KR20050092426A - 게터 재료 증착물 및 집적 히터를 갖는 마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자, 및 이들의 제조를 위한 지지부 - Google Patents

Abstract

소자의 수명동안 요구되는 각각의 순간에 외부로부터 게터 재료를 가열하기 위한 집적 시스템(18', 19, 19') 및 상기 소자의 작동에 유해한 가스의 흡착을 위한 게터 재료(17; 25; 35)의 증착물을 포함하는 마이크로메카니칼(10; 20) 또는 마이크로옵토일렉트로닉(30) 소자가 기재되어 있다. 상기 소자를 제조하기 위한 지지부의 여러가지 실시예도 기재되어 있다.

Description

게터 재료가 증착된 마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자와 집적 히터, 및 이들의 제조를 위한 지지부 {MICROMECHANICAL OR MICROOPTOELECTRONIC DEVICES WITH DEPOSIT OF GETTER MATERIAL AND INTEGRATED HEATER, AND SUPPORT FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 소자의 작동에 유해한 가스를 흡착하기 위한 게터 재료의 증착물 및 소자 자체의 수명동안 게터(getter) 재료를 활성화 또는 재활성화하기 위한 집적 히터를 포함하는 마이크로메카니칼(micromechanical) 또는 마이크로옵토일렉트로닉(microoptoelectronic) 소자에 관한 것이며; 본 발명은 또한 이러한 소자들의 제조에 특히 적합한 지지부에 관한 것이다.

(업계에서 "마이크로머신" 또는 이의 약자인 MMs로 더 잘 알려진)마이크로메카니칼 소자는 소형 센서 또는 액츄에이터와 같은 용도를 위해 개발중에 있으며; MMs의 통상적인 예는, 자동차 에어백을 작동시키기 위해 센서로서 이용되는 마이크로가속도계, 몇 미크론의 크기의 기어 및 스프로켓 휠을 갖는 마이크로모터, 또는 수십 미크론의 크기의 거울 표면을 상이한 두 위치들 사이에서 이동시켜서 광선을 상이한 두 방향으로 지향시키며, 상기 상이한 광선 방향중 하나는 광학 회로의 "온(on)" 상태를 나타내고 다른 하나는 "오프(off)" 상태를 나타내는 광학 스위치가 있다.

마이크로옵토일렉트로닉 소자는 예를들어, 종래의 적외선 센서와는 달리, 작동을 위해서 극저온을 필요로하지 않는 새로운 세대의 적외선(IR) 센서를 포함한다. 상기 IR 센서는 진공(evacuated)챔버 내에 배열되는 반도체 재료 증착물, 예를들어, 실리콘 증착물 어레이(array)로 형성된다. 이러한 모든 소자는 이후, 일반적으로 소형 소자라고 정의(definition)될 것이다.

상기 소형 소자는 일반적으로, 상이한 전기적 (또는 자기적) 기능을 가지는 재료의 평면 지지층들 상에 증착되고, 교대로 그 층들을 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 마이크로일렉트로닉 산업으로부터 유래된 기술을 통해서 제조된다. 이러한 소자는 일반적으로, 동일한 기술로 형성되는 하우징 내에 차례로 수납된다. 이러한 제조에 가장 일반적으로 이용되는 지지부는 두께가 약 1 ㎜ 미만이며 직경이 30 ㎝ 이하인 실리콘 웨이퍼이다. 상기 웨이퍼들 중 각각의 한 웨이퍼 위에 매우 많은 수의 소자가 제조되며; 그후, 상기 웨이퍼가 제조 공정의 말기에 기계적 또는 레이져 절단에 의해 MMs의 경우에는 단일 소자로, 또는 IR 센서의 경우에는 수십개의 어레이를 포함하는 부분으로 분리된다.

여러가지 층을 증착하는 단계는 일반적으로 "CVD" 로 언급되는 화학적 기상 증착, 또는 물리적 기상 증착(또는 "PVD")과 같은 기술로 수행되며, 물리적 기상 증착은 일반적으로, "스퍼터링"으로도 지칭된다. 일반적으로, 선택적인 제거는 업계에 잘 알려진 바와 같이 적합한 마스킹과 함께 화학적 또는 물리적 에칭을 통해 수행된다.

일반적으로 MMs는 그후, 최종 용도 장치(컴퓨터, 자동차, 등등) 내에 삽입되기 전에 기계적 보호 차원에서 필수적으로, 금속 또는 세라믹 컨테이너 내에서 캡슐에 싸인다. 대신에, IR 복사선 센서는 일반적으로, 챔버 내에 포함되어, IR 복사선을 투과하는 "창문"이라 불리는 챔버의 하나의 벽을 향한다.

