JP2012517913A - 統合したビアとスペーサを設けたmemsデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2009年2月25日に出願された米国特許出願第12/392,947号の優先権の恩典を請求するものであり、その開示の全体は本願明細書中に参照により組み込まれている。
第1実施形態によれば、上方層と下方層との間に挟まれた絶縁層を設けている底部基板の下方層を貫通して、1つまたは複数の導電性ビアを形成する。各ビアは下方層から電気的に絶縁されている。ビアは、これに対応する、下方層の後面に形成された1つまたは複数の電気接触部と電気接続する。1つまたは複数のビアの上に重なっている1つまたは複数の上方層を選択的に除去して、1つまたは複数のデバイスキャビティを形成する。底部基板にデバイス層を接合する。デバイス層から1つまたは複数のデバイスが形成される。各デバイスはデバイスキャビティの対応する1つの上に重なる。また、各デバイスは、デバイス層から形成された1つまたは複数の対応するヒンジによって、デバイス層の他の部分に接続している。デバイスの各々はビアから電気的に絶縁されている。
また、第1実施形態のいくつかのバージョンにおいて、デバイスは、デバイスとヒンジを形成するためにデバイス層の選択した部分を除去することによって形成される。
第1実施形態のいくつかのバージョンにおいて、キャビティを形成することは、上方層の選択した部分を除去している最中に下方層の後面を保護するステップを含む。
第2実施形態のいくつかのバージョンでは、ミラー層の選択した部分を除去して、デバイスとヒンジを形成している。
第2実施形態のいくつかのバージョンでは、1つまたは複数のデバイスキャビティの中に1つまたは複数のデバイス電極を形成できる。各デバイス電極は、対応する1つまたは複数のビアと電気的に接続することができる。このようなバージョンでは、デバイス電極を、1つまたは複数のキャビティを形成するために上方層の1つまたは複数の部分を除去して露出した、絶縁層の1つまたは複数の部分の上に形成することができる。
本発明の実施形態では、スルーウェーハ相互接続部を、MEMSデバイスの正確スペーサ層となる底部基板と統合することができる。本明細書では、スペーサ層を時に「スルーウェーハ相互接続部を設けたスペーサ(STW)」と称することがある。
図5〜図19は、本発明の一実施形態によるMEMSデバイスの実施可能な一連の製造作業を、例を通して、また限定することなく説明する。図5〜図19では、寸法は一定の比率の尺度で描かれていない点に注意する。特に、層厚と層幅については、関連概念を例証するため、目に見えるように描かれている。図5〜図19に示す例では、1xNアレイは、簡略化および明瞭化を目的として描写されている。当業者は、本発明の実施形態がIxN構成に限定されないことを理解するであろう。
Claims (19)
- マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS)デバイスの製造方法であって、
(a)上方層と下方層とに挟まれた絶縁層を有する底部基板の下方層を貫通する1つまたは複数の導電性ビアを形成する形成ステップであって、前記ビアの各々は前記下方層から電気的に絶縁されている、形成ステップと、
(b)前記ビアを、これに対応する、前記下方層の後面上に形成された1つまたは複数の電気接触部と電気的に接続させるステップと、
(c)1つまたは複数のデバイスキャビティを形成するために、前記1つまたは複数のビアの上に重ねた前記上方層の1つまたは複数の部分を選択的に除去するステップと、
(d)デバイス層を前記底部基板と接合するステップと、
(e)前記デバイス層から1つまたは複数のデバイスを形成する形成ステップであって、前記1つまたは複数のデバイスの各々は対応する1つまたは複数のキャビティの上に重なっており、前記1つまたは複数のデバイスの各々は、1つまたは複数の対応するヒンジによって、前記デバイス層の残りの部分に接続され、前記ヒンジの各々は前記デバイス層から形成され、かつ、前記1つまたは複数のデバイスの各々は前記1つまたは複数のビアから電気的に絶縁されている、形成ステップと、
を含む、方法。 - 前記(c)の後および前記(b)の前に、前記1つまたは複数のデバイスキャビティの中に1つまたは複数のデバイス電極を形成する形成ステップであって、前記デバイス電極の各々は前記1つまたは複数のビアの対応する1つと電気的に接続している、形成ステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のデバイス電極は、前記上方層の前記1つまたは複数の部分の除去によって露出した前記絶縁層の1つまたは複数の部分の上に形成されている、請求項2に記載の方法。
- 前記底部基板はシリコン・オン・インシュレータ基板である、請求項1に記載の方法。
- 前記(e)は、前記1つまたは複数のデバイスおよび1つまたは複数のヒンジを形成するために、前記デバイス層の選択した部分を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のデバイスは、1つまたは複数のミラーを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記(c)は、前記上方層の選択した部分の除去時に、前記下方層の後面を保護するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記デバイス層は、前記デバイス層と追加の層との間に挟まれた絶縁体層を有する頂部基板の層である、請求項1に記載の方法。
- 前記(e)の前に、前記追加の層を除去するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記(d)は高温接合工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記(d)の後に、前記下方層の後面上に形成した前記電気接触部の上に導電性接合材料を堆積するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記(d)は低温接合工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記(d)の前に、前記下方層の後面上に形成した前記電気接触部の上に導電性接合材料を堆積するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS)デバイスであって、
(a)上方層と下方層との間に挟まれた絶縁層を有する底部基板であって、前記上方層の1つまたは複数の部分は、1つまたは複数のデバイスキャビティを形成するために選択的に除去されている、底部基板と、
(b)前記1つまたは複数のキャビティの下に位置する場所に、前記下方層を貫通して形成された1つまたは複数の導電性ビアであって、前記ビアの各々は前記下方層から電気的に絶縁されている、導電性ビアと、
(c)前記下方層の後面上に形成された1つまたは複数の電気接触部であって、前記1つまたは複数の電気接触部の各々は、前記1つまたは複数の導電性ビアの対応する1つと電気的に接続している、電気接触部と、
(d) 前記底部基板と接合したデバイス層と、
(e)前記デバイス層から形成された1つまたは複数のデバイスであって、
前記1つまたは複数のデバイスの各々は、前記1つまたは複数のデバイスキャビティの対応する1つの上に重なっており、前記1つまたは複数のデバイスの各々は、1つまたは複数の対応するヒンジによって、前記デバイス層の残りの部分に接続しており、かつ前記ヒンジの各々は前記デバイス層から形成されている、デバイスと、
を含む、MEMSデバイス。 - 前記底部基板はシリコン・オン・インシュレータ基板である、請求項14に記載のデバイス。
- 前記1つまたは複数のデバイスおよび1つまたは複数のヒンジを形成するために、前記デバイス層の選択した部分は除去されている、請求項14に記載のデバイス。
- 前記1つまたは複数のデバイスは1つまたは複数のミラーを含む、請求項14に記載のデバイス。
- 前記1つまたは複数のデバイスキャビティの中に形成された1つまたは複数のデバイス電極であって、前記デバイス電極の各々は、前記1つまたは複数のビアの対応する1つと電気的に接続している電極をさらに含む、請求項14に記載のデバイス。
- 前記1つまたは複数のデバイス電極は、前記上方層の1つまたは複数の部分を除去することによって露出した前記絶縁層の1つまたは複数の部分の上に形成されている、請求項18に記載のデバイス。
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