JP2002352700A - ゲッタを備える電子デバイス及びその動作方法 - Google Patents

ゲッタを備える電子デバイス及びその動作方法

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JP2002352700A
JP2002352700A JP2002113587A JP2002113587A JP2002352700A JP 2002352700 A JP2002352700 A JP 2002352700A JP 2002113587 A JP2002113587 A JP 2002113587A JP 2002113587 A JP2002113587 A JP 2002113587A JP 2002352700 A JP2002352700 A JP 2002352700A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】能動デバイス及び高分子材料を損傷することな
く、パッケージ内の真空を維持することができる非蒸発
性ゲッタ材料が基板上に配置された電子デバイスを提供
する。 【解決手段】電子デバイス200は、基板140と、基板140
上に形成されているトランジスタ120と、トランジスタ1
20の少なくとも一部分を覆う誘電体層150と、誘電体層1
50の一部分の上に配置されている非蒸発性ゲッタ材料
（ＮＥＧ材料）の層181と、基板140の一部分の上に配置
されている真空デバイス130とからなり、ＮＥＧ材料181
が電力パルスによって活性化される。真空デバイス130
とトランジスタ120の両方に利用される基板140にＮＥＧ
材料181を直接付着することで、パッケージを縮小し、
別個のゲッタカートリッジを排除する。さらに、トラン
ジスタ120または真空デバイス130に損傷を与えずに、Ｎ
ＥＧ材料181を活性化温度まで直接加熱できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、真空パッ
ケージ式超小形電子デバイスを組み込んだ電子デバイス
に関するものである。より詳細には、本発明は、能動ト
ランジスタ及び他のロジカルデバイスと同じ基板上に配
置されている非蒸発性ゲッタ材料を有する電子デバイス
に関する。
【０００２】
【従来の技術】長期間にわたって超小形電子パッケージ
内を真空に保つ能力は、少数を例示すれば、コンピュー
タ、ディスプレイ、テレビジョンセットと接続して利用
される電界放出ディスプレイ（FED）、超小形電気機械
式システム（MEMS）及び原子分解能記憶装置（ARS）と
いった分野で必要とされ、ますます多様な分野で求めら
れている。FED及びARSは、一般に狭い真空ギャップを挟
んで互いに並置された２つの表面を必要とする。一般
に、電子は、FEDの場合にはこのギャップを横切って、
蛍光体を励起しなければならないし、あるいはARSの場
合には媒体を改質して、ビットを生成しなければならな
い。
【０００３】電子デバイスの真空パッケージに関する主
たる問題の１つは、電子デバイスの内部構成要素からの
水素、水蒸気及び周囲雰囲気内に見られる他の成分の連
続的なガス放出である。これは、とりわけ、電子産業に
おいて広く利用されているエポキシ及びポリイミドのよ
うなポリマーに当てはまる。ガス放出の影響を最小限に
抑えるため、一般にゲッタ材料と呼ばれるガス吸収材料
が使用される。通常、ゲッタ材料は、電子真空パッケー
ジ内に挿入される個別カートリッジ内に組み込まれてい
る。したがって、電子デバイスの寿命まで真空を維持す
るには、パッケージを密封する前に、カートリッジ内に
十分な量のゲッタ材料を有する１つまたは複数のカート
リッジを真空パッケージ内に納めなければならない。さ
らに、一度真空パッケージ内に密封されると、ゲッタ材
料に対する接続、すなわちゲッタ材料を活性化するため
の手段も必要になる。さらに、効率の良いポンピング作
用には、デバイスのそれぞれ異なる表面から放出される
ガス物質がゲッタ材料の表面にぶつかるのを可能にする
のに十分な断面領域への経路が必要とされる。
【０００４】従来のゲッタカートリッジの場合、ゲッタ
材料は、金属基板に付着され、次に電気抵抗、高周波
（RF）又はレーザパワーを利用して、表面のパッシベー
ション層がゲッタ材料のバルク内に拡散する温度まで加
熱され、活性化される。蒸発しにくいゲッタ材料、すな
わち非蒸発性ゲッタ材料は、利用される特定の材料に応
じて、450℃〜900℃の温度範囲で活性化される。このよ
うな温度では、能動デバイス並びに高分子材料が、両方
ともに損傷及び／又は変形を被ることになる。これらの
損傷の影響を回避するため、ゲッタ材料は、実際のデバ
イスから離れた状態に保たなければならず、したがって
パッケージがかさばり、かつ組み立てがより困難にな
る。さらに、とりわけ真空ギャップの幅が狭い小形電子
