(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを有するセンサである半導体装置の製造方法であって、
単結晶シリコンからなる基板に対して、焦点位置を移動させてレーザ光をパルス照射し、前記単結晶シリコンを部分的に多結晶化して、前記単結晶シリコン中に連続した改質層を形成する改質層形成工程と、
前記改質層をウェットエッチングして除去するエッチング工程と、を備え、
前記改質層形成工程では、波長が１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であり、平均パルスエネルギーが２．５μＪより大きい前記レーザ光を用い、
前記改質層形成工程と前記エッチング工程を、前記ダイヤフラムの形成に適用するものであり、
前記改質層形成工程において、前記ダイヤフラムの下方の除去領域に対して、該除去領域の界面に沿って前記改質層を形成し、
前記エッチング工程において、前記改質層をエッチングして除去することにより、前記除去領域を刳り貫いて、前記ダイヤフラムを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記平均パルスエネルギーが、１５μＪ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記平均パルスエネルギーが、６．２５μＪ以上、１２．５μＪ以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記焦点位置の移動方向が、基板面に平行方向であり、
前記焦点位置の移動の面内ピッチが、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記面内ピッチが、２μｍ以上、４μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記焦点位置の移動方向が、基板面に垂直方向であり、
前記焦点位置の移動の深さピッチが、２７μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記深さピッチが、１０μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ダイヤフラムの基板面における最大幅が、６００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記最大幅が、３５０μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記改質層を、最終的に形成する前記ダイヤフラムと１０μｍ以上、３０μｍ以下の間隔をとって、基板面に平行に形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング工程を有する半導体装置の製造方法に関するもので、特に複雑形状や深くて大きい除去領域のエッチング加工を必要とする半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、複雑形状や深くて大きい除去領域のエッチング加工を必要とするものがある。該半導体装置およびその製造方法として、例えば、特開２００８−２６４９０２号公報（特許文献１）および特開２０００−３１５０１号公報（特許文献２）が開示されている。
【０００３】
特許文献１は、シリコン基板を加工して固定部と可動部を形成し、加速度センサや角速度センサ等を構成するシリコン構造体の製造方法に関するもので、複雑形状のエッチング加工を必要とする。
【０００４】
特許文献１に記載されたシリコン構造体の製造方法では、単結晶シリコンの上層と酸化シリコンの中間層と単結晶シリコンのベース層が積層されている１枚のＳＯＩ基板を用いており、次の２つのエッチング工程を必要とする。すなわち、シリコン構造体を形成する固定部と可動部を分離する範囲において、前記上層を異方性エッチングして除去するエッチング工程と、前記上層が除去された範囲から前記中間層を等方性エッチングし、前記上層が除去された範囲の前記中間層と、前記固定部と前記可動部を分離する範囲の前記中間層を完全に除去するエッチング工程である。具体的に説明すると、先のエッチング工程では、上層の単結晶シリコン表面に形成されたパターニングされた酸化膜をマスクとして、上層の単結晶シリコンを中間層までエッチングする。後のエッチング工程では、先のエッチング工程で露出された中間層を、フッ化水素（ＨＦ）などの薬液によってウェットエッチングするものである。
【０００５】
特許文献２は、半導体圧力センサ等における薄肉部（ダイヤフラム）を形成するためのエッチング方法に関するもので、深くて大きい除去領域のエッチング加工を必要とする。
【０００６】
特許文献２に記載されたエッチング方法では、エッチング時間の短縮と薄肉部厚さの均一化を両立するために、次のようにエッチングする。すなわち、ＰＮ接合を有するシリコンウエハをＫＯＨ水溶液に浸漬した状態でシリコンウエハの一方の面からエッチングを行い、シリコンウエハの一部領域を所定量エッチングするとともに、ＰＮ接合面近傍でシリコンの陽極酸化にてエッチングを停止させる。この陽極酸化にてエッチングを停止する際に、シリコンウエハに流れる電流の勾配が大きくなった時、処理槽の中のＫＯＨ水溶液よりも低温・低濃度の液を処理槽に注入し、希釈・冷却する。このように、ウエハ面内での全てのエッチング加工面がＰＮ接合部に達する前にエッチング液の低温化と低濃度化を行うことで、ダイヤフラム（薄肉部）における厚さの均一化を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６４９０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されたシリコン構造体の製造方法では、可動部及び固定部を形成するために上層の単結晶シリコンを深さ方向にエッチングし、その後、中間層の酸化シリコンを横方向（基板面に沿う方向）にエッチングする必要がある。しかしながら、中間層の酸化シリコンはエッチング速度が遅く、上層の単結晶シリコンもエッチングレートが低くて、エッチング速度を向上させるには限界がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載されたエッチング方法では、深くて大きい除去領域の全てをエッチングにより除去する必要があり、この場合にもエッチング時間の短縮に限界がある。また、深くて大きい除去領域は単結晶シリコンからなり、前述したようにエッチングレートが低くて、エッチング速度を向上させるには限界がある。
【００１０】
以上のように、複雑形状や深くて大きい除去領域のエッチング加工においては、エッチング速度の向上が、重要課題となっている。
【００１１】
また、上記した特許文献１のシリコン構造体の製造に関連して、エッチング速度向上のため、レーザ光の照射を利用した新規な半導体装置の製造方法が発明されている。すなわち、単結晶シリコン基板に対してレーザ光を照射して、焦点を移動させることによって、少なくとも一部が表面に露出するように前記単結晶シリコン基板の内部を部分的に多結晶化する改質工程と、前記改質工程にて多結晶化した部位をエッチャントにてエッチングするエッチング工程とを備えた製造方法である。
【００１２】
