CN117699732A - Mems传感器及mems传感器的制造方法 - Google Patents

Mems传感器及mems传感器的制造方法 Download PDF

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CN117699732A CN202311072037.0A CN202311072037A CN117699732A CN 117699732 A CN117699732 A CN 117699732A CN 202311072037 A CN202311072037 A CN 202311072037A CN 117699732 A CN117699732 A CN 117699732A
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乾喜行
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Abstract

本申请涉及一种MEMS传感器及MEMS传感器的制造方法。本发明的课题在于抑制电极贴附于止动部，并且使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。本发明的MEMS传感器具备：第1衬底，具有空腔；及第2衬底，与第1衬底接合。在第1衬底设置有可移动地配置在空腔内的电极及与第2衬底接合的被密封部，在第2衬底设置有限制电极的移动的止动部及与被密封部接合的密封部。被密封部由第1衬底上的第1金属层形成，密封部由第2衬底上的第2金属层形成。在止动部上形成有多晶层，并且在第2衬底与第2金属层之间形成有多晶层。

Description

MEMS传感器及MEMS传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种MEMS传感器及MEMS传感器的制造方法。
背景技术
众所周知的是使用半导体微细加工技术制造的MEMS(Micro Electro MechanicalSystem，微机电系统)传感器。专利文献1中揭示了一种MEMS传感器，其利用玻璃料来接合器件侧衬底与盖体侧衬底，而将设置在器件侧衬底的传感器元件的电极密封。
如下的金属接合作为可用于器件侧衬底与盖体侧衬底的接合的接合技术也被人所周知，该金属接合是使分别形成在器件侧衬底与盖体侧衬底的金属膜接合。金属接合相比于利用玻璃料进行的接合，可谋求MEMS传感器的小型化。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利第8319254号
发明内容
[发明要解决的问题]
在将传感器元件的电极可移动地配置的MEMS加速度传感器等MEMS传感器中，存在如下情况，即，通过金属接合将第2衬底与设置有电极的第1衬底接合，并且在第2衬底设置限制电极的移动的止动部以抑制电极向第2衬底侧过度挠曲而移位。
在第2衬底设置限制电极的移动的止动部的情况下，当设置在第1衬底的电极向第2衬底侧挠曲而接触第2衬底的止动部时，有电极贴附于止动部而使传感器元件的可靠性降低的担忧，因此理想的是抑制电极贴附于止动部。
此外，在通过金属接合将形成在第1衬底上的第1金属层与形成在第2衬底上的第2金属层接合的情况下，理想的是使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
本发明的课题在于，在将第2衬底与具有电极的第1衬底接合，并且在第2衬底设置限制电极的移动的止动部的MEMS传感器中，抑制电极贴附于止动部，并且使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
[解决问题的技术手段]
本发明提供一种MEMS传感器，具备：第1衬底，具有空腔的一部分露出于表面的空腔；及第2衬底，以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合；且在所述第1衬底设置有可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极及与所述第2衬底接合的被密封部，在所述第2衬底设置有限制所述电极向第2衬底侧移动的止动部及与所述被密封部接合的密封部，所述被密封部由所述第1衬底上的第1金属层形成，所述密封部由所述第2衬底上的第2金属层形成，在所述止动部上形成有多晶层，并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成有多晶层。
根据本发明，电极可移动地设置在第1衬底，且在与第1衬底接合的第2衬底设置有止动部，在止动部上形成有多晶层。由此，与止动部上未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使电极接触止动部时的接触面积变小，从而可抑制电极贴附于止动部。即便在止动部无法使用具有非粘附性的氟树脂涂层等的情况下，也能抑制电极与止动部的贴附。
被密封部由第1衬底上的第1金属层形成，与被密封部接合的密封部由第2衬底上的第2金属层形成，在第2衬底与第2金属层之间形成有多晶层。由此，在将第1金属层与第2金属层进行金属接合的情况下，与在第2衬底与第2金属层之间未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使密接性提高，从而可使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
