CN103449354B - Mems传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种与以往相比尤其是具有粘附抑制效果高的限动部结构的MEMS传感器及其制造方法。该MEMS传感器的特征在于，具有：功能层(9)，其具有被支承为在高度方向上能够进行位移的可动部；对置构件，其与功能层隔开间隔而对置配置，其中，在对置构件上的与可动部对置的位置设有限动部(46)，该限动部(46)限制可动部的向高度方向的位移，限动部(46)具有Ti层(48)和使Ti层的表面氧化而得到的氧化Ti层(49)，氧化Ti层(49)的表面构成限动部表面(46a)，氧化Ti层的膜厚(H2)在2.5nm以上且10nm以下的范围内形成。

Description

MEMS传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及MEMS传感器的粘附抑制结构。

背景技术

在专利文献1中公开一种在耐冲击用限动部的底面形成热氧化膜作为保护层的结构。

在专利文献2中公开一种用于限制可动部的位移的限动部。在专利文献2中记载了限动部具有氧化物。

另外，在专利文献3中公开一种设置由氧化硅膜或氮化硅膜构成的突起部作为附着防止膜的结构。

并且，在专利文献4中公开一种设置由氧化硅膜构成的突起来防止附着的结构。

在设有限制可动部的高度方向的位移的限动部的结构中，为了不引起粘附而需要使限动部表面适当化。

然而，在现有的MEMS传感器中，尤其是无法得到基于限动部表面的材质的适当化实现的有效的粘附抑制结构。例如当通过上述的专利文献所示的氮化硅膜形成限动部表面时，在限动部与由硅形成的可动部之间，还是存在容易产生粘附的问题。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】WO01/053194

【专利文献2】日本特表平7-508835号公报

【专利文献3】日本特开2009-8437号公报

【专利文献4】日本特开2011-112390号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

发明内容

本发明用于解决上述现有的课题，其目的在于提供一种与以往相比尤其是具有粘附抑制效果高的限动部结构的MEMS传感器及其制造方法。

【用于解决课题的手段】

本发明中的MEMS传感器特征在于，具有：

功能层，其具有被支承为在高度方向上能够进行位移的可动部；

对置构件，其在高度方向上与所述功能层隔开间隔而对置配置，

在所述对置构件上的与所述可动部对置的位置设有限动部，该限动部限制所述可动部的向高度方向的位移，

所述限动部具有Ti层和使所述Ti层的表面氧化而得到的氧化Ti层，所述氧化Ti层构成所述限动部的表面层，

所述氧化Ti层的膜厚在2.5nm以上且10nm以下的范围内形成。由此，能够使对可动部的粘附抑制效果提高。

在本发明中，优选所述氧化Ti层的膜厚在4nm以上且10nm以下的范围内形成。能够更有效地提高粘附抑制效果。

另外，在本发明中，优选在所述Ti层与所述氧化Ti层之间夹有氮化Ti层。这样，能够推测出具有氮化Ti层的结构通过在氮气氛中对Ti层的表面进行加热处理而形成。并且，通过形成为在Ti层与氧化Ti层之间夹有氮化Ti层的结构，能够将具有2.5nm～10nm的膜厚的氧化Ti层适当地形成在限动部表面上。

另外，在本发明中，优选所述Ti层形成在由SiN或SiO₂构成的绝缘层的表面上。由此，能够将限动部形成在规定高度上，并且，能够使实现生产成本的降低。

本发明提供一种MEMS传感器的制造方法，该MEMS传感器具有：功能层，其具有被支承为在高度方向上能够进行位移的可动部；对置构件，其在高度方向上与所述功能层隔开间隔而对置配置，所述MEMS传感器的制造方法的特征在于，

在所述对置构件的与所述可动部对置的位置形成限制所述可动部的向高度方向的位移的限动部时，包括：

形成Ti层的工序；

通过热处理，在所述Ti层的表面形成氧化Ti层的工序，该氧化Ti层构成所述限动部的表面层且具备2.5nm～10nm的膜厚。

如上所述，在本发明中，形成Ti层之后，实施热处理而在Ti层的表面上形成氧化Ti层。由此，能够形成比自然氧化膜厚的氧化Ti层，根据本发明，能够形成具有2.5nm～10nm的膜厚的氧化Ti层。由此，能够形成粘附抑制效果优良的MEMS传感器。

