(57)【要約】第一高抵抗性基板（１７）上のＲＦ型電子機械的システム（ＭＥＭＳ）回路（１５）は、第二低抵抗性基板（１３）上の回路（１１）と結合される。この手法は、前記第一高抵抗性基板（１７）と前記低抵抗性基板（１７）を伴うＭＥＭＳ回路（１５）とを重ね合わせることにより行い、前記ＭＥＭＳ回路（１５）を伴う回路（１１）は前記第二回路（１１）と向かい合うことになる。誘電リッド（１９）は、ＭＥＭＳ回路（１５）、及び、第一基板（１７）と第二基板（１３）との間を覆うように配され、ＭＥＭＳ回路（１５）を覆うギャップ（２１）の中には不活性ガスを伴う。相互接続コンダクター（２５、３１、３５，３７、３９，４１）は、直交的、前記高抵抗性基板（１７）を通り、前記誘電リッド（１９）を通って伸び、前記低抵抗性基板（１３）と電気的接続を可能としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一回路を配した高抵抗性材料で出来た第一基板；
第二回路を配した低抵抗性材料で出来た第二基板であり、前記第一回路と間隔を置き、かつ、向かい合うように配された第二基板と；
前記第一基板上の前記第一回路と前記第二基板上の前記第二回路との間で、前記両基板に直交的に伸びた相互接続コンダクターと；
で構成されている接続物。
【請求項２】
前記低抵抗性材料は、ＳｉＧｅ、シリコン、又はＧａＡｓであることを特徴とする請求項１に記載の接続物。
【請求項３】
前記高抵抗性材料は、高抵抗性シリコンであることを特徴とする請求項２に記載の接続物。
【請求項４】
前記高抵抗性材料は、高抵抗性シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の接続物。
【請求項５】
前記高抵抗性材料上の前記回路は、ＭＥＭＳ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の接続物。
【請求項６】
前記第一回路及び前記第二回路との間に配され、かつ、当該両回路を分離している誘電リッドで構成されることを特徴とする請求項１に記載の接続物。
【請求項７】
前記誘電リッドは、ガラス、パイレックス（登録商標）、又は石英リッドであることを特徴とする請求項６に記載の接続物。
【請求項８】
前記相互接続コンダクターは、前記リッドを通って伸びていることを特徴とする請求項６に記載の接続物。
【請求項９】
前記リッドは、前記第一回路を覆うギャップで構成される誘電リッドであることを特徴とする請求項８に記載の接続物。
【請求項１０】
前記ギャップが不活性環境を含むことを特徴とする請求項９に記載の接続物。
【請求項１１】
前記不活性環境は、窒素ガスであることを特徴とする請求項１０に記載の接続物。
【請求項１２】
前記不活性環境は、真空であることを特徴とする請求項１０に記載の接続物。
【請求項１３】
前記高抵抗性材料を通る前記相互接続コンダクターを含むことを特徴とする請求項８に記載の接続物。
【請求項１４】
高抵抗性基板上の第一回路を低抵抗性基板上の第二回路に相互接続する方法であって：
前記第一基板上のギャップから離れた前記高抵抗性基板上の前記第一回路上に誘電リッド構造を配する段階と；
前記第二回路を伴う前記誘電リッド、と、前記第二回路に面している前記第一回路を伴う前記低抵抗性第二基板、とを重ねる段階と；
前記誘電リッドを通って前記両基板に直交的に伸びる相互接続コンダクターを使って、前記第一回路を、前記第二回路に接続する段階と；
よりなることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記低抵抗性材料は、ＳｉＧｅ、シリコン、又はＧａＡｓであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一回路は、ＭＥＭＳ回路を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ギャップは、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記リッドは、パイレックス（登録商標）材料であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記リッドは、ガラス材料であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記リッドは、石英であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板は、ＳｉＧｅ材料であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記リッドは、前記第二回路を覆うギャップで構成される誘電リッドであることを特徴とする請求項８に記載の接続物。
【請求項２３】
前記リッドは、前記第一及び第二回路を覆うギャップで構成される誘電リッドであることを特徴とする請求項８に記載の接続物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の属する技術分野）
本発明は、ＲＦ型小型電子機械的システム（ＭＥＭＳ）技術、及び、特に、低抵抗基材材料上の電子機器にウエハーレベルで相互接続したＭＥＭＳに関する。
【０００２】
（本発明に関する背景）
ＲＦ型ＭＥＭＳは、マルチバンド・マルチモード情報システムから慣性航法システムに至るまで幅広い範囲の軍事用途への導入を焦点にしてきた。事実、ＲＦ型ＭＥＭＳ技術導入は、国防総省国防高等研究事業局（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ Ａｇｅｎｃｙ；ＤＡＲＰＡ）設立の夥しい数のプログラムの主役を演じてきた。このプログラムの中には、ウルトラコム（Ｕｌｔｒａ Ｃｏｍｍ）やエアーボーンコミュニケーションノード（Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏｄｅ； ＡＣＮ）などがある。
【０００３】
この技術は、これらプログラムに加えて、例えば、標的システム、衛星情報伝達、高速戦術データーリンクシステム、電子戦争、反撃システム、信号情報システム、アンテナシステムといった新しい軍用導入の機会に適用された。
【０００４】
この技術は、また、消費者向けの電子機器用途、例えば、電気通信（携帯電話や迂回中継など）、商用航空機、商用レーダーなどに適用された。この技術では、ＲＦ型ＭＥＭＳやシリコンゲルマニウムあるいはその他の電子回路の組み合わせにより提供された、上述とは異なった性能的利点や小さな形状因子が望まれている。
【０００５】
多くのヘテロ接続技術、エピタキシャル法、及び基板材料が、互換性なく考案されてきた。特に、ＲＦ型ＭＥＭＳ成型加工技術は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）成型加工技術とともに互換性なく考案されてきた。ＲＦ型ＭＥＭＳ技術は、回路のＲＦ性能を最大限にするような高抵抗性を持つ基板材料が必要である。典型的なＳｉＧｅ回路は、低抵抗性材料上に加工される。
【０００６】
レイセオン社が研究してきたＲＦ型ＭＥＭＳ回路は、低抵抗性を持つＳｉＧｅ基板上への「ダイレクト・インテグレーション」（ＤＩ）手法を使ったものである。洗練された電子機器へのＲＦ型ＭＥＭＳ回路のＤＩに関連した初期の技術的課題が克服してきているのは、ＲＦ型ＭＥＭＳ回路の導入損失における、ＳｉＧｅ製造者がよく使う低抵抗性を持つ基板材料の影響である。
【０００７】
レイセオン社により研究されたＤＩの目的は、マイクロ波回路における低抵抗性を有する基板の悪影響を克服するためである。ＤＩが含むのは、マイクロ波基板として排他的に機能するために、前記基板の上部に第二の誘電層を構築することである。しかしながら、ＤＩには数々の技術的課題がある。
【０００８】
レイセオン社により製造されたＲＦ型ＭＥＭＳ回路は、滑らかな基板が必要である。作り出される構造上の幾何学性故に必要である。ＤＩ手法のための誘電材料の平坦性は、現在知られていない。第二に、この回路のＲＦ特性は、薄いマイクロ波誘電層により制限されるかもしれない。
【０００９】
（本発明の概要）
本発明の具体例の一つを参考にすると、ウエハーレベルでの相互接続は、懸案の基板材料についての要求性を取り除く。それぞれの技術は、必要とされるベース材料に対してそれぞれの回路を加工し、追加的な工程の必要性を最小限にする。第一加工工程に続き、この二つのウエハーは、直交的な電気的相互接続によって、電気的に相互接続される。
【００１０】
このウエハーレベルでの相互接続に関する発明は、ベース基板材料の異なった要求性により制限されていた従来のウエハー成型加工の導入といった、これら二つ（及びその他の）技術の導入を可能にするだろう。本発明は、また、電気的信号が基板から分離されなければならないようなシリコン基板上における導入された回路のウエハーレベルでのパッケージングという有用性を提供するかもしれない。
【００１１】
（図に関する記述）
図１は、一つの具体例に従った本発明の手段を図式的に示した切断面のスケッチである。
【００１２】
（参照具体例の記述）
本発明の具体例の一つによれば、図１が図示しているのは、低抵抗性を持つＳｉＧｅ基板１３上にある電子回路１１と分離した高抵抗性シリコン（ＨＲ）基板１７上にあるＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５との直交的な電気的な相互接続である。低抵抗性基板材料１３は、シリコンＣＭＯＳ又は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板かもしれない。これは、ウエハー成型加工技術を使って、初期基板１７（例えばＲＦ型ＭＥＭＳ）又は第二基板１３（例えばその他の電子機器）を構築することにより達成される。誘電リッド１９は、前記基板１３上の前記電子回路１１と高抵抗性基板１７との間に配され、ＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５を覆うギャップ２１を離れたＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５と重なる傘体や蓋を提供する。ギャップ２１は、不活性な環境、つまり、窒素ガスや真空、で満たされている。リッド１９は、パイレックス（登録商標）、石英、又はガラス並びにＨＲ基板材料１７と同じ体積膨張係数を持つ材料により作られる。
