▶ スリーシー プロジェクト マネージメント リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-12
(54)【発明の名称】一体化されたＣＭＯＳ回路を有するＭＥＭＳデバイス
(51)【国際特許分類】
B41J 2/16 20060101AFI20230905BHJP
B41J 2/14 20060101ALI20230905BHJP
H10N 30/20 20230101ALI20230905BHJP
H01L 21/8238 20060101ALI20230905BHJP
H01L 21/8234 20060101ALI20230905BHJP
H10N 30/076 20230101ALI20230905BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20230905BHJP
H10N 30/88 20230101ALI20230905BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20230905BHJP
【ＦＩ】
B41J2/16 307
B41J2/16 507
B41J2/16 517
B41J2/14 611
B41J2/14 307
H10N30/20
H01L27/092 Z
H01L27/06 102A
H10N30/076
H10N30/853
H10N30/88
H10N30/30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023513961
(86)(22)【出願日】2021-09-01
(85)【翻訳文提出日】2023-03-24
(86)【国際出願番号】 EP2021074187
(87)【国際公開番号】W WO2022049159
(87)【国際公開日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】2013718.8
(32)【優先日】2020-09-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(31)【優先権主張番号】20205033.2
(32)【優先日】2020-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520324628
【氏名又は名称】スリーシー プロジェクト マネージメント リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100131451
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 理
(74)【代理人】
【識別番号】230117802
【弁護士】
【氏名又は名称】大野 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100167933
【弁理士】
【氏名又は名称】松野 知紘
(72)【発明者】
【氏名】マカヴォイ，グレゴリー ジョン
【テーマコード（参考）】
2C057
5F048
【Ｆターム（参考）】
2C057AF93
2C057AK07
2C057AP31
2C057AP53
2C057AP54
2C057AP55
2C057AP61
2C057BA14
5F048AB10
5F048AC03
5F048AC10
5F048BA01
5F048BF02
5F048BF07
5F048BF12
(57)【要約】
ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含む、方法。複数のＣＭＯＳ回路層を基板上に形成して、ＣＭＯＳ回路を形成し、複数のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む。デバイスのコンポーネント領域において、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分が、除去される。コンポーネント領域中の除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成する。１つ以上のコンポーネント領域層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分とは異なる。
【選択図】図３ｆ
【選択図】図３ｆ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、前記ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、前記微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含み、前記方法は、基板上に複数のＣＭＯＳ回路層を形成して、前記ＣＭＯＳ回路を形成することであって、前記複数のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、
前記デバイスのコンポーネント領域において、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、
前記コンポーネント領域中の前記除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、前記可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分とは異なる、形成することと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分を除去することは、前記デバイスの前記コンポーネント領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々の前記部分を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分を除去することは、除去されるべき層をエッチングすることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、前記複数のＣＭＯＳ回路層のうちの隣接する層とは異なる材料から形成され、前記隣接する層は、前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの前記少なくとも１つと同じレベルにある、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、前記除去された部分の代わりにＭＥＭＳパッシブ層を堆積させることを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、前記ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、前記微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含み、前記方法は、基板上に複数のＣＭＯＳ回路層を形成して、前記ＣＭＯＳ回路を形成することであって、前記１つ以上のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、
前記デバイスのコンポーネント領域において、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、
前記コンポーネント領域中の前記除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、前記可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記１つ以上のＣＭＯＳ回路層のうちの前記少なくとも１つの前記部分とは異なる、形成することと、
を含み、
前記１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、前記除去された部分の代わりにＭＥＭＳパッシブ層を堆積させることを含み、
