(57)【要約】【課題】製造費用、複雑度を増大せず、部品性能を犠牲にせず多刺激感知機能を達成するＭＥＭＳセンサデバイスの作製方法を提供する。【解決手段】方法は、基板層、第１、第２のセンサを有する第１の構造体を形成する工程と、第２の構造体を第１の構造体に結合させる工程と、基板層の第２の面内に第１、第２のポートを形成する工程であって、第１のポートは、第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、基板層を通って延在しており、第２のポートは、第２のセンサを外部環境に一時的に露出させるように、基板層を通って延在している工程と、第２のポートは第３の構造体によって密封され、第３の構造体の外部ポートは第１のポートと位置合わせされるように、第３の構造体を基板層の第２の面に取付ける工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスを製造する方法であって、
基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体を形成する工程であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されている第１の構造体を形成する、第１構造体形成工程と、
前記第１のセンサおよび第２のセンサが前記基板層と第２の構造体との間に介在するように、前記第２の構造体を前記第１の構造体に結合させる、結合工程と、
前記基板層の第２の面内に第１のポートおよび第２のポートを形成する工程であって、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記第２のセンサを前記外部環境に一時的に露出させるように、前記基板層を通って延在している、ポート形成工程と、
前記第２のポートは第３の構造体によって密封され、前記第３の構造体の外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体を前記基板層の前記第２の面に取付ける、取付工程と
を備える、方法。
【請求項２】
前記第２の構造体は第３の面および第４の面を備え、前記第３の面から前記第２の構造体を通って前記第４の面まで延在する導電性ビアを形成する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の構造体の前記第３の面上に導電性相互接続体を形成する工程をさらに備え、前記導電性相互接続体は、前記導電性ビアと電気的に通じている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記結合工程は、前記第２の構造体と前記第１の構造体との間に導電性相互接続体を形成するために導電性接合層を利用する工程を含み、前記導電性ビアは前記導電性接合層に電気的に結合されている、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記結合工程によって、前記第１のセンサおよび第２のセンサが中に位置する１以上の密封キャビティが形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１以上のキャビティは、第１のキャビティおよび第２のキャビティを含み、前記第２のキャビティは前記第１のキャビティから物理的に分離されており、前記第１のセンサは前記第１のキャビティ内に位置しており、前記第２のセンサは前記第２のキャビティ内に位置している、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のキャビティの第２のキャビティ圧力と異なる第１のキャビティ圧力を有するように、前記第１のキャビティを形成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のセンサは圧力センサであり、前記センス素子は前記第１のキャビティと前記第１のポートとの間に介在しているダイヤフラムであり、前記ダイヤフラムは前記第１のポートおよび前記外部ポートを通じて前記外部環境に露出されており、前記ダイヤフラムは前記外部環境からの圧力刺激に応答して可動であり、
前記第２のセンサは可動素子を有する慣性センサであり、前記第２のセンサは、運動刺激を前記可動素子の動きとして感知するように構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記取付工程は前記結合工程に続いて実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記結合工程は、前記第１のセンサが中に位置する第１のキャビティを形成するために真空条件下で実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の構造体は、前記基板層の前記第１の面上に配置されている第３のセンサであって、前記第１のセンサおよび第２のセンサから水平方向に離間されている第３のセンサをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のセンサは圧力センサを含み、前記センス素子は第１のキャビティと前記第１のポートとの間に介在しているダイヤフラムであり、前記ダイヤフラムは前記第１のポートおよび前記外部ポートを通じて前記外部環境に露出されており、前記ダイヤフラムは前記外部環境からの圧力刺激に応答して可動であり、
前記第２のセンサは第１の可動素子を有する加速度計を含み、前記加速度計は、加速度刺激を前記第１の可動素子の動きとして感知するように構成されており、
前記第３のセンサは第２の可動素子を有する角速度センサを含み、前記角速度センサは、角速度刺激を前記第２の可動素子の動きとして感知するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスを製造する方法であって、
基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体を形成する工程であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されている第１の構造体を形成する、第１構造体形成工程と、
第２の構造体の第３の面から前記第２の構造体を通って第４の面まで延在する導電性ビアを形成する工程と、
前記第１のセンサおよび第２のセンサが前記基板層と第２の構造体との間に介在するように、前記第２の構造体の前記第４の面を前記第１の構造体に結合させる、結合工程と、
前記基板層の第２の面内に第１のポートおよび第２のポートを形成する工程であって、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記第２のセンサを前記外部環境に一時的に露出させるように、前記基板層を通って延在している、ポート形成工程と、
前記第２のポートは第３の構造体によって密封され、前記第３の構造体の外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体を前記基板層の前記第２の面に取付ける取付工程であって、前記取付工程は、前記結合工程に続いて実行される、工程と
