JP2015500486A5 - - Google Patents

Claims (15)

1. マグネトメータであって、
   頂部表面と底部表面とを有し、光を受信して変調するように構成される蒸気セルダイであって、蒸気キャビティを有し、前記蒸気キャビティ内に密閉するように封印される気体を収容する、前記蒸気セルダイと、
   頂部表面と底部表面とを有するベースダイであって、前記ベースダイの前記頂部表面が前記蒸気セルダイの前記底部表面に結合され、前記ベースダイが光ビームを提供するレーザ光源を含むように構成され、光ビーム出力の縦軸がフォトダイオードと前記蒸気キャビティとに垂直に一直線上に揃えられる、前記ベースダイと、
   頂部表面と底部表面とを有するフォト検出ダイであって、前記フォト検出ダイの前記底部表面が前記蒸気セルダイの前記頂部表面に結合され、変調された光を受信するように構成されてその後に受信光の振幅を示す光信号を発生するフォトダイオードを有する、前記フォト検出ダイと、
   を含み、
   前記蒸気セルダイが、
   頂部表面と底部表面とを有する下側透明構造であって、前記下側透明構造の前記底部表面が前記下側透明構造の前記底部表面から延びる開口を有する、前記下側透明構造と、
   頂部表面と底部表面とを有する蒸気セル構造であって、前記蒸気セル構造の前記底部表面が前記下側透明構造の前記頂部表面の一部に接合され、前記下側透明構造の前記頂部表面が前記蒸気キャビティの底部表面を形成し、前記蒸気キャビティの垂直なサイドウォール表面を実質的に形成するように前記蒸気キャビティが前記蒸気セル構造を介して完全に延びる、前記蒸気セル構造と、
   頂部表面と底部表面とを有する上側透明構造であって、前記上側透明構造の前記底部表面の一部が前記蒸気セル構造の前記頂部表面に接合され、前記上側透明構造の前記底部表面が前記蒸気キャビティの頂部表面を形成する、前記上側透明構造と、
   を更に含み、
   前記上側透明構造が、
   複数のボンドパッド領域を含み、前記上側透明構造の前記頂部表面に接する、複数の金属トレースと、
   前記上側透明構造の前記頂部表面と前記金属トレースとに接し、非導電性で水分耐性であり、前記複数のボンドパッド領域を露出する複数の開口を有する、パッシベーション層と、
   を更に含む、マグネトメータ。
2. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記蒸気セルダイ内の前記気体が、窒素と、ルビジウムＲｂ又はセシウムＣｓのグループから選択されたアルカリ原子との混合物である、マグネトメータ。
3. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記蒸気セルダイが前記蒸気セル構造に接する複数の加熱器ストリップを含み、前記加熱器ストリップが前記加熱器ストリップに流れる電流により発生される磁場を最小化するように構成される、マグネトメータ。
4. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記下側透明構造が、
   前記下側透明構造内の前記開口の前記頂部表面に取り付けられる光学パッケージを更に含み、
   前記光学パッケージが、前記ベースダイ内の前記レーザー光源から受信した光に応答して環状に偏光された光を出力するように構成され、前記光学パッケージが、減衰器と線形偏光器と４分の１波長板環状偏光器とを含む、マグネトメータ。
5. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記蒸気セルダイが、前記蒸気セル構造に接して前記蒸気キャビティに隣接して横たわる温度センサストリップを有し、前記温度センサストリップが、前記温度センサストリップを介して流れる電流により発生される磁場を最小化するように構成される、マグネトメータ。
6. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記下側透明構造が、
   ガラス層と、
   前記ガラス層に接する４分の１波長プレート材料の層と、
   前記４分の１波長プレート材料に接する偏光器材料の層と、
   前記偏光器材料の層に接する減衰器材料の層と、
   を含む、マグネトメータ。
7. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記ベースダイが、
   頂部表面と底部表面とを有する半導体基板であって、前記頂部表面が垂直キャビティ表面放射レーザＶＣＳＥＬ開口とダイ開口とを有し、各開口が前記半導体基板の前記頂部表面から前記半導体基板の中に延び、前記ＶＣＳＥＬ及びダイ開口の各々が底部表面とサイドウォール表面とを有する、前記半導体基板と、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接する加熱器であって、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接する絶縁層と、
   前記絶縁層の頂部表面に接する非ドープポリシリコンと、
   を含み、
   前記加熱器を介して流れる電流により発生される磁場を最小化するように構成される、前記加熱器と、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接し、ダイオードを用いて実装される温度センサであって、ダイオード電流が前記ダイオードの温度に応答して変化するように構成される、前記温度センサと、
   前記ＶＣＳＥＬ開口の前記底部表面に取り付けられ、前記半導体基板の前記頂部表面から垂直に上方に延びるレーザ光を提供するように構成されるＶＣＳＥＬと、
   前記ダイ開口の前記底部表面に取り付けられ、前記加熱器を介して流れる電流を制御し、前記温度センサの温度の出力を検出し、前記ＶＣＳＥＬを制御する、集積回路と、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接する相互接続と、
   を更に含み、
   前記相互接続が、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接し、前記ＶＣＳＥＬのレーザ光出力を露出する前記ＶＣＳＥＬ上に位置する亜気候を有する非導電性構造と、
   前記加熱器と前記温度センサと前記ＶＣＳＥＬと前記集積回路との電気的接触を形成するために前記非導電性構造を介して延びる複数のコンタクトと、
   前記非導電性構造上に横たわって前記複数のコンタクトに接する金属構造であって、前記加熱器と前記温度センサと前記ＶＣＳＥＬと前記集積回路とを相互接続し、複数のパッドを含む、前記金属構造と、
   前記非導電性構造と前記金属構造とを覆うパッシベーション層であって、電気的接続のために前記複数のパッドを露出する複数の開口を含み、前記ＶＣＳＥＬの前記レーザ光出力を露出する開口を含む、前記パッシベーション層と、
   を更に含む、マグネトメータ。
8. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記フォト検出ダイが、
   頂部表面と底部表面とを有するｐ−型単結晶半導体基板と、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接するフォトダイオードであって、
   前記半導体基板に接するｐ−ウェルと、
   前記ｐ−ウェルに接するｎ−領域と、
   前記ｐ−ウェルに接するｐ＋コンタクト領域と、
   前記ｎ−領域に接するｎ＋コンタクト領域と、
   を含み、前記ｐ−ウェルが、前記ｐ−半導体基板の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有する、前記フォトダイオードと、
   前記半導体基板内の前記半導体基板上に形成される複数の回路要素であって、トランジスタと抵抗器とキャパシタとダイオードとを含み、光信号を発生するために前記フォトダイオードを制御して前記フォトダイオードに対する信号を増幅する電子回路を形成するように構成される、前記複数の回路要素と、
   前記半導体基板の前記頂部表面と前記複数の回路要素とに接する相互接続構造と、
   を更に含み、
   前記相互接続構造が、
   前記半導体基板の前記頂部表面に接し、複数のコンタクト開口を含む非導電性構造であって、前記コンタクト開口が前記非導電性構造を介して延びる、前記非導電性構造と、
   前記フォトダイオードの前記ｐ＋領域及びｎ＋領域と前記回路要素の導電性領域との電気的接続を形成するために前記非導電性構造内の前記複数のコンタクト開口を介して延びる複数のコンタクトと、
   前記非導電性構造上に横たわって前記複数のコンタクトに接する複数の金属構造であって、複数のパッドを含む、前記複数の金属構造と、
   前記非導電性構造と前記複数の金属構造とを覆うパッシベーション層であって、前記パッシベーション層が非導電性で水分耐性であり、前記パッシベーション層が前記複数の金属構造上に含まれる前記複数のパッドを露出する複数の開口を有する、前記パッシベーション層と、
   を更に含む、マグネトメータ。
9. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
   前記蒸気セルダイの透明構造がナトリウムイオン不純物を含むガラス内に実装され、前記ナトリウムイオン不純物が単結晶シリコンに対する陽極接合に適する前記ガラスを作るために含まれる、マグネトメータ。
10. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
    前記蒸気セルダイが、前記蒸気セルダイの前記頂部表面上のパッシベーション層と前フォト検出ダイの前記頂部表面上のパッシベーション層とに接する透明エポキシで前記フォト検出ダイに取り付けられ、複数の半田ボールが前記フォト検出ダイの金属構造を前記蒸気セルダイのボンドパッド構造に電気的に結合するように構成される、マグネトメータ。
11. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
    前記蒸気セルダイが、前記ベースダイの前記頂部表面上のパッシベーション層と開口を囲む前記蒸気セルダイの前記底部表面の一部とに接する従来のグルー又はダイ取り付け接着剤を用いて前記ベースダイに取り付けられる、マグネトメータ。
12. 請求項１に記載のマグネトメータであって、
    前記蒸気セル構造が０．７１５から１ｍｍの間の厚さのｐ−型単結晶シリコンで構成される、マグネトメータ。
13. 請求項１２に記載のマグネトメータであって、
    前記蒸気セル構造の前記頂部表面の部分が、抵抗加熱器ストリップと抵抗温度センサストリップとを形成するためにｎ＋不純物を用いて実装される、マグネトメータ。
14. 請求項１３に記載のマグネトメータであって、
    ボンドパッド構造が前記加熱器ストリップと前記温度センサストリップとの各々の端部に接してその上に横たわるように形成される、マグネトメータ。
15. 請求項１３に記載のマグネトメータであって、
    前記蒸気キャビティがおよそ１ｍｍの幅を有する、マグネトメータ。