JP5502465B2 - 異なる内圧及び/又は異なるガス組成物を有する空間部を少なくとも2個有するマイクロメカニクスのケーシング及びその製造方法 - Google Patents
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Description
1)選択された範囲に、ゲッター材料が設けられた上部ウエハー(上部構造部分)が供給され、そしてセンサーウエハーと調節される(揃えられる)。上部ウエハーは、所定の製造メカニズムによって、所定の間隔に固定される。
2)上述した調節の前又は後に、ウエハー対は、所定の加工室に導入される(図4−A)。
3)加工室に、処理ガス(プロセスガス)が充填される(但し、処理ガスは、種類Aと種類B(及び場合により、種類C又はそれ以上の種類のもの)からなる任意の混合物でなり、これらの種類のガスは、分圧P1、P2…とされている)。種類Aのガスは、対応するゲッター活性化において、ゲッターに給され得る。種類Bのガスは、例えば、ゲッターに吸収されない。
4)上部ウエハーが下降され、そしてセンサーウエハーに対して押圧力で押圧される(図4−B)。
5)ボンド付け(ボンド接合)が行われる。ある共融ボンディングでは、例えば、上部ウエハーに、金製の枠が存在し、金製の枠は、対向配置されたウエハーのシリコンと、表面接触状態を形成する。温度を共融点よりも高くすることにより、81原子%の金と19原子%のSiとからなる液体状の共融相が形成される。冷却により、液体相が凝固する。センサーと、上部ウエハーは、相互に堅く結合され、形成された結合枠は、気密性(ガスが漏れない)のものである。両方のキャビティで、同一のガス混合物が閉じ込められる。
6)対応するゲッター活性化(通常では、推奨される通常の技術に従った温度処理)(図4−C)によって、ゲッター材料は、所定の状態にされ、これによって、ゲッター材料は、種類Aのガスと結合する。このことは、この条件下で、ボンド工程の間に行なうこともできる。ゲッターの活性化によって、ゲッター材料が設けられたキャビティから、種類Aのガスを除去することができる。種類Bのガス分子だけが残っている。本来のキャビティ圧力P1+P2は、残留圧力P2に低減される。ゲッター材料が設けられていないキャビティでは、本来のキャビティ圧力P1+P2が維持されて残っている。
7)これらの処理の後、複式構造要素の場合には、ウエハーは、個々のセンサーシステム(チップ)に分離、例えば、裁断(鋸で切る)される。ここで、センサーシステム(センサー装置)には、異なるサブシステムが含まれている。
1)可能性として、種類Aと種類B(更に、場合により種類C、…)からなる任意のガス組成を、任意の組成物に混合することができ、そして広い範囲内で、任意の作動圧力に設定することができる。これにより、単純な方法で、ウエハーないしMEMS−構造物内の第1及び第2、場合により第3及び更なるキャビティに、異なる圧力及び/又は異なるガス組成物(ガス化合物)を含めることができる。構造部分の幾つかの性質のために、異なるキャビティ内に異なる圧力が導入されることの必要性が説明されている。第1と第2のキャビティ内に異なるガス組成物(ガス混合物)を製造する機能が、同様に有利である。この有利な状態は例えば、例えば以下のものである。すなわち、あるキャビティでは、ある材料で内張りすることができ、この状態で、特定のガスが望ましくない化学的作用を有するものであり、一方で、他方の又は第2の別のキャビティが、その中に存在する活性構造体の作動を目的として、このガスを必要としている、例えば、遮断フィルターとして光学的に活性なガスを有するシステム(測定センサー及びリファレンス)に必要としている場合、である。
・統合密度を高くすることができる。異なるセンサーシステムの個々の加工において、鋸路、追加のボンドパッド、安全確保のための間隔等の周囲の面積が低減される。これらの有利性は、組合せによる設計において発揮される。これにより、効果的に利用できる表面の部分(割合)を大きく拡大することができる。
・異なるサブモジュールの調節は、リトグラフ法によって、高精度で、ウエハー平面上に維持される。サブモジュールの不利となる調節は除去される。全体的なシステムだけが調節される。
II 空間部分(キャビティ)
1 センサーウエハー
2 上部ウエハー
3 センサーサシステム
4 センサーサシステム
5 キャビティ
6 キャビティ
7 結合枠
8 ゲッター材料
Claims (31)
- 活性構造体を含む構造物を形成した状態で、後に個々に分離することが予定されている、MEMS−構造部分を製造するための複式構造要素であって、
複式構造要素が、平面状の基礎部分と同様に平面状に形成された上部構造部分とを、相互に結合した状態で有し、前記複式構造要素は、前記構造物1個当たり、少なくとも1個の第1の空間部分(5)及び第2の空間部分(6)を含み、第1の空間部分(5)と第2の空間部分(6)は、相互に及び外側周囲に対して密閉されており、そして少なくとも、第1の空間部分(5)内には、回転速度センサー、加速度センサー、アクチュエーター、共振器、ディスプレー、デジタルマイクロ反射鏡、輻射熱計、RFスイッチから成る群から選ばれる少なくとも1つの要素が設けられている複式構造要素において、
