(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳおよびその他のデバイス、垂直に延びる構造物を有するデバイスの、パッケージングを提供する。高Ｇ環境などいくつかの環境において優れた真空性能および／または強化された保護をもたらすことができ、また作製工程中に大量のスループットおよび低コストを提供する。【解決手段】基板１２に固定されたＭＥＭＳデバイス１１を含むＭＥＭＳダイ１０が提供される。ＭＥＭＳデバイスは、基板の上方に垂直に配置された１つまたは複数の懸吊構造物を含んでよい。懸吊構造物は、基板の第１の領域１６に配置されてよく、第２の領域は基板の第１の領域の周囲に広がってよい。シールリングが基板の第２の部分上に配置され、シールリング３２は基板の第１の部分の周囲に広がる。複数のボンドパッド２６が基板の第２の部分に沿って配置されてよい。複数のボンドパッドは、所望に応じて、シールリングの中におよび／またはシールリングの外に配置されてもよい。【選択図】図１
2007136668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の懸吊構造物が基板の上方に垂直に配置され、前記１つまたは複数の懸吊構造物が基板の第１の領域に配置され、前記第１の領域の周囲に広がる第２の領域を有する基板と、
前記基板の第２の領域上に配置され、前記第１の領域の周囲に広がる封止領域と、
前記基板の前記第２の領域内に配置された複数のボンドパッドと、
を備えるＭＥＭＳダイ。
【請求項２】
前記複数のボンドパッドのうちの少なくともいくつかは、前記基板の前記封止領域と第１の領域の間に配置される、請求項１に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項３】
前記複数のボンドパッドのうちの少なくともいくつかは、前記封止領域の外に配置される、請求項１に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項４】
前記１つまたは複数の懸吊構造物はプルーフマスを含む、請求項１に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項５】
前記１つまたは複数の懸吊構造物は前記プルーフマスの上方または近くに配置された上方検知板を含む、請求項４に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項６】
前記プルーフマスと前記基板の間に配置された下方検知板をさらに備える、請求項５に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項７】
前記ボンドパッドのうちの１つは前記下方検知板に電気的に接続される、請求項６に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項８】
前記ボンドパッドのうちの１つは前記上方検知板に電気的に接続される、請求項６に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項９】
ゲッタをさらに備える、請求項１に記載のＭＥＭＳダイ。
【請求項１０】
前記封止領域は金属シールリングを含む、請求項１に記載のＭＥＭＳダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体製造の分野およびマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）に関する。より詳細には、本発明は、ＭＥＭＳおよびその他のデバイス、ならびに、場合によっては、その上に垂直に延びる構造物を有するデバイスのパッケージングのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）デバイスは、ウェハなどの基板の表面上に小さな機械構造物を生み出すために、半導体作製技法を利用することが多い。ＭＥＭＳジャイロスコープおよび加速度計の生産では、たとえば、そのような作製技法をしばしば使用し、入力軸または速度軸の周りでのデバイスの動きに応答して変位および／または加速度を検知するために使用することができるいくつかの動く構造物を生み出す。ナビゲーションシステムおよび通信システムでは、たとえば、そのような動く構造物は、空間を移動している物体の直線運動および／または回転運動における変化を測定および／または検出するために使用することができる。自動システムなど他の用途では、たとえば、そのような動く構造物は、車両および／またはタイヤの動きにおける変化を検知するためにビークルダイナミックコントロール（ＶＤＣ）システムおよびアンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）で使用することができる。
【０００３】
