JP2006519707A - ガラス−シリコンｍｅｍｓプロセスで埋め込まれた電気的フィードスルーに関するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

気密密封されたキャビティ内に電気伝導経路を提供するための方法を記載する。密封されたキャビティは、シリコン−ガラス微小電子機械ストラクチャ（ＭＥＭＳ）プロセスを利用して形成され、該方法は、電気伝導経路がキャビティ内に通る場所に凹部（８２）をガラス基板（８０）上に形成し、凹部およびその周りに伝導リード（８６）を形成する。ガラス層（９２）は、基板上、凹部の中、及び、伝導リードの上にわたって堆積され、次いで、伝導リードの一部（８８）を露出させるために平坦化される。次いで、シリコンは平坦化されたガラス層の密封表面にボンディングされ（１５４）、ウェハ(120)は、各リードの一部が密封されたキャビティ内にあり、各リードの他の一部が密封されたキャビティの外側にあるように構成される。

Description

本発明は、全体として微小電子機械構造（ＭＥＭＳ）プロセスに関し、特に、ＭＥＭＳプロセスにおいて形成される密封されたキャビティの内側から外側への電気的な接続に関する。

ガラス（通常はパイレックス(登録商標)）基板にパターンニングされたシリコンウェハをボンディングすることは、微小電子機械構造（ＭＥＭＳ）を提供する方法の一つである。シリコンウェハの一部は、エッチングされ、ガラス基板に固定された機械的なシリコンストラクチャが残る。かかるプロセスは、ガラスウェハで初期化される。ウェット又はドライエッチングプロセスを用いて、ウェハにキャビティが形成される。エッチングの深さは、ストラクチャの容量エレメントの間の分離間隙を決定する。金属層がガラス上に堆積され、パターンニングされ、伝導電極及び相互接続を形成する。高濃度ボロンドープ（ｐ＋＋）エピタキシャル層が、低濃度ドープシリコン基板と別々に成長される。パターンは、エピタキシャル層の厚さよりも深さが深くなるまでシリコンウェハにエッチングされる。ガラス及びシリコンウェハは、アノード・ボンディングを使用して一緒にボンディングされる。ｐ＋＋シリコンではなく、低濃度ドープシリコンをエッチングするエッチャントを使用したとき、シリコン基板のアンドープの部分は、エッチングで除去され、自立的に立っている微細構造が残る。かかるプロセスは、ここではシリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスとして一般的に参照する。

機械的構造は、作動中に周囲の環境に晒される。それ故、構造が、特別な作動環境、又は、周囲の環境から簡単に保護することを要求するならば、保護はパッケージングステップでなされる必要がある。

一つのパッケージングステップは、気密密封されたキャビティ内でシリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスで機械的構造を形成することである。かかるキャビティを形成するための方法に関して周知なことは、凹部を包含する、シリコン構造をガラスウェハにボンディングすることである。ｐ＋＋シリコン層を介して全ての方向に伸びるのではない凹部分が、ボンディングの後にキャビティを形成する。あいにく、この方法を使用すると、キャビティ壁に接続されるのではなく、キャビティによって完全に囲まれた、例えば、振動センサのようなシリコン構造体を作ることが困難である。

他の方法は、先に製造されたガラス／シリコン・ウェハの頂部に、凹部を包含する第２のガラスウェハをボンディングすることである。少なくとも、シリコン構造体の一部は、第２のシリコン構造体（即ち、振動センサ）を完全に囲むが、接続されていない連続密封リングである。第２のガラスウェハは、密封リングに接続されるが、キャビティを形成する第２のシリコン構造体にはボンディングされない。

しかしながら、密封を破壊することなく、気密密封キャビティ内にキャビティの外から電気的導線を延ばすことはできない。電気的導線の形状が、ガラス構造体の表面の平坦でないトポグラフィーを形成するので、密封を達成することはより困難である。導線が基板上に形成する小さなギャップが生じる。かかるギャップにより、平坦でない密封表面が生まれ、気密密封を破壊する境界のない領域が生じる。アノードボンディングは、この問題を緩和するのに試みられるために用いられてきた一つの方法である。しかしながら、アノードボンディングは、約２００オングストローム又はそれより小さい変動の平坦でない領域にだけ適用することができ、アノードボンディング密封に巻する長時間のリーク割合は不明である。それ故、信頼性の高い気密密封を介して伸びる電線のために、密封を形成するのに使用される都歩グラフィーが実質的に平らであるべきである。

