JP2015147295A - デバイスを作る方法、半導体デバイス及び通気孔前駆構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の外側層内にビア35が提供され、前記ビアは前記層を介してウェハ固有の材料で作られる絶縁された電極、前記層を通して導電性を提供するために他の層を介して前記第1の外側層内の前記ビアに延びる電気的導電性のプラグ37と、前記選択された層において前記材料から前記プラグを絶縁するための前記他の層の少なくとも一つの選択層における前記導電性プラグを囲む絶縁エンクロージャとを備える。さらに、少なくとも一方向にて可動されるような、空洞の上方に設けられた可動部材を備えるマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイスに関する。前記デバイスは、本発明に係る層状構造物を有する。そのような層状MEMS構造物を形成する方法も提供される。
【選択図】図3e
Description
本発明の多くの具現化例が、図面を参照することによってここより説明されるであろう。
本発明は、一つの層状構造物内の所望の位置にて作動電極に、接地を含む電位を提供することが望まれるMEMSデバイスに関する。
プロジェクターにおけるマイクロミラー、ファイバー光学スイッチ、光学増幅器、ラウドスピーカ膜などのような偏向可能な構造物を備えるデバイスにおいて、望ましい特徴の一つは、前記構造物の偏向及び/又は平面平行動作を制御できることである。原理は、例えば、ファイバー光学スイッチ、光学増幅器及びラウドスピーカ要素などのいかなる偏向可能な構造物にも適用できるけれども、以下ではミラーを参照している。
製造プロセスにおいて、偏向可能なマイクロミラー及び/又はそのようなミラーのアレイは、一つのプロセスの一つの段階において、作動ミラー構造物が製造される前に、2つのウェハ(第1ウェハ及び第2ウェハ)が、制御された雰囲気、例えば真空にて、一緒に結合される。前記2つのウェハの一つ(第1ウェハ)は、そこにおいて偏向の間自由に動かされる偏向可能ミラーのため、第1ウェハ内に最終構造物において必要なスペースを提供するために形成されたくぼみを有する。前記第2ウェハ(適切にはSOIウェハ)は、前記くぼみを覆う蓋を提供する。
Claims (32)
- 層状のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物であって、
少なくとも3つの電気的に伝導性の層であって前記伝導性の層間に絶縁層が交互する層を備え、
第1の外側層の中のビアであり、前記第1の外側層を通してウェハ固有の材料により形成された絶縁されている伝導性の接続を備えるビアと、
他の層を介して延び、かつ前記第1の外側層内の前記ビアの中に、前記他の層を介して伝導性を提供するために延びる電気的に伝導性のあるプラグと、
前記他の外側層の少なくとも一つの選択された層内の前記ウェハ固有の材料から前記伝導性プラグを絶縁するために、前記少なくとも一つの選択された層内の前記伝導性プラグを囲む絶縁エンクロージャと、
をさらに備える層状のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。 - 前記伝導性プラグは、多結晶シリコン、不純物が注入されたシリコン、シリサイド又は金属である請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 絶縁エンクロージャが、前記エンクロージャが前記層において横方向に延び、それによって前記層において信号を横方向にルーティングするルーティング構造を形成するような、幾何学模様の配置を有する請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 前記プラグは、前記他の層の少なくとも一つにおいて囲む材料から非絶縁性とされる請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 3つの伝導性の層があり、前記絶縁エンクロージャは前記3つの層の一つに設けられる請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 4つの伝導性の層があり、前記絶縁エンクロージャは前記4つの層の2つに設けられる請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 一つの空洞が前記層の一つ以上内に形成される請求項1記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 前記空洞は、前記底部層に形成される請求項7記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物。
- 内部に形成された空洞を有する基板及び少なくとも一方向に可動する前記空洞の上方に設けられる少なくとも一つの可動部材を有するマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイスであって、
前記デバイスはさらに、前記部材の動きを引き起こすための各可動部材のための少なくとも一つの静電気作動電極を備え、
前記電極は前記基板を介して延びるビア構造物に接続され、そこでの電極とビア構造物の間の結合は、前記請求項1乃至8のいずれか一項に記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニック構造物によって提供されるマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。 - 前記可動部材は、ミラー、膜、発振器、マイクロスイッチ、共振器、及びカンチレバーよりなるグループから選択される請求項9又は10記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記可動部材は、前記基板に取り付けられた一部と前記空洞内にて自由に可能できる他の一部とを有するように懸架される請求項9又は10記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記可動部材は、ねじれアームにより前記基板に取り付けられる請求項1乃至11のいずれか一項記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記可動部材は、ジンバル構造物によって懸架される請求項9乃至12のいずれか一項記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記可動部材は、ヒンジ構造物によって前記基板上に設けられた垂直なポストに取り付けられ、さらにそこでは前記作動電極に電圧印加されたときに、前記ミラーに偏向を引き起こすミラーの下に作動電極が設けられる請求項10記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記ミラーは、ジンバル構造物の一部分であり、前記支持構造物上の前記電極に電圧が印加されるとき、ミラーの偏向が生じるように、前記ジンバル構造物の選択された部分上及び支持構造物のそれぞれに挿入介在される櫛形電極が設けられる請求項14記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記ミラーはヒンジによって周囲の支持構造物に取り付けられる請求項15記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記ヒンジは前記ミラー面の下方に設けられて前記ミラーの下に隠される請求項16記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。