デバイスの場合、別個のカートリッジを組み込むと、パ
ッケージが一層かさばることになる。さらに、別個のカ
ートリッジを利用すると、正確な位置決めが必要にな
り、緩まないように、別の構成要素部分に固定しなけれ
ばならないので、製造コストが増大する。カートリッジ
が緩むことによって、カートリッジは、カートリッジか
ら粒子を離脱するか、あるいは接触している材料から粒
子を生じさせる小粒子源として作用して、重大な問題を
引き起こす可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、能動
デバイス及び高分子材料を損傷することなく、パッケー
ジ内の真空を維持することができる非蒸発性ゲッタ材料
が基板上に配置された電子デバイスの提供を課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による真空下にお
いて密封された電子デバイスには、基板と、この基板上
に形成されたトランジスタと、トランジスタの少なくと
も一部を被覆する誘電体層が含まれている。さらにこの
電子デバイスには、誘電体層の一部に配置された非蒸発
性ゲッタ材料の層と、基板の一部に配置された真空下で
動作するデバイス、すなわち真空デバイスが含まれてい
る。電力パルスによって、非蒸発性ゲッタ材料が活性化
される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１Ａは、本発明の実施態様によ
る密封され、真空状態を維持される電子デバイスのブロ
ック図である。このデバイスは電子デバイス100と呼ば
れ、このデバイスでは、蒸発しにくい、すなわち非蒸発
性ゲッタポンプ180（今後はNEGポンプ180とする）が、
真空排気、シーリング及び動作中に真空の維持を補助す
るのに利用される。電子デバイス100には、真空密封さ
れたパッケージ196内に収容されている基板140に集積化
されたNEGポンプ180、真空デバイス130及びトランジス
タ120が含まれている。真空デバイス130は、荷電粒子エ
ミッタ（例えば電子またはイオン）のような、動作に真
空が必要とされる電子デバイスに関連する。基板140に
は、ボンドパッド164も取り付けられて、電気的入力及
び出力を形成している。この実施態様の場合、ボンドパ
ッド164とNEGポンプ180の間が電気的に直接接続され、
したがってこの実施態様は、一般に、ダイレクトドライ
ブと呼ばれる。NEGポンプ180には、図２に示すような非
蒸発性ゲッタ材料181（今後はNEG材料181とする）が含
まれる。
【０００８】本発明の重要な特徴は、真空デバイス130
とトランジスタ120の両方に利用される基板に非蒸発性
ゲッタ材料が直接付着されているということにある。こ
れによって、パッケージ196の寸法を縮小するととも
に、従来利用されている別個のゲッタカートリッジを排
除することが可能になる。さらに、もう１つの重要な特
徴は、トランジスタ120または真空デバイス130に損傷を
与えることなく、NEG材料181（図２参照）をその400℃
〜900℃の範囲の活性化温度まで直接加熱することがで
きるという点にある。
【０００９】図１Ｂには、本発明の代替的な実施態様が
ブロック形式で示されている。この実施態様の場合、電
子デバイス101には、それぞれ基板140の温度及びパッケ
ージ196内の圧力を測定するための、温度センサ104及び
圧力センサ106が含まれている。圧力センサ106が、パッ
ケージ196内の圧力が所定の圧力を超えたこと検知する
と、NEGポンプ180が起動又は活性化される。さらに温度
センサ104が、基板温度が所定の温度を超えたことを検
知すると、NEGポンプ180に対する電力パルスの供給が停
止され、トランジスタ120及び真空デバイス130に対する
さらなる保護が追加される。
【００１０】図１Ｃには、本発明の代替的な実施態様が
ブロック図により示されている。この実施態様の場合、
電子デバイス105には、温度センサ104、圧力センサ10
6、ポンプ駆動装置121及びパルス発生器102が含まれて
おり、これらは全て基板140上において、真空デバイス1
30、NEGポンプ180及びトランジスタ120と統合、集積化
されている。温度センサ104は基板140の温度を測定し、
圧力センサ106はパッケージ196内の圧力を測定する。こ
の実施態様の場合、温度センサ104及び圧力センサ106
は、パルス発生器102によって発生される電力パルスに
ゲート制御を加えるために利用される。圧力センサ106
が、パッケージ196内の圧力が所定の圧力を超えたこと
を検知すると、パルス発生器102が、ポンプ駆動装置121
に信号を送り、NEGポンプ180に電力パルスを適用、すな
わち加える。所定の圧力は、1.3Pa〜1.3×10−３Pa（10
