Mems傳感器、電子設備的製作方法

2023-06-01 17:17:51 3

專利名稱：Mems傳感器、電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種MEMS傳感器(Micro Electro Mechanical Sensor 微機電傳感 器)、電子設備等。
背景技術：
例如，將此種MEMS傳感器作為CMOS集成電路一體型矽MEMS加速度傳感器，正在 積極地推進小型 低成本化。MEMS傳感器的應用申請和市場正在擴大。成為主流的器件方 式大部分是用晶片工藝以後的安裝工藝使將物理量轉換為電信號進行輸出處理的IC晶片 成為1個封裝。在最終的小型化·低成本化中，要求一種用晶片工藝一體形成傳感器晶片 和IC晶片的技術(參照專利文獻1)。在專利文獻1中，可動電極部在相對基板垂直的方向即Z方向上改變位置，根據 其與固定電極部的電極間距離的變化所引起的電容變化，檢測加速度等物理量(參照段落 0044)。相對於此，已知有設置使與在Z方向上改變位置的可動電極部的對置面積變化的 第一、第二固定電極部(專利文獻2)。專利文獻1 JP特開2006-263902號公報專利文獻2 JP特開2004-286535號公報

發明內容
在此種MEMS傳感器中，存在設置可動電極部的可動錘部的質量越大、靈明度越好 這樣的特性。為了加大可動錘部的質量，在專利文獻1中用由與LSI的多層布線層同時形 成的多層布線構成的一體結構形成可動錘部(段落0089，圖25)。雖然可動錘部僅由布線層形成，但由於層間絕緣層被全部去除了，所以不能利用 暫時形成的層間絕緣層作為錘。此點在專利文獻2中也是完全相同的，在矽基板上交替形 成矽氧化膜和構圖過的多晶矽層各2層，合計4層，之後，通過蝕刻完全去除2層矽氧化膜， 形成可動錘部(段落0027)。在本發明的幾種方式中，可提供一種能有效地增大可在相對基板垂直的方向上移 動的可動錘部的質量的MEMS傳感器(例如靜電電容型加速度傳感器)，或者例如能提供可 以高精度檢測加速度等物理量的MEMS傳感器，或者例如可提供採用使用多層布線的CMOS 工藝而自由且容易地製造的MEMS傳感器。本發明的一方式涉及一種MEMS傳感器，其具有包含可動電極部的可動錘部；隔著第一空隙部配置在上述可動錘部的周圍的支持部；具有隔著上述第一空隙部與上述可動電極部的可動電極面相對置的對置電極面 的固定電極部；以及相對上述支持部聯結支持上述可 錘部，並且能使上述對置電極面和上述可動電極面的對置面積變化的能夠發生彈性變形的聯結部，其中，上述可動錘部具有包含多個導電層、多個層間絕緣層、和插塞的疊層結構 體，上述多個層間絕緣層被配置在上述多個導電層間，上述插塞被填充在貫通上述多個層間絕緣層的各層而形成的埋置槽圖形中，比重 比上述層間絕緣膜更大，在上述各層中形成的插塞含有沿與上述多個層間絕緣層平行的二維平面的至少 一軸方向形成為壁狀的壁部，上述可動錘部在上述疊層結構體中在上述各層層疊的Z方向上移動。此外，在某一實施方式中，其特徵在於，具有支持部；可動錘部；聯結上述支持部 和上述可動錘部，並且能夠發生彈性變形的聯結部；從上述支持部突出出來的第一固定電 極部；以及從上述可動錘部突出出來，並且與上述第一固定電極部對置配置的第一可動電 極部；在第一方向上層疊導電層和絕緣層來形成上述可動錘部；將比重比上述絕緣層更大 的插塞埋入上述絕緣層；上述導電層與上述第一可動電極部連接；上述第一固定電極部和 上述第一可動電極部的一個，在上述第一方向上具有第一電極部和第二電極部。此外，在某一實施方式中，其特徵在於，包括支持部；可動錘部；聯結上述支持部 和上述可動錘部，並且能夠發生彈性變形的聯結部；從上述支持部突出出來的第一固定電 極部；以及從上述可動錘部突出出來，並且與上述第一固定電極部對置配置的第一可動電 極部；在第一方向上層疊導電層和絕緣層來形成上述可動錘部；將比重比上述絕緣層更大 的插塞埋入上述絕緣層；上述導電層與上述第一可動電極部連接；上述第一固定電極部和 上述第一可動電極部具有電極相互對置的對置區域、和電極不相互對置的非對置區域。根據本發明的一方式，通過聯結部對支持部聯結支持的可動錘部包含可動電極 部，根據可動電極部的可動電極面和固定電極部的對置電極面的對置面積變化，基於取決 於對置面積的靜電電容的大小的關係，就能檢測垂直於對置電極面的Z方向的物理量的大 小和方向。此時，能形成質量越大越能增大靈敏度的可動錘部，以作為具有多個導電層、多 個層間絕緣層、形成在層間絕緣層中的插塞的疊層結構體。特別地，由於上述插塞使用比重 比層間絕緣層更重的部件，所以大大地有助於可動錘部的質量增大。由於能用常規的CMOS工藝形成其構成可動錘部的疊層結構體，所以在同一基板 上MEMS傳感器與集成電路共存就變容易。此外，由於導電層的多層化是比較容易的，所以 可提高設計自由度，例如針對加速度傳感器的高靈敏度化的要求，通過增加層數，加大可動 錘部的質量，就能進行對應。此外，由於在疊層結構體中使用在Z方向上疊層的多個導電 層和連接它們的各層的插塞的一部分或全部就能夠形成可動電極部，所以不需要特別的工 序。在本發明的一方式中，上述固定電極部還能含有與上述疊層結構體的至少一部分 相同的剖面結構。此外，本發明的特徵在於，使用上述導電層和上述絕緣層來形成上述第一 固定電極部和上述第一可動電極部。此外，本發明的特徵在於，在上述第一方向上將上述插 塞埋入上述絕緣層，上述插塞是導電性部件。也就是說，由於在疊層結構體中還能使用在Z 方向上疊層的多個導電層和連接它們的各層的插塞的一部分或全部來形成固定電極部，所 以不需要特別的工序。