- 前記ミラーはポストに取り付けられ、
前記ポストが前記ミラーの下方に設けられたヒンジ構造物に取り付けられることにより、前記ミラーが前記ヒンジ構造物を覆う請求項16記載のマイクロエレクトロニック及び/又はマイクロメカニックデバイス。 - 交互に伝導及び絶縁層を備え、さらに前記構造物における選択された層内の電気的信号又は電位を選択された箇所及び領域にルーティングするための電気的なフィードスルー構造物を備える層状MEMS構造物を形成する方法であって、
前記方法は、
ハンドル層においてビア構造物を有し、さらにビア構造物を介して絶縁埋め込み酸化物層に延びる第1のSOIウェハを提供するステップと、
第2のウェハを提供するステップと、
前記第1及び第2のウェハを結合するステップと、
前記第2のウェハを薄くするステップと、
前記2つの層のいずれかのデバイス層における、閉じたループ内に走る溝形状内に絶縁構造物を形成するステップであり、前記閉じたループ内の材料は前記2つの層が一緒に結合されるときに前記ビア構造物を少なくとも部分的にオーバーラップするステップと、
前記結合された2つのウェハのデバイス層を介してホールを形成するステップであり、前記ホールは前記ビア構造物内に延び、さらに伝導性材料、適切な多結晶シリコンにて、電気的接続を提供するために、前記ホールを埋めるステップと
を備える方法。 - 前記第2のウェハはSOIウェハであり、さらに前記第2のウェハを薄くするステップは、前記第2のSOIウェハのハンドル層を除去するステップを含む請求項19記載の方法。
- 前記溝は少なくとも部分的に絶縁材料で埋められている請求項20記載の方法。
- デバイスにおいて空洞の上方に設けられた可動マイクロエレメントを有する前記デバイスを製造する方法であって、
少なくとも一つの可動エレメント及び前記エレメント用の少なくとも一つのヒンジと、前記マイクロエレメントの動きを引き起こすための作動電極とを備え、前記電極は前記請求項20又は21に記載された方法によって形成されるルーティング構造物と結合され、前記方法は、
マイクロエレメントが所望の位置から周囲の構造物と接触することなく静止位置から偏向されるのが可能とされるマイクロエレメントのための十分な空間を提供するために、そこに形成される空洞を有する、第1のウェハと、さらにそこにて閉じたループが前記ウェハの間に形成されるように、前記マイクロエレメントが続いて形成される第2のウェハとを結合するステップと、
i)前記マイクロエレメント、及び
ii)前記ヒンジ構造物
を画定するためのマスク構造物を提供するステップと、
前記通気ホールが、前記マイクロエレメント及びヒンジが仕上げられる前に、開口するように、前記マスク構造物を介してエッチングするステップと
を備える方法。 - さらに、前記空洞及び周囲の雰囲気との間の圧力を等しくするのを可能とするために前記第2のウェハにおいて通気孔を画定するためのマスク構造物を提供するステップとを備える請求項22記載の方法。
- 前記第2のウェハにおける空洞の形成において第1のエッチングステップにて通気孔前駆構造物が提供され、さらに前記ミラー及びヒンジが仕上げられる前に、前記第2のエッチングが前記通気ホールを開口するように、前記ミラー及びヒンジを形成するために第2のエッチングステップを提供する請求項22記載の方法。
- 前記通気孔前駆構造物は、前記エッチングの速度が、前記ミラー及びヒンジ構造物を作るための溝エッチング速度よりも高くなる程度に大きく形成される請求項22記載の方法。
- 交互に伝導及び絶縁層を備え、さらに前記構造物における選択された層内の電気的信号又は電位を選択された箇所及び領域にルーティングするための電気的なフィードスルー構造物を備える層状MEMS構造物を形成する方法であって、
前記方法は、
ハンドル層においてビア構造物を有し、さらにビア構造物を介して絶縁埋め込み酸化物層に延びる第1のSOIウェハを提供するステップと、
第2のウェハを提供するステップと、
前記第1及び第2のウェハを結合するステップと、
前記第2のウェハを薄くするステップと、
前記2つの層のいずれかのデバイス層における、閉じたループ内に走る溝形状内に絶縁構造物を形成するステップであり、前記閉じたループ内の材料は前記2つの層が一緒に結合されるときに前記ビア構造物を少なくとも部分的にオーバーラップするステップと、
前記結合された2つのウェハのデバイス層を介してホールを形成するステップであり、前記ホールは前記ビア構造物内に延び、さらに伝導性材料、適切な多結晶シリコンにて、電気的接続を提供するために、前記ホールを埋めるステップと
を備える方法。 - 前記第2のウァハはSOIウェハであり、前記第2のウェハを薄くするステップは、前記第2のSOIウェハの前記ハンドル層を除去するステップとを備える請求項26記載の方法。
- 前記溝は少なくとも部分的に絶縁材料が埋められている請求項26記載の方法。
- 層状MEMS構造物であって、
交互の電極及び絶縁層を備え、
第1の外側層内のビア構造物と、
前記層を介して伝導性を提供するため、他の層を介し、前記ビア構造物に延びる、好ましくは多結晶シリコンの伝導性プラグと、
前記選択された層の前記バルクから前記プラグを絶縁するように前記他の層の少なくとも一つの選択された層にて前記伝導性プラグを囲む絶縁エンクロージャと
をさらに備える層状MEMS構造物。 - 前記多結晶シリコンは不純物が加えられている請求項29記載の層状MEMS構造物。
- 前記絶縁エンクロージャは、絶縁材料が埋められた又は埋められてない溝である請求項29記載の層状MEMS構造物。
- 前記他の層の両方に絶縁エンクロージャを提供し、さらに少なくとも一つの絶縁エンクロージャは、前記層内の距離を越えて信号又は適用される電位のルーティングを提供するように前記層内の延設された領域を囲む請求項29記載の層状MEMS構造物。
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