−２〜10−５Torr）の範囲内であり、1.3×10−１Pa（1
0−３Torr）を超えることが好ましい。温度センサ104
が、基板温度が所定の温度を超えたことを検知すると、
パルス発生器102は、NEGポンプ180への電力パルスの適
用を停止する。所定の温度は、300℃〜500℃の範囲内で
あり、400℃以上であることが好ましい。したがって圧
力センサ106は、NEG材料181（図２を参照されたい）を
活性化すべき時機を判定し、温度センサ104は、NEG材料
181をその400℃〜900℃の活性化温度まで加熱する間、
トランジスタ120及び真空デバイス130を損傷から防護す
る。さらにこの実施態様によれば、トランジスタ120及
び真空デバイス130を保護しながら、NEGポンプ180のゲ
ッタリング作用を強化することが可能になる。
【００１１】図１Ｄには、本発明の代替的な実施態様が
ブロック形式で示されている。この実施態様の場合、電
子デバイス112には、温度センサ104、圧力センサ106、
基準温度108、基準圧力110、処理ユニット103及びポン
プ駆動装置121が含まれており、これらは全て基板140上
において、真空デバイス130、NEGポンプ180及びトラン
ジスタ120とともに集積化されている。基準温度108及び
基準圧力110は、温度センサ104及び圧力センサ106の出
力と共に、処理ユニット103によって獲得され、ポンプ
駆動装置121によって利用されるパルス幅とパルス繰り
返し率の両方が計算される。ポンプ駆動装置121は、NEG
ポンプ180に電力パルスを適用して、トランジスタ120に
も、真空デバイス130にも損傷を与えることなく、NEG材
料181（図２参照）をその400℃〜900℃の範囲の活性化
温度まで直接加熱する。さらにこの実施態様によれば、
トランジスタ120及び真空デバイス130の保護を強化しな
がら、NEGポンプ180のゲッタリング作用を最大化するこ
とが可能になる。
【００１２】図２には、NEGポンプ180、真空デバイス13
0及びトランジスタ120が統合されている本発明の電子デ
バイス200の実施態様に関する構成の概略が断面図で例
示されている。図２を参照すると、基板140は、厚みが
約600〜800μmのシリコンウェーハを利用して製造する
ことが好ましい。次に当業者には既知の標準的な半導体
処理ステップを利用して、電子デバイス100に必要とさ
れるトランジスタ120及び他のロジカルデバイスが基板1
40上に形成される。
【００１３】図２〜５にはトランジスタ120を示すが、
このトランジスタは図面を単純化するために単一層とし
て示している。当業者には明らかなように、トランジス
タ120は、薄膜層のスタック又は積層体として形成可能
である。トランジスタ120の特定の構造は、本発明には
関係がないが、金属酸化金属半導体電界効果トランジス
タ（MOSFET）、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）又
は他の感温デバイスのようなあるタイプのソリッドステ
ート電子デバイスが存在することが望ましい。トランジ
スタ120は、400℃を超えるような高温によってその働き
が劣化する半導体デバイスの典型的な例である。通常、
周囲状態にさらされる場合、NEG材料181の表面にはパッ
シベーション層、不動態層が設けられている。しかしな
がら加熱されて、高温になると、パッシベーション層
は、NEG材料181のバルク内、すなわち材料内部に拡散
し、NEG 181が活性化される。この活性化プロセスによ
って、添加された材料を吸収するきれいな表面が形成さ
れる。活性化に使用される実際の温度は、NEG材料の特
定の組成によって決まり、400℃〜900℃の範囲の温度で
あることが好ましい。
【００１４】基板140上のトランジスタ120及び他のロジ
カルデバイスの上には、誘電体層150が配置されてい
る。誘電体層150は、断熱作用をもたらし、NEGポンプ18
0の動作中、高温からトランジスタ120及び他のロジカル
デバイスを保護する。誘電体層150は、酸化珪素（SiｘO
ｙ）から形成されることが好ましいが、当業者には明ら
かなように、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、
窒化ホウ素及び他の低熱伝導率材料、並びにそれらのさ
まざまな組み合わせを利用することも可能である。例え
ば誘電体層150には、トランジスタ120の上に配置された
酸化珪素（SiｘO ｙ）による第１の誘電体層、酸化珪素
層の上に配置された窒化珪素（SiｘNｙ）による第２の
誘電体層、及び窒化珪素層の上に配置された炭化珪素に
よる第３の誘電体層を含み得る。
【００１５】誘電体層150の上には導電層160が配置さ
れ、誘電体層150に形成されたバイア開口部158を介し
て、トランジスタ120の電気接触領域124に電気的に結合
