JP2002510865A - 密封されたチャンバを有するウエハー対を製造する方法 - Google Patents
密封されたチャンバを有するウエハー対を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
ウエハー対を製造する方法であり、ウエハー対の一方のウエハーには少なくとも１のくぼみ部が形成され、他方のウエハーはその外面の蒸着層で閉鎖される栓可能なポートを有し、くぼみ部は他方のウエハーを一方のウエハーと接着することによりくぼみ部がチャンバに形成される。蒸着層の蒸着は極めて低い圧力環境で実行可能であるので、密封されたチャンバ内で同じ環境が保証される。チャンバは熱電センサ、ボロメータ、エミッタあるいは他の種類の装置のような少なくとも１の装置を囲む。ウエハー対は通常それぞれ装置を有する多くのチャンバを有し、多くのチップに分割可能である。
Description
【０００１】 （技術分野） この発明は、真空包封された微細構造装置に関する。この発明は２ウエハー間
の空洞部の真空密封、特に空洞部からガスを排出する止栓の可能な穴を有する２
枚のウエハーの製造に関する。
の空洞部の真空密封、特に空洞部からガスを排出する止栓の可能な穴を有する２
枚のウエハーの製造に関する。
【０００２】 微細構造赤外（ＩＲ）装置のような各種の装置においては最適化のため真空包
封が必要である。従来の真空包装は複雑でコスト高になっていた。ウエハーレベ
ルの真空封入の周知の従来法では十分に低い圧力が得られず、高々０．５トルの
範囲に限られている。この圧力の状態では、例えば熱電（ＴＥ）装置では５０％
の信号損失が生じる。
封が必要である。従来の真空包装は複雑でコスト高になっていた。ウエハーレベ
ルの真空封入の周知の従来法では十分に低い圧力が得られず、高々０．５トルの
範囲に限られている。この圧力の状態では、例えば熱電（ＴＥ）装置では５０％
の信号損失が生じる。
【０００３】 （発明の開示） 本発明は止栓可能な穴を有する２枚のウエハーを密封しその間に空洞部を形成
し、空洞部から止栓可能な穴を通してガスを排出する構成を得る。空洞部からガ
スを排出した後この穴は蒸着した金属で止栓される（塞がれる）。この結果一体
の真空包装（ＩＶＰ）が得られる。この方法では同時に真空密封を行う要がなく
２枚のウエハーを密封可能である。最終に真空密封は金属の厚い層を蒸着あるい
はスパッタリングして小さなガス排出穴を塞ぐことにより高真空下で実行可能で
ある。この方法によれば、最終の真空密封の前にウエハー間の密封部及び内面を
完全に焼き付け可能である。この方法は２機能を分離し、焼き付けを半田処理法
に限定されない。密封及び焼き付けに対し独立的に制御され、ボンド出来高が最
大にされ残留圧力が最小にされる。またこの方法によれば、各真空空洞部に直接
接近可能であるので、ウエハーの周部から内側へポンプする必要がない。この方
法が実施されその結果、空洞部内の圧力センサにより測定して残留圧力の真空レ
ベルが１０ミリトルより小さかった。この密封により基板形態が効果的にカバー
される。０．２５ミクロンの形態に対する密封が実証された。必要な処理温度は
３００℃より低い。このチップは周知のチップ処理装置で処理可能である。この
処理により９０％を超える作業が行われる。この真空密封されたチップのコスト
は周知の真空密封チップのコストより低く８０〜９０％である。この方法によれ
ば、１００ミリトルより低い圧力に対し１０年（最高１５０℃の外気温度でのテ
ストデータにより示される）の高温寿命を有する密封された装置が得られる。各
空洞部は真空に代えてガスを使用可能である。各空洞部、チャンバ、あるいは容
積部には熱電検出器、装置、ボロメータあるいはエミッターのような検出器を内
蔵可能である。
し、空洞部から止栓可能な穴を通してガスを排出する構成を得る。空洞部からガ
スを排出した後この穴は蒸着した金属で止栓される（塞がれる）。この結果一体
の真空包装（ＩＶＰ）が得られる。この方法では同時に真空密封を行う要がなく
２枚のウエハーを密封可能である。最終に真空密封は金属の厚い層を蒸着あるい
はスパッタリングして小さなガス排出穴を塞ぐことにより高真空下で実行可能で
ある。この方法によれば、最終の真空密封の前にウエハー間の密封部及び内面を
完全に焼き付け可能である。この方法は２機能を分離し、焼き付けを半田処理法
に限定されない。密封及び焼き付けに対し独立的に制御され、ボンド出来高が最
大にされ残留圧力が最小にされる。またこの方法によれば、各真空空洞部に直接
接近可能であるので、ウエハーの周部から内側へポンプする必要がない。この方
法が実施されその結果、空洞部内の圧力センサにより測定して残留圧力の真空レ
ベルが１０ミリトルより小さかった。この密封により基板形態が効果的にカバー
される。０．２５ミクロンの形態に対する密封が実証された。必要な処理温度は
３００℃より低い。このチップは周知のチップ処理装置で処理可能である。この
処理により９０％を超える作業が行われる。この真空密封されたチップのコスト
は周知の真空密封チップのコストより低く８０〜９０％である。この方法によれ
ば、１００ミリトルより低い圧力に対し１０年（最高１５０℃の外気温度でのテ