を備える、方法。
【請求項１４】
前記第２の構造体の前記第３の面上に導電性相互接続体を形成する工程をさらに備え、前記導電性相互接続体は、前記導電性ビアと電気的に通じている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合工程によって、第１のキャビティおよび第２のキャビティが形成され、前記第２のキャビティは前記第１のキャビティから物理的に分離されており、前記第１のセンサは前記第１のキャビティ内に位置しており、前記第２のセンサは前記第２のキャビティ内に位置している、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のキャビティの第２のキャビティ圧力と異なる第１のキャビティ圧力を有するように、前記第１のキャビティを形成することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の構造体は、前記基板層の前記第１の面上に配置されている第３のセンサであって、前記第１のセンサおよび第２のセンサから水平方向に離間されている第３のセンサをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスであって、
基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されており、前記第１の構造体は、前記基板層の第２の面内に形成されている第１のポートおよび第２のポートをさらに有し、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記基板層を通って前記第２のセンサまで延在している、第１の構造体と、
第２の構造体であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサが中に位置する、前記基板層と前記第２の構造体との間に１以上の密封キャビティを形成するように、前記第１の構造体に結合されている、第２の構造体と、
第３の構造体であって、前記第３の構造体を通って延在する外部ポートを有しており、前記第２のポートは前記第３の構造体によって密封され、前記外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体が前記基板層の前記第２の面に取付けられている、第３の構造体と
を備える、ＭＥＭＳセンサデバイス。
【請求項１９】
前記第２の構造体は、
第３の面、第４の面および前記第３の面から前記第２の構造体を通って前記第４の面まで延在する導電性ビアと、
前記第２の構造体の前記第３の面上に形成されている導電性相互接続体であって、前記導電性相互接続体は、前記導電性ビアと電気的に通じている、導電性相互接続体と
を備える、請求項１８に記載のＭＥＭＳセンサデバイス。
【請求項２０】
前記１以上のキャビティは、第１のキャビティおよび前記第１のキャビティから物理的に分離されている第２のキャビティを含み、前記第１のキャビティは、前記第２のキャビティの第２のキャビティ圧力よりも小さいキャビティ圧力を有しており、
前記第１のセンサは前記第１のキャビティ内に位置する圧力センサを備えており、前記センス素子は前記第１のキャビティと前記第１のポートとの間に介在しているダイヤフラムであり、前記ダイヤフラムは前記第１のポートおよび前記外部ポートを通じて前記外部環境に露出されており、前記ダイヤフラムは前記外部環境からの圧力刺激に応答して可動であり、
前記第２のセンサは前記第２のキャビティ内に位置する慣性センサを備えており、前記慣性センサは可動素子を有しており、前記第２のセンサは、運動刺激を前記可動素子の動きとして感知するように構成されている、請求項１８に記載のＭＥＭＳセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスに関する。より具体的には、本発明は、多刺激感知機能を有するＭＥＭＳセンサデバイスおよび同ＭＥＭＳセンサデバイスを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、機械的構成要素が組み込まれた半導体デバイスである。ＭＥＭＳデバイスは、たとえば、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、マイクロホン、デジタルミラーディスプレイ、マイクロ流体素子などを含む。ＭＥＭＳデバイスは、自動車エアバッグシステム、自動車内の制御用途、ナビゲーション、表示システム、インクジェットカートリッジなどの様々な製品に使用されている。
【０００３】
なお、ＭＥＭＳセンサデバイスを製造する方法について、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，２１６，８８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＥＭＳセンサデバイスの用途が増大および多様化し続けるにつれ、向上した感度で種々の物理的刺激を感知することが可能な最新のシリコンＭＥＭＳセンサデバイスの開発およびこれらのセンサを１つのパッケージに集積することがますます重要視されてきている。加えて、製造費用および複雑度を増大することなく、ならびに、部品性能を犠牲にすることなく多刺激感知機能を達成するＭＥＭＳセンサデバイスのための作製方法がますます重要視されてきている。いくつかの用途に使用するために、小型化されたパッケージ内に多刺激感知機能を有するセンサを形成することが模索されている。実際、これらの試みは、主に自動車、医療、商用、および消費者製品の既存のおよび将来の大容量用途によって推進されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスを製造する方法であって、基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体を形成する工程であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されている第１の構造体を形成する、第１構造体形成工程と、前記第１のセンサおよび第２のセンサが前記基板層と第２の構造体との間に介在するように、前記第２の構造体を前記第１の構造体に結合させる、結合工程と、前記基板層の第２の面内に第１のポートおよび第２のポートを形成する工程であって、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記第２のセンサを前記外部環境に一時的に露出させるように、前記基板層を通って延在している、ポート形成工程と、前記第２のポートは第３の構造体によって密封され、前記第３の構造体の外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体を前記基板層の前記第２の面に取付ける、取付工程とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項１３に記載の発