JP2010500926A - 異なる内圧及び／又は異なるガス組成物を有する空間部を少なくとも２個有するマイクロメカニクスのケーシング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、活性構造体を含む構造物の形成下に、後に個々に分離することが予定されている複式構造要素（及びマイクロ技術に使用可能な構造物）であって、複式構造要素が、表面が平面である基礎部分及び同様に平面状に形成された上部構造部分を、相互に結合した状態で有し、これらは、前記構造物１つ当たり、少なくとも一つの第１の空間部分及び第２の空間部分を含んでおり、第１の空間部分と第２の空間部分は、互いに、及び外側周囲に対して密閉されており、そして、両空間部分の第１の空間部分には、ゲッター材料が設けられ、及びこのゲッター材料に起因して、第２の空間部分とは別の内圧及び／又は他のガス組成物を有することを特徴とする複式構造要素に関する。更に、本発明は、このような構造要素ないし構造物を製造する方法に関し、このために、ゲッター材料に対して吸収特性が異なる、異なる種類のガスからなるガス混合物が導入される。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロメカニクスシステムの組合されたケーシングのために適した方法に関し、ここで、この方法はウエハー平面上で行われることが好ましく、そしてケーシングには異なる作動圧力（稼動圧力）が必要とされるものである。この方法は、同一の作業工程において、キャビティー１（空間部分１）を規定されたガス圧力Ｐ１で、及びキャビティー２をガス圧力Ｐ２で選択的に満たすことを可能にする（ここで、Ｐ１とＰ２は、互いに独立して選択される）。この方法で、異なるマイクロメカニクスシステム（複数）が、（一つの）構造物内で組み合わされる。これによって、このようなシステムの統合性の程度が大きく高められる。更に、本発明は、キャビティ（空間部分）を少なくとも２個有するマイクロメカニクスシステム（これらキャビティは、異なる内圧及び／又はガス吸収組成物を有する）も含む。

マイクロシステム技術の補助下に製造される構造物（ＭＥＭＳ）は、センサー及び作動装置の製造において、小型化とコストの適正化（低コスト化）のために、従来から構築されてきたものである。マイクロシステム技術（ＭＳＴ）は、比較的新しい技術分野である。この技術はその大部分が、（母材シリコンの上で加工処理を行う、このマイクロシステム技術の方法を使用して、マイクロ分野におけるマクロ的な技術システムを持ち込むために）半導体工業での性能の高い製造方法を可能にしており、そしてこれにより、小型化の促進と技術的製造の高性能性を支えている。ＭＳＴを使用した製造は、電子工学、工業オートメーション、コミュニケーション−及び医薬技術、自動車工業又は生命科学製品の分野では広く行われている。これにより、小型化が促進され、及び技術的統合密度が連続的に高められ、マイクロ技術の発展が促進され及び存在する製造方法が改良されている。

しかしながら自動車部門では、機械構造について、自立的に及び少ないエネルギーで、複数（複式）の測定−及び規則的な機能を行う、複雑で、統合して構成されたマイクロシステム構造部分の需要がある。異なるセンサーシステムが、設計に従って、対応する作動圧力（運転圧力）を必要とする。共鳴システムが、しばしば品質の高度化を必要とする。従って、内部に各センサーシステムが存在する空洞部内の対応する作動圧力を少なくすることによって、周囲ガスによる機械的な減衰（抑制）を最小限にしなければならない。例えば、共振する回転性センサーは、典型例では、数μバール〜数ミリバールの所定の作動圧力で作動する。加速センサーは、逆に部分的に強く減衰させる（抑制させる）必要があり、これにより通常、作動圧力は、数百ミリバールにする必要がある。以下の表は、異なるマイクロシステムのための、それぞれの代表的な作動圧力を示している。

図２には、マイクロ技術を使用して製造された共振慣性センサーの代表的な構成が示されている（Ｐ．Ｍｅｒｚ，Ｗ．Ｒｅｉｎｅｒｔ，Ｋ．Ｒｅｉｍｅｒ，Ｂ．Ｗａｇｎｅｒ，‘ＰＳＭ−Ｘ２：Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｌａｔｆｒｏｍ ｆｏｒ ｖａｃｕｕｍ−ｐａｃｋａｇｅｄ ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｋｏｎｆｅｒｅｎｚｂａｎｄ Ｍｉｋｒｏｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ−Ｋｏｎｇｒｅｓｓ ２００５，Ｄ／Ｆｒｅｉｂｕｒｇ，ＶＤＥ Ｖｅｒｌａｇ，ｐ．４６７−４７０）。下部に位置する表面マイクロメカニズムセンサーは、活性センサー構造体を含んでいる（ＭＥＭＳ活性センサー）。特定のエッジング工程によって、ダミー層（犠牲層）が除去され、自由支持構造体（不支持構造体）が製造できる。平面からの運動を容量検出するために、１．５μｍの間隔で対向電極が配置される。この移動方向マイクロメカニズムシステムは、平面（平面状）での移動に限られることがなく、平面から離れる動きについても活性であり、そして検出される。上部のカバーチップ（キャップ）では、センサー構造体上に６０μｍの深さの空洞部が設けられており、この空洞部内には、ガス分子の吸収と化学的結合のために、ゲッター材料が離れて設けられている。ウエハー平面上のセンサー−及び上部ウエハーの硬い結合（いわゆるウエハーレベルパッキング）が、金−シリコン共融混合物によって行われる。金−シリコンでできたボンド枠（接合枠）が、密閉したカプセル化をもたらし、これにより、共融結合工程で形成される圧力が維持されて残る。空洞部分内に導入されるゲッター層によって、１０^-6バールまでの最小の空洞部内圧力の形成が確保され、これにより、構造物の全体的な良好な耐用年数を得ることができる。

