(57)【要約】本出願の１つの実施例は、マルチセンサアセンブリ（２０）を含む。このアセンブリ（２０）は、１つのウエハー層（５１）により規定される電気機械動きセンサ部材（５７）と、２以上の別のウエハー層（３１、４１）のうち第１のウエハー層に支持される第１センサ（３２）と、該別のウエハー層（３１、４１）のうち第２のウエハー層に支持される第２センサ（４２）とを具える。前記１つのウエハー層（５１）は、センサ部材（５７）をアセンブリ（２０）のキャビティ（５６）内で包囲するように前記別のウエハー層（３１、４１）の間に位置する。
2008523466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のウエハー部材（３０）に支持される第１のセンサ（３２）および第２のウエハー部材（４０）に支持される第２のセンサ（４２）を形成し、、電気機械センサ（５２）を第３のウエハー部材（５０）から形成し、、該第３のウエハー部材（５０）は第１の側面（５４ａ）および反対側の第２の側面（５４ｂ）を有し、前記電気機械センサ（５２）はキャビティ（５６）内に伸びるセンサ部材（５７）を含み、前記第１ウエハー部材（３０）を前記第３ウエハー部材（５０）の前記第１側面（５４ａ）に結合しおよび前記第２ウエハー部材（４０）を前記第３ウエハー部材（５０）の前記第２側面（５４ｂ）に結合することによって、前記センサ部材（５７）を包囲化してマルチセンサアセンブリ（２０）を得るむ方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１センサ（３２）が指紋検出器であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記第２センサ（４２）がジョイスティック移動検出器であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記電気機械センサ（５２）が動き検出器であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記動き検出器がＭＥＭＳ装置形態の加速度計（５５）であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、マルチセンサアセンブリ（２０）を基板（６０）に実装することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、マルチセンサアセンブリ（２０）を携帯電子機器（１３０）の回路（１２２）に電気的に接続することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記携帯電子機器（１３０）は、前記回路（１２２）および前記マルチセンサアセンブリ（２０）を支持する携帯電話（１３２）を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記センサ（５２）は加速度計（５５）であり、前記空隙（５６）は、前記第３ウエハー部材（５０）の前記第１側面（５４ａ）および前記第２側面（５４ｂ）へ伸び、前記包囲は、前記センサ部材（５７）の前記キャビティ内での前記第１ウエハー部材（３０）と前記第２ウエハー部材（４０）の間の封止を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
第１のセンサ（３２）を材料の第１層（３１）から設けるとともに第２のセンサ（４２）を材料の第２層（４１）から設け、該第１センサ（３２）は該第２センサ（４２）と異なる特性を検出し、電気機械動き検出器（５２）を材料の第３層（５１）から形成し、該第３層（５１）を前記第１層（３１）および前記第２層（４１）に取り付け、該第３層（５１）は前記取り付けの後該第１層（３１）と該第２層（４１）の間に位置して、少なくとも部分的に前記電気機械動き検出器（５２）を包囲するとともにマルチセンサアセンブリ（２０）を設ける方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記第１センサ（３２）は指紋検出器であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記第２センサ（４２）はジョイスティック移動検出器であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、前記電気機械動き検出器（５２）は加速度計（５５）であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、前記第１センサ（３２）は指紋検出器であり、前記第２センサ（４２）はジョイスティック移動検出器であり、前記電気機械動き検出器（５２）はＭＥＭＳ装置型の加速度計（５５）であり、前記第１層（３１）を第１ウエハー部材（３０）から設け、前記第２層（４１）を第２ウエハー部材（４０）から設け、かつ、前記第３層（５１）を第３ウエハー部材（５０）から設け、前記加速度計（５５）のセンサ部材を前記第１層（３１）と前記第２層（４１）の間のキャビティ内に封止し、前記マルチセンサアセンブリ（２０）を携帯電子機器（１３０）用回路に接続することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記携帯電子機器（１３０）は、前記回路構成（１２２）および前記マルチセンサアセンブリ（２０）を搭載する携帯電話（１３２）を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
