子の断面図である。
【図１５】実施形態４に係るダイアフラム素子の第１の製造方法に関し、シリコン基板の第１主面側に凹部を形成した様子を示す説明図である。
【図１６】実施形態４に係るダイアフラム素子の第１の製造方法に関し、シリコン基板に第１−１絶縁層及び第２−１絶縁層を形成し、更に、第１−１絶縁層上に犠牲層を形成した様子を示す説明図である。
【図１７】実施形態４に係るダイアフラム素子の第２の製造方法に関し、シリコン基板に酸化シリコン膜を形成し、更に、窒化シリコン膜を形成してパターニングした様子を示す説明図である。
【図１８】実施形態４に係るダイアフラム素子の第２の製造方法に関し、第１主面側の酸化シリコン膜の露出部を厚く形成した様子を示す説明図である。
【図１９】センサ部を有するダイアフラム素子を示す説明図である。
【図２０】実施形態５に係るダイアフラム素子の断面図である。
【図２１】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコン基板に第１−１絶縁層及び第２−１絶縁層を形成した様子を示す説明図である。
【図２２】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、犠牲層及び第２−２絶縁層を形成した様子を示す説明図である。
【図２３】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−２絶縁層及び第２−３絶縁層を形成し、更に、第１−３絶縁層を形成した様子を示す説明図である。
【図２４】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、発熱抵抗体及び電極パッド等を形成した様子を示す説明図である。
【図２５】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第１−４絶縁層を形成し、その上に第１−５絶縁層を形成し、更に、ビア孔を形成した様子を示す説明図である。
【図２６】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、ビア導体を形成して電極端子を形成した様子を示す説明図である。
【図２７】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、第２主面側絶縁層をパターニングして開口を形成した示す説明図である。
【図２８】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコン基板を第１主面側絶縁層までシリコンエッチングした様子を示す説明図である。
【図２９】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコンエッチングを更に続け、犠牲層の一部をエッチング除去し、第１主面側からシリコン基板をエッチングしていく様子を示す説明図である。
【図３０】実施形態５に係るダイアフラム素子の製造方法に関し、シリコンエッチングを更に続け、犠牲層全体をエッチング除去し、シリコン基板を更にエッチングしていく様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１に係るダイアフラム素子１００を示す。このダイアフラム素子１００は、シリコン基板１１０と、このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ上に積層された複数層からなる第１主面側絶縁層１２０と、シリコン基板１１０の第２主面１１０ｃ上に積層された複数層からなる第２主面側絶縁層１４０と、第１主面側絶縁層１２０に埋設された発熱抵抗体１６０とを備え、ダイアフラム構造を有する。
【００２６】
このうちシリコン基板１１０は、シリコン（Ｓｉ）単結晶からなり、第１主面１１０ｂとこの裏面をなす第２主面１１０ｃとを有する厚み０．４０ｍｍの板状をなす。このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ及び第２主面１１０ｃの面方位は｛１００｝面（具体的には（１００）面）である。このシリコン基板１１０には、その中央に、第１主面１１０ｂと第２主面１１０ｃとの間を板厚方向ＴＡに貫通する鼓状の空洞部１１１が形成されている。なお、図１中、上下方向が板厚方向ＴＡである。
【００２７】
この空洞部１１１を構成する内周面１１０ｎは、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも、沿面方向の内側に向かって突出する形態をなす。従って、この内周面１１０ｎにより形成される空洞部１１１は、その両端（図１中、上端及び下端）よりも内部が沿面方向の内側に凹む鼓状の形態をなす。
この空洞部１１１のうち、第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆと、第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｆは、平面視矩形状をなす。そして、第１開口縁１１０ｂｆと第２開口縁１１０ｃｆとを板厚方向ＴＡに重ねて見たとき、第１開口縁１１０ｂｆと第２開口縁１１０ｃｆとが同じ位置ＥＭ１に重なる。
【００２８】
ここで、第１開口縁１１０ｂｆを起点として、面方位が｛１１１｝面（具体的には（１１１）面）であり、かつ、第１主面１１０ｂに沿う沿面方向（図１においては、左右方向）の内側（径方向内側）に向かって延びる面を仮想してこれを第１仮想面Ｆ１とする。また、第２開口縁１１０ｃｆを起点として、面方位が｛１１１｝面（具体的には（１１１）面）であり、かつ、沿面方向の内側に向かって延びる面を仮想してこれを第２仮想面Ｆ２とする。そして、これら第１仮想面Ｆ１及び第２仮想面Ｆ２から、第１開口縁１１０ｂｆ及び第２開口縁１１０ｃｆをそれぞれ起点として、面方位が（１１１）面であり、かつ、内側に向かって突出する仮想内周面ＦＮを想定する（図１中に破線で示す）。そうすると、空洞部１１１を実際に構成する内周面１１０ｎは、その全体がこの仮想内周面ＦＮよりも、沿面方向の外側（径方向外側）に位置している。
【００２９】
また、板厚方向ＴＡにおいて、内周面１１０ｎのうち、最も内側に位置する最内部１１０ｎｘの位置ＡＭ１は、第１主面１１０ｂの位置ＡＭ２から、第２主面１１０ｃの位置ＡＭ３側にシリコン基板１１０の厚みの３分の１以上離れている。具体的には、前記のようにシリコン基板１１０の厚みは０．４０ｍｍであり、最内部１１０ｎｘの位置ＡＭ１は、第１主面１１０ｂの位置ＡＭ２から第２主面１１０ｃの位置ＡＭ３側に、０．２０ｍｍ離れている。
【００３０】
次に、第１主面側絶縁層１２０について説明する。この第１主面側絶縁層１２０は、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂの全面、及び、これから延びて空洞部１１１を閉塞する形態に形成されている。この第１主面側絶縁層１２０は、積層された５層の絶縁層１２１，１２２，１２３，１２４，１２５から構成されている。具体的には、第１主面側絶縁層１２０は、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂに接する第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１を有する。また、第１主面側絶縁層１２０は、この第１−１絶縁層１２１上に形成された第１−２絶縁層（被覆絶縁層）１２２を有する。また、第１主面側絶縁層１２０は、この第１−２絶縁層１２２上に形成された第１−３絶縁層１２３を有する。また、第１主面側絶縁層１２０は、この第１−３絶縁層１２３上に形成された第１−４絶縁層１２４を有する。また、第１主面側絶縁層１２０は、この第１−４絶縁層１２４上に形成された第１−５絶縁層１２５を有する。