因此，在将第2衬底与具有电极的第1衬底接合，并且在第2衬底设置有限制电极的移动的止动部的MEMS传感器中，可抑制电极贴附于止动部，并且可使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
此外，本发明提供一种MEMS传感器的制造方法，形成空腔的一部分露出于第1衬底的表面的空腔并且在所述第1衬底形成可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极，在以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合的第2衬底形成限制所述电极向第2衬底侧移动的止动部，在所述第1衬底形成第1金属层，该第1金属层形成与所述第2衬底接合的被密封部，在所述第2衬底形成第2金属层，该第2金属层形成与所述被密封部接合的密封部，在所述止动部上形成多晶层并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成多晶层，将所述密封部与所述被密封部接合而将所述第2衬底与所述第1衬底接合。
根据本发明，在第1衬底可移动地形成有电极，且在与第1衬底接合的第2衬底形成有止动部，在止动部上形成有多晶层。由此，与在止动部上未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使电极接触止动部时的接触面积变小，从而抑制电极贴附于止动部。即便在止动部无法使用具有非粘附性的氟树脂涂层等的情况下，也能抑制电极与止动部的贴附。
在第1衬底上形成第1金属层，该第1金属层形成被密封部，且在第2衬底上形成第2金属层，该第2金属层形成与被密封部接合的密封部，在第2衬底与第2金属层之间形成有多晶层。由此，在将第1金属层与第2金属层进行金属接合的情况下，与在第2衬底与第2金属层之间未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使密接性提高，从而可使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
因此，在将第2衬底与具有电极的第1衬底接合，并且在第2衬底设置有限制电极的移动的止动部的MEMS传感器中，可抑制电极贴附于止动部，并且可使第1衬底与第2衬底的接合强度提高。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的MEMS传感器的俯视图。
图2是第1衬底组件的俯视图。
图3是图2所示的第1衬底组件的主要部分放大图。
图4是沿图3的IV-IV线的MEMS传感器的剖视图。
图5是沿图1的V-V线的MEMS传感器的剖视图。
图6是表示接合前的第1衬底组件及第2衬底组件的图。
图7是对第1衬底组件的制造方法进行说明的图。
图8是对第1衬底组件的制造方法进行说明的图。
图9是对第1衬底组件的制造方法进行说明的图。
图10是对第2衬底组件的制造方法进行说明的图。
图11是表示本发明的第2实施方式的MEMS传感器的图。
图12是先前的MEMS传感器的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的第1实施方式的MEMS传感器的俯视图。如图1所示，本发明的第1实施方式的MEMS传感器1是具有静电电容型加速度传感器元件作为传感器元件2的静电电容型加速度传感器。MEMS传感器1具备：第1衬底组件11，具有第1衬底10，该第1衬底10具有传感器元件2，作为器件侧衬底；及第2衬底组件21，具有第2衬底20，该第2衬底20与第1衬底10接合，作为盖体侧衬底。MEMS传感器1是使用半导体微细加工技术对第1衬底10及第2衬底20进行加工而制造成。
以下，将沿第1衬底10及第2衬底20的表面的特定方向设为X方向，并且将与X方向正交的方向设为Y方向，将与X方向及Y方向正交的第1衬底10及第2衬底20的厚度方向设为Z方向。图1中表示第2衬底20与第1衬底10的Z方向上侧接合的MEMS传感器1。图1中，省略表示形成在第1衬底10的配线。
传感器元件2是检测作用于X方向的加速度的传感器元件2。传感器元件并不限定于此，也可为检测作用于Y方向的加速度的传感器元件、或者检测作用于Z方向的加速度的传感器元件。
传感器元件2通过第2衬底20与第1衬底10接合而被第2衬底20覆盖从而密闭。在第1衬底10，相互在X方向隔开而设置有多个、具体而言设置有5个焊垫部3。焊垫部3连接于外部的电子零件等。焊垫部3对传感器元件2输入电信号或输出传感器元件2的电信号。
图2是第1衬底组件的俯视图。图3是图2所示的第1衬底组件的主要部分放大图，将图2的A1部放大表示。图4是沿图3的IV-IV线的MEMS传感器的剖视图。图5是沿图1的V-V线的MEMS传感器的剖视图。