マイクロ技術の分野では、マイクロセンサーのケーシングの発展は僅かなもので、同時に最も重要で必要とされる技術分野の一つである。特に、密閉したケーシングの形成は、多くのマイクロメカニクス要素にとって、一つのキーとなる技術である。密閉状態のカプセル化によって、マイクロセンサーの環境の有害な影響（ほこり、機械的又は化学的損傷）が遮断され、そして、その許容可能な機能が確保され、及び耐用年数が確実に長くなる。更に、必要とされる現行の共振を操作するマイクロセンサーは、機能を十分に発揮するために、ケーシングのキャビティ内に、特殊な作用ガス又は規定された環境圧力を必要とする。

上述したウエハー−レベルパッキング（ＷＬＰ）において、ウエハー平面で開放状態にあるセンサーのカプセル化が行われる。ここで、ケーシングの個々に機能する要素を含む対応する上部ウエハー（カバーウエハー）が作成される。上部ウエハーは、センサーウエハーと接合され、これにより、そのセンサーチップが、対応するハウジングチップに硬く固定される。ウエハー平面上でのこの接合の後、（初めて）ウエハー対が個々のチップに（別々に）分離される。大量の平行な作業手段が可能なので、ウエハー平面上でのケーシングは、チップ平面上でのケーシングと比較して、コスト面、構造物統合密度面及び収量面で非常な長所を有する。

ＷＬＰ技術のために、一連の従来の方法、例えば、Ｇｌａｓｓ Ｆｒｉｔ Ｂｏｎｄｅｎ，ａｎｏｄｉｓｃｈｅｓ Ｗａｆｅｒｂｏｎｄｅｎ，Ｄｉｒｅｋｔｂｏｎｄｅｎ（Ｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ），Ｅｕｔｅｋｔｉｓｃｈｅｓ Ｂｏｎｄｅｎ，Ｔｈｅｔｍｏｋｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｂｏｎｄｅｎ，Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ｂｏｎｄｅｎ，ｏｄｅｒ Ｋｌｅｂｅｎ（Ｒ．Ｆ．Ｗｏｌｆｆｅｎｂｕｔｔｅｌ，Ｋ．Ｄ．Ｗｉｓｅ，“Ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎ−ｔｏ−ｗａｆｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｇｏｌｄ ａｔ ｅｕｔｅｃｔｉｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ，４３，１９９４，ｐ．２３３−２２９；Ｍ．Ｍａｄｏｕ，“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ”，ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，Ｂｏｃａ Ｒａｔｉｏｎ，２００２、参照）が公知である。

ウエハー平面上のケーシング（容器内に密閉すること）において、工程空間内に存在するガス及び工程圧力（プロセス圧力）が、キャビティー内に閉鎖される。これにより、ウエハーの全ての構造部分に、工程の均一性の枠内で、同一の空間圧力が供給され、そしてキャビティ内で、大気圧、大気圧以下、及び大気圧以上の圧力が閉鎖される。通常、上述したＷＬＰ技術によって、１〜１０ミリバールの最小キャビティ圧力が達成可能である。材料のガス化、分子の表面分解及び汚染粒子の分解による残留する分圧は通常、約１〜１０ミリバールなので、これよりも低い作動圧力は、通常、導入されない。１ミリバール以下の低い圧力範囲を達成するために、追加的に機能する層、いわゆるゲッター層（Ｍ．Ｍｏｒａｊａ，Ｍ．Ａｍｉｎｏｔｔｉ，Ｒ．Ｃ．Ｋｕｌｌｂｅｒｇ，“Ｎｅｗ ｇｅｔｔｅｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｔ ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ ｆｏｒ ａｓｓｕｒｉｎｇ ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＭＥＭＳ’，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４９８０．，２００３，ｐ．２６０−２６７；Ｄ．Ｓｐａｒｋｓ，ＳＭａｓｓｏｕｄ−Ａｎｓａｒｉ，Ｎ．Ｎａｊａｆｉ，“Ｒｅｌｉａｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｎａｎｏｇｅｔｔｅｒｓ^TM ａｎｄ ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ ｂｏｎｄｉｎｇ”， Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｕｓａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＥＭＳ／ＭＯＥＭＳＩＩＩ，Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ．５３４３，２００４，ｐ．７０−８０、参照）が設けられる。ここで、ゲッター層は、ガス分子の吸収を目的としている。これは、表面吸収によって、体積中への溶解によって、又は化学的な化合（結合）によって達成される。

