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公開番号2025142035
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2025119268,2022542232
出願日2025-07-15,2021-01-08
発明の名称集積回路チップ
出願人ナヌセンス・ソシエダッド・リミターダ,NANUSENS SL
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類B81B 7/02 20060101AFI20250919BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】この出願は、種々の実施において、MEMSデバイスの製造に関連する欠陥に対処する。
【解決手段】CMOSプロセスのBEOLの材料を使用して形成されるMEMSデバイスであって、前記MEMSデバイスを形成するためにvHFの後処理及びポストバッキングが適用され、前記MEMSデバイスの合計寸法が50μm～150μmである。前記MEMSデバイスは、用途の中でもとりわけ、慣性センサとして実装され得る。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＭＯＳプロセスのＢＥＯＬの材料を使用して形成されるＭＥＭＳデバイスであって、
前記ＭＥＭＳデバイスを形成するためにｖＨＦの後処理及びポストバッキングが適用され、
前記ＭＥＭＳデバイスの合計寸法が５０μｍ～１５０μｍであるＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記ＭＥＭＳデバイスの合計寸法が１００μｍ未満である請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳデバイスの周りに均等に分散され、前記ＭＥＭＳデバイスの中心軸の周りに回転させられる少なくとも３つのスプリングのセットを更に備える請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳデバイスの形状は円形であり、前記スプリングは螺旋形状を有する請求項１～３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記スプリングは、単一の金属層及び少なくとも２つの金属層のスタックアップの一方により作られる請求項１～４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳデバイスは慣性センサである請求項１～５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
プルーフマスを備え、前記プルーフマスは４つの金属層のスタックアップ及び前記スプリングから作られ、前記スプリングは、前記スタックアップを形成する前記プルーフマスの上部金属層により作られかつ前記上部金属層に接続されるか、又は、前記スタックアップの２つの上部金属層に接続される請求項１～６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記スプリングは、その一部が、ｖＨＦエッチング後、その外側縁上の酸化ケイ素に埋め込まれたままであるように外部リングに接続される請求項１～７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記ＭＥＭＳデバイスは、上部金属面と、前記上部金属面よりも小さい底部金属面とを有する請求項１～８のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記底部金属面の外側リングの幅は、前記上部金属面の外側リングの幅の１０％～５０％に等しいかそれ未満である請求項９に記載のＭＥＭＳデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この出願は、一般に、ＭＥＭＳデバイスに関し、より具体的には、ＭＥＭＳデバイスを製造するための技術に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
集積回路は、フォトリソグラフィー技術を使用して一連の層が堆積される半導体材料の基板を有する半導体デバイスである。電気要素（例えば、抵抗、コンデンサ、又はインピーダンス）又は電子素子（例えば、ダイオード又はトランジスタ）が作り出されるように層がドープ及び分極される。次いで、他の層が堆積され、これらは電気接続に必要な相互接続層の構造を形成する。
【０００３】
微小電気機械又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、フォトリソグラフィー技術に基づく層堆積技術を使用して製造される小型の電気機械デバイスである。ＭＥＭＳは、その内部にキャビティ又は中空空間を提供し得、これらは液体又は気体で満たされ得る。慣用の集積回路は完全に中実なデバイスであり、すなわち、いかなる種類の空洞も有しない。空洞は、原子又は亜原子スケールの空洞よりも大きいキャビティとして定義され得る。ＭＥＭＳはそれらの内部に可動要素を有し得る。可動要素は、その端部の１つによりＭＥＭＳ構造の残部に結合されるか、又は（ルーズ部分がＭＥＭＳから「脱出」することを防ぐために）少なくとも部分的に閉じられたハウジング内部で完全にルーズ（すなわち、その周囲に物理的に取り付けられていない）であり得る。チップは、ＭＥＭＳデバイス及び集積回路（ＩＣ）を含み得、ここでＩＣはＭＥＭＳを制御し得る。
