JP2012020397A - マイクロ機械部品およびマイクロ機械部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実働構造体を容易に気密封止することが可能なマイクロ電子機械部品の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の基板２の表面の少なくとも一部を覆う第１の絶縁体層３とを含む第１の複合体層を形成する工程と、第２の基板１２の表面の少なくとも一部を覆う第２の絶縁体層１４とを含む第２の複合体層を形成する工程と、少なくとも部分的に導電性の構造体層７を前記第１の絶縁体層３に取り付ける工程と、部品の実動構造を含む前記構造体層７の少なくとも一部を、前記第１および第２の複合体層によって気密に封止するように、前記第１および第２の複合体層、ならびに前記構造体層７を配置し、前記第２の絶縁体層１４が前記構造体層７に隣接するように、前記第２の複合体層を前記構造体層７に取り付ける工程と、前記構造体層７の導電性を有する領域と接触するための接触孔を、前記第１および／または第２の基板内に形成する工程とを含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、部品に関するものであり、特に、マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子機械部品、ならびにこれらの部品の製造方法に関する。

マイクロ電子機械部品（ＭＥＭＳ）またはマイクロ光電子機械部品（ＭＯＥＭＳ）において、湿気または汚染物質（例えば、埃）のような周囲の環境の影響を最小限度に抑えるために、これらの部品の実動構造体はたいてい、ぴったりと気密にして封止されている。なお、本明細書中において、用語「実動構造体」は、特に可動構造体、光学構造体、あるいは可動および光学の両方の構造体を有する構造体（例えば、可動ミラー）を意図していることが理解される。用語「実動領域」は、部品内において、実動構造体が置かれているまたは移動する領域または空間を意味している。ぴったりと気密に封止することによって、さらに、実動構造体の領域に特定の内圧をかけるのに有効である。このことは、例えば、加速センサおよびジャイロスコープ（回転率センサ）のように、規定の内圧に依存する機能を有する部品に対して特に有利である。

製品に可能な限り高い費用効果をもたらすために、ＭＥＭＳ部品またはＭＯＥＭＳ部品は、一般にウエハレベルで製造される。このような場合にたいてい採用される接合方法は、例えば直接接合方法および陽極接合方法の基礎となり得る。

気密に封止された領域外における部品の主要な電気的接続は、部品の特定部分に接するために（例えば、実動構造体に接するために）設けられるが、製造技術の点において実現困難である。このため、以下に示すように様々な可能性が考慮される。例えば、シート抵抗の低い（low sheet resistance）埋め込み方法または拡散方法によって生成された、外側に広がった半導体層によって電気的接続を実現し得る（非特許文献１）。さらに平坦化された不動態化層により覆われた導電体層にパターン形成する方法を用いて実現することも可能である。

これらに替えて、複数の垂直に伸びるめっきされた貫通孔の形態の電気的接点を部品の外に引き出すことも可能である。垂直なめっきされた貫通孔を生成するために、まず最初に接触孔を部品中に生成する。後にこの接触孔に導電材料を導入する。接触孔に導入される導電材料は金属であってもよく、例えば、気相堆積方法、スパッタリング方法、電気堆積方法またはＣＶＤ（化学気相堆積）方法により堆積される。導電材料は、例えばドーピングされた半導体（ポリシリコン）のような他の材料により構成されていてもよい。一般に、接触孔に導電材料を導入する前に、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ポリイミドのような絶縁材料が接触孔の内壁に供給される。これにより、導電材料の回路が部品の他の導電領域と電気的にショートするのを防ぐ。

接触孔は様々な方法により生成され得るが、たいてい、超音波を基礎とした穿孔方法（非特許文献２、３）、サンドブラストを基礎とした穿孔方法（非特許文献２）またはウォータージェットを基礎とした穿孔方法が使用される。上述した穿孔方法によって生成された接触孔は、孔の直径が数百μｍであるので、寸法の小さいＭＥＭＳ部品またはＭＯＥＭＳ部品を製造するための限られた範囲にのみ適している。上述の穿孔方法におけるさらなる欠点は、部分的にのみクリーンルーム基準が要求されることである。この欠点を回避するために、レーザービーム穿孔方法により接触孔を製造することが知られている。この穿孔方法は上述した欠点を回避するが、たいてい材料にストレスをかけたり、穿孔中に生じる高温により材料を溶解させたりする。これにより、さらなる部品製造プロセス中に問題を引き起こす。このような理由によって、接触孔の生成方法は、化学またはプラズマ化学様式による方法に移行している。

欧州特許００００００６２３８２４号公報（Ｔ． Ｇｅｓｓｎｅｒら、“Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｉｔ”）

Ｄａｎｉｅｌ Ｌａｐａｄａｔｕら、"Ｄｕａｌ−Ａｘｅｓ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｉｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ ／ Ｌｏｗ−ｇ Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ"ＭＥＭＳ ２００１，ｐｐ．３４−３７（２００１） Ｔｈ． Ｄｉｅｐｏｌｄ，Ｅ． Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ、"Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆ Ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ ｂｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓａｎｄｂｌａｓｔｉｎｇ"Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，９６，ｐｐ．２１１−２１６（１９９６） Ｕ． Ｂｒｅｎｇら、"ＣＯＲＳ Ａ Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ"Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，９９，ｐｐ．１５７０−１５７３（１９９９） Ａ．ＧａｉＢｅｒら、"Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒｅａｄｏｕｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｃｈｉｎｅｄ Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ"Ｓｙｍｐｏｓｔｉｕｍ Ｇｙｒｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００２，ｐｐ．５．０−５．１１（２００２）

本発明が基礎とする目的は、特にマイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子機械部品のような部品の製造方法を提供することである。この方法によれば、製造技術が容易に実現され、対応する実動構造体を確実にぴったりと気密に封止することが可能であり、かつ実動構造体と接触するための電気的接点を、ぴったりと気密な部品から引き出すことが可能である。

上記目的を達成するために、本発明は、請求項１および１６に記載の製造方法を提供する。さらに、本発明は、請求項２０および２１に記載の部品を提供する。本発明の概念における有利な構成およびその発展は、従属請求項において見出される。

本発明に係る、特に、マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子部品を製造するための方法は、
第１の基板と、第１の基板表面の少なくとも一部を覆う第１の絶縁体層とを有する第１の複合体層を生成する工程と、
第２の基板と、第２の基板表面の少なくとも一部を覆う第２の絶縁体層とを有する第２の複合体層を生成する工程と、
少なくとも部分的に導電性の構造体層を第１の絶縁体層に取り付ける工程と、
部品の実動領域を含む構造体層の少なくとも一部を、第１および第２の複合体層によってしっかりと気密に封止するように、第１および第２の複合体層、ならびに構造体層を配置し、第２の絶縁体層が構造体層に隣接するように、第２の複合体層を構造体層に取り付ける工程と、
構造体層の導電性を有する領域と接触させるための接触孔であって、第１および／または第２の基板内に形成され、構造体層の導電性を有する領域まで到達する接触孔を形成する工程とを有している。

図１は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第１の製造工程を示す図である。 図２は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第２の製造工程を示す図である。 図３は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第３の製造工程を示す図である。 図４は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第４の製造工程を示す図である。 図５は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第５の製造工程を示す図である。 図６は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第６の製造工程を示す図である。 図７は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第７の製造工程を示す図である。 図８は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第８の製造工程を示す図である。 図９は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第９の製造工程を示す図である。 図１０は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第１０の製造工程を示す図である。

本発明の主要な態様において、製造された部品の実動領域および実動構造体は、接触孔が生成される前の部品の周囲環境（汚染物質および湿気が関係する）から絶縁されている。これにより、第１および第２の複合体層、ならびに構造体層を共に接合して全複合体層を形成する（接合処理）ときに、高温（４００℃より高い）で行うことができるという利点がある。これは、意図しない溶解（固体の溶解度）による合金化、またはすでに形成された接触結合（金属化）の溶解のリスクを回避することができるからである。

実動構造体が部品の動作のために要求する電流、あるいは実動構造体により生成される信号は、接触孔および後方に接合した導電性の構造体層を介して、実動構造体に供給される、あるいは後方から取り出される。

好ましい実施形態において、本発明によって製造された部品の実動構造体は、構造体層をパターン形成することにより生成される。この構造体層のパターン形成は、構造体層を第１の複合体層に取り付ける前または後に行ってもよい。パターン形成は、例えば構造体層表面にマスクを取り付け、続いて構造体層をエッチングすることによって行われ得る。構造体層を第１の複合体層に取り付けた後までパターン形成しない場合、構造体層を第１の複合体層に取り付ける時に接合耐性を考慮する必要がない。

以下の説明は、第１の基板に接触孔を形成する例であると推定されるだろう。

好ましくは、構造体層を第１の基板に取り付ける前に、構造体層に面する第１の基板に水平方向の第１のくぼみが形成される。この第１のくぼみの水平方向の位置は、後に第１の基板に形成される接触孔の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応している。本発明に係る製造方法の後の製造工程において、第１のくぼみを接触孔（または少なくとも接触孔の一部）として使用することが可能である。

有利な態様において、第１のくぼみに直接隣接する第１の基板表面の領域は、第１の絶縁体層によって覆われていない。言い換えると、第１の絶縁体層は第１のくぼみの「縁部」に直に達していない。これにより、後の製造工程において、構造体層の導電領域および第１の基板の表面領域に分割して接触させるために利用し得る、絶縁端部を生成することが可能である。

有利な態様において、構造体層を第１の複合体層に取り付ける前に、構造体層に面する第１および／または第２の基板に、水平方向の第２のくぼみが生成される。第２のくぼみの水平方向の位置は、実動構造体または構造体層の実動構造体の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応している。専用の製造工程または第１のくぼみと共通の製造工程によって、第２のくぼみを生成することができる。第２のくぼみは、実動領域内にある構造体層の領域の機械的動作（例えば、振動）を許容する。さらに、第２のくぼみは、部品の特定のパラメータを設定するために用いることも可能である。特定の条件下における機械的な振動の特性は、主として部品に含まれる圧力、実動（可動）構造体の形状およびその直接的な環境に依存する。例えば、第２のくぼみの大きさの選択によって、振動する実動構造体の振動特性に影響し得る。それゆえに、部品内に同一の圧力が負荷されているとき、振動が大きい場合に、第２のくぼみを深くする。

構造体層のくぼみは、構造体層に形成され得る。構造体層のくぼみの水平方向の位置は、構造体層の実動領域または実動構造体の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応する。本質的には、対応する構成によってもたらされる実動構造体の動作は、構造体層のくぼみ単独でも生じさせ得るので、この場合、第１および第２の基板の第２のくぼみは、省略することも可能である。

さらに、絶縁体層のくぼみを第１および／または第２の絶縁体層に形成することができる。この絶縁体層のくぼみの水平方向の位置は、構造体層の実動領域または実動構造体の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応している。本質的には、対応する構成によってもたらされる実動構造体の動作は、絶縁体層のくぼみ単独でも生じさせ得るので、この場合、第１および第２の基板の第２のくぼみ、ならびに構造体層のくぼみは省略することも可能である。絶縁体層のくぼみは、動作中の一部の実動構造体の停止部として機能し得る。すなわち、かなり明確にゆがんだ実動（可動）構造体の一部（比較的小さな部分）が、絶縁体層のくぼみの底に突き当るように、絶縁体層のくぼみの位置／構成を選択し得る。これにより、実動構造体は第２のくぼみ内において動作し得るので、顕著に大きくゆがんだ実動構造体の一部（比較的大きな部分）が比較的高い運動エネルギーで、第２のくぼみの底に突き当たるのを防ぐ（実動構造体の機械的な特性の制限なしの実動構造体の破損防止）。停止部として作用する実動構造体の領域の一部は、この場合、実動構造体の領域の残りの部分と比較して小さくすべきである。

本発明に係る製造方法においては、全ての型のくぼみを同時に手段として有することはもちろん可能である。つまり、本発明に係る製造方法によって製造した部品が、全ての型のくぼみを有していてもよい。

通常、第１および第２の基板は、いずれの場合においても、ウエハの一部または、のちに単一化されるウエハ集合体の構成要素となる。単一化を容易にするために、構造体層から離れた側の第１の基板および／または第２の基板表面に第３のくぼみを生成することが可能である。第３のくぼみは、目標破断個所である。

さらに、構造体層にパターン形成する工程中に、構造体層に溝を形成するのが有効である。この溝は、製造される部品の構造体層の外側の領域（チップ縁部）から実動構造体を電気的に絶縁するように機能する。これにより、構造体層の外側の端部がその周囲から電気的に絶縁されていなくても、望まれない場合には部品の電気的機能が妨げられないことが保証される。

構造体層から離れた側の第１の基板表面から生じる接触孔を形成するために、第１の基板内に第１のくぼみが形成される場合、第１の基板の少なくとも一部は、第１のくぼみ底部の垂直位置に対応する垂直位置まで除去され得る。結果として、第１のくぼみは、第１のくぼみの底部からいくぶん開口し、接触孔として利用できる。

接触孔の形成後、一般に金属層または導電材料の他の層を、構造体層から離れた側の第１の基板表面に堆積する。絶縁端部が、第１の基板内に予め形成されている場合、第１の基板表面上の保護電極と接触層（接触孔の底部上）とを単一の堆積工程により製造することが可能である。保護電極は、望まない放熱から部品を保護するためのものである。接触層は、上記保護された表面から電気的に絶縁されており、ある工程において、構造体層の導電領域との接点として機能する。それゆえに、絶縁端部は、一製造工程において互いに電気的に絶縁している領域の接点を同時に形成することを可能にする。

第１から第３のくぼみおよび／または構造体層のくぼみにより構成される接触孔は、エッチング法により形成することが好ましい。しかしながら本発明はこれに限定されない。

特に好ましい実施形態において、第１および第２の基板の両方、ならびに構造体層は、シリコンにより構成されている。しかしながら本発明はこれい限定されず、他の材料／材料の混合もまた想定される。一般にシリコンは、機械特性が良好であり、有効性が高く、かつ製造方法もよく発達しているという利点がある。全ての部品がシリコンにより構成されている場合、熱ストレスが低く、またガス放出が低いという利点がある（Ｈｏｙａ社およびＣｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ社により販売されているガラス材料のＰｙｒｅｘ（登録商標）またはＳＤ２と比較した場合）。部品内の圧力を０．０１ｍｂａｒ以下にすることが可能である。

本発明はさらに、特にマイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子機械部品のような部品を製造するための方法であって、
第１の不伝導基板に少なくとも一部が導電性の構造体層を取り付ける工程と、
部品の実動領域を含む構造体層の少なくとも一部が、第１および第２の基板によって、ぴったりと気密に封止されるように、第１および第２の基板、ならびに構造体層を配置し、構造体層に第２の不伝導基板を取り付ける工程と、
構造体層の導電性領域と接触するための接触孔を第１および／または第２の基板内に形成する工程とを包含している方法を提供する。

この方法において、先に示した方法において用いた絶縁体層の機能を、不導体である第１および第２の基板により代替している。ここで、第１および第２の基板は、石英、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）またはＳＤ２により構成されていることが好ましい。先に示した方法に関して記載された全ての実施形態はここで同様に正当に通用し、適用可能である。

好ましい実施形態において、接触孔を第１の基板に形成し、構造体層を第１の基板に取り付ける前に、第１のくぼみを構造体層に面する第１の基板に水平方向に形成する。第１のくぼみの水平方向の位置は、後に第１の基板に形成する接触孔の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応している。

第１のくぼみの上部領域の水平方向の寸法は、対応する下部領域の水平方向の寸法よりも大きくなるように、第１のくぼみは階段状の形態を有している。

階段状の形態は、後に導電体層の堆積中に絶縁端部として機能する（保護電極）。第１のくぼみの階段状の層は、例えば、二段階のパターン形成プロセスにより生成することができる。それゆえに、上述した製造方法において、第１の絶縁層から第１のくぼみの端部に移行するように形成された絶縁端部は、ここで第１のくぼみの階段状の層に代わる。

本発明に係る製造方法の好ましい態様を、以下の説明においてより詳細に説明する。垂直方向に電気的に絶縁しており、部品の独立した電極と電気的な接触を仲介する接触孔を有する部品の製造方法は、同じ説明において説明される。

まず、接合可能な内部層（例えば、熱酸化ケイ素）を適切な第１の基板（例えばシリコン）に取り付ける。上記内部層の特定の領域は、適切なパターン形成法（例えば、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング））によって除去する。内部層の、特に、後に自己保護要素になる範囲内またはその範囲未満の領域を除去する。この自己保護要素は、例えば加速センサおよびジャイロスコープにおいて、一方向（ｚ方向）の振動を減少させるように機能する。さらに、内部層の、構造体層と接触するための導電領域の直上にある領域を除去する。この領域において、内部層の水平方向の寸法は、くぼみ（第１および第２のくぼみ）よりも大きい。このくぼみは、さらなるパターン形成工程において第１の基板に形成される。

次の接合工程において、構造体層を第１の基板に取り付ける。このとき、内部層を載せるときよりも正確に取り付ける。構造体層は、さらなる処理工程の後、部品の実動部品を含むことになる。接合工程（例えば「シリコン直接接合（ＳＦＢ）」）の後に、好ましい層厚にまで薄くする工程を行っても良い。適切なパターン形成方法（例えば、「高深度反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）」）の手段によって、くぼみを構造体層に形成する。このくぼみは、内部層または第１のくぼみまで達する。この方法においては、水平方向の溝によって電気的に絶縁された領域を形成することが可能である。この溝の最小幅は、ＤＲＩＥ法を行うのに用いる装置の最大縦横比および構造体層の厚さのような技術的なパラメータによって決定される。

さらに、例えばウエットケミカルエッチングまたはＤＲＩＥ法のような適切なパターン形成方法によって、くぼみ（第２のくぼみ）を第２の基板に形成する。接合工程によって、第１の基板、内部層および構造体層を含む複合体層と第２の基板とを揃えて接合する。第２の基板のくぼみを第１の複合体層の可動構造体または実動構造体の領域に配置する。この方法において、構造体層の特定の要素の機械的保護を達成するとともに、必要であれば所定の内圧をかけることも可能である。第２の基板を導電性材料または半導体材料により構成した場合、第２の基板表面には、例えば熱ＳｉＯ２のような接合可能な第２の絶縁層を予め備え付ける必要がある。これは電気的に独立した導電性領域間において回路をショートするのを避けるためである。

第２の接合工程の後、第１および第２の複合体層を含む全ての複合体層に適切にパターン形成する。このとき、例えばＤＲＩＥ法により、第１の基板の後部側面に対してパターン形成する。パターン形成の深さは、第１の基板の接触孔領域をくぼみまで拡張する。結果として、続く接触孔の金属化において、第１の基板の後部側面から接触孔領域にアクセス可能となる。同時に部品内部の気密な閉包を保証する。

最後に、例えばスパッタリングまたは気相堆積のような適切な金属化方法により、第１の基板の後部側面上の全ての領域を覆うように、全ての複合体を金属化する。この方法において、第１の基板と構造体層との間の絶縁された内部層の端部を後退させるために、金属層の端部を形成する。これにより、個々の電極（接触孔）と第１の基板表面の全ての金属化した領域とを電気的に絶縁し得る。

複合体全体の形成後に、第２の基板表面を全領域に渡って導電的にコーティングすることも可能である。この方法において、両方の基板を保護電極として利用する。個別に電気的に隔離した領域をワイヤ接合により接触結合させることができる。

本発明はさらに、マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品およびマイクロ光電子機械部品をさらに提供する。これらの部品は、
−第１の基板と、第１の基板表面の少なくとも一部を覆う第１の絶縁体層とを有する第１の複合体層と、
−第２の基板と、第２の基板表面の少なくとも一部を覆う第２の絶縁体層とを有する第２の複合体層とを有しており、
−第１の絶縁体層と第２の絶縁体層との間に、少なくとも部分的に導電性を有する構造体層を有し、部品の実動領域を含む構造体層の少なくとも一部が、第１および第２の複合体層によってぴったり気密に封止されるように、第１および第２の複合体層ならびに構造体層が配置されており、
-第１および／または第２の基板内に構造体層の導電性領域に接するための接触孔を備えている。

本発明はさらにマイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品およびマイクロ光電子機械部品を提供する。この部品は、
−第１の不伝導基板と、
−第２の不伝導基板とを有しており、
−第１および第２の基板の間に、少なくとも部分的に導電性を有する構造体層を有し、部品の実動領域を含む構造体層の少なくとも一部が、第１および第２の基板によってぴったり気密に封止されるように、第１および第２の基板ならびに構造体層が配置されており、
−第１および／または第２の基板内に構造体層の導電性領域に接するための接触孔を備えている。

本発明に係る部品は、本発明に係る製造方法によって製造し得る部品の改良にしたがって設計することが好ましい。

以下に例示する図面を参照した実施形態において、本発明をより詳細に説明する。図１〜１０は、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態の第１〜第１０の製造工程を示している。

図面において、同一または相互に対応する領域、部品ならびに部品群は、同一の参照数字によって特定される。

以下の図１〜１０を参照した実施形態において、本発明に係る製造方法の好ましい実施形態をより詳細に説明する。

図１に示す第１の製造工程１００において、パターン化された第１の絶縁体層３を、第１の基板２の表面１上に形成する。図２に示す第２の製造工程１０１において、第１のくぼみ４および第２のくぼみ５を、第１の基板２の表面１に形成する。これにより、第１のくぼみ４の幅Ｂ１が、第１のくぼみ４上の第１の絶縁体層３の切り落とし幅Ｂ２よりも狭くなる。そして、絶縁端部６が第１のくぼみ４に隣接する領域に生じる。一方、第１のくぼみ５の幅は、当該くぼみ５上にある第１の絶縁体層３の切り落とし幅に対応している。

第１の基板２と上記で得られた第１の絶縁体層３とを含む第１の複合体層は、構造体層７を有している。構造体層７は、図３に示す第３の製造工程１０２において取り付けられる。構造体層７は、第１の絶縁体層３の個々の領域上に支えられている。

図４に示す第４の製造工程１０３において、構造体層７の導電性領域９に電気的に接続された実動構造８を形成するように、構造体層７をパターン化する。導電性領域９は実動構造８の外側に隣接している。構造体層７の外部領域１０（いわば製造される部品の端部領域である小片端部）は、部品内部において、溝１１により導電性領域９から電気的に絶縁されている。

図５に示す第５の製造工程１０４において第２の基板１２、および第２の基板１２の表面１３上に取り付けられた第２の絶縁体層１４から、第２の複合体層を形成する。第２のくぼみ５’は、第２の基板１２の表面１３に形成されている。この第２のくぼみ５’の幅は実働構造８に対応している。

図６に示す第６の製造工程１０５において、第１の複合体層および第２の複合体層を、第２の絶縁体層１４と構造体層７とが隣接するように、互いに結合させる。第２のくぼみ５、５’をそれぞれ実動構造８の上下に配置する。

図７に示す第７の製造工程１０６において、第１のくぼみ４を露出させるように、第１のくぼみ４の底面の垂直方向の位置に対応する垂直方向の位置まで、第１の基板２の外部をエッチバックする。

図８に示す第８の製造工程１０７において、第１の基板２の表面に金属層１５を堆積させる。このとき、絶縁端部６の存在により、第１のくぼみ４内に堆積した金属層１５の一部は、他の金属層から電気的に隔離される。そして接触領域１６が第１のくぼみ４内に形成される。

図９に示す第９の製造工程１０８において、構造体層７から離れた方の第２の基板１２の表面に、金属層１７を堆積させる。金属層１５および金属層１７は、望ましくない電磁場から保護するための保護電極として機能する。金属層１５および金属層１７は、規定された共通の電位、または異なる電位で接続することができる。

次いで、単一化工程を行う。結果として得られた第１の基板２、第２の基板１２および構造体層７を含む複合体層、ならびに絶縁体層３、１４を、切り取り端部Ｓにおいて個々の部品に単一化する（図においては、複合体から抜粋した一部品のみを示す）。

図１０に示す第１０の製造工程１０９において、接触領域１６をボンディングワイヤ１８により接触結合させる。

第１および第２の基板２、１２を不伝導材料により構成する場合、次いで導電体層３、１４を除去する。

本発明によれば、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子部品、特に、同様の電気的接点を形成するために、ぴったり気密に封止された実動構造および領域を有する部品を製造するための方法として説明する。本発明に係る製造方法においては、ウエハレベルにおいて、構造体層の特定領域を、内圧を付加してぴったり気密に封止することが可能である。この内圧は、事実上任意に付加され得る。また、本発明の製造方法においては、外部妨害電磁場に対する保護のためのシールディングを生成する可能性が生じる。この外部妨害電磁場は他の電気的接点から電気的に絶縁されている。

本発明に係る製造方法は、適切な方法によりくぼみが形成され、当該くぼみの周りをセットバックする内部層により覆われた第１の基板を用いる。この内部層は、接合可能で電気的に絶縁されている。適切な接合方法によって、パターン化した、またはパターン化し得る構造体層を第１の基板に取り付ける。構造体層は、第１の基板のくぼみまたは内部層のくぼみのいずれかにまで達するくぼみを有している。さらに、第２の基板を、同様にくぼみをパターン化した表面を有するように生成し、順に第１の基板の構造体層に接合する。第１の基板の内部層から離れた表面は、第１の基板の反対側のくぼみまで達するようなくぼみを生成するようにパターン化する。

適切な方法によって、電気的に導電な層を、内部層から離れた方の第１の基板の表面上の全領域を覆うように取り付ける。電気的に絶縁可能なセットバック端部の場合、第１の基板上の接合可能な内部層を絶縁端部として機能させることができる。これにより、構造体層上の電気的に絶縁された領域のための接続点を、第１の基板の構造体層上のくぼみとともに生成する。第１の基板の内部層から離れた表面のパターン化方法によって、単一化工程のための目標破断個所となり得るくぼみを同時に生成する。

第１の基板の導電材料を絶縁するために、電気的に導電な接触孔の側壁を接触孔の底部から電気的に隔離させる絶縁端部を生成することが有利である。この接触孔は、部品の電極に（たいてい直接）結合している。

上述した説明から明白なように、本発明に係る製造方法は以下の利点を有している。

接触孔を第１の基板の裏面側から開口させ、構造体層を接合工程により取り付けている。接合工程は接合許容量を問題としない。構造体層の整列が接合工程に影響しないが、むしろ両側石版印刷に影響する場合、その許容量は接合工程の許容量よりも顕著に小さい。構造体層を基板に取り付ける前にパターン化する場合、この利点は省略される。

接触領域の金属化は、全ての接合処理の完了後まで行わない。その結果、例えば、４００℃以上の温度負荷量におけるシリコン直接接合（ＳＦＢ）を用いることが可能である。これにより構造体層のドーピングプロファイルを比較的高い温度に減じることが可能であり、構造体層内にドープされた実動領域を生じさせない。

接触孔は、ぴったり気密に封止する接合処理後まで開口しない。結果として、接合領域を拡大させることが可能であり、これにより接合処理を簡素化することが可能である。「接合領域」は、接合処理中に互いに接触する領域を意図していることが理解される。接合領域が拡大すると、接合対象（基板、ウエハ等）を保持する力が増大する。

本発明は、いずれかの（小型化された）部品を製造するための方法、特に、マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子部品を製造するための方法に適用可能である。このような部品として、加速度センサ、回転率センサ、温度センサ、光学結合部材等が挙げられる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims (16)

1. マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子機械部品のような部品を製造するための方法であって、
   第１の基板と、当該第１の基板の表面の少なくとも一部を覆う第１の絶縁体層と、当該第１の基板の当該表面に形成された第１のくぼみとを含む第１の複合体層を形成する工程と、
   第２の基板と、当該第２の基板表面の少なくとも一部を覆う第２の絶縁体層とを含む第２の複合体層を形成する工程と、
   少なくとも部分的に導電性の構造体層を、前記第１の複合体層における前記第１の絶縁体層の上であって、前記第１の基板における前記第１のくぼみが形成された部分の上に、取り付ける工程と、
   前記第１の複合体層に前記構造体層を取り付けた後、部品の実動構造を含む前記構造体層の少なくとも一部を、前記第１および第２の複合体層によってぴったり気密に封止するように、前記第１および第２の複合体層、ならびに前記構造体層を配置し、前記第２の絶縁体層が前記構造体層に隣接するように、前記第２の複合体層を前記構造体層に取り付ける工程と、
   前記構造体層に前記第２の複合体層を取り付けた後、前記構造体層の導電性を有する領域と接触するための接触孔を、前記第１の基板内における前記第１のくぼみの水平方向の位置と前記接触孔の水平方向の位置とが少なくとも部分的に対応する位置に形成する工程とを含み、
   前記第１のくぼみに直接隣接する第１の基板の表面領域は、前記第１の絶縁体層によって覆われていない、方法。
2. 前記実動構造を前記構造体層にパターン形成することによって形成し、前記構造体層を前記第１の複合体層に取り付ける前にパターン形成を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記構造体層を前記第１の複合体層に取り付ける前に、前記構造体層に面する第１および／または第２の基板の面に第２のくぼみを形成する工程を含み、前記第２のくぼみの水平方向の位置は、前記構造体層の前記実動構造の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応していることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記構造体層から離れた方の前記第１の基板の表面に第３のくぼみを形成する工程を包含し、前記第３のくぼみは目標破断個所であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記構造体層をパターン化する工程において、前記構造体層に溝を生成し、前記溝により、前記実動構造を前記構造体層の外部領域から電気的に絶縁することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１の基板の少なくとも一部を、前記第１のくぼみ底部の垂直方向の位置に対応する垂直方向の位置まで取り除くことによって、前記構造体層から離れた方の前記第１の基板の表面から生じる前記接触孔を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記接触孔を形成した後、前記構造体層から離れた方の前記第１の基板の表面に金属層を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第１〜第３のくぼみおよび／または前記構造体層をエッチング法によって形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第１の基板、前記第２の基板および前記構造体層は、同一の半導体材料により構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記半導体材料はシリコンであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記構造体層に構造体層のくぼみを形成する工程を包含し、前記構造体層のくぼみの水平方向の位置は、前記構造体層の実働構造の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記第１および／または第２の絶縁体層に絶縁体層のくぼみを形成する工程を包含し、前記絶縁体層のくぼみの水平方向の位置は、前記構造体層の前記実動構造の水平方向の位置に少なくとも部分的に対応していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記絶縁体層のくぼみは、動作中の前記実動構造の一部を停止させるように機能することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. マイクロ機械部品、マイクロ電子機械部品またはマイクロ光電子機械部品のような部品を製造するための方法であって、
    第１の不伝導基板の表面に第１のくぼみを形成する工程と、
    前記第１のくぼみを形成した後、前記第１の不伝導基板における前記第１のくぼみが形成されている領域の前記表面に、少なくとも部分的に導電性の構造体層を取り付ける工程と、
    前記第１の不伝導基板の前記表面に前記構造体層を取り付けた後、前記構造体層に第２の不伝導基板を取り付ける工程と、
    部品の実動構造を含む前記構造体層の少なくとも一部を、前記第１および第２の不伝導基板によってぴったり気密に封止するように、前記第１および第２の不伝導基板、ならびに前記構造体層を配置し、
    前記構造体層に前記第２の不伝導基板を取り付けた後、前記構造体層の導電性を有する領域と接触するための接触孔を、前記第１の不伝導基板における前記第１のくぼみの水平方向の位置と前記接触孔の水平方向の位置とが少なくとも部分的に対応する位置に形成する工程とを含み、
    前記第１のくぼみにおける、前記第１の不伝導基板の前記表面に近い側にある上部領域の水平方向の寸法が、当該第１のくぼみにおける、前記上部領域よりも前記第１の不伝導基板の前記表面から離れた側にある下部領域の水平方向の寸法よりも大きくなるように、前記第１のくぼみは階段形状を有するように形成する、方法。
15. 前記第１および第２の不伝導基板は、石英、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）またはＳＤ２、あるいはこれらの材料の複合体により構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１のくぼみの階段形状は、２段階のパターン形成工程によって形成されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。

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