最近の十年で、非常に多くのゲッター材料が開発された。従来から使用されているゲッター材料には、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｆｅ及びこれらに類似するもの等の金属又は合金でできたゲッター材料があり、これらは例えば、カソード噴射管、表面形成被覆、部分的加速又は半導体加工−装置に使用される（例えば、特許文献１（ＵＳ−特許４，２６９，６２４）、特許文献２（ＵＳ−特許５，３２０，４９６）、特許文献３（ＵＳ−特許４，９７７，０３５）又は特許文献４（ＵＳ−特許６，２３６，１５６参照））。これらの材料は、異なるガスを吸収するか、又は吸着するもので、これら（吸収、吸着）は酸素化合物または水素化合物を形成することによって、又は単純に表面吸着によってなされる。上述した非蒸発性のゲッター（ＮＥＧｓ）は、前世紀の９０年代の中頃以降、タブレット状態又は帯（ストライプ）状態で、そのために形成された特殊なへこみ部分の中に、又はセラミック製の包装（覆い）内でチップに隣接して施されている。表面積を可能な限り広くするために、ＮＥＧｓは、粉末冶金法の補助下に製造され、この粉末冶金法では、金属部分の焼結がじかに起こり、これにより、金属球体の間に小さな空間が残る。真空又は水素を含んだ還元雰囲気での温度活性化工程の補助下に、焼結工程の間に金属上に形成された表面酸化物層が除去される。そして、構造物の周囲全体の一貫した加熱、又は抵抗加熱（オームの加熱による）によって、活性化が完了する。

ＵＳ−特許４，２６９，６２４ ＵＳ−特許５，３２０，４９６ ＵＳ−特許４，９７７，０３５ ＵＳ−特許６，２３６，１５６

本発明は、マイクロシステム技術に施される構造物（ＭＥＭＳ）（例えば、チップ）を提供することを目的としており、ここでこの構造物は、少なくとも２個のキャビティ又は空間部分（図１に示したＩとＩＩ）を有し、そのガス空間は、異なる圧力及び／又は異なるガス化合物を有するものである。本発明はまた、基礎部分と上部構造部分物を有する複式の構造要素システム（例えばウエハー）を提供することも目的としている。この構造要素システムから、分離すること（鋸又はこれに類似するもの）により、上述した構造物が製造される。そして最後に、本発明は、上述した構造物ないし複式構造要素システムを製造する方法（この方法から、これらのものが形成可能である）を提供することを目的とする。

本発明における課題は、本発明の以下の内容によって解決可能である。すなわち、（ＭＥＭＳ−）構造物の両方の空間部分の第１の空間部分に（第１の）ゲッター材料を施し、そしてガス雰囲気（ガス雰囲気は、第１のゲッター材料が吸収可能な少なくとも１種類のガスを含んでいる）中で基礎部分と上部部分とを結合させ、これにより、この種類のガスに対するゲッター材料の吸収特性に従い、（両空間部分の第１の空間部分のゲッター材料が活性化された後、）第１の空間部分が、第２の空間部分のものとは異なる内圧及び／又は異なるガス組成物を有することによって解決される。

好ましい実施の形態では、ガス雰囲気は、種類Ａのガスと種類Ｂのガスの２種類のガスを有し、これらのガスは、（第１の）ゲッター材料に対して、異なる吸収特性を有する構成になっている。第２の空間部分は、ゲッター材料を有さないことも、異なるガス吸収特性を有する第２のゲッター材料を有することも可能であり、又は第２の空間部分は、第１の又は第２のゲッター材料を所定の量（この所定の量は、ゲッター材料の活性化の後に、第２の空間部分での両方のガスの比率が、第１の空間部分での比率とは異なるようになる量である）で有することも可能である。

ウエハー又はこれに類似するものの上で、活性構造体（例えばセンサーシステム）を有する複数又は多数のマイクロシステムのハウジング（容器を施すこと）を異なる圧力で同時に行うために、（対応する活性構造体を有する、）対応するウエハー又はこれに類似するもの、例えば、１つの又は通常は複数の、ケーシングが施されるべきセンサーウエハーが用意される。図３は、２個のサブモジュール（準構成単位）（２個のサブモジュールは、それぞれが相互に遮断して分離されている）を有するセンサーシステムの構成を例示したものである。センサーウエハー１（センサーウエハー１の上側は、実質的に平面である）の上に、マイクロメカニクス的なセンサーサシステム３、４が存在している。更に、覆い（カバー）、例えば上部ウエハー２（上部構造部分）が設けられており、この覆いは、（センサー領域にキャビティーを形成するために、）へこみ部分又は堀部分を有しており、そして覆いは、結合工程で、センサーウエハー１（基礎部分）と堅く（しっかりと）結合されるものである。

結合枠７は、センサー領域の周囲を囲んでおり、そしてセンサー領域の周囲を密閉している。活性構造体とへこみ部分の配置構成は、図に示したものに限られるものではないことは明確である。例えば、活性構造体（例えばセンサー）は、センサーウエハーのへこみ部分に設けられても良く、そして上部ウエハーの内側が、活性構造体の所要面積が平坦であって良く、又は「へこみ」が僅かなものであっても良い。この代わりに、活性構造体は、需要に従い、上部ウエハーに設けられても良く、これにより上述した実施の形態を（模写して）行っても良い。

