(57)【要約】ウエハ上に作成されたデバイスは、キャップウエハ上にボンドリングのパターンを形成し、熱圧縮のもとで、二つのウエハを共に整列及び結合させることによってカプセル化され、よって各デバイス（２０）の動作部分（２２）は各ボンドリングにより包囲される。ボンドリングは、任意の溝（２５）又はリングにより横断されるデバイスの上部表面の導電性トラックなどの他の不連続部分を占領することにより密接シールを提供する。加速度計は、基板（１）上の上部側に少なくとも一つのキャビティ（５）をエッチングし、材料（６）の中間層を基板の上部側に結合し、金属被覆（７）を中間層の上にデポジットし、金属被覆及び中間層をエッチングして各キャビティ上に支持されるセンサ構造を形成することにより製造される。基板（３０）上にデポジットされる下側の金属被覆層の導電性トラック（３１、３２）は、電気的な結合なくして、中間層（３５、３６）の上部側にデポジットされたトラック（３７、３８）の下を横断している。ブリッジは下側のトラックに適合するように中間層の下側の上にキャビティ（３３、３４）を形成することにより作成される。
2005516221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスウエハにキャップウエハ（３４）を結合する方法であって、デバイスウエハは基板（３０）と前記基板の一つの表面に作成された個別デバイスのパターンを有し、該方法は、
（ａ）前記キャップウエハの一つの表面上にガラスボンドリング（３５）を形成するステップ（１２−２）であって、該ボンドリングは、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記デバイスウエハ上の前記個別デバイスをそれぞれ包囲するよう該キャップウエハ上に寸法されて配置される、ステップと、
（ｂ）前記キャップウエハを前記デバイスウエハ上に整列して配置するステップ（１２−３）であって、前記キャップウエハの前記一つの表面は個別デバイスのパターンがその上に形成される基板の一つの表面に隣接しており、前記二つのウエハはそれぞれ前記個別デバイスを包囲している前記ボンドリングと整列している、ステップと、
（ｃ）前記整列しているウエハを真空にさらし（１２−４）、前記ウエアの温度を所定のボンディング温度に増加するステップ（１２−６）と、
（ｄ）前記整列されたウエハを一緒に推進させて、前記ボンドリングを圧縮するようバイアス力を印加するステップ（１２−７）と、
（ｅ）前記ウエハの温度を室温まで減少させ（１２−８）、前記ウエハの温度が第一の所定の温度より低い場合に前記力を除去するステップと、
（ｆ）前記ウエハの温度が第二の所定温度より低い場合に、前記真空を空気にさらすステップ（１２−９）と、
を列挙した順序で実行する上述したステップを含む、方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）から（ｆ）の実行の後に、前記ボンドリングは前記キャップウエハの各部分と結合して、前記個別デバイスの回り及び上部に各密閉シールを提供することを特徴とする、請求項１に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項３】
個別デバイスの前記パターンは、前記基板（３０）の前記一つの表面の上に、一つ以上の層（３１）を形成することにより作成されることを特徴とし、前記一つ以上の層の最も外部は開いた溝（３３）を有する、請求項１又は請求項２に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項４】
デバイスの各前記溝の全幅部分は前記各ボンドリング（３５）により横断され、実質的に占領されることを特徴とする、請求項３に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）は
（ｇ）ガラス粉末を車両液と混合することによりガラスペーストを準備するステップと（１３−１）、
（ｈ）前記キャップウエハの一つの表面を前記ガラスペーストの層でコーティングするステップと（１３−２）、
（ｉ）事前加熱温度で前記ガラスペーストを事前加熱ステップと（１３−３）、
（ｊ）抵抗層をガラスペースト層の上部に適用するステップと（１３−４）、
（ｋ）前記抵抗層をソフトベークするステップと（１３−５）、
（ｌ）前記適用された抵抗層をフォトリソグラフィ・パターニングし（１３−６）、成長させるステップと（１３−７）、
（ｍ）前記パターニングされ、成長された抵抗層をハードベークするステップ（１３−８）と、
（ｎ）前記事前加熱されたガラスペーストの層（１３−９）をエッチングして、前記キャップウエハの前記一つの表面にガラスボンドリングを形成するステップであって、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記ボンドリングは、前記デバイスウエハ上の個別デバイスをそれぞれ包囲するように寸法され、前記キャップウエハ上に配列される、ステップと、
を列挙した順序で実行する上述したステップを含むことを特徴とする、先行した任意の一つの請求項に請求された、デバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項６】
前記ガラスペーストは、約２ｍｌの車両液体に対して１５ｇｍのガラス粉末の割合で用意されることを特徴とする、請求項５に記載のキャップウエハをデバイスウエハに結合する方法。
【請求項７】
前記ガラス粉末は、約１５ｕｍと４０ｕｍの間の公称粒子サイズを有することを特徴とする、請求項５又は６に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項８】
前記ガラス粉末は、約４０ｕｍの公称粒子サイズのガラス・フリットであることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項９】
前記ガラス粉末は、約１５ｕｍの公称粒子サイズの鉄フリットであることを特徴とする、請求項５ないし８のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１０】
前記事前加熱温度は、３５０℃と４２５℃との間であることを特徴とする、請求項５ないし９のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１１】
前記事前加熱温度は、約４００℃であることを特徴とする請求項５ないし９のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１２】
前記抵抗層は、約６ｕｍの厚さを有していることを特徴とする、請求項５ないし１１のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１３】
前記ソフトベークするステップは、約９０℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項５ないし１２のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１４】
前記ハードベークするステップは、約１００℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項５ないし１３のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１５】
前記ガラスペーストの層をエッチングするステップは、硝酸を使用することを特徴とする、請求項５ないし１４のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項１６】
前記硝酸は約１５：１の濃度を有することを特徴とする、請求項１５に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１７】
前記ボンディング温度の摂氏の値は、前記事前加熱温度の摂氏の値より少なくとも１０％高いことを特徴とする、請求項５ないし１６のいずれか一つに記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１８】
前記真空の圧力は約５ｍｂであることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１９】
前記真空は、前記温度がステップ（ｃ）で増加される前に、約２．５分の所定の時間間隔の間維持されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２０】
前記（ｃ）のステップで、前記ウエハ温度は約２分間初期に約４００度まで増加されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２１】
前記ボンディング温度は約４５０℃であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２２】
前記バイアス力は、所定の力になるまで徐々に増加されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２３】
前記所定の力は、３０００Ｎと４０００Ｎとの間であることを特徴とする、請求項２２に請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２４】