そのようなＭＥＭＳデバイスのパッケージングは、依然として作製工程全体においてかなり大きな障害になっている。多くの場合、ＭＥＭＳダイはＭＥＭＳ面および裏面を含む。ＭＥＭＳダイの裏面は、ＭＥＭＳパッケージ内のキャビティの床に接合されることが多い。ＭＥＭＳダイのＭＥＭＳ面上のワイヤボンドパッドは、一般に、ＭＥＭＳパッケージキャビティ内の、またはＭＥＭＳパッケージキャビティに沿った、ボンドパッドにワイヤボンドされる。最後に、パッケージリッドは、一般に、ＭＥＭＳパッケージキャビティを気密封止するために、ＭＥＭＳパッケージの上面に固定される。場合によっては、リッドは、密閉ＭＥＭＳデバイスのための所望の環境を提供するために真空または部分真空で固定される。部分真空が使用される場合、また実施形態によっては、不活性ガスは、ＭＥＭＳデバイスを収容しているエンクロージャにバックフィルされるようにリッドがＭＥＭＳパッケージの上面に固定されている場合に導入されてよいが、これは必ずしも必要でない。
【０００４】
多くのＭＥＭＳデバイスの機械的構造は、そのサイズおよび組成のため、高Ｇ用途で損傷を受けやすく、ＭＥＭＳパッケージキャビティの中で同伴される可能性のある粒子、湿気またはその他のそのような汚染物の影響を受けやすい。さらに、場合によっては、作製工程中にＭＥＭＳパッケージキャビティの中の圧力を正確に調節する際の難しさは、ＭＥＭＳデバイスの性能特性に影響を及ぼし、運動中の微妙な変化を検出する際にＭＥＭＳデバイスの有効性をしばしば低下させる可能性がある。さらに、ＭＥＭＳダイから延び上がる、垂直に延びる構造物を有するＭＥＭＳデバイスもあり、これは、場合によってはフリップチップダイボンディングにとって挑戦課題を呈示する可能性がある。したがって、高Ｇ環境などいくつかの環境では、優れた真空性能および／または強化された保護を提供し、作製工程中の大量のスループットおよび低コストも提供する、ＭＥＭＳデバイスのための強靭なパッケージングソリューションが必要である。
【特許文献１】米国特許出願第１の０／８７８，８４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＭＥＭＳおよびその他のデバイス、ならびに、場合によっては、その上に垂直に延びる構造を有するデバイスのパッケージングに関する。本発明は、高Ｇ環境などいくつかの環境で優れた真空性能および／または強化された保護をもたらすことができ、また作製工程中の大量のスループットおよび低コストをも提供する、そのようなデバイスのための強靭なパッケージングソリューションを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一例示的実施形態では、基板に固定されたＭＥＭＳデバイスを含むＭＥＭＳダイが提供される。ＭＥＭＳデバイスは、基板の上方に垂直に配置された１つまたは複数の懸吊構造物を含んでよい。懸吊構造物は、基板の第１の領域に配置されてよく、第２の領域は基板の第１の領域の周囲に広がってよい。場合によっては、シールリングが基板の第２の部分上に配置され、シールリングは基板の第１の部分の周囲に広がる。複数のボンドパッドが基板の第２の部分に沿って配置されてよい。複数のボンドパッドは、所望に応じて、シールリングの中に（たとえば、シールリングと１つまたは複数の懸吊構造物の間に）、および／またはシールリングの外に配置されてもよい。
【０００７】
そのようなＭＥＭＳデバイスは、対応するＭＥＭＳパッケージにパッケージされてよい。ＭＥＭＳパッケージは、キャビティを形成する凹みをその表面に有するパッケージ本体を有してよい。キャビティは、ＭＥＭＳデバイスの１つまたは複数の懸吊構造物を受けるように適応されてよい。凹みを取り囲むシールリングは、パッケージ本体上に配置されてよい。シールリングは、ＭＥＭＳダイとＭＥＭＳパッケージが接合された場合、ＭＥＭＳダイのシールリングに見当合わせされるように適合させることができる。複数のボンドパッドがパッケージ本体の表面上に配置されてよく、１つまたは複数のボンドパッドがＭＥＭＳダイの１つまたは複数のボンドパッドに見当合わせされる。
【０００８】
ＭＥＭＳダイは裏返しにされてよく、その結果、ＭＥＭＳデバイスの１つまたは複数の懸吊構造物は、少なくとも部分的にＭＥＭＳパッケージキャビティの中にまで入る。次いで、ＭＥＭＳダイのシールリングはＭＥＭＳパッケージのシールリングに見当合わせされる。場合によっては、はんだプリフォームがＭＥＭＳダイのシールリングとＭＥＭＳパッケージのシールリングの間に配置されてもよく、加熱された場合、ＭＥＭＳダイの基板とＭＥＭＳパッケージの間で気密封止を形成してもよい。他の場合には、十分な量の金またはアルミニウムなどのボンディング材料がシールリングに沿って提供され、ＭＥＭＳダイおよびＭＥＭＳパッケージは、熱圧接合を使用してシールリングに沿って一緒に封止されてもよい。他の場合には、ＭＥＭＳダイとＭＥＭＳパッケージは、抵抗溶接、共晶ボンディングを使用して、またはその他のいかなる適切なボンディング手法を使用してでも、シールリングに沿って一緒に封止されてもよい。
【０００９】
