CN117330057A - 惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置 - Google Patents

惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117330057A
CN117330057A CN202310771783.2A CN202310771783A CN117330057A CN 117330057 A CN117330057 A CN 117330057A CN 202310771783 A CN202310771783 A CN 202310771783A CN 117330057 A CN117330057 A CN 117330057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide film
semiconductor layer
insulating film
inertial sensor
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310771783.2A
Other languages
English (en)
Inventor
泷泽照夫
上野和纪
后藤大树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN117330057A publication Critical patent/CN117330057A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
    • H01L21/02323—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67138—Apparatus for wiring semiconductor or solid state device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76262—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using selective deposition of single crystal silicon, i.e. SEG techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • H01L21/76831—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
    • G01P2015/0871—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using stopper structures for limiting the travel of the seismic mass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明提供惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置，可靠性高。惯性传感器具有：基板；绝缘膜，其设置于所述基板的主面；第1半导体层和第2半导体层，它们设置于所述绝缘膜的与所述基板相反侧的面；第1氧化膜，其设置于所述第1半导体层的靠所述第2半导体层侧的第1侧面；第2氧化膜，其设置于所述第2半导体层的靠所述第1半导体层侧的第2侧面；平坦化绝缘膜，其填埋于所述第1氧化膜和所述第2氧化膜的上方、以及所述第1氧化膜和所述第2氧化膜之间；以及布线，其设置在所述平坦化绝缘膜上，与所述第2半导体层电连接。

Description

惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置
技术领域
本发明涉及惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置。
背景技术
在专利文献1中记载了一种角速度传感器，其在作为半导体基板的硅基板上形成有绝缘体填充用沟槽，并通过被填充于绝缘体填充用沟槽中的绝缘体而使例如固定电极与其根部处的外周部电分离。另外，在专利文献2中记载了一种半导体装置，其在硅基板形成有绝缘分离沟槽，在绝缘分离沟槽的侧壁形成有侧壁绝缘膜，在形成有侧壁绝缘膜的绝缘分离沟槽内填充有作为导电性材料的填埋多晶硅。
专利文献1：日本特开平11-248733号公报
专利文献2：日本特开2003-45988号公报
然而，在专利文献1所记载的角速度传感器中应用了专利文献2所记载的技术的情况下，由于在固定电极与其根部处的外周部之间、即由沟槽所分离的半导体之间插入有导电性材料，因此由沟槽所分离的半导体间的寄生电容增大，从而存在角速度传感器的偏置特性等劣化的担忧。
另外例如，在利用热氧化膜填充沟槽内的情况下，在热氧化膜的表面残留凹凸，在沟槽的上层形成布线时，有可能使布线产生裂纹。
即，要求可靠性较高的惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置。
发明内容
本发明的一个方式的惯性传感器具有：基板；绝缘膜，其设置于所述基板的主面；第1半导体层和第2半导体层，它们设置于所述绝缘膜的与所述基板相反侧的面；第1氧化膜，其设置于所述第1半导体层的靠所述第2半导体层侧的第1侧面；第2氧化膜，其设置于所述第2半导体层的靠所述第1半导体层侧的第2侧面；平坦化绝缘膜，其填埋于所述第1氧化膜和所述第2氧化膜的上方、以及所述第1氧化膜和所述第2氧化膜之间；以及布线，其设置在所述平坦化绝缘膜上，与所述第2半导体层电连接。
本发明的一个方式的惯性传感器的制造方法包含以下工序：准备基体，所述基体具有基板、形成于所述基板的主面的绝缘膜、和形成于所述绝缘膜的与所述基板相反侧的面的半导体层；去除所述半导体层的一部分，由此形成沟槽部、以及隔着所述沟槽部而对置的第1半导体层和第2半导体层；对所述第1半导体层和所述第2半导体层进行热氧化，形成第1氧化膜和第2氧化膜，并使所述第1氧化膜和所述第2氧化膜物理接触，由此填埋所述沟槽部；通过涂敷法在所述第1氧化膜和所述第2氧化膜上形成平坦化绝缘膜；以及在所述平坦化绝缘膜上形成布线。
本发明的一个方式的惯性测量装置具有：上述惯性传感器；以及控制部，其控制所述惯性传感器。
附图说明
图1是实施方式1的加速度传感器的俯视图。
图2是图1的b-b剖面处的剖视图。
图3是图2中的c部分的放大剖视图。
图4是表示加速度传感器的制造方法的流程图。
图5是制造过程中的一个方式的绝缘分离部的剖视图。
图6是制造过程中的一个方式的绝缘分离部的剖视图。
图7是制造过程中的一个方式的绝缘分离部的剖视图。
图8是制造过程中的一个方式的绝缘分离部的剖视图。
图9是实施方式2的绝缘分离部的剖视图。
图10是实施方式3的加速度传感器的俯视图。
图11是图10中的f部分的放大剖视图。
图12是图11的g-g剖面处的剖视图。
图13是实施方式4的惯性测量装置的分解立体图。
图14是电路基板的立体图。
标号说明
1：加速度传感器；t1：厚度；t2：厚度；2：可动部；3：固定电极部；4：基板；5：绝缘膜；6：半导体层；7：基体；8：凹部；9：外框部；10：可动电极支承部；11：可动电极指；13：弹性部；15：固定电极支承部；16：固定电极指；20：绝缘分离部；20c：立体交叉部；21：第1氧化膜；21b：第1氧化膜；22：第2氧化膜；22b：第2氧化膜；24：平坦化绝缘膜；25：绝缘分离部；26：接触部；27、28：电极连接盘；29：布线；40：沟槽部；41：凹部；43：空隙部；44：沟槽部；47：凹部；48：硬掩模；49：扇贝形褶曲(sacllop)；51：加速度传感器；52a：第1杆；52b：第2杆；53：第3杆；54a：第1旋转弹簧；54b：第2旋转弹簧；55：可动体；60：中心线；61：摆动轴；65：外框；68：半导体部；71：可动电极；71c：可动电极；72：固定电极；72c：固定电极；73a～73d：可动电极组；74a～74d：固定电极组；75a～75c：支承部；76n：N型检测部；76p：P型检测部；80：固定部；81：布线；82：布线；82a：布线；82b：布线；90：半导体部；91：电极连接盘；92：电极连接盘；96：半导体部；301：外壳体；302：螺纹孔；310：接合部件；315：基板；316：连接器；317x：角速度传感器；317y：角速度传感器；317z：角速度传感器；320：内壳体；321：开口；325：传感器模块；331：凹部；2000：惯性测量装置；319：控制IC；F1：第1面；F2：第2面；F3：第3面；F5：第4面；W1：第1侧面；W2：第2侧面。
具体实施方式
实施方式1
***加速度传感器的概要***
图1是实施方式1的加速度传感器的俯视图。图2是图1的b-b剖面处的剖视图。
首先，参照附图对作为本实施方式的惯性传感器的一例的加速度传感器1进行说明。另外，在以下的各图中，图示了X轴、Y轴以及Z轴，作为相互垂直的3个轴。将沿着X轴的方向称为“X方向”，将沿着Y轴的方向称为“Y方向”，将沿着Z轴的方向称为“Z方向”。另外，也将各轴方向的箭头末端侧称为“正侧”，将箭头基端侧称为“负侧”。即，例如，Y方向是指Y方向正侧和Y方向负侧这两个方向。另外，也将Z方向正侧称为“上”，将Z方向负侧称为“下”。此外，在以下的各图中，为了容易理解说明，有时以与实际不同的尺寸、尺度进行了记载。
加速度传感器1是使用依赖于可动部2与固定电极部3之间的距离的静电电容的变动来检测加速度的静电电容型的加速度传感器。
如图1和图2所示，加速度传感器1使用基板4、绝缘膜5、半导体层6沿着Z方向依次层叠而成的基体7构成。
基板4具有作为基板4的主面的第1面F1和与第1面F1处于正反关系的第2面F2。在本实施方式中，第1面F1是基板4的Z方向正侧的面，也称为基板4的上表面。第2面F2是基板4的Z方向负侧的面，也称为基板4的下表面。在Z方向上的俯视时，在基板4的中央部形成有底的凹部8。凹部8是在基板4的第1面F1具有开口且从第1面F1朝向第2面F2凹陷的形状。也将凹部8称为腔室。在本实施方式中，基板4是半导体基板，具体而言，是单晶硅基板。
在作为基板4的上表面的第1面F1形成有绝缘膜5。在本实施方式中，绝缘膜5由氧化硅形成。另外，在本实施方式中，在凹部8的侧面以及底面也形成有绝缘膜5。此外，在本实施方式中，绝缘膜5只要形成于第1面F1即可，凹部8的侧面以及底面的绝缘膜5也可以被去除。另外，在本实施方式中，在作为基板4的下表面的第2面F2未形成绝缘膜，但也可以在第2面F2形成绝缘膜。
隔着绝缘膜5在基板4的相反侧形成半导体层6。半导体层6在凹部8的周边部，与绝缘膜5的作为与基板4相反侧的面的第3面F3接合。也将绝缘膜5的第3面F3称为绝缘膜5的上表面。
半导体层6具有作为与绝缘膜5相反侧的面的第4面F5。也将半导体层6的第4面F5称为半导体层6的上表面。半导体层6由硅、锗、硅锗等半导体形成。半导体层6优选由掺杂了硼(B)、磷(P)等杂质的单晶半导体形成。通过掺杂杂质，能够在半导体层6产生载流子，降低电阻率。在本实施方式中，半导体层6由通过掺杂硼而使电阻率为0.001～100Ωcm的单晶硅形成。另外，在本实施方式中，基体7是具有作为腔室的凹部8的SOI(Silicon OnInsulator：绝缘体上硅)基板。
使用半导体层6形成可动部2、固定电极部3、外框部9以及弹性部13。在本实施方式中，在Z方向上的俯视时，可动部2形成于腔室凹部8的内侧。隔着可动部2，在可动部2的X方向的两侧形成有多个固定电极部3。
外框部9是包围可动部2以及固定电极部3的大致矩形的框体。外框部9在腔室凹部8的周边部形成于绝缘膜5的上表面即第3面F3。可动部2与外框部9经由弹性部13连结。
可动部2具有可动电极支承部10和被可动电极支承部10支承的多个可动电极指11。在本实施方式中，可动部2是能够在Y方向上移位的振子。