ストデータにより示される）の高温寿命を有する密封された装置が得られる。各
空洞部は真空に代えてガスを使用可能である。各空洞部、チャンバ、あるいは容
積部には熱電検出器、装置、ボロメータあるいはエミッターのような検出器を内
蔵可能である。
【０００４】 （発明を実施するための最良の形態） 図１ａ、図１ｂ及び図２は真空排出ポート１１及び蒸着されたプラグの最終の
真空密封部１２を有する装置１０を示す。蒸着層１２によりプラグ１１が密封さ
れチャンバ１６が気密に密封される。ウエハー１３、１４はシリコンのような同
一の材料で作られ、従って同一の熱膨張率を有している。ウエハー１３、１４は
半田密封リング１５で共に接着される。ウエハー１３は検出器ウエハーであり、
一方ウエハー１４はトップキャップウエハーである。チヤンバ１６はウエハー１
３の表面の検出器からなるアレイ１７を含み、トップキャップウエハー１４の反
射防止被覆されたシリコン窓を通して入射される放射線を検出するチャンバであ
る。
真空密封部１２を有する装置１０を示す。蒸着層１２によりプラグ１１が密封さ
れチャンバ１６が気密に密封される。ウエハー１３、１４はシリコンのような同
一の材料で作られ、従って同一の熱膨張率を有している。ウエハー１３、１４は
半田密封リング１５で共に接着される。ウエハー１３は検出器ウエハーであり、
一方ウエハー１４はトップキャップウエハーである。チヤンバ１６はウエハー１
３の表面の検出器からなるアレイ１７を含み、トップキャップウエハー１４の反
射防止被覆されたシリコン窓を通して入射される放射線を検出するチャンバであ
る。
【０００５】 チヤンバ１６は境界部１８を有するウエハー１４内の約１２５ミクロンのく
ぼみ部により区画される。後でガスを排出して真空空洞部になるのはこのチヤン
バである。トップキャップウエハー１４の厚さは約４３０ミクロンであり、チッ
プウエハー１３の厚さは約５００ミクロンである。密封リング１５は９０％の鉛
と１０％のインジウムからなる配合物である。プラグ１２の厚さは約２０ミクロ
ンであり、５０％の鉛と５０％のインジウムからなる配合物である。
ぼみ部により区画される。後でガスを排出して真空空洞部になるのはこのチヤン
バである。トップキャップウエハー１４の厚さは約４３０ミクロンであり、チッ
プウエハー１３の厚さは約５００ミクロンである。密封リング１５は９０％の鉛
と１０％のインジウムからなる配合物である。プラグ１２の厚さは約２０ミクロ
ンであり、５０％の鉛と５０％のインジウムからなる配合物である。
【０００６】 図３は同一の材料のウエハーからなり、ウエハーを密封し複数の空洞部を形成
する複数のチップ１０からなるウエハー２０を示す。各チャンバ１６は開口ポー
ト１１を有しており、チャンバ１６は焼き付けされガス抜きされる。次に真空の
環境下でポート１１を有するウエハー１３の表面に金属１２を蒸着し、こあれに
よりポート１１が閉鎖されチャンバ１６が閉鎖されて内部が真空状態にされる。
閉鎖されたポートを密封するための半田ボールが試みられたが、空洞部内を低圧
あるいは真空に維持することが殆どできなかった。密封されたトップキャップウ
エハーによりもろい微細構造装置１７が保護できるので、接着され密封された後
、このウエハー１３、１４は破断することなく個々のチップに分断できる。更に
プラグは変位可能な半田ボール若しくはプラグではなく蒸着層１２であるので、
プラグは変位されることはない。
する複数のチップ１０からなるウエハー２０を示す。各チャンバ１６は開口ポー
ト１１を有しており、チャンバ１６は焼き付けされガス抜きされる。次に真空の
環境下でポート１１を有するウエハー１３の表面に金属１２を蒸着し、こあれに
よりポート１１が閉鎖されチャンバ１６が閉鎖されて内部が真空状態にされる。
閉鎖されたポートを密封するための半田ボールが試みられたが、空洞部内を低圧
あるいは真空に維持することが殆どできなかった。密封されたトップキャップウ
エハーによりもろい微細構造装置１７が保護できるので、接着され密封された後
、このウエハー１３、１４は破断することなく個々のチップに分断できる。更に
プラグは変位可能な半田ボール若しくはプラグではなく蒸着層１２であるので、
プラグは変位されることはない。
【０００７】 チップ１０を形成する方法が図４ａ〜図４ｍに示される。検出器ウエハー１３
の作成方法は２度研磨された（１００）シリコンウエハー１３から開始される。
図４ａでは、ＳｉＯ２で作られた１−ミクロン層２２ａ、２３ａがウエハー１３
上に成長され、低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）によりＳｉ３Ｎ４で作られた０．
３−ミクロン層２２ｂ、２３ｂが蒸着される。Ｓｉ３Ｎ４層２２ｂ及びＳｉＯ２
層２２ａはウエハー１３の「正面」から除去される。１０００−オングストロー
ムの熱ＳｉＯ２層２４は図４ｂのウエハー１３の正面上で成長される。図４ｃで
はＳｉ３Ｎ４（ボトムブリッジ窒化物）の２０００オングストロームの層２５が
層２４上に蒸着される。熱電対の第１の金属ＮｉＦｅ（６０：４０）が層２５上
の１１００−オングストローム層２６として蒸着され、次に第１の金属層２６が
イオンミリングにより第１のマスクを用いてパターン化処理されて図４ｄの如き
配列になる。