前記ＭＥＭＳパッシブ層は、前記ＣＭＯＳ回路領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と重なる、
方法。
【請求項7】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板であって、前記ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成され、前記ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域中に配置されている、基板と、
前記ＣＭＯＳ回路によって制御されるように構成され、かつ前記ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中に配置された、可動微小電気機械圧電コンポーネントであって、前記コンポーネント領域は、前記ＣＭＯＳ回路領域とは異なる、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、
を含み、
前記コンポーネント領域は、前記微小電気機械圧電コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含み、
前記コンポーネント領域中の前記又は各々の１つ以上のコンポーネント領域層は、前記ＣＭＯＳ回路領域の前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々とは異なる、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項8】
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つは、ＭＥＭＳパッシブ層である、請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項9】
前記ＭＥＭＳパッシブ層は、前記ＣＭＯＳ回路領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と重なる、請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項10】
前記微小電気機械コンポーネントは、複数の微小電気機械コンポーネントであり、各々が前記コンポーネント領域においてそれぞれのノズル開口を画定する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項11】
前記微小電気機械コンポーネントの各々は、前記ＣＭＯＳ回路に電気的に接続され、前記ＣＭＯＳ回路によって制御される、請求項１０に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項12】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つは、前記基板の第１の表面上に形成され、前記コンポーネント領域において、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記第１の表面と同一面上となるように延在する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項13】
前記基板は、前記コンポーネント領域中に開口を画定し、前記微小電気機械コンポーネントは、前記開口上に延在する片持ち梁又は隔膜を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項14】
前記微小電気機械コンポーネントは、アクチュエータである、請求項１３に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項15】
前記アクチュエータは、圧電アクチュエータである、請求項１４に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項16】
前記ＭＥＭＳデバイスは、プリントヘッドのための液滴吐出器である、請求項１４又は請求項１５に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項17】
前記１つ以上のコンポーネント領域層は、複数の異なるコンポーネント領域層である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項18】
請求項１６に記載の液滴吐出器を含む、プリントヘッド。
【請求項19】
少なくとも１つの液滴吐出器の前記アクチュエータの動作を制御して、前記液滴吐出器からの印刷液の吐出を引き起こすように構成されている、請求項１８に記載のプリントヘッドの１つ以上を含むプリンタ。
【請求項20】
印刷液の供給源を更に含む、請求項１９に記載のプリンタ。
【請求項21】
前記微小電気機械コンポーネントは、センサコンポーネントである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項22】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板であって、前記ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成され、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は、前記基板を境界付ける前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つと前記基板との間に画定される第１の面と、前記第１の面に平行にかつ前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの最も遠い１つによって画定される第２の面と、の間にともに延在し、前記ＣＭＯＳ回路は、前記ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域中に配置されている、基板と、
前記ＣＭＯＳ回路によって制御されるように構成され、前記ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中に配置された、可動微小電気機械圧電コンポーネントであって、前記コンポーネント領域は、前記ＣＭＯＳ回路領域とは異なる、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、
を含み、
前記コンポーネント領域は、前記微小電気機械圧電コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含み、前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、前記第２の面から前記第１の面への方向において前記第１の面まで延在し、
前記第１の面まで延在する前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの前記少なくとも１つは、前記基板を境界付ける前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記１つとは異なる材料から形成されている、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項23】
印刷する方法であって、前記方法は、請求項１９に記載のプリンタを含む印刷装置を備えることと、
前記アクチュエータが前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つを撓ませるように、前記１つ以上の液滴吐出器のうちの少なくとも１つを制御し、それによって前記液滴吐出器から印刷液を吐出して前記印刷液を使用して印刷することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一体化されたＣＭＯＳ回路を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス及びかかるデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＭＥＭＳデバイスは、様々な用途において使用されている。典型的に、デバイスは、制御回路を使用して制御される、又は感知回路とインタフェース接続する、ＭＥＭＳコンポーネントを含む。ＭＥＭＳコンポーネントの１つのとり得るタイプは、圧電アクチュエータのようなアクチュエータである。