上記製造方法でレーザ光の照射により多結晶化した部位は、多結晶化していない単結晶シリコン基板の他の部位に比べて、エッチャントの浸透速度、吸着速度が速くなる。従って、上記製造方法では、改質工程において予め単結晶シリコン基板を多結晶化しておき、その多結晶化した部位をエッチング工程においてエッチャントにてエッチングすることによって、単結晶シリコン基板を用いた半導体装置を製造する際に、エッチング速度を向上させることができる。尚、この発明については、すでに特許出願済み（出願番号２００９−１８４９６９）である。
【００１３】
上記レーザ光の照射を利用した新規なエッチング加工については、特許文献１の加速度センサ等を構成するシリコン構造体のような複雑形状の半導体装置だけでなく、特許文献２の半導体圧力センサのような薄肉部（ダイヤフラム）を形成する半導体装置の製造にも適用できることが望ましい。しかしながら、レーザ光の照射とそれによって形成される改質部位の関係については、まだ明らかになっていない。従って、どのようなレーザ光の照射によって必要とする改質部位が得られ、良好なエッチング加工が可能になるかまだ明らかではない。また、深くて大きい除去領域のエッチング加工を必要とする後者の半導体装置の製造においては、前者の半導体装置の製造に較べて、さらにエッチング速度を高める必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、レーザ光の照射を利用したエッチング加工による半導体装置の製造方法であって、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能で、高いエッチング速度が得られる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、ダイヤフラムを有するセンサである半導体装置の製造方法であって、単結晶シリコンからなる基板に対して、焦点位置を移動させてレーザ光をパルス照射し、前記単結晶シリコンを部分的に多結晶化して、前記単結晶シリコン中に連続した改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層をウェットエッチングして除去するエッチング工程と、を備え、前記改質層形成工程では、波長が１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であり、平均パルスエネルギーが２．５μＪより大きい前記レーザ光を用い、前記改質層形成工程と前記エッチング工程を、前記ダイヤフラムの形成に適用するものであり、前記改質層形成工程において、前記ダイヤフラムの下方の除去領域に対して、該除去領域の界面に沿って前記改質層を形成し、前記エッチング工程において、前記改質層をエッチングして除去することにより、前記除去領域を刳り貫いて、前記ダイヤフラムを形成することを特徴としている。
【００１６】
上記製造方法によれば、改質層形成工程において、単結晶シリコンからなる基板に対して、焦点を絞ってレーザ光をパルス照射するため、基板の表面に影響を与えることなく、基板の内部の小さな領域（パルススポット）にレーザ光のパルスエネルギーを集中させることができる。パルスエネルギーが集中する小さな領域の単結晶シリコンは、一旦溶融した後、多結晶化する。上記製造方法の改質層形成工程においては、レーザ光をパルス照射する時の焦点位置を適当なピッチ（間隔）で移動させることによって、各焦点位置で１パルスのレーザ光によって形成される多結晶化した小さな領域（パルス多結晶化領域）が連結するようにし、連続した改質層を形成するようにしている。
【００１７】
単結晶シリコンが多結晶化して形成される上記連続した改質層は、単結晶シリコンからなる周りの部位に較べて、エッチャントの浸透速度や吸着速度が速くなり、エッチング速度が高められる。このため、次のエッチング工程においては、上記連続した改質層を形成しない場合に較べて、高いエッチング速度を得ることができる。
【００１８】
上記連続した改質層の形成は、焦点位置の移動（方向）を適宜設定することで任意の形状に形成可能であり、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能である。また、上記連続した改質層は、焦点位置を移動させてレーザ光をパルス照射して形成しているため、レーザ光を連続的に照射しながら焦点位置も連続的に移動する方法に較べて、レーザ光のエネルギー利用効率が高められる共に、改質層の形成速度を上げることができる。
【００１９】
以上のようにして、上記半導体装置の製造方法は、レーザ光の照射を利用したエッチング加工による半導体装置の製造方法であって、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能で、高いエッチング速度が得られる半導体装置の製造方法とすることができる。また、除去領域を規定するマスクも不要である。エッチングにより除去される改質層は多結晶化されているため、単結晶シリコンをウェットエッチングする場合の結晶面方位に対するエッチングの異方性もない。このため、高アスペクト比の凹構造を形成することができ、ダイヤフラムの下方の開口面積も小さくすることができる。さらに、このダイヤフラムを形成する場合には、請求項１に記載のように、前記改質層形成工程において、前記ダイヤフラムの下方の除去領域に対して、該除去領域の界面に沿って前記改質層を形成し、前記エッチング工程において、前記改質層をエッチングして除去することにより、前記除去領域を刳り貫いて、前記ダイヤフラムを形成することが、より好ましい。これによれば、上記した改質層を形成する幾つかのメリットに加えて、ダイヤフラムの下方の除去領域を全て改質層とする場合に較べて、改質層の形成時間も短縮することができる。また、請求項１に記載のように、この場合の前記エッチングは、エッチングレートの高い、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）あるいは水酸化テトラメチルアンモニア（ＴＭＡＨ）等をエッチャントに用いた、ウェットエッチングであることが好ましい。
【００２０】
上記製造方法において、基板の表面に影響を与えることなく、基板の内部にレーザ光のパルスエネルギーを集中させるためには、単結晶シリコンに対して適度な透過性（吸収性）を有したレーザ光が必要である。すなわち、エネルギー密度の小さい基板表面ではレーザ光の吸収が起きずに、パルスエネルギーを集中させる基板内部の焦点位置で、レーザ光が十分に吸収されるようにして、多結晶化が起きるようにする必要がある。
【００２１】
このためには、請求項１に記載のように、前記レーザ光の波長が、１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であることが好ましい。レーザ光の波長が１０００ｎｍより小さい場合には、透過率が低すぎて基板表面でのエネルギー吸収が大きく、基板内部までレーザ光のエネルギーを到達させることが困難となる。また、レーザ光の波長が１１００ｎｍより大きい場合には、透過率が高すぎてレーザ光のエネルギー吸収が小さく、基板内部でのパルスエネルギーの集中が困難となる。
【００２２】
前記レーザ光の平均パルスエネルギーは、請求項１に記載のように、２．５μＪより大きいことが好ましい。また、請求項２に記載のように、前記平均パルスエネルギーは、１５μＪ以下であることが好ましい。特に、請求項３に記載のように、前記平均パルスエネルギーは、６．２５μＪ以上、１２．５μＪ以下が好適である。
【００２３】