の作成方法は２度研磨された（１００）シリコンウエハー１３から開始される。
図４ａでは、ＳｉＯ２で作られた１−ミクロン層２２ａ、２３ａがウエハー１３
上に成長され、低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）によりＳｉ３Ｎ４で作られた０．
３−ミクロン層２２ｂ、２３ｂが蒸着される。Ｓｉ３Ｎ４層２２ｂ及びＳｉＯ２
層２２ａはウエハー１３の「正面」から除去される。１０００−オングストロー
ムの熱ＳｉＯ２層２４は図４ｂのウエハー１３の正面上で成長される。図４ｃで
はＳｉ３Ｎ４（ボトムブリッジ窒化物）の２０００オングストロームの層２５が
層２４上に蒸着される。熱電対の第１の金属ＮｉＦｅ（６０：４０）が層２５上
の１１００−オングストローム層２６として蒸着され、次に第１の金属層２６が
イオンミリングにより第１のマスクを用いてパターン化処理されて図４ｄの如き
配列になる。
【０００８】 熱電対検出器の第２の金属の場合、クロムで作成された千−オングストローム
層２７が層２５、２６上に蒸着される。図４ｅの層２７はイオンミリング及び湿
潤エッチングにより第２のマスクを用いてパターンイング処理される。図４ｆで
はトップブリッジ窒化物として６０００オングストロームのＳｉ３Ｎ４からなる
層２８が金属層２６、２７及び層２５上に蒸着される。吸収材２９が図４ｇの層
２８上に蒸着され第３のマスクを用いてパターンイング処理される。吸収材２９
はＳｉ３Ｎ４の層３０でキャップ処理（ｃａｐ）される。図４ｈに示すのように
、金属層２７に対しプラズマエッチング処理されたバイア穴３１はパターンイン
グ処理され第４のマスクを用いて形成される。図４ｉで最終エッチングのためプ
ラズマエッチング処理されたバイア穴３２はパターンイング処理され第５のマス
クを用いて掘り形成される。５０００オングストロームのＣｒ、２０００オング
ストロームのＮｉ、及び５０００オングストロームのＡｕが蒸着され、パターン
化処理され、リフトオフ処理されて図４ｊのパッド・半田フレーム金属３３が形
成される。第１の金属２６あるいは第２の金属２７内の活性導出部４０は図４ｊ
の密封リング金属３３の下部を延びている。図４ｋではプラズマエッチング処理
されたガス排出ポートバイア穴１１はウエハー１３の背部の層２３ｂ、２３ａ上
でパターンイング処理され掘り形成される。図４１ではウエハー１３の背部がウ
エハー１３の９０％ＫＯＨエッチングされてポート１１が形成される。図４ｍに
示すように、ポート１１が完成されると、エッチングバイア穴３２がウエハー１
３の正面へ向かって貫通される。
層２７が層２５、２６上に蒸着される。図４ｅの層２７はイオンミリング及び湿
潤エッチングにより第２のマスクを用いてパターンイング処理される。図４ｆで
はトップブリッジ窒化物として６０００オングストロームのＳｉ３Ｎ４からなる
層２８が金属層２６、２７及び層２５上に蒸着される。吸収材２９が図４ｇの層
２８上に蒸着され第３のマスクを用いてパターンイング処理される。吸収材２９
はＳｉ３Ｎ４の層３０でキャップ処理（ｃａｐ）される。図４ｈに示すのように
、金属層２７に対しプラズマエッチング処理されたバイア穴３１はパターンイン
グ処理され第４のマスクを用いて形成される。図４ｉで最終エッチングのためプ
ラズマエッチング処理されたバイア穴３２はパターンイング処理され第５のマス
クを用いて掘り形成される。５０００オングストロームのＣｒ、２０００オング
ストロームのＮｉ、及び５０００オングストロームのＡｕが蒸着され、パターン
化処理され、リフトオフ処理されて図４ｊのパッド・半田フレーム金属３３が形
成される。第１の金属２６あるいは第２の金属２７内の活性導出部４０は図４ｊ
の密封リング金属３３の下部を延びている。図４ｋではプラズマエッチング処理
されたガス排出ポートバイア穴１１はウエハー１３の背部の層２３ｂ、２３ａ上
でパターンイング処理され掘り形成される。図４１ではウエハー１３の背部がウ
エハー１３の９０％ＫＯＨエッチングされてポート１１が形成される。図４ｍに
示すように、ポート１１が完成されると、エッチングバイア穴３２がウエハー１
３の正面へ向かって貫通される。
【０００９】 検出器ウエハー１３と同様に、トップキャップウエハー１４が３００℃で焼き
付けし低いガス抜きに匹敵する膜で形成される。ウエハー１４は赤外装置１７の
窓として作用する。このとき付加構成の制限は、ウエハー１４が低酸素シリコン
（即ち、浮動ゾーンシリコン）から作られ、８−１４ミクロン波長窓でのＳｉＯ
２吸収ピークが最小にされる。トップキャップウエハー１４には反射防止被覆３
４が被覆される。ウエハー１４は半田接着金属・半田リング１５を有し、リング
１５は検出器ウエハー１３、検出器１７上のチャンバ１６を形成する境界部１８
、及びチップウエハー１３上のワイヤボンドパッドにアクセスするためのウエハ
ー１４を貫通する穴３５と整合される。
付けし低いガス抜きに匹敵する膜で形成される。ウエハー１４は赤外装置１７の
窓として作用する。このとき付加構成の制限は、ウエハー１４が低酸素シリコン
（即ち、浮動ゾーンシリコン）から作られ、８−１４ミクロン波長窓でのＳｉＯ
２吸収ピークが最小にされる。トップキャップウエハー１４には反射防止被覆３