結合工程によって規定される、ないし本発明の目的のために適切に選択される工程雰囲気（プロセス雰囲気）は、両方のウエハーの結合の際に、キャビティ又は空間部分内に閉じ込められる。この工程雰囲気は、少なくとも種類Ａのガスを含んでいる。第１のゲッター材料は、第１の空間部分内で活性化され、この種類のガスは、ゲッター材料の量に従い、少なくとも部分的に、又は全部が、又は実質的に全部が吸収され、そして、この空間部分は、真空状態（準真空状態を含む）になる。工程雰囲気は、少なくとも２種の、第１のゲッター材料に対して反応性が異なる種類Ａと種類Ｂのガスからなることが好ましい。

本発明に従い、「種類のガス（使用種類のガス）」は、個々のガス又は混合ガスであると理解される。種類のガス（例えば、種類Ａのガス）の、これら個々のガス又は混合状態における構成部分は、（その全てについて）、少なくとも（設けられたゲッター材料に起因する）吸収性に関して所定の特性を有しており、この特性は、他の種類のガス（例えば、種類Ｂのガス）の対応する特性とは異なるものである。ここで、種類Ａのガスは、例えば、類似した、又は異なる反応性を有するガス（このガスは、それぞれが、全て、設けられたゲッター材料に吸収される）の混合物とすることが可能であり、一方、種類Ｂのガスは、専らゲッター材料によっては吸収されることのない１種以上の貴ガスを含むことが可能である。

また、図３に関して上述したように、上部ウエハー又は活性構造体を有するウエハーがくぼみ部分を有し、これにより、両方のウエハーが、キャビティを形成して結合することができる。マイクロシステム−構造部分のために、少なくとも２個の、このようなキャビティ５、６が設けられるが、しかし当然、必要によりその数はより多くても良い。上部ウエハーの「くぼみ」となった内側にゲッター材料８を設け、そして結合の後、少なくとも両方のキャビティ５、６の内、第１のキャビティにのみゲッター材料が設けられることが好ましい。第１のキャビティ５内のゲッター材料は、第１の種類Ａのガス（例えば、Ｈ₂、Ｏ₂、ＣＯ₂又はＮ₂、好ましくはこれらの混合物）の分子を吸収することができる。第２の種類Ｂのガス（例えば、Ａｒ又はＮｅ等の不活性ガス）の分子は、通常、相互作用を有していない。ゲッター材料は、この技術分野では公知のように、（この公知技術は、ここに導入される）、たいていの場合、カバーウエハー（覆いウエハー）内のへこんだ状態の部分に設けられる。その活性化は、通常、「温度−時間−法」（この方法は、この技術分野では公知であり、詳細は省略する）によって行われる。この活性化の後、種類Ａの分子はゲッター吸収される（吸収される）。

ゲッターの活性化によって、第１のキャビティ５に存在する種類Ａのガス種は、吸収され、これにより、キャビティ圧力は、残っている種類Ｂのガスの分子によって決定される。ゲッター材料を有していない第２のキャビティは、本来のキャビティ圧力（この圧力は、部分Ａと部分Ｂの合計（分圧の合計）になる）のまま残っている。本発明に従い、本来の混合物（Ａ＋Ｂ）の組成物（化合物）、及び少なくとも第１のキャビティ内のゲッター材料の量と種類（これらは、ゲッター材料が存在する限りにおいて、第２のキャビティ内のゲッター材料の量及び／又は種類とは異なっている必要がある）によって、異なるサブシステムの最終圧力を設定することができる。種類Ｂの分圧が０である場合も可能であることが明確である。この場合、ガス混合物は、種類Ａのガスのみを含む。

本発明の第１の実施の形態では、第１のキャビティのカバー領域のゲッター材料は、ゲッターの活性化の後、種類Ａのガスの部分が完全に又は実質的に完全に吸収されるような量で施される。従って、第１のキャビティ５内では、（少なくとも実施的に）種類Ｂのガス部分のみが存在し（ないし、Ｂの分圧が０又は０に近い場合、絶対圧力として真空に近づく）、一方、第２のキャビティ６のガス空間では、種類Ａのガス分子及び場合により種類Ｂのガス分子が残る。

本発明の代わりの実施の形態では、ゲッター材料が第１のキャビティ５内に、以下の量で設けられる。すなわち、種類Ａの吸収を完了するのに十分な量ではなく、ｘモル％という部分的量だけを吸収する量で設けられる。活性化の後、キャビティのガス雰囲気は次のように変化する；すなわち、ゲッター材料で、ガスが選択量で低減され、及びこれによりガス吸収が未完了の状態になる結果、第１のキャビティでは、ガス成分（ガス組成）は、（１００−ｘ）モル％Ａと、Ｂの全量になり、この一方で、第２のキャビティ内では、混合物が変わらずに残っている。これにより、任意の圧力混合範囲を設定することができる。

本発明の他の実施の形態では、ＭＥＭＳ−構造物（例えばチップ）は、２個以上のキャビティ５、６を有し、ゲッター材料は、構造物１個について、両方の又は存在するより多くのキャビティに存在し、少なくとも構造物１個について、設けられるキャビティの内の少なくとも２個のキャビティに存在する。この場合、両方のキャビティにおけるゲッター材料の面積及び／又はそのガス吸収特性は以下のものでる、すなわちゲッター材料の活性化の後、両方のキャビティ、又は少なくとも２個のキャビティが、異なる最終圧力を有し、及び／又はガス組成物を有するものである。