【0003】
圧電アクチュエータの１つの用途は、付加製造、テキスタイル、バイオテクノロジー及び製薬用途でも使用される、インクジェットプリンタを含むプリンタのためのものである。インクジェットプリンタは、インクの液滴を（紙のような）印刷媒体上に押し出すことによって、媒体にデジタル画像を再現するために使用される。多くのインクジェットプリンタは、プリントヘッドのインクジェットノズルからの個々のインク液滴の連続的な吐出が制御される、「ドロップオンデマンド」技術を組み込んでいる。インク液滴は、媒体に付着するのに十分な運動量を有して吐出される。各液滴は、印加される駆動信号に従って吐出され、このことは、インク液滴の連続的なストリームが微細なノズルを通してインクをポンピングすることにより発生させられる連続インクジェットデバイスから、ドロップオンデマンドのインクジェットプリンタを差別化している。
【0004】
ドロップオンデマンド技術の１つの成功例は、圧電インクジェットプリンタである。圧電インクジェットプリンタは、流体チャンバの壁に圧電アクチュエータを組み込んでいる。圧電素子の変形が、圧電アクチュエータの偏向を引き起こし、流体チャンバ内に貯蔵された印刷流体の圧力変化を誘発し、それによってノズルを通した液滴の吐出を引き起こす。
【0005】
ＷＯ２０１８／０５４９１７Ａ１は、プリントヘッドのための液滴吐出器であって、基板と一体化され、かつ第１及び第２の電極の間に備えられた圧電アクチュエータを有する、第１及び第２の電極に電気的に接続された、電子コンポーネントを含む、液滴吐出器に関するものである。ノズル形成層を形成する材料は、電子コンポーネント上に延在するとともに、流体チャンバの流体チャンバ出口を画定する。圧電アクチュエータは、ノズル形成層と重なっている。
【0006】
ＵＳ２０１１／０１６９８９２Ａ１は、インクジェットプリンタのためのノズルであって、インクジェットプリンタは、ノズルポートを画定するルーフ層と、ルーフ層を支持するノズルチャンバ壁を画定する基板層と、基板に取り付けられたアクチュエータアセンブリであって、支持体と、支持体から片持ちされてノズルチャンバ壁内のピストンにおいて終端するレバーアームと、を含むアクチュエータアセンブリと、ピストンとは反対側のレバーアームの端部に備えられたソレノイドであって、可動磁極と、可動磁極から離隔された固定磁極と、を含むソレノイドと、を含む、インクジェットプリンタのためのノズルに関するものである。
【0007】
本開示は、この背景において考案されたものである。
【発明の概要】
【0008】
本開示の一態様によれば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法が提供される。ＭＥＭＳデバイスは、微小電気機械コンポーネントと、微小電気機械コンポーネントと導電するように構成された集積回路と、を含む。本方法は、基板上に複数の集積回路層を形成して、集積回路を形成することであって、複数の集積回路層は、複数の集積回路パッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、デバイスのコンポーネント領域において、複数の集積回路パッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、コンポーネント領域中の除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、１つ以上のコンポーネント領域層は、複数の集積回路パッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分とは異なる、形成することと、を含む。
【0009】
かくして、コンポーネントは、典型的にコンポーネントのためにではなく集積回路中のその機能性のために選択される、集積回路層のうちの少なくともいくつかを含む必要がなく、その結果、コンポーネント領域層は、可動微小電気機械コンポーネントの所望の特性を提供するために特に選択されることができる。かかる特性は、ヤング率、厚さ又は密度を含み得る。
【0010】
更に、コンポーネント領域中の機能的に冗長な層を除去して置き換えることによって、コンポーネントが冗長な層のうちの少なくともいくつかを含む必要がないため、ＭＥＭＳデバイスが特にコンパクトなものとなり得る。
【0011】
本方法は、典型的には、複数の集積回路パッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を正確に除去することを含むことが、理解されるであろう。換言すれば、少なくとも１つの層の全てが除去されるわけではない。
【0012】
集積回路層は、ＭＥＭＳデバイスのための集積回路を提供する層であることが、更に理解されるであろう。同様に、コンポーネント領域層は、可動ＭＥＭＳコンポーネントの一部を形成する任意の層であり、それゆえＭＥＭＳデバイスの集積回路の一部を形成しないことが、更に理解されるであろう。
【0013】
複数の集積回路層は、複数のＣＭＯＳ回路層であっても良い。
【0014】
かくして、本開示の更なる態様によれば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法が提供される。ＭＥＭＳデバイスは、典型的には、可動微小電気機械コンポーネントと、微小電気機械コンポーネントと導電するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含む。本方法は、基板上に複数のＣＭＯＳ回路層を形成して、ＣＭＯＳ回路を形成ことであって、複数のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、デバイスのコンポーネント領域において、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、コンポーネント領域中の除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、１つ以上のコンポーネント層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分とは異なる、形成することと、を含む。
【0015】
かくして、コンポーネント領域は、典型的にコンポーネントのためにではなくＣＭＯＳ回路中のその機能性のために選択される、ＣＭＯＳ回路層のうちの少なくともいくつかを含む必要がなく、その結果、１つ以上のコンポーネント領域層は、可動微小電気機械コンポーネントの所望の特性を提供するために特に選択されることができる。かかる特性は、ヤング率、厚さ、又は密度を含み得る。
【0016】
１つ以上のコンポーネント領域層は、各々が１０ギガパスカルより大きいヤング率を有しても良い。１つ以上のコンポーネント領域層は、各々が１，２００ギガパスカル未満、例えば７００ギガパスカル未満の、ヤング率を有しても良い。
【0017】
いくつかの例においては、１つ以上のコンポーネント領域層の剛性は、除去された部分の剛性よりも小さい（例えば、半分よりも小さい）。換言すれば、１つ以上のコンポーネント領域層は、それらが置き換えた部分よりも可撓性がある。かくして、可撓性が増大させられる。
【0018】
他の例においては、１つ以上のコンポーネント領域層の剛性は、除去された部分の剛性よりも大きくても良い（例えば、２倍よりも大きい）。かくして、作動力が増大させられ得る。
【0019】
更に、コンポーネントが冗長な層の少なくともいくつかを含む必要がないため、コンポーネント領域中の冗長な層を除去して置き換えることにより、ＭＥＭＳデバイスが特にコンパクトにされ得る。
【0020】
