(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン基板上に形成される機構構造体に可動パーツを有するＭＥＭＳデバイスにおいて、可動パーツのシリコン基板への貼り付きを防止できる機構構造体構造とその製造方法を提供する。【解決手段】シリコンカバー構造体に形成された実質的に平滑で平らな接触表面１１２，１１３を各々備えた一対のシリコンカバー構造体１０５、１０６と、間隔が隔てられ実質的に平行で、平滑で平らな接触表面で形成され、相対的にそこに固定されたフレーム部分１０９に対して運動可能に懸垂されたパーツ１０７と、前記カバーの接触表面と前記機構構造体の可動パーツの対応する表面との間に配置された比較的粗い表面１１４，１１５と、を含み、前記カバー構造体の接触領域が、機構フレームの各々の接触表面とシリコン融解ボンディング・ジョイントＢを形成するように構成する。【選択図】図３
2008093761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス（１００）であって、
実質的に平滑で平坦な接触表面（１１２，１１３）を備えたシリコンカバー構造体（１０５，１０６）と、
フレーム部分（１０９）に対して動くことができるパーツ（１０７）を備えたシリコン機構構造体（１０２）と、を有し、該フレーム部分（１０９）が、実質的に平滑で平坦な接触表面（１１０，１１１）を備えて形成され、
前記カバー構造体（１０５，１０６）の前記接触表面（１１２，１１３）と、接触表面（１１０，１１１）機構構造体（１０２）との間に形成されたシリコン融解ボンディング・ジョイント（Ｂ）と、を有し
比較的粗い表面（１１４，１１５）が、機構構造体（１０２）の可動パーツ（１０７）の接触表面（１２０，１２１）と、前記カバー構造体（１０５，１０６）の接触表面（１１２，１１３）との間に配置されたことを特徴とする、シリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス（１００）。
【請求項２】
前記カバー構造体（１０５，１０６）の接触表面（１１２，１１３）の一部が、比較的粗い表面（１１４，１１５）を形成し、
前記比較的粗い表面（１１４，１１５）で形成される前記カバー構造体（１０５，１０６）の接触表面（１１２，１１３）の一部が更に、フロアー表面（１１８，１１９）に配置された比較的粗い表面（１１４，１１５）を備えた凹部（１１６，１１７）を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
シリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス（１００）を製造する方法であって、
実質的に平滑で平らな接触表面（１１０，１１１）を構成する、相対的に固定されたフレーム部分（１０９）に対して運動可能に懸垂されたパーツ（１０７）を備えたシリコン機構構造体（１０２）を形成するステップと、
前記フレーム部分（１０９）の接触表面（１１０，１１１）と、シリコンカバー構造体（１０５，１０６）の実質的に平滑で平らな接触表面（１１２，１１３）との間に、シリコン融解ボンディング・ジョイント（Ｂ）を形成するステップと、を有し、
前記機構構造体（１０２）の前記運動可能に懸垂されたパーツ（１０７）と、シリコンカバー構造体（１０５，１０６）の接触表面（１１２，１１３）との間に、比較的粗い表面（１１４，１１５）を配置する、
ことを特徴とするシリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス（１００）を製造する方法。
【請求項４】
前記比較的粗い表面（１１４，１１５）を配置することが、
前記シリコンカバー構造体（１０５，１０６）の接触表面（１１２，１１３）に形成された凹部（１１６、１１７）のフロアー表面（１１８，１１９）に比較的粗い表面（１１４，１１５）を配置することを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンＭＥＭＳデバイスを製造する際に使用する融解ボンディング方法に関し、特に、選択シリコン融解ボンディングに関する表面準備方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン融解ボンディングは、酸化されうる１又はそれ以上のシリコンウェハと、２又はそれ以上のシリコンウェハを一緒に結合するのに商業的に使用される。