している。誘電体層150の一部分の上には、真空デバイ
ス130が配置されている。真空デバイス130は、一般にス
ピントチップまたはフラットエミッタと呼ばれる電子エ
ミッタデバイスである。当業者には容易に理解されるよ
うに、真空デバイス130は、デジタルミラーデバイス（D
MD）、デジタルマイクロムーバ及び、真空パッケージ内
に組み込まれた電界放出ディスプレイ、原子分解能記憶
システム、超小形電子機械システム（MEMS）に利用され
る他のデバイスとすることも可能である。
【００１６】導電層160によって、トランジスタ120及び
他のロジカルデバイスから真空デバイス130へ、及びボ
ンドパッド164からNEGポンプ180及び真空デバイス130へ
の信号が経路指定される。一般に「ダイレクトドライブ
（直接駆動）」と呼ばれるこの実施態様の場合、導電層
160によって、ボンドパッド164と第１オーバラップ領域
163及び第２オーバラップ領域165との間が電気的に接続
される。望ましい実施態様の場合、導電層160は、アル
ミニウム、銅又は金から構成することが可能であるが、
アルミニウムから構成することが好ましい。さらに導電
層160の形成に利用される金属に、銅及び／又はシリコ
ンを含む他の材料をドープしあるいは組み合わせること
が可能である。一般に導電層160は、約200 nm〜700 nm
（約2000〜7000オングストローム)（約500NM（約5000オ
ングストローム）であることが好ましい）の均一な厚み
を備え、従来のスパッタリングまたは蒸着技法を利用し
て付着される。
【００１７】NEG材料181は、導体開口部162を介して誘
電体層150の一部分の上に配置されている。導電層160と
NEG材料181の間の第１オーバラップ領域163及び第２オ
ーバラップ領域165は、加熱時に、NEG材料181の熱損失
を最小とするように、またNEG材料181と導電層160の間
の電気接触部の電気抵抗を最小とするように選択され
る。NEG材料181の厚み及び抵抗率は、第１オーバラップ
領域163と第２オーバラップ領域165の間の２次元パター
ンと共に、NEG材料181の抵抗を決定する。NEG 181に印
加される電力によって、温度上昇率が決まる。NEG材料1
81の面積及び体積によって、NEGポンプ180のゲッタ能力
が決まる。ゲッタ材料には、チタン、ジルコニウム、ト
リウム及びモリブデンが含まれる。ゲッタ材料は、Zr-A
l、Zr-V又はZr-V-Fe合金のようなジルコニウムベースの
合金とすることが好ましい。NEG材料181は、従来のスパ
ッタリングまたは蒸着技法を利用して付着することが好
ましい。しかしながら当業者には明らかなように、懸濁
媒質中に懸濁したゲッタ材料の電気泳動、及び吹き付け
のような手動または機械による塗布も利用可能である。
一般にNEG材料181は0.1μm〜150μmの範囲の均一な厚み
をもって形成されるが、約１μmとすることが好まし
い。
【００１８】図２に示す本発明の重要な利点は、MOSFET
またはバイポーラドライバトランジスタの製作、及び非
蒸発性ゲッタポンプの製作に、シリコンのような単結晶
基板、単一基板を利用できるという点である。したがっ
て半導体製作技術において周知の標準的な多層金属相互
接続技術を利用して、これらの各種デバイスを相互接続
することができる。
【００１９】図２に示すように、基板140には真空シー
ル192が設けられ、空間領域194が1.3×10３Pa（10Tor
r）未満の圧力に維持されるように、カバー190が真空シ
ール192に固定される。好ましくは、真空は、1.3×10
−３Pa（10−５Torr）未満の圧力に維持される。当業者
には明らかなように、シールは、熱圧縮、鑞付け、アノ
ードボンディング及び他の技法を含むさまざまな技法に
よって形成することができる。
【００２０】図３は、電気抵抗層270を利用して、NEG材
料181の加熱メカニズムが得られるようにする電子デバ
イス300を示す本発明の代替的な実施態様の構成を概略
的に例示する。この実施態様の場合、基板140、トラン
ジスタ120、誘電体層150及び真空デバイス130は、図２
に示すものと実質上同じである。電気抵抗層270は誘電
体層150の上に配置され、誘電体層150に形成されたバイ
ア開口部158を介して、トランジスタ120の電気接触領域
124に電気的に結合している。さらに電気抵抗層270は、
NEGポンプ180のNEG材料181を活性化するためのヒータ24
2を形成している。真空デバイス130は、基板140の一部
分の上に配置されている。電気抵抗層270の上に、導電
層260が配置されている。この実施態様の場合、導電層2
60及び電気抵抗層270によって、トランジスタ120及び他
のロジカルデバイスから真空デバイス130へ、及びボン
ドパッド264からNEGポンプ180及び真空デバイス130の両
