專利名稱：電容性動態(tài)量傳感器和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測汽車等的角速度或者加速度的電容性動態(tài)量傳感器(capacitive dynamic quantity sensor)和用于將目標(biāo)圖象轉(zhuǎn)換成視頻信號的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
圖18示出了傳統(tǒng)的電容性動態(tài)量傳感器。用于加速度的電容性動態(tài)量傳感器507包括下面玻璃板501、硅片502和上面玻璃板503，它們被層疊起來。硅片502具有重塊521和柱522，該重塊由于受到加速而移位，該柱對減小傳感器尺寸是必要的，并且電連接設(shè)置在下面玻璃板501上的電容檢測電極511和設(shè)置在上面玻璃板503外面的電極535。上面玻璃板503具有用于以電容變化來檢測由加速引起的重塊521的移位的電極531。下面玻璃板501具有用于以電容變化來檢測由加速引起的重塊521的移位的電極511。位于硅片502中的柱522由激光加工或者蝕刻形成并且通常與重塊分開。(例如，參照MasayoshiEsashi的“微切削加工和微電機”，日本電氣工程師協(xié)會，第114-A卷，第7/8期，1994年)然而，在形成柱時，通過陽極焊接等工藝將柱臨時固定到玻璃襯底后，必須通過蝕刻等工藝把柱與其他部件分開。因此，玻璃板上形成圖案的電極表面也受到非計劃中的蝕刻過程等，因此產(chǎn)生關(guān)于大量生產(chǎn)能力和可靠性的改善的問題。
即使在沒有通過陽極焊接把柱固定在玻璃板等的情況下，這時柱與其他部件在機械上是分開的，主體部分和柱也不能相互電連接。當(dāng)在玻璃板的兩個表面上形成器件時，不能從一個表面上形成的器件引導(dǎo)電信號。因此，為了安裝，需要能夠從兩個表面上形成的器件引導(dǎo)電信號的結(jié)構(gòu)，由此增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
考慮了上面描述的情況構(gòu)造了本發(fā)明。在下文，將由以下內(nèi)容構(gòu)成說明書用于提高電容性動態(tài)量傳感器的大量生產(chǎn)能力和可靠性的方法，由此來減小整個傳感器的尺寸；和用于在半導(dǎo)體襯底的兩個表面上形成器件時，允許從在一個表面上形成的器件引導(dǎo)電信號的方法，由此來減小器件的尺寸和它們的制造成本。
依照本發(fā)明，為了解決上面描述的問題，在此提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的傳感器。
即，在半導(dǎo)體中形成柱，使得第一絕緣體上的電極電連接第二絕緣體上的電極，而且沒有機械分離地將柱的上面部分電絕緣。
另外，其中形成柱的半導(dǎo)體中含有的第一雜質(zhì)為N型，柱的上面部分的部分中形成的第二雜質(zhì)為P型。
此外，每個柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成，上面導(dǎo)電部分和下面導(dǎo)電部分分別包括第一縫隙(slit)和第二縫隙，形成這些縫隙用于機械分離，并且沒有機械分離地將中間絕緣部分電絕緣。
另外，在半導(dǎo)體電路部分，包括上面形成電極圖案的第一絕緣體；和襯底，該襯底包括其中形成圖像拾取元件的第一半導(dǎo)體、其中形成電路元件的第二半導(dǎo)體以及夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體，第一絕緣體和襯底被層疊，所述半導(dǎo)體電路部分基于來自圖像拾取元件的信號和來自電路元件的信號執(zhí)行圖像處理，在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體中均形成柱，使得第一半導(dǎo)體的電極電連接第二半導(dǎo)體的電極，柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成，沒有機械分離地將柱的下面部分電絕緣。
另外，在半導(dǎo)體電路部分，包括襯底，其包括其中形成第一電路元件的第一半導(dǎo)體、其中形成第二電路元件的第二半導(dǎo)體以及夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體，所述半導(dǎo)體電路部分基于來自第一電路元件的信號和來自第二電路元件的信號來工作，在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體中均形成柱，使得第一半導(dǎo)體的電極電連接第二半導(dǎo)體的電極，柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成，沒有機械分離地將柱的上面部分電絕緣。
依照本發(fā)明，電容性動態(tài)量傳感器具有這種結(jié)構(gòu)，其中每個柱的上面部分、它的中間部分或者上面部分和中間部分都沒有機械分離，用于傳輸來自各自電極的信號的硅柱相互電絕緣。因此，陽極焊接后執(zhí)行用于柱分開的蝕刻是沒有必要的。因而，例如，非計劃中的蝕刻過程對于下面電極圖案是不必要的，其結(jié)果是，沒有減少可靠性和大量生產(chǎn)能力就能夠減小傳感器尺寸。
依照本發(fā)明，半導(dǎo)體電路部分具有這種結(jié)構(gòu)，其中每個柱的下面部分和中間部分沒有機械分離，用于傳輸來自各自電極的信號的硅柱相互電絕緣。因此，陽極焊接后沒有必要執(zhí)行用于柱分開的蝕刻。因而，例如，不必要將非計劃中的蝕刻過程用于絕緣體上的電極圖案，其結(jié)果是沒有減少可靠性和大量生產(chǎn)能力就能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體電路部分的面積減小并簡化安裝。
依照本發(fā)明，半導(dǎo)體電路部分具有這種結(jié)構(gòu)，其中每個柱的上面部分和中間部分沒有機械分離，用于傳輸來自各自電極的信號的硅柱相互電絕緣。沒有柱與其他部件機械分離。因此，在半導(dǎo)體器件的每個表面上形成電路時，所有的電信號能夠從它的一個面引導(dǎo)。結(jié)果是，沒有減少可靠性和大量生產(chǎn)能力就能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體芯片的面積減小和簡化安裝。


在相關(guān)的附圖中圖1是說明依照本發(fā)明第一實施例的電容性動態(tài)量傳感器的側(cè)剖視圖；圖2是說明圖1中示出的傳感器中下面玻璃板的側(cè)剖視圖；圖3是說明圖1中示出的傳感器中上面玻璃板的側(cè)剖視圖；圖4A是說明圖1中示出的傳感器中硅片的平面圖，圖4B是說明圖1中示出的傳感器中硅片的側(cè)剖視圖；圖5是說明圖1中示出的傳感器中硅柱的側(cè)視圖；圖6是說明依照本發(fā)明第二實施例的電容性動態(tài)量傳感器的側(cè)剖視圖；圖7A是說明圖6中示出的傳感器中硅片的平面圖，圖7B是說明圖6中示出的傳感器中硅片的側(cè)剖視圖；圖8是說明圖6中示出的傳感器中硅柱的側(cè)視圖；圖9是說明依照本發(fā)明第三實施例的電容性動態(tài)量傳感器的側(cè)剖視圖；圖10A是說明圖9中示出的傳感器中硅片的平面圖，圖10B是說明圖9中示出的傳感器中硅片的側(cè)剖視圖；圖11是說明圖9中示出的傳感器中硅柱的側(cè)視圖；圖12A是說明依照本發(fā)明第4實施例的電容性動態(tài)量傳感器中硅片的平面圖，和圖12B是說明依照本發(fā)明第4實施例的電容性動態(tài)量傳感器中硅片的側(cè)剖視圖；圖13是說明圖12中示出的傳感器中硅柱的側(cè)視圖；
圖14是說明依照本發(fā)明第5實施例的半導(dǎo)體電路部分的側(cè)剖視圖；圖15是說明圖14中示出的半導(dǎo)體電路部分中硅柱的側(cè)視圖；圖16是說明依照本發(fā)明第6實施例的半導(dǎo)體電路部分的側(cè)剖視圖；圖17是說明圖16中示出的半導(dǎo)體電路部分中硅柱的側(cè)視圖；圖18是說明傳統(tǒng)的電容性動態(tài)量傳感器的側(cè)視圖。
具體實施例方式
將描述依照本發(fā)明的最佳模式1的基本結(jié)構(gòu)。電容性動態(tài)量傳感器由也用作它的襯底的下面玻璃板、硅片和上面玻璃板組成。硅片具有由于動態(tài)量而移位的重塊和硅柱，每個柱用于電連接位于下面玻璃板上的電極與位于上面玻璃板外面的電極。具有洞的絕緣層位于每個硅柱的上面部分，導(dǎo)電薄膜位于其上以避免電信號泄漏到另一個柱，因此能夠使各個硅柱的上面部分和下面部分之間導(dǎo)電。
其次，將描述依照本發(fā)明的最佳模式2的基本結(jié)構(gòu)。該基本結(jié)構(gòu)與最佳模式1的基本結(jié)構(gòu)基本相同，因此將會只描述不同點。本發(fā)明的最佳模式2中，硅柱的上面部分的一部分摻雜了雜質(zhì)，該雜質(zhì)不同于硅片為在其中產(chǎn)生耗盡層所摻雜的雜質(zhì)。因此，防止電信號泄漏到另一個柱，以致于能夠使硅柱的上面部分和下面部分之間導(dǎo)電。
其次，將描述依照本發(fā)明的最佳模式3的基本結(jié)構(gòu)。該基本結(jié)構(gòu)與最佳模式1中的基本結(jié)構(gòu)基本相同，因此將會只描述不同點。本發(fā)明的最佳模式3中，在硅柱的上面部分的一部分中形成縫隙。因此，防止電信號泄漏到另一個柱，以致于能夠使硅柱的上面部分和下面部分之間導(dǎo)電。
依照基本制造方法，首先，制備硅片并通過干刻蝕從下面垂直加工該硅片以形成重塊和硅柱。其次，完成在柱的上面中進行電絕緣的加工和形成重塊的上面的加工。接著，制備下面玻璃板并向其焊接硅片。在此之后，將上面玻璃板焊接到硅片。
將描述依照本發(fā)明的最佳模式4的基本結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體電路部分包括由玻璃制成的絕緣體，圖像拾取元件位于其中的上面半導(dǎo)體，電路位于其中的下面半導(dǎo)體，夾在上面半導(dǎo)體和下面半導(dǎo)體之間的絕緣體，和用于電連接位于上面半導(dǎo)體上的電極和位于下面半導(dǎo)體上的電極的硅柱。具有洞的絕緣層位于硅柱的下面部分，導(dǎo)電薄膜位于其上以避免電信號泄漏到第二半導(dǎo)體，以致于能夠使硅柱的上面部分和下面部分之間導(dǎo)電。
依照基本制造方法，首先，制備硅片并通過干刻蝕從上面垂直加工該硅片以形成圖像拾取元件部分和硅柱，由此產(chǎn)生圖像拾取元件和電路。在此之后，完成在柱的下面進行電絕緣的加工和在下面半導(dǎo)體中生產(chǎn)電路元件的加工。然后，制備上面玻璃板并將硅片焊接到那里。
將描述依照本發(fā)明的最佳模式5的基本結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體電路部分包括電路位于其中的上面半導(dǎo)體，電路位于其中的下面半導(dǎo)體，夾在上面半導(dǎo)體和下面半導(dǎo)體之間的絕緣體，和用于電連接位于上面半導(dǎo)體上的電極和位于下面半導(dǎo)體上的電極的硅柱。具有帶洞部分的絕緣層位于硅柱的上面部分，導(dǎo)電薄膜位于其上以避免電信號泄漏到第一半導(dǎo)體，以致于能夠使硅柱的上面部分和下面部分之間導(dǎo)電。
依照基本制造方法，首先，制備硅片并通過干刻蝕從下面垂直加工該硅片以形成電路部分和硅柱，由此在下面半導(dǎo)體中產(chǎn)生電路元件。在此之后，完成在柱的上面中進行電絕緣的加工和在上面半導(dǎo)體中產(chǎn)生電路元件的加工。然后，通過使用焊接塊等，在絕緣體襯底上安裝半導(dǎo)體電路部分，其中提供連接硅柱的下面部分和下面半導(dǎo)體的電極的電極圖案。
(實施例1)在下文中，將參照圖1-5來描述依照本發(fā)明實施例1的電容性動態(tài)量傳感器。圖1是依照本實施例的電容性動態(tài)量傳感器7a的側(cè)剖視圖。
電容性動態(tài)量傳感器7a具有將下面玻璃板1、硅片2a和上面玻璃板3層疊的結(jié)構(gòu)。下面玻璃板1具有電容檢測電極11。硅片2a具有由于加速而移位的重塊21和硅柱221，硅柱221用于連接下面電極(電容檢測電極)11和上面電極34。上面玻璃板3具有電容檢測電極31。
圖2是說明下面玻璃板1的側(cè)透視圖。下面玻璃板1主要由SiO2制成并具有與硅片2a相等的熱膨脹系數(shù)。下面玻璃板1的厚度是大約100μm以上。
在與硅片2a的焊接表面上通過濺射等形成電容檢測電極11，每個電極具有大約1μm以下的厚度并由鋁等制成。電極11穿過通孔12a連接外電極14，并穿過通孔12b從下面玻璃板1的背面引出到其上表面以連接硅柱221的下面部分22b。
圖3是說明上面玻璃板3的側(cè)剖面圖。與下面玻璃板1的情況一樣，上面玻璃板3主要由SiO2制成并具有與硅片2a相等的熱膨脹系數(shù)。上面玻璃板3的厚度是大約100μm以上。