更に、このアプローチは、特に良好な材料特性及び厚さの公差制御を有するプロセスを使用して、コンポーネント領域層の１つとして、ＭＥＭＳパッシベーション特徴の堆積を可能とする。ＣＭＯＳ回路は、電気的性能を最適化するために、形成中に複数の加工ステップを受けることが、理解されるであろう。かかる加工ステップは、ＭＥＭＳ機能について重要な機械的及び構造的な側面の損失となり得る。それゆえ、ＭＥＭＳコンポーネントが形成されるコンポーネント領域中で、ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の少なくとも一部が除去され置き換えられ得ることが有益である。このことは、複数のＭＥＭＳコンポーネントデバイスのアレイについて、特に重要である。したがって、このアプローチは、加工のばらつきを低減し、ウェハの収率を向上させる。
【0021】
複数の集積回路パッシベーション及びメタライズ層は合わせて、集積回路パッシベーション領域によって囲まれた複数の集積回路層内に１つ以上の集積回路メタライズ特徴を形成し得ることが、理解されるであろう。同様に、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は合わせて、ＣＭＯＳパッシベーション領域によって囲まれた複数のＣＭＯＳ回路層内に１つ以上のＣＭＯＳメタライズ特徴を形成し得ることが、理解されるであろう。
【0022】
複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション層及び複数のＣＭＯＳメタライズ層を含んでも良い。
【0023】
１つ以上のコンポーネント領域層は、１つ以上のＣＭＯＳ回路層のうちの少なくとも１つの部分とは、少なくとも部分的に異なるものである。
【0024】
１つ以上のコンポーネント領域層は、複数の少なくとも２つの異なるコンポーネント領域層であっても良い。
【0025】
ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の文脈におけるメタライズは、集積回路のコンポーネント間の、又は集積回路と集積回路に対する外部コネクタとの間の相互接続部を提供する、ＣＭＯＳ回路のような集積回路の実質的に任意の領域であると、理解されるであろう。メタライズ領域は、アルミニウム、銅、アルミニウム銅合金、又はその他の任意の好適な合金のような金属から形成されても良い。
【0026】
ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の文脈におけるパッシベーションは、集積回路のトランジスタ表面のような１つ以上のコンポーネントを、環境中の電気的及び／又は化学的条件から隔離することによって、ＣＭＯＳ回路のような集積回路に電気的安定性を提供する、集積回路の実質的に任意の領域であると、理解されるであろう。パッシベーション領域は、酸化物、窒化物、炭化物、これらの積層体のようなこれらの組み合わせのような、絶縁材料から形成されても良い。
【0027】
基板は、典型的には、シリコンから形成される。基板は、シリコンウェハから形成されても良い。
【0028】
「メタライズ領域」及び「パッシベーション領域」という用語は、当業者には良く理解されていることが、理解されるであろう。
【0029】
ＣＭＯＳ回路は、典型的には、ＣＭＯＳ回路が制御回路（すなわちコントローラ）として機能するよう合わせて動作可能な複数のトランジスタを形成する、複数の回路層を更に含む。理解されるように、ＣＭＯＳメタライズ層又はＣＭＯＳパッシベーション層のための典型的な製造プロセスは、その上への更なる層の装着のために層を調製する研磨ステップを含む。研磨（時々、化学機械研磨（ＣＭＰ）ステップと呼ばれる）は、典型的には、明確に画定された境界を有する、層の局所的なサブ領域のみにおいて行うことは不可能である。それゆえ、典型的には、層全体が研磨される。この理由のため、ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は、基板全体にわたって装着され、それらが望ましくない基板の任意の領域において、後に除去される必要があることが、理解されるであろう。
【0030】
複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することは、デバイスのコンポーネント領域中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つよりも多くの部分を除去することを含んでも良い。複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することは、デバイスのコンポーネント領域中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々の部分を除去することを含んでも良い。
【0031】
かくして、ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のいずれもコンポーネント領域中には残らず、したがって、デバイスのコンポーネント領域は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層とは異なる層から完全に形成され得る。
【0032】
複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することは、除去されるべき層をエッチングすることを含んでも良い。かくして、集積回路の製造において一般的に使用される簡単なプロセスを使用して、層が除去され得る。
【0033】
エッチングは、深部反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）であっても良い。代替的に、エッチングは、ＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層における１つ以上のパッシベーション領域の除去のための標準的なパッシベーションエッチングであっても良い。
【0034】
エッチングは、基板と複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層とのアセンブリの途中の位置までのみであっても良い。
【0035】
エッチングは、基板と反対側の、コンポーネント領域の側から実行されても良い。かくして、エッチングは、基板までのコンポーネント領域中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を除去することができる。
【0036】
１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、複数のＣＭＯＳ回路層のうちの隣接する層とは異なる材料から形成されても良い。隣接する層は、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つと同じレベルにあっても良い。かくして、１つ以上のコンポーネント領域層の、それらが備えられるときに置き換える複数のＣＭＯＳ回路層と比較して異なる機能特性は、異なる材料構成を使用して実現されても良い。この材料は、複数のＣＭＯＳ回路層のうちのいずれの層に使用されるいずれの材料とも異なっていても良い。
【0037】
他の例においては、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、複数のＣＭＯＳ回路層のうちの隣接する層とは異なる厚さを有するように形成されても良い。この場合には、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、隣接する層と同じ材料から形成されても良い。１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、単層として形成されても良いし、又は異なる材料の積層体として形成されても良い。
【0038】