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスを製造する方法であって、基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体を形成する工程であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されている第１の構造体を形成する、第１構造体形成工程と、第２の構造体の第３の面から前記第２の構造体を通って第４の面まで延在する導電性ビアを形成する工程と、前記第１のセンサおよび第２のセンサが前記基板層と第２の構造体との間に介在するように、前記第２の構造体の前記第４の面を前記第１の構造体に結合させる、結合工程と、前記基板層の第２の面内に第１のポートおよび第２のポートを形成する工程であって、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記第２のセンサを前記外部環境に一時的に露出させるように、前記基板層を通って延在している、ポート形成工程と、前記第２のポートは第３の構造体によって密封され、前記第３の構造体の外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体を前記基板層の前記第２の面に取付ける取付工程であって、前記取付工程は、前記結合工程に続いて実行される、工程とを備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項１８に記載の発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスであって、基板層、第１のセンサおよび第２のセンサを有する第１の構造体であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサは前記基板層の第１の面上に配置されており、前記第２のセンサは前記第１のセンサから水平方向に離間されており、前記第１の構造体は、前記基板層の第２の面内に形成されている第１のポートおよび第２のポートをさらに有し、前記第１のポートは、前記第１のセンサのセンス素子を外部環境に露出させるように、前記基板層を通って延在しており、前記第２のポートは、前記基板層を通って前記第２のセンサまで延在している、第１の構造体と、第２の構造体であって、前記第１のセンサおよび第２のセンサが中に位置する、前記基板層と前記第２の構造体との間に１以上の密封キャビティを形成するように、前記第１の構造体に結合されている、第２の構造体と、第３の構造体であって、前記第３の構造体を通って延在する外部ポートを有しており、前記第２のポートは前記第３の構造体によって密封され、前記外部ポートは前記第１のポートと位置合わせされるように、前記第３の構造体が前記基板層の前記第２の面に取付けられている、第３の構造体とを備えることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に応じた多刺激感知機能を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスの側断面図。
【図２】別の実施形態に応じたＭＥＭＳデバイス作製プロセスのフローチャート。
【図３】図２のプロセスに応じた処理の初期段階におけるＭＥＭＳセンサデバイスのデバイス構造体の側断面図。
【図４】処理の後続の段階における図３のデバイス構造体の側断面図。
【図５】処理の後続の段階における図４のデバイス構造体の側断面図。
【図６】処理の後続の段階における図５のデバイス構造体の側断面図。
【図７】処理の後続の段階における図６のデバイス構造体の側断面図。
【図８】処理の後続の段階における図７のデバイス構造体の側断面図。
【図９】処理の後続の段階における図８のデバイス構造体の側断面図。
【図１０】処理の後続の段階における図９のデバイス構造体の側断面図。
【図１１】図２のプロセスに応じた処理の初期段階におけるＭＥＭＳセンサデバイスのキャップ構造体の側断面図。
【図１２】処理の後続の段階における図１０のデバイス構造体に結合されている図１１のキャップ構造体の側断面図。
【図１３】処理の後続の段階における図１２のデバイス構造体およびキャップ構造体の側断面図。
【図１４】処理の後続の段階における図１３のデバイス構造体およびキャップ構造体の側断面図。
【図１５】処理の後続の段階における図１４のキャップ構造体およびデバイス構造体の側断面図。
【図１６】処理の後続の段階における図１５のキャップ構造体およびデバイス構造体の側断面図。
【図１７】図２のプロセスに応じて作製されたＭＥＭＳセンサデバイスの封止構造体の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のより完全な理解は、図面と組み合わせて考えるとき、詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって導き出される。図面において、同様の参照符号は図面全体を通じて同様の項目を示し、図面は必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。
【００１１】
一実施形態は、種々の物理的刺激を感知することが可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイスを含む。特に、ＭＥＭＳセンサデバイスは、水平方向に離間されている集積化センサを含み、これらの集積化センサは各々、異なる物理的刺激を感知することができる。一実施態様において、ＭＥＭＳセンサデバイスの１つのセンサは、ダイヤフラムおよび圧力キャビティを使用して、所定の領域に亘って圧力が加わることに起因する歪み（またはたわみ）を検出するための可変キャパシタを形成する圧力センサである。ＭＥＭＳセンサデバイスの他のセンサは、感知された運動刺激に応答して可変キャパシタンスを生成することが可能である、加速度計、ジャイロスコープなどの慣性センサであってもよい。多刺激感知機能を有するＭＥＭＳセンサデバイスは、自動車、医療、商用、および産業市場のために６自由度以上の自由度を要求する用途において実装されることができる。
【００１２】
ＭＥＭＳセンサデバイスのための作製方法には、３つの構造体から成る積層構成であって、それらの構造体の２つの間に介在しており、水平方向に離間されているセンサを含む積層構成を要する。水平方向に離間されているセンサは、たとえば、圧力センサ、加速度計、および／または角速度センサの任意の適切な組合せを含むことができる。しかしながら、他のセンサおよびＭＥＭＳデバイスが組み込まれてもよい。一実施態様では、作製方法によって、センサの各々が最適に動作するための種々のキャビティ圧力を示す別個の分離されたキャビティ内にセンサが位置することを可能にする。いくつかのＭＥＭＳセンサデバイスのボンドパッドシェルフを不要とし、それによってＭＥＭＳデバイス寸法を低減してチップスケールパッケージングを可能にするためにシリコン貫通ビアが実装されてもよい。したがって、本明細書に記載する作製方法によって、耐久性があり、既存の製造技法を利用してコスト効率的に作製されることができる、感度が向上した寸法が低減しているＭＥＭＳ多刺激センサデバイスを提供することができる。
