(57)【要約】微小電気機械部品と空間を節約しながら接触させるために、本発明は第１の側（２）と、第１の側（２）とは概ね反対側にある第２の側（４）とを有する基板（６）から形成されることになる微小電気機械部品（２７）を提供し、少なくとも第１の側（２）が少なくとも１つの微小電気機械素子（５）を有し、基板（６）内に少なくとも１つの導電性経路（８）を導入することにより、第１の側（２）と第２の側（４）とを接続する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側（２）と、該第１の側（２）と概ね反対側にある第２の側（４）とを有する基板（６）から微小電気機械部品（２７）を製造するためのプロセスであって、少なくとも前記第１の側が少なくとも１つの微小電気機械素子（５）を有し、少なくとも１つの導電性経路（８）を前記基板（６）に導入し、前記第１の側（２）と前記第２の側（４）とを接続することを特徴とする微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２】
前記基板（６）の前記第１の側（２）に少なくとも１つの支持体（１９）を固定するステップを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項３】
前記支持体（１９）を固定するステップあるいは前記少なくとも１つの導電性経路（８）を導入するステップのうちの少なくとも１つは、前記部品がウェーハに結合されたまま行われることを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項４】
前記導電性経路（８）を導入するステップは、基板材料を除去することによりくぼみ（７）を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項５】
前記基板材料を除去するステップは、ドライエッチングするステップおよび／またはウエットエッチングするステップおよび／または研削するステップおよび／または超音波ラッピングするステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項６】
前記くぼみを導電性材料（１５）で満たすステップを特徴とする請求項４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項７】
前記導電性材料（１５）は導電性エポキシを含むことを特徴とする請求項６に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項８】
前記導電性材料（１５）は、電気めっきによって前記くぼみ内に堆積される金属を含むことを特徴とする請求項６に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項９】
前記導電性経路（８）を形成するステップは、ドーピングおよび／またはイオン注入のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１０】
少なくとも１つの電気的接触表面（３、１７）を形成するステップを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１１】
前記接触表面（３、１７）は前記基板（６）の前記第１の側（２）上に形成される請求項１０に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１２】
前記基板材料を薄くするステップを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１３】
前記基板（６）は、半導体材料および／またはガラスおよび／または金属および／またはセラミック材料および／または圧電材料および／またはプラスチックおよび／または複合材料を含む請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１４】
前記支持体（１９）を構造化するステップを特徴とする請求項２に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１５】
前記構造化するステップは、空洞（２１）および／または貫通開口部（２９）を形成する少なくとも１つの構造を導入するステップを含む請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１６】
前記支持体を構造化するステップは、少なくとも１つのトレンチ、詳細にはＶ字型の溝を形成するステップを含み、前記トレンチは前記支持体の表面に沿った方向に延在することが好ましい請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１７】
前記支持体を構造化するステップは機械的嵌合部（３１）を形成するステップを含む請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１８】
前記機械的嵌合部（３１）は、光学素子、詳細には導波管および／または光学レンズ（３３）および／またはプリズムを収容するのに適している請求項１７に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項１９】