１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、除去された部分の代わりにＭＥＭＳパッシブ（例えば、パッシベーション）層を堆積させることを含んでも良い。ＭＥＭＳパッシブ層は、コンポーネント領域の外の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の上に延在していても良い。ＭＥＭＳパッシブ層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層におけるＣＭＯＳパッシベーション領域とは異なる材料から形成されても良い。他の例においては、ＭＥＭＳパッシブ層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層におけるＣＭＯＳパッシベーション領域と同じ材料ではあるが、異なる厚さで形成されても良いし、単層でも良いし、又は異なる材料の積層でも良い。かくして、ＭＥＭＳパッシブ層は、コンポーネント領域における微小電気機械コンポーネントの構造における使用に特に好適であるよう構成される。
【0039】
ＭＥＭＳパッシブ層は、ＭＥＭＳコンポーネントの動作中に機能的に関与する任意の更なるコンポーネント領域層とは異なる層であっても良い。
【0040】
いくつかの例においては、ＭＥＭＳパッシブ層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層から形成されるＣＭＯＳパッシベーション領域としての使用に好適でない材料から形成されても良い。
【0041】
更なる側面から見ると、本開示は、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板を含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを提供する。ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成される。ＣＭＯＳ回路は、ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域内に配置される。ＭＥＭＳデバイスは、集積回路によって制御されるように構成され、ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中に配置された、可動微小電気機械コンポーネントを更に含む。コンポーネント領域は、ＣＭＯＳ回路領域とは異なる。コンポーネント領域は、微小電気機械コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含む。コンポーネント領域中のこの又は各々の１つ以上のコンポーネント領域層は、集積回路領域の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々とは異なる。
【0042】
かくして、コンポーネントは、ＣＭＯＳ回路のＣＭＯＳパッシベーション又はＣＭＯＳメタライズ層としての機能性のために選択されない層から形成される。
【0043】
ＣＭＯＳ回路領域は、基板の平面と平行な方向において、コンポーネント領域に隣接していても良い。
【0044】
基板は、その上に複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つが形成された、第１の表面を含んでいても良い。コンポーネント領域において、コンポーネント領域層は、第１の表面と同一面上となるように延在しても良い。
【0045】
１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つは、ＭＥＭＳパッシブ層であっても良い。かくして、更なるコンポーネント領域層は、集積回路領域中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層に対して電気的安定性及び化学的隔離を提供され得る。
【0046】
１つ以上のコンポーネント領域層は時々、置換層と呼ばれ得る。
【0047】
ＭＥＭＳパッシブ層は、集積回路領域中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と重なっても良い。かくして、ＭＥＭＳパッシブ層は、ＣＭＯＳ回路コンポーネントに対して、環境からの更なる電気的及び化学的な隔離を提供しても良い。
【0048】
ＭＥＭＳパッシブ層は、ＣＭＯＳ回路の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のＣＭＯＳメタライズ領域への電気的接続を提供するための開口を、その中に画定しても良い。電気的接続は、ＭＥＭＳメタライズコンポーネントを介して提供されても良く、ＣＭＯＳメタライズ領域を、微小電気機械コンポーネントの第１の電極及び第２の電極のうちの少なくとも一方に接続する。
【0049】
本方法は、ＭＥＭＳパッシブ層に開口を形成することを含んでも良い。開口は、エッチングによって形成されても良い。エッチングは、深部反応性イオンエッチング、ＤＲＩＥ又は標準的なＣＭＯＳパッシベーションエッチング方法であっても良い。
【0050】
ＭＥＭＳデバイスは、微小電気機械コンポーネント、ＭＥＭＳパッシブ層、及びＭＥＭＳメタライズ層を重ねた、カプセル化層を含んでも良い。本方法は、例えば堆積によってカプセル化層を形成することを含んでも良い。
【0051】
基板は、そのコンポーネント領域中に開口を画定しても良い。微小電気機械コンポーネントは、開口上に延在する片持ち梁を含んでも良い。微小電気機械コンポーネントは、開口上に延在する隔膜を含んでも良い。
【0052】
以上に説明された開口のうちの１つ以上は、エッチングされた側面を有していても良い。
【0053】
本方法は、そのコンポーネント領域において、基板に開口を形成することを含んでも良い。かくして、基板における開口がコンポーネント領域中に形成されると、１つ以上のコンポーネント領域層は、コンポーネント領域において基板から解放され、それによって、コンポーネント領域の外のデバイスの部分に対して、より容易に撓む（すなわち動かされる）ようになる。
【0054】
基板における開口は、エッチングによって形成されても良い。エッチングは、深部反応性イオンエッチング、ＤＲＩＥ、又は異方性ウェットエッチングのような他の方法であっても良い。
【0055】
基板における開口は、微小電気機械コンポーネントとは反対側の基板の側面から形成されても良い。基板における開口は、１つ以上のコンポーネント領域層まで延在しても良い。基板における開口は、ＭＥＭＳパッシブ層まで延在しても良い。このようにして、基板における開口がエッチングによって形成される場合、１つ以上のコンポーネント領域層は、エッチングストップとして機能するように構成されても良い。換言すれば、エッチングは、典型的には、エッチングストップよりも先には進行しない。
【0056】
ＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳパッシブ層及びカプセル化層の開口を通して、基板によって少なくとも部分的に画定された流体チャンバとＭＥＭＳデバイスの外部環境との間で流体を通過させるための、ＭＥＭＳパッシブ層及びカプセル化層を通るノズル開口を更に含んでも良い。
【0057】
微小電気機械コンポーネントは、複数の微小電気機械コンポーネントであっても良い。複数の微小電気機械コンポーネントの各々は、コンポーネント領域においてそれぞれのノズル開口を画定しても良い。かくして、ＭＥＭＳデバイスは、複数のノズル開口を含んでも良い。微小電気機械コンポーネントの各々は、ＣＭＯＳ回路に電気的に接続されても良い。微小電気機械コンポーネントの各々は、ＣＭＯＳ回路によって制御されるように構成されても良い。かくして、ＣＭＯＳ回路によって、複数の微小電気機械コンポーネントに制御が提供され得る。
【0058】
方法は、ノズル開口を形成することを更に含んでも良い。ノズル開口は、エッチングによって形成されても良い。エッチングは、深部反応性イオンエッチング、ＤＲＩＥ又はその他の従来のＣＭＯＳパッシベーションエッチングであっても良い。ノズル開口は、基板とは反対側のＭＥＭＳデバイスの側面から形成されても良い。
【0059】
いくつかの例においては、ノズル開口は、基板開口の形成の前に形成されても良い。他の例においては、ノズル開口は、基板開口の形成に後続して形成されても良い。