方への信号が経路指定される。
【００２１】NEG材料181は、導体開口部262内の抵抗層2
70の一部分の上に配置されている。この実施態様の場
合、電気抵抗層270の厚み及び抵抗率が、NEG材料181の
下の電気抵抗層270の２次元パターンと共に、ヒータ242
の抵抗を決定する。ヒータ242に適用される電力によっ
て、NEG材料181の温度上昇率が決まる。この実施態様に
おけるヒータ242の追加には、高抵抗率のゲッタ材料の
利用が可能になるという主たる利点がある。
【００２２】図４は、ヒータ242がトランジスタ420に結
合されている電子装置400を示す本発明の代替的な実施
態様の構成を概略的に例示する。一般に「インテグレー
テッドドライブ（集積駆動）」と呼ばれるこの実施態様
によれば、ボンドパッド数を極端に増加させることな
く、電子デバイス400に配置されるNEGポンプの数を増大
させ、NEGポンプの位置決め及び制御を最適化し、チッ
プの寸法を縮小するといった「ダイレクトドライブ」に
対するいくつかの利点が得られる。これらの利点は全
て、コストの低下につながるものである。この実施態様
の場合、導電層360と電気抵抗層470の両方によって、ト
ランジスタ420及び他のロジカルデバイスから真空デバ
イス130とNEGポンプ180の両方に信号が経路指定され
る。ヒータ242をトランジスタ420に結合することによっ
て、さらにNEGポンプ480のゲッタ作用を高めることが可
能になり、同時にトランジスタ420及び真空デバイス130
の保護が強化される。当業者には明らかなように、図２
に示す単一導電層160は、図４に示す実施態様にも利用
することが可能である。
【００２３】図５Ａは、電子デバイス500の周辺に配置
された複数のNEGポンプ580を示すともに、カバー590
（図５Ｂを参照）が取り除かれている本発明の代替的な
実施態様のレイアウトを概略的に例示する。この実施態
様の利点は、シリコンウェーハから別個のデバイスを形
成する場合、単一化プロセス中に損傷を生じる可能性が
あるため、能動デバイスによって十分に利用されること
のない基板540の領域を利用することができるという点
にある。この実施態様の場合、図２〜４の代替的な実施
態様に示すNEGポンプ、トランジスタ及び真空デバイス
の構成を全て利用することが可能である。図５Ｂには、
カバー590、ベース591及び真空シール192の内側に配置
されている基板540が示されている。基板540はベース59
1に取り付けられ、カバー590と真空デバイス130の間に
は空間594が形成されている。図５Ｂには、基板540及び
真空デバイス130の周辺のNEG材料581も示されている。
【００２４】図６は、図１Ａ〜１Ｄに示すNEGポンプ180
を起動、活性化するための方法の流れ図を示す。ステッ
プ610では、80℃未満の温度の真空室内に電子デバイス1
00が配置され、この電子デバイスは13Pa（0.1Torr）未
満の圧力まで真空排気される。ステップ612では、熱エ
ネルギが利用される場合、真空室又はチャンバの温度
が、好ましくは100℃を超える温度まで上昇させられ
る。当業者には明らかなように、他のエネルギ源を利用
して、電子デバイス100の露出表面から、吸着又は吸収
された材料を脱着、放出させることが可能である。例え
ば、フォトン（特にスペクトルの紫外領域におけるフォ
トン）あるいは、電子、イオン又は他の荷電粒子を利用
することも可能である。100℃を超える温度では、水の
ような吸着物質は、電子デバイス100の露出表面からよ
り容易に放出する。100℃未満の温度を利用することも
可能であるが、しかしながら所望の圧力を得るのに必要
な時間は、一般に室温に近づくにつれて、甚だしく長く
なる。温度が高くなるほど、吸着物質の放出はより迅速
に生じることになる。したがって望ましい条件は、利用
される特定の真空室によって左右される。各ポンプダウ
ン又は真空排気毎の真空室内のデバイスの数、ポンプダ
ウン時間、加熱速度に対する制御の度合いは、実験に基
づいて決定される必要があるほんのわずかなパラメータ
でしかない。最適な条件は、妥当な時間内に所望の定常
状態圧力が得られるように、時間、ポンピング速度及び
温度をバランス、比較考量することによって得られる。
ポンピング速度及び／または温度が上昇するほど、定常
状態に達する時間が短縮される。
【００２５】ステップ614は、空間領域194内の圧力をモ
ニタすることから構成される。ステップ616では、その
圧力と事前に選択された値Ｘが比較され、その圧力が事
前に選択された値Ｘよりも小さい場合に、プロセスはス
テップ618に進む。空間領域の圧力に関する事前に選択
された値Ｘは、1.3×10−３Pa（10−５Torr）未満であ
ることが好ましいが、多くの目的に対して、1.3×10
−１Pa（１×10−３Torr）未満の圧力で十分である。ス