前記支持体（１９）を構造化するステップは、光学部品を含む支持体を形成するステップを含む請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２０】
前記光学部品を有する支持体（１９）を形成するステップは、光学レンズおよび／または回折格子を形成するステップを含む請求項１９に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２１】
前記支持体を構造化するステップは、特に少なくとも１つの光学素子および／または少なくとも１つのさらに別の支持体のためのスペーサを形成するステップを含む請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２２】
構造化された支持体を形成するステップは、特に流体および／または光学素子および／または圧電素子および／または微小機械素子および／または電子部品のための収納部を形成するステップを含む請求項１４に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２３】
少なくとも１つの光伝送経路および／または流体流通経路および／または熱伝達経路を前記基板に導入するステップを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの導電性経路（８）は、前記基板（６）の前記第１の側（２）から導入されることを特徴とし、前記支持体（１９）は、前記少なくとも１つの導電性経路（８）が導入された後に固定されることを特徴とする請求項２に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの導電性経路（８）は、前記基板（６）の前記第２の側（４）から導入されることを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの導電性経路（８）にはんだビーズ（２３）を設けるステップをさらに特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２７】
前記基板（６）に少なくとも１つのさらに別の基板を固定するステップであって、前記少なくとも１つのさらに別の基板は、特に集積半導体回路装置および／またはＭＥＭＳ素子を含む、固定するステップをさらに特徴とする請求項１に記載の微小電気機械部品を製造するためのプロセス。
【請求項２８】
請求項１に記載のプロセスを実行するための装置。
【請求項２９】
第１の側（２）と、該第１の側（２）と概ね反対側にある第２の側（４）とを有する基板（６）を有する微小電気機械部品（２７）であって、少なくとも前記第１の側が少なくとも１つの微小電気機械素子（５）を有し、前記基板（６）は、前記第１の側（２）と前記第２の側（４）とを接続する少なくとも１つの導電性経路（８）を有することを特徴とする微小電気機械部品。
【請求項３０】
請求項１に記載されるように製造されることを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３１】
前記基板（６）の前記第１の側（２）に接続される少なくとも１つの支持体（１９）を有することを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３２】
前記支持体（１９）は、少なくとも１つの光学素子、詳細にはプリズムおよび／または回折格子および／またはレンズ（５）および／または光学フィルタを有することを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３３】
前記支持体（１９）は、少なくとも１つの空洞（２１）および／または貫通開口部（２９）を有することを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３４】
前記支持体（１９）は少なくとも１つの嵌合部（３１）を有することを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３５】
前記嵌合部（３１）は、光学素子、詳細にはレンズ（５）および／または導波管および／または回折格子および／またはプリズムを収容するのに適していることを特徴とする請求項３４に記載の微小電気機械部品。
【請求項３６】
前記支持体は収納部を有する請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３７】
前記収納部は、回路装置および／または圧電部品および／または能動あるいは受動電子素子を収容するようになっている請求項３６に記載の微小電気機械部品。
【請求項３８】
前記支持体（１９）は、前記基板（６）に接着され、詳細にはエポキシ樹脂によって接着されることを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項３９】
前記支持体（１９）は複数の層（１９１、１９２、１９３、１９４）を有することを特徴とする請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項４０】