【0060】
微小電気機械コンポーネントは、圧電コンポーネントであっても良い。換言すれば、微小電気機械コンポーネントは、微小電気機械コンポーネントにおいて機能的に使用される圧電材料の１つ以上の領域を含んでも良い。
【0061】
微小電気機械コンポーネントは、アクチュエータであっても良い。
【0062】
アクチュエータは、圧電アクチュエータであっても良い。
【0063】
アクチュエータは、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に備えられた圧電アクチュエータ本体と、を含んでも良い。第１の電極及び第２の電極の少なくとも一方は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の１つ以上のＣＭＯＳメタライズ領域を介して、ＣＭＯＳ回路に電気的に接続されても良い。
【0064】
圧電コンポーネントは、典型的には、第１の電極と第２の電極との間に備えられた圧電体を含む。当該第１及び第２の電極の少なくとも一方は、典型的には、少なくとも１つの電子コンポーネント（例えば、ＣＭＯＳ回路の）に電気的に接続される。圧電体は、典型的には、４５０℃よりも低い温度で加工可能な１つ以上の圧電材料を含む（例えば、当該材料から形成される）。
【0065】
３００℃を超えると、一体化された電子コンポーネント（例えば、ＣＭＯＳ電子コンポーネント）は典型的には劣化し始め、デバイスの動作を損ない、効率を低下させる。４５０℃を超えると、一体化された電子コンポーネント（例えば、ＣＭＯＳ電子コンポーネント）は典型的には、更に大きく劣化する。それゆえ、４５０℃よりも低い温度で加工可能な圧電材料の使用は、少なくとも１つの電子コンポーネント（例えば、駆動回路）に対する大きな損傷なく、圧電コンポーネントの加工を可能とし、当該少なくとも１つの電子コンポーネントとの一体化を可能とする。
【0066】
圧電体が、３００℃よりも低い温度で加工可能な１つ以上の圧電材料を含んでも良い（例えば、当該材料から形成されても良い）。３００℃よりも低い温度で加工可能な圧電材料の使用は、少なくとも１つの電子コンポーネント（例えば、駆動回路の）に対する損傷を更に少なくして、圧電コンポーネントの加工を可能とし、当該少なくとも１つの電子コンポーネントとの一体化を可能とする。３００℃よりも低い温度で加工可能な圧電材料の使用は、典型的に、単一の基板（例えば、単一の基板ウェハ）上における複数のＭＥＭＳデバイスの大規模な製造から、機能するデバイスの高い収率が達成されることを可能とする。
【0067】
圧電コンポーネントを少なくとも１つの電子コンポーネント（例えば、駆動電子回路）と一体化することにより、個別の駆動電子回路を提供する必要性が低減又は除去される。それゆえ、多数の圧電コンポーネントが、１つのチップ上に近接して一体化されることができ、チップ当たりのコンポーネントを増加させ、デバイス全体のサイズを減少させ、圧電ＭＥＭＳコンポーネントを有する既存のＭＥＭＳデバイスを用いて達成可能なものよりも高いコンポーネント密度を可能とし得る。単一のチップにおける一体化に伴うその他の利点は、最終的な製造コストの削減、モジュール性、及びデバイスの信頼性を含む。
【0068】
４５０℃より下（又は３００℃よりも下）で加工可能な圧電材料は、典型的に、より高温での加工を必要とする圧電材料よりも劣る圧電特性（例えば、より低い圧電定数）を有する。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような高温加工可能な圧電材料から形成される圧電アクチュエータは、他の全ての要因が等しい場合、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような低温加工可能な圧電材料から形成される圧電アクチュエータよりも、１のオーダーだけ大きな力を発揮することが可能である。
【0069】
１つ以上の圧電材料は、典型的には、圧電コンポーネントが４５０℃よりも低い（又は３００℃よりも低い）温度で製造可能となるように、４５０℃よりも低い（又は３００℃よりも低い）温度で加工可能（例えば、堆積可能、必要とされる場合にはアニーリング可能）である。４５０℃よりも低い（又は３００℃よりも低い）温度での圧電コンポーネントの製造は、基板と一体化された少なくとも１つの電子コンポーネントとの、圧電コンポーネントの一体化を可能にする。
【0070】
それゆえ、圧電体は、典型的には、４５０℃よりも低い（又は３００℃よりも低い）温度で（例えば、１つ以上の圧電材料の堆積、及び必要とされる場合にはアニーリングによって）形成可能である。
【0071】
１つ以上の圧電材料は、典型的には、４５０℃よりも低い（又は３００℃よりも低い）基板温度で加工可能（例えば、堆積可能、必要とされる場合にはアニーリング可能）である。換言すれば、基板の温度は、典型的には、１つ以上の圧電材料の加工（例えば、堆積、及び必要とされる場合にはアニーリング）中に、４５０℃（又は３００℃）には到達しないか、又はそれを超えない。圧電体の形成中、基板の温度は、典型的には、４５０℃（又は３００℃）に到達しないか、又はそれを超えない。圧電コンポーネントの製造中、基板の温度は、典型的には、４５０℃（又は３００℃）に到達しないか、又はそれを超えない。ＭＥＭＳデバイス（例えば、その全体）の製造中、基板の温度は、４５０℃（又は３００℃）に達しないか、又はそれを超えなくても良い。
【0072】
圧電体は、１つの圧電材料を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。代替としては、圧電体は、１つよりも多い圧電材料を含んでも良い（例えば、それらから形成されても良い）。
【0073】
圧電体は、アルミニウム及び窒素と、任意にスカンジウム、イットリウム、チタン、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、クロム、ホウ素から選択される１以上の元素と、を含むセラミック材料を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。
【0074】
圧電体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。
【0075】
圧電体は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。
【0076】
１つ以上の圧電材料は、窒化アルミニウム及び／又は酸化亜鉛を含んでも良い（例えば、それらからなっても良い）。
【0077】
窒化アルミニウムは、純粋な窒化アルミニウムからなっても良い。代替としては、窒化アルミニウムは、１つ以上の元素を含んでも良い（すなわち、窒化アルミニウムは、窒化アルミニウム化合物を含んでも良い）。窒化アルミニウムは、スカンジウム、イットリウム、チタン、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、クロム、ホウ素のうちの１つ以上の元素を含んでも良い。
【0078】
圧電体は、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの割合は、典型的には、製造可能性の限度内でｄ３１圧電定数を最適化するように選択される。例えば、ＳｃｘＡｌ１－ｘＮにおけるｘの値は、典型的には、０＜ｘ≦０．５の範囲から選択される。スカンジウムの大きな割合は、典型的には、ｄ３１の大きな値（すなわち、より強い圧電効果）に帰着する。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、典型的には、５％よりも大きい。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、典型的には、１０％よりも大きい。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、典型的には、２０％よりも大きい。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、典型的には、３０％よりも大きい。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、典型的には、４０％よりも大きい。窒化スカンジウムアルミニウム中のスカンジウムの質量％（すなわち重量％）は、５０％以下であっても良い。
