(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ装置の製造工程をより単純化し、製造コストを低減する。【解決手段】ＭＥＭＳパッケージ１は、基板３とカバープレート２から構成される。ＭＥＭＳ構造３２は、基板の表面３１上に作成される。カバープレート２を結合リング４によって基板３に結合することができる。カバープレート２、結合リング４及び基板３は、内部空洞１１を画定することができる。カバープレート２，基板３、及び結合リング４内の割れ目４２は、充填用ポート１１１を画定することができる。【選択図】図２
2005034987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ構造（３２）が基板（３）の表面（３１）に作成された基板（３）と、
前記基板（３）の前記表面（３１）に結合リング（４）によって結合されたカバー板（２）と、
前記基板（３）、前記カバー板（２）、および前記結合リング（４）によって画定された内部空洞（１１）と、
前記基板（３）、前記カバー板（２）、および前記結合リング（４）の割れ目（４２）によって画定された注入口（１１１）
とを備える、ＭＥＭＳパッケージ。
【請求項２】
前記内部空洞（１１）内に封止された流体（６）をさらに含む、請求項１に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項３】
前記注入口（１１１）内に配置されたシール（４５）をさらに備える、請求項２に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項４】
基板であって、該基板の表面の複数の各チップ位置に作成された複数のＭＥＭＳ構造を有することからなる、基板と、
前記基板の表面に、複数の結合リングによって結合されたカバー板と、
それぞれのチップ位置に関連付けられた複数の内部空洞であって、各々が、前記基板と、前記カバー板と、前記複数の結合リングのうちの１つとによって画定されることからなる、複数の内部空洞と、
複数の注入口であって、各々が、前記基板と、前記カバー板と、前記複数の結合リングのうちの１つの割れ目とによって画定されることからなる、複数の注入口
とを備える、ＭＥＭＳアセンブリ。
【請求項５】
流体ＭＥＭＳパッケージ（１）を製造する方法であって、
ＭＥＭＳアセンブリ（１００）に、基板（３００）上の複数の各チップ位置（３５）において複数の内部空洞（１１）を提供するステップであって、各内部空洞（１１）は、カバー板（２、２００）と、基板（３００）と、結合リング（４）とによって画定され、かつ、前記カバー板（２、２００）と、基板（３００）と、結合リング（４）の割れ目（４２）とによって画定された注入口（１１１）に関連付けられることからなる、ステップと、
前記内部空洞（１１）に流体（６）を充填するステップと、
前記内部空洞（１１）内の前記流体（６）を封止するステップと、
前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップ
とを含む、方法。
【請求項６】
内部空洞（１１）に流体（６）を充填する前記ステップが、前記内部空洞（１１）内を真空にし、前記注入口（１１１）に前記内部空洞（１１）を満たすのに十分な量の流体（６）を提供し、前記流体（６）に圧力をかけて前記流体６を前記空胴（１１１）に充填するステップを含むことからなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
内部空洞（１１）に流体（６）を充填する前記ステップが、前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップの前に実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
流体ＭＥＭＳパッケージを製造する方法であって、
複数の開口（２２）を備えたカバー板（２００）を、割れ目（４２）を有する複数の結合リング（４）によって基板（３００）に取り付けて、前記カバー板（２００）と、前記基板（３００）と、前記結合リング（４）とが、複数の各内部空洞（１１）を画定し、前記カバー板（２００）と、前記基板（３００）と、前記割れ目（４２）とが、複数の各注入口（１１１）を画定するようにするステップと、