【０００３】
シリコン融解ボンディングの詳細は、文献によりよく出版されている。
【０００４】
シリコン融解ボンディングは、自動的にフラットなシリコンウェハと結合させるために温度及び圧力を使用し、該１又はそれ以上のウェハは酸化されうる。直接ウェハ融合ボンディングのための一般的な要求は、清浄及び表面の化学的性質を含む。直接ウェハ融合ボンディングのための一般的な要求はまた、数オングストローム及び１．０ナノメータより著しく小さいＲＭＳ粗さに対する微視的な平滑、及び、微視的なフラットを含む。
【０００５】
２つの平らで、高度に研磨され、清浄な表面は、それらが接触するように移動する際に、一緒に支えられる。その結合は、ファンデルワールス、又は、水素タイプのものであり、低い強度であるが、熱処理によって著しく改善され得る。シリコン融解ボンディングプロセスは、平坦又は酸化されたいずれかのウェハとシリコン−シリコン融解ボンディングを用いて、ＭＥＭＳ製造のために上手く利用される。
【０００６】
アノードボンディングと比較して、シリコン融解ボンディングは、ボンディングされたウェハにおいて応力を最小化する、正確な熱的伸張適合を生じ、融解ボンディングされたウェハは、高温適合性を有し、アノードボンディングは、ガラスの歪み点によって制限され、融解ボンディングされたウェハは、引き続きＩＣプロセスに使用され、アノードボンディングプロセスは、ＣＭＯＳプロセスでは許容されないアルカリ金属イオンを導入する。
【０００７】
しかし、表面粗さは、シリコン融解ボンディングにおける要因を制限する。シリコン融解ボンディングに関する表面粗さの要求は、1.0ナノメータよりも著しく小さく、わずか数オングストロームのオーダーである。シリコンの融解ボンディング、又は、シリコン酸化物は、高度に研磨され又は平滑な表面の両方を要求する。酸化物をウェハ上に堆積するならば、表面粗さは、有効なボンディングにするためにより大きいのがよい。ウェハの熱酸化は典型的には、より低い表面粗さを生じる。
【０００８】
ウェハ平坦化又は可撓性もまた、ボンディングを制限する。ウェハが撓んだとき、次いで、極めて近接した表面領域の量は、ボンディングするのに十分ではない。通常の厚さのウェハにおける撓みは、非常に小さく、同様に表面粗さも小さい。より薄いウェハは、より容易に変形しやすく、厚いウェハが普通はボンディングしない撓みを克服することができる。
【０００９】
別の制限要因は、表面の化学的性質である。シリコン融解ボンディングのための水素結合は、ボンディングの強度又は程度を支配することを一般的に受け入れる。それ故、ピラニア清浄又は他の酸化バスにおけるウェハの洗浄は直ちに、ボンディングする前に、ボンディングを全体的に改善する。
【００１０】
シリコンの融解ボンディングに関する方法は、一般的に周知である。シリコン融解ボンディングプロセスの技術水準は、例えば、米国特許第５，２８６，６７１号「半導体デバイス製造において使用するための融解ボンディング技術（Fusion bonding technique for use in fabricating semiconductor device）」、米国特許第５，２７３，２０５号「ウェット酸素雰囲気を使用したシリコン基板のシリコン融解ボンディングのための方法及び装置（Method and apparatus for silicon fusion bonding of silicon substrates using wet oxygen atmosphere）」、及び、米国特許６，６２９，４６５号「シリコン融解ボンディング及びバックエッチングを使用した小型ゲージ圧力センサ（Miniature gauge pressure sensor using silicon fusion bonding and back etching）」の各々に開示されており、これらはリファレンスとしてここに組み入れられる。例えば、米国特許第５，２８６，６７１号は、２枚のシリコンウェハを融解ボンディングすることにより、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）を製造するための方法を教示する。
【００１１】
