JP4586239B2

JP4586239B2 - Capacitive semiconductor sensor and method for manufacturing the same

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Publication number: JP4586239B2
Application number: JP2000162189A
Authority: JP
Inventors: 秀世仲村; 浩二松下
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP2001267588A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車，産業用に使われる圧力センサ，加速度センサなどに適用する静電容量型半導体センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今における自動車用，産業用の圧力センサ，加速度センサ，フローセンサなどの各種センサは、シリコンを構造材料としてマイクロマシニング手法により製作した半導体式センサが主流をなしている。すなわち、シリコンは強度も高く、かつ変形の繰り返し再現性も高いなど、センサの構造材料として優れた特性を有し、また半導体プロセスにより小型化，制御回路との一体化も可能である。
【０００３】
このような半導体式センサについて、圧力センサ，加速度センサなどの力学的センサ（メカニカルセンサ）は、微小な部分で圧力や加速度による歪み（応力）を検出するため、その検知要素となるダイヤフラムを加工するに当たっては、できるだけ肉薄で，かつ残留応力が残らないように加工する必要がある。そのため、バルクシリコンに対する加工法として、従来よりアルカリ溶液によるウェットエッチング，プラズマエッチングなどのドライエッチングが主に用いられている。
【０００４】
次に、静電容量型の半導体式圧力センサを例に、従来におけるセンサチップの構造を図９(a),(b) に示す。図において、１はシリコンで作られたダイヤフラムブロック、２は下面中心部に薄膜固定電極２ａを設けたガラスウェハ、３はダイヤフラムブロック１を取付けたガラス台座である。
ここで、ダイヤフラムブロック１は次記のような構成になる。すなわち、抵抗率が０．２〜０．３ΩcmのＰ形シリコンウェハ１ａに対して、プラズマエッチング法によりウェハの上面側には２μｍ程度の浅い円形の凹部１ｂ，裏面側にはリング状の深溝１ｃを加工して肉薄なダイヤフラム，およびリング状の深溝に囲まれた中心領域に可動電極１ｄを形成している。
【０００５】
また、前記ダイヤフラムブロック１の上面には、ほうけい酸ガラス（熱膨張係数がシリコンのそれに極めて近いガラス）からなるガラスウェハ（基板）２が静電接合で接合されており、そのガラス基板２の下面中心部には、前記の可動電極１ａと微小ギャップを隔てて対峙する円形状の薄膜固定電極２ａが成膜形成されている。この固定電極２ａは膜厚が０．７μｍ程度であるアルミのスパツタ膜であり、前記凹部１ｂをギャップとして可動電極１ｄと固定電極２ａとの間にコンデンサを形成している。また、ガラスウェハ２の外周コーナー部にはセンサチップ内に通じるスルーホール２ｂが形成されており、その内面にはアルミメタライズ層２ｃを形成して固定電極２ａのリードをガラスウェハ２の上面側に引き出している。さらに、前記スルーホール２ｂと反対側のコーナー部には傾斜形のスルーホールを形成してここにアルミメタライズ層２ｄを形成し、該メタライズ層２ｄを可動電極１ｄのリード端子としてガラスウェハ２の上面側に引き出すようにしている。そして、ダイヤフラムブロック１とガラスウェハ２の組立体は、中心に導圧孔３ａを開口したほうけい酸ガラス製のガラス台座３に静電接合してケース（図示せず）に組み込み、センサチップとケース側の端子との間をワイヤボンディングして圧力センサを構成している。
【０００６】
かかる構成でガラス台座３に形成した導圧穴３ａを通じてシリコンウェハ１ａの下面側から測定圧力を加えると、その圧力の大きさに相応して肉薄なダイヤフラム部が撓んで可動電極１ｄと固定電極２ａとの間のギャップが変化し、これにより電極間の静電容量が変わる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来構造の静電容量型半導体圧力センサは、製造，機能面で次記のような解決すべき問題点がある。
(1) センサの小型化，高感度化を押し進める上で、ダイヤフラム部をできるだけ肉薄に形成しようとすると、それだけシリコンウェハ１ａの裏面側に施すエッチングに厳しい加工精度が要求されてその品質管理が難しくなる。そのため、従来構造のセンサチップではバルクシリコンの加工精度は限界に達し、歩留まりを落とさずにセンサの高感度化，小型化の要求に応えることが極めて困難になっている。また、ドライエッチング法はウェットエッチング法に比べて応力集中，クラックによるダメージが少ないという利点があって広く利用されているが、その加工精度はウエットエッチングよりも低く、特にダイヤフラム部の薄肉化を進める上でエッチング加工精度のばらつきが品質管理面での問題となっている。
【０００８】
(2) 一方、ガスセンサやフローセンサなどに代表される熱型の半導体センサでは、その熱応答性を改善するために、従来より検出素子の搭載部位に肉厚がサブミクロン〜１μｍレベルの薄膜ダイヤフラム部を形成したものが知られている。この薄膜ダイヤフラム部は、シリコンウェハの平坦な上面に窒化シリコン膜などを一様な厚さに成膜した後、シリコンとのエッチングの選択比の違いを利用して薄膜の下面側のウェハ材料を異方性エッチングにより除去し、シリコンウェハから解放してダイヤフラム部を形成する方法が用いられている。
【０００９】
ところで、前記のようにシリコンウェハの上に窒化シリコン膜などを成膜して形成したダイヤフラムは、その膜厚を薄く形成できる利点がある反面、その内部に残留応力の生じることが避けられない。このために、前記方法で形成した薄膜ダイヤフラムを静電容量型の圧力センサなどのようにダイヤフラムを変位させて測定する力学的センサに採用しようとすると、動作面で次のような問題点が生じる。すなわち、ダイヤフラムに内部残留応力として引っ張り応力が生じていると、ダイヤフラムの変位（ダイヤフラム面と直角方向に圧力を加えた場合の変位）が極端に小さくなり、圧縮応力が生じている場合はその逆となる。また、温度変化によって薄膜の内部残留応力が変化すると、ダイヤフラムとしてのばね定数やセンサ感度，オフセットが変化してしまう。その結果、力学的センサの出力特性として要求される高い線形性，安定したセンサ感度，測定精度を確保することが難しい。
【００１０】
(3) また、静電容量形半導体センサで高い線形性を得るには、そのダイヤフラムの撓み変形によってダイヤフラムの一部に形成した可動電極が歪まず、固定電極に対して並行に変位することが必要であり、そのために可動電極部は一般に図９で示すように肉厚に形成した構造を採用している。
しかしながら、ダイヤフラムを薄肉化してその感度を高めると、肉厚な可動電極部の質量の影響が無視できなくなり、その取付け方向，振動などによりセンサの出力が変動してしまって測定誤差を引き起こす。
【００１１】
(4) さらに、静電容量形圧力センサなどの力学的センサでは、ダイヤフラムの径寸法に対する加工精度がセンサ感度に影響を及ぼす。すなわち、線形理論で考える範囲では、圧力に対する可動電極の変位ｗ₀は次式で表される。
【００１２】
【数１】