４が被覆される。ウエハー１４は半田接着金属・半田リング１５を有し、リング
１５は検出器ウエハー１３、検出器１７上のチャンバ１６を形成する境界部１８
、及びチップウエハー１３上のワイヤボンドパッドにアクセスするためのウエハ
ー１４を貫通する穴３５と整合される。
【００１０】 図５ａ〜図５ｆはトップキャップウエハー１４を製造する工程を示す。開始材
料は２度研磨された（１００）シリコンウエハー１４であり、最小酸素成分の浮
動ゾーンにより成長される。図５ａで熱成長されたＳｉＯ２３６ａ、３７ａの１
．８ミクロン層が０．３ミクロンのＬＰＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４層３６ｂ、３７ｂに
よりカバーされてＫＯＨエッチングがマスクされる。図５ｂでは外側層３６ａ、
３６ｂをプラズマエッチング処理してパターンイング処理されてバイア穴３５が
形成され、Ｓｉ３Ｎ４の内側層３７ｂにくぼみ部が形成される。次に図４ｃに示
すように、ウエハー１４は固定装置に置かれ、外側表面３５、３６ｂがエッチン
グ処理され、内側１６、３７ｂがＫＯＨエッチングウエハー１４をトップキャッ
プウエハー１４の９０％貫通する穴３５に対し保護される。ウエハー１４はエッ
チング固定装置から外され、図５ｄの残りのＳｉＯ２層３７ａがバッファ酸化物
エッチングにより除去されて穴が形成される。また図５ｄはウエハー１４の内側
をエッチング処理してくぼみ部を形成した状態を示している。窒化物／酸化物マ
スク層３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂがウエハー１４から除去される。反射防
止被覆３８がウエハー１４上に塗布される。積層リストン法を用いリフトオフ処
理により半田リングパターンがくぼみ部を囲む内側表面に与えらえる。５百オン
グストロームのＴｉ、２０００オングストロームのＮｉ及び５００オングストロ
ームのＡｕの接着金属３９が電子ビーム蒸着装置内で蒸着される。ＩｎＰｂ（１
０：９０）半田からなる５ミクロン層４０が熱蒸着装置内で接着金属３９上に蒸
着される。リストンマスクがリフトオフ処理されＢＯＥ内の電界ＳｉＯ２がエッ
チオフ処理（ｅｔｃｈ ｏｆｆ）されて、図５ｆに示す半田リング１８が得られ
る。
料は２度研磨された（１００）シリコンウエハー１４であり、最小酸素成分の浮
動ゾーンにより成長される。図５ａで熱成長されたＳｉＯ２３６ａ、３７ａの１
．８ミクロン層が０．３ミクロンのＬＰＣＶＤ Ｓｉ３Ｎ４層３６ｂ、３７ｂに
よりカバーされてＫＯＨエッチングがマスクされる。図５ｂでは外側層３６ａ、
３６ｂをプラズマエッチング処理してパターンイング処理されてバイア穴３５が
形成され、Ｓｉ３Ｎ４の内側層３７ｂにくぼみ部が形成される。次に図４ｃに示
すように、ウエハー１４は固定装置に置かれ、外側表面３５、３６ｂがエッチン
グ処理され、内側１６、３７ｂがＫＯＨエッチングウエハー１４をトップキャッ
プウエハー１４の９０％貫通する穴３５に対し保護される。ウエハー１４はエッ
チング固定装置から外され、図５ｄの残りのＳｉＯ２層３７ａがバッファ酸化物
エッチングにより除去されて穴が形成される。また図５ｄはウエハー１４の内側
をエッチング処理してくぼみ部を形成した状態を示している。窒化物／酸化物マ
スク層３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂがウエハー１４から除去される。反射防
止被覆３８がウエハー１４上に塗布される。積層リストン法を用いリフトオフ処
理により半田リングパターンがくぼみ部を囲む内側表面に与えらえる。５百オン
グストロームのＴｉ、２０００オングストロームのＮｉ及び５００オングストロ
ームのＡｕの接着金属３９が電子ビーム蒸着装置内で蒸着される。ＩｎＰｂ（１
０：９０）半田からなる５ミクロン層４０が熱蒸着装置内で接着金属３９上に蒸
着される。リストンマスクがリフトオフ処理されＢＯＥ内の電界ＳｉＯ２がエッ
チオフ処理（ｅｔｃｈ ｏｆｆ）されて、図５ｆに示す半田リング１８が得られ
る。
【００１１】 検出器ウエハー１３及びトップキャップウエハー１４の接着および密封は清浄
な面で行われる。ウエハー１３、１４の面接着はウエハー接着を行う前にスパタ
リングにより清浄にされる。以下の一連の流れは図６ａ、図６ｂ及び図６ｃのウ
エハー対１３、１４を整合、接着及び密封する方法を示す。当初検出器ウエハー
１３のＡｕ半田リング面３３がスパタリングにより清浄にされる。トップキャッ
プウエハー１４のリング１８のＩｎＰｂ面は酸素プラズマにより清浄にされる。
図６ａのウエハー１３、１４はウエハー間に０．００２インチ（約０．００５ｃ
ｍ）スペーサを用いて接着カセット内で整合される。整合されたウエハー対は真
空プレス装置内に置かれ、プレス装置はターボポンプを用いて良好な真空度まで
排気される。図６ｂでウエハー１３、１４は約４００ポンドの圧力で共にプレス
処理される。ウエハーの温度は約１時間かけて最大３００℃まで変化させられる
。次にウエハー１３、１４はこの得られた温度及び圧力で５分間保持される。次
にウエハー１３、１４は室温まで冷却され真空チャンバは排気される。
な面で行われる。ウエハー１３、１４の面接着はウエハー接着を行う前にスパタ