前記所定の力は、約３５００Ｎであることを特徴とする、請求項２３に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２５】
前記バイアス力は、所定の期間所定の力に保持されることを特徴とする、請求項２２、２３又は２４に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２６】
前記所定の期間が２０分と４０分の間であることを特徴とする、請求項２５に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２７】
前記所定の期間は約３０分であることを特徴とする、請求項２６に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２８】
前記力が初期に０Ｎから約１０Ｎに増加され、約１０Ｎで約１５秒間維持されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２９】
前記力は、約１００Ｎまでさらに増加され、約１５秒間約１００Ｎで維持されることを特徴とする、請求項２８に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３０】
前記力は、さらに約３５００Ｎに増加され、約２７分間３５００Ｎに維持されることを特徴とする、請求項２９に請求のキャップウエハをデバイスウエハに結合させる方法。
【請求項３１】
前記第一の所定の温度は約３５０℃であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３２】
前記第二の所定の温度は、約２５０度であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３３】
前記キャップウエアと前記デバイス基板は、それぞれ約６ｉｎの直径を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３４】
シールされたデバイスであって、該デバイスはデバイスウエハの部分の上に形成されており、該デバイスウエハの部分は、基板（３０）を有し、前記デバイスは、前記基板の一つの表面の上に作成されており、該デバイスウエハの部分は、キャップウエハ（３４）の部分によりキャップされ、該キャップウエハの部分は、リングボンド（３５）により前記デバイスウエハの部分に結合されており、前記リングボンドは前記デバイスを密封シールしていることを特徴とする、シールされたデバイス。
【請求項３５】
シールされたデバイスであって、該デバイスは、基板（３０）の一つの表面の上に形成された一つ以上の層から作成され、該デバイスは、ボンドリング（２１、３５）により前記層の最も遠い表面に結合されたキャップ（３４）を有し、前記ボンドリングは、前記デバイスの少なくとも動作部分（２２）を包囲して密閉シールする、シールされたデバイス。
【請求項３６】
前記キャップは、シリコンウエハの部分であることを特徴とする、請求項３５に請求のシールされたデバイス。
【請求項３７】
前記キャップは、熱圧縮結合方法により、前記層の最も遠い表面に結合されていることを特徴とする、請求項３５または請求項３６に請求のいずれかに請求のシールされたデバイス。
【請求項３８】
前記キャップは請求項１ないし請求項３３のいずれか一つに請求された方法により前記層の最も遠い表面に結合されていることを特徴とする、請求項３５ないし請求項３７のいずれか一つに請求のシールされたデバイス。
【請求項３９】
前記ボンドリングはガラス材料であることを特徴とする、請求項３４ないし３８のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項４０】
前記デバイスは、加速度計であることを特徴とする、請求項３４ないし３９のいずれか一つに請求のシールされたデバイス。
【請求項４１】
加速度計を製造する方法であって、
少なくとも一つのキャビティ（５）を基板（１）の上部側にエッチングするステップと、
物質の上部の層（６）を前記基板の上部側に結合するステップと、
前記物質の上部の層に金属被覆（７）をデポジットするステップと、
前記物質の上部の層をエッチングして、各キャビティの上に支持されたセンサ構造を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項４２】
基板は絶縁材料であることを特徴とする、請求項４１に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４３】
前記基板は、絶縁している材料層（３）で覆われていることを特徴とする、請求項４１に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４４】
各エッチングステップの前に前記基板をマスキングするステップをさらに含む、請求項４１ないし４３のいずれか一つに請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４５】
前記マスク（４）をパターニングするステップをさらに含む、請求項４４に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４６】
前記センサ構造を形成するために材料の前記上部の層をエッチングする前に、前記マスキング層をビームをパターンにパターニングするステップをさらに含む、請求項４４又は４５に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４７】
不要なマスキング層を除去するために各エッチングステップの後にエッチバックを実行するステップをさらに含む、請求項４４又は４６のいずれか一つに請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４８】
ボトム基板層（１）と、
前記ボトム層に結合された上部の層（６）と、
前記上部の層が前記ボトム層に結合される前に形成される前記ボトム基板層における少なくとも一つのキャビティ（５）と、
前記上部の層に形成され前記キャビティの上に支持される容量性センサ構造と、
前記容量性センサ構造の各部分と電気的に結合するのに適した少なくとも一つのポイント（１０）と、
を含む、加速度計。
【請求項４９】
前記上部の層は、シリコン材料で形成されていることを特徴とする、請求項４８に請求の加速度計。
【請求項５０】
前記ボトムの層は、絶縁している材料で形成されていることを特徴とする、請求項４８又は４９に請求の加速度計。
【請求項５１】
前記ボトムの層は、絶縁している材料（３）で覆われていることを特徴とする、請求項４８又は４９に請求の加速度計。
【請求項５２】
前記デバイスは、請求項４１ないし請求項４７のいずれかの方法によって製造される加速度計であることを特徴とする、請求項３４ないし４０のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項５３】
前記デバイスは、請求項４８ないし５１のいずれか一つに請求の加速度計であることを特徴とする、請求項３４ないし４０のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項５４】
ウエハ作成されたデバイスを製造する方法であって、
（ｏ）第一の金属被覆を基板（３０）の一つの表面にデポジットするステップと、
（ｐ）少なくとも一つの導電性トラック（３１、３２）を含むパターンを提供するために、前記デポジットされた第一の金属被覆を選択的にエッチングするステップと、
（ｑ）ウエハ（３５、３６）の第一の表面に、少なくとも一つのキャビティ（３３、３４）を選択的にエッチングするステップと、
（ｒ）前記キャビティが前記少なくとも一つの導電性トラックの上にあるように、前記ウエハの前記エッチングされた第一の表面を前記基板の上部の側に結合させるステップと、
（ｓ）第二の金属被覆を前記結合されたウエハの外側の表面にデポジットするステップと、
（ｔ）少なくとも一つの導電性パス（３７、３８）を含むパターンを提供するために、前記第二の金属被覆を選択的にエッチングステップであって、該導電性パスは導電性トラックの上にあるが、該導電性トラックとは電気的な導電結合をしない、ステップと、
（ｕ）前記ウエハを選択的にエッチングして、デバイス構造を提供するステップと、
を含む方法。
【請求項５５】
前記基板は絶縁している材料であることを特徴とする、請求項５４に請求のウエハ製造されたデバイスを作成する方法。
【請求項５６】
前記基板はガラスであることを特徴とする、請求項５４に請求のウエハ製造されたデバイスを作成する方法。
【請求項５７】
前記ウエハはシリコンウエハであることを特徴とする、請求項５４に請求のウエハ作成されたデバイスを製造する方法。
【請求項５８】
加速度計を製造する方法であって、該加速度計は請求項４１ないし４７のいずれか一つに請求の方法により作成されており、請求項１ないし３３のいずれか一つの方法によりカプセルにされる、方法。
【請求項５９】
