JP6339669B2 - Memsデバイスおよび製造する方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、米国特許出願第61/843,598号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
好ましくは、ステップd)は、MEMS構造体の残りの部分を形成するために、および、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、トレンチをエッチングするステップを含む。
製作
MEMSデバイスを製造するための方法が、好適な実施形態に関連して説明されることとなる。しかし、説明されている実施形態に本発明を限定する意図は存在していないということが理解されることとなる。
[形態1]
MEMSデバイス(10)において、
MEMS構造体(17)を含むMEMSウエハ(16)であって、第1の側部および第2の側部(161、162)を有するMEMSウエハ(16)と、
内側側部および外側側部(121、122)を有する上部キャップウエハ(12)であって、前記内側側部(121)は、前記MEMSウエハ(16)の前記第1の側部(161)に結合されており、前記外側側部(122)は、電気接点(42)を有している、上部キャップウエハ(12)と、
内側側部および外側側部(141、142)を有する底部キャップウエハ(14)であって、前記内側側部(141)は、前記MEMSウエハ(16)の前記第2の側部(162)に結合されており、前記MEMSウエハ(16)、前記上部キャップウエハ(12)、および前記底部キャップウエハ(14)は、前記MEMS構造体(17)を収容するためのキャビティ(31)を画定している、底部キャップウエハ(14)と、
前記底部キャップウエハ(14)から前記上部キャップウエハ(12)の上の前記電気接点(42)へ電気信号を転送するために、前記底部キャップウエハ(14)の中から、前記MEMSウエハ(16)および前記上部キャップウエハ(12)を通って、前記それぞれの電気接点(42)へ延在する絶縁された伝導経路(33)と
を含み、前記MEMSウエハ(16)、前記上部キャップウエハ(12)、および前記底部キャップウエハ(14)は、導電性である、MEMSデバイス(10)。
[形態2]
形態1に記載のMEMSデバイス(10)において、前記絶縁された伝導経路(33)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(12)、MEMSウエハ(16)、または底部キャップウエハ(14)の全体厚さを通って延在するチャネル(123、163、または143)によって形成される部分を含む、MEMSデバイス(10)。
[形態3]
形態1または2に記載のMEMSデバイス(10)において、前記伝導経路(33)のうちの少なくとも1つが、伝導性ウエハプラグ(26)を取り囲むトレンチ(28)によって形成される部分を含む、MEMSデバイス(10)。
[形態4]
形態3に記載のMEMSデバイスにおいて、前記トレンチ(28)が、絶縁材料(30)で充填されている、MEMSデバイス。
[形態5]
形態2に記載のMEMSデバイス(10)において、前記チャネル(123、163、または143)が、絶縁材料(30)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(32)で充填されている、MEMSデバイス(10)。
[形態6]
形態1から5のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記絶縁された伝導経路(33)が、上部キャップウエハチャネル(123)、MEMSウエハチャネル(163)、および底部キャップチャネル(143)をそれぞれ含み、前記チャネル(123、163、または143)は、ウエハ境界面において整合させられている、MEMSデバイス(10)。
[形態7]
形態6に記載のMEMSデバイス(10)において、前記絶縁された伝導経路(33)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(123)および前記底部キャップウエハチャネル(143)が、それぞれ、TSVを含む、MEMSデバイス(10)。
[形態8]
形態1から7のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)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、MEMSデバイス(10)。
[形態9]
形態1から8のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記底部キャップウエハ(14)の前記外側側部(142)が、電気接点(43)を有しており、前記絶縁された伝導経路(33)のうちの少なくとも1つが、前記上部キャップウエハ(12)の上の前記電気接点(42)のうちの1つから前記底部キャップウエハ(14)の上の前記電気接点(43)のうちの1つへ延在するデバイスフィードスルー(25)である、MEMSデバイス(10)。
[形態10]
形態1から9のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記底部キャップウエハ(14)が、底部キャップ電極(15)を含み、前記絶縁された伝導経路(33)のうちのいくつかが、前記底部キャップ電極(15)と前記上部キャップウエハ(12)の上の対応する電気接点(42)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(15)にそれぞれ接続されている、MEMSデバイス(10)。
[形態11]
形態1から10のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記MEMSウエハ(16)および前記上部キャップウエハ(12)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(35)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(35)は、前記MEMS構造体(17)と前記電気接点(42)のうちの1つとの間で電気信号を送信するために、前記上部キャップウエハ(12)の上の前記電気接点(42)のうちの前記1つに前記MEMS構造体(17)を接続している、MEMSデバイス(10)。
[形態12]
形態1から11のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記MEMSウエハ(16)が、ハンドル層(22)からデバイス層(20)を分離する絶縁層(24)を備えるSOIウエハであり、前記絶縁された伝導経路(33)は、それぞれのSOI伝導性シャント(34)を含み、前記それぞれのSOI伝導性シャント(34)は、前記デバイス層および前記ハンドル層(20、22)を電気的に接続する、MEMSデバイス(10)。
[形態13]
形態12に記載のMEMSデバイス(10)において、前記MEMS構造体(17)が、前記デバイス層および前記ハンドル層(20、22)の両方の中でパターニングされている、MEMSデバイス(10)。
[形態14]
形態1から13のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記上部キャップウエハ(12)が、上部キャップ電極(13)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(37)を含み、前記他の追加的な絶縁された伝導経路(37)は、前記上部キャップ電極(13)と前記上部キャップウエハ(12)の上の対応する電気接点(42)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(13)と前記上部キャップウエハ(12)の上の対応する電気接点(42)との間で、前記上部キャップウエハ(12)を通ってそれぞれ延在している、MEMSデバイス(10)。