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在本發明的一方式中，上述固定電極部和上述可動電極部的一個能夠含有在上述 Z方向上電絕緣的第一、第二電極部。由此，基於第一、第二電極部的一個的對置面積變化、 或第一、第二電極部的雙方的對置面積的增加 減少的關係，也能檢測可動錘部的變位的方 向。在本發明的一方式中，通過上述多個層間絕緣層的一個而使上述第一、第二電極 部在上述Z方向上電絕緣，為此，在上述一個層間絕緣層中只要不在上述第一、第二電極部 之間形成插塞即可。由此，就可容易地使第一、第二電極部在上述Z方向上被隔離。此外，在某一實施方式中，其特徵在於，上述可動錘部具有以上述第一方向為法線 的第一面；相對平行於上述第一面的第二方向、和平行於上述第一面且與該第二方向正交 的第三方向這兩個方向，線對稱地形成上述插塞。通過構成此種結構，就能在從外部受力時 保持可動錘部的可動平衡，能進一步地提高檢測靈敏度。此外，在本發明的一方式中，可構成為在上述可動錘部在上述Z方向上改變位置 時，使上述第一、第二電極部之一的上述對置面積增加，使上述第一、第二電極部的另一個 的上述對置面積減少。為此，在可動錘部靜止時，只要僅第一、第二電極部的電極面的一部 分對對置面積有貢獻即可。更具體地，例如只要使第一電極部的上端比對置電極部(固定 電極部及可動電極部的另一個)的上端更向上方突出，使第二電極部的下端比對置電極部 的下端更向下方突出即可。在本發明的一方式中，也可以構成為上述固定電極部和上述可動電極部之一包含與上述固定電極部和上述可動電極部的另一個的一面相對置，並且在上述Z方向 上電絕緣的第一、第二電極部；以及與上述固定電極部和上述可動電極部的另一個的另一面相對置，並且在上述Z方 向上電絕緣的第三、第四電極部，使用上述多個導電層和上述各層的插塞的一部分來形成上述第一、第三電極部，使用上述多個導電層和上述各層的插塞的另一部分來形成上述第二、第四電極 部，上述第一、第四電極部彼此電連接，上述第二、第三電極部彼此電連接。像這樣，即使多個導電層、多個層間絕緣層的厚度不同，也能在可動錘部靜止時， 使彼此連接的第一、第四電極部的總的對置面積與彼此連接的第二、第三電極部的總的對 置面積相等。在本發明的一方式中，還具有形成上述疊層結構體的基板、和形成在上述基板上 的集成電路；使用上述集成電路部的製造工藝能製造上述疊層結構體的上述多個導電層、 上述多個層間絕緣層及上述各層的插塞。此外，其特徵在於，與上述支持部相鄰而形成集成 電路部，使用上述導電層和上述絕緣層形成上述集成電路部。按照上述方式，由於可動錘部的疊層結構體適合於CMOS工藝，所以能在同一基板 上與集成電路部一起搭載MEMS傳感器。這樣一來，與用不同工藝分別製造進行組合的情 形相比，能削減製造成本。並且，通過將CMOS集成電路部和MEMS結構體構成為單片電路 (monolithic)，就能縮短布線距離。由此，能期待布線的圍繞所引起的損耗成分的降低和耐 外來噪聲性提高。
在本發明的一方式中，上述多個導電層可含有與形成在上述集成電路部的電晶體 的柵電極的同一層。這樣一來，就能有效地增大可動錘部的質量。再有，可動電極部中的 第二可動電極部含有由柵電極材料(例如多晶矽層)構成的導電層，如果第一可動電極部 僅由與柵電極材料厚度不同的由金屬布線層構成的導電層形成的話，則有時在可動錘部靜 止時，會使第一、第二電極部的各對置面積不相等。此情況下，按照上述方式，進一步設置第 三、第四電極部就能消除不適合。再有，由於如果由比形成在上述集成電路部中的電晶體的 柵電極更上層的金屬布線層來形成上述多個導電層的話，就能使金屬布線層的厚度相等， 所以，在可動錘部靜止時，能使第一、第二電極部的各對置面積相等。但是，由於不使用柵電 極層作為電極部，所以能適用於金屬布線層是4層以上等的多層的情形。在本發明的一方式中，上述聯結部除在與平行於上述基板的二維平面正交的上 述Z方向外，在上述二維平面上的正交二軸X、Y的至少一方向上也以能移動的方式支持上 述可動錘部，上述可動錘部的上述疊層結構體含有向上述至少一方向突出的突出可動電極 部，上述支持部可具有與上述突出可動電極部相對置的突出固定電極部。這樣一來，除Z方 向外，還能檢測X、Y方向的一方或雙方的物理量。在本發明的一方式中，還能包括固定在上述基板上的固定部；相對上述固定部 通過第一聯結部可動的第一可動錘部；和相對上述第一可動錘部通過第二聯結部可動的第 二可動錘部。此外，其特徵在於，具有1對電極對，該電極對具有以下電極部作為1對即， 從上述支持部突出出來的第二固定電極部、和從上述可動錘部突出出來並且與上述第二固 定電極部對置配置的第二可動電極部；上述可動錘部是具有以上述第一方向為法線的第一 面及第二面、和與上述第一面及上述第二面聯結的第一 第四側面的長方體形狀；上述電 極對，在上述第一側面上至少形成2個，或者，在上述第一側面和與上述第一側面對置的上 述第二側面這兩方上至少各形成1個；根據2個上述電容形成部的靜電電容之差，檢測與 上述第一側面及上述第二側面平行的方向的力。此外，其特徵在於，上述電極對，在與上述 第一側面正交的上述第三側面上至少形成2個，或者，在上述第三側面和與該第三側面對 置的第四側面這兩方上至少各形成1個；根據2個上述電容形成部的靜電電容之差，檢測 與上述第三側面及上述第四側面平行的方向的力。此情況下，以上述第一可動錘部及上述 第二可動錘部的任何一個為上述可動錘部，以上述第一聯結部及上述第二聯結部的任何一 個為上述聯結部，以上述固定部及上述第一可動錘部的任何一個為上述支持部，如果使上 述第一聯結部及上述第二聯結部的任何一個在與平行於上述基板的二維平面正交的上述Z 方向上變形的話，就能檢測Z方向的物理量。除此之外，使上述第一聯結部及上述第二聯結 部的任何的另一個在上述二維平面上的正交二軸X、Y至少一方向上變形。而且，如果上述 第一可動錘部及上述第二可動錘部的任何的另一個包含向上述二維平面上的正交二軸X、Y 至少一方向突出的突出可動電極部，上述固定部及上述第一可動錘部的任何的另一個具有 與上述突出可動電極部對置的突出固定電極部的話，則除Z方向外，還能檢測Χ、Υ方向的一 方或雙方的物理量。也就是說，在第二可動錘部成為相對第一可動錘部(支持部)在Z方向上改變位 置的可動錘部的情況下，第二聯結部作為在Z方向上彈性變形的聯結部起作用。此時，第一 可動錘部相對固定部通過第一聯結部在x、Y方向的一方或雙方上改變位置，有助於檢測X、 Y方向的一方或雙方的物理量。與此相反，在第一可動錘部成為相對固定部(支持部)在Z方向上改變位置的可動錘部的情況下，第一聯結部作為在Z方向上彈性變形的聯結部起作 用。此時，第二可動錘部相對第一可動錘部通過第二聯結部在X、Y方向的一方或雙方上改 變位置，有助於檢測X、Y方向的一方或雙方的物理量。此外，在某一實施方式中，也可作為裝載上述MEMS傳感器的電子設備。如果在電 子設備中裝載本申請發明的MEMS傳感器，則能提供一種Z方向的檢測靈敏度優良的電子設備。