【００１３】
図１は、一実施形態に応じた多刺激感知機能を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサデバイス２０の側断面図を示す。図１および後続の図３〜図１７は、後述するようなＭＥＭＳセンサデバイス２０の種々の要素を区別するために様々な陰影および／または網掛けを使用して示されている。構造層内のこれらの種々の要素は、堆積、パターニング、エッチングなどの現行のおよび将来のマイクロマシニング技法を利用して製造されてもよい。
【００１４】
ＭＥＭＳセンサデバイス２０は、デバイス構造体２２と、デバイス構造体２２に結合されているキャップ構造体２４と、デバイス構造体２２に取付けられている封止構造体２６とを含む。一実施態様において、デバイス構造体２２は、基板層２８と、圧力センサ３０と、角速度センサ３２と、加速度計３４とを含む。代替的な実施形態では、本明細書に記載するものとは異なるセンサを含んでもよい。センサ３０、３２、３４は、基板層２８の上面３６上に形成されており、互いから水平方向に離間されている。キャップ構造体２４は、センサ３０、３２、および３４の各々が基板層２８とキャップ構造体２４との間に介在するように、デバイス構造体２２に結合されている。
【００１５】
デバイス構造体２２は、基板層２８の底面４２内に形成されているポート３８、４０をさらに含む。より詳細には、ポート３８は底面４２から基板２８を通って延在しており、センス素子４４がポート３８全幅に亘って延在するように、圧力センサ３０のセンス素子４４と位置合わせされている。ポート４０は、加速度計３４の下部で基板層２８を通って延在している。封止構造体２６は、封止構造体２６を通って延在する外部ポート４６を含む。一実施形態に応じて、封止構造体２６は、ポート４０が封止構造体２６によって密封され、外部ポート４６とポート３８との位置が合うように（位置合わせ）、基板層２８の底面４２に取付けられている。
【００１６】
いくつかの実施形態において、キャップ構造体２４は、デバイス構造体２２とキャップ構造体２４との間の導電性相互接続体を形成する導電性接合層５０を使用してデバイス構造体２２の上面４８に結合されている。導電性接合層５０は、たとえば、アルミニウム−ゲルマニウム（Ａｌ−Ｇｅ）接合層、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）接合層、銅−銅（Ｃｕ−Ｃｕ）接合層、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）接合層、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）接合層などであってもよい。導電性接合層５０が適切な厚さを有することによって、キャップ構造体２４の底面５２が、デバイス構造体２２の上面４８から離れて、この上面と接触しないため、センサ３０、３２、３４が中に位置する少なくとも１つの密封キャビティが形成される。いくつかの構成において、キャップ構造体２４は、キャップ構造体２４の底面５２から内向きに延在して少なくとも１つの密封キャビティを拡大する（すなわち、深くする）キャビティ領域５４をさらに有してもよい。
【００１７】
示されている実施形態において、ＭＥＭＳセンサデバイス２０は、３つの物理的に分離された密封キャビティ５６、５８、６０を含む。すなわち、導電性接合層５０は、物理的に分離されたキャビティ５６、５８、６０間の境界を画定する複数の区画６２を含むように形成される。例示的な実施形態において、圧力センサはキャビティ５６内に位置しており、角速度センサ３２はキャビティ５８内に位置しており、加速度計３４はキャビティ６０内に位置している。さらに示されているように、キャップ構造体２４は、角速度センサ３２および加速度計３４が中に存在するキャビティ５８、６０の各々の中に内向きに延在するキャビティ領域５４を含む。
【００１８】
キャップ構造体２４は、キャップ構造体２４の底面５２からキャップ構造体２４を通ってキャップ構造体２４の上面６６まで延在する、垂直電気接続（１つが図示されている）としても知られている、少なくとも１つの導電性シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）６４をさらに含んでもよい。導電性ビア６４は、導電性接合層５０に電気的に結合されてもよい。加えて、導電性ビア６４は、キャップ構造体２４の上面６６上に形成される導電性相互接続体６８に電気的に結合されてもよい。導電性相互接続体６８は、キャップ構造体２４の上面６６上に形成される、任意の数のワイヤボンディングパッド、または、ワイヤボンディングパッドに通じる導電性トレースを表す。したがって、導電性相互接続体６８は、ボンドパッドシェルフ上のデバイス構造体２２から水平方向に離れて、すなわち、その横である一般的な配置の代わりに、キャップ構造体２４の上面６６上に位置することができる。そのため、一実施態様において、導電性相互接続体６８は、ＭＥＭＳセンサデバイス２０がフリップチップ構成においてパッケージされている回路基板に取付けられてもよい。そのような垂直集積によって、いくつかの従来技術のＭＥＭＳセンサデバイスと比較して、ＭＥＭＳセンサデバイス２０のフットプリントが実効的に減少される。図解を単純にするために、１つの導電性ビア６４しか図示されていない。しかしながら、ＭＥＭＳセンサデバイス２０は、複数の導電性ビア６４を含んでもよく、各導電性ビア６４が導電性接合層５０の特定の区画６２に適切に電気的に接続されることが理解されるであろう。
【００１９】
一実施形態において、圧力センサ３０は、ＭＥＭＳセンサデバイス２０の外部の環境７２からの、矢印７０によって表される圧力刺激（Ｐ）を感知するように構成されている。圧力センサ３０は、デバイス構造体２２の構造層７６内に形成されている基準素子７４を含む。基準素子７４は、デバイス構造体２２の構造層７６を通って延在する複数の開口７８を含んでもよい。圧力センサ３０のための、ダイヤフラムとも称されるセンス素子４４は基準素子７４と位置合わせされており、センス素子４４と基準素子７４との間に間隙を形成するように、基準素子７４から離間されている。したがって、キャップ構造体２４、デバイス構造体２２、および封止構造体２６らが垂直に積層された構成で結合されると、センス素子４４は、キャビティ５６内の基準素子７４とポート３８との間に介在する。センス素子４４は、ポート３８および外部ポート４６を通じて外部環境７２に露出しており、外部環境７２からの圧力刺激７０に応答してデバイス構造体２２の平面に対してほぼ垂直な方向に動くことが可能である。
【００２０】
圧力センサ３０は、センス素子４４、および、キャビティ５６内の圧力（一般的に、大気圧よりも低い）を使用して、加えられる圧力、すなわち、圧力刺激７０に起因する歪みを検出するための可変キャパシタを形成する。そのため、圧力センサ３０は、環境７２からの圧力刺激７０を、基準素子７４に対するセンス素子４４の動きとして感知する。圧力刺激７０に応じた基準素子７４とセンス素子４４との間のキャパシタンスの変化をセンス回路（図示せず）によって記録し、圧力刺激７０を表す出力信号に変換することができる。
