Mems傳感器及其製造方法
2023-06-19 07:21:31 3
Mems傳感器及其製造方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種與以往相比尤其是具有粘附抑制效果高的限動部結構的MEMS傳感器及其製造方法。該MEMS傳感器的特徵在於，具有：功能層(9)，其具有被支承為在高度方向上能夠進行位移的可動部；對置構件，其與功能層隔開間隔而對置配置，其中，在對置構件上的與可動部對置的位置設有限動部(46)，該限動部(46)限制可動部的向高度方向的位移，限動部(46)具有Ti層(48)和使Ti層的表面氧化而得到的氧化Ti層(49)，氧化Ti層(49)的表面構成限動部表面(46a)，氧化Ti層的膜厚(H2)在2.5nm以上且10nm以下的範圍內形成。
【專利說明】MEMS傳感器及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及MEMS傳感器的粘附抑制結構。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中公開一種在耐衝擊用限動部的底面形成熱氧化膜作為保護層的結構。
[0003]在專利文獻2中公開一種用於限制可動部的位移的限動部。在專利文獻2中記載了限動部具有氧化物。
[0004]另外，在專利文獻3中公開一種設置由氧化矽膜或氮化矽膜構成的突起部作為附著防止膜的結構。
[0005]並且，在專利文獻4中公開一種設置由氧化矽膜構成的突起來防止附著的結構。
[0006]在設有限制可動部的高度方向的位移的限動部的結構中，為了不引起粘附而需要使限動部表面適當化。
[0007]然而，在現有的MEMS傳感器中，尤其是無法得到基於限動部表面的材質的適當化實現的有效的粘附抑制結構。例如當通過上述的專利文獻所示的氮化矽膜形成限動部表面時，在限動部與由矽形成的可動部之間，還是存在容易產生粘附的問題。
[0008]【在先技術文獻】`
[0009]【專利文獻】
[0010]【專利文獻1】TO01/053194
[0011]【專利文獻2】日本特表平7-508835號公報
[0012]【專利文獻3】日本特開2009-8437號公報
[0013]【專利文獻4】日本特開2011-112390號公報
[0014]【發明的概要】
[0015]【發明要解決的課題】
【發明內容】
[0016]本發明用於解決上述現有的課題，其目的在於提供一種與以往相比尤其是具有粘附抑制效果高的限動部結構的MEMS傳感器及其製造方法。
[0017]【用於解決課題的手段】
[0018]本發明中的MEMS傳感器特徵在於，具有:
[0019]功能層，其具有被支承為在高度方向上能夠進行位移的可動部；
[0020]對置構件，其在高度方向上與所述功能層隔開間隔而對置配置，
[0021]在所述對置構件上的與所述可動部對置的位置設有限動部，該限動部限制所述可動部的向高度方向的位移，
[0022]所述限動部具有Ti層和使所述Ti層的表面氧化而得到的氧化Ti層，所述氧化Ti層構成所述限動部的表面層，[0023]所述氧化Ti層的膜厚在2.5nm以上且IOnm以下的範圍內形成。由此，能夠使對可動部的粘附抑制效果提聞。
[0024]在本發明中，優選所述氧化Ti層的膜厚在4nm以上且IOnm以下的範圍內形成。能夠更有效地提高粘附抑制效果。
[0025]另外，在本發明中，優選在所述Ti層與所述氧化Ti層之間夾有氮化Ti層。這樣，能夠推測出具有氮化Ti層的結構通過在氮氣氛中對Ti層的表面進行加熱處理而形成。並且，通過形成為在Ti層與氧化Ti層之間夾有氮化Ti層的結構，能夠將具有2.5nm-IOnm的膜厚的氧化Ti層適當地形成在限動部表面上。
[0026]另外，在本發明中，優選所述Ti層形成在由SiN或SiO2構成的絕緣層的表面上。由此，能夠將限動部形成在規定高度上，並且，能夠使實現生產成本的降低。