マルチセンサアセンブリ（２０）を具え、該マルチセンサアセンブリが、１つのウエハー層により規定されるキャビティ内に形成した電気機械センサ部材（５７）と、少なくとも２以上の別のウエハー層（３１、４１）のうち第１のウエハー層に搭載した第１の別のセンサ（３２、４２）と、該別のウエハー層（３１、４１）のうち第２のウエハー層に搭載した第２の別のセンサ（３２、４２）とを含み、前記１つのウエハー層（５１）は、前記別のウエハー層（３１、４１）の前記第１のウエハー層と前記別のウエハー層（３１、４１）の前記第２のウエハー層の間に位置し、前記電気機械センサ（５２）部材を、前記別のウエハー層（３１、４１）の前記第１のウエハー層と前記別のウエハー層（３１、４１）の前記第２のウエハー層の間に封止することを特徴とするマルチセンサアセンブリ（２０）を具えた装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記マルチセンサアセンブリ（２０）および該マルチセンサアセンブリ（２０）と電気的に接続した回路構成（１２２）を搭載する携帯電話を更に具えることを特徴等する装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置において、前記第１の別のセンサ（３２、４２）は指紋検出器であることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記第２の別のセンサ（３２、４２）はジョイスティック移動検出器であることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記１個のウエハー層（５１）はＭＥＭＳ装置形態の加速度計（５５）を規定し、該加速度計（５５）は前記電気機械装置（５２）部材を含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、前記センサ部材を前記第１ウエハー層（３１）と前記第２ウエハー層（４１）の間に封止する手段を更に具えること特徴等する装置。
【請求項２２】
第１のウエハー層（３１）に保持された第１の特性を検出する手段と、第２のウエハー層（４１）に保持された第２の特性を検出する手段と、センサ部材（５７）を含むＭＥＭＳ装置と、該センサ部材（５７）を前記第１ウエハー層（３１）と前記第２ウエハー層（４１）の間に封止する手段とを具えるマルチセンサアセンブリ（２０）。
【請求項２３】
第１のセンサ（３２）を第１のウエハー部材（３０）から設けるとともに、第２のセンサ（４２）を第２のウエハー部材（４０）から設け、該第１センサ（３２）は該第２センサ（４２）とは異なる特性を検知し、１個または複数のセンサ部材（５７）をキャビティ（５６）内に含む電気機械動きセンサ（５２）を形成し、少なくとも１個または複数のセンサ部材（５７）を前記第１ウエハー部材（３０）と前記第２ウエハー部材（４０）の間のキャビティ（５６）に封止して、前記マルチセンサアセンブリ（２０）を設ける方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記電気機械動きセンサ（５２）は加速度計（５５）であることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記第１センサ（３２）は指紋センサであることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記第２センサ（４２）はジョイスティック移動検知器であることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３に記載の方法において、前記形成は、電気機械動きセンサ（５２）をウエハー層から作ることを含み、該ウエハー層は前記キャビティ（５６）を少なくとも部分的に規定し、前記封止は、該ウエハー層を前記第１ウエハー部材（３０）および前記第２ウエハー部材（４０）に取り付けることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、前記マルチセンサアセンブリを回路（１２２）に接続し、該回路（１２２）および該マルチセンサアセンブリ（２０）を携帯電話（１３２）に設置することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子システム用のセンサに関し、より具体的には、少なくとも１個の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ型を含む複数センサのアセンブリに関するが、それに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
電子機器においてセンサはますます重要な機能を果たすようになっている。例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などでは、多様なセンサがごく普通に使われるようになっている。特殊なセンサタイプの１つとして、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を基にしたものがある。ＭＥＭＳには、ミクロンスケールの大きさの上に１または２以上の作動可能な機械部品を有する三次元的装置のほか、１個のウエハーダイ、断片またはチップ上に機械工学と電子工学をミクロンサイズで結合したものが含まれる。ＭＥＭＳを基にしたセンサは、動き、空気、液体などのパラメータを感知することができ、広範な応用の可能性を有している。それに加えて、ＭＥＭＳ技術は、典型的なシリコンウエハーを起点として他の素材にも拡大している。同様に、ＭＥＭＳ製造技術は、半導体産業の典型技術を超えた広がりを見せている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般的に、ＭＥＭＳ装置は、信頼性のある性能を確保するための保護筐体を必要とする。この必要のため、要求される装置「不動産」の消費量が比較的大きいものとなっていた。作動性能と装置のサイズはしばしばトレードオフの関係に立つ。このように、この分野の技術にはさらなる寄与が現に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願に係る１つの実施例は、独自の検出装置に係る。他の実施例には、センサを提供する独自の方法、システム、機器、装置が含まれる。
【０００５】
本出願に係るさらなる実施例は、材料の第１層から形成する第１センサと、材料の第２層から形成する第２センサを設ける。また、材料の第３層から形成したＭＥＭＳを基にした装置を形成する。この装置の少なくとも一部を、第１層と第２層の間で包囲して、マルチセンサアセンブリを設ける。ある形態において、各層は別のウエハー部材に対応する。ここで使用する「ウエハー部材」は、あらゆる種類または構成のウエハー、または大きなウエハーから切り離しまたはその他の方法により派生したあらゆるウエハー片、部品、ダイその他を指す。ここで使用する「ＭＥＭＳ装置」は、特に、１ミリメートル以下の微小な大きさの三次元（３Ｄ）リソグラフ的特徴を有する少なくとも１個の機械部品を指す。ＭＥＭＳ装置の３Ｄ特徴は、典型的には１マイクロメートル（１メートルの１００万分の１）から１ミリメートル（１メートルの１０００分の１）までのサイズの様々な幾何図形を含み、これらの幾何図形は典型的には、少なくとも部分的に、半導体フォトリソグラフィーに一般的な平板処理を用いて加工される。「ＭＥＭＳ」および「装置」という用語は、「ＭＥＭＳ装置」という用法以外で用いる場合には、これらの用語それぞれの通常の意味で用いている。
【０００６】
本出願に係る別の実施例は、第１のセンサを材料の第１層から設けるとともに第２のセンサを材料の第２層から設け、第１センサは第２センサと異なる特性を検出し、電気機械動き検出器を材料の第３層から形成し、第３層を第１層および第２層に取り付け、第３層は取り付けの後第１層と第２層（４１）の間に位置して、少なくとも部分的に電気機械動き検出器を包囲するとともにマルチセンサアセンブリを設ける。
【０００７】
更に別の実施例は、材料の第１層から第１センサを設けるとともに材料の第２層から第２センサを設け、第１センサは第２センサと異なる特性を検知する。また、第３層から動き検出器などの電気機械装置を形成し、第３層を第１層および第２層に取り付ける。この取り付けにより、第３層は第１層と第２層との間に位置し、電気機械装置が少なくとも部分的に包囲される。
【０００８】
更に別の実施例は、第１ウエハー層に対応する第１の特性を検出する手段と、第２ウエハー層に対応する第２の特性を検出する手段と、微小電気機械動き検出器とを含む。また、この検出器を少なくとも部分的に第１ウエハー層と第２ウエハー層との間に封止する手段を含む。
【０００９】
本出願に係る更に別の実施例は、第１のセンサを第１のウエハー部材から設けるとともに、第２のセンサを第２のウエハー部材から設け、第１センサは第２センサとは異なる特性を検知し、１個または複数のセンサ部材をキャビティ内に含む電気機械動きセンサを形成し、少なくとも１個または複数のセンサ部材を第１ウエハー部材と第２ウエハー部材の間のキャビティに封止して、マルチセンサアセンブリを設ける。
【００１０】
本出願の目的の１つは、独自の検出装置を提供することにある。
【００１１】
別の目的には、センサを提供するための独自の方法、システム、機器、装置が含まれる。
【００１２】