ゲッター材料は、好ましい状態で、例えば固体（立体）又は表面物（平面体）として、キャビティに設けることができ、またゲッター材料は、構造形状（構造物の形状）を有することもできる。ゲッター材料は、ウエハー又はこれに類似するものの上部側（頂部側）において、例えば、（くぼみ部分が設けられる場合には）くぼみ部分に有利な方法で施すことができる。この代わりに、対応する面が他に使用されなければ、ゲッター材料は、基礎部分側（下部側）、例えば、活性構造体の側方又はその下部に存在することもできる。

製造される構造物が、２個を超える数のキャビティを有する場合、ガス混合物は、ここでも種類Ａと種類Ｂでなることができる。そして、例えば、第１のキャビティには、ゲッター材料が（活性化の後に種類Ａのガスが、完全に又は部分的に吸収される）量で設けられ、この一方で、ゲッター材料が設けられた第２のキャビティでは、種類Ａのガスが、混合物（Ａ＋Ｂ）から、（第１のゲッター材料のものとは）異なる百分率で吸収され、そして、第３のキャビティでは、ゲッター材料が設けられない。この代わりに、ガス混合物は、３種類又は３種類を超える、種類Ａ、Ｂ、Ｃ…のガスからなることもできる。第１のキャビティに、（ガス混合物に対して、）第１の吸収特性を有するゲッター材料を設け、及び第２のキャビテイに、（ガス混合物に対して、）第２の吸収特性を有するゲッター材料を設けることが有利である。ガス混合物は、例えばガスの種類、ＣＯ₂、Ｎ₂及びＡｒでなることが可能である。第１の吸収特性を有するあるゲッター材料は、二酸化炭素と結合するが、しかし窒素と結合することがなく、又は僅かにしか結合しない。第２の吸収特性を有するあるゲッター材料は、窒素及び二酸化炭素と結合する。（ある）第３のキャビティでは、ゲッター材料が設けられないままである。

ＭＥＭＳ−構造部分の製造は、上述のように、複式構造要素−例えば、ウエハー平面体上で行うことが好ましく、ここで、ウエハー又は（他には）複式構造要素が、個々の構造物（例えば、チップ）に分離される。この代わりに、構造物は、（当然ではあるが、）活性化された構造体を保持する個々の適切な基礎部分（例えば、ベースチップ）、及び少なくとも２個のキャビティ５、６を覆うもので、及び（キャビティ５、６を）互いに遮断して分離する適切なカバー部分（例えば上部チップ）から製造することができる。

以下に、図４Ａ）〜４Ｃ）を使用して、複数又は多数のセンサーを有するウエハーの製造と、この後のＭＥＭＳ構造物への個別分離について例示して説明する。センサーの代わりに、マイクロシステム技術に利用される任意の活性構造体、例えば、作動装置、共振器、ディスプレー、デジタルマイクロ反射鏡、輻射熱計、ＲＦスイッチ、及び他のものが存在可能なことは明確である。同様に、センサーとして、任意のセンサー、例えば、回転速度センサー（共振センサー、ギブロスコープ）、加速度センサー、絶対圧力センサー、又はこれらに類似するものを設けることができる。複式構造要素の製造と後の個々の分離の代わりに、個々の構造要素としての構造要素が直接的に製造され得ることは、特に明確である。そして、最後に、（シリコン−）ウエハーの代わりに、任意に（ＭＥＭＳ−構造部分の製造に適した）他の基礎部分及び上部材料（上部構造部分）ないし構造体が使用され得ることが、再度指摘される。

この例示した方法は、以下の工程を含む：
１）選択された範囲に、ゲッター材料が設けられた上部ウエハー（上部構造部分）が供給され、そしてセンサーウエハーと調節される（揃えられる）。上部ウエハーは、所定の製造メカニズムによって、所定の間隔に固定される。
２）上述した調節の前又は後に、ウエハー対は、所定の加工室に導入される（図４−Ａ）。
３）加工室に、処理ガス（プロセスガス）が充填される（但し、処理ガスは、種類Ａと種類Ｂ（及び場合により、種類Ｃ又はそれ以上の種類のもの）からなる任意の混合物でなり、これらの種類のガスは、分圧Ｐ１、Ｐ２…とされている）。種類Ａのガスは、対応するゲッター活性化において、ゲッターに給され得る。種類Ｂのガスは、例えば、ゲッターに吸収されない。
４）上部ウエハーが下降され、そしてセンサーウエハーに対して押圧力で押圧される（図４−Ｂ）。
５）ボンド付け（ボンド接合）が行われる。ある共融ボンディングでは、例えば、上部ウエハーに、金製の枠が存在し、金製の枠は、対向配置されたウエハーのシリコンと、表面接触状態を形成する。温度を共融点よりも高くすることにより、８１原子％の金と１９原子％のＳｉとからなる液体状の共融相が形成される。冷却により、液体相が凝固する。センサーと、上部ウエハーは、相互に堅く結合され、形成された結合枠は、気密性（ガスが漏れない）のものである。両方のキャビティで、同一のガス混合物が閉じ込められる。
６）対応するゲッター活性化（通常では、推奨される通常の技術に従った温度処理）（図４−Ｃ）によって、ゲッター材料は、所定の状態にされ、これによって、ゲッター材料は、種類Ａのガスと結合する。このことは、この条件下で、ボンド工程の間に行なうこともできる。ゲッターの活性化によって、ゲッター材料が設けられたキャビティから、種類Ａのガスを除去することができる。種類Ｂのガス分子だけが残っている。本来のキャビティ圧力Ｐ１＋Ｐ２は、残留圧力Ｐ２に低減される。ゲッター材料が設けられていないキャビティでは、本来のキャビティ圧力Ｐ１＋Ｐ２が維持されて残っている。
７）これらの処理の後、複式構造要素の場合には、ウエハーは、個々のセンサーシステム（チップ）に分離、例えば、裁断（鋸で切る）される。ここで、センサーシステム（センサー装置）には、異なるサブシステムが含まれている。