前記デバイスウエハは、請求項５４ないし５７のいずれか一つに請求の方法を使用して製造されることを特徴とする、請求項５８に請求の加速度計を作成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ電子機械およびマイクロ電子デバイスおよびその製造方法に関し、より詳細には、支持される質量（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｍａｓｓ）を必要とする、加速度計やジャイロスコープなどの慣性デバイスに関する。本発明は、さらに深いアイソレーション溝を有する、ウエハ製造デバイスをカプセル化し、密閉シール（ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｅａｌｉｎｇ）する方法、及びマイクロ電子機械およびマイクロ電子デバイスに電気的結合を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子機械慣性デバイスは、現在車両エアバックおよび慣性ナビゲーションおよびガイドシステムを含む多くの応用に対し製造されている。車両エアバックなどの応用のために、加速度計などの慣性装置は、正確で低価格が必要とされる。
【０００３】
マイクロ電子機械加速度計は、集積回路製造において使用される製造方法と類似又は同一の製造プロセスステップを使用して基板上に形成される。マイクロ電子機械デバイスは、電気機能及び機械的機能を一つのデバイスに組合わせる。マイクロ電子機械デバイスの製造は、一般的に多結晶シリコン（ポリシリコン）や二酸化珪素（ＳｉＯ２）又はケイ酸塩ガラスなどの犠牲材料の代替層の作成及びプロセスに基づいている。ポリシリコン層が積層され、デバイス構造を形成するように層毎にパターンにされる。構造が完了すると、動作のため、マイクロ電子機械デバイスのポリシリコン部材を分離するために、犠牲材料はエッチングにより除去される。いくつかのマイクロ電子機械加速度計における犠牲材料の分離には、加速度計のビームを加速度計の底の表面から分離するための、等方性分離エッチングの使用するステップが含まれる。この分離エッチングは、ビームの一部をエッチングさせ、加速度計の保証質量（ｐｒｏｏｆ  ｍａｓｓ）および効率を減少させるという不利益がある。
【０００４】
マイクロ電子機械およびマイクロ電子デバイスは、好ましくはウエハ製造段階、すなわち、基礎デバイス製造の部分として、カプセル化され密閉シールされる。しかし、高密閉率のシールを得ることは、特にデバイスの上部表面にない電気ランナーを孤立させる深い溝がある場合には困難である。
【０００５】
さらに、従来技術では、デバイスから外部接続端子への相互接続は、ウエハ領域で大きなオーバーヘッドを必要とする円状のルートに時として従う電気ランナーにより提供されている。溝が近接したランナーを孤立させる必要がある場合、必要とされるさらなるウエハ領域がさらに大きくなる。いくつかの場合、従来この問題はクロス接続、例えば二重層の金属被覆により取り組まれている。このことは誘電層の不動態化及びいくつかの場合にはプラナー化を必要とし、このことがさらなる複雑性及び問題を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施の形態は、ビーム構造のエッチング及び分離に関連した従来の問題の少なくともいくつかを減少する方法により、加速度計又は他の慣性装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の第二の実施の形態は、ウエハ製造により製造され、特に深いアイソレーション溝を組み込むようなデバイスをカプセル化し、密閉シールする方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の第三の実施の形態は、お互いがクロスする電気的に絶縁した導電トラックを有するウエハ製造されたデバイスを製造する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の第四の実施の形態は、複数のウエハ金属被覆層により深いアイソレーション溝とクロスした電気結合を組み込む、マイクロ電子機械およびマイク電子装置を製造し、密閉シールする方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
広い観点から、一つの側面では、本発明は、少なくとも一つのキャビティを基板上部側にエッチングするステップと、材料層を基板の上部側に結合するステップと、電気結合のために使用される金属被覆を材料層の上にデポジットするステップと、各キャビティの上に少なくとも二つの独立したビームを形成するために材料層をエッチングするステップを含む。
【００１１】
好ましくは、基板は絶縁材料である。理想的には、基板はガラスまたはそれに相当する別の材料から形成される。
【００１２】
好ましくは、各ビームの組は、基板に固着される。
【００１３】
好ましくは、一組のビームは、ビームが、ビームの一つの端から横から横の動作で動くことを可能にする手段を含む。理想的には、ビームを動作させる手段は理想的には、スプリング又は束縛手段（ｔｅｔｈｅｒ  ｍｅａｎｓ）であり得る。
【００１４】
好ましくは、加速度計を作成する方法は、基板をエッチングする前に基板をマスクするステップをさらに含む。
【００１５】
好ましくは、加速度計を作成する方法は、リソグラフィプロセスを使用してマスクをパターンするステップをさらに含む。
【００１６】
好ましくは、材料層の適切な物質は、シリコンの材料である。
【００１７】
好ましくは、材料層の適切な物質は、必要とされるように薄くされている。
【００１８】
好ましくは、加速度計を作成する方法は、ビームの組をエッチングするステップの前に、適切な物質の層をマスクするステップをさらに含む。
【００１９】
好ましくは、加速度計を作成する方法は、ビームの組をエッチングするステップの前に、ビームのパターンに層にマスク層をパターンするステップをさらに含む。
【００２０】
好ましくは、加速度計を作成する方法は、ビームの組がエッチングされた後に不要なマスク層を除去するエッチバック（ｅｔｃｈｂａｃｋ）を実行するステップをさらに含む。
【００２１】
広い観点から、さらなる側面では、本発明は、底の基板層、底の基板層における少なくとも一つのキャビティ、上部の層、上部の層に形成され、キャビティ上に支持された少なくとも二つの組のビーム、各ビームの組に電気的に結合するのに適した少なくとも一つのポイントを含む加速度計を備えており、支持されるビームが形成される前にキャビティが形成されることを特徴とする。
【００２２】
別の側面では、本発明は、デバイスウエアにキャップウエハを結合する方法と言うことができ、該デバイスウエハは基板及び基板の一つの表面に作成された個別デバイスのパターンを含み、該方法は、
（ａ）前記キャップウエハの一つの表面上にガラスボンドリングを形成するステップであって、該ボンドリングは、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記デバイスウエハ上の前記個別デバイスをそれぞれ包囲するよう該キャップウエハ上に寸法されて配置される、ステップと、
（ｂ）前記キャップウエハを前記デバイスウエハ上に整列して配置するステップであって、前記キャップウエハの前記一つの表面は個別デバイスのパターンがその上に形成される基板の一つの表面に隣接しており、前記二つのウエハはそれぞれ前記個別デバイスを包囲している前記ボンドリングと整列している、ステップと、
（ｃ）前記整列しているウエハを真空にさらし、前記ウエアの温度を所定のボンディング温度に増加するステップと、
（ｄ）前記整列されたウエハを一緒に推進させて、前記ボンドリングを圧縮するよう力を印加するステップと、
（ｅ）前記ウエハの温度を室温まで減少させ、前記ウエハの温度が第一の所定の温度より低い場合に前記力を除去するステップと、
（ｆ）前記ウエハの温度が第二の所定温度より低い場合に、前記真空を空気にさらすステップと、
を列挙した順序で実行する上述したステップを含む。
【００２３】
好ましくは、個別デバイスの前記パターンは、前記基板の前記一つの表面の上に、一つ以上の層を形成することにより作成されることを特徴とし、前記一つ以上の層の最も外部は開いた溝を有する。
【００２４】
好ましくは、前記ステップ（ａ）から（ｆ）の実行の後に、前記ボンドリングは前記キャップウエハの各部分と結合して、前記個別デバイスの回り及び上部に各密閉シールを提供する。
【００２５】
好ましくは、デバイスの各前記溝の全幅部分は前記各ボンドリングにより横断され、実質的に占領される。
【００２６】
好ましくは、ステップ（ａ）は
（ｇ）ガラス粉末を車両液と混合することによりガラスペーストを準備するステップと、
（ｈ）前記キャップウエハの一つの表面を前記ガラスペーストの層でコーティングするステップと、
（ｉ）事前加熱温度で前記ガラスペーストを事前加熱ステップと、
（ｊ）抵抗層をガラスペースト層の上部に適用するステップと、
（ｋ）前記抵抗層をソフトベークするステップと、
（ｌ）前記適用された抵抗層をフォトリソグラフィ・パターニングし、成長させるステップと、
（ｍ）前記パターニングされ、成長された抵抗層をハードベークするステップと、
（ｎ）前記事前加熱されたガラスペーストの層をエッチングして、前記キャップウエハの前記一つの表面にガラスボンドリングを形成するステップであって、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記ボンドリングは、前記デバイスウエハ上の個別デバイスをそれぞれ包囲するように寸法され、前記キャップウエハ上に配列される、ステップと、を列挙した順序で実行する上述したステップを含む。
【００２７】
さらに別の側面では、本発明はシールされたデバイスと広くいうことができ、該デバイスは、基板の一つの表面の上に形成された一つ以上の層から作成され、該デバイスは、ボンドリングにより前記層の最も遠い表面に結合されたキャップを有し、前記ボンドリングは、前記デバイスの少なくとも動作部分を包囲して密閉シールする。
【００２８】
別の側面において、本発明はウエハ作成されたデバイスを製造する方法と広く言うことが出来、
（o）第一の金属被覆を基板の一つの表面にデポジットするステップと、
（ｐ）少なくとも一つの導電性トラックを含むパターンを提供するために、前記デポジットされた第一の金属被覆を選択的にエッチングするステップと、
（ｑ）ウエハの第一の表面に、少なくとも一つのキャビティを選択的にエッチングするステップと、
（ｒ）前記キャビティが前記少なくとも一つの導電性トラックの上にあるように、前記ウエハの前記エッチングされた第一の表面を前記基板の上部の側に結合させるステップと、
（ｓ）第二の金属被覆を前記結合されたウエハの外側の表面にデポジットするステップと、
（ｔ）少なくとも一つの導電性パスを含むパターンを提供するために、前記第二の金属被覆を選択的にエッチングステップであって、該導電性パスは導電性トラックの上にあるが、該導電性トラックとは電気的な導電結合をしない、ステップと、
（ｕ）前記ウエハを選択的にエッチングして、デバイス構造を提供するステップと、
を含む方法である。
本発明は、ここで述べられまたは図面に示された部分又は特徴の任意の代替的な組み合わせをさらに含み得る。明確に述べられていないこれらの部分又は特徴の既知の対応物も含まれるものとみなされる。
【００２９】
本発明の好ましい形状、システム及び方法は、添付された図を参考にして、例示のものであり制限することを意図していないものとしてさらに記述されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１Ａは、電気的に絶縁している材料からなる基板１を示している。基板は、その上部表面がマスク層４により覆われている。基板１は、ガラス、Ｐｒｅｘ又は同じ特性を持つ他の材料などの任意の適切な電気絶縁材料から形成され得る。
【００３１】
図１Ｂは、基板２が、導電体またはシリコンなどの半導体から形成される、代替的なウエハ構成を示している。この構成において、基板２はその上部表面にデポジットされた電気絶縁層３を有する。絶縁層の適切な材料は、酸素、窒素、ＰＳＧ、ガラス・フリットなどを含んでいる。
【００３２】
図１Ａ及び図１Ｂの両方の構成で、基板１の上部表面又は絶縁層３は、マスク層４でデポジットされる。マスク層は、（図１Ａのウエハの）基板１又は（図１Ｂのウエハの）絶縁層３及び基板２にキャビティが形成されるようにマークでパターンにされている。さらにマスク層は、プロセスの後の段階で有用なアラインメントの目的のためにマークでパターンにされ得る。マスク層は、クロム又は他の任意の適切な材料、例えばポリシリコンから形成され得る。図２は、パターンにされたマスク層を示している。マスク層のパターニングには、当業者によく知られ、ウエハ製造技術において一般的に使用されるリソグラフィを使用し得る。
【００３３】
図３は、基板１にエッチングされるキャビティ５を示している。エッチングは、異方性エッチングなどの任意の適切なプロセスを使用して実行され得る。キャビティがエッチングされた後に、残りのマスク層が除去される。
【００３４】
これに引き続き、シリコンなどの半導体材料の上部層は、図４に示すように基板１に結合される。二つの層を共に結合するために任意の適切な結合技術を使用し得る。例えば、適切な技術は、陽極、共晶又は熱圧着結合であり得る。任意の代替的な他の技術が利用可能である。上部の層６が、センサに必要とされる厚さより厚い場合には、必要とされる厚さまで薄くされる。上部の層を薄くする技術は、ウエット化学エッチング、バックグラインド、ラッピング、化学機械研磨又はこれら及び他の技術の組み合わせを含む。
【００３５】
図５は、上部の層６、及び必要な厚さの上部の層に結合された基板１を示している。上部の層の厚さは、センサのビームの厚さを決定する。該プロセスにより形成されるセンサのキャパシタンスは、ビームの厚さに関連している。センサの感度も、ビームの厚さに関連している。ビームが厚くなると、ビームの所与の変位に対する容量性電荷の量が大きくなる。より厚いビームの別の効果は、より大きなサイズミックをもたらし、又はより大きなセンサの保証質量をもたらす。これにより、低いｇ力（ｇ−ｆｏｒｃｅ）に対するセンサの感度がさらに増加する。
【００３６】
基板１と上部の層６を結合するステップ、及び（必要な場合に）上部の層を薄くするステップに引き続き、金属被覆７が上部の層６の上部へデポジットされる。金属被覆は、センサに結合されるさらなるエレクトロニクスに電気結合を形成するために使用される。図７は、電気結合を形成するための金属被覆７のパターニングを示している。
【００３７】
プロセスにおける次のステップは、金属被覆７及び上部の層６の上にマスク層８をデポジットすることである。さらに、マスク層８は、リソグラフィプロセスなどの適切なプロセスを利用してパターンにされる。図８に見られるように、マスク層は加速度計のセンサ構造を形成するようにパターン化されている。この場合、加速度計のセンサ構造は、キャビティの各側面上の二つの櫛形構造、及び各側に櫛形構造を持つ中央のビームを含んでいる。中央ビームから伸長している櫛形構造の各々は、（図１１により詳細に示されている）一方又は他方の櫛形構造と互いにかみあっている。しかし、他の適切な構造が、マスク上にさらにパターンにされ得る。
【００３８】
マスクをパターンにするステップに引き続き、図９に示されるように基板１内のキャビティ５の上に支持されたセンサ構造を生成するためにエッチングされる。このエッチング・ステップは、異方性エッチングにより実行される。上部の層６を基板に結合する前に基板１内にキャビティ５を形成するステップは、センサのビームの下部をエッチングして、等方性エッチングによりそれらを基板から分離する必要性を除去する。これにより、等方性エッチングがビームの厚さの多くを消費し、よってセンサの感度及び容量性を減少させるという、等方性エッチングに関連した問題が回避される。
【００３９】
プロセスの最終ステップは、図１０に示すようにセンサの上部から不要なマスク層９を除去するためのエッチバックを実行することである。さらなる随意のステップは、金属被覆の上に受動層を提供することである。ここでセンサは機能的であり、個別ダイにウエハを切断し得るレベルにパッケージされ得る。
【００４０】
図１１は、本発明の方法を使用して形成されるセンサの上面図である。図１１から分かるように、センサ構造はキャビティ５の上に支持されている。センサ構造はアンカーブロック１０で基板１に取り付けられた４組の固定容量性プレートを含んでいる。各容量性プレートの各々は、一つの端で櫛形構造のより広いビームにアンカー（ａｎｃｈｏｒ）されたビームの組を含んでいる。そしてより広いビームは、アンカーブロックに取り付けられている。容量性プレートの第二の組は１５で示されている。この組の容量性プレートは、中央の広い方のビームと共に、該広いビームの両側から正しい角度で伸びているより小さなビームを有している。この容量性プレートの組のより広いビームは、スプリング手段１３によりアンカー１２に結びつけられる。スプリング手段１３は、容量性プレート１５が矢印１６により示される方向に移動することを可能とする。容量性プレートを一方向に移動可能とする任意の適切な手段が使用され得る。
【００４１】
各アンカーブロック１０又は１２は、電気結合に使用される被覆領域７を含んでいる。電気接触は、アンカーブロック１０又は１２に結合された他のウエハの領域でさらに提供され得る。アンカーブロックは全て同じ基板上に載っているが、底のウエハの絶縁特性によりアンカーブロックはお互いから電気的に絶縁されている。底のウエハにおける、構造の下のキャビティ５は、構造が支持され、ウエア表面に対して平行な加速力に対して自由に反応することを可能とする。これにより、固定プレートに対する動作プレートを変位させる力により生じるキャパシタンスの変化を感知することが可能となる。
【００４２】
図１２及び図１３は、以下で詳細に記述されるように、上述された加速度計又はウエハ製造技術により形成された他のデバイスが、ガラスボンドリングによりデバイスに結合及びシールされる、ウエハキャップによりがキャップされ、密閉シールされることを可能とする。
【００４３】
加速度計又は他のデバイスのアレイ又はパターンを持つデバイス・ウエハは、上述された方法又は、ウエハ製造の技術分野でよく知られた他のウエハ製造プロセスにより準備される。このプロセスは図１２においてステップ１２−１に示される。
【００４４】