但し、Ｐ：圧力，ａ：ダイヤフラム外径，ｂ：ダイヤフラム内径，Ｅ：ダイヤフラムのヤング率，ｈ：ダイヤフラムの肉厚，ν：ダイヤフラムのポアソン比
上記式から判るように、ダイヤフラムの内径，外径寸法にバラツキ（加工精度に基づく寸法誤差）があると、そのバラツキがセンサ感度のバラツキとなって現れる。この場合に、従来の加工方法ではダイヤフラムの内，外径の寸法精度がシリコンウェハの裏面側から施す深堀ドライエッチングの加工精度に依存して決まり、しかもドライエッチングの加工精度は先述のようにウエットエッチング法などと比べて低く、このためにダイヤフラムの径サイズにバラツキが生じ易い。
【００１３】
(5) また、別な問題として、図９のように微小なギャップを隔てて対向する固定電極とダイヤフラムの可動電極とで圧力センサの検出部を構成し、かつダイヤフラムブロックの上に組合せたガラスウェハに固定電極のリード引出し用のスルーホールを形成した構造の静電容量型半導体センサでは、センサの組立工程などでスルーホールを通して外部から塵埃などの異物がダイヤフラムとガラスウェハとの間の空間に侵入し、この異物が圧力検出部の中心に形成されている固定電極と可動電極との対向面域に移動すると、可動電極の変位を直接妨げるのみならず、電極間の静電容量が変化して測定精度にも影響を及ぼすことになる。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的はシリコンウェハへの成膜とエッチング加工により形成した薄膜ダイヤフラムの内部残留応力，および重力変化，振動などの影響を低く抑えるようにダイヤフラムの形状を改良した高感度で測定精度の高い静電容量型半導体センサ，およびその製作に適した製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、下面中心部に薄膜固定電極を形成したガラスウェハと、シリコンウェハの上面に、前記固定電極と微小ギャップを隔てて対峙する可動電極一体形の薄膜ダイヤフラムを形成し、かつその裏面側の、波形リングの下部領域のウェハ材料を除去してガラスウェハと重ね合わせたダイヤフラムブロックとの組立体からなり、前記薄膜ダイヤフラムが、中心部の円形フラットゾーンを可動電極部としてその外周域に同心円状に並ぶ複数条の波形リングを形成した波形ダイヤフラムで構成するものとする（請求項１）。
【００１６】
上記構成によれば、ダイヤフラムの成膜時に生じた残留応力が、撓み性のある波形リングに吸収されてダイヤフラムのばね定数に殆ど影響を与えることがなく、また温度変化などで内部応力の変化も同様に吸収されてダイヤフラムのばね定数が殆ど変化することがなくなり、これにより安定した感度と線形性のセンサ出力特性を確保できる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記の各部構造は、次記のような態様で構成することができる。
(1) ガラスウェハの下面に形成した薄膜固定電極の外径寸法を、その外径周縁が波形ダイヤフラムの最内周に並ぶ波形リングの谷部と対峙するように設定する（請求項２）。
【００１８】
これにより、ダイヤフラムブロックとガラスウェハを組立てた状態で、固定電極を成膜する際にその周縁に生じたバリが微小ギャップを隔てて対向する可動電極に直接触れるなどする不具合を防止できる。
(2) ガラスウェハの外周部に固定電極のリード引出し用スルーホールを形成するとともに、該スルーホールの直下に対峙して、波形ダイヤフラムの外周部に凹状のごみトラップを形成する（請求項３）。
【００１９】
これにより、スルーホールを通じて外部から侵入した異物はごみトラップの中に沈降，吸着されるので、異物が電極間のギャップに移動してセンサ機能を阻害するのを効果的に防止できる。
(3) 波形ダイヤフラムの波形リングは、その波深さを薄膜固定電極と可動電極部との間のギャップの少なくとも５倍以上、波ピッチを波深さの１〜２倍に設定する（請求項４）。
【００２０】
このように設定すれば、薄膜ダイヤフラムのＣＶＤ法などによる成膜時に壁面が成長してシリコンウェハにあらかじめ形成した溝の谷が埋まったり肉厚が不均一になることがなくて製品の歩留りが向上する。
(4) 波形ダイヤフラムを不純物元素をドーピングして導電性を付与したポリシリコンを構造材料として成膜形成し、このダイヤフラムをそのまま可動電極として使用できるようにする（請求項５）。
【００２１】
(5) 波形ダイヤフラムの中心部に形成した可動電極部の裏面側にリブ状の補強梁を形成し、かつ電極部裏面側のウェハ材料を除去する（請求項６）。
この構成によれば、可動電極部に大きな質量（可動電極部の裏面に結合したウェハ材料部分）を持たせことなしにその剛性を高めることかでき、これにより可動電極部の平行変位を保ちつつ、取付け方向，振動などによるセンサ出力の変動の影響を低く抑えてセンサ感度，測定精度がより一層向上する。
【００２２】
一方、本発明によれば、前記構成のダイヤフラムブロックは次記のような方法で製造するものとする。
すなわち、シリコンウェハの上面に薄膜固定電極と可動電極部との間のギャップに相当する凹部を形成し、シリコンウェハの上面に波形ダイヤフラムの波形リングに対応する同心多重溝をエッチングにより形成し、シリコンウェハの上面に酸化シリコン膜、およびダイヤフラム構造材料を重ねて成膜し、シリコンウェハの下面側から、シリコン酸化膜をエッチングストップ層として、ドライエッチングにより、波形ダイヤフラムの波形リングの下部領域のウェハ材料を除去し、ダイヤフラム構造材料膜の下面側に露呈しているシリコン酸化膜をウェットエッチングにより除去することにより、波形ダイヤフラムを形成する（請求項７）。
【００２３】
この方法によれば、シリコンウェハの上面に成膜したダイヤフラム構造材料の薄膜に対し、シリコンウェハの裏面側からドライエッチング加工を施して薄膜をダイヤフラムとして解放する際に、酸化シリコン膜がエッチングストップ層として機能するので、肉厚が均一で，かつ内部応力が殆ど残らない波形ダイヤフラムを歩留りよく形成ができる。
【００２４】
また、本発明では、前記の製造方法を基本とした実施態様として、次記の製造方法がある。
(a) シリコンウェハの上面全域に成膜した酸化シリコン膜に対し、多重溝領域の膜を残して他の領域の膜を除去した上でダイヤフラム構造材料を成膜するとともに、前記シリコン酸化膜をエッチングストップ層としてシリコンウェハの裏面側からドライエッチング法によりダイヤフラム下面領域のウェハ材料を除去した後に、ダイヤフラムの裏面に残る酸化シリコン膜をウエットエッチングにより除去する（請求項８）。
【００２５】
この方法によれば、シリコンウェハから解放させた波形ダイヤフラムの内，外径（波形リング形成領域の内周端と外周端）がドライエッチング法によるシリコンウェハの加工精度に依存するとこなく、エッチングストップ層として機能させるようにシリコンウェハの上面に成膜した酸化シリコン膜を加工するフォトリソグラフィ（シリコンウェハの上面に成膜した酸化シリコン膜の一部を除去する加工は、一般にフォトプロセスによるマスキングを利用して行うようにしており、その加工精度はサブミクロンオーダでドライエッチングよりも加工精度が高い）の精度によって決まる。これにより、高い加工精度で波形ダイヤフラムを形成して安定した感度を確保できる。
【００２６】
また、前記のようにダイヤフラムの波形リング形成範囲に酸化シリコン膜を残しておくことで、シリコンウェハに深堀エッチングを施した後、ダイヤフラムの裏面に残る酸化シリコン膜をふっ酸などのウエットエッチングで処理すれば、酸化シリコン膜が完全に除去されるようになるので、シリコンウェハとの線膨張係数差に起因する歪みの発生を抑える効果も得られる。
【００２７】
(b) また、前項(a) においては、ダイヤフラムの裏面に残る酸化シリコン膜をウエットエッチング法により除去した後、エッチング液を常温，常圧でエタノールに置換し、さらに高圧環境で液体二酸化炭素に置換して乾燥させるようにする（請求項９）。
すなわち、ウエットエッチングで酸化シリコン膜を除去した状態で、薄膜ダイヤフラム（ポリシリコン膜）とシリコンウェハとの重なり面に生じた隙間（酸化シリコン膜の抜け跡）に浸入したエッチング液が乾燥する際にスティクションと言う表面張力による張り付き現象が発生することがあるが、前記のようにエッチング液を濡れ性のよいエタノールに置換し、さらに高圧環境で表面張力の小さい液体二酸化炭素に置換して乾燥させることにより、スティクションの発生を確実に防止できる。
【００２８】
(c) また、本発明では、前記(2) 項に記したダイヤフラムブロックのごみトラップを形成する方法として、シリコンウェハに同心円状に並ぶ多重溝を形成する工程で、シリコンウェハの上面コーナー部にごみトラップとなる凹溝を同時形成するようにする（請求項１０）。
(d) また、波形ダイヤフラム自身の内部応力を緩和させるために、波形ダイヤフラムの形成後にアニール処理を施す方法がある（請求項１１）。
【００２９】
(e) さらに、前記の(6) 項に記した可動電極部の補強梁を形成する製造方法として、本発明では、シリコンウェハの電極形成領域に補強梁に対応するスリット状の凹溝をあらかじめ形成しておき、ダイヤフラム構造材料を成膜する際に前記凹溝を埋めて可動電極部の補強梁を形成する（請求項１２）ようにし、ここで、前記凹溝の溝幅はウェハ上面に重ねて成膜する酸化シリコン膜およびダイヤフラム構造材料の膜厚（酸化シリコン膜の膜厚とダイヤフラム構造材料であるポリシリコン膜厚との合計）の２倍以下に設定するものとする（請求項１３）。
【００３０】
この方法により、シリコンウェハの上面に薄膜ダイヤフラムを成膜形成する際に、同時にダイヤフラム構造材料が前記のスリット状凹溝を埋め、続くシリコンウェハの深堀エッチング工程で薄膜ダイヤフラム，および可動電極部の裏面側のウェハ材料を除去すると、シリコンウェハから解放された補強梁付きの可動電極部が形成される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、静電容量型圧力センサを例に、本発明実施例の構造，およびその製造方法を図示の実施例に基づいて説明する。
〔実施例１〕
まず、本発明の請求項１〜５に対応する実施例を図１〜図３で説明する。なお、図１はセンサチップの構成断面図、図２は図１の要部拡大図、図３(a),(b) はセンサチップの分解，組立状態の斜視図である。
【００３２】
図示実施例のセンサチップは図９に示した従来構造と基本的に同様であるが、ダイヤフラムブロック１の上面側に形成したダイヤフラムは、肉厚がサブミクロン〜数μｍの薄膜ダイヤフラムで、かつその断面が波形になる波形ダイヤフラム４としてなる。
すなわち、金属材で作られた一般的な波形ダイヤフラムは、平板ダイヤフラムと比べて内部応力（ひずみ）の吸収，変位量の増大効果が高く、また図８の圧力−変位特性図で示すように、変位に対する高い線形性の得られる効果があることが知られている。そこで、本発明では半導体プロセス技術によりシリコンウェハ上に波形ダイヤフラムを形成してセンサチップを構成するようにしている。
【００３３】
すなわち、図示実施例では、不純物元素をドーピングして導電性を付与した低抵抗なポリシリコンを構造材料としてシリコンウェハ１の上面側に薄膜の波形ダイヤフラム４を成膜形成したもので、その波形ダイヤフラム４は中心部の円形フラットゾーンを可動電極部４ａとしてその外周域に同心円状に並ぶ複数条の波形リング４ｂを形成した形状になり、かつその波形リング４ｂは、波深さｈが薄膜固定電極２ａと可動電極部４ａとの間のギャップ長ｇの少なくとも５倍以上、波と波の間のピッチｐが波深さｈの１〜２倍に設定し、さらに波形ダイヤフラム４の外周コーナー部には、ガラスウェハ２に形成したスルーホール２ｂと対峙する直下位置に凹溝状のごみトラップ４ｃを形成している。
【００３４】
また、前記の可動電極部４ａに対向してガラスウェハ２の下面側に形成した円形状の薄膜固定電極２ａは、その外周縁が波形ダイヤフラム４の最内周に並ぶ波形リングの谷部４ｂ-1と対峙するよう外径寸法を設定している。
波形ダイヤフラム４を上記のような形状に構成することは次のような理由による。すなわち、ガラスウェハ２の上面側でスルーホール２ｂにワイヤーボンデイングを施すなど、センサの組立て中にスルーホール２ｂを通して外部から粉塵などのダスト７がセンサチップの内部に侵入する可能性があるが、図示実施例のようにスルーホール２ｂの直下に対峙してダイヤフラム４の一角にゴミトラップ４ｃを形成しておけば、センサチップ内に入り込んだダスト７はゴミトラップ４ｃの中に沈降してその溝内底部に吸着し、ダイヤフラム部の中心側に移動してその変位動作を阻害したり通気を妨げるおそれがなくなる。なお、このゴミトラップｃは、後記のように波形ダイヤフラム４を成膜形成する際に同時形成される。
【００３５】
また波形リング４ｂの形状に関しても、波ピッチｐが狭すぎるとＣＶＤ法などによる波形ダイヤフラム４の成膜時にその壁面が成長して谷部が埋まったり、肉厚のムラが大きくなるおそれがあるほか、シリコンウェハ１ａの裏面側から施すドライエッチングが難しくなる。また、逆にピッチｐが広すぎると応力吸収効果が低下するか、もしくはダイヤフラムのサイズが大径になる。
【００３６】
さらに、図２で示すように、ガラスウェハ２の下面に形成した薄膜固定電極２ａを、その外周縁が薄膜ダイヤフラム４の最も内側に並ぶ波形リングの谷部４ｂ-1と対峙するように定めて形成したことにより、薄膜固定電極２ａの成膜時にその周縁に下方に垂れ下がるようにバリ２ａ-1が生じても、このバリ２ａ-1が微小なギャップ（固定電極と可動電極との間のギャップは大きい場合でも１〜２μｍ程度である）を隔てて対峙するダイヤフラム４の中心のフラットゾーンに形成した可動電極４ａに接触して干渉するような不具合が防げて製品の歩留りが向上する。
【００３７】
次に、前記構成になるセンサチップの製造プロセスを図４で説明する。
(1) まず、工程(a) で、シリコンウェハ（バルク材）１ａの上面側にＡl,あるはSiO₂などをマスクとして容量型センサの電極間ギャップに相当する浅い凹部１ｂをプラズマエッチングにより形成する。
(2) 工程(b) で、凹部１ａに同心円状に並ぶ多重の波形溝１ｅ，およびゴミトラップ４ｃ（図３参照）を形成するための凹溝１ｆをエッチングにより掘る。
【００３８】
(3) 工程(c) で、熱酸化炉などによりシリコンウェハ１ａの表面を熱酸化して酸化シリコン（SiO₂）膜６を形成する。
(4) 工程(d) で、ＣＶＤ法により例えばSiH₄＋PH₃エピタキシャル成長用ガスとして、シリコンウェハ１ａの表面に低抵抗なリンドープトポリシリコン膜５を成膜する。
【００３９】
(5) 工程(e) で、シリコンウェハ１ａの表面に成膜したリンドープトポリシリコン膜５が固定されている図４(d) の状態で、１０００℃前後の温度に加熱してアニール処理を施し、ドーパントの活性化と併せて成膜時に生じた残留応力を緩和させる。
(6) 次の工程(f) では、シリコンウェハ１ａに対して、ポリシリコン膜５の中央フラットゾーン，および外周縁部を除いた多重波形部の下面領域を裏面側からＲＩＥ（反応イオンエッチング），プラズマエツチヤーなどのドライエッチング法によりリング状の深い溝１ｃを堀ってポリシリコン膜５の多重溝部をシリコンウェハ１ａから解放する。この場合には工程(c) で形成した酸化シリコン膜６がエツチストップ層として働く。
【００４０】
なお、工程(e) で述べたアニール処理は、ダイヤフラムの裏面側を深堀エッチングした後の状態で行うようにしてもよい。
(7) さらに、工程(f) シリコンウェハ１ａをふっ酸などでウエットエッチングし、ポリシリコン膜５の下面側に露呈している酸化シリコン膜５を除去する。なお、この酸化シリコン膜を残したままにしておくと、熱膨張係数差などでダイヤフラムが歪む原因となる。これにより、シリコンウェハ１ａの上面側に可動電極部４ａ，多重の波形リング４ｂ，およびごみトラップ４ｃを有する薄膜の波形ダイヤフラム４が形成される。
【００４１】
(8) そして、次の工程(g) では、前記工程を経て製作したダイヤフラムブロックの上面に、別な工程で固定電極２ａ，スルーホール２ｂを形成したガラスウェハ２を重ね合わせて陽極接合する。
(9) 最後の工程(h) で、ガラスウェハ２の上面側からスパッタ装置などを用いてＡｕ，Ａｌなどのメタライズ層２ｃ，２ｄを成膜し、スルーホール，ボンディングパッドを完成させる。
【００４２】
〔実施例２〕
次に、実施例１の製造方法でシリコンウェハ上に形成した波形ダイヤフラムについて、その径サイズの加工精度を高め、さらにダイヤフラムに対するエッチストップ層としてシリコンウェハに形成しておいた酸化シリコン膜を完全に除去してシリコンとの線膨張係数差による歪み抑えるようにした本発明の請求項８，９に対応する製造方法を図５により説明する。
【００４３】
この実施例では、図示の製造工程(a) 〜(c) により、図４の方法と同様にシリコンウェハ１ａの上面側に凹部１ｂ，多重の波形溝１ｅ，ゴミトラップ用の凹溝１ｆをエッチングした上で、ウェハ全面域に酸化シリコン膜６を形成した後、続く工程(d) ではシリコンウェハ１ａの多重波形溝領域Ｘを残してそれ以外の領域に形成されている酸化シリコン膜６を除去する。この酸化シリコン膜６の除去は、フォトプロセスによるマスキングを使用したエッチング法により行う。これにより、酸化シリコン膜６がサブミクロンオーダの高い精度で加工される。
【００４４】
次に、工程(e) でシリコンウェハ１ａの表面全域に、ＣＶＤ法によりポリシリコン膜５を均等な厚さで成膜する。この状態で図中に表したＡ，Ｂ部分の拡大断面図を(J) に示す。続く工程(f) では図４で述べた製造方法と同様に、酸化シリコン膜６をエッチストップ層としてシリコンウェハ１ａの下面側からドライエッチングを施してリング状の深溝１ｃを堀る。なお、この状態での拡大断面図を(k) に示す。その後に、工程(g) でふっ酸などのエッチング液に浸漬し、ポリシリコン膜５の裏面に残っている酸化シリコン膜６をウエットエッチングにより除去する。
【００４５】
この製造方法によれば、シリコンウェハ１ａから解放させた波形ダイヤフラム４の内，外径（波形リング形成領域の内周端と外周端）がドライエッチング法によるシリコンウェハの加工精度に依存するとこなく、エッチングストップ層として機能させるようにシリコンウェハの上面に成膜した酸化シリコン膜５を加工するフォトリソグラフィ（シリコンウェハの上面に成膜した酸化シリコン膜の一部を除去する加工は、一般にフォトプロセスによるマスキングを利用して行うようにしており、その加工精度はサブミクロンオーダでドライエッチングよりも加工精度が高い）の精度によって決まる。これにより、高い加工精度で波形ダイヤフラム４を形成して安定した感度を確保できる。
【００４６】
また、前記のようにダイヤフラムの波形リング形成範囲にのみ酸化シリコン膜６を残しておくことで、シリコンウェハ１ａに裏面側からエッチングを施して深溝１ｃを掘った後、波形ダイヤフラム４の裏面に残る酸化シリコン膜６をふっ酸などのウエットエッチングで処理すれば、酸化シリコン膜６が完全に除去されるようになるので、シリコンウェハ１ａと酸化シリコン膜６との線膨張係数差に起因する歪みの発生を抑える効果も得られる。
【００４７】
なお、図５における工程 (g) でウエットエッチングを施すと、その拡大断面図(l) で表すように酸化シリコン膜６が完全に除去されるとともに、深溝１ｃの内外周縁部では酸化シリコン膜の除去跡としてポリシリコン膜５とシリコンウェハ１ａの境界にスリット状の隙間が局部的に残る。ところで、ダイヤフラムブロックをウエットエッチング液から引出して乾燥させる際に、前記したスリット状の隙間にエッチング液が残っていると、スティクションという表面張力による張り付き現象が生じることがある。
【００４８】
そこで、本発明では、スリット状の隙間に入り込んでいるエッチング液を常温，常圧で濡れ性のよいエタノールに置換し、さらに高圧環境で表面張力の小さい液体二酸化炭素に置換して乾燥させ、前記したスティクションの発生を防止するようにしている。
〔実施例３〕
次に、波形ダイヤフラムの可動電極部に補強梁を形成した本発明の請求項６に対応する実施例の構成，およびその製造方法を図６，図７で説明する。
【００４９】
すなわち、図６(a) 〜(c) に示すセンサチップでは、ポリシリコンをダイヤフラムの構造材料としてダイヤフラムブロック１のウェハ上面側に成膜形成した波形ダイヤフラム４の可動電極部４ａに対して、その裏面側には十文字状に張出したリブ状の補強梁４ａ-1が一体に形成されており、かつ可動電極部４ａの裏面側のウェハ材料が除去されている。
【００５０】
ここで、補強梁４ａ-1は、その端部が波形ダイヤフラム４の最内周に位置する波形リング４ｂに繋がっている。この構造により、可動電極部４ａの曲げ剛性が増し、ダイヤフラム４の裏面側から測定圧力を加えても可動電極部自身が撓み変形することなく、平板形状を保ったまま固定電極２ａに対して平行に移動する。これにより、測定圧力に対して固定電極と可動電極との間の静電容量が線形的に変化するようになる。しかも、図１に示した実施例の可動電極部４ａと比べて、その裏面側のウェハ材料を除去した分だけ可動電極部が軽量となるので、重力，振動などに起因するセンサ出力の変動を小さく抑えることができる。なお、図示例では補強枠４ａ-1の形状が十文字形であるがこれに限定されるものではなく、補強枠４ａ-1を格子形，あるいはハニカム形に形成して実施することもできる。
【００５１】
次に、前記した補強梁付き可動電極部４ａを形成する波形ダイヤフラム４の製造プロセスを図７で説明する。まず、工程(a) で図４で述べた製造プロセスと同様にシリコンウェハ１ａの上面に凹部１ｂを形成した後、次の工程(b) でウェハ上面に多重の波形溝１ｅ、ゴミトラップとなる凹溝１ｆをプラズマエッチングにより形成する際に、後から可動電極を形成する中心部のフラットゾーン領域にスリット状の凹溝１ｇを十文字状に刻印形成しておく。また、この凹溝１ｇはその溝幅を後から成膜する酸化シリコン膜６とポリシリコン膜５を含めた膜厚の２倍以下に設定する。
【００５２】
続いて、工程(c) でウェハ上面に酸化シリコン膜６を形成し、さらに工程(d) で酸化シリコン膜６の上に低抵抗のリンドープトポリシリコン膜５をＣＶＤ法により成膜する。この成膜工程では、ポリシリコン膜５が前記したスリット状の凹溝１ｇを埋め、図中のＣ部にはその拡大断面図(i) で表すように可動電極部の裏面側にリブ状の梁が同時形成される。なお、ポリシリコン膜５を成膜した状態で、必要に応じて内部応力を緩和させるためにアニール処理を行う。
【００５３】
次に、工程(e) でシリコンウェハ１ａの裏面側から反応イオンエッチング，プラズマエッチング法などによりエッチングを施し、酸化シリコン膜５をエッチストップ層としてウェハ周縁部を除くポリシリコン膜５の下面域に深溝１ｃを堀り、さらに工程(f) でふっ酸などによるウエットエッチングでポリシリコン膜5 の下面に残っている酸化シリコン膜６を除去してウェハから解放された波形ダイヤフラム４を形成する。これにより、波形ダイヤフラム４の可動電極部４ａの裏面には図６に示した補強梁４ａ-1が形成されることになる。