【００２１】
この例示的な実施形態において、角速度センサ３２および加速度計３４は、ＭＥＭＳセンサデバイス２０の慣性センサを表す。角速度センサ３２は、曲線の双方向矢印８０によって表される角速度刺激、または速度（Ｖ）を感知するように構成されている。例示的な構成において、角速度センサ３２は可動素子８２を含む。概して、角速度センサ３２は、角速度刺激８０を、固定素子（図示せず）に対する可動素子８２の動きとして感知するように適合されている。角速度刺激８０に応じた固定素子と可動素子８２との間のキャパシタンスの変化をセンス回路（図示せず）によって記録し、角速度刺激８０を表す出力信号に変換することができる。
【００２２】
加速度計３４は、双方向矢印８４によって表される直線加速度刺激（Ａ）を感知するように構成されている。加速度計３４は可動素子８６を含む。概して、加速度計３４は、直線加速度刺激８４を、固定素子（図示せず）に対する可動素子８６の動きとして感知するように適合されている。直線加速度刺激８４に応じた固定素子と可動素子８６との間のキャパシタンスの変化をセンス回路（図示せず）によって記録し、直線加速度刺激８４を表す出力信号に変換することができる。
【００２３】
簡潔にするために、本明細書においては単軸慣性センサ、すなわち、角速度センサ３２および加速度計３４の一般化された記載のみが提供されている。代替的な実施形態において、角速度センサ３２は、１つ以上の回転軸を中心とした角速度を感知するように構成されている複数の単軸および多軸角速度センサ構造体のうちの任意の構造体であってもよいことが理解されるであろう。同様に、加速度計３４は、１つ以上の方向における直線運動を感知するように構成されている複数の単軸および多軸加速度計構造体のうちの任意の構造体であってもよい。また他の実施形態において、センサ３２および３４は、磁場感知、光感知、電気化学感知などのように、他の物理的刺激を検出するように構成されてもよい。
【００２４】
様々なＭＥＭＳセンサデバイスパッケージは、ＭＥＭＳデバイスを被覆してそれらを、デバイス動作に有害な影響を及ぼす可能性がある湿気および異物から封止する、封止キャップを含む。加えて、いくつかのＭＥＭＳデバイスは、それらが最も効率的に動作する特定の圧力要件を有する。たとえば、ＭＥＭＳ圧力センサは、一般的に、そのキャビティ内の圧力が大気圧を下回り、より好ましくは真空に近くなるように作製される。角速度センサは、低電圧動作および高信号応答のための高い品質指標を達成するために、真空雰囲気内で最も効率的に動作することもできる。逆に、他のタイプのＭＥＭＳセンサデバイスは、デバイスの可動素子が単一の外乱に応答して複数の振動を受ける可能性がある不足減衰応答を回避するために、非真空環境内で動作すべきである。例として、加速度計は、衝撃および振動感度を低減するために減衰モードで動作することを要求し得る。それゆえ、単一のパッケージ内の複数のセンサは、それらが中に位置するキャビティに対して異なる圧力要件を有し得る。
【００２５】
したがって、下記に詳細に説明する方法は、複数のセンサを単一のチップ上に集積することができるが、センサの各々の効率的な動作に適切な異なるキャビティ圧力を示す別個の分離されたキャビティ内に位置することができる、ＭＥＭＳセンサデバイス２０などの、空間効率的な多刺激ＭＥＭＳセンサデバイスを作製するための技法を提供する。さらに、多刺激ＭＥＭＳセンサデバイスは、既存の製造技法を利用してコスト効率的に作製される。
【００２６】
図２は、別の実施形態に応じた、ＭＥＭＳセンサデバイス２０などの多刺激ＭＥＭＳセンサデバイスを製造するためのＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０のフローチャートを示す。プロセス９０は、概して、水平方向に離間されているセンサ３０、３２、３４の要素を同時に形成するための方法として説明される。作製プロセス９０において、多刺激感知機能を有するＭＥＭＳセンサデバイス２０をコスト効率的に提供するために既知のおよび開発中のＭＥＭＳマイクロマシニング技術が実施される。作製プロセス９０は、下記において単一のＭＥＭＳセンサデバイス２０の作製に関連して説明される。しかしながら、以下のプロセスが、複数のＭＥＭＳセンサデバイス２０を同時にウエハレベルで製造することを可能にすることは当業者であれば理解されるであろう。このとき、個々のデバイス２０が、従来の様式で分離、切断、またはダイシングされて、最終用途向けにパッケージおよび集積される個々のＭＥＭＳセンサデバイス２０を提供することができる。
【００２７】
ＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０は、タスク９２によって開始される。タスク９２において、デバイス構造体２２の形成に関係する作製プロセスが実行される。タスデバイス構造体２２の形成に関係する例示的な作製プロセスを、図３〜図１０に関連して説明する。
【００２８】
ここで図３を参照すると、図３は、図２の作製プロセス９０に応じた処理の初期段階９４におけるＭＥＭＳセンサデバイス２０のデバイス構造体２２の側断面図を示す。一実施形態において、デバイス構造体２２の基板層２８はシリコンウエハであってもよい。基板層２８には、たとえば、酸化シリコンの絶縁層９６が設けられてもよい。絶縁層９６は、シリコン微細加工プロセスの熱酸化または任意の他の適切なプロセスを実行することによって基板層２８の上面３６上に形成されてもよい。他の作製行動が、従来通りに実行されてもよいが、これらは説明を明瞭にするために本明細書において説明または例示されない。
【００２９】
図４は、処理の後続の段階９８における図３のデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階９８において、絶縁層９６を通って基板層２８の表面３６まで延在する開口１００を形成するために、任意の適切なエッチングプロセスを使用して特定の設計構成に応じて、絶縁層９６の部分を除去することができる。
【００３０】
図５は、処理の後続の段階１０２における図４のデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階１０２において、絶縁層９６の上および開口１００の中に材料層１０４が形成される。材料層１０４は、たとえば、化学気相成長、物理気相成長、または任意の他の適切なプロセスによって形成されてもよい。材料層１０４は、たとえば、ポリシリコンまたは単純にポリとも称される多結晶シリコンであってもよいが、他の適切な材料が材料層１０４を形成するために代替的に利用されてもよい。
【００３１】