以下に、本発明に関し、異なるガス混合物について実施例を詳細に説明する。

実施例Ａ）：結合室をＰ１の圧力下に、種類Ａの純粋なガス（例えば窒素）で満たした。

実施例Ｂ）：結合室（密閉室）を混合ガスで満たした。満たした混合ガスは、分圧がＰ１である種類Ａのガス（例えば窒素）、及び分圧がＰ２である種類Ｂのガス（例えばアルゴン）からなっていた。

例として、工程ガス（プロセスガス）は、４ｍｂａｒのＮ₂及び０．２ｍｂａｒのＡｒである。ゲッターを有する室（部屋）は、活性化の後、合計圧力が０．２ｍｂａｒであり、ゲッターを有しない室は、合計圧力が４．２ｍｂａｒであった。

両方の場合において、汚染（汚物）、表面脱着、及び材料からのガス化が持ち込まれることを、更に考慮する必要がある。これらのガスは、その吸収特性に関連して、種類ガス（ガスの種類）に組み込むことができ、ここでその量についても、ここで考慮する必要がある。

本発明に従う方法は、次のような特徴を有する：
１）可能性として、種類Ａと種類Ｂ（更に、場合により種類Ｃ、…）からなる任意のガス組成を、任意の組成物に混合することができ、そして広い範囲内で、任意の作動圧力に設定することができる。これにより、単純な方法で、ウエハーないしＭＥＭＳ−構造物内の第１及び第２、場合により第３及び更なるキャビティに、異なる圧力及び／又は異なるガス組成物（ガス化合物）を含めることができる。構造部分の幾つかの性質のために、異なるキャビティ内に異なる圧力が導入されることの必要性が説明されている。第１と第２のキャビティ内に異なるガス組成物（ガス混合物）を製造する機能が、同様に有利である。この有利な状態は例えば、例えば以下のものである。すなわち、あるキャビティでは、ある材料で内張りすることができ、この状態で、特定のガスが望ましくない化学的作用を有するものであり、一方で、他方の又は第２の別のキャビティが、その中に存在する活性構造体の作動を目的として、このガスを必要としている、例えば、遮断フィルターとして光学的に活性なガスを有するシステム（測定センサー及びリファレンス）に必要としている場合、である。

作動圧力が異なる２種以上のセンサータイプの、（一つの）ウエハー上での統合したケーシングにより、次の有利な点が得られる。
・統合密度を高くすることができる。異なるセンサーシステムの個々の加工において、鋸路、追加のボンドパッド、安全確保のための間隔等の周囲の面積が低減される。これらの有利性は、組合せによる設計において発揮される。これにより、効果的に利用できる表面の部分（割合）を大きく拡大することができる。
・異なるサブモジュールの調節は、リトグラフ法によって、高精度で、ウエハー平面上に維持される。サブモジュールの不利となる調節は除去される。全体的なシステムだけが調節される。

２個のキャビティ又は空間部分ＩとＩＩを有するマイクロシステム技術に施される構造物（ＭＥＭＳ）を示した図である。 マイクロ技術を使用して製造された共振慣性センサーの代表的な構造物を示した図である。 それぞれが相互に遮断して分離されている２個のサブモジュール（準構成単位）を有するセンサーシステムを例示した図である。 複数又は多数のセンサーを有する、ＭＥＭＳ構造部分のウエハー（このウエハーは後に個々に分離される）の製造について説明した図であり、Ａは、ウエハー対が加工室に導入された状態、Ｂは、頂部ウエハーが下降してセンサーウエハーに対して押圧力で押圧された状態、Ｃは、ゲッター活性化を行った状態を示している。

符号の説明

Ｉ 空間部分（キャビティ）
ＩＩ 空間部分（キャビティ）
１ センサーウエハー
２ 上部ウエハー
３ センサーサシステム
４ センサーサシステム
５ キャビティ
６ キャビティ
７ 結合枠
８ ゲッター材料

Claims (37)

