(57)【要約】【課題】半導体ウェハ上のマイクロデバイスの気密封止を提供するための方法、ならびに半導体ウェハ上の気密封止されたマイクロデバイスを提供すること。【解決手段】マイクロデバイスを実装する方法であって、基板上のチャンバ内にマイクロデバイスを封じ込めるステップであって、チャンバは、スペーサ壁および封じ込めカバーによって規定されている、ステップと、封じ込めカバーの一部分およびスペーサ壁の一部分を除去することにより、スペーサ壁の表面を露出させるステップと、スペーサ壁の露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、チャンバ内にマイクロデバイスを気密封止するステップとを包含する、方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロデバイスを実装する方法であって、
基板上のチャンバ内にマイクロデバイスを封じ込めるステップであって、該チャンバは、スペーサ壁および封じ込めカバーによって規定されている、ステップと、
該封じ込めカバーの一部分および該スペーサ壁の一部分を除去することにより、該スペーサ壁の表面を露出させるステップと、
該スペーサ壁の該露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、該チャンバ内に該マイクロデバイスを気密封止するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記スペーサ壁の前記露出された表面は、該基板に対して傾斜させられた表面を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記形成するステップは、前記基板に対して傾斜させられた前記表面上に前記封止材料を堆積するステップを含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記除去するステップは、前記封じ込めカバーおよび前記スペーサの前記一部分を切断するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スペーサ壁は、低ガス放出材料を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スペーサ壁は、エポキシ、ガラス、金属、またはシリコンを含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記封じ込めカバーの少なくとも一部分は、可視光、ＵＶ光、ＩＲ光を透過させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記封じ込めカバーは、前記マイクロデバイスの上方に開口部を有している不透明なアパーチャ層を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記除去するステップの前に、前記封じ込めカバー上に犠牲材料の層を形成するステップと、
該犠牲材料の層および該犠牲材料上の封止材料を除去するステップ
をさらに包含し、
該封止材料の層を形成するステップは、該犠牲材料上および前記スペーサ壁の前記露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、前記チャンバ内に前記マイクロデバイスを気密封止するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板の一部分を切断するステップと、
前記マイクロデバイスを封じ込めている前記チャンバを、前記基板上の隣接するマイクロデバイスを封じ込めている隣接するチャンバから分離するステップと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記スペーサ壁の一部分および前記封じ込めカバーの一部分を除去することにより、前記基板上の電気的接触を露出させるステップ
をさらに包含し、
該電気的接触は、前記マイクロデバイスに電気信号を送信するか、あるいは該マイクロデバイスから電気信号を受信するように構成されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記除去するステップは、前記スペーサ壁の一部分、または該スペーサ壁と前記基板とを結合している接着剤を溶かすステップを含んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
基板上の封じ込められたマイクロデバイスであって、
チャンバ内にある基板上のマイクロデバイスと、
該チャンバを部分的に規定する封じ込めカバーと、
該基板と該封じ込めカバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該マイクロデバイスに隣接する内表面と、該内表面に対向する外表面とを有しており、該外表面は、該基板に対して傾斜させられている、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該外表面上の封止材料であって、該封止材料は、該チャンバを気密封止している、封止材料と
を備える、封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１４】
前記スペーサ壁は、低ガス放出および低透過性の材料を含んでいる、請求項１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１５】
前記スペーサ壁は、エポキシまたはガラスを含んでいる、請求項１４に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１６】
前記封じ込めカバーは、可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を透過させる、請求項１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１７】
前記封じ込めカバー上の不透明なアパーチャ層
をさらに備えており、
該不透明なアパーチャ層は、前記マイクロデバイスより上にある該封じ込めカバーの一部分の上に開口部を含んでいる、請求項１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１８】
前記マイクロデバイスは、傾斜可能なミラーを含んでいる、請求項１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項１９】