【0079】
窒化アルミニウム化合物（特に窒化スカンジウムアルミニウム）を含む窒化アルミニウム、及び酸化亜鉛は、４５０℃よりも下で、より好ましくは３００℃よりも下で堆積され得る圧電材料である。窒化アルミニウム化合物（特に窒化スカンジウムアルミニウム）を含む窒化アルミニウム、及び酸化亜鉛は、４５０℃よりも下で、より好ましくは３００℃よりも下で物理的蒸着（例えば、スパッタリング）により堆積され得る圧電材料である。窒化アルミニウム化合物（特に窒化スカンジウムアルミニウム）を含む窒化アルミニウム、及び酸化亜鉛は、典型的には、堆積の後にアニーリングを必要としない圧電材料である。
【0080】
圧電体は、４５０℃よりも下で、より好ましくは３００℃よりも下で物理的蒸着によって堆積された窒化アルミニウム（例えば、窒化アルミニウム化合物、例えば、窒化スカンジウムアルミニウム）及び／又は酸化亜鉛を含んでも良い（例えば、それらから形成されても良い）。
【0081】
圧電体は、１つ以上のＩＩＩ－Ｖ族及び／又はＩＩ－ＶＩ族半導体（すなわち周期律表のＩＩＩ族及びＶ族及び／又はＩＩ族及びＶＩ族からの元素を含む化合物半導体）を含んでも良い（例えば、それから形成されても良い）。かかるＩＩＩ－Ｖ族半導体及びＩＩ－ＶＩ族半導体は、典型的には、六方晶系のウルツ鉱型結晶構造で結晶化する。六方晶系のウルツ鉱型結晶構造で結晶化するＩＩＩ－Ｖ族半導体及びＩＩ－ＶＩ族半導体は、典型的には、その非中心対称の結晶構造により、圧電性である。
【0082】
圧電体は、非強誘電性圧電材料を含んでも良い（例えば、当該材料から形成されても良いし、又は当該材料からなっても良い）。１つ以上の圧電材料は、１つ以上の非強誘電体圧電材料であっても良い。強誘電体材料は、典型的には、強い印加電場の下で（すなわち堆積後の）ポーリングが必要である。非強誘電性圧電材料は、典型的には、ポーリングを必要としない。
【0083】
圧電体は、典型的には、３０ｐＣ／Ｎ未満、より典型的には２０ｐＣ／Ｎ未満、又は更に典型的には１０ｐＣ／Ｎ未満の大きさを有する、圧電定数ｄ３１を有する。１つ以上の圧電材料は、典型的には、３０ｐＣ／Ｎ未満、より典型的には２０ｐＣ／Ｎ未満、又は更に典型的には１０ｐＣ／Ｎ未満の大きさを有する、圧電定数ｄ３１を有する。
【0084】
１つ以上の圧電材料は、典型的には、ＣＭＯＳ互換性がある。これによって、１つ以上の圧電材料は、典型的には、ＣＭＯＳ電子構造を損傷する物質を含んでいないか、又は、典型的には、かかる物質を使用することなく加工可能（例えば、堆積可能、及び必要とされる場合にはアニーリング可能）であることが、理解されるであろう。例えば、１つ以上の圧電材料の加工（例えば、堆積、及び必要とされる場合にはアニーリング）は、典型的には、（塩酸のような）酸（例えば、強酸）及び／又は（水酸化カリウムのような）アルカリ（例えば、強アルカリ）の使用を含まない。
【0085】
複数の電極を有する複数のアクチュエータのような、代替のアクチュエータ設計も可能であることは、当業者には理解されるであろう。
【0086】
本方法は、ＭＥＭＳパッシブ層上に微小電気機械コンポーネントを堆積させることを含んでいても良い。微小電気機械コンポーネントは、物理的蒸着（ＰＶＤ）法を使用して堆積されても良い。具体的には、圧電アクチュエータ本体は、典型的には、物理的蒸着法を使用して堆積される。
【0087】
圧電アクチュエータ本体は、１つ以上のＰＶＤ堆積可能な圧電材料を含んでも良い。
【0088】
ＭＥＭＳデバイスは、プリントヘッドのための液滴吐出器であっても良い。かくして、アクチュエータは、プリントヘッドから液滴を排出するために使用され得る。換言すれば、本開示は、プリントヘッドに及んでも良い。プリントヘッドは、インクジェットプリントヘッドであっても良い。液滴吐出器は、インクジェットプリントヘッドのための（例えば、インクジェットプリントヘッドにおける使用のために構成された）液滴吐出器であっても良い。液滴吐出器は、インクジェット液滴吐出器であっても良い。
【0089】
プリントヘッドは、印刷電子回路の製造における使用のための流体（例えば、機能性流体）を印刷するように構成されても良い。
【0090】
プリントヘッドは、生物学的流体を印刷するように構成されても良い。生物学的流体は、典型的には、例えば、ＤＮＡ又はＲＮＡのようなポリヌクレオチド、微生物、及び／又は酵素といった、生物学的高分子を含む。プリントヘッドは、希釈剤又は試薬のような、生物学的な又はバイオテクノロジーの用途において使用される、他の流体を印刷するように構成されても良い。
【0091】
プリントヘッドは、ボクセルプリントヘッド（すなわち３Ｄ印刷、例えば付加印刷における使用のために構成されたプリントヘッド）であっても良い。
【0092】
プリントヘッドは、典型的には、プリンタのためのものである。かくして、本開示は、１つ以上のプリントヘッドを含むプリンタに及ぶ。プリンタは、印刷されるオブジェクトの所望の外観（例えば、色）及び／又は形状及び／又は機能を生成するために印刷材料（例えば、インクのような印刷液）を排出するように構成された、実質的に任意の装置であることが、理解されるであろう。プリンタは、基材（例えば、紙）上にカラーインクを印刷するように構成された、２Ｄプリンタであっても良い。他の例においては、プリンタは、プリンタの１つ以上のプリントヘッドから印刷材料を排出することによって３Ｄオブジェクトを生成するように構成された、付加製造デバイス（すなわち３Ｄプリンタ）であっても良い。
【0093】
かくして、別の側面から見ると、本開示は、以上に説明されたＭＥＭＳ液滴吐出器を含む１つ以上のプリントヘッドを備えるプリンタに及ぶものである。プリンタは、ＭＥＭＳ圧電アクチュエータの動作を制御して、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つを撓ませ、それによってそこから印刷液を排出することによって、ＭＥＭＳ液滴吐出器から印刷液（例えば、インク）を排出するように構成されても良い。プリンタは、印刷液の供給源を更に含んでも良い。印刷液の供給源は、印刷液カートリッジであっても良い。
【0094】
更なる側面から見ると、本開示は、印刷の方法にも及ぶ。本方法は、以上に説明されたようなプリンタを含む印刷装置を提供することを含む。この装置は、印刷液の供給源を含む。この装置は、印刷液の供給源を含む。印刷液（例えば、インク）の供給源は、プリンタの一部であっても良い。プリンタは、各々が以上に説明されたような１つ以上の液滴吐出器を含む、１つ以上のプリントヘッドを含む。本方法は、アクチュエータが１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つを撓ませ、それによって液滴吐出器から印刷液を吐出するように、１つ以上の液滴吐出器のうちの少なくとも１つを制御することを含む。かくして、プリンタは、印刷するために印刷液を使用する。
【0095】
アクチュエータは、ＰＭＵＴ又はスピーカのような、音を発生させるためのものであっても良い。アクチュエータは、流体ポンプのためのものであっても良い。
【0096】
微小電気機械コンポーネントは、センサコンポーネントであっても良い。センサコンポーネントは、圧電センサコンポーネントであっても良い。換言すれば、微小電気機械コンポーネントの動きは、ＣＭＯＳ回路に伝導可能な電気信号に変換されても良い。センサコンポーネントは、マイクロフォン、圧力センサ、又はバイオセンサであっても良い。
【0097】