少なくとも１つのさらに別の基板（３５）を含み、前記基板（６）および前記少なくとも１つのさらに別の基板（３５）は互いの上に配置される請求項２９に記載の微小電気機械部品。
【請求項４１】
前記少なくとも１つのさらに別の基板（３５）は少なくとも１つの接続コンタクト（３）を有し、前記導電性経路（８）と前記接続コンタクト（３）との間に電気的コンタクトが存在することを特徴とする請求項４０に記載の微小電気機械部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［説明］
本発明は、微小電気機械部品を製造するためのプロセスおよび収納された微小電気機械部品に関する。より詳細には、本発明は、構造化された支持体でウェーハに結合される収納された微小電気機械部品を製造するためのプロセス、および構造化された支持体を備える収納された微小電気機械部品に関する。
【０００２】
現在、微小電気機械は重要な技術の１つであると考えられている。センサ技術、光学および通信技術において、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）には数多くの潜在的な応用形態および既存の応用形態がある。たとえば、ＭＥＭＳ部品は、自動車産業においてエアバッグのための加速センサとして長年にわたって既に利用されている。ＭＥＭＳ製品に関する欧州のマーケティング機構であるＮＥＸＵＳによって２００２年に行われた市場調査によれば、ＭＥＭＳ産業では、２０％の年間成長率を達成する見込みがある。
【０００３】
しかしながら、ＭＥＭＳモジュールは、コンタクトの空間的な配置によってＭＥＭＳモジュールの機械部品の機能が悪影響を及ぼされるようになるという問題を抱えている場合が多い。一般的には、微小機械構造は、モジュールの電気的接続と同じ側にある。しかしながら、特に光学的機能を有するＭＥＭＳモジュールの場合には、その接続は微小機械素子がある側とは反対の側に配置されなければならないので、たとえば、その装置が回路基板に固定されるとき、微小機械素子は接続の対象とはならない。このために、コンタクトは一般的に、モジュールのハウジング内にある微小電気機械部品を横方向に迂回して配置されている。これが特に不都合なのは、このタイプのコンタクトが非常に大きな空間の量を占有し、それゆえ小型化の障害になることである。さらに、このタイプのコンタクトによれば、コンタクトが部品を迂回して導かれるようにするために、部品は分離されるのを余儀なくされる。したがって、この方法は、部品がウェーハに結合されたまま実行するのにも適していない。
【０００４】
それゆえ、本発明は、ＭＥＭＳ部品の上記の障害をその製造中に取り除くか、または少なくとも軽減するという目的に基づく。
【０００５】
この目的は、請求項１において特許請求されるようなプロセス、および請求項２９において特許請求されるようなＭＥＭＳ部品によって驚くほど簡単な方法で達成される。
【０００６】
本発明によれば、微小電気機械部品が、第１の側と、第１の側と概ね反対側にある第２の側とを有する基板から製造され、第１の側と第２の側とを接続する少なくとも１つの導電性経路が基板内に導入される結果として、少なくとも第１の側は少なくとも１つの微小電気機械素子を有する。このようにして、本発明によるプロセスは、基板の第１の側と第２の側との間の導電性接続を形成する。それゆえ、微小電気機械素子のためのコンタクトは、その素子とは基板の反対側に配置されることができ、それは特に空間を節約する配置である。
【０００７】
さらに、そのプロセスは、基板の第１の側に少なくとも１つの支持体を固定するステップを含むことが好ましい。支持体を固定する処理ステップおよび導電性経路を導入する処理ステップの順序は決まっていない。たとえば、支持体を固定するステップは、経路を導入する前に、あるいは経路を導入した後に実行されることができる。経路の導入は複数のステップで実行されることもできる。この場合、支持体はこれらの２つの導入プロセスのステップ間に固定されることもできる。
【０００８】
支持体を固定するステップあるいは少なくとも１つの導電性経路を導入するステップのうちの少なくとも１つは、部品がウェーハに結合されたまま実行されることが特に好ましい。これにより、ＭＥＭＳモジュールを特に経済的に製造できるようになる。さらに、支持体を固定するステップの結果として、ウェーハレベルのパッケージングに対応して、モジュールがウェーハアセンブリ内に少なくとも部分的にパッケージングされるようになる。
【０００９】
導電性経路を都合よく用いて、基板の反対側から微小機械部品の電気的接続への、特に貫通電気的コンタクトを形成することができる。このようにして、部品の機能を妨害する大きなコンタクトを、基板の微小機械部品を有する側において避けることができる。
【００１０】
導電性経路の導入は種々の方法で実行されることができ、基板のために用いられる材料に応じて種々の処理オプションを選択することもできる。
【００１１】
詳細には、導電性経路を導入するステップは、基板材料を除去することによりくぼみを形成するステップを含むことができる。
【００１２】