在本发明中，优选所述热处理是在将所述功能层和所述对置构件之间接合时实施的工序。由此，能够在功能层和对置构件之间的接合工序的同时，在限动部的Ti层的表面上形成具有2.5nm～10nm的膜厚的氧化Ti层。

另外，在本发明中，优选在氮气氛中进行所述热处理。由此，能够使Ti层与氧化Ti层之间夹有氮化Ti层。

另外，在本发明中，优选具有在所述Ti层的形成后进行等离子处理的工序。由此，能够有效且较厚地形成氧化Ti层的膜厚。具体而言，能够形成具备4nm～10nm的膜厚的氧化Ti层。

另外，在本发明中，优选在所述对置构件的与所述功能层接合的接合部分上形成的金属接合层的金属基底层由所述Ti层形成。由此，能够在相同工序中形成限动部的Ti层和作为金属基底层的Ti层。

另外，在本发明中，优选将所述Ti层形成在由SiN或SiO₂构成的绝缘层的表面。由此，能够适当地形成具有规定的高度尺寸的限动部。

【发明效果】

根据本发明，可形成与以往相比能够提高对可动部的粘附抑制效果的MEMS传感器。

附图说明

图1是构成MEMS传感器的功能层的俯视图。

图2是通过图1所示的C-C线剖开并从箭头方向观察到的MEMS传感器的纵向剖视图。

图3是表示MEMS传感器静止的状态的立体图。

图4是表示MEMS传感器动作的状态的立体图。

图5是表示构成MEMS传感器的重物部向图示上方动作的状态的局部纵向剖视图。

图6是表示构成MEMS传感器的重物部向图示下方动作的状态的局部纵向剖视图。

图7(a)、图7(b)及图7(c)是本实施方式中的限动部的局部放大纵向剖视图。

图8是表示MEMS传感器的制造方法的一工序图(局部纵向剖视图)。

图9是表示图8的下一工序的MEMS传感器的局部纵向剖视图。

图10是表示图9的下一工序的MEMS传感器的局部纵向剖视图。

图11是对实验中使用的MEMS传感器的样品1～样品8进行基于俄歇电子分光法的深度分析时的氧化Ti层的分布分析结果。

图12是对实验中使用的MEMS传感器的样品1～样品8进行基于俄歇电子分光法的深度分析时的氮化Ti层的分布分析结果。

图13是对实验中使用的MEMS传感器的样品1～样品8进行基于俄歇电子分光法的深度分析时的Ti层的分布分析结果。

图14是用于说明样品2和样品6的粘附的容易性的曲线图。

【符号说明】

1MEMS传感器

2可动部

2a重物部

3b、4b腿部

5～7锚定部

8框体部

9功能层

10支承基材

24内部配线层

26传感器基板

30对置构件

30a基材

30b、30b1、30b2覆盖层

37固定电极层

40、41突出部

44金属基底层

46限动部

46a限动部表面

47绝缘层

48Ti层

49氧化Ti层

50、51接合层

52第一金属接合层

53第二金属接合层

54氮化Ti层

具体实施方式

关于各图所示的MEMS传感器，Y方向为左右方向，Y1方向为左方向且Y2方向为右方向，X方向为前后方向，X1方向为前方且X2方向为后方。另外，与Y方向和X方向这双方正交的方向为上下方向(Z方向；高度方向)。

图1所示的MEMS传感器1例如具有长方形的平板的导电性的功能层(硅基板)9而形成。即，在功能层9上形成与各部分的形状对应的平面形状的抗蚀剂层，并在不存在抗蚀剂层的部分上，通过深RIE(深反应离子蚀刻)的蚀刻工序将硅基板切断，由此分离成各部分。因此，在MEMS传感器的功能层9上形成的各部分在硅基板的表面和背面的厚度的范围内构成。如图3(未示出图1所示的框体部8)所示，MEMS传感器在静止状态时，功能层9的表面整体和背面整体分别位于大致同一面上，但实际的功能层9因地球的重力的影响，即使在静止状态下也产生少许位移。

如图1所示，构成MEMS传感器的功能层9具有可动部2和在可动部2的周围的框体部8。

如图1或图3所示，可动部2具有与高度方向(Z)平行地进行位移的重物部2a和在重物部2a的内侧设置的转动支承部3、4、14、15。

如图1所示，第一转动支承部3一体形成有向前方(X1)延伸的连结臂3a和向后方(X2)延伸的腿部3b。另外，如图1所示，第二转动支承部4一体形成有向后方(X2)延伸的连结臂4a和向前方(X1)延伸的腿部4b。