前記内部空洞（１１）に流体（６）を充填するステップと、
前記内部空洞（１１）内の前記流体（６）を封止するステップと、
前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップ
とを含む、方法。
【請求項９】
流体ＭＥＭＳパッケージを充填する方法であって、
前記ＭＥＭＳパッケージ（１）に、内部空洞（１１）と注入口（１１１）を提供するステップと、
前記内部空洞を真空にするステップと、
前記注入口（１１１）の入口に、少なくとも前記内部空洞を満たすのに十分な量の流体を提供するステップと、
前記流体（６）に圧力を加えて前記流体（６）を前記内部空洞（１１）に充填するステップ
を含む、方法。
【請求項１０】
基板（３）であって、ＭＥＭＳミラー・アレイ（３２）が該基板（３）の表面（３１）に作成されることからなる、基板と、
結合リング（４）によって前記基板（３）の前記表面（３１）に結合されたカバー板（２）と、
前記基板（３）と、前記カバー板（２）と、前記結合リング（４）とによって画定された内部空洞（１１）と、
前記基板（３）と、前記カバー板（２）と、前記結合リング（４）の割れ目（４２）とによって画定された注入口（１１１）
とを備える、空間光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）の構造、及びＭＥＭＳパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの流体微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：micro-electro-mechanical systems）の応用例は、ＭＥＭＳパッケージの気密封止された内部空洞内に流体を含む。そのような密閉ＭＥＭＳパッケージは、硬くかつ／またはもろい材料を含むことがある。ＭＥＭＳパッケージに気密封止された流体の体積膨張率は、温度が上昇したとき、例えばパッケージ材料の線膨張率に基づいてパッケージの内部空洞の膨張率の２０〜１００倍にもなることがある。また、流体は、非圧縮性であったり圧縮度がきわめて小さかったりすることがある。その結果、熱暴走によって、内部空洞内の流体圧力が増大し、パッケージ材料の流体漏れおよび／または破損が生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の１つの目的は、ＭＥＭＳシステムの製造工程をより単純化し、その製造コストを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＭＥＭＳパッケージの例示的な実施形態は、基板とカバー板を含む。基板上にＭＥＭＳ構造が作成される。カバー板は、結合リングによって基板に結合されることができる。カバー板、結合リング、および基板が、内部空洞を画定することができる。カバー板と、基板、および結合リングの割れ目が、注入口を画定することができる。
【０００５】
本発明の以上その他の特徴および利点は、添付図面に示したような例示的な実施形態の以下の詳細な説明から、当業者によって容易に理解されるであろう。
【実施例】
【０００６】
以下の詳細な説明および図面のいくつかの図において、同じ要素は同じ参照番号によって示される。
【０００７】
図１〜４は、流体ＭＥＭＳ装置として使用するのに適したＭＥＭＳパッケージ・アセンブリの例示的な実施形態を示す。ＭＥＭＳアセンブリまたはパッケージ１は、カバー板２、基板３、および結合リング４を含む。カバー板２の主面２１（図３）は、結合リング４によって基板の主面３１に取り付けられている。カバー板２は、光窓または開口でもよく、シリコン、ガラス、プラスチック、Ｋｏｖａｒ（登録商標）などの金属または金属合金、その他の適切な材料から構成することができる。基板３は、シリコン基板でよく、主面３１上に作成されたＭＥＭＳ構造３２を有することができる。結合リング４は、無機質の結合リングでよい。カバー板は、基板よりも小さくすることができ、基板上のカバー板で覆われていない露出部分３３を画定することができる。基板上の露出部分３３に、ＭＥＭＳに電気接続を行うための電気ボンディング・パッド３４を配置することができる。
【０００８】
露出部分３３は、例えばカバー板内のスロットや穴などの開口部２２内に画定されてもよく、あるいはさらに後で説明するように例えばウェーハスケールアセンブリ（図１と図４）から分離後にカバー板内に残る場合がある部分的なスロットまたは穴内に画定されてもよい。ボンディングパッド３４は、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）５（図３）に電気的に接続されることができる。代替として、露出部分は、基板の露出部分がカバー板（図２と図３）の縁よりも外に出るような基板よりも小さいカバー板によって画定されてもよい。
【０００９】
図３に示した例示的な実施形態において、基板３の主面３１、カバー板２の主面２１、および結合リング４が、内部空洞１１を画定する。内部空洞１１の高さ４１は、約３〜１０ミクロンとすることができる。結合リング４の２つの端部４３、４４（図２）間の割れ目４２は、内部空洞１１への注入口１１１と注入経路１１２を画定する。結合リングは、例えば、ガラス・フリット、接着材、共晶はんだ、はんだマスク材料、陽極結合、共有結合、レーザ溶接、ゾルゲル材料、または基板とカバー板間の結合に適した他の材料を含むことができる。共晶はんだは、例えば、ＡｕＳｎ共晶はんだを含むことができる。
【００１０】
例示的な流体ＭＥＭＳ装置は、様々な技術を使用して組み立てることができる。１つの例示的なプロセスにおいて、カバー板が結合リングによって基板に取り付けられて、内部空洞が画定される。基板とカバー板のサイズは、基板の露出領域内のボンド・パッドへのアクセスを可能にするように選択することができる。例えば、カバー板は、カバー板を取り付けた後で基板の主面の露出部分を画定する基板よりも小さくすることができる。図２に示した例示的な実施形態は、この方法を使用して組み立てることができる。この方法は、個々のカバー板をピックアップして基板に個々に取り付ける「ピック・アンド・プレイス（pick-and-place）」法の例示的な実施形態である。
【００１１】
図５に示した代替のピック・アンド・プレイスの実施形態において、複数のカバー板２を、基板上の複数のチップ（またはダイ）位置３５に複数のＭＥＭＳ構造３２と共に基板３００に取り付けて、ＭＥＭＳアセンブリ１００を形成することができる。基板３００は、基板の表面に複数のＭＥＭＳ構造が作成されたシリコン・ウェーハでよい。各ＭＥＭＳ構造は、チップ位置（またはダイ位置）に配置されてもよい。各チップ位置は、ウェーハから分離されたときに個々のＭＥＭＳチップを形成するように適応される。図５において、チップ位置３５は、ウェーハ上の格子線によって画定された矩形で示されている。
【００１２】
各カバー板２は、チップ位置３５の結合リング４によってウェーハ３００に取り付けられている。ウェーハ３００、カバー板２、および結合リング４が、複数の内部空洞を画定する。ＭＥＭＳ装置構造に電気接続を行うためにボンド・パッド３４が設けられる。個々のＭＥＭＳ装置（またはＭＥＭＳデバイス。以下同じ）またはチップは、カバー板を取り付けた後でウェーハから分離されてもよい。ウェーハ・レベルでカバー板を取り付けることにより、その後の製造、組み立て、または取り扱いの間に、基板上のＭＥＭＳ構造に対する保護をもたらすことができる。後で考察するように、分離前に、ウェーハ・レベルで個々のＭＥＭＳ装置に流体を充填することができる。図２または図３に示した例示的な実施形態は、この方法を使用して組み立てることができる。
【００１３】
図６Ａ〜図６Ｃに示した代替の「ウェーハスケール」の実施形態において、例えばスロットおよび／または穴から構成することができる複数の開口２２（図６Ａ）を備えたカバー板２００を、複数のＭＥＭＳ構造３２とボンド・パッド３４（図６Ｂ）と共に基板またはウェーハ３００に取り付けて、ＭＥＭＳアセンブリ１００（図６Ｃ）を形成することができる。カバー板２００は、複数の結合リング４によってウェーハ３００に取り付けられてもよい。カバー板、ウェーハ、および結合リングが、複数の内部空洞１１を画定することができる。複数の内部空洞は、複数のチップ位置３５に対応することができる。ウェーハ・レベルアセンブリ１００から、複数の個別のＭＥＭＳ装置またはチップを分離することができる。例えば、図１または図４に示した例示的な実施形態は、この方法を使用して組み立てることができる。図６Ａ〜図６Ｃに示した実施形態の基板は、ウェーハとして示されているが、この方法を、基板の表面上の複数のチップ位置３５に複数のＭＥＭＳ構造が作成された任意の基板に使用できることが理解される。また、複数の結合リング４が、画定された内部空洞の数よりも少ない結合リング材料の隣接セグメントから構成されうることが理解される。例えば、単一の隣接した結合リング材料が、複数の結合リングを画定することができる。