レーザ光の平均パルスエネルギーが２．５μＪ以下の場合には、明確な改質層が識別できず、多結晶化が不十分である。平均パルスエネルギーが４μＪ程度で、１パルスのレーザ光によって形成されるパルス多結晶化領域が明確に識別できるようになる。平均パルスエネルギーを６．２５μＪから１２．５μＪまで大きくしていくと、それに伴ってパルス多結晶化領域も大きくなる。しかしながら、平均パルスエネルギーを１５μＪより大きくしても、パルス多結晶化領域の大きさはほとんど変わらずに一定である。
【００２４】
上記レーザ光の平均パルスエネルギーの範囲で得られるパルス多結晶化領域の大きさは、基板面内における平均幅が２〜５μｍ程度であり、基板面に垂直方向の平均高さが、１０〜２５μｍ程度である。
【００２５】
従って、上記半導体装置の製造方法において、請求項４に記載のように、前記焦点位置の移動方向が、基板面に平行方向である場合には、前記焦点位置の移動の面内ピッチが、５μｍ以下であることが好ましい。特に、請求項５に記載のように、前記面内ピッチが、２μｍ以上、４μｍ以下が好適である。これらの条件によって、パルス照射するレーザ光の焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合において、隣り合う焦点位置で形成されるパルス多結晶化領域を確実に重ね合わせることができ、基板面に平行方向に連続する改質層を、安定的かつ効率的に形成することができる。
【００２６】
一方、上記半導体装置の製造方法において、請求項６に記載のように、前記焦点位置の移動方向が、基板面に垂直方向である場合には、前記焦点位置の移動の深さピッチが、２７μｍ以下であることが好ましい。特に、請求項７に記載のように、前記深さピッチが、１０μｍ以上、２５μｍ以下が好適である。これらの条件によって、パルス照射するレーザ光の焦点位置を基板面に垂直方向に移動させた場合において、隣り合う焦点位置で形成されるパルス多結晶化領域を確実に重ね合わせることができ、基板面に垂直方向に連続する改質層を、安定的かつ効率的に形成することができる。
【００３２】
前述したように、焦点位置を基板面に対して垂直方向に移動して、基板面に対して垂直方向に連続する最小の改質層を形成する場合には、該改質層の基板面内における平均幅が２〜５μｍ程度になる。また、焦点位置を基板面に対して平行方向に移動して、基板面に対して平行方向に連続する改質層を形成する場合には、該改質層の基板面に対する垂直方向の平均高さが１０〜２５μｍ程度になる。
【００３３】
従って、ダイヤフラムの下方の基板中に形成される該改質層に対して、エッチャントを回り込ませて十分に供給するためには、請求項８に記載のように、前記ダイヤフラムの基板面における最大幅が、６００μｍ以下とすることが好ましい。特に、請求項９に記載のように、前記最大幅が、３５０μｍ以下が好適である。
【００３４】
ダイヤフラムの基板面における最大幅が３５０μｍより大きくなると、エッチングレートが１／４程度に低下し、最大幅が６００μｍより大きくなると、エッチングレートがさらに１／４程度に低下して、エッチング速度が非常に遅くなる。
【００３５】
また、このダイヤフラムを形成する場合には、請求項１０に記載のように、前記改質層を、最終的に形成する前記ダイヤフラムと１０μｍ以上、３０μｍ以下の間隔をとって、基板面に平行に形成することが好ましい。
【００３６】
上記したレーザ光のパルス照射によって形成する改質層の周りの単結晶シリコンにおいては、種々の欠陥が入っている可能性がある。このため、最終的に形成するダイヤフラムと改質層の間隔を１０μｍ以上とすることで、改質層の周りにおけるレーザ光のパルス照射で欠陥を含んだ単結晶シリコンを、エッチングにより確実に除去することができる。また、上記間隔を３０μｍ以下とすることで、上記欠陥除去のためのエッチング代として使用する単結晶シリコンの幅を必要最小限に留め、全体のエッチング時間を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】レーザ光照射装置５０の全体構成を示した図である。
【図２】レーザ光照射装置５０による改質層形成工程の様子を示した図で、（ａ）は、単結晶シリコンからなる基板１０の断面図で、白抜き矢印の方向に焦点位置を移動させてパルス照射される、レーザ光Ｌの先端周りを拡大して模式的に示した図である。また、（ｂ）は、（ａ）の焦点位置を移動させてパルス照射されるレーザ光Ｌによって形成された、改質層１１の断面ＳＥＭ像である。
【図３】レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーとそれによって形成される図２のパルス多結晶化領域ＭＲの平均幅Ｗおよび平均高さＨの関係を調べた結果である。
【図４】レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーを５μＪとして、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合の改質層１１の形成例を示した図である。尚、（ａ）は、ＳＥＭ観察した基板１０の断面のトレース図であり、（ｂ）は、改質層１１の周りを拡大した断面ＳＥＭ像である。
【図５】レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーを１２．５μＪとして、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合の改質層１１の形成例を示した図である。
【図６】レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーを１５μＪとして、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合の改質層１１の形成例を示した図である。
【図７】上記した製造方法が適用可能な半導体装置の一例で、ピエゾ抵抗層を用いた半導体圧力センサ２０の模式的な断面図である。
【図８】図７と同様のダイヤフラム３５を有するセンサ３０に対して、図１〜図６で説明した製造方法の適用例を示した図である。尚、（ａ）〜（ｄ）は、センサ３０の製造工程別の模式的な断面図である。
【図９】図７と同様のダイヤフラム３５を有するセンサ３０に対して、図１〜図６で説明した製造方法の別の適用例を示した図である。
【図１０】図９（ｃ）に示した除去領域３４の界面に沿って形成する改質層１１ｂのサイズとエッチングの好ましい関係を説明する図である。（ａ）は、改質層１１ｂの各部のサイズを示した図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すダイヤフラム３５の基板面における最大幅ＷＤとエッチングレートの関係を示した図である。
【図１１】平坦で均一厚さのダイヤフラムとする方法の例を示した図で、（ａ）〜（ｃ）は、製造工程別の断面図である。
【図１２】平坦で均一厚さのダイヤフラムとする方法の別の例を示した図で、（ａ）〜（ｃ）は、製造工程別の断面図である。
【図１３】複雑形状の除去領域のエッチング加工が必要な力学量の印加に応じて変位可能な可動部を有する半導体力学量センサの一例で、（ａ）は、容量式加速度センサ４０の模式的な上面図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、図１３の容量式加速度センサ４０の製造方法を示す、製造工程別の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、単結晶シリコンからなる基板に対して、焦点位置を移動させてレーザ光をパルス照射し、前記単結晶シリコンを部分的に多結晶化して、前記単結晶シリコン中に連続した改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層をエッチングして除去するエッチング工程と、を備える。以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。