상기 소형 소자의 기능이 바람직하지 않은 가스의 존재에 의해서 변경될 수 있다. MMs 내에서, 가스 분자와 가동부 사이의 기계적 마찰은, 가동부의 매우 작은 크기 때문에 소자의 완벽한 작동으로부터 예민한(미세한) 오차를 발생시킬 수 있으며; 게다가, 물과 같은 극성 분자는 가동부와 다른 부분 예를들어, 지지부 사이의 부착 현상을 야기할 수 있으며, 이는 소자의 잠재적인 고장을 야기한다. IR 센서의 경우에, 챔버내에 아마도 존재하는 가스가 윈도우로부터 실리콘 증착물의 어레이까지 대류에 의한 복사 또는 전달열의 일부분을 흡수하여 소자들을 변형시킬 수 있다. 따라서, 소형 소자의 하우징은 소자의 전체 수명동안 진공상태로 유지하는 것이 기본적이다.

이러한 소자 내의 가스량을 최소화하기 위해서, 소자들의 제조는 일반적으로, 패키징 전에 펌핑 단계를 거치면서, 진공 챔버 내에서 수행된다. 그러나 문제점은 이러한 방식으로는 완전히 해결되지 않으며, 이는 제조된 소자와 동일한 재료가 가스를 배출하거나 (예를들어, 용접을 통해)외부로부터 침투될 수 있기 때문이다.

소자들의 수명동안 고체 소자를 침투하는 가스를 또한 제거하기 위해서, 게터 재료의 이용이 제안되었다. 게터 재료는 지르코늄, 티타늄, 바나듐, 니오븀, 또는 탄탈럼, 또는 이들 원소와 다른 전이금속, 희토류 또는 알루미늄과의 합금과 같은 금속이다. 이러한 금속 또는 합금은 수소, 산소, 물, 이산화탄소, 및 어느 정도 낮은 수준의, 탄화수소와 같은 가스에 대해 강한 화학적 친화도를 가지며; 몇몇 게터 합금은 질소를 흡수할 수도 있다. IR 센서 내의 게터 재료의 용도가 예들들어, 미국 특허 제 5,921,461 호 및 제 6,252,229 호에 기재되어 있는 반면에, MMs 내의 게터 재료의 용도는 예를들어, 기술 잡지인 센서 및 엑츄에이터 에이(Sensors and Actuators A), 제 43 권 (1994) 243 내지 248 페이지에 에이치. 헨미(H. Henmi) 등등에 의해 발행된 논문 "유리-실리콘 양극 접합에 의한 마이크로센서용 진공 패키징(Vacuum packaging for microsensors by glass-silicon anodic bonding)" 및 미국 특허 제 5,155,778 호, 제 5,952,572 호 및 제 6,469,821 호에 기재되어 있다.

본 출원인에 의한 국제 특허 출원 WO 03/009317 및 WO 03/009318 및 미국 특허 출원 2003/0138656에는 소형 소자를 제조하는데 이용될 웨이퍼가 기재되어 있으며, 이러한 웨이퍼 상에는 이미, 소자의 제조중에 가능한 일시적으로 보호되며 소자의 내부 분위기에 노출될 가스 흡착 재료 층이 있다.

공지된 바와 같이, 게터 재료(금속 및 합금 모두)는 작동을 위한 초기 활성화에 있어서 가열 공정을 요하며, 그에 따라(일반적으로 금속의 산화물, 탄화물 또는 질화물로 형성된)부동화 층이 상기 재료 표면으로부터 제거되어 프레쉬한 "깨끗한" 표면이 노출됨으로써 가스와 상호작용 할 수 있다. 게터 재료를 포함하고 있는 소형 소자를 제조하기 위한 공지된 공정에 있어서, 활성화는 실링의 가열중에 수행되며, 여기서 (일반적으로 실리콘의)두 부분이 실리콘-실리콘의 직접 용접의 경우에 약 1000 ℃에서, 또는 적합한 재료가 약 370 ℃에서 용해되는 공정 Au-Si 조성물과 같은 두 부분들 사이에 개재되어 있는 경우에 낮은 온도에서 가열에 의해 각각 용접된다.