本出願のさらなる目的、実施例、形態、側面、便益、優位点、特徴および発明は、以下に示す図面および詳細な説明から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の原理の理解を助けるため、図面に示した実施形態を参照する。ここで、同じ語句は同じものを表すものとして用いる。ただし、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではないことを理解されたい。記載の実施形態におけるあらゆる変更や更なる修正、ここに記載した本発明の原理のあらゆる更なる応用は、本発明に関連する技術の当業者に通常予期しうる範囲において、予期されているものである。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例のる電子マルチセンサアセンブリ２０を概略的に図示したものである。アセンブリ２０は、ウエハー部材３０、４０、５０を有するマルチセンサ装置２２を含む。典型的には、ウエハー部材３０、４０、５０は、それぞれ先の処理段階において大きなウエハーを分割することによって形成したそれぞれに対応するダイの形態で提供される。これは、後に図３のフローチャートとの関連で十分に説明する。ウエハー部材３０、４０、５０はそれぞれ、アセンブリ２０の各ウエハーまたは材料層３１、４１、５１を規定する。層５１は、境界３４および４４においてそれぞれ層３１および４１に取り付けられる対向面５４ａおよび５４ｂを含む。装置２２は基板６０に装着される。図１において、基板６０は部分のみ示されている。
【００１５】
一実施例において、装置２２のウエハー部材３０、４０、５０はそれぞれ、標準的な半導体材料から成る。標準的な半導体材料に加えてまたはその代替として、別の実施例では、ウエハー部材３０、４０、５０の任意の１個または複数個は、ごく少数の例をあげると、ポリマー、セラミック、金属のうち１個または複数から成るものとすることができる。更に別の実施例では、ウエハー部材３０、４０、５０の１個または複数個の構成を、当業者に想定しうる別のものに変更することができる。
【００１６】
ウエハー部材３０は指紋読み取りセンサ３２を含み、ウエハー部材４０はジョイスティック移動センサ４２を含む。この配置では、センサ３２は基板６０の反対の場所にあるため、指を直接または間接に嵌め込んで、対応する指紋を読み取るのに都合が良い位置としている。他方センサ４２および５２はそのような嵌め込みに適した位置とする必要はない。１個または複数個の他の電子装置、部品、センサ、回路、その他をウエハー部材３０および４０のいずれかまたは双方の上に形成することも可能であることを理解されたい。ウエハー部材５０はＭＥＭＳ装置を電気機械動きセンサ５２の形態で含む。図示の実施例においては、センサ５２は加速度計５５の形態としている。加速度計５５は、キャビティ５６に隣接したベース部５３を含む。キャビティ５６は、ウエハー部材５０の内へ伸びて、側面５４ａ内の開口５６ａおよび側面５４ｂ内の開口５６ｂを規定する。加速度計５５は、ベース部５３と結合した機械的腕部５７ａの形態のセンサ部材５７を更に含む。機械的腕部５７ａは、ベース部５３からキャビティ５６内へ伸びており、中で自由に曲がりおよび／またはその他の動きをし、加速に対応してセンサ５２により電子信号を電気機械的に発生する。別の実施例では、代替的または追加的に、１個または複数の異なるＭＥＭＳ装置、または別の装置型式、部品、部材、回路構成のいずれか１個または複数をウエハー部材５０から作ることもできる。センサ部材５７が、開口５６ａおよび５６ｂをそれぞれウエハー部材３０および４０で被覆することにより、キャビティ５６内で包囲されていることを理解されたい。ウエハー部材３０および４０は、ウエハー部材５０と結合されて密閉封止（ｈｅｒｍｅｔｉｃ  ｓｅａｌ）を成し、部材５７をキャビティ５６外部の原因による損傷から保護する。
【００１７】
露出した状態では、ＭＥＭＳ装置の機械的作用は一般に損傷に弱く、または望ましくない動作をする可能性がある。したがって、ウエハー部材３０および４０により保護封止を設けて、内部作用の望ましくない露出を除去しないまでも減少させる。同時に、ウエハー部材３０および４０は対応するセンサ３２および４２も含むため、ＭＥＭＳ装置（センサ５２）が占有するスペースをセンサ３２および４２と垂直方向で共有することができる。結果として得られる装置２２およびアセンブリ２０は、１個または複数個のセンサを別々に使用する構成に比べて少ない占有面積を使用するものとして利用することができる。代替の実施例において、より多くまたは少ないセンサを本出願の教示に従って組み合わせることもできることを理解されたい。ある別の実施例においては、ウエハー部材５０の１側面５４ａまたは５６ｂだけに開口露出センサ５２を含む。このセンサ５２には、対応するウエハー部材３０または４０をウエハー部材５０に取り付けることにより、保護筐体を設けてもよい。
【００１８】
更に、図２にはシステム１２０を図示している。ここで同様の参照番号は同様の部品等を示している。システム１２０は、携帯通信装置１３０を携帯電話１３２の形態で含む。装置１３０はマルチセンサアセンブリ２０および回路構成１２２とを含む。回路１２２はマルチセンサアセンブリ２０と電気的に接続している。回路１２２は、センサ３２、センサ４２、センサ５２のいずれかまたは複数に対して、必要または要求に応じて電力を供給するよう構成されている。更に、回路１２２はセンサ３２、４２、５２からの検知信号を受信し、また、こうした信号を装置１３０の動作の要求にしたがって利用するよう構成している。
【００１９】