【００４３】
図１〜図６は、上記改質層形成工程を説明する図で、図１は、レーザ光照射装置５０の全体構成を示した図である。
【００４４】
図１に示すレーザ光照射装置５０は、レーザ光駆動制御部５１とレーザ光源５２、可変焦点レンズ５３や集光レンズ５４等からなる光学系、基板１０を搭載するステージ５５とステージ駆動部５６、および制御部５７等で構成されている。
【００４５】
レーザ光駆動制御部５１は、制御部５７の指令に従って、レーザ光源５２からレーザ光Ｌをパルス照射させるための駆動装置である。
【００４６】
レーザ光源５２は、レーザ光Ｌをパルス的に発生させることのできる光源である。レーザ光源５２として、例えば、発振波長が１０６４ｎｍ、発振周波数が８０ｋＨｚ、出力が０．９６ＷのＹＡＧレーザが用いられる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法では、後で詳述するように、単結晶シリコンからなる基板１０の内部で焦点位置を移動させて、レーザ光Ｌをパルス照射する。従って、基板１０の表面に影響を与えることなく、基板１０の内部にレーザ光Ｌのパルスエネルギーを集中させるためには、単結晶シリコンに対して適度な透過性（吸収性）を有したレーザ光Ｌの吸収が起きずに、パルスエネルギーを集中させる基板１０の内部の焦点位置で、レーザ光Ｌが十分に吸収されるようにして、多結晶化が起きるようにする必要がある。このためには、レーザ光Ｌの波長が、１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であることが好ましい。レーザ光Ｌの波長が１０００ｎｍより小さい場合には、透過率が低すぎて基板１０の表面でのエネルギー吸収が大きく、基板１０の内部までレーザ光Ｌのエネルギーを到達させることが困難となる。また、レーザ光Ｌの波長が１１００ｎｍより大きい場合には、透過率が高すぎてレーザ光Ｌのエネルギー吸収が小さく、基板１０の内部でのパルスエネルギーの集中が困難となる。
【００４８】
尚、上記半導体装置の製造方法における基板１０は、例えば、単結晶シリコン基板であってよいし、単結晶シリコン中に酸化膜が埋め込まれたＳＯＩ基板であってもよい。
【００４９】
図１に示すレーザ光照射装置５０の可変焦点レンズ５３は、ステージ５５上に搭載された基板１０の上方に配置され、レーザ光Ｌの焦点をＺ方向（基板１０の深さ方向）に移動させることができる。集光レンズ５４は、レーザ光源５２から発せられたレーザ光Ｌを、可変焦点レンズ５３で設定された焦点位置に集光する。集光レンズ５４により集光されるレーザ光Ｌのパルススポット径は、１〜５μｍ程度である。
【００５０】
ステージ５５は、基板１０が搭載された状態で、基板１０をＸ−Ｙ方向（基板１０の基板面に沿う方向）に移動させる台である。ステージ駆動部５６は、制御部５７の指令に従って、ステージ５５をＸ−Ｙ方向に移動させるための駆動装置である。尚、図１のレーザ光照射装置５０では、ステージ５５でレーザ光Ｌの焦点位置を基板１０の基板面に沿う方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動させている。しかしながらこれに限らず、レーザ光Ｌの焦点位置を、光学的にＸ−Ｙ方向に変位させるようにしてもよい。また、図１のレーザ光照射装置５０では、可変焦点レンズ５３でレーザ光Ｌの焦点を基板１０の深さ方向（Ｚ方向）に移動させている。しかしながらこれに限らず、ステージ５５をＺ方向に移動させて、レーザ光Ｌの焦点位置をＺ方向に移動させるようにしてもよい。
【００５１】
制御部５７は、中央制御装置で、レーザ光駆動制御部５１とステージ駆動部５６にそれぞれ指令を出すことにより、レーザ光源５２からレーザ光Ｌをパルス照射させると共にステージ５５を移動させる。制御部５７は、予め用意されたプログラムに従って、上記指令を実行する。
【００５２】
具体的には、制御部５７は、まず、レーザ光Ｌのパルススポットが基板１０の所定の深さに位置するように、レーザ光駆動制御部５１に指令を出して可変焦点レンズ５３を設定する。そして、制御部５７は、基板１０の面内方向のうちレーザ光Ｌをパルス照射したい場所にステージ５５を移動させ、その位置でレーザ光をパルス照射するように、レーザ光駆動制御部５１とステージ駆動部５６に指令を出す。基板１０の所定範囲の領域にレーザ光Ｌをパルス照射する場合には、制御部５７は、ステージ５５の移動もしくは可変焦点レンズ５３の焦点位置設定の移動とレーザ光Ｌのパルス照射のタイミングとが合うように、レーザ光駆動制御部５１とステージ駆動部５６とを駆動する。
【００５３】
図２は、上記したレーザ光照射装置５０による改質層形成工程の様子を示した図で、図２（ａ）は、単結晶シリコンからなる基板１０の断面図で、白抜き矢印の方向に焦点位置を移動させてパルス照射される、レーザ光Ｌの先端周りを拡大して模式的に示した図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の焦点位置を移動させてパルス照射されるレーザ光Ｌによって形成された、改質層１１の断面ＳＥＭ像である。
【００５４】
本発明の半導体装置の製造方法では、図２（ａ）に示す改質層形成工程において、単結晶シリコンからなる基板１０に対して、焦点位置を移動させてレーザ光Ｌをパルス照射し、単結晶シリコンを部分的に多結晶化して、単結晶シリコン中に連続した改質層１１を形成する。そして、次のエッチング工程において、該改質層１１をエッチングして除去する。
【００５５】
図２（ａ）に示した符号ＰＳは、集光されるレーザ光Ｌの焦点位置でのパルススポットで、前述したように１〜５μｍ程度の径を有している。尚、プログラムに設定されている焦点位置の移動によって、後に順次形成されていくレーザ光Ｌのパルススポットを、破線で示している。図２（ａ）では、レーザ光Ｌの焦点位置が、基板面に平行方向に面内ピッチＰＬで移動され、基板面に垂直方向に深さピッチＰＤで移動される。また、図２（ａ）にある符号ＭＲは、１パルスのレーザ光Ｌによって形成されるパルス多結晶化領域で、基板１０の面内方向で平均幅Ｗを有しており、基板１０の厚さ方向で平均高さＨを有している。
【００５６】
図３は、レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーとそれによって形成される図２のパルス多結晶化領域ＭＲの平均幅Ｗおよび平均高さＨの関係を調べた結果である。
【００５７】
図３に示すように、レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーが２．５μＪ以下の場合には、明確な改質層１１が識別できず、多結晶化が不十分である。平均パルスエネルギーが４μＪ程度で、パルス多結晶化領域ＭＲが明確に識別できるようになる。平均パルスエネルギーを６．２５μＪから１２．５μＪまで大きくしていくと、それに伴ってパルス多結晶化領域ＭＲも大きくなる。しかしながら、平均パルスエネルギーを１５μＪより大きくしても、パルス多結晶化領域ＭＲの大きさはほとんど変わらずに一定である。
【００５８】