【０００４】
今日のＭＥＭＳデバイスの主な問題は、特注の製造プロセスの必要性である。これはソリッドステート電子機器では発生しておらず、これは、主にノードの観点から分類され、多くの変形体を持つ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）と呼ばれる製造標準に向かって収束した。これは、プロセスがフロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）で解決することができる最小特徴サイズである。
【０００５】
実際には、今日市場で見られるほとんどのＭＥＭＳＩＣは、内部に２つのダイスを有するパッケージで構成される。これらダイスの一方はＣＭＯＳウェーハからのものであり、他方は、特注プロセスで製造されているＭＥＭＳウェーハからのものである。パッケージ内部のダイスは一般にワイヤボンディングされ、プラスチックパッケージを使用してパッケージ化される。いくつかのＭＥＭＳデバイスを必要とするコンボＩＣでは、パッケージは内部に２つよりも多いダイスを必要とし得る。１つは制御電子機器を有するＣＭＯＳであり、また、いくつかのＭＥＭＳダイスはそれぞれ異なる製造プロセスで構築される。
【０００６】
各ＭＥＭＳ製造業者及び各種のＭＥＭＳデバイスに対する独自開発の製造プロセスのこの要件には、コスト、サイズ、市場投入までの時間、性能、及び量産能力といういくつかの問題がある。半導体産業の９０％はソリッドステートＩＣで成り立ち、これはＭＥＭＳを伴わず、それらのほとんどがＣＭＯＳ処理で構築されるので、半導体企業のほとんどはいわゆるファブレスモデルを使用し、そのためすべての生産を大規模ＣＭＯＳファウンドリにアウトソーシングし、それはらＣＭＯＳウェーハの製造のみに事業を集中している企業である。
【０００７】
これは、最大のＭＥＭＳファウンドリと比較して一般に１００倍以上の世界的規模の経済を生み出す。そのため、ＭＥＭＳ処理のコストはＣＭＯＳウェーハのコストよりも多大となる。しかしながら、ＭＥＭＳウェーハのコストは、特に我々が下位ノードを考慮すると、ＣＭＯＳウェーハのコストよりも低くなり得るが、これは、ＭＥＭＳプロセスと比較してＣＭＯＳプロセスの各段に増長した複雑さのためである。しかし、同レベルの複雑さの場合、ＣＭＯＳは、どのＭＥＭＳプロセスよりもずっと低いコストとなる。ＭＥＭＳが同じＣＭＯＳプロセスを使用して構築可能であれば、ＩＣ全体のコストが大幅に削減される。これは、最初に２つのダイスが必要ではなく、パッケージ内にただ１つのダイスで足りるためである。そのため我々はＭＥＭＳダイを除去し、パッケージングも簡素化する。
【０００８】
特にスマートフォンのような用途、及びスペースが非常に制約されるウェアラブル、特にイヤフォンの用途でさえ、ＩＣのサイズを縮小することに関心がある。ＩＣの全体サイズを最小化するために今日使用されている最良のパッケージング技術は、ウェーハレベルチップスケールパッケージング（ＷＬＣＳＰ）である。これは、本質的に、ウェーハを保護するためのウェーハ上のシーリング層の堆積、パッドのバンピング、及び、以前の選択的バックグラインドによるウェーハのダイシングである。ＲＤＬ（再配線層）のようなプロセスにおいて追加のステップがあり得るが、それらはすべての実施に必須でも必要でもない。しかしながら、１つよりも多いダイをパッケージ化する必要がある場合、ＷＬＣＳＰを使用することができない。同じＣＭＯＳダイ内にＭＥＭＳが構築され得るなら、我々はそれをパッケージ化するためにＷＬＣＳＰを適用することができ、これによりパッケージダイ全体を大幅に削減でき、それが可能であれば、同じＣＭＯＳプロセスに種々のＭＥＭＳデバイスを実装できる。これにより製造業者は、ＷＬＣＳＰによりパッケージ化されたコンボチップを構築できる。これは、今日使用されているマルチダイプラスチックパッケージ対応物と比較して、より一層の縮小をもたらすであろう。
【０００９】
新タイプのＭＥＭＳデバイスが開発される場合、その新ＭＥＭＳデバイスを構築するための新しい製造プロセスを開発する必要がある。このプロセスが扱わなければならない量が、ＭＥＭＳ市場が一般に消費者のためのものであるため非常に大量であり、また、コストを最小限にするためにそこから高い歩留まりが期待されるため、これは複雑なプロジェクトであり、これは通常は数年を要し、また高コストである。同じＣＭＯＳプロセスを使用してＭＥＭＳが構築可能であり、それが既に存在し、低コストで大量生産する準備ができていれば、デバイスのみが開発される必要があるため、市場投入までの時間は最小限となるであろう。特注の製造プロセスを開発するために時間（及びコスト）を費やす必要はない。
【００１０】
ＣＭＯＳ対ＭＥＭＳプロセスに存在する異なる規模の経済性のため、ＣＭＯＳプロセスに使用される機器は最先端であり、他方、ＭＥＭＳプロセスでは、それらは通常、レガシー機器であり、ＭＥＭＳプロセスを設定するコストを削減する。これは、臨界寸法とも呼ばれる最小機能サイズが、通常、ＭＥＭＳプロセスよりもＣＭＯＳプロセスによる方が小さいことを意味する。従って、ＣＭＯＳ製造プロセスを使用してＭＥＭＳを構築することができれば、それらは小機能サイズを有するＭＥＭＳデバイスを製造できるであろう。これは、デバイスの性能を向上させるのに役立ち、それはより柔らかいスプリング／メンブレン及びより小さいギャップを構築することが可能であるためである。
（【００１１】以降は省略されています）

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