テップ618では、NEG材料181に電力パルス（図８を参
照）が加えられ、NEG材料181がその活性化温度まで加熱
される。NEG材料181の表面上のパッシベーション層がNE
G材料のバルク内に拡散すると、ゲッタの活性化が生じ
る。NEG材料181の温度が高くなるほど、パッシベーショ
ン層の拡散速度が速くなり、したがってNEG材料181の加
熱に必要な時間が短縮される。NEG材料181に所定数の電
力パルスが適用されると、ステップ620において、空間
領域内の圧力が測定され、所望の圧力と比較される。そ
の圧力が、所望の値Ｙよりも小さければ、すなわち依然
として圧力が高ければ、ステップ618が反復され、NEG材
料181に追加の電力パルスが加えられる。この一連のス
テップ（ステップ618〜620）は、所望の圧力が得られる
まで繰り返される。所望の圧力値は、活性化を開始する
時点で事前に選択された値、並びに電子デバイス100の
基板140上に存在するＮＥＧ材料181の量によって決ま
る。事前に選択された値Ｘが低くなるほど、また基板14
0上に存在するNEG材料181の量が多いほど、NEGポンプ18
0のポンピング能力が長く維持され、すなわち長い時間
にわたってポンピングが行われることになる。したがっ
てNEG材料181の量を最大にし、圧力に関する事前に選択
された値Ｘを最小にすると、NEGポンプ180の寿命は最長
となる。
【００２６】ステップ620において、所望の圧力が得ら
れると、ステップ622が実施され、電子デバイス100が密
封される。当業者には明らかなように、ステップ616以
降、電子デバイス100の密封（例えばステップ622）を実
施し、密封の完了後に、引き続きNEG 181の活性化が実
施されるようにすることも可能である。しかしながら電
子デバイス100が、ステップ618において電力パルスが加
えられる前に密封されると、電子デバイス100に圧力セ
ンサ106が含まれていない限り、圧力Ｙをモニタするス
テップ620を実施することが不可能になる。
【００２７】NEGポンプ180の初期活性化が完了すると、
その通常動作中に、NEGポンプ180を時々再活性化して、
空間領域194（図２を参照）内の所望の圧力を維持する
ことができることが利点として挙げられる。図１Ａに示
す実施態様の場合、非蒸発性ゲッタ材料は、所定の時間
の経過後に、NEG材料181に十分な電力パルスを加えるこ
とによって再活性化される。
【００２８】図７は、サブルーチンと表示された再活性
化を利用する図１Ｂ〜１Ｄに示すような、NEGポンプ180
を再活性化又は再起動するための方法に関する流れ図を
示す。所定の時間（固定された時間又は計算された時
間）に、又は集積化された圧力センサ106で空間領域194
（図２を参照）内の圧力をモニタすることによって、そ
れぞれステップ712及び714において、基準温度Ｔ１及び
基準圧力Ｐ１が選択される。ステップ716は、空間領域1
94の圧力Ｐｉを測定することから構成される。ステップ
718では、その圧力と基準圧力Ｐ１が比較され、その圧
力が基準圧力Ｐ１よりも小さい場合には、サブルーチン
を出る。測定された圧力Ｐｉが、基準圧力Ｐ１よりも大
きい場合には、ステップ722が実施され、基板温度Ｔｓ
が測定される。ステップ724では、基板温度が基準温度
Ｔ１と比較され、基板温度Ｔｓが、基準温度Ｔ１以下の
場合には、ステップ726が実施され、NEG材料181に電力
パルスが加えられ、NEG材料181がその活性化温度まで加
熱される。ステップ726の完了後、サブルーチンはステ
ップ716に戻る。しかしながら基板温度Ｔｓが、ステッ
プ724において基準温度Ｔ１を超えている場合には、サ
ブルーチンは、ステップ722に戻り、基板温度Ｔｓが再
び測定される。当業者には容易に明らかになるように、
所定の時間または、基板温度Ｔｓ及び圧力Ｐｉを利用し
て計算される時間にわたって待機する遅延ステップを挿
入して、ステップ724からステップ722に移行することも
可能である。
【００２９】図８は、図１Ｂ〜１Ｄに示すようにNEGポ
ンプ180を再活性化する代替的な方法の流れ図を示して
いる。このサブルーチンの場合、ステップ710〜722は図
７に示すものと同じである。ステップ824では、基板温
度Ｔｓが、第１の所定の要素（Ａ）と比較されるが、こ
こで（Ａ）は所望の最高基板温度である。基板温度が第
１の所定の要素（Ａ）以下である場合には、ステップ82
6が実施される。基板温度Ｔｓが第１の所定の要素
（Ａ）を超えると、サブルーチンはステップ722に戻
る。ステップ826では、基板温度Ｔｓが第２の所定の要
素（Ｂ）と比較されるが、ここで（Ｂ）は、NEG材料181
に対してさらに大きな電力パルスを加えることをできる
ようにする安全動作条件である。基板温度が第２の所定
の要素（Ｂ）以下であるならば、ステップ830が実施さ