[0027]本發明提供一種MEMS傳感器的製造方法，該MEMS傳感器具有:功能層，其具有被支承為在高度方向上能夠進行位移的可動部；對置構件，其在高度方向上與所述功能層隔開間隔而對置配置，所述MEMS傳 感器的製造方法的特徵在於，
[0028]在所述對置構件的與所述可動部對置的位置形成限制所述可動部的向高度方向的位移的限動部時，包括:
[0029]形成Ti層的工序；
[0030]通過熱處理，在所述Ti層的表面形成氧化Ti層的工序，該氧化Ti層構成所述限動部的表面層且具備2.5nm-IOnm的膜厚。
[0031 ] 如上所述，在本發明中，形成Ti層之後，實施熱處理而在Ti層的表面上形成氧化Ti層。由此，能夠形成比自然氧化膜厚的氧化Ti層，根據本發明，能夠形成具有2.5nm-IOnm的膜厚的氧化Ti層。由此，能夠形成粘附抑制效果優良的MEMS傳感器。
[0032]在本發明中，優選所述熱處理是在將所述功能層和所述對置構件之間接合時實施的工序。由此，能夠在功能層和對置構件之間的接合工序的同時，在限動部的Ti層的表面上形成具有2.5nm-IOnm的膜厚的氧化Ti層。
[0033]另外，在本發明中，優選在氮氣氛中進行所述熱處理。由此，能夠使Ti層與氧化Ti層之間夾有氮化Ti層。
[0034]另外，在本發明中，優選具有在所述Ti層的形成後進行等離子處理的工序。由此，能夠有效且較厚地形成氧化Ti層的膜厚。具體而言，能夠形成具備4nm-IOnm的膜厚的氧化Ti層。
[0035]另外，在本發明中，優選在所述對置構件的與所述功能層接合的接合部分上形成的金屬接合層的金屬基底層由所述Ti層形成。由此，能夠在相同工序中形成限動部的Ti層和作為金屬基底層的Ti層。
[0036]另外，在本發明中，優選將所述Ti層形成在由SiN或SiOjQ成的絕緣層的表面。由此，能夠適當地形成具有規定的高度尺寸的限動部。
[0037]【發明效果】
[0038]根據本發明，可形成與以往相比能夠提高對可動部的粘附抑制效果的MEMS傳感器。
【專利附圖】
【附圖說明】[0039]圖1是構成MEMS傳感器的功能層的俯視圖。
[0040]圖2是通過圖1所示的C-C線剖開並從箭頭方向觀察到的MEMS傳感器的縱向剖視圖。
[0041]圖3是表示MEMS傳感器靜止的狀態的立體圖。
[0042]圖4是表示MEMS傳感器動作的狀態的立體圖。
[0043]圖5是表示構成MEMS傳感器的重物部向圖示上方動作的狀態的局部縱向剖視圖。
[0044]圖6是表示構成MEMS傳感器的重物部向圖示下方動作的狀態的局部縱向剖視圖。
[0045]圖7(a)_(c)是本實施方式中的限動部的局部放大縱向剖視圖。
[0046]圖8是表不MEMS傳感器的製造方法的一工序圖(局部縱向剖視圖)。
[0047]圖9是表示圖8的下一工序的MEMS傳感器的局部縱向剖視圖。
[0048]圖10是表示圖9的下一工序的MEMS傳感器的局部縱向剖視圖。
[0049]圖11是對實驗中使用的MEMS傳感器的樣品I-樣品8進行基於俄歇電子分光法的深度分析時的氧化Ti層的分布分析結果。
[0050]圖12是對實驗中使用的MEMS傳感器的樣品I-樣品8進行基於俄歇電子分光法的深度分析時的氮化Ti層的分布分析結果。
[0051]圖13是對實驗中使用的MEMS傳感器的樣品I-樣品8進行基於俄歇電子分光法的深度分析時的Ti層的分布分析結`果。
[0052]圖14是用於說明樣品2和樣品6的粘附的容易性的曲線圖。
[0053]【符號說明】
[0054]I MEMS 傳感器
[0055]2可動部
[0056]2a重物部
[0057]3b、4b 腿部
[0058]5-7錨定部
[0059]8框體部
[0060]9功能層
[0061]10支承基材
[0062]24內部配線層