前記基板上の電気的接触
をさらに備えており、
該電気的接触は、前記マイクロデバイスに電気信号を送信するか、あるいは該マイクロデバイスから電気信号を受信するように構成されている、請求項１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項２０】
前記電気的接触および前記マイクロデバイスは、前記基板の単一の表面上に配置されている、請求項１９に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【請求項２１】
前記電気的接触は、前記基板の表面上に配置されており、該表面は、前記マイクロデバイスが配置されている該基板の表面と対向している、請求項１９に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデバイスの実装に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロデバイスを製造する際、複数のマイクロデバイスは、通常、半導体ウェハ上に製造される。その後、マイクロデバイスは、実装され、個々のダイに分離される。多くのタイプのマイクロデバイスは、マイクロデバイスに対する損傷を防ぎ、デバイスの長寿命を保証するためには、気密封止された環境に置かれなければならない。したがって、半導体ウェハ上の複数のマイクロデバイスの気密封止を提供するための効率的なプロセスを有することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（概要）
１つの一般的な局面において、本発明は、マイクロデバイスを実装する方法に関する。上記方法は、基板上のチャンバ内にマイクロデバイスを封じ込めるステップであって、上記チャンバは、スペーサ壁および封じ込めカバーによって規定されている、ステップと；封じ込めカバーの一部分およびスペーサ壁の一部分を除去することにより、スペーサ壁の１つ以上の表面を露出させるステップと；スペーサ壁の露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、チャンバ内にマイクロデバイスを気密封止するステップとを含んでいる。
【０００４】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロデバイスを実装する方法に関する。上記方法は、スペーサ壁および封じ込めカバーによって規定されたチャンバ内に基板上の複数のマイクロデバイスを封じ込めるステップと；封じ込めカバーの一部分およびスペーサ壁の一部分を除去することにより、スペーサ壁の表面を露出させるステップと；スペーサ壁の露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、チャンバ内にマイクロデバイスを気密封止するステップとを含んでいる。
【０００５】
別の一般的な局面において、本発明は、基板上の封じ込められたマイクロデバイスに関する。マイクロデバイスは、チャンバ内にある基板上に存在し、封じ込めカバーは、チャンバの一部分を規定している。１つ以上のスペーサ壁が、基板と封じ込めカバーとの間に存在しており、スペーサ壁のうちの少なくとも１つは、マイクロデバイスに隣接する内表面と、内表面に対向する外表面とを有しており、外表面は、基板に対して傾斜させられている。スペーサ壁の外表面上の封止材料が、チャンバを気密封止している。
【０００６】
本明細書に記載されているシステムおよび方法の実装は、以下の１つ以上の特徴を含み得る。スペーサ壁の１つ以上の露出された表面は、基板に対して傾斜させられている表面を含み得る。封じ込められたデバイスを形成するステップは、基板に対して傾斜させられた表面上に封止材料を異方的に堆積させるステップを含み得る。カバーの一部分または壁の一部分を除去するステップは、封じ込めカバーとスペーサ壁の一部分とを切断するステップを含み得る。スペーサ壁は、低ガス放出材料、エポキシ、またはスペーサ粒子を含み得る。封じ込めカバーの少なくとも一部分は、可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を透過させ得る。封じ込めカバーは、不透明なアパーチャ層を含み得、上記不透明なアパーチャ層は、マイクロデバイスの上方に開口部を有している。デバイスを形成する方法は、除去するステップの前に、封じ込めカバー上に犠牲材料の層を形成するステップと、犠牲材料の層と犠牲材料上の封止材料とを除去するステップとを含み得る。封止材料の層を形成するステップは、犠牲材料上およびスペーサ壁の露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、チャンバ内にマイクロデバイスを気密封止するステップを含み得る。上記方法は、基板の一部分を切断するステップと、マイクロデバイスを封じ込めているチャンバを、基板上の隣接するマイクロデバイスを封じ込めている隣接するチャンバから分離するステップとを含み得る。上記方法は、スペーサ壁の一部分および封じ込めカバーの一部分を除去することにより、基板上の電気的接触を露出させるステップを含み得、上記電気的接触は、マイクロデバイスに電気信号を送信するか、あるいはマイクロデバイスから電気信号を受信するように構成されている。上記除去するステップは、スペーサ壁の一部分、またはスペーサ壁と基板とを結合している接着剤を溶かすステップを含み得る。
【０００７】
本明細書に記載されている方法およびデバイスの様々な実装は、以下の利点の１つ以上を含み得る。開示されているシステムおよび方法は、基板上のマイクロデバイスを気密封止するための効率的なアプローチを提供し得るという点。封止材料は、マイクロデバイスを封じ込めているチャンバ上の傾斜させられた表面に異方的に堆積され得、チャンバ内にデバイスを気密封止し得るという点。開示されているシステムおよび方法の別の潜在的な利点は、複数のデバイスが、高スループットで１つ以上のチャンバ内に同時に気密封止され得るという点である。
【０００８】
本発明は、複数の実施形態に関連して、特に示され、記載されているが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸れることなしに、形態および詳細に関する様々な変更が、本明細書になされ得ることを理解し得る。
【０００９】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１０】
（項目１）  
マイクロデバイスを実装する方法であって、