【００３１】
これらのうち、第１−１絶縁層１２１だけは、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ上に、空洞部１１１を避けて形成されている。一方、これ以外の絶縁層１２２，１２３，１２４，１２５は、第１主面１１０ｂ全体の他、空洞部１１１上にも形成されている。従って、第１主面側絶縁層１２０のうちの第１−２絶縁層１２２が、空洞部１１１に向けて露出している。
【００３２】
第１−１絶縁層１２１は、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなり、厚み０．１μｍである。この第１−１絶縁層１２１は、酸化シリコンからなるので、後述するように、シリコン基板１１０をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない。一方、この第１−１絶縁層１２１は、後述する接触絶縁層用エッチング処理液によってエッチングされる。
また、第１−２絶縁層１２２は、窒化シリコン（ＬＰ−ＳｉＮ）からなる引張り応力膜であり、厚み０．２μｍである。この第１−２絶縁層１２３は、窒化シリコンからなるので、シリコンエッチング処理液や接触絶縁層用エッチング処理液では実質的にエッチングされない。
また、第１−３絶縁層１２３は、酸化シリコン（ＰＥ−ＳｉＯ2 ）からなる圧縮応力膜であり、厚み０．１μｍである。また、第１−４絶縁層１２４は、第１−３絶縁層１２３と同様に酸化シリコン（ＰＥ−ＳｉＯ2 ）からなる圧縮応力膜であり、厚み０．１μｍである。また、第１−５絶縁層１２５は、第１−２絶縁層１２２と同様に窒化シリコン（ＬＰ−ＳｉＮ）からなる引張り応力膜であり、厚み０．２μｍである。
【００３３】
次に、発熱抵抗体１６０について説明する。この発熱抵抗体１６０は、第１主面側絶縁層１２０のうち、空洞部１１１に面する（空洞部１１１上に位置する）空洞対面部１２０ｅに埋設されている。具体的には、空洞対面部１２０ｅのうち、第１−３絶縁層１２３と第１−４絶縁層１２４との層間に配置されている。この発熱抵抗体１６０は、金属（具体的には白金（Ｐｔ））からなり、通電により自身が発熱する。この発熱抵抗体１６０は、第１主面１１０ｂ側から（図１中、上方から）平面視すると、ジグザグ形状をなしている。なお、第１主面側絶縁層１２０のうちの空洞対面部１２０ｅは、この部分に埋設された発熱抵抗体１６０も含めて、ダイヤフラム部とも言う。
【００３４】
この発熱抵抗体１６０の両端は、ぞれぞれ電極端子１７０に電気的に接続されている。図１には、このうちの一方の電極端子１７０のみを図示している。各電極端子１７０は、第１主面側絶縁層１２０のうち、空洞対面部１２０ｅの周縁をなす周縁部１２０ｇに形成されている。各電極端子１７０は、発熱抵抗体１６０と電気的に接続し、第１−３絶縁層１２３と第１−４絶縁層１２４との層間に形成された板状の電極パッド１７１と、この電極パッド１７１上に形成され、第１−４絶縁層１２４及び第１−５絶縁層１２５を貫通して外部に露出する椀状のビア導体１７３とからなる。電極パッド１７１は、金属（具体的には発熱抵抗体１６０と同様に白金（Ｐｔ））からなり、ビア導体１７３は、金属（具体的には金（Ａｕ））からなる。
【００３５】
次に、第２主面側絶縁層１４０について説明する。この第２主面側絶縁層１４０は、シリコン基板１１０の第２主面１１０ｃの全面に積層されている。但し、この第２主面側絶縁層１４０は、第１主面側絶縁層１２０とは異なり、空洞部１１１を閉塞する形態とはなっていない。この第２主面側絶縁層１４０は、２層の絶縁層１４１，１４３から構成されている。具体的には、第２主面側絶縁層１４０は、シリコン基板１１０の第２主面１１０ｃに接する第２−１絶縁層１４１と、この第２−１絶縁層１４１上に形成された第２−２絶縁層１４３とからなる。
【００３６】
第２−１絶縁層１４１は、前述の第１−１絶縁層１２１と同様に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなり、厚み０．１μｍである。また、第２−２絶縁層１４３は、前述の第１−２絶縁層１２２と同様に窒化シリコン（ＬＰ−ＳｉＮ）からなり、厚み０．４μｍである。
【００３７】
以上で説明したように、本実施形態１のダイアフラム素子１００では、シリコン基板１１０は、空洞部１１１のうち、第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆと第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｆとを板厚方向ＴＡに透視して重ねて見たときに、第１開口縁１１０ｂｆと第２開口縁１１０ｃｆとが同じ位置ＥＭ１に重なる形態をなしている。このため、空洞部１１１の沿面方向の寸法が従来よりも小さくできている。空洞部１１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部１１１の周りを構成する部分の体積も十分に確保できる。従って、シリコン基板１１０（ダイアフラム素子１００）の強度を確保しつつ、ダイアフラム素子１００を沿面方向について小型化できる。
【００３８】
また、シリコン基板１１０は、第１開口縁１１０ｂｆ及び第２開口縁１１０ｃｆをそれぞれ起点とし、面方位が（１１１）面で、かつ、沿面方向の内側に向かって突出する仮想内周面ＦＮを仮想したときに、空洞部１１１を実際に構成する内周面１１０ｎが、この仮想内周面ＦＮよりも、沿面方向の外側に位置する形態とされている。
仮に、空洞部１１１を構成する内周面１１０ｎが、仮想内周面ＦＮよりも沿面方向の内側にまで突出する場合には、シリコン基板１１１のうち、この内周面１１０ｎをなす部分（突出する部分）に、発熱抵抗体１６０で生じた熱が伝わって熱逃げが大きくなり、発熱抵抗体１６０の温度を精密に制御し難い。
【００３９】
しかし、本実施形態１では、空洞部１１１を構成する内周面１１０ｎが、仮想内周面ＦＮよりも、沿面方向の外側に位置する。このため、シリコン基板１１０のうち、この内周面１１０ｎをなす部分が、発熱抵抗体１６０で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難くなるので、発熱抵抗体１６０の温度を適切に制御できる。
【００４０】
更に、本実施形態１では、シリコン基板１１０の内周面１１０ｎが、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも、沿面方向の内側に向かって突出する形態（空洞部１１１が鼓状の形態）とされている。このため、空洞部１１１を構成する内周面１１０ｎが外側に向かって凹む形態（空洞部１１１が算盤の珠状或いはビア樽状の形態）とする場合よりも、シリコン基板１１０のうち空洞部１１１の周縁部分の体積を多く確保できるので、シリコン基板１１０の強度を高くできる。従って、ダイアフラム素子１００の沿面方向の寸法を相対的に小型化できる。
【００４１】
その一方で、シリコン基板１１０は、空洞部１１１を構成する内周面１１０ｎの最内部１１０ｎｘが、第１主面１１０ｂから、板厚方向ＴＡのうち第２主面１１０ｃ側に向かってシリコン基板１１１の厚みの３分の１以上離れた形態とされている。このため、シリコン基板１１０のうち、この最内部１１０ｎｘをなす部分が、発熱抵抗体１６０で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難くなり、発熱抵抗体１６０で発生した熱の大きな放熱を抑制することができる。
【００４２】
また、第１主面側絶縁層１２０のうち、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂに接する第１−１絶縁層１２１が、シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる。このため、後述するように、シリコン基板１１０を第２主面１１０ｃ側からエッチングして空洞部１１１を形成する際に、この第１−１絶縁層１２１によって第１主面１１０ｂ側が保護されるので、第１主面１１０ｂ側が必要以上にエッチングされることを防止できている。従って、空洞部１１１が必要以上に大きく形成されることを防止できている。
【００４３】
次いで、上記ダイアフラム素子１００の製造方法について、図２〜図１１を参照しつつ説明する。
まず、洗浄したシリコン基板１１０（空洞部１１１が形成されていない状態の板状のシリコン基板）を用意する（図２参照）。そして、接触絶縁層形成工程において、このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂに、シリコン基板１１０をエッチングするシリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１を形成する。具体的には、このシリコン基板１１０を熱酸化させて、第１，第２主面１１０ｂ，１１０ｃの全面に、厚み０．１μｍの酸化シリコン膜からなるベタ状の第１−１絶縁層１２１及び第２−１絶縁層１４１を形成する。
【００４４】
その後、犠牲層形成工程において、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂのうち、空洞対面部１２０ｅに対向する部位の上方（空洞部１１１の上方）に、シリコンエッチング処理液によりエッチングされる材質からなる犠牲層１２６を形成する。具体的には、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、第１−１絶縁層１２１上及び第２−１絶縁層１４１上に、厚み０．１μｍのベタ状のポリシリコン膜をそれぞれ形成する。その後、図２に示すように、第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜をパターニングして、沿面方向の中央に位置する所定形状（具体的には、空洞対面部１２０ｅ及び空洞部１１１と同様な平面視矩形状）のポリシリコン膜とする。この第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜は、後述する工程（具体的には、空洞部形成工程のうちの第３エッチング工程）でエッチング除去されて消失する犠牲層１２６である。そして、第２主面１１０ｃ側に形成したポリシリコン膜は全て除去した。
【００４５】
次に、被覆絶縁層形成工程において、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ側に、犠牲層１２６全体を覆う形態で、シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる第１−２絶縁層（被覆絶縁層）１２２を形成する。具体的には、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、シリコン基板１１０の第１，第２主面１１０ｂ，１１０ｃ側の全体に、厚み０．２μｍの窒化シリコン膜からなる引張り応力膜を形成する。これらの窒化シリコン膜が第１−２絶縁層１２２と第２−２絶縁層１４３である（図３参照）。これにより、第２主面側１１０ｃには、２層からなる第２主面側絶縁層１４０が形成される。
その後、プラズマＣＶＤ法により、図３に示すように、第１主面１１０ｂ側の第１−２絶縁層１２２上に、厚み０．１μｍの酸化シリコン膜からなる圧縮応力膜を形成する。この酸化シリコン膜が第１−３絶縁層１２３である。
【００４６】
次に、第１主面１１０ｂ側の第１−３絶縁層１２３上に、金属（例えば白金）をスパッタリングしてその金属膜（白金膜）を形成し、しかる後、この白金膜をパターンニングする。これにより、図４に示すように、発熱抵抗体１６０や電極パッド１７１等が形成される。
【００４７】
次に、プラズマＣＶＤ法により、第１主面１１０ｂ側の全体に、厚み０．１μｍの酸化シリコン膜からなる圧縮応力膜を形成する。この酸化シリコン膜が第１−４絶縁層１２４である。その後、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、図５に示すように、第１主面１１０ｂ側の第１−４絶縁層１２４上に、厚み０．２μｍの窒化シリコン膜からなる引張り応力膜を形成する。この窒化シリコン膜が第１−５絶縁層１２５を形成する。これにより、第１主面１１０ｂ側に、５層からなる第１主面側絶縁層１２０が形成される。
その後、第１−４絶縁層１２４及び第１−５絶縁層１２５をパターニングして、第１−４絶縁層１２４及び第１−５絶縁層１２５を貫通し、底面に電極パッド１７１が露出するビア孔１２０ｈを、電極パッド１７１上に形成する。
【００４８】
次に、第１主面１１０ｂ側に、金属（例えば金）をスパッタリングして、その金属膜（Ａｕ膜）を形成し、しかる後、図６に示すように、このＡｕ膜を所定形状にパターンニングして、ビア導体１７３を形成する。これにより、電極パッド１７１とビア導体１７３とからなる電極端子１７０が形成される。
次に、図７に示すように、第２主面側絶縁層１４０をパターニングし、空洞部１１１に対向する位置の第２主面側絶縁層１４０を除去して開口１４０ｈを形成する。
【００４９】
次に、空洞部形成工程において、複数回（具体的には５回）のエッチングを行うことにより、シリコン基板１１０に前述した空洞部１１１を形成すると共に、犠牲層１２６を除去する。
まず、空洞部形成工程のうちの第１エッチング工程において、シリコンエッチング処理液により、シリコン基板１１０を第２主面１１０ｃ側から第１主面１１０ｂに達するまでエッチングして、自身の内部に第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１が露出する穴１０１ｈを形成する（図８参照）。この段階における穴１０１ｈは、シリコン基板１１０に形成された開口１１０ｈのみからなる。
【００５０】
具体的には、シリコンエッチング処理液である異方性エッチング液（具体的にはＫＯＨまたはＴＭＡＨ）により、図８に示すように、第２主面側絶縁層１４０の開口１４０ｈ内に露出するシリコン基板１１０を、第１主面側絶縁層１２０（第１−１絶縁層１２１）に達するまでシリコンエッチングする。これにより、シリコン基板１１０には、第１主面側絶縁層１２０（第１−１絶縁層１２１）の中央部（第１露出部１２１ｒ１）が底面に露出し、第１主面１１０ｂ側が小さく、第２主面１１０ｃ側が大きな断面台形状の開口１１０ｈ（穴１０１ｈ）が形成される。この開口１１０ｈを構成する内周面１１０ｈｒは、全体が（１１１）面である。
【００５１】