電容檢測電極31位于從與硅片2a的焊接面凹進去若干μm的位置，每個電極具有大約1μm以下的厚度并由鋁等制成。電容檢測電極31通過濺射使用鋁形成，并穿過通孔32a與焊接到上面玻璃板3的外表面的N型硅層(上電極)34連接。在與硅片2a的焊接表面上設(shè)置電極33a和電極33c，電極33a用于引導(dǎo)在硅片2a中形成的每個硅柱221的電勢，電極33c(未示出)用于引導(dǎo)在硅片2a中形成的重塊21的電勢。電極33a穿過通孔32b與焊接到上面玻璃板3的外表面的N型硅層34連接。電極33c穿過通孔32d(未示出)與N型硅層34連接。在N型硅層34的外表面上通過濺射用鋁層形成電極極板35。這種傳感器穿過鋁制成的電極極板35使用絲焊等安裝在外襯底上。
圖4A是說明硅片2a的平面圖和圖4B是說明硅片2a的沿圖4A中線C-C′的側(cè)截面圖。為了形成重塊21和加工硅柱221，將硅片中包括絕緣層28的SOI襯底用作硅片2a。通過蝕刻在硅片2a中心部分附近形成因受到來自外部的加速而移位的重塊21。
與上面描述的一樣，SOI襯底用作硅片2a。在重塊21的中間部分形成絕緣層28以由此使上硅層21a和下硅層21b相互絕緣。為了提供相同電勢用于重塊21的上、下硅層，形成階梯的凹槽以便穿過絕緣層28到達(dá)下硅層21b。電極26a由鋁制成，其通過濺射形成在階梯狀凹槽中以與硅層21a、21b相互電連接。
通過電極26b經(jīng)由上面玻璃板3的電極33c使重塊21與外端子(電極極板)35電連接，使得外部控制是可能的。
用于形成重塊21的蝕刻加工過程中，蝕刻硅柱的下面部分22b。因此，硅柱的下面部分22b相互在電和機械上分開。如圖5中所示，通過預(yù)先蝕刻上面部分22a的一部分，將絕緣體22c和導(dǎo)電體22d定位在每個硅柱的上面部分22a中。因此，沒有機械分開，相應(yīng)的柱的上面部分也能夠相互電絕緣。此外，可以通過相應(yīng)的硅柱221使上、下玻璃板中形成的電極之間導(dǎo)電。
硅片2a的其他構(gòu)成元件是用于支撐重塊21的桁條部分23和用于將下面玻璃板1陽極焊接到上面玻璃板3的部分。
關(guān)于制造電容性動態(tài)量(加速度)傳感器7a的基本方法，下面玻璃板1和硅片2a位于任意的位置并相互焊接在一起。使用陽極焊接，其中在大約300℃的大氣溫度下將大約400V的電壓施加到下面玻璃板1和硅片2a之間。
在此之后，上面玻璃板3和焊接到下面玻璃板1的硅片2a處于任意的位置，接著執(zhí)行陽極焊接以制造傳感器。
(實施例2)在實施例2中，使用不同的雜質(zhì)形成耗盡層以在相應(yīng)柱的上面部分將這些柱相互絕緣。下文中，與實施例1中的那些部分一樣的部分使用相同標(biāo)記并由此省略其描述。與實施例1不同的點將主要參照圖6-8描述。
圖6是說明依照本發(fā)明的實施例2的電容性動態(tài)量傳感器7b的側(cè)截面圖。
電容性動態(tài)量傳感器7b具有下面玻璃板1、硅片2b和上面玻璃板3層疊的結(jié)構(gòu)。下面玻璃板1具有電容檢測電極11。硅片2b具有由于受到加速而移位的重塊21和用于連接下面電極(電容檢測電極)11和上面電極34的硅柱222。上面玻璃板3具有電容檢測電極31。
每個電容檢測電極31具有大約1μm以下的厚度并由鋁等制成，該電極位于從上面玻璃板3與硅片2a的焊接面凹進去若干μm的位置。電容檢測電極31通過濺射使用鋁形成并穿過通孔32a與N型硅層(上電極)34連接，N型硅層34焊接到上面玻璃板3的外表面。在與硅片2b的焊接面上設(shè)置電極33a、電極33b和電極33c，電極33a用于引導(dǎo)硅片2b中形成的每個硅柱222的電勢，電極33b(未示出)用于引導(dǎo)在每個柱222的上面部分22a的一部分中形成的不同雜質(zhì)層29的電勢，電極33c(未示出)用于引導(dǎo)在硅片2b中形成的重塊21的電勢。電極33a穿過通孔32b與焊接到上玻璃板3的外表面的N型硅層34連接。電極33b穿過通孔32c(未示出)與N型硅層34相連。電極33c穿過通孔32d(未示出)與N型硅層34連接。在N型硅層34的外表面上通過濺射形成作為電極極板35的鋁層。穿過鋁制成的電極極板35在外襯底上使用絲焊等安裝這種傳感器。