れ、NEG材料181に電力パルス（Ａ）が加えられて、NEG
材料181がその活性化温度まで加熱される。ステップ826
において、基板温度が第２の所定の要素（Ｂ）を超える
と、ステップ828が実施され、NEG材料181に電力パルス
（Ｂ）が加えられて、NEG材料181がその活性化温度まで
加熱される。この実施態様の場合、（Ｂ）は、NEG材料1
81の加熱において多量の電力を加えることを可能にする
低基板温度を表した、（Ａ）より低い基板温度に相当す
る。ステップ828または830の完了後、サブルーチンは、
ステップ716に戻り、空間領域194の圧力Ｐｉが測定され
る。
【００３０】図９は、電力パルスＡとＢの差の概略を例
示している。電力パルスＡは、パルス幅Ｐw1及びパルス
繰り返し周期Ｐr1を備え、電力パルスＢは、パルス幅Ｐ
w2及びパルス繰り返し周期Ｐr2を備えているが、ここ
で、Ｐw1はＰw2より広く、Ｐr1はＰr2より短い。図８に
示すステップ826に戻ると明らかなように、基板温度Ｔ
ｓが上昇するにつれて、NEG材料181に加えられる電力は
減少する。当業者には明らかなように、パルス幅または
パルス繰り返し周期を別個に変更して、NEG材料181に加
えられる電力を同じだけ減少させることも可能である。
【００３１】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 真空下において密封された電子デバイス（100、1
01、105、112、200、300、400）であって、基板（140、
540）と、前記基板（140、540）上に形成されているト
ランジスタ（120、420）と、前記トランジスタ（120、4
20）の少なくとも一部分を覆う誘電体層（150）と、前
記誘電体層（150）の一部分の上に配置されている非蒸
発性ゲッタ材料の層（181）と、前記基板（140、540）
の一部分の上に配置されている真空デバイス（130）と
からなり、前記非蒸発性ゲッタ材料（181）が、電力パ
ルスによって活性化されることを特徴とする電子デバイ
ス。
【００３２】２． 前記真空デバイス（130）がトラン
ジスタ（120、420）に結合されていることを特徴とする
１項に記載の電子デバイス。
【００３３】３． さらに第２のトランジスタが含まれ
ることと、この第２のトランジスタ（120、420）が、前
記非蒸発性ゲッタ材料の層（181）に結合されているこ
とを特徴とする１項に記載の電子デバイス。
【００３４】４． さらに前記非蒸発性ゲッタ材料の層
（181）と熱的に連絡している電気抵抗材料の層（270）
が含まれていることを特徴とする１項に記載の電子デバ
イス。
【００３５】５． さらに基板（140、540）上に配置さ
れている基板温度センサ（104）を含み、この基板温度
センサ（104）が基板温度をモニタし、前記非蒸発性ゲ
ッタ材料（181）の加熱時に、前記トランジスタ（120、
420）に対する損傷を制限することを特徴とする１項に
記載の電子デバイス。
【００３６】６． さらに圧力感応装置（106）を含
み、この圧力感応装置（106）が圧力をモニタして、前
記非蒸発性ゲッタ材料（181）の再活性化する時を判定
することを特徴とする１項に記載の電子デバイス。
【００３７】７． ポンプ駆動デバイス（121）が、電
力パルスを発生するためパルス発生器（102）を備え、
このポンプ駆動デバイス（121）が、電力パルスを供給
して、前記非蒸発性ゲッタ材料（181）を活性化するこ
とを特徴とする９項に記載の電子デバイス。
【００３８】８． トランジスタ（120、140）を有する
電子デバイス基板（140、540）上に配置されている非蒸
発性ゲッタポンプを操作する方法であって、電子デバイ
ス（100、101、105、112、200、300、400）を第１の圧
力になるまで真空排気するステップ（610）と、前記電
子デバイス（100、101、105、112、200、300、400）に
エネルギーを印加して、露出表面から粒子を放出させる
ステップ（612）と、前記電子デバイス（100、101、10
5、112、200、300、400）を密封するステップ（622）
と、電力パルスを適用して、非蒸発性ゲッタ材料（18
1）を活性化温度まで加熱するステップ（618）を含み、
前記トランジスタ（120、140）が換算温度に維持される
ことを特徴とする方法。
【００３９】９． さらに所定の時間が経過した後の、
前記非蒸発性ゲッタ材料（181）を再活性化するステッ
プ（710）を含むことを特徴とする８項に記載の方法。
【００４０】１０． さらに基準温度を選択するステッ
プ（712）と、基板温度を測定するステップ（722）と、
前記基準温度と前記基板温度を比較して、前記基板温度
が、第１の所定の要素だけ前記基準温度を下回るか否か
を判定するステップ（724、824）と、下回る場合には、