次に、空洞部形成工程のうちの第２エッチング工程において、シリコン基板１１０をエッチングすることなく、第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１をエッチングする接触絶縁層用エッチング処理液により、穴１０１ｈ内に露出する接触絶縁層１２１の第１露出部１２１ｒ１をエッチング除去して、穴１０１ｈ内に犠牲層１２６を露出させる。
具体的には、接触絶縁層用エッチング処理液であるフッ酸により、図９に示すように、シリコン基板１１０の開口１１０ｈ（穴１０１ｈ）内に露出する第１−１絶縁層１２１の第１露出部１２１ｒ１を、エッチング（酸化シリコンエッチング）除去して、第１−１絶縁層１２１に開口１２１ｈ１を形成する。これにより、シリコン基板１１０の開口１１０ｈと第１−１絶縁層１２１の開口１２１ｈ１とからなる穴１０１ｈ内には、犠牲層１２６の中央部（露出部１２６ｒ）が露出する。
【００５２】
次に、空洞部形成工程のうちの第３エッチング工程において、シリコンエッチング処理液により、犠牲層１２６全体をエッチング除去して、穴１０１ｈ内に第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１及び第１−２絶縁層（被覆絶縁層）１２２を露出させる。
具体的には、ＫＯＨまたはＴＭＡＨ等の異方性エッチング液（シリコンエッチング処理液）により４時間〜５時間程度処理して、図１０に示すように、犠牲層１２６をエッチング（ポリシリコンエッチング）する。これにより、犠牲層１２６は、第１−１絶縁層１２１に開口１２１ｈ１内に露出する露出部１２６ｒ（図９参照）だけでなく、第１−１絶縁層１２１と第１−２絶縁層１２２との層間に配置された部分も、エッチング除去される。つまり、犠牲層１２６全体がエッチング除去される。
【００５３】
その結果、犠牲層１２６が存在していた部分が開口１２６ｈとなり、第１−１絶縁層１２１のうち、犠牲層１２６に接していた部分が、第２露出部１２１ｒ２となって、シリコン基板１１０の開口１１０ｈと、第１−１絶縁層１２１の開口１２１ｈ１と、犠牲層１２６の除去によりできた開口１２６ｈとからなる穴１０１ｈ内に露出する。また、第１−２絶縁層１２２のうち、犠牲層１２６に接していた部分も、露出部１２２ｒとなって、穴１０１ｈ内に露出する。
【００５４】
本実施形態１では、ポリシリコンにより犠牲層１２６を形成しているので、犠牲層１２６を酸化シリコンで形成した場合（エッチング時間は例えば２０時間〜４０時間）に比して、エッチング時間が短くて済む（エッチング時間は４時間〜５時間）。しかも、この犠牲層１２６のエッチングに用いる異方性エッチング液（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等）は、フッ酸に比して、窒化シリコン膜に対するエッチングレートが１００分の１程度と小さい。このため、窒化シリコン膜からなる第１−２絶縁層１２２にほとんど影響はない。
また、本実施形態１では、シリコン基板１１０と犠牲層１２６との間に酸化シリコンからなる第１−１絶縁層１２１を形成してあるので、このエッチングの際にシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ側がエッチングされることを防止できる。
【００５５】
次に、空洞部形成工程のうちの第４エッチング工程において、接触絶縁層用エッチング処理液により、穴１０１ｈ内に露出する第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１の第２露出部１２１ｒ２をエッチング除去して、穴１０１ｈ内にシリコン基板１１０ｈの第１主面１１０ｂを露出させる。
具体的には、接触絶縁層用エッチング処理液であるフッ酸により、図１１に示すように、第１−１絶縁層１２１のうち、穴１０１ｈ（開口１２６ｈ）内に露出する第２露出部１２１ｒ２を、エッチング（酸化シリコンエッチング）除去する。これにより、第１−１絶縁層１２１の第２露出部１２１ｒ２が存在していた部分が開口１２１ｈ２となり、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂのうち、第１−１絶縁層１２１の第２露出部１２１ｒ２に接していた部分（露出面１１０ｂｒ１）が、シリコン基板１１０の開口１１０ｈと、第１−１絶縁層１２１の開口１２１ｈ２と、犠牲層１２６の除去によりできた開口１２６ｈとからなる穴１０１ｈ内に露出する。この露出面１１０ｂｒ１は、第１主面１１０ｂの一部であるので（１００）面をなす。一方、シリコン基板１１０の開口１１０ｈを構成する内周面１１０ｈｒは、前述のように（１１１）面である。
【００５６】
次に、空洞部形成工程のうちの第５エッチング工程において、シリコンエッチング処理液により、開口１０１内に露出する第１主面１１０ｂの露出面１１０ｂｒ１からシリコン基板１１０をエッチングして、空洞部１１１を形成する。
具体的には、シリコンエッチング処理液である異方性エッチング液（具体的にはＫＯＨまたはＴＭＡＨ）により、穴１０１ｈ内に露出するシリコン基板１１０をシリコンエッチングする。その際、シリコン基板１１０は、（１１１）面よりも（１００）面の方がエッチングされやすいので、シリコン基板１１０の開口１１０ｈを構成する内周面１１０ｈｒよりも、第１−１絶縁層１２１の開口１２１ｈ２内に露出する露出面１１０ｂｒ１の方が速やかにエッチングされる。このシリコンエッチングが進むにつれて、（１００）面が無くなっていく。そして、図１に示す空洞部１１１が形成される。かくして、ダイアフラム素子１００が完成する。
【００５７】
以上で説明したように、本実施形態１のダイアフラム素子１００の製造方法では、前述の接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程及び空洞部形成工程を備え、空洞部形成工程が前述の第１エッチング工程〜第５エッチング工程を備えるので、空洞部１１１の沿面方向の寸法を従来の断面台形状の空洞部よりも、容易に小さくできる。空洞部１１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部１１１の周りを構成する部分の体積も十分に確保できる。従って、強度を確保しつつ、沿面方向について小型化したダイアフラム素子１００を、容易に製造できる。
また、前述の各工程を備えることで、シリコン基板１１０を、空洞部１１１を実際に構成する内周面１１０ｎが、仮想内周面ＦＮよりも外側に位置する形態とすることができるので、シリコン基板１１０のうち、この内周面１１０ｎをなす部分が、発熱抵抗体１６０で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難く、発熱抵抗体１６０の温度を適切に制御できるダイアフラム素子１００を、容易に製造できる。
【００５８】
（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。上記実施形態１のダイアフラム素子１００では、シリコン基板１１０の内周面１１０ｎが、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも沿面方向の内側に向かって突出する形態とされている。これに対し、本実施形態２のダイアフラム素子２００では、シリコン基板１１０の内周面１１０ｍが、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも沿面方向の外側に向かって凹む形態とされている。それ以外は、上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図１２に、本実施形態２のダイアフラム素子２００を示す。