リングにより清浄にされる。以下の一連の流れは図６ａ、図６ｂ及び図６ｃのウ
エハー対１３、１４を整合、接着及び密封する方法を示す。当初検出器ウエハー
１３のＡｕ半田リング面３３がスパタリングにより清浄にされる。トップキャッ
プウエハー１４のリング１８のＩｎＰｂ面は酸素プラズマにより清浄にされる。
図６ａのウエハー１３、１４はウエハー間に０．００２インチ（約０．００５ｃ
ｍ）スペーサを用いて接着カセット内で整合される。整合されたウエハー対は真
空プレス装置内に置かれ、プレス装置はターボポンプを用いて良好な真空度まで
排気される。図６ｂでウエハー１３、１４は約４００ポンドの圧力で共にプレス
処理される。ウエハーの温度は約１時間かけて最大３００℃まで変化させられる
。次にウエハー１３、１４はこの得られた温度及び圧力で５分間保持される。次
にウエハー１３、１４は室温まで冷却され真空チャンバは排気される。
【００１２】 接着されたウエハー対１３、１４は電子ビーム蒸着システム内に置かれ、排気
ポート１１の表面が、その後５００オングストロームのＴｉ、１０００オングス
トロームのＮｉ及び５００オングストロームのＡｕからなる接着層がスパタリン
グにより清浄にされる。ウエハー対１３、１４は熱蒸着システム内に置かれ、好
ましくは真空下で４時間の間２５０℃で焼き付けされる。ウエハー対１３、１４
は冷却されるが、ウエハー対の周囲の環境は所望の真空圧に維持される。２０ミ
クロンのＩｎＰｂ（５０：５０）１２が検出器ウエハー１３の背側上に蒸着され
、図６ｃのポート１１が閉鎖され、ウエハー対１３、１４の真空チャンバ１６が
密封される。ウエハー２０上で、複数のチップ内の複数のポート１１が閉鎖され
る。次にウエハー２０として組み合わされるウエハー１３、１４は真空に対し除
去される。ウエハー２０は個々のチップに切断され、各チップは検出器１７を囲
む密封チャンバ１６を有している。
ポート１１の表面が、その後５００オングストロームのＴｉ、１０００オングス
トロームのＮｉ及び５００オングストロームのＡｕからなる接着層がスパタリン
グにより清浄にされる。ウエハー対１３、１４は熱蒸着システム内に置かれ、好
ましくは真空下で４時間の間２５０℃で焼き付けされる。ウエハー対１３、１４
は冷却されるが、ウエハー対の周囲の環境は所望の真空圧に維持される。２０ミ
クロンのＩｎＰｂ（５０：５０）１２が検出器ウエハー１３の背側上に蒸着され
、図６ｃのポート１１が閉鎖され、ウエハー対１３、１４の真空チャンバ１６が
密封される。ウエハー２０上で、複数のチップ内の複数のポート１１が閉鎖され
る。次にウエハー２０として組み合わされるウエハー１３、１４は真空に対し除
去される。ウエハー２０は個々のチップに切断され、各チップは検出器１７を囲
む密封チャンバ１６を有している。
【００１３】 更に本発明の変更例は良好なＩＲ伝達を与えるゲルマニウム、広い伝達バンド
（即ち、可視光及びＩＲ）を与えるＺｎＳｅ、あるいは特定光バンドパス動作を
与える他の光学材料で作られるトップキャップウエハー１４を含む。トップキャ
ップウエハー１４は検出器ウエハー１３上の一体構成部品の外に、その表面上あ
るいはその内部に一体の構成部品を組込むことが可能である。ダイアフラム圧力
センサを有する検出器ウエハー１３はその内部に一体に形成され、次に密封され
たチャンバは規準真空圧を形成する。検出器ウエハー１３はウエハー内に一体に
形成された表示電子回路を有する赤外ボロメータアレイを持たせることができる
。検出器ウエハー１３は他の機能の目的のためチャンバ内に密封される可動部品
であることできる。図６ｃ内の接着されたウエハー対１３、１４はチャンバ内の
装置に対し単に排気されるのではなく、最適な熱的、機械的あるいは他の特性の
ため特定ガスタイプの残留圧力を調整することにより気密密封できる。
（即ち、可視光及びＩＲ）を与えるＺｎＳｅ、あるいは特定光バンドパス動作を
与える他の光学材料で作られるトップキャップウエハー１４を含む。トップキャ
ップウエハー１４は検出器ウエハー１３上の一体構成部品の外に、その表面上あ
るいはその内部に一体の構成部品を組込むことが可能である。ダイアフラム圧力
センサを有する検出器ウエハー１３はその内部に一体に形成され、次に密封され
たチャンバは規準真空圧を形成する。検出器ウエハー１３はウエハー内に一体に
形成された表示電子回路を有する赤外ボロメータアレイを持たせることができる
。検出器ウエハー１３は他の機能の目的のためチャンバ内に密封される可動部品
であることできる。図６ｃ内の接着されたウエハー対１３、１４はチャンバ内の
装置に対し単に排気されるのではなく、最適な熱的、機械的あるいは他の特性の
ため特定ガスタイプの残留圧力を調整することにより気密密封できる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 図１ａは蒸着されたプラグ真空密封部を有するチャンバを備えた検出チップの
平面図である。
平面図である。
【図１ｂ】 図１ｂは蒸着されたプラグ真空密封部を有するチャンバを備えた検出チップの
断面図である。
断面図である。
【図２】 図２は蒸着されたプラグ真空密封部を有する装置チップの斜視図である。
