JP2011245620A - マイクロ電気機械的装置及びその封緘方法及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 付着させたときに機械構造を封緘する材料は、一体化に列挙する特性のうちの1つ又はそれ以上を備えている。即ち、引張応力が低く、ステップカバレッジが良好であり、続くプロセスが加えられたときにその一体性を維持し、チャンバ内の機械構造の性能特性に大きな影響及び/又は悪影響を及ぼさず(付着中に材料でコーティングされていない場合)、及び/又は高性能集積回路との一体性を容易にする。一実施形態では、機械構造を封緘する材料は、例えば、シリコン(ドーピングされた又はドーピングがなされていない多晶質、非晶質、又は多孔質)、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素である。
【選択図】 図1
Description
使用して付着した)は、多くの場合、機械構造が封緘され且つ作動するように設計された環境で負圧が所望である場合、発生する負圧が不十分である。これらの欠点は、MEMSの一体性及び/又は性能に影響を及ぼす。
の、又はシリコンゲルマニウム等の組み合わせ;更に、単晶質、多晶質、ナノ結晶質、又は非晶質を含む様々な結晶構造を持つこれらの材料;更に、結晶構造の組み合わせ、例えば単晶質構造を持つ領域及び多晶質構造を持つ領域(ドーピングした又はドーピングしていない)の組み合わせで形成されていてもよい。
ープ、圧力センサ、触覚センサ、及び/又は温度センサ)の機械構造は単一のチャンバ内に収容され即ち含まれていて、そのチャンバ内の環境に露呈されていてもよいということに着目されたい。こうした状況では、チャンバ26内の環境が、微小機械加工を施した1つ又はそれ以上の機械構造(例えば、加速時計、圧力センサ、触覚センサ、及び/又は温度センサ)の機械構造に対して機械的減衰を提供する。
開孔36は、第1及び第2の犠牲層30及び32の夫々の少なくとも選択された部分のエッチング及び/又は除去を行うことができる(図4のF参照)。例えば、一実施形態では、第1及び第2の犠牲層30及び32は、二酸化シリコンでできており、これらの層30及び32の選択された部分の除去/エッチングを周知の湿式エッチング技術及び緩衝HF混合物(即ち緩衝酸化エッチング)又はHF蒸気を使用する周知の蒸気エッチング技術を使用して行うことができる。機械構造20a−d及び犠牲層30及び32の適正な設計及びHFエッチングプロセスパラメータにより、機械エレメント20a−dの周囲の犠牲層30を全て又はほぼ全て除去し、これによってエレメント20a−dを解放し、これによってMEMS10を適正に作動できるようにするのに十分に犠牲層30をエッチングできる。
全て又はほぼ全てを提供する。
異なっていてもよい。例示の実施形態では、第1封緘層28aは多晶質シリコン材料で形成されている。
気的に「絶縁」する。
はCVDを用いる反応器(例えばAPCVD、LPCVD、及びPECVD)を使用して付着される。付着、形成、及び/又は成長は、形態一致プロセスによって行われてもよいし又は非形態一致プロセスによって行われてもよい。封緘層28bを構成する材料は、第1封緘層28aと同じであってもよいし異なっていてもよい。
ックエンド」の絶縁及びコンタクト形成工程と「組み合わせ」る。この方法により、製造費用を抑えることができる。
制御された雰囲気を持つ電気機械的装置特許出願に記載され且つ例示された発明は、本願に記載され且つ例示された任意の及び全ての発明で実施できる。例えば、上文中に説明した封緘技術は、制御された雰囲気を持つ電気機械的装置特許出願に記載された技術で、選択された、所望の、及び/又は所定の状態の流体をチャンバ内に捕捉し及び/又はシールするために実施できる。このようにして、流体は、チャンバ内の機械構造に対し、所望の、所定の、適当な、及び/又は選択された機械的減衰を提供する。
されていてもよい。
/又は同様の実施形態、特徴、材料、形体、寄与、構造、及び利点は、説明、例示、及び特許請求の範囲から明らかであるということは理解されるべきである。このように、本明細書中に記載し且つ例示した本発明の特徴、材料、形体、寄与、構造、及び利点は、網羅的ではなく、本発明のこのような他の、同様の、並びに異なる実施形態、特徴、材料、形体、寄与、構造、及び利点は、本発明の範囲内にあるということは理解されるべきである。
12 機械構造
14 基板
16 データ処理電子装置
18 インターフェース回路
20a−d 機械構造
22a、22b フィールド領域
24 コンタクト領域
Claims (29)
- チャンバ内に収容され基板上に配置された機械構造を備えた電気機械的装置の前記チャンバをシールする方法において、
犠牲層を前記機械構造の少なくとも一部の上に付着する工程と、
第1封緘層を前記犠牲層の上に付着する工程と、
前記第1封緘層を貫通する少なくとも1つの開孔を形成し、前記犠牲層の少なくとも一部を除去可能とする工程と、
前記犠牲層の少なくとも一部を除去し、チャンバを形成する工程と、
半導体材料からなる第2封緘層を前記開孔上又は前記開孔内に付着し、前記チャンバをシールする工程と
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記半導体材料は、多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素の1つからなる方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記第1封緘層は、多晶質シリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、ガリウム砒素の1つからなる方法。
- 請求項1に記載の方法において、
前記第1封緘層は、第1の導電率を有する第1領域を形成するように第1の不純物でドーピングされた半導体材料からなり、