【００５４】
その後に、図４の製造プロセスと同様に、工程(g) で前記工程を経て作製したダイヤフラムブロック１とガラスウェハ２を重ね合わせて陽極接合し、続く工程(h) でガラスウェハ２にスルーホール，ボンディングパッドを形成してセンサチップの組立体が完成する。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次記の効果を奏する。
(1) 下面中心部に薄膜固定電極を形成したガラスウェハと、シリコンウェハの上面に可動電極部を有する低抵抗な薄膜ダイヤフラム（ポリシリコン膜）を形成してその裏面側の、波形リングの下部領域のウェハ材料を除去したダイヤフラムブロックとの組立体からなり、前記固定電極と可動電極を向かい合わせに対峙させてダイヤフラムブロッとガラスウェハを重ね合わせて接合した構造になる静電容量形半導体センサにおいて、前記薄膜ダイヤフラムを、中心部の円形フラットゾーンを可動電極部として、その外周域に同心円状に並ぶ複数条の波形リングを形成した波形ダイヤフラムとなしたことにより、ダイヤフラムの成膜時に生じた残留応力，温度変化に伴う内部応力を波形リングが吸収してばね定数をほぼ一定に保持きるなど極めて高感度，かつ小型な静電容量型半導体センサを低コストで実現できる。
【００５６】
(2) 前記構成において、波形ダイヤフラムの形状を請求項２のように設定することにより、ＣＶＤ法などで波形ダイヤフラムとして有効に機能する薄膜ダイヤフラムが形成できる。また、請求項３により固定電極の成膜時にその周縁に生じたバリが可動電極に直接触れるなどして干渉するの確実に防止して製品の歩留りが向上し、さらに請求項４の構成により、ガラスウェハの上面に開口するスルーホールを通じて外部から侵入した異物が電極間のギャップに移動してセンサ機能を阻害するのを防止できるなどの実用的効果が得られる。
【００５７】
(3) また、請求項６のように薄膜ダイヤフラムの可動電極部に対して、その裏面側に補強梁を一体形成するとにより、可動電極部に大きな質量（可動電極部の裏面に結合したウェハ材料部分）を持たせることなしにその剛性を高めることかでき、これにより可動電極部の平行変位を保ちつつ、取付け方向，振動などによるセンサ出力の変動の影響を低く抑えてセンサ感度，測定精度がより一層向上する。
【００５８】
(4) さらに、請求項７の製造方法によれば、シリコンウェハの上面に成膜したダイヤフラム構造材料の薄膜に対し、シリコンウェハの裏面側からドライエッチング加工を施して薄膜をダイヤフラムとして解放する際に、酸化シリコン膜がエッチングストップ層として機能するので、肉厚が均一で，かつ内部応力が殆ど残らない波形ダイヤフラムを歩留りよく形成ができる
(5) また、この場合に請求項８の方法を併用することで、波形ダイヤフラムの径サイズをより高い加工精度で規定してセンサ感度の安定化が図れるほか、ダイヤフラムの裏面に残る酸化シリコン膜を完全に除去して構造材料の線膨張係数差に起因する歪み発生が防げるなど、センサ特性，並びに製造で優れた効果を発揮するセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る静電容量型圧力センサの構成断面図
【図２】図１における要部の拡大図
【図３】図１に示したセンサチップ全体の外観斜視図であり、(a) は分解図、(b) は組立状態図
【図４】図１に示したセンサチップの製造プロセス説明図であり、(a) 〜(h) はその工程順に表した状態図
【図５】本発明の実施例２に係るセンサチップの製造プロセス説明図であり、(a) 〜(h) はその工程順に表した状態図、(j) 〜(L) はそれぞれ(e) 〜(g) におけるＡ，Ｂ部の拡大断面図
【図６】本発明の実施例３に係るセンサチップの構成図であり、(a),(b) はそれぞれ上面，下面から見た外観斜視図、(c) は縦断側面図
【図７】図６に示したセンサチップの製造プロセス説明図であり、(a) 〜(h) はその工程順に表した状態図、(i) は(d) におけるＣ部の拡大断面図
【図８】波形ダイヤフラム，および平形ダイヤフラムを対比して表したダイヤフラムの動作特性を模式的に表した図
【図９】従来における静電容量型圧力センサの構成図であり、(a) は側視断面図、(b) は(a) 図の矢視Ａ−Ｂ断面図
【符号の説明】
１ダイヤフラムブロック
１ａシリコンウェハ
２ガラスウェハ
２ａ固定電極
２ｂスルーホール
４薄膜ダイヤフラム
４ａ可動電極部
４ａ-1 補強梁
４ｂ波形リング
４ｃごみトラップ
５ポリシリコン膜
６酸化シリコン膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitive semiconductor sensor applied to a pressure sensor, an acceleration sensor, and the like used for automobiles and industries.
[0002]
[Prior art]
As for various sensors such as pressure sensors, acceleration sensors, and flow sensors for automobiles and industrial use in recent years, semiconductor sensors manufactured by a micromachining method using silicon as a structural material are mainly used. That is, silicon has excellent characteristics as a structural material of the sensor such as high strength and high reproducibility of deformation, and can be miniaturized and integrated with a control circuit by a semiconductor process.
[0003]
For such a semiconductor sensor, a mechanical sensor such as a pressure sensor or an acceleration sensor detects a strain (stress) due to pressure or acceleration at a minute portion, and thus processes a diaphragm as a detection element. In this case, it is necessary to process it so that it is as thin as possible and no residual stress remains. Therefore, as a processing method for bulk silicon, conventionally, dry etching such as wet etching or plasma etching using an alkaline solution has been mainly used.
[0004]
Next, taking a capacitance type semiconductor pressure sensor as an example, the structure of a conventional sensor chip is shown in FIGS. In the figure, 1 is a diaphragm block made of silicon, 2 is a glass wafer provided with a thin film fixed electrode 2a at the center of the lower surface, and 3 is a glass pedestal to which the diaphragm block 1 is attached.
Here, the diaphragm block 1 is configured as follows. That is, for a P-type silicon wafer 1a having a resistivity of 0.2 to 0.3 Ωcm, a shallow circular recess 1b of about 2 μm is formed on the upper surface side of the wafer by a plasma etching method, and a ring-shaped deep groove 1c is formed on the rear surface side. The movable electrode 1d is formed in a central region surrounded by a thin diaphragm and a ring-shaped deep groove.
[0005]
A glass wafer (substrate) 2 made of borosilicate glass (glass having a thermal expansion coefficient very close to that of silicon) is bonded to the upper surface of the diaphragm block 1 by electrostatic bonding. A circular thin film fixed electrode 2a facing the movable electrode 1a with a small gap is formed at the center of the lower surface. The fixed electrode 2a is an aluminum sputter film having a thickness of about 0.7 μm, and a capacitor is formed between the movable electrode 1d and the fixed electrode 2a with the recess 1b as a gap. In addition, a through-hole 2b leading to the inside of the sensor chip is formed in the outer peripheral corner portion of the glass wafer 2, and an aluminum metallized layer 2c is formed on the inner surface thereof so that the lead of the fixed electrode 2a is on the upper surface side of the glass wafer 2. Pull out. Further, an inclined through hole is formed at the corner opposite to the through hole 2b to form an aluminum metallized layer 2d. The metallized layer 2d is used as a lead terminal of the movable electrode 1d, and the upper surface of the glass wafer 2 is formed. I try to pull it out to the side. Then, the assembly of the diaphragm block 1 and the glass wafer 2 is electrostatically bonded to a glass pedestal 3 made of borosilicate glass having a pressure guiding hole 3a at the center, and is assembled in a case (not shown). A pressure sensor is configured by wire bonding between the terminal on the case side.