基板上のチャンバ内にマイクロデバイスを封じ込めるステップであって、該チャンバは、スペーサ壁および封じ込めカバーによって規定されている、ステップと、
該封じ込めカバーの一部分および該スペーサ壁の一部分を除去することにより、該スペーサ壁の表面を露出させるステップと、
該スペーサ壁の該露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、該チャンバ内に該マイクロデバイスを気密封止するステップと
を包含する、方法。
【００１１】
（項目２）
上記スペーサ壁の上記露出された表面は、該基板に対して傾斜させられた表面を含んでいる、項目１に記載の方法。
【００１２】
（項目３）
上記形成するステップは、上記基板に対して傾斜させられた上記表面上に上記封止材料を堆積するステップを含んでいる、項目２に記載の方法。
【００１３】
（項目４）
上記除去するステップは、上記封じ込めカバーおよび上記スペーサの上記一部分を切断するステップを含んでいる、項目１に記載の方法。
【００１４】
（項目５）
上記スペーサ壁は、低ガス放出材料を含んでいる、項目１に記載の方法。
【００１５】
（項目６）
上記スペーサ壁は、エポキシ、ガラス、金属、またはシリコンを含んでいる、項目５に記載の方法。
【００１６】
（項目７）
上記封じ込めカバーの少なくとも一部分は、可視光、ＵＶ光、ＩＲ光を透過させる、項目１に記載の方法。
【００１７】
（項目８）
上記封じ込めカバーは、上記マイクロデバイスの上方に開口部を有している不透明なアパーチャ層を含んでいる、項目１に記載の方法。
【００１８】
（項目９）
上記除去するステップの前に、上記封じ込めカバー上に犠牲材料の層を形成するステップと、
該犠牲材料の層および該犠牲材料上の封止材料を除去するステップ
をさらに包含し、
該封止材料の層を形成するステップは、該犠牲材料上および上記スペーサ壁の上記露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、上記チャンバ内に上記マイクロデバイスを気密封止するステップを含んでいる、項目１に記載の方法。
【００１９】
（項目１０）
上記基板の一部分を切断するステップと、
上記マイクロデバイスを封じ込めている上記チャンバを、上記基板上の隣接するマイクロデバイスを封じ込めている隣接するチャンバから分離するステップと
をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００２０】
（項目１１）
上記スペーサ壁の一部分および上記封じ込めカバーの一部分を除去することにより、上記基板上の電気的接触を露出させるステップ
をさらに包含し、
該電気的接触は、上記マイクロデバイスに電気信号を送信するか、あるいは該マイクロデバイスから電気信号を受信するように構成されている、項目１０に記載の方法。
【００２１】
（項目１２）
上記除去するステップは、上記スペーサ壁の一部分、または該スペーサ壁と上記基板とを結合している接着剤を溶かすステップを含んでいる、項目１１に記載の方法。
【００２２】
（項目１３）
基板上の封じ込められたマイクロデバイスであって、
チャンバ内にある基板上のマイクロデバイスと、
該チャンバを部分的に規定する封じ込めカバーと、
該基板と該封じ込めカバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該マイクロデバイスに隣接する内表面と、該内表面に対向する外表面とを有しており、該外表面は、該基板に対して傾斜させられている、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該外表面上の封止材料であって、該封止材料は、該チャンバを気密封止している、封止材料と
を備える、封じ込められたマイクロデバイス。
【００２３】
（項目１４）
上記スペーサ壁は、低ガス放出および低透過性の材料を含んでいる、項目１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２４】
（項目１５）
上記スペーサ壁は、エポキシまたはガラスを含んでいる、項目１４に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２５】
（項目１６）
上記封じ込めカバーは、可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を透過させる、項目１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２６】
（項目１７）
上記封じ込めカバー上の不透明なアパーチャ層
をさらに備えており、
該不透明なアパーチャ層は、上記マイクロデバイスより上にある該封じ込めカバーの一部分の上に開口部を含んでいる、項目１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２７】
（項目１８）
上記マイクロデバイスは、傾斜可能なミラーを含んでいる、項目１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２８】
（項目１９）
上記基板上の電気的接触
をさらに備えており、
該電気的接触は、上記マイクロデバイスに電気信号を送信するか、あるいは該マイクロデバイスから電気信号を受信するように構成されている、項目１３に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００２９】
（項目２０）
上記電気的接触および上記マイクロデバイスは、上記基板の単一の表面上に配置されている、項目１９に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００３０】
（項目２１）
上記電気的接触は、上記基板の表面上に配置されており、該表面は、上記マイクロデバイスが配置されている該基板の表面と対向している、項目１９に記載の封じ込められたマイクロデバイス。
【００３１】
（摘要）
マイクロデバイスを実装する方法は、基板上のチャンバ内にマイクロデバイスを封じ込めることであって、上記チャンバは、スペーサ壁と封じ込めカバーとによって規定されている、ことと、封じ込めカバーの一部分とスペーサ壁の一部分とを除去することにより、スペーサ壁の表面を露出させることと、スペーサ壁の露出された表面上に封止材料の層を形成することにより、チャンバ内にマイクロデバイスを気密封止することとを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（詳細な説明）