[0063]26傳感器基板
[0064]30對置構件
[0065]30a 基材
[0066]30b、30bl、30b2 覆蓋層
[0067]37固定電極層
[0068]40、41 突出部
[0069]44金屬基底層
[0070]46限動部
[0071]46a限動部表面
[0072]47絕緣層
[0073]48 Ti 層[0074]49 氧化 Ti 層
[0075]50、51 接合層
[0076]52第一金屬接合層
[0077]53第二金屬接合層
[0078]54 氮化 Ti 層
【具體實施方式】
[0079]關於各圖所示的MEMS傳感器，Y方向為左右方向，Yl方向為左方向且Y2方向為右方向，X方向為前後方向，Xl方向為前方且X2方向為後方。另外，與Y方向和X方向這雙方正交的方向為上下方向(Z方向；高度方向)。
[0080]圖1所示的MEMS傳感器I例如具有長方形的平板的導電性的功能層(矽基板)9而形成。即，在功能層9上形成與各部分的形狀對應的平面形狀的抗蝕劑層，並在不存在抗蝕劑層的部分上，通過深RIE(深反應離子蝕刻)的蝕刻工序將矽基板切斷，由此分離成各部分。因此，在MEMS傳感器的功能層9上形成的各部分在矽基板的表面和背面的厚度的範圍內構成。如圖3 (未示出圖1所示的框體部8)所示，MEMS傳感器在靜止狀態時,功能層9的表面整體和背面整體分別位於大致同一面上，但實際的功能層9因地球的重力的影響，即使在靜止狀態下也產生少許位移。
[0081]如圖1所示，構成MEMS傳感器的功能層9具有可動部2和在可動部2的周圍的框體部8。
[0082]如圖1或圖3所示，可動部2具有與高度方向(Z)平行地進行位移的重物部2a和在重物部2a的內側設置的轉動支承部3、4、14、15。
[0083]如圖1所示，第一轉動支承部3—體形成有向前方(Xl)延伸的連結臂3a和向後方(X2)延伸的腿部3b。另外，如圖1所示，第二轉動支承部4 一體形成有向後方(X2)延伸的連結臂4a和向前方(Xl)延伸的腿部4b。
[0084]連結臂3a、4a及腿部3b、4b由在從各錨定部5?7離開的方向上與前後方向(X1-X2方向)平行地以規定的寬度尺寸延伸的形狀形成。
[0085]如圖所示，在可動部2的內側設有中央錨定部5、左側錨定部6及右側錨定部7。各錨定部5?7在左右方向(Y)上隔開規定的間隔設置。
[0086]如圖2(圖2是沿著圖1所示的C-C線剖開並從箭頭方向觀察到的局部縱向剖視圖。但是，在圖2中僅圖示出錨定部5、6)所示，各錨定部5?7經由氧化絕緣層(SiO2層)25而固定支承在支承基材10上。
[0087]另外，在可動部2的周圍設置的框體部8經由氧化絕緣層(SiO2層)25而固定支承在支承基材10上。
[0088]導電性的支承基材10例如為矽基板。氧化絕緣層25未設置在與可動部2對置的位置上。支承基材10、氧化絕緣層25、構成圖1所示的可動部2、錨定部5?7及框體部8的功能層9例如構成SOI基板。通過支承基材10、氧化絕緣層25及功能層9構成傳感器基板26。
[0089]如圖1所示，第一轉動支承部3的連結臂3a的前端部和重物部2a在連結部Ila處連結成轉動自如，第二轉動支承部4的連結臂4a的前端部和重物部2a在連結部Ilb處連結成轉動自如。
[0090]另外，如圖1所示，第一轉動支承部3的連結臂3a和左側錨定部6在支點連結部12b處連結成轉動自如，並和中央錨定部5在支承連結部12a處連結成轉動自如。另外，如圖1所示，第二轉動支承部4的第一連結臂4a和右側錨定部7在支點連結部13b處連結成轉動自如，並和中央錨定部5在支承連結部13a處連結成轉動自如。
[0091]另外，在圖1所示的實施方式中，在左側錨定部6的後方(X2)設有與重物部2a及左側錨定部6分離而形成的第三轉動支承部14，在右側錨定部7的前方(Xl)設有與重物部2a及右側錨定部7分離而形成的第四轉動支承部15。
