CN101830426A - 微机电传感器、其制造方法以及电子设备 - Google Patents

微机电传感器、其制造方法以及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供能有效增大可动锤部的质量、高精度地检测物理量、且利用使用了多层布线的CMOS工序能自如且容易地制造的微机电传感器(例如静电电容型加速度传感器)。该微机电传感器(100A)具有经弹性变形部(130)连接于固定框部(110)的、在周围形成有空腔部(111、112)的可动锤部(120)，可动锤部(120)具有层叠结构体，该层叠结构体包括多个导电层(121A至121D)、配置在多个导电层之间的多个层间绝缘层(122A至122C)和填充于贯通形成在多个层间绝缘层的各层的预定的埋入槽图形的比重大于层间绝缘层的栓塞(123A至123C)，形成于各层的栓塞包括沿着一个或多个较长方向形成为壁状的壁部。

Description

微机电传感器、其制造方法以及电子设备
技术领域
本发明涉及微机电传感器(Micro Electro Mechanical Sensor)、其制造方法和电子设备等。
背景技术
这种微机电传感器，作为例如CMOS集成电路一体型的硅微机电加速度传感器，正在迅速小型化和低成本化。微机电传感器的应用需求和市场正在扩大。成为主流的器件形态，几乎都是将把物理量转换为电信号而输出处理的IC芯片，在晶片工序(wafer process)之后的安装工序中一体封装化。为了实现尽可能的小型化和低成本化，必需在晶片工序中将传感器芯片和IC芯片一体形成的技术(参照专利文献1)。
专利文献1：特开2006-263902号公报
就这种微机电传感器而言，具有可动锤部的质量越大则灵敏度越高的特性。为了使可动锤部的质量增加，在专利文献1中，由包括与LSI的多层布线层同时形成的多层布线的一体结构形成了可动锤部(第0089段和图25)。
该可动锤部是垂直振动的部分。可动锤部仅由布线层形成，但层间绝缘层被全部去除了，所以不能将一度形成了的层间绝缘层作为锤部发挥作用。进而，设置于可动锤部的多层导电层彼此之间短路，所以可动锤部的整体处于同一电位，例如与硅基板之间的寄生电容是个问题。
在专利文献1的图39中，公开了用绝缘膜覆盖多层布线结构的周围的结构(参照第0114段)。但是，在专利文献1的图39中，通过蚀刻去除了可动锤部的下方的导电层，所以作为可动锤部中的多层布线只能利用2层。
发明内容
本发明的几种形态能够提供能够有效地增大可动锤部的质量的微机电传感器(例如静电电容型加速度传感器)及其制造方法，另外能够提供例如能够高精度地检测加速度等的物理量的微机电传感器，另外能够提供例如通过使用利用了多层布线的CMOS工序能够自如且容易地制造的微机电传感器。
本发明的一个形态是一种微机电传感器，具有经由弹性变形部而连接于固定框部的在周围形成有空腔部的可动锤部，其中，所述可动锤部具有层叠结构体，该层叠结构体包括：多个导电层；配置在所述多个导电层之间的多个层间绝缘层；和填充于贯通形成于所述多个层间绝缘层的各层的预定的埋入槽图形的、比重大于所述层间绝缘层的栓塞；形成于所述各层的栓塞包括沿着一个或多个较长方向形成为壁状的壁部。另外，在某个实施方式中，是一种微机电传感器，具有经由弹性变形部而连接于固定框部的可动锤部，其中，所述可动锤部是具有导电层和绝缘层的层叠结构体，在所述绝缘层埋入有比重大于所述绝缘层的栓塞。
根据本发明的一个形态，能够将质量越大则越能降低灵敏度噪声的可动锤部，作为紧密层叠了多个导电层、多个层间绝缘层和多层的栓塞的层叠结构体而形成。尤其是，比重大的各层的栓塞，虽然仅从连接功能而言形成为圆柱或者棱柱形，但通过形成为包括沿着一个或多个较长方向形成为壁状的壁部，能够有助于每单位体积的可动锤部的质量的增大。而且，构成可动锤部的层叠结构体，能够通过一般的CMOS工序而形成，因此能够容易地使微机电传感器和集成电路部在同一基板上共存。另外，导电层的多层化比较容易，因此设计自由度提高，例如对于加速度传感器的低噪声化的要求，能够通过增加层数、增大可动锤部的质量来应对。
另外，在某个实施方式中，特征在于：所述导电层形成有多层，所述绝缘层形成于多层的所述导电层之间。通过形成为这种构成，能够容易地形成布线。此外，特征在于：所述栓塞是导电材料且贯通所述绝缘层而形成，通过所述栓塞能连接所述导电层彼此。通过形成为这种构成能够容易地实现导通。
在本发明的一个形态中，还包括：固定于所述固定框部的至少一个固定电极部；和与所述可动锤部一体地在至少一轴方向上移动而增减其与所述至少一个固定电极部之间的距离的多个可动电极部，能够由所述层叠结构体形成所述多个可动电极部。另外，其特征在于，还具有：从所述固定框部伸长的腕状的固定电极部、和从所述可动锤部伸长的隔着间隙与所述固定电极部对向配置的腕状的可动电极部，所述固定电极部和所述可动电极部沿第一方向排列。利用各层的栓塞和布线层将电极形成为壁状，因此与例如仅由布线层形成电极的情况相比，能够增大对向电极电容的绝对值。
物理量检测原理中，在对于至少一个固定电极与可动锤部一起使得例如多个可动电极部移动时，两个电极间距离的一方增大而另一方减小，从而根据与电极间距离相关的静电电容的大小和增减的关系，能够检测物理量的大小和方向。如果由可动锤部的层叠结构体形成可动电极部，则能够使其作为电极发挥作用，此外还有助于可动锤部的质量的增大。另外，如果只是单纯检测物理量的大小，则可以仅使用距离可变的对向电极。
在本发明的一个形态中，所述多个可动电极部，通过使用了所述可动锤部的所述多个导电层和所述各层的栓塞的全部或一部分的布线，能够被设定为同一电位。或者，所述多个可动电极部，通过使用了所述可动锤部的所述多个导电层和所述各层的栓塞的全部或一部分而电绝缘的多条布线，也能够被设定为不同电位。根据上述的物理量检测原理，要求至少2种固定电极电位和1种可动电极电位的组合或至少2种可动电极电位和1种固定电极电位，因此必须将可动电极电位设定为同一电位或不同电位。
此外，在某个实施方式中，特征为，所述可动锤部具有包括所述第一方向和俯视与所述第一方向垂直的第二方向的面，在所述可动锤部，相对于将所述可动锤部的所述第二方向的宽度二等分的中心线以线对称的方式形成有所述栓塞。通过形成为该构成，能够保持可动锤部的可动平衡，能够进一步提高检测灵敏度。此外，特征为，所述可动锤部具有从最上层贯通到最下层的贯通孔，所述栓塞靠近所述贯通孔而形成。通过形成为这种构成，即使设置用于通过蚀刻去除可动锤部的下层的贯通孔，也能够补偿由贯通孔所导致的可动锤部减轻的质量，能够进一步提高检测灵敏度。
在本发明的一个形态中，所述多个导电层的各层包括相互电绝缘的多个第一导电层和多个第二导电层，形成于所述各层的栓塞包括连接所述多个第一导电层彼此的第一栓塞和连接所述多个第二导电层彼此的第二栓塞，所述多个第一导电层和所述第一栓塞电连接于所述可动电极部，所述多个第二导电层和所述第二栓塞设定为电浮置状态。此外，所述栓塞还具有：与所述可动电极部电连接的第一栓塞部和与所述可动电极部电绝缘的第二栓塞部。