그러나, 이러한 공정중에 소형 소자를 형성하는 재료는 상기 게터에 의해 흡수되는 가스를 방출할 수 있다. 그 결과 게터의 활성이 불충분하게 되는데, 그 이유는 소형 형성 재료 전체 고온의 가열중에 가스에 연속적으로 노출되어 공정의 말기에서 재료의 표면이 금속 원자로만 형성되는 것이 아니라 상기 가열중에 게터 분위기 내의 가스의 양만큼 많은 산화물, 탄화물 또는 질화물로 여전히 덮여 있을 수 있기 때문이다. 최악의 경우(높은 가스 부하량)에 있어서, 소자를 실링할때, 게터 재료는 실질적으로 비활성화된다. 상기 미국 특허 출원 2003/0138656에는 불활성 금속, 예를들어 금의 매우 얇은 층에 의해 게터 층이 일시적으로 보호되는 웨이퍼가 기재되어 있다. 고온에서 용접 단계중에 게터로 확산되어, 게터 재료 표면을 깨끗한 상태로 유지하는; 그러나, 이러한 경우에 확산이 너무 일찍 또는 제한된 범위에서 발생되어 확산 시간 또는 확산의 정도를 제어할 수 없게되어, 결국 상기 공정의 말기에는 단지 제한된 양의 게터만이 존재하여 낮은 가스-흡착 성능을 야기하는 문제점이 있다(공정의 말기에 소비된 게터를 가지는 실질적인 문제점이 방지되지 않는다).

따라서, 게터를 재활성 처리할 수 있거나 소형 소자의 작업 단계중에 게터를 약 300 ℃의 온도로 유지시킬 필요가 있다. 그러나 이는 전체 소자의 가열을 요구하며, 이는 일반적으로 비현실적이며 몇몇의 경우에는 게터 활성화 온도에서 소자를 손상시킬 위험성이 있기 때문에 수행 불가능 하다.

도 1은 MM의 경우를 나타내는 본 발명에 따른 소형 소자 제 1 실시예의 단면도이며;

도 1a는 게터 재료가 존재하는 도 1 소자 영역의 확장도이며;

도 2는 본 발명에 따른 MM 제 2 실시예의 단면도이며;

도 3은 소형 IR 센서의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 소형 소자 제 3 실시예의 단면도이며;

도 4는 본 발명의 전술된 실시예에 적용될 수 있는 변형의 단면도이며;

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 소형 소자의 제조를 위한 지지부의 몇몇 실시예의 단면도이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 특허 출원 US 2002/0149096에 진공상태에서 작동하는 소형 소자를 제조하기 위한 방법이 제안되어 있으며, 여기서 게터는 소자의 수명동안에 가열될 수 있다. 상기 출원의 사상에 따라서 활성(메카니칼 도는 옵토일렉트로닉)구조물이 제공되는 소자의 기판 위에 또한 게터 재료 증착물이 형성되어 기판에 또한 집적화되는 트랜지스터에 의해서 필요할때 활성화될 수 있다.

상기 방법은 용접 단계에서 수동적 활성의 결점 및 전체 소자를 가열함으로써 활성 구조물의 결점을 극복하지만, 소자의 구성이 다소 복잡해지는 단점이 있다. 사실, 활성 트랜지스터(또는 다른 유사한 반도체 소자)가 기판 위에 처음 형성되며, 가능한 다양한 층에 의해 겹쳐짐으로써, 비유전층으로 덮히며, 이는 가능한 여러층으로 겹쳐짐으로써, 여기서 하부 트랜지스터에 연결되는 개구가 형성되야만 한다. 전기 전도성 재료의 비유전체 층 위에 적용되며, 전술된 개구를 통해 트랜지스터에 연결되어, 차례로 활성 전류를 게터 재료의 상부(overlying)층에 직접 흐르게 하거나 히터로서 작동하는 전기적 저항 재료의 부가적인 층을 통해 흐르게 한다.

그러한 구조물이 게터 활성 단계중에, 불편할 수 있을 뿐만 아니라, 다소 높은 비용 및 제조 시간을 발생시키는 것이 명백하다. 상기 유전체 층은 사실, 트랜지스터 또는 다른 반도체를 보호하기 위해서 필요하며, 이들의 수행은 게터 활성을 위해 도달될 수 있는 약 400 ℃의 온도에서 손상된다. 게다가, 미리 고정된 역치가 초과될때 게터 가열 시스템을 작동하지 않게 신호를 보낼 수 있는 온도 센서의 존재가 또한 제공된다. 이는 명백히, 소자의 복잡성 및 비용의 한층 높은 증가를 수반한다.

공정에 있어서, 트랜지스터 및 게터 재료 모두를 위한 동일한 제조 툴의 이용은 상이한 트랜지스터의 다른 반도체 재료 피쳐의 전기 전도성을 변경시킬 수 있는 게터 필름으로 구성되는 다른 중금속 또는 지르코늄에 의해 오염이 야기될 수 있다.

결국, 전술된 국제 출원에 따른 미리 도포된 게터 재료를 갖는 웨이퍼를 이용하는 것은 불가능하며, 이로 인해 특정 제조 단계는 항상 게터 재료를 도포하는 단계를 필요로 한다.