如图4及图5所示，第1衬底组件11具备第1衬底10，该第1衬底10具有作为正面的第1主面10a、及第1主面10a的相反侧的作为背面的第2主面10b。第1衬底10在俯视下形成为矩形状，该矩形状具有沿X方向延伸的2条边及沿Y方向延伸的2条边。使用导电性单晶硅衬底作为第1衬底10，该导电性单晶硅衬底是掺杂杂质来赋予导电性，具有例如1Ω·m～5Ω·m的电阻率。第1衬底10的第1主面10a的表面粗糙度Sa(算术平均粗糙度)形成为1nm以下。
如图2所示，第1衬底10在中央侧对应于传感器元件2而具有一部分露出于第1主面10a的空腔12。空腔12如图5所示从第1主面10a沿第1衬底10的厚度方向呈大致长方体状凹陷而形成，具有底壁部12a及从底壁部12a沿第1衬底10的厚度方向延伸的侧壁部12b。
如图3及图4所示，第1衬底10具有形成传感器元件2的电极13的梁部14、及支撑梁部14的支撑部15。梁部14配置在第1衬底10的空腔12内，以在空腔12内浮起的状态支撑于支撑部15。梁部14由第1衬底10的一部分形成。支撑部15如图2所示以包围传感器元件2的周围的方式在俯视下成大致四边形状地形成为环状。支撑部15的内周面构成空腔12的侧壁部12b。
由梁部14形成的电极13以被支撑部15支撑的状态可移动地配置在空腔12内。电极13具备固定电极30、及可相对于固定电极30相对性地在X方向移动的可动电极40。固定电极30及可动电极40在第1衬底10的厚度方向上以相同厚度形成。如图3所示，梁部14具备连接于支撑部15的支撑用梁部14a、固定电极用梁部14b及可动电极用梁部14c。
固定电极用梁部14b及可动电极用梁部14c分别经由分离部16而连接于支撑用梁部14a。分离部16将固定电极用梁部14b及可动电极用梁部14c与支撑用梁部14a分别电性分离并且机械性连结。分离部16具有氧化硅，由作为绝缘膜的氧化硅形成。
如图2及图3所示，固定电极30具有经由分离部16而连接于支撑用梁部14a的连接部31、连接于连接部31的基座部32、及连接于基座部32并且以在Y方向延伸的方式形成为梳齿状的多个电极部33。连接部31在俯视下设置成格子状，基座部32在俯视下设置成梯子状。多个电极部33从基座部32沿Y方向直线状地延伸并且在X方向上等间隔地隔开而配置成梳齿状。
可动电极40具有经由分离部16而连接于支撑用梁部14a的连接部41、连接于连接部41且在Y方向延伸的弹簧部44、经由弹簧部44而连接于连接部41的基座部42、及连接于基座部42并且以在Y方向延伸的方式形成为梳齿状的多个电极部43。
连接部41具备配置在X方向一侧的第1连接部45与配置在X方向另一侧的第2连接部46。第1连接部45及第2连接部46分别具有向传感器元件2的X方向内侧沿X方向呈直线状延伸的第1横直线部分41a(参照图3)、向传感器元件2的X方向外侧沿X方向呈直线状延伸的第2横直线部分41b(参照图2)、及向传感器元件2的Y方向一侧沿Y方向呈直线状延伸的多个纵直线部分41c(参照图2)。
第1连接部45及第2连接部46分别是第1横直线部分41a经由分离部16而连接于支撑用梁部14a。第1连接部45及第2连接部46分别是多个纵直线部分41c分别经由分离部16而连接于固定电极30的基座部32，并且第2横直线部分41b连接于弹簧部44。分离部16将邻接的2个区域电性分离并且机械性连结。分离部16具有氧化硅，由作为绝缘膜的氧化硅形成。
如图2所示，弹簧部44具备连接于第1连接部45的第1弹簧部47与连接于第2连接部46的第2弹簧部48。第1弹簧部47及第2弹簧部48构成为配置在传感器元件2的X方向两侧并沿Y方向延伸，且可根据作用于X方向的加速度而在X方向移动。
基座部42具有在俯视下沿Y方向呈直线状延伸的多个第1纵直线部分42a及第2纵直线部分42b、以及在俯视下沿X方向呈直线状延伸的多个横直线部分42c，且设置成格子状。第1纵直线部分42a与第2纵直线部分42b在X方向上交替配置，第1弹簧部47连接于X方向一侧的第1纵直线部分42a的Y方向一侧，第2弹簧部48连接于X方向另一侧的第2纵直线部分42b的Y方向一侧。
第1纵直线部分42a及第2纵直线部分42b被设置在横直线部分42c的分离部16电性分离。多个第1纵直线部分42a经由设置在横直线部分42c上的多个接点及配线而电连接。多个第2纵直线部分42b经由设置在横直线部分42c上的多个接点及配线而电连接。
多个电极部43从基座部42向Y方向另一侧呈直线状延伸并且在X方向上等间隔地隔开而配置成梳齿状。多个电极部43具有从第1纵直线部分42a沿Y方向呈直线状延伸的多个第1电极部43a、及从第2纵直线部分42b沿Y方向呈直线状延伸的多个第2电极部43b。
第1电极部43a与第2电极部43b作为一对配置在固定电极30的电极部33间，第1电极部43a及第2电极部43b分别以不与对向的固定电极30的电极部33接触的方式配置。一对第1电极部43a及第2电极部43b通过沿X方向呈直线状延伸的多个横直线部分43c而连接，并且被分离部16电性分离。
可动电极40具有具备第1电极部43a的第1可动电极40a、及具备第2电极部43b的第2可动电极40b。第1可动电极40a具备第1电极部43a、基座部42的第1纵直线部分42a、第1弹簧部47及第1连接部45，第2可动电极40b具备第2电极部43b、基座部42的第2纵直线部分42b、第2弹簧部48及第2连接部46。