[0006]
When a measurement pressure is applied from the lower surface side of the silicon wafer 1a through the pressure guide hole 3a formed in the glass pedestal 3 with such a configuration, the thin diaphragm portion bends according to the magnitude of the pressure and the movable electrode 1d, the fixed electrode 2a, The gap between the electrodes changes, thereby changing the capacitance between the electrodes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the capacitance type semiconductor pressure sensor having the above-described conventional structure has the following problems to be solved in terms of manufacturing and functions.
(1) In order to push the downsizing and high sensitivity of the sensor, if the diaphragm part is to be made as thin as possible, the strict processing accuracy is required for the etching performed on the back side of the silicon wafer 1a, and the quality control is difficult. Become. Therefore, the processing accuracy of bulk silicon has reached the limit in the sensor chip having the conventional structure, and it has become extremely difficult to meet the demand for high sensitivity and miniaturization of the sensor without reducing the yield. The dry etching method is widely used because it has the advantage of less stress concentration and damage due to cracks than the wet etching method. However, its processing accuracy is lower than that of wet etching, and in particular, the diaphragm is made thinner. Above, the variation in etching processing accuracy is a problem in quality control.
[0008]
(2) On the other hand, in the case of a thermal semiconductor sensor represented by a gas sensor, a flow sensor, etc., in order to improve the thermal response, a thin film diaphragm having a thickness of submicron to 1 μm level on the detection element mounting site has been conventionally used. What formed the part is known. In this thin film diaphragm part, a silicon nitride film or the like is formed on a flat upper surface of a silicon wafer to a uniform thickness, and then the wafer material on the lower surface side of the thin film is applied using the difference in etching selectivity with silicon. A method is used in which a diaphragm portion is removed by anisotropic etching and released from a silicon wafer.
[0009]
By the way, a diaphragm formed by forming a silicon nitride film or the like on a silicon wafer as described above has an advantage that the film thickness can be reduced, but it is inevitable that a residual stress is generated inside the diaphragm. For this reason, if the thin film diaphragm formed by the above method is employed as a mechanical sensor that measures the displacement of the diaphragm, such as a capacitive pressure sensor, the following problems arise in terms of operation. . That is, if tensile stress is generated as internal residual stress in the diaphragm, the displacement of the diaphragm (displacement when pressure is applied in a direction perpendicular to the diaphragm surface) becomes extremely small, and vice versa when compressive stress is generated. It becomes. In addition, when the internal residual stress of the thin film changes due to temperature changes, the spring constant, sensor sensitivity, and offset as a diaphragm change. As a result, it is difficult to ensure high linearity, stable sensor sensitivity, and measurement accuracy required as output characteristics of the mechanical sensor.
[0010]
(3) In addition, in order to obtain high linearity with a capacitance type semiconductor sensor, the movable electrode formed on a part of the diaphragm is not distorted by the deformation of the diaphragm and is displaced in parallel with the fixed electrode. For this purpose, the movable electrode portion generally adopts a structure formed thick as shown in FIG.
However, if the diaphragm is thinned to increase its sensitivity, the influence of the mass of the thick movable electrode portion cannot be ignored, and the sensor output fluctuates due to its mounting direction, vibration, etc., causing measurement errors.
[0011]
(4) Furthermore, in a mechanical sensor such as a capacitive pressure sensor, the processing accuracy with respect to the diameter of the diaphragm affects the sensor sensitivity. That is, within the range considered by linear theory, the displacement w of the movable electrode with respect to the pressure ₀ Is expressed by the following equation.
[0012]
[Expression 1]