場合によっては、ＭＥＭＳダイとＭＥＭＳパッケージは、真空環境などの低圧環境で一緒に封止されてもよい。その結果、キャビティ内に、ＭＥＭＳデバイスによっては望ましいこともある密閉低圧環境が生じる可能性がある。
【００１０】
ＭＥＭＳダイの１つまたは複数のボンドパッドは、ＭＥＭＳパッケージの１つまたは複数のボンドパッドに接合されてよい。場合によっては、ＭＥＭＳダイの１つまたは複数のボンドパッドは、ＭＥＭＳダイとＭＥＭＳパッケージがそれらのシールリングに沿って一緒に封止されるのと同時に、ＭＥＭＳパッケージの１つまたは複数のボンドパッドに接合される。ＭＥＭＳダイの１つまたは複数のボンドパッドは、いかなる適切なボンディング手法を使用してでもＭＥＭＳパッケージの１つまたは複数のボンドパッドに接合されてよい。たとえば、ＭＥＭＳダイの１つまたは複数のボンドパッドは、たとえば、はんだ付け、共晶ボンディング、熱圧接合、抵抗溶接、接着剤などによって、またはその他のいかなる適切な取り付け方法によってでも、ＭＥＭＳパッケージの１つまたは複数のボンドパッドに接合されてよい。
【００１１】
また、ＭＥＭＳダイおよびＭＥＭＳパッケージのシールリングは、１つの取り付け方法によって固定されてもよく、ボンドパッドは、所望に応じて、同じまたは異なる取り付け方法で固定されてもよいことが企図されている。たとえば、シールリングは、はんだ付けによって固定されてもよく、ボンドパッドは熱圧接合によって固定されてもよく、逆もまたあり得る。シールリングがはんだ付けによって固定される場合、シールリングは、はんだがＭＥＭＳダイおよびＭＥＭＳパッケージに対して濡れ性を有することができるようにする材料または材料システムで作られてよい。上記で分かるように、かつ場合によっては、シールリング間に封止を形成するのに役立つように、はんだプリフォームが提供され、ＭＥＭＳダイおよびＭＥＭＳパッケージのシールリング間に配置される。
【００１２】
場合によっては、ＭＥＭＳパッケージはピックされ、接合チャンバに入れられる。ＭＥＭＳパッケージは配置の正確さのために（たとえばパターン認識を使用して）光位置合わせされてよい。ＭＥＭＳダイは、場合によっては、ＭＥＭＳダイのＭＥＭＳ面がＭＥＭＳパッケージの方にフェースダウンするようにＭＥＭＳダイを裏返しにするフリッパーステーションに入れられてよい。次いで、ＭＥＭＳダイは、ツールヘッドによってピックされ、配置の正確さのために（たとえばパターン認識を使用して）光位置合わせされてよい。ツールヘッドは、ＭＥＭＳダイをＭＥＭＳパッケージの上方の位置に運び入れてよい。接合チャンバは、所望に応じて、約１０ｘ１０−５トールまで排気されてよい。熱は、場合によっては、はんだプリフォームを融解する、および／またはＭＥＭＳパッケージをＭＥＭＳダイと熱圧接合することができるように準備することができるツールヘッドを介して、ＭＥＭＳダイおよび／またはＭＥＭＳパッケージに加えられてよい。ツールヘッドはまた、接合を形成するのに役立つようにＭＥＭＳダイに力を加えることもでき、その中にＭＥＭＳデバイスを有する気密封止されたキャビティを作り、ボンドパッドをＭＥＭＳパッケージのボンドパッドに電気的に接続する。次いで、キャビティは冷却され脱気されてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は、異なる図面内の同様の要素は同様に番号が付けられている図面を参照しながら読まれるべきである。必ずしも比例していない図面は、選択された実施形態を示し、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。様々な要素のための構成、寸法、および材料の例が示されているが、提供された例のうちの多くのものは、利用されてよい適切な代替物を有することを当業者は理解するであろう。ＭＥＭＳジャイロスコープおよびＭＥＭＳ加速度計などのＭＥＭＳ慣性センサの作製が具体的に論じられるが、本明細書中で説明された作製ステップおよび構造は、所望に応じて、静電アクチュエータ、光学レンズ、ＲＦスイッチ、リレースイッチ、マイクロボロメータ、作動可能マイクロミラー付きデバイス、圧力センサおよび／またはその他任意の適切な（ＭＥＭＳまたは非ＭＥＭＳ）デバイスなど、その他のタイプのＭＥＭＳデバイスのパッケージングにおいて利用されてよいことを理解されたい。
【００１４】
次に図１を参照して、ＭＥＭＳデバイスをパッケージする例示的方法が説明される。例示的方法は、基板１２に固定されたＭＥＭＳジャイロスコープデバイス１１を有し全体的に１０で示されているＭＥＭＳダイを提供するステップから始まる。ＭＥＭＳジャイロスコープデバイス１１は、図示されているように基板の上方に垂直に配置された１つまたは複数の懸吊構造物を含んでよい。懸吊構造物は、基板１２の第１の領域１６（図２参照）に配置されてよく、第２の領域は、基板１２の第１の領域１６の周囲に広がってよい。ＭＥＭＳジャイロスコープは角度変位または運動を検知するために使用されることが多い。多くの場合、ＭＥＭＳジャイロスコープは、基板の上方に懸吊させられた２つのプルーフマスを含み、駆動平面に沿って１８０°の位相ずれで静電気によって駆動される。ジャイロスコープセンサの回転または角度変位に起因するプルーフマスの位置の偏向を検出するために、下部検知板が各プルーフマスの下に、しばしば直接基板上に提供されることが多い。上部検知板２４もまた、ジャイロスコープの感度を上げるためにプルーフマスの上方に提供されてもよいが、これは必ずしも必要でない。