ある態様では、気密密封されたキャビティ内に電気伝導経路を提供する方法を提供し、該方法では、前記密封されたキャビティはシリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを利用して形成されることを特徴とする。前記方法は、電気伝導経路がキャビティ内に通される位置でガラス基板の表面に凹部（recess）を形成し、該凹部及びその周りで伝導リードを形成することを含む。次いで、ガラス層は、基板の上、凹部内部、及び、伝導リードの上にわたって堆積される。堆積されたガラス層は、伝導リードの一部を露出させるレベルまで平坦化される。密封された表面は、ガラス層の少なくとも一部に形成され、シリコンは平坦化されたガラス層の密封表面にボンディングされる。シリコンは、各リードの一部が密封されたキャビティ内にあり、各リードの他の一部が密封されたキャビティの外側にあるように位置決めされる。

他の態様では、気密密封されたキャビティを備えた構造体を提供する。該構造体は、密封されたキャビティの外側から密封されたキャビティの内側に通る少なくとも一つの電気伝導経路を有する。該構造体は、電気信号が、密封されたキャビティ内に通され、伝導リードが凹部に及びその周りに形成される凹部を備えたガラス基板を有する。該構造体は更に、基板の上にわたって堆積されたガラス層を有し、更に、該ガラス層は凹部及び伝導リードの上にも堆積される。ガラス層は、凹部の周りの伝導リードの一部のレベルまで平坦化される。シリコンは、キャビティを形成するために平坦化されたガラス表面にボンディングされる。シリコンは、各伝導リードの一部が密封されたキャビティ内にあり、各伝導リードの他の一部が密封されたキャビティの外側にあるように製造される。

更に別の態様では、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープを提供し、それは、ハウジング、該ハウジング内に配置されたジャイロスコープエレクトロニクス、該ハウジング内の気密密封されたキャビティを定義する構造体、及び、気密密封されたキャビティ内に配置されたチューニングフォークジャイロスコープを含む。構造体は、ジャイロスコープエレクトロニクスとチューニングフォークジャイロスコープとの間に電気伝導を提供する複数の電気的フィードスルーと、電気的フィードスルーが気密密封されたキャビティの内外に通る凹部を備えたガラス基板とを有する。構造体はまた、基板と、凹部の電気的フィードスルーとの上にわたって堆積されたガラス層を有する。ガラス層は、凹部の周りの電気的フィードスルーの一部のレベルまで平坦化され、シリコンは該平坦化されたガラス層にボンディングされる。シリコンは、各電気的フィードスルーの一部が気密密封されたキャビティ内にあり、各電気的フィードスルーの他の一部が気密密封されたキャビティの外側にあるように製造される。

更に別の態様では、チューニングフォークジャイロスコープとジャイロスコープエレクトロニクスとの間に電気伝導を提供するための方法を提供する。チューニングフォークジャイロスコープは、気密密封されたキャビティ内に配置され、前記方法は、電気的経路がキャビティ内に通されるどの場所でもガラス基板に凹部を形成し、該凹部に及びその周りに伝導リードを堆積させることを有する。ガラス層は、基板の上、凹部の中、および、リードの上、にわたって堆積される。該堆積されたガラス層は、凹部の周りのリードの一部のレベルまで平坦化され、各リードの第１のコンタクト及び第２のコンタクトを露出させる。チューニングフォークジャイロスコープは、リードの第１のコンタクトと接触するように配置され、ジャイロスコープエレクトロニクスは、各リードの第２のコンタクトに接続される。

他の態様では、シリコン−ガラス微小電子機械ストラクチャ（ＭＥＭＳ）プロセスを利用して形成された気密密封されたキャビティ内に電気伝導経路を提供するための方法を提供する。該方法は、電気伝導経路をキャビティ内に通す凹部をガラス基板に形成させ、凹部の外に延びるリードを凹部に形成させ、伝導リードに凹部を満たすガラスディポジットを堆積させ、リードの端を晒すのに残し、基板の上部表面のレベルまでガラスディポジットを平坦化させ、気密密封が形成され、平坦化されたガラスディポジット及び基板の上部表面にシリコンウェハをボンディングさせることを有する。

更に別の態様では、気密密封されたキャビティを備え、該気密密封されたキャビティの外側から内側に通る少なくとも１つの電気伝導経路を備えた構造体を提供する。該構造体は、電気信号を密封されたキャビティ内に通す凹部と上部表面を備えたガラス基板と、前記凹部に堆積された伝導リードと、前記伝導リードに堆積されたガラスディポジットとを有する。ガラスディポジットは、基板の上部表面のレベルまで平坦化された上部表面を有する。構造体はまた、ガラスディポジットの上部表面及び基板の上部表面にボンディングされたシリコンを有する。シリコンは、各伝導リードの一部が密封されたキャビティ内にあり、各リードの他の一部が密封されたキャビティの外側にあるように製造される。