Where P: pressure, a: outer diameter of diaphragm, b: inner diameter of diaphragm, E: Young's modulus of diaphragm, h: thickness of diaphragm, ν: Poisson's ratio of diaphragm
As can be seen from the above formula, if there are variations in the inner and outer diameter dimensions of the diaphragm (dimensional error based on processing accuracy), the variations appear as variations in sensor sensitivity. In this case, in the conventional processing method, the dimensional accuracy of the inner and outer diameters of the diaphragm is determined depending on the processing accuracy of the deep dry etching performed from the back side of the silicon wafer, and the processing accuracy of the dry etching is wet as described above. Compared with the etching method or the like, the diameter of the diaphragm is likely to vary.
[0013]
(5) As another problem, as shown in FIG. 9, the fixed electrode and the movable electrode of the diaphragm facing each other with a small gap therebetween constitute a pressure sensor detection unit, and the glass combined on the diaphragm block. In a capacitance type semiconductor sensor with a structure where a through hole for lead extraction of a fixed electrode is formed on a wafer, foreign matter such as dust is introduced into the space between the diaphragm and the glass wafer through the through hole in the assembly process of the sensor. If this foreign substance enters and moves to the surface area of the fixed electrode and the movable electrode that are formed at the center of the pressure detector, not only will the displacement of the movable electrode be prevented directly, but the capacitance between the electrodes will change. This also affects the measurement accuracy.
[0014]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the influence of internal residual stress, gravity change, vibration, etc. of a thin film diaphragm formed by film formation and etching on a silicon wafer. It is an object of the present invention to provide a high-sensitivity and high-accuracy capacitive semiconductor sensor having an improved shape, and a manufacturing method suitable for manufacturing the same.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a glass wafer having a thin film fixed electrode formed at the center of the lower surface and an upper surface of the silicon wafer. , A movable electrode integrated thin film diaphragm facing the fixed electrode across a minute gap is formed, and the back surface side of the thin film diaphragm is formed. The bottom area of the corrugated ring A plurality of corrugated rings that are concentrically arranged on the outer periphery of the thin film diaphragm with a circular flat zone at the center as a movable electrode part. Consists of corrugated diaphragms forming When (Claim 1).
[0016]
According to the above configuration, the residual stress generated during the film formation of the diaphragm is absorbed by the flexible corrugated ring and hardly affects the spring constant of the diaphragm, and the internal stress changes due to a temperature change or the like. In the same manner, the spring constant of the diaphragm is hardly changed by being absorbed, so that it is possible to secure a stable sensor output characteristic with linearity.
[0017]
Further, according to the present invention, each of the above-described part structures can be configured in the following manner.
(1) The outer diameter dimension of the thin film fixed electrode formed on the lower surface of the glass wafer is set so that the outer peripheral edge faces the valley of the corrugated ring arranged on the innermost periphery of the corrugated diaphragm.
[0018]
Thereby, when the diaphragm block and the glass wafer are assembled, it is possible to prevent a problem that, for example, a burr generated at the periphery of the fixed electrode is directly touched with the movable electrode opposed to each other with a minute gap.
(2) A lead-through through hole for the fixed electrode is formed on the outer peripheral portion of the glass wafer, and a concave dust trap is formed on the outer peripheral portion of the corrugated diaphragm so as to face directly below the through-hole. .
[0019]
As a result, foreign matter that enters from the outside through the through hole settles and is adsorbed in the dust trap, so that it is possible to effectively prevent the foreign matter from moving to the gap between the electrodes and inhibiting the sensor function.
(3) The corrugated diaphragm corrugated ring has its wave depth changed to a thin film fixed electrode. When Movable electrode part With The wave pitch is set at 1 to 2 times the wave depth at least 5 times the gap between them (Claim 4).
[0020]
If set in this way, the yield of the product is improved without the wall surface growing during film formation by CVD method etc. of the thin film diaphragm so that the valley of the groove formed in the silicon wafer is not buried or the thickness is not uniform. To do.
(4) A corrugated diaphragm is formed as a structural material by using polysilicon doped with an impurity element as a structural material, and the diaphragm can be used as a movable electrode as it is.
[0021]
(5) A rib-shaped reinforcing beam is formed on the back surface side of the movable electrode portion formed at the center of the corrugated diaphragm, and the wafer material on the back surface side of the electrode portion is removed.
According to this configuration, it is possible to increase the rigidity without giving the movable electrode portion a large mass (the wafer material portion coupled to the back surface of the movable electrode portion), thereby maintaining the parallel displacement of the movable electrode portion. Sensor sensitivity and measurement accuracy are further improved by suppressing the influence of fluctuations in sensor output due to mounting direction, vibration, and the like.
[0022]
On the other hand, according to the present invention, the diaphragm block having the above configuration is manufactured by the following method.
That is, Forming a recess corresponding to the gap between the thin film fixed electrode and the movable electrode part on the upper surface of the silicon wafer; A concentric multiple groove corresponding to the corrugated ring of the corrugated diaphragm is formed by etching on the upper surface of the silicon wafer, and a silicon oxide film and a diaphragm structure material are deposited on the upper surface of the silicon wafer. Using the oxide film as an etching stop layer, by dry etching, By removing the wafer material in the lower region of the corrugated ring of the corrugated diaphragm and removing the silicon oxide film exposed on the lower surface side of the diaphragm structure material film by wet etching, A corrugated diaphragm is formed (claim 7).
[0023]
According to this method, when the thin film of the diaphragm structure material formed on the upper surface of the silicon wafer is dry-etched from the back surface side of the silicon wafer to release the thin film as a diaphragm, the silicon oxide film becomes an etching stop layer. Therefore, a corrugated diaphragm having a uniform thickness and almost no internal stress remaining can be formed with a high yield.
[0024]
Moreover, in this invention, there exists the following manufacturing method as an embodiment based on the said manufacturing method.
(a) With respect to the silicon oxide film formed on the entire upper surface of the silicon wafer, the diaphragm structure material is formed after removing the film in the other region leaving the film in the multiple groove region, and the silicon oxide film is After the wafer material in the lower surface area of the diaphragm is removed from the back side of the silicon wafer as an etching stop layer by dry etching, the silicon oxide film remaining on the back side of the diaphragm is removed by wet etching.
[0025]
According to this method, the inner diameter of the corrugated diaphragm released from the silicon wafer (the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the corrugated ring formation region) does not depend on the processing accuracy of the silicon wafer by the dry etching method. Photolithography that processes a silicon oxide film deposited on the top surface of a silicon wafer so that it functions as a layer (Processing that removes part of the silicon oxide film deposited on the top surface of a silicon wafer generally uses masking by a photo process. The processing accuracy is determined by the accuracy of submicron order and higher processing accuracy than dry etching. As a result, a corrugated diaphragm can be formed with high processing accuracy to ensure stable sensitivity.
[0026]
In addition, as described above, by leaving the silicon oxide film in the corrugated ring formation range of the diaphragm, after the deep etching is performed on the silicon wafer, the silicon oxide film remaining on the back surface of the diaphragm is processed by wet etching such as hydrofluoric acid. Then, since the silicon oxide film is completely removed, the effect of suppressing the occurrence of distortion due to the difference in linear expansion coefficient from the silicon wafer can be obtained.
[0027]
(b) In the preceding paragraph (a), after removing the silicon oxide film remaining on the back surface of the diaphragm by a wet etching method, the etching solution is replaced with ethanol at room temperature and normal pressure, and further converted into liquid carbon dioxide in a high pressure environment. It is made to substitute and it is made to dry (Claim 9).
That is, when the etching liquid that has entered the gap (the trace of the silicon oxide film) formed on the overlap surface between the thin film diaphragm (polysilicon film) and the silicon wafer is dried with the silicon oxide film removed by wet etching. Although sticking phenomenon due to surface tension called stiction may occur, as described above, the etching liquid is replaced with ethanol with good wettability, and further, liquid carbon dioxide with a low surface tension is replaced with high pressure and dried. Thus, the occurrence of stiction can be reliably prevented.
[0028]
(c) Further, in the present invention, as a method of forming the diaphragm trap dust trap described in the above (2), in the step of forming multiple grooves arranged concentrically on the silicon wafer, the top corner of the silicon wafer is formed. A concave groove serving as a dust trap is formed simultaneously.
(d) Further, there is a method of performing an annealing process after the formation of the corrugated diaphragm in order to relieve the internal stress of the corrugated diaphragm itself.
[0029]
(e) Further, as a manufacturing method for forming the reinforcing beam of the movable electrode portion described in the above (6), in the present invention, a slit-like concave groove corresponding to the reinforcing beam is previously formed in the electrode forming region of the silicon wafer. And forming the reinforcing beam of the movable electrode portion by filling the concave groove when depositing the diaphragm structure material, wherein the groove width of the concave groove is formed on the upper surface of the wafer. The film thickness of the silicon oxide film and the diaphragm structure material to be formed in layers (the sum of the film thickness of the silicon oxide film and the polysilicon film thickness as the diaphragm structure material) is set to be twice or less. ).
[0030]
By this method, when a thin film diaphragm is formed on the upper surface of the silicon wafer, the diaphragm structure material simultaneously fills the slit-shaped concave grooves, and the back surface of the thin film diaphragm and the movable electrode portion in the subsequent deep etching process of the silicon wafer. When the wafer material on the side is removed, a movable electrode portion with a reinforcing beam released from the silicon wafer is formed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the structure of the embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof will be described based on the illustrated embodiment, taking a capacitive pressure sensor as an example.
[Example 1]
First, an embodiment corresponding to claims 1 to 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a sectional view of the configuration of the sensor chip, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are perspective views of the sensor chip in an exploded state and an assembled state.
[0032]
The sensor chip of the illustrated embodiment is basically the same as the conventional structure shown in FIG. 9, except that the diaphragm formed on the upper surface side of the diaphragm block 1 is a thin film diaphragm having a thickness of submicron to several μm, and its The corrugated diaphragm 4 has a corrugated cross section.
That is, a general corrugated diaphragm made of a metal material has a higher effect of absorbing internal stress (strain) and increasing the amount of displacement than a flat plate diaphragm, and as shown in the pressure-displacement characteristic diagram of FIG. It is known that there is an effect of obtaining high linearity with respect to displacement. Therefore, in the present invention, a sensor chip is configured by forming a corrugated diaphragm on a silicon wafer by a semiconductor process technique.
[0033]
That is, in the illustrated embodiment, a thin corrugated diaphragm 4 is formed on the upper surface of the silicon wafer 1 by using low resistance polysilicon doped with an impurity element to provide conductivity, and the corrugated diaphragm. 4 has a shape in which a plurality of concentric corrugated rings 4b are formed in the outer peripheral area of the central circular flat zone as a movable electrode portion 4a, and the corrugated ring 4b has a wave depth h of a thin film fixed electrode. 2a and at least 5 times the gap length g between the movable electrode part 4a, the pitch p between the waves is set to 1 to 2 times the wave depth h, and the corrugated diaphragm 4 has an outer peripheral corner. Forms a concave groove-like dust trap 4c at a position directly below the through hole 2b formed in the glass wafer 2.
[0034]
The circular thin film fixed electrode 2a formed on the lower surface side of the glass wafer 2 so as to face the movable electrode portion 4a has a corrugated ring trough 4b− whose outer periphery is aligned with the innermost periphery of the corrugated diaphragm 4. The outer diameter dimension is set so as to face 1.
The reason why the corrugated diaphragm 4 is configured as described above is as follows. That is, dust 7 such as dust may enter the inside of the sensor chip from the outside through the through hole 2b during assembly of the sensor, such as wire bonding to the through hole 2b on the upper surface side of the glass wafer 2. If the dust trap 4c is formed at one corner of the diaphragm 4 so as to face directly below the through hole 2b as in the embodiment, the dust 7 that has entered the sensor chip settles in the dust trap 4c and enters the groove. There is no possibility of adsorbing to the bottom and moving to the center side of the diaphragm to obstruct the displacement operation or obstruct ventilation. The dust trap c is simultaneously formed when the corrugated diaphragm 4 is formed as described later.
[0035]
In addition, regarding the shape of the corrugated ring 4b, if the wave pitch p is too narrow, the wall surface may grow when the corrugated diaphragm 4 is formed by CVD or the like, and the valleys may be buried or the thickness unevenness may increase. The dry etching performed from the back side of the silicon wafer 1a becomes difficult. On the other hand, if the pitch p is too wide, the stress absorption effect is reduced, or the size of the diaphragm becomes large.
[0036]
Further, as shown in FIG. 2, the thin film fixed electrode 2a formed on the lower surface of the glass wafer 2 is determined so that the outer peripheral edge thereof faces the valley 4b-1 of the corrugated ring arranged on the innermost side of the thin film diaphragm 4. Even if the burr 2a-1 is generated so as to hang downward on the periphery of the thin film fixed electrode 2a when the thin film fixed electrode 2a is formed, the burr 2a-1 is formed with a small gap (fixed). With electrodes Movable electrode With Even if the gap between them is large, it is about 1 to 2 μm), and it is possible to prevent problems such as contact with and interfering with the movable electrode 4a formed in the flat zone at the center of the diaphragm 4 facing each other, thereby improving the product yield. .
[0037]
Next, a manufacturing process of the sensor chip configured as described above will be described with reference to FIG.
(1) First, in step (a), Al or SiO is formed on the upper surface side of the silicon wafer (bulk material) 1a. ₂ A shallow recess 1b corresponding to the gap between the electrodes of the capacitive sensor is formed by plasma etching using the above as a mask.
(2) In step (b), a plurality of corrugated grooves 1e arranged concentrically in the recess 1a and a recess groove 1f for forming a dust trap 4c (see FIG. 3) are dug by etching.
[0038]
(3) In step (c), the surface of the silicon wafer 1a is thermally oxidized by a thermal oxidation furnace or the like to form silicon oxide (SiO 2). ₂ ) A film 6 is formed.
(4) In step (d), for example, SiH _Four + PH _Three As an epitaxial growth gas, a low-resistance phosphorus-doped polysilicon film 5 is formed on the surface of the silicon wafer 1a.
[0039]
(5) In step (e), in the state of FIG. 4 (d) where the phosphorus-doped polysilicon film 5 formed on the surface of the silicon wafer 1a is fixed, annealing is performed by heating to a temperature of about 1000 ° C. The residual stress generated during the film formation is relaxed together with the activation of the dopant.
(6) In the next step (f), RIE (reactive ion etching) is performed on the bottom surface region of the multiple waveform portion excluding the central flat zone and the outer peripheral edge portion of the polysilicon film 5 from the back surface side with respect to the silicon wafer 1a. The ring-shaped deep groove 1c is dug by a dry etching method such as plasma etching to release the multiple groove portions of the polysilicon film 5 from the silicon wafer 1a. In this case, the silicon oxide film 6 formed in the step (c) serves as an etch stop layer.
[0040]
Note that the annealing treatment described in the step (e) may be performed after deep etching of the back surface side of the diaphragm.
(7) Step (f) The silicon wafer 1a is wet etched with hydrofluoric acid or the like to remove the silicon oxide film 5 exposed on the lower surface side of the polysilicon film 5. If the silicon oxide film is left as it is, the diaphragm may be distorted due to a difference in thermal expansion coefficient. Thus, a thin film corrugated diaphragm 4 having a movable electrode portion 4a, multiple corrugated rings 4b, and a dust trap 4c is formed on the upper surface side of the silicon wafer 1a.
[0041]
(8) Then, in the next step (g), the glass wafer 2 on which the fixed electrode 2a and the through-hole 2b are formed in another step is superposed on the upper surface of the diaphragm block manufactured through the above step, and anodic bonded.
(9) In the last step (h), metallized