可动电极支承部10具有以Y方向为长边的矩形形状。在可动电极支承部10的Y方向的两端形成有弹性部13。在可动电极支承部10的X方向的两侧面形成有可动电极指11。可动电极指11为自由端从可动电极支承部10朝向固定电极部3延伸的悬臂梁形状。
固定电极部3具有固定电极支承部15和固定电极指16。
固定电极支承部15在腔室凹部8的周边部形成于作为绝缘膜5的上表面的第3面F3。固定电极指16为自由端从固定电极支承部15朝向可动部2延伸的悬臂梁形状。
向X方向正侧延伸的可动电极指11与向X方向负侧延伸的固定电极指16隔开间隔地对置配置。同样地，向X方向负侧延伸的可动电极指11与向X方向正侧延伸的固定电极指16隔开间隔地对置配置。在可动部2静止的状态下，可动电极指11的侧面与固定电极指16的侧面具有规定的间隔。
在外框部9的Y负方向的一个角部设置有电极连接盘27。布线29从电极连接盘27向Y正方向延伸。延伸出的布线29向固定电极支承部15的方向(X正方向)分支并与接触部26连接。
如图2所示，接触部26经由平坦化绝缘膜24与固定电极支承部15电连接。换言之，电极连接盘27经由布线29与固定电极支承部15电连接。另外，在外框部9的Y负方向的另一个角部也设置有电极连接盘27，同样地，电极连接盘27经由布线29以及接触部26与固定电极支承部15电连接。
外框部9通过未图示的布线例如电接地，在外框部9与固定电极支承部15之间产生电位差。
因此，如图2所示，在外框部9与固定电极支承部15之间设置有用于使两者间绝缘的绝缘分离部20。另外，如上所述，在现有技术中，由于在绝缘分离部20的表面产生的凹凸的影响，有可能在上表面的布线29产生裂纹，但在本实施方式的绝缘分离部20中，消除了该担忧。此外，绝缘分离部20的详细情况将在后面叙述。
这样的加速度传感器1能够以如下方式对加速度进行检测。此外，在本实施方式中，加速度传感器1检测Y方向的加速度。
当施加Y方向的加速度时，可动部2相对于基体7在Y方向上移位。因此，可动部2所具有的可动电极指11与固定电极部3所具有的固定电极指16之间的静电电容发生变化。基于该静电电容的变化，能够检测Y方向的加速度。另外，并不限定于Y方向的加速度检测，能够对任意方向的加速度进行检测，例如，通过使加速度传感器1在平面上旋转90度，能够对X方向的加速度进行检测。
***绝缘分离部的结构***
图3是图2中的c部分的放大剖视图。
如图3所示，在半导体层6形成有沟槽部40。沟槽部40是以绝缘膜5为底部的有底的槽。半导体层6被沟槽部40分割为作为第1半导体层的外框部9和作为第2半导体层的固定电极支承部15。绝缘分离部20由第1氧化膜21、第2氧化膜22、平坦化绝缘膜24等构成。
第1氧化膜21、第2氧化膜22是填埋沟槽部40的热氧化膜。第1氧化膜21以绝缘膜5为底部，沿着沟槽部40的靠外框部9侧的第1侧面W1设置，也在外框部9的上表面延伸。将在外框部9的上表面延伸的氧化膜称为第1氧化膜21b。详细将后述，第1氧化膜21b的厚度t1比第1氧化膜21的厚度t2薄。
第2氧化膜22以绝缘膜5为底部，沿着沟槽部40的靠固定电极支承部15侧的第2侧面W2设置，也在固定电极支承部15的上表面延伸。将在固定电极支承部15的上表面延伸的氧化膜称为第2氧化膜22b。与第1氧化膜21侧同样地，第2氧化膜22b的厚度t1比第2氧化膜22的厚度t2薄。换言之，第1氧化膜21以及第2氧化膜22是热氧化硅。
在沟槽部40内，第1氧化膜21与第2氧化膜22物理接触。在第1氧化膜21以及第2氧化膜22与绝缘膜5接合的部分形成有空隙部43。空隙部43形成为由绝缘膜5、第1氧化膜21和第2氧化膜22围成的部分。当存在空隙部43时，该空隙部43中的介电常数成为真空的介电常数ε0。真空的介电常数ε0为8.85×10-12[F/m]。通常，氧化膜相对于真空的介电常数ε0的相对介电常数为3.8～3.9，因此，由于相对介电常数为1的空隙部43的存在，边缘电容降低。即，能够降低第1半导体层与第2半导体层之间的寄生电容。
另外，空隙部43正下方的绝缘膜5的膜厚比周围的膜厚要厚。该部分的绝缘膜5变厚的理由在于，在通过热氧化处理进行氧化时，氧原子侵入且扩散到绝缘膜5内，与基板4反应而成为热氧化膜。由于该部分的绝缘膜5较厚，能够降低第1半导体层与第2半导体层之间的寄生电容。
另外，在外框部9的上下的角部形成有角R。同样地，在固定电极支承部15的上下的角部也形成有角R。换言之，在沟槽部40的上部的周缘部以及下部的周缘部形成有角R。这些角R通过实施充分的时间的热氧化处理而形成，由此，边缘电容等寄生电容的对称性变得良好。
在第1氧化膜21、第2氧化膜22的上表面的边界部分形成有凹部41。与在外框部9的角部和固定电极支承部15形成有角R的情况相同，第1氧化膜21、第2氧化膜22的上表面的边界部分也具有曲线。从第1氧化膜21、第2氧化膜22的上表面到物理接触的区域为止，间隔逐渐变窄。从另一观点来看，凹部41能够表现为V槽、接缝、缺口等。这样的具有一定深度的凹部41被上层平坦化绝缘膜24填充。即，在第1氧化膜21、第2氧化膜22的边界部分均匀地存在平坦化绝缘膜24，不存在空隙。换言之，平坦化绝缘膜24被填埋到第1氧化膜21和第2氧化膜22的上方、以及第1氧化膜21和第2氧化膜22之间。
平坦化绝缘膜24在优选例中为低介电常数层。低介电常数层是指由热氧化膜的相对介电常数为3.9以下的材料形成的绝缘层，优选使用旋涂玻璃(SOG)材料。SOG材料是能够通过旋涂法对以硅氧烷为主成分的SOG溶液进行涂覆、成膜的低介电常数材料，例如能够使用二氧化硅玻璃、烷基硅氧烷聚合物、烷基硅倍半氧烷聚合物、氢化硅倍半氧烷聚合物、氢化烷基硅倍半氧烷聚合物等。平坦化绝缘膜24的上表面被平坦化。
在平坦化绝缘膜24的上表面形成有布线29。作为优选例，布线29由金属多层膜形成。换言之，布线29设置在平坦化绝缘膜24上，与固定电极支承部15电连接。金属多层膜优选由能够确保与平坦化绝缘膜24的密合性的材料形成，例如使用以氮化钛、铝、铜等为主成分的金属多层膜。此外，电极连接盘27、28(图1)也由同样的材质构成。