更に別の態様では、コンポーネントの間に電気伝導を提供するための方法を提供する。該方法は、電気伝導がなされる場所でガラス基板に凹部を形成し、凹部の外に延びる伝導リードを凹部内に堆積させ、伝導リードの上にガラスディポジットを形成し、凹部を満たし、電気伝導のために伝導リードの一部を露出させることを含む。

図１は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープ１０の概略図である。ＭＥＭＳジャイロスコープ１０は、チューニングフォークジャイロスコープ（ＴＦＧ）１４をその内部に含むハウジング１２を有する。ハウジング１２は、プラスチックパッケージ、小型化集積回路（ＳＯＩＣ）パッケージ、プラスチックリードレスチップキャリア（ＬＣＣ）パッケージ、クォド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）、又は、当該技術分野において他の周知のハウジングであってよい。ハウジング１２は、ＴＦＧ１４のエレメントを同じ場所に配置するため、及び／又は、ハウジング１２内の他の近位に他のエレメントを配置するように、構造体を提供する。ある実施形態では、ＴＦＧ１４は、シリコンをガラス基板にボンディングすることにより形成された実質的に密封されたキャビティ１６内に配置される。実質的に密封されたキャビティ１６は、ＴＦＧ１４のセンスエレメントの間に分離を設け、以下に記すようにエレクトロニクスを駆動する。

ある実施形態では、ＴＦＧ１４は、プルーフマス（proof mass）１８、モータ駆動コーム２０、モータピックオフコーム２２、及びセンスプレート２４を含む。プレアンプ２６は、ハウジング１２内に包含され、電気的に接続され、又は、プルーフマス１８及びセンスプレート２４の組み合わせを互いに接続する。プレアンプ２６及びＴＦＧ１４は、共通の構造体に共に形成され、ある実施形態では、電気的に接続される。他の実施形態では、プレアンプ２６は、プルーフマス２４に電気的に接続される。プレアンプ２６の出力は、センスエレクトロニクス２８に送信され、また別の実施形態では、プレアンプ２６は、センスエレクトロニクス２８内に組み入れられる。たとえどの構成が利用されても、ＴＦＧ１４と１又は２のプレアンプ２６とセンスエレクトロニクス２８との間の電気的接続は、ジャイロスコープ１０に関して機能的に存在する。

更に、モータピックオフコーム２２の出力３０は、フィードバックモニタ３２に転送される。フィードバックモニタ３２は、モータ駆動コーム２０に電力供給する駆動エレクトロニクス３６に出力信号３４を提供する。他の実施形態では、フィードバックモニタ３２は、駆動エレクトロニクス３６内に組み入れられる。再び、ＴＦＧ１４のエレメントに対する接続は、ジャイロスコープ１０が機能するようにフィードバックモニタ３２及び駆動エレクトロニクス３６に対してなされる。ＭＥＭＳジャイロスコープ１０はまた、システムパワーソース及び、例示を容易にするために図１には示さなかった他の作動エレクトロニクスを含むことができる。

モータ駆動コーム２０は、プルーフ・マス１８のインターディジテイティッド・コーム歯と駆動コーム２０との間に電圧を印加することにより静電力を利用してプルーフ・マス１８を励起させる。モータピックオフコーム２２は、プルーフ・マス１８の電極の電圧信号を監視することによりプルーフ・マス１８の励起又は振動を監視する。モータピックオフコーム２２は、フィードバック信号をフィードバックモニタ３２に出力する。フィードバックモニタ３２は、駆動エレクトロニクス３６に入力される出力３４を提供する。プルーフ・マス１８が、早すぎる又は遅すぎる振動をはじめたら、駆動エレクトロニクス３６は、プルーフ・マス１８が共鳴振動数で振動するように、振動周波数を調節する。かかる周波数での励起は、生成されるべきより高いおおきさの出力信号を可能にする。ここで、プレアンプ２６、センスエレクトロニクス２８、フィードバックモニタ３２、及び、駆動エレクトロニクスは、ジャイロスコープエレクトロニクスとして集合的に扱う。

上述し、図に例示したように、ジャイロスコープエレクトロニクスとＴＦＧ１４の密封されたキャビティとの間に電気的接続がなされるべきである。キャビティ１６に関する密封を維持している間、かかる接続を作ることを示すことは、図２及び図３について説明し例示するように困難である。