layers

2c and 2d such as Au and Al are formed from the upper surface side of the glass wafer 2 by using a sputtering apparatus or the like to complete through holes and bonding pads.
[0042]
[Example 2]
Next, with respect to the corrugated diaphragm formed on the silicon wafer by the manufacturing method of Example 1, the processing accuracy of the diameter size is improved, and the silicon oxide film formed on the silicon wafer as an etch stop layer for the diaphragm is completely formed. A manufacturing method corresponding to claims 8 and 9 of the present invention, which is removed to suppress distortion due to a difference in linear expansion coefficient from silicon, will be described with reference to FIG.
[0043]
In this embodiment, the manufacturing steps (a) to (c) shown in the figure etch the concave portion 1b, the multiple corrugated grooves 1e, and the concave groove 1f for dust traps on the upper surface side of the silicon wafer 1a as in the method of FIG. In addition, after the silicon oxide film 6 is formed on the entire area of the wafer, in the subsequent step (d), the silicon oxide film 6 formed in other areas is removed while leaving the multiple waveform groove area X of the silicon wafer 1a. To do. The removal of the silicon oxide film 6 is performed by an etching method using masking by a photo process. As a result, the silicon oxide film 6 is processed with high accuracy on the order of submicrons.
[0044]
Next, in step (e), a polysilicon film 5 is formed with a uniform thickness over the entire surface of the silicon wafer 1a by the CVD method. In this state, (J) shows an enlarged cross-sectional view of the parts A and B shown in the figure. In the subsequent step (f), as in the manufacturing method described with reference to FIG. 4, the ring-shaped deep groove 1c is dug by performing dry etching from the lower surface side of the silicon wafer 1a using the silicon oxide film 6 as an etch stop layer. An enlarged cross-sectional view in this state is shown in (k). Thereafter, the silicon oxide film 6 remaining on the back surface of the polysilicon film 5 is removed by wet etching by dipping in an etching solution such as hydrofluoric acid in the step (g).
[0045]
According to this manufacturing method, the inner diameter (outer peripheral edge and outer peripheral edge of the corrugated ring forming region) of the corrugated diaphragm 4 released from the silicon wafer 1a does not depend on the processing accuracy of the silicon wafer by the dry etching method. Photolithography for processing the silicon oxide film 5 formed on the upper surface of the silicon wafer so as to function as an etching stop layer (a process for removing a part of the silicon oxide film formed on the upper surface of the silicon wafer is generally a photo process) The processing accuracy is determined by the accuracy of sub-micron order and higher processing accuracy than dry etching. As a result, the corrugated diaphragm 4 can be formed with high processing accuracy to ensure stable sensitivity.
[0046]
Moreover, by leaving the silicon oxide film 6 only in the corrugated ring formation range of the diaphragm as described above, the silicon wafer 1a is etched from the back surface side to dig the deep groove 1c, and then remains on the back surface of the corrugated diaphragm 4. If the silicon oxide film 6 is processed by wet etching such as hydrofluoric acid, the silicon oxide film 6 is completely removed. Therefore, distortion caused by the difference in linear expansion coefficient between the silicon wafer 1a and the silicon oxide film 6 is reduced. The effect which suppresses generation | occurrence | production is also acquired.
[0047]
When wet etching is performed in step (g) in FIG. 5, the silicon oxide film 6 is completely removed as shown in the enlarged sectional view (l), and the silicon oxide film is formed at the inner and outer peripheral edges of the deep groove 1c. As a removal trace, a slit-like gap locally remains at the boundary between the polysilicon film 5 and the silicon wafer 1a. By the way, when the diaphragm block is pulled out from the wet etching solution and dried, if the etching solution remains in the slit-like gap, a sticking phenomenon due to surface tension called stiction may occur.
[0048]
Therefore, in the present invention, the etching solution that has entered the slit-like gap is replaced with ethanol having good wettability at room temperature and normal pressure, and is further replaced with liquid carbon dioxide having a low surface tension in a high-pressure environment and dried. This prevents the occurrence of stiction.
Example 3
Next, a configuration of an embodiment corresponding to claim 6 of the present invention in which a reinforcing beam is formed on the movable electrode portion of the corrugated diaphragm, and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
[0049]
That is, in the sensor chip shown in FIGS. 6A to 6C, with respect to the movable electrode portion 4a of the corrugated diaphragm 4 formed by forming polysilicon on the upper surface side of the wafer of the diaphragm block 1 using polysilicon as the structural material of the diaphragm, On the back side, rib-shaped reinforcing beams 4a-1 projecting in a cross shape are integrally formed, and the wafer material on the back side of the movable electrode portion 4a is removed.
[0050]
Here, the end of the reinforcing beam 4 a-1 is connected to the corrugated ring 4 b located on the innermost circumference of the corrugated diaphragm 4. With this structure, the bending rigidity of the movable electrode portion 4a is increased, and even when a measurement pressure is applied from the back side of the diaphragm 4, the movable electrode portion itself does not bend and deform and remains parallel to the fixed electrode 2a while maintaining a flat plate shape. Move to. This allows the fixed electrode against the measurement pressure When Movable electrode With The capacitance between them changes linearly. In addition, as compared with the movable electrode portion 4a of the embodiment shown in FIG. 1, the movable electrode portion becomes lighter by removing the wafer material on the back surface side, so that fluctuations in sensor output caused by gravity, vibration, etc. It can be kept small. In the illustrated example, the shape of the reinforcing frame 4a-1 is a cross shape. However, the shape is not limited to this, and the reinforcing frame 4a-1 may be formed in a lattice shape or a honeycomb shape.
[0051]
Next, a manufacturing process of the corrugated diaphragm 4 forming the movable electrode portion 4a with the reinforcing beam will be described with reference to FIG. First, in the step (a), the recess 1b is formed on the upper surface of the silicon wafer 1a as in the manufacturing process described in FIG. 4, and then in the next step (b), multiple corrugated grooves 1e and dust traps are formed on the upper surface of the wafer. When the concave groove 1f is formed by plasma etching, a slit-shaped concave groove 1g is engraved and formed in a flat zone region at the center where the movable electrode is to be formed later. Further, the groove width of the concave groove 1g is set to be not more than twice the film thickness including the silicon oxide film 6 and the polysilicon film 5 to be formed later.
[0052]
Subsequently, in step (c), a silicon oxide film 6 is formed on the upper surface of the wafer, and in step (d), a low resistance phosphorus-doped polysilicon film 5 is formed on the silicon oxide film 6 by CVD. In this film forming process, the polysilicon film 5 fills the slit-shaped concave groove 1g, and a C-shaped portion in the figure has a rib-like shape on the back surface side of the movable electrode portion as shown in the enlarged sectional view (i). Beams are formed simultaneously. In the state where the polysilicon film 5 is formed, annealing treatment is performed as necessary to relieve internal stress.
[0053]
Next, in step (e), etching is performed from the back surface side of the silicon wafer 1a by reactive ion etching, plasma etching, or the like, and the silicon oxide film 5 is used as an etch stop layer on the lower surface region of the polysilicon film 5 excluding the wafer peripheral portion. The deep groove 1c is dug, and the silicon oxide film 6 remaining on the lower surface of the polysilicon film 5 is removed by wet etching with hydrofluoric acid or the like in step (f) to form the corrugated diaphragm 4 released from the wafer. As a result, the reinforcing beam 4a-1 shown in FIG. 6 is formed on the back surface of the movable electrode portion 4a of the corrugated diaphragm 4.
[0054]
Thereafter, as in the manufacturing process of FIG. 4, the diaphragm block 1 and the glass wafer 2 manufactured through the above steps in the step (g) are overlapped and anodic bonded, and the through hole is formed in the glass wafer 2 in the subsequent step (h). Then, a bonding pad is formed to complete the sensor chip assembly.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) A glass wafer having a thin film fixed electrode formed at the center of the lower surface and a low resistance thin film diaphragm (polysilicon film) having a movable electrode portion formed on the upper surface of the silicon wafer. The bottom area of the corrugated ring A capacitive semiconductor sensor comprising an assembly of a diaphragm block from which wafer material has been removed and having a structure in which the fixed electrode and the movable electrode are opposed to each other and the diaphragm block and a glass wafer are overlapped and joined. The thin-film diaphragm is a corrugated diaphragm in which a circular flat zone at the center is used as a movable electrode part and a plurality of concentric corrugated rings are formed in the outer periphery of the thin film diaphragm. A highly sensitive and small capacitive semiconductor sensor can be realized at low cost, for example, the wave ring absorbs internal stress accompanying temperature changes and the spring constant can be kept almost constant.
[0056]
(2) In the above configuration, by setting the shape of the corrugated diaphragm as in claim 2, a thin film diaphragm that effectively functions as the corrugated diaphragm can be formed by CVD or the like. According to claim 3, the yield of the product is improved by reliably preventing burrs generated at the periphery of the fixed electrode during film formation by directly touching the movable electrode and interfering with each other. Practical effects such as preventing foreign substances entering from the outside through the through-holes opened on the upper surface of the glass wafer from moving to the gap between the electrodes and inhibiting the sensor function can be obtained.
[0057]
(3) Further, by forming a reinforcing beam integrally on the back surface side of the movable electrode portion of the thin film diaphragm as in claim 6, a large mass (wafer material bonded to the back surface of the movable electrode portion) is formed on the movable electrode portion. It is possible to increase the rigidity of the sensor without increasing the part), thereby maintaining the parallel displacement of the movable electrode part and reducing the influence of fluctuations in the sensor output due to the mounting direction, vibration, etc. Further improvement.
[0058]
(4) Further, according to the manufacturing method of claim 7, when the thin film of the diaphragm structure material formed on the upper surface of the silicon wafer is dry-etched from the back side of the silicon wafer to release the thin film as a diaphragm. In addition, since the silicon oxide film functions as an etching stop layer, it is possible to form a corrugated diaphragm having a uniform thickness and almost no internal stress remaining at a high yield.
(5) In this case, by using the method of claim 8 in combination, the diameter size of the corrugated diaphragm can be defined with higher processing accuracy to stabilize the sensor sensitivity, and the silicon oxide film remaining on the back surface of the diaphragm Thus, it is possible to provide a sensor exhibiting excellent effects in sensor characteristics and manufacturing, such as preventing the occurrence of distortion caused by the difference in the linear expansion coefficient of the structural material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a configuration of a capacitive pressure sensor according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the main part in FIG.
3 is an external perspective view of the entire sensor chip shown in FIG. 1, wherein (a) is an exploded view and (b) is an assembled state diagram.
4 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the sensor chip shown in FIG. 1, wherein (a) to (h) are state diagrams represented in the order of the steps;
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of a manufacturing process of a sensor chip according to a second embodiment of the present invention, in which FIGS. 5A to 5H are state diagrams represented in the order of the steps, and FIGS. Enlarged cross-sectional view of parts A and B in ~ (g)
FIGS. 6A and 6B are configuration diagrams of a sensor chip according to a third embodiment of the present invention, in which FIGS. 6A and 6B are external perspective views as viewed from the upper surface and the lower surface, respectively, and FIG.
7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the sensor chip shown in FIG. 6, wherein (a) to (h) are state diagrams represented in the order of the steps, and (i) is an enlarged cross-sectional view of a portion C in (d).
FIG. 8 is a diagram schematically showing the operating characteristics of a diaphragm that compares a corrugated diaphragm and a flat diaphragm.
FIGS. 9A and 9B are configuration diagrams of a conventional capacitance type pressure sensor, where FIG. 9A is a side sectional view and FIG. 9B is a sectional view taken along the line AB in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Diaphragm block
1a Silicon wafer
2 Glass wafer
2a Fixed electrode
2b Through hole
4 Thin film diaphragm
4a Movable electrode part
4a-1 Reinforcement beam
4b corrugated ring
4c Garbage trap
5 Polysilicon film
6 Silicon oxide film