【００１３】
相互接続部２３は、入力／出力ピンターミナル２７（例えばハンダ球）を含み、ＨＲシリコン基板１７からＨＲ基板上にある導電パッド２９に続く第一導電経路２５及び誘電リッド１９から低抵抗性基板１３上にある電子回路１１の導電パッド３３に続く第二導電経路３１を含む。ハンダや他の導電性接続手段３０は、経路３１の反対側端を接続するために使われるかもしれない。導電性経路２５は、絶縁酸化物により前記ＨＲシリコン１７から分離されている。その他の導電経路３５は、電子回路１１から、リッド１９、及び、ＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５のコンダクター４５にある導電性接続手段３０へと伸びている。誘電経路３７を通った電子回路１１へ戻る接続かもしれないし、誘電リッド１９を通ったＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５から電子回路１１へ戻る、ハンダ３０のような接続手段かもしれない。誘電リッド（示していない）は回路１５とギャップ２２を離れた回路１１との間の回路１１を覆っているかもしれない。誘電リッド１９はそれぞれのギャップを供するかもしれない。
【００１４】
さらに、示しているように、誘電リッド１９及びＨＲシリコン１７から入力／出力ピンターミナル４３へと伸びる導電性経路３９及び４１がある。導電性経路４１は、また、絶縁酸化物によりＨＲシリコン１７から分離されている。この相互接続は、ハンダを持つ経路２５及び３１若しくは経路３９の両端上にあるその他の接続手段３０のようなものである。示していないが、回路１５から経路４１を通って直接出力ターミナルへの接続かもしれない。ターミナル２７及び４３は、プリント回路基板にマウントされ接続された表面であるかもしれない。ウエハーレベルのパッケージング技術を使って、所望の場所に、ＲＦ型及びＤＣ型電気的相互接続を形成するために、第二及び初期基板は、一緒に結合されるだろう。
【００１５】
ＲＦ型ＭＥＭＳ回路１５は、例えば、図１に示した、電気容量切り替え用のような多くのスイッチであるかもしれない。スイッチＡ及びＢを図示する。スイッチＡ及びＢは、支持体１５ｂ及び１５ｃとの間の金属メンブレン１５ａ、並びに、前記両支持体との間の前記メンブレンの下部の誘電パッド１５ｄを含んでいる。コントロール信号が適用されると、メンブレン１５ａは、誘電パッド１５ｄに接触し、電気容量が変化する。例えば、値は、直状メンブレン状態で３０フェムトファラデーであったのが、誘電パッド１５ｄに接したメンブレンでは３ピコファラデーと変化する。電子回路１１由来のコントロール信号及びＲＦが適用されると、相互接続経路３５から回路１５のコネクター４５を経由してスイッチＡに向かい、回路１５のコンダクター４７を沿って回路Ｂに向かった後、スイッチＢから回路１５のコネクター４９に沿って、出力へと向かう。（示していないが）一つの具体例は、経路４１とターミナル４３による接続である。その他の具体例は、経路３７及び接続手段３０で、回路１１に戻るというもの、並びに、コネクター経路４１から接続手段３０にかけての、回路１１からの、若しくは、ターミナルピン４３への出力である。基板１３と誘電リッド１９との間の密封シールであるかもしれない。
【００１６】
システムの制御において、ＲＦ及びＤＣは、ターミナル２７において適用される。このＲＦ及びＤＣは、経路２５及び３１を通って電子回路１１に適用される。ＲＦ型ＭＥＭＳスイッチＡ及びＢ用のコントロール信号は、経路３５を通って適用される。電気容量を変換するための適当なＭＥＭＳを生じるためである。上述したように、電子回路１１由来のＲＦ信号は、経路３５からコネクター４５に適用され、スイッチＡ及びＢを通って入力／出力ピン４３やその他の出力（示していない）に伝播される。電子回路１１は、増幅器かもしれないし、スイッチＡ及びＢのようなＭＥＭＳスイッチにより決定された電気容量値によりフィルターされた増幅器への入力、又は、前記増幅器からの出力かもしれない。
【００１７】
ウエハー成型加工やＲＦ型ＭＥＭＳに関連した過去の文献に基づくと、ＲＦ型ＭＥＭＳ技術は、分離したウエハー上に成型加工した回路に導入される形で導入されたことはない。さらに、ウエハー成型加工技術を使った二つのウエハーを直交的に電気的相互接続することに関連した文献は見られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
一つの具体例に従った本発明の手段を図式的に示した切断面のスケッチである。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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