当X方向的加速度作用于传感器元件2时，可动电极40的电极部43根据加速度而相对于固定电极30的电极部33相对性地移动，从而电极部33与电极部43之间的间隔发生变化，而使固定电极30与可动电极40之间的静电电容、具体而言固定电极30与第1可动电极40a间以及固定电极30与第2可动电极40b间的静电电容发生变化。MEMS传感器1可通过提取固定电极30与可动电极40之间的静电电容的变化作为电信号来检测加速度。
MEMS传感器1中，如图3所示，与焊垫部3电连接的配线经由固定电极用接点5而连接于固定电极30，与焊垫部3电连接的配线经由第1可动电极用接点6而连接于第1可动电极40a，与焊垫部3电连接的配线经由第2可动电极用接点而连接于第2可动电极40b。与焊垫部3电连接的配线经由衬底用接点7而连接于第1衬底10。
如图4及图5所示，第2衬底组件21具备第2衬底20，该第2衬底20具有作为正面的第1主面20a、及作为第1主面20a的相反侧的背面的第2主面20b。第2衬底20在俯视下形成为矩形状，该矩形状具有沿X方向延伸的2条边与沿Y方向延伸的2条边。使用导电性单晶硅衬底作为第2衬底20，该导电性单晶硅衬底是掺杂杂质来赋予导电性，具有例如1Ω·m～5Ω·m的电阻率。第2衬底20的第1主面20a与第1衬底10的第1主面10a相同，表面粗糙度Sa(算术平均粗糙度)形成为1nm以下。
第2衬底20以覆盖空腔12的方式与第1衬底10接合。在第1衬底10形成有与第2衬底20接合的被密封部17，在第2衬底20形成有与被密封部17接合的密封部27。
如图2所示，被密封部17配置在空腔12的周围，在俯视下呈大致四边框状地形成为环状。被密封部17如图5所示由作为第1金属层的Al层19形成，该Al层19通过溅镀法而形成在第1衬底10的第1主面10a上。
如图1所示，密封部27对应于被密封部17在俯视下呈大致四边框状地形成为环状，如图5所示，由作为第2金属层的Ge层29形成，该Ge层29通过蒸镀法而形成在第2衬底20的第1主面20a上。
Ge层29形成在作为多晶层的多晶硅层25上，该多晶硅层25通过CVD(ChemicalVapor Deposition，化学气相沉积)法而形成在第2衬底20上。Al层19是在不设置多晶硅层的情况下形成在第1衬底10上。Ge层29的厚度形成得比Al层19薄。Al层19形成例如1000nm，Ge层29形成例如400nm。多晶硅层25形成例如100nm。多晶硅层25的表面粗糙度形成得比第1衬底10的第1主面10a及第2衬底20的第1主面20a大。多晶硅层25的表面粗糙度Sa(算术平均粗糙度)形成为例如10nm～20nm。
形成在第2衬底20的密封部27与形成在第1衬底10的被密封部17接合。由此，设置在第1衬底10的空腔12被第2衬底20覆盖而密闭。第2衬底20的密封部27与第1衬底10的被密封部17通过金属接合而得以接合。通过将第1衬底10与第2衬底20在重叠并且施加有特定加压的状态下加热至例如430度等特定温度，而将Al层19与Ge层29金属接合，具体而言进行共晶接合而接合。
如图5所示，第2衬底20具有从第1主面20a沿第2衬底20的厚度方向呈大致长方状凹陷的空腔22。空腔22具有底壁部22a与从底壁部22a沿第2衬底20的厚度方向延伸的侧壁部22b。
在第2衬底20设置有限制传感器元件2的电极13向第2衬底侧移动的止动部23。止动部23以从空腔22的底壁部22a沿第2衬底20的厚度方向延伸至第2衬底20的第1主面20a的方式形成。止动部23也可设置在比第2衬底20的第1主面20a更靠底壁部22a侧。
如图1所示，止动部23具备在Y方向上隔开且在X方向呈直线状平行地延伸的2个直线部24。止动部23以与电极13对向的方式形成，2个直线部24隔开地配置在沿Y方向延伸的弹簧部44、固定电极30的多个电极部33及可动电极40的多个电极部43的上方。
在止动部23上形成有作为多晶层的多晶硅层25。MEMS传感器1中，止动部23的与电极13对向的对向面是多晶硅层25的与电极13对向的对向面25a。当设置在第1衬底10的电极13向第2衬底侧过度挠曲而接触第2衬底20的止动部23时，电极13与形成在止动部23上的多晶硅层25接触。
如此，通过在第2衬底20将限制电极13的移动的止动部23配置在电极13的上方，可抑制电极13向第2衬底侧过度挠曲而移动，从而可抑制电极13折断。
MEMS传感器1中，将第2衬底20与具有电极13的第1衬底10接合，并且在第2衬底20设置有限制电极13的移动的止动部23。第1衬底10的被密封部17由Al层19形成，第2衬底20的密封部27由Ge层29形成，在第2衬底20的止动部23上形成有多晶硅层25，在第2衬底20与Ge层29之间形成有多晶硅层25。
图6是表示接合前的第1衬底组件及第2衬底组件的图。如图6所示，形成第2衬底20的密封部27的Ge层29形成在多晶硅层25上，该多晶硅层25形成在第2衬底20上。Ge层29与在第2衬底20上未形成多晶硅层的情况相比，通过多晶硅层25而使与第1衬底10的被密封部17对向的对向面的表面粗糙度Sa形成得较大。
图6中示出了形成在Al层19上的Al氧化膜8，该Al层19形成第1衬底10的被密封部17。如图6所示，在Al层19上形成有作为自然氧化膜的Al氧化膜8，Al氧化膜8以例如5nm左右的厚度形成。Ge层29的表面粗糙度Sa形成为10nm～20nm，以通过多晶硅层25使Ge穿过Al氧化膜8。由此，即便在被密封部17上形成有Al氧化膜8的情况下，也可贯通Al氧化膜8使Al与Ge接触而进行金属接合。