以上の結果より、レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーは、２．５μＪより大きいことが好ましい。また、平均パルスエネルギーは、１５μＪ以下であることが好ましい。特に、平均パルスエネルギーは、６．２５μＪ以上、１２．５μＪ以下が好適である。
【００５９】
上記レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーの範囲で得られるパルス多結晶化領域ＭＲの大きさは、基板面内における平均幅Ｗが２〜５μｍ程度であり、基板面に垂直方向の平均高さＨが、１０〜２５μｍ程度である。
【００６０】
従って、上記半導体装置の製造方法において、焦点位置の移動方向が基板面に平行方向である場合には、図２（ａ）に示す焦点位置の移動の面内ピッチＰＬが、５μｍ以下であることが好ましい。特に、面内ピッチＰＬが、２μｍ以上、４μｍ以下が好適である。これらの条件によって、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合において、隣り合う焦点位置で形成されるパルス多結晶化領域ＭＲを確実に重ね合わせることができ、基板面に平行方向に連続する改質層１１を、安定的かつ効率的に形成することができる。
【００６１】
一方、上記半導体装置の製造方法において、焦点位置の移動方向が基板面に垂直方向である場合には、図２（ａ）に示す焦点位置の移動の深さピッチＰＤが、２７μｍ以下であることが好ましい。特に、深さピッチＰＤが、１０μｍ以上、２５μｍ以下が好適である。これらの条件によって、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に垂直方向に移動させた場合において、隣り合う焦点位置で形成されるパルス多結晶化領域ＭＲを確実に重ね合わせることができ、基板面に垂直方向に連続する改質層１１を、安定的かつ効率的に形成することができる。
【００６２】
図４〜図６は、レーザ光Ｌの平均パルスエネルギーをそれぞれ５μＪ，１２．５μＪ，１５μＪとして、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を基板面に平行方向に移動させた場合の改質層１１の形成例を示した図である。尚、図４〜図６において、いずれも、（ａ）は、ＳＥＭ観察した基板１０の断面のトレース図であり、（ｂ）は、改質層１１の周りを拡大した断面ＳＥＭ像である。
【００６３】
図４（ａ）、（ｂ）に示す例は、平均パルスエネルギーが５μＪ（平均出力：０．４Ｗ）で、パルス周波数：８０ｋＨｚ、基板面内の送り速度：３００ｍｍ／ｓを採用している。図４（ａ）に示すように、改質層１１は、単結晶シリコンからなる基板１０の表面から６０μｍ（ｘ２）の位置に、１５μｍ程度（ｘ１）の厚みで形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、改質層１１の底には、マイクロドームＤＳが厚み４μｍ程度（ｘ３）、幅１μｍ程度（ｙ３）で形成されている。マイクロドームＤＳは、図２（ａ）に示したレーザ光Ｌの焦点位置でのパルススポットＰＳに対応しており、パルススポットＰＳで単結晶シリコンが一旦溶融することによって形成されると考えられる。
【００６４】
図５（ａ）、（ｂ）に示す例は、平均パルスエネルギーが１２．５μＪ（平均出力：１．０Ｗ）で、パルス周波数：８０ｋＨｚ、基板面内の送り速度：３００ｍｍ／ｓを採用している。図５（ａ）に示すように、改質層１１は、単結晶シリコンからなる基板１０の表面から４５μｍ（ｘ５）の位置に、３０μｍ程度（ｘ４）の厚みで形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、マイクロドームＤＳが、改質層１１の底に、厚み２μｍ程度（ｘ６）、幅１μｍ程度（ｙ６）で形成されている。
【００６５】
図６（ａ）、（ｂ）に示す例は、平均パルスエネルギーが１５μＪ（平均出力：１．２Ｗ）で、パルス周波数：８０ｋＨｚ、基板面内の送り速度：３００ｍｍ／ｓを採用している。図６（ａ）に示すように、改質層１１は、単結晶シリコンからなる基板１０の表面から４５μｍ（ｘ８）の位置に、３０μｍ程度（ｘ７）の厚みで形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、マイクロドームＤＳが、改質層１１の底に、厚み２μｍ程度（ｘ９）、幅１μｍ程度（ｙ９）で形成されている。
【００６６】
以上説明したように、上記製造方法によれば、改質層形成工程において、単結晶シリコンからなる基板１０に対して、焦点を絞ってレーザ光Ｌをパルス照射するため、基板１０の表面に影響を与えることなく、基板１０の内部の小さな領域（パルススポットＰＳ）にレーザ光Ｌのパルスエネルギーを集中させることができる。パルスエネルギーが集中する小さな領域の単結晶シリコンは、一旦溶融した後、多結晶化する。上記製造方法の改質層形成工程においては、レーザ光をパルス照射する時の焦点位置を適当なピッチ（間隔）で移動させることによって、各焦点位置で１パルスのレーザ光Ｌによって形成される多結晶化した小さな領域（パルス多結晶化領域ＭＲ）が連結するようにし、連続した改質層１１を形成するようにしている。
【００６７】
単結晶シリコンが多結晶化して形成される上記連続した改質層１１は、単結晶シリコンからなる周りの部位に較べて、エッチャントの浸透速度や吸着速度が速くなり、エッチング速度が高められる。このため、次のエッチング工程においては、連続した改質層１１を形成しない場合に較べて、高いエッチング速度を得ることができる。
【００６８】
上記連続した改質層１１の形成は、焦点位置の移動（方向）を適宜設定することで任意の形状に形成可能であり、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能である。また、上記連続した改質層１１は、焦点位置を移動させてレーザ光Ｌをパルス照射して形成しているため、レーザ光Ｌを連続的に照射しながら焦点位置も連続的に移動する方法に較べて、レーザ光Ｌのエネルギー利用効率が高められる共に、改質層１１の形成速度を上げることができる。
【００６９】
以上のようにして、上記半導体装置の製造方法は、レーザ光Ｌの照射を利用したエッチング加工による半導体装置の製造方法であって、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能で、高いエッチング速度が得られる半導体装置の製造方法となっている。
【００７０】
次に、上記した製造方法の具体的な半導体装置への適用について説明する。
【００７１】
図７は、上記した製造方法が適用可能な半導体装置の一例で、ピエゾ抵抗層を用いた半導体圧力センサ２０の模式的な断面図である。
【００７２】
図７に示す半導体圧力センサ２０では、結晶方位（１００）のＰ型シリコン基板２１の一面に厚さ６μｍのＮ型エピタキシャル層２２が形成され、この積層体により単結晶シリコンからなる半導体基板２３が構成されている。Ｐ型シリコン基板２１には、一面に開口する凹部２４が形成され、この凹部２４の底面２４ａにて、薄肉部２５が構成されている。この薄肉部２５が、センサダイヤフラムとなっている。
【００７３】
図７において、Ｎ型エピタキシャル層２２には、Ｐ＋型不純物拡散層２６が形成され、このＰ＋型不純物拡散層２６が歪みを感知するためのピエゾ抵抗となる。Ｎ型エピタキシャル層２２の表面には、シリコン酸化膜２７が形成されている。また、Ｐ＋型不純物拡散層２６が、アルミ配線２８にて、シリコン酸化膜２７の表面側に電気的に引き出されている。
【００７４】