在布线29与固定电极支承部15之间设置有将两者间电连接的接触部26。接触部26在固定电极支承部15的上表面贯通第2氧化膜22b和平坦化绝缘膜24，将布线29与固定电极支承部15连接。接触部26是通孔，例如由包含铝、铜、钨等金属的导电性材料构成。
***加速度传感器的制造方法***
图4是表示加速度传感器的制造方法的流程图。图5～图8是制造过程中的绝缘分离部的剖视图，与图3对应。
在此，关于加速度传感器1的制造方法，以绝缘分离部20为主体进行说明。
在步骤S10中，准备基体7(图1)。如上所述，基体7是具有半导体层6以及作为腔室的凹部8的SOI基板。换言之，在该工序中，准备具有基板4、设置于基板4的主面即第1面F1的绝缘膜5、以及形成于绝缘膜5的与基板4相反侧的面的半导体层6的基体7。
在步骤S11中，在半导体层6中形成沟槽部40。详细而言，如图5所示，形成在成为沟槽部40的部分开口的硬掩模48，使用DRIE(Deep Reactive Ion Etching：深反应离子蚀刻)法形成沟槽部40。由此，如图5所示，形成以绝缘膜5为底部、将半导体层6分割为2个的沟槽部40。另外，在优选例中，硬掩模48使用在半导体层6的表面形成热氧化膜并对该热氧化膜进行构图而得到的掩模。或者，也可以使用形成CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)膜并对该CVD膜进行构图而得到的掩模。沟槽部40的尺寸例如为宽度2um×深度30um左右。换言之，在该工序中，通过去除半导体层6的一部分，形成沟槽部40、隔着沟槽部40而对置的作为第1半导体层的外框部9以及作为第2半导体层的固定电极支承部15。另外，沟槽部40形成于不存在腔室凹部8的部分。
在步骤S12中，用氧化物填埋沟槽部40。在优选例中，实施湿式氧化处理。例如，使用热解氧化法，进行1100℃、10小时以上的热氧化处理。例如，当通过热氧化处理而从宽度2μm的沟槽部40的第1侧面W1以及第2侧面W2形成1μm以上的厚度的氧化膜时，从两侧形成的氧化膜物理性地接触，从而能够填埋沟槽部40。由此，如图6所示，沟槽部40内被第1氧化膜21、第2氧化膜22填充。此时，在半导体层6的上表面，第1氧化膜21、第2氧化膜22以与第1侧面W1及第2侧面W2的厚度大致相同的厚度形成。
另外，在沟槽部40的上部的第1氧化膜21与第2氧化膜22的接合部形成有凹部47。例如，对于宽度2μm的沟槽部40，利用1100℃、18.5小时的高温氧化法进行氧化，结果形成了开口宽度0.6μm、深度1.29μm的凹部。此时，通过热氧化处理，也形成了上述空隙部43、绝缘膜5的膜厚较厚的部分、角R。此外，在优选例中，不去除在形成沟槽部40时残留的硬掩模48，直接实施热氧化处理。由此，可知开口宽度扩大而成为容易填埋的形状。例如，在残留0.88μm左右的硬掩模48的状态下，以相同的氧化条件对宽度2μm的沟槽部40进行热氧化处理时，形成了开口宽度2.33μm、深度2.23μm的凹部。使用以上的工序，将外框部9和固定电极支承部15氧化，形成第1氧化膜21和第2氧化膜22，并使第1氧化膜21和第2氧化膜22物理接触，由此能够填埋沟槽部40。
在步骤S13中，对形成于沟槽部40以及半导体层6的上表面的第1氧化膜21以及第2氧化膜22进行回蚀。在优选例中，对第1氧化膜21以及第2氧化膜22进行干蚀刻。此时，若使用湿式蚀刻，则成为各向同性蚀刻，因此凹部47(图6)较大地打开，但通过进行干式蚀刻，能够在保持开口宽度的状态下进行回蚀。通过回蚀，第1氧化膜21、第2氧化膜22变薄，伴随于此，凹部47(图6)的位置也下降，成为凹部41(图7)。由此，如图7所示，在半导体层6的上表面形成薄膜化的第1氧化膜21b、第2氧化膜22b。
在本实施方式中，作为优选例，在将第1氧化膜21以及第2氧化膜22的第1侧面W1以及第2侧面W2的厚度设为热氧化膜的侧面厚度t2，将回蚀后的第1氧化膜21b以及第2氧化膜22b的厚度设为热氧化膜的上表面厚度t1时，设定为满足下式(1)。另外，如果不对热氧化膜进行回蚀，则第1氧化膜21及第2氧化膜22过厚，有可能引起后述的接触部26接触不良。相反地，若过度回蚀而使半导体层6露出，则会形成阶梯差，有可能残留凹凸到之后。
0＜热氧化膜的上表面厚度t1＜热氧化膜的侧面厚度t2……式(1)
在步骤S14中，在第1氧化膜21b和第2氧化膜22b上形成平坦化绝缘膜24。详细而言，通过旋涂法涂覆以烷基硅倍半氧烷聚合物为主成分的SOG溶液，并通过热处理使其固化。加热温度优选为300℃以上且500℃以下，更优选为300℃以上且450℃以下。在优选例中，进行多次涂覆和烘烤处理。由此，如图8所示，能够填埋第1氧化膜21b、第2氧化膜22b之间。例如凹部41具有曲线，到物理接触的区域为止，即使间隔逐渐变窄，也能够可靠地填埋。即使凹部41具有V槽、接缝、缺口等某种程度的深度，也能够用平坦化绝缘膜24填充。即，平坦化绝缘膜24均匀地存在于第1氧化膜21和第2氧化膜22之间的边界部分，能够构成为不存在空隙。另外，能够可靠地填埋热氧化膜边界的凹部41，并且使平坦化绝缘膜24的上表面平坦。另外，平坦化绝缘膜24的相对介电常数为2.9～3.4，但只要为3.9以下即可。假设在使用介电常数为2.0以下的SOG材料的情况下，平坦化绝缘膜24的机械强度有可能变低。另外，在具有甲基的有机系SOG材料中，脱气有时会对设备性能造成影响，因此需要根据用途分开使用。
在步骤S15中，在平坦化绝缘膜24上形成布线29。首先，在形成布线29之前，形成接触部26(图3)。然后，在平坦化绝缘膜24和接触部26上，例如使用CVD法或蒸镀法形成布线层，并对该布线层进行构图，由此形成图3(图1)所示的布线29。此外，在形成布线29时，也一起形成其他未图示的布线、电极连接盘27、28(图1)等。
在步骤S16中，形成可动部2(图1)、固定电极部3以及外框部9等的外形。如上所述，可动部2、固定电极部3以及外框部9等使用半导体层6形成。在本实施方式中，根据可动部2、固定电极部3以及外框部9等各部分的各自的外形，使用干蚀刻法等去除半导体层6的不需要部分。根据情况，也可以除去不需要的绝缘膜5。由此，形成图1所示的加速度传感器1。