본 발명의 목적은 소자 수명중 단지 어떤 순간에만 게터 재료를 가열할 수 있는 단순 구조를 갖는 마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자를 제공함으로써, 전술된 종래 소자의 결점을 극복하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 게터 재료의 증착물, 및 가능한 유전체 재료의 층으로 제공되는 히터를 통해 또는 직접 게터 재료에 연결되고 소자 구조물을 통해 지나가는 전기 접점의 형태인, 게터 재료를 가열 하기 위한 집적 부재를 포함하는 소자에 의해서 달성된다. 다른 유리한 특징은 종속 청구범위에 기재되어 있다.

본 발명에 따른 소자의 기본 이점은 반제품으로 유리하게 제조될 수 있는 단순 구조의 경제성을 유지하면서, 소자의 수명중에 게터를 활성화활 가능성에 사실상 놓여 있다.

본 발명에 따른 소자의 특징과 상기 및 다른 이점들은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 몇몇 실시예의 상세한 설명으로 당업자에 의해서 명백해질 것이다.

도 1 및 도 1a를 우선 참조하면, MM이 도시되어 있으며 게터 재료 및 게터 재료를 위한 집적 히터 부재를 포함하고 있다. MM(10)은 오목부(12)가 형성되는 제 1 부분(11)(cap), 및 주변부(14)를 따라 서로 용접되는 제 2 부분(13)(base)을 포함하며, 따라서 내부 공간(15)이 정해진다. 공간 내에는 MM의 가동부가 수용되어있으며, 부재(16)로서 도면에 개략적으로 도시되어 있으며; 설명의 명확성을 위해서, MM이 센서(예들들어, 마이크로가속도계)일 경우에 부재(16)에 의해 탐지되는 신호를 외부로 전달하기 위한 또는 가동 부재(16)를 공급하기 위한 전기 접점 도시되지 않는다. 공간(15) 내에는, MM의 올바른 작동을 방해하는 가스를 공간으로부터 제거하기 위한 게터 재료의 증착물(17)도 존재한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 증착물(17)의 대향 두 단부의 두 전기 접점(18, 18')이 베이스(13) 내에 형성되는 홀(19, 19')을 통해 연결되어 있다. 홀(19, 19') 및 증착물(17)은 구조물의 기밀(氣密)을 확실히 하도록 구성되어야 한다. 이러한 효과를 위해서 홀(19, 19')은 금속으로 충진될 수 있으며 베이스(13)의 외부 표면으로 이어진 상기 홀(19, 19') 내의 금속은 예를들어, (단부가 예를들어 금속에 내장될 수 있는)케이블, 또는 전자 분야에서 보다 통상적인 해결법에 따라서, (스크린 인쇄에 의해서) 베이스(13)의 상기 외부 표면 상에 차례로 형성되는 전도체 "통로(track)"와 전기 접점을 형성하는데 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 MM의 대안적인 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 이러한 경우에 MM(20)은 베이스(21) 및 베이스의 주변부를 따라서 서로 용접되는 캡(22)으로 형성되어 공간(23)을 정하며; 공간(23) 내에서, 베이스(21)의 내부 표면 상에 MM의 가동부(24)가 형성된다(또한 이러한 경우에 외측으로 상기 부분을 연결하기 위한 전기 접점이 도시되지 않는다).

도 1에 도시된 소자와는 별도로, 이러한 경우에 있어서, 게터 재료의 증착물(25)은 캡(22)의 내부 표면 상에 형성된다. 증착물(25)은 캡(22)내에 형성되는 두 홀(26, 26')을 통하여 전류 흐름에 의한 증착물의 가열을 위한 두 개의 전기 접점(27, 27')에 연결된다. 또한 이러한 경우에 공간(23)의 기밀성을 확실히 하기 위해서 홀(26, 26')을 금속으로 충진하기 위한 순환이 일어날 수 있다. 구조물의 형태(20)가 모든 제조 단계를 보다 쉽게하는 다른 구조물에는 없는 표면 상의 증착물(25)의 형성으로서 바람직한 결과를 가져올 수 있으며 가스 제거의 효율성 뿐만아니라 증착물(25)을 위해서 이용 가능한 표면도 증가된다.

도 3은 IR 마이크로센서의 예시적인 경우로, 마이크로옵토일렉트로닉 소자의 경우에 있어서, 본 발명의 용도를 개략적으로 도시한다. 마이크로센서(30)는 진공 상태로 유지될 내부 공간(33)을 규정짓는 캡(32) 및 베이스(31)로 형성되며 가능한 가스 흔적으로부터 게터 재료에 의해 제거되어야만 한다. 캡(32)은 웨이브 형태의 화살표에 의해 상직적으로 나타낸 IR 복사선으로 투과된다. 베이스(31)의 내부 부분 상에 IR 복사선에 반응하는 부재(34, 34',...)가 형성되며; 이러한 경우에 상기 부재를 외측으로 연결하기에 유용한 회로는 도시되지 않는다. 센서 부재가 없는 베이스(31)의 내부 표면의 일부분에 게터 재료의 증착물(35)이 형성되며, 또한 이러한 경우에 베이스(31)(도면의 명확성을 위해서 홀이 도시되지 않음)에 형성되는 (도면의 명확성을 위해서 홀이 도시되지 않은)홀에 의해서 전기 접점(36, 36')에 연결된다.