くぼみは、基板材料に応じて、種々のプロセスを用いて形成されることができる。一例として、そのようなくぼみはドライエッチングプロセスによって形成されることができる。一例として、詳細にはたとえばＳＦ６ラジカルに基づく「ＡＳＥプロセス」のような異方性ドライエッチングプロセスがシリコン半導体基板の場合には特に適している。たとえば、（１００）方位を有するＳｉウェーハの場合に推奨されるＫＯＨ溶液を用いる異方性エッチングのような種々のウエットエッチングプロセスも、そのような半導体基板のために適している。くぼみを形成するために、研削あるいは超音波ラッピングを用いることもできる。
【００１３】
さらに、そのプロセスにおいて、導電性経路を導入するステップは導電性材料で経路を満たすステップを含むこともできる。
【００１４】
その材料として特に導電性エポキシを用いることができる。このタイプのエポキシで満たすことはそのプロセスの変形を表しており、それは実行するのが簡単である。特に電気抵抗が低い導電性経路を形成できるようにするために、導電性材料は電気めっきによってくぼみ内に堆積される金属を含むことが有利である。
【００１５】
ドーピングあるいはイオン注入によって導電性接続を形成することもでき、結果として、少なくともドープされた領域の場合には、基板材料が除去される必要がなくなる。
【００１６】
特に、微小電気機械素子と導電性経路との間に貫通コンタクトのための接続を形成するために、そのプロセスはさらに、少なくとも１つの電気的接触表面を形成するステップを含むことが有利である。導電性経路は接触表面と直に接触することができるか、たとえば配線のような電気的接続を介して接触表面に接続されることができる。
【００１７】
接触表面は基板の第１の側に形成されることが好ましい。
【００１８】
さらに、基板は都合よく薄くされることができる。これは中でも、導電性経路のために必要とされる深さを低減できるという結果をもたらす。これに関連して、基板を薄くすることは、支持体を固定した後に行われることが特に有利である。基板に結合される支持体は基板に付加的な強度を与えるので、固定された支持体を用いない場合に起こり得るように基板に余分な機械的負荷をかけて基板を破壊してしまうことなく、このようにして基板をさらに薄くすることができる。一例として、そのプロセスの好ましい実施形態によれば、基板は第１の側において、支持体、たとえば薄いガラスの円板に接着される。結果として、基板上の微小機械素子が保護され、その装置はさらに安定性を獲得する。接着剤として、一般的には適当なエポキシ樹脂を用いることができる。その後、基板は研削プロセスによって背面において機械的に薄くされることができるが、支持体によって依然として機械的安定性が確保される。
【００１９】
光学チップの第１の側がフォトリソグラフィによってパターニングされ、くぼみがエッチング孔の形で導入される結果として、導電性経路は特に研削によって基板を薄くすることにより形成されることができる。この変形では、導電性経路は、微小電気機械素子を接続するための接触表面あるいはボンディングパッドに隣接して配置されることが好ましい。その後、エッチング孔は導体で満たされ、エッチング孔からボンディングパッドまでの配線が設けられる。次に、透明なカバーが取り付けられることができ、その後、エッチング孔の導電性の充填物が第２の側に突出するまで、ウェーハが背面において薄くされる。
【００２０】
その基板は幅広い適当な材料を含むことができる。ＭＥＭＳモジュールの場合に通例用いられる半導体材料の他に、その基板は、ガラス、金属、セラミック、圧電材料、プラスチックあるいは複合材料を含むこともできる。
【００２１】
さらに、そのプロセスは、構造化された支持体を形成することによりさらに都合よく改良することができる。構造化は、支持体が基板に既に結合されている状態において完全に、あるいは部分的に行われることができるか、それとは別に行われることができる。
【００２２】
支持体の構造化は、空洞および／または貫通開口部を形成する少なくとも１つの構造を導入することを含むことができることが有利である。たとえば、空洞は流体を収容するために用いることができるか、あるいは基板上にある微小電気機械素子の突出する部分を包囲することもできる。たとえば、貫通開口部を用いて、微小電気機械素子と環境との間の接続を形成することができ、それにより、たとえば、光が妨げられることなく、微小機械部品に衝当することができる。
【００２３】
さらに、支持体は、少なくとも１つのトレンチ、詳細にはＶ字溝を含むようにして構造化されることができ、トレンチは支持体の表面に沿った方向に延在することが好ましい。そのようなトレンチを用いて、中でも光ファイバを収容することができる。
【００２４】
一般的には、構造化によって、支持体内あるいは支持体上の機械的な嵌合部を形成することができる。それゆえ、嵌合部に導入される素子は、基板および／または微小機械素子に対して正確な向きで導入されることができる。このタイプの嵌合部は、たとえば導波管、光学レンズあるいはプリズムのような光学素子のために特に適している。
【００２５】
しかしながら、機械的嵌合部は光学素子を支持体に結合するためのただ１つのオプションではない。むしろ、支持体そのものが、光学部品を有するようにして構造化されることもできる。このタイプの一体に形成される光学素子は、たとえばレンズあるいは回折格子を含むことができる。