如上所述，根据本实施方式的加速度传感器1、加速度传感器1的制造方法，能够得到以下的效果。
作为惯性传感器的加速度传感器1具有：基板4；绝缘膜5，其设置于作为基板4的主面的第1面F1；作为第1半导体层的外框部9和作为第2半导体层的固定电极支承部15，它们设置于绝缘膜5的与基板4相反侧的面；第1氧化膜21，其设置于外框部9的靠固定电极支承部15侧的第1侧面W1；第2氧化膜22，其设置于固定电极支承部15的靠外框部9侧的第2侧面W2；平坦化绝缘膜24，其填埋于第1氧化膜21和第2氧化膜22的上方、以及第1氧化膜21和第2氧化膜22之间；以及布线29，其设置在平坦化绝缘膜24上，与固定电极支承部15电连接。
由此，第1半导体层与第2半导体层之间被作为热氧化膜的第1氧化膜21以及第2氧化膜22填埋。因此，与由于在通过沟槽而被分离的半导体之间插入有导电性材料，所以半导体之间的寄生电容增大，从而产生了偏置特性等的劣化的现有的惯性传感器不同，能够降低第1半导体层与第2半导体层之间的边缘电容等寄生电容，因此能够提供偏置特性良好的加速度传感器1。
进而，在第1氧化膜21、第2氧化膜22的上表面的边界部分产生的凹部41被平坦化绝缘膜24填充，平坦化绝缘膜24的上表面被平坦化，因此即使在上层形成布线29，也不用担心产生裂纹等不良情况。
因此，能够提供可靠性高的加速度传感器1。
另外，在将第1氧化膜21以及第2氧化膜22的第1侧面W1以及第2侧面W2的厚度设为热氧化膜的侧面厚度t2，将回蚀后的第1氧化膜21b以及第2氧化膜22b的厚度设为热氧化膜的上表面厚度t1时，设定为满足式(1)。
如果不对热氧化膜进行回蚀，则第1氧化膜21以及第2氧化膜22过厚，有可能引起接触部26接触不良。相反地，若过度回蚀而使半导体层6露出，则会形成阶梯差，有可能残留凹凸到之后。由此，能够优化第1氧化膜21b以及第2氧化膜22b的厚度t1，因此能够确保形成于上层的布线29的可靠性。
另外，平坦化绝缘膜24的相对介电常数为3.9以下。
由此，平坦化绝缘膜24具有必要的强度和平坦化性能，因此可靠性优异。
另外，第1半导体层以及第2半导体层为单晶硅，第1氧化膜21以及第2氧化膜22为热氧化硅。
热氧化硅例如与基于CVD法的氧化硅相比，是高品质且耐压高的绝缘体。由此，能够提高绝缘特性，因此能够提高绝缘分离部20的可靠性。
另外，具有由绝缘膜5、第1氧化膜21和第2氧化膜22围成的空隙部43。由此，通过相对介电常数为1的空隙部43的存在，能够降低边缘电容。因此，由于第1半导体层与第2半导体层之间的寄生电容降低，能够提供偏置特性良好的加速度传感器1。
加速度传感器1的制造方法包含以下工序：准备基体7，所述基体7具有基板4、设置于作为基板4的主面的第1面F1的绝缘膜5、和形成于绝缘膜5的与基板4相反侧的面的半导体层6；去除半导体层6的一部分，由此形成沟槽部40、以及隔着沟槽部40而对置的作为第1半导体层的外框部9和作为第2半导体层的固定电极支承部15；对外框部9和固定电极支承部15进行热氧化，形成第1氧化膜21和第2氧化膜22，使第1氧化膜21和第2氧化膜22物理接触，由此填埋沟槽部40；在第1氧化膜21和第2氧化膜22上，通过涂覆法形成平坦化绝缘膜24；在平坦化绝缘膜24上形成布线29。
根据该方法，通过热氧化，能够用作为热氧化膜的第1氧化膜21和第2氧化膜22填埋第1半导体层与第2半导体层之间。因此，与由于在通过沟槽而被分离的半导体之间插入有导电性材料，所以半导体之间的寄生电容增大，从而产生了偏置特性等的劣化的现有的惯性传感器不同，能够降低第1半导体层与第2半导体层之间的边缘电容等寄生电容，因此能够提供偏置特性良好的加速度传感器1。
进而，通过利用SOG材料的涂覆法，能够利用平坦化绝缘膜24填充在第1氧化膜21、第2氧化膜22的上表面的边界部分产生的凹部41。而且，由于平坦化绝缘膜24的上表面被平坦化，因此即使在上层形成布线29，也不用担心产生裂纹等不良情况。
因此，可提供能够制造可靠性高的加速度传感器1的制造方法。
此外，加速度传感器1的制造方法在填埋沟槽部40的工序之后，还包含以下工序：对形成于第1半导体层和第2半导体层的上表面的第1氧化膜和第2氧化膜进行回蚀。
由此，能够优化第1氧化膜21b以及第2氧化膜22b的厚度t1，因此能够确保形成于上层的布线29的可靠性。
另外，平坦化绝缘膜24通过在涂覆SOG材料后进行加热处理而形成，加热处理的温度为300℃以上且500℃以下。
由此，能够可靠地填埋热氧化膜边界的凹部41，并且使平坦化绝缘膜24的上表面平坦。因此，能够确保形成于上层的布线29的可靠性。
实施方式2
***绝缘分离部的不同结构***
图9是实施方式2的绝缘分离部的剖视图，与图3对应。
在上述实施方式中，对使用DRIE法形成沟槽部40的情况进行了说明，但并不限定于该方法，只要是能够形成以绝缘膜5为底部并分割第1半导体层和第2半导体层的沟槽部的方法即可。
例如，在本实施方式中，使用Bosch工艺来形成沟槽部44。以下，对与上述实施方式相同的部位标注相同的标号，并省略重复的说明。
在图9所示的本实施方式的绝缘分离部25中，通过Bosch工艺形成了沟槽部44。Bosch工艺是DRIE的一种，是交替地进行蚀刻和保护层沉积的工艺。在通过该工艺，对半导体层6进行各向异性蚀刻时，在沟槽部44的第1侧面W1、第2侧面W2形成被称为扇贝形褶曲的贝壳状的凹凸。若在形成有该凹凸的状态下进行热氧化处理，则其形状被热氧化膜继承。
因此，如图9所示，在绝缘分离部25中，在第1氧化膜21与第2氧化膜22的边界部分形成有多个扇贝形褶曲49。另外，除了具有扇贝形褶曲49以外，与图3中的说明相同。
另外，即使存在扇贝形褶曲49，在第1氧化膜21、第2氧化膜22的边界部分产生的凹部41也能够通过SOG溶液的涂敷而填充，能够形成表面被平坦化的平坦化绝缘膜24。
如上所述，根据本实施方式的加速度传感器1、加速度传感器1的制造方法，除了实施方式1中的效果之外，还能够获得以下的效果。