마이크로옵토일렉트로닉 소자의 경우에, 캡(32)에 있어서 IR 복사선의 투과성이 피쳐에 영향을 미치지 않게 하는 도 2의 구성은 불가능하다. 어쨌든 게터 재료를 센서 부재(34, 34',...)를 위해 이용 가능한 전체적으로 수평인 표면의 베이스(31)에 놓기 위해서 캡(32)의 주변 프레임을 따라서 또는 베이스(31)의 수직 벽을 따라서 위치시키는 것이 가능하다.

상기 전술된 모든 소자에 있어서, 게터 재료 특정 증착물이 전류의 흐름에 의해 효율적으로 가열될 수 없을때, 변형 자체의 필수적인 요소들만의 단면을 도시한 도 4에 나타낸 바와 같은 본 발명의 변형이 가능하다.

이러한 경우에 게터 재료 증착물(40)은 (구성 요소 11, 13, 21, 22, 31, 또는 32중 임의의 어느하나일 수 있는)베이스(41) 상에 직접 형성되는 것이 아니라, 전류 흐름에 의해 가열이 적합할 수 있는 전기 특성을 갖는 부가적인 층(42) 상에 형성된다. 층(42)은 관통구(44, 44')에 의해서 접점(43, 43')에 연결되며, 상기 홀은 도 1 을 참조하여 도시된 바와 같이 외부 전기 접점과 차례로 접촉한다.

도시되지 않은 부가적인 변형에 있어서, 이용되는 게터 재료가 화학적 및/또는 물리적 이유를 위해서 발열 층(42)과 직접 접촉할 수 없다면, 부가적인 층이 제공될수 있으며 상기 층은 게터와 히터(42)사이에 삽입되는 전기적으로는 절연체이지만 열적으로는 전도체(예를들어, 실리콘 다이옥사이드)이다.

본 발명에 이용하기에 가능한 게터 재료가 가장 다양하며 Zr, Ti, Nb, Ta, V와 같은 금속, 이들 금속들의 합금, 또는 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La 및 희토류 중 선택된 하나 이상의 금속과 상기 금속들과의 합금을 포함한다. 실시예는 Ti-V, Zr-V, Zr-Fe 및 Zr-Ni와 같은 이원 합금, Zr-Mn-Fe, Zr-V-Fe 또는 Zr-Co-A(A는 미슈 메탈, 이트륨, 란탄 및 희토류의 상업상의 혼합물을 나타낸다)와 같은 삼원 합금, 또는 이전에 지칭된 금속 및 합금의 혼합물이며; 상기 혼합물은 특히 입자 손실에 있어서 양호한 기계적 특성 때문에 바람직하다.

게터 재료의 증착물은 지지부 상에 형성되는 증착물이 너무 무르지 않다면 냉간 압연법; 지지부가 전기 전도체인 경우에 가능하며 증착물 형성 후에 제거될 절연성 재료로 적합한 마스킹을 통해 증착물을 가능한 제한하는 단계인 전기영동법; 기계적인 마스킹으로 증착물을 제한하는 단계에 의한 스크린 날염; 또는 증착 후에 제거될 화학적 마스킹에 의해서 바람직한 면적에 증착물을 제한하는 단계에 있어서의 스퍼터링 기술과 같은 여러가지 기술로 달성될 수 있다. 몇몇 ㎜의 소형 소자 측면 크기에 있어서, 지칭된 모든 기술을 이용하는 것은 가능하며, 반면에 약 1 ㎜ 또는 그 미만의 측면 크기를 가지는 소자의 경우에 있어서, 바람직한 기술은 스퍼터링이다.

본 발명의 목적에 있어서, 게터 증착물은 약 200 ℃ 와 400 ℃ 사이, 바람직하게는 약 250 ℃ 와 350 ℃ 사이의 온도에서 전류 흐름에 의해 가열될 수 있어야만한다. 스퍼터링에 의해 달성되는 증착물과 같은 보다 소형의 증착물이 전류 흐름에 의해 바람직한 온도에서 직접 가열될 수 있다.