【００１５】
例示的実施形態では、ＭＥＭＳジャイロスコープ１１は、動く部品１８および２０（たとえばプルーフマス）、および対応する検知板２２および２４を含む。検知板２４は支持構造物１６によって支持されてよい。場合によっては、ＭＥＭＳジャイロスコープ１１は、シリコン基板をマイクロマシニングすることによって作られてもよく、その成果物はガラス（たとえばパイレックス（登録商標））基板１２に接合される。場合によっては、ガラス基板１２は、たとえば下部検知板２２だけでなくＩ／Ｏトレースも形成する１つまたは複数のパターン形成された金属層を含んでもよい。しかし、これは例示的なものにすぎず、ＭＥＭＳダイ１０は、たとえば、石英、シリコン、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、ガラス、および／またはその他のいかなる適切な材料をも含むいくつかの材料または材料系で作られてもよいことが企図されている。また、その他のタイプのＭＥＭＳまたはその他のデバイス（たとえば、加速度計、静電アクチュエータ、光学レンズ、ＲＦスイッチ、リレースイッチ、マイクロボロメータ、可動マイクロミラー付きデバイス、圧力センサなど）も、所望に応じて、本発明に従ってパッケージされることができることも理解されたい。
【００１６】
例示的ＭＥＭＳダイ１０はまた、いくつかのボンドパッド２６も含む。ボンドパッド２６は、所望に応じて、ＭＥＭＳデバイス１１、および、特に、ＭＥＭＳデバイス１１の１つまたは複数の検知板２２、２４、１つまたは複数のプルーフマス２０、および／またはその他の部品または部分に電気的に接続されてよい（図示されていない）。ボンドパッド２６は、パターン形成されたシールリング３２とＭＥＭＳデバイス１１の間に配置されてよいが、これは必ずしも必要でない。たとえば、１つまたは複数のボンドパッド２６ａは、パターン形成されたシールリング３２の外に配置されてよい（図２参照）。
【００１７】
ボンドパッド２６は、所望に応じて、たとえば、基板１２の表面上を走るリードまたはトレースによって接続されてよい。各ボンドパッド２６は、以下でさらに説明されるように、金または鉛、あるいはＭＥＭＳダイ１０上のボンドパッドと対応するＭＥＭＳパッケージ１４上のボンドパッドの間の電気的接続の形成を促進するのに適したいかなる材料または材料の組み合わせなどの材料の突起を含んでよい。突起は、所望に応じて、固体層でもよく、複数のバンプまたは同心リングでもよい。
【００１８】
実施形態によっては、ＭＥＭＳダイ１０はまた、パターン形成されたシールリング３２を含んでもよい。パターン形成されたシールリング３２は、材料の堆積またはその他の適切な技法によって形成されてもよい。シールリング３２に沿ってＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に接合するために、はんだ付け法が使用される場合、シールリング３２は、金、鉛、スズ、アルミニウム、白金、または他の好適な材料、あるいは、はんだのための良好な濡れ面を提供するのに適した材料または材料の組み合わせで作られてよい。もちろん、封止機構がはんだを使用しない場合は、パターン形成されたシールリング３２は、別の材料で作られてもよく、あるいは全然提供されなくてもよい。たとえば、特にＭＥＭＳダイ１０および／またはＭＥＭＳパッケージ１４がセラミックなどを含む場合は、シールリング３２に沿ってＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に接合し封止するために、ガラスフリットシールが使用されてもよい。他の例では、シールリング３２に沿ってＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に接合するために熱圧接合法が使用される場合、シールリング３２は、十分な熱および圧力が加えられた後で所望の熱圧接合を形成する、金、銀、鉛、スズ、アルミニウムなどの接合材を含んでよい。
【００１９】
シールリング３２は、ＭＥＭＳデバイス１１、および、場合によっては、ボンドパッド２６を完全に取り囲んでよい。パターン形成されたシールリング３２は、ＭＥＭＳデバイス１１から、およびボンドパッド２６から、電気的に絶縁されてよい。電気絶縁は、たとえば、シールリング３２に沿ってＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に接合するために抵抗溶接が使用される場合、特に強靭にされる可能性がある。
【００２０】
図１に示されている例示的ＭＥＭＳパッケージ１４は、ＭＥＭＳダイ１０のボンドパッド２６および２６ａに見当合わせされるように、または別の方法でそれらに対合するように構成されたボンドパッド２８および／または２８ａを含む。例示的実施形態では、ボンドパッド２８および２８ａは、ＭＥＭＳパッケージ１４がプリント回路基板（図示されていない）上のボンドパッドなど、より大きな回路に接続されることができるようにするリード３０に電気的に接続される。図４で見られるように、リード３０は、所望に応じて、結果として得られるパッケージを直接プリント配線基板、マルチチップパッケージ、またはその他の構造物に取り付けるためにリード３０が使用されることができるように、最終組み立て後ＭＥＭＳダイ１０の上方に延びてよい。代替として、かつ図３に示されているように、リード３０は、ＭＥＭＳダイ１０の上方に延びなくてもよく、この場合、ＭＥＭＳダイ１０に対応するために、プリント配線基板、マルチチップパッケージまたはその他の構造物に穴、凹みまたはその他の適切な構造が提供されてもよく、あるいは、ＭＥＭＳダイ１０に対応するために、隆起したリングまたはその他の構造物が、プリント配線基板、マルチチップパッケージまたはその他の構造物から延び上がってもよい。
【００２１】
ＭＥＭＳパッケージ１４は、たとえばセラミック、石英、シリコン、ガラス、またはその他の適切な材料を含むいくつかの材料または材料系で作られてよい。場合によっては、ＭＥＭＳパッケージ１４のために使用される材料は、部品が動作および／または製造中に様々な温度を経験するときＭＥＭＳダイ１０とＭＥＭＳパッケージ１４の間に生じる可能性がある機械的応力および／またはひずみを低減または緩和するのに役立つように選択されてよい。
【００２２】
上記のように、ＭＥＭＳパッケージ１４は、ＭＥＭＳダイ１０のシールリング３２に見当合わせされるまたはそれに結合するように構成された、パターン形成されたシールリング３４を含んでよい。シールリング３４は、シールリング３２のように形成されてもよく、ＭＥＭＳパッケージ１４の材料に適した技法を使用して形成されてもよい。シールリング３４は、ボンドパッド２８およびリード３０から電気的に絶縁されてよい。
【００２３】
場合によっては、ＭＥＭＳパッケージ１４は、ＭＥＭＳデバイス１１の１つまたは複数の懸吊構造物などＭＥＭＳダイ１０の一部分を受けるように適応されたキャビティ周囲部３３ａを有するキャビティ３３を含んでよい（図３参照）。ゲッタ３８は、キャビティ３３の表面上またはＭＥＭＳデバイス１１の構造物１６など別の適切な表面上に提供されてよい。ゲッタは、スパッタリング、抵抗蒸発、ｅ−ビーム蒸発またはその他の適切な堆積技法を使用して堆積されてよく、ジルコニウム、チタン、ホウ素、コバルト、カルシウム、ストロンチウム、トリウム、それらの組み合わせ、またはその他の適切なゲッタ材料で作られてよい。ゲッタは、所望に応じて、水蒸気、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、および／またはその他の気体など、キャビティ３３に放出されることが予期される気体の一部または全てを化学的に吸収するように選択されてよい。
【００２４】
場合によっては、はんだプリフォーム３６が提供されてもよい。はんだプリフォーム３６は、パターン形成されたシールリング３２および３４に対応するようにサイズ決めされてよい。はんだプリフォーム３６は、インジウム、鉛、スズ、金、その他の適切な金属、またはそれらの適切な合金で形成されてよい。はんだプリフォーム３６は、組み立て工程中にＭＥＭＳパッケージ１４上に配置される別個の部品でよい。一例示的実施形態では、はんだプリフォーム３６は、堆積法またはその他の適切な技法を使用してＭＥＭＳパッケージ１４またはＭＥＭＳダイ１０上に堆積されたはんだ層である。
【００２５】
図２は、図１のＭＥＭＳパッケージ１４の上面、ＭＥＭＳダイ１０の下面、およびはんだプリフォーム３６を示す概略図である。はんだプリフォーム３６、ならびにシールリング３２および３４は、処理中に封止を形成するために互いに結合するように全体的に同じ形状を有するように示されている。それらは全体的に長方形として示されているが、所望のいかなる形状でもよい。ボンドパッド２６および２８は、それらも封止工程中に結合し、ＭＥＭＳダイ１０とＭＥＭＳパッケージ１４の間で電気的接続を形成するように構成される。
【００２６】
ＭＥＭＳダイ１０とＭＥＭＳパッケージ１４の間の封止を形成するために、はんだが使用される場合、ＭＥＭＳパッケージ１４は、ピックされ接合チャンバに入れられてよく、はんだプリフォーム３６はシールリング３４上に配置されてよい。ＭＥＭＳパッケージ１４の位置は、所望に応じて、光位置合わせを使用して（たとえばパターン認識を使用して）、またはその他いかなる適切な技法を使用してでも、検知または検証されてよい。次いで、ＭＥＭＳダイ１０のＭＥＭＳ面がＭＥＭＳパッケージ１４の方に向くようにＭＥＭＳダイ１０を最初に裏返すために、場合によってはフリッパーステーションを使用して、ＭＥＭＳダイ１０がピックされ配置され得る。裏面からＭＥＭＳダイ１０をピックアップするために、ツールが提供されてもよい。ＭＥＭＳダイ１０は、所望された場合は、配置の正確さのために（たとえばパターン認識を使用して）光位置合わせされてよい。１つの例示的ツールは、シールリングおよび／またはボンドパッドの反対側のＭＥＭＳダイ１０に圧力をかけるための圧力板を含んでよい。圧力板はＭＥＭＳダイ１０がピックされる真空カップを取り囲んでよい。