【図３】 図３は複数のプラグ上に蒸着された真空密封部を有する複数の検出器を備えた
ウエハーを示す図である。
ウエハーを示す図である。
【図４ａ】 図４ａは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｂ】 図４ｂは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｃ】 図４ｃは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｄ】 図４ｄは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｅ】 図４ｅは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｆ】 図４ｆは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｇ】 図４ｇは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｈ】 図４ｈは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｉ】 図４ｉは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｊ】 図４ｊは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｋ】 図４ｋは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４１】 図４１は検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図４ｍ】 図４ｍは検出器ウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ａ】 図５ａはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ｂ】 図５ｂはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ｃ】 図５ｃはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ｄ】 図５ｄはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ｅ】 図５ｅはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図５ｆ】 図５ｆはトップキャップウエハーの製造工程を示す図である。
【図６ａ】 図６ａは検出器ウエハー及びトップキャップウエハーを整合し、接着し密封す
る工程を示す図である。
る工程を示す図である。
【図６ｂ】 図６ｂは検出器ウエハー及びトップキャップウエハーを整合し、接着し密封す
る工程を示す図である。
る工程を示す図である。
【図６ｃ】 図６ｃは検出器ウエハー及びトップキャップウエハーを整合し、接着し密封す
る工程を示す図である。
る工程を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒガシ，ロバート イー． アメリカ合衆国 ミネソタ州 55331，シ ヨアーウツド，マナ ロード 20220 Ｆターム(参考） 2G065 AB02 AB03 BA11 BA12
Claims (24)
- 【請求項１】 シリコンウエハーの第１の側上に熱層を成長させる工程と、
熱層上に窒化物層を蒸着する工程と、複数の装置の窒化物層上に第１の金属層の
一部を蒸着し、パターニング処理して除去する工程と、複数の装置の窒化物層及
び第１の金属層上に第２の金属層の一部を蒸着し、パターニング処理し除去する
工程と、第１のシリコンウエハーの第１の側上のシリコンウエハー及び所定の層
から必要に応じて第１のシリコンウエハーの第２の側から材料をパターニング処
理して除去し、第１のシリコンウエハー及び第１のシリコンウエハー上の所定の
層を貫通して複数の排気ポートを形成する工程と、第２のシリコンウエハーの第
１の側からマスキング処理し材料を除去し第２のシリコンウエハーの第１の側に
複数のくぼみ部を形成する工程と、複数のくぼみ部のそれぞれの周囲に第２のシ
リコンウエハーの第１の側上に密封リングを形成する工程と、第２のシリコンウ
エハーの第１の側の隣に第１のシリコンウエハーの第１の側を配置する工程とを
包有し、各密封リングは第１のシリコン層の第１の側上で層の少なくとも一と接
触させ、複数のくぼみ部のそれぞれは複数の装置の少なくとも一を含むチャンバ
とし、各密封リングは複数の排気ポートの少なくとも一を囲み、第１及び第２の
ウエハーが組をなすウエハーとして接合されてなる、蒸着層で栓がされ密封され
たチャンバを有するウエハー対を製造する方法。 - 【請求項２】 排気ポートを介し各チャンバ内を真空にする真空環境に組を
なすウエハーを配置する工程と、第１のシリコンウエハーの第２の側上に材料層
を蒸着し、第１のシリコンウエハーの第２の側上に複数の排気ポートを蒸着して
各チャンバを環境から遮断し密封する工程とを包有してなる請求項１記載方法。 - 【請求項３】 第１のウエハーの第２の側上に材料層を及び第１のシリコン