図２は、気密密封キャビティ５０を形成するために、ガラス基板にシリコンをボンディングするある周知の方法を図示した断面図である。ガラス基板５２は、ボンディング表面５８をも備えたシールリング５６がアノードボンディングされる、ボンディング表面５４を含む。かかる実施形態で示された、シールリング５６は、完全に取り囲んでいるが、第２のシリコン構造体６０には接続されていない、連続シールリングである。ある実施形態では、シールリング５６はシリコンでできている。例えば、シリコン構造体６０は、（図１に示したような）チューニングフォークジャイロスコープ１４に限定されないが、かかるチューニングフォークジャイロスコープ１４を含む振動センサであってよい。ボンディング表面６４を備えた第２のガラス基板６２は、シールリング５６のボンディング表面６６に実質的にボンディングされ、それは第２のシリコン構造体６０ではなく、そこでキャビティ５０を形成する。他の実施形態では、シールリング５６は、第２のガラス基板６２に最初にボンディングされる。リングと呼んでいるが、シールリング５６は、特定の用途に関して必要とされるキャビティを形成するのに有用な全てのあらゆる形状を含むと理解されるべきである。

図３は、図２に介して記述された構造体を図示するが、キャビティ５０の内から外側の位置に導線７０を追加したものである。図２のものと共通である図３のコンポーネントは、同じ参照番号を使用して示されている。導線７０は、キャビティ５０の外側（図示せず）回路とシリコン構造体６０との間に導通を提供するようにガラス基板５２上に配置される。単一の導線７０が示されているが、例えば、（図１に示した）チューニングフォークジャイロスコープ１４とジャイロスコープエレクトロニクスとの間のように、シリコン構造体６０とキャビティ５０の外側回路との間に複数の導線７０が必要な例が存在することは理解されるであろう。図３は更に、導線７０が利用されるとき、ガラス基板５２のボンディング表面５４の少なくとも一部と、シールリング５６のボンディング表面５８の少なくとも一部とが、もはや接触していないことを図示する。更に、ボンディング表面５４と５８が実質的に平らなので、ボンディング表面５８の領域は、ボンディング表面５４と接触することができず、気密密封キャビティ５０を維持することは困難である。言い換えれば、ボンディング表面５４と５８との間のルーティング導線７０は、ボンディング表面５４と５８の一部が、導線７０の存在によって互いに分離するので、気密密封を危険にさらす。

図４は、シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスの少なくとも一部で形成された気密密封キャビティ内に電気信号を通すための改良された構造体を示す。図４に図示された実施形態は、電気信号を気密密封キャビティ８４内に通すことが望まれる、ガラス基板８０に少なくとも１つの凹部８２が形成された、修正されたガラス基板８０を利用する。導線８６は、凹部８２に形成され、基板８０の上部表面８８に延びる。ある実施形態では、導線８６は、金属から製造され、導電性である。

拡張部８８が、電気回路に接続するために、シールリング９０が配置されるべき外側領域に、及び、キャビティ８４内に延びるように、導線８６は構成される。ある実施形態では、シールリング９０はシリコンからなる。ガラスディポジット９２は凹部８２内に配置され、図５に関して更に記述される方法により導線８６の頂部に配置される。ガラスディポジット９２は、シールリング９０のためにボンディング表面９４を提供する。それ故、上述の実施形態は、ガラス基板８０の表面よりも下に電気的経路を実質的に生成することにより、上述の密封問題を解決する。更に、実質的に平坦な表面９４は、シールリング９０の表面９６とボンディングを提供し、シリコン構造体９８の作動に関して必要な、キャビティ８４についての気密密封を生成する。

図４に記載された構造体が複数の方法で製造されうることに注意すべきである。例えば、シリコン構造体９８、ガラス基板８０条に配置されたシリコンウェハ（図示せず）から製造され、シールリング９０は、第２のガラス基板６２に配置されたシリコンウェハ（図示せず）から製造され得る。ガラス基板８０（及び関連した位置のガラスディポジット９２）にシールリング９０と第２のガラス基板６２を配置することにより、密封されたキャビティ８４が形成される。別の実施形態では、シールリング９０は、ガラス基板８０上に形成され、シリコン基板９８は第２のガラス基板６２上に形成される。また、シールリング９０及びシリコン基板９８は、ガラス基板８０又は第２のガラス基板６２のいずれかに配置された単一のシリコンウェハ（図示せず）から形成され得る。どちらの方法が利用されても、シールリングの少なくとも一部はガラスディポジット９２と密封を形成するように製造され、シールリング９０の一部はガラス基板８０の一部と密封を形成するように製造されるという結果となる。

図５は、図４に図示した構造と同様に、キャビティの周りで機密密封を維持しながら、電気信号をキャビティ内に提供するためのプロセスを図示する。図５Aを参照すると、ガラス基板１００は、基板１００の表面１０４に形成された少なくとも一つの凹部１０２を有する。特定の実施形態では、凹部１０２は、電気信号のための電気的フィードスルーが必要などのような場所でもガラス基板１００にエッチングされる。図５Ｂに示したように、伝導リード１０６が配設され、凹部１０２中及びその周りにパターニングされる。図５Ｃは、基板１００の全体表面１０４の上に配置されたガラス層１０８を図示する。ガラス層１０８は、凹部１０２と伝導リード１０６との両方をカバーする。

図５Ｄを参照すると、次いで、ガラス層１０８は、リード１０６の第１のコンタクト１１０及び第２のコンタクト１１２が晒されるレベルまで、化学機械的研磨又は他の技術を利用して平坦化される。このプロセスは、凹部１０２内に伝導リード１０６を残し、取り囲むガラス表面１１６を備えた実質的に平面である表面１１４を提供する。他の実施形態では、ガラス層１０８は、第２のレベルまで平坦化され、次いで、平坦化されたガラス層は、リード１０６の第１のコンタクト１１０及び第２のコンタクト１１２が晒されるレベルまでエッチングされる。

図５Ｅに示すように、伝導リード１０６の第１のコンタクト１１０及び第２のコンタクト１１２が晒されているので、それらに、例えば電気回路（図示せず）に対する電極１１８を取り付けることができる。図５Ｆを参照すると、次いで、シリコンウェハ１２０が（図示しない表面１１６にボンディングする）平坦化された基板表面１１４及び１１６にボンディングされ、それにより、伝導リード１０６は、シリコンウェハ１２０の下に行き、シリコンウェハ１２０とガラス基板１００（ガラス層１０８）の間の気密密封を損ねることを無くさせる。伝導リード１０６は、（図４に示した）導線８６と機能的及び構造的に等しい。

図６は、気密密封されたキャビティ１３４からの電気的フィードスルー１３２を利用したＭＥＭＳジャイロスコープ１３０の概略図である。気密密封されたキャビティ１３４は、チューニングフォークジャイロスコープ（ＴＦＧ）１３６のための動作環境を提供する。電気的フィードスルー１３２は、（図４に示した）導線８６の利用を介して提供される。ここでのＴＦＧ１３６の目的は、（図４に示した）シリコン構造体９８のある実施形態を考慮しうる。実質的に密封されたキャビティ１３４は、ＴＦＧ１３６のセンスエレメントと駆動エレクトロニクスの間に分離を設ける。プレアンプ２６とＴＦＧ１３６、フィードバックモニタ３２とＴＦＧ１３６、及び、駆動エレクトロニクス３６とＴＦＧ１３６は、導線８６を利用して電気的に接続される。他の構成では、図１に関して記載されたのと同様に、導線８６は、ＴＦＧ１３６とジャイロスコープエレクトロニクスとの間に電気的接続を提供する。

図７は、シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを利用した気密密封されたキャビティ１５２を提供するための別の構造体１５０を図示する。（図４に示したような）第２のガラス基板及びシールリングではない、構造体１５０では、そこに形成された凹部１５６を備えたシリコンデバイス１５４が、キャビティ１５２を形成するのに利用される。キャビティ１５２を形成するために、ガラス基板１５８は、シリコンデバイス１５４とボンディングされる。

ガラス基板１５８の表面の下で電気経路を提供するために、ガラス基板１５８は、電気信号を気密密封されたキャビティ１５２内に通すのが望まれる、ガラス基板１５８内に形成された凹部１６０を含む。ある実施形態では導線である、伝導リード１６２は、凹部１６０内に形成され、基板１５８の上部表面１６４に延びる。ガラスディポジット１６６は、凹部１６０内に配置され、上述のプロセスを利用してリード１６８の頂部に配置される。ガラスディポジット１６６は、シリコン基板１５４のボンディング表面１７２とボンディングするためのボンディング表面１７０を提供し、それにより気密密封されたキャビティ１５２を構成することができる。

図８は、シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを利用した気密密封されたキャビティ２０２を提供するための構造体２００の別の実施形態（の断面図）を図示する。構造体２００では、修正されたガラス基板２０４は、ガラス基板２０８に取り付けられた、又は、取り付けられ得るシールリング２０６に沿ってキャビティ２０２を形成する際に利用される。少なくとも一つの凹部２１０は、電気信号を気密密封されたキャビティ２０２内に通すのが望まれる、ガラス基板２０４内に形成される。伝導リード２１２は、凹部２１０に形成され、デバイス２１６に接続させるために、基板２０４の上部表面２１４に延びる。ある実施形態では、伝導リード２１２は、導電性であり、金属から製造される。ある実施形態では、シールリング２０６は、シリコンから作られる。

