マイクロ電気機械システムマイクおよびその製造方法
【課題】マイクロ電気機械システムマイクを提供する。
【解決手段】 基板21は第一チャンバー21aを有する。マイクロ電気機械システム部品エリア22は、基板21の上方に位置し、かつ金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよび第二チャンバー22dを有する。遮蔽層23は、マイクロ電気機械システム部品エリア22の上方に位置する。第一キャップ25は、遮蔽層23の上方に固定され、かつ第二チャンバー22dに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第二キャップ26は基板21の下方に固定される。
【解決手段】 基板21は第一チャンバー21aを有する。マイクロ電気機械システム部品エリア22は、基板21の上方に位置し、かつ金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよび第二チャンバー22dを有する。遮蔽層23は、マイクロ電気機械システム部品エリア22の上方に位置する。第一キャップ25は、遮蔽層23の上方に固定され、かつ第二チャンバー22dに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第二キャップ26は基板21の下方に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロ電気機械システム(MEMS)マイクおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図1は、特許文献1に記載のMEMSマイク装置を示す断面図である。図1に示すように、MEMSマイク装置10は基板11、背面板12、弾性振動板13、スルーホール(through-hole)14、背面チャンバー(backside cavity)15および固定エリア16を備える。弾性振動板13は多結晶シリコン(polysilicon)から製造されてもよい。背面板12は単結晶シリコンから製造されてもよい。背面板12は背面チャンバー15に繋がる複数のスルーホール14を有する。弾性振動板13はスプリングによって固定エリア16に接続される。弾性振動板13が音声信号によって振動すると容量値が変化する。変化した容量値は回路によって変換され、電子信号を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第2008/0175418号明細書
【特許文献2】米国特許第7221767号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した先行技術は、MEMSマイク装置を完成させるには複雑なパッケージ工程に頼る必要があるだけでなく、完成品が比較的大きい場所を取るという問題が発生するため、小型化に不利である。
【0005】
一方、特許文献1に類似した特許文献2に記載のMEMSマイク装置は複雑なパッケージ工程に頼る必要があるだけでなく、装置全体が比較的大きい場所を取るという問題を抱えているため、小型化に不利である。
【0006】
本発明が上述した先行技術の問題に鑑みて提示したマイクロ電気機械システムマイク装置および製造方法は、ウェハー製造工程の改良、パッケージ工程の簡単化および空間の削減によって装置全体のチップサイズパッケージ(chip size package, CSP)を実現させることである。
【0007】
本発明は、マイクロ電気機械システムマイクの製造方法を提供することを主な目的とする。
本発明は、マイクロ電気機械システムマイクを提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の目的を達成するために、本発明によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、次の通りである。まず基板を用意する。続いて基板の上方に金属層、スルーホール層および絶縁材エリアを形成する。続いて最上の金属層の上方に遮蔽層を形成する。続いて遮蔽層の一部分をエッチングして絶縁材エリアの一部分を露出する。続いて遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定し、第一キャップに少なく一つの開口部を形成する。続いて基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成する。続いて基板の下方に第二キャップを位置させて固定する。続いて、絶縁材エリアの一部分をエッチングして第二チャンバーを形成する。そのうち、第二チャンバー、第一チャンバーおよび少なくとも一つの開口部は相互に繋がる。第二チャンバー、金属層、スルーホール層および絶縁材エリアは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリアを構築する。
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、誘導結合プラズマ技術によって第一チャンバーを形成する方式を採用できる。
【0009】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって第一キャップおよび第二キャップを固定する方式を採用できる。
【0010】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、Si貫通電極(TSV)技術によって基板と第二キャップに少なくとも一つの導線を通すか、接点技術によって基板の側辺に沿って少なくとも一つの導線を引いて基板から第二キャップの下表面まで伸ばす方式を採用できる。