连结臂3a、4a及腿部3b、4b由在从各锚定部5～7离开的方向上与前后方向(X1-X2方向)平行地以规定的宽度尺寸延伸的形状形成。

如图所示，在可动部2的内侧设有中央锚定部5、左侧锚定部6及右侧锚定部7。各锚定部5～7在左右方向(Y)上隔开规定的间隔设置。

如图2(图2是沿着图1所示的C-C线剖开并从箭头方向观察到的局部纵向剖视图。但是，在图2中仅图示出锚定部5、6)所示，各锚定部5～7经由氧化绝缘层(SiO₂层)25而固定支承在支承基材10上。

另外，在可动部2的周围设置的框体部8经由氧化绝缘层(SiO₂层)25而固定支承在支承基材10上。

导电性的支承基材10例如为硅基板。氧化绝缘层25未设置在与可动部2对置的位置上。支承基材10、氧化绝缘层25、构成图1所示的可动部2、锚定部5～7及框体部8的功能层9例如构成SOI基板。通过支承基材10、氧化绝缘层25及功能层9构成传感器基板26。

如图1所示，第一转动支承部3的连结臂3a的前端部和重物部2a在连结部11a处连结成转动自如，第二转动支承部4的连结臂4a的前端部和重物部2a在连结部11b处连结成转动自如。

另外，如图1所示，第一转动支承部3的连结臂3a和左侧锚定部6在支点连结部12b处连结成转动自如，并和中央锚定部5在支承连结部12a处连结成转动自如。另外，如图1所示，第二转动支承部4的第一连结臂4a和右侧锚定部7在支点连结部13b处连结成转动自如，并和中央锚定部5在支承连结部13a处连结成转动自如。

另外，在图1所示的实施方式中，在左侧锚定部6的后方(X2)设有与重物部2a及左侧锚定部6分离而形成的第三转动支承部14，在右侧锚定部7的前方(X1)设有与重物部2a及右侧锚定部7分离而形成的第四转动支承部15。

如图1所示，第三转动支承部14的前端部和重物部2a在连结部16a处连结成转动自如。另外，第四转动支承部15的前端部和重物部2a在连结部16b处连结成转动自如。并且，如图1所示，第三转动支承部14和左侧锚定部6在支点连结部17a处连结成转动自如。另外，第四转动支承部15和右侧锚定部7在支点连结部17b处连结成转动自如。

如图1所示，第一转动支承部3的连结臂3a与第三转动支承部14之间经由连结部18a而连结。另外，如图1所示，第二转动支承部4的连结臂4a与第四转动支承部15之间经由连结部18b而连结。

各连结部11a、11b、16a、16b及各支点连结部12a、13a、13b、17b由通过蚀刻将硅基板宽度较细地切割而具有弹性的扭杆(弹簧部)构成。

如图2所示，在MEMS传感器1上，在高度方向上与重物部2a分离的一方设有支承基材10，且在另一方设有对置构件30。如图2所示，在对置构件30的表面上设有固定电极层37。对置构件30为在基材(硅基板)30a的表面上形成有电绝缘性的覆盖层30b的结构，固定电极层37通过在所述覆盖层30b上溅射或镀敷导电性金属材料而形成。重物部2a作为可动电极而发挥功能，并与固定电极层37一起构成“检测部”。

如图2所示，覆盖层30b由第一覆盖层30b1和第二覆盖层30b2的层叠结构形成，例如，第一覆盖层30b1及第二覆盖层30b2都由SiO₂或氮化硅(SiN、SiNx)形成。

如图2所示，在第一覆盖层30b1上形成有内部配线层24。并且，在内部配线层24上形成有第二覆盖层30b2，所述内部配线层24成为埋在覆盖层30b内的状态。

如图2所示，在第二覆盖层30b2上形成有与内部配线层24相连的贯通孔27(在图2中，仅在一个贯通孔上标注了符号27)。并且，所述固定电极层37经由贯通孔27与内部配线层24电连接。

内部配线层24延长到框体部8的外侧，而在框体部8的外侧与焊盘部电连接。另外，如图2所示，存在形成有将第一覆盖层30b1和第二覆盖层30b2这双方贯通的贯通孔28的部分。所述贯通孔28的内部由导电层29掩埋，所述导电层29与基材30a接触。导电层29与未图示的内部配线层连接，并且在框体部8的外侧与在覆盖层30b的表面上形成的接地焊盘32连接。

