(57)【要約】電子デバイス、特に加速度センサを製造する方法であって、埋込酸化物層（１４）を間に備える第１および第２の半導体層（１２，１６）を有するウェハ（１０）を提供すること、および第１の半導体層（１６）内でウェハ（１０）の一方の面に半導体デバイス（検出回路など）を形成し、かつ第２の半導体層（１２）内でウェハ（１０）の反対の面にマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）を形成することを含む方法。
2006519111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスを製造する方法において、
第１の面と、その反対側の第２の面とを有するウェハであり、少なくとも絶縁材料層を間に備える第１および第２の半導体層を有するウェハを提供し、前記第１の面に、前記第１の半導体層内に画定された半導体要素を備える半導体回路が提供されること、および
所望のパターンに従って、前記ウェハの平面に実質的に垂直に延在するトレンチをエッチングすることによって、かつ選択的に除去された前記絶縁材料層に前記トレンチが延在することで前記可動電極を解放することによって、前記ウェハ内に可動電極および基準電極を備えるマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）を形成すること
を含み、
前記トレンチが前記ウェハの前記第２の面から前記絶縁材料層までエッチングされることにより、前記ＭＥＭＳデバイスが前記第２の半導体層内に形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記回路は、前記絶縁層を通って延在する導電性コンタクトを備え、それにより前記回路への前記基準電極の結合を可能にし、前記ウェハは、その第２の面にパッケージ層が設けられ、それにより前記ＭＥＭＳデバイスをカプセル化する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記第２の半導体層に空洞をエッチングするステップを含み、前記空洞が、前記可動電極の領域に位置される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的な除去が、選択的にアンダーエッチングするステップを含み、前記層がエッチャントに露出され、前記エッチャントが、前記ウェハの前記第２の面から前記トレンチを通して提供される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コンタクトを含む前記半導体回路が、前記トレンチの提供の前に一連のステップによって提供される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電極が、導電性材料によって覆われる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記トレンチの前記エッチング中に環状構造がエッチングされ、前記構造が、前記ＭＥＭＳデバイスの周りに画定され、前記絶縁層を通してコンタクトに接続され、遮蔽体として働くことができる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハが、前記パッケージ層の提供後に、複数の個別のデバイスに細分される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第１の面と、その反対側の第２の面とを有する基板であって、少なくとも絶縁材料層を間に備える第１および第２の半導体層を有する基板を備える電子デバイスであって、前記第１の面に、前記第１の半導体層内に画定された半導体要素を備える半導体回路が存在し、さらに、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを備え、前記ＭＥＭＳデバイスが、基準電極および可動電極を有し、前記ＭＥＭＳデバイスが、前記半導体回路に電気的に結合され、前記絶縁層が、前記可動電極を可動にすることができるように局部的に除去され、
前記ＭＥＭＳデバイスが、前記第２の半導体層内に画定されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
前記ＭＥＭＳデバイスを前記半導体回路に結合するように前記絶縁層を通って延在する導電性コンタクトが存在し、