両空間部分の第1の空間部分(5)はゲッター材料(8)を有し、及びこのゲッター材料に起因して、第2の空間部分(6)とは異なる内圧及び異なるガス組成物を有することを特徴とする複式構造要素。 - 平面状基礎部分、平面状に形成された上部構造部分から成る群から選ばれる少なくとも1つの要素が、シリコンウエハーであることを特徴とする請求項1に記載の複式構造要素。
- 前記平面状の基礎部分の上部表面が、現存する活性構造体を除いて平坦であり、及び平面状に形成された上部構造部分は、内側が堀部分又はくぼみ部分を有していることを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の複式構造要素。
- 両空間部分の第2の空間部分は、ゲッター材料を有していないことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複式構造要素。
- 両空間部分の第2の空間部分は、第2のゲッター材料を含み、第2のゲッター材料のガス吸収特性は、第1の空間部分内のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複式構造要素。
- 両空間部分の第2の空間部分は、第1の空間部分内に含まれるゲッター材料と同一のゲッター材料を含み、しかし、空間部分の体積に対してゲッター材料の量が少なく、ないし表面積が小さいことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複数構造部。
- 前記ゲッター材料が、少なくとも部分的に構造化されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の複式構造要素。
- 平面状の基礎部分と、同様に平面状に形成された上部構造部分とが、密閉されたボンド枠によって、相互に結合されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の複式構造要素。
- 活性構造体を含む構造物を形成した状態で、後に個々に分離することが予定されている、MEMS−構造部分を製造するための複式構造要素に適用するための平面状の基礎部分又は平面状に形成された上部構造部分であって、
基礎部分又は上部構造部分が、第1の堀部分又はくぼみ部分を有し、及び第2の堀部分又はくぼみ部分を有し、及び
各部分は、前記基礎部分又は前記上部構造部分を、対応する要素と結合させ、前記複式構造要素を形成する際に、相互に密閉した空間部分を形成するように構成され、
少なくとも、それぞれの第1の堀部分又はくぼみ部分には、回転速度センサー、加速度センサー、アクチュエーター、共振器、ディスプレー、デジタルマイクロ反射鏡、輻射熱計、RFスイッチから成る群から選ばれる少なくとも1つの要素が設けられており、そして、
第1の堀部分又はくぼみ部分に、第1のゲッター材料が存在し、しかし、第2の堀部分又はくぼみ部分にはゲッター材料が存在しないか、又は第2の堀部分又はくぼみ部分に第2のゲッター材料が存在し、第2のゲッター材料のガス吸収特性が第1のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする平面状の基礎部分又は平面状に形成された上部構造部分。 - 第1の及び第2のくぼみ部分又は堀部分が、金でできているボンド枠によって完全に囲まれていることを特徴とする請求項9に記載の基礎部分又は上部構造部分。
- 対となる個々の基礎部分及び上部構造部分を有し、マイクロシステム技術に使用可能な構造物であって、
前記個々の基礎部分及び上部構造部分は相互に結合され、これらは少なくとも第1及び第2の空間部分を含み、そして第1及び第2の空間部分は相互に及び外周に対して密閉されており、そして少なくとも、第1の空間部分(5)内には、回転速度センサー、加速度センサー、アクチュエーター、共振器、ディスプレー、デジタルマイクロ反射鏡、輻射熱計、RFスイッチから成る群から選ばれる少なくとも1つの要素が設けられている構造物において、
両空間部分の第1の空間部分には、ゲッター材料が設けられ、そしてこのゲッター材料に起因して、第1の空間部分は、第2の空間部分ものとは異なる内圧及び異なるガス組成物を有することを特徴とする構造物。 - 基礎部分、上部構造部分から成る群から選ばれる少なくとも1つの要素がシリコンで製造されていることを特徴とする請求項11に記載の構造物。
- 基礎部分の上部表面が、現存する活性構造体を除いて平坦であり、及び
上部構造部分は、内部に堀部分又はくぼみ部分を有していることを特徴とする請求項11又は12の何れかに記載の構造物。 - 両空間部分の第2の空間部分には、ゲッター材料が含まれていないことを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の構造物。
- 両空間部分の第2の空間部分は、ゲッター材料を含み、そのガス吸収特性は、第1の空間部分のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の構造物。