本開示の更に別の態様によれば、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板を含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが提供される。ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成され、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は合わせて、１つ以上のＣＭＯＳパッシベーション領域によって囲まれた複数のＣＭＯＳメタライズ領域を画定する。複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は、基板を境界付ける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つによって画定される第１の面と、第１の面に平行に、かつ複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの最も遠い１つによって画定される第２の面と、の間にともに延在する。ＣＭＯＳ回路は、ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域内に配置される。ＭＥＭＳデバイスは、集積回路によって制御されるように構成され、ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域に配置された、可動微小電気機械コンポーネントを更に含む。コンポーネント領域は、ＣＭＯＳ回路領域とは異なる。コンポーネント領域は、微小電気機械コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含む。１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、第１の面まで延在する。第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、基板を境界付ける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つとは異なる。
【0098】
かくして、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と同じ平面において、ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中の対応する層が異なる。
【0099】
典型的には、第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層に隣接している。第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と同じ基板の側から延在しても良い。第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、第２の面から第１の面への方向において延在しても良い。
【0100】
第１の面は、基板を境界付ける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つと基板との間の境界として画定されても良い。
【0101】
いくつかの例においては、第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、基板を境界付ける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つとは異なる材料から形成されている。他の例においては、第１の面まで延在する１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、基板を境界付ける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つと同じ材料から形成されているが、異なる厚さを有する。
【0102】
ＭＥＭＳパッシブ層の厚さは、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の合わさせた厚さよりも小さくても良い。代替としては、ＭＥＭＳパッシブ層の厚さは、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の合わせた厚さよりも大きくても良い。
【0103】
ＭＥＭＳパッシブ層は、コンポーネント領域において、ＣＭＯＳ回路領域におけるものと実質的に同様の厚さを有していても良い。
【0104】
コンポーネント領域における、基板から離れる方向に面するＭＥＭＳパッシブ層の表面は、ＣＭＯＳ回路領域における、基板から離れる方向に面するＭＥＭＳパッシブ層の表面と、実質的に同一面上にあっても良い。
【0105】
ＭＥＭＳパッシブ層は、複数の層から形成されても良く、複数の層は、少なくとも２つの異なる材料から形成される。
【0106】
ＭＥＭＳデバイスは、ＣＭＯＳ回路領域の外に備えられた複数の微小電気機械コンポーネントを含んでも良い。ＣＭＯＳ回路は、複数の微小電気機械コンポーネントのうちの１つ以上と電気的に通信していても良い。
【0107】
ＭＥＭＳデバイスは、コンポーネント領域の外に備えられた複数のＣＭＯＳ回路を含んでも良い。複数のＣＭＯＳ回路は、異なるタイプの複数のＣＭＯＳ回路を含んでも良い。複数のＣＭＯＳ回路は、少なくとも１つのＨＶ ＣＭＯＳ回路と、少なくとも１つのＬＶ ＣＭＯＳ回路と、を含んでも良い。これに加えて又は代替として、複数のＣＭＯＳ回路は、１つ以上のディープトレンチ隔離（ＤＴＩ）構造によって分割されても良い。
【0108】
いくつかの例においては、各ＣＭＯＳ回路は、ＣＭＯＳ回路領域の外に備えられた複数の微小電気機械コンポーネントのそれぞれの１つと電気的に通信している。
【0109】
基板は、１つ以上の接着パッドを含んでも良い。
【0110】
ＭＥＭＳデバイスは、微小電気機械コンポーネントが、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つとして備えられたＭＥＭＳメタライズ層を介して、ＣＭＯＳ回路に電気的に接続されるように構成されても良い。
【図面の簡単な説明】
【0111】
本発明の例示的な実施形態が、以下の図を参照しながらここで説明される。
【0112】
【図1】プリントヘッドの形をとる微小電気機械システムデバイスの一例を示す。
【図2】微小電気機械システムデバイスの更なる例を示す。
【図3a-3f】本開示の一態様による微小電気機械システムデバイスの製造の段階を示す。
【図4-8】本開示の態様による微小電気機械システムデバイスの更なる例を示す。
【図9】本開示の態様による微小電気機械システムデバイスを形成する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0113】
図１は、微小電気機械システムのプリントヘッドの模式的な説明図である。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）プリントヘッド１００は、基板（図示されていない）上の、基板上のＭＥＭＳパッシベーション領域１０４の形をとる、１つ以上の、この場合には複数の、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４を囲む、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）パッシベーション領域１０２の形をとる、集積回路パッシベーション領域１０２を有して形成されている。図１に示される図において、基板は、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２及び非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４を含む被覆領域によって隠されていることが、理解されるであろう。非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４は、そこに１つ以上のＭＥＭＳコンポーネントを備えるのに好適である。
【0114】
この例においては、ＭＥＭＳプリントヘッド１００は、ＣＭＯＳトランジスタ領域１０８の形をