JP2016523729A5 - - Google Patents

Claims (30)

1. ３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、
   ＭＥＭＳ構造体を含む電気伝導性のＭＥＭＳウエハであって、第１の側部および第２の側部を有するＭＥＭＳウエハと、
   内側上部キャップ側部および外側上部キャップ側部を有する電気伝導性の上部キャップウエハであって、前記内側上部キャップ側部は、前記ＭＥＭＳウエハの前記第１の側部に結合されており、前記外側上部キャップ側部は、前記上部キャップウエハ上又は上方に電気接点を有している、上部キャップウエハと、
   内側底部キャップ側部および外側底部キャップ側部を有する電気伝導性の底部キャップウエハであって、前記ＭＥＭＳウエハ、前記上部キャップウエハ、および前記底部キャップウエハが、前記ＭＥＭＳ構造体を収容するためのキャビティを画定するように、前記内側底部キャップ側部が、前記ＭＥＭＳウエハの前記第２の側部に結合されている、底部キャップウエハと、
   絶縁された伝導経路であって、前記底部キャップウエハから、前記ＭＥＭＳウエハおよび前記上部キャップウエハを通って、前記電気接点へ延在し、これにより、前記底部キャップウエハ内に延在する絶縁された伝導経路の部分から前記上部キャップウエハ上又は上方の前記電気接点へ電気信号を伝導するように機能する伝導経路と、
   を備える、３次元ＭＥＭＳデバイス。
2. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記絶縁された伝導経路のうちの少なくとも１つが、対応する上部キャップウエハ、ＭＥＭＳウエハ、または底部キャップウエハの全体厚さを通って延在するチャネルによって形成される部分を含む、３次元ＭＥＭＳデバイス（１０）。
3. 請求項２に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記チャネルが、絶縁材料でコーティングされた側壁部を有しており、前記チャネルの内側は、伝導性材料で充填されている、３次元ＭＥＭＳデバイス（１０）。
4. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記絶縁された伝導経路のうちの少なくとも１つが、伝導性ウエハプラグを取り囲むトレンチによって形成される部分を含む、３次元ＭＥＭＳデバイス。
5. 請求項４に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記トレンチが、絶縁材料で充填されている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
6. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記絶縁された伝導経路が、上部キャップウエハチャネル、ＭＥＭＳウエハチャネル、および底部キャップウエハチャネルをそれぞれ含み、前記チャネルは、前記上部キャップウエハチャネルとＭＥＭＳウエハチャネルとの間の第１ウェハインターフェース、及び、前記ＭＥＭＳウエハチャネルと前記底部キャップウエハチャネルとの間の第２ウェハインターフェースにおいて整合させられている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
7. 請求項６に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記絶縁された伝導経路のうちの少なくとも１つに関して、前記上部キャップウエハチャネルおよび前記底部キャップウエハチャネルが、それぞれ、ＴＳＶを含む、３次元ＭＥＭＳデバイス。
8. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記上部キャップウエハの上の前記電気接点のうちの少なくとも１つが、外部電位に接続可能であり、対応する前記絶縁された伝導経路は、前記デバイスの周辺に位置付けされているケース経路である、３次元ＭＥＭＳデバイス。
9. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記底部キャップウエハの前記外側底部キャップ側部が、電気接点を有しており、前記絶縁された伝導経路のうちの少なくとも１つが、前記上部キャップウエハの上の前記電気接点のうちの１つから前記底部キャップウエハの上の前記電気接点のうちの１つへ延在するデバイスフィードスルーである、３次元ＭＥＭＳデバイス。
10. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記底部キャップウエハが、底部キャップ電極を含み、前記絶縁された伝導経路のうちのいくつかが、前記底部キャップ電極と前記上部キャップウエハの上の対応する電気接点との間で電気信号を送信するために、前記底部キャップ電極にそれぞれ接続されている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
11. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳウエハおよび前記上部キャップウエハを通って延在する少なくとも１つの追加的な絶縁された伝導経路を含み、前記少なくとも１つの追加的な絶縁された伝導経路は、前記ＭＥＭＳ構造体と前記電気接点のうちの１つとの間で電気信号を伝送するために、前記上部キャップウエハの上の前記電気接点のうちの前記１つに前記ＭＥＭＳ構造体を接続している、３次元ＭＥＭＳデバイス。
12. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳウエハが、ハンドル層からデバイス層を分離する絶縁層を備えるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハであり、前記絶縁された伝導経路は、それぞれのＳＯＩ伝導性シャントを含み、前記それぞれのＳＯＩ伝導性シャントは、前記デバイス層および前記ハンドル層を電気的に接続する、３次元ＭＥＭＳデバイス。