如圖8中所示，在硅柱222的上面部分22a的一部分中形成不同類型(N-型)的雜質(zhì)層29。由于不同類型(N-型)的雜質(zhì)層29的電勢設(shè)置成等于或大于通過電極26c可施加到此傳感器的最大電壓值的電壓，因此反偏壓穩(wěn)定地施加到硅柱222的半導(dǎo)體PN結(jié)，結(jié)果是實現(xiàn)了采用耗盡層29a的電絕緣。沒有機械分離，相應(yīng)柱222的上面部分22a由此也能夠相互電絕緣。另外，為了給每個硅柱222的上、下部分提供相同電勢，形成階梯狀凹槽以便穿過絕緣層28到達(dá)下硅層22b。在階梯狀凹槽中通過濺射形成電極22d以與硅層(上面和下面部分)22a、22b相互電連接，電極22d由鋁制成。通過硅柱222，下面的玻璃電極和上面的玻璃電極由此能夠相互電連接。
具有摻雜了N型雜質(zhì)的上面Si層24和摻雜了N型雜質(zhì)的下面Si層27的SOI襯底能夠用作硅片2b。因此，設(shè)想，P型雜質(zhì)作為不同類型的雜質(zhì)用于硅柱222的上面部分22a的一部分，包括P型雜質(zhì)的部分的電勢設(shè)置成等于或小于通過電極26c可施加到此傳感器的最小電壓值的電壓。在這種情況下，反偏壓穩(wěn)定地施加到硅柱的異質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)，結(jié)果是實現(xiàn)了采用耗盡層29a的電絕緣。因此，沒有機械分離，相應(yīng)柱222的上面部分22a能夠相互電絕緣，從而獲得相同的效果。
(實施例3)在實施例3中，縫隙形成在每個柱的上面部分以使柱相互絕緣。在下文中，與實施例2中相同的部分使用相同的標(biāo)記并因此省略了描述。將主要參照圖9-11描述與實施例2不同的點。
圖9是說明依照本發(fā)明實施例3的電容性動態(tài)量傳感器7c的側(cè)截面圖。
電容性動態(tài)量傳感器7c具有下面玻璃板1、硅片2c和上面玻璃板3層疊的結(jié)構(gòu)。下面玻璃板1具有電容檢測電極11。硅片2c具有由于受到加速而移位的重塊21和用于連接下面電極(電容檢測電極)11和上面電極34的硅柱223。上面玻璃板3具有電容檢測電極31。
在本實施例中，執(zhí)行蝕刻以提供縫隙22e，每個縫隙用來將柱的上面部分22a和另一個柱的上面部分分開。因此，每個柱的中間部分形成的絕緣層28沒有機械分離，各個柱能夠相互電絕緣。另外，通過每個硅柱能夠使在上、下面玻璃板中形成的電極之間導(dǎo)電。
如圖11所示，鑒于半導(dǎo)體襯底的機械強度，完成蝕刻以從柱的下面部分22b的縫隙22f的位置轉(zhuǎn)移柱上面部分的縫隙22e的位置?？梢蕴岣吖柚?23和硅片2c的機械強度。
(實施例4)在實施例4中，為了柱之間相互絕緣，在每個柱上面部分中形成縫隙以便圍繞所有4個面上相應(yīng)柱的上面部分，在每個柱的下面部分形成縫隙以圍繞所有4個面上相應(yīng)柱的下面部分。在下文中，與實施例3中相同的部分使用了相同的標(biāo)記并由此省略了描述。將主要參照圖12A-12B描述與實施例3不同的點。
圖12b是說明依照本發(fā)明第4實施例的電容性動態(tài)量傳感器中硅片2d的側(cè)剖視圖。
在本實施例中，每個柱的上面部分中形成的縫隙22g被定位成圍繞在所有4個面上相應(yīng)柱的上面部分，每個柱的下面部分中形成的縫隙22h被定位成圍繞所有4個面上相應(yīng)柱的下面部分。因此，不限于在傳感器的角上定位硅柱223。柱可以形成在位于能夠?qū)崿F(xiàn)縫隙加工的區(qū)域中的任意位置。圖13表示絕緣體22i插入位于柱上面部分中的縫隙22g中的情況。在使用絕緣體22i時，能夠提高機械強度，同時保持了與其它柱的絕緣。
(實施例5)下文中，將參照圖14和15描述依照本發(fā)明實施例5的半導(dǎo)體電路部分。
圖14是說明依照本實施例的半導(dǎo)體電路部分601的側(cè)剖視圖。
半導(dǎo)體電路部分601具有玻璃襯底630、上面半導(dǎo)體襯底621、下面半導(dǎo)體襯底623和絕緣體628層疊的結(jié)構(gòu)。電極635位于玻璃襯底630中。上面半導(dǎo)體襯底621包括圖像拾取元件62a。下面半導(dǎo)體襯底623包括處理來自圖像拾取元件62a的信號的電路。絕緣體628夾在上面半導(dǎo)體襯底621和下面半導(dǎo)體襯底623之間。硅柱622(622a或者622b)用于將從上面半導(dǎo)體襯底621輸出的信號傳送到下面半導(dǎo)體襯底623，該硅柱位于每個上面半導(dǎo)體襯底621和下面半導(dǎo)體襯底623中。