【００１４】
開口２２は、後で考察するような充填と封止を行うための注入口１１１へのアクセスおよび／または電気接続を行うためのボンド・パッド３４へのアクセスを提供することができる。カバー板がウェーハに取り付けられたとき、アクセス口が、基板またはウェーハの主面上の露出部分を画定する。図６Ａ〜図６Ｃの例示的な実施形態において、穴の形状をなす１組の開口２２ａが、注入口１１１に隣接する第１組の露出部分３３ａを画定する。スロットの形状をなす第２組の開口２２ｂが、第２組の露出部分３３ｂを画定する。露出部分３３ｂの上にボンド・パッド３４が配置される。
【００１５】
注入口にある露出部分３３ａは、注入口から内部空洞を充填するためのアクセスを提供することができ、内部空洞の充填に使用するために提供される流体を受け取るように適応されたプラットホームを提供することができ、内部空洞を充填した後で注入口にシールを配置するためのプラットホームを提供することができる。また、他の例示的な実施形態における注入口に隣接する露出部分３３は、内部空洞の充填に使用される流体を提供するためのプラットホームを提供することができ、内部空洞を充填した後で注入口にシールを配置するためのプラットホームを提供することができる。ボンド・パッド３４が配置される露出部分３３ｂは、アセンブリ１００から分離した後で個々のＭＥＭＳ装置またはチップに電気接続を行うボンド・パッドへのアクセスを提供する。また、他の例示的な実施形態における露出部分３３は、ＭＥＭＳ装置への電気接続を行うためにボンド・パッドへのアクセスを提供することができる。
【００１６】
図６Ａ〜図６Ｃに示した例示的な実施形態において、開口２２ａは、注入口だけに露出部分３３ａを画定し、それぞれが１つの注入口に１つの露出部分を画定する。開口２２ｂは、ボンド・パッドが配置された場所だけに露出部分３４ｂを画定する。複数の注入口に対する露出部分を画定するように開口を配置することができ、また開口を、注入口に隣接する露出部分を画定するように配置することができ、その上にボンド・パッドが配置されることが理解される。いくつかの開口が、そのような二重目的の露出部分を画定する場合、そのような二重目的の露出部分は、流体口に隣接する露出部分を画定する１組の開口のメンバー（要素）、及び、ボンド・パッドが配置される露出部分を画定する１組の開口のメンバー（要素）とすることができる。
【００１７】
ＭＥＭＳ装置１の例示的な実施形態において、内部空洞１１に流体６を充填することが望ましい場合がある。そのような流体ＭＥＭＳ装置の応用例には、マイクロミラーアレイ、マイクロモータ、マイクロスイッチ、加速度計が含まれるが、これらに限定されない。これらの応用例で使用される流体は、１，１，ジフェニルエチレンなどの芳香族溶剤、３−クロロピロピルトリエトキシシラン（3-chloropropyltriethoxysilane）などのオルガノシラン（organosilianes）、Ｇａｌｄｅｎ  ＨＴ−１００（登録商標）などのペルフルオロエーテル（perfluoroethers）、シリコンとポリメチルフェニルシロキサン（polymethylphenylsiloxane）などのシラン、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane）、水、水と水溶性有機物の混合物、水に溶かされたイオン材料、着色流体、コロイド懸濁液を含むことができる。
【００１８】
流体は、図７と図８に示した方法によって内部空洞に導入することができる。内部空洞内には、低圧真空環境が提供される。内部空洞内の真空は、例えば、ＭＥＭＳアセンブリをチャンバに入れ、チャンバから空気を排気して真空を作り出すことによって達成することができるＭＥＭＳアセンブリ１を取り巻く真空の環境７を提供することによって実現することができる。ＭＥＭＳアセンブリを取り巻く低圧または真空環境７により、内部空洞内にある空気が注入口１１１を通って内部空洞から排出され、これによって、内部空洞に真空が実現される。代替として、低圧または真空環境は、低圧または真空環境内でアセンブリを組み立てることによって実現することができる。
【００１９】
内部空洞が真空にされるとき、内部空洞を充填するのに少なくとも十分な量の流体を導入口１１１に提供することができる。図９ａに示した例示的な実施形態において、ＭＥＭＳアセンブリを流体６に沈めることによって導入口に流体６を提供することができる。図９ｂに示したもう１つの例示的な実施形態において、ａでＭＥＭＳアセンブリを流体６に沈め、ｂで導入口に少なくとも内部空洞を満たすのに十分な量の流体６を残したまま取り出すことができる。図９ｃ示したさらにもう１つの例示的な実施形態において、流体担体６１を使用して、ａで流体に浸け、ｂで移動させ、ｃで注入口に少なくとも所望の量の流体が残ったまま注入口に接触させることによって、注入口に流体６を提供することができる。流体担体は、ピンまたは毛管から構成することができる。複数の流体担体を使用して、複数の注入口に十分な量の流体を同時に提供することができる。
【００２０】
流体口に提供された流体は、ＭＥＭＳアセンブリを取り囲む巻く環境７またはチャンバ内の環境７の圧力の上昇によって、流体が導入口から内部空洞に入るように配置されなければならない。例えば、図７と図８に示した例示的な実施形態では、導入口に提供された流体は、注入口への入口全体にわたっている。流体が注入口に提供されたとき、内部空洞内側の圧力は、最初、ＭＥＭＳアセンブリを取り囲む環境７内の圧力と同じである。ＭＥＭＳアセンブリを取り囲む環境７の圧力が上昇し、露出部分から内部空洞との接触部分まで流体に圧力勾配が生じる。注入口に提供される流体の量が、空胴を満たしかつ充填プロセスの間ずっとシール（封止状態）を提供するのに十分な場合は、流体は内部空洞を満たす。流体のある残りの量が、充填後に注入口に残ることがある。環境の圧力は、例えば大気圧と同じかまたは大気圧よりも高い目標圧力まで上昇する。
【００２１】
圧力上昇率は、環境またはチャンバ内の上昇した圧力と、内部空洞の低い圧力または真空との圧力差によって、流体が結合リング内の割れ目から空洞内に入り、シリコン・ウェーハとカバー板の間の空間を完全に埋めるように選択されなければならない。粘性流体の場合、充填時間は、流体が注入口を通って中に入るのにかかる時間によって決まる場合がある。低粘性流体の場合、充填時間は、十分に真空にし、チャンバおよび／または内部空洞から空気を排気するのにかかる時間によって決まる場合がある。充填プロセスの長さには、流体の粘性、温度、注入口の形状、ギャップの高さ、流体と空洞表面間の表面張力、および／またはＭＥＭＳ形状を含む様々な要因が影響を及ぼしうる。充填プロセスの継続時間は、空洞内への流量を増やすために、大気圧よりも高い圧力を使用することにより短縮することができる。
【００２２】
環境またはチャンバの圧力は、ＭＥＭＳアセンブリが流体中に完全に沈められている間、または空洞を満たすのに十分な量の流体を注入口に残したままＭＥＭＳアセンブリが流体から取り出されたとき、あるいは他の手段によって十分な量の流体が注入口に提供された後で高めることができる。注入口に提供される流体の量は、内部空洞を満たしかつ充填プロセス中に内部空洞内に空気および／または気体が入るのを防ぐのに十分でなければならない。ＭＥＭＳアセンブリが流体に沈められている場合、環境の圧力を高める前に流体の圧力だけで流体がある程度内部空洞内に入ることがある。また、毛管力が、流体を内部空洞に押し込むのに寄与することがある。ウェーハは、例えば溶剤、蒸発またはワイピングを使用する適切な方法により過剰な流体が除去される。
【００２３】
いくつかの代替のオプションの実施形態は、すべての空気が内部空洞から確実に除去されるのを支援するために、例えば二酸化炭素やヘリウムなどのガスを用いたいくつかのパージ・サイクルを含むことができる。内部空洞のパージに使用するのに適したパージ・ガスは、ガス（１つまたは複数のガス）が流体中で高い溶解度を有し、ガスが、流体に関して、及び、内部空洞内にある他の材料に関して不活性であるように選択することができる。適切なガスは、ヘリウムまたは二酸化炭素を含むことができる。パージ・ガスを使用するこれらの実施形態において、流体中で高い溶解度を有するパージ・ガスを使用すると、流体中の残留気泡の形成を減少させるのに役立つ。また、内部空洞を満たすために使用される流体は、充填の前に脱ガス処理されることがある。流体の脱ガス処理により、吸収されたガスが、溶液から出て流体内に泡を凝集させるのを防ぐことができる。
【００２４】
例示的な実施形態において、内部空洞の表面から、水を含む場合がある吸着流体を除去することが望ましいことがある。吸着流体は、排気段階で除去することができる。高い温度を使用して、吸着流体を除去する速さを高めることができる。
【００２５】
代替の例示的な実施形態において、真空を使用せずに、空洞を充填するのに毛管力だけで十分な場合がある。ＭＥＭＳアセンブリは、複数の割れ目、例えば２つの割れ目を有する結合リングを含むことができる。図１０は、基板３、カバー板２、および結合ボンド４を含む流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態を示す。結合リング４は、注入口１１１ａと排出口１１１ｂを画定する２つの割れ目４２ａ、４２ｂを有する。内部空洞を満たすのに十分な量の流体が注入口に提供される。流体は、毛管力によって内部空洞内に引き込まれる。空胴に引き込まれる流体によって押し出された内部空洞からの空気は、排出口１１１ｂから排出される。内部空洞が充填されたとき、注入口と排出口が封止される。代替として、流体ＭＥＭＳアセンブリは、注入口の圧力、排出口の真空、および／または毛管力のうちの１つまたはそれらの組み合わせを使用して充填することができる。
【００２６】
硬化性接着材とすることができるある量の接着材が、割れ目（１つまたは複数）の場所に塗布され、硬化されて、流体の閉じ込めが完了する。適切な接着材は、熱または紫外線で硬化するエポキシなどの有機接着材、はんだ、またはガラスを主成分とする封止材から構成することができる。適切な封止材は、流体に対して化学的に不活性または共存可能であり、他の構成要素と共に使用するのに適合した熱膨張係数を有し、すべての面に対する良好な接着性、高い信頼性、密封性を有することができる。図２と図３に示した例示的な実施形態において、カバー板２、基板３、割れ目を有する結合リング４を備えかつ流体６で満たされたＭＥＭＳアセンブリは、注入口１１１にシール４５を含む。
【００２７】
内部空洞の高さ４１は、内部空洞内に収容された流体の量が十分に小さく、従って、膨張時の体積の変化が、カバー板、基板、結合リング、接着材によるシールのわずかな撓みによって吸収される程十分小さく、それによりカバー板の破損の危険が減少するように選択されることができる。
【００２８】
流体ＭＥＭＳ装置および流体ＭＥＭＳ装置を製造する方法の例示的な実施形態において、ウェーハ上に画定された複数の内部空洞を流体で同時に満たすことができる。１つの例示的な実施形態において、図５に示したように、複数のカバー板を、単一の基板またはウェーハ上の各チップ位置に個々に取り付けることができる。さらに他の例示的な実施形態において、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、単一のカバー板を複数の個別の結合リングによって単一の基板に取り付けて、複数の内部空洞を画定することができる。これらの各実施形態において、複数の内部空洞を同時に充填することができる。ウェーハレベルのアセンブリ１００全体を流体に沈めて、複数の導入口に少なくとも所望の量の流体を提供することができる。例えばピンや毛管などの流体に浸された流体担体を使用して、流体が導入口に提供される場合は、複数のそのようなピンを有するアレイを流体に浸し、注入口に接触させて、複数の各導入口に少量の流体を残すことができる。代替として、小数の流体担体を有するアレイまたは１つの流体担体を有するアレイを流体に浸し、次に、充填する各ＭＥＭＳアセンブリの注入口に流体が提供されるまで、注入口に連続的に接触させることができる。
【００２９】
例示的な実施形態において、ＭＥＭＳアセンブリに充填する方法は、基板またはシリコン・ウェーハに穴を開ける必要がなく、その結果、単純さを向上させ、コストを節約することができる。流体の閉じ込めは、密封材料によって実質的に完全に達成することができ、それにより、内部空洞からの蒸気損失および／または内部空洞への空気の侵入の危険を低減して、信頼性を高めることができる。流体充填プロセスは、ウェーハ・レベルで行うこともできる。多数の装置が一度に充填され、処理量が増大する。
【００３０】
ウェーハ段階でカバー板（１または複数）を取り付けることにより、製造プロセスにおいて、活性なシリコンＭＥＭＳ構造を保護することができる。これは、粒子感度が高いかまたはシリコンが精密構造を含む装置に特に有利なことがある。また、ウェーハ段階でＭＥＭＳ装置パッケージまたはアセンブリを組み立てることにより、ウェーハ・レベルで機能試験を十分に実施可能である。これは、不良部品を製造プロセスの初期の段階で識別することを可能にし、それにより、製造コストがさらに節約される。この開示のＭＥＭＳ装置および方法は、流体相互接続および／または可撓性隔膜の数を減少させるかまたはなくすことができ、その結果、製造工程が少なくなり、製造コストが減少する。
【００３１】
十分に小さな容積を有する内部空洞を提供することによって、流体ＭＥＭＳ装置内の流体の総容積膨張が減少し、それにより、流体の膨張によるＭＥＭＳパッケージの漏れや他の構造的損傷の危険が減少する。流体の熱膨張は、パッケージ材料を破壊させたり破損させたりすることなく、カバー板、基板および結合リングの撓みによって完全に吸収することができる。
【００３２】
以下に本発明の種々の実施態様項を記載する。
１．ＭＥＭＳ構造（３２）が基板（３）の表面（３１）に作成された基板（３）と、
前記基板（３）の前記表面（３１）に結合リング（４）によって結合されたカバー板（２）と、
前記基板（３）、前記カバー板（２）、および前記結合リング（４）によって画定された内部空洞（１１）と、
前記基板（３）、前記カバー板（２）、および前記結合リング（４）の割れ目（４２）によって画定された注入口（１１１）
とを備える、ＭＥＭＳパッケージ。
２．前記内部空洞（１１）内に封止された流体（６）をさらに含む、上項１に記載のＭＥＭＳパッケージ。
３．前記注入口（１１１）内に配置されたシール（４５）をさらに備える、上項２に記載のＭＥＭＳパッケージ。
４．基板であって、該基板の表面の複数の各チップ位置に作成された複数のＭＥＭＳ構造を有することからなる、基板と、
前記基板の表面に、複数の結合リングによって結合されたカバー板と、
それぞれのチップ位置に関連付けられた複数の内部空洞であって、各々が、前記基板と、前記カバー板と、前記複数の結合リングのうちの１つとによって画定されることからなる、複数の内部空洞と、
複数の注入口であって、各々が、前記基板と、前記カバー板と、前記複数の結合リングのうちの１つの割れ目とによって画定されることからなる、複数の注入口
とを備える、ＭＥＭＳアセンブリ。
５．流体ＭＥＭＳパッケージ（１）を製造する方法であって、
ＭＥＭＳアセンブリ（１００）に、基板（３００）上の複数の各チップ位置（３５）において複数の内部空洞（１１）を提供するステップであって、各内部空洞（１１）は、カバー板（２、２００）と、基板（３００）と、結合リング（４）とによって画定され、かつ、前記カバー板（２、２００）と、基板（３００）と、結合リング（４）の割れ目（４２）とによって画定された注入口（１１１）に関連付けられることからなる、ステップと、
前記内部空洞（１１）に流体（６）を充填するステップと、
前記内部空洞（１１）内の前記流体（６）を封止するステップと、
前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップ
とを含む、方法。
６．内部空洞（１１）に流体（６）を充填する前記ステップが、前記内部空洞（１１）内を真空にし、前記注入口（１１１）に前記内部空洞（１１）を満たすのに十分な量の流体（６）を提供し、前記流体（６）に圧力をかけて前記流体６を前記空胴（１１１）に充填するステップを含むことからなる、上項５に記載の方法。
７．内部空洞（１１）に流体（６）を充填する前記ステップが、前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップの前に実行される、上項５または６に記載の方法。
８．流体ＭＥＭＳパッケージを製造する方法であって、
複数の開口（２２）を備えたカバー板（２００）を、割れ目（４２）を有する複数の結合リング（４）によって基板（３００）に取り付けて、前記カバー板（２００）と、前記基板（３００）と、前記結合リング（４）とが、複数の各内部空洞（１１）を画定し、前記カバー板（２００）と、前記基板（３００）と、前記割れ目（４２）とが、複数の各注入口（１１１）を画定するようにするステップと、
前記内部空洞（１１）に流体（６）を充填するステップと、
前記内部空洞（１１）内の前記流体（６）を封止するステップと、
前記基板（３００）から複数のＭＥＭＳパッケージ（１）を分離するステップ
とを含む、方法。
９．流体ＭＥＭＳパッケージを充填する方法であって、
前記ＭＥＭＳパッケージ（１）に、内部空洞（１１）と注入口（１１１）を提供するステップと、
前記内部空洞を真空にするステップと、
前記注入口（１１１）の入口に、少なくとも前記内部空洞を満たすのに十分な量の流体を提供するステップと、
前記流体（６）に圧力を加えて前記流体（６）を前記内部空洞（１１）に充填するステップ
を含む、方法。
１０．基板（３）であって、ＭＥＭＳミラー・アレイ（３２）が該基板（３）の表面（３１）に作成されることからなる、基板と、
結合リング（４）によって前記基板（３）の前記表面（３１）に結合されたカバー板（２）と、
前記基板（３）と、前記カバー板（２）と、前記結合リング（４）とによって画定された内部空洞（１１）と、
前記基板（３）と、前記カバー板（２）と、前記結合リング（４）の割れ目（４２）とによって画定された注入口（１１１）
とを備える、空間光変調器。
【００３３】
以下、概要を述べる。本発明のＭＥＭＳパッケージ１は、基板３とカバープレート２から構成される。ＭＥＭＳ構造３２は、基板の表面３１上に作成される。カバープレート２を結合リング４によって基板３に結合することができる。カバープレート２、結合リング４及び基板３は、内部空洞１１を画定することができる。カバープレート２，基板３、及び結合リング４内の割れ目４２は、充填用ポート１１１を画定することができる。
【００３４】
以上説明した実施形態が、本発明の原理を表すことができる可能な特定の実施形態の単なる例示であることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲および思想から逸脱することなく、以上の原理に従って他の構成を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】「ウェーハスケール」法を使用して組み立てることができるＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】「ピック・アンド・プレイス」法を使用して組み立てることができるＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態を示す図である。
【図３】流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態の断面図である。
【図４】ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態の平面図である。
【図５】例示的な流体ＭＥＭＳアセンブリを製造する例示的なピック・アンド・プレイス法に使用されるウェーハレベルＭＥＭＳアセンブリの平面図である。
【図６】Ａ、Ｂ、及びＣはそれぞれ、流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態を製造する例示的なウェーハスケール法にそれぞれ使用されるカバー板、ウェーハ、およびウェーハレベルＭＥＭＳアセンブリを示す図である。
【図７】Ａ、Ｂ、及びＣは、流体ＭＥＭＳアセンブリを製造する例示的な方法の様々な流体充填段階における流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態の断面図である。
【図８】Ａ、Ｂ、及びＣは、図７のＡ、Ｂ、およびＣに示した流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態の正面図である。
【図９】Ａ、Ｂ、およびＣは、流体ＭＥＭＳ装置を充填する方法の代替の例示的な実施形態を示す図である。
【図１０】注入口と排出口を備えた流体ＭＥＭＳアセンブリの例示的な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
２  カバープレート
３  基板
４  結合リング
６  流体
１１  内部キャビティ
３１  表面
３２  ＭＥＭＳ構造
４２  割れ目
４５  シール
１１１  注入口
【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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