圖1是本發明的第一實施方式的加速度傳感器模塊的示意性圖。圖2是與圖1基本結構相同、形狀不同的傳感器模塊的平面圖。圖3是圖2的I-I剖面圖。圖4是設置在可動錘部的插塞的橫剖面圖。圖5是加速度傳感器模塊的方框圖。圖6(A)及圖6(B)是用於說明C/V轉換電路(電荷靈敏放大器charge sensitive amplifier)的結構及其工作的圖。圖7(A) 圖7(D)是表示本發明的第一實施方式的加速度傳感器模塊的製造工藝 的概況的圖。圖8是本發明的第二實施方式的加速度傳感器模塊的示意性圖。圖9是本發明的第三實施方式的加速度傳感器模塊的示意性圖。圖10是表示圖9所示的固定 可動電極部的剖面結構的圖。圖11是適用於本發明的第三實施方式的C/V轉換電路的電路圖。圖12是表示在三軸XYZ方向的加速度傳感器中應用本發明的第四實施方式的圖。圖13是表示在三軸XYZ方向的加速度傳感器中應用本發明的第五實施方式的圖。圖14是表示在三軸XYZ方向的加速度傳感器中應用本發明的第六實施方式的圖。符號說明10A加速度傳感器模塊，20A集成電路部，24A、24B、24C CV轉換電路，26模擬-數 字轉換電路，28CPU，30接口電路，40阱(雜質層)，41柵氧化膜，42熱氧化膜，100A 100E 加速度傳感器(MEMS傳感器)，101基板，110固定框架部(支持部)，111第一空隙部，112 第二空隙部，120A 120E 可動錘部，121A 121E 導電層，122A 122C、122E層間絕緣 層，122D保護層，123A 123C插塞，123-X沿X方向形成為壁狀的插塞，123-Y沿Y方向形成 為壁狀的插塞，126貫通孔，130A 130F2聯結部(彈簧部)，130D1第一聯結部，130D2第二 聯結部，140A 140F可動電極部，140DX 140FX、140DY 140FY第二可動電極部，150A 150DZ 固定電極部，150DX 150FX、150DY 150FY第二固定電極部，200絕緣層，201導電 層，202插塞
具體實施例方式下面，詳細地說本發明的優選實施方式。再有，以下說明的本實施方式不是用來不 恰當地限定權利要求範圍所述的本發明的內容的，本實施方式中說明的結構的全部作為本 發明的解決手段不限於是必需的。
1、第一實施方式此第一實施方式適用於作為基板的垂直方向的Z方向的加速度傳感器模塊，利用 晶片工藝一體形成傳感器晶片和IC晶片。1.1、MEMS 傳感器圖1是搭載了應用本發明的MEMS傳感器的第一實施方式的MEMS部100A的加速 度傳感器模塊IOA的示意性圖。第一實施方式的MEMS傳感器100A，例如包括包含可動電 極部(第一可動電極部)140A的可動錘部120A ；隔著第一空隙部111配置在可動錘部120A 的周圍的支持部(也稱為固定框架部)110;具有隔著第一空隙部111與可動電極部140A的 可動電極面相對置的對置電極面的固定電極部(第一固定電極部)150A;以及相對支持部 110聯結支持可動錘部120A，並且能使對置電極面和可動電極面的對置面積變化的能夠發 生彈性變形的聯結部130A。在本實施方式中，可動錘部120A的移動方向是與圖1的二維坐 標的XY平面正交的Z方向。1. 2、可動錘部圖2是裝載了應用本發明的MEMS傳感器的第一實施方式的MEMS部100A的加速度 傳感器模塊IOA的示意性平面圖，雖然可動錘部120A、可動電極部140A及固定電極部150A 等形狀與圖1不同，但基本結構與圖1相同。圖3是圖2的I-I剖面圖。在此加速度傳感器 模塊IOA中與MEMS部100A —起裝載集成電路部(CMOS電路部)20A，兼用集成電路部(也 稱為CMOS集成電路部)20A的製造工藝工序能形成MEMS部100A。MEMS部100A在固定框架部(廣義地講支持部)110的內側的第一空隙部111內具 有通過聯結部130A在Z方向上以能移動的方式被支持的可動錘部120A。此可動錘部120A 具有規定的質量，例如如果從可動錘部120A停止的狀態在Z方向上對可動錘部120A作用 加速度，則對可動錘部120A作用與加速度相反方向的力，使可動錘部120A移動。在此，在說明可動錘部120A的結構之前，參照圖7(A)說明集成電路部20A。圖 7(A)表示完成CMOS集成電路部20A的製造，MEMS部100A的製造中途的工藝。在圖7㈧ 中，在基板例如P型半導體基板101中形成雜質層例如N型阱(well) 40，在阱40內形成源 S、漏D及溝道C。在溝道C上隔著柵氧化膜41形成柵電極G(也稱為導電層121A)。再有， 在用於元件隔離的場區域(包含MEMS部100A)中形成熱氧化膜42作為場氧化膜。如此這 樣，在矽基板101上形成電晶體T，通過對此電晶體T進行布線，完成CMOS集成電路部20A。 再有，在圖7(A)中，通過形成在層間絕緣層122A 122C間的導電層121B 121D及插塞 123A 123C，對電晶體T的源S、漏D及柵G進行布線。再有，在最上層形成保護層122D。 此外，總稱MEMS部100A的柵氧化膜41和熱氧化膜42也稱為絕緣膜124。如圖3所示，可動錘部120A結構為可包括多個導電層121A 121D ；配置在多個 導電層121A 121D間的多個層間絕緣層122A 122C ；以及填充在貫通多個層間絕緣層 122A 122C的各層而形成的槽圖形中的插塞123A 123C。為了增加可動錘部120A的質 量的目的，可動電極部140A既可以在導電層121A的下層存在絕緣層124A，也可以在最上層 具有保護層122D。貫通多個層間絕緣層122A 122C的各層而形成的槽圖形，例如是格子狀圖形，以 格子狀形成插塞123B 123C。此外，作為插塞123A 123C的材質，比層間絕緣層122A 122C比重更大是必要條件，如果兼用於使插塞123B 123C導通的話，則使用導電材料。