ボンドリング・パターンは、図１２のステップ１２−２により示されるように、キャップウエハの一つの表面上に形成される。好適な実施の形態において、キャップウエハはシリコン材料のウエハである。ボンドリング・パターンは、キャップウエハとデバイスウエハが整列した場合に、ボンドリングがデバイス・ウエハの各デバイスの少なくとも一つの動作部分を取り囲むように形成される。ボンドリングがキャップウエハ上に形成される好適なフォトリソグラフィ方法（図１２のステップ１２−２）は、図１３によって示されるプロセスにより詳細に記述される。
【００４５】
図１３を参照すると、特にステップ１３−１では、ガラスペーストはフリット車両液（ｆｒｉｔ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌｉｑｕｉｄ）と、フリット又はフェロ（ｆｅｒｒｏ）ガラスの粉末を混合することにより準備される。例えば、車両液２０ｍｌが１５０ｇｍのフリット又はフェロのガラス粉末の上に注がれ、少なくとも５分間混合される。ガラス粉末の公称上の粒子の大きさは好ましくは約１５ｕｍから約４０ｕｍの間である。一つの適した粉末は、１５ｕｍの公称粒子サイズのフェロガラス粉末である。より好適には、ガラスペーストは、４０ｕｍの公称サイズのフィットガラス粉末で作られる。一般的に、粉末の粒子サイズはカプセルにされるデバイスの上部表面における溝又はチャンネルの幅及び高さに適するように選択される。
【００４６】
キャップの一つの表面は、ウエハ製造の技術分野における当業者によく知られているように、適切なスクリーン・プリント技術により、ウエハの全表面にわたり全体的に適用され得るガラスペーストの層でコーティングされる（図１３のステップのステップ１３−２）。キャップウエハは新鮮に用意されたペーストでコーティングされることが好ましい。特に、ペーストは、その準備の日に使用されることが好ましい。
【００４７】
適用されるガラス・ペースト層は、約３５０℃と４２５℃の間の温度で、好ましくは約４００℃の温度で事前加熱される（図１３のステップ１３−３）。
【００４８】
そして、ガラス層の厚さは適切な厚さが達成されることが確証されるように測定され得る。溝が（さらに以下で説明されるように）約３０ｕｍから４０ｕｍの深さの場合、好適な厚さは約８０ｕｍから１２０ｕｍの間になる。一般的に、ガラス層の好ましい厚さは、溝の深さの少なくとも２０％より長い。特に、ガラス層の厚さは、溝の深さの約二倍である。
【００４９】
ボンドリングはウエハ製造の分野で良く知られた基本的なステップに従うフォトリソグラフィ・プロセスによりガラス層から形成される。
【００５０】
加熱されたガラス層は、抵抗層でコーディングされる（図１３のステップ１３−４）。
【００５１】
抵抗層は、好適には９０℃の温度でソフト・ベークされる（図１３のステップ１３−５）。抵抗層の好適な厚さは約６ｕｍである。
【００５２】
抵抗層はボンドリング・パターンに対してフォトリソグラフィ的に露呈される（図１３のステップ１３−６）。ボンドリング・パターンは、キャップウエハがデバイスウエハと整列した場合に、ボンドリングがデバイスウエハ上の各加速度計又は他のデバイスの少なくとも動作部分をそれぞれアウトラインする。ボンドリングの壁の幅は、好ましくは約３２５ｕｍから３５０ｕｍである。
【００５３】
抵抗が生成され（図１３のステップ１３−７）て、好ましくは１００℃の温度でハード・ベークされる（図１３のステップ１３−８）。
【００５４】
ボンドリングは、当業者によく知られた適切なエッチング方法により、加熱されたガラス・ペーストをエッチングすることにより（図１３のステップ１３−９）形成される。例えば、濃度１５：１で硝酸を用いたウエットエッチングで、キャップウエハ上にボンドリングが形成される。
【００５５】
フォトリソグラフィでプリントされるボンドリングの幅は、所望の幅が達成されることが確証されるように測定され得る。
【００５６】
図には示されていないが、キャップウエハは、アラインメント端を提供するよう切り込むこと（ｓａｗｉｎｇ）によりトリムされ、バックフェース（すなわち、形成されるボンドリングを有する面に対向する面）は、最終的なダイシングのために切り込まれる。
【００５７】
終了したキャップウエハは、例えば硝酸エッチ（ｎｉｔｒｉｃ  ｅｔｃｈ  ａｃｉｄ）から残存した任意の水分を放出するようにグレーズ（ｇｌａｚｅ）される（図示はしていない）。
【００５８】
上述したように、図１３のステップ１３−１から１３−９までは、図１２のステップ１２−２が実行され得る好適なプロセスの詳細を提供する。図１２に示されるプロセスのさらなるステップ１２−３から１２−９は以下で記述される。
【００５９】
形成されるボンドリング・パターンを有するキャップウエハは、個別デバイスのアレイがその上に準備されている、デバイスウエハと整列している（図１２のステップ１２−３）。キャップおよびデバイスウエハは、ボンドリングを持つキャップウエハの表面がデバイスのアレイを持つデバイスウエハの面に隣接するように近接させられている。
【００６０】
チャックに支持される整列されたウエハは、ボンダー・チャンバ（ｂｏｎｄｅｒ  ｃｈａｍｂｅｒ）内に配置される。チャンバは、ウエハが真空にさらされるようにポンプダウン（排気）される。ウエハおよびチャンバから気体を追い出すために、チャンバにおける空気の圧力は減少させられ、約２．５分間約５ｍｂの圧力に固定される（図１２のステップ１２−５）。
【００６１】
真空が維持され、温度は約２分間を超えると室温から初期の目標である４４０℃に増加する。温度はさらにボンディング温度まで上昇する。摂氏温度におけるボンディング温度の値は、図１３のステップ１３−３の事前加熱摂氏温度の値より好ましくは約１０％高い。好適なボンディング温度は約４５０度である。
【００６２】
ピストンは、上部ウエハの上へ低下され、バイアス力は二つのウエハを共に動かすように印加される。ボンディング温度にさらされた場合、形成されたボンドリングは半固体状態へ柔らかくさせられ、従って特に、適用されるバイアス圧力のもとでは、リングのガラス材料は、リング材料により横切られる任意の溝又はオープンチャンネルに流入する。
【００６３】
そのような溝は、キャップされているデバイスの一つ又は複数の上部の層に提供される。これらの層が導電性又は半導電性の場合、溝は該溝のいずれかの側面に近接したこれらの層の残存部分の間の電気的な絶縁性を高める。上述されるような加速度計の基板１又は絶縁層３などの下にある絶縁層または基板へ伸びるようにそのような溝を切断することは既知のことである。典型的には、これらの溝は約５０ｕｍから６０ｕｍの幅を持ち、約３０ｕｍの深さを有する。
【００６４】
印加されるバイアス力は徐々に増加され、ボンドリング材料がデバイスのトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）に適合し、リングの完全性が維持される。これにより、ボンドリングが破壊される可能性が低下する。
【００６５】
一つの好適な方法においては、１０ニュートンの初期のバイアス力が１５秒印加され、それから増加されて１００Ｎが１５秒間印加され、さらに引き続き１０００、１３００、１６００、１９００、２１００、２４００及び２７００ニュートンに増加されて、それぞれ次のより高いレベルになる前に１０秒間各レベルに印加されるバイアス力が保持され、最終的に約２７分間３５００ニュートンが維持される。
【００６６】
ヒーティングがオフにされ（図１２のステップ１２−８）、ウエハは周囲つまり室温に向かって冷却される。
【００６７】
ウエハが第一の所定の温度、例えば３５０℃に到達すると、ピストンは印加されるバイアス力を除去するように上げられる。
【００６８】
ウエハ温度が、例えば２５０℃などの第二の所定の温度以下になると、ボンダー・チャンバは真空を解放するように通気される（図１２のステップ１２−９）。室温の空気の流入による熱ショックによりウエハがダメージを受ける確率を減少させるために、好ましくはウエハが低温度まで冷やされるまでは真空は解放されない。
【００６９】
二つのウエハは、効率的な密閉シールを提供するために、デバイスウエハ上に形成されるデバイスの上部表面に整合するボンドリングにより共に結合される。
【００７０】
二つのウエハが結合された後、組み合わされたウエハは個別の密閉シールデバイスを提供するように切断される。
【００７１】
記述されたキャップ方法は、各ボンドリングにより各デバイス上にキャップウエハの効率的な密閉シールを提供する。このシーリングは、ガラスボンドリングがデバイスの上部表面の任意の溝又は他の不規則性を横断する部分にガラスボンドリング材料を流入し、又は整合することにより達成される。
【００７２】
列挙された順序の方法ステップの実行は、列挙された方法の中間に他のステップを排除するものではないことが理解されるべきである。例えば、エッチングプロセスの一部に一つ以上のリンスステップを含むことがさらに知られている。アラインメント基準エッジを提供するようにウエハをトリムすることがさらに知られている。そのようなステップは特に列挙されてはいないが、記述されクレームされる方法から除去されているものではないと理解されるべきである。
【００７３】