シリコン融解ボンディングは、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイスの製造に使用され、モノリシックシリコンベースセンサ及びアクチュエータはサブセットである。ＭＥＭＳシリコンベースセンサ及びアクチュエータデバイスは、一般的に周知である。
【００１２】
図１は、可動振り子のような、１又はそれ以上の可動パーツを備えた従来技術の一般的なＭＥＭＳデバイス１の簡略化した例示である。図示したように、ＭＥＭＳデバイス１は、機構構造体２の上に各々のカバー５，６を形成する２つのシリコン基板３，４の間にサンドイッチされたシリコン機構構造体２を含む。機構構造体２は、カバー５，６を形成する２つのシリコン基板３，４の一方に成長されたシリコンのエピタキシャル層で形成されてよく、例えば、シリコン基板３は下部カバー５を形成する。機構構造体２はしばしば、機構構造体２の一部である相対的に固定されたフレーム９部分から１又はそれ以上の湾曲部８によって可撓性に懸垂された可動式振り子のような、１又はそれ以上の可動パーツ７を含む。シリコン機構構造体２はしばしば、上部カバー６を形成するシリコン基板４として示されたように、２つのシリコン基板３，４の第２の部分に融解ボンディングされる。
【００１３】
シリコン融解結合ジョイントＢはしばしば、ＭＥＭＳデバイス１のカバー５，６を形成するように、基板３，４の両方又は一方と、機構構造体２の各々対抗する表面１０，１１との間に形成される。従って、シリコン融解ボンディングされうる基板３，４の各々の表面１２，１３は、当業者で知られているように、シリコン融解ボンディングに適した数オングストロームだけのミラー平滑仕上げに高度に研磨され、機械的に平坦にされる。
【００１４】
図示したように、カバー５，６を形成する２つのシリコン基板３，４の一方又は両方は、基板３，４の各々の表面１２，１３内に窪んだ、各々の凹部１４，１５が形成する。凹部１４，１５は、機構構造体２の相対的に固定されたフレーム９部分に対して面内又は面外のいずれかで可動するように、可撓性懸垂可動振り子又は他の可動パーツ７のために、隙間を設けるように位置決めされる。凹部１４，１５は、必要な隙間を提供するためのミクロンと同じくらい小さい数ミクロンの深さＤに対して制御された仕方で形成される。
【００１５】
従来技術で知られた技術水準の製造方法によれば、１又はそれ以上の凹部１４，１５は、凹部の深さＤの正確な制御を許可する遅くて周知のエッチングプロセスによって典型的には形成される。かかる正確な深さ制御は、異方性エッチングに関する水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような適当なエッチャントにおける等方性又は異方性エッチングのいずれかによって得られる。ＫＯＨのウェットエッチングは、凹部１４，１５の深さＤの非常に正確な制御を許可する遅くて良好な制御プロセスである。遅くて良好な制御のＫＯＨエッチングプロセスはまた、凹部１４，１５の各々のフロア表面１６，１７に数オングストロームだけのミラー平滑仕上げを生じる。
【００１６】
図２は、機構構造体２が１又はそれ以上の可動パーツ７を備えて構成されるとき、凹部１４，１５のフロア表面１６，１７のミラー平滑仕上げが、差し障ることを図示する。高い感度を要求するいくつかの用途に関しては、デバイスが稼働していないときに、１又はそれ以上の湾曲部８は、カバー５，６の一方に向かってたれる又はたるむように可動部分７を許容させるように十分に従順である。製造中、シリコン機構構造体２をカバー基板３，４の一方又は両方と融解ボンディングするオペレーションにおいて、可動パーツ７がたれ又は撓むことにより、その一方の表面１８，１９を、各々のカバー基板３，４に対応する凹部１４，１５の対向するフロアー表面１６，１７と接触させる。
【００１７】
凹部１４，１５のフロアー表面１６，１７の鏡面平滑仕上げの欠点は、基板３，４の各々の表面１２，１３に対して鏡面仕上げされた機構表面１０，１１の融解ボンディング中に、数ミクロン分の一だけの深さＤを備えた非常に浅い凹部１４，１５が、可動パーツ表面１８，１９の一方と、対向する凹部１４，１５のフロアー表面１６，１７との間の十分な接触領域を許容し、その間でシリコン融解ボンディングが生じる。かくして、凹部１４，１５のフロアー表面１６，１７の鏡面平滑仕上げの結果として、部分的又は一様で完全なシリコン融解ボンディング・ジョイントＦが、可動パーツ７とカバー５，６の一方との間に発生し、それにより、可動パーツ７は、動かなくなる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、機構構造体の可動パーツの融解ボンディングを妨げる比較的粗い領域を、１又はそれ以上のカバー構造体の対応する表面に設けることにより、従来技術の制限を克服するシリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスに関する装置及び方法である。
【００１９】
従って、本発明は、そこに形成された実質的に平滑で平らな接触表面を各々備えた一対のシリコンカバー構造体と、間隔が隔てられ実質的に平行で、平滑で平らな接触表面で形成され、相対的にそこに固定されたフレーム部分に対して運動可能に懸垂されたパーツと、前記カバーの接触表面と前記機構構造体の可動パーツの対応する表面との間に配置された比較的粗い表面と、を含み、前記カバー構造体の接触領域が、機構フレームの各々の接触表面とシリコン融解ボンディング・ジョイントを形成することを特徴とする、シリコンベース微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを提供する。
【００２０】
本発明のある態様では、カバー構造体の接触表面の各々の部分が、比較的粗い表面をそれぞれ含む。
【００２１】
本発明の他の態様では、機構構造体の運動可能に懸垂された部分の対向する表面は、比較的粗い表面をそれぞれ含む。
【００２２】
本発明の別の態様では、カバー構造体の接触表面の各々の部分は、機構構造体の運動可能に懸垂された部分に対応する凹部をそれぞれ含む。
【００２３】
本発明の更に別の態様では、比較的粗い表面は、融解ボンディングを妨げる約１．０ナノメータよりも大きなＲＭＳ表面粗さを備えた表面である。
【００２４】
本発明の更に別の態様では、融解ボンディングを妨げる選択的に粗くされた領域を備えた本発明のデバイスを製造するための方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図において、同じ参照番号は同じエレメントを示す。
【００２６】
図は、シリコン機構構造体のフレーム部分の実質的に平滑で平らな対向する表面にシリコン融解ボンディングされた、各々実質的に平滑で平らな接触表面を備えた対向するカバー構造体を備えたセンサ又はアクチュエータのような、モノリシック・シリコンベースの微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスに関する本願発明の方法を図示し、機構構造体は、機構構造体のフレーム部分に対して可動する１又はそれ以上のパーツを備えて形成され、比較的粗い表面が、カバー構造体の一方又は両方の接触表面と、機構構造体の可動部分の対応する表面との間に配置される。
【００２７】
本発明のある実施形態では、比較的粗い表面は、機構の可動部分の対応する領域において、カバー構造体の一方又は両方の接触領域に配置される。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、比較的粗い表面は、カバー構造体の一方又は両方に対応する機構構造体の可動部分に配置される。
【００２９】
図３は、機構１０２の上に各々のカバー構造体１０５，１０６を形成する２つのシリコン基板１０３，１０４の間に挟まれたシリコン機構１０２を備えたセンサ又はアクチュエータのようなＭＥＭＳデバイス１００として例示された本発明の装置を簡略化して図示する。機構１０２は、独立したシリコン基板又は２つのシリコン基板１０３，１０４の一方に成長されたシリコンのエピタキシャル層のいずれかから形成されてよく、該シリコン基板１０３，１０４は、各々カバー１０５，１０６を形成し、例えば、シリコン基板１０３は、下部カバー１０５を形成する。シリコン機構１０２は、機構１０２の相対的に固定されたシリコンフレーム１０９から１又はそれ以上の湾曲部１０８によって可撓性に懸垂された振り子のような１又はそれ以上のシリコン可動パーツ１０７を含む。シリコン機構１０２は、上部カバー１０６を形成するシリコン基板１０４として示される、２つのシリコン基板１０３，１０４の第２に融解結合される。従来技術において知られたシリコン融解ボンディングジョイントＢは、ＭＥＭＳデバイス１００のカバー１０５，１０６を形成するように、２つのシリコン基板１０３，１０４の一方又は両方と、実質的に平行で離れて対向するシリコン機構１０２の接触表面１１０，１１１との間に形成される。
【００３０】
１又はそれ以上の可動パーツ１０７は、機構１０２に対して面外移動するように、即ち、ページ上で上下するように、任意に構成される。
【００３１】
別の実施形態では、ここで図示したように、１又はそれ以上の可動パーツ７は、機構１０２に対して面内移動するように構成され、即ち、ページを横切って左右か、若しくは、ページの内側外側のいずれかに移動するように構成される。従って、シリコン融解ボンディングされるべきシリコン基板１０３，１０４の各々の接触表面１１２，１１３は、従来技術で知られているように、シリコン機構１０２の対向する実質的に平らで鏡面平滑接触表面１１０，１１１とシリコン融解ボンディングするのに適切な、数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げにまで実質的に平らで高い機械研磨がなされる。本発明によれば、各々の基板表面１１２，１１３は、１又はそれ以上の可動パーツ１０７に対応する１又はそれ以上の選択された表面領域１１４，１１５を選択的に粗くする。１又はそれ以上の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、ＭＥＭＳデバイス１００の作動中に、可動パーツ１０７の移動及びアセンブリ・トレランスに適応させるために、各々の基板表面１１２，１１３の十分な量を含む。本発明の選択された粗くされた用面領域１１４，１１５は、シリコン融解ボンディング制限する他の周知の要因を克服するために、シリコン融解ボンディングの周知の制限要因を使用する。デバイス１００が、さもなければ従来のシリコン融解ボンディング技術を使用して組み立てられたとき、表面粗さは、各々の基板１０３，１０４の対向する鏡面平滑表面１１２，１１３の一方又は他の一方とボンディングする鏡面平滑可動パーツ１０７の傾向を克服するために、選択された領域１１４，１１５に使用される。選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５の表面粗さは、在来のシリコン融解ボンディング技術の技術水準における有効なシリコン融解ボンディングを許容する数オングストロームの最大表面粗さを超えている。例えば、選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５における表面粗さは、従来技術において直接ウェハ融解ボンディングに関して一般的な要求として知られている１．０ナノメータよりも著しく小さく、数オングストロームのＲＭＳ粗さを超えている。融解ボンディングは、それにより、選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５において妨げられる。本発明の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、かくして、従来技術に開示されたような２つ又はそれ以上の異なるシリコンウェハと一緒にボンディングすることにより、ＭＥＭＳデバイスを製造するために、在来の賢明且つ技術水準のシリコン融解ボンディングによって教示された数オングストロームの鏡面平滑仕上げの使用を迂回する。その結果、デバイス１００の組立中に、本発明の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、機構可動パーツ１０７と、各々の基板１０３，１０４の対向する鏡面平滑表面１１２，１１３の一方又は他方との間に、シリコン融解ボンディングジョイントＦの形成を妨げる。
【００３２】
図４は、ＭＥＭＳデバイス１００として例示された本発明の装置の他の簡略化した例示であり、カバー１０５，１０６を形成する２つのシリコン基板１０３，１０４の一方又は両方が、基板１０３，１０４の各々の表面１１２，１１３内に設けられた各々の凹部１１６，１１７を形成する。凹部１１６，１１７は、機構１０２の相対的に固定されたシリコンフレーム１０９部分に対して面内または面外のいずれかで可動するように、即ち、ページにわたって上下するように、可撓性に懸垂された振り子又は他の可動パーツ１０７のための隙間を提供するように位置決めされる。凹部１１６，１１７は、用途の関数として深さＤまで形成される。ＭＥＭＳデバイスの製造中に、深さＤは、１又はそれ以上の機構可動パーツ１０７の面外移動のために少なくとも最小の隙間を提供するための数ミクロンと同じくらい小さい数ミクロンである。