ウエハーの第２の側上に複数の排気ポートを蒸着しする前に組をなすウエハーを
焼き付ける工程を包有してなる請求項２記載方法。 - 【請求項４】 第２のウエハーに反射防止材料で被覆する工程を包有してな
る請求項３記載方法。 - 【請求項５】 第２のシリコンウエハーが低酸素シリコンまたはフロートゾ
ーンシリコンで作られ第２のシリコンウエハーを貫通し複数の装置へ進む光の８
−１４ミクロン波長領域内の吸収ピークを最小にする請求項４記載方法。 - 【請求項６】 組をなすウエハーが複数のチップに切断され、各チップが一
あるいは複数の密封されたチャンバを有する請求項５記載方法。 - 【請求項７】 複数の装置が熱電検出器である請求項６記載方法。
- 【請求項８】 複数の装置がボロメータである請求項６記載方法。
- 【請求項９】 第１のシリコンウエハーの第１の側上に第１の熱層を成長す
る工程と、第１の熱層上に窒化物層を蒸着する工程と、少なくとも一の装置の窒
化物層上に蒸着しパターニング処理する工程と、少なくとも一の装置の窒化物層
及び第１の金属層上に第２の金属層を蒸着しパターニング処理する工程と、第１
のシリコンウエハーの第１の側上の第１のシリコンウエハー及び層からまた必要
に応じて第１のシリコンウエハーの第２の側からパターニング処理し蒸着して、
第１のシリコンウエハー及び第１のシリコンウエハー上の層を貫通して排気ポー
トを形成する工程と、第２のシリコンウエハーの第１の側から材料をマスキング
処理し除去して第２のシリコンウエハーの第１の側にくぼみ部を形成する工程と
、くぼみ部の周囲で第２のシリコンウエハーの第１の側上に密封リングを形成す
る工程と、第２のシリコンウエハーの第１の側の隣に第１のシリコンウエハーの
第１の側を配置する工程とを包有し、密封リングが第１のシリコン層の第１の側
上の層の少なくとも一のと接触しており、少なくとも一の装置がくぼみ部内にあ
り少なくとも一の装置がチャンバに内蔵され、排気ポートが密封リング内にあり
、第１及び第２のシリコンウエハーが効果的に接合されて組をなすウエハーとな
る、少なくとも一の蒸着された層を有するウエハー対を製造する方法。 - 【請求項１０】 排気ポートを介しチャンバ内を真空にする真空環境内に接
合された組をなすウエハーを配置する工程と、第１のシリコンウエハーの第２の
側上に材料層を及び第１のシリコンウエハーの第２の側上に排気ポートを蒸着し
てチャンバを環境から密封する工程とを包有してなる請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 第１のウエハーの第２の側上に材料層を第１のシリコンウ
エハーの第２の側上に排気ポートを蒸着する前接合された組をなすウエハーを焼
き付ける工程を包有してなる請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 少なくとも一の装置が検出器である請求項１１記載の方法
。 - 【請求項１３】 更に第２のウエハーに反射防止材料を被覆する工程を包有
してなる請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 第２のシリコンウエハーが低酸素シリコンあるいはフロー
トゾーンシリコンで作られ第２のシリコンウエハーを貫通し少なくとも一の装置
へ進む光の８−１４ミクロン波長領域内の吸収ピークを最小にする請求項１１記
載の方法。 - 【請求項１５】 装置が熱電検出器である請求項１４記載の方法。
- 【請求項１６】 装置がボロメータである請求項１４記載の方法。
- 【請求項１７】 少なくとも一の装置がエミッターである請求項１１記載の
方法。 - 【請求項１８】 第１のシリコンウエハーの第１の側上に熱ＳｉＯ２の第１
の層を成長させる工程と、熱ＳｉＯ２の第１の層上にＳｉ３Ｎ４の第１の層を蒸
着する工程と、第１のシリコンウエハーの第２の側上に熱ＳｉＯ２の第２の層を
成長させる工程と、熱ＳｉＯ２の第２の層上に第２の金属層を蒸着する工程と、
Ｓｉ３Ｎ４の第２の層上に第１の金属層を蒸着する工程と、第１の金属層をパタ
ーニング処理する工程と、第１の金属層上に第２の金属層を蒸着する工程と、第
２の金属層をパターニング処理する工程と、第１及び第２の金属層上に第３のＳ
ｉ３Ｎ４層を蒸着する工程と、第３のＳｉ３Ｎ４層、第２及び第１の金属層、第
２のＳｉ３Ｎ４層及び第２の熱ＳｉＯ２層を介し少なくとも一のバイア穴をエッ
チング処理する工程と、第１のＳｉＯ２層及び少なくとも一ののバイア穴の近傍
のシリコン層の第１の部分を介し排気ポートをエッチング処理する工程と、シリ
コンウエハーの第２の部分を介し少なくとも一の排気ポートへ少なくとも一のバ
イア穴内をエッチング処理する工程と、第２のシリコンウエハーの第１の側上に
第３の熱ＳｉＯ２層をまた第２のシリコンウエハーの第２の側上に第４の熱Ｓｉ
Ｏ２層を成長させる工程と、第３の熱ＳｉＯ２層上に第４のＳｉ３Ｎ４層をまた
第４のＳｉＯ２層上に第５のＳｉ３Ｎ４層を成長させる工程と、ボンドパッド領
域のため第４のＳｉ３Ｎ４層及び第３の熱ＳｉＯ２層をパターニング処理し切断
する工程と、ボンドパッド領域のため第４のＳｉ３Ｎ４層及び第３の熱ＳｉＯ２