Claims

A glass wafer having a thin film fixed electrode formed at the center of the lower surface, and a movable electrode integrated thin film diaphragm facing the fixed electrode with a minute gap formed on the upper surface of the silicon wafer, and a corrugated ring on the back surface side A plurality of thin film diaphragms arranged concentrically around the outer peripheral area with a circular flat zone at the center as a movable electrode part. A capacitive semiconductor sensor, characterized by being a corrugated diaphragm in which a corrugated ring is formed.

2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein an outer diameter dimension of the thin film fixed electrode formed on the lower surface of the glass wafer is set so that a peripheral edge of the thin film faces a trough portion of the corrugated ring arranged on the innermost periphery of the corrugated diaphragm. A capacitive semiconductor sensor characterized by the above.

2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein a through hole for lead extraction of the fixed electrode is formed in the outer peripheral portion of the glass wafer, and a concave dust trap is formed in the outer peripheral portion of the corrugated diaphragm so as to be directly below the through hole. A capacitive semiconductor sensor characterized by the above.

2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the corrugated ring of the corrugated diaphragm has a wave depth of at least 5 times the gap between the thin film fixed electrode and the movable electrode portion, and a wave pitch of 1 to 2 times the wave depth. Capacitance type semiconductor sensor characterized by being set to.

2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the corrugated diaphragm is formed of a polysilicon material doped with an impurity element to provide conductivity.

2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein a rib-shaped reinforcing beam is formed on the back surface side of the movable electrode portion formed at the center portion of the corrugated diaphragm, and the wafer material on the back surface side of the electrode portion is removed. Capacitive semiconductor sensor.

A recess corresponding to the gap between the thin film fixed electrode and the movable electrode is formed on the upper surface of the silicon wafer, and concentric multiple grooves corresponding to the corrugated ring of the corrugated diaphragm are formed by etching on the upper surface of the silicon wafer. A silicon oxide film and a diaphragm structure material are stacked on the upper surface, and the wafer material in the lower region of the corrugated ring of the corrugated diaphragm is removed from the lower surface side of the silicon wafer by dry etching using the silicon oxide film as an etching stop layer. 2. The method of manufacturing a capacitive semiconductor sensor according to claim 1 , wherein the corrugated diaphragm is formed by removing the silicon oxide film exposed on the lower surface side of the diaphragm structure material film by wet etching. .

8. The manufacturing method according to claim 7, wherein after the silicon oxide film is formed on the entire upper surface of the silicon wafer, the remaining silicon oxide film except for the multiple groove region of the wafer is removed to form a diaphragm structure material thereon. Further, after removing the wafer material on the lower surface of the diaphragm by dry etching from the back side of the silicon wafer using the silicon oxide film as an etching stop layer, the silicon oxide film remaining on the back side of the diaphragm is removed by wet etching. A manufacturing method of a capacitive semiconductor sensor.

9. The manufacturing method according to claim 8, wherein the silicon oxide film remaining on the back surface of the diaphragm is removed by wet etching, and then the etching solution is replaced with ethanol at room temperature and normal pressure, and further is replaced with liquid carbon dioxide in a high pressure environment and dried. A method of manufacturing a capacitance type semiconductor sensor, characterized by comprising:

8. The capacitance type manufacturing method according to claim 7, wherein in the step of forming the multiple grooves arranged concentrically on the silicon wafer, a concave groove serving as a dust trap is simultaneously formed in the upper surface corner portion of the silicon wafer. Manufacturing method of semiconductor sensor.

8. The method of manufacturing a capacitive semiconductor sensor according to claim 7, wherein after the corrugated diaphragm is formed, annealing treatment is performed so as to relieve the internal stress.

8. The manufacturing method according to claim 7, wherein a slit-like groove corresponding to the reinforcing beam according to claim 6 is formed in an electrode formation region on the upper surface of the wafer, and the groove is filled when the diaphragm structure material is formed. A method of manufacturing a capacitance type semiconductor sensor, wherein a reinforcing beam for a movable electrode portion is formed.

13. The capacitance type semiconductor according to claim 12, wherein the groove width of the concave groove is not more than twice the film thickness of the silicon oxide film and the diaphragm structure material deposited on the upper surface of the wafer. Sensor manufacturing method.