【００５９】
本実施形態２のダイアフラム素子２００も、上記実施形態１のダイアフラム素子１００と同様に、シリコン基板１１０、第１主面側絶縁層１２０、第２主面側絶縁層１４０、発熱抵抗体１６０等から構成されている。
シリコン基板１１０には、板厚方向ＴＡに貫通する空洞部２１１が形成されている。空洞部２１１の第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆと、第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｆとを板厚方向ＴＡに透視して重ねて見たときに、第１開口縁１１０ｂｆと第２開口縁１１０ｃｆとが同じ位置ＥＭ１に重なる。
【００６０】
また、第１開口縁１１０ｂｆ及び第２開口縁１１０ｃｆをそれぞれ起点として、面方位が（１１１）面で、沿面方向の内側に向かって突出する内周面を仮想してこれを仮想内周面ＦＮとすると、空洞部１１１を実際に構成する内周面１１０ｍは、その全体がこの仮想内周面ＦＮよりも、沿面方向の外側に位置している。より具体的には、この内周面１１０ｍは、上記実施形態１の内周面１１０ｎとは異なり、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも沿面方向の外側に向かって凹んだ形態（空洞部２１１が算盤の珠状或いはビア樽状の形態）をなす。
【００６１】
このようなダイアフラム素子２００も、シリコン基板１１０が、第１主面１１０ｂの第１開口縁１１０ｂｆと第２主面１１０ｃの第２開口縁１１０ｃｆとが沿面方向の同じ位置ＥＭ１にある形態とされている。このため、空洞部２１１の沿面方向の寸法が従来よりも小さくできている。空洞部２１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部２１１の周縁部分の体積も十分に確保できる。従って、シリコン基板１１０（ダイアフラム素子２００）の強度を確保しつつ、ダイアフラム素子２００を沿面方向について小型化できる。
【００６２】
また、本実施形態２では、空洞部２１１を構成する内周面１１０ｍが、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｆよりも沿面方向の外側に向かって凹んだ形態をなすので、シリコン基板１１０のうち、この内周面１１０ｍをなす部分が、発熱抵抗体１６０で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難くなり、発熱抵抗体１６０で発生した熱の大きな放熱を抑制することができる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。
【００６３】
なお、このダイアフラム素子２００は、次のように製造する。まず、上記実施形態１と同様にして、犠牲層１２６をエッチング除去し、これにより露出した第１−１絶縁層１２１の第２露出部１２１ｒ２をエッチング除去するまでの各工程（接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程、空洞部形成工程のうちの第１〜第４エッチング工程等）を行う（図２〜図１１参照）。その後、空洞部形成工程のうちの第５エッチング工程において、シリコンエッチング処理液である異方性エッチング液（具体的にはＫＯＨまたはＴＭＡＨ）で、穴１０１ｈ内に露出するシリコン基板１１０をシリコンエッチングする際に、エッチング時間を上記実施形態１よりも長くして、シリコン基板１１０をより多くエッチングする。そうすると、図１２に示す空洞部２１１が形成され、本実施形態２のダイアフラム素子２００が完成する。
【００６４】
（実施形態３）
次いで、第３の実施形態について説明する。上記実施形態１のダイアフラム素子１００では、空洞部１１１の第１開口縁１１０ｂｆと第２開口縁１１０ｃｆとが、沿面方向の同じ位置ＥＭ１に存在する。これに対し、本実施形態２のダイアフラム素子３００では、空洞部３１１の第１開口縁１１０ｂｆよりも第２開口縁１１０ｃｇが、沿面方向の内側に位置する。それ以外は、上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図１３に、本実施形態３のダイアフラム素子３００を示す。
【００６５】
本実施形態３のダイアフラム素子３００も、上記実施形態１のダイアフラム素子１００と同様に、シリコン基板１１０、第１主面側絶縁層１２０、第２主面側絶縁層１４０、発熱抵抗体１６０等から構成されている。
このシリコン基板１１０には、板厚方向ＴＡに貫通する空洞部３１１が形成されている。この空洞部３１１を構成する内周面１１０ｐは、第１，第２開口縁１１０ｂｆ，１１０ｃｇよりも沿面方向の内側に向かって突出する形態（空洞部３１１が鼓状の形態）をなす。また、空洞部３１１の第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆと、第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｇとを板厚方向ＴＡに透視して重ねて見たときに、第２開口縁１１０ｃｇの位置ＥＭ２が、第１開口縁１１０ｂｆの位置ＥＭ１よりも内側に存在する。
【００６６】
ここで、第１開口縁１１０ｂｆを起点として、面方位が（１１１）面であり、かつ、第１主面１１０ｂに沿う沿面方向（図１においては、左右方向）の内側（径方向内側）に向かって延びる面を仮想してこれを第１仮想面Ｇ１とする。また、第２開口縁１１０ｃｇを起点として、面方位が（１１１）面であり、かつ、沿面方向の内側に向かって延びる面を仮想してこれを第２仮想面Ｇ２とする。そして、これら第１仮想面Ｇ１及び第２仮想面Ｇ２から、第１開口縁１１０ｂｆ及び第２開口縁１１０ｃｇをそれぞれ起点として、面方位が（１１１）面であり、かつ、内側に向かって突出する仮想内周面ＧＮを想定する（図１３中に破線で示す）。そうすると、空洞部３１１を実際に構成する内周面１１０ｐは、その全体がこの仮想内周面ＧＮよりも、沿面方向の外側（径方向外側）に位置している。
【００６７】
また、板厚方向ＴＡにおいて、内周面１１０ｐのうち、最も沿面方向の内側に位置する最内部１１０ｐｘの位置ＡＭ４は、第１主面１１０ｂの位置ＡＭ２から、第２主面１１０ｃの位置ＡＭ３側にシリコン基板１１０の厚みの３分の１以上離れている。具体的には、シリコン基板１１０の厚みは０．４０ｍｍであり、最内部１１０ｐｘの位置ＡＭ４は、第１主面１１０ｂの位置ＡＭ２から第２主面１１０ｃの位置ＡＭ３側に、０．１８ｍｍ離れている。
【００６８】
このようなダイアフラム素子３００は、シリコン基板１１０が、空洞部３１１の第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｇが、第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆよりも沿面方向の内側にある形態とされている。このため、空洞部３１１の沿面方向の寸法が従来よりも小さくできている。空洞部３１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部３１１の周縁部分の体積も十分に確保できる。従って、シリコン基板１１０（ダイアフラム素子３００）の強度を確保しつつ、ダイアフラム素子３００を沿面方向について小型化できる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。