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、マイクロデバイス１０３〜１０６は、基板１１０上に形成または搭載されている。例えば、マイクロデバイス１０３〜１０６は、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングにより、基板上に搭載され得る。マイクロデバイス１０３〜１０６は、基板１１０上の電気的接触１５１〜１５４にそれぞれ接続されている。電気的接触１５１〜１５４は、マイクロデバイス１０３〜１０６が外部電気信号を受信すること、あるいは電気信号を出力することを可能にする。電気的接触１５１〜１５４は、容易なアクセスを可能にするために、ファンアウトパターンで分散され得る。マイクロデバイスは、入力信号に応答して、機械的運動、電磁気的信号、音響的信号、または光学的信号を生成し得るマイクロ構造である。マイクロデバイスは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、例えば、傾斜可能なミラー、集積回路、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータ、発光素子、およびその他の同様なデバイスのアレイを含み得る。
【００３３】
不透明なアパーチャ層１３０は、封じ込めカバー１２０の下表面上に形成され得る。封じ込めカバー１２０は、可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を透過させる材料から構成され得る。したがって、封じ込めカバー１２０は、マイクロデバイス１０３〜１０６が封じ込められた後に、マイクロデバイス１０３〜１０６との光学的通信を可能にする。さらに、封じ込めカバー１２０は、液体およびガスを透過させない。アパーチャ層１３０は、光を遮断する材料、例えば、金属材料（例えばクロム）、あるいは光を吸収する材料（例えば酸化クロム）から構成され得る。
【００３４】
アパーチャ層１３０は、開口部１３５を含み得、上記開口部は、マイクロデバイス１０３〜１０６の上に形成された透明な窓を規定する。スペーサ壁１１３、１１４ａ、１１４ｂ、１１５、１１６ａ、および１１６ｂは、アパーチャ層１３０上に形成されている。スペーサ壁は、無機物材料、例えば、ガラス、金属、シリコン、セラミック、またはその他の適切な材料から構成され得る。一部の実施形態において、不透明なアパーチャ層１３０は、封じ込めカバー１２０の上表面上に形成され、その結果、アパーチャ層１３０は、マイクロデバイス１０３〜１０６を封じ込める封じ込めチャンバの外側に配置され得る。
【００３５】
図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、エポキシのような重合体の接着剤１１８が、スペーサ壁１１３〜１１６ｂの下表面に塗布されている。代替的に、重合体の接着剤１１８はまた、基板１１０の上表面上に配置され得る。封じ込めカバー１２０は、基板１１０に対して押圧される。重合体の接着剤１１８は、スペーサ壁１１３〜１１６ｂの下表面と、基板１１０の上表面とを封止する（ステップ２１０）。マイクロデバイス１０３〜１０６はそれぞれ、分離した封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、１２５ｂ、および１２５ｃ内に封じ込められる。電気的接触１５１〜１５４は、分離したチャンバ１４４および１４６に配置されている。一部の実施形態において、各封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、１２５ｂ、または１２５ｃは、１つよりも多くのマイクロデバイスを保持する。一部の実施形態において、重合体の接着剤１１８は、空気および湿気を透過させる。重合体の接着剤１１８は、以下で議論されるように、マイクロデバイスをチャンバ内に気密に封じ込めるためには、適切に封止されていなければならない。
【００３６】
次に、例えばフォトレジストのような犠牲材料１３７が、封じ込めカバー１２０上に形成される（図１Ｄ、ステップ２２０）。犠牲材料１３７は、犠牲材料１３７上に堆積された材料の層（すなわち、封止材料１４０）から除去およびリフトオフされ得るように、選択されている。封止材料１４０は、しばしば不透明であるので、封止材料１４０を除去することにより、マイクロデバイス１２５の上の封じ込めカバー１２０における窓の透明さを維持することができる。これは、光学的な通信および検査のために必要とされる。
【００３７】
封じ込めカバー１２０の一部分ならびにスペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂの一部分は、空間１３８によって分離された封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂを生成するために、除去される（図１Ｅ、ステップ２３０）。空間１３８は、逆台形の形状であり得、上記逆台形は、空間１３８の下にある基板１１０の上表面の一部分を含んでいる。空間１３８に面する表面１３６は、傾斜されている（すなわち、基板１１０に対して直角ではない角度に形成されている）。傾斜された表面１３６は、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの外表面の一部分を形成している。封じ込めカバー１２０およびスペーサ壁１１５は、傾斜された表面１３６を生成するために、基板１１０に対して斜めの角度で切断され得る。切断は、例えばダイヤモンドブレードのような機械的カッターを用いて実行され得、上記機械的カッターは、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの間に空間１３８を規定するような形状であり得る。傾斜された表面１３６はまた、表面１１０に対して斜めの方向に沿って、狭い機械的カッターによって切断され得る。レーザもまた、スペーサ壁１１５、１１６を切断するために用いられ得る。レーザビームは、空間１３８の所望のＶ字型を生成するような輪郭であり得る。切断は、スペーサ壁１１５、１１６を、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、および１１６ａ、１１６ｂに分離する。スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、および１１６ａ、１１６ｂは、異なる封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂを規定しており、上記異なる封じ込めチャンバの各々は、１つ以上のマイクロデバイス１０５を含み得る。切断は、封じ込めカバー１２０、アパーチャ層１３０、およびスペーサ壁１１５、１１６の全体にわたって行われるが、基板１１０の表面において、あるいは基板１１０の表面の直前で停止するように制御されるので、基板または基板における電気回路を切断することは避けられる。実際は、切断動作の後に、一部の残りの重合体の接着剤１１８が、残存し得る。オプションとして、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６、重合体の接着剤１１８、ならびに基板１１０は、残りの重合体の接着剤と切断ステップからのスペーサ壁１１５ａ〜１１６ｂの残屑とを除去するために、反応性イオンエッチングによって掃除される（ステップ２４０）。
【００３８】
次に、傾斜された表面１３６の封止材料１４０の層が、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂ、ならびに封じ込めカバー１２０上の犠牲材料１３７上に形成される（図１Ｆ、ステップ２５０）。封止材料１４０はまた、重合体の接着剤１１８の外表面を封止することにより、重合体の接着剤１１８を介したチャンバ１２５の中へのガスの漏れを防止する。空間１３８の下にある基板１１０上の掃除された表面は、重合体の接着剤材料を含んでいないので、このことは、基板１１０上の封止材料１４０の堆積と、封じ込めチャンバ１２５の厳密な封止とを保証する。封止材料１４０は、液体およびガスを透過させない材料、あるいは液体およびガスに対する非常に低い透過性を有している材料、例えば、金属材料、酸化ケイ素、または窒化ケイ素のようなものである。封止材料１４０は、傾斜された表面１３６上に約２〜１００ミクロンの間の厚さを有し得る。封止材料１４０の層は、マイクロデバイス１０５が封じ込められる封じ込めチャンバ１２５に空気または湿気が入ることを防ぐためのバリアを形成する。言い換えると、封止材料１４０の層は、マイクロデバイス１０５を、封じ込めチャンバ１２５内に気密封止し得る。
【００３９】
傾斜された表面１３６の１つの有利な特徴は、傾斜された表面が、基板１１０の上に配置された材料源からの異方性の材料の堆積を受容し得るという点である。封止材料１４０は、基板１１０より上に配置された材料標的源を用いた物理気相成長（ＰＶＤ）によって、異方的に堆積され得る。傾斜された表面１３６の横方向の拡張は、傾斜された表面１３６が封止材料１４０を受容することを可能にする。傾斜された表面１３６上の堆積の速度は、基板１１０上の傾斜されていない表面ならびに封じ込めカバー１２０上の犠牲材料１３７の傾斜されていない上表面と比較して、傾斜された表面１３６と基板１１０上の上表面との間の角度のコサイン倍だけ低減される。したがって、封止材料１４０の層は、傾斜されていない表面上では、傾斜された表面１３６上でよりも厚い。所望の厚さを有する封止材料１４０の連続層が、全ての傾斜された表面１３６上に形成されることを保証するために、堆積の持続時間が制御され得る。
【００４０】
犠牲材料１３７および犠牲材料１３７上の封止材料１４０は、封じ込めカバー１２０の傾斜されていない上表面から除去される（図１Ｇ、ステップ２６０）。犠牲材料１３７は、ウェットエッチング、ドライプラズマエッチングによって除去され得るか、あるいは犠牲材料がレジストである場合には、レジストを現像することによって、除去され得る。犠牲材料１３７上の封止材料１４０は、除去プロセスにおいて、リフトオフされる。封止材料１４０は、傾斜された表面１３６上に残存し、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂを気密封止する。犠牲材料１３７は、封止材料が所望されていないデバイスのエリア、例えば、適切に機能しているデバイスと封止材料とが相互作用し得る領域から、封止材料１４０を除去するための単純な手段を提供する。犠牲材料１３７の除去は選択的であり得るので、封じ込めカバー１２０は、除去プロセスの間に、損傷または改変されないようにし得る。
【００４１】
次に、基板１１０は、マイクロデバイスを含んだ隣接し合う封じ込めチャンバ（例えば、チャンバ１２５および１２５ａ）の間で、空間１３８における下表面から切断される。基板１１０はまた、電気的接触が配置されているチャンバ（例えば、チャンバ１４６）の下のエリアにおける下表面からも切断される。例えば、切断は、基板１１０における電気回路から離れた電気的接触１５１と電気的接触１５２との間の箇所におけるものであり得る（図１Ｈ、ステップ２７０）。基板１１０は、その後、溶剤がチャンバ１４６に入ることを可能にするために、例えばアセトンのような溶剤に浸され得る。溶剤は、重合体の接着剤１４６ａおよび１４６ｂを溶かすことができるが封止材料１４０を攻撃しないような溶剤が選択される。溶剤は、スペーサ壁の下にある重合体の接着剤１４６ａおよび１４６ｂの内表面と接触する。溶剤は、重合体の接着剤１４６ａおよび１４６ｂが除去されるまで、重合体の接着剤１４６ａおよび１４６ｂをエッチングする（ステップ２８０）。チャンバ１４６における重合体の接着剤の外表面は、封止材料１４０によって保護されている。重合体の接着剤１４６ａおよび１４６ｂ上の封止材料１４０は、リフトオフおよび除去される。電気的接触１５１および１５２の上の封じ込めカバー１２０は、基板１１０から分離し、電気的接触１５１および１５２を露出させる。図１Ｉに示されているように、マイクロデバイス１０５は、分離したダイ上で封入される。露出された電気的接触１５１および１５２は、マイクロデバイス１０５に電気信号を印加するために、あるいはマイクロデバイス１０５から電気信号を受信するために、便利にアクセスされ得る。
【００４２】
封じ込めカバー１２０は液体およびガスを透過させないので、１つ以上の気密封止された封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂが、本明細書に記載されているステップを用いることにより、基板１１０上に形成された。各気密封止された封じ込めチャンバ１２５は、１つ以上のマイクロデバイス１０５を封じ込める。一部の実施形態において、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂは、マイクロデバイス１０５の封じ込めの前に、中身が空にされる。封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの気密封止は、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、１２５ｂ内の安定な環境を維持し、このことは、マイクロデバイス１０５が適切に動作し続けることを助け得る。封じ込めチャンバが真空下にあるデバイスにおいて、封じ込めチャンバの気密封止は、真空状態を維持させる。一部の実施形態においては、環境は、真空環境ではないが、デバイスが動作するように選択されたガスである。
【００４３】
その他の実施形態は、図３Ａ〜図３Ｉと図４のフローチャートとに示されている。図３Ａ〜図３Ｉおよび図４に開示されているプロセスは、図１Ａ〜図１Ｉおよび図２に関連した開示されたプロセスに類似しているが、スペーサ壁１１３〜１１６が有機物材料（例えば、凝固されたエポキシ）から構成されているという一点が異なっている。スペーサ壁１１３〜１１６は、ガスを透過させ、例えばアセトンのような溶剤によって溶かされ得る。スペーサ壁１１３〜１１６と基板１１０とを封止する重合体の接着剤は、スペーサ壁１１３〜１１６の一部分を形成し得る（図３Ｃ、ステップ４１０）。基板１１０の下表面が切断されるとき、切断は、基板を貫通して延び、スペーサ壁１１６ａを露出させる（図３Ｈ、ステップ４７０）。溶剤は、有機物材料から構成されたスペーサ壁１１６ａを溶かし、電気的接触１５１および１５２を露出させ、マイクロデバイス１２５を独立したダイに分離する（図３Ｉ、ステップ４８０）。
【００４４】
図５Ａ〜図５Ｅを参照すると、一部の実施形態において、基板１１０上に形成または搭載されたマイクロデバイス１０５は、スペーサ壁１１５、１１６および封じ込めカバー１２０によって規定された封じ込めチャンバ１２５内に封じ込められる（ステップ６１０）。マイクロデバイス１０５は、基板１１０における電気回路１２７によって、基板１１０の下表面上の電気的接触１２６と電気的に接続されている。電気的接触１２６は、マイクロデバイス１２５が、電気信号によって外部から制御されるか、あるいは電気信号を出力することを可能にする。
【００４５】
封じ込めカバー１２０は、スペーサ壁１１５、１１６の上表面に一体に接続されているか、あるいは上記スペーサ壁の上表面を封止するようにされている。スペーサ壁１１５、１１６は、空気および湿気を透過させる材料（例えば、エポキシ）から構成され得る。一部の実施形態において、スペーサ壁１１５、１１６は、大した量のガスを解放しない低ガス放出（ｌｏｗ  ｏｕｔ−ｇａｓｓｉｎｇ）材料を含んでいる。低ガス放出材料の例は、ガラス、金属、およびセラミックの材料を含む。スペーサ壁１１５、１１６における低ガス放出材料は、ガスが壁１１５、１１６から逃げたり、封じ込めチャンバ１２５に入ったりすることを妨げる。そのようなガスは、例えば、デバイスの表面上にコーティングを形成するか、あるいはデバイス１０５を攻撃することにより、デバイス１０５の機能と相互作用し得る。スペーサ壁１１５、１１６はまた、オプションとして、スペーサ壁１１５、１１６において低ガス放出材料の必要な体積を低減させるスペーサ粒子１１７をも含み得、封じ込めカバー１２０と基板１１０との間の距離を規定する。
【００４６】
封じ込めカバー１２０は、可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を透過させる材料から構成され得る。さらに、封じ込めカバー１２０は、液体を透過させない。一部の実施形態においては、不透明なアパーチャ層１３０が、封じ込めカバー１２０上に形成されている。アパーチャ層１３０は、封じ込めカバー１２０の外部、あるいはデバイス１０５と隣接する封じ込めカバー１２０の側部のうちのいずれか一方に配置され得る。不透明なアパーチャ層１３０は、マイクロデバイス１０５との光学的な通信を可能にするために、マイクロデバイス１０５の上に開口部１３５を含んでいる。すなわち、マイクロデバイス１０５は、開口部１３５を介して光を受信したり、送信したり、あるいは受信および送信の両方をすることができる。不透明なアパーチャ層１３０は、光を遮断することが可能な材料、例えば、金属材料（例えばクロム）から構成され得る。
【００４７】
複数のマイクロデバイス１０５は、基板１１０上に形成され得る。マイクロデバイス１０５は、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂ内に封じ込められ得、スペーサ壁１１５、１１６によって分離されている。一部の実施形態において、各封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂは、１つよりも多くのマイクロデバイス１０５を保持している。封じ込めカバー１２０上のアパーチャ層１３０は、マイクロデバイス１０５の各々の上に開口部を含んでいる。
【００４８】
犠牲材料１３７の層が、封じ込めカバー１２０上に形成される（図５Ｂ、ステップ６２０）。犠牲材料は、その材料の下の層を損傷することなしに選択的に除去され得る材料、例えば、フォトレジストであり得る。フォトレジストは、封じ込めカバー１２０上にスピンコートされ得る。アパーチャ層１３０が封じ込めカバー１２０の一部分をカバーしているとき、犠牲材料１３７は、アパーチャ層１３０と封じ込めカバーにおける任意の開口部１３５との両方をカバーし得る。
【００４９】
空間１３８によって分離された封じ込めチャンバを生成するために、封じ込めカバー１２０の一部分とスペーサ壁１１５、１１６の一部分とが、除去される（図５Ｃ、ステップ６３０）。空間１３８に面する表面１３６は、傾斜されている（例えば、基板１００に対して直角ではない角度に形成されている）。傾斜された表面１３６は、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの外表面の一部分を形成している。封じ込めカバー１２０およびスペーサ壁１１５は、傾斜された表面１３６を生成するために、基板１１０に対して斜めの方向に沿って切断され得る。切断は、例えばダイヤモンドブレードのような機械的カッターを用いて実行され得、上記機械的カッターは、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの間の空間１３８を規定するような形状であり得る。レーザもまた、スペーサ壁１１５、１１６を切断するために用いられ得る。レーザビームは、空間１３８の所望のＶ字型を生成するような輪郭であり得る。切断は、少なくとも基板１１０の上表面まで及び、基板１１０までの途中の部分を切断し得る。