図６は、処理の後続の段階１０６における図５のデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階１０６において、材料層１０４は、ＭＥＭＳセンサデバイス（図１）の圧力センサ３０（図１）のセンス素子４４を形成するために選択的にパターニングおよびエッチングが行われてもよい。加えて、材料層１０４は、角速度センサ３２および加速度計３４（図１）の１つ以上の構成要素１０８を形成するために選択的にパターニングおよびエッチングが行われてもよい。これらの構成要素１０８は、たとえば、所定の設計要件に応じた電極素子、導電性トレース、導電性パッドなどを含むことができる。材料層１０４は、付加的に、たとえば、センス素子４４（すなわち、圧力センサ３０のためのダイヤフラム）ならびに角速度センサおよび加速度計３４の１つ以上の構成要素１０８を提供するための化学機械研磨（ＣＭＰ）または別の適切なプロセスを実行することによって薄くされて研磨されてもよい。
【００３２】
図７は、処理の後続の段階１１０における図６のデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階１１０において、本明細書において犠牲層１１２と称する絶縁層を、センス素子４４、構成要素１０８、および、下部の絶縁層９６の任意の露出部分上に堆積させることができる。犠牲層１１２は、たとえば、酸化シリコン、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、または任意の他の適切な材料であってもよい。
【００３３】
図８は、処理の後続の段階１１４における図７のデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階１１４において、犠牲層１１２を通って、たとえば、材料層１０４内に形成されている特定の構成要素１０８まで延在する開口を形成するために、任意の適切なエッチングプロセスを使用して特定の設計構成に応じて、犠牲層１１２の部分を除去することができる。付加的に、段階１１４において、たとえば、材料層１０４の構成要素１０８のいくつかから犠牲層１１２の表面１１８まで延在する１つ以上の導電性接合部１１６を形成するために、開口に、多結晶シリコンまたは別の適切な材料などの導電性材料が充填されてもよい。
【００３４】
図９は、処理の後続の段階１２０における図８のデバイス構造体の側断面図を示す。段階１２０において、犠牲層１１２および導電性接合部１１６の上に材料層１２２が形成される。材料層１０４と同様に、材料層１２２は、たとえば、多結晶シリコン、または、化学気相成長、物理気相成長、または任意の他の適切なプロセスによって形成される別の適切な材料であってもよい。一実施形態において、導電性接合部１１６および材料層１２２を形成するのに使用される材料は同じとすることができ、同じプロセス段階中に形成することができる。
【００３５】
図１０は、処理の後続の段階１２４における図９のデバイス構造体の側断面図を示す。段階１２４において、材料層１２２について、ＭＥＭＳセンサデバイス２０（図１）の特定の設計構成に応じて、圧力センサ３０の基準素子７４（図１）、角速度センサ３２の可動素子８２（図１）、加速度計３４の可動素子８６（図１）、ならびに、センサ３０、３２、および３４の任意の他の要素を形成するために、たとえば、深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）技法または任意の適切なプロセスを使用してパターニングおよびエッチングが行われる。
【００３６】
加えて、基準素子７４、可動素子８２、および可動素子８６の下部の犠牲層１１２が、可動素子８２、８６およびセンス素子４４、すなわち、圧力センサ３０のためのダイヤフラムが動くことを可能にする、すなわち、解放するために除去される。例として、エッチイングの材料、すなわちエッチングされる材料は、下部の犠牲層１１２を除去するために、既知の様式で基準素子７４および可動素子８２、８６の間の開口または空間を通じてセンサ３０、３２、３４内に導入されてもよい。
【００３７】
図２に戻って参照すると、デバイス構造体形成タスク９２の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０はタスク１２６に続く。タスク１２６において、キャップ構造体２４の形成に関係する作製プロセスが実行される。キャップ構造体２４の形成に関係する例示的な作製プロセスを、図１１〜図１４に関連して説明する。
【００３８】
ここで図１１を参照すると、図１１は、図２の作製プロセス９０に応じた処理の初期段階１２８におけるＭＥＭＳセンサデバイス２０のキャップ構造体２４（図１）の側断面図を示す。初期段階１２８において、キャップ構造体２４のキャップ基板１３０の底面５２から内向きに延在するキャビティ領域５４が形成され得る。キャビティ領域５４は、任意の適切なエッチングプロセスを使用して形成されてもよい。キャップ基板１３０は、シリコンウエハ材料であってもよい。代替的に、キャップ基板１３０は、ＭＥＭＳセンサデバイス２０と関連付けられている電子部品を含む特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよく、その中に、キャップ構造体２４の機構も形成される。
【００３９】
図２に戻って参照すると、タスク１２６の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０はタスク１３２に続く。タスク１３２において、キャップ構造体２４はデバイス構造体２２に結合される。
【００４０】
プロセス９０のタスク１２６および１３２に関連して図１２を参照すると、図１２は、プロセス９０に応じた処理１３４の後続の段階におけるタスク１３２に応じて図１０のデバイス構造体２２に結合されている図１１のキャップ構造体２４の側断面図を示す。特に、導電性接合層５０が、デバイス構造体２２とキャップ構造体２４との間に形成される。一実施形態において、導電性接合層５０は、Ａｌ−Ｇｅ、金（Ａｕ）、または上述した様々な接合材料のうちの任意の材料であってもよい。結合は、共晶接合技法、熱圧着接合技法、または任意の適切な接合技法を使用して行われてもよい。
【００４１】
一実施形態において、結合タスク１３２は真空条件下で実行される。したがって、接合されると、キャビティ５６、５８、および６０は真空圧で形成される。すなわち、キャビティ５６、５８、および６０の各々の中の圧力は、周囲圧力または大気圧よりも大幅に低い。概して、導電性接合層５０は、各キャビティ５６、５８、および６０の周縁全体を取り囲む。したがって、導電性接合層５０はキャビティ５６、５８、および６０の各々のための密封を形成するだけでなく、デバイス構造体２２の構造とキャップ構造体２４の外面１３６上のもの（後述）との間の導電性相互接続を可能にすることになる。キャップ構造体２４はＭＥＭＳデバイス構造体２２に結合された後、キャップ構造体２４の外面１３６は、目標厚さまで薄くされてもよい。
【００４２】
図２に戻って参照すると、作製プロセス９０は、結合タスク１３２後のタスク１３８に続く。タスク１３８において、導電性ビア６４（図１）をキャップ構造体２４内に形成することができる。
【００４３】