【００２６】
ある特定のＭＥＭＳの応用形態の場合、支持体を構造化するステップは、特に少なくとも１つの光学素子および／または少なくとも１つのさらに別の支持体のためのスペーサを形成するステップを含むことが有利な場合もある。スペーサは、たとえば、レンズの焦点距離を増加し、それによりその画像誤差を低減するために用いることができる。しかしながら、スペーサは、他の部品および他の目的の場合に利益をもたらす場合もある。一例として、スペーサは、さらに別の微小機械部品からの確定した間隔を生み出すこともできる。
【００２７】
本発明によれば、中でも、構造化された支持体を形成するステップがさらに、特に流体および／または光学素子および／または圧電素子および／または微小機械素子および／または電子部品のための収納部を形成するステップを含む場合には、より複雑な応用形態のためのＭＥＭＳモジュールを製造することができる点で有利である。製造プロセスのこの改良は、ＭＥＭＳ部品に広範な機能を同時に一体化できる可能性を生み出す。
【００２８】
ある特定の応用形態の場合、ＭＥＭＳ素子は基板の両側に配置されることもできる。このタイプの構造の場合、構造間の接続が両側に存在することが特に有利な場合もある。それゆえ、そのプロセスはさらに、構造間の機能的な接続を形成するさらに別の経路を導入するステップを含むことができる。このために、一例として、光伝送経路、流体流通経路あるいは熱伝達経路が特に適している。
【００２９】
本発明によるプロセスの好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの導電性経路が基板の第１の側に導入され、少なくとも１つの導電性経路が導入された後に支持体が固定される。
【００３０】
さらに別の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの導電性経路は基板の第２の側から導入される。この場合、経路を導入する前に、あるいは経路を導入した後に、カバーが固定されることができる。
【００３１】
ＭＥＭＳモジュールを回路基板に、あるいはさらに別の基板に固定するために、かつモジュールとの間に必要とされる電気的コンタクトを形成するために、そのプロセスはさらに、少なくとも１つの導電性経路にはんだビーズを設けるステップを含むことができる。基板を貫通するコンタクトを形成するために、対応した関連する導電性経路との間に多数の電気的接続が存在する場合には、このようにしてボールグリッドアレイが基板の第２の側に形成される。
【００３２】
さらに、基板内に導入されている導電性経路によって貫通コンタクトが形成される結果として、さらに別の基板を追加できるようになることが特に好都合である。たとえば、その基板は、さらに別のＭＥＭＳ素子を有する集積半導体回路装置あるいは基板を含むことができる。それゆえ、本発明によるプロセスによれば、３次元ＭＥＭＳシステムあるいは３次元ＭＥＭＳモジュールを製造できるようになる。
【００３３】
特に上記の本発明によるプロセスを用いて製造される微小電気機械部品を提供することも本発明の範囲内にあり、その微小電気機械部品は第１の側と、第１の側と概ね反対側にある第２の側とを有する基板を有し、微小電気機械部品の第１の側は少なくとも１つの微小機械素子を含む。その基板はさらに、第１の側と第２の側とを接続する少なくとも１つの導電性経路を有する。
【００３４】
その部品の特に好ましい実施形態では、その部品は基板の第１の側に接続される支持体を有する。支持体は微小電気機械素子を有害な環境的影響、たとえば機械的な損傷の危険性などから保護する。
【００３５】
部品のカバーが少なくとも１つの光学素子、詳細にはプリズムおよび／または回折格子および／またはレンズおよび／または光学フィルタを含むこともできる。それゆえ、光学的な応用形態のためのある特定の光学的機能が既に部品に組み込まれており、結果として、たとえば、ＭＥＭＳ部品を備える光学システムの全体構造がさらにコンパクトな設計で製造できる点で有利である。
【００３６】
さらに、その支持体は、たとえば流体を収容あるいは搬送できるようにするために、少なくとも１つの空洞および／または貫通開口部を有することができる。
【００３７】
その支持体は、少なくとも１つの嵌合部を都合よく有することもできる。そのような嵌合部によって、その中に保持される素子を正確に位置決めできるようになる。一例として、その嵌合部は光学素子、詳細にはレンズおよび／または導波管および／または回折格子および／またはプリズムを収容するのに適している。
【００３８】
そのような嵌合部に加えて、その支持体は少なくとも１つの収納部も含むことができる。特に、回路装置および／または圧電部品および／または能動あるいは受動電子素子が収納部に収容されることができる。このようにして、さらに別の機能がその部品に組み込まれることができる。一例として、微小電気機械素子を作動させるために必要とされる電圧を供給する電子回路がその中に収容されることができる。このようにして、たとえば、微小電気機械素子の制御電圧を安定化させるために用いることができる能動あるいは受動電子フィルタ素子を収容することもできる。