13. 請求項１２に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記ＭＥＭＳ構造体が、前記デバイス層および前記ハンドル層の両方の中でパターニングされている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
14. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記上部キャップウエハが、上部キャップ電極を含み、前記ＭＥＭＳデバイスが、他の追加的な絶縁された伝導経路を含み、前記他の追加的な絶縁された伝導経路は、前記上部キャップ電極と前記上部キャップウエハの上の対応する電気接点との間で電気信号を送信するために、前記上部キャップ電極と前記上部キャップウエハの上の対応する電気接点との間で、前記上部キャップウエハを通ってそれぞれ延在している、３次元ＭＥＭＳデバイス（１０）。
15. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、キャップ絶縁層を含み、前記キャップ絶縁層は、前記上部キャップウエハの前記外側上部キャップ側部および前記底部キャップウエハの外側底部キャップ側部のうちの少なくとも１つの上に堆積させられている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
16. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記上部キャップウエハ、前記ＭＥＭＳウエハ、および前記底部キャップウエハが、シリコン半導体から作製されており、前記上部キャップウエハと、前記ＭＥＭＳウエハと、任意選択で前記底部キャップウエハとが伝導性接合によって接合されている、３次元ＭＥＭＳデバイス。
17. 請求項１に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、前記キャビティが、密封されており、真空下であるか、または、流体を含有する、３次元ＭＥＭＳデバイス。
18. ３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、
    第１キャップウエハの内側側部及び第２キャップウエハの内側側部上に、絶縁された伝導性キャップウエハチャネルを形成するステップと、
    ＭＥＭＳウエハの第１の側部において、ＭＥＭＳ構造体の第１の部分、および絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの部分をパターニングするステップと、
    前記第１キャップウエハの前記絶縁された伝導性キャップウエハチャネルを、前記絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの前記部分と整合させることによって、前記パターニングされた前記ＭＥＭＳウエハの前記第１の側部を、前記第１キャップウエハの前記内側側部に結合するステップと、
    前記ＭＥＭＳウエハの第２の側部において、前記ＭＥＭＳ構造体の第２の部分、および前記絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの更なる部分をパターニングするステップと、
    前記第２キャップウエハの前記絶縁された伝導性キャップチャネルが、前記絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの前記更なる部分と整合するように、前記パターニングされたＭＥＭＳウエハの前記第２の側部を、前記第２キャップウエハの前記内側側部に結合するステップであって、それによって、前記第２キャップウエハ内から前記ＭＥＭＳウエハおよび前記第１キャップウエハを通って延在する絶縁された伝導経路を形成するステップと、
    前記絶縁された伝導経路を露出させるために、前記第１キャップウエハの外側端部の一部および第２キャップウエハの外側側部の一部を除去するステップと
    を含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
19. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、
    前記形成するステップが、
    前記第１キャップウエハおよび前記第２キャップウエハの前記内側側部上にトレンチをパターニングするステップであって、前記トレンチは、前記第１キャップウエハおよび前記第２キャップウエハを通って部分的にだけ延在している、ステップと、
    前記トレンチを絶縁材料で充填するステップと、
    を含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
20. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記形成するステップが、前記第１キャップウエハ内に凹部をパターニングして、前記ＭＥＭＳ構造体を収容するためのキャビティの一部を形成するステップであって、前記第１キャップウエハが上部キャップウエハを有するステップを含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
21. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記形成するステップが、キャップ電極および／またはリードを形成するために、第１キャップウエハ及び第２キャップウエハ上にトレンチをパターニングし、前記トレンチを充填するステップを含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
22. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、
    前記ＭＥＭＳウエハが、ハンドル層からデバイス層を分離する絶縁層を備えるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハであり、