以上のように、図７に示す半導体圧力センサ２０は、ダイヤフラム（薄肉部２５）を有するセンサで、深くて大きい除去領域（凹部２４）のエッチング加工が必要な半導体装置である。図７に示す半導体圧力センサ２０の凹部２４の形成には、従来より、電気化学エッチング等が利用されている。
【００７５】
上記した半導体装置の製造方法は、図７に示す半導体圧力センサ２０のように、ダイヤフラムを有するセンサに適用し、前記改質層形成工程とエッチング工程を、ダイヤフラムの形成に適用することができる。
【００７６】
図８と図９は、それぞれ、図７と同様のダイヤフラム３５を有するセンサ３０に対して、図１〜図６で説明した製造方法の適用例を示した図である。尚、図８と図９において、（ａ）〜（ｄ）は、いずれも、センサ３０の製造工程別の模式的な断面図である。図８と図９に示す製造途中のセンサ３０の各断面図は、図７の半導体圧力センサ２０を反転したものに対応している。また、図８と図９に示す製造工程別の各断面図おいて、図２と同様の部分については、同じ符号を付した。
【００７７】
図８に示すセンサ３０の製造方法では、最初に、図８（ａ）に示すように、単結晶シリコンからなる基板１０を準備し、ダイヤフラム３５となる基板１０の一方の表層部に、センサ構造３９の各構成要素を形成しておく。尚、図８（ａ）では、ダイヤフラム３５を形成するための基板１０の除去領域３４を、一点鎖線で示した。
【００７８】
次に、図８（ｂ）に示すように、図１〜図６で説明した改質層形成工程を実施し、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を除去領域３４の全体をカバーするように順次移動させて、多結晶化された改質層１１ａを形成していく。これによって、図８（ｃ）に示すように、除去領域３４の全体を、多結晶化された改質層１１ａとする。
【００７９】
最後に、図８（ｄ）に示すように、エッチング工程を実施して、エッチングにより改質層１１ａを除去する。これによって、ダイヤフラム３５を有するセンサ３０が製造される。
【００８０】
このように、ダイヤフラム３５の下方の除去領域３４を全て改質層１１ａとしてからエッチングにより除去することで、センサ３０のダイヤフラム３５の形成が可能である。これによれば、該改質層１１ａを形成しない場合に較べて、前述したようにエッチング時間の短縮が可能であり、除去領域３４を規定するマスクも不要である。エッチングにより除去される改質層１１ａは多結晶化されているため、図７の半導体圧力センサ２０のように、単結晶シリコンをウェットエッチングする場合の結晶面方位に対するエッチングの異方性もない。このため、高アスペクト比の凹構造を形成することができ、ダイヤフラム３５の下方の開口面積も小さくすることができる。
【００８１】
図９は、上記ダイヤフラム３５を有するセンサ３０の、より好ましい製造方法である。
【００８２】
図９に示すセンサ３０の製造方法においても、最初に図８（ａ）と同じ工程を実施し、図９（ａ）に示すように、単結晶シリコンからなる基板１０を準備して、ダイヤフラム３５となる基板１０の一方の表層部に、センサ構造３９の各構成要素を形成しておく。
【００８３】
次に、図９（ｂ）に示すように、図１〜図６で説明した改質層形成工程を実施し、ダイヤフラム３５の下方の除去領域３４に対して、パルス照射するレーザ光Ｌの焦点位置を該除去領域３４の界面に沿って順次移動させて、改質層１１ｂを形成していく。これによって、図９（ｃ）に示すように、多結晶化された改質層１１ｂを、除去領域３４の界面に沿って形成する。
【００８４】
最後に、図９（ｄ）に示すように、エッチング工程を実施して、エッチングにより改質層１１ｂを除去する。これによって、図９（ｃ）に示す除去領域３４の単結晶シリコンからなる残存部１０ｒが刳り貫かれ、ダイヤフラム３５を有するセンサ３０が製造される。
【００８５】
除去領域３４の界面に沿って改質層１１ｂを形成し、除去領域３４を刳り貫いてダイヤフラム３５を形成する、上記した図９の方法は、図８に示したダイヤフラム３５の下方の除去領域３４を全て改質層１１ａとする方法に較べて、より好ましい方法である。これによれば、図８で説明した改質層１１ａを形成する幾つかのメリットに加えて、改質層１１ｂの形成時間も短縮することができる。
【００８６】
次に、図９に示した除去領域３４を刳り貫いてダイヤフラム３５を形成する場合の詳細について、好ましい実施形態を説明する。
【００８７】
図９に示した除去領域３４を刳り貫いてダイヤフラム３５を形成する場合、エッチング工程におけるエッチングは、エッチングレートの高い、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）あるいは水酸化テトラメチルアンモニア（ＴＭＡＨ）等をエッチャントに用いた、ウェットエッチングであることが好ましい。
【００８８】
図１０は、図９（ｃ）に示した除去領域３４の界面に沿って形成する改質層１１ｂのサイズとエッチングの好ましい関係を説明する図である。図１０（ａ）は、改質層１１ｂの各部のサイズを示した図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すダイヤフラム３５の基板面における最大幅ＷＤとエッチングレートの関係を示した図である。
【００８９】
図２と図３で説明したように、パルス多結晶化領域ＭＲの平均幅Ｗは２〜５μｍ程度であり、パルス多結晶化領域ＭＲの平均高さＨは１０〜２５μｍ程度である。従って、図１０（ａ）に示す改質層１１ｂを最小の大きさで形成する場合において、レーザ光Ｌの焦点位置を基板面に対して垂直方向に移動して、基板面に対して垂直方向に連続する最小の改質層１１ｂを形成する場合には、図１０（ａ）に示した該改質層１１ｂの基板面内における平均幅Ｗも２〜５μｍ程度になる。また、焦点位置を基板面に対して平行方向に移動して、基板面に対して平行方向に連続する最小の改質層１１ｂを形成する場合には、図１０（ａ）に示した該改質層１１ｂの基板面に対する垂直方向の平均高さも１０〜２５μｍ程度になる。従って、エッチングにより改質層１１ｂを完全に除去するためには、このような微小サイズの改質層１１ｂの最奥にまで、エッチャントが十分に回り込んで供給される必要がある。
【００９０】
図１０（ｂ）に示すダイヤフラム３５の最大幅ＷＤとエッチングレートの関係からわかるように、ダイヤフラム３５の基板面における最大幅ＷＤが３５０μｍより大きくなると、エッチングレートが１／４程度に低下し、最大幅ＷＤが６００μｍより大きくなると、エッチングレートがさらに１／４程度に低下して、エッチング速度が非常に遅くなる。
【００９１】
従って、ダイヤフラム３５の下方の基板中に形成される図１０（ａ）に示した改質層１１ｂに対して、エッチャントを回り込ませて十分に供給するためには、ダイヤフラム３５の基板面における最大幅ＷＤが、６００μｍ以下とすることが好ましい。特に、前記最大幅ＷＤが、３５０μｍ以下が好適である。
【００９２】
次に、図８と図９に示したダイヤフラム３５を有するセンサ３０の製造方法において、ダイヤフラム３５を平坦で均一厚さにするための好ましい方法について説明する。
【００９３】
図１１と図１２は、それぞれ、平坦で均一厚さのダイヤフラムとする方法の例を示した図である。図１１と図１２は、いずれも図９に示した製造方法の変形例で、（ａ）〜（ｃ）に示す製造工程別の各断面図おいて、図９と同様の部分については、同じ符号を付した。
【００９４】
上記したレーザ光Ｌのパルス照射によって形成する改質層１１，１１ａ，１１ｂの周りの単結晶シリコンには、種々の欠陥が入っている可能性がある。このため、図１１と図１２に示す製造方法は、エッチング工程を２段階で実施するものである。