如图2所示，在覆盖层30b的表面形成有突出部40、41。突出部40形成于在高度方向(Z)上与框体部8对置的位置上。另外，各突出部41形成于在高度方向(Z)上与各锚定部5～7对置的位置上。

如图2所示，在各突出部40、41的表面形成有金属基底层44。

如图2所示，在框体部8与突出部40之间、以及各锚定部5～7与突出部41之间分别形成有接合层50、51。接合层50、51与第一金属接合层(例如Al)52和第二金属接合层(例如Ge)53共晶接合。第一金属接合层52形成在金属基底层44的表面上。

另外，如图2所示，在覆盖层30b的表面上，在高度方向(Z)上与重物部2a或腿部3b的前端部对置的位置上形成有突起状的限动部46。

当从外部对本实施方式的MEMS传感器1施加例如加速度时，加速度作用于重物部2a、各锚定部5～7及框体部8。此时，重物部2a因惯性力而要在绝对空间内停留，其结果是，重物部2a相对于各锚定部而向与加速度的作用方向相反的方向相对地移动。并且，如图4所示，为了使重物部2a在惯性力的作用下从图3的静止状态的位置朝向高度方向进行位移，使第一转动支承部3以支点连结部12a、12b为中心而在高度方向上转动，使第二转动支承部4以支点连结部13a、13b为中心而在高度方向上转动，使第三转动支承部14以支点连结部17a为中心而在高度方向上转动，并使第四转动支承部15以支点连结部17b为中心而在高度方向上转动。在该转动动作时，在各连结部11a、11b、16a、16b、18a、18b及支点连结部12a、12b、13a、13b、17a、17b上设置的扭杆(弹簧部)发生扭转变形。

通过本实施方式的重物部2a的支承机构能够使重物部2a在高度方向(Z)上有效地平行移动。

在本实施方式中，形成为因物理量变化而腿部3b、4b向重物部2a的位移方向的相反方向突出的结构。如图5所示，当腿部3b、4b的前端部向接近对置构件30的方向进行位移时，腿部3b、4b的前端部能够最大限度地移动到与在对置构件30的表面上形成的限动部46的限动部表面46a抵接为止。即使腿部3b、4b与限动部46的限动部表面46a抵接，重物部2a也不会与支承基材10的表面10a抵接。

这样，在图1的实施方式中，设置向重物部2a的位移方向的相反方向进行位移的腿部3b、4b，并设置抑制重物部2a的向高度方向(Z)的位移的限动机构。

另一方面，在图6中，如图6所示，在腿部3b、4b的前端部向从对置构件30远离的方向进行位移时，重物部2a在腿部3b、4b与支承基材10的表面10a抵接之前，与在对置构件30的表面上形成的限动部46的限动部表面46a抵接，来抑制重物部2a向高度方向的位移。

在本实施方式中，如图7(a)所示，限动部46由绝缘层47、在绝缘层47的表面上形成的Ti层(钛层)48、在Ti层48的表面上形成的氧化Ti层(TiO₂层)49的层叠结构形成。氧化Ti层49通过使Ti层48的表面氧化而形成。

即，图7(a)所示的限动部46中从下方朝向上方(从对置构件30侧朝向功能层9的方向)以绝缘层47/Ti层48/氧化Ti层49的顺序层叠。

氧化Ti层49构成所述限动部46的表面层，因此所述氧化Ti层49的表面构成限动部46的限动部表面46a。

Ti层48及氧化Ti层49的存在能够通过俄歇电子分光法进行分析。

Ti层48及氧化Ti层49的膜厚H1、H2能够根据基于俄歇电子分光法的深度分布来计算。

在本实施方式中，Ti层48(Ti金属层)的膜厚H1为40nm～70nm左右。

另外，氧化Ti层49的膜厚H2为2.5nm以上且10nm以下的范围内。

当氧化Ti层49的膜厚H2比2.5nm薄时，相对于由硅构成的可动部无法得到良好的粘附抑制效果。另外，当氧化Ti层49的膜厚H2比10nm厚时，氧化Ti层49变软，反而容易引起粘附。