前記第2封緘層は、前記第1の導電率と異なる第2の導電率を有する第2領域を形成するように第2の不純物でドーピングされている方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第2封緘層の露呈された表面を平坦化する工程を更に含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2封緘層の露呈された表面を平坦化する工程と、前記第2封緘層の少なくとも一部を除去し前記第1封緘層を露呈する工程とを更に含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1及び第2の封緘層を付着する前記工程は、エピタキシャル又はCVD反応器を使用する工程を含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1封緘層は多孔質多晶質シリコン又は非晶質シリコンからなり、前記第2封緘層は多晶質シリコンからなる方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1封緘層は、単結晶シリコンからなる第1部分と、多晶質シリコンからなる第2部分とを備える方法。
- 請求項9に記載の方法において、前記第2封緘層の表面を平坦化して前記第1封緘層の第1部分を露呈させる工程を更に含む方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記第1封緘層の前記第1部分において単結晶シリコンを成長させる工程を更に含む方法。
- チャンバ内に機械構造を有し、前記機械構造を機械的に制動する圧力を有する流体を前記チャンバ内に収容した電気機械的装置の製造方法において、
半導体材料からなる第1封緘層を前記機械構造上に付着する工程と、
前記第1封緘層に少なくとも1つの開孔を形成する工程と、
前記チャンバを形成する工程と、
前記開孔上又は前記開孔内に半導体材料からなる第2封緘層を付着し、前記チャンバをシールする工程と
を含む方法。 - 請求項12に記載の方法において、前記第1封緘層は、多晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素の1つからなる方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記第2封緘層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素の1つからなる方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記第1封緘層の前記半導体は、第1の導電率を持つ第1領域を形成するように第1不純物でドーピングされ、
前記第2封緘層の前記半導体は、前記第1の導電率と異なる第2の導電性を持つ第2領域を形成するように第2不純物でドーピングされる方法。 - 請求項12に記載の方法において、前記第2封緘層の露呈面を平坦化して前記第1封緘層を露呈させる工程を更に含む方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記第1封緘層は、単結晶シリコンからなる第1部分と、多晶質シリコンからなる第2部分とを備えた方法。
- 請求項17に記載の方法において、前記第2封緘層の表面を平坦化して前記第1封緘層の前記第1部分を露呈させる工程を更に含む方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記第1封緘層の前記第1部分において単結晶シリコンを成長させる工程を更に含む方法。
- 電気機械的装置において、
少なくとも1つの開孔を有する第1封緘層を備えたチャンバと、
少なくとも一部が前記チャンバ内に配置された機械構造と、
前記開孔上又は前記開孔内に付着された半導体材料からなる第2封緘層と
を備えた電気機械的装置。 - 請求項20に記載の電気機械的装置において、前記第2封緘層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素の1つからなる電気機械的装置。
- 請求項21に記載の電気機械的装置において、前記第1封緘層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、ガリウム砒素、シリコンナイトライド、シリコンカーバイドの1つからなる電気機械的装置。
- 請求項20に記載の電気機械的装置において、前記第1封緘層は、第1の導電率を持つ第1領域を形成するように第1不純物でドーピングされた半導体材料からなり、
前記第2封緘層の半導体材料は、前記第1の導電率と異なる第2の導電性を持つ第2領域を形成するように第2不純物でドーピングされている電気機械的装置。 - 請求項20に記載の電気機械的装置において、前記チャンバの外側に配置されたコンタクトを更に備える電気機械的装置。
- 請求項24に記載の電気機械的装置において、前記コンタクトは、その領域の導電性を高めるように不純物でドーピングされた半導体材料である電気機械的装置。
- 請求項20に記載の電気機械的装置において、前記第1封緘層は、単結晶シリコンからなる第1部分と、多晶質シリコンからなる第2部分とを備える電気機械的装置。
- 請求項20に記載の電気機械的装置において、前記第1封緘層は、単結晶シリコンからなる第1部分と、多孔質又は非晶質シリコンからなる第2部分とを備える電気機械的装置。
- 請求項27に記載の電気機械的装置において、前記第1封緘層の前記第2部分と重ねられた前記第2封緘層は、多晶質シリコンからなる電気機械的装置。
- 請求項28に記載の電気機械的装置において、前記チャンバの外側かつ上側に付着された単結晶シリコンからなるフィールド領域を備えた電気機械的装置。
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