CN109425757A - 物理量传感器、电子设备和移动体 - Google Patents

物理量传感器、电子设备和移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种批量生产性优异，具有高可靠性的物理量传感器、电子设备和移动体。物理量传感器(100)中，设置在凸部(18)的布线(20)(22、24)与接合部(30)形成硅化物层(31)并电连接，布线(20)(22、24)是多层膜，在覆盖凸部(18)的区域，与接合部(30)相接的层是形成硅化物层(31)的贵金属层(34)，贵金属层(34)和基地基板(10)之间是金属层(32)，在除凸部(18)外的区域，从基底基板(10)侧开始依次层叠金属层(32)、贵金属层(34)、紧贴层(36)和绝缘层(38)。

Description

物理量传感器、电子设备和移动体
技术领域
本发明涉及物理量传感器、电子设备和移动体。
背景技术
一直以来，作为检测加速度和角速度等物理量的物理量传感器，已知其具有下述构造，即、包括固定电极和可动电极，后者相对于固定电极有间隙地并排设置，并能够在固定方向上移位。
在这样的物理量传感器中，固定电极和可动电极之间的间隙根据可动电极的位移而变化，通过该间隙的变化来检测固定电极和可动电极之间产生的静电容量的变化，从而检测加速度和角速度等物理量的变化。
在专利文献1中公开了一种半导体元件(物理量传感器)，其在形成于绝缘基板(基底基板)上的布线槽内的凸部上形成布线，在凸部形成硅化物化合物，由此，具有固定电极和可动电极的硅体(传感器基板)和布线之间电连接，通过该布线向外部输出在固定电极和可动电极之间产生的静电容量的变化。
然而，在专利文献1所记载的物理量传感器中，如果与传感器基板连接的布线的厚度比必要的大，则伴随着过量的硅化物化导致的大量的原子移动，会产生空隙(柯肯达尔空洞)。因此，存在下述问题，即、由于两个基板接合时的热量和其后安装在外部基板上时的热量，导致在空隙(柯肯达尔空洞)中产生裂缝，布线断线，可靠性显著降低。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2014-16165号公报。
发明内容
本发明用于解决上述技术课题中的至少一部分课题而提出，可以通过如下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例涉及的物理量传感器，其特征在于，包括：基底基板，其具被用于形成布线的槽部，在上述槽部内具有凸部；以及传感器基板，其具备与设置于上述凸部的上述布线连接的接合部和用于检测物理量的固定电极以及可动电极，基底基板为绝缘材料，传感器基板为硅，设置于上述凸部的上述布线和上述接合部之间形成硅化物层而电连接，上述布线为多层膜，在覆盖上述凸部的区域，与上述接合部相接的层是形成硅化物层的贵金属层，上述贵金属层和上述基底基板之间的空间是金属层，在除上述凸部外的区域，从上述基底基板侧开始依次层叠上述金属层、上述贵金属层、紧贴层和绝缘层。
根据该应用例，由于设置在凸部上的布线是形成硅化物层的贵金属层和金属层的多层膜，因此，可以调整贵金属层和金属层的厚度。因此，通过增厚金属层，可以使贵金属层变薄，从而不会发生过量的硅化物化，且移动的原子少。因此，在硅化物层中不会产生空隙，因而不易产生裂缝，能够提高传感器基板和布线之间的电连接的可靠性。因此，能够获得具有高可靠性的物理量传感器。
[应用例2]在上述应用例所记载的物理量传感器中，优选上述贵金属层的厚度为10nm以上200nm以下。
根据本应用例，由于贵金属层的厚度为10nm以上，因此，能够形成充分的连续膜，并能够确保传感器基板和布线之间的电连接。另外，由于贵金属层的厚度为200nm以下，因此，难以产生由于过量的硅化物化导致的空隙，且难以发生凸部的角部的断线，并且通过硅化物层，能够确保传感器基板和布线之间的电连接。
[应用例3]在上述应用例所记载的物理量传感器中，优选上述贵金属层由Ru、Pt、Pd、Ir、Rh、Os中的一种或多种材料构成。
根据本应用例，由于贵金属层由Ru、Pt、Pd、Ir、Rh、Os中的一种或多种材料构成，因此，能够形成传感器基板和硅化物层，能够将传感器基板和布线电连接。
[应用例4]在上述应用例的物理量传感器中，优选上述绝缘层由SiO2、SiOF、SiOC、SiON、SiH、HfO2、Al2O3、La2O3、TiO2、Ta2O5、DLC(类金刚石碳膜)中的一种或多种材料构成。
根据本应用例，绝缘层由SiO2、SiOF、SiOC、SiON、SiH、HfO2、Al2O3、La2O3、TiO2、Ta2O5、DLC(类金刚石碳膜)中的一种或多种材料构成，因此，能够防止异物粘附到布线上导致布线和固定电极之间的短路。
[应用例5]在上述应用例所记载的物理量传感器中，优选上述紧贴层由Ti、TiW、W、TiN、Ta、TaW、TaN、Ni和Co中的一种或多种材料构成。
根据本应用例，由于紧贴层由Ti、TiW、W、TiN、Ta、TaW、TaN、Ni和Co中的一种或多种材料构成，因此，绝缘层和贵金属层之间的紧贴性提高，能够减少由于在将基板彼此接合时或安装在外部基板上时产生的热量而引起的绝缘层的剥离。
[应用例6]在上述应用例描述的物理量传感器中，优选上述绝缘层为两层。
根据本应用例，由于绝缘层具有两层，因此当通过蚀刻形成传感器基板时，能够提高耐蚀刻性。另外，通过使用材质不同的两个绝缘层，能够缓和绝缘层的残余应力，减小基板的翘曲。