【００３９】
特に簡単な形態では、その支持体は接着することにより、詳細にはエポキシ樹脂によって基板に結合されることができる。
【００４０】
詳細には、その支持体は複数の層を有することもできる。これらの層は、中でも強度を高めるために用いることができる。複数の層の組み合わせを用いることにより、種々の機能的構造が互いに、支持体上および支持体内で組み合わせられることもできる。たとえば、このようにして、複数の素子からなる光学系が支持体に組み込まれることができる。
【００４１】
特に導電性経路によって形成される貫通コンタクトを用いて、互いに積重される複数の基板を含む部品を製造することもできる。ＭＥＭＳ素子を備える積重された基板に加えて、一例として、集積電子回路を有する基板が第１の基板に組み合わせられることもできる。それらの機能に応じて、個々の基板が異なる材料を含むこともできる。このために、１つのそのような多層部品は積み重ねられた少なくとも２つの基板を含み、追加された基板は少なくとも１つの接続コンタクトを有し、基板の少なくとも１つの導電性経路と少なくとも１つの追加された基板の接続表面との間に電気的コンタクトが形成される。
【００４２】
本発明は、好ましい例示的な実施形態に基づいて、かつ添付の図面を参照しながら以下にさらに詳細に説明されることになり、その個々の図面では同じ参照番号は同一あるいは類似の部品を示す。
【００４３】
以下の説明においては、最初に図１Ａ〜図１Ｅが参照され、それらの図面では、基板ウェーハ１の一部の断面図を用いて、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップが図示される。
【００４４】
この例示的な実施形態では、以下に説明されるプロセスステップは、部品がウェーハに結合されたままで実行される。ウェーハ１は、図１Ａに示される処理段階に達するまでには、微小電気機械構造５を設けられている。ウェーハ１上には多数のダイス１１、１２、１３が存在し、そのうち１１によって示されるダイスが完全に図示される。個々の微小電気機械部品はウェーハアセンブリ内のダイス１１、１２、１３を分離した後に得られる。電圧を供給するために、微小電気機械素子５は接触表面３に接続される。接触表面および微小電気機械構造は、ウェーハ１の基板６の第１の側２上に配置される。ここで、本発明の目的は、ＭＥＭＳ部品の素子の特に空間を節約する配列と、さらに別の基板と積重できる可能性とを達成するために、基板６の第２の側４上に電気的コンタクトを形成することである。
【００４５】
これに関連して、図１Ｂはさらに進んだ処理ステップを示す。くぼみ７が基板６に導入される。これらのくぼみは、たとえば適当なエッチング手順によって基板内に導入されることができる。中でも、ＫＯＨを用いてＳｉ（１００）基板を異方性エッチングすることが、エッチング孔を形成するのに適している。この場合、約７０°の開口角を有するエッチング孔が形成される。くぼみの導入は、微小電気機械素子および接触表面の形成とは関係なく行われる。それゆえ、これらの処理ステップが実行される順序はこれに限定されない。
【００４６】
その後、図１Ｃに示されるような後続の処理段階では、電気的接続９がくぼみ７と接触表面３との間に形成される。コンタクトを形成するために、エッチング孔７と、エッチング孔７との間の第１の側２の領域とを金属でコーティングすることができる。このようにして、金属層が、エッチング孔の壁部およびエッチング孔との間の領域上に配置される電気的接続９として形成され、信頼性のあるコンタクトを形成するために、その層は接触表面を少なくとも部分的に覆う。一例として、アルミニウムは適当なコンタクト形成金属である。
【００４７】
その後、金属をコーティングされたくぼみ７は、図１Ｄを参照して示されるように、導電性材料で満たされ、結果としてくぼみ７内には充填物１５が存在する。
【００４８】
この例示的な実施形態では、くぼみ７は基板６を貫通して延在しない。それゆえ、図１Ｄに示される処理段階では、それらは、第１の側２と第２の側４とを接続する導電性経路をまだ形成していない。これらの経路を形成するために、図１Ｅに示されるさらに進んだ処理ステップでは、ウェーハ１が、充填物の導電性材料が第２の側４に現れ、接触表面１７を形成するまで、その厚みを低減するように第２の側４から研削されることができる。それゆえ、充填物９で満たされたくぼみ７は、基板６の第１の側２と第２の側４とを接続する導電性経路を形成する。
【００４９】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ｄおよび図１Ｅを参照して示されたプロセスステップの変形を示す。そのプロセスは、支持体１９が基板６の第１の側２に固定されるという点で異なる。一例として、光学的なＭＥＭＳの応用形態の場合、支持体１９は透明なウェーハを含み、結果として、光がＭＥＭＳ素子５に衝当することができる。また支持体１９は、ウェーハ１に結合されたときに空洞２１が形成されるように構造化される。一例として、その空洞は、ＭＥＭＳ素子５の可動性を制限することなく、ＭＥＭＳ素子５の気密封止を生成する。一方、空洞２１は流体を収容および搬送するように設計されることもできる。支持体は、たとえば基板６に接着されることができ、結果として、支持体１９と基板６の第１の側２との間には接着層２０が存在する。