圖15是說明硅柱的電連接部分的放大圖。
電極635位于絕緣體(玻璃)630上，并電連接圖像拾取元件的電極和硅柱。
上面半導(dǎo)體襯底621由Si制成，并具有大約10μm以上的厚度。在上面半導(dǎo)體襯底621中設(shè)置了圖像拾取元件和用于與下面半導(dǎo)體襯底623的電信號傳輸?shù)墓柚?22b?？p隙622f形成在圖像拾取元件和上面半導(dǎo)體襯底的硅柱之間以使它們相互機械地和電地隔離。
與上面半導(dǎo)體襯底一樣，下面半導(dǎo)體襯底623主要由Si制成并具有大約100μm以上的厚度。在上面半導(dǎo)體襯底623中設(shè)置了信號處理IC 62b和用于與下面半導(dǎo)體襯底進行電信號傳輸?shù)墓柚?22a。
電極622d設(shè)置在下面柱和下面半導(dǎo)體襯底中，該電極由鋁膜制成。穿過鋁膜在下面柱和下面半導(dǎo)體襯底之間實現(xiàn)電連接。使用絲焊、表面安裝等通過電極極板635c將半導(dǎo)體電路部分安裝在外部襯底上。
與前面描述的一樣，使用所謂的SOI襯底，其中絕緣層628位于上面半導(dǎo)體襯底621和下面半導(dǎo)體襯底623之間，由此上面半導(dǎo)體襯底621和下面半導(dǎo)體襯底623相互絕緣。
為了使上面硅柱622a和下面硅柱622b之間電連接，在622a中形成階梯狀凹槽以穿過絕緣層628達(dá)到上面硅柱622b。在階梯狀凹槽中形成絕緣層622c。然后，電極622d由鋁制成，它通過濺射形成在絕緣層622c上，用來相互電連接硅柱622a和622b。因此，上面硅柱622a的電勢能夠作為電路信號傳送到下面半導(dǎo)體襯底。
在蝕刻上面硅柱622b時，上面硅柱622b與其他部件電地和機械地隔離。因此，各個柱的上面部分沒有機械分離也可以造成電絕緣。另外，可以通過各自的硅柱622a和622b在上、下半導(dǎo)體襯底中形成的電極之間實現(xiàn)導(dǎo)電。因此，能夠在圖像拾取元件62a和信號處理IC 62b之間傳送電信號。
(實施例6)下文中，將參照圖16和17描述依照本發(fā)明實施例6的半導(dǎo)體電路部分。
圖16是說明依照本實施例的半導(dǎo)體電路部分701的側(cè)剖視圖。
半導(dǎo)體電路部分701具有其中帶有電路72a的上面半導(dǎo)體襯底723、下面半導(dǎo)體襯底721、和絕緣體728層疊的結(jié)構(gòu)。下面半導(dǎo)體襯底721包括響應(yīng)來自電路72a的信號工作的電路72b。絕緣體728夾在上面半導(dǎo)體襯底723和下面半導(dǎo)體襯底721之間。硅柱722a和722b用于將從上面半導(dǎo)體襯底723輸出的信號傳送到下面半導(dǎo)體襯底721，這些硅柱分別位于上面半導(dǎo)體襯底723和下面半導(dǎo)體襯底721中。半導(dǎo)體襯底安裝在絕緣體襯底740上，其中預(yù)先形成傳感器內(nèi)必須結(jié)合半導(dǎo)體襯底的電路圖案。
圖17是說明硅柱的電連接部分的放大圖。
電極735位于襯底740上并電連接下面半導(dǎo)體襯底721(電路72b)的電極與硅柱722b。
上面半導(dǎo)體襯底723由Si制成并具有大約10μm以上的厚度。在上面半導(dǎo)體襯底723中設(shè)置電路(元件)72a和用于與下面半導(dǎo)體襯底721進行電信號傳輸?shù)墓柚?22a。
與上面半導(dǎo)體襯底723中一樣，下面半導(dǎo)體襯底721主要由Si制成并具有大約100μm以上的厚度?？p隙722f形成在電路(元件)72b和硅柱722b之間以使它們相互機械地和電地分離。
電極722d由鋁膜制成，其設(shè)置在上面柱772a和上面半導(dǎo)體襯底723中。通過鋁膜在上面柱722a和上面半導(dǎo)體襯底723之間實現(xiàn)電連接。使用絲焊、表面安裝等通過電極極板735c將半導(dǎo)體電路部分701安裝在外部襯底上。
與前面描述的一樣，使用所謂的SOI襯底，其中絕緣層728位于上面半導(dǎo)體襯底723和下面半導(dǎo)體襯底721之間，由此使上面半導(dǎo)體襯底723和下面半導(dǎo)體襯底721相互絕緣。
為了使上面硅柱722a和下面硅柱722b之間電連接，形成階梯狀凹槽以穿過絕緣層728達(dá)到下面硅柱722b。絕緣層722c形成在階梯狀凹槽中。然后，通過濺射在絕緣層722c上形成由鋁制成的電極722d來相互電連接硅柱722a和722b。因此，下面硅柱722b的電勢作為電路信號能夠傳送到上面電路元件72a。
在蝕刻下面硅柱722b時，下面硅柱722b與其他部件電地和機械地隔離。因此，各個柱的上面部分沒有機械分離就可以電絕緣。另外，穿過各自硅柱722a和722b可以使上面、下面半導(dǎo)體襯底中形成的電極之間導(dǎo)電。因此，能夠在電路元件72a和72b之間傳送電信號。
權(quán)利要求
1.電容性動態(tài)量傳感器，包括其上形成第一電極的第一絕緣體；其上形成第二電極的第二絕緣體；和其中形成重塊的半導(dǎo)體，所述重塊因動態(tài)量而移位，第一絕緣體、半導(dǎo)體和第二絕緣體被層疊，基于在重塊和第一電極之中電容值的變化來測量動態(tài)量的電容性動態(tài)量傳感器，所述電容值的變化是由重塊的移位而引起的，其中在半導(dǎo)體中形成柱，使得第一電極電連接第二電極；該柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成；電連接裝置設(shè)置在柱的上面部分，該電連接裝置連接上面導(dǎo)電部分和下面導(dǎo)電部分；該柱的上面部分與其它柱沒有機械隔離；和該電連接裝置設(shè)置在柱的上面部分，與其它設(shè)置在其它柱的上面部分的電連接裝置電絕緣。
2.依照權(quán)利要求1的電容性動態(tài)量傳感器，其中通過設(shè)置在半導(dǎo)體中的絕緣層和在柱的上面部分形成的絕緣層使柱的上面部分與其它柱的上面部分電絕緣。
3.電容性動態(tài)量傳感器，包括其上形成第一電極的第一絕緣體；其上形成第二電極的第二絕緣體；和其中形成重塊的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體，所述重塊因動態(tài)量而移位，第一絕緣體、半導(dǎo)體和第二絕緣體被層疊，基于重塊和第一電極圖案之中電容值的變化來測量動態(tài)量的電容性動態(tài)量傳感器，所述電容值的變化是由半導(dǎo)體中形成的重塊的移位引起的，其中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體中形成柱，使得第一電極電連接第二電極；該柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成；電連接裝置設(shè)置在柱的上面部分，連接上面導(dǎo)電部分和下面導(dǎo)電部分；從第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體形成柱的上面部分的一部分；柱的上面部分與其它的柱未被機械隔離；和通過由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體制成的結(jié)的耗盡層來使柱的上面部分電絕緣。
4.依照權(quán)利要求3的電容性動態(tài)量傳感器，其中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體是P型的，柱的上面部分的一部分中形成的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體是N型的。
5.依照權(quán)利要求4的電容性動態(tài)量傳感器，其中柱的上面部分的一部分中形成的N型半導(dǎo)體的電勢設(shè)置成等于或者大于通過第一電極或者第二電極可施加到電容性動態(tài)量傳感器的最大電壓的電壓。
6.依照權(quán)利要求3的電容性動態(tài)量傳感器，其中第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體是N型的，柱的上面部分的一部分中形成的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體是P型的。
7.依照權(quán)利要求6的電容性動態(tài)量傳感器，其中柱的上面部分的一部分中形成的P型半導(dǎo)體的電勢設(shè)置成等于或者小于通過第一電極或者第二電極可施加到電容性動態(tài)量傳感器的最小電壓的電壓。