[应用例7]本应用例涉及的电子设备，其特征在于包括上述应用例所记载的物理量传感器。
根据本应用例，通过对电子设备活用具有高检测灵敏度的物理量传感器，能够提供更高性能的电子设备。
[应用例8]本应用例涉及的移动体，其特征在于具备上述应用例所记载的物理量传感器。
根据本应用例，通过对移动体活用具有高检测灵敏度的物理量传感器，能够提供更高性能的移动体。
附图说明
图1是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的简要构造的俯视图。
图2是示意性地示出图1中的A-A线的截面的截面图。
图3是图2中的B部的截面的放大图。
图4是示意性地示出图1中的C-C线的截面的截面图。
图5是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的制造工序的截面图。
图6是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的制造工序的截面图。
图7是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的制造工序的截面图。
图8是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的制造工序的截面图。
图9是示意性地示出第二实施方式的物理量传感器的截面图。
图10是本发明的实施方式的电子设备的功能框图。
图11是示意性地示出本发明的实施方式的电子设备的一例即智能手机的外观的俯视图。
图12是示意性地示出本发明的实施方式的电子设备的一例即可穿戴设备的外观的俯视图。
图13是示意性地示出本发明的实施方式的移动体的俯视图。
符号说明
2...空隙；10...基底基板；11...第一表面；12...第二表面；13...凹部；14...槽部；14a...底面；15...槽部；15a...底面；16...槽部；16a...底面；18...凸部；20、22、24...布线；30...接合部；31...硅化物层；32...金属层；34...贵金属层；36...紧贴层；38...绝缘层；50、52、54...连接端子；60...盖体；62...空腔；80...传感器基板；80b...第三表面；81...第一固定部；82...第二固定部；84...第一连接部；84a、84b...梁；85...第二连接部；85a、85b...梁；86...可动部；87...作为可动电极的可动电极部；88...作为固定电极的第一固定电极部；89...作为固定电极的第二固定电极部；100、100a...物理量传感器；1000...电子设备；1100...移动体；D1...深度；D2...厚度(高度)；T...厚度。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。在下面所示的每个附图中，为使各个构成元素足够大以在图上能够识别，有时使得各个构成元素的尺寸和比例不同于实际构成元素。
<第一实施方式>
[物理量传感器的构造]
首先，参照图1至图4，对第一实施方式的物理量传感器100进行说明。
图1是是示意性地示出第一实施方式的物理量传感器的简要构造的俯视图。图2是示意性地示出图1中的A-A线的截面的截面图。图3是图2中的B部的截面的放大图。图4是示意性地示出图1中的C-C线的截面的截面图。另外，为方便起见，图1以透视方式图示出了盖体60。另外，在图2中，省略了金属层32、贵金属层34、紧贴层36和绝缘层38。而且，在下面示出的图1至4和图5至9中，X轴、Y轴和Z轴作为彼此正交的三个轴而示出。
在下文中，对物理量传感器100是用于检测水平方向(X轴方向)上的加速度的加速度传感器的情况进行说明。
如图1至图4所示，物理量传感器100被构成为包括基底基板10、传感器基板80以及盖体60。基底基板10具有由金属层32和贵金属层34构成的多层膜的布线20、22、24、紧贴层36、绝缘层38和连接端子50、52、54。传感器基板80具有：接合部30、硅化物层31、固定部81、82、连接部84、85、可动部86、作为可动电极的可动电极部87、作为固定电极的第一固定电极部88和第二固定电极部89。
基底基板10的材质例如是绝缘材料，具体而言是玻璃等。如图2所示，基底基板10具有第一表面(具体为上表面)11和与第一表面11相反的相反侧的第二表面(具体地为下表面)12。在图示的例子中，第一表面11朝向+Z轴方向，第二表面12朝向-Z轴方向。在第一表面11上设置凹部13。在第一表面11上进一步设置槽部14、15和16。
传感器基板80的可动部86和可动电极部87配置在凹部13的上方(+Z轴方向侧)。凹部13允许可动部86以及可动电极部87在期望的方向上移动而不受基底基板10阻挡。凹部13的平面形状(从Z轴方向观察时的形状)没有特别限定，但在图1所示的例子中为矩形。
如图1所示，槽部14在俯视时(从Z轴方向观察)以沿着凹部13的外周的方式设置。槽部14从由基底基板10和盖体60包围的空腔62的内侧向外侧延伸。槽部14例如具有与布线20以及连接端子50的平面形状对应的平面形状。
槽部15在俯视时沿着凹部13的外周设置。在图1所示的例子中，槽部15以包围槽部14的方式设置在槽部14的外侧。槽部15从空腔62的内侧延伸到外侧。槽部15例如具有与布线22以及连接端子52的平面形状对应的平面形状。
槽部16从空腔62的内侧延伸到外侧。槽部16例如具有与布线24以及连接端子54的平面形状对应的平面形状。