这样一来，可动锤部的整体变为同一电位，能够消除与例如硅基板的寄生电容成问题这一情况。即，多个第二导电层和所述第二栓塞，能够设定为电浮置状态，因此能够不对外部施加电影响而主要有助于可动锤部的质量增加。
优选，设置于所述弹性变形部的导电层的层数，少于设置于所述可动锤部的所述多个导电层的层数。尤其是，设置于所述弹性变形部的导电层的层数仅为一层，能够设为在所述弹性变形部不形成栓塞的构成。
这样一来，刚性高的导电层和/或栓塞的数量变少，因此弹性力的设计变得容易。另外，如果使用热膨胀系数不同的多种材料，则因温度变化而变形，但如果是只有一层导电层则能够忽略由于温度而导致的变形的影响。这样一来，弹性变形部容易弹性变形，而且能够保证将弹性变形部的导电层作为布线加以利用。在由多个弹性变形部支持可动锤部时，在多个弹性变形部之间要求弹簧常数的均匀性。
在本发明的一个形态中，还包括形成了所述层叠结构体的基板和与所述层叠结构体相邻而形成于所述基板的集成电路部，所述层叠结构体的所述多个导电层、所述多个层间绝缘层以及所述各层的栓塞，能够使用所述集成电路部的制造工序而制造。
如上所述，可动锤部的层叠结构体适合于CMOS工序，因此能够将微机电传感器和集成电路部都搭载于同一基板上。这样一来，与分别在不同工序中制造并组装的情况相比，能够削减制造成本。而且，通过将CMOS集成电路部和微机电结构体构成为整体，从而能够缩短布线距离。因此，能够实现起因于布线的引绕的损失部分的减少和/或耐外来噪声性的提高。
在本发明的一个形态中，所述可动锤部还包括覆盖其最下层的导电层的绝缘层，能够使所述空腔部的一部分连通于所述绝缘层的下方。
这样一来，可动锤部的质量能够增加与绝缘膜的量相当的量，另外保护最下层的导电层不会露出。
这里，所述最下层的导电层由形成于所述集成电路部的晶体管的栅电极的材料形成，所述绝缘层能够包括所述集成电路的场氧化膜。
这样，可动锤部包括作为CMOS工序的最下层的导电层和绝缘层，从而使可动锤部的质量变得更大。
另外，所述可动锤部能够还具有覆盖最上层的导电层的保护层。这样一来，可动锤部的质量能够增加与保护层的量相当的量，另外保护最上层的导电层不会露出。
此外，在某个实施方式中，也可以将所述微机电传感器搭载于电子设备。将所述微机电传感器搭载于电子设备则能够提供检测灵敏度提高的电子设备。
本发明的一个形态所涉及的是微机电传感器的制造方法，在基板上形成层叠结构体，其中该层叠结构体包括：多个导电层、配置在所述多个导电层之间的多个层间绝缘层、和填充于贯通形成在所述多个层间绝缘层的各层的预定的埋入槽图形的比重大于所述层间绝缘层的栓塞，通过各向异性蚀刻对所述层叠结构体进行图形化，形成作为露出所述基板的表面的开口部的第一空腔部，通过所述第一空腔部形成弹性变形部和经由所述弹性变形部连接于固定框部的可动锤部，经由所述开口部使各向同性蚀刻用的蚀刻剂到达所述基板而对所述基板实施各向同性蚀刻，在所述层叠结构体的下方形成第二空腔部。另外，本发明的一个形态所涉及的是具有经由弹性变形部连接于固定框部的可动锤部的微机电传感器的制造方法，包括：在基板上将导电层和绝缘层叠层而形成层叠结构体的工序；在所述绝缘层形成槽，对所述槽填充比重大于所述绝缘层的栓塞的工序；通过各向异性蚀刻形成从所述层叠结构体的最上层贯通到所述基板的表面的贯通孔的工序；以及，经由所述贯通孔对所述基板实施各向同性蚀刻，在所述基板与所述层叠结构体之间形成空隙的工序。
根据本发明的其他形态，通过组合各向异性蚀刻和各向同性蚀刻，从而能够良好地制造具有经由弹性变形部而连接于固定框部的在周围形成有空腔部的可动锤部的微机电传感器。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是加速度传感器模块的框图。
图5(A)至图5(D)是表示本发明的第一实施方式所涉及的加速度传感器模块的制造工序的概况的图。
图6是表示第一层的导电层的俯视图。
图7是表示第一层的栓塞层的俯视图。
图8是第一层以及第二层的导电层和连接其间的第一层栓塞层的剖视图。
图9(A)至图9(E)是说明栓塞的埋入槽图形的端部形状的图。
图10是表示第二层的导电层的俯视图。
图11是表示第二层的栓塞层的俯视图。
图12是表示第三层的导电层的俯视图。
图13是表示第三层的栓塞层的俯视图。
图14是表示第四层的导电层的俯视图。
图15是表示保护层的俯视图。
图16是本发明的第二实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图17是图16的A-A剖视图。
图18是图16的B-B剖视图。
图19是表示第一层的导电层的俯视图。
图20是表示第一层的栓塞层的俯视图。
图21是表示第二层的导电层的俯视图。
图22是表示第二层的栓塞层的俯视图。
图23是表示第三层的导电层的俯视图。
图24是表示第三层的栓塞层的俯视图。
图25是表示第四层的导电层的俯视图。
图26是本发明的第三实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图27是表示第一层的导电层的俯视图。
图28是表示第一层的栓塞层的俯视图。
图29是表示第二层的导电层的俯视图。
图30是表示第二层的栓塞层的俯视图。
图31是表示第三层的导电层的俯视图。
图32是表示第三层的栓塞层的俯视图。
图33是表示第四层的导电层的俯视图。
图34是本发明的第四实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图35是本发明的第五实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图36是图35的A-A剖视图。
图37是表示第一层的导电层的俯视图。
图38是表示第一层的栓塞层的俯视图。
图39是表示第二层的导电层的俯视图。
图40是表示第二层的栓塞层的俯视图。
图41是表示第三层的导电层的俯视图。
图42是表示第三层的栓塞层的俯视图。
图43是表示第四层的导电层的俯视图。
图44是本发明的第六实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图45是图44的A-A剖视图。
图46是本发明的第七实施方式所涉及的加速度传感器模块的透视俯视图。
图47是表示第一层的导电层的俯视图。
图48是表示第一层的栓塞层的俯视图。
图49是表示第二层的导电层的俯视图。
图50是表示第二层的栓塞层的俯视图。
图51是表示第三层的导电层的俯视图。
图52是表示第三层的栓塞层的俯视图。
图53是表示第四层的导电层的俯视图。
图54(A)至图54(C)是用于说明C/V转换电路(电荷放大器)的构成及其工作的图。
符号说明
10A～10G加速度传感器模块
20A，20B，20C集成电路部
22A，22B CV转换电路  24差动放大器
26模拟-数字转换电路  28CPU  30接口电路
40阱  41栅氧化膜  42热氧化膜
100A～100G加速度传感器(微机电传感器)