層を介し第２のシリコンウエハーの第１の部分をエッチング処理する工程と、く
ぼみ部領域に対し第５のＳｉ３Ｎ４層及び第４の熱ＳｉＯ２層をパターニング処
理し切断する工程と、第２のシリコンウエハーの第２の側から第２の部分をエッ
チング処理してくぼみ部を形成する工程と、光被覆を第２のウエハーに塗布し反
射を実質的に減少させる工程と、第２のウエハーの第２の側上にくぼみ部の周部
の近傍の半田リングを与える工程と、第１のウエハーの第１の側と第２のウエハ
ーの第２の側とを有する第１及び第２のウエハーを互いに整合する工程と、第１
及び第２のウエハーを真空下に置く工程と、第１及び第２のウエハーを圧力でプ
レスする工程と、ウエハーの温度を最大高温まで次第に変化させる工程と、第１
及び第２のウエハーの圧力を互いに増加してウエハーを互いに接合する工程と、
第１及び第２のウエハーを焼き付けする工程と、維持された真空下で第１及び第
２のウエハーを冷却する工程と、第２のウエハーの第２の側上に金属層を蒸着し
排気ポートを栓し真空状態でくぼみ部を密封する工程と、接合された第１及び第
２のウエハーを真空状態から取出す工程とを包有してなる、少なくとも一の蒸着
層により栓され密封されたチャンバを有するウエハー対を製造する方法。 - 【請求項１９】 シリコンウエハーの第１の側上に熱層を成長させる工程と
、第１のシリコンウエハー及び第１のシリコンウエハーの第１の側上の所定層か
らまた必要に応じて第１のシリコンウエハーの第２の側から材料をパターニング
処理し除去して第１のシリコンウエハー及び第１のシリコンウエハー上の所定層
を貫通して複数の排気ポートを形成する工程と、第２のシリコンウエハーの第１
の側から材料をマスキング処理し除去して第２のシリコンウエハーの第１の側に
複数のくぼみ部を形成する工程と、複数のくぼみ部のそれぞれの周囲で第２のシ
リコンウエハーの第１の側上に密封リングを形成する工程と、第２のシリコンウ
エハーの第１の側の隣に第１のシリコンウエハーの第１の側を配置する工程とを
包有し、掻く密封リングは第１のシリコン層の第１の側上の層の少なくとも一と
接触しており、複数のくぼみ部のそれぞれはチャンバを形成し、各密封リングは
複数の排気ポートの少なくとも一を囲み、第１及び第２のウエハーが効果的に接
合され組をなすウエハーを形成してなる、蒸着層で栓され密封されたチャンバを
有するウエハー対を製造する方法。 - 【請求項２０】 真空環境内に組をなすウエハーを配置し各チャンバ内を排
気ポートを介し真空にする工程と、第１のシリコンウエハーの第２の側上に材料
層をまた第１のシリコンウエハーの第２の側上の複数の排気ポートを蒸着し各チ
ャンバを環境に対し密封する工程とを包有してなる請求項１９記載の方法。 - 【請求項２１】 ガス環境内に組をなすウエハーを配置し各チャンバに排気
ポートを介しガスを導入する工程と、第１のシリコンウエハーの第２の側上にま
た第１のシリコンウエハーの第２の側上に複数の排気ポートを蒸着し各チャンバ
を外気環境に対し密封する工程とを包有してなる請求項１９記載の方法。 - 【請求項２２】 第１のウエハーの第２の側上に材料層を及び第１のシリコ
ンウエハーの第２の側上に複数の排気ポートを蒸着する工程を包有してなる請求
項２０記載の方法。 - 【請求項２３】 組をなすウエハーが複数のチップに切断され各チップは一
以上の密封されたチャンバを有している請求項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 一以上のチャンバには一以上の装置が内蔵される請求項２
３記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/052,645 US6036872A (en) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Method for making a wafer-pair having sealed chambers |
| US09/052,645 | 1998-03-31 | ||
| PCT/US1999/006890 WO1999050913A1 (en) | 1998-03-31 | 1999-03-30 | A method of making a wafer-pair having sealed chambers |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009254107A Division JP2010080967A (ja) | 1998-03-31 | 2009-11-05 | 密封されたチャンバを有するウエハ対を製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002510865A true JP2002510865A (ja) | 2002-04-09 |
| JP4434488B2 JP4434488B2 (ja) | 2010-03-17 |
Family
ID=21978963
Family Applications (3)
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