即使是具有扇贝形褶曲49的绝缘分离部25，也能够通过SOG溶液的涂敷来形成表面被平坦化的平坦化绝缘膜24。另外，关于绝缘分离部25的绝缘性能、布线29的可靠性，也能够确保不逊色于图3的绝缘分离部20的性能。因此，能够提供可靠性高的加速度传感器1。此外，可提供能够制造可靠性高的加速度传感器1的制造方法。
实施方式3
***绝缘分离部的应用***
图10是实施方式3的加速度传感器的俯视图。
在上述实施方式中，对为了半导体元件的绝缘分离以及确保布线的可靠性等而使用绝缘分离部20、25的事例进行了说明，但并不限定于该用途，例如，也可以将绝缘分离部用于布线的立体交叉。
***加速度传感器的概要***
图10所示的本实施方式的加速度传感器51是检测Z轴方向的加速度的加速度传感器，采用可动体55以摆动轴61为轴进行摆动的所谓单侧杠杆结构。
加速度传感器51由固定部80、能够围绕穿过固定部80的中心并沿着X轴的摆动轴61进行摆动的可动体55、对固定部80和可动体55进行连接的第1旋转弹簧54a、第2旋转弹簧54b等构成。固定部80固定于从未图示的基体突出的台座部。该台座部的周围成为腔室，成为可动体55能够摆动的结构。
可动体55具有：第1杆52a，其从第1旋转弹簧54a向Y正方向延伸；第2杆52b，其从第2旋转弹簧54b向Y正方向延伸；以及第3杆53，其连接第1杆52a和第2杆52b。
在第3杆53设置有梳齿状的4个可动电极组73a～73d。
可动电极组73a由在中心线60的X负侧从第3杆53向Y正方向延伸的7根可动电极71c构成。可动电极组73b由在中心线60的X负侧从第3杆53向Y负方向延伸的7根可动电极71c构成。另外，并不限定于7根，可动电极71c的根数只要是多根即可。
可动电极组73c、73d设置于在X正侧以中心线60为对称轴与可动电极组73a、73b左右对称的位置。
而且，在基体上设置有与可动电极组73a～73d对置的固定电极组74a～74d。
固定电极组74a由固定于基台的支承部75a和从支承部75a向Y负方向延伸的6根固定电极72构成。固定电极组74b由固定于基台的支承部75b和从支承部75b向Y正方向延伸的6根固定电极72构成。另外，并不限定于6根，只要是与可动电极71c的根数对应的根数即可。
固定电极组74c、74d设置于在X正侧以中心线60为对称轴与固定电极组74a、74b左右对称的位置。
将由固定电极组74a和可动电极组73a构成的检测部、以及由固定电极组74b和可动电极组73b构成的检测部统称为N型检测部76n。在N型检测部76n中，通过对置配置的固定电极72和可动电极71c形成平行平板型的电容。该电容随着由加速度引起的可动电极71c的移位，根据与固定电极72之间的重叠面积变化而变化。
同样地，将由固定电极组74c和可动电极组73c构成的检测部、以及由固定电极组74d和可动电极组73d构成的检测部统称为P型检测部76p。在P型检测部76p中，通过对置配置的固定电极72c和可动电极71形成平行平板型的电容。该电容随着由加速度引起的可动电极71的移位，根据与固定电极72c之间的重叠面积变化而变化。
N型检测部76n的可动电极71c与P型检测部76p的可动电极71相比，Z方向的厚度较薄。详细而言，可动电极71c从与根部的第3杆53为相同的厚度起在延伸方向的中途被切成阶梯状而变薄。由此，7根可动电极71c的Z正侧的厚度均在与固定电极72对置的部分处变薄。
P型检测部76p的固定电极72c与N型检测部76n的固定电极72相比，Z方向的厚度较薄。详细而言，固定电极72c从支承部75c、75d侧的根部的厚度起在延伸方向的中途被切成阶梯状而变薄。由此，6根固定电极72c的Z正侧的厚度均在与可动电极71对置的部分处变薄。
通过这样的结构，在Z正方向上产生了加速度的情况下，在N型检测部76n中重叠面积减小，在P型检测部76p中维持重叠面积。另外，在产生了Z负方向的加速度的情况下，在N型检测部76n中维持重叠面积，在P型检测部76p中重叠面积减小。
基于这样的相关关系，在加速度传感器51中，通过将N型检测部76n以及P型检测部76p中的重叠面积的变化作为静电电容的变化进行检测，能够对Z正/负方向上的加速度进行检测。
***对绝缘分离部的布线的应用***
在此，对应用了绝缘分离部20的布线的立体交叉事例进行说明。此外，实际上还设置有其他较多的布线，但摘录绝缘分离部20的应用布线来进行说明。
如上所述，由于N型检测部76n中的固定电极组74a与固定电极组74b成对，因此两者之间通过布线81而被电连接。布线81从固定电极组74a的支承部75a起以曲柄状大幅通过外框65，沿着中心线60向Y正方向延伸，并与固定电极组74b的支承部75b连接。另外，布线81在中途分支而也与电极连接盘92连接。从电极连接盘92输出N型检测部76n的检测电压。
在此，在支承部75a与外框65之间设置有绝缘分离部20，布线81形成在绝缘分离部20之上。同样地，在支承部75b与半导体部96之间设置有绝缘分离部20，布线81形成在绝缘分离部20之上。此外，半导体部96在沿着中心线60的部分与外框65连结。这样，绝缘分离部20在加速度传感器51的各部分中被使用。
在支承部75a的X负方向上设置有半导体部90。半导体部90例如是止动部，是限制可动体55的面内移位的部位。通过布线82a对半导体部90施加与可动体55相同的电位。
布线82a从半导体部90通过外框65，跨过布线81而与布线82b连接，布线82b与电极连接盘91连接。在半导体部90与外框65之间设置有绝缘分离部20，布线82a形成在绝缘分离部20之上。
图11是图10的f部分的放大图。图12是图11的g-g剖面处的剖视图。
在此，对使用了上述的布线81与布线82a、82b之间的绝缘分离部20的立体交叉事例进行说明。
如图11所示，本实施方式的绝缘分离部20形成为长圆状且闭环状。布线81与布线82a、82b的交叉部分进入长圆的内侧。由此，如图12所示，被绝缘分离部20划分的半导体部68与周围的外框65的半导体层被分割，成为电独立的部位。另外，通过使绝缘分离部20为闭环状，能够减少绝缘分离的端部，提高成品率。