当Al层19与Ge层29进行金属接合，具体而言进行共晶接合时，与在第2衬底20与Ge层29之间未形成多晶硅层25的情况相比，可使第2衬底20和Ge层29之间的多晶硅层25、与通过共晶反应而产生的共晶粒子的密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
如上所述，Ge层29的厚度形成得比Al层19薄。由此，当将Al层19与Ge层29共晶接合时，Al层19可不使反Ge层侧共晶反应而仅使Ge层侧共晶反应，因此不会在第1衬底10与Al层19之间形成多晶硅层25，可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
多晶硅层25也形成在止动部23上。与未形成多晶硅层25的情况相比，止动部23通过多晶硅层25而使与电极13对向的对向面25a的表面粗糙度Sa形成得较大。由此，与在止动部23上未形成多晶硅层的情况相比，可使表面粗糙度Sa变大而使电极13接触止动部23时的接触面积变小，从而可抑制电极13贴附于止动部23。
图12是先前的MEMS传感器的剖视图。图12中以与图5所示的MEMS传感器1的截面相同的截面表示。图12所示的MEMS传感器101中，第2衬底20的密封部127由形成在第2衬底20上的Al层129形成，第1衬底10的被密封部117由形成在第1衬底10上的Al层119形成，通过配置在密封部127与被密封部117之间的玻璃料102将第1衬底10与第2衬底20接合而密封。
此外，图12所示的MEMS传感器101在利用玻璃料102将第1衬底10与第2衬底20接合之前，在第1衬底10及第2衬底20分别形成具有非粘附性的氟树脂涂层等拨水涂布层103，在电极13及止动部23上形成有拨水涂布层103。MEMS传感器101中，利于拨水涂布层103抑制电极13贴附于止动部23，而将第1衬底10与第2衬底20通过玻璃料102接合。
MEMS传感器1中，通过利用金属接合将第1衬底10与第2衬底20接合，与利用玻璃料进行的接合相比可谋求小型化。此外，通过在第2衬底20的止动部23上形成多晶硅层25，可抑制电极13贴附于止动部23。即便在将第1衬底10与第2衬底20进行金属接合的情况等、无法在止动部23使用具有非粘附性的氟树脂涂层等的情况下，也能抑制电极13与止动部23的贴附。
接下来，对MEMS传感器1的制造方法进行说明。
图7至图9是对第1衬底组件的制造方法进行说明的图。图7及图8表示沿图3的IV-IV线的第1衬底组件的截面，图9表示沿图2的V-V线的第1衬底组件的截面。MEMS传感器1的制造中，准备作为单晶硅衬底的第1衬底10及第2衬底20。
在第1衬底10，如图7所示将与分离部16对应的部分去除而形成沟槽18。在形成沟槽之后，将沟槽18及第1衬底10的第1主面10a整体热氧化，通过氧化硅膜形成分离部16并且在第1衬底10的第1主面10a上形成氧化硅膜。当形成分离部16后，将第1衬底10的第1主面10a上的氧化硅膜去除。
接下来，利用溅镀法在第1衬底10的与被密封部17对应的部分形成Al层19。此外，在第1衬底10形成焊垫部3、接点及配线。其后，利用光刻法及各异向性蚀刻将第1衬底10图案化，且以残留电极13的方式形成沟槽。接下来，利用各向同性蚀刻较深地形成所述沟槽，并且在与第1衬底10的第1主面10a平行的方向上进行蚀刻，如图8及图9所示形成一部分露出于第1主面10a的空腔12，并且形成电极13的梁部14以浮起的状态配置在空腔12内，从而制造出第1衬底组件11。
图10是对第2衬底组件的制造方法进行说明的图。在第2衬底20，如图10所示，利用CVD法在第2衬底20的与密封部27及止动部23对应的部分形成多晶硅层25。优选为形成在第2衬底20的与密封部27对应的部分的多晶硅层25、及形成在第2衬底20的与止动部23对应的部分的多晶硅层25同时形成，但也可不同时形成。
接下来，利用蒸镀法在第2衬底20的与密封部27对应的部分形成Ge层29。Ge层29形成在多晶硅层25上，该多晶硅层25形成在第2衬底20上。
然后，利用光刻法及蚀刻将密封部27及止动部23图案化，在第2衬底20形成空腔22，并且形成密封部27及止动部23，从而制造出第2衬底组件21。
以这种方式制造出第1衬底组件11，该第1衬底组件11在第1衬底10形成有可移动地配置在空腔12内的电极13，并且形成有被密封部17，且制造出第2衬底组件21，该第2衬底组件21在第2衬底20以与电极13对向的方式形成有止动部23，并且形成有密封部27。
在制造第1衬底组件11及第2衬底组件21之后，将第2衬底20的密封部27与第1衬底10的被密封部17重叠并接合，以覆盖空腔12的方式将第2衬底20接合于第1衬底10。第1衬底组件11与第2衬底组件21的接合是通过加热至例如430度等特定温度所进行的共晶接合来进行。
如此，本实施方式的MEMS传感器1的制造方法中，在第1衬底10形成空腔12并且形成可移动地配置在空腔12内的电极13，在第2衬底20形成限制电极13向第2衬底侧移动的止动部23，在第1衬底10形成第1金属层19，该第1金属层19形成被密封部17，在第2衬底20形成第2金属层29，该第2金属层29形成密封部27，在止动部23上形成多晶硅层25，并且在第2衬底20与第2金属层29之间形成多晶硅层25，将密封部27与被密封部17接合而将第2衬底20与第1衬底10接合。