【0011】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、フッ化水素気相エッチング技法によって絶縁材エリアの一部分を除去し、第二チャンバーを形成する方式を採用できる。
【0012】
上述の目的を達成するために、本発明によるマイクロ電気機械システムマイクは、基板、マイクロ電気機械システム部品エリア、遮蔽層、第一キャップおよび第二キャップを備える。基板は第一チャンバーを有する。マイクロ電気機械システム部品エリアは基板の上方に位置し、かつ金属層、スルーホール層、絶縁材エリアおよび第二チャンバーを有する。遮蔽層はマイクロ電気機械システム部品エリアの上方に位置する。第一キャップは遮蔽層の上方に固定され、かつ第二チャンバーに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第二チャンバーは基板の下方に固定される。
【0013】
マイクロ電気機械システムマイクは、さらに接着層を備える。接着層は第一キャップとマイクロ電気機械システム部品エリアとの間に位置する。
マイクロ電気機械システムマイクにおいて、第一キャップおよび第二キャップはシリコンウェハーから構成されてもよい。
【0014】
マイクロ電気機械システムマイクは、さらに少なくとも一つの導線を備える。導線は基板および第二キャップを貫通するか、基板の側辺に沿って基板を通って第二キャップの下表面まで伸びることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】従来のMEMSマイクを示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【図3A】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3B】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3C】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3D】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3E】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3F】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3G】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3H】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3I】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の複数の実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクおよびその製造方法を図面に基づいて説明する。そのうちの図面は製造工程、および層と層との上下順序関係を表示する。図面に示した形、厚さおよび幅は一定の比率で製造されるものではない。
【0017】
(第1実施形態)
図2は本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク20は、基板21、マイクロ電気機械システム部品エリア22、遮蔽層23、接着層24、第一キャップ25、第二キャップ26および導線27を備える。基板21は第一チャンバー21aを有する。第一チャンバー21aは形が図に示されたとおりであるが、これに限らない。マイクロ電気機械システム部品エリア22は基板21の上方に位置し、かつ金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよびその間に形成された第二チャンバー22dを有する。金属層22aおよびスルーホール層22bは数が奇数または偶数である。金属層22aはアルミニウムから構成されるが、これに限らない。スルーホール層22bはタングステンから構成されるが、これに限らない。絶縁材エリア22cはシリカから構成されるが、これに限らない。第二チャンバー22d、第一キャップ25の開口部および第一チャンバー21aは相互に繋がるため、マイクロ電気機械システム部品エリア22は音圧に反応を起こすことができる。遮蔽層23はマイクロ電気機械システム部品エリア22の上方に位置する。第一キャップ25は遮蔽層23の上方に固定され、かつ第二チャンバー22dおよび第一チャンバー21aに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第一キャップ25はシリコンウェハーから構成されるが、これに限らない。接着層24は第一キャップ25と遮蔽層23との間に配置され、第一キャップ25の固定に用いられる。一方、別の技法によって第一キャップ25を固定する場合、接着層24は必ずしも必要なものではない。第二キャップ26は基板21の下方に位置し、かつシリコンウェハーから構成されるが、これに限らない。導線27は基板21および第二キャップ26を貫通し、マイクロ電気機械システム部品エリア22の信号をマイクロ電気機械システムマイク20の外部へ伝導する。
【0018】