リード２１２は、デバイス２１６に接続させるためにキャビティ２０２内に延び、部分２２０は、シールリング２０６が、電気回路（図示せず）に接続させるために最終的に配置される外側領域に延びる。伝導リード２１２の上部表面２２２は、凹部２１０内にあり、上部表面２２２は、基板２０４の上部表面２２４の下にあり、シールリングと気密密封を作るのは困難である。かかる密封の困難性を解決するために、ガラスディポジット２２６は、凹部２１０内で、伝導リード２１２の上部表面２２２に配置される。ガラスディポジット２２６は、上部表面２２８が、基板２０４の上部表面２２４と同じレベルで形成されるように平坦化される。ガラスディポジット２２６の上部表面２２８は、密封されたキャビティ２０２を形成し、シリコン基板２３０の適当な作動をさせるためにシールリング２０６に最終的にボンディングされる。それ故、上述の実施形態は、ガラスディポジット２２６の下に電気的経路を実質的に作ることにより、上記密封の問題を解決する。更に、実質的に平坦な表面（上部表面２２８）は、シールリング２０６の表面２３２とボンディングされ、シリコン構造体２３０の作動に必要であろうキャビティ２０２の気密密封を作り出す。

図示しなかったけれども、例えば、ＭＥＭＳ圧力センサ、共振器、温度センサなどのデバイスが、図７及び８に図示した構造体を利用して構成されうることは考慮されるべきである。更に、図４，７及び８の構造体の間の差は、ＭＥＭＳデバイスに関する異なる製造実施形態だけを示していることにも注意すべきである。更に、加速度計、圧力センサデバイス、及び、他のＭＥＭＳデバイスに限定されないが、それらを含む他のデバイスは、図４、７及び８にかんして記載され、示されたような電気的フィードスルーを利用することも考慮すべきである。

実質的に密封されたキャビティ内に電気的フィードスルーを提供するための上述の実施形態は、電気的フィードスルーを利用した該キャビティを密封する周知の方法を改良する。周知の方法は、図３に関して記載したように、電気的フィードスルーとガラス表面の両方に包含される平らでないトポグラフィーにわたって密封を試みることを含む。平坦でない表面のために、気密密封を破壊する領域を非ボンディングする結果となる。

上述の実施形態は、電気的フィードスルーを気密密封されたキャビティ内に提供する。しかしながら、ここで記載された方法及び構造は、密封されたキャビティ内外に電気伝導を通すことを含む他の用途にも広がることに注意すべきである。例えば、記載された電気的フィードスルーはまた、パターニングされたシリコンウェハから製造されたシリコン構造体の部分の間に電気伝導を提供するのに利用することができる。更に特別な例では、（図４に示した）シリコン構造体９８の部分の間、及び、（図８に示した）シリコン構造体２３０の部分の間に電気伝導を通すことができる。かかる方法は、ガラス基板に配置され又は取り付けることができうるいかなる電気的コンポーネントの間にも電気伝導を提供することに広がる。

ここで記載した方法は、平滑なガラス表面の下に実質的に埋め込まれたフィードスルーの利用を含み、シリコンとガラスの間のより良好な密封を行うことを含む。それ故、本発明を種々の実施形態によって記載したが、当業者は、本発明が特許請求の範囲の精神及び範囲内での修正が可能であることを認識するであろう。

ＭＥＭＳジャイロスコープの概略図を示す。 シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを使用して気密密封されたキャビティを作成するための方法を利用して形成された構造体を図示する。 シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを使用して形成された気密密封キャビティ内に導線を通す構造体を図示する。 シリコン−ガラスＭＥＭＳプロセスを使用して形成された気密密封キャビティ内に導線を通すための改良された方法を図示する。 図４の方法を逐次的に図示する。 図４の電気的フィードスルーが利用される領域を示すＭＥＭＳジャイロスコープの機能的概略図である。 導線を気密密封キャビティ内に提供する構造の他の実施形態を図示する。 導線を気密密封キャビティ内に提供する構造の他の実施形態を図示する。

Claims (19)