110固定框部  111空腔部(第一空腔部、开口部)
112空腔部(第二空腔部)  113空腔部(第一空腔部、开口部)
120A～120E可动锤部  121A～121D导电层
121B1阻障(barrier)层  121B2金属层
121B3反射防止层  122A～122C层间绝缘层
123A～123C栓塞  123A1接触栓塞
123A2阻障层  123-X沿着X方向形成为壁状的栓塞
123-Y沿着Y方向形成为壁状的栓塞
123-X、123-Y环状的第一栓塞  124绝缘层
125保护层  126贯通孔(第一空腔部)
130A、130B弹性变形部(弹簧部)
131布线图形  140可动电极部  150固定电极部
151埋入槽图形  151A、151B  圆弧状端部
152、152A、152B布线图形
200、200A～200C孤立的第二栓塞
200-X、400-X沿着X方向形成为壁状的栓塞
200-Y、400-Y沿着Y方向形成为壁状的栓塞
210A～210D孤立的第二导电层
300A～300C不与弹性变形部接触的栓塞
310A～310D导电层  400孤立的第二栓塞
500A～500C栓塞  510A～510D导电层
520、620弹性变形部的导电层  700A～700C布线层
702A～702D、706A～706E、710A～710D、714A～714E导电层
704A～704D、708A～708D、712A～712D栓塞层
具体实施方式
以下，详细说明本发明的优选实施方式。另外，在下面所说明的本实施方式不应该不当地限定技术方案所记载的本发明的内容，作为本发明的解决手段并不限定于必须具有在本实施方式中所说明的所有构成。
1、第一实施方式
该第一实施方式是在晶片工序中一体形成传感器芯片和IC芯片的方式。
1.1、可动锤部
图1是搭载有采用了本发明的微机电传感器的第一实施方式所涉及的加速度传感器100A的加速度传感器模块10A的概况图。在该加速度传感器模块10A中，与加速度传感器100A一起搭载有集成电路部20A，加速度传感器100A是兼用集成电路部20A的制造工序而形成的。
加速度传感器100A具有能够在固定框部110的内侧的空腔部111内移动的可动锤部120A。该可动锤部120A具有预定的质量，例如如果从可动锤部120A静止的状态下对可动锤部120A施加加速度，则对可动锤部120A作用与加速度反向的力而使可动锤部120A移动。
该可动锤部120A，如图1的A-A剖视图即图2以及图1的B-B剖视图即图3所示，其构成包括多个导电层121A至121D、配置于多个导电层121A至121D之间的多个层间绝缘层122A至122C、和填充到贯通多个层间绝缘层122A至122C的各层而形成的预定的埋入槽图形的栓塞123A至123C。贯通多个层间绝缘层122A至122C的各层而形成的预定的埋入槽图形是例如栅格状(格子状)的图形，栓塞123A至123C形成为栅格状。另外，作为栓塞123A至123C的材质，比重大于层间绝缘层122A至122C是必要条件，如果兼用于导通栓塞123A至123C则要使用导电材料。
在本实施方式中，最下层的导电层121A是形成于集成电路部20A的硅基板101上的绝缘膜124上的多晶硅层，其它的三层的导电层121B至121D是金属层。
这里，形成于各层的栓塞123A至123C，包括沿着与各层的层叠方向垂直的一个或多个较长方向形成为壁状的壁部。如图1所示，将二维平面的直交两轴设为X方向和Y方向。在本实施方式中，形成于各层的栓塞123A至123C包括沿着较长方向即X方向延伸为壁状的栓塞123-X和沿着较长方向即Y方向延伸为壁状的栓塞123-Y。
这样，本实施方式的可动锤部120A的结构，与一般的IC剖面一样，包括多个导电层的121A至121D、层间绝缘层122A至122C、和栓塞123A至123C，因此能够兼用集成电路部20A的制造工序而形成。而且，利用所有的兼用集成电路部20A的制造工序而形成的部件，有助于可动锤部120A的重量增加。
此外，栓塞123A至123C相对于将可动锤部120A的Y方向的宽度二等分的中心线形成为线对称。换句话说，可动锤部120A具有包括第一方向(例如可动方向或X方向)和俯视垂直于第一方向的第二方向(例如Y方向)的面，栓塞123A至123C相对于将可动锤部120A的第二方向的宽度二等分的中心线形成为线对称。此外此处所说的俯视指的是例如从Z方向看的二维坐标XY平面。通过形成为这种构成，在可动锤部120A例如沿X方向可动时能保持平衡地移动。
尤其是，兼用IC制造工序而形成的可动锤部120A形成为，使得形成于各层的栓塞123A至123C提高可动锤部120A的质量。如上所述，形成于各层的栓塞123A至123C包括两种栓塞123-X和栓塞123-Y，所以能够通过各栓塞123-X、栓塞123-Y的壁状部分增大重量。一般的IC中，栓塞唯一的目的在于连接上下的布线层彼此之间，因此栓塞形状为圆柱状或棱柱状。另一方面，在本实施方式中，出于增大可动锤部120A的质量这一目的而使用栓塞123A至123C，因此形状不同，这也是很明显的。
在本实施方式中，为了进一步增加可动锤部120A的重量，在最下层的导电层121A的下表面形成有绝缘层124。而且，形成有覆盖最上层的导电层121D的保护层125。
为了将可动锤部120A形成为能够移动，可动锤部120A，不仅在其侧方的空腔部111，在上侧和下侧也必须形成空间。因此，在作为可动锤部120A的最下层的绝缘层124的下方，硅基板101被蚀刻去除而形成有空腔部112。
另外，可动锤部120A，在没有形成栓塞123A至123C的区域，能够形成上下贯通的一个或多个贯通孔126。该贯通孔126是作为用于通过蚀刻工序形成空腔部112的气体通路而形成的。可动锤部120A，形成了贯通孔126而重量相应地减轻，因此由能够实施蚀刻工序的范围确定贯通孔126的孔径和/或数量。此外，通过与贯通孔126靠近地形成栓塞123A至123C，能够补偿由贯通孔126所导致的可动锤部120A局部减轻的质量，能够提高可动锤部120A的可动平衡。优选在贯通孔126周围形成栓塞123A至123C，这样能够进一步补偿可动锤部120A的质量。
1.2、弹性变形部
如上所述，为了通过在侧方形成有空腔部111的区域和在下方形成有空腔部112的区域能够移动地支持可动锤部120A，设置有弹性变形部130A。该弹性变形部130A夹插配置在固定框部110和可动锤部120A之间。
弹性变形部130A，能够以允许可动锤部120A在图1的锤可动方向(X方向)移动的方式弹性变形。弹性变形部130A，如图1所示，以俯视成为大致一定的线宽的方式形成为环状而连接于固定框部110，通过形成与空腔部111划分开的空腔部(第一空腔部)113而保证弹性变形性。
弹性变形部130A也与可动锤部120A一样，是兼用集成电路部20A的形成工序而形成的。即，弹性变形部130A构成为，包括多个导电层121A至121D、层间绝缘层122A至122C、栓塞123A至123C、绝缘层124和保护层125。
1.3、可动电极部和固定电极部
本实施方式是静电电容型加速度传感器，具有通过加速度的作用使对向电极间的间隔变化的可动电极部140以及固定电极部150。可动电极部140与可动锤部120A一体化，固定电极部150与固定框部110一体化。
可动电极部140以及固定电极部150也与可动锤部120A一样，是兼用集成电路部20A的形成工序而形成的。即，如图3所示，可动电极部140以及固定电极部150构成为，包括多个导电层121A至121D、层间绝缘层122A至122C、栓塞123A至123C、绝缘层124和保护层125。但是，作为电极部发挥作用的是多个导电层121A至121D。
1.4、加速度传感器的检测原理
图4是表示本实施方式的加速度传感器模块10A的框图。加速度传感器100A，具有2对可动-固定电极对，具有第一可动电极部140A、第二可动电极部140B、第一固定电极部150A以及第二固定电极部150B。由第一可动电极部140A和第一固定电极部150A构成电容器C1。由第二可动电极部140B和第二固定电极部150B构成电容器C2。电容器C1、C2的各自中的任意一极(例如固定电极部)的电位，被固定在基准电位(例如接地电位)。另外，在采用图1的构成时，可动电极部的电位被固定在基准电位(例如接地电位)。
集成电路部20A包括例如C/V转换电路24、模拟校正以及A/D转换电路单元26、中央运算单元(CPU)28以及接口(I/F)电路30。但是，该构成是一个例子，并不限定于该构成。例如可将CPU28置换为控制逻辑，还可将A/D转换电路也设置于C/V转换电路24的输出部分。
如果从可动锤部120A静止的状态对可动锤部120A施加加速度，则对可动锤部120A作用与加速度反向的力，而使可动-固定电极对的各间隔变化。如果可动锤部120A按图4的箭头方向移动，则第一可动电极部140A与第一固定电极部150A之间的间隔变大，而第二可动电极部140B与固定电极部150B之间的间隔变小。因为间隔与静电电容成反比例的关系，因此由可动电极部140A与固定电极部150A形成的电容器C1的静电电容值C1变小，而由可动电极部140B与固定电极部150B形成的电容器C2的静电电容值变大。与电容器C1、C2的电容值的变化相伴，发生电荷的移动。C/V转换电路24，具有使用例如开关电容器(switched capacitor)的电荷放大器，电荷放大器通过采样工作和积分(放大)工作，将由电荷的移动所产生的微小的电流信号转换为电压信号。从C/V转换电路24输出的电压信号(即，由物理量传感器检测到的物理量信号)，通过模拟校正以及A/D转换电路单元26，在接受了校准处理(例如相位和/或信号振幅的调整等，也可以进行低通滤波处理)后，从模拟信号被转换为数字信号。
这里，使用图54(A)至图54(C)对C/V转换电路24的构成和工作进行说明。图54(A)是表示使用开关电容器的电荷放大器的基本构成的图，图54(B)是表示图54(A)所示的电荷放大器的各部分的电压波形的图。
如图54所示，C/V转换电路具有第一开关SW1以及第二开关SW2(与可变电容C1(或C2)一起构成输入部的开关电容器)、运算放大器(OPA)1、反馈电容(积分电容)Cc、用于重置反馈电容Cc的第三开关SW3、用于对运算放大器(OPA)1的输出电压Vc进行采样的第四开关SW4和保持电容(holding capacitor)Ch。
如图54(B)所示，按同相的第一时钟控制第一开关SW1以及第三开关SW3的接通/断开，按与第一时钟反相的第二时钟控制第二开关SW2的接通/断开。第四开关SW4，在第二开关SW2接通期间的最后短暂地接通。在第一开关SW1接通时，在可变电容C1(C2)的两端施加了预定的电压Vd，使得电荷蓄积于可变电容C1(C2)。此时，第三开关处于接通的状态，因此反馈电容Cc处于重置状态(两端短路的状态)。接着，在第一开关SW1以及第三开关SW3断开而第二开关SW2接通时，可变电容C1(C2)的两端都变为接地电位，因此蓄积于可变电容C1(C2)的电荷朝向运算放大器(OPA)1移动。此时，为了保存电荷量，Vd×C1(C2)＝Vc×Cc成立，因此运算放大器(OPA)1的输出电压Vc变为(C1/Cc)×Vd。即，电荷放大器的增益，由可变电容C1(或C2)的电容值与反馈电容Cc的电容值之比确定。接着，在第四开关(采样开关)SW4接通时，运算放大器(OPA)1的输出电压Vc由保持电容Ch保持。被保持的电压为Vo，该Vo变为电荷放大器的输出电压。
如图4所示，实际的C/V转换电路24，接收来自两个电容器C1、C2的各自的差动信号。在这样的情况下，作为C/V转换电路24，能够使用例如图54(C)所示的差动构成的电荷放大器。在图54(C)所示的电荷放大器中，在输入部分，设置有用于对来自可变电容C1的信号进行放大的第一开关电容放大器(Switched-capacitor Amplifier)(SW1a、SW2a、OPA1a、Cca、SW3a)和用于对来自可变电容C2的信号进行放大的第二开关电容放大器(SW1b、SW2b、OPA1b、Ccb、SW3b)。而且，运算放大器(OPA)1a以及运算放大器(OPA)1b的各输出信号(差动信号)，被输入到设置在输出部分的差动放大器(OPA2、电阻R1至R4)。其结果是，从运算放大器(OPA)2输出被放大了的输出信号Vo。通过使用差动放大器，能够得到能去除基础噪声的效果。
另外，以上所说明的C/V转换电路的构成例是一个例子，并不限定于该构成。另外，在图4中，为了方便说明，只图示了2对可动-固定电极对，但并不限定于该形态，可以相应于必需的电容值增加电极对的数量。实际上，设置有例如数十到数百个电极对。
1.5、制造方法
对于图1所示的加速度传感器模块10A的制造方法的大体情况，参照图5(A)至图5(D)进行说明。图5(A)表示CMOS集成电路部20A已完成而加速度传感器100A尚未完成的状态。图5(A)所示的CMOS集成电路部20A通过公知的工序制造。在基板例如硅基板101，形成有与硅基板101极性不同的阱40，在阱40内形成有源S、漏D和沟道C。在沟道C上隔着栅氧化膜41形成栅电极G。在用于元件分离的场(field)区域和加速度传感器100A的区域，作为场氧化膜形成有热氧化膜42。这样一来，晶体管T形成在硅基板101上，通过对该晶体管T布线，从而完成CMOS集成电路部20A。另外，利用形成于图5(A)的层间绝缘层122A至122C之间的导电层121A至121C以及栓塞123A至123C(在晶体管T上省略)，能够对晶体管T的源S、极D以及栅G布线。
这样，使用在形成CMOS集成电路部20A中所必需的多个导电层121A至121D、多个层间绝缘层122A至122C、多个栓塞123A至123C、绝缘层124以及保护层125，能够形成加速度传感器100A。这里，所谓最下层的导电层(例如多晶硅层)121A的下层的绝缘层124，是与栅氧化膜41和热氧化膜42相对应的层。
图5(B)表示空腔部111、空腔部113以及贯通孔126(都是第一空腔部)的形成工序。在图5(B)所示的工序中，形成从保护层125的表面贯通至硅基板101的表面的孔。因此，层间绝缘层122A至122C、绝缘层124以及保护层125被蚀刻。该蚀刻工序，是蚀刻深度(例如4至6μm)相对于开口直径D(例如1μm)之比(H/D)为高纵横尺寸比的绝缘膜各向异性的蚀刻。通过该蚀刻，能够分离为固定框部110、可动锤部120A以及弹性变形部130A。
该各向异性蚀刻，优选利用通常对CMOS的布线层间的层间绝缘膜进行蚀刻的条件进行。例如能够通过使用CF4、CHF3等的混合气体进行干蚀刻来加工。
图5(C)表示形成空腔部(第二空腔部)112的硅各向同性蚀刻工序，图5(D)表示经过图5(C)的蚀刻工序而完成的加速度传感器100A。图5(C)的蚀刻工序，将在图5(B)所示的蚀刻工序中所形成的空腔部111、空腔部113以及贯通孔126作为开口部使用，对处于可动锤部120A、弹性变形部130A以及可动电极部140的下方的硅基板101进行蚀刻。作为该硅蚀刻方法，是对配置在蚀刻腔内的晶片导入蚀刻气体XeF2的方法。该蚀刻气体不需要进行等离子激励，能够进行气体蚀刻。例如，如特开2002-113700所述，XeF2能够在压力5kPa下进行蚀刻处理。另外，XeF2的蒸气压为4Torr左右，能够在蒸气压以下进行蚀刻处理，作为蚀刻速度能够实现3至4μm/min。另外，也能够使用ICP蚀刻。使用例如SF6和O2的混合气体，使得腔内压力为1至100Pa，供给RF功率为100W左右，则在几分钟内就能完成2至3μm的蚀刻。
接下来，参照图6至图15，对利用CMOS集成电路部20A的制造工序制造加速度传感器100A的工序部分中的、导电层121A至121C和栓塞123A至123C的形成工序进行说明。图6示出了第一导电层121A的形成工序。该第一导电层121A与图5的栅G的形成工序同时实施。在本实施方式中，通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相淀积法)以100至5000A(angstrom，埃，下面一样)的膜厚形成多晶硅(Poly-Si)层，通过光刻工序进行图形蚀刻，而形成第一导电层121A。第一导电层121A，除多晶硅外还能够由硅化物、高熔点金属等形成。第一导电层121A，在除与图1所示的空腔部111、空腔部113以及贯通孔126相当的区域以外的区域图形化而形成。该第一导电层121A，成为与可动锤部120A、弹性变形部130A、可动电极部140以及固定电极部150的平面轮廓形状一致的图形。
图7示出第一栓塞123A的形成工序。该第一栓塞123A的形成工序与集成电路部20A的栅接触工序同时实施。在本实施方式中，在图6的工序后，通过CVD利用例如NSG、BPSG、SOG、TEOS等材料以10000至20000A的膜厚形成，从而形成第一层间绝缘层122A。之后，利用光刻工序对第一层间绝缘层122A进行图形蚀刻，形成用于埋入形成第一栓塞123A的预定的埋入槽图形。接着，通过溅射或CVD等将W、TiW、TiN等的材料埋入该埋入槽图形。之后，通过回蚀等去除第一层间绝缘层122A上的导电层材料，从而完成图7所示的第一栓塞123A。该第一栓塞123A，形成在比可动锤部120A、弹性变形部130A、可动电极部140以及固定电极部150的平面轮廓形状窄的区域。另外，也可以进行CMP(ChemicalMechanical Polishing，化学机械研磨)工序而进行平坦化。
如果将图6和图7的导电图形在例如可动锤部120A的区域进行对比，则在图6中是一层的栅格图形，相对于此在图7中是双层的栅格图形。如果以图8的剖视图对该情况进行说明，则相对于宽度L1(例如L1＝2μm)的第一导电层121A而言，宽度L2(例如L2＝0.5μm)的2个第一栓塞123A隔开间隔L3(例如L3＝0.5μm)配置。
在图8中也示出了第一栓塞123A的一个例子，作为接触栓塞123A1能够使用例如材料W、Cu、Al等，作为覆盖接触栓塞123A1的周围的阻障层123A2能够使用例如材料Ti或TiN。接触栓塞123A1，能够通过溅射或CVD以5000至10000A的膜厚形成。阻障层123A2也能够通过溅射或CVD以100至1000A的膜厚形成。
另外，参照图9(A)至图9(D)，对在埋入第一栓塞123A时、尤其使端部处的埋入性变得良好的这一情况进行说明。图9(B)至图9(E)表示埋入图9(A)所示的例如固定电极部150的埋入槽图形的例子。在图9(B)、图9(D)中，形成在第一导电层121A上的一个或两个埋入槽图形151的端部由一个圆弧151A形成。另一方面，在图9(C)、图9(E)中，形成在第一导电层121A上的一个或两个埋入槽图形151的端部由多个圆弧151B形成。通过将埋入槽图形151的端部形成为圆弧而不是角部，使得钨W等的埋入变得容易。另外，关于栓塞材料和/或栓塞的埋入图形形状，第二、第三栓塞123B、123C也可与第一栓塞123A同样地设定。
图10示出了第二导电层121B的形成工序。该第二导电层121B与集成电路部20A的第一金属布线层的形成工序同时实施。第二导电层121B的形成图形与图6所示的第一导电层121A的形成图形实质上一样。第二导电层121B，如图8所示，能够形成为下述多层结构：作为阻障层121B1使用Ti、TiN、TiW、TaN、WN、VN、ZrN、NbN等，作为金属层121B2使用Al、Cu、Al合金、Mo、Ti、Pt等，作为反射防止层121B3使用TiN、Ti、非晶硅Si等。另外，关于第三、第四导电层121C、121D的形成材料也可与第二导电层121B同样地设定。阻障层122B1通过溅射以100至1000A的膜厚形成，金属层121B2通过溅射、真空蒸镀或CVD以5000至10000A的膜厚形成，反射防止层121B3通过溅射或CVD以100至1000A的膜厚形成。
图11示出第二栓塞123B的形成工序。该第二栓塞123B的形成工序与在集成电路部20A的对第二导电层121B的接触工序同时实施。在图10的工序后，在与第一层间绝缘层122A同样地形成了第二层间绝缘层122B之后，利用光刻工序对第二层间绝缘层122B进行图形蚀刻，形成用于埋入形成第二栓塞123B的预定的埋入槽图形。接着，通过溅射或CVD等将与第一栓塞123A同样的材料埋入该埋入槽图形。之后，通过回蚀等去除第二层间绝缘层122B上的导电层材料，从而完成图11所示的第二栓塞123B。该第二栓塞123B的平面图形，与图7所示的第一栓塞122A的平面图形实质上一致。另外，也可以进行CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)工序而进行平坦化。
图12示出了第三导电层121C的形成工序。该第三导电层121C与集成电路部20A的第二金属布线层的形成工序同时实施。第三导电层121C的形成图形，在与可动锤部120A、弹性变形部130A、可动电极部140相对应的区域，与图6以及图10所示的第一导电层121A和第二导电层121B的形成图形实质上一样。在本实施方式中，第三导电层121C，如图12所示，具有从与固定电极部150相对应的区域被引出至与固定框部110相对应的区域的、用于与集成电路部20A侧进行布线连接的布线图形152。
图13示出第三栓塞123C的形成工序。该第三栓塞123C的形成工序与在集成电路部20A的对第三导电层121C的接触工序同时实施。在图12的工序后，在与第一层间绝缘层122A、第二层间绝缘层122B同样地形成了第三层间绝缘层122C之后，利用光刻工序对第三层间绝缘层122C进行图形蚀刻，形成用于埋入形成第三栓塞123C的预定的埋入槽图形。接着，通过溅射或CVD等将与第一栓塞123A和第二栓塞123B同样的材料埋入该埋入槽图形。之后，通过回蚀等去除第三层间绝缘层122C上的导电层材料，从而完成图13所示的第三栓塞123C。该第三栓塞123C的平面图形，与图7以及图11所示的第一栓塞123A和第二栓塞123B的平面图形实质上相同。另外，也可以进行CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)工序而进行平坦化。
图14示出了第四导电层121D的形成工序。该第四导电层121D与集成电路部20A的第三金属布线层的形成工序同时实施。第四导电层121D的形成图形，在与可动锤部120A、可动电极部140、固定电极部150相对应的区域，与图6以及图10所示的第一导电层121A和第二导电层121B的形成图形实质上一样。在本实施方式中，第四导电层121D，如图14所示，具有从与弹性变形部130A相对应的区域被引出至与固定框部110相对应的区域上的、用于与集成电路部20A侧进行布线连接的环状的布线图形131。由此，可动电极部140，经由可动锤部120A以及弹性变形部130A的导电层121A至121D和栓塞123A至123C连接于布线图形131，从而与集成电路部20A连接。
图15示出了保护层125的形成工序。通过CVD以5000至20000A的膜厚用PSiN、SiN、SiO2等进行成膜，从而在整面形成保护层125。之后，通过实施在图5(B)中所说明过的蚀刻工序对保护层125进行图形蚀刻，而且同时形成了空腔部111、空腔部113以及贯通孔126。
2、第二实施方式
接下来，参照图16至图18，对本发明的第二实施方式进行说明。另外，在下面的说明中，仅对第二实施方式与第一实施方式不同之处进行说明。第二实施方式所涉及的加速度传感器模块10B，与第一实施方式的具有可动锤部120A的加速度传感器100A不同，本实施方式的加速度传感器100B具有可动锤部120B。
加速度传感器100B，具有配置在可动锤部120B而连接于可动电极部140的环状的第一栓塞123-X、123-Y，这一点与第一实施方式相同，但栅格状图形的第二栓塞200处于电浮置状态，这一点与第一实施方式不同。栅格状图形的第二栓塞200，其形成于各层的栓塞200A至200C(参照图17以及图18)包括沿着作为较长方向的X方向的按壁状延伸的栓塞200-X(参照图16)和沿着作为较长方向的Y方向的按壁状延伸的栓塞200-Y(参照图16)。另外，通过第二栓塞200(200A至200C)相互连接的各层的导电层210A至210D(参照图17以及图18)也处于电浮置状态，这一点与第一实施方式不同。
在第一实施方式中，可动锤部120A的布线层(导电层121A至121D以及栓塞123A至123C)全部处于同一电位。另一方面，在第二实施方式中，分离可动锤部120B内的布线层的电位。即，第一栓塞123A至123C和通过其连接的导电层121A至121D，作为可动电极部140的布线而使用。另一方面，第二栓塞200(200A至200C)和通过其相互连接的各层的导电层210A至210D电绝缘而处于浮置状态，仅作为锤发挥作用。这样一来，可动锤部120B，能够既保持锤质量又降低在其与硅基板101等之间形成的寄生电容。
图19至图25示出与第一实施方式的图6、图7、图10至图14相对应的各层栓塞或导电层。在表示各层的导电层的图19(第一层：最下层多晶硅)、图21(第二层：第一金属布线层)、图23(第三层：第二金属布线层)以及图25(第四层：第三金属布线层)中，可动锤部120B，不同于与可动电极部140相连接的第一导电层121A至121D地，形成有电孤立的第二导电层210A至210D。
在表示各层的栓塞的图20(第一至第二层间)、图22(第二至第三层间)以及图24(第三至第四层间)中，可动锤部120B，不同于与可动电极部140相连接的第一栓塞123A至123C，形成了电孤立的第二栓塞200A至200C。
3、第三实施方式
接下来，参照图26至图33，对将本发明应用于双轴静电电容型加速度传感器的实施方式进行说明。另外，在下面的说明中，仅对第三实施方式与第一实施方式的不同之处进行说明。如图26所示，在加速度传感器模块10C的加速度传感器100C，为了检测双轴方向的加速度，设置有：比具有四角形的轮廓的可动锤部120C的四边突出的合计4个的可动电极部140；和与这四个可动电极部140成对的合计4个的固定电极部150。
对于连接于该加速度传感器100C的集成电路部20B，输入连接于用于X轴检测的2个可动电极部140A和用于Y轴检测的2个可动电极部140B的共用的锤电位，而且从用于X轴检测的2个固定电极部150A和用于Y轴检测的2个固定电极部150B分别独立地输入4个固定电极电位1至4。集成电路部20B，与X轴和Y轴相对应地具有2组图4所示的检测电路，从而能够按X、Y轴分别独立地检测加速度。
在可动锤部120C的四边分别突出形成有可动电极部140A、140B，因此弹性变形部130B，从具有四边形轮廓的可动锤部120C的角部沿着对角线的延长线上延伸。在形成这样的弹性变形部130B时，不再需要形成图1所示的空腔部113。
图27至图33，表示与第一实施方式的图6、图7、图10至图14相对应的各层的栓塞或导电层。在表示各层的导电层的图27(第一层：最下层多晶硅)、图29(第二层：第一金属布线层)、图31(第三层：第二金属布线层)以及图33(第四层：第三金属布线层)中，可动锤部120C，形成有与可动电极部140A以及可动电极部140B相连接的栅格图形状的导电层310A至310D。另外，在表示各层的栓塞的图28(第一至第二层间)、图30(第二至第三层间)和图32(第三至第四层间)，可动锤部120B具有连接于可动电极部140A、140B的栅格状图形的栓塞300A至300C。
这里，在可动锤部120C、可动电极部140A、140B和固定电极部150A、150B，存在多个导电层和连接它们的栓塞，这一点与第一实施方式相同。但是，为了从用于X轴检测的2个固定电极部150A和用于Y轴检测的2个固定电极部150B分别独立地将4个固定电极电位1至4输入集成电路部20B，将向集成电路部20B侧引出的布线，分别形成在不同的层。来自用于X轴检测的2个固定电极部150A的引出布线152A，如图33所示与导电层310D形成于同层。来自用于Y轴检测的2个固定电极部150B的引出布线152B，如图31所示与导电层310C形成于同层。
而且，在弹性变形部130B，仅在与图29所示的导电层310B同层存在用于布线的导电层，在其他的层既没有配置导电层也没有配置栓塞。其原因在于，如第三实施方式所示，不具有空腔部113的形状的弹性变形部130B，通过减少导电层和栓塞而提高弹性变形力。弹性变形部130B，为了布线而必须在至少一层具有导电层，重要的是在少于形成于可动锤部120C的导电层310A至310D的层具有导电层，从而能够提高弹性变形部130B的弹性变形力。
4、第四实施方式
图34表示了本发明的第四实施方式。该第四实施方式是将第二实施方式的技术(可动锤部处的孤立图形)应用于第三实施方式的方式。另外，在下面的说明中，仅对第四实施方式与第一、第三实施方式的不同之处进行说明。
如图34所示，加速度传感器模块10D的加速度传感器100D，具有配置于可动锤部120D而连接于可动电极部140A、140B的环状的第一栓塞123-X、123-Y，这一点与第一实施方式和第三实施方式相同，但栅格状图形的第二栓塞400处于电浮置状态，这一点不同于第一实施方式和第三实施方式。栅格状图形的第二栓塞400，其形成于各层的栓塞包括：沿着作为较长方向的X方向的按壁状延伸的栓塞400-X和沿着作为较长方向的Y方向的按壁状延伸的栓塞400-Y。另外，通过第二栓塞400相互连接的各层的导电层(没有图示)也处于电浮置状态，这一点与第一、第三实施方式不同。
在第一、第三实施方式中，可动锤部120A的布线层(导电层121A至121D以及栓塞123A至123C)全部处于同一电位。另一方面，在第四实施方式中，分离可动锤部120D内的布线层的电位。特别是，第二栓塞400和通过其相互连接的各层的导电层(没有图示)，与可动锤部120D的其它的第一导电层(没有图示)以及第一栓塞123-X、123-Y电绝缘而处于浮置状态，仅作为锤发挥作用。这样一来，可动锤部120D，能够既保持锤质量又降低在其与硅基板101等之间形成的寄生电容。
5、第五实施方式
图35表示了本发明的第五实施方式。该第五实施方式是将第三实施方式的技术(弹性变形部中的布线层和栓塞的减少)应用于第一实施方式的方式。另外，在下面的说明中，仅对第五实施方式与第一实施方式的不同之处进行说明。
图35所示的加速度传感器模块10E，其加速度传感器100E具有弹性变形部130C，这一点与第一实施方式不同，但图35与图1实质上没有不同。图35的A-A剖面图即图36，与图1的A-A剖面图即图2不同。图2所示的弹性变形部130A，成具有4层的导电层和连接其间的3个栓塞的纵剖面。另一方面，在图36所示的弹性变形部130C中，仅在与可动锤部120A的导电层520B同层具有导电层520，在其他的层既不存在导电层也不存在栓塞。
这样，即使在形成有空腔部113的弹性变形部130C，通过在少于形成于可动锤部120A的多个导电层510A至510D的层具有导电层，从而能够提高弹性变形部130C的弹性变形力。
图37至图43，示出了与第一实施方式的图6、图7、图10至图14相对应的各层栓塞或导电层。在表示各层的导电层的图37(第一层：最下层多晶硅)、图39(第二层：第一金属布线层)、图41(第三层：第二金属布线层)以及图43(第四层：第三金属布线层)中，可动锤部120A，形成有连接于可动电极部140A以及可动电极部140B的栅格图形状的导电层510A至510D。另外，在表示各层的栓塞的图38(第一至第二层间)、图40(第二至第三层间)和图42(第三至第四层间)，可动锤部120A具有连接于可动电极部140的栅格状图形的栓塞500A至500C。而且，从图39可知，弹性变形部130C仅在与可动锤部120A的导电层520B同层具有导电层520。
6、第六实施方式
图44表示了本发明的第六实施方式。该第六实施方式是将第三实施方式的技术(弹性变形部中的布线层和栓塞的减少)应用于第二实施方式(可动锤部中的孤立图形)的方式。另外，在下面的说明中，仅对第六实施方式与第二实施方式的不同之处进行说明。
图44所示的加速度传感器模块10F，其加速度传感器100F具有弹性变形部130C，这一点与第二实施方式不同，但图44与图16实质上没有不同。图44的A-A剖面图即图45，与图16的A-A剖面图即图17不同。图17所示的弹性变形部130A，成具有4层的导电层和连接其间的3个栓塞的纵剖面。另一方面，在图45所示的弹性变形部130C中，仅在与可动锤部120B的导电层210B同层具有导电层620，在其他的层既不存在导电层也不存在栓塞。
这样，在第六实施方式中，也与第五实施方式同样地，即使在形成有空腔部113的弹性变形部130C，通过在少于形成于可动锤部120B的多个导电层210A至210D的层具有导电层，从而能够提高弹性变形部130C的弹性变形力。
7、第七实施方式
图46示出了本发明的第七实施方式。该第七实施方式，不同于将多个可动电极部设定为同一电位的第一至第六实施方式，而是将多个固定电极部设定为同一电位，在多个可动电极部中设定为不同的电位。因此，在弹性变形部设置有多条电位布线。
图46所示的加速度传感器模块10G，具有加速度传感器100G和与其连接的集成电路部20C。对集成电路部20C，输入一个固定电极电位和两个可动电极电位。
加速度传感器100G，具有经由例如4个弹性变形部130D、130E而连接于固定框部110的在周围形成有空腔部111的可动锤部120E。形成有从固定框部110向空腔部111侧突出的2个固定电极部150C。在可动锤部120E，设置有以与2个固定电极部150C的各自的两侧相对向的方式朝向空腔部111突出的分别各2个可动电极部140C、140D。由一个固定电极部150C和两个可动电极部140C构成了梳齿电极部。
相对于锤可动方向位于固定电极部150C的一方的两个可动电极部140C，通过配置于可动锤部120E、两个弹性变形部130C、130C以及固定框部110的环状布线700A被设定为同一电位，被输入到集成电路部20C。相对于锤可动方向位于固定电极部150C的另一方的两个可动电极部140D，通过配置于可动锤部120E、两个弹性变形部130D、130D以及固定框部110的环状布线700B被设定为同一电位，被输入到集成电路部20C。两个固定电极部150、150C，通过设置在固定框部110的环状布线700C被设定为同一电位，被输入到集成电路部20C。该集成电路部20C，能够与图4所示的电路同样地构成。
图47示出了第一层导电层(多晶硅层)。作为设置于可动锤部120E的第一导电层，在基底氧化膜701上形成有仅仅用于增大可动锤部120E质量的孤立的导电层702A、对两个可动电极部140C彼此进行布线的导电层702B、和对两个可动电极部140D彼此进行布线的导电层702C。对于两个固定电极部150C、150C，导电层702D形成在基底氧化膜上。
图48示出了接触于第一层导电层的第一层的栓塞层。设置有分别接触于第一层导电层702A、702B、702C、702D的第一层栓塞704A、704B、704C、704D。形成于可动锤部120E的第一层栓塞704A、704B、704C，具有沿着二维平面的垂直的两轴的较长方向形成为壁状的壁部，从而有助于可动锤部120E的质量增加。
图49示出了第二层导电层(第一层金属层)。设置有分别连接于第一层栓塞704A、704B、704C、704D的第二层导电层706A、706B、706C、706D。作为第二层导电层，使两个可动电极部140D、140D为同一电位而输入到集成电路部20C的布线层700B，形成于两个弹性变形部130E、130E和固定框部110。为了获得结构上的平衡，在其余两个弹性变形部130D、130D设置有孤立的图形的第二导电层706E、706E。
图50示出了接触于第二层导电层的第二层的栓塞层。设置有分别接触于第二层导电层706A、706B、706C、706D的第二层栓塞708A、708B、708C、708D。形成于可动锤部120E的第二层栓塞708A、708B、708C，具有沿着二维平面的垂直的两轴的较长方向形成为壁状的壁部，从而有助于可动锤部120E的质量增加。
图51示出了第三层导电层(第二层金属层)。设置有分别连接于第二层栓塞708A、708B、708C、708D的第三层导电层710A、710B、710C、710D。作为第三层导电层，使两个固定电极部150C为同一电位输入到集成电路部20C的布线层700C，形成于固定框部110。
图52示出了接触于第三层导电层的第三层的栓塞层。设置有分别连接于第三层导电层710A、710B、710C、710D的第三层栓塞712A、712B、712C、712D。形成于可动锤部120E的第三层栓塞712A、712B、712C，具有沿着二维平面的垂直的两轴的较长方向形成为壁状的壁部，从而有助于可动锤部120E的质量增加。
图53示出了第四层导电层(第三层金属层)。设置有分别连接于第三层栓塞712A、712B、712C、712D的第四层导电层714A、714B、714C、714D。作为第四层导电层，使两个可动电极部140C、140C为同一电位输入到集成电路部20C的布线层700A，形成于两个弹性变形部130D、130D和固定框部110。为了获得结构上的平衡，在其余两个弹性变形部130E、130E设置有孤立的图形的第四导电层714E、714E。
图46所示的加速度传感器模块10G，作为一个例子形成为，基板尺寸为3mm×3mm、空腔部111的轮廓为1mm×1mm、弹性变形部130D、130E的长度为0.2mm、电极间距离为0.002mm的梳齿电极的电极对的总数为100条左右且全部电容为1至2pF、可动锤部120E的质量用微克来度量例如能够形成为3～4×10-6g左右。
8、变形例
另外，如上所述详细说明了本实施方式，对于本领域技术人员而言显然能够由上述内容得到本发明的新增特征以及实质上不脱离其效果的多种变形。因此，这样的变形例全部都包括在本发明的范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更为广义或意思相同的不同用语一起记载的用语，在说明书或附图中的任何位置都能够置换为上述与其不同的用语。
例如，本发明所涉及的微机电传感器，并非限定于应用于静电电容型加速度传感器，也能够应用于压电电阻型的加速度传感器。另外，只要是检测由可动锤部的移动所导致的静电电容的变化的物理传感器就能够使用。例如能够用于陀螺传感器、压力传感器等。
另外，例如从图1与图46的对比可知，在本发明的一个形态所涉及的微机电传感器中，通过形成距离可变的对向电极，至少能够检测出物理量的大小，但不能够检测出物理量所作用的方向。因此，至少一个固定电极部和可动锤部一体地在至少一轴方向上移动，在本发明的一个形态所涉及的微机电传感器中，只要具有与至少一个固定电极部之间的距离发生增减的多个可动电极部即可(例如图46所示的梳齿电极的例子)。
物理量检测原理中，在对于至少一个固定电极部而言、与可动锤部一起移动多个可动电极部时，两个电极间距离的一方增大而另一方减小，从而根据与电极间距离相关的静电电容的大小和增减的关系，能够检测物理量的大小和方向。另外，物理量的检测轴不限定于上述的一轴和/或二轴，也可以是三轴以上的多轴。此外，不限于上述实施例，本申请中的微机电传感器还能应用于数字相机、汽车导航***、便携电话机、便携PC以及游戏控制机等的电子设备。如果采用本申请的微机电传感器则能提供具有优异的检测灵敏度的电子设备。

Claims (10)

1.一种微机电传感器，其具有经由弹性变形部连接于固定框部的可动锤部，其特征在于，
所述可动锤部是具有导电层和绝缘层的层叠结构体，
对所述绝缘层埋入有比重比所述绝缘层大的栓塞。
2.根据权利要求1所述的微机电传感器，其特征在于，
还包括：
从所述固定框部伸长的腕状的固定电极部；和
从所述可动锤部伸长的、隔着间隙与所述固定电极部对向配置的腕状的可动电极部，
所述固定电极部和所述可动电极部沿第一方向排列。
3.根据权利要求2所述的微机电传感器，其特征在于，
所述可动锤部具有包括所述第一方向和俯视与所述第一方向垂直的第二方向的面，
在所述可动锤部，以相对于将所述可动锤部的所述第二方向的宽度二等分的中心线线对称的方式形成有所述栓塞。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的微机电传感器，其特征在于，
所述导电层形成有多个，
所述绝缘层形成于多个所述导电层之间。
5.根据权利要求4所述的微机电传感器，其特征在于，
所述栓塞是导电材料且贯通所述绝缘层而形成，
通过所述栓塞来连接所述导电层彼此。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的微机电传感器，其特征在于，
所述可动锤部具有从最上层贯通到最下层的贯通孔，
所述栓塞靠近所述贯通孔而形成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的微机电传感器，其特征在于，
所述栓塞还具有与所述可动电极部电连接的第一栓塞部和与所述可动电极部电绝缘的第二栓塞部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的微机电传感器，其特征在于，
与所述固定框部相邻而形成有集成电路部，并且所述集成电路部采用所述层叠结构体来形成。
9.一种电子设备，其特征在于，搭载有权利要求1～8中任一项所述的微机电传感器。
10.一种微机电传感器的制造方法，所述微机电传感器具有经由弹性变形部连接于固定框部的可动锤部，该制造方法的特征在于，包括：
在基板上将导电层和绝缘层叠层而形成层叠结构体的工序；
在所述绝缘层形成槽，对所述槽填充比重大于所述绝缘层的栓塞的工序；
通过各向异性蚀刻形成从所述层叠结构体的最上层贯通到所述基板的表面的贯通孔的工序；以及
经由所述贯通孔对所述基板实施各向同性蚀刻，在所述基板与所述层叠结构体之间形成空隙的工序。
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