図3Aから図3Hは、第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイク20の製造方法のプロセスを示す断面図である。図3Aに示すように、まず基板21を用意し、そののち基板21の上方に金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよび遮蔽層23を形成する。図3Bに示すように、続いて遮蔽層23の一部分および絶縁材エリア22cの表面を除去する。図3Cに示すように、続いて第一キャップ25を遮蔽層23の上方に固定し、第一キャップ25の下表面に遮断層25aを配置し、第一キャップ25と遮蔽層23との間に接着層24を配置する。このステップは合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けを採用するが、これに限らない。図3Dに示すように、続いて基板21の背面をエッチングして第一チャンバー21aを形成する。このステップは誘導結合プラズマ(inductively coupled plasma、ICP)を採用するが、これに限らない。図3Eに示すように、続いて第二キャップ26を基板21の下方に固定する。このステップは合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けを採用するが、これに限らない。図3Fに示すように、続いてシリコン貫通電極技術(Through-Silicon Via、TSV)に基づいて導線27を基板21および第二キャップ26に通すことによってマイクロ電気機械システム部品エリア22の信号をマイクロ電気機械システムマイク20の外部へ伝導する。図3Gに示すように、続いて、第一キャップ25をエッチングして開口部を形成する。このステップは誘導結合プラズマ(inductively coupled plasma、ICP)を採用するが、これに限らない。図3Hに示すように、続いて絶縁材エリア22cの一部分および遮断層25aをエッチングして第二チャンバー22dを形成する。このステップは、フッ化水素気相エッチング(HF vapor etching)技法を採用するが、これに限らない。そのうち、第二チャンバー22dと第一チャンバー21aとは第一キャップ25の少なくとも一つの開口部に繋がる。第二チャンバー22d、金属層22a、スルーホール層22bおよび絶縁材エリア22cは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリア22を構築する。
【0019】
図3Iに示すように、マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、予め第一キャップ25をエッチングして開口部を形成し、そののちそれを接着層24に接着し(即ちエッチングと接着の順を入れ替え)、続いて基板21の一部分またはあらゆる工程が完成した後、接着層24に接着された第一キャップ25を遮蔽層23の上方に固定する方式を採用できる。つまり、第一キャップ25にかかわる製造工程と基板21にかかわる一部分のまたはあらゆる製造工程を同時に進行させ、そののち両者を整合することができる。
【0020】
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク30は、基板31、マイクロ電気機械システム部品エリア32、遮蔽層33、接着層34、第一キャップ35、第二キャップ36、導線37および絶縁層38を備える。絶縁層38は第二キャップ36の下表面に位置付けられることで導線37と第二キャップ36との接触を遮断する。第2実施形態は絶縁層38を増設するが、全体の機能および製造工程は第1実施形態とはあまり変わらないため、詳しい説明を省略する。
【0021】
(第3実施形態)
図5は本発明の第3実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク40は、基板41、マイクロ電気機械システム部品エリア42、遮蔽層43、接着層44、第一キャップ45、第二キャップ46および導線47を備える。基板41は第一チャンバー41aを有する。第一チャンバー41aは形が図に示されたとおりであるが、これに限らない。第1実施形態との違いは次の通りである。第3実施形態は接点技術(T-contact)に基づいてマイクロ電気機械システム部品エリア42の信号をマイクロ電気機械システムマイク40の外部へ伝導する。詳しく言えば、導線47は基板41の側辺に沿って基板41を通って第二キャップ46の下表面まで伸びる。第3実施形態と第1実施形態とは導線の接続方式が異なるが、そのほかの部分はほぼ同じであるため、説明を省略する。また第3実施形態は単独で第一キャップ45を製造し、そして第一キャップ45にかかわる製造工程と基板41にかかわる一部分のまたはあらゆる製造工程を別々に進行させ、そののち両者を整合することができる。
【0022】
以上、本発明を説明するための比較的好ましい実施形態を示した。上述した内容は本発明の請求範囲を限定するものでなく、この技術を熟知する人に本発明の内容を容易に理解させるための説明である。この技術を熟知した人ならば本発明の発明思想に基づいて効果が同等な変化を加えることは本発明の請求範囲に属するべきである。例えば本発明において、金属層およびスルーホース層の数は実施形態に限定されず、別の数字であってもよい。開口部およびチャンバーの数と形は実施形態に限定されず、任意にしてもよい。導線は断面図に示された形に限定されず、任意の形を採用してもよい。マイクロ電気機械システムマイクの製造過程は実施形態により提示された順に限定されず、部品の特徴に影響を与えない範囲において任意の調整を行うことができる。これらは本発明の請求範囲に属するべきである。
【符号の説明】
【0023】
10、20、30、40・・・マイクロ電気機械システムマイク、
11、21、31、41・・・基板、
13・・・弾性振動板、
14・・・スルーホール、
15・・・背面チャンバー、
16・・・固定エリア、
21a、31a、41a・・・第一チャンバー、
22、32、42・・・マイクロ電気機械システム部品エリア、
22a、32a、42a・・・金属層、
22b、32b、42b・・・スルーホール層、
22c、32c、42c・・・絶縁材エリア、
22d、32d、42d・・・第二チャンバー、
23、33、43・・・遮蔽層、
24、34、44・・・接着層、
25、35、45・・・第一キャップ、
25a、35a・・・遮断層、
26、36、36・・・第二キャップ、
27、37、47・・・導線。
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロ電気機械システム(MEMS)マイクおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図1は、特許文献1に記載のMEMSマイク装置を示す断面図である。図1に示すように、MEMSマイク装置10は基板11、背面板12、弾性振動板13、スルーホール(through-hole)14、背面チャンバー(backside cavity)15および固定エリア16を備える。弾性振動板13は多結晶シリコン(polysilicon)から製造されてもよい。背面板12は単結晶シリコンから製造されてもよい。背面板12は背面チャンバー15に繋がる複数のスルーホール14を有する。弾性振動板13はスプリングによって固定エリア16に接続される。弾性振動板13が音声信号によって振動すると容量値が変化する。変化した容量値は回路によって変換され、電子信号を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第2008/0175418号明細書
【特許文献2】米国特許第7221767号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した先行技術は、MEMSマイク装置を完成させるには複雑なパッケージ工程に頼る必要があるだけでなく、完成品が比較的大きい場所を取るという問題が発生するため、小型化に不利である。
【0005】
一方、特許文献1に類似した特許文献2に記載のMEMSマイク装置は複雑なパッケージ工程に頼る必要があるだけでなく、装置全体が比較的大きい場所を取るという問題を抱えているため、小型化に不利である。
【0006】
本発明が上述した先行技術の問題に鑑みて提示したマイクロ電気機械システムマイク装置および製造方法は、ウェハー製造工程の改良、パッケージ工程の簡単化および空間の削減によって装置全体のチップサイズパッケージ(chip size package, CSP)を実現させることである。
【0007】
本発明は、マイクロ電気機械システムマイクの製造方法を提供することを主な目的とする。
本発明は、マイクロ電気機械システムマイクを提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の目的を達成するために、本発明によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、次の通りである。まず基板を用意する。続いて基板の上方に金属層、スルーホール層および絶縁材エリアを形成する。続いて最上の金属層の上方に遮蔽層を形成する。続いて遮蔽層の一部分をエッチングして絶縁材エリアの一部分を露出する。続いて遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定し、第一キャップに少なく一つの開口部を形成する。続いて基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成する。続いて基板の下方に第二キャップを位置させて固定する。続いて、絶縁材エリアの一部分をエッチングして第二チャンバーを形成する。そのうち、第二チャンバー、第一チャンバーおよび少なくとも一つの開口部は相互に繋がる。第二チャンバー、金属層、スルーホール層および絶縁材エリアは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリアを構築する。
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、誘導結合プラズマ技術によって第一チャンバーを形成する方式を採用できる。
【0009】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって第一キャップおよび第二キャップを固定する方式を採用できる。
【0010】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、Si貫通電極(TSV)技術によって基板と第二キャップに少なくとも一つの導線を通すか、接点技術によって基板の側辺に沿って少なくとも一つの導線を引いて基板から第二キャップの下表面まで伸ばす方式を採用できる。
【0011】
マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、フッ化水素気相エッチング技法によって絶縁材エリアの一部分を除去し、第二チャンバーを形成する方式を採用できる。
【0012】
上述の目的を達成するために、本発明によるマイクロ電気機械システムマイクは、基板、マイクロ電気機械システム部品エリア、遮蔽層、第一キャップおよび第二キャップを備える。基板は第一チャンバーを有する。マイクロ電気機械システム部品エリアは基板の上方に位置し、かつ金属層、スルーホール層、絶縁材エリアおよび第二チャンバーを有する。遮蔽層はマイクロ電気機械システム部品エリアの上方に位置する。第一キャップは遮蔽層の上方に固定され、かつ第二チャンバーに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第二チャンバーは基板の下方に固定される。
【0013】
マイクロ電気機械システムマイクは、さらに接着層を備える。接着層は第一キャップとマイクロ電気機械システム部品エリアとの間に位置する。
マイクロ電気機械システムマイクにおいて、第一キャップおよび第二キャップはシリコンウェハーから構成されてもよい。
【0014】
マイクロ電気機械システムマイクは、さらに少なくとも一つの導線を備える。導線は基板および第二キャップを貫通するか、基板の側辺に沿って基板を通って第二キャップの下表面まで伸びることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】従来のMEMSマイクを示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【図3A】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3B】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3C】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3D】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3E】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3F】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3G】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3H】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図3I】本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクの製造方法のプロセスを示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の複数の実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクおよびその製造方法を図面に基づいて説明する。そのうちの図面は製造工程、および層と層との上下順序関係を表示する。図面に示した形、厚さおよび幅は一定の比率で製造されるものではない。
【0017】
(第1実施形態)
図2は本発明の第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク20は、基板21、マイクロ電気機械システム部品エリア22、遮蔽層23、接着層24、第一キャップ25、第二キャップ26および導線27を備える。基板21は第一チャンバー21aを有する。第一チャンバー21aは形が図に示されたとおりであるが、これに限らない。マイクロ電気機械システム部品エリア22は基板21の上方に位置し、かつ金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよびその間に形成された第二チャンバー22dを有する。金属層22aおよびスルーホール層22bは数が奇数または偶数である。金属層22aはアルミニウムから構成されるが、これに限らない。スルーホール層22bはタングステンから構成されるが、これに限らない。絶縁材エリア22cはシリカから構成されるが、これに限らない。第二チャンバー22d、第一キャップ25の開口部および第一チャンバー21aは相互に繋がるため、マイクロ電気機械システム部品エリア22は音圧に反応を起こすことができる。遮蔽層23はマイクロ電気機械システム部品エリア22の上方に位置する。第一キャップ25は遮蔽層23の上方に固定され、かつ第二チャンバー22dおよび第一チャンバー21aに繋がる少なくとも一つの開口部を有する。第一キャップ25はシリコンウェハーから構成されるが、これに限らない。接着層24は第一キャップ25と遮蔽層23との間に配置され、第一キャップ25の固定に用いられる。一方、別の技法によって第一キャップ25を固定する場合、接着層24は必ずしも必要なものではない。第二キャップ26は基板21の下方に位置し、かつシリコンウェハーから構成されるが、これに限らない。導線27は基板21および第二キャップ26を貫通し、マイクロ電気機械システム部品エリア22の信号をマイクロ電気機械システムマイク20の外部へ伝導する。
【0018】
図3Aから図3Hは、第1実施形態によるマイクロ電気機械システムマイク20の製造方法のプロセスを示す断面図である。図3Aに示すように、まず基板21を用意し、そののち基板21の上方に金属層22a、スルーホール層22b、絶縁材エリア22cおよび遮蔽層23を形成する。図3Bに示すように、続いて遮蔽層23の一部分および絶縁材エリア22cの表面を除去する。図3Cに示すように、続いて第一キャップ25を遮蔽層23の上方に固定し、第一キャップ25の下表面に遮断層25aを配置し、第一キャップ25と遮蔽層23との間に接着層24を配置する。このステップは合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けを採用するが、これに限らない。図3Dに示すように、続いて基板21の背面をエッチングして第一チャンバー21aを形成する。このステップは誘導結合プラズマ(inductively coupled plasma、ICP)を採用するが、これに限らない。図3Eに示すように、続いて第二キャップ26を基板21の下方に固定する。このステップは合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けを採用するが、これに限らない。図3Fに示すように、続いてシリコン貫通電極技術(Through-Silicon Via、TSV)に基づいて導線27を基板21および第二キャップ26に通すことによってマイクロ電気機械システム部品エリア22の信号をマイクロ電気機械システムマイク20の外部へ伝導する。図3Gに示すように、続いて、第一キャップ25をエッチングして開口部を形成する。このステップは誘導結合プラズマ(inductively coupled plasma、ICP)を採用するが、これに限らない。図3Hに示すように、続いて絶縁材エリア22cの一部分および遮断層25aをエッチングして第二チャンバー22dを形成する。このステップは、フッ化水素気相エッチング(HF vapor etching)技法を採用するが、これに限らない。そのうち、第二チャンバー22dと第一チャンバー21aとは第一キャップ25の少なくとも一つの開口部に繋がる。第二チャンバー22d、金属層22a、スルーホール層22bおよび絶縁材エリア22cは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリア22を構築する。
【0019】
図3Iに示すように、マイクロ電気機械システムマイクの製造方法は、予め第一キャップ25をエッチングして開口部を形成し、そののちそれを接着層24に接着し(即ちエッチングと接着の順を入れ替え)、続いて基板21の一部分またはあらゆる工程が完成した後、接着層24に接着された第一キャップ25を遮蔽層23の上方に固定する方式を採用できる。つまり、第一キャップ25にかかわる製造工程と基板21にかかわる一部分のまたはあらゆる製造工程を同時に進行させ、そののち両者を整合することができる。
【0020】
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク30は、基板31、マイクロ電気機械システム部品エリア32、遮蔽層33、接着層34、第一キャップ35、第二キャップ36、導線37および絶縁層38を備える。絶縁層38は第二キャップ36の下表面に位置付けられることで導線37と第二キャップ36との接触を遮断する。第2実施形態は絶縁層38を増設するが、全体の機能および製造工程は第1実施形態とはあまり変わらないため、詳しい説明を省略する。
【0021】
(第3実施形態)
図5は本発明の第3実施形態によるマイクロ電気機械システムマイクを示す断面図である。マイクロ電気機械システムマイク40は、基板41、マイクロ電気機械システム部品エリア42、遮蔽層43、接着層44、第一キャップ45、第二キャップ46および導線47を備える。基板41は第一チャンバー41aを有する。第一チャンバー41aは形が図に示されたとおりであるが、これに限らない。第1実施形態との違いは次の通りである。第3実施形態は接点技術(T-contact)に基づいてマイクロ電気機械システム部品エリア42の信号をマイクロ電気機械システムマイク40の外部へ伝導する。詳しく言えば、導線47は基板41の側辺に沿って基板41を通って第二キャップ46の下表面まで伸びる。第3実施形態と第1実施形態とは導線の接続方式が異なるが、そのほかの部分はほぼ同じであるため、説明を省略する。また第3実施形態は単独で第一キャップ45を製造し、そして第一キャップ45にかかわる製造工程と基板41にかかわる一部分のまたはあらゆる製造工程を別々に進行させ、そののち両者を整合することができる。
【0022】
以上、本発明を説明するための比較的好ましい実施形態を示した。上述した内容は本発明の請求範囲を限定するものでなく、この技術を熟知する人に本発明の内容を容易に理解させるための説明である。この技術を熟知した人ならば本発明の発明思想に基づいて効果が同等な変化を加えることは本発明の請求範囲に属するべきである。例えば本発明において、金属層およびスルーホース層の数は実施形態に限定されず、別の数字であってもよい。開口部およびチャンバーの数と形は実施形態に限定されず、任意にしてもよい。導線は断面図に示された形に限定されず、任意の形を採用してもよい。マイクロ電気機械システムマイクの製造過程は実施形態により提示された順に限定されず、部品の特徴に影響を与えない範囲において任意の調整を行うことができる。これらは本発明の請求範囲に属するべきである。
【符号の説明】
【0023】
10、20、30、40・・・マイクロ電気機械システムマイク、
11、21、31、41・・・基板、
13・・・弾性振動板、
14・・・スルーホール、
15・・・背面チャンバー、
16・・・固定エリア、
21a、31a、41a・・・第一チャンバー、
22、32、42・・・マイクロ電気機械システム部品エリア、
22a、32a、42a・・・金属層、
22b、32b、42b・・・スルーホール層、
22c、32c、42c・・・絶縁材エリア、
22d、32d、42d・・・第二チャンバー、
23、33、43・・・遮蔽層、
24、34、44・・・接着層、
25、35、45・・・第一キャップ、
25a、35a・・・遮断層、
26、36、36・・・第二キャップ、
27、37、47・・・導線。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を用意するステップと、
前記基板の上方に金属層、スルーホール層および絶縁材エリアを形成するステップと、
最上の前記金属層の上方に遮蔽層を形成するステップと、
前記遮蔽層の一部分をエッチングして絶縁材エリアの一部分を露出するステップと、
前記遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定し、前記第一キャップに少なくとも一つの開口部を形成するステップと、
前記基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成するステップと、
前記基板の下方に第二キャップを位置させて固定するステップと、
前記絶縁材エリアの一部分をエッチングして第二チャンバーを形成するステップと、を含み、
前記第二チャンバー、前記第一チャンバーおよび少前記開口部は相互に繋がり、前記第二チャンバー、前記金属層、前記スルーホール層および前記絶縁材エリアは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリアを構成することを特徴とするマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項2】
さらに前記第一キャップと前記遮蔽層との間に接着層を配置することによって前記第一キャップを固定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項3】
前記基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成するステップは、
誘導結合プラズマ技術によって前記第一チャンバーを形成する方式を採用することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項4】
前記第一キャップに少なく一つの開口部を形成するステップは、
さらに前記第一キャップの下表面に遮断層を形成することと、前記第一キャップをエッチングして少なくとも一つの開口部を形成することを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項5】
さらにフッ化水素気相エッチング技法によって前記遮断層を除去するステップを含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項6】
前記遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定するステップは、
合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって行うことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項7】
前記基板の下方に第二キャップを位置させて固定するステップは、
合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって行うことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項8】
さらに少なくとも一つの導線を配置することによって前記マイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項9】
前記少なくとも一つの導線を配置することによってマイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導するステップは、
シリコン貫通電極技術または接点技術によって前記基板および前記第二キャップに少なくとも一つの導線を通すことを含むことを特徴とする請求項8に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項10】
前記絶縁材エリアの一部分を除去し第二チャンバーを形成するステップは、
フッ化水素気相エッチング技法によってエッチングを行う方法を含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項11】
第一チャンバーを有する基板と、
前記基板の上方に位置し、かつ金属層、スルーホール層、絶縁材エリアおよび第二チャンバーを有するマイクロ電気機械システム部品エリアと、
前記マイクロ電気機械システム部品エリアの上方に位置する遮蔽層と、
前記遮蔽層の上方に固定され、かつ前記第二チャンバーに繋がる少なくとも一つの開口部を有する第一キャップと、
前記基板の下方に固定される第二キャップと、
を備えることを特徴とするマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項12】
さらに接着層を備え、
前記接着層は、前記第一キャップと前記マイクロ電気機械システム部品エリアとの間に位置することを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項13】
前記第一キャップは、シリコンウェハーから構成されることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項14】
前記第二キャップは、シリコンウェハーから構成されることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項15】
さらに少なくとも一つの導線を備え、
前記導線は前記マイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導可能であることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項16】
前記導線は、前記基板および前記第二キャップを貫通することを特徴とする請求項15に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項17】
前記導線は、前記基板の側辺に沿って前記基板を通って前記第二キャップの下表面まで伸びることを特徴とする請求項15に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項1】
基板を用意するステップと、
前記基板の上方に金属層、スルーホール層および絶縁材エリアを形成するステップと、
最上の前記金属層の上方に遮蔽層を形成するステップと、
前記遮蔽層の一部分をエッチングして絶縁材エリアの一部分を露出するステップと、
前記遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定し、前記第一キャップに少なくとも一つの開口部を形成するステップと、
前記基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成するステップと、
前記基板の下方に第二キャップを位置させて固定するステップと、
前記絶縁材エリアの一部分をエッチングして第二チャンバーを形成するステップと、を含み、
前記第二チャンバー、前記第一チャンバーおよび少前記開口部は相互に繋がり、前記第二チャンバー、前記金属層、前記スルーホール層および前記絶縁材エリアは結合し、マイクロ電気機械システム部品エリアを構成することを特徴とするマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項2】
さらに前記第一キャップと前記遮蔽層との間に接着層を配置することによって前記第一キャップを固定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項3】
前記基板の背面をエッチングして第一チャンバーを形成するステップは、
誘導結合プラズマ技術によって前記第一チャンバーを形成する方式を採用することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項4】
前記第一キャップに少なく一つの開口部を形成するステップは、
さらに前記第一キャップの下表面に遮断層を形成することと、前記第一キャップをエッチングして少なくとも一つの開口部を形成することを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項5】
さらにフッ化水素気相エッチング技法によって前記遮断層を除去するステップを含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項6】
前記遮蔽層の上方に第一キャップを位置させて固定するステップは、
合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって行うことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項7】
前記基板の下方に第二キャップを位置させて固定するステップは、
合金溶解、ガラス溶解、エポキシドまたははんだ付けによって行うことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項8】
さらに少なくとも一つの導線を配置することによって前記マイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項9】
前記少なくとも一つの導線を配置することによってマイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導するステップは、
シリコン貫通電極技術または接点技術によって前記基板および前記第二キャップに少なくとも一つの導線を通すことを含むことを特徴とする請求項8に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項10】
前記絶縁材エリアの一部分を除去し第二チャンバーを形成するステップは、
フッ化水素気相エッチング技法によってエッチングを行う方法を含むことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ電気機械システムマイクの製造方法。
【請求項11】
第一チャンバーを有する基板と、
前記基板の上方に位置し、かつ金属層、スルーホール層、絶縁材エリアおよび第二チャンバーを有するマイクロ電気機械システム部品エリアと、
前記マイクロ電気機械システム部品エリアの上方に位置する遮蔽層と、
前記遮蔽層の上方に固定され、かつ前記第二チャンバーに繋がる少なくとも一つの開口部を有する第一キャップと、
前記基板の下方に固定される第二キャップと、
を備えることを特徴とするマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項12】
さらに接着層を備え、
前記接着層は、前記第一キャップと前記マイクロ電気機械システム部品エリアとの間に位置することを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項13】
前記第一キャップは、シリコンウェハーから構成されることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項14】
前記第二キャップは、シリコンウェハーから構成されることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項15】
さらに少なくとも一つの導線を備え、
前記導線は前記マイクロ電気機械システム部品エリアの信号を外部へ伝導可能であることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項16】
前記導線は、前記基板および前記第二キャップを貫通することを特徴とする請求項15に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【請求項17】
前記導線は、前記基板の側辺に沿って前記基板を通って前記第二キャップの下表面まで伸びることを特徴とする請求項15に記載のマイクロ電気機械システムマイク。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図4】
【図5】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図4】
【図5】
【公開番号】特開2012−222828(P2012−222828A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−90044(P2012−90044)
【出願日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【出願人】(507208819)原相科技股▲分▼有限公司 (6)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【出願人】(507208819)原相科技股▲分▼有限公司 (6)
【Fターム(参考)】
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