[0092]如圖1所示，第三轉動支承部14的前端部和重物部2a在連結部16a處連結成轉動自如。另外，第四轉動支承部15的前端部和重物部2a在連結部16b處連結成轉動自如。並且，如圖1所示，第三轉動支承部14和左側錨定部6在支點連結部17a處連結成轉動自如。另外，第四轉動支承部15和右側錨定部7在支點連結部17b處連結成轉動自如。
[0093]如圖1所示，第一轉動支承部3的連結臂3a與第三轉動支承部14之間經由連結部18a而連結。另外，如圖1所示，第二轉動支承部4的連結臂4a與第四轉動支承部15之間經由連結部18b而連結。
[0094]各連結部I la、I lb、16a、16b及各支點連結部12a、13a、13b、17b由通過蝕刻將矽基板寬度較細地切割而具有彈性的扭杆(彈簧部)構成。
[0095]如圖2所示，在MEMS傳感器I上，在高度方向上與重物部2a分離的一方設有支承基材10，且在另一方設有對置構件30。如圖2所示，在對置構件30的表面上設有固定電極層37。對置構件30為在基材(矽基板)30a的表面上形成有電絕緣性的覆蓋層30b的結構，固定電極層37通過在所述覆蓋層30b上濺射或鍍敷導電性金屬材料而形成。重物部2a作為可動電極而發揮功能，並與固定電極層37 —起構成「檢測部」。
[0096]如圖2所示，覆蓋層30b由第一覆蓋層30bl和第二覆蓋層30b2的層疊結構形成，例如，第一覆蓋層30bl及第二覆蓋層30b2都由SiO2或氮化矽(SiN、SiNx)形成。
[0097]如圖2所示，在第一覆蓋層30bl上形成有內部配線層24。並且，在內部配線層24上形成有第二覆蓋層30b2，所述內部配線層24成為埋在覆蓋層30b內的狀態。
[0098]如圖2所示，在第二覆蓋層30b2上形成有與內部配線層24相連的貫通孔27 (在圖2中，僅在一個貫通孔上標註了符號27)。並且，所述固定電極層37經由貫通孔27與內部配線層24電連接。
[0099]內部配線層24延長到框體部8的外側，而在框體部8的外側與焊盤部電連接。另夕卜，如圖2所示，存在形成有將第一覆蓋層30bl和第二覆蓋層30b2這雙方貫通的貫通孔28的部分。所述貫通孔28的內部由導電層29掩埋，所述導電層29與基材30a接觸。導電層29與未圖示的內部配線層連接，並且在框體部8的外側與在覆蓋層30b的表面上形成的接地焊盤32連接。
[0100]如圖2所示，在覆蓋層30b的表面形成有突出部40、41。突出部40形成於在高度方向(Z)上與框體部8對置的位置上。另外，各突出部41形成於在高度方向(Z)上與各錨定部5?7對置的位置上。
[0101]如圖2所示，在各突出部40、41的表面形成有金屬基底層44。
[0102]如圖2所示，在框體部8與突出部40之間、以及各錨定部5?7與突出部41之間分別形成有接合層50、51。接合層50、51與第一金屬接合層(例如Al) 52和第二金屬接合層(例如Ge) 53共晶接合。第一金屬接合層52形成在金屬基底層44的表面上。
[0103]另外，如圖2所示，在覆蓋層30b的表面上，在高度方向(Z)上與重物部2a或腿部3b的前端部對置的位置上形成有突起狀的限動部46。
[0104]當從外部對本實施方式的MEMS傳感器I施加例如加速度時，加速度作用於重物部2a、各錨定部5?7及框體部8。此時，重物部2a因慣性力而要在絕對空間內停留，其結果是，重物部2a相對於各錨定部而向與加速度的作用方向相反的方向相對地移動。並且，如圖4所示，為了使重物部2a在慣性力的作用下從圖3的靜止狀態的位置朝向高度方向進行位移，使第一轉動支承部3以支點連結部12a、12b為中心而在高度方向上轉動，使第二轉動支承部4以支點連結部13a、13b為中心而在高度方向上轉動，使第三轉動支承部14以支點連結部17a為中心而在高度方向上轉動，並使第四轉動支承部15以支點連結部17b為中心而在高度方向上轉動。在該轉動動作時，在各連結部lla、llb、16a、16b、18a、18b及支點連結部12a、12b、13a、13b、17a、17b上設置的扭杆(彈簧部)發生扭轉變形。