因此，通过将氧化Ti层49的膜厚设定为2.5nm以上且10nm以下，从而相对于由硅构成的可动部能够得到良好的粘附抑制效果。

如上所述，氧化Ti层49通过使Ti层48的表面氧化而形成。然而，在要使氧化Ti层的膜厚H2成为2.5nm以上的情况下，通过自然氧化的话不充分，如后所述，在氧化处理中需要热处理，并且，优选实施等离子处理。

在图2所示的MEMS传感器中，由于通过热处理使第一金属接合层52和第二金属接合层53共晶接合，因此能够使用该热处理而在Ti层48的表面上形成氧化Ti层49。

氧化Ti层49的膜厚H2优选为4nm以上且10nm以下。由此，能够进一步提高粘附抑制效果。

如上所述，氧化Ti层49构成限动部46的表面层，但在因污染物或分析精度引起的误差等，而从比认为是限动部表面46a的位置深少许的位置(距最表面几nm左右)分析出氧化Ti层49的情况下，也将氧化Ti层49定义为位于限动部46的表面层上。

如图2或图7(a)所示，限动部46为突起状，绝缘层47呈突起形状。绝缘层47既可以为与第二覆盖层30b2相同的材质，也可以由与第二覆盖层30b2不同的材质形成。

在本实施方式中，将绝缘层47由SiN(氮化硅)或SiO₂(氧化硅)形成。绝缘层47适合由SiN形成。SiN能够以膜应力小且厚的膜厚形成。因此，若为SiN，则容易将绝缘层47以规定的高度尺寸形成。另外，为了提高与例如由Al形成的内部配线层24的密接性，第二覆盖层30b2适合由SiN形成。因此，若绝缘层47也为SiN，则能够将绝缘层47和第二覆盖层30b2一体形成，从而能够使制造工序容易化。

在图7(b)中示出的实施方式所示的限动部46中，在Ti层48与氧化Ti层49之间夹有氮化Ti层54。氮化Ti层54的膜厚H3为3nm～8nm左右。

即，图7(b)的限动部46为从下至上层叠的绝缘层47/Ti层48/氮化Ti层54/氧化Ti层49的层叠结构。

如图7(b)所示，能够推测出在Ti层48与氧化Ti层49之间具有氮化Ti层54的结构通过在氮气氛中对Ti层48的表面进行氧化处理而形成。并且，通过形成为在Ti层48与氧化Ti层49之间夹有氮化Ti层54的结构，由此如后述的实验结果所示，能够使具有2.5nm～10nm的膜厚的氧化Ti层适当地形成在限动部表面上。

图7(c)所示的限动部46为从下至上层叠的Ti层48/氧化Ti层49的层叠结构。或者为从下至上层叠的Ti层48/氮化Ti层54/氧化Ti层49的层叠结构。即，图7(c)为突起状的限动部46由Ti层48形成且其表面被氧化的方式。

但是，在图7(c)中，为了将限动部46形成为规定的高度尺寸，必须较厚地形成Ti层48。因此，将限动部46以规定的高度尺寸形成，并且为了降低生产成本，而使用绝缘层47来形成突起部，并在绝缘层47的表面侧形成Ti层48/氧化Ti层49或者Ti层48/氮化Ti层54/氧化Ti层49的结构适合。

在图2所示的突出部40、41的表面形成的金属基底层44适合为与限动部46相同的Ti层。即，如后所述，通过在突出部40及构成限动部46的突起状的绝缘层47的表面上形成Ti层，由此能够同时形成金属基底层44和限动部46的Ti层48。

在图1中示出限动部46相对于重物部2a及腿部3b、4b的形成位置。各限动部46的形成位置或个数也可以与图1不同。尤其是在图1中，相对于重物部2a和腿部3b、4b形成了共用的限动部46，但也可以相对于重物部2a和腿部3b、4b分别分开形成限动部。由于限动部表面的面积越小，粘附抑制效果越能够提高，因此与形成限动部表面的面积大的限动部相比，更适合分开而形成为限动部表面小的多个限动部。

另外，图2所示的限动部46是对重物部2a及腿部3b、4b这双方的限动部，但也可以形成为仅设置对重物部2a的限动部，或者仅设置对腿部3b、4b的限动部的结构。例如，在仅沿一个方向作用加速度那样的用途中，例如为一定使腿部3b、4b向对置构件30的方向进行位移的结构时，可以仅设置对腿部3b、4b的限动部。