【００３３】
デバイス１００が、さもなければ在来のシリコン融解ボンディング技術を使用して組立てられるとき、表面粗さは、各々のフロアー表面１１８，１１９の一方又は他方とボンディングする鏡面平滑可動パーツ１０７の傾向を克服するために、凹部１１６，１１７の各々のフロアー表面１１８，１１９の選択された領域１１４，１１５が使用される。従来技術で知られ実行されていた（図１及び２に示したような）各々のフロアー表面１６，１７の鏡面平滑仕上げとは対照的に、各々のフロアー表面１１８，１１９の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５における表面粗さは、在来の技術水準のシリコン融解ボンディング技術による効果的なシリコン融解ボンディングを許容する数オングストロームの最大表面粗さを超えるものである。それにより、融解ボンディングは、選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５で妨げられる。
【００３４】
図５は、凹部１１６，１１７の各々のフロアー表面１１８，１１９の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５が、可動パーツ１０７の表面１２０，１２１のいずれかの鏡面平滑仕上げと融解ボンディングすることを妨げることを図示する。シリコン融解ボンディングオペレーション中に、可動パーツ１０７が垂れ又は撓んだとしても、本発明の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、効果的な融解ボンディングに十分な接触が生じるのを防ぐ。シリコン融解ボンディングオペレーション中にフロアー表面１６，１７の一方と接触するように可動パーツ７が垂れ又は撓み、シリコン融解ボンディングジョイントＦが妨げられたとき、かくして、選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、障害となる傾向のある従来技術によって教示されたような（図１及び２に示したような）凹部１４，１５のフロアー表面１６，１７の鏡面平滑仕上げと対照的である。
【００３５】
図６乃至９は、作動中、機構１０２の相対的に固定されたフレーム１０９部分に対して面内又は面外のいずれかで移動する可動振り子又は他の可動パーツ１０７を利用する、本発明のＭＥＭＳデバイス１００に関する本発明の実施を図示する。
【００３６】
図６は、従来技術で知られているように、シリコン融解ボンディングに関して適当な数オングストロームの鏡面平滑仕上げに平坦且つ高度に機械で研磨された接触表面１１２を備えた一方のシリコンカバー基板１０３を図示する。研磨された接触表面１１２は、可動パーツ１０７のそれぞれの位置に対応する犠牲薄膜層１２２の１又はそれ以上の部分１２６を露出するポジ又はネガのフォトレジストマスク１２４でパターニングされた、シリコン酸化物又は窒化物のような、犠牲薄膜１２２の層で形成される。
【００３７】
図７は、選択された領域１１４に基板表面１１２の選択された粗さを図示する。（点線で示された）フォトレジストマスク１２４は、除去される。可動パーツ１０７の位置に対応する犠牲薄膜層１２２の１又はそれ以上の部分１２６は、基板表面１１２まで下げるように選択的に除去される。基板表面１１２の鏡面平滑仕上げは、犠牲薄膜層１２２の選択的に除去された部分１２６によって露出された領域に、選択的に粗くされた表面１１４が形成されるようにウェット又はドライエッチングされる。限定はしないが例示として、基板表面１１２は、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）又はディープリアクティブイオンエッチング（ＤＲＩＥ）によって選択された領域１１４で選択的に粗くされる。ＲＩＥとＤＲＩＥの両方は、正確なエッチングの制御を許容する技術水準の製造方法を利用した、遅いよりも早く、良好に制御されたＫＯＨエッチングプロセスのプラズマエッチング技術である。ＲＩＥ及びＤＲＩＥの両方は、より小さな正確な深さ制御を許容する。ＲＩＥ及びＤＲＩＥは、少なくとも数オングストローム、及び、数百オングストロームと同じくらい大きなレンジである、エッチングされた表面１１４を仕上げると信じられる。かくして、ＲＩＥ及びＤＲＩＥはまた、有効なシリコン融解ボンディングを許容する数オングストロームの最大表面粗さよりも少なくとも粗いエッチングされた表面１１４を仕上げる。それにより、融解ボンディングは、選択的に粗くされた表面領域１１４で妨げられる。
【００３８】
１又はそれ以上の可動パーツ１０７が、機構１０２の相対的に固定されたフレーム１０９部分に関して面内または面外で運動するように構成されたかどうかに関係なく、ＭＥＭＳデバイス１００の作動中に、各々のカバー１０５，１０６を形成する基板１０３，１０４は、過度の面外運動から可動パーツ１０７を制約され、一方、シリコン基板１０３，１０４と機構１０２とのシリコン融解ボンディング中に、シリコン基板１０３，１０４の選択的に粗くされた表面１１４及び１１５は、可動パーツ１０７の故意でない融解ボンディングを妨げる。
【００３９】
図８は、ＭＥＭＳデバイス１００の作動中に、可動パーツ１０７の制限された面外運動を適合させるシリコン基板１０３，１０４における凹部１１６、１１７の形成を図示する。シリコン基板１０３，１０４の粗くされた表面１１４及び１１５を形成するＲＩＥ、ＤＲＩＥ又は他のエッチングプロセスは、ＭＥＭＳデバイス１００の用途に関して適当な深さＤまで、凹部１１６、１１７をエッチングするために広げられる。凹部１１６、１１７を形成するＲＩＥ，ＤＲＩＥ又は他のエッチングプロセスは、深さＤのより少ない正確な制御を提供する。しかしながら、本発明によれば、シリコン基板１０３，１０４とシリコン機構１０２との融解ボンディング中に、ＲＩＥ，ＤＲＩＥ又他のエッチングプロセスは、可動パーツ１０７の意図的でない融解ボンディングを防止する、本発明の粗くされた表面１１４及び１１５を備えた、凹部１１６，１１７の各々のフロアー表面１１８，１１９を形成する。
【００４０】
図９は、各々のシリコン基板１０３，１０４の各々の表面１１２，１１３で、数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げを回復する在来のエッチング技術を使用した犠牲薄膜１２２（点線で図示）の残りの部分の除去を図示する。
【００４１】
本発明のある実施形態では、表面１１２，１１３は、異方性エッチングに関して水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような適当なエッチャントで、異方性又は等方性エッチングをすることにより回復される。従来技術で周知であり、ここでも議論したように、ＫＯＨにおけるウェットエッチングは、遅くて良好に制御されたプロセスであり、その結果、基板表面１１２，１１３に数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げが生じる。かくして、回復された基板表面１１２，１１３は、シリコン機構１０２と有効な融解ボンディングのために十分平滑である。
【００４２】
図１０は、本発明のＭＥＭＳデバイス１００の更に別の実施形態を図示し、シリコン機構１０２の１又はそれ以上の可動パーツ１０７が、本発明の粗くされた表面１１４及び１１５で形成される。一方では、数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げは、各々シリコン基板１０３，１０４の各々の表面１１２，１１３を実質的に全体的に、無傷で残す。むしろ、シリコン可動パーツ１０７の対向する表面１２０，１２１は、本発明の粗くされた表面１１４及び１１５を形成する、ＲＩＥ，ＤＲＩＥ又は他のエッチングプロセスを使用してエッチングされる。しかしながら、シリコン機構１０２の固定フレーム１０９部分の対向する表面１１０，１１１は、ＭＥＭＳデバイス１００のカバー１０５，１０６を形成する各々のシリコン基板１０３，１０４の各々の表面１１２，１１３と、従来技術で知られたようなシリコン融解ボンディング・ジョイントＢの有効な形成のために数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げを残す。
【００４３】
ここで例示されたように、各々のシリコン基板１０３，１０４は、シリコン機構１０２に関して面外で運動するように、可動パーツ１０７のための隙間を提供する凹部１１６，１１７が形成される。各々の凹部フロアー表面１１８，１１９は、エッチング深さＤの正確な制御を許容する、ＫＯＨのような適当なエッチャントを使用して形成される。各々の凹部フロアー表面１１８，１１９は、かくして、従来技術で商業的に実施され知られているような鏡面平滑仕上げで形成される。