【００２７】
そのような場合には、はんだプリフォームを融解し、かつ／またはＭＥＭＳダイ１０および／またはＭＥＭＳパッケージ１４を接合する準備をするために、場合によってはツールを介して、熱が加えられてよい。ＭＥＭＳダイ１０は、場合によっては、所望された場合は、より低温に保持されてよく、あるいはＭＥＭＳパッケージ１４と同じ温度にされてもよい。
【００２８】
場合によっては、制御された環境が接合チャンバ内に作られてもよい。たとえば、気体は、接合チャンバ内に制御された真空圧力を形成するために、接合チャンバから抜き取られてよい。制御された真空圧力は、たとえば、１気圧、０．５気圧、１００ｘ１０−５トール未満、５０ｘ１０−５トール未満、１５ｘ１０−５トール未満、または１０ｘ１０−５トール未満でよい。場合によっては、気体が接合チャンバから抜き取られた後では、接合チャンバに１つまたは複数の不活性ガスが導入されても、または別の方法で、バックフィルされてもよい。バックフィルされた不活性ガスは、いかなる圧力でもよいが、場合によっては、１０ｘ１０−２トール未満、５０ｘ１０−３トール未満、２０ｘ１０−３トール未満、または５０ｘ１０−４トール未満でよい。用途によっては、バックフィルされた不活性ガスは約１８ｘ１０−３トールでよい。
【００２９】
次いで、ツールは、ＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に取り付けてよく、シールリング間の封止を形成するのに役立ち、同時にＭＥＭＳダイ１０およびＭＥＭＳパッケージ１４の対応するボンドパッド間の電気的接続を形成するために、熱および／または圧力を加えてよい。このとき形成されたＭＥＭＳパッケージは、図３で最も良く見られるように、チャンバ３３内にＭＥＭＳデバイス１１を含んでよい。ゲッタ３８は、所望された場合は、熱またその他の手段によって活性化されてよい。
【００３０】
場合によっては、ＭＥＭＳダイ１０のボンドパッドおよびＭＥＭＳパッケージ１４のボンドパッドは、熱圧接合によって固定されてよい。そのような場合には、ＭＥＭＳダイ１０および／またはＭＥＭＳパッケージ１４のボンドパッドは、十分な量の金、銀、鉛、スズ、アルミニウムなどの接合材料で形成されたバンプを含んでよい。実施形態によっては、接合材料は、金かアルミニウムのいずれかなどの単一材料で形成される。他の諸実施形態では、接合材料は様々な材料で形成される。
【００３１】
次いで、ＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に固定するのに十分な接合力が、ＭＥＭＳダイ１０とＭＥＭＳパッケージ１４の間に加えられてよい。この接合力は、たとえば、全てのボンドパッドのために使用される接合材料の１累積グラムにつき少なくとも２５，０００ｋｇ強度、５０，０００ｋｇ強度、１００，０００ｋｇ強度などのいかなる有効強度でもよい。接合力が加えられている間、接合材料は、ＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４に固定するのに役立つように十分に加熱されてよい。熱は、接合材料の温度を、所望に応じて、３００、３５０、４５０、または５００℃より高い温度に上げるのに十分などんな有効量でもよい。場合によっては、ボンドパッドは、参照により本明細書に組み込まれている、２００４年６月２８日に出願した、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ａｔｔａｃｈｉｎｇ  Ａ  Ｄｉｅ  Ｔｏ Ａ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ(基板にダイを取り付ける方法及び装置）」という名称の、同時係属の米国特許出願第１の０／８７８，８４５号に従って熱圧接合されてもよい。
【００３２】
もちろん、ＭＥＭＳデバイス１０をパッケージするためにその他の適切な装置および技法が使用されてもよい。たとえば、ＭＥＭＳダイ１０をＭＥＭＳパッケージ１４の上に裏返すちょうつがい式チャンバが提供されてもよい。代替として、またはさらに、工程全体は、所望に応じて、複数のＭＥＭＳダイ１０が複数の対応するＭＥＭＳパッケージ１４に同時に接合されることができるように、より大きなチャンバで行われてもよい。また、ＭＥＭＳデバイスの動作可能性は、ＭＥＭＳダイとＭＥＭＳパッケージが一緒に固定される前に検証されても、固定された後で検証されてもよいことが企図されている。
【００３３】
図４は、別の例示的ＭＥＭＳダイ、はんだプリフォーム、およびＭＥＭＳパッケージの概略横断面図である。この例示的実施形態は、図１〜３に関して上に示され説明されたものと同様であるが、この場合、ＭＥＭＳパッケージ１４はその周囲部上に、リード３０が回路基板またはその他の部品に、より容易に接続されることができるように、ＭＥＭＳダイ１０を越えて延びる立ち上がり部４２を含む。すなわち、図４の例示的実施形態では、ＭＥＭＳパッケージ１４は、リードレスチップキャリア（ＬＣＣ）パッケージとして構成され使用されてよい。例示的実施形態では、立ち上がり部４２は、ＭＥＭＳダイ１０の基板１２の裏面を越えて延びるが、立ち上がり部４２は、リード３０が隣接する回路基板に接合することができるようにするのに十分なだけ延びるだけでよいことが企図されている。たとえば、場合によっては、立ち上がり部４２は、リード３０がＭＥＭＳダイ１０の基板１２の裏面と同じ高さまたはほぼ同じ高さになることができるだけ延びるだけでもよい。いずれにしても、かつ図から分かるように、ＭＥＭＳダイ１０の基板１２は、ＭＥＭＳパッケージ１４と回路基板など（図示されていない）の間に配置されるので、パッケージされたＭＥＭＳデバイスが回路基板などに取り付けられた場合、ある程度保護されることができる。図５は、図４の例示的ＭＥＭＳダイ１０、はんだプリフォーム３６およびＭＥＭＳパッケージ１４の組み立て後の概略横断面図である。
【００３４】
図６は、ＭＥＭＳダイ１０など、上方検知板を有するＭＥＭＳダイを作るための例示的方法を示す概略横断面図である。例示的方法では、第１のウェハ５０が提供される。第１のウェハ５０は、ガラス（たとえばパイレックス（登録商標））ウェハでよく、あるいは、所望に応じて、その他のいかなる適切なウェハでもよい。ＭＥＭＳジャイロスコープ、加速度計、またはその他の構造物などのＭＥＭＳデバイス５２ａは、第１のウェハ５０に接合されてよい。例示的実施形態では、いくつかのＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅは、ＭＥＭＳダイ６０ａ〜６０ｅのそれぞれに１つずつ、第１のウェハ５０に接合される。
【００３５】
場合によっては、ＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅは、図１に示されたような基板の上方に垂直に配置された１つまたは複数の懸吊構造物を含んでよい。多くの場合、ＭＥＭＳジャイロスコープは、基板の上方に懸吊させられた２つのプルーフマスを含み、駆動平面に沿って１８０°の位相ずれで静電気的に回転される。下方検知板は、ジャイロスコープセンサの回転または角度変位に起因するプルーフマスの位置の偏向を検出するために、各プルーフマスの下に、しばしば第１のウェハ５０上に直接提供されてよい。場合によっては、ＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅは、シリコン基板をマイクロマシニングすることによって作られてもよく、その成果物は第１のウェハ５０に接合される。しかし、これは、例示だけであり、ＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅは、たとえば、石英、シリコン、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、ガラス、および／またはその他のいかなる適切な材料を含む任意の数の材料または材料系で作られてもよいことが企図されている。
【００３６】
例示的ＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅはまた、いくつかのボンドパッド（図１参照）を含んでもよい。ボンドパッドは、所望に応じて、ＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅ、および特にＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅの１つまたは複数の検知板、１つまたは複数のプルーフマス、および／またはその他の部品または部分に電気的に接続されてよい（図示されていない）。ボンドパッドは、パターン形成されたシールリング（図１参照）とＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅの間に配置されてよいが、これは必ずしも必要でない。ボンドパッドは、所望に応じて、たとえば第１のウェハ５０の表面上を走るリードまたはトレースによって接続されてよい。パターン形成されたシールリングは、各ＭＥＭＳダイ６０ａ〜６０ｅのためのＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅを完全に取り囲んでよく、場合によっては、対応するボンドパッドを取り囲んでよいが、これは必ずしも必要でない（図１参照）。
【００３７】