タスク１３８に関連して図１２を参照すると、タスク１３８は、キャップ構造体２４を通って延在する１つ以上の開口１４０（１つが図示されている）の形成によって開始される。ＤＲＩＥ、ＫＯＨ、または任意の適切なエッチング技法を使用して、キャップ基板１３０を完全に通って延在する開口１４０が形成されてもよい。開口１４０は、導電性ビア６４（図１）が形成される位置に形成される。
【００４４】
図１３は、プロセス９０（図２）のタスク１３８に応じた処理の後続の段階１４２におけるデバイス構造体２２およびキャップ構造体２４の側断面図を示す。段階１４２において、開口１４０には絶縁材料１４４が充填される。加えて、絶縁材料１４４は、キャップ基板１３０の上面１３６上に形成されてもよい。キャップ基板１３０には、開口１４０を実質的に充填するとともにキャップ基板の上面１３６上に絶縁層を提供する絶縁材料１４４を生成するために、１つ以上の絶縁層を設けられてもよい。絶縁材料１４４は、酸化シリコン、ポリマー層、または任意の他の適切な材料を含むことができる。
【００４５】
図１４は、プロセス９０（図２）のタスク１３８に応じた処理の後続の段階１４６におけるデバイス構造体２２およびキャップ構造体２４の側断面図を示す。段階１４６において、開口１４０内に存在する絶縁層１４４を通って延在する開口部１４８が形成される。キャップ基板１３０の底面５２と、絶縁材料１４４の外面１５１との間に導電性接続体を形成するように、導電性材料１５０が開口部１４８内に配置される。この導電性接続体は、ＭＥＭＳセンサデバイス２０（図１）の導電性ビア６４である。絶縁材料１４４の一部は依然として開口１４０の内壁１５３を覆っており、キャップ基板１３０と導電性ビア６４との間の電気的絶縁を提供していることに留意されたい。
【００４６】
タスク１２６、１３２、および１３８は、キャップ構造体２４をデバイス構造体２２に結合させ、導電性ビア６４を形成するための例示的な一方法を説明するために提供されている。代替的な実施形態において、キャップ構造体２４をデバイス構造体２２に結合させる前に、キャップ基板１３０の底面５２（図１１）からキャップ基板１３０内へと開口１４０に部分的なエッチングが行われてもよい。その後、開口１４０に絶縁材料１４４が充填されてもよく、その後、絶縁材料１４４にエッチングが行われて、開口部１４８が形成されてもよい。その後、開口部１４８に導電性材料１５０を充填することができる。その後、キャップ基板１３０の底面５２内にキャビティ領域５４が形成されてもよい。次に、タスク１３２に関連して上述したように、キャップ構造体２４をデバイス構造体１３２に結合させることができる。結合プロセスの後、導電性ビア６４を形成するために開口部１４８内の導電性材料１５０を露出させるように、キャップ構造体２４を外面１３６（図１３）から薄くすることができる。
【００４７】
図２に戻って参照すると、結合タスク１３２、および、タスク１３８における導電性ビア６４の形成の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０はタスク１５２に続く。タスク１５２において、導電性相互接続体６８（図１）、たとえば、ワイヤボンディングパッド、導電性トレースなどがキャップ構造体２４上に形成される。
【００４８】
タスク１５２に関連して図１５を参照すると、図１５は、処理の後続の段階１５４における図１４の結合されたキャップ構造体２４およびデバイス構造体２２の側断面図を示す。段階１５４において、導電性相互接続体６８は、たとえば、キャップ構造体２４の外面１４６上の外部金属相互接続体およびボンドパッドの形態の導電性相互接続体６８を形成するための、適切な材料のパターニング、堆積、およびエッチングを行う従来のプロセスによって形成されてもよい。タスク１５２を実行した後、１つ以上の導電性相互接続体６８が導電性ビア６４（そのうち１つが図示されている）のうちの関連付けられる１つに結合されてもよい。
【００４９】
図２に戻って参照すると、導電性相互接続体形成タスク１５２の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０はタスク１５６に続く。タスク１５６において、デバイス構造体２２の基板層２８（図１）内にポート３８、４０（図１）が形成される。
【００５０】
タスク１５６に関連して図１６を参照すると、図１６は、処理の後続の段階１５８における図１５の結合されたキャップ構造体２４およびデバイス構造体２２の側断面図を示す。図示のように、ポート３８、４０はデバイス基板２８および絶縁層９６を通って延在する。ポート３８、４０は、たとえば、ＤＲＩＥまたはＫＯＨなどの任意の適切なエッチングプロセスによって形成されることができる。一実施形態において、ポート３８は、圧力センサ３０のセンス素子４４と位置合わせされるように形成される。しかしながら、センス素子４４はポート３８に跨って延在しており、それによって、ＰＡとラベリングされているキャビティ圧力１６０は真空のままである。角速度センサ３２についてはポートがキャビティ５８を決壊させていないことも観察されるべきである。そのため、角速度センサ３２についての、ＰＢとラベリングされているキャビティ圧力１６２は真空のままである。
【００５１】
圧力センサ３０のためのキャビティ５６および角速度センサ３２のためのキャビティ５８とは対照的に、ポート４０がデバイス基板２８および絶縁層９６を貫通して延在するように形成されると、キャビティ６０は決壊される。そのため、加速度計３４のためのキャビティ６０の、ＰＣとラベリングされているキャビティ圧力１６４は、真空から、ＭＥＭＳセンサデバイス２０（図１）が現在位置している環境の周囲圧力へと変化することになる。すなわち、たとえキャビティ圧力１６０、１６２が真空またはほぼ真空のままであっても、加速度計３４のためキャビティ６０のキャビティ圧力１６４はキャビティ圧力１６０、１６２とは異なる。より詳細には、キャビティ圧力１６０、１６２よりも著しく大きくなる。そのような機能は、加速度計３４の最適な動作のために必要とされる圧力レベルが、圧力センサ３０または角速度センサ３２の最適な動作に必要とされる圧力レベルとは異なる場合について、キャビティ６０を特定の設計圧力になるまで通気するのに有用である。
【００５２】
いくつかの実施形態において、ポート４０の形成後に、特定の材料が加速度計３４のためのキャビティ６０内に導入されてもよい。たとえば、いくつかの設計構成は、可動素子８６上および／または可動素子８６を囲む表面上に抗スティクション（すなわち、固着防止）コーティングを堆積することを必要とする場合がある。抗スティクションコーティング（図示せず）はポート４０を通じて導入されてもよい。
【００５３】
図２に示されるＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０に戻って参照すると、タスク１５６の後、プロセス９０はタスク１６６に続く。タスク１６６において、封止構造体２６（図１）を、外部ポート４６を含むように形成することができる。代替的に、封止構造体２６は、封止構造体２６内に外部ポート４６が既に形成されている状態で外部の製造者によって提供されてもよい。
【００５４】