[0105]通過本實施方式的重物部2a的支承機構能夠使重物部2a在高度方向(Z)上有效地平行移動。
[0106]在本實施方式中，形成為因物理量變化而腿部3b、4b向重物部2a的位移方向的相反方向突出的結構。如圖5所示，當腿部3b、4b的前端部向接近對置構件30的方向進行位移時，腿部3b、4b的前端部能夠最大限度地移動到與在對置構件30的表面上形成的限動部46的限動部表面46a抵接為止。即使腿部3b、4b與限動部46的限動部表面46a抵接，重物部2a也不會與支承基材10的表面IOa抵接。
[0107]這樣，在圖1的實施方式中，設置向重物部2a的位移方向的相反方向進行位移的腿部3b、4b，並設置抑制重物部2a的向高度方向(Z)的位移的限動機構。
[0108]另一方面，在圖6中，如圖6所示，在腿部3b、4b的前端部向從對置構件30遠離的方向進行位移時，重物部2a在腿部3b、4b與支承基材10的表面IOa抵接之前，與在對置構件30的表面上形成的限動部46的限動部表面46a抵接，來抑制重物部2a向高度方向的位移。
[0109]在本實施方式中，如圖7(a)所示，限動部46由絕緣層47、在絕緣層47的表面上形成的Ti層(鈦層)48、在Ti層48的表面上形成的氧化Ti層(TiO2層)49的層疊結構形成。氧化Ti層49通過使Ti層48的表面氧化而形成。
[0110]S卩，圖7(a)所示的限動部46中從下方朝向上方(從對置構件30側朝向功能層9的方向)以絕緣層47/Ti層48/氧化Ti層49的順序層疊。
[0111]氧化Ti層49構成所述限動部46的表面層，因此所述氧化Ti層49的表面構成限動部46的限動部表面46a。
[0112]Ti層48及氧化Ti層49的存在能夠通過俄歇電子分光法進行分析。
[0113]Ti層48及氧化Ti層49的膜厚H1、H2能夠根據基於俄歇電子分光法的深度分布來計算。
[0114]在本實施方式中，Ti層48 (Ti金屬層)的膜厚Hl為40nm?70nm左右。
[0115]另外，氧化Ti層49的膜厚H2為2.5nm以上且IOnm以下的範圍內。
[0116]當氧化Ti層49的膜厚H2比2.5nm薄時，相對於由矽構成的可動部無法得到良好的粘附抑制效果。另外，當氧化Ti層49的膜厚H2比IOnm厚時，氧化Ti層49變軟，反而容易引起粘附。
[0117]因此，通過將氧化Ti層49的膜厚設定為2.5nm以上且IOnm以下，從而相對於由矽構成的可動部能夠得到良好的粘附抑制效果。
[0118]如上所述，氧化Ti層49通過使Ti層48的表面氧化而形成。然而，在要使氧化Ti層的膜厚H2成為2.5nm以上的情況下，通過自然氧化的話不充分，如後所述，在氧化處理中需要熱處理，並且，優選實施等離子處理。
[0119]在圖2所示的MEMS傳感器中，由於通過熱處理使第一金屬接合層52和第二金屬接合層53共晶接合，因此能夠使用該熱處理而在Ti層48的表面上形成氧化Ti層49。
[0120]氧化Ti層49的膜厚H2優選為4nm以上且IOnm以下。由此，能夠進一步提高粘附抑制效果。
[0121]如上所述，氧化Ti層49構成限動部46的表面層，但在因汙染物或分析精度引起的誤差等，而從比認為是限動部表面46a的位置深少許的位置(距最表面幾nm左右)分析出氧化Ti層49的情況下，也將氧化Ti層49定義為位於限動部46的表面層上。
[0122]如圖2或圖7(a)所示，限動部46為突起狀,絕緣層47呈突起形狀。絕緣層47既可以為與第二覆蓋層30b2相同的材質，也可以由與第二覆蓋層30b2不同的材質形成。