8.電容性動態(tài)量傳感器，包括其上形成第一電極的第一絕緣體；其上形成第二電極的第二絕緣體；和半導(dǎo)體，具有因動態(tài)量而移位的重塊和為電連接第一電極與第二電極而形成的多個柱；第一絕緣體、半導(dǎo)體和第二絕緣體被層疊，基于重塊和電極圖案中電容值的變化來測量動態(tài)量的電容性動態(tài)量傳感器，所述電容值的變化是由半導(dǎo)體中形成的重塊的移位引起的，其中多個柱中的每個柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成；電連接裝置設(shè)置在每個柱的上面部分，連接上面導(dǎo)電部分與下面導(dǎo)電部分；上面導(dǎo)電部分和下面導(dǎo)電部分分別具有第一縫隙和第二縫隙用于機械隔離；和中間絕緣部分未被機械隔離。
9.依照權(quán)利要求8的電容性動態(tài)量傳感器，其中上面導(dǎo)電部分中形成的第一縫隙的位置偏離了下面導(dǎo)電部分中形成的第二縫隙的位置。
10.依照權(quán)利要求8的電容性動態(tài)量傳感器，其中形成第一縫隙以在四面上圍繞上面導(dǎo)電部分；和形成第二縫隙以在四面上圍繞下面導(dǎo)電部分。
11.依照權(quán)利要求9的電容性動態(tài)量傳感器，其中形成第一縫隙以在四面上圍繞上面導(dǎo)電部分；和形成第二縫隙以在四面上圍繞下面導(dǎo)電部分。
12.依照權(quán)利要求8的電容性動態(tài)量傳感器，其中上面導(dǎo)電部分中形成的第一縫隙包括插入其中的絕緣體。
13.依照權(quán)利要求9的電容性動態(tài)量傳感器，其中上面導(dǎo)電部分中形成的第一縫隙包括插入其中的絕緣體。
14.依照權(quán)利要求10的電容性動態(tài)量傳感器，其中上面導(dǎo)電部分中形成的第一縫隙包括插入其中的絕緣體。
15.依照權(quán)利要求11的電容性動態(tài)量傳感器，其中上面導(dǎo)電部分中形成的第一縫隙包括插入其中的絕緣體。
16.半導(dǎo)體器件，包括其上形成第一電極的第一絕緣體；和襯底，該襯底包括其中形成圖像拾取元件的第一半導(dǎo)體，其中形成電路元件的第二半導(dǎo)體，以及夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體，第一絕緣體和襯底被層疊，基于來自圖像拾取元件的信號和來自電路元件的信號來執(zhí)行圖像處理的半導(dǎo)體器件，其中在第一半導(dǎo)體中形成柱，使得第一半導(dǎo)體的電極電連接第二半導(dǎo)體的電極；柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成；柱的下面部分被電隔離，但是沒有被機械隔離。
17.依照權(quán)利要求16的半導(dǎo)體電路部分，其中通過夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體和柱的下面部分中形成的絕緣層使柱的下面部分與第二半導(dǎo)體電絕緣。
18.半導(dǎo)體器件，包括襯底，它包括其中形成第一電路元件的第一半導(dǎo)體，其中形成第二電路元件的第二半導(dǎo)體，以及夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體，基于來自第一電路元件的信號和來自第二電路元件的信號工作的半導(dǎo)體器件，其中在第一半導(dǎo)體中形成柱，使得第一半導(dǎo)體的電極電連接第二半導(dǎo)體的電極；柱由上面導(dǎo)電部分、中間絕緣部分和下面導(dǎo)電部分組成；和柱的上面部分被電隔離，但是沒有被機械隔離。
19.依照權(quán)利要求18的半導(dǎo)體電路部分，其中通過夾在第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體之間的絕緣體和柱的上面部分中形成的絕緣層使柱的上面部分與第二半導(dǎo)體電絕緣。
全文摘要
提供一種體積小、可靠性和大量生產(chǎn)能力高的電容性動態(tài)量傳感器。為了實現(xiàn)從下面電極向上面電極的信號傳輸，形成硅柱以連接兩個電極，這些硅柱相互電絕緣，但是沒有機械隔離。
文檔編號H01L49/00GK1721860SQ200510074178
公開日2006年1月18日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者槍田光男, 須藤稔, 加藤健二 申請人:精工電子有限公司