그 반대로, 전기 영동법 또는 스크린 날염에 의해 달성되는 증착물과 같은 보다 다공성의 증착물은 전류 흐름에 의해 직접 가열 되기 어려울 수 있으며 이러한 경우에 도 4에 도시된 바와 같이 적합한 특성의 부가적인 층 상에 증착되는 게터 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 있어서, 부가적인 층(42)은 알루미늄과 같은 금속, 또는 다결정 실리콘과 같은 반도체 재료로 형성될 수 있다. 금속 증착물은 금속층 형성의 분야에 널리 모두 공지된 스크린 날염, 증발, 갈바닉(galvanic) 기술, 또는 스퍼터링과 같은 기술들에 의해 적합한 마스킹으로 달성될 수 있다.

게터 재료 증착물이 상부에 형성되는 부재가 소형 소자에 따라서 금속, 반도체 또는 유리와 같은 여러가지 재료로 형성될 수 있다. 바람직한 재료는 실리콘인데, 그 이유는 마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자의 분야에, 지지부 상에 박막층을 형성하고 이들 박막 층을 부분적, 국부적으로 제거함으로써 정밀하고 재현 가능한 방식으로 극소형 구조물을 얻을 수 있게 하며, 현재 마이크로일렉트로닉스 분야에 잘 알려진 공통 기술을 적용할 수 있기 때문이다.

이용되는 실리콘의 경우에 있어서, 또한, 게터 재료의 증착물 또는 층(42)에 전기 공급을 유도하는 관통구(19, 19'; 26, 26'; 44, 44')는 마이크로일렉트로닉의 분야에서 통상적인 기술 즉, 일반적으로 플루오르화 이온을 함유하는 용액을 사용하는 이등방성 에칭에 의해 달성될 수 있다. 상기 용액 내에서 실리콘이 용해되는 속도는 단결정 원소의 여러 격자 방향에 따라 매우 상이하여, 상기 에칭은 최대 용해 속도의 방향을 따라서 거의 독점적으로 진행된다. 정확한 크기 및 방향의 홀을 제조하기 위해서, 결정축에 대해서 적합하게 방향성있는 평면을 따라서 실리콘을 슬라이스(slice) 형태로 절단하는 단계, 에칭이 방지될 면적에 보호 물질로 슬라이스를 마스킹하는 단계, 및 따라서 방향성 에칭이 미리 선택된 영역에만 발생하도록 하는 단계에 의해서 이러한 특징이 이용된다.

본 발명의 제 2 측면에 있어서, 본 발명은 게터 재료의 직접 증착물 및 동일한 증착물을 가열하기 위한 부재를 가지는 마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자를 제조하기 위한 지지부에 관한 것이다.

본 발명에 따른 지지부는 금속, 세라믹, 유리 또는 반도체 재료로 형성될 수 있으며; 반도체 재료 선택의 중요성 때문에 반도체 지지부에 다음의 참조가 이용될 것이다. 상기 지지부는 바람직하게는, 국제 특허 출원 WO 03/009317 및 WO 03/009318에 기재된 지지부와 유사한 실리콘 웨이퍼이이며, 그러나 실리콘 웨이퍼 상에는 게터 재료 증착물, 관통구 및 전지 접점과 조화되어 이미 제공되며, 전류 흐름에 의해 가열될 수 있는 재료의 층이 게터 재료와 접촉하고 있다. 인용 출원에 기재된 바와 같이, 게터 재료 증착물은 일시적으로 소형 소자의 제조 동안 노출될 수 있으며 보호될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 가능한 지지부의 일부분을 (특히, 스케일(scale)이 아닌 두께의 입체 비로 여러가지 부분을)단면도로 도시한다. 지지부(50)는 베이스(51), 즉 실리콘으로 형성되며, 게터 재료의 연속적인 층(52)이 증착된다. 베이스(51)의 표면(53)에 몇몇의 홀(54, 54')이 형성되며, 상기 홀은 전기 접점을 층(52)과 접촉하게 한다. 이러한 경우에 층(52)이 연속적이기 때문에, 상기 지지부는 도 2를 참조하여 이전에 도시된 구성으로 적용될 수 있으며, 여기서 게터 재료는 가동부(24)의 재료와 직면하여 MM 부분 상에 존재한다. 몇몇의 MMs는 표면(53) 위에 도시된 바와 같이 절선을 따라서 동일하게 절단됨으로써 지지부(50)로부터 형성될 수 있다.

제 2 가능한 지지부가 도 6에 단면으로 도시되어 있다. 이러한 경우에 지지부(60)는 상이한 재료의 몇몇의 층으로; 예를들어, 실리콘으로 형성된 베이스(61); 전류 흐름에 의해 쉽게 가열될 수 있는 재료로 형성된 층(62)(예를들어, 알루미늄); 게터 재료로 형성된 층(63); 및 대기중의 가스로부터 층(63)의 일시적인 보호를 위해서, 예들들어, 실리콘 옥사이드로 형성된 층(64)이 차례대로 형성된다. 베이스(61) 내에 각 쌍의 홀(65, 65')이 형성되며, 상기 홀은 베이스의 가열을 위해 층(62)의 전기 공급을 가능하게 한다. 절선은 지지부(60)가 복수의 MMs 를 제조하기 위해서 절단될 선이며; 제조중에 층(64)은 전체적으로 또는 부분적으로 또한 제거될 것이며, 따라서 게터 재료가 MM의 내부 대기에 노출되게 한다.

본 발명의 지지부의 다른 변형에 있어서, 두 층(62 및 64)는 서로 존재할 수 없으며; 예를들어, 게터 재료의 층이 이미 전류 흐름에 의해 가열되기에 적합한 특징을 가진 경우에, 층(62)의 존재를 피할 수 있거나, 층(62)이 있는 그러나 보호층(64)이 없는 지지부를 갖는 것이 가능하다.

결국, 본 발명에 따른 지지부의 마직막 실시예가 도 7에 단면으로 도시되어 있다. 이러한 경우에 지지부(70)는 베이스(70)로 구성되어 있으며, 상기 베이스 상에는 게터 재료의 몇몇 국부적 증착물(72, 72', 72", ....)이 존재하며; 베이스(71) 내에 형성되는 한쌍의 홀(73, 73')은 외측과 증착물을 전기적으로 연결시키기 위해서 상기 증착물의 각각의 증착물과 결합한다. 베이스(71)의 영역(74, 74', 74", ...)은 소형 소자의 활성 구조물의 구성을 위해 증착물 없이 유지되며, 절선은 한편, 몇몇의 소형 소자의 제조를 위한 지지부(70)의 절단선을 나타낸다.

또한 이러한 경우에 있어서, 도 6을 참조하여 기재되는 측정이 채택될 수 있으며 즉, 후자의 증착물의 발열을 개선하기 위해서 베이스(71)와 증착물(72, 72', 72",...) 사이에 저항층을 사용하며; 또는 대기로부터 증착물의 일시적인 보호를 위해서 증착물 위에 층을 사용한다. 지지부 형태(70)는 MMs를 제조하는데 사용될 수 있으나, 지지부의 용도는 특히, 전술된 바와 같이, 마이크로옵토일렉트로닉의 경우에 바람직하며, 획득되는 활성 구조물과 직면하고 있는 하우징 부분은 복사선이 투과되어야만 하며 따라서 지지부의 전체 표면 위에 게터 재료의 증착물을 수용할 수 없다.

전술된 바와 같이 본 발명에 따른 장치의 실시예는 단지 여러가지 변형이 쉬운 실시예인 것이 명백하다. 특히 이동 또는 센서 부재의 정확한 형상 및 배치 그리고 게터 재료 증착물의 정확한 형상 및 배치는 베이스 상에 또는 캡 상에 또는 이 둘 부분 상에 부분적으로 형성될 수 있는, 하우징 오목부의 모양 또는 이용되는 재료 뿐만 아니라 필요에 따라서 매우 자유로울 수 있다.

본 발명에 의해서 제공되는 다른 이점은 게터 증착물이 동일한 전기 접점(예를들어, 18, 18' 또는 27, 27')에 의해서 전류 흐름 (즉, 부가적인 종류의 층(42)가 없는 경우에)의 통로를 통해 직접 가열되는 경우이다. 게터 재료 증착물의 전기 저항성은 재료의 표면에 형성되는 산화물, 질화물, 탄화물의 양과 더불어 증가한다고 알려져 있으며; 프루브(probes)로서 동일 접점을 이용하는 게터 증착물의 전기 저항성의 값을 때때로 체크하는 단계, 및 상기 값과 게터의 소모를 나타내는 사전조절 값을 비교하는 단계에 의해, 게터 증착물이 재활성이 필요할때를 공지하는 것이 가능하며 따라서 필요할때만 증착물을 재활성 단계에 첨가한다.

가능한 첨가 및/또는 변형으로 인해 본 발명의 보호 범위를 벗어남 없이 본 발명의 소자로 제조될 수 있다.

Claims (16)

1. 게터 재료(17; 25; 35)의 증착물 및 상기 게터 재료를 가열하기 위한 집적 부재를 포함하는 소자로서,

   상기 직접부재들이 상기 증착물(17; 25; 35) 및 상기 소자의 외측에 연결되는 마이크로메카니칼(10; 20) 또는 마이크로옵토일렉트로닉(30) 소자에 있어서,

   상기 직접부재는 게터 재료의 증착물(17; 25; 35)의 두개의 대향 단부에 연결되는 두개의 전기 접점으로 이루어지며, 상기 소자의 바디에 형성되는 관통구에 의해서 상기 소자의 바깥쪽에 전기적으로 연결되며; 상기 전기 접점, 관통구, 및 게터 재료 증착물로 이루어지는 조립체가 기밀 방식으로 형성되는 것을 특징으로하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 관통구가 금속으로 충진되는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 게터 재료를 가열 하기 위한 상기 집적 부재가 전류 흐름에 의해 가열될 수 있는 재료의 부가적인 층(42)을 더 포함하며, 상기 부가적인 층(42)이 전기 접점과 게터 재료 사이에 끼여있는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 부가적인 층(42)이 금속 또는 반도체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 부가적인 층(42)이 알루미늄 또는 다결정 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 게터 재료를 가열 하기 위한 상기 집적 부재가 부가적인 층(42)과 게터 재료 증착물 사이에 있는 전기적으로 절연성이지만 열 전도성인 재료의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 절연체 층이 실리콘 다이옥사이드로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 게터 재료의 증착물이 지르코늄, 티타늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐중에서 선택되는 하나 이상의 금속; 이들 금속들로 이루어진 합금; 또는 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 알루미늄, 이트륨, 란탄, 및 희토류중에서 선택되는 하나 이상의 다른 금속과 상기 금속들과의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 게터 재료가 이원 합금인 Ti-V, Zr-V, Zr-Fe 및 Zr-Ni, 삼원 합금인 Zr-Mn-Fe, Zr-V-Fe 또는 Zr-Co-A중에서 선택되는 합금이 상기 Zr-Co-A 합금에서 A는 이트륨, 란탄 및 희토류의 혼합물을 나타내는 것을 특징으로 하는,

   마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 게터 재료가 지르코늄, 티타늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐중에서 선택되는 금속 원소와; 상기 금속 원소들의 합금; 또는 상기 금속 원소들과 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 알루미늄, 이트륨, 란탄 및 희토류중에서 선택되는 하나 이상의 다른 원소들과의 합금인 것을 특징으로 하는,

    마이크로메카니칼 또는 마이크로옵토일렉트로닉 소자.
11. 제 1 항의 마이크로메카니칼 소자(10)에 있어서,

    오목부(12)가 형성되어 있는 캡(11) 및 가동 부재(16)가 고정되어 있는 베이스(13)로 이루어지며, 상기 베이스 상에는 게터 재료의 상기 증착물(17), 상기 관통구(19, 19') 및 전기 접점(18, 18')도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,

    마이크로메카니칼 소자.
12. 제 1 항의 마이크로메카니칼 소자(20)에 있어서,

    오목부가 형성되어 있는 캡(22) 및 가동 부재(24)가 고정되어 있는 베이스(21)로 이루어지며, 상기 캡(22) 상에는 상기 전기 접점(27, 27'), 상기 관통구(26, 26') 및 상기 게터 재료의 증착물(25)이 형성되는 것을 특징으로 하는,

    마이크로메카니칼 소자.
13. 제 1 항의 마이크로옵토일렉트로닉 소자(30)에 있어서,

    전자기 복사선에 투과되는 캡(32), 및 오목부가 형성되어 있으며 전자기 복사선에 반응하는 부재(34, 34'...)가 놓여있는 베이스(31)로 이루어지며, 상기 베이스(31)상에는 상기 전기 접점(36, 36') 및 관통구를 갖춘 게터 재료의 증착물(35)이 형성되는 것을 특징으로 하는,

    마이크로옵토일렉트로닉 소자.
14. 제 1 항의 소자들을 제조하기 위한 지지부(50; 70)에 있어서,

    하나 이상의 게터 재료(52; 72, 72', 72")의 증착물 및 한쌍 이상의 관통구(54, 54'; 73, 73')가 놓여져 있는 베이스(51; 71)를 포함하며, 상기 베이스(51; 71)에 직면하고 있는 게터 재료의 상기 증착물 측면에 접근 가능한 두개의 다른 지점을 제공하는 것을 특징으로 하는,

    소자들을 제조하기 위한 지지부.
15. 제 3 항의 소자들을 제조하기 위한 지지부(60)에 있어서,

    베이스(61), 상기 베이스(61)위에 놓이며 전류 흐름에 의해 가열될 수 있는 재료의 층(62), 상기 가열 가능한 재료의 층(62) 상에 놓이는 게터 재료의 증착물(63), 및 상기 베이스(61)에 직면하고 상기 가열 가능한 재료의 층(62)의 두 개의 다른 지점으로 접근할 수 있게 하는 한쌍 이상의 관통구(65, 65')를 포함하는 것을 특징으로 하는,

    소자들을 제조하기 위한 지지부.
16. 제 14 또는 제 15 항에 있어서,

    상기 게터 재료의 증착물의 일시적인 보호를 위해서 게터 재료의 증착물 위에 놓이는 층(64)을 더 포함하는,

    소자들을 제조하기 위한 지지부.