第２のウェハ５４もまた提供されてよい。第２のウェハ５４は、ガラス（たとえばパイレックス（登録商標））ウェハでよく、あるいは所望に応じてその他いかなる適切なウェハでもよい。例示的実施形態では、いくつかの凹み５６ａ〜５６ｅが第２のウェハ５４の表面にエッチングされてよく、あるいはそれ以外の方法で形成されてもよい。凹み５６ａ〜５６ｅの深さは、凹み５６ａ〜５６ｅの後壁とＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅのプルーフマスまたはその他の構造物の間の所望のスペーシングになるように適応されてよい。金属またはその他の導電層は、所望された場合は、１つまたは複数の上方検知板を形成するように凹み５６ａ〜５６ｅ上または内でパターン形成されてよい。パターン形成されたまたはその他の導電層は、さらに以下で説明されるように、第２のウェハ５４が第１のウェハに接合された後は、凹み５６ａ〜５６ｅの端に延び上がり、第１のウェハ５０上の対応するパッドに電気的に接触してよい。
【００３８】
追加の凹み５８ａ〜５８ｄもまた、エッチングされるか、あるいはそれ以外の方法で第２のウェハ５４内に提供される。例示的実施形態では、凹み５８ａ〜５８ｄの深さは、以下でさらに説明されるように、鋸刃などが、第１のウェハ５０を係合することもなく、または別の方法で損傷することもなく、第２のウェハ５４の領域６２ａ〜６２ｄを切り取る、または別の方法で取り除くことができるように、設定されてよい。例示的実施形態では、凹み５８ａ〜５８ｄの深さは、凹み５６ａ〜５６ｅの深さより深くてよい。
【００３９】
第２のウェハ５４は、凹み５６ａ〜５６ｅ上または内の金属またはその他の伝導層がＭＥＭＳデバイス５２ａ〜５２ｅのための１つまたは複数の上方検知板を形成するように裏返され、第１のウェハ５０に接合されてよい第２のウェハ５４は、いかなる適切な方法を使用してでも、第１のウェハ５０に接合されてよい。一例示的実施形態では、第２のウェハ５４は、陽極接合を使用して第１のウェハ５０に接合される。
【００４０】
第２のウェハ５４が第１のウェハ５０に接合された後は、その結果得られるウェハの対は、ダイスされて個々のＭＥＭＳダイ６０ａ〜６０ｅを提供する。例示的実施形態では、鋸刃などは、好ましくは第１のウェハ５０を係合することもなく、別の方法で損傷することもなく、第２のウェハ５４の領域６２ａ〜６２ｄを切り取る、または別の方法で取り除くことができる。次に、鋸刃などは、第１のウェハ５０の領域６６ａ〜６６ｄを切り取るまたは別の方法で取り除いて個々のＭＥＭＳダイ６０ａ〜６０ｅを互いに分離するために使用されることができる。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態をこのように説明してきたので、本明細書に添付された特許請求の範囲の範囲内に含まれるその他の実施形態が作られ使用されてよいことを当業者は容易に理解するであろう。本明細書に含まれる本発明の多数の利点は、前述の説明で述べられてきた。本開示は、多くの点で、例示だけであることが理解されるであろう。変更形態は、本発明の範囲を越えることなく、特に部品の形状、大きさ、および構成に関して、詳細に作られてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】例示的ＭＥＭＳダイ、はんだプリフォームおよびＭＥＭＳパッケージの概略横断面図である。
【図２】図１のＭＥＭＳダイ、はんだプリフォームおよびＭＥＭＳパッケージの概略上面図である。
【図３】組み立て後の図１〜２の例示的ＭＥＭＳダイ、はんだプリフォームおよびＭＥＭＳパッケージの概略横断面図である。
【図４】他の例示的ＭＥＭＳダイ、はんだプリフォームおよびＭＥＭＳパッケージの概略横断面図である。
【図５】組み立て後の図４の例示的ＭＥＭＳダイ、はんだプリフォームおよびＭＥＭＳパッケージの概略横断面図である。
【図６】上部検知板を有するＭＥＭＳダイを作るための例示的方法を示す概略横断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ＭＥＭＳダイ
１１  ＭＥＭＳジャイロスコープデバイス
１２  基板
１４  ＭＥＭＳパッケージ
１６  基板１２の第１の領域、支持構造物
１８  動く部品
２０  動く部品、プルーフマス
２２  検知板
２４  上部検知板
２６  ボンドパッド
２６ａ  ボンドパッド
２８  ボンドパッド
２８ａ  ボンドパッド
３０  リード
３２  シールリング
３３  キャビティ
３３ａ  キャビティ周囲部
３４  シールリング
３６  はんだプリフォーム
３８  ゲッタ
４２  立ち上がり部
５０  第１のウェハ
５２ａ〜５２ｅ  ＭＥＭＳデバイス
５４  第２のウェハ
５６ａ〜５６ｅ  凹み
５８ａ〜５８ｄ  凹み
６０ａ〜６０ｅ  ＭＥＭＳダイ
６２ａ〜６２ｄ  第２のウェハ５４の領域
６６ａ〜６６ｄ  第１のウェハ５０の領域
【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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【外国語明細書】
2007136668000001.pdf