前記基板の前記第２の面にパッケージ層が存在し、それにより前記ＭＥＭＳデバイスをカプセル化する
請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記第２の半導体層上への前記半導体回路の垂直投影時に、前記ＭＥＭＳデバイスとの実質的な重なりが存在することを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記可動電極が、前記第２の半導体層の厚さよりも短い前記基板面に垂直な方向での長さを有する請求項９に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ＭＥＭＳデバイスが、センサとして働くように設計され、出力電気信号を提供することができ、前記半導体回路が、前記出力電気信号の検出用の回路手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記半導体回路が、さらに、前記ＭＥＭＳデバイスを駆動するための手段を備えることを特徴とする請求項９または１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記駆動手段が、ＤＭＯＳトランジスタを備え、前記検出手段が、ＣＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
さらに、前記ＭＥＭＳデバイスの周りに存在する環状構造を設けられ、前記構造が、前記絶縁層を通してコンタクトに接続され、遮蔽体として働くことができる請求項９ないし１４のいずれかに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスを製造する方法において、
第１の面と、その反対側の第２の面とを有するウェハであり、少なくとも絶縁材料層を間に備える第１および第２の半導体層を有するウェハを提供するステップであって、第１の面に、第１の半導体層内に画定された半導体要素を備える半導体回路が提供されるステップと、
所望のパターンに従って、ウェハの平面に実質的に垂直に延在するトレンチをエッチングすることによって、かつ選択的に除去された絶縁材料層にトレンチが延在することで可動電極を解放することによって、前記ウェハ内に可動電極および基準電極を備えるマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）を形成するステップと
を含む方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、第１の面と、その反対側の第２の面とを有する基板であって、少なくとも絶縁材料層を間に備える第１および第２の半導体層を有する基板を備える電子デバイスであって、第１の面に、第１の半導体層内に画定された半導体要素を備える半導体回路が存在し、さらに、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを備え、前記ＭＥＭＳデバイスが、基準電極および可動電極を有し、前記ＭＥＭＳデバイスが、前記半導体回路に電気的に結合され、前記絶縁層が、前記可動電極を可動にすることができるように局部的に除去された電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
そのような方法およびそのようなデバイスは、例えば、米国特許第6232140号から知られている。この特許は、少なくとも１つの基準電極に面する可動電極を画定する半導体本体を含む集積容量型加速度センサを開示する。基準電極は通常、機械的に固定されている。半導体デバイスは、単結晶シリコンの第１の半導体層内に画定される。また、ＭＥＭＳデバイスもこの第１の半導体層内に形成される。この層にトレンチをエッチングすることによって、電極が画定される。同時に、ウェハの絶縁層が可動電極の領域でエアギャップを含むことで、可動電極が解放される。それにより、可動電極が可動になり、しかし、それにも関わらず、ＭＥＭＳデバイスの他の部分に機械的に接続される。さらに、特定の方向で可動である。
【０００４】
第２の半導体層は、ここでは、取扱いの目的で、センサ用のパッケージの一部として使用される。したがって、加速度センサは、専用のＳＯＩ基板の一部を成す単結晶シリコン層内に形成され、トレンチは、ウェハの第１の面から形成される。結果として得られるコンデンサの電極は、それらの面が基板面と垂直な角度を含むように互いに面する。