図示の携帯電話１３２について、センサ３２を、セキュリティー対策として利用することができる。この例では、携帯電話１３２の一部または全部の機能を利用するために、センサ３２を介して決定した指紋認証信号が、他の予備的条件を伴ってまたは伴わずに要求される。更に、センサ４２を、ジョイスティックで操作する携帯電話１３２のポインターまたはカーソル（図示なし）その他を実装するために利用することができる。センサ５２を、携帯電話１３２の現在位置報告機能用に用いることができる。ある特定の実施例において、センサ５２からの信号は、メインの静止軌道測位衛星（ＧＰＳ）ロケーティング・サブシステムを補強して、良好でないＧＰＳ受信状態等を調整するために用いる。しかし、別の実施例では、センサ３２、４２、５２の１個または複数を、携帯電話１３２の別の機能的能力に利用することができおよび／またはまったく別のセンサタイプとすることもできる。更に別の実施例では、アセンブリ２２は、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピューター（ノート型、ラップトップ型その他）、電子ゲーム機器、電子操作または入力装置、当業者に想定可能なその他の装置のいずれかまたは複数など、別の装置タイプに使用される。
【００２０】
図３には、製造手順２２０をフローチャートの形で示している。手順２２０は、アセンブリ２２を含む装置の製造の１つの方法である。手順２２０は、工程２２２により開始する。工程２２２においては、ウエハー部材３０、４０、５０のそれぞれに処理を行い、それぞれが支持する対応するセンサ３２、４２、５２を設ける。ウエハー部材３０、４０、５０のそれぞれは、各センサ３２、４２、５２を提供するのに必要な選択ドーピング、エッチング、メタライザーションおよび／または種々のリソグラフ的または別の製造技術を含む標準的な技術によって処理される。ある特定の実施例において、ウエハー部材５０の部材５７を、標準的なエッチング技術によって形成し、それを取り囲むキャビティ５６を形成する。大量生産に向いたアプローチでは、ウエハー部材３０、４０、５０のそれぞれは、より大きな対応するウエハーを多数の断片（ダイス）または「チップ」に分割することにより形成したウエハーダイとして提供される。分割される任意の大ウエハーについて、各ダイ（ウエハー部材）は同種のセンサ３２、４２、５２を支持する。したがって、この形態では、大ウエハーは多数の同種のセンサを提供することができ、３つの異なる大ウエハーをそれぞれ、ウエハー部材３０、４０、５０（更に対応するセンサ３２、４２、５２）の各種を複数個作るために使用することができる。
【００２１】
手順２２０は、工程２２２から工程２２４へ進む。工程２２４では、工程２２２で得られたウエハー部材３０およびウエハー部材４０を、ウエハー部材５０の側面５４ａおよび側面５４ｂへそれぞれ取り付ける。この境界３４および／または境界４４における取り付けは、接着剤等、融解、および／または当業者に想定可能な他の接合技術を用いた結合により行うことができる。ある実施例において、工程２２４により、加速度計５５特に部材５７を保護する密閉封止が得られる。しかし、別の実施例では、取り付けによりそのような封止を提供する必要はない。
【００２２】
工程２２４の後、手順２２０は工程２２６へと続く。工程２２６では、ウエハー部材４０を標準的な技術を用いて基板６０上に搭載する。基板６０は、半導体、金属、セラミック、ポリマー材料および／または当業者に想定できるその他の構成とすることができる。更に別の実施例においては、基板６０は存在しない。手順２２０は工程２２８へと続く。工程２２８では、アセンブリ２０を回路に電気的に接続する。回路１２２は回路の１例にすぎず、これに限られるものではない。得られた構成は、工程２３０においてアプリケーション装置２３０に組み立てられる。この装置は、携帯通信装置１３０または当業者に想定できるその他の装置とすることができる。工程２３２において、アプリケーション装置を作動させる。工程２３２を、装置の機能および／または装置を使用した結果をテストするために行うことができる。手順２２０は装置２２、マルチセンサアセンブリ２０およびこれらの項目を含むシステムのための数ある製造工程の１例にすぎないことを理解されたい。
【００２３】
本発明を図面および上述の説明により詳細に図解し解説したが、これらは説明のためのものであり性格を限定するものではないと見なすべきである。選ばれた実施例だけを図示し、解説したものであり、これまでに記載され、および／または請求項で規定される本発明の精神に含まれるあらゆる変更、修正、相当物が保護の対象とされるべきことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】多層ウエハー部材を具えたマルチセンサアセンブリの概略図である。
【図２】図１のアセンブリを含むシステムを示す。
【図３】図１のアセンブリを含む装置の製造のための１手順のフローチャートを示す。
【図１】
2008523466.tif 000003
【図２】
2008523466.tif 000004
【図３】
2008523466.tif 000005
【国際調査報告】
2008523466.tif 000006
2008523466.tif 000007