由此，由于在第1衬底10形成有可在空腔12内移动的电极13，在与第1衬底10接合的第2衬底20形成有止动部23，且在止动部23上形成有多晶硅层25，因此与在止动部23上未形成多晶硅层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使电极13接触止动部23时的接触面积变小，从而可抑制电极13贴附于止动部23。
此外，由于在第1衬底10上形成有第1金属层19，该第1金属层19形成被密封部17，在第2衬底20上形成有第2金属层29，该第2金属层29形成与被密封部17接合的密封部27，且在第2衬底20与第2金属层29之间形成有多晶硅层25，因此在将第1金属层19与第2金属层29进行金属接合的情况下，与在第2衬底20与第2金属层29之间未形成多晶硅层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。在将第1金属层19与第2金属层29进行共晶接合的情况下，可使形成在第2衬底20与第2金属层29之间的多晶硅层25与通过共晶反应而产生的共晶粒子的密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
MEMS传感器1中，梁部14具备支撑用梁部14a，固定电极用梁部14b及可动电极用梁部14c与支撑用梁部14a分别经由分离部16而连接，但也可不具备支撑用梁部14a而将分离部16设置在支撑部15。
图11是表示本发明的第2实施方式的MEMS传感器的图，图11中示出了接合前的第1衬底组件11及第2衬底组件21。第2实施方式的MEMS传感器61相对于第1实施方式的MEMS传感器1而言，将第1金属层19形成为与第2金属层29相同的厚度，并且在第1衬底10与第1金属层19之间形成有多晶层，省略对相同构成的说明。
关于第2实施方式的MEMS传感器61，也与第1实施方式的MEMS传感器1相同，将第2衬底20与具有电极13的第1衬底10接合，并且在第2衬底20设置有限制电极13的移动的止动部23。第1衬底10的被密封部17由Al层19形成，第2衬底20的密封部27由Ge层29形成，在第2衬底20的止动部23上形成有多晶硅层25，在第2衬底20与Ge层29之间形成有多晶硅层25。
MEMS传感器61中，形成被密封部17的Al层19与形成密封部27的Ge层29形成为相同厚度，在第1衬底10与Al层19之间形成有作为多晶层的多晶硅层35。Al层19形成在多晶硅层35上，该多晶硅层35通过CVD法而形成在第1衬底10上。Al层19及Ge层29分别形成例如500nm。多晶硅层25、35形成例如100nm。
MEMS传感器61中，形成被密封部17的Al层19与形成密封部27的Ge层29形成为相同厚度，在第2衬底20与Ge层29之间形成有多晶硅层25，并且在第1衬底10与Al层19之间形成有多晶硅层35。
在形成被密封部17的Al层19与形成密封部27的Ge层29形成为相同厚度的情况下，当将Al层19与Ge层29进行共晶接合时，可使多晶硅层25与通过共晶反应而从液相产生的共晶粒子的密接性提高，并且可使多晶硅层35与通过共晶反应而从液相产生的共晶粒子的密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
MEMS传感器1、61中，使用Al层19作为形成被密封部17的第1金属层，使用Ge层29作为形成密封部27的第2金属层，但也可使用与Al及Ge不同的进行共晶反应的第1金属与第2金属作为第1金属层及第2金属层。
MEMS传感器1、61中，第1金属层19、第2金属层29、多晶硅层25、35分别通过溅镀法、蒸镀法、CVD法而形成，但也可通过其它方法形成。MEMS传感器1、61是静电电容型加速度传感器，但也可应用于电极被可移动地配置的其它传感器。
如此，本实施方式的MEMS传感器1、61中，在第1衬底10可移动地设置有电极13，在与第1衬底10接合的第2衬底20设置有止动部23，在止动部23上形成有多晶层25。由此，与在止动部23上未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使电极13接触止动部23时的接触面积变小，从而可抑制电极13贴附于止动部23。即便在止动部23无法使用具有非粘附性的氟树脂涂层等的情况下，也能抑制电极13与止动部23的贴附。
此外，被密封部17由第1衬底10上的第1金属层19形成，与被密封部17接合的密封部27由第2衬底20上的第2金属层29形成，且在第2衬底20与第2金属层29之间形成有多晶层25。由此，在将第1金属层19与第2金属层29进行金属接合的情况下，与在第2衬底20与第2金属层29之间未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