另外，在槽部14、15、16内设置多个凸部18，设置在凸部18上的布线20、22、24和传感器基板80之间通过硅化物层31电连接。
布线20、22、24设置在槽部14、15、16内以及设置于槽部14、15、16内的凸部18上。
布线20设置在槽部14内。更具体而言，布线20由金属层32和贵金属层34构成，设置在槽部14的底面(划定为槽部14的基底基板10的表面)14a上。如图3所示，在设置于槽部14内的凸部18上，布线20经由接合部30的硅化物层31而与传感器基板80的第一固定电极部88电连接。
布线22设置在槽部15内。更具体而言，布线22由金属层32和贵金属层34构成，并设置在槽部15的底面15a上。在设置于槽部15内的凸部18上，布线22经由接合部30的硅化物层31而与传感器基板80的第二固定电极部89电连接。
布线24设置在槽部16内。更具体而言，布线24由金属层32和贵金属层34构成，并设置在槽部16的底面16a上。如图4所示，在设置于槽部16内的凸部18上，布线24经由接合部30的硅化物层31而与传感器基板80的第一固定部81电连接。
布线20、22、24的厚度(Z轴方向的尺寸)例如为20nm以上1μm以下，金属层32的厚度例如为10nm以上800nm以下，贵金属层34的厚度例如在10nm以上200nm以下。通过将贵金属层34的厚度设定为10nm以上，能够形成充分的连续膜，并能够确保传感器基板80和布线20、22、24之间的电连接。此外，通过将贵金属层34的厚度设定为200nm以下，能够使得难以形成过度硅化物化导致的空隙，且能够使凸部18的角部的断线难以发生，从而能够充分确保传感器基板80和布线20、22、24之间的电连接。
布线20、22、24的材质中，金属层32的材质例如是ITO(氧化铟锡)、FTO(氟掺杂氧化锡)、掺杂Ga的ZnO、Al、Au、Pt、Ti、W、Cr等。贵金属层34的材质例如是Ru、Pt、Pd、Ir、Rh、Os中的一种或多种材料。因此，能够形成传感器基板80和硅化物层31，能够使传感器基板80的接合部30与布线20、22、24的贵金属层34之间电连接。
硅化物层31设置在传感器基板80的接合部30和布线20、22、24之间，将传感器基板80的接合部30和布线20、22、24连接。更具体而言，硅化物层31设置在第一固定电极部88的接合部30和布线20之间、第二固定电极部89的接合部30和布线22之间、以及第一固定部81在接合部30和布线24之间。
硅化物层31通过使传感器基板80的接合部30的硅(成为传感器基板80的硅基板80a的硅)和布线20、22、24的贵金属层34反应而形成。更具体而言，在设传感器基板80的硅基板80a(参见图8)和基底基板10之间为阳极接合时，由于硅基板80a的接合部30的硅与贵金属层34反应而形成硅化物层31。硅化物层31的厚度没有特别限定，可以根据贵金属层34的厚度或阳极接合的条件(温度、时间)等而适当决定，例如为10nm以上200nm以下。
紧贴层36以覆盖布线20、22、24的一部分的方式设置。更具体而言，紧贴层36如图3所示设置为覆盖覆盖着凸部18的区域，或如图4所示覆盖布线20、22、24。紧贴层36的材质例如是Ti、TiW、W、TiN、Ta、TaW、TaN、Ni、Co中的一种或多种材料等。紧贴层36能够提高布线20、22、24中的贵金属层34和绝缘层38之间的紧贴性，能够减少在将基板彼此接合时或在安装至外部基板上时产生的热量所导致的绝缘层38的剥离。另外，紧贴层36的厚度例如为10nm以上200nm以下。
绝缘层38被设置为覆盖紧贴层36。更具体地，绝缘层38以避开覆盖凸部18的区域或避开配置连接端子50、52、54的区域的方式层叠在紧贴层36上。绝缘层38的材质例如为SiO2、SiOF、SiOC、SiON、SiH、HfO2、Al2O3、La2O3、TiO2、Ta2O5、DLC(类金刚石碳膜)中的一种或多种材料等。绝缘层38能够防止异物粘附到布线20和22上而导致布线20、22与固定电极之间短路。另外，绝缘层38的厚度例如为10nm以上300nm以下。
因此，在设置在槽部14、15、16中的凸部18中，如图3所示，在覆盖凸部18的区域中，与接合部30相接的层是形成硅化物层31的贵金属层34，贵金属层34和基底基板10之间是金属层32。此外，在凸部18以外的区域中，从基底基板10侧依次层叠金属层32、贵金属层34、紧贴层36和绝缘层38。
连接端子50、52、54分别设置在槽部14、15、16内。连接端子50、52、54分别与布线20、22、24连接。因此，连接端子50与第一固定电极部88电连接。连接端子52与第二固定电极部89电连接。连接端子54与第一固定部81电连接。
连接端子50、52、54在俯视图中设置在与盖体60不重叠的位置(空腔62的外侧)。连接端子50、52、54的材质例如与布线20、22、24相同。
盖体60放置(接合)在基底基板10上(在第一表面11上)。盖体60具有容器状的形状，通过与基底基板10接合，能够形成空腔62。例如，图4中所示的绝缘层38和盖体60之间的间隙2(槽部16中的间隙)可以通过粘接部件(图中没有示出)等填充，在这种情况下，空腔62可以密封在惰性气体(例如氮气)气氛中。
盖体60的材质例如是硅、玻璃等。接合盖体60和基底基板10的方法没有特别限定，例如在基底基板10的材质为玻璃，盖体60的材质为硅的情况下，可以将基底基板10和盖体60之间进行阳极接合。
传感器基板80被支撑在基底基板10(第一表面11)上。传感器基板80容纳在空腔62中。传感器基板80的材质是通过掺杂磷和硼等杂质而赋予导电性的硅。