1. 気密密封されたキャビティ（８４）内に伝導経路を提供するための方法であって、前記密封されたキャビティが、シリコン−ガラス微小電気機械ストラクチャ（ＭＥＭＳ）プロセスを利用して形成され、
   前記伝導経路を前記キャビティ内に通す場所で、ガラス基板（８０）に凹部（８２）を形成し、
   前記凹部とその周りに伝導リード（８６）を形成し、
   基板の上、凹部の中、及び、伝導リードの上にわたってガラス層（９２）を堆積させ、
   前記伝導リードの一部が晒されるように、前記伝導リードのレベルまで前記堆積されたガラス層を平坦化させ、
   前記ガラス層の少なくとも一部に密封表面（９４）を形成し、
   前記平坦化されたガラス層の密封表面にシリコンをボンディングさせ、
   るステップを有し、
   各リードのある一の部分（８８）が密封されたキャビティ内にあり、各リードの他の一の部分が密封されたキャビティの外側にあるように、シリコンが位置決めされた、
   ことを特徴とする気密密封されたキャビティ（８４）内に伝導経路を提供するための方法。
2. 前記平坦化されたガラス層（９２）にシリコンをボンディングするステップが、
   前記平坦化されたガラス層にシールリング（９０）をボンディングさせ、
   第２のガラス基板（２０８）にシールリングをボンディングさせる、
   ステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記伝導リード（８６）のレベルまで前記堆積されたガラス層（１０８）を平坦化させるステップが更に、
   各リードに関して第１のコンタクト（１１０）及び第２のコンタクト（１１２）を晒すために、前記堆積されたガラス層を平坦化させ、
   各リードの前記第１のコンタクト及び第２のコンタクトに電極（１１８）を取り付ける、
   ステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記平坦化されたガラス層にシリコンをボンディングさせるステップが、シリコンが、キャビティ（１５６）を形成するように、前記平坦化されたガラス層（１６６）にシリコン（１５４）をボンディングさせることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 気密密封されたキャビティ（８４）を有する構造体であって、前記構造体が、前記密封されたキャビティの外側から内側に通過する少なくとも一つの電気的伝導経路を備え、該構造体が、
   電気信号を前記密封されたキャビティ内に通す場所に、凹部（８２）を備えたガラス基板（８０）と、
   前記凹部とその周りに堆積された伝導リード（８６）と、
   前記構造体の上にわたって堆積されたガラス層（９２）とを有し、前記ガラス層が更に、前記凹部及び前記伝導リードの上に堆積され、前記ガラス層が、前記凹部の周りの前記伝導リードの一部（８８）のレベルまで平坦化され、
   キャビティを形成するために前記平坦化されたガラス層にボンディングされたシリコン（１５４）とを有し、前記シリコンが、前記各々の伝導リードのある一部が密封されたキャビティ内にあり、前記各々の伝導リードの他の一部が密封されたキャビティ外にあるように製造されたことを特徴とする構造体。
6. 前記シリコンが、前記平坦化されたガラス層にボンディングされたシールリング（９０）を有し、前記シールリングが第２のガラス基板（２０８）にボンディングされうるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の構造体。
7. 微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープ（１３０）が、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されたジャイロスコープエレクトロニクス（２８，３６）と、
   前記ハウジング内に気密密封されたキャビティ（１３４）を定義する構造体と、
   前記気密密封されたキャビティ内に配置されたチューニングフォークジャイロスコープ（１３６）とを有し、前記構造体が、
   前記ジャイロスコープエレクトロニクスと前記チューニングフォークジャイロスコープとの間に電気伝導を提供する複数の電気的フィードスルー（１３２）と、
   凹部（８２）を備えたガラス基板（８０）とを含み、前記凹部が、気密密封されたキャビティの内外に前記電気的フィードスルーを通し、
   前記構造体の上にわたって堆積されたガラス層（９２）とを含み、前記ガラス層が更に、前記凹部の電気的フィードスルーの上にわたって堆積され、前記ガラス層が、前記凹部の周りの前記電気的フィードスルーの一部（８８）のレベルまで平坦化され、
   前記平坦化されたガラス層にボンディングされたシリコン（１５４）とを含み、前記電気的フィードスルーの各々のある一部が気密密封されたキャビティの内側にあり、前記電気的フィードスルーの各々の他のある一部が前記気密密封されたキャビティの外側にあるように前記シリコンが製造された、ことを特徴とする微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープ（１３０）。
8. 前記シリコンウェハ（１２０）が、前記平坦化されたガラス層（９２）にボンディングされたシールリング（９０）を有し、前記シールリングが、第２のガラス基板（２０８）にボンディングされるように構成された、ことを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳジャイロスコープ（１３０）。
9. チューニングフォークジャイロスコープ（１４）とジャイロスコープエレクトロニクス（２８，３６）との間に電気伝導を提供するための方法であって、チューニングフォークジャイロスコープが、気密密封されたキャビティ（８４）内に配置され、