需要说明的是，在与上述的结构不同的设置重物部2a作为可动部但没有腿部3b、4b的结构中也能够适用本实施方式的限动部结构。

使用图8至图10，对图2所示的MEMS传感器1的制造方法进行说明。

在图8所示的工序中，在基材30a的表面形成第一覆盖层30b1，在第一覆盖层30b1的表面形成内部配线层24。并且，从第一覆盖层30b1上到内部配线层24上形成第二覆盖层30b2。

各覆盖层30b1、30b2都为电绝缘材料。例如，第一覆盖层30b1可以由SiO₂形成，且第二覆盖层30b2可以由SiN、SiNx形成。

在第二覆盖层30b2的表面上形成突出部40、41及突起状的限动部46。例如也可以通过蚀刻等削除第二覆盖层30b的表面来形成突出部40、41及限动部46。由此，能够将构成第二覆盖层30b2及限动部46的绝缘层47一体形成。

或者，也可以与第二覆盖层30b2不同而在第二覆盖层30b2的表面上通过溅射法等形成突出部40、41及限动部46(绝缘层47)。这种情况下，可以将突出部40、41及限动部46(绝缘层47)由SiN或SiO₂形成。

接着，形成连通到内部配线层24的贯通孔27。并且在突出部40、41、限动部46(绝缘层47)、第二覆盖层30b2的表面上形成Ti层48。需要说明的是，在图9中，仅在限动部46的表面上图示出符号48，而图9表示Ti层48的加工后的状态，实际上，Ti层作为金属基底层44等而形成在突出部40、41的表面上。

在移向下一接合工序之前，对Ti层进行等离子处理。

以成为40nm～80nm左右的膜厚的方式通过溅射等形成Ti层48。

将制造工序中的MEMS传感器基板安置在等离子装置内，并通过含氧的气体进行等离子照射。由此，Ti层的表面被活性化，从而在Ti层的表面能够以稳定的厚度均匀地形成氧化Ti层。作为等离子处理的条件，使等离子处理时间为5分～30分左右，使真空度为1～5Pa，使等离子输出为1～5kW，并使氧的供给量为0.1～0.5Pa·m3/s左右。另外，等离子处理时间优选为10分以上，更优选为20分以上。

虽然通过等离子处理能够在Ti层48的表面形成氧化Ti层，但此时的氧化Ti层的膜厚为0.5nm～1.5nm左右，为了得到良好的粘附抑制效果，需要形成为更薄的膜厚。需要说明的是，在自然氧化中，氧化Ti层的膜厚为0.5nm以下程度，非常薄。

Ti层不仅用作限动部46，还用作突出部40、41上的金属基底层44。如图9所示，在金属基底层44的表面形成第一金属接合层52。且将第一金属接合层52例如通过Al形成。

另外，虽然形成固定电极层37，但对于固定电极层37而言，也可以由金属基底层和Al层的层叠结构形成。

对于Ti层而言，可以首先将其形成到突出部40、41、限动部46(绝缘层47)、第二覆盖层30b2的表面整个区域，之后通过蚀刻等将不需要的Ti层除去。

对Ti层的等离子处理的时刻可以为刚将Ti层成膜之后或者形成图9所示的第一金属接合层52之后等。

在图10的工序中，在对功能层9、支承基材10及氧化绝缘层25的SOI基板进行加工而形成的传感器基板26的框体部8或各锚定部5～7的表面上形成第二金属接合层53。将第二金属接合层53例如由Ge形成。

然后，将第一金属接合层52和第二金属接合层53重叠并实施热处理，使它们共晶接合，从而将传感器基板26和对置构件30接合。

热处理温度为420～440℃左右，热处理时间为10～30分左右。

通过该热处理，能够使第一金属接合层52与第二金属接合层53之间共晶接合，并且能够在设置于限动部46的Ti层48的表面上形成具有2.5nm以上且10nm以下的膜厚的氧化Ti层49(参照图7)。

在本实施方式中，必须对Ti层48进行图10的工序中的热处理。由此，能够使氧化Ti层49的膜厚变厚。并且，除了热处理，还施加图9中说明的等离子处理，由此能够形成致密的氧化层，尤其是能够形成具有4nm以上且10nm以下的膜厚的氧化Ti层49。