[0123]在本實施方式中，將絕緣層47由SiN(氮化矽)或SiO2(氧化矽)形成。絕緣層47適合由SiN形成。SiN能夠以膜應力小且厚的膜厚形成。因此，若為SiN，則容易將絕緣層47以規定的高度尺寸形成。另外，為了提高與例如由Al形成的內部配線層24的密接性，第二覆蓋層30b2適合由SiN形成。因此，若絕緣層47也為SiN，則能夠將絕緣層47和第二覆蓋層30b2 —體形成,從而能夠使製造工序容易化。
[0124]在圖7(b)中示出的實施方式所示的限動部46中，在Ti層48與氧化Ti層49之間夾有氮化Ti層54。氮化Ti層54的膜厚H3為3nm?8nm左右。
[0125]S卩，圖7 (b)的限動部46為從下至上層疊的絕緣層47/Ti層48/氮化Ti層54/氧化Ti層49的層疊結構。
[0126]如圖7 (b)所示，能夠推測出在Ti層48與氧化Ti層49之間具有氮化Ti層54的結構通過在氮氣氛中對Ti層48的表面進行氧化處理而形成。並且，通過形成為在Ti層48與氧化Ti層49之間夾有氮化Ti層54的結構，由此如後述的實驗結果所示，能夠使具有
2.5nm?IOnm的膜厚的氧化Ti層適當地形成在限動部表面上。
[0127]圖7 (C)所示的限動部46為從下至上層疊的Ti層48/氧化Ti層49的層疊結構。或者為從下至上層疊的Ti層48/氮化Ti層54/氧化Ti層49的層疊結構。即，圖7 (c)為突起狀的限動部46由Ti層48形成且其表面被氧化的方式。
[0128]但是，在圖7(c)中，為了將限動部46形成為規定的高度尺寸，必須較厚地形成Ti層48。因此，將限動部46以規定的高度尺寸形成，並且為了降低生產成本，而使用絕緣層47來形成突起部，並在絕緣層47的表面側形成Ti層48/氧化Ti層49或者Ti層48/氮化Ti層54/氧化Ti層49的結構適合。
[0129]在圖2所示的突出部40、41的表面形成的金屬基底層44適合為與限動部46相同的Ti層。即，如後所述，通過在突出部40及構成限動部46的突起狀的絕緣層47的表面上形成Ti層，由此能夠同時形成金屬基底層44和限動部46的Ti層48。[0130]在圖1中示出限動部46相對於重物部2a及腿部3b、4b的形成位置。各限動部46的形成位置或個數也可以與圖1不同。尤其是在圖1中，相對於重物部2a和腿部3b、4b形成了共用的限動部46，但也可以相對於重物部2a和腿部3b、4b分別分開形成限動部。由於限動部表面的面積越小，粘附抑制效果越能夠提高，因此與形成限動部表面的面積大的限動部相比，更適合分開而形成為限動部表面小的多個限動部。
[0131]另外，圖2所示的限動部46是對重物部2a及腿部3b、4b這雙方的限動部，但也可以形成為僅設置對重物部2a的限動部，或者僅設置對腿部3b、4b的限動部的結構。例如，在僅沿一個方向作用加速度那樣的用途中，例如為一定使腿部3b、4b向對置構件30的方向進行位移的結構時，可以僅設置對腿部3b、4b的限動部。
[0132]需要說明的是，在與上述的結構不同的設置重物部2a作為可動部但沒有腿部3b、4b的結構中也能夠適用本實施方式的限動部結構。
[0133]使用圖8至圖10，對圖2所示的MEMS傳感器I的製造方法進行說明。
[0134]在圖8所示的工序中，在基材30a的表面形成第一覆蓋層30bl，在第一覆蓋層30bI的表面形成內部配線層24。並且，從第一覆蓋層30bl上到內部配線層24上形成第二覆蓋層30b2。
[0135]各覆蓋層30bl、30b2都為電絕緣材料。例如，第一覆蓋層30bl可以由SiO2形成，且第二覆蓋層30b2可以由SiN、SiNx形成。
[0136]在第二覆蓋層30b2的表面上形成突出部40、41及突起狀的限動部46。例如也可以通過蝕刻等削除第二覆蓋層30b的表面來形成突出部40、41及限動部46。由此，能夠將構成第二覆蓋層30b2及限動部46的絕緣層47 —體形成。