1. 活性構造体を含む構造物を形成した状態で、後に個々に分離することが予定されている複式構造要素であって、
   複式構造要素が、平面状の基礎部分と同様に平面状に形成された上部構造部分とを、相互に結合した状態で有し、前記複式構造要素は、前記構造物１個当たり、少なくとも１個の第１の空間部分（５）及び第２の空間部分（６）を含み、第１の空間部分（５）と第２の空間部分（６）は、相互に及び外側周囲に対して密閉されている複式構造要素において、
   両空間部分の第１の空間部分（５）はゲッター材料（８）を有し、及びこのゲッター材料に起因して、第２の空間部分（６）とは異なる内圧及び／又は異なるガス組成物を有することを特徴とする複式構造要素。
2. 平面状基礎部分及び／または平面状に形成された上部構造部分が、シリコンウエハーであることを特徴とする請求項１に記載の複式構造要素。
3. 前記基礎部分が、少なくとも第１の空間部分の領域に、センサーとして又は作動装置として適している活性構造体を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の複式構造要素。
4. 前記平面状の基礎部分の上部表面が、現存する活性体を除いて平坦であり、及び平面状に形成された上部構造部分は、内側が堀部分又はくぼみ部分を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の複式構造要素。
5. 両空間部分の第２の空間部分は、ゲッター材料を有していないことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の複式構造要素。
6. 両空間部分の第２の空間部分は、第２のゲッター材料を含み、第２のゲッター材料のガス吸収特性は、第１の空間部分内のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の複式構造要素。
7. 両空間部分の第２の空間部分は、第１の空間部分内に含まれるゲッター材料と同一のゲッター材料を含み、しかし、空間部分の体積に対してゲッター材料の量が少なく、ないし表面積が小さいことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の複数構造部。
8. 前記ゲッター材料が、少なくとも部分的に構造化されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の複式構造要素。
9. 平面状の基礎部分と、同様に平面状に形成された上部構造部分とが、密閉されたボンド枠によって、相互に結合されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の複式構造要素。
10. 活性構造体を含む構造物を形成した状態で、後に個々に分離することが予定されている複式構造要素に適用するための平面状の基礎部分又は平面状に形成された上部構造部分であって、
    基礎部分−又は上部構造部分が、第１の領域に堀部分又はくぼみ部分を有し、及び第２の領域に堀部分又はくぼみ部分を有し、そして、
    第１の領域では、堀部分又はくぼみ部分に、第１のゲッター材料が存在し、しかし、第２の領域又は第２の堀部分にはゲッター材料が存在しないか、又は第２の領域又は第２の堀部分に第２のゲッター材料が存在し、第２のゲッター材料のガス吸収特性が第１のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする平面状の基礎部分又は平面状に形成された上部構造部分。
11. 第１の領域及び第２の領域のくぼみ部分又は堀部分が、金でできていることが好ましいボンド枠によって完全に囲まれていることを特徴とする請求項１０に記載の基礎部分又は上部構造部分。
12. 個別の基礎部分及び上部構造部分を有し、マイクロシステム技術に使用可能な構造物であって、
    前記個別の基礎部分及び上部構造部分は相互に結合され、これらは少なくとも第１及び第２の空間部分を含み、そして第１及び第２の空間部分は相互に及び外周に対して密閉されている構造物において、
    両空間部分の第１の空間部分には、ゲッター材料が設けられ、そしてこのゲッター材料に起因して、第１の空間部分は、第２の空間部分ものとは異なる内圧／及び又は異なるガス組成物を有することを特徴とする構造物。
13. 基礎部分及び／又は頂層構造がシリコンで製造されていることを特徴とする請求項１２に記載の構造物。
14. 少なくとも第１の空間部分の領域の基礎部分が活性構造体を有し、この活性構造体は、センサー又は作動装置としての使用に適していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の構造物。
15. 平面状の基礎部分の上部表面が、現存する活性体を除いて平坦であり、及び上部構造部分は、内部が堀部分又はくぼみ部分を有していることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載の構造物。
16. 両空間部分の第２の空間部分には、ゲッター材料が含まれていないことを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の構造物。
17. 両空間部分の第２の空間部分は、ゲッター材料を含み、そのガス吸収特性は、第１の空間部分のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の構造物。
18. 両空間部分の第２の空間部分は、第１の空間部分が含むゲッター材料と同一のゲッター材料を含んでおり、しかし、空間部分の体積に対してゲッター材料の量が少なく、ないし表面積が小さいことを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の構造物。
19. 前記ゲッター材料が、少なくとも部分的に構造化されていることを特徴とする請求項１２〜１８の何れか１項に記載の構造物。
20. 基礎部分と上部構造部分とが、密閉されたボンド枠によって、相互に結合されていることを特徴とする請求項１２〜１９の何れか１項に記載の構造物。