【０００５】
この知られているデバイスの欠点は、センサおよび半導体デバイスが個別に作成されて、後で組み立てられる別の知られている解決策と比較して、このデバイスの費用効果が低いことである。この高い費用は、（２チップ解決策と比較して）多数の追加のマスキング・ステップ、および限られた歩留まりに起因する。組合せ式の単一チップ・ダイでは、通常、面積がより大きく、したがって全体の歩留まりがより低い。しかし、１チップ解決策は、２チップ・システムにおける結合パッドおよびチップ間結合ワイヤからの比較的大きな寄生静電容量に比べて、比較的小さな寄生静電容量であるという欠点を有する。加速による比較的小さな静電容量変化は、この大きな寄生静電容量の存在時には検出することが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の第１の目的は、費用効果が高く、比較的小さな寄生静電容量を有するデバイスをもたらす冒頭の段落に記載した種類の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、トレンチがウェハの第２の面から絶縁材料層までエッチングされることで、前記ＭＥＭＳデバイスが前記第２の半導体層内に形成されることによって達成される。
【０００８】
第２の半導体層内へのＭＥＭＳデバイスの提供により、トレンチをウェハの第２の面から製造することができる。したがって、ＭＥＭＳと半導体回路とが、ウェハの同じ横方向部分に存在することができる。これは、ウェハ当たりの電子デバイスの数を最大にできるようにする。その結果、本発明の目的が達成される。
【０００９】
知られている完全集積型加速度計を形成するために最も一般的に使用される技法は、表面微細加工であると見られ、感応素子が、例えば多結晶シリコンから形成され、犠牲層を堆積して、その後除去することによって、懸架された構造が形成される。表面微細加工を使用して、ＭＥＭＳは、チップ上に堆積された比較的厚い（２〜１０μｍ）ポリシリコン層内にエッチングされる。これは、マスが依然として移動することができることを保証するための特別な（すなわち高価な）空洞パッケージ、または第２のウェハが第１のウェハの上に結合されるウェハ・レベル・パッケージングを必要とする。この第２のウェハは、ＭＥＭＳ構造が位置される空洞を有し、また、第１のウェハの結合パッドに接触するためにエッチングされたスルーホールを必要とする。この技法が、費用効果の高い解決策を提供するものではなく、非常に多くの追加のマスク・ステップを必要とすることは明白である。また、特別な、したがって高価なパッケージが必要とされ、半導体回路製造のための先進の半導体プロセスとの組合せは、問題を生じる。
【００１０】
１つの利点は、第１の半導体層を比較的薄く、少なくとも、ＭＥＭＳデバイスが内部に画定される場合よりも遥かに薄く設計することができることである。これは、この第１の半導体層をエピタキシャル成長させる場合、特に費用効果が高いものとなる。パッケージ層の提供は、層をウェハ・レベルで提供することができるので、この場合は問題とならない。パッケージ層は、接着剤を用いてウェハに取り付けることができる。しかし、完全に気密のパッケージが望まれる場合は、ハンダの使用が好ましいと考えられる。
【００１１】
第２の利点は、サブミクロンの範囲での増大とは対照的に、構造の寸法を数ミクロン大きくすることができ、したがって、キラー欠陥がより少ないので、歩留まりが高くなることである。
【００１２】
別の利点は、ＭＥＭＳデバイスの電極が、遥かに大きな表面積を有することができることである。これは、第１の半導体層内へのＭＥＭＳデバイスの提供と比較して、単一極板状の電極のみを使用して、大きな容量変化を実現することができるという利点を有する。別の関連する利点は、特にＭＥＭＳデバイスがセンサとして使用される場合、可動電極のより大きな質量により、センサの感度が高まることである。第２の半導体層の厚さ、したがって電極の表面積は、この第２の半導体層の厚さを設定することによって調整することができる。
【００１３】