[0137]或者，也可以與第二覆蓋層30b2不同而在第二覆蓋層30b2的表面上通過濺射法等形成突出部40、41及限動部46 (絕緣層47)。這種情況下，可以將突出部40、41及限動部46 (絕緣層47)由SiN或SiO2形成。
[0138]接著，形成連通到內部配線層24的貫通孔27。並且在突出部40、41、限動部46 (絕緣層47)、第二覆蓋層30b2的表面上形成Ti層48。需要說明的是，在圖9中，僅在限動部46的表面上圖不出符號48,而圖9表不Ti層48的加工後的狀態，實際上，Ti層作為金屬基底層44等而形成在突出部40、41的表面上。
[0139]在移向下一接合工序之前，對Ti層進行等離子處理。
[0140]以成為40nm?80nm左右的膜厚的方式通過派射等形成Ti層48。
[0141]將製造工序中的MEMS傳感器基板安置在等離子裝置內，並通過含氧的氣體進行等離子照射。由此，Ti層的表面被活性化，從而在Ti層的表面能夠以穩定的厚度均勻地形成氧化Ti層。作為等離子處理的條件，使等離子處理時間為5分?30分左右，使真空度為I?5Pa，使等離子輸出為I?5kW，並使氧的供給量為0.1?0.5Pa.m3/s左右。另外，等離子處理時間優選為10分以上，更優選為20分以上。
[0142]雖然通過等離子處理能夠在Ti層48的表面形成氧化Ti層，但此時的氧化Ti層的膜厚為0.5nm?1.5nm左右，為了得到良好的粘附抑制效果，需要形成為更薄的膜厚。需要說明的是，在自然氧化中，氧化Ti層的膜厚為0.5nm以下程度，非常薄。
[0143]Ti層不僅用作限動部46，還用作突出部40、41上的金屬基底層44。如圖9所示，在金屬基底層44的表面形成第一金屬接合層52。且將第一金屬接合層52例如通過Al形成。
[0144]另外，雖然形成固定電極層37，但對於固定電極層37而言，也可以由金屬基底層和Al層的層疊結構形成。
[0145]對於Ti層而言，可以首先將其形成到突出部40、41、限動部46(絕緣層47)、第二覆蓋層30b2的表面整個區域，之後通過蝕刻等將不需要的Ti層除去。
[0146]對Ti層的等離子處理的時刻可以為剛將Ti層成膜之後或者形成圖9所示的第一金屬接合層52之後等。
[0147]在圖10的工序中，在對功能層9、支承基材10及氧化絕緣層25的SOI基板進行加工而形成的傳感器基板26的框體部8或各錨定部5-7的表面上形成第二金屬接合層53。將第二金屬接合層53例如由Ge形成。
[0148]然後，將第一金屬接合層52和第二金屬接合層53重疊並實施熱處理，使它們共晶接合，從而將傳感器基板26和對置構件30接合。
[0149]熱處理溫度為420-440°C左右，熱處理時間為10-30分左右。
[0150]通過該熱處理，能 夠使第一金屬接合層52與第二金屬接合層53之間共晶接合，並且能夠在設置於限動部46的Ti層48的表面上形成具有2.5nm以上且IOnm以下的膜厚的氧化Ti層49 (參照圖7)。
[0151]在本實施方式中，必須對Ti層48進行圖10的工序中的熱處理。由此，能夠使氧化Ti層49的膜厚變厚。並且，除了熱處理，還施加圖9中說明的等離子處理，由此能夠形成緻密的氧化層，尤其是能夠形成具有4nm以上且IOnm以下的膜厚的氧化Ti層49。
[0152]通過在氮氣氛中進行圖10中的熱處理工序，從而如圖7(b)所示，能夠使氮化Ti層54夾在Ti層48與氧化Ti層49之間。能夠將氮化Ti層54的膜厚以3nm-8nm左右形成。
[0153]根據上述的MEMS傳感器的製造方法，在形成Ti層48之後實施熱處理，從而在Ti層48的表面上形成氧化Ti層49。由此，能夠形成比自然氧化膜厚的氧化Ti層49，具體而言，能夠形成具有2.5nm-IOnm的膜厚的氧化Ti層49。由此，能夠適當且容易地形成粘附抑制效果優良的MEMS傳感器。