- 両空間部分の第2の空間部分は、第1の空間部分が含むゲッター材料と同一のゲッター材料を含んでおり、しかし、空間部分の体積に対してゲッター材料の量が少なく、ないし表面積が小さいことを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の構造物。
- 前記ゲッター材料が、少なくとも部分的に構造化されていることを特徴とする請求項11〜16の何れか1項に記載の構造物。
- 基礎部分と上部構造部分とが、密閉されたボンド枠によって、相互に結合されていることを特徴とする請求項11〜17の何れか1項に記載の構造物。
- 請求項1〜8の何れか1項に記載の複式構造要素又は請求項11〜18の何れか1項に記載の構造物を製造する方法であって、以下の工程、
(a)第1の空間部分の領域に第1のゲッター材料が施された平面状の基礎部分、又は個別基礎部分又は、第1の空間部分の領域に第1のゲッター材料が施され、平面状に形成された上部構造部分を用意する工程、
(b)平面状の基礎部分、又は個別基礎部分又は上部構造部分を、対応する上部対応部又は基礎部分対応部にそろえる工程、
(c)平面状の基礎部分、又は個別基礎部分及び平面状に形成された上部構造部分から成る組合せを加工室に導入する工程、
(d)加工室を処理用ガスで満たす工程、
を含み、工程(d)での処理用ガスは種類Aのガスと種類Bのガスを含むか又はこれらから成り、種類Aのガスは、第1のゲッター材料が吸収することが可能であり、及び種類Bのガスは、ゲッター材料が吸収することができず、及び種類Aのガスは分圧PAを有し、及び種類Bのガスは分圧PBを有し、そして分圧PBは、0であることが可能であり、及び更に以下の工程、
(e)上部構造部分と基礎部分とを接触させ、及び適切な結合技術の補助下にこれら両方の部分を結合させる工程、
(f)種類Aのガスの分子を吸収するように、第1のゲッター材料を活性化させる工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項11〜18の何れか1項に記載の構造物を製造するための、請求項19に記載の方法であって、
工程(a)で、平面状の基礎部分と同様に平面状に形成された上部構造部分が、複式構造要素を形成するために組み込まれ、そして工程(e)が終了した後、平面状の基礎部分、及び上部構造部分からなる組合せを、複数の前記構造物に分離することが行われることを特徴とする方法。 - 平面状の基礎部分、又は個別基礎部分及び平面状に形成された上部構造部分から成る組合せの接合、及びゲッター材料の活性化が、同じ工程e)で行われることを特徴とする請求項19又は20の何れかに記載の方法。
- 工程(d)で導入される種類Bのガスの分圧PBが0であることを特徴とする請求項19〜21の何れか1項に記載の方法。
- 工程(d)で導入される種類Aと種類Bのガスの分圧比が1:99〜99:1の範囲であることを特徴とする請求項19〜22の何れか1項に記載の方法。
- 種類Aのガスが、ガスH2、O2、CO2、メタン及びN2、又は任意にこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 前記構造物の第2の空間部分がゲッター材料を有しないことを特徴とする請求項23〜24の何れか1項に記載の方法。
- 第2の空間部分が第2のゲッター材料を有し、この第2のゲッター材料は、少なくとも種類AとBのガスに対するガス吸収特性が、第1のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項23又は24に記載の方法。
- 第2の空間部分が、第1の空間部分のゲッター材料と同一のゲッター材料を有し、
施されるゲッター材料の量又は面積は、ゲッター材料の活性の後、第1の空間部分内の分圧PA及びPBと異なる分圧PA及びPBが、第2の空間部分内に形成される量又は面積であることを特徴とする請求項23又は24に記載の方法。 - 空間部分を3個以上有し、第3の空間部分は、ゲッター材料を有しない構造部分を製造するための請求項19〜21及び23〜27の何れか1項に記載の方法。
- 空間部分を3個以上有し、第3の空間部分が、第3のゲッター材料を有し、この第3のゲッター材料は、少なくとも種類AとBのガスに対するガス吸収特性が、第1のゲッター材料と第2のゲッター材料が有するガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項19〜21及び請求項23〜27の何れか1項に記載の方法。
- 処理用ガスが、追加的に種類Cの更なるガスを有し、この種類Cのガスは、第2又は第3のゲッター材料に吸収されないか又は実質的に僅かな量でしか吸収されず、種類Aのガスは、分圧PAを有し、種類Bのガスは、分圧PBを有し、種類Cのガスは分圧PCを有することを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 種類Bのガスが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノン又は任意にこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項23に記載の方法。
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