【００６９】
なお、このダイアフラム素子３００は、上記実施形態１のダイアフラム素子１００と同様な各工程（接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程、空洞部形成工程等）を行うことにより製造することが可能であり、詳細には、第２主面側絶縁層１４０をパターニングする工程で、エッチング除去する部分の寸法を上記実施形態１よりも小さくすればよい。
【００７０】
（実施形態４）
次いで、第４の実施形態について説明する。上記実施形態１のダイアフラム素子１００では、第１主面側絶縁層１２０の空洞対面部１２０ｅのうち、空洞部１１１に面する部分が、製造時に犠牲層１２６を形成した分だけ、空洞部１１１とは反対側に（図１中、上方に）凹んでいる。これに対し、図１４に示す本実施形態４のダイアフラム素子４００では、 第１主面側絶縁層１２０の空洞対面部１２０ｊにそのような凹みがなく、略平坦とされている。それ以外は、上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
【００７１】
本実施形態４のダイアフラム素子４００も、シリコン基板１１０、第１主面側絶縁層１２０、第２主面側絶縁層１４０、発熱抵抗体１６０等から構成されている。このうちシリコン基板１１０、第２主面側絶縁層１４０、発熱抵抗体１６０等は、上記実施形態１と同様である。
一方、第１主面側絶縁層１２０は、上記実施形態１とは異なり、図１４に示すように、第１主面側絶縁層１２０の空洞対面部１２０ｊ（ダイアフラム部）のうち、空洞部１１１に面する部分に、上記実施形態１のような凹みがなく、略平坦である。
【００７２】
このようなダイアフラム素子４００も、シリコン基板１１０が、空洞部１１１の第１主面１１０ｂ側の第１開口縁１１０ｂｆと第２主面１１０ｃ側の第２開口縁１１０ｃｆとが沿面方向の同じ位置に重なる形態とされている。このため、空洞部１１１の沿面方向の寸法が従来よりも小さくできている。従って、ダイアフラム素子４００も沿面方向について小型化できる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。
【００７３】
次いで、このダイアフラム素子４００の第１の製造方法について説明する。
まず、シリコン基板１１０を用意する。そして、ドライエッチングにより、図１５に示すように、この第１主面１１０ｂの中央の所定位置に凹部１１０ｉを形成する。
【００７４】
次に、接触絶縁層形成工程において、このシリコン基板１１０を熱酸化させて、第１主面１１０ｂ及び第２主面１１０ｃの全面に、厚み０．１μｍの酸化シリコン膜からなるベタ状の第１−１絶縁層（接触絶縁層）１２１及び第２−１絶縁層１４１を形成する（図１６参照）。
その後、犠牲層形成工程において、第１−１絶縁層１２１上及び第２−１絶縁層１４１上に、厚み０．１μｍのベタ状のポリシリコン膜を形成する。その後更に、図１６に示すように、第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜をパターニングして、沿面方向の中央に位置する所定形状（具体的には、空洞対面部１２０ｉ及び空洞部１１１と同様な平面視矩形状）のポリシリコン膜とする。この第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜は、後述する工程（具体的には、空洞部形成工程のうちの第３エッチング工程）でエッチング除去されて消失する犠牲層１２６である。そして、第２主面１１０ｃ側に形成したポリシリコン膜は全て除去した。
【００７５】
本実施形態４では、図１６に示すように、犠牲層１２６を形成した状態で、第１主面１１０ｂ側が平坦となる。従って、この上に形成する第１−２絶縁層１２２、第１−３絶縁層１２３、第１−４絶縁層１２４及び第１−５絶縁層１２５も平坦となる。よって、第１主面側絶縁層１２０（空洞対面部１２０ｊ）を平坦に形成できる。なお、その後の工程（被覆絶縁層形成工程、空洞部形成工程等）は、上記実施形態１と同様にして、ダイアフラム素子４００を製造すればよい。
【００７６】
次いで、このダイアフラム素子４００の第２の製造方法について説明する。
まず、シリコン基板１１０を用意する。そして、このシリコン基板１１０を熱酸化させて、第１主面１１０ｂ及び第２主面１１０ｃの全面に、酸化シリコン膜４２１，４４１を形成する（図１７参照）。
その後、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、酸化シリコン膜４２１，４４１上に、窒化シリコン膜４２２，４４２を形成する。その後、図１７に示すように、第１主面１１０ｂ側に窒化シリコン膜４２２をパターニングして、その中央に開口４２２ｈを形成する。これにより、開口４２２ｈ内には、第１主面１１０ｂ側の酸化シリコン膜４２１の中央部（露出部４２１ｒ）が露出する。
【００７７】
次に、このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ側を熱酸化させて、図１８に示すように、窒化シリコン膜４２２から露出した酸化シリコン膜４２１の露出部４２１ｒを更に厚く形成する。
その後、第１，第２主面１１０ｂ，１１０ｃの窒化シリコン膜４２２，４４２をすべて除去し、更に、酸化シリコン膜４２１，４４１もすべて除去する。そうすると、第１主面側に凹部を有するシリコン基板１１０が形成される（図１５参照）。従って、その後は、第１の製造方法と同様にして、ダイアフラム素子４００を製造すればよい。
【００７８】
（実施形態５）
次いで、第５の実施形態について説明する。上記実施形態５のダイアフラム素子６００は、第１主面側絶縁層６２０の形態が、上記実施形態１のダイアフラム素子１００の第１主面側絶縁層１２０の形態と異なる。また、ダイアフラム素子６００の製造方法が、上記実施形態１のダイアフラム素子１００の製造方法と異なる。それ以外は、上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
【００７９】
図２０に、本実施形態５のダイアフラム素子６００を示す。このダイアフラム素子６００は、上記実施形態１と同様なシリコン基板１１０を有する。このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ上には、複数層からなる第１主面側絶縁層６２０が積層され、また、第２主面１１０ｃ上には、複数層からなる第２主面側絶縁層６４０が積層されている。
【００８０】
このうち第１主面側絶縁層６２０は、５層の絶縁層６２１，６２２，６２３，６２４，６２５から構成されている。具体的には、第１主面側絶縁層６２０は、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂに接する、上記実施形態１と同様な第１−１絶縁層（接触絶縁層）６２１を有する。
また、第１主面側絶縁層６２０は、この第１−１絶縁層６２１上に形成された第１−２絶縁層（被覆絶縁層）６２２を有する。上記実施形態１の第１−２絶縁層１２２（図１参照）は、空洞部１１１に面する部分が平坦であったのに対し、本実施形態５の第１−２絶縁層６２２は、空洞部１１１に面する部分に凹凸がある。この相違は、後述する製造方法の違いに起因するものである。
【００８１】