【００９５】
図１１の製造方法では、最初に、図１１（ａ）に示すように、最終的に形成するダイヤフラム３５の厚さＤＴに対して間隔ＫＤをとって、改質層１１ｂを形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、第１のエッチングで改質層１１ｂを除去し、単結晶シリコンからなる残存部１０ｒを刳り貫く。最後に、図１１（ｃ）に示すように、第２のエッチングでダイヤフラム３５の直下に残した図１１（ｂ）の単結晶シリコンからなる残存部１０ｓを除去し、平坦な底面３４ａを有する厚さＤＴのダイヤフラム３５を形成する。
【００９６】
図１２の製造方法では、単結晶シリコン１２，１３中に酸化膜１４が埋め込まれたＳＯＩ基板１５を用い、支持基板側の単結晶シリコン１２を酸化膜１４が露出するまでエッチングしてダイヤフラム３５を形成する。最初に、図１２（ａ）に示すように、最終的に形成するダイヤフラム３５の厚さＤＴに対して間隔ＫＤをとって、改質層１１ｂを形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、第１のエッチングで改質層１１ｂを除去し、単結晶シリコンからなる残存部１２ｒを刳り貫く。最後に、図１２（ｃ）に示すように、第２のエッチングでダイヤフラム３５（酸化膜１４）の直下に残した図１２（ｂ）の単結晶シリコンからなる残存部１２ｓを除去し、平坦な底面３４ａを有する厚さＤＴのダイヤフラム３５を形成する。
【００９７】
上記したように、平坦で均一厚さのダイヤフラムを形成する場合には、改質層１１，１１ａ，１１ｂを、最終的に形成するダイヤフラムと１０μｍ以上、３０μｍ以下の間隔（図１１と図１２に示す間隔ＫＤ）をとって、基板面に平行に形成することが好ましい。
【００９８】
前述したように、上記レーザ光Ｌのパルス照射によって形成した改質層１１，１１ａ，１１ｂの周りの単結晶シリコンには、種々の欠陥が入っている可能性がある。このため、最終的に形成するダイヤフラム３５と改質層１１，１１ａ，１１ｂの間隔を１０μｍ以上とすることで、改質層１１，１１ａ，１１ｂの周りにおけるレーザ光Ｌのパルス照射で欠陥を含んだ単結晶シリコンを、エッチングにより確実に除去することができる。また、上記間隔を３０μｍ以下とすることで、上記欠陥除去のためのエッチング代として使用する単結晶シリコンの幅を必要最小限に留め、全体のエッチング時間を抑制することができる。
【００９９】
図１〜図６で説明した半導体装置の製造方法は、図７〜図１２で説明したダイヤフラム３５を有するセンサ３０のような深くて大きい除去領域３４のエッチング加工が必要な半導体装置への適用に限らず、複雑形状の除去領域のエッチング加工が必要な半導体装置の製造にも好適である。
【０１００】
図１３は、上記複雑形状の除去領域のエッチング加工が必要な力学量の印加に応じて変位可能な可動部を有する半導体力学量センサの一例で、図１３（ａ）は、容量式加速度センサ４０の模式的な上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における一点鎖線Ａ−Ａでの断面図である。尚、半導体力学量センサとしては、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部が構成されたＭＥＭＳデバイスであれば採用することができる。具体的には、上記した容量式加速度センサ以外にも、容量式角速度センサ、振動センサ、マイクロフォン、マイクロスキャナなどを採用することができる。
【０１０１】
図１３に示す容量式加速度センサ４０において、可動部は、単結晶シリコンからなる基板１０の深さ方向にエッチングされたエッチング部４１であるトレンチ部４１ａ及び基板１０の内部で横方向にエッチングされたエッチング部４１であるリリース部４１ｂによって可動化（リリース）され、力学量（加速度）の印加に応じて所定方向（図１３においては紙面左右方向）に変位可能な部位である。また、可動部は、基板１０をエッチング部４１によって区画してなる梁構造体であり、可動電極４２、錘部４３、バネ部４４を含む。なお、基板１０の深さ方向とは、基板１０の平面（表面）に対して垂直方向を示すものである。一方、基板１０の横方向とは、基板１０の平面に沿う方向を示すものである。
【０１０２】
加速度が作用する質量（マス）としての錘部４３は、その外周（外枠）が平面長方形とされており、錘部４３直下の基板１０をエッチングにより除去しやすくするために、エッチング部４１の一部である貫通穴が設けられている。この錘部４３は、基板１０におけるエッチングされた空間（リリース部４１ｂ）の底面から浮いた状態で構成されている。従って、錘部４３における貫通穴は、基板１０の表面からエッチングされた空間（リリース部４１ｂ）まで貫通している。なお、必ずしも錘部４３に貫通穴を設ける必要はない。
【０１０３】
可動電極４２は、錘部４３の変位方向に対して垂直な方向の側面から突出して形成され、図１３に示す例では各側面に３本ずつ設けられている。また、錘部４３の変位方向側の両端には、四角枠形状の梁構造を有するバネ部４４がそれぞれ連結されている。この各バネ部４４は、可動部を支持する支持部としてのアンカ４５に連結されている。
【０１０４】
このように可動部は、可動電極４２を構成する梁、錘部４３を構成する梁、バネ部４４を構成する梁が互いに連結されてなる梁構造体となっており、可動部としての梁構造体は、その両端がアンカ４５に固定されている。つまり、可動電極４２、錘部４３、バネ部４４は、アンカ４５によって支持されて、基板１０におけるエッチングされた空間（リリース部４１ｂ）の底面から浮いた状態となっている。
【０１０５】
なお、アンカ４５の一方には、アルミニウムなどの金属層をパターニングしてなる可動電極用パッド４６が形成されている。
【０１０６】
一方、複数の固定部４７は、それぞれ固定電極４８、固定電極用パッド４９、及び固定電極４８と固定電極用パッド４９とを繋ぐ部位を有している。各固定部４７における固定電極４８と固定電極用パッド４９とを繋ぐ部位は、固定電極４８と対応する固定電極用パッド４９とを電気的に接続する配線として機能するものである。
【０１０７】
各固定部４７は、基板１０が深さ方向にエッチングされたエッチング部４１であるトレンチ部４１ａによって区画される。固定部４７における配線として機能する部位は、錘部４３と平行に配置されており、この部位から延びる固定電極４８は、錘部４３の両側面から突出する可動電極４２に対して、それぞれ所定の検出間隔（隙間）を有しつつ、平行状態で対向配置されている。
【０１０８】
この固定電極４８は、可動電極４２と同じ数だけ設けられている。また、固定電極４８は、加速度が印加されたとき、可動電極４２と固定電極４８との間にそれぞれ形成されるコンデンサの各静電容量が、一方で増加し、他方で減少するように設けられている。すなわち、差動増幅する構成となっている。
【０１０９】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３の容量式加速度センサ４０の製造方法を示す、製造工程別の模式的な断面図である。
【０１１０】
まず、図１４（ａ）に示すように、単結晶シリコンからなる基板１０を用意する。
【０１１１】
次に、図１４（ｂ）に示すように、基板１０に対してレーザ光Ｌを照射して、そのレーザ光Ｌの焦点を基板１０におけるエッチング予定領域内で移動させることによって、基板１０の内部を部分的（選択的）に多結晶化し、改質層１１（トレンチ用改質層１１ｃ、リリース用改質層１１ｄ）を形成する（改質層形成工程）。