因此，在将第2衬底20与具有电极13的第1衬底10接合，并且在第2衬底20设置有限制电极13的移动的止动部23的MEMS传感器1、61中，可抑制电极13贴附于止动部23，并且可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，第2衬底20是单晶硅衬底，多晶层25是多晶硅层。由此，在作为单晶硅衬底的第2衬底20的止动部23上形成有多晶硅层25，并且在作为单晶硅衬底的第2衬底20与形成密封部27的第2金属层29之间形成有多晶硅层25的MEMS传感器1、61中，可抑制电极13贴附于止动部23，并且可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，被密封部17与密封部27通过第1金属层19与第2金属层29的共晶接合而接合。由此，在将第1金属层19与第2金属层29进行共晶接合时，与在第2衬底20与第2金属层29之间未形成多晶层的情况相比，可使形成在第2衬底20与第2金属层29之间的多晶层25与通过共晶反应而产生的共晶粒子的密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，第2金属层29的厚度形成得比第1金属层19薄。由此，在将第1金属层19与第2金属层29进行共晶接合时，第1金属层19的反第2金属层侧不进行共晶反应而仅使第2金属层侧进行共晶反应，可不在第1衬底10与第1金属层19之间形成多晶层而使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，第1金属层19是Al层19，第2金属层29是Ge层29。由此，在将Al层19与Ge层29进行共晶接合而使第1衬底10与第2衬底20接合的MEMS传感器1、61中，可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，传感器元件2是静电电容型加速度传感器元件2。由此，在具有静电电容型加速度传感器元件2的MEMS传感器1、61中，可抑制电极13贴附于止动部23，并且可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
此外，本实施方式的MEMS传感器1、61的制造方法中，在第1衬底10形成可在空腔12内移动的电极13，以覆盖空腔12的方式在与第1衬底10接合的第2衬底20形成止动部23，且在止动部23上形成多晶层25。由此，与在止动部23上未形成多晶层25的情况相比，可使表面粗糙度变大而使电极13接触止动部23时的接触面积变小，从而可抑制电极13贴附于止动部23。即便在止动部23无法使用具有非粘附性的氟树脂涂层等的情况下，也能抑制电极13与止动部23的贴附。
此外，在第1衬底10上形成有第1金属层19，该第1金属层19形成被密封部17，在第2衬底20上形成有第2金属层29，该第2金属层29形成与被密封部17接合的密封部27，且在第2衬底20与第2金属层29之间形成有多晶层25。由此，在将第1金属层19与第2金属层29进行金属接合的情况下，与在第2衬底20与第2金属层29之间未形成多晶层的情况相比，可使表面粗糙度变大而使密接性提高，从而可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
因此，在将第2衬底20与具有电极13的第1衬底10接合，并且在第2衬底20设置有限制电极13的移动的止动部23的MEMS传感器1、61中，可抑制电极13贴附于止动部23，并且可使第1衬底10与第2衬底20的接合强度提高。
本发明并不限定于例示的实施方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良及设计上的变更。
[附记1]
一种MEMS传感器，具备：
第1衬底，具有空腔的一部分露出于表面的空腔；及
第2衬底，以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合；
在所述第1衬底设置有可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极及与所述第2衬底接合的被密封部，
在所述第2衬底设置有限制所述电极向第2衬底侧移动的止动部及与所述被密封部接合的密封部，
所述被密封部由所述第1衬底上的第1金属层形成，
所述密封部由所述第2衬底上的第2金属层形成，
在所述止动部上形成有多晶层，并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成有多晶层。
[附记2]
根据附记1所述的MEMS传感器，其中
所述第2衬底是单晶硅衬底，
所述多晶层是多晶硅层。
[附记3]
根据附记1或2所述的MEMS传感器，其中
所述被密封部与所述密封部通过所述第1金属层与所述第2金属层的共晶接合而接合。
[附记4]
根据附记1至3中任一项所述的MEMS传感器，其中
所述第2金属层的厚度形成得比所述第1金属层薄。
[附记5]
根据附记1至4中任一项所述的MEMS传感器，其中
所述第1金属层是Al层，所述第2金属层是Ge层。
[附记6]
根据附记1至5中任一项所述的MEMS传感器，其中
所述传感器元件是静电电容型加速度传感器元件。
[附记7]
一种MEMS传感器的制造方法，形成空腔的一部分露出于第1衬底的表面的空腔，并且在所述第1衬底形成可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极，
在以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合的第2衬底形成限制所述电极向第2衬底侧移动的止动部，