通过在氮气氛中进行图10中的热处理工序，从而如图7(b)所示，能够使氮化Ti层54夹在Ti层48与氧化Ti层49之间。能够将氮化Ti层54的膜厚以3nm～8nm左右形成。

根据上述的MEMS传感器的制造方法，在形成Ti层48之后实施热处理，从而在Ti层48的表面上形成氧化Ti层49。由此，能够形成比自然氧化膜厚的氧化Ti层49，具体而言，能够形成具有2.5nm～10nm的膜厚的氧化Ti层49。由此，能够适当且容易地形成粘附抑制效果优良的MEMS传感器。

如上所述，作为对Ti层48的氧化处理，适合进行热处理和等离子处理这双方。

本实施方式不仅能够适用于加速度传感器，还能够适用于角速度传感器、冲击传感器等MEMS传感器全体。

【实施例】

在实验中，制作以下的表1所示的MEMS传感器的样品1～样品8，并改变对限动部的Ti层的氧化条件，来测定在Ti层的表面上形成的氧化Ti层或在内部形成的氮化Ti层的膜厚。

【表1】

如表1所示，对于样品1～样品6而言，使Ti层的成膜时的膜厚为60nm。另外，对于样品7及样品8而言，使Ti层的成膜时的膜厚为40nm。

如表1所示，对样品1、样品2未进行等离子处理。另外，如表1所示，对样品3～样品8进行了等离子处理，但将等离子处理时间设定为5分或者30分。另外，对于等离子处理时间以外的要件而言，使真空度为2Pa，使等离子输出为2kW，并使氧的供给量为0.15Pa·m3/s。需要说明的是，等离子装置使用ICP-RIE(感应耦合型等离子反应性离子蚀刻)(InductiveCoupledPlasmaReactiveIonEtching)装置(松下制E620)。

另外，如表1所示，对样品2、样品4、样品6及样品8(都为实施例)进行了热处理。热处理条件为430℃、15分。另外，在氮气氛中进行热处理。

在实验中，对于各样品，通过俄歇电子分光法来测定TiO₂的深度分布。作为测定条件，按照以下这样。另外，测定装置使用日本电子制JAMP-7830F。

一次电子能量，电流：5keV、10nA

其入射角：相对于试料法线成15°

电子束直径：10nm

离子溅射能量，电流：2keV、10nA

其入射角度：相对于试料法线成15°

其溅射速度：4.1nm/min

将实验结果在图11中示出。横轴的溅射时间能够向距限动部表面的深度方向换算。即，根据图11所示的深度分布，能够测定各样品中的氧化Ti层的膜厚。氧化Ti层的膜厚能够基于成为图11所示的各峰值强度的半幅值的溅射时间来计算。

如图11所示可知，对于进行热处理后的样品2、样品4、样品6及样品8(都为实施例)而言，与未进行热处理的样品1、样品3、样品5及样品7(都为比较例)相比，强度峰值从限动部表面侧向膜厚的深度方向移动，且样品2、样品4、样品6及样品8的氧化Ti层的膜厚比样品1、样品3、样品5及样品7的氧化Ti层的膜厚厚。

需要说明的是，样品3的深度分布在曲线图上稍微难以观察，但为与其他的比较例大致相同的深度分布。对于图12、图13而言也同样。

表1中示出各样品中的氧化Ti层的膜厚。如表1所示，未进行热处理的样品1、样品3、样品5、样品7的氧化Ti层的膜厚都为1nm以下。

另一方面，在进行热处理后的样品2、样品4、样品6及样品8中，氧化Ti层的膜厚都为2.5nm以上。另外，氧化Ti层的上限值为10nm。这是由于当氧化Ti层比10nm厚时，氧化层变软，反而与可动部之间容易产生粘附的缘故。

对样品4、样品6及样品8进行热处理及氧等离子处理这双方。如表1所示可知，在样品6中，能够将氧化Ti层的膜厚形成为4nm以上。认为这是由于当进行某固定的时间以上的等离子处理时，未反应的氧原子更多地附着在限动部表面，该未反应的氧原子通过热处理成为氧化Ti层而更厚地层叠在限动部表面上的缘故。

接着，通过俄歇电子分光法测定各样品进行TiN的深度分布。测定条件如上述所示那样。

如图12所示可知，对于进行热处理后的样品2、样品4、样品6及样品8(都为实施例)而言，以溅射时间计每20秒～60秒产生强度峰值，在样品2、样品4、样品6及样品8中，在氧化Ti层的下侧形成氮化Ti层。需要说明的是，在全部的样品中，溅射时间每150秒～250秒都能观察到强度峰值，这是由于与在Ti层的下方形成的TiN层进行反应引起的。