また、第１主面側絶縁層６２０は、この第１−２絶縁層６２２上に形成された、上記実施形態１と同様な第１−３絶縁層６２３を有する。また、第１主面側絶縁層６２０は、この第１−３絶縁層６２３上に形成された、上記実施形態１と同様な第１−４絶縁層６２４を有する。また、第１主面側絶縁層６２０は、この第１−４絶縁層６２４上に形成された、上記実施形態１と同様な第１−５絶縁層６２５を有する。
【００８２】
第２主面側絶縁層６４０は、２層の絶縁層６４１，６４３から構成されている。具体的には、第２主面側絶縁層６４０は、シリコン基板１１０の第２主面１１０ｃに接する、上記実施形態１と同様な第２−１絶縁層６４１を有する。
また、第２主面側絶縁層６４０は、この第２−１絶縁層６４１上に形成された第２−２絶縁層６４３を有する。この第２−２絶縁層６４３は、上記実施形態１の第２−２絶縁層１４３（図１参照）と同様である。
【００８３】
なお、発熱抵抗体１６０は、上記実施形態１と同様に、第１主面側絶縁層６２０のうち、空洞部１１１に面する（空洞部１１１上に位置する）空洞対面部６２０ｅに埋設されている。また、電極端子１７０は、第１主面側絶縁層６２０のうち、空洞対面部６２０ｅの周縁をなす周縁部６２０ｇに形成されている。
【００８４】
このようなダイアフラム素子６００も、シリコン基板１１０が上記実施形態１と同様な形態をなし、空洞部１１１の沿面方向の寸法が従来よりも小さくできている。空洞部１１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部１１１の周縁部分の体積も十分に確保できる。従って、シリコン基板１１０（ダイアフラム素子６００）の強度を確保しつつ、ダイアフラム素子６００を沿面方向について小型化できる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、同様な作用効果を奏する。
【００８５】
次いで、上記ダイアフラム素子６００の製造方法について、図２１〜図３０を参照しつつ説明する。
まず、上記実施形態１と同様に、空洞部１１１が形成されていない状態の板状のシリコン基板１１０を用意する（図２１参照）。そして、接触絶縁層形成工程において、このシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂに、シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる第１−１絶縁層（接触絶縁層）６２１を形成する。
【００８６】
具体的には、このシリコン基板１１０を熱酸化させて、第１，第２主面１１０ｂ，１１０ｃの全面に、酸化シリコン膜からなるベタ状の第１−１絶縁層６２１及び第２−１絶縁層６４１を形成する。
その後、本実施形態５では、図２１に示すように、第１−１絶縁層６２１をパターンニングして所定形状とする。即ち、全面にベタ状に形成した第１−１絶縁層６２１のうち、第１主面側絶縁層６２０の空洞対面部６２０ｅ（図２０参照）に位置する部分をパターンニングして、平面視環状（具体的には平面視口字状）の第１−１絶縁層犠牲部（犠牲部）６２１ｊを形成する。この第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊは、後述するシリコンエッチングで除去されて消失するので、ダイアフラム素子６００には残らない。
【００８７】
一方、全面にベタ状に形成した第１−１絶縁層６２１のうち、第１主面側絶縁層６２０の周縁部６２０ｇ（図２０参照）に位置する部分は、パターニングしないでそのまま残す。これにより、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの周囲に間隙を介して、平面視環状（具体的には平面視口字状）の第１−１絶縁層周囲部（周囲部）６２１ｇが形成される。この第１−１絶縁層周囲部６２１ｇは、上述の第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊとは異なり、除去されずに残るので、第１−１絶縁層６２１としてダイアフラム素子６００の完成時にも存在する。
【００８８】
次に、犠牲層形成工程において、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂのうち、空洞対面部６２０ｅに対向する部位の上方（空洞部１１１の上方）に、シリコンエッチング処理液によりエッチングされる材質からなる犠牲層６２６を形成する。
具体的には、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、第１主面１１０ｂ側（具体的には、第１−１絶縁層６２１上及び第１主面１１０ｂのうち第１−１絶縁層６２１から露出する露出面１１０ｂｒ２上）、並びに、第２主面１１０ｃ側（第２−１絶縁層６４１上）に、ベタ状のポリシリコン膜をそれぞれ形成する（図２２参照）。
【００８９】
その後、図２２に示すように、第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜をパターニングして、沿面方向の中央に位置する所定形状のポリシリコン膜とする。具体的には、ベタ状に形成したポリシリコン膜のうち、第１主面側絶縁層６２０の周縁部６２０ｇ（図２０参照）に位置する部分を除去し、空洞対面部６２０ｅ（図２０参照）に位置する部分を残して、平面視矩形状のポリシリコン膜とする。この第１主面１１０ｂ側のポリシリコン膜は、後述する工程（具体的には、空洞部形成工程）でエッチング除去されて消失する犠牲層６２６である。この犠牲層６２６は、上記実施形態１の犠牲層１２６と平面視同形状であるが、上記実施形態１の犠牲層１２６と異なり、その下側に所定パターンの第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊが存在するので、それに倣って凹凸形状をなしている。
なお、第２主面１１０ｃ側に形成したポリシリコン膜は、全て除去した。
【００９０】
次に、被覆絶縁層形成工程において、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂ側に、犠牲層６２６全体を覆う形態で、シリコンエッチング処理液では実質的にエッチングされない材質からなる第１−２絶縁層（被覆絶縁層）６２２を形成する。
具体的には、低圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により、シリコン基板１１０の第１，第２主面１１０ｂ，１１０ｃ側の全体に、窒化シリコン膜からなる引張り応力膜を形成する。これらの窒化シリコン膜が第１−２絶縁層６２２と第２−２絶縁層６４３である（図２３参照）。これにより、第２主面側１１０ｃには、２層からなる第２主面側絶縁層６４０が形成される。なお、第１−２絶縁層６２２は、その下側に位置する犠牲層６２６が凹凸形状をなしているので、それに倣って凹凸形状をなしている。
【００９１】
次に、図２３に示すように、第１主面１１０ｂ側の第１−２絶縁層６２２上に、上記実施形態１と同様にして、酸化シリコン膜からなる圧縮応力膜を形成する。この酸化シリコン膜が第１−３絶縁層６２３である。
その後、図２４に示すように、第１−３絶縁層６２３上に、上記実施形態１と同様にして、発熱抵抗体１６０や電極パッド１７１等を形成する。
その後、第１主面１１０ｂ側の全体に、上記実施形態１と同様にして、酸化シリコン膜からなる第１−４絶縁層６２４を形成し、更に、図２５に示すように、第１−４絶縁層１２４上に、窒化シリコン膜からなる第１−５絶縁層６２５を形成する。これにより、第１主面１１０ｂ側に、５層からなる第１主面側絶縁層６２０が形成される。その後、上記実施形態１と同様にして、底面に電極パッド１７１が露出するビア孔６２０ｈを、電極パッド１７１上に形成する。