[0154]如上所述，作為對Ti層48的氧化處理，適合進行熱處理和等離子處理這雙方。
[0155]本實施方式不僅能夠適用於加速度傳感器，還能夠適用於角速度傳感器、衝擊傳感器等MEMS傳感器全體。
[0156]【實施例】
[0157]在實驗中，製作以下的表I所示的MEMS傳感器的樣品I-樣品8，並改變對限動部的Ti層的氧化條件，來測定在Ti層的表面上形成的氧化Ti層或在內部形成的氮化Ti層的膜厚。
[0158]【表I】
[0159]
【權利要求】
1.一種MEMS傳感器，其特徵在於，具有: 功能層，其具有被支承為在高度方向上能夠進行位移的可動部； 對置構件，其在高度方向上與所述功能層隔開間隔而對置配置， 在所述對置構件上的與所述可動部對置的位置設有限動部，該限動部限制所述可動部的向高度方向的位移， 所述限動部具有Ti層和使所述Ti層的表面氧化而得到的氧化Ti層，所述氧化Ti層構成所述限動部的表面層， 所述氧化Ti層的膜厚在2.5nm以上且IOnm以下的範圍內形成。
2.根據權利要求1所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 所述氧化Ti層的膜厚在4nm以上且IOnm以下的範圍內形成。
3.根據權利要求1或2所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 在所述Ti層與所述氧化Ti層之間夾有氮化Ti層。
4.根據權利要求1或2所述的MEMS傳感器，其特徵在於， 所述Ti層形成在由SiN或SiO2構成的絕緣層的表面。
5.一種MEMS傳感器的製造方法，該MEMS傳感器具有:功能層，其具有被支承為在高度方向上能夠進行位移的可動部；對置構件，其在高度方向上與所述功能層隔開間隔而對置配置，所述MEMS傳感器的製造方法的特徵在於， 在所述對置構件的與所述可動部對置的位置形成限制所述可動部的向高度方向的位移的限動部時，包括: 形成Ti層的工序； 通過熱處理，在所述Ti層的表面形成氧化Ti層的工序，該氧化Ti層構成所述限動部的表面層且具備2.5nm?IOnm的膜厚。
6.根據權利要求5所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 所述熱處理是在將所述功能層和所述對置構件之間接合時實施的工序。
7.根據權利要求5或6所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 在氮氣氛中進行所述熱處理。
8.根據權利要求5或6所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 具有在所述Ti層的形成後進行等離子處理的工序。
9.根據權利要求8所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 形成具備4nm?IOnm的膜厚的氧化Ti層。
10.根據權利要求5或6所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 在所述對置構件的與所述功能層接合的接合部分上形成的金屬接合層的金屬基底層由所述Ti層形成。
11.根據權利要求5或6所述的MEMS傳感器的製造方法，其特徵在於， 將所述Ti層形成在由SiN或SiO2構成的絕緣層的表面。
【文檔編號】B81B7/02GK103449354SQ201310094691
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年3月22日 優先權日:2012年4月25日
【發明者】小林俊宏, 宮武亨, 矢澤久幸, 大川尚信, 宇都宜隆 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社