在本實施方式中，基板101上的最下層的導電層121A是形成在圖7的集成電路部 20A的矽基板101上的絕緣膜124上的例如多晶矽層，其它三層的導電層121B 121D是金 屬層，例如是A1層。此外，插塞123A 123C是金屬，例如用鎢形成。在此，在層間絕緣層122A 122C的圖中Z方向上連續地形成在可動錘部120A的 各層中形成的插塞123A 123C。圖4表示可動錘部120A的橫剖面。設二維平面的正交二 軸為X方向和Y方向時，在本實施方式中，在各層中形成的插塞123A 123C，包含沿X方向 以壁狀延伸的插塞123-X、和沿Y方向以壁狀延伸的插塞123-Y，且被形成為格子狀。如此，由於本實施方式的可動錘部120A的結構，與普通的IC剖面相同，包含多個 導電層121A 121D、層間絕緣層122A 122C、和插塞123A 123C，所以能兼用集成電路 部20A的製造工序形成。而且，利用兼用集成電路部20A的製造工序形成的部件，有助於可 動錘部120A的重量增加。特別地，設計兼用IC製造工序形成的可動錘部120A，以使得在各層中形成的插 塞123A 123C可提高可動錘部120A的質量。按照上述方式，由於在各層中形成的插塞 123A 123C含有2種插塞123-X和插塞123-Y，所以能通過各插塞123X、插塞123-Y的壁 狀部分增大重量。在本實施方式中，為了進一步增加可動錘部120A的重量，形成覆蓋最上層的導電 層121D的保護層122D。為了使可動錘部120A能夠在與基板101垂直的Z方向上移動，可動錘部120A不 僅需要其側方的空隙部111，在下側也需要形成空間。為此，在可動錘部120A的最下層即導 電層121A或絕緣層124的下方，蝕刻去除矽基板101，形成第二空隙部112 (參照圖3)。再有，可動錘部120A在不形成插塞123A 123C的區域中具有上下貫通的一個或 多個貫通孔126 (參照圖1及圖2)。形成此貫通孔126作為用於通過蝕刻工藝形成空隙部 112的氣體通路。可動錘部120A由於減輕僅形成貫通孔126部分的重量，所以能在可執行 蝕刻工藝的範圍內決定貫通孔126的孔徑和數量。1.3、聯結部按照上述方式，為了在在側方形成第一空隙部111、在下方形成第二空隙部112的 區域中以能移動的方式支持可動錘部120A，而設置聯結部130A。介於固定框架部110和可 動錘部120A之間配置此聯結部130A。聯結部130A是能夠彈性變形的，以便允許可動錘部120A在圖3的錘可動方向(Z 方向)上移動。聯結部130A也和可動錘部120A相同，兼用集成電路部20A的形成工藝來 形成。在本實施方式中，聯結部130A，除絕緣層122A 122D之外，作為例如具有最上層的 導電層121D的剖面結構(即不存在導電層121A 121C和插塞123A 123C)，確保彈性。1.4、可動電極部和固定電極部本實施方式是靜電電容型加速度傳感器，如圖1 圖3所示，具有通過加速度的作 用使對置電極間的面積變化的可動電極部140A及固定電極部150A(150A1、150A2)。可動 電極部140A與可動錘部120A —體化，例如比可動錘部120A突出地形成可動電極部140A。 固定電極部150A被一體化在支持固定框架部110的基板110上。固定電極部150A也與可動錘部120A相同，兼用集成電路部20A的形成工藝來形 成。
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在本實施方式中，如圖1及3所示，在Z方向上設置2個固定電極部150A，將它們 稱為第一電極部150A1和第二電極部150A2。如圖3所示，第一電極部150A1和第二電極部 150A2由層間絕緣層122B來絕緣。在本實施方式中，由於在層間絕緣層122B中沒有形成插 塞123B，所以第一電極部150A1和第二電極部150A2由層間絕緣層122B來絕緣。此外，如 果進行另一種考慮，則可以說可動電極部140A和固定電極部150A具有插塞彼此對置的對 置區域、和插塞彼此不對置的非對置區域。再有，在第一實施方式中，相對一個可動電極部140A設置第一及第二電極部 150A1、150A2，能夠以含有可動電極部140A的可動錘部120A為基準電位(例如接地電位)。 與此相反，也可以相對一個固定電極部，在可動電極部上設置第一及第二電極部。此情況 下，可動錘部120A必須與第一電極部的通電路徑和第二電極部的通電路徑絕緣隔離。1. 5、加速度傳感器的檢測原理圖5是本實施方式的加速度傳感器模塊IOA的方框圖。MEMS部100A由可動電極 部140A和固定電極部150A構成可變電容器C。電容器C的一極(例如可動電極部)的電 位是基準電位(例如接地電位)。集成電路部20A例如包括C/V轉換電路24、模擬校正及A/D轉換電路單元26、中 央運算單元(CPU) 28及接口(I/F)電路30。但是，此結構是一個例子，並不限於此結構。例 如，CPU28能被替換成控制邏輯，此外，A/D轉換電路也可以設置在C/V轉換電路24的輸出級。如果從可動錘部120A停止的狀態對可動錘部120A作用加速度，則會對可動錘部 120A作用與加速度相反方向的力，可動 固定電極對的各對置電極面積變化。例如，如果可 動錘部120A向圖3的上方移動的話，則雖然可動電極部140A和第一電極部150A1的對置 電極面積沒有變化，但可動電極部140A和第二電極部150A2的對置電極面積變小。由於對 置電極面積和靜電電容處於比例的關係，所以由可動電極部140A和第二電極部150A2形成 的電容器C2的靜電電容值變小。相反，如果可動錘部120A向圖3的下方移動的話，則雖然 可動電極部140A和第二電極部150A2的對置電極面積沒有變化，但可動電極部140A和第 一電極部150A1的對置電極面積變小。由此，電容器Cl的靜電電容變小。如此，如果相對 一個可動電極部140A設置2個固定電極部150A1、150A2，則通過使任何一個固定電極部的 靜電電容變化，也能檢測加速度的方向。毫無疑問，按照僅進行Z方向的上或下的一方向的 檢測的方式，通過相對一個可動電極部設置一個固定電極部，就能夠檢測物理量。如上所述，如果電容器Cl、C2的電容值變化，依據Q = CV就會產生電荷的移動。 C/V轉換電路24，例如具有使用開關電容器的電荷靈敏放大器，電荷靈敏放大器通過取樣 工作及積分(放大)工作，將因電荷的移動而產生的微小的電流信號轉換為電壓信號。從 C/V轉換電路24輸出的電壓信號(S卩，由物理量傳感器檢測出的物理量信號)，通過模擬校 正及A/D轉換電路單元26接受校準處理(例如相位和信號振幅的調整等，還可以進行低通 濾波處理)後，從模擬信號轉換成數位訊號。如圖1所示，在電容Cl和電容C2上分別連接C/V轉換電路24A、24B，能在各C/V 轉換電路24A、24B的後級設計差動信號生成部15。此差動信號生成部25在對應電容Cl及 C2的電壓分別為VA、VB時，由VA-VB、VB-VA的各運算生成差動信號。當可動電極部140A 改變位置時，使如此得到的差動信號VA-VB、VB-VA雙方變化。在圖1中，通過進一步差動放大此差動信號，來生成對應加速度的大小和方向的電壓。在此，使用圖6 (A)及圖6⑶說明C/V轉換電路24 (還包含24A、24B)的結構和工 作。圖6(A)是表示使用開關電容器的電荷靈敏放大器的基本結構的圖，圖6(B)是表示圖 6(A)所示的電荷靈敏放大器的各部的電壓波形的圖。如圖6(A)所示，C/V轉換電路具有第一開關SW1及第二開關SW2(與可變電容C 一起構成輸入部的開關電容器)，運算放大器(0PA) 1，反饋電容(積分電容)Cc，用於復位反 饋電容Cc的第三開關SW3，用於取樣運算放大器(0PA) 1的輸出電壓Vc的第四開關SW4，和 保持電容Ch。如圖6 (B)所示，第一開關SW1及第三開關SW3由同相的第一時鐘控制接通/斷開， 第二開關SW2由與第一塊時鐘反相的第二時鐘控制接通/斷開。第四開關SW4在第二開關 SW2接通期間的最後短暫接通。第一開關SW1 —旦接通，就會在可變電容C的兩端施加規 定的電壓Vd,電荷會貯存在可變電容C中。此時，由於第三開關SW3是接通狀態，所以反饋 電容Cc是復位狀態(兩端短路的狀態)。接著，斷開第一開關SW1及第三開關SW3，並接通 第二開關SW2時，由於可變電容C的兩端同時變為接地電位，所以貯存在可變電容C中的電 荷就會向運算放大器(0PA)1移動。此時，為了保存電荷量，使Vd = Vc *Cc成立，因此， 運算放大器(0PA)1的輸出電壓Vc變為(C/Cc) Vd。即，電荷靈敏放大器的增益由可變電 容C的電容值和反饋電容Cc的電容值之比決定。接著，當使第四開關(取樣開關)SW4接 通時，則運算放大器(0PA)1的輸出電壓Vc由保持電容Ch來保持。保持的電壓是Vo，此Vo 為電荷靈敏放大器的輸出電壓。再有，以上說明的C/V轉換電路的結構例是一個例子，並不限於此結構。此外，在 圖1中，雖然為了便於說明，僅圖示1對可動 固定電極對，但並不限於此方式，可以按照如 圖2所示的所需的電容值增加電極對的數。1.6、製造方法參照圖7㈧ 圖7(D)，說明圖1所示的加速度傳感器模塊10A的製造方法的概況。1. 6. 1、導電層、插塞、絕緣層的形成工序圖7 (A)表示完成CMOS集成電路部200A，加速度傳感器100A未完成狀態。通過公 知的工藝製造圖7㈧所示的CMOS集成電路部20A。在圖7㈧中，首先，對基板例如P型矽半導體基板101進行表面氧化後，以通過光 刻工序構圖的氮化膜等為掩模，熱氧化場區域，形成L0C0S42。接著，形成與基板101不同 極性的例如N型阱(雜質層)40。接著，熱氧化基板101的整面，形成成為柵氧化膜的絕緣 層(例如3102膜)41。並且，在絕緣層41上沉積第一導電層的材料例如多晶矽，使用通過 光刻工序構圖的抗蝕劑膜進行蝕刻，形成第一導電層121A。此第一導電層121A與柵電極G 的形成工序同時實施。在本實施方式中，通過CVD (Chemical Vapor Deposition)以100 5000A (埃angstrom，以下相同)的膜厚形成多晶矽層(Poly-Si)，通過光刻工序進行構圖 蝕刻，形成第一導電層121A。第一導電層121A，除多晶矽外，還可用矽化物、高熔點金屬等 來形成。接著，在阱40內通過雜質注入形成源S、漏D，在它們之間形成溝道C。像這樣，在 集成電路部20A中形成N型及P型電晶體T。接著，在對此電晶體T進行布線的同時，使用此布線層，在MEMS部100A中也形成布線層。首先，在整面沉積氧化膜後，形成具有使用通過光刻工序來進行構圖的抗蝕劑膜 而形成的接觸孔的層間絕緣層122A。在此層間絕緣層122A的接觸孔中形成第一層插塞 123A，並且在層間絕緣層122A上形成與插塞123A連接的第二層導電層(本實施方式中為 第一金屬層)121B。在本實施方式中，通過利用CVD以10000 20000A的膜厚形成例如NSG、BPSG、 SOG、TEOS等材料，來形成第一層間絕緣層122A。此後，使用光刻工序構圖蝕刻第一層間絕 緣層122A，形成埋入形成第一插塞123A的埋置槽圖形。然後，利用濺射或CVD等在此埋置 槽圖形中埋入W、TiW、TiN等材料。此後，通過使用回蝕法(etching back)等去除第一層間 絕緣層122A上的導電層材料，完成第一插塞123A。也可以進行CMP (Chemical Mechanical Polishing)工序對此第一插塞123A進行平坦化。再有，例如可以順序濺射阻擋鍍層、高熔 點金屬例如鎢及覆蓋金屬(capmetal)，來形成此插塞123A。由此，可向電晶體T的柵G、源 S及漏D連接。第二導電層121B可構成為使用Ti、TiN、TiW、TaN、WN、VN、&N、NbN等作為阻擋 層，使用Al、Cu、Al合金、Mo、Ti、Pt等作為金屬層，使用TiN、Ti、非晶矽Si等作為防反射層 的多層結構。再有，關於第三、四導電層121C、121D的形成材料，也能與第二導電層121B相 同。可通過濺射以100 1000A的膜厚形成阻擋層，可通過濺射、真空蒸鍍或CVD以5000 10000A的膜厚形成金屬層，可通過濺射或CVD以100 1000A的膜厚形成防反射層。接著，形成第二層間絕緣層122B、第二插塞123B及第三導電層121C。與第一層 間絕緣層122A相同，在形成第二層間絕緣層122B後，使用光刻工序構圖蝕刻第二層間絕 緣層122B，形成埋入形成第二插塞123B的埋置槽圖形。然後，通過濺射或CVD等在此埋置 槽圖形中埋入與第一插塞123A相同的材料。此後，通過利用回蝕法等去除第二層間絕緣 層122B上的導電層材料，完成第二插塞123B。此外，也可以進行CMP (ChemicalMechanical Polishing)工序進行平坦化。此後，形成第三導電層121C。此第三導電層121C與集成電 路部20A的第二金屬布線層的形成工序同時實施。第三導電層121C的形成圖形，在對應可 動錘部120A的區域中，實質上與第二導電層121B的形成圖形是相同的。接著，形成第三層間絕緣層122C、第三插塞123C、第四導電層121D及保護層122D。 與第一、第二層間絕緣層122A、122B相同，在形成第三層間絕緣層122C後，使用光刻工序構 圖蝕刻第三層間絕緣層122C，形成埋入形成第三插塞123C的埋置槽圖形。然後，通過濺射 或CVD等在此埋置槽圖形中埋入與第一、第二插塞123A、123B相同的材料。此後，通過利用 回蝕法等去除第三層間絕緣層122C上的導電層材料，完成第三插塞123C。此外，也可以進 行CMP(Chemical Mechanical Polishing)工序進行平坦化。此第三插塞123C的平面圖形， 實質上與第二插塞123B的平面圖形是相同的。第四導電層121D與集成電路部20A的第三金屬布線層的形成工序同時實施。第四 導電層121D的形成圖形在對應可動錘部120A的區域中，實質上與第二、第三導電層121B、 121C的形成圖形是相同的。在本實施方式中，如圖3所示，第四導電層121D從對應聯結部 130A的區域引出到對應固定框架部110的區域上，能夠作為用於在集成電路部20A側進行 布線連接的布線圖形利用。由此，可動電極部140A就能通過可動錘部120A及聯結部130A 的導電層與集成電路部120A連接。如此，如果是MEMS單片電路的結構的話，則不需要用導線鍵合(wire bonding)進行連接，由於能通過布線層的圍繞進行最短地連接，所以能縮短 布線距離，減少布線電容，能提高感應精度(耐噪聲性)。例如通過CVD粘貼5000 20000A 的膜厚的PSiN、SiN、Si02等形成保護層122D。如此，能夠使用CMOS集成電路部20A的形成所需的多個導電層121A 121D、多個 層間絕緣層122A 122C、多個插塞123A 123C、和絕緣層124及保護層122D的一部分或 全部，形成MEMS部100A。在此，最下層的導電層(例如多晶矽層等)121A的下層的絕緣層 124是對應柵氧化膜41和熱氧化膜42的層。此外，在圖7㈧的階段中，由第一 第四導電層121A 121D和連接在其間的各 層的插塞123A 123C形成可動電極部140A。此外，由第三、四導電層121C、121D和插塞 123C形成第二固定電極部150A2，由第一、第二導電層121A、121B和插塞123A形成第二固 定電極部150A2。在使第一、第二固定電極部150A1、150A2電絕緣的層間絕緣層122B中不 形成插塞123B。1.6. 2、各向異性蝕刻工序圖7(B)表示第一空隙部111及貫通孔126的形成工序。在圖7(B)的工序中，形 成從保護層122D表面到達矽基板101的表面的孔(第一空隙部111及貫通孔126)。為此， 蝕刻層間絕緣層122A 122C、絕緣層124及保護層122D。此蝕刻工序為蝕刻深度(例如 4 6iim)相對孔徑D(例如liim)之比(H/D)為高尺寸比(aspect)的絕緣膜各向異性蝕 刻。通過此蝕刻，能分離出固定框架部110、可動錘部120A及聯結部130A。優選使用常規的蝕刻CMOS布線層間的層間絕緣膜的條件進行此各向異性蝕刻。 例如，通過使用CF4、CHF3等混合氣體進行乾式蝕刻就能加工。1.6. 3、各向同性蝕刻工序圖7(C)表示形成第二空隙部112的矽各向同性蝕刻工序。圖7(D)表示經過圖 7(C)的蝕刻工序完成的加速度傳感器100A。圖7(C)的蝕刻工序，利用由圖7(B)所示的蝕 刻工序形成的空隙部111及貫通孔126作為開口部，蝕刻處於可動錘部120A、聯結部130A、 可動電極部140A及固定電極部150A(150A1、150A2)下方的矽基板101，形成第二空隙部 112。作為此矽蝕刻方法，具有向配置在蝕刻室內的晶片導入蝕刻氣體方法。此蝕刻 氣體不需要進行等離子體激勵，就能進行氣體蝕刻。例如，按照特開2002-1137004評2可進 行壓力5kPa的蝕刻處理。此外，XeF2在蒸汽壓為4Torr左右，在蒸汽壓以下可進行蝕刻處 理，作為蝕刻速度可期待3 4 y m/min。此外，還能使用ICP蝕刻。例如，使用SF6和02的 混合氣體，室內壓力為1 lOOPa，如果提供約RF功率100W的話，則幾分鐘完成2 3 y m 的蝕刻。2、第二實施方式圖8是表示本發明的第二實施方式的剖面圖，示出與第一實施方式的圖3不同的 電極面結構。在圖3中，第一電極部150A1由導電層121C、121D和連接在其間的插塞123C 構成，第二電極部150A2由導電層121A、121B和連接在其間的插塞123A構成。導電層121A 是與其它的導電層121B 121D材質不同的多晶矽層，由於厚度不同，所以如果在第二電極 部150A2側含有導電層121A的話，則即使第一、第二電極部150A1、150A2分別等於例如導 電層的數，在Z方向中的長度也容易產生差異。在第二實施方式中，多晶矽層即第一導電層121A不作為固定電極部150B1、150B2
14起作用。即，在圖8中，第一電極部150B 1由導電層121D、121E和連接在其間的插塞123D 構成，第二電極部150B2由導電層121B、121C和連接在其間的插塞123B構成。於是，雖然追 加第五導電層121E、第四插塞123D及層間絕緣層122E，也容易使第一、第二電極部150B1、 150B2的Z方向長度相等。再有，在第二實施方式中，也可以相對一個固定電極部設置第一、 第二可動電極部。3、第三實施方式圖9表示本發明的第三實施方式。在圖9中對於具有與圖1相同功能的部件付與 相同符號。此模塊IOC的可動錘部120C、聯結部130C、可動電極部140C、固定電極部150C 具有與圖1不同的剖面結構。作為剖面結構不同的結果，可動電極部140C的上端處於比第 一電極部150C的上端更下方，可動電極部140C的下端處於比第二電極部150C2的下端更上方。這樣的可動電極部140C、第一電極部150C1、第二電極部150C2，如圖10所示，通過 選擇地設置形成在各層的絕緣層200上的導電層201及或形成在絕緣層200內的插塞202 就能實現。但是，在可動錘部，優選在所有的層中形成導電層及插塞，使其質量增大。如此， 可動錘部、可動電極部、固定電極部可不必是相同剖面結構，只要是能使用形成可動錘部的 疊層結構體的結構的一部分或全部即可。在圖9中，與圖1不同，當可動電極部140C位置變化時，電容Cl、C2相應地變化。 即，如果可動電極部140C向圖9的Z方向的上方移動的話，則可動電極部140C和第一電極 部150C1的對置電極面積變小，另一方面，可動電極部140C和第二電極部150C2的對置電 極面積變大。因此，電容Cl變小，相反地電容C2變大。相反地，如果可動電極部140C向圖 9的Z方向的下方移動的話，則可動電極部140C和第一電極部150C1的對置電極面積變大， 另一方面，可動電極部140C和第二電極部150C2的對置電極面積變小。因此，電容Cl變大， 相反地電容C2變小。此情況下，不需要圖1的差動信號生成部25，圖9的C/V轉換電路24C，可使用圖11 所示的差動結構的電荷靈敏放大器。在圖11所示的電荷靈敏放大器中，在輸入級設置用 於放大來自可變電容Cl的信號的第一開關電容放大器(switched capacitor amplifier) (Sffla, Sff2a, OPAla、Cca、SW3a)、和用於放大來自可變電容C2的信號的第二開關電容放大 器(SWlb、Sff2b, OPAlb, Ccb, SW3b)。而且，將運算放大器(OPA) Ia及Ib的各輸出信號(差 動信號)輸入到設置在輸出級的差動放大器(0PA2、電阻Rl R4)。其結果，從運算放大器 (OPA) 2輸出放大了的輸出信號Vo。通過使用差動放大器能得到可去除基底噪聲這樣的效^ ο4、第四實施方式接著，參照圖12，說明本發明的第四實施方式。再有，在以下的說明中僅說明第四 實施方式與第三實施方式不同的點。第四實施方式的加速度傳感器模塊IOD適用於3軸 XYZ方向的加速度傳感器模塊，與第一實施方式相同，利用晶片工藝可一體形成傳感器晶片 和IC晶片。在第四實施方式中，加速度傳感器100D具有可動錘部120D。此可動錘部120D除在與平行於基板的二維平面正交的Z方向上外，還在二維平面 上的正交二軸Χ、γ的至少一方向上能彈性變形地由聯結部130D支持。在本實施方式中，聯 結部130D沿可動錘部120D的平面上的第一、第二對角線方向a、b具有4根Z方向彈性變形部130DZ。此Z方向彈性變形部130DZ僅在Z方向上彈性變形。在沿對角線方向a的2個 Z方向彈性變形部130DZ的中途，設置具有空心部130F的環狀的a方向彈性變形部130Da。 在沿對角線方向b的2個Z方向彈性變形部130DZ的中途，同樣設置具有空心部130G的環 狀的b方向彈性變形部130Db。這些a、b方向彈性變形部130Da、130Db，通過改變空心部 130F的輪廓形狀，在a方向、b方向上變形，能使可動錘部120D在X、Y方向上移動。此可動錘部120D具有向Y方向突出的第二可動電極部140DX、和向X方向突出 的第二可動電極部140DY。此外，在支持部110(圖12中省略)中具有與第二可動電極部 140DX、140DY相對置的第二固定電極部150DX、150DY。此外，在此可動錘部120D中，與第三 實施方式的第一、第二電極部150C1、150C2相對置配置與第三實施方式同樣地形成的可動 電極部140C。當可動錘部120DX在X方向上移動時，第二固定電極150DX和第二可動電極140DX 的對置間距變化，電容變化。此外，當可動錘部120D在Y方向上移動時，一個第二固定電極 150DY和第二可動電極140DY的對置間距增大，與此對置配置的另一個第二固定電極150DY 和第二可動電極140DY的對置間距減少，兩者的電容產生差異。由於靜電電容與電極間距 離成反比，所以對應電極間距離的變化，靜電電容變化，因此與在Z方向上具有靈敏度的可 動電極部140C和固定電極部150C1、150C2同樣，能檢測X、Y方向的加速度。再有，在圖12中，由於固定電極部(第一固定電極部)150DZ、第二固定電極部 150DXU50DY都是相同電位(接地電位)，所以可動錘部120D能將對應X、Y、Z的3個電位 輸出給各個C/V轉換器24。與此相反，設可動錘部120D為固定電位，也能分別由形成在固 定電極部中的第一及第二電極部150C1、150C2和第二固定電極部150DX、150DY檢測對應X、 Y、Z的3個電位。再有，第二固定電極部140DX及第二可動電極部150DX，雖然在圖示中僅形 成了 一對，但也可以在相對置的邊上再形成一對電極對。此外，可動錘部是具有以Z方向為 法線的第一面及第二面、和聯結到第一面及第二面的第一 第四側面的長方體形狀，在圖 12中，以第二固定電極和第二可動電極為一對的電極對，雖然至少在第一側面、和與第一側 面相對置的上述第二側面上這兩方各形成1個，但也可以在第一側面上並列形成2個電極 對。再有，在此第四實施方式中，使用第一 第三實施方式的任何一個都能實施Z方 向檢測。5、第五實施方式圖13示出與圖12聯結部不同的加速度傳感器100E。支持此加速度傳感器100E 的可動錘部120E的聯結部沿X、Y具有4根Z方向彈性變形部130EZ。在沿X方向的2個 Z方向彈性變形部130EZ的中途，設置具有空心部130F的環狀的X方向彈性變形部130EX。 在沿Y方向的2個Z方向彈性變形部130EZ的中途，同樣設置具有空心部130G的環狀的Y 方向彈性變形部130EY。此情況下也與圖12同樣，能檢測X、Y、Z方向的加速度。6、第六實施方式圖14示出具有可動錘部120F的加速度傳感器100F。此可動錘部120F被分割成 外側的第一可動錘部120F1和內側的第二可動錘部120F2。第一可動錘部120F1相對支持 部110 (在圖14中省略)通過第一聯結部130F1例如能在X、Y方向上移動。第二可動錘部 120F2相對第一可動錘部120F1通過第二聯結部130F2例如能在Z方向上移動。與此相反，可以設外側的第一可動錘部120F1能在Z方向上移動，設內側的第二可動錘部120F2能在 X、Y方向上移動。第一聯結部130F1，沿X、Y方向各具有各2根合計4根的剛體130F。X方向彈性 變形部130FX在沿X方向的2個剛體130F的中途，具有空心部130G。Y方向彈性變形部 130FY在沿Y方向的2個剛體130F的中途，具有空心部130G。由僅在Z方向能彈性變形的 例如2個Z方向彈性變形部130FZ形成第二聯結部130F2。在第一可動錘部120F1中，具有向Y方向突出的第一突出可動電極部140FX、和向 X方向突出的第二突出可動電極部140FY。此外，支持部110(在圖14中省略)中具有與第 一、第二突出可動電極部140FX、140FY相對置的第一、第二突出固定電極部150FX、150FY。 與設置在第一可動錘部120F1中的固定電極部150相對置地配置設置在第二可動錘部 120F2中的第一、第二可動電極部140F1、140F2。與此相反，也可以與設置在第二可動錘部 120F1中的可動電極部相對置地配置設置在第一可動錘部120F2中的第一、第二電極部。此 情況下，也與圖12及圖13同樣，能檢測X、Y、Z方向的加速度。再有，在圖12 圖14中，也能接受多對X方向及Y方向的固定電極部和可動電極 部的配對。7、變化例再有，雖然如上所述詳細地說明了本實施方式，但本領域普通技術人員應該能容 易理解可進行實體上未脫離本發明的新規事項及效果的多種變形。因此，這樣的變化例應 該全部包含在本發明的範圍內。例如在說明書或附圖中，至少一次與更廣義或同義的不同 術語同時記載的術語，在說明書或附圖的任何部位，都能替換為此不同的術語。例如，本發明的MEMS傳感器不必僅限於適用於靜電電容型加速度傳感器，也能適 用於壓電電阻型的加速度傳感器。此外，如果是通過可動錘部的移動檢測靜電電容的變化 的物理傳感器，就能適用。例如，可適用於陀螺傳感器、壓力傳感器等。此外，不限於上述 實施例，本申請發明的MEMS傳感器還可適用於數位照相機、汽車導航系統、行動電話、移動 PC、及遊戲控制器等電子設備中。如果使用本申請發明的MEMS傳感器，特別地能獲得Z方 向的檢測靈敏度好的電子設備。
1權利要求
一種MEMS傳感器，具有支持部；可動錘部；聯結部，聯結上述支持部和上述可動錘部，並且能夠發生彈性變形；第一固定電極部，從上述支持部突出出來；以及第一可動電極部，從上述可動錘部突出出來，並且與上述第一固定電極部對置配置，在第一方向上層疊導電層和絕緣層來形成上述可動錘部，將比重比上述絕緣層大的插塞埋入上述絕緣層，上述導電層與上述第一可動電極部連接，上述第一固定電極部和上述第一可動電極部之一在上述第一方向上具有第一電極部和第二電極部。
2.根據權利要求1所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 上述第一電極部和上述第二電極部彼此電隔離。
3.一種MEMS傳感器，具有 支持部；可動錘部；聯結部，聯結上述支持部和上述可動錘部，並且能夠發生彈性變形； 第一固定電極部，從上述支持部突出出來；以及第一可動電極部，從上述可動錘部突出出來，並且與上述第一固定電極部對置配置， 在第一方向上層疊導電層和絕緣層來形成上述可動錘部， 將比重比上述絕緣層大的插塞埋入上述絕緣層， 上述導電層與上述第一可動電極部連接，上述第一固定電極部和上述第一可動電極部具有電極相互對置的對置區域和電極不 相互對置的非對置區域。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的MEMS傳感器，其特徵在於，使用上述導電層和上述絕緣層來形成上述第一固定電極部和上述第一可動電極部。
5.根據權利要求4所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 在上述第一方向上將上述插塞埋入上述絕緣層， 上述插塞是導電性部件。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 上述可動錘部具有以上述第一方向為法線的第一面，相對平行於上述第一面的第二方向、和平行於上述第一面且與該第二方向正交的第三 方向這兩個方向，線對稱地形成上述插塞。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 與上述支持部相鄰地形成集成電路部，使用上述導電層和上述絕緣層來形成上述集成電路部。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的MEMS傳感器，其特徵在於，該MEMS傳感器具有以第二固定電極部和第二可動電極部為1對的電極對，其中， 上述第二固定電極部從上述支持部突出出來，上述第二可動電極部從上述可動錘部突出出來，並且與上述第二固定電極部對置配置，上述可動錘部是具有以上述第一方向為法線的第一面及第二面、和與上述第一面及上 述第二面聯結的第一 第四側面的長方體形狀，在上述第一側面上至少形成2個上述電極對，或者，在上述第一側面和與上述第一側 面對置的上述第二側面這兩個側面上至少各形成1個上述電極對，根據2個上述電容形成部的靜電電容之差，檢測與上述第一側面及上述第二側面平行 的方向的力。
9.根據權利要求8所述的MEMS傳感器，其特徵在於，在與上述第一側面正交的上述第三側面上至少形成2個上述電極對，或者，在上述第 三側面和與該第三側面對置的第四側面這兩個側面上至少各形成1個上述電極對，根據2個上述電容形成部的靜電電容之差，檢測與上述第三側面及上述第四側面平行 的方向的力。
10.一種電子設備，裝載了權利要求1至9中任一項所述的MEMS傳感器。
全文摘要
本發明提供一種能增大在與基板垂直的方向上改變位置的可動錘部的質量，可使用CMOS工藝自由且易於製造的MEMS傳感器。一種MEMS傳感器(100A)，具有通過聯結部(130A)聯結在支持部(110)上且在Z方向上移動的可動錘部(120A)，其中，可動錘部具有疊層結構體，其包含多個導電層、在多個導電層間配置的多個層間絕緣層、及填充在貫通多個層間絕緣層的各層而形成的埋置槽圖形中且比重比層間絕緣膜更大的插塞，在各層中形成的插塞含有沿與層間絕緣層平行的二維平面的至少一軸方向形成為壁狀的壁部。可動電極部(140A)由疊層結構體形成，按照可動錘部的Z方向變位而使可動電極部(140A)和與其對置的固定電極部(150A)之間的對置面積發生改變。
文檔編號B81B7/02GK101885465SQ201010180708
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月14日 優先權日2009年5月15日
發明者高木成和 申請人:精工愛普生株式會社