【０１１２】
換言すると、基板１０における可動部及び固定部を区画する部位を多結晶化する。つまり、可動電極４２、錘部４３、バネ部４４、アンカ４５、固定部４７の形成予定領域の周辺を多結晶化（トレンチ用改質層１１ｃ）すると共に、この周辺の多結晶化された部位に少なくとも一部が連結するように可動電極４２、錘部４３、バネ部４４の形成予定領域の直下を多結晶化（リリース用改質層１１ｄ）する。
【０１１３】
なお、トレンチ部４１ａを形成するための改質層１１をトレンチ用改質層１１ｃ、リリース部４１ｂを形成するための改質層１１をリリース用改質層１１ｄと称する。つまり、基板１０の深さ方向の改質層１１をトレンチ用改質層１１ｃ、横方向の改質層１１をリリース用改質層１１ｄと称する。
【０１１４】
次に、図１４（ｃ）に示すように、エッチング工程を実施して、単結晶シリコンからなる基板１０を多結晶化した改質層１１を、エッチングにより除去する。なお、エッチング工程としては、ウェットエッチングでもドライエッチング（反応ガス中に材料を晒してエッチングする反応性ガスエッチング、プラズマによりガスをイオン化・ラジカル化してエッチングする反応性イオンエッチング）でも採用することができる。
【０１１５】
しかしながら、ウェットエッチングの場合、改質層１１をエッチング除去したときに、トレンチ部４１ａやリリース部４１ｂにおいて基板１０同士が付着してしまう現象（所謂スティッキング）が生じる可能性がある。そこで、図１４（ｃ）のエッチング工程においては、ドライエッチングを採用すると好ましい。ドライエッチングを採用することによって、上述のスティッキングを抑制することができる。また、可動電極４２、錘部４３、バネ部４４の形成予定領域の直下をエッチングする場合は、ウェットエッチングで用いる水溶液に比べて、ドライエッチングで用いるガスのほうがリリース用改質層１１ｄに浸透しやすいので好ましい。
【０１１６】
なお、このドライエッチングにおけるエッチング条件の一例としては、ガス：ＸｅＦ２、圧力：１ｔｏｒｒ、パルスエッチング×５回、反応式：Ｓｉ＋２ＸｅＦ２→ＳｉＦ４＋２Ｘｅなどを採用することができる。
【０１１７】
このように、単結晶シリコンからなる基板１０における多結晶化した部位（改質層１１（トレンチ用改質層１１ｃ、リリース用改質層１１ｄ）は、多結晶化していない部位（単結晶部位）に比べて、エッチャントの浸透速度、吸着速度が速くなる。従って、予め単結晶シリコンからなる基板１０を多結晶化しておき、その多結晶化した部位をエッチャントにて連続的にエッチングすることによって、単結晶シリコンからなる基板１０を用いた図１３の容量式加速度センサ４０を製造する際に、エッチング速度を向上させることができる。
【０１１８】
また、図１〜図６で説明した半導体装置の製造方法は、半導体力学量センサに限らず、トレンチゲートを有するトランジスタ、複合ＩＣなどの製造にも適用できる。つまり、改質工程においては、単結晶シリコンからなる基板１０におけるトレンチゲートの形成予定領域を多結晶化したり、複合ＩＣの素子分離用トレンチの形成予定領域を多結晶化したりする。このようにすることによって、トレンチゲートを有するトランジスタ、複合ＩＣの製造コストを低減することができる。
【０１１９】
以上説明したように、上記した半導体装置の製造方法は、レーザ光の照射を利用したエッチング加工による半導体装置の製造方法であって、複雑形状や深くて大きい除去領域等のエッチング加工が必要な広範囲の半導体装置の製造に適用可能で、高いエッチング速度が得られる半導体装置の製造方法となっている。
（他の実施形態）
上記した半導体装置の製造方法において、レーザ光の波長は、１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下が好適である。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光の平均パルスエネルギーを大きく設定すれば、レーザ光の波長は、１１００ｎｍより大きくてもよい。尚、レーザ光の波長が１０００ｎｍより小さい場合には、基板表面での吸収が支配的となり、基板内部に到達し難くなるので好ましくない。
【０１２０】
上記した半導体装置の製造方法において、レーザ光の平均パルスエネルギーは、２．５μＪより大きいことが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光のパルススポット径を小さく設定したりパルス幅を大きく設定したりすれば、レーザ光の平均パルスエネルギーは、２．５μＪ以下であってもよい。
【０１２１】
逆に、レーザ光の平均パルスエネルギーは、１５μＪ以下であることが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光のパルススポット径を大きく設定したりパルス幅を小さく設定したりすれば、レーザ光の平均パルスエネルギーは、１５μＪより大きくてもよい。
【０１２２】
上記した半導体装置の製造方法において、レーザ光の焦点位置の移動方向が基板面に平行方向である場合、焦点位置の移動の面内ピッチは、５μｍ以下であることが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光の平均パルスエネルギーを大きく設定すれば、焦点位置の移動の面内ピッチが５μｍより大きくてもよい。
【０１２３】
逆に、焦点位置の移動の面内ピッチは、２μｍ以上であることが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光の平均パルスエネルギーを小さく設定すれば、焦点位置の移動の面内ピッチが２μｍより小さくてもよい。
【０１２４】
レーザ光の焦点位置の移動方向が基板面に垂直方向である場合も同様で、焦点位置の移動の深さピッチは、２７μｍ以下であることが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光の平均パルスエネルギーを大きく設定すれば、焦点位置の移動の深さピッチが２７μｍより大きくてもよい。
【０１２５】
逆に、焦点位置の移動の深さピッチは、１０μｍ以上であることが好ましい。しかしながらこれに限らず、例えばレーザ光の平均パルスエネルギーを小さく設定すれば、焦点位置の移動の面内ピッチが１０μｍより小さくてもよい。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  単結晶シリコンからなる基板
Ｌ  レーザ光
ＰＳ  パルススポット
ＭＲ  パルス多結晶化領域
ＰＬ  焦点位置の移動の面内ピッチ
ＰＤ  焦点位置の移動の深さピッチ
１１，１１ａ〜１１ｄ  改質層
３０  センサ
３４  除去領域
３５  ダイヤフラム
４０  容量式加速度センサ
【図１】
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【図３】
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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２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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