好ましい実施形態では、回路が、絶縁層を通って延在する導電性コンタクトを備え、それにより回路への基準電極の結合を可能にし、ウェハが、その第２の面にパッケージ層を設けられ、それによりＭＥＭＳデバイスをカプセル化する。この実施形態を用いると、ＭＥＭＳデバイスを第２の半導体層内に効果的に作成することができるようになる。これはさらに、ＭＥＭＳデバイスと半導体回路との距離が非常に短くなることを保証する。信号対雑音比をできるだけ低く保つために、電極と回路との間の経路の距離、特に抵抗は重要である。したがって、この距離をより短くすることによって、ＭＥＭＳデバイスの実効感度が高まるか、または高めることができる。
【００１４】
有利な実施形態では、この方法が、さらに、ウェハの第２の面に空洞をエッチングするステップを含み、この空洞は、可動電極の領域に位置される。可動電極を選択的に薄層化することによって、平坦なパッケージ層を使用して、それをウェハの第２の面に直接結合することが可能である。別法として、パッケージ層に空洞を設けることができる。これは、例えばパッケージ層がガラス板である場合、空洞をエッチングまたはパウダーブラストすることによって簡単に実現することができる。
【００１５】
別の実施形態では、絶縁層の選択的な除去が、選択的にアンダーエッチングするステップを含み、絶縁層がエッチャントに露出され、エッチャントは、ウェハの第２の面からトレンチを通して提供される。アンダーエッチングの使用は、絶縁層の選択的な除去のために実行可能なプロセスであることが判明している。これは、標準的なＳＯＩウェハを使用することができるという、エアギャップを含むウェハの使用に勝る利点を有する。
【００１６】
トレンチのエッチングおよびアンダーエッチングのために、ドライ・エッチング・プロセスを使用することが好ましい。その利点は、エッチャントを簡単に新しくすることができることである。さらに、トレンチ内に残った液体の毛細管作用による、基準電極への可動電極の貼着の危険が防止される。等方性エッチングを可能にするために、絶縁層に窒化物を使用し、ドライ・エッチング・プロセスにフッ素化学物質を使用することが有利である。
【００１７】
さらなる実施形態では、コンタクトを含む半導体回路が、トレンチの提供の前に一連のステップによって提供される。半導体回路の製造を、ＭＥＭＳデバイスの製造とは別の企業が行うことが可能であるが、両方が同じ工場で、すなわち１つの企業から製造されることが好適と考えられる。これは、製造工程を短縮し、したがって製造費を削減する。この実施形態の変更形態では、絶縁層の選択的な除去が、ウェハの第１の面での工程の一部である。いずれにせよ、導電性コンタクトのために絶縁層に穴を提供しなければならない。同じステップで提供される追加の穴が、絶縁層を選択的にエッチング除去することを可能にする。穴は、第１の半導体層の安定性を維持するために、小さく作成することができる。さらに、これらの穴を閉じて、ＭＥＭＳデバイスのパッケージを気密にするために、ウェハの第１の面に材料を提供することができる。
【００１８】
しかし、ＭＥＭＳデバイスの製造およびパッケージングがアセンブリ・ハウスなどによって行われる場合、そのようなハウスへのウェハの移送の前に、トレンチを画定するためのマスクが既に提供されていることが好適と考えられる。通常、そのようなアセンブリ・ハウス内では、リソグラフィ・ステップは望ましくない。エッチ・マスクの提供を通じて、ステップは、エッチング、パッケージング、および分離だけである。
【００１９】
ウェハの第１の面を保護するために、そこに一時ハンドル・ウェハ（handling wafer）を取り付けることができる。そのようなウェハは、ガラス・ウェハにすることができ、これは、ＵＶ着脱可能接着剤の使用を可能にする。別法として、第１の面にウェハ・スケール・コーティングを塗布することができ、これは、第１の面にある任意の結合パッドを露出させておくことができる。そのような保護層に適した層として、不活性化層、セラミック層、および有機層が挙げられる。特にセラミック層が好ましい。これらは、ゾルゲル状プロセスを用いて塗布することができ、損傷を防止するように非常に堅いものである。その一例は、モノアルミニウム燐酸塩（ＭＡＰ）ベースのシステムである。
【００２０】
第２の半導体層は、単結晶および多結晶シリコンを含めた任意の種類の半導体材料から作成することができる。この材料の質は、非常に高いものである必要はない。導電率が充分でない場合、トレンチを導電材料の層で被覆することができる。
【００２１】
さらなる実施形態では、トレンチのエッチングが行われるのと同じステップで、第２の面から環状構造がエッチングされる。この構造は、前記ＭＥＭＳデバイスの周りに画定され、絶縁層を通してコンタクトに接続され、遮蔽体として働くことができる。そのような遮蔽体は、提供されるＭＥＭＳデバイスおよび信号の少なくとも一方が、外部から電気的に妨害されるのを防止することができる。特にセンサでは、測定される容量変化が非常に小さい場合があるので、妨害が、望ましくない誤りを引き起こす可能性がある。環状構造は、例えば、ＭＥＭＳデバイスおよび検出回路への信号の少なくとも一方を、比較的高い電圧でのセンサ用の駆動信号から遮蔽することができる。環状構造は、最も効果的であり望ましい方法で、第１の半導体層内およびその上で、回路内に電気的に接続することができる。
【００２２】
さらなる目的は、高い費用効果で製造することができる、非常に小さな寄生静電容量を有する冒頭の段落で述べた種類の電子デバイスを提供することである。
【００２３】
この目的は、ＭＥＭＳデバイスが第２の半導体層内に画定されることによって達成される。このデバイスは、方法に関して上で説明した利点を有する。それに加えて、デジタル回路の密度を高めることができる。これは、センサが、検出回路と同じウェハ面で、同じポリシリコン層内に提供される従来の検出回路とセンサとの組合せと比較して、特に有利である。そのようなポリシリコン層は、デジタル回路の画定後に高温で堆積しなければならないからである。これは、デジタル回路内で使用されるトランジスタの密度（および分解能）を制限する。また、それによりデジタル回路の速度が低下する。
【００２４】
第１の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスを半導体回路に結合するように絶縁層を通って延在する導電性コンタクトが存在し、基板の第２の面にパッケージ層が存在し、それによりＭＥＭＳデバイスをカプセル化する。この構成は、ウェハレベル・パッケージの使用を可能にする。これは、電子デバイスのサイズを縮小し、ＭＥＭＳデバイスを製造工程の初期段階から保護する。さらに、そのようなパッケージ解決策は、費用効果が非常に高い。
【００２５】
好ましい実施形態では、第２の半導体層上への半導体回路の垂直投影時に、半導体回路とＭＥＭＳデバイスとの実質的な重なりが存在する。このようにすると、適切な小型化および非常に低いパッケージング費用により、非常に費用効果の高いデバイスが得られる。
【００２６】
さらなる実施形態では、ＭＥＭＳデバイスが、センサとして働くように設計され、出力電気信号を提供することができ、前記半導体回路が、前記出力信号の検出用の回路手段を備える。本発明のデバイスは、この実施形態に特に適している。
【００２７】
ＭＥＭＳデバイスは、多くの用途で広く使用されている。利点として、低価格、高い性能および信頼性、より良い信号／雑音比、インテリジェント・センサおよびオンライン自己試験システムを形成するためのメモリ回路との一体化、ならびにより高い再現性および感度が挙げられる。重要な用途として、エアバッグ、ＡＢＳ、アクティブ・サスペンション、エンジン制御およびＡＳＲ（アンチスリップ・レギュレーション）のために自動車業界で使用する加速度計および圧力センサがある。最新技術のシステムは、バネによって懸架された小さなマスに基づいている。マスおよびバネは、シリコンまたはポリシリコン内にエッチングされる。移動部分が、静止部分と共にコンデンサを形成する。システムが加速を受けると、読取り回路によって小さな静電容量変化を検出することができる。１つの特定の構成では、加速は、単一コンデンサの可動電極を形成する振動質量の変位（静電容量の絶対変化）を誘発する。代替構成では、加速は、電気的に接続された２つのコンデンサに共通の電極の変位（静電容量の差分変化）を誘発し、２つの静電容量を反対向きに変化させる。
【００２８】
適切な実施形態では、半導体回路がさらに、センサを駆動するための手段を備える。この実施形態は、デバイスが、任意の実質的な組立てを伴わずに完全なサブシステムを備える点で有利である。
【００２９】
サブシステムは、特定の実施形態では、集積型加速度計である。これは、（既存の２チップ解決策に対して）ただ１つの追加のマスキング・ステップによって作成することができ、高い感度と低いパッケージング費用を特徴とする。これは、エアバッグ安全センサ・バスに特に重要である。センサ・バスは、Safe By Wire(SBW)に関してPhilips社によって開発されている。ＳＢＷは、車で使用する安全センサおよびエアバッグ点火装置のためのプロトコルである。現在、中央制御装置に衝突情報を送信するために、いくつかの衝撃センサが使用される。この中央制御装置は、衝突時に車内の搭乗者の保護を最大限にするために、加速情報を使用して、いつ、どのエアバッグを展開すべきかを計算する。ＳＢＷによってスロー・センサ（乗員検出、チャイルド・シート認識、バックル・スイッチ）、およびアクティブ・リバーシブル・ベルト・プリテンショナを複合することもできる。
【００３０】
信号処理回路、ならびにＳＢＷプロトコル制御装置およびトランシーバと共に、加速度計を集積することができる場合、さらに有利である。現在利用可能なＳＢＷセンサ・ノードは、ＡＢＣＤ３プロセス技術で作成される。これは、かなり高密度のＣＭＯＳデジタル回路との高電圧ＤＭＯＳトランジスタの集積を可能にするシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）プロセスである。
【００３１】
さらなる実施形態では、バスからの高周波放射からセンサおよび検出回路を保護するために、センサの周りに環状の保護区域を提供することが好ましい。この環状区域には、そこに電流または電圧を提供することを可能にするコンタクトを設けるべきである。好ましくは、区域は、わずかに高濃度にドープされる。さらに、この区域の側壁が、導電層、例えばポリシリコンまたは金属で覆われる場合もある。金属粒子を含む溶液（分散、またはゾルゲル系として）はそれ自体知られている。
【００３２】
本発明のこれらおよびその他の態様は、本明細書で以下に説明する実施形態から明らかになり、実施形態に関連して説明する。次に、本発明の一実施形態を、単に例として、添付図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
上で説明したように、加速度センサは、自動車業界で広く使用されており、近年、超小型電子技術を使用して製造される電気機械シリコン微細構造が、従来の微細慣性機械スイッチと比較して、それによって提供されるいくつかの利点に鑑みて、加速度センサとして使用するために提案されている。
【００３４】
図面の図１および３を参照すると、本発明の例示実施形態によれば、結合ＳＯＩウェハ１０が、当業者に知られているプロセスによって提供され、ウェハ１０は、この場合にはベース・シリコンの第２の半導体層１２を有する。この層をハンドル・ウェハとも呼ぶ。ＳＯＩウェハは、さらに、その第１の面に、中間埋込酸化物層１４と、第１の半導体層１６とを備える（図１Ａ）。また、適切に定義された電位をハンドル・ウェハ１２に提供するために、ハンドル・ウェハ・コンタクト１８が提供される。ウェハ１０は、最初に、第２の面から薄層化され、研磨される（ステップ１００）。必要であれば、例えばＵＶ接着剤を用いてウェハ１０の第１の面に着脱可能に取り付けられる透明支持ウェハによって、追加の支持を提供することができる。
【００３５】
単一のマスキング・ステップ１０２を採用して、ウェハ１０の第２の面（第２の半導体層１２内）に小さな空洞２０をエッチングし、この空洞２０は、プルーフ・マス（proof mass）が位置する場所である（図１Ｂ）。
【００３６】
さらなる単一のマスキング・ステップ１０４を行って、ウェハの第２の面から埋込酸化物層１４まで深いトレンチ２２をエッチングする。垂直トレンチのエッチングのためのプロセスは、F.Roozeboom、R.J.G.Elfrink、Th.G.S.M.Rijks、J.F.C.M.Verhoeven、A.Kemmeren、およびJ.E.A.M.van den Meerakker著「High-Density，Low Loss Capacitors for  Integrated RF Decoupling」（Int.J.Microcircuits and Electronic Packaging、24(3)(2001)、pp.182-196）に記載されているものなど、当業者に知られている。この文献には、２つの異なるタイプのエッチング技法が記載されている。すなわち、ウェット・エッチングとドライ・エッチングである。ウェット・エッチングは、空間電荷層での高い電界によって正孔がより効率的に収集されるエッチ・ピット領域内での、水成ＨＦ中でのｎ型Ｓｉの選択的なアノード溶解に基づく異方性エッチング技法である。溶解のための律速ステップが、ウェハ裏面の白色光照明により生成される正孔の数によって制御されるとき、細孔壁は、溶解を促進する少数キャリア（正孔）が欠乏し、したがって不活性化される。
【００３７】
他方のドライ・エッチング・プロセスは、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）であり、時間多重方式では、細孔は、プラズマ中にＳＦ６／Ｏ２およびＣ４Ｆ８気体を二者択一的に導入することによって、異方性エッチングされる。前者の気体は細孔をエッチングし、後者は、細孔壁に不活性化層を形成する。
【００３８】
図１Ｄに例示されるように、エッチング・ステップ１０４は、酸化物層１４の選択エッチングを含む。これは、プルーフ・マス２３と、移動コンデンサ極板２４と、バネ２６とを解放する（図２参照）。
【００３９】
最後に、パッケージ層２８が、ウェハの第２の面に結合され（ステップ１０６）、ＭＥＭＳデバイスのより高い安定性および気密封止を提供する。
【００４０】
したがって、図２を参照すると、本発明の例示実施形態による電子デバイスが製造され、この電子デバイスは、トレンチがエッチングされたシリコン・チップ２００と、プルーフ・マス２３（埋込酸化物のエッチングを可能にするために、穴２９が提供されている）と、バネ２６および移動コンデンサ極板２４（固定点３０を有する）と、固定または基準コンデンサ極板（固定および電気接点３２を有する）とを備え、バネ２６は、一方の側で固定点３０に、他方の側でプルーフ・マス２３に接続され、移動コンデンサ極板２４は、プルーフ・マス２３に取り付けられている。
【００４１】
上述した実施形態での感知の原理は、静電容量式のものである。すなわち、可動部分に１つまたは複数の電極が設けられる。ある方向での可動部分の移動が、電極の変位をもたらす。この変位は、電極を一方の感知電極にさらに近づけ、他方の感知電極からさらに遠ざける。その結果生じる容量の差およびその時間変化の少なくとも一方が測定される。
【００４２】
前側にある回路は、特にセンサ用の検出回路を備える。それに加えて、他の機能を存在させることができる。特に、これは、２ワイヤ・バスを特徴とするシステムに関係する。このバスから電圧供給がなされ、次いで、センサおよび検出回路を駆動するように変換されて使用される。これを実現するために、この例示実施形態によれば、高電圧ＤＭＯＳトランジスタと低電圧デジタルＣＭＯＳトランジスタの両方が前側に存在する。
【００４３】
上述した例示実施形態に関して、第２の半導体層へのセンサの提供は、実際、ウェハの第１の面から第２の半導体層内の構造に接触するようにコンタクトが存在することで実現されることを理解されたい。これらのコンタクトは、それ自体知られており、また、適切に定義された電位をハンドル・ウェハに提供するための既知のプロセスで実装される。当業者に理解されるように、ハンドル・ウェハは、埋込酸化物層内に画定された穴を製造することによって接触され、そこを通してオーム接触が確立される。
【００４４】
まず、穴が、上部シリコン層にエッチングされ、大部分のシリコンが除去される。これは、ウェット・エッチングまたはドライ・エッチングによって行うことができる。どちらの場合にも、残ったシリコンは、埋込酸化物層に達するまで酸化される。その後、熱成長シリコン酸化物および埋込酸化物層を、単一のウェット・エッチ操作で連続してエッチングすることができる。
【００４５】
図２に例示される構造は、７つのカラムを示す。コンタクトが提供されるカラムは、センサ電極である。図２で見ることができるように、これらのカラムは、いくぶんＬ字形になっている。中央のカラムは、センサの可動部分である。図２から、その形状はより明白である。図２の部分３０は支持体であり、部分２６は、バネ状構造である。他の４つのカラムは、センサを取り囲むハンドル・ウェハの一部分である。
【００４６】
ハンドル・ウェハの厚さがより大きいため、可動電極を単一の極板として具現化することができ、従来技術では、これは通常、櫛形構造であることは当業者に理解されよう。しかし、本発明は、この点での限定は意図されていない。
【００４７】
キャッピングのために使用されるパッケージ層は、ウェハの第２の面に塗布することができる任意の本体を備える。例として、ガラス板、ポリマー板、および半導体ウェハが挙げられる。半導体ウェハの場合、個々のコンタクト領域間の電気絶縁を提供するために、酸化物層が必要となる場合がある。第３のウェハは、適切な接着剤によってハンドル・ウェハに取り付けることができる。
【００４８】
容量極板の導電率を向上させるために、それらを導電性材料で被覆することができる。
【００４９】
バスからの高周波放射からセンサおよび検出回路を保護するために、センサの周りに環状の保護区域を提供することが好ましい。この環状区域は、そこに電流または電圧を提供することができるように、コンタクトが設けられるべきである。好ましくは、この区域は、わずかに多くドープされる。さらに、この区域の側壁が、導電層、例えばポリシリコンまたは金属によって覆われる場合もある。金属粒子を含む溶液（分散、またはゾルゲル系として）は、当業者に明らかであろう。
【００５０】
集積回路の完成後にＭＥＭＳ構造を提供することが好ましいが、逆の順序（すなわち、まずＭＥＭＳを作成し、その後、集積回路を作成する）も想定される。
【００５１】
また、基板は通常、高濃度にドープされず、しかしそのセンサ部分は、当然、より高濃度にドープして、材料の導電率を向上させることができることを理解されたい。
【００５２】
本発明の主な適用分野は、Safe By Wire（エアバッグ・センサ・バス・システム）用の集積型衝突センサである。しかし、当然、説明した技法を、他の集積型ＭＥＭＳデバイス、例えば圧力センサに適用することもできる。
【００５３】
上述した構成の２つの重要な利点は、比較的少ないマスク数と、単純化されたウェハ・スケール・パッケージングである。どちらも、既存の解決策よりも費用を大幅に下げる。これは、（バルクＭＥＭＳに相当する）ハンドル・ウェハ内に加速度計センサを作成することによって実現される。これは、ウェハの裏面から、埋込酸化物に達するまで非常に深いトレンチをエッチングすることによって行われる。埋込酸化物は、プルーフ・マスを解放するようにエッチングされる。犠牲層として使用されるのは、既存の埋込酸化物である。既存のハンドル・ウェハ・コンタクトが、電気接続を提供する。
【００５４】
ウェハが比較的厚い（１００〜２００μｍ）とき、（表面ＭＥＭＳで使用される遥かに薄いポリシリコン層と比較して）単一の極板のみを用いて大きな静電容量変化を実現することができる。また、プルーフ・マスはより大きく、これは感度を高める。
【００５５】
移動部分は、上側から露出されない。バックエンド・プロセスのほとんどの金属および誘電体層を、ＭＥＭＳ構造の上に塗布して、剛性を向上させることができる。構造の底部を封止するために、事前定義された空洞を有するウェハを結合することができ、あるいは、トレンチ・エッチングの前に空洞をエッチングすることができる。後者の場合、封止のために平坦なウェハを使用することができる。この解決策の利点は、ワイヤを結合するための電気接点を提供するために特別に何も行う必要がないことである。
【００５６】
上述した実施形態は、本発明を限定せず、例示するものであり、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者が多くの代替実施形態を設計することができることに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内に示される参照符号は、特許請求の範囲の限定とは解釈されないものとする。用語「備える」は、任意の特許請求の範囲または明細書全体に掲げたもの以外の要素またはステップの存在を除外しない。要素の単数形は、その要素の複数形を除外せず、逆も同様である。本発明は、複数の別個の要素を備えるハードウェアによって、かつ適切にプログラムされたコンピュータによって実施することができる。複数の手段を挙げる装置クレームでは、これらの手段のいくつかが、ハードウェアの１つの同じ要素によって具現化される場合がある。単に、いくつかの手段が互いに異なる従属クレームに挙げられていることは、これらの手段の組合せを効果的に使用することができないということを意味しない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１Ａないし図１Ｅは、本発明の例示実施形態による方法に含まれるプロセス・ステップを例示する概略断面図である。
【図２】本発明の例示実施形態による電子デバイスの概略平面図である。
【図３】本発明の例示実施形態による方法のプロセス・フローを例示するブロック線図である。
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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