[形態15]
形態1から14のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、キャップ絶縁層(40)を含み、前記キャップ絶縁層(40)は、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(12、14)のうちの少なくとも1つの前記外側側部(122、142)の上に堆積させられている、MEMSデバイス(10)。
[形態16]
形態1から15のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記上部キャップウエハ(12)、前記MEMSウエハ(16)、および前記底部キャップウエハ(14)が、シリコンベースの半導体から作製されている、MEMSデバイス(10)。
[形態17]
形態1から16のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記上部キャップウエハ(12)、前記MEMSウエハ(16)、および前記底部キャップウエハ(14)が、伝導性接合によって接合されている、MEMSデバイス(10)。
[形態18]
形態1から17のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記キャビティ(31)が、密封されている、MEMSデバイス(10)。
[形態19]
形態1から18のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)において、前記キャビティ(31)が、真空下であるか、または、流体を含有する、MEMSデバイス(10)。
[形態20]
MEMSデバイス(10)を製造するための方法において、
a)それぞれの内側側部および外側側部(121、122;141、142)を有する上部キャップウエハおよび底部キャップウエハ(12、14)を提供するステップと、前記キャップウエハ(12、14)の前記内側側部(121、141)の上に絶縁された伝導性のキャップウエハチャネル(123、143)を形成するステップと、
b)第1の側部および第2の側部(161、162)を有するMEMSウエハ(16)を提供するステップと、前記第1の側部および前記第2の側部(161、162)のうちの1つの中で、MEMS構造体(17)の一部および絶縁された伝導性MEMSウエハチャネル(163)の一部をパターニングするステップと、
c)前記上部または底部キャップウエハ(12、14)の前記絶縁された伝導性キャップチャネルを前記絶縁された伝導性MEMSチャネル(163)の前記部分と整合させることによって、ステップb)においてパターニングされた前記MEMSウエハの前記側部を、前記上部または底部キャップウエハ(12、14)の前記内側側部に結合するステップと、
d)前記MEMSウエハ(16)の他方の側部において、前記MEMS構造体(17)の残りの部分および前記絶縁された伝導性MEMSウエハチャネル(163)の残りの部分をパターニングするステップと、
e)前記他方のキャップウエハ(12、14)の前記絶縁された伝導性チャネルを、前記絶縁された伝導性MEMSチャネル(163)の前記残りの部分と整合させることによって、ステップd)においてパターニングされた前記MEMSウエハの前記側部を、他方の上部または底部キャップウエハ(12、14)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、前記底部キャップウエハ(12)から前記MEMSウエハ(16)および前記上部キャップウエハ(14)を通って延在する絶縁された伝導経路(33)を生成させる、ステップと、
f)前記絶縁された伝導経路(33)を露出させ隔離するために前記上部キャップウエハおよび底部キャップウエハ(12、14)の前記外側側部(122、142)の一部を除去するステップと
を含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態21]
形態20に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップa)が、前記底部キャップウエハおよび前記上部キャップウエハ(12、14)の前記内側側部(121、141)の上のトレンチ(28)をパターニングするステップであって、前記トレンチ(28)は、前記キャップウエハ(12、14)を通って部分的にだけ延在している、ステップと、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(12、14)の前記トレンチ(28)を絶縁材料(30)で充填するステップとを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態22]
形態20または21に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップa)が、少なくとも前記上部キャップウエハ(12)の中に凹部(38)をパターニングして、前記MEMS構造体(17)を収容するためのキャビティ(31)の一部を形成するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態23]
形態20から22のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップa)が、上部キャップ電極(13)および/またはリード(36)を形成するために、トレンチ(28)をパターニングし、前記トレンチ(28)を充填するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態24]
形態20から23のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記MEMSウエハ(16)が、ハンドル層(22)からデバイス層(20)を分離する絶縁層(24)を備えるSOIウエハである、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態25]
形態24に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップb)が、前記デバイス層(20)および前記絶縁層(24)を通してSOI伝導性シャント(34)を形成するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態26]
形態25に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップb)が、絶縁された伝導性MEMSウエハチャネル(163)の前記一部分を形成するために、前記SOI伝導性シャント(34)のうちのいくつかを取り囲むトレンチ(28)をエッチングするステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態27]
形態20から26のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップb)が、MEMS電極(19)および/またはリード(36)を形成するためにトレンチ(28)をエッチングするステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態28]
形態21から27のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップc)が、伝導性接合によって、前記上部キャップウエハ(12)を前記MEMSウエハ(16)の前記第1の側部(161)に接合するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態29]
形態21から28のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップd)が、前記MEMS構造体(17)の前記残りの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(163)の伝導性ウエハプラグ(26)部を形成するために、トレンチ(28)をエッチングするステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態30]
形態21から29のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップe)が、伝導性接合によって、前記底部キャップウエハ(16)を前記MEMSウエハ(16)の前記第2の側部(162)に接合するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態31]
形態21から30のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップc)およびe)が、フュージョンボンディングによって行われる、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態32]
形態21から30のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップc)およびe)が、伝導性材料を使用して行われる、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態33]
形態21から32のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップf)が、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(12、14)の前記外側側部(122、142)を研削および研磨するステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態34]
形態21から33のいずれか一項に記載のMEMSデバイスを製造するための方法において、前記ステップf)が、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(12、14)の前記外側側部(122、142)を、キャップ絶縁層(40)によって電気的に不動態化するステップを含む、MEMSデバイスを製造するための方法。
[形態35]
形態21から34のいずれか一項に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、g)前記絶縁された伝導経路(33)に接続されている前記上部キャップウエハ(12)の前記外側側部(122)の上に電気接点(42)を形成するステップを含み、前記底部キャップウエハ(14)から前記上部キャップウエハ(12)の上の前記電気接点(42)へ電気信号を転送することを可能にする、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態36]
形態35に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップg)が、前記絶縁された伝導経路(33)のうちのいくつかに接続されている前記底部キャップウエハ(14)の前記外側側部(142)の上に電気接点(43)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(14)の上の前記電気接点(43)へ電気信号を転送することを可能にする、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態37]
形態35または36に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップg)が、キャップウエハの前記外側側部の上の前記キャップ絶縁層(40)の中に、前記絶縁された伝導性のウエハキャップチャネル(123、143)に一致して、開口部(39)を生成させるステップを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態38]
形態37に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップg)が、前記キャップ絶縁層(40)の上に金属層(41)を適用するステップと、電気的なリード(36)および結合パッド(23)を形成するように前記金属層(41)をパターニングするステップとを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
[形態39]
形態38に記載のMEMSデバイス(10)を製造するための方法において、前記ステップg)が、前記電気的なリード(36)および前記結合パッド(23)を覆って不動態化膜(45)を適用するステップと、前記結合パッド(23)を覆う前記不動態化膜(45)の中に開口部を生成させるステップとを含む、MEMSデバイス(10)を製造するための方法。
Claims (35)
- 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。 - 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)。
- 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)。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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)。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 請求項1に記載の3次元MEMSデバイスにおいて、
前記MEMSウエハの下にある前記底部キャップウエハ内の絶縁された伝導経路の水平な部分は、前記MEMSウエハの一部とともにセンサを形成し、及び、前記絶縁された伝導経路の垂直な部分と接続されている、3次元MEMSデバイス。 - 請求項1に記載の3次元MEMSデバイスにおいて、
前記MEMSウエハの上方にある前記上部キャップウエハの部分は、前記MEMSウエハの一部とともにセンサを形成し、及び、前記絶縁された伝導経路の水平な部分及び垂直な部分と接続されている、3次元MEMSデバイス。 - 請求項9に記載の3次元MEMSデバイスにおいて、
前記MEMSウエハの一部とセンサを形成する前記上部キャップウエハ又は前記底部キャップウエハの部分は、前記絶縁された伝導経路を介して、前記底部及び上部キャップ上又は上方もしくは下方の電気接点と接続されている、3次元MEMSデバイス。 - 請求項1に記載の3次元MEMSデバイスにおいて、
前記MEMSウエハを貫通して延びる前記絶縁された伝導経路は、更に、前記底部キャップへ及び前記底部キャップから電気信号を伝導する、3次元MEMSデバイス。 - 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少なくとも1つは、前記上部及び底部キャップウエハ上又は上方もしくは下方の電気接点に接続された集積回路から、前記MEMSウエハを介して、反対側のキャップウエハまで、信号を伝導する、3次元MEMSデバイス。
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