在使2个布线立体交叉的情况下，将该半导体部68用作布线。详细而言，如图12所示，由布线82a、接触部26、半导体部68、接触部26、布线82b的路径构成电导通路径。将这样的立体交叉结构称为立体交叉部20c。立体交叉部20c并不限定于应用于布线81、布线82，也能够应用于电位不同的2根布线交叉的部分。并且，如图11所示，即使多个布线通过绝缘分离部20的上部，布线也不会产生裂纹，可靠性优异。此外，也可以代替绝缘分离部20而应用绝缘分离部25，能够得到同样的作用效果。
返回图10。
加速度传感器51具有以中心线60为对称轴而大致左右对称的结构，对相同的部位标注相同的标号。中心线60的X正侧(右侧)也设置有半导体部90，被施加与X负侧(左侧)的半导体部90相同的电位。与半导体部90电连接的右侧的布线82b通过外框65，经由立体交叉部20c与布线83c连接。布线83c经由立体交叉部20c与布线83b连接。布线83b经由立体交叉部20c与布线83a连接，布线83a经由立体交叉部20c与左侧的布线82b连接。这样，立体交叉部20c在多处使用。
另外，布线83a在中途分支，通过绝缘分离部20之上还与固定部80连接。固定部80经由第1旋转弹簧54a与第1杆52a连接。换言之，电极连接盘91经由布线83a向可动体55施加电位。此外，在图10中，布线83c也在中途分支，通过绝缘分离部20之上而与固定部80连接，但布线83a、83c中的任意一方与固定部80电连接即可。
如上所述，根据本实施方式的加速度传感器51，除了上述实施方式中的效果之外，还能够得到以下的效果。
由此，在对Z轴方向的加速度进行检测的加速度传感器51中，也能够应用绝缘分离部20、25。进而，通过绝缘分离部20、25，能够在电位不同的2根布线交叉的部分实现立体交叉。
因此，能够提供可靠性高的加速度传感器51。另外，能够提供可靠性高的布线的立体交叉构造。
实施方式4
***惯性测量装置的概要***
图13是惯性测量装置的分解立体图。图14是电路基板的立体图。
本实施方式的惯性测量装置2000搭载有上述的加速度传感器1。
惯性测量装置2000是检测汽车、机器人等运动体的姿势、举动等惯性运动量的装置。惯性测量装置2000具有加速度传感器、角速度传感器等惯性传感器，作为所谓的运动传感器发挥功能。
如图13所示，惯性测量装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。惯性测量装置2000具有外壳体301、接合部件310、安装有惯性传感器的传感器模块325。
外壳体301的外形与惯性测量装置2000的整体形状同样，是平面形状为大致正方形的长方体，在位于正方形的对角线方向的2个部位的顶点附近分别形成有螺纹孔302。在该2个部位的螺纹孔302中穿过2根螺钉，能够在汽车等被安装体的被安装面上固定惯性测量装置2000。
另外，外壳体301为箱状，在其内部收纳有传感器模块325。具体而言，成为在外壳体301的内部隔着接合部件310而插入有传感器模块325的结构。
传感器模块325具有内壳体320和基板315。
内壳体320是支承基板315的部件，在内壳体320的下表面经由粘接剂接合有基板315。
另外，内壳体320成为收纳于外壳体301的内部的形状。在内壳体320形成有用于防止与基板315接触的凹部331、用于使后述的连接器316露出的开口321。内壳体320经由接合部件310而与外壳体301接合。
接下来，对安装有惯性传感器的基板315进行说明。
如图14所示，在作为基板315的上表面的内壳体320侧的面上，安装有加速度传感器1、连接器316、对绕Z轴的角速度进行检测的角速度传感器317z等。在基板315的侧面安装有检测绕X轴的角速度的角速度传感器317x、检测绕Y轴的角速度的角速度传感器317y。
此外，加速度传感器1也可以根据需要，例如设为能够检测X方向以及Y方向这2个方向的加速度的加速度传感器、或者能够检测X方向、Y方向以及Z方向这3个方向的加速度的加速度传感器。
另外，在作为基板315的下表面的外壳体301侧的面上安装有作为控制部的控制IC319。控制IC 319是MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)，内置有包含非易失性存储器的存储部、A/D转换器等，控制惯性测量装置2000的各部分。在存储部中存储有规定了用于检测加速度以及角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化并编入分组数据的程序、附带的数据等。此外，在基板315上，除此之外还安装有多个电子部件。
根据这种惯性测量装置2000，由于使用了作为上述的惯性传感器的一例的加速度传感器1，因此能够提供享有加速度传感器1的效果的惯性测量装置2000。

Claims (9)

1.一种惯性传感器，其中，该惯性传感器具有：
基板；
绝缘膜，其设置于所述基板的主面；
第1半导体层和第2半导体层，它们设置于所述绝缘膜的与所述基板相反侧的面；
第1氧化膜，其设置于所述第1半导体层的靠所述第2半导体层侧的第1侧面；
第2氧化膜，其设置于所述第2半导体层的靠所述第1半导体层侧的第2侧面；
平坦化绝缘膜，其填埋于所述第1氧化膜和所述第2氧化膜的上方、以及所述第1氧化膜和所述第2氧化膜之间；以及
布线，其设置在所述平坦化绝缘膜上，与所述第2半导体层电连接。
2.根据权利要求1所述的惯性传感器，其中，
在将所述第1氧化膜和所述第2氧化膜的所述第1侧面和所述第2侧面的厚度设为热氧化膜的侧面厚度t2，将所述第1氧化膜和所述第2氧化膜的上部的厚度设为热氧化膜的上表面厚度t1时，满足下式：
0＜热氧化膜的上表面厚度t1＜热氧化膜的侧面厚度t2。
3.根据权利要求1所述的惯性传感器，其中，
所述平坦化绝缘膜的相对介电常数为3.9以下。
4.根据权利要求1所述的惯性传感器，其中，
所述第1半导体层和所述第2半导体层是单晶硅，所述第1氧化膜和所述第2氧化膜是热氧化硅。