21. 個別の基礎部分または上部構造部分が、第１の堀部分又はくぼみ部分及び第２の堀部分又はくぼみ部分を有する、マイクロシステム技術に使用可能な構造部分に使用するための、個別の基礎部分又は上部構造部分であって、
    第１の堀部分又はくぼみには、第１のゲッター材料が存在し、しかし第２の堀部分にはゲッター材料が存在しないか、又は第２の堀部分には第２のゲッター材料が存在し、第２のゲッター材料のガス吸収特性は、第１のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする個別基礎部分又は上部構造物。
22. 第１と第２のくぼみ部分又は堀部分が、好ましくは金でできているボンド枠によって完全に囲まれていることを特徴とする請求項２１に記載の個別基礎部分又は上部構造物。
23. 請求項１〜９の何れか１項に記載の複式構造要素又は請求項１２〜２０の何れか１項に記載の構造物を製造する方法であって、以下の工程、
    （ａ）第１の空間部分の領域に第１のゲッター材料が施された平面状の基礎部分／個別基礎部分又は、第１の空間部分の領域に第１のゲッター材料が施され、任意に平面状に形成された上部構造部分を用意する工程、
    （ｂ）平面状の基礎部分／個別基礎部分又は上部構造部分を、対応する上部−対応部又は基礎部分−対応部にそろえる工程、
    （ｃ）平面状の基礎部分／個別基礎部分及び任意に平面状に形成された上部構造部分から成る組合せを加工室に導入する工程、
    （ｄ）加工室を処理用ガスで満たす工程（但し、処理用ガスは種類Ａのガスと種類Ｂのガスを含むか又はこれらから成り、種類Ａのガスは、第１のゲッター材料が吸収することが可能であり、及び種類Ｂのガスは、ゲッター材料が吸収することができないか、又は実質的に僅かの量しか吸収できず、及び種類Ａのガスは分圧Ｐ_Aを有し、及び種類Ｂのガスは分圧Ｐ_Bを有し、そして分圧Ｐ_Bは、任意に０であることが可能である。）、
    （ｅ）上部構造部分と基礎部分とを接触させ、及び適切な結合技術の補助下にこれら両方の部分を結合させる工程、
    （ｆ）種類Ａのガスの分子を吸収するように、第１のゲッター材料を活性化させる工程、
    を含むことを特徴とする方法。
24. 請求項１２〜２０の何れか１項に記載の構造物を製造するための、請求項２３に記載の方法であって、
    工程（ａ）で、平面状の基礎部分と同様に平面状に形成された上部構造部分が、複式構造要素を形成するために組み込まれ、そして工程（ｅ）が終了した後、平面状の基礎部分／上部構造部分からなる組合せを、複数の前記構造物に分離することが行われることを特徴とする方法。
25. 両方のウエハーの接合が、密閉接合技術の補助下に行なわれることを特徴とする請求項２３又は２４に記載の方法。
26. 両方のウエハーの接合が、ゲッター材料の活性化が行われる工程で行われることを特徴とする請求項２３〜２５の何れか１項に記載の方法。
27. 平面状の基礎部分と平面状に形成された上部構造部分とからなる組合せが、共融結合技術の補助下に行なわれることを特徴とする請求項２３〜２６の何れか１項に記載の方法。
28. 前記接触の前に、平面状に形成された上部構造部分又は平面状の基礎部分に、金製の枠が後の接合のために供給されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 工程（ｄ）で導入される種類Ｂのガスの分圧Ｐ_Bが０であることを特徴とする請求項２１〜２８の何れか１項に記載の方法。
30. 工程（ｄ）で導入される種類Ａと種類Ｂのガスの分圧比が１：９９〜９９：１の範囲、好ましくは１：９５〜９５：１の範囲であることを特徴とする請求項２１〜２９の何れか１項に記載の方法。
31. 種類Ａのガスが、ガスＨ₂、Ｏ₂、ＣＯ₂、メタン及びＮ₂、又は任意にこれらの混合物から選ばれ、及び／又は、
    種類Ｂのガスが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノン又は任意にこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 前記構造物の第２の空間部分がゲッター材料を有しないことを特徴とする請求項２９〜３１の何れか１項に記載の方法。
33. 第２の空間部分が第２のゲッター材料を有し、この第２のゲッター材料は、少なくとも種類ＡとＢのガスに対するガス吸収特性が、第１のゲッター材料のガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
34. 第２の空間部分が、第１の空間部分のゲッター材料と同一のゲッター材料を有し、
    施されるゲッター材料の量又は面積は、ゲッター材料の活性の後、第１の空間部分内の分圧Ｐ_A及びＰ_Bと異なる分圧Ｐ_A及びＰ_Bが、第２の空間部分内に形成される量又は面積であることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
35. 空間部分を３個以上有し、第３の空間部分は、ゲッター材料を有しない構造部分を製造するための請求項２３〜２８及び３０〜３４の何れか１項に記載の方法。
36. 空間部分を３個以上有し、第３の空間部分が、請求項３３に記載の第２のゲッター材料又は第３のゲッター材料を有し、この第３のゲッター材料は、少なくとも種類ＡとＢのガスに対するガス吸収特性が、第１のゲッター材料と第２のゲッター材料が有するガス吸収特性とは異なることを特徴とする請求項２３〜２８及び請求項３０〜３４の何れか１項に記載の方法。
37. 処理用ガスが、追加的に種類Ｃの更なるガスを有し、この種類Ｃのガスは、第２又は第３のゲッター材料に吸収されないか又は実質的に僅かな量でしか吸収されず、種類Ａのガスは、分圧Ｐ_Aを有し、種類Ｂのガスは、分圧Ｐ_Bを有し、種類Ｃのガスは分圧Ｐ_Cを有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。

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