【００４４】
シリコン融解ボンディングオペレーション中に、可動パーツ１０７が垂れ又は撓んだとしても、シリコン可動パーツ１０７の対向する表面１２０，１２１に形成された本発明の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、鏡面仕上げ凹部フロアー表面１１８，１１９で生じる有効な融解ボンディングのために十分な接触を防止する。シリコン融解ボンディングオペレーション中であり、シリコン融解ボンディング・ジョイントＦが防止されている間、シリコン可動パーツ１０７の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、かくして対照をなす。デバイス１００が、従来技術によって教示されたような在来の技術水準のシリコン融解ボンディング技術によって組み立てられたとき、本発明の選択的に粗くされた表面領域１１４，１１５は、各々のフロアーシリコン表面１１８，１１９の一方又は他方とボンディングするように、シリコン可動パーツ１０７が垂れ又は撓む傾向を克服する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術の一般的なシリコンＭＥＭＳデバイスの簡略化した図である。
【図２】対向するカバーの隙間に押し下げた、シリコン機構構造体の可動パーツを備えた、図１に図示した従来技術のシリコンＭＥＭＳデバイスを図示した簡略化した図である。
【図３】融解ボンディングを妨げる本発明の選択的に粗くされた表面領域を備えたシリコンＭＥＭＳデバイスとして実施される本発明の装置を簡略化した図である。
【図４】本発明の選択的に粗くされた表面領域を備えたシリコンＭＥＭＳデバイスとして実施される本発明の装置であり、可動パーツが、シリコン機構構造体に対して面内又は面外のいずれかで運動するように構成された本発明の装置を簡略化した図である。
【図５】本発明の選択的に粗くされた表面領域を備えたシリコンＭＥＭＳデバイスとして実施される本発明の装置であり、ＭＥＭＳデバイスのシリコンボンディング中に、可動パーツが、一方のカバー構造体に対して垂れ又は撓むのを図示した図である。
【図６】シリコン機構構造体に対して面内又は面外のいずれかで運動するように構成されたシリコン振り子又は他の可動パーツを使用した、本発明のシリコンＭＥＭＳデバイスに関して本発明の選択的に粗くされた表面領域を実装する過程における、シリコン融解ボンディングに関して適当な平らで高度に研磨された接触表面を備えたシリコン基板を図示する、
【図７】シリコン機構構造体に対して面内又は面外のいずれかで運動するように構成されたシリコン振り子又は他の可動パーツを使用した、本発明のシリコンＭＥＭＳデバイスに関して本発明の選択的に粗くされた表面領域を実装する過程において、本発明のある実施形態による、基板の選択された領域においてシリコン基板表面を選択的に粗くすることを図示する。
【図８】シリコン機構構造体に対して面内又は面外のいずれかで運動するように構成されたシリコン振り子又は他の可動パーツを使用した、本発明のシリコンＭＥＭＳデバイスに関して本発明の選択的に粗くされた表面領域を実装する過程において、ＭＥＭＳデバイスの作動中に、可動パーツの面内又は面外のいずれかの運動に適合するシリコン基板の凹部を形成することを図示する。
【図９】シリコン機構構造体に対して面内又は面外のいずれかで運動するように構成されたシリコン振り子又は他の可動パーツを使用した、本発明のシリコンＭＥＭＳデバイスに関して本発明の選択的に粗くされた表面領域を実装する過程において、各々のシリコン基板の表面に数オングストロームだけの鏡面平滑仕上げを回復させることを図示する。
【図１０】本発明のＭＥＭＳデバイスの他の実施形態において、シリコン機構構造体の１又はそれ以上の可動パーツが、本発明の粗くされた表面を備えて形成されることを図示する。
【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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【外国語明細書】
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