这样，在样品2、样品4、样品6及样品8中，在Ti层与氧化Ti层之间夹有氮化Ti层的理由认为是在氮化气氛中进行热处理引起的。

如表1所示，样品2、样品4、样品6及样品8中的氮化Ti层的膜厚为3nm～6nm左右。

接着，通过俄歇电子分光法对各样品测定Ti(金属)的深度分布。测定条件如上述所示那样。

如图13所示可知，对于进行热处理后的样品2、样品4、样品6及样品8(都为实施例)而言，在图12中测定出的氮化Ti层的下侧存在Ti层。即，可知在进行热处理后的样品2、样品4、样品6及样品8中，从下至上以Ti层/氮化Ti层/氧化Ti层顺序层叠。

接着，使用样品2及样品6的MEMS传感器，对粘附容易性进行实验。图14所示的横轴是从通过电压施加而使可动部与限动部紧贴的状态到施加反向电压而使可动部与限动部之间分离时的反向电压值，随着越往曲线图的左方，越通过小的反向电压就使可动部和限动部分离，即越处于难以粘附的状态，随着越往曲线图的右方，越不施加大的反向电压则可动部和限动部就不会分离，即越处于容易粘附的状态。图14所示的纵轴表示MEMS传感器的个数(频率)。

样品6存在较多比样品2反向电压值小的MEMS传感器，因此，可知与样品2相比，样品6的粘附抑制效果高。

样品2及样品6都符合实施例，粘附抑制效果双方都良好。但是，可知与样品2相比，氧化Ti层厚的样品6的粘附抑制效果高。

由该实验结果可知，在符合氧化Ti层的膜厚处于2.5nm～10nm的范围内的实施例的样品2、样品4、样品6及样品8中，与符合氧化Ti层的膜厚非常薄的比较例的样品1、样品3、样品5及样品7相比，能够得到良好的粘附抑制效果。

另外，可知氧化Ti层的膜厚为4nm以上的样品6在粘附抑制效果上最优良。

Claims (9)

1.一种MEMS传感器，其特征在于，具有：

功能层，其具有被支承为在高度方向上能够进行位移的可动部，所述可动部由硅形成；

对置构件，其在高度方向上与所述功能层隔开间隔而对置配置，

在所述对置构件上的与所述可动部对置的位置设有限动部，该限动部限制所述可动部的向高度方向的位移，

所述限动部形成为层叠结构，具有Ti层和使所述Ti层的表面氧化而得到的氧化Ti层，所述Ti层形成在由SiN或SiO₂构成的绝缘层的表面，所述氧化Ti层构成所述限动部的表面层，

所述氧化Ti层的膜厚在2.5nm以上且10nm以下的范围内形成。

2.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于，

所述氧化Ti层的膜厚在4nm以上且10nm以下的范围内形成。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS传感器，其特征在于，

在所述Ti层与所述氧化Ti层之间夹有氮化Ti层。

4.一种MEMS传感器的制造方法，该MEMS传感器具有：功能层，其具有被支承为在高度方向上能够进行位移的可动部，所述可动部由硅形成；对置构件，其在高度方向上与所述功能层隔开间隔而对置配置，所述MEMS传感器的制造方法的特征在于，

在所述对置构件的与所述可动部对置的位置形成限制所述可动部的向高度方向的位移的层叠结构的限动部时，包括：

将Ti层形成在由SiN或SiO₂构成的绝缘层的表面的工序；

通过热处理，在所述Ti层的表面形成氧化Ti层的工序，该氧化Ti层构成所述限动部的表面层且具备2.5nm～10nm的膜厚。

5.根据权利要求4所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，

所述热处理是在将所述功能层和所述对置构件之间接合时实施的工序。

6.根据权利要求4或5所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，

在氮气氛中进行所述热处理。

7.根据权利要求4或5所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，

具有在所述Ti层的形成后进行等离子处理的工序。

8.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，

形成具备4nm～10nm的膜厚的氧化Ti层。

9.根据权利要求4或5所述的MEMS传感器的制造方法，其特征在于，

在所述对置构件的与所述功能层接合的接合部分上形成的金属接合层的金属基底层由所述Ti层形成。