   電気的経路を前記キャビティ内に通す所で、ガラス基板（８０）に凹部（８２）を形成し、
   前記凹部とその周りに伝導リード（８６）を堆積させ、
   前記基板の上、前記凹部の中、及び、前記リードの上にガラス層（９２）を堆積させ、
   前記凹部の周りのリードの一部（８８）のレベルまで前記堆積されたガラス層を平坦化させ、各リードに関する第１のコンタクト（１１０）及び第２のコンタクト（１１２）を露出させ、
   前記リードに関する第１のコンタクトと接触するようにチューニングフォークジャイロスコープを配置させ、
   各リードに関する第２のコンタクトにジャイロスコープエレクトロニクスを接続させる、ことを特徴とする方法。
10. 気密密封されたキャビティ（８４）形成及び密封するために、前記平坦化されたガラス層（９２）にシリコン（１５４）をボンディングさせるステップを更に有し、
    各リード（８６）の第１の部分（８８）が密封されたキャビティの内側にあり、各リードの第２の部分が密封されたキャビティの外側になるようにシリコンが構成された、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. シリコン（１５４）を前記平坦化されたガラス層（９２）にボンディングするステップが、
    前記平坦化されたガラス層にシールリング（９０）をボンディングさせ、
    第２のガラス基板（２０８）に前記シールリングをボンディングさせる、
    ステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記凹部（８２）を形成するステップが、基板（８０）内に凹部をエッチングするステップを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 各リード（８６）の第１のコンタクト（１１０）及び第２のコンタクト（１１２）に電極（１１８）を取り付けるステップを更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 気密密封されたキャビティ（８４）内に電気伝導経路を提供するための方法であって、前記密封されたキャビティがシリコン−ガラス微小電子機械ストラクチャ（ＭＥＭＳ）プロセスを利用して形成され、
    前記キャビティ内に電気伝導経路を通す場所に、ガラス基板（８０）に凹部（８２）を形成し、
    前記凹部（８６）に該凹部の外に延びる（８８）リードを形成し、
    伝導リードの上にガラスディポジット（９２）を堆積させ、該堆積により前記凹部を満たし、且つ、露出されたリードの端を残し、
    気密密封が形成されるように、基板の上部表面（１０４）のレベルまで前記ガラスディポジットを平坦化させ、
    基板の上部表面及び前記平坦化されたガラスディポジットにシリコンウェハ（１２０）をボンディングさせ、各リードのある一部が密封されたキャビティ内にあり、各リードの他の一部が密封されたキャビティの外側にあるようにウェハが位置決めされた、
    ことを特徴とする方法。
15. 前記平坦化されたガラスディポジット（９２）にシリコンウェハ（１２０）をボンディング（１５４）するステップが、
    前記平坦化されたガラス層にシールリング（９０）をボンディングさせ、
    第２のガラス基板（２０８）に前記シールリングをボンディングさせる、
    ステップを有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 気密密封されたキャビティ（８４）を備えた構造体であって、前記構造体が前記キャビティの外側から前記密封されたキャビティに通る少なくとも１つの電気伝導経路を有し、
    電気信号が前記密封されたキャビティ及び上部表面（１０４）に通る場所に、凹部（８２）を備えたガラス基板（８０）と、
    前記凹部に堆積された伝導リード（８６）と、
    前記伝導リードに堆積されたガラスディポジット（９２）とを有し、前記ガラスディポジットが、前記基板の上部表面のレベルまで平坦化された上部表面を備え、
    前記ガラスディポジットの前記上部表面と前記基板の前記上部表面とにボンディングされた（１５４）シリコンとを有し、前記シリコンが、前記各伝導リードのある一部が前記密封されたキャビティの内側にあり、前記各伝導リードの他の一部が前記密封されたキャビティの外側にあるように製造されたことを特徴とする構造体。
17. コンポーネントの間に電気伝導を提供するための方法であって、
    電気伝導が確立されるように、ガラス基板（８０）に凹部（８２）を形成し、
    前記凹部の外に延びる（８８）伝導リード（８６）を前記凹部内に堆積させ、
    前記伝導リードの上にガラスディポジット（９２）を形成し、前記凹部を満たし、
    電気伝導のために伝導リードの一部を露出させる、
    ステップを有することを特徴とする方法。
18. 前記伝導リード（８６）の上にガラスディポジット（９２）を形成するステップが、
    前記凹部（８２）を満たし、前記ガラス基板（８０）を覆うガラスを堆積させるステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記伝導リード（８６）の一部（８８）を露出させるステップが、前記伝導リードの一部を露出させるために、ガラスディポジット（９２）を平坦化させるステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
    

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