在所述第1衬底形成第1金属层，该第1金属层形成与所述第2衬底接合的被密封部，
在所述第2衬底形成第2金属层，该第2金属层形成与所述被密封部接合的密封部，
在所述止动部上形成多晶层，并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成多晶层，
将所述密封部与所述被密封部接合而将所述第2衬底与所述第1衬底接合。
[附记8]
根据附记7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第2衬底是单晶硅衬底，
所述多晶层是多晶硅层。
[附记9]
根据附记7或8所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述被密封部与所述密封部通过所述第1金属层与所述第2金属层的共晶接合而接合。
[附记10]
根据附记7至9中任一项所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第2金属层的厚度形成得比所述第1金属层薄。
[附记11]
根据附记7至10中任一项所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第1金属层是Al层，所述第2金属层是Ge层。
[附记12]
根据附记7至11中任一项所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述传感器元件是静电电容型加速度传感器元件。
[符号的说明]
1,61,101:MEMS传感器
2:传感器元件
10:第1衬底
12:空腔
13:电极
17,117:被密封部
19:第1金属层
20:第2衬底
23:止动部
25,35:多晶层
27,127:密封部
29:第2金属层。

Claims (12)

1.一种MEMS传感器，具备：
第1衬底，具有空腔的一部分露出于表面的空腔；及
第2衬底，以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合；
在所述第1衬底设置有可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极及与所述第2衬底接合的被密封部，
在所述第2衬底设置有限制所述电极向第2衬底侧移动的止动部及与所述被密封部接合的密封部，
所述被密封部由所述第1衬底上的第1金属层形成，
所述密封部由所述第2衬底上的第2金属层形成，
在所述止动部上形成有多晶层，并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成有多晶层。
2.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其中
所述第2衬底是单晶硅衬底，
所述多晶层是多晶硅层。
3.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其中
所述被密封部与所述密封部通过所述第1金属层与所述第2金属层的共晶接合而接合。
4.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其中
所述第2金属层的厚度形成得比所述第1金属层薄。
5.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其中
所述第1金属层是Al层，所述第2金属层是Ge层。
6.根据权利要求1所述的MEMS传感器，其中
所述传感器元件是静电电容型加速度传感器元件。
7.一种MEMS传感器的制造方法，形成空腔的一部分露出于第1衬底的表面的空腔，并且在所述第1衬底形成可移动地配置在所述空腔内的传感器元件的电极，
在以覆盖所述空腔的方式与所述第1衬底接合的第2衬底形成止动部，所述止动部限制所述电极向第2衬底侧移动，
在所述第1衬底形成第1金属层，该第1金属层形成与所述第2衬底接合的被密封部，
在所述第2衬底形成第2金属层，该第2金属层形成与所述被密封部接合的密封部，
在所述止动部上形成多晶层，并且在所述第2衬底与所述第2金属层之间形成多晶层，
将所述密封部与所述被密封部接合而将所述第2衬底与所述第1衬底接合。
8.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第2衬底是单晶硅衬底，
所述多晶层是多晶硅层。
9.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述被密封部与所述密封部通过所述第1金属层与所述第2金属层的共晶接合而接合。
10.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第2金属层的厚度形成得比所述第1金属层薄。
11.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述第1金属层是Al层，所述第2金属层是Ge层。
12.根据权利要求7所述的MEMS传感器的制造方法，其中
所述传感器元件是静电电容型加速度传感器元件。
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