図１４は、単一に製造された装置２０としての加速度計のレイアウトを示している。ウエハ製造分野の当業者に理解されるであろうように、そのような多くの装置は単一ウエハ上のアレイに製造されている。図１４は、ボンドリング２１の位置をさらに示している。ボンドリングはデバイスの動作部分２２を囲んでいる。適用される金属被覆層などにより提供される導電性トラック２３は、ボンドリングの下を通過して、ボンドリング内部のデバイスの動作部分をボンドリングの外の結合パッド２４に結合させる。溝２５は、結合トラック２３に隣接しておよびその間に、及びパッド２４に隣接しておよびその間に提供され、隣接トラックとパッドとの間の電気的な絶縁性を高める。（図示されていない）結合ワイヤは、デバイスを他の回路素子又はリードフレーム上のリードに結合させるためのパッドに結合される。
【００７４】
図１５は図１４のラインＸ−Ｘ’に沿った、結合されたウエハフラグメントの概略的な断面図である。図１５は、純粋に説明目的のために純粋にはスケールされてはいない。図１５は、デバイス基板３０とデバイス層３１を有する、キャップデバイスのフラグメントを示している。デバイス層は典型的には、シリコンにより作られているが、他の任意の適切な材料からも作成し得る。導電トラック３２は、金属被覆層の選択的なエッチングによりデバイス層３１の上に提供される。デバイス層３１は、デバイス層の隣接した残存部分とそれに関連した導電性トラック３２の絶縁を提供する溝３３を形成するように基板３０へ切り込まれている（ｎｏｔｃｈ  ｄｏｗｎ）。キャップウエハ３４は、デバイスの上部の層において提供される溝３３および導電性トラック３２に整合するボンドリング３５によりデバイスに結合され、キャップ３４と基板３０のウエハの間にデバイスの動作部分の効率的な密閉シールを提供する。
【００７５】
図１５からも理解され得るように、ボンドリング材料はデバイスウエハの不規則な表面に整合し、上述したように熱及び圧力の印加により溝に流入し充分に占領するようにされ、デバイスとキャップウエハとの間の結合だけでなく、デバイスの動作部分の密閉シールを提供する。
【００７６】
上述したように、ボンドリングは約３２５ｕｍから３５０ｕｍの幅でプリントされる。しかし、ボンドリングの幅は、ボンドリングの製造の間及びキャッププロセスの間減少される。この減少は、エッチングプロセスの間のアンダーカットおよび温度の増加および圧力の減少の効果の下でガラス・ペースト材料から少なくともいくらかの車両液を放出することによる高密度化（ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）により引き起こされる。これらのボンド幅の減少は、柔らかにされたグラスボンド・リングがキャップとデバイスウエハの間に圧縮される時にいくらか遭遇する。ボンドリングは圧縮前は約８０ｕｍと１２０ｕｍの間の高さを持ち、圧縮の間は約１・５倍の幅の増加が期待され得る。ボンドリングの目標幅は、約３２５ｕｍから３５０ｕｍである。
【００７７】
図１４に示す加速度計において、加速度計の動作部分２２と結合パッド２４の間の相互接続は、なんらかの場合に他の導電性トラックのパスの横断を回避するために回り道のルートをとる導電性トラック２３により作られる。この回り道のルートは第二の金属被覆層を提供する必要性を回避する。しかし、ウエハエリアに大きなオーバヘッドを必要とし、このことは他の場合に必要とされるより非常に大きくなる。必要とされる更なる領域に対する必要性はさらに、シリコン層及び関連した金属被覆トラックにより形成される隣接の導電ランナーを絶縁させるために溝２５に空間を割り当てる必要性がいくらかでもあれば、さらに高められる。
【００７８】
横断されているが、電気的に絶縁した導電性トラックのルーティングを可能とする二重金属被覆層を提供する方法は、加速度計の製造及び図１６を参考にして記述されるであろう。二重金属被覆層を使用する横断結合の製造は、他のデバイスにも適用できることが理解されるべきである。加速度計に対する言及は単なる説明の目的のためである。
【００７９】
上述された製造による加速度計の製造の間、図３に関連して議論されたように、Ｐｒｅｘガラス基板１にキャビティをエッチングする前のステップ又は後のステップのいずれかで、クロム上の金の層などの金属被覆層は、基板の上部表面にスパッタされる。スパッタされた層は、ウエハ製造の当業者に良く知られた適切な方法でパターン及びエッチングされ、金属被覆トラックの第一の層を提供する。
【００８０】
図４及び図５に見られる、例えばウエハ６などの半導体シリコンウエハの下側は、一つ以上のキャビティを形成するためにパターンにされウエットエッチングまたはドライエッチングされる。それからシリコンウエハ６は、基板１に結合される。ウエハ及び基板は、ウエハの下側のキャビティが基板の上部表面の金属被覆の第一の層のトラックの上で整列されるように、整列される。
【００８１】
図４及び図５を参照して上述したように、シリコンウエハの厚さは、必要ならば、例えばウエット・ケミカル・エッチング、ラッピング、バックグラインディング、ケミカル・メカニカル研磨、又はこれら及び他の技術の組み合わせなどにより減少され得る。
【００８２】
第二の金属被覆層は、シリコンウエハの上部側にデポジットされ、例えばリソグラフィ・プロセスによりパターンにされ、導電トラックの第二の層を形成する。
【００８３】
そして、シリコンウエハは既知のリソグラフィ・プロセスなどによりパターンにされ、加速度計のセンサ構造及び、センサと外部接続が作られ得る結合パッドとの間に結合を作る電気ランナーを形成する。シリコン層は、基板方向に延長しており電気ランナーを絶縁させる溝を提供する。
【００８４】
シリコンランナーは、電気相互接続を提供するようにそれ自身で使用され、又は相互接続の電気抵抗を低くするために第二の金属被覆により提供される上にあるトラックにより拡大される。
【００８５】
図１６は、金属被覆層が例えばスパッタリングによりデポジットされ、ウエハ製造の当業者に良く知られた任意の適切な方法でパターン及びエッチングされ、金属被覆トラック３１、３２の第一の層を提供するガラス基板３０の小さなフラグメントを示している。
【００８６】
シリコンウエハは、ウエハの一つの表面のキャビティ３３、３４などのキャビティをエッチングすることにより用意される。シリコンウエハは、金属被覆トラックを有する基板の表面に隣接したキャビティを有する表面を持つ基板の上部側に結合される。
【００８７】
第二の金属被覆層は、結合されたシリコンウエハの外部表面上にデポジットされ、導電性トラック３７、３８を提供するようにパターンにされ、エッチングされる。
【００８８】
シリコン層は、加速度計又は他のデバイスを形成するために、パターンにされエッチングされ、その他の処理がなされる。溝は、電気的絶縁を提供するために、シリコンウエハの領域の間に形成され得る。
【００８９】
図１６は、溝により分離される二つのランナー３５，３６に分割されたシリコンウエハを示している。導電性トラック３７、３８は、例えばランナーにより提供される導電性を大きくするために各ランナー３５、３６の上に形成される。キャビティ３３、３４はガラス基板３０に結合される前にシリコンウエハをエッチングすることによりランナーの下側に提供される。
【００９０】
図１６からわかるように、ランナー３５内のキャビティ３３は下側の金属被覆トラック３１の上にあり、従って下側のトラック３１と上部トラック３７を持つランナー３５との間には何ら電気的な結合がない。しかし、ランナー３６は下側のトラック３１の上にあるキャビティを提供されないので、ランナー３６のシリコン材料は下側のトラック３１と上側のトラック３８との間に中間の電気結合を提供する。
【００９１】
同様に、図１６から理解され得るように、ランナー３６のキャビティ３４は、下側の金属トラック３２の上にあり、下側のトラック３２と上側のトラック３８を持つランナー３６との間には電気的な結合はなされていない。しかし、ランナー３５は下側のトラック３２の上にあるキャビティを提供されていないので、シリコン材料のランナー３５は、下側のトラック３２と上側のトラック３７との間に中間の電気結合を提供する。
【００９２】
従って、シリコンウエハの下側のキャビティが第一の金属被覆層のトラックの上にあるところでは、シリコンウエハの上側に形成される第二の層のトラックは電気的な相互接続を作ることなしに、下にある第一の層の上を横断することが出来る。
【００９３】
対照的に、キャビティが形成されない場所では、シリコンウエアの下側は第一の金属被覆層の任意の下にあるトラックと接触を作る。この場合、シリコンウエハのその部分の上部の側に形成された第二の層のトラックは、第一の金属被覆層の下にあるトラックと、シリコンウエハの中間部分を通して電気的相互接続を作る。
【００９４】
他の導電トラック又はランナーにより導電トラックの電気的に絶縁したブリッジ又はクロスオーバーを使用することは、センサ又はデバイスの動作部分と、外部接続が作られるであろうターミナル・パッドとの間によりコンパクトなレイアウトの相互接続を可能とするであろう。これによりチップサイズを減少させ、よってウエハ上のデバイス密度が高く、チップコストを低くする。
【００９５】
上記は好適な形態を含む本発明を記載している。当業者に明らかである変更及び修正は、添付された特許請求の範囲に定義される範囲に組み込まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１Ａは、マスク層を有するガラス基板を示している。  図１Ｂは、絶縁層及びマスク層を有する基板を示している。
【図２】マスク層がパターンにされた基板を示している。
【図３】基板にキャビティがエッチングされた基板を示している。
【図４】基板に結合された上部の層を示している。
【図５】必要とされる厚さに薄くされた上部の層を示している。
【図６】上部の層への金属被覆のデポジットを示している。
【図７】電気結合を形成するようにパターンにされる金属被覆を示している。
【図８】上部の層の上のマスク層及び加速度計センサ・パターンにパターンにされた金属被覆を示している。
【図９】加速度計センサ・パターンを生成する溝エッチングの結果を示している。
【図１０】マスクの層を除去するエッチバックの結果を示している。
【図１１】本発明の方法を使用して形成された加速度計の上面図を示している。
【図１２】加速度計などのデバイスをキャップする方法のフローチャートを示している。
【図１３】図１２のステップ２のさらなる詳細のフローチャートである。
【図１４】ボンドリングにより結合された加速度計デバイスを示すデバイスウエハのレイアウト図である。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ’線の、キャップされたウエハ部分の概略的な断面図である。
【図１６】上部および低部の金属被覆層の導電トラック間の、電気的に絶縁され、及び電気的に結合したクロスオーバー結合を示す、結合されたウエハの組の小さなフラグメントの遠近図である。
【図１Ａ】
2005516221.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005516221.tif 000018
【図１６】
2005516221.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月24日(2004.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスウエハにキャップウエハ（３４）を結合する方法であって、デバイスウエハは基板（３０）と前記基板の一つの表面に作成された個別デバイスのパターンと、前記基板の前記一つの表面内の少なくとも一つの溝（３３）を有し、該方法は、
（ａ）前記キャップウエハの一つの表面上にガラスボンドリング（３５）を形成するステップ（１２−２）であって、該ボンドリングは、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記デバイスウエハ上の前記個別デバイスをそれぞれ包囲するよう該キャップウエハ上に寸法されて配置される、ステップと、
（ｂ）前記キャップウエハを前記デバイスウエハ上に整列して配置するステップ（１２−３）であって、前記キャップウエハの前記一つの表面は個別デバイスのパターンがその上に形成される基板の一つの表面に隣接しており、前記二つのウエハはそれぞれ前記個別デバイスを包囲している前記ボンドリングと整列している、ステップと、
（ｃ）前記整列しているウエハを真空にさらし（１２−４）、前記ウエアの温度を所定のボンディング温度に増加するステップ（１２−６）と、
（ｄ）前記整列されたウエハを一緒に推進させて、前記ボンドリングを圧縮するようバイアス力を印加するステップ（１２−７）と、
（ｅ）前記ウエハの温度を室温まで減少させ（１２−８）、前記ウエハの温度が第一の所定の温度より低い場合に前記力を除去するステップと、
（ｆ）前記ウエハの温度が第二の所定温度より低い場合に、前記真空を空気にさらすステップ（１２−９）と、
を列挙した順序で実行する上述したステップを含み、デバイスの各溝の全幅部分が前記各ボンドリング（３５）の部分により横断され及び実質的に占領されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）から（ｆ）の実行の後に、前記ボンドリングは前記キャップウエハの各部分と結合して、前記個別デバイスの回り及び上部に各密閉シールを提供することを特徴とする、請求項１に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項３】
ステップ（ａ）は
（ｇ）ガラス粉末を車両液と混合することによりガラスペーストを準備するステップと（１３−１）、
（ｈ）前記キャップウエハの一つの表面を前記ガラスペーストの層でコーティングするステップと（１３−２）、
（ｉ）事前加熱温度で前記ガラスペーストを事前加熱ステップと（１３−３）、
（ｊ）抵抗層をガラスペースト層の上部に適用するステップと（１３−４）、
（ｋ）前記抵抗層をソフトベークするステップと（１３−５）、
（ｌ）前記適用された抵抗層をフォトリソグラフィ・パターニングし（１３−６）、成長させるステップと（１３−７）、
（ｍ）前記パターニングされ、成長された抵抗層をハードベークするステップ（１３−８）と、
（ｎ）前記事前加熱されたガラスペーストの層（１３−９）をエッチングして、前記キャップウエハの前記一つの表面にガラスボンドリングを形成するステップであって、前記キャップウエハが前記デバイスウエハに整列した場合に、前記ボンドリングは、前記デバイスウエハ上の個別デバイスをそれぞれ包囲するように寸法され、前記キャップウエハ上に配列される、ステップと、
を列挙した順序で実行する上述したステップを含むことを特徴とする、先行した任意の一つの請求項に請求された、デバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項４】
前記ガラスペーストは、約２ｍｌの車両液体に対して１５ｇｍのガラス粉末の割合で用意されることを特徴とする、請求項３に記載のキャップウエハをデバイスウエハに結合する方法。
【請求項５】
前記ガラス粉末は、約１５ｕｍと４０ｕｍの間の公称粒子サイズを有することを特徴とする、請求項３又は４に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項６】
前記ガラス粉末は、約４０ｕｍの公称粒子サイズのガラス・フリットであることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項７】
前記ガラス粉末は、約１５ｕｍの公称粒子サイズの鉄フリットであることを特徴とする、請求項３ないし６のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項８】
前記事前加熱温度は、３５０℃と４２５℃との間であることを特徴とする、請求項３ないし７のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項９】
前記事前加熱温度は、約４００℃であることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１０】
前記抵抗層は、約６ｕｍの厚さを有していることを特徴とする、請求項３ないし９のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１１】
前記ソフトベークするステップは、約９０℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項３ないし１０のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１２】
前記ハードベークするステップは、約１００℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項３ないし１１のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１３】
前記ガラスペーストの層をエッチングするステップは、硝酸を使用することを特徴とする、請求項３ないし１２のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合する方法。
【請求項１４】
前記硝酸は約１５：１の濃度を有することを特徴とする、請求項１３に記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１５】
前記ボンディング温度の摂氏の値は、前記事前加熱温度の摂氏の値より少なくとも１０％高いことを特徴とする、請求項３ないし１４のいずれか一つに記載のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１６】
前記真空の圧力は約５ｍｂであることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１７】
前記真空は、前記温度がステップ（ｃ）で増加される前に、約２．５分の所定の時間間隔の間維持されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１８】
前記（ｃ）のステップで、前記ウエハ温度は約２分間初期に約４００度まで増加されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項１９】
前記ボンディング温度は約４５０℃であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２０】
前記バイアス力は、所定の力になるまで徐々に増加されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２１】