第１の所定の幅及び第１の所定の繰り返し率を有する電
力パルスを加えて（726、828）、前記非蒸発性ゲッタ材
料（181）を活性化温度になるまで加熱するステップが
含まれることを特徴とする８項に記載の方法。
【００４１】１１． さらに前記基板（140、540）上の
圧力センサ（106）を利用して、前記電子デバイス（10
0、101、105、112、200、300、400）内の圧力を測定す
るステップ（716）と、前記基準温度と前記基板温度を
比較して、前記基板温度が、前記第１の所定の要素未満
の第２の所定の要素だけ前記基準温度を下回るか否かを
判定するステップ（826）と、下回る場合には、前記第
１の所定の幅未満の第２の所定の幅と、前記第１の所定
の繰り返し率を超える第２の所定の繰り返し率を有する
電力パルスを加えて（830）、前記非蒸発性ゲッタ材料
（181）を活性化温度になるまで加熱するステップが含
まれることを特徴とする１０項に記載の方法。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、基板（140、540）と、基板
（140、540）上に形成されているトランジスタ（120、4
20）と、トランジスタ（120、420）の少なくとも一部分
を覆う誘電体層（150）とを含む真空下において密封さ
れた電子デバイス（100、101、105、112、200、300、40
0）に関する。この電子デバイス（100、101、105、11
2、200、300、400）は、さらに誘電体層（150）の一部
分の上に配置されている非蒸発性ゲッタ材料の層（18
1）と、基板（140、540）の一部分の上に配置されてい
る真空デバイス（130）とからなる。非蒸発性ゲッタ材
料（181）は電力パルスによって活性化される。この構
成によって、能動デバイス及び高分子材料を損傷するこ
となく、パッケージ内の真空を維持することができる非
蒸発性ゲッタ材料が基板上に配置された電子デバイスが
提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施態様による真空
下で密封された電子デバイスのブロック図である。図１
Ｂは、本発明の第２の実施態様による真空下で密封され
た電子デバイスのブロック図である。図１Ｃは、本発明
の第３の実施態様による真空下で密封された電子デバイ
スのブロック図である。図１Ｄは、本発明の第４の実施
態様による真空下で密封された電子デバイスのブロック
図である。
【図２】本発明の第１の実施態様による真空下で密封さ
れた電子デバイスの断面図である。
【図３】本発明の代替的な実施態様による真空下で密封
された電子デバイスの断面図である。
【図４】本発明の代替的な実施態様による真空下で密封
された電子デバイスの断面図である。
【図５】図５Ａは、本発明の代替的な実施態様による真
空下で密封された電子デバイスの概略図である。図５Ｂ
は、本発明の代替的な実施態様による真空下で密封され
た電子デバイスの断面図である。
【図６】本発明の実施態様によるNEG材料を活性化する
ための方法に関する流れ図である。
【図７】本発明の代替的な実施態様によるNEG材料を再
活性化するための方法に関する流れ図である。
【図８】本発明の実施態様によるNEG材料を再活性化す
るための方法に関する流れ図である。
【図９】本発明の実施態様によるNEG材料に加えられる
電力パルスのタイミング図である。
【符号の説明】
１００、１０１ 電子デバイス １０２ パルス発生器 １０４ 基板温度センサ １０５ 電子デバイス １０６ 圧力センサ １２０ トランジスタ １２１ ポンプ駆動デバイス １３０ 真空デバイス １４０ 基板 １５０ 誘電体層 １８１ 非蒸発性ゲッタ材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C032 AA01 JJ08 JJ17 5C235 JJ10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空下において密封された電子デバイス
    （100、101、105、112、200、300、400）であって、 基板（140、540）と、 前記基板（140、540）上に形成されているトランジスタ
    （120、420）と、 前記トランジスタ（120、420）の少なくとも一部分を覆
    う誘電体層（150）と、 前記誘電体層（150）の一部分の上に配置されている非
    蒸発性ゲッタ材料の層（181）と、 前記基板（140、540）の一部分の上に配置されている真
    空デバイス（130）とからなり、前記非蒸発性ゲッタ材
    料（181）が、電力パルスによって活性化されることを
    特徴とする電子デバイス。
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