【００５０】
さらに、支持体１９は全体構造にさらに機械的な強度を与える。詳細には、ウェーハ１は支持体によって機械的に支持される。この結果として、ウェーハ１は、図１Ｅに示されるような、支持されていないウェーハの場合よりも薄くなるまで研削されることができるようになる。薄くする処理ステップが図２Ｂに示される。この状況において支持体を固定することにより、繊細なＭＥＭＳ素子５が機械加工中に損傷を受けないように保護されるというさらに別の利点が提供される。
【００５１】
さらに、図２Ｂに示される処理段階では、たとえば、回路基板あるいはさらに別のモジュールへの電気的接続を形成できるようにするために、導電性経路８の接触表面１７にはんだビーズ２３が取り付けられている。はんだビーズは、ウェーハ１上にボールグリッドアレイを形成する。
【００５２】
図２Ｃは、さらに処理ステップが実施された後の図２Ｂに示されるようなウェーハアセンブリから得られるＭＥＭＳモジュール２７の断面図を示す。そのモジュールは、ダイス１１をウェーハ１からダイシングあるいは分離することにより形成される。
【００５３】
モジュール２７を完全に包囲するハウジングを形成するために、そのモジュールはさらに封入体２５を設けられる。封入体は、たとえばエポキシ樹脂から形成されることができる。はんだビーズ２３が配置されるモジュールの側には、封入体は同じように部分的に研削されることができ、結果として、はんだビーズが部分的に覆われないようにする。これにより、部分的に研削されているはんだビーズを溶融することにより、後に別の部品にはんだ付けできるようになる。
【００５４】
図３Ａ〜図３Ｅは、本発明のさらに別の実施形態によるＭＥＭＳモジュールの製造に含まれる処理ステップを示す。プロセスのこの実施形態の場合でも、処理ステップは、モジュールがウェーハに結合されたままで実行される。
【００５５】
図３Ａに示されるウェーハの処理状態は、図１Ａに示されるウェーハの処理状態に概ね対応する。一例として、図３Ａでは、微小電気機械素子５として電気機械的に調整可能な反射装置が示される。この実施形態においても、それぞれの場合に、ダイスの微小電気機械素子５は電源を供給するための１つあるいは複数の接触表面３に接続される。
【００５６】
図３Ｂは、ウェーハ１が構造化された支持体１９に結合された後のウェーハアセンブリを示す。この場合、支持体１９は貫通開口部２９を有する。貫通開口部に加えて、支持体１９は機械的嵌合部３１も含む。機械的嵌合部はレンズ３３を収容するのに適している。レンズは、光を微小電気機械素子５の反射体に集束する。支持体の図示される構造化および嵌合部に導入されているレンズは例示にすぎない。実際には、支持体は広範な他の方法でも都合よく構造化されることができる。構造化は、結合される前、および部分的にあるいは完全に支持体が基板６に既に結合されている状態の両方で行われることができる。
【００５７】
図３Ｃは、くぼみ７を導入した後のウェーハアセンブリを示す。図１Ａ〜図１Ｅおよび図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明されたプロセスと対照してみると、プロセスのこの実施形態では、導電性経路が基板６の第２の側４から導入されるであろう。このために、図２Ｃに示されるように、基板の第１の側２の接触表面と反対側にあるくぼみ７が第２の側４から導入される。くぼみは接触表面３の場所まで延在する。
【００５８】
図３Ｄは、導電性材料の充填物１５がくぼみ７に導入された後のウェーハアセンブリを示す。導電性の充填物は、接触表面３と電気的に接触し、基板６の第１の側２と第２の側４とを接続する導電性経路８を形成する。さらに、充填物１５を導入することにより、接触表面１７が第２の側４上に形成される。これらの接触表面１７はさらに、ＭＥＭＳ構造５と電気的に接続するためのはんだビーズ２３を設けられることができる。さらに、ウェーハ１は第２の側４に同様に封入体２６を設けられており、結果として概ねウェーハレベルでパッケージングされるようになる。封入体は、たとえばエポキシ樹脂のようなプラスチック材料からなることができる。はんだビーズに再び接触し、後にコンタクトを形成できるようにするために、ダイスがウェーハ１から、あるいはウェーハ１および支持体１９を含むウェーハアセンブリから分離される前に、封入体は、はんだビーズがその表面において部分的に覆われなくなるまで部分的に研削されることができる。
【００５９】
以下の説明は図４を参照しており、図４は多層の構造化された支持体および互いに積重された基板を有するＭＥＭＳモジュールを断面図で示す。そのＭＥＭＳ部品は、図３Ａ〜図３Ｄを参照して示されてきたプロセスステップに従って処理されている基板６を含む。しかしながら、対照的に、図４に示される実施形態は多層支持体１９を含む。支持体１９は、層１９１、１９２、１９３、１９４から構成される。層１９１および１９３はそれぞれ貫通開口部２９を有する。これらの層間には、光学素子、この例示的な実施形態では一体に形成される光学レンズ３７を含むように構造化される層１９２がある。層１９１および１９３はレンズ３７のためのスペーサ、および導波管３９のための機械的嵌合部３１を含む層１９４のためのスペーサとしての役割を果たす。
【００６０】
さらに、ＭＥＭＳ部品がウェーハに結合されたままＭＥＭＳ部品を製造している最中に、基板６にさらに別の基板３５が固定される。さらに別の基板３５は、集積半導体回路を有する能動層３７を含む。これらは、たとえばＭＥＭＳ素子５を作動させるために用いることができる。別法では、このようにして１つあるいは複数のＭＥＭＳモジュールを積重することも可能である。
【００６１】
さらに別の基板３５は、基板６と同様に接触表面３を有する。この場合、基板６内の導電性経路８と、経路８上に配列されており、さらに別の基板３５の接触表面３にはんだ付けされるはんだビーズ２３とによって形成される貫通コンタクトを介してＭＥＭＳ素子５とのコンタクトが形成される。さらに別の基板３５の接触表面３はさらに、先に記載されたのと同じようにして、導電性経路８を介してさらに別の基板３５の反対側に接続される。そのコンタクトは、基板３５の反対側に配置されることになる能動層３７に電源を供給することもできる。このようにして、積重された部品の全ての電気的コンタクトが導波管とは反対側に位置する。したがって、導波管が供給される部品２７の側は依然として、部品のボンディングワイヤあるいは他のコンタクトを全く妨害することがない。
【００６２】
再び、はんだビーズがさらに別の基板の導電性経路８にも設けられている。ウェーハの一部として結合されたままの部品６、３５および１９１〜１９４の封入あるいはパッケージングは、基板３５のはんだビーズを有する側に封入層２６を設け、その後、再びはんだビーズが、研削されている表面上に下方に突出するまで封入層２６を研削することにより、図２Ｃを参照して説明されたのと同じようにして達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図１Ｂ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図１Ｃ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図１Ｄ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図１Ｅ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスの第１の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図２Ａ】図１Ｄを参照して示されるプロセスステップの変形を示す図である。
【図２Ｂ】図１Ｅを参照して示されるプロセスステップの変形を示す図である。
【図２Ｃ】ウェーハから分離されたＭＥＭＳモジュールの断面図である。
【図３Ａ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスのさらに別の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図３Ｂ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスのさらに別の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図３Ｃ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスのさらに別の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図３Ｄ】ウェーハの断面図を参照して、本発明によるプロセスのさらに別の実施形態による微小電気機械部品の製造に含まれるプロセスステップを示す図である。
【図４】多層の構造化された支持体と、互いに積み重ねられた基板とを有するＭＥＭＳモジュールを示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ウェーハ
２  基板の第１の側
３、１７  接触表面
４  基板の第２の側
５  微小電気機械素子
６  基板
７  くぼみ
８  導電性経路
９  電気的接続
１１、１２、１３  ウェーハ１上のダイス
１５  導電性充填物
１９、１９１、１９２、１９３、１９４  支持体
２０  接着層
２１  空洞
２３  はんだビーズ
２５、２６  エポキシ樹脂封入体
２７  ＭＥＭＳモジュール
２９  貫通開口部
３１  嵌合部
３３  レンズ
３５  さらに別の基板
３７  一体化したレンズ構造
３９  導波管
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503270.tif 000049
2005503270.tif 000050
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503270.tif 000051
2005503270.tif 000052
【国際調査報告】
2005503270.tif 000053
2005503270.tif 000054
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