切断は、スペーサ壁１１５、１１６を、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂに分離する。スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂは、異なる封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂを規定しており、上記異なる封じ込めチャンバの各々は、１つ以上のマイクロデバイス１０５を含み得る。次に、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂは、切断プロセスからの基板１１０上の残りの重合体の接着剤１１８を掃除するために、反応性イオンエッチングによって掃除される（ステップ６４０）。基板１１０の表面の掃除は、封止材料が基板１１０上に堆積され、なおかつ封止材料がスペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂと基板１１０との間のボンディング界面の端部をカバーすることを保証する。
【００５０】
次に、封止材料１４０が、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂ上の傾斜された表面１３６と、封じ込めカバー１２０上の犠牲材料１３７とに塗布される（図５Ｄ、ステップ６５０）。空間１３８の下の基板１１０上の掃除された表面は、封止材料１４０が基板１１０上に堆積されることを可能にし、封じ込めチャンバ１２５の適切な封止を保証する。封止材料１４０は、液体を透過させない材料、あるいは液体に対する非常に低い透過性を有している材料、例えば、金属材料、酸化ケイ素、または窒化ケイ素のようなものである。封止材料１４０は、傾斜された表面１３６上に約２〜１００ミクロンの間の厚さを有し得る。封止材料１４０の層は、マイクロデバイス１０５が封じ込められる封じ込めチャンバ１２５に空気または湿気が入ることを防ぐためのバリアを形成する。言い換えると、封止材料１４０の層は、マイクロデバイス１０５を、封じ込めチャンバ１２５内に気密封止し得る。
【００５１】
傾斜された表面１３６の１つの有利な特徴は、傾斜された表面が、基板１１０より上の材料源からの異方性の材料の堆積を受容し得るという点である。封止材料１４０は、基板１１０の上に配置された材料標的源を用いた物理気相成長（ＰＶＤ）によって、異方的に堆積され得る。傾斜された表面１３６の横方向の拡張は、傾斜された表面１３６によって封止材料１４０が受容されることを可能にする。傾斜された表面１３６上の堆積の速度は、基板１１０上の堆積されていない表面ならびに封じ込めカバー１２０上の犠牲材料１３７の傾斜されていない上表面と比較して、傾斜された表面１３６と基板１１０の上表面との間の角度のコサイン関数倍だけ低減される。したがって、封止材料１４０の層は、傾斜されていない表面上では、傾斜された表面１３６上でよりも厚い。封止材料１４０の連続層が、全ての傾斜された表面１３６上に形成されることを保証するために、堆積の持続時間が制御され得る。
【００５２】
図５Ｅは、犠牲材料１３７ならびに犠牲材料１３７上の封止材料１４０の一部分が、開口部１３５の周囲の領域から、例えば、封じ込めカバー１２０およびアパーチャ層１３０の傾斜されていない上表面から除去された後の、デバイスを示している（図５Ｅ、ステップ６６０）。犠牲材料は、ウェットエッチング、ドライプラズマエッチングによって除去され得るか、あるいは犠牲材料がレジストである場合には、レジストを現像することによって、除去され得る。封止材料１４０は、傾斜された表面上に残存し、スペーサ壁１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、および１１６ｂを気密封止する。犠牲材料１３７は、封止材料が所望されていないデバイスのエリア、例えば、適切に機能しているデバイスと封止材料とが相互作用し得る領域から、封止材料１４０を除去するための単純な手段を提供する。犠牲材料１３７の除去は選択的であるので、封じ込めカバー１２０は、除去プロセスの間に、損傷または改変されないようにし得る。
【００５３】
封じ込めカバー１２０は液体を透過させないので、１つ以上の気密封止された封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂが、本明細書に記載されているステップを用いることにより、基板１１０上に形成された。各気密封止された封じ込めチャンバ１２５は、１つ以上のマイクロデバイス１０５を封じ込める。一部の実施形態において、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂは、マイクロデバイス１０５の封じ込めの前に、中身を空にされる。封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂの気密封止は、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５ｂ内の安定な環境を維持し、このことは、マイクロデバイス１０５が適切に動作することを助け得る。封じ込めチャンバが真空下にある状況において、封じ込めチャンバの気密封止は、マイクロデバイスに対する真空状態を維持する。一部の実施形態においては、環境は、真空環境ではないが、デバイスが動作するように選択されたガスである。
【００５４】
一旦個々の封じ込めチャンバが形成されると、オプションとして、封じ込めチャンバ１２５、１２５ａ、および１２５の間の基板１１０において、基板１１０の下表面は、封じ込めチャンバを個々のダイに分離するために、切断され得る（ステップ６７０）。切断の位置は、基板１１０の下表面上の電気的接触１２６の間であって、基板１１０の中の電気回路１２７から離れた位置から選択され得る。基板１１０は、ダイを互いのダイから分離するために、切り目を入れられたり、手動で割られたり、ダイシングされたり、ソーイングされたり、あるいはそうでない場合は、切断されたりされ得る。一部の実施形態において、傾斜された表面１３６および空間１３８を形成する切断はまた、分離のために基板１１０に切り目を入れ得る。
【００５５】
開示されたシステムおよび方法は、傾斜された側部を有するスペーサ壁に封止材料を塗布するための技術と互換性があると理解される。封止材料ならびにスペーサ壁に対する材料は、多種多様な低透過性材料から選択され得る。開示されたシステムおよび方法はまた、本明細書の趣旨から逸れることなしに、封じ込めカバーおよびスペーサ壁の、異なる構成および材料選択と適合する。反射防止コーティングが、封じ込めカバーの両方の表面上に形成され得る。開示されたシステムおよび方法と適合するマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、集積回路、空間的光変調器、例えば、傾斜可能なマイクロミラー、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータ、および発光素子のアレイのようなものを含み得る。さらに、基板は、電気信号を提供してマイクロデバイスを制御するために必要な電気回路を含み得る。特に、基板は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスを含み得る。ダイレベルにおける封じ込めが記載されてきたが、本明細書に記載された封じ込めプロセスはまた、封止または実装のためにウェハレベルにおいても適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部分を形成している以下の図面は、詳細な説明と共に、本発明の実施形態を例示しており、本明細書中に記載されている原理、デバイス、および方法を説明する役目を担っている。
【図１Ａ】図１Ａは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｂ】図１Ｂは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｃ】図１Ｃは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｄ】図１Ｄは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｅ】図１Ｅは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｆ】図１Ｆは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｇ】図１Ｇは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｈ】図１Ｈは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図１Ｉ】図１Ｉは、無機物のスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図２】図２は、図１Ａ〜図１Ｉのステップを示すフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｄ】図３Ｄは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｅ】図３Ｅは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｆ】図３Ｆは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｇ】図３Ｇは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｈ】図３Ｈは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図３Ｉ】図３Ｉは、有機物材料から構成されたスペーサ壁を有する封じ込めカバーを用いて基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図４】図４は、図３Ａ〜図３Ｉのステップを示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図５Ｃ】図５Ｃは、基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図５Ｄ】図５Ｄは、基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図５Ｅ】図５Ｅは、基板上のマイクロデバイスを封じ込めるステップを示している。
【図６】図６は、図５Ａ〜図５Ｅのステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１１０  基板
１２０  封じ込めカバー
１３０  アパーチャ層
１３５  開口部
１１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、１１６ｂ  スペーサ壁
１１８  重合体の接着剤
１０３、１０４、１０５、１０６  マイクロデバイス
１５１、１５２、１５３，１５４  電気的接触
１２５、１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ  封じ込めチャンバ
１４０  封止材料
【図１Ａ】
2008119826.tif 000002
【図１Ｂ】
2008119826.tif 000003
【図１Ｃ】
2008119826.tif 000004
【図１Ｄ】
2008119826.tif 000005
【図１Ｅ】
2008119826.tif 000006
【図１Ｆ】
2008119826.tif 000007
【図１Ｇ】
2008119826.tif 000008
【図１Ｈ】
2008119826.tif 000009
【図１Ｉ】
2008119826.tif 000010
【図２】
2008119826.tif 000011
【図３Ａ】
2008119826.tif 000012
【図３Ｂ】
2008119826.tif 000013
【図３Ｃ】
2008119826.tif 000014
【図３Ｄ】
2008119826.tif 000015
【図３Ｅ】
2008119826.tif 000016
【図３Ｆ】
2008119826.tif 000017
【図３Ｇ】
2008119826.tif 000018
【図３Ｈ】
2008119826.tif 000019
【図３Ｉ】
2008119826.tif 000020
【図４】
2008119826.tif 000021
【図５Ａ】
2008119826.tif 000022
【図５Ｂ】
2008119826.tif 000023
【図５Ｃ】
2008119826.tif 000024
【図５Ｄ】
2008119826.tif 000025
【図５Ｅ】
2008119826.tif 000026
【図６】
2008119826.tif 000027