その後、図２６に示すように、上記実施形態１と同様にして、ビア導体１７３を形成し、電極パッド１７１とビア導体１７３とからなる電極端子１７０を形成する。
更に、図２７に示すように、上記実施形態１と同様にして、空洞部１１１に対向する位置の第２主面側絶縁層６４０を除去して開口６４０ｈを形成する。
【００９２】
次に、空洞部形成工程において、一回のみのエッチングを行うことで、犠牲層６２６を除去しつつ、シリコン基板１１０に前述した空洞部１１１を形成する（単一エッチング工程）。
即ち、このエッチングの初期段階では、シリコンエッチング処理液により、シリコン基板１１０を第２主面１１０ｃ側から第１主面１１０ｂに達するまでエッチングして、自身の内部に、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの内側（径方向内側）に位置する犠牲層６２６が露出する穴６０１ｈを形成する。この時点における穴６０１ｈは、シリコン基板１１０に形成された開口１１０ｈのみからなる。
【００９３】
具体的には、シリコンエッチング処理液である異方性エッチング液（具体的にはＫＯＨまたはＴＭＡＨ）により、図２８に示すように、第２主面側絶縁層６４０の開口６４０ｈ内に露出するシリコン基板１１０を、第１主面側絶縁層６２０に達するまでエッチングする。第１−１絶縁層６２１は、このシリコンエッチング処理液ではエッチングされない材質からなるので、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの内周縁６２１ｊｋの位置で、シリコン基板１１０のエッチングが一旦止まる。これにより、シリコン基板１１０には、犠牲層６２６のうち、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの内側に位置する平面視矩形状の中央部（露出部６２６ｒ）が底面に露出し、第１主面１１０ｂ側が小さく、第２主面１１０ｃ側が大きな断面台形状の開口１１０ｈ（穴６０１ｈ）が形成される。この開口１１０ｈを構成する内周面１１０ｈｒは、全体が（１１１）面である。
【００９４】
その後更にこのシリコンエッチングを続けて、図２９に示すように、犠牲層６２６をその中央部（露出部６２６ｒ）から外側（径方向外側）に向かってエッチング除去していき、穴６０１ｈ内に第１−２絶縁層（被覆絶縁層）６２２を露出させると共に、犠牲層６２６を除去した部分（開口６２６ｈ）を通じて、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊを迂回して、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの径方向外側（沿面方向の外側）に位置する第１主面１１０ｂ側からシリコン基板１１０をエッチングする。
【００９５】
その後更にこのシリコンエッチングを続けて、図３０に示すように、犠牲層６２６全体をエッチング除去すると共に、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊの径方向外側（沿面方向の外側）に位置する第１主面１１０ｂ側からシリコン基板１００をエッチングする。シリコン基板１１０は、（１１１）面よりも（１００）面の方がエッチングされやすいので、開口１１０ｈを構成する内周面１１０ｈｒが（１１１）面となるように、エッチングが進む。そして更にこのシリコンエッチングを続けると、第１−１絶縁層犠牲部６２１ｊがシリコン基板１１０から遊離して除去され、図２０に示す空洞部１１１が形成される。かくして、ダイアフラム素子６００が完成する。
【００９６】
なお、このエッチングに用いる異方性エッチング液（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等）は、フッ酸に比して、窒化シリコン膜に対するエッチングレートが１００分の１程度と小さい。このため、窒化シリコン膜からなる第１−２絶縁層６２２にほとんど影響はない。
また、シリコン基板１１０の第１主面１１０ｂのうち、第１主面側絶縁層６２０の周縁部６２０ｇに対向する部分には、第１−１絶縁層６２１（第１−１絶縁層周縁部６２１ｇ）を形成してあるので、これに覆われたシリコン基板１１０の第１主面１１０ｂがエッチングされることを防止できる。
【００９７】
以上で説明したように、本実施形態５のダイアフラム素子６００の製造方法では、前述の接触絶縁層形成工程、犠牲層形成工程、被覆絶縁層形成工程及び空洞部形成工程を備えるので、空洞部１１１の沿面方向の寸法を従来の断面台形状の空洞部よりも、容易に小さくできる。空洞部１１１の沿面方向の寸法を小さくすることで、シリコン基板１１０の沿面方向の寸法を小さくしても、シリコン基板１１０のうち、空洞部１１１の周りを構成する部分の体積も十分に確保できる。従って、強度を確保しつつ、沿面方向について小型化したダイアフラム素子６００を、容易に製造できる。
【００９８】
また、前述の各工程を備えることで、シリコン基板１１０を、空洞部１１１を実際に構成する内周面１１０ｎが、仮想内周面ＦＮよりも外側に位置する形態とすることができるので、シリコン基板１１０のうち、この内周面１１０ｎをなす部分が、発熱抵抗体１６０で生じた熱の熱逃げに影響を及ぼし難く、発熱抵抗体１６０の温度を適切に制御できるダイアフラム素子６００を、容易に製造できる。特に本実施形態５では、空洞部形成工程を一回のエッチングにより行うことができ、上記実施形態１〜４に比して、空洞部形成工程を簡素化できるので、ダイアフラム素子６００を、上記実施形態１〜４よりも容易かつ安価に製造できる。
【００９９】
以上において、本発明を実施形態１〜５に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜５に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態１〜５では、センサ部を有しないダイアフラム素子１００，２００，３００，４００，６００を例示したが、例えば、図１９に示すように、第１主面１０１ｂ側に、発熱抵抗体１６０により加熱されて機能するセンサ部５８０を更に設けて、物理量センサ素子や化学センサ素子などのダイアフラム素子５００とすることもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１００，２００，３００，４００，５００，６００  ダイアフラム素子
１１０  シリコン基板
１１０ｂ  第１主面
１１０ｃ  第２主面
１１０ｂｆ  第１開口縁
１１０ｃｆ，１１０ｃｇ  第２開口縁
１１０ｎ，１１０ｍ，１１０ｐ  内周面
１１０ｎｘ，１１０ｐｘ  最内部
１１１，２１１，３１１  空洞部
１２０，６２０  第１主面側絶縁層
１２０ｅ，１２０ｊ，６２０ｅ  空洞対面部
１２１，６２１  第１−１絶縁層（接触絶縁層）
１４０，６４０  第２主面側絶縁層
１６０  発熱抵抗体
１７０  電極端子
ＥＭ１，ＥＭ２  位置
ＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３，ＡＭ４  位置
ＦＮ，ＧＮ  仮想内周面
ＴＡ  板厚方向
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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