前記所定の力は、３０００Ｎと４０００Ｎとの間であることを特徴とする、請求項２０に請求のキャップウエハにボンドウエハを結合させる方法。
【請求項２２】
前記所定の力は、約３５００Ｎであることを特徴とする、請求項２１に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２３】
前記バイアス力は、所定の期間所定の力に保持されることを特徴とする、請求項２０、２１又は２２に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２４】
前記所定の期間が２０分と４０分の間であることを特徴とする、請求項２３に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２５】
前記所定の期間は約３０分であることを特徴とする、請求項２４に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２６】
前記力が初期に０Ｎから約１０Ｎに増加され、約１０Ｎで約１５秒間維持されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２７】
前記力は、約１００Ｎまでさらに増加され、約１５秒間約１００Ｎで維持されることを特徴とする、請求項２６に請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項２８】
前記力は、さらに約３５００Ｎに増加され、約２７分間３５００Ｎに維持されることを特徴とする、請求項２７に請求のキャップウエハをデバイスウエハに結合させる方法。
【請求項２９】
前記第一の所定の温度は約３５０℃であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３０】
前記第二の所定の温度は、約２５０度であることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３１】
前記キャップウエアと前記デバイス基板は、それぞれ約６ｉｎの直径を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに請求のデバイスウエハにキャップウエハを結合させる方法。
【請求項３２】
シールされたデバイスであって、該デバイスはデバイスウエハの部分の上に形成されており、該デバイスウエハの部分は、少なくとも一つの溝を含む基板（３０）を有し、前記デバイスは、少なくとも一つの溝を含む前記基板の一つの表面の上に作成されており、該デバイスウエハの部分は、キャップウエハ（３４）の部分によりキャップされ、該キャップウエハの部分は、リングボンド（３５）により前記デバイスウエハの部分に結合されており、前記リングボンドは前記デバイスを密封シールし、前記少なくとも一つの溝の部分を占領していることを特徴とする、シールされたデバイス。
【請求項３３】
シールされたデバイスであって、該デバイスは、少なくとも一つの溝を含む基板（３０）の一つの表面の上に形成された一つ以上の層から作成され、該デバイスは、ボンドリング（２１、３５）により前記層の最も遠い表面に結合されたキャップ（３４）を有し、前記ボンドリングは、前記デバイスの少なくとも動作部分（２２）を包囲して密閉シールし、前記少なくとも一つの溝の部分を占領している、シールされたデバイス。
【請求項３４】
前記キャップは、シリコンウエハの部分であることを特徴とする、請求項３３に請求のシールされたデバイス。
【請求項３５】
前記キャップは、熱圧縮結合方法により、前記層の最も遠い表面に結合されていることを特徴とする、請求項３３または請求項３４に請求のいずれかに請求のシールされたデバイス。
【請求項３６】
前記キャップは請求項１ないし請求項３３のいずれか一つに請求された方法により前記層の最も遠い表面に結合されていることを特徴とする、請求項３３ないし請求項３５のいずれか一つに請求のシールされたデバイス。
【請求項３７】
前記ボンドリングはガラス材料であることを特徴とする、請求項３２ないし３６のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項３８】
前記デバイスは、加速度計であることを特徴とする、請求項３２ないし３７のいずれか一つに請求のシールされたデバイス。
【請求項３９】
加速度計を製造する方法であって、
少なくとも一つのキャビティ（５）を絶縁している材料の基板（１）の上部側にエッチングするステップと、
物質の上部の層（６）を前記基板の上部側に結合するステップと、
前記物質の上部の層に金属被覆（７）をデポジットするステップと、
前記物質の上部の層をエッチングして、各キャビティの上に支持されたセンサ構造を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項４０】
各エッチングステップの前に前記基板をマスキングするステップをさらに含む、請求項３９のいずれか一つに請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４１】
前記マスク（４）をパターニングするステップをさらに含む、請求項４０に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４２】
前記センサ構造を形成するために材料の前記上部の層をエッチングする前に、前記マスキング層をビームをパターンにパターニングするステップをさらに含む、請求項４０又は４１に請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４３】
不要なマスキング層を除去するために各エッチングステップの後にエッチバックを実行するステップをさらに含む、請求項４０又は４２のいずれか一つに請求の加速度計を製造する方法。
【請求項４４】
絶縁している材料のボトム基板層（１）と、
前記ボトム層に結合された上部の層（６）と、
前記上部の層が前記ボトム層に結合される前に形成される前記ボトム基板層における少なくとも一つのキャビティ（５）と、
前記上部の層に形成され前記キャビティの上に支持される容量性センサ構造と、
前記容量性センサが形成される前に形成される、前記容量性センサ構造の各部分と電気的に結合するのに適した少なくとも一つのポイント（１０）と、
を含む、加速度計。
【請求項４５】
前記上部の層は、シリコン材料で形成されていることを特徴とする、請求項４４に請求の加速度計。
【請求項４６】
前記デバイスは、請求項３９ないし請求項４３のいずれかの方法によって製造される加速度計であることを特徴とする、請求項３２ないし３８のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項４７】
前記デバイスは、請求項４４ないし４５のいずれか一つに請求の加速度計であることを特徴とする、請求項３２ないし３８のいずれか一つの請求のシールされたデバイス。
【請求項４８】
ウエハ作成されたデバイスを製造する方法であって、
（o）絶縁している材料（３０）の第一の金属被覆を基板（３０）の一つの表面にデポジットするステップと、
（ｐ）少なくとも一つの導電性トラック（３１、３２）を含むパターンを提供するために、前記デポジットされた第一の金属被覆を選択的にエッチングするステップと、
（ｑ）セミ導電ウエハ（３５、３６）の第一の表面に、少なくとも一つのキャビティ（３３、３４）を選択的にエッチングするステップと、
（ｒ）前記少なくとも一つのキャビティが前記少なくとも一つの導電性トラックの上にあるように、前記ウエハの前記エッチングされた第一の表面を前記基板の上部の側に結合させるステップと、
（ｓ）前記ウエハ（３５、３６）上の導電ランナーを電気的に孤立するために前記ウエハを選択的にエッチングするステップと、
を含む方法。
【請求項４９】
第二の金属被覆を前記結合された第二の表面にデポジットするステップと、少なくとも一つの導電性パス（３７、３８）を含むパターンを提供するために、前記第二の金属被覆を選択的にエッチングステップと、を前記ウエハと前記基板を結合するステップとを、前記ウエハを選択的にエッチングするステップの間にさらに含む、請求項４８に記載のウエハ作成されたデバイスを製造する方法。
【請求項５０】
前記基板はガラスであることを特徴とする、請求項４９に請求のウエハ製造されたデバイスを作成する方法。
【請求項５１】
前記ウエハはシリコンウエハであることを特徴とする、請求項４８に請求のウエハ作成されたデバイスを製造する方法。
【請求項５２】
加速度計を製造する方法であって、該加速度計は請求項３９ないし４３のいずれか一つに請求の方法により作成されており、請求項１ないし３１のいずれか一つの方法によりカプセルにされる、方法。
【請求項５３】
前記デバイスウエハは、請求項４８ないし５１のいずれか一つに請求の方法を使用して製造されることを特徴とする、請求項５２に請求の加速度計を作成する方法。
【国際調査報告】
2005516221.tif 000020
2005516221.tif 000021
2005516221.tif 000022
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