5.根据权利要求1所述的惯性传感器，其中，
该惯性传感器具有由所述绝缘膜、所述第1氧化膜和所述第2氧化膜围成的空隙部。
6.一种惯性传感器的制造方法，其中，该惯性传感器的制造方法包含以下工序：
准备基体，所述基体具有基板、形成于所述基板的主面的绝缘膜、和形成于所述绝缘膜的与所述基板相反侧的面的半导体层；
去除所述半导体层的一部分，由此形成沟槽部、以及隔着所述沟槽部而对置的第1半导体层和第2半导体层；
对所述第1半导体层和所述第2半导体层进行热氧化，形成第1氧化膜和第2氧化膜，并使所述第1氧化膜和所述第2氧化膜物理接触，由此填埋所述沟槽部；
通过涂敷法在所述第1氧化膜和所述第2氧化膜上形成平坦化绝缘膜；以及
在所述平坦化绝缘膜上形成布线。
7.根据权利要求6所述的惯性传感器的制造方法，其中，
在填埋所述沟槽部的工序之后，还包含以下工序：
对形成于所述第1半导体层和所述第2半导体层的上表面的所述第1氧化膜和所述第2氧化膜进行回蚀。
8.根据权利要求7所述的惯性传感器的制造方法，其中，
所述平坦化绝缘膜通过在涂覆SOG材料后进行加热处理而形成，
所述加热处理的温度为300℃以上且500℃以下。
9.一种惯性测量装置，其中，该惯性测量装置具有：
权利要求1～5中的任意一项所述的惯性传感器；以及
控制部，其控制所述惯性传感器。
CN202310771783.2A 2022-06-30 2023-06-28 惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置 Pending CN117330057A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-105586 2022-06-30
JP2022105586A JP2024005410A (ja) 2022-06-30 2022-06-30 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、および慣性計測装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117330057A true CN117330057A (zh) 2024-01-02

Family

ID=89274344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310771783.2A Pending CN117330057A (zh) 2022-06-30 2023-06-28 惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240003933A1 (zh)
JP (1) JP2024005410A (zh)
CN (1) CN117330057A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240003933A1 (en) 2024-01-04
JP2024005410A (ja) 2024-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8941229B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4737276B2 (ja) 半導体力学量センサおよびその製造方法
JPH05304303A (ja) 加速度センサ及びその製造方法
WO2015042701A1 (en) Mems device including an electrode guard ring and method of manufacturing the same
TW201524889A (zh) 微機械構件與製造微機械構件的方法
US20160016788A1 (en) Soi substrate, physical quantity sensor, soi substrate manufacturing method, and physical quantity sensor manufacturing method
JP3638290B2 (ja) 半導体力学センサ
US6051855A (en) Electrostatic capacitive sensor
US10338092B2 (en) Physical quantity sensor and method for manufacturing the same
CN103879950B (zh) Mems器件真空封装结构
CN117330057A (zh) 惯性传感器、惯性传感器的制造方法以及惯性测量装置
JP3633555B2 (ja) 半導体力学量センサ
JP3725059B2 (ja) 半導体力学量センサ
JP2009164171A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4783914B2 (ja) 半導体力学量センサおよび半導体力学量センサの製造方法
JPH1151966A (ja) 半導体加速度センサおよびその製造方法
JP4175309B2 (ja) 半導体力学量センサ
WO2014208043A1 (ja) 物理量センサ
JP4530050B2 (ja) 半導体力学量センサ
JP3725078B2 (ja) 半導体力学量センサの製造方法
JPH0735768A (ja) 静電容量型センサ及びその製造方法
JP2023037783A (ja) 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、および慣性計測装置
JP4783915B2 (ja) 半導体力学量センサ
JP4063272B2 (ja) 半導体力学量センサ
JP4752078B2 (ja) 半導体力学量センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination