(57)【要約】  発明は気密封止されたデバイス及びそのようなデバイスを作成する方法に向けられる。デバイスは、１つまたは複数の光、光電子、電子または超小型電気機械（ＭＥＭＳ）素子が、単独でまたは組み合されて、その上に配置された基板、上部及び上部からある距離まで延びるエクステンションを有するカバー部材、カバー部材のエクステンション部分を基板に接合するために用いられる接着剤及びカバー部材エクステンションが基板に接合されている領域を気密封止するための封止剤を有する、光、超小型電気機械、電子及び光電子デバイスを含む。発明の方法において、封止剤は原子層堆積法を用いて与えられる。
2009500848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密封止されたデバイスにおいて、前記デバイスが、
光素子、ディスプレイ素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械（ＭＥＭＳ）素子を、個別にまたはいずれかの組合せで、その上に有する基板であって、前記素子と別のデバイスまたは素子の間の電気的接続を確立するために用いることができる、前記素子から及び／または前記基板上を延びるいずれかの電極または電気リードを有する基板、
第１の面すなわち上面及び第２の面すなわち底面をもつ上部を有するカバー部材であって、厚さ及び前記カバー部材上部の全円周または全周にわたり前記底面から一方向にある距離まで延びる長さを有するエクステンションを有するカバー部材、
前記基板に接合されたときに前記カバー部材によって定められるチャンバの外にある別の素子またはデバイスまで前記素子から延びるいずれの電極または電気リードも含めて、前記基板に前記カバー部材エクステンションを接合する、接着剤、及び
前記チャンバ内の前記光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械素子を気密封止し、同時に、前記チャンバ内の前記素子から前記チャンバの外にある別のデバイスまたは素子への前記電極及び／または電気リードの通過を可能にするための、前記カバー部材エクステンション、前記接着剤及び、いずれの電極及び／または電極リードも含めて、前記基板と接する、封止剤、
を有することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記封止剤が、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３及びフッ素ドープシリカ並びに前記材料のいずれかが組み合せられた複合／積層からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記カバー部材の前記上部が前記デバイス内及び前記デバイス外への光の通過を可能にするために透明であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記カバー部材が、透明、不透明または光不透性であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスが前記チャンバ内に超小型ミラーアレイを有するデジタル光処理デバイスであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスが制御デバイスであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
気密封止されたデバイスを作成する方法において、前記方法が、
光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械（ＭＥＭＳ）素子を、個別にまたはいずれかの組合せで、その上に有する基板であって、前記素子と別のデバイスまたは素子の間の電気的接続を確立するために用いることができる、前記素子から及び／または前記基板上を延びるいずれかの電極または電気リードを有する前記基板を提供する工程、
第１の面すなわち上面及び第２の面すなわち底面をもつ上部を有するカバー部材であって、厚さ及び前記カバー部材上部の全円周または全周にわたり前記底面から一方向にある距離まで延びる長さを有するエクステンションを有する前記カバー部材を提供する工程、
前記基板に接合されたときに前記カバー部材によって定められるチャンバの外にある別の素子またはデバイスまで前記基板上の前記素子から延びるいずれの電極または電気リードも含めて、前記基板に前記カバー部材を接合するための接着剤を提供する工程、
前記接着剤を用いて前記カバー部材を前記基板に接合する工程、及び
封止剤を提供する工程及び前記チャンバ内の前記光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械素子を気密封止し、同時に、前記チャンバ内の前記素子から前記チャンバの外にある別のデバイスまたは素子への前記電極及び／または電気リードの通過を可能にするために、前記接着剤が前記カバー部材エクステンションを前記基板に接合する領域に前記封止剤を与える工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記封止剤が原子層堆積法を用いて与えられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記封止剤が、原子層堆積法及び、堆積時に反応して前記封止剤及び、除去される、揮発性材料を形成する、第１及び第２の封止剤成分を用いて与えられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
封止剤を提供する前記工程が、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３及びフッ素ドープシリカの単層または複層からなり、前記材料の単独またはいずれかの組合せの複合／積層及び多重層を含む、群から選ばれる封止剤を提供する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記封止剤が、反射防止膜、ＵＶフィルタ特性及び／またはＩＲフィルタ特性を与えるための被膜または材料、ダイクロイックフィルタ特性を与えるための被膜または材料、色フィルタ特性を与えるための被膜または材料及びレーザミラーの作成に適する被膜または材料からなる群から選ばれることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が複数のデバイスの選択された表面を被覆する工程をさらに含み、前記方法が、
保護層を第１のデバイスの少なくとも１つの選択された表面及び第２のデバイスの少なくとも１つの選択された表面と接触させて配置する工程、
前記保護層と接していない前記デバイスの表面上に封止／被覆材料を被着する工程、及び
前記デバイスを分割する工程及び前記保護層を除去して選択された表面が被覆されたデバイスを得る工程、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記デバイスが誘起発光ダイオードデバイスであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超小型電気機械システムデバイスに関し、特に、そのようなデバイスに存在する気密封止及びそのような封止を作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露出電極を有する超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスにおいて、ガラス対ガラス（Ｇ/Ｇ）、ガラス対シリコン（Ｇ/Ｓ）及びシリコン対シリコン（Ｓ/Ｓ）の気密封止（接合）形成は達成が極めて困難である。そのような露出電極を有する応用の例には、とりわけ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パッケージ封入技術及びデジタル光処理（ＤＬＰ（商標））パッケージ封入技術がある。ＤＬＰデバイスを極めて簡単に説明すると、デバイスは、ハウジング、ハウジング内のミラーまたはミラーアレイ及び／またはその他の機能素子、及びハウジングに気密封着されたガラス窓を有する。そのようなパッケージの気密封止形成は、温度に制限がある場合には極めて困難である。例えば、封止を実施するには、２５０℃より低く、特に１５０℃より低い温度を用いる必要がある。そのような場合、局所加熱で封止を形成するためのレーザの使用は、電極が露出していると、局所加熱で電極接合が弱化するかまたは破壊され得るため、適用できない。気密封止接合形成温度が問題にならない場合には、誘電材料層が電極上に被着され、次いでインジウムベースはんだをレーザとともに用いて気密封止形成が行われる。しかし、この方法は低電圧／低周波数用途にしか適用できない。電極間のクロストークが主要な問題である。ＤＬＰデバイスのパッケージ封入の例は、特許文献１，２，３，４，５及び６を含む、多くの特許文献に見ることができる。
【０００３】
ＤＬＰのパッケージ封入においては、ＤＬＰの心臓部であるＭＥＭＳのミラーまたはミラーアレイが、光の出入りを可能にするためのガラス窓を有するハウジングに気密封入されなければならない。気密封止は、ＤＬＰを含む装置の動作中の、例えば塵埃粒子による、ミラーの汚染を防止するために必要である。多くの既存のプロセスにおいては、ＤＬＰのミラーまたはミラーアレイを収めているハウジングにガラス窓を接合する封着材料として、コバール（登録商標）７０５６が用いられている。
【特許文献１】米国特許第６６６７８３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６７４８４４９号明細書
【特許文献３】米国特許第６５８６８３１号明細書
【特許文献４】米国特許第６６２４９２１号明細書
【特許文献５】米国特許第６４５５９２７号明細書
【特許文献６】米国特許第６６２７８１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この材料は良好な封止を形成するが、接合及び封止を行うために用いられるプロセスに時間及び労力がかかり、したがってコストが高くなる。この結果、ＯＬＥＤデバイス及びＤＬＰデバイスのようなデバイスを気密封止するために用いることができる、別の方法及び／または材料を見いだすことが極めて望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
１つまたは複数の光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械（ＭＥＭＳ）素子を単独にまたは組み合せてもつ基板であって、さらに別のデバイスまたは素子との電気接続または光接続を確立するために用いることができる、基板上の素子及び／またはデバイスからのいずれかの電極あるいは光リードまたは電気リードを有する基板、
一辺上に複数の連続する脚またはエクステンションを有するカバー部材、ここで、カバー部材の脚またはエクステンションは、カバー部材及び前記素子を囲繞する基板によって定められるかまたは実質的に定められるチャンバまたは容積を形成するために接着材料または接合材料で基板に接合されており、同時にチャンバ内の素子とチャンバ外の素子及び／またはデバイスの間の電気接続または光接続を可能にする、及び
カバー部材、接着剤及び基板で定められるチャンバ内に光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械素子を気密封止し、同時にチャンバ内の素子からチャンバ外のデバイス及び／または素子への電気リード及び／または光リードの通過を可能にする、封止剤、
を有する、光デバイス、超小型電気機械デバイス、電子デバイス及び光電子デバイスを含む、気密封止されたデバイスに向けられる。
【０００６】
本発明はさらに、
基板上の電子チップと動作可能な態様で接続している電子チップまたは超小型電気機械素子、
複数の脚またはエクステンションをその上に有するカバー部材、ここで脚またはエクステンションは接着剤または接合剤によって基板に接合されている、及び
カバー部材、接着剤及び基板で定められるチャンバ内に電子チップと動作可能な態様で接続している電子チップまたは超小型電気機械素子を気密封止し、同時にチャンバ内の素子とチャンバ外の素子及び／またはデバイスの間の電気接続を可能にするために、カバー部材、接着剤及び基板と接する封止剤、
を有する、気密封止されたデジタル光処理（ＤＬＰ）デバイスに向けられる。
【０００７】
本発明はさらに、
デバイス内の、基板上の電子チップと動作可能な態様で接している超小型ミラーアレイをなす、超小型ミラー、
可視光を通過させるための平透明窓及び、窓からある距離まで延びる、窓の一辺上の複数の脚またはエクステンションを有する、カバー部材、ここで脚またはエクステンションはチャンバを形成するために接着剤または接合剤によって基板及び／または基板上の電極に接合されている、及び
カバー部材、接着剤及び基板によって定められるチャンバ内に超小型ミラーアレイ及び付帯チップを気密封止するために、カバー部材、接着剤及び基板及び／または基板上の電極と接している封止剤、
を有する気密封止されたデジタル光投影デバイスに向けられる。電極または電気リードは、チップからデバイスの被膜、カバー部材、接着剤及び／または基板を通って、チャンバ外の他のデバイス及び／または素子まで延びることができる。
【０００８】
別の態様において、本発明は気密封止されたＭＥＭＳまたは制御チップまたはその他の選ばれた素子を中に有するＤＬＰデバイスを作成する方法に向けられ、本方法は、
１つまたは複数の半導体チップを有し、個々のチップに動作可能な態様で取り付けられた別の素子をもつかまたはもたない、基板を提供する工程、
上部領域及び上部領域の一辺から連続的に延びる複数のエクステンションまたは「脚」を有する、透明または不透明なカバー部材（またはキャップ構造体）を提供する工程、
カバー部材の脚と基板または基板上の電極材料の間に接着剤または接合剤を用いて、基板または基板上の電極材料にカバー部材を接合する工程、
個々のＭＥＭＳまたはその他のデバイスを互いに分離するために、カバー部材が上に接合された基板をあらかじめ定められたダイシング線に沿ってダイシングする工程、
ＭＥＭＳまたはその他のデバイスの選択された領域をフォトレジストまたはその他の選ばれた保護材料で被覆する工程、
封止剤の被着に適する容器内に個々のＭＥＭＳまたはその他のデバイスをおく工程、
ＭＥＭＳまたはその他のデバイス上に封止剤を被着する工程、及び
フォトレジストまたはその他の保護材料を除去して、フォトレジストまたはその他の保護材料で保護されていなかった領域において封止剤をその上に有するＭＥＭＳまたはその他のデバイスを作成する工程、
を有する。
【０００９】
また別の態様において、本発明は、
接着剤または接合剤によって基板または基板に被着された電極に接合された光透過ガラス窓または光透過ガラス窓をもつカバー部材、及び
接着剤または接合剤がガラス窓またはキャップを基板または基板上の電極材料に接合する領域に被着された封止剤、ここで、封止剤は接着材料を覆い、接着材料の封止を含め、ガラス窓またはキャップと基板または基板上の電極材料の間のいかなる空隙も埋める、
を有する、気密封止されたＤＬＰデバイスに向けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書に用いられるように、術語「カバー部材」及び「キャップ」は、第１の面すなわち上面及び第２の面すなわち底面を有し、厚さ及び、カバー部材がいずれかの基板及び／または基板上の素子に接合剤で接合されると、カバー部材の底面、エクステンション、接合剤及び基板の組合せが囲繞された容積を定めるようにカバー部材の上部の全円周または全周にわたって底面から一方向にある距離まで延びる長さを有する連続的な「脚」またはエクステンションを有する、素子を意味する。カバー部材またはキャップは、デバイスが用いられるであろう用途に適するいずれかの材料でつくることができ、そのような材料には、シリコン、不透明ガラス、ポリマー、セラミック及びガラス−セラミックがある。さらに、カバー部材またはキャップは、選ばれた波長の電磁輻射に対して、完全にまたはある程度、透明である上部を有することができる。例えば、図１２において上部２０は可視光に対して透明とすることができる。カバー部材は図１Ｃに示されるような制御デバイスに用いるために不透明または非透過性とすることもできる。
【００１１】
本明細書に用いられるように、術語「デバイス」は、光素子、光電子素子、電子素子または超小型電気機械（ＭＥＭＳ）素子を、個別にまたはいずれかの組合せで、その上にもつ基板を有する、光デバイス、超小型電気機械デバイス、電子デバイス及び光電子デバイスを含む。
【００１２】
本発明は、ガラス対ガラス（Ｇ/Ｇ）、ガラス対シリコン（Ｇ/Ｓ）及びシリコン対シリコン（Ｓ/Ｓ）の接合形成及び気密封着、及びガラスまたはシリコンの基板上の電極へのガラスまたはシリコンの接合形成及び気密封着の方法に向けられる。特に本発明は、例えば図１Ａ〜１Ｃに例示されるようなデジタル光処理（ＤＬＰ）デバイスに見ることができる、Ｇ/Ｇ，Ｇ/Ｓ及びＳ/Ｓ接合の封着のための２段階プロセスに向けられる。図２は参照した特許文献にその要素が説明されている従来技術の代表的なＤＬＰ超小型ミラーデバイスを示す。
【００１３】
次に図３を参照すれば、本発明の方法の第１段階は、シリコンウエハへのガラスのテンペラ（エポキシ樹脂）接合形成及びダイシングを含む。これに、図４Ａ〜４Ｄに示されるような、原子層堆積を用いる気密封止の第２段階が続く。図３に示されるように、複数のエクステンション２２を有するカバー部材２０，例えば（本発明を説明するために本明細書で用いられるであろう）ガラス窓２０は、エクステンション２２の先端上に被覆されたエポキシ樹脂２８を用いて、複数のＤＬＰ素子（参照数字３０で示される拡大図を見よ）がその上に形成されているシリコンウエハ（基板）２６上に配置された電極２４に接合される。ガラス窓２０が電極上に配置されてエポキシ樹脂が硬化した後、ガラス窓がその上に配置されているウエハは個々のＤＬＰチップを形成するために線３２に沿ってダイシングされる。ガラス窓２０には、既にパターンもその上に形成されている、シャドウコーティング、例えばクロムをあらかじめ被着しておくこともできる。このプロセスの結果、ダイシング後に、図４Ａに示されるような、個々のＤＬＰデバイスまたはＤＬＰチップ４０が形成される。
【００１４】
図４Ａ〜４Ｄを参照すれば、個々のＤＬＰ（図４Ａ）の形成後、それぞれのＤＬＰは初めにガラス脚２２の外端からチップ４０の端面までフォトレジスト材料４２で被覆される。フォトレジスト材料４２は技術上既知のいずれかのフォトレジスト材料、例えば、カプトン（商標）テープのような耐熱性ポリマーまたはその他の耐熱性材料とすることができる（図４Ｂを見よ）。フォトレジスト材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜またはその他の膜で実質的に被覆される必要がない領域、例えば、参照数字４３で示されるような、窓の上面及び側面並びにシリコンウエハ材料を保護するために用いられる。フォトレジストは、図４Ｂに示されるように、接着剤を含む領域を露出したままにしておくために脚２２の近傍のコーナー領域４４には与えられない。好ましい実施形態において、接着剤領域にあるエクステンション２２の一部及びウエハも、ＡＬＤで被着された材料による接着剤の完全な被覆及び良好な接着性を保証するために、露出したままにされる。フォトレジストが与えられた後、選択された材料の膜、例えばＡｌ２Ｏ３膜が原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて、図４Ｃに示されるように、脚２２近傍のコーナー領域４４に被着される。Ａｌ２Ｏ３の被着中、図４Ｃに参照数字４５で示されるように、領域４３のフォトレジストもＡｌ２Ｏ３で覆われる。Ａｌ２Ｏ３層の被着の完了後、フォトレジストが剥離され、エポキシ樹脂近傍のコーナー領域４４を被覆するＡｌ２Ｏ３だけが残る。領域４３においてはフォトレジストを被覆していたＡｌ２Ｏ３がフォトレジストとともに除去される。得られた製品が図４Ｄに示され、図４Ｄにおいて、エクステンション２２はシリコンウエハ材料２６の上面の電極２４にエポキシ樹脂２８で接合され、エクステンション２２のコーナー領域４４は参照数字４５で示されるようにＡｌ２Ｏ３で埋められている。
【００１５】
図５は、基板２６上の電極２４に接合剤２８（白抜きの半楕円形）によって接合されたカバー部材エクステンション２２にフォトレジスト４２（右下がり斜線のハッチング）及び封止剤４５（左下がり斜線のハッチング）が与えられているデバイスのコーナーを示す、図４Ｃの部分拡大図である。カバー部材の上部は一点鎖線で表され、参照数字２０で示されている。
【００１６】
図６は、封止剤４５が基板２６上の電極２４にエクステンション２２を接合剤２８が接合しているコーナーと共形であり、コーナーを封止している、デバイスのコーナーを示す、図４Ｄの拡大図である。
【００１７】
ＡＬＤは、多くの様々な誘電体被膜の被着のための、周知の成熟したプロセスである。一般にＡＬＤプロセスは，１〜１０Ｔｏｒｒ（１.３３×１０２〜１０３Ｐａ）の圧力で行われる。ＡＬＤ法を使用する利点は、膜が膜被着材料の形状に共形に被着され、アスペクト比が１：１００ないしそれより高いナノメータサイズの空隙にも入り込む（図８及び９を見よ）ことである。この独特の特徴により、ＡＬＤは処理されている物体に存在し得るいかなる小さな空隙または孔の封止にも適する方法となる。ＡＬＤ法は、エム・レスケラ（M. Lesleka）等，「原子層堆積（ＡＬＤ）：前駆体から薄膜構造へ（Atomic layer deposition （ALD）: from precursors to thin film structures）」，Thin Solid Films，２００２年，第４０９巻，ｐ.１３８-１４６；エム・ディー・グローナー（M. D. Groner）等，「シリコン及び様々な金属基板上に原子層堆積で成長させた薄いＡｌ２Ｏ３膜の電気的特性測定（Electrical characterization of thin Al2O3 film grown by atomic layer deposition on silicon and various metal substrates）」，Thin Solid Films，２００２年，第４１３巻，ｐ.１８６-１９７；及びエヌ・ディー・ホイヴィク（N. D. Hoivik）等，「超小型機械システムのための原子層堆積保護被膜（Atomic layer deposited protective coating for micro-mechanical systems）」，Sensors and Actuators，２００３年，第１０３巻，ｐ.１００-１０８，を含む、数多くの科学論文に説明されている。
【００１８】
ＡＬＤプロセスを用いて作成することができる、技術上既知の薄膜には、
II-VI族化合物：  ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＺｎＳ１-ｘＳｅｘ，ＣａＳ，
ＳｒＳ，ＢａＳ，ＳｒＳ１-ｘＳｅｘ，ＣｄＳ，ＣｄＴｅ，ＭｎＴｅ，
ＨｇＴｅ，Ｈｇ１-ｘＣｄｘＴｅ，Ｃｄ１-ｘＭｎｘＴｅ；
II-VI族ベース薄膜電界発光材料：ＺｎＳ:Ｍ（Ｍは、Ｍｎ，Ｔｂ，Ｔｍ），
ＣａＳ:Ｍ（Ｍは、Ｅｕ，Ｃｅ，Ｔｂ，Ｐｂ），
リンＳｒＳ：Ｍ（Ｍは、Ｃｅ，Ｔｂ，Ｐｂ，Ｍｎ，Ｃｕ）；
III-Ｖ族化合物：ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＡｌＰ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，
ＡｌｘＧａ１-ｘＡｓ，ＧａｘＩｎ１-ｘＡｓ，ＧａｘＩｎ１-ｘＰ；
窒化物：
半導体／誘電体：ＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＳｉＮｘ；
金属性：ＴｉＮ，ＴａＮ，Ｔａ３Ｎ５，ＮｂＮ，ＭｏＮ；
その他：
誘電体：ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，
Ｎｂ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３，
ＢａＴｉＯ３；
透明導電体：Ｉｎ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３:Ｓｎ，Ｉｎ２Ｏ３:Ｆ，Ｉｎ２Ｏ３:Ｚｒ，
ＳｎＯ２，ＳｎＯ２:Ｓｂ，ＺｎＯ；
半導体：    ＺｎＯ:Ａｌ，Ｇａ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｏＯｘ；
超電導体：  ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７-ｘ；
その他の三元酸化物：ＬａＣｏＯ３，ＬａＮｉＯ３；
フッ化物：  ＣａＦ２，ＳｒＦ２，ＺｎＦ２；
元素：      Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃｕ，Ｍｏ
金属：      Ｃｕ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｐｔ；
その他：    Ｌａ２Ｓ３，ＰｂＳ，Ｉｎ２Ｓ３，ＣｕＧａＳ２，ＳｉＣ；
がある。
【００１９】
上掲のリストに示されるいずれの材料も、本発明にしたがって気密封止された光、電子、超小型電気機械及び光電子システム及び／またはデバイスを得るためにＡＬＤプロセスに用いることができるが、超小型ミラー及び制御デバイスを含むＤＬＰ用途には、低温材料、すなわち、２５０℃より低い温度で形成及び／または被着することができる材料が好ましい。本明細書に説明される用途には酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が特に好ましい。
【００２０】
Ａｌ２Ｏ３のＡＬＤ被着において最も一般的な前駆体材料はＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）及び水（Ｈ２Ｏ）である。これらの材料の反応の副生成物は系から取り除かれるメチルアルコールである。Ａｌ２Ｏ３は、１１０℃から４００℃にわたる非常に広いプロセス温度ウインドウを有するから、好ましい材料である。この温度範囲の結果、被覆されるべき領域を保護するためのマスク材料として高分子量ポリマーフォトレジストを用いることができる。フォトレジストとして用いることができるポリマー材料には、ポリイミド（例えばカプトン（登録商標）（デュポン（DuPont）社））、ポリスルホン、ポリアロマティックス及びフルオロカーボンがある。Ａｌ２Ｏ３被着後、上述したように、フォトレジストは、Ａｌ２Ｏ３被覆品の、被着されたＡｌ２Ｏ３膜で封止されているエクステンション２２の近傍を除く全ての領域から、Ａｌ２Ｏ３をともなって剥離される。
【００２１】
図７Ａ〜７ＤはＡＬＤがどのように行われるかを概括的に示す。基板Ｓが、図７Ａに示されるように、第１の分子前駆体材料ＭＬに暴露される。この第１の前駆体は、図７Ｂに示されるように、基板Ｓ上に飽和層を形成する。この飽和層は次いで、図７Ｃに示されるように、第２の前駆体材料ＡＮに暴露される。この暴露中に、ＭＬとＡＮの間で交換反応がおこり、図７Ｄに示されるように、基板上の薄膜ＭＮ及び真空の印加によって排気されることで除去される副生成物ＬＡが形成される。上記の工程を多数のサイクルにわたって反復させて、所望の厚さの膜を成長させることができる。
【００２２】
図８及び９はＡＬＤ法を用いて被覆が施される場合に被膜１１０がどのようにして基板１００の形状に共形になるかの簡単な説明図である。ハウスマン（Hausmann）等，「高度に共形の超薄シリカ積層の高速蒸着（Rapid Vapor Deposition of Highly Conforming Silica Nanolaminates）」，SCIENCE，２００２年１０月１１日，第２９８巻，ｐ.４０２-４０６は、どのようにしてＡＬＤを用いて高度に一様で共形の被膜を作成できるかを説明している。彼らの論文では、深さがほぼ７μｍで差しわたしが０.１〜０.２μｍの極微溝がＡＬＤ法を用いて埋められている。溝には、開いた上部が底よりやや広い、テーパがかかっている。ハウスマン等の論文の４０４ページに、（テトラメチルシランと水の反応で形成された）ＳｉＯ２の、被覆前、被覆中及び被覆後の極微溝を示す図（図３）が与えられている。溝の底が４６ｎｍ厚の一様なシリカ（ＳｉＯ２）膜で共形に被覆されたことに特に注意すべきである。共形被膜を形成できるＡＬＤ法の能力によって、ＤＬＰ窓、制御デバイス並びにその他の電子デバイス、光デバイス及び光電子デバイスを気密封止するためにＡＬＤ法を本発明に用いることが可能になる。
【００２３】
図１０はウエハホルダ及びホルダ上のウエハをもつ定流量ＡＬＤ反応炉（プラズマシステムズ（Plasma Systems）社）を示す。図１１は、本明細書に説明される気密縁端封止形成法に用いることができる、ＤＬＰウエハホルダを示す。薄膜は図１１に示されるウエハホルダの両面に載せられたウエハ上に一様に被着されるであろう。被膜形成及びチップの封止形成後、チップは反応炉及びホルダから取り出され、与えられたフォトレジストが除去されて、エクステンション２２とエクステンションが接着剤で結合されている基板または表面の間に封止が残る。
【００２４】
特にＯＬＥＤ及びＤＬＰ素子を封止するための、気密封止形成へのＡＬＤプロセスの使用には多くの利点がある。ＡＬＤ技術の使用に対する利点の例には：
１５０℃より低い温度でのＡｌ２Ｏ３膜の被着；
ＡＬＤ被覆膜は共形である。被膜はガラス窓の脚と電極及びまたは下層基板の間のいかなる空隙及び孔も埋める；
ＡＬＤプロセスはプラスチック基板上にＡｌ２Ｏ３のような被膜材料を被着するために用いることができる；
被膜が不要である領域はフォトレジストまたはカプトンテープのようなその他の材料で保護することができる；
被着膜の厚さは、成長速度がそれぞれの被着サイクルについて自律的であるから、単に被着サイクルの数及び持続時間を調節することによって極めて精確に制御することができる；
ＡＬＤコーターに、特に図１１に示されるウエハホルダを用いれば、複数のＤＬＰチップを装填することができる；
ＡＬＤ被覆層は、チップ電極に一般に用いられる金に強い接着力を有する；
ＡＬＤプロセスは、別途のプロセス工程において、ガラス窓の一面または両面に反射防止膜を被着するために用いることもできる；
ＡＬＤプロセスは、あらかじめ定められた「レシピ」または手順にしたがって行われ、反復性が高い。プロセスは作業者に依存しない；
がある。
【００２５】
したがって、本発明は、基板、脚を有するカバー部材、カバー部材の脚を基板に接合するための接合材料及び、接合材料がカバー部材の脚を基板に接合する領域に施され、よってカバー部材を基板に気密封着する封止被膜を有する、気密封止された、光、電子、超小型電気機械及び光電子システム及び／またはデバイスに向けられる。本発明を用いて作成できるデバイスの、限定ではなく、例には、複数のデジタル光処理（ＤＬＰ）ミラーを収める超小型ミラーデバイス、制御デバイス（例えば、図１Ｃに示されるようなＤＬＰ制御デバイス）、処理及び／または遠距離光通信信号の送信のためのフォトニックデバイス及び、基板または支持体を覆うカバー部材を有する、光、光電子及び電子分野で既知の同様のその他のデバイスがある。
【００２６】
本発明にしたがって用いるに適する基板には、（いずれも選ばれたドーパントを含有しているかまたは含有していない）ガラス及び高純度石英ガラス、シリコン基板、いずれかの組成のガラス−セラミック及び、光、電子、超小型電気機械及び光電子システム及び／またはデバイスの作成に適することが知られているかまたはわかった、ポリマー基板がある。
【００２７】
さらに、基板は電極をその上に有することができ、本発明にしたがうカバー部材は−例えば図３及び４に示されるように−接着剤または接合剤の使用によって電極に接合することができ、接合形成材料がカバー部材の脚を電極材料に接合する領域に与えられている封止剤に加えて封止被膜が電極表面に施される。電極材料は技術上既知のいずれかの材料、例えば、金、銅、銀、ニッケル、ニッケルまたは銅を覆う金、及び同様の金属または技術上既知の材料の組合せとすることができる。
【００２８】
図１３は、以下で説明するような、２つまたは複数の個別デバイスの選ばれた表面を封止剤またはその他の材料で同時に被覆する方法を示す。説明の目的のため、図１３には、表面Ａ-Ａ及びＡ-Ｂを有するデバイスＡ（参照数字３００）及び表面Ｂ-Ａ及びＢ-Ｂを有するデバイスＢ（参照数字３１０）の、それぞれのデバイスの一方の面またはその他の領域がＡＬＤで被覆されないことが好ましい、２つのデバイスが示される。図１３に示されるように、２つのデバイスは、デバイスＡの表面Ａ-Ｂ及びデバイスＢの表面Ｂ-ＢがＡＬＤ被着被膜形成工程中に被覆されないように、２つのデバイスの間に保護層３２０を挟み込んで、合せて置くことができる。被膜形成から表面を保護するための用いることができる材料の、限定ではなく、例には、２つの表面の間におかれた紙、ポリマー材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、テフロン（商標）のような高分子フルオロカーボン及び高分子クロロフルオロカーボン、カプトンのようなポリイミド、ポリ酸化プロピレン（ＰＰＯ）、及び技術上既知であり得るその他の適する材料がある。被膜材料に対する要件は、ＡＬＤが実施される温度で被膜材料が熱的に安定であること及び被膜材料が保護される表面を汚染するかまたは保護される表面に永久的に密着することだけである。被膜形成が完了すると保護層は除去される。図１３を参照すれば、被覆される表面はＡ-Ａ及びＡ-Ｂ、参照数字３４０で例示されるような端面、及び表面Ａ-Ａを有する材料または基板を表面Ａ-Ｂを有する材料または基板から隔てるスペーサまたはその他の素子３５０の存在の結果としての層間のスペースである。参照数字３４０及び３５０で示される要素は、総括して、「端面」と称することができる。本発明の別の実施形態において、側面または端面３４０及び３５０だけが被覆されることが望ましければ、図１３に示される表面Ａ-Ａ及びＢ-Ａにも保護層を施すことができる。また別の実施形態において、同時に被覆することができる複数（例えば、３つ、４つ等）のデバイスを得られるように、追加のデバイスを、それぞれのデバイスの間に保護層をおいて、積み上げることもできる。要約すれば、上に説明した方法は、複数のデバイスの選ばれた表面を被覆するために用いることができ、本方法はここで説明した工程に加えて：
第１のデバイスの少なくとも１つの選択された表面と第２のデバイスの少なくとも１つの選択された表面に接して保護層をおく工程；
保護層と接していないデバイスの表面上に封止／被覆材料を被着する工程、及び
デバイスを分離する工程及び、保護層を取り除いて、選択された表面が被覆されたデバイスを得る工程、
を有する。保護層をそれらの間に入れ、最上面及び最下面、例えば図１３のＡ-Ａ及びＢ-Ａ上に保護層をおいて、複数のデバイスを積み重ねることは、デバイスの側面及び端面だけを被覆することが望ましい場合に特に有用である。これは製造を容易にし、コストを低減するに役立つ。全ての実施形態において、同じかまたは異なる材料からなる複数の被膜層を施すことができる。太い矢印４００はＡＬＤ前駆体が流れる方向を示す。
【００２９】
図１４Ａは、表面Ａ-Ａ及びＡ-Ｂ並びに表面Ａ-Ａを有する材料または基板を表面Ａ-Ｂを有する材料または基板から隔てるスペーサまたはその他の素子３５０を有する、デバイスＡだけを示す。この場合、ＡＬＤ被着層は、表面Ａ-Ａ及びＡ-Ｂ、端面並びに、スペーサまたは素子３５０の存在の結果生じる、表面Ａ-Ａを有する材料または基板と表面Ａ-Ｂを有する材料または基板の間のスペースを含む、全ての表面及び端面（気密封止領域）を被覆するであろう。ＡＬＤ前駆体は方向４００に流れる。スペーサまたは素子４５０で表される領域の被膜は、デバイスを気密封止するためにこの領域をある程度または完全に埋める（図１４Ｂのハッチング領域３６０を見よ）。被膜は、選ばれた光学特徴をもつ、１つの材料の単層膜あるいは１つまたは複数の物質の多層とすることができ、その例には、反射防止膜または材料、ＵＶ及び／またはＩＲフィルタ特性を与えるための被膜または材料、ダイクロイックフィルタ特性を与えるための被膜または材料、色フィルタ特性を与える（色フィルタを作成する）ための被膜または材料及びレーザミラーの作成に適する被膜または材料[すなわち、ＵＶ及びＩＲフィルタ、色フィルタ、ダイクロイックフィルタ、レーザミラーを有するデバイス、反射防止膜だけを有するデバイス及び技術上既知の上述のまたは同様の素子／デバイスのいずれかの組合せを作成するための被膜または材料]があるが、これらには限定されない。これらのタイプの被膜は基板として有機材料（例えばポリマー）を用いるデバイスにも有益である。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が一例である。基板がガラスの場合、被覆は全ての端面を気密封止し、同時にガラス表面に設計された光学機能を与えるであろう。先の段落で述べたように、複数のデバイスを上下に積み重ねることができる。
【００３０】
図１４Ｂは、封止剤またはその他の材料３６０が表面Ａ-Ａを有する材料と表面Ａ-Ｂを有する材料の間にあるスペーサ３５０の周囲領域をどのように被覆するであろうかを示す、図１４Ａの拡大図である。図１４Ａのデバイスが、表面Ａ-Ａまたは表面Ａ-Ｂ上に、あるいはどこか他に、いかなる保護層も無く、それだけで被覆されるとすれば、図１４Ａで参照数字３５０，２６０で示される領域だけでなく、全ての表面も被覆されることになるであろう。デバイスが図１３に示されるように被覆されれば、領域３５０及びその他の端面に加えて表面Ａ-Ａ及び表面Ｂ-Ａが、本明細書で説明されるように被着中に保護層で保護されていない限り、被覆されるであろう。
【００３１】
本発明にしたがう基板は、本明細書に説明されるように、それぞれが、それぞれに個別にカバーが付けられ、引き続いてダイシングによって互いに分割される、完全な光、電子、超小型電気機械及び／または光電子システム及び／またはデバイスを有する、１つまたは複数の領域を有することができる。基板が複数のそのようなデバイスを有する場合、１つの基板内のそれぞれのデバイスがダイシング完了後に個別のカバー部材で封入されるであろうように、カバー部材は十分な数の複数の脚を有する。ダイシングに続き、分割されたデバイスは処理されて、デバイスの内容物が気密封止される。
【００３２】
いくつかの実施形態において、本方法は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３及びフッ素ドープシリカからなる群から選ばれる、上記材料の、単独またはいずれかの組合せの複合／積層及び多層を含む、封止剤を提供する工程を含む、封止剤を提供する工程を有する。これらの層及び多層は、ＡＲ（反射防止膜）、光フィルタ層／多層及び同様のコンポーネントのような、コンポーネントの一部とすることができる。ＡＲまたは光フィルタ層／多層が縁端を封止するために用いられる場合は、必要に応じ、封止剤の適用に対してマスクは必要ではない。
【００３３】
本発明はさらに、気密封止された光、超小型電気機械、電子及び皮下電子システム及び／またはデバイスを作成するためのプロセスに向けられ、本プロセスは少なくとも：
（１）  基板を提供する工程、
（２）  第１の面すなわち上面及び第２の面すなわち底面をもつ上部を有するカバー部材であって、厚さ及びカバー部材の上部の全円周または全周にわたり底面から一方向にある距離まで延びる長さ（図１２を見よ）を有する連続的な「脚」またはエクステンションを有するカバー部材を提供する工程、
（３）  カバー部材エクステンションを基板に接合するための接着剤または接合材料を提供する工程、
（４）  カバー部材エクステンションを基板に接合する工程、
（５）  工程（４）のデバイスの領域に、フォトレジストあるいはその他の保護または掩蔽材料を与え、よってそのような領域、特にカバー部材エクステンションが基板に接合されている領域の封止材料による被覆を防止する工程、
（６）  選択された被覆材料でデバイスを被覆し、よってカバー部材と基板の間の気密封止を行う工程、及び
（７）  フォトレジストまたはその他の保護材料を除去して、カバー部材と基板の間が気密封止された、光、電子及び／または光電子デバイスを得る工程、
を有する。
【００３４】
限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には、本明細書に開示されたような本発明の範囲を逸脱しないその他の実施形態が案出され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】従来技術の超小型電気機械（ＭＥＭＳ）ミラーアレイを示す
【図１Ｂ】図１ＡのＭＥＭＳミラーアレイを収める、光透過窓を有する単一のデジタル光処理（ＤＬＰ）デバイスを示す
【図１Ｃ】従来技術で既知のような光不透過キャップを有するＤＬＰ制御デバイスを示す
【図２】従来技術の、ハウジング内のデジタル超小型ミラーデバイスの側面図である
【図３】ガラス窓または非ガラスキャップをウエハまたはウエハ上の電極に接合及び封着する２段階プロセスの、テンペラ（エポキシ樹脂）接合形成及びダイシングを含む、第１段階を示す
【図４Ａ】ダイシング後の個々のデバイスを示す
【図４Ｂ】２段階プロセスの第２段階における、フォトレジストが与えられた個々のデバイスを示す
【図４Ｃ】２段階プロセスの第２段階における、原子層堆積（ＡＬＤ）を用いて封止剤が被着された、フォトレジストが与えられた個々のデバイスを示す
【図４Ｄ】２段階プロセスの第２段階における、フォトレジスト剥離後のガラス窓または非ガラスキャップが気密封着された個々のデバイスを示す
【図５】フォトレジスト及び封止剤が与えられた、接合剤で基板に接合されたカバー部材を示す、図４Ｃに示されるデバイスの１コーナーの拡大図である
【図６】フォトレジストが除去され、接合剤の場所を除いて封止剤が除去された、接合剤で基板に接合されたカバー部材を示す、図４Ｄの拡大図である
【図７Ａ】ＡＬＤによって堆積される二元化合物についての成長機構を示し、Ｓは基板、ＭＬは第１の前駆体である
【図７Ｂ】ＡＬＤによって堆積される二元化合物についての成長機構を示し、ＭＬは第１の前駆体である
【図７Ｃ】ＡＬＤによって堆積される二元化合物についての成長機構を示し、ＡＮは第２の前駆体である
【図７Ｄ】ＡＬＤによって堆積される二元化合物についての成長機構を示し、ＭＮは基板上の膜であり、ＬＡは揮発性材料である
【図８】基板１００に施された共形被膜１１０の図である
【図９】形状の異なる基板１００に施された共形被覆１００の別の図である
【図１０】定流量ＡＬＤ反応炉を示す
【図１１】図１０の反応路内で複数のＤＬＰデバイスを支持するためのウエハホルダを示す
【図１２】単中括弧２００で示される容積を定めるための、上部領域２０及び、カバー部材の外周を囲み、上部からある距離まで延びる、連続する脚またはエクステンション２２を有する、単カバー部材を下側から示す
【図１３】ＡＬＤを用いて被覆されるであろう表面Ａ-Ａ及びＢ-Ａをもつ２つのデバイスを示し、表面Ａ-Ｂ及びＢ-Ｂは、図示されるように、ＡＬＤ被覆がなされないように保護される
【図１４Ａ】ＡＬＤ層が表面及び端面の全てを被覆するであろう実施形態を示す
【図１４Ｂ】選択された領域における被膜をさらに示す図１４Ａの拡大図である
【符号の説明】
【００３６】
２０    カバー部材
２２    エクステンション
２４    電極
２６    基板
２８    接合剤
４０    ＤＬＰチップ
４２    フォトレジスト材料
４４    コーナー領域
４５    封止剤
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2009500848.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
2009500848.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
2009500848.tif 000008
【図４Ｂ】
2009500848.tif 000009
【図４Ｃ】
2009500848.tif 000010
【図４Ｄ】
2009500848.tif 000011
【図５】
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【図６】
2009500848.tif 000013
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2009500848.tif 000015
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2009500848.tif 000017
【図８】
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【図９】
2009500848.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
2009500848.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
2009500848.tif 000024
【図１４Ｂ】
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