タスク１６６に関連して図１７を参照すると、図１７は、プロセス９０のタスク１５６に応じて作製されるＭＥＭＳセンサデバイス２０（図１）の封止構造体２６の側断面図を示す。封止構造体２６は、シリコン基板であってもよく、外部ポート４６がそのシリコン基板を通ってエッチングまたは他の手法により形成されてもよい。
【００５５】
図２に示されるＭＥＭＳデバイス作製プロセス９０に戻って参照すると、タスク１６６の後、プロセス９０はタスク１６８に続く。タスク１６８において、封止構造体２６（図１）が、デバイス構造体２２（図１）に取付けられる。そのため、取付タスク１６８は、キャビティ５６、５８、および６０内のキャビティ圧力１６０、１６２、１６４（図１６）が、関連付けられる圧力センサ３０、角速度センサ３２、および加速度計３４の動作にとって最適になるように、結合タスク１５０およびポート形成タスク１５６の後に実行される。
【００５６】
タスク１６８に関連して図１に戻って参照すると、ガラスフリット、金−スズ金属共晶層などの接合層１７０が、封止構造体２６を基板層２８の底面４２に結合するように、これらの間に形成されてもよい。封止構造体２６は、封止構造体２６がポート４０を密封するように配置される。したがって、加速度計センサ３４およびキャビティ６０は、封止構造体２６が底面４２に取付けられる前は一時的にポート４０を通じて外部環境７２に露出されるが、タスク１６８の後は環境７２に露出されない。対照的に、外部ポート４６はポート３８と位置合わせされており、それによって、センス素子４４は、タスク１６８が実行された後、ポート３８および外部ポート４６を通じて外部環境７２に露出されたままになる。
【００５７】
キャビティ６０が適切なキャビティ圧力１６４（図１６）になるまで通気された後、封止構造体２６をデバイス構造体２４に取付けることによって、ポート４０が実効的に封止され、それによって、湿気および異物が、そうでなければこれらの異物が加速度計３４の動作に有害な影響を及ぼしかねないところ、加速度計に進入することができなくなる。タスク１６８において封止構造体２６がデバイス構造体２４に取付けられた後、プロセス９０を実行することによる多刺激ＭＥＭＳセンサデバイスの作製は完了し、プロセス９０は終了する。
【００５８】
ＭＥＭＳセンサデバイス２０の上記の方法および構成は、各個々のセンサがそれ自体のキャビティ内に収容されている３つのキャビティを含む。さらに、ＭＥＭＳセンサデバイス２０は、例示を目的として、圧力センサ、角速度センサ、および加速度計を含むものとして記載されている。代替的な実施形態において、同じキャビティ圧力条件下で動作することができるセンサは、同じキャビティ内に収容されてもよい。たとえば、多刺激ＭＥＭＳセンサデバイスは、同じキャビティ内に存在する角速度センサおよび圧力センサを含んでもよい。また他の実施形態において、異なるキャビティ圧力条件下で動作可能であるセンサを異なるキャビティ内に収容することができ、ここで、キャビティ圧力は上記のＭＥＭＳセンサデバイス作製プロセスを通じて適切に制御されることができる。
【００５９】
図２に示されているプロセスブロックの特定のものは、互いと並行して、または他のプロセスを実行しながら実行されてもよいことが理解されるであろう。加えて、図２に示されているプロセスブロックの特定の順序は、実質的に同じ結果をもたらすに際し、変更されてもよいことが理解されるであろう。ただし、特定のキャビティ内のキャビティ圧力がそれらのキャビティ内に存在する１つ以上の特定のセンサの動作にとって最適になるように、キャップ構造体がデバイス構造体に結合され、デバイス構造体の基板層内にポートが形成された後に封止構造体がデバイス構造体に取付けられることは例外である。したがって、そのような改変は本発明の主題の範囲内に含まれるように意図されている。加えて、特定の多刺激センサデバイス構成が上述されたが、方法はまた、他のアーキテクチャを有する多刺激センサデバイスによって実行されてもよい。これらのおよび他の変形形態は本発明の主題の範囲内に含まれるように意図されている。
【００６０】
このように、ＭＥＭＳ多刺激センサデバイスおよびＭＥＭＳ多刺激センサデバイスを製造する方法が説明された。特に、ＭＥＭＳセンサデバイスは、水平方向に離間されている集積化センサを含み、これらの集積化センサは各々、異なる物理的刺激を感知することができる。一実施態様において、ＭＥＭＳセンサデバイスの１つのセンサは、ダイヤフラムおよび圧力キャビティを使用して、所定の領域に亘って圧力が加わることに起因する歪み（またはたわみ）を検出するための可変キャパシタを形成する圧力センサである。ＭＥＭＳセンサデバイスの他のセンサは、感知された運動刺激に応答して可変キャパシタンスを生成することが可能である、加速度計、ジャイロスコープなどの慣性センサであってもよい。
【００６１】
ＭＥＭＳセンサデバイスのための作製方法は、３つの構造体から成る積層構成であって、それらの構造体の２つの間に介在しており、水平方向に離間されているセンサを含む積層構成を要する。作製方法によって、センサの各々が最適に動作するための種々のキャビティ圧力を示す別個の分離されたキャビティ内にセンサが位置することを可能にする。いくつかのＭＥＭＳセンサデバイスでのボンドパッドシェルフを不要とし、それによってＭＥＭＳデバイス寸法を低減してチップスケールパッケージングを可能にするためにシリコン貫通ビアが実装されてもよい。したがって、本明細書に記載する作製方法は、耐久性があり、既存の製造技法を利用してコスト効率的に作製される、感度が向上した寸法が低減しているＭＥＭＳ多刺激センサデバイスを提供する。
【００６２】
上記において本発明の主題の原理が特定の装置および方法に関連して説明されたが、本明細書は例としてのみ作成されており、本発明の主題の範囲を限定するものではないことを明確に理解されたい。さらに、本明細書において採用されている表現または専門用語は説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。
【００６３】
特定の実施形態の上記の説明は、本発明の主題の一般的な性質を、他者が現在の知識を適用することによって、一般概念から逸脱することなくそれを容易に改変および／または適合させることができるように、十分に公開している。それゆえ、そのような適合および改変は、開示されている実施形態の均等物の意図および範囲内にある。本発明の主題は、添付の特許請求項の精神および広い範囲に属する、すべてのこのような代替形態、改変形態、均等物および変形形態を包含する。
【図１】
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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】
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【図１６】
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【図１７】
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