传感器基板80的可动部86根据X轴方向的加速度的变化，在使连接部84、85弹性变形的同时，在X轴方向(+X轴方向或-X轴方向)上移位。通过这样的移位，可动电极部87与第一固定电极部88之间的间隙以及可动电极部87与第二固定电极部89之间的间隙的大小发生变化。也就是说，随着这样的移位，可动电极部87和第一固定电极部88之间的静电容量以及可动电极部87和第二固定电极部89之间的静电容量的大小会改变。物理量传感器100能够基于这些静电容量的变化来检测X轴方向的加速度。
第一固定部81和第二固定部82接合到基底基板10的第一表面11上。在图1所示的例子中，固定部81、82在俯视时以跨越凹部13的外周缘的方式设置。固定部81和82的平面形状是例如矩形。
第一固定部81设置成跨在槽部16上。在图1所示的例子中，第一固定部81的一部分与槽部16重叠。如图4所示，第一固定部81经由硅化物层31和布线24电连接至连接端子54。
如图1所示，可动部86设置在第一固定部81与第二固定部82之间。在图1所示的例子中，可动部86的平面形状是具有沿着X轴的长边的矩形。
连接部84、85连接可动部86和固定部81、82。更具体而言，第一连接部84连接可动部86和第一固定部81之间，第二连接部85连接可动部86和第二固定部82之间。连接部84、85具有期望的弹簧常数，且被构成能够使可动部86在X轴方向上移位。在图1所示的例子中，第一连接部84由具有在Y轴方向上往复移动的同时沿X轴方向延伸的形状的两个梁84a和84b构成。同样地，第二连接部85由具有在Y轴方向上往复移动的同时沿X轴方向延伸的形状的两个梁85a和85b构成。
作为可动电极的可动电极部87与可动部86连接。可动电极部87设置于可动部86。可动电极部87设置有多个。可动电极部87从可动部86向+Y轴方向及-Y轴方向突出，并在X轴方向上排列成梳齿状。
作为固定电极的固定电极部88、89设置在基底基板10上，且配置为面对可动电极部87。固定电极部88、89的一端作为固定端与基底基板10的第一表面11接合，另一端作为自由端向可动部86侧延伸。固定电极部88、89分别设置有多个。固定电极部88、89在X轴方向上交替排列成梳齿状。固定电极部88、89隔开一定间隔地与可动电极部87相对而设置。在图1所示的例子中，第一固定电极部88配置于可动电极部87的一侧(-X轴方向侧)，第二固定电极部89配置于另一侧(+X轴方向侧)。例如，第一固定电极部88的和可动电极部87相对的面积与第二固定电极部89的与可动电极部87相对的面积相同。
第一固定电极部88设置成跨在槽14、15上。在图1所示的例子中，第一固定电极部88与槽部14、15交叉。第一固定电极部88经由硅化物层31以及布线20与连接端子50电连接。
第二固定电极部89设置成跨在槽14、15上。在图1所示的例子中，第二固定电极部89与槽14、15交叉。第二固定电极部89经由硅化物层31以及布线22与连接端子52电连接。第二固定电极部89与第一固定电极部88电分离。
固定部81、82、连接部84、85、可动部86和可动电极部87一体地设置。固定部81、82、固定电极部88、89与基底基板10接合的方法没有特别限定，例如在基底基板10的材质为玻璃的情况下，固定部81、82以及固定电极部88、89和基底基板10之间通过阳极接合而接合。
在物理量传感器100中，通过使用连接端子50、54，能够测量可动电极部87与第一固定电极部88之间的静电容量。此外，在物理量传感器100中，通过使用连接端子52、54，能够测量可动电极部87与第二固定电极部89之间的静电容量。如上所述，在物理量传感器100中，可以分别测量可动电极部87与第一固定电极部88之间的静电容量以及可动电极部87与第二固定电极部89之间的静电容量，并基于这些测量结果，高精度地检测物理量(加速度)。
更具体而言，通过监视可动电极部87与第一固定电极部88之间的静电容量以及可动电极部87与第二固定电极部89之间的静电容量，并进行差动检测，能够高精度检测加速度。
另外，在以上描述中，已将物理量传感器100作为用于检测X轴方向的加速度的加速度传感器进行了说明，但本发明的物理量传感器100也可以是用于检测Y轴方向的加速度的加速度传感器，或者可以是用于检测铅垂方向(Z轴方向)的加速度的加速度传感器。此外，本发明的物理量传感器100不限于加速度传感器，可以是例如用于检测角速度的陀螺仪传感器。
根据第一实施方式的物理量传感器100，例如，具有下述特征。
根据物理量传感器100，由于设置在凸部18上的布线20、22、24是形成硅化物层31的贵金属层34和金属层32的多层膜，因此，能够调整贵金属层34和金属层32的厚度。因此，通过使金属层32变厚，能够减薄贵金属层34，因而不会发生过量的硅化物化，移动的原子少。因此，在硅化物层31中不会产生空隙，因而难以发生破裂，能够提高传感器基板80与布线20、22、24之间的电连接的可靠性。另外，由于能够使金属层32变厚，因此，能够降低凸部18的角部的断线的发生，提高传感器基板80与布线20、22、24的电连接的可靠性。此外，由于绝缘层38经由紧贴层36形成在贵金属层34上，因此，能够提高绝缘层38和贵金属层34之间的紧贴性，减少基板彼此接合时或安装在外部基板上时产生的热量所导致的绝缘层38的剥离。因此，能够获得具有高可靠性的物理量传感器100。