    前記第１部分をパターニングするステップが、前記デバイス層および前記絶縁層を通してＳＯＩ伝導性シャントを形成するステップを含み、更に、前記絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの前記更なる部分を形成するために、１又は複数の前記ＳＯＩ伝導性シャントを取り囲むトレンチをエッチングするステップを含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
23. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記第１の部分を形成するステップが、ＭＥＭＳ電極および／またはリードを形成するために、前記ＭＥＭＳウエハの第１の側部上にトレンチをエッチングするステップを含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
24. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、
    前記結合するステップが、伝導性接合によって、上部キャップウエハを前記ＭＥＭＳウエハの前記第１の側部に接合するステップを含み、
    前記更なる結合するステップが、伝導性接合によって、底部キャップウエハを前記ＭＥＭＳウエハの前記第２の側部に接合するステップを含み、
    前記伝導性接合が、接着層またはフュージョンボンディングを含む、
    む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
25. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記第２の部分をパターニングするステップが、前記ＭＥＭＳ構造体の更なる部分を形成するために、および、前記絶縁された伝導性ＭＥＭＳウエハチャネルの伝導性ウエハプラグ部を形成するために、前記ＭＥＭＳウエハの前記第２の側部にトレンチをエッチングするステップを含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
26. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記除去するステップが、上部キャップウエハを有する前記第１キャップウエハおよび底部キャップウエハを有する前記第２キャップウエハの前記外側側部を研削および研磨するステップを含み、
    前記除去するステップが、前記上部キャップウエハ及び前記底部キャップウエハの前記外側側部を、キャップ絶縁層によって電気的に不動態化するステップを含む、
    ３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
27. 請求項１８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、上部キャップウエハを有する前記第１キャップウエハの前記外側側部の上に前記絶縁された伝導経路に接続される電気接点を形成するステップを更に含み、前記絶縁された伝導経路が、底部キャップウエハを有する前記第２キャップウエハから前記上部キャップウエハの上の前記電気接点へ電気信号を転送することが可能である、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
28. 請求項２７に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、前記電気接点を形成するステップが、前記底部キャップウエハの外側側部の上に前記絶縁された伝導経路の１又は複数に接続される電気接点を形成するステップをさらに含み、前記底部キャップウエハの上の前記電気接点へ電気信号を転送することを可能にする、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
29. 請求項２８に記載の３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法において、
    前記前記電気接点を形成するステップが、
    上部及び／又は底部キャップウエハの外側側部の上のキャップ絶縁層の中に、前記絶縁された伝導性キャップウエハチャネルに一致する開口部を形成するステップと、
    前記キャップ絶縁層の上に金属層を適用し、電気的なリードおよび結合パッドを形成するように前記金属層をパターニングするステップと、
    前記電気的なリードおよび前記結合パッドを覆って不動態化膜を適用し、前記結合パッドを覆う前記不動態化膜に開口部を生成させるステップと、
    を含む、３次元ＭＥＭＳデバイスを製造するための方法。
30. ３次元ＭＥＭＳデバイスにおいて、
    ＭＥＭＳ構造体を含む電気伝導性のＭＥＭＳウエハであって、第１の側部および第２の側部を有するＭＥＭＳウエハと、
    内側上部キャップ側部および外側上部キャップ側部を有する電気伝導性の上部キャップウエハであって、前記内側上部キャップ側部は、前記ＭＥＭＳウエハの前記第１の側部に結合されており、前記外側上部キャップ側部は電気接点を有している、上部キャップウエハと、
    内側底部キャップ側部および外側底部キャップ側部を有する電気伝導性の底部キャップウエハであって、前記ＭＥＭＳウエハ、前記上部キャップウエハ、および前記底部キャップウエハが、前記ＭＥＭＳ構造体を収容するためのキャビティを画定するように、前記内側底部キャップ側部が、前記ＭＥＭＳウエハの前記第２の側部に結合されている、底部キャップウエハと、
    前記底部キャップウエハから、前記ＭＥＭＳウエハおよび前記上部キャップウエハを通って、前記それぞれの電気接点へ延在する絶縁された伝導経路であって、前記底部キャップウエハ内に延在する絶縁された伝導経路の部分から前記上部キャップウエハ上の前記電気接点へ電気信号を伝導するように機能する伝導経路と、
    を備え、
    前記絶縁された伝導経路の少なくとも１つが、上部キャップウエハチャネル、ＭＥＭＳウエハチャネル、および底部キャップウエハチャネルを含み、前記チャネルは、前記上部キャップウエハチャネルとＭＥＭＳウエハチャネルとの間の第１ウェハインターフェース、及び、前記ＭＥＭＳウエハチャネルと前記底部キャップウエハチャネルとの間の第２ウェハインターフェースにおいて整合させられている、
    ３次元ＭＥＭＳデバイス。