此外，由于贵金属层34的厚度例如为10nm以上200nm以下，且贵金属层34的厚度为10nm以上，因此，能够形成充分的连续膜，并能够确保传感器基板80与布线20、22和24的电连接。另外，由于贵金属层34的厚度为200nm以下，因此难以出现因过度硅化物化而导致的空隙，且难以发生凸部18的角部的断线，并且经由硅化物层31，能够确保传感器基板80与布线20、22和24之间的电连接。
[物理量传感器的制造方法]
接下来，将参照图5至图8对第一实施方式的物理量传感器100的制造方法进行说明。图5至图8是示意性示出第一实施方式的物理量传感器100的制造工序的截面图，对应于图3。
如图5所示，准备设置有凹部13、槽部14、15、16以及凸部18(参照图2、图4)的基底基板10。凹部13、槽部14、15、16以及凸部18通过例如光刻技术和蚀刻技术形成。
如图6所示，首先，在槽部14、15和16中，分别依金属层32和贵金属层34的次序成膜形成布线20、22和24。金属层32和贵金属层34例如通过溅射法或CVD(化学气相沉积)法等的成膜、光刻技术和蚀刻技术的图案化以及剥离法等的形成方法形成。另外，金属层32的厚度例如为10nm以上800nm以下，贵金属层34的厚度T例如为10nm以上200nm以下。
接着，按照紧贴层36和绝缘层38的顺序，在布线20、22、24上成膜形成紧贴层36和绝缘层38。紧贴层36和绝缘层38通过例如溅射方法或CVD方法的成膜、以及光刻技术和蚀刻技术的图案化来形成。另外，紧贴层36的厚度例如为10nm以上200nm以下，绝缘层38的厚度例如为10nm以上300nm以下。
接下来，如图7所示，去除覆盖凸部18的区域中的绝缘层38以及形成连接端子50、52和54(参见图1)的区域中的绝缘层38。去除绝缘层38通过光刻技术和蚀刻技术进行。
其中，在凸部18上，与传感器基板80的接合部30相对的位置的贵金属层34被形成为从基底基板10的第一表面11向上方(+Z轴方向侧)突出。即，以凸部18的厚度(高度)、金属层32的厚度以及贵金属层34的厚度的合计厚度(高度)D2大于槽部14的深度D1的方式，形成金属层32和贵金属层34。另外，槽部15的凸部18以及槽部16的凸部18具有相同的构成。通过这样的构成，在将传感器基板80接合于基底基板10时，能够使凸部18上的贵金属层34与传感器基板80的接合部30中的硅可靠地接触，并能够在传感器基板80的接合部30上形成硅化物层31。
接下来，分别在布线20、22和24上形成连接端子50、52和54(参见图1)。连接端子50、52和54例如，以和布线20、22和24相同的方法形成。
如图8所示，准备硅基板80a，将硅基板80a载置在基底基板10上，使贵金属层34与硅基板80a的接合部30接触。接着，接合基底基板10和硅基板80a。更具体而言，将基底基板10的第一表面11与硅基板80a的第三表面(在图示的例子中为朝向-Z轴方向的表面)80b进行阳极接合。在该阳极接合期间，硅基板80a的接合部30处的硅扩散到贵金属层34内，且贵金属层34扩散到硅基板80a的接合部30。于是，硅基板80a的接合部30的硅与贵金属层34的例如Pt(铂)反应，从而能够形成硅化物层(硅化铂层)31。
图2和图3所示，通过例如研磨机将硅基板80a研磨以形成薄膜，然后将其图案化为期望的形状以形成传感器基板80。图案化通过光刻技术和蚀刻技术(干法蚀刻)进行，作为更具体的蚀刻技术，可以使用博施(Bosch)蚀刻法。在该工序中，通过对硅基板80a图案化(蚀刻)，能够将固定部81、82、连接部84、85、可动部86和可动电极部87一体地形成。
如图2所示，将盖体60接合于基底基板10，将传感器基板80收容在由基底基板10和盖体60形成的空腔62内。基底基板10和盖体60之间的接合，使用例如阳极接合或粘接剂等来进行。通过在惰性气体气氛中执行该工序，能够使用惰性气体填充空腔62。
通过上述工序，能够制造第一实施方式的物理量传感器100。
<第二实施方式>
接下来，参照图9，对第二实施方式的物理量传感器100a进行说明。
图9是示意性地示出第二实施方式的物理量传感器100a的简要构造的截面图，对应于图3。以下，在第二实施方式的物理量传感器100a中，对与第一实施方式的物理量传感器100的例子的不同点进行说明，对于相同点则省略说明。
物理量传感器100中，如图3所示，绝缘层38由一层构成。另一方面，在物理量传感器100a中，如图9所示，绝缘层39由两层构成。
绝缘层39通过在紧贴层36上层叠第一绝缘层38a和第二绝缘层38b而设置。通过以双层结构形成绝缘层39，当以蚀刻法形成传感器基板80时，能够提高耐蚀刻性能。另外，通过组合具有不同材质的第一绝缘层38a和第二绝缘层38b，能够缓和第一绝缘层38a和第二绝缘层38b之间的残余应力，由此能够减少基底基板10的翘曲。
根据物理量传感器100a，由于绝缘层39由第一绝缘层38a和第二绝缘层38b这两层形成，因此，当通过蚀刻法形成传感器基板80时，能够提高耐蚀刻性能。另外，通过使绝缘层39为使用不同材质的第一绝缘层38a和第二绝缘层38b的两层，能够缓和绝缘层39的残余应力，并能够减小基底基板10的翘曲。
[电子设备]
接下来，将参照附图描述本实施方式的电子设备1000。图10是本实施方式的电子设备1000的功能框图。
电子设备1000包括本发明的物理量传感器100、100a。在下文中，将描述包括本发明的物理量传感器100的情况。
电子设备1000还被构成为包括运算处理器(CPU)1020、操作部1030、ROM(只读存储器)1040、RAM(随机存取存储器)1050、通信部1060和显示部1070。另外，本实施方式的电子设备1000可以被构成为省略或改变图10中的一部分构成要素(各部件)或添加其他构成要素。
运算处理器1020根据存储在ROM1040等中的程序执行各种计算处理和控制处理。更具体而言，运算处理器1020进行下述处理，即、基于物理量传感器100的输出信号或来自操作部1030的操作信号的各种处理；为执行与外部装置的数据通信而控制通信部1060的处理；以及向显示部1070发送用于显示各种信息的显示信号的处理等。
操作部1030是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户的操作相对应的操作信号输出到运算处理器1020。
ROM1040存储运算处理器1020执行各种计算处理和控制处理所需的程序或数据等。
RAM1050被用作运算处理器1020的工作区域，暂时存储下述数据或结果，即：从ROM1040读取的程序和数据；从物理量传感器100输入的数据；从操作部1030输入的数据；运算处理器1020根据各种程序执行的计算结果等。
通信部1060执行用于在运算处理器1020和外部装置之间建立数据通信的各种控制。
显示部1070是由LCD(液晶显示器)等构成的显示装置，基于从运算处理器1020输入的显示信号来显示各种信息。在显示部1070上可以设置作为操作部1030发挥功能的触摸面板。
作为这样的电子设备1000，可以考虑各种电子设备，例如：个人计算机(例如，移动型个人计算机、膝上型个人计算机、平板型个人计算机)、智能手机或便携式电话等移动终端、数码相机、喷墨式吐出设备(例如，喷墨打印机)、路由器或交换机等存储区域网络设备、局域网设备、移动终端基站设备、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本(包括通信功能)、电子辞典、计算器、电子游戏机、游戏控制器、文字处理器、工作站、可视电话、用于防止犯罪的电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如，电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼探测器、各种测量仪器、仪表类(例如，用于车辆、飞机和船只的仪表类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动跟踪器、动作跟踪器、运动控制器、PDR(行人位置方位测量)等。
图11是示出电子设备1000的一例即智能手机的外观的一例的图。电子设备1000的智能手机具备作为操作部1030的按钮、作为显示部1070的LCD。
图12是表示电子设备1000的一例即腕戴式便携设备(可穿戴设备)的外观的一例的图。电子设备1000的可穿戴设备包括作为显示部1070的LCD。在显示部1070上可以设置作为操作部1030发挥功能的触摸面板。
另外，电子设备1000的便携式设备例如包括GPS接收器(全球定位系统)等的位置传感器，能够测量用户的移动距离和移动轨迹。
[移动体]
接着，参照附图对本实施方式的移动体1100进行说明。图13是示意性地示出本实施方式的移动体1100的汽车的俯视图。
本实施方式的移动体1100包括本发明的物理量传感器100、100a。以下，对包括本发明的物理量传感器100的移动体1100进行说明。
本实施方式的移动体1100还包括：发动机系统、制动系统、无钥匙进入系统等执行各种控制的控制器1120、控制器1130、控制器1140、电池1150和备用电池1160。另外，在本实施方式的移动体1100中，可以省略或改变图13中所示的构成要素(各部件)的一部分，或者可以添加其他构成要素。
这样的移动体1100，可考虑各种移动体，例如，可列举出汽车(包括电动汽车)、喷气机或直升机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
上述实施方式和变形例仅仅是示例，本发明不限于此。例如，也可以适当组合各实施方式和各变形例。
本发明包括与实施方式中描述的构成基本相同的构成(例如，功能、方法和结果相同的构成、或者目标和效果相同的构成)。此外，本发明包括替换实施方式中说明的构成的非必要部分的构成。此外，本发明包括能够实现与实施方式中说明的构成相同的作用效果的构成，或者能够实现相同目的的构成。此外，本发明包括将已知技术添加到实施方式中说明的构成中之后的构成。

Claims (8)

1.一种物理量传感器，其特征在于，包括：
基底基板，其具备用于形成布线的槽部，在所述槽部内具有凸部；以及
传感器基板，其具备与设置于所述凸部的所述布线连接的接合部和用于检测物理量的固定电极以及可动电极，
基底基板为绝缘材料，传感器基板为硅，
设置于所述凸部的所述布线和所述接合部之间形成硅化物层而电连接，
所述布线为多层膜，
在覆盖所述凸部的区域中，与所述接合部相接的层是形成硅化物层的贵金属层，所述贵金属层和所述基底基板之间的空间是金属层，
在除所述凸部外的区域中，从所述基底基板侧开始依次层叠所述金属层、所述贵金属层、紧贴层和绝缘层。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，所述贵金属层的厚度为10nm以上200nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其特征在于，所述贵金属层由Ru、Pt、Pd、Ir、Rh、Os中的一种或多种材料构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述绝缘层由SiO2、SiOF、SiOC、SiON、SiH、HfO2、Al2O3、La2O3、TiO2、Ta2O5、类金刚石碳膜中的一种或多种材料构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述紧贴层由Ti、TiW、W、TiN、Ta、TaW、TaN、Ni和Co中的一种或多种材料构成。
6.根据权利要求5所述的物理量传感器，其特征在于，所述绝缘层为两层。
7.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的物理量传感器。
8.一种移动体，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的物理量传感器。
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Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10207130A1 (de) * 2002-02-20 2003-09-11 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Bauelements sowie Bauelement mit einer Metallschicht und einer Isolationsschicht
CN1480733A (zh) * 2002-07-26 2004-03-10 ���µ繤��ʽ���� 采用掺杂半导体层作为布线的半导体加速度传感器
WO2008136316A1 (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Alps Electric Co., Ltd. 積層基板構造体及びその製造方法
CN101317262A (zh) * 2005-11-25 2008-12-03 松下电工株式会社 传感器装置及其制造方法
US20090267165A1 (en) * 2005-11-25 2009-10-29 Takafumi Okudo Wafer level package structure, and sensor device obtained from the same package structure
US20090289315A1 (en) * 2005-12-20 2009-11-26 Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor sensor and manufacturing method of sensor body for semiconductor sensor
CN101830426A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 精工爱普生株式会社 微机电传感器、其制造方法以及电子设备
CN102445197A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 精工爱普生株式会社 传感器装置、运动传感器、以及电子设备
JP2012103112A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Alps Electric Co Ltd 物理量センサ及びその製造方法
US20120267150A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-25 Seiko Epson Corporation Functional element, sensor element, electronic apparatus, and method for producing a functional element
JP2013052449A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Alps Electric Co Ltd Ｍｅｍｓセンサ
JP2014016165A (ja) * 2012-07-05 2014-01-30 Seiko Epson Corp 半導体素子および電子機器
US20140131888A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Method for producing an electrical feedthrough in a substrate, and substrate having an electrical feedthrough
US20140291010A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Seiko Epson Corporation Package, electronic device, method of manufacturing electronic device, electronic apparatus, and moving object
CN105280263A (zh) * 2014-07-24 2016-01-27 佳能株式会社 结构体、其制造方法和塔尔博干涉仪
CN106915138A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 株式会社日本显示器 层叠膜、电子元件、印刷基板及显示装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5750867B2 (ja) 2010-11-04 2015-07-22 セイコーエプソン株式会社 機能素子、機能素子の製造方法、物理量センサーおよび電子機器
JP6171446B2 (ja) 2013-03-22 2017-08-02 セイコーエプソン株式会社 機能素子、センサー素子、電子機器及び移動体

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10207130A1 (de) * 2002-02-20 2003-09-11 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Bauelements sowie Bauelement mit einer Metallschicht und einer Isolationsschicht
CN1480733A (zh) * 2002-07-26 2004-03-10 ���µ繤��ʽ���� 采用掺杂半导体层作为布线的半导体加速度传感器
CN101317262A (zh) * 2005-11-25 2008-12-03 松下电工株式会社 传感器装置及其制造方法
US20090267165A1 (en) * 2005-11-25 2009-10-29 Takafumi Okudo Wafer level package structure, and sensor device obtained from the same package structure
US20090289315A1 (en) * 2005-12-20 2009-11-26 Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor sensor and manufacturing method of sensor body for semiconductor sensor
WO2008136316A1 (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Alps Electric Co., Ltd. 積層基板構造体及びその製造方法
CN101830426A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 精工爱普生株式会社 微机电传感器、其制造方法以及电子设备
CN102445197A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 精工爱普生株式会社 传感器装置、运动传感器、以及电子设备
JP2012103112A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Alps Electric Co Ltd 物理量センサ及びその製造方法
US20120267150A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-25 Seiko Epson Corporation Functional element, sensor element, electronic apparatus, and method for producing a functional element
JP2013052449A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Alps Electric Co Ltd Ｍｅｍｓセンサ
JP2014016165A (ja) * 2012-07-05 2014-01-30 Seiko Epson Corp 半導体素子および電子機器
US20140131888A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Method for producing an electrical feedthrough in a substrate, and substrate having an electrical feedthrough
US20140291010A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Seiko Epson Corporation Package, electronic device, method of manufacturing electronic device, electronic apparatus, and moving object
CN105280263A (zh) * 2014-07-24 2016-01-27 佳能株式会社 结构体、其制造方法和塔尔博干涉仪
CN106915138A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 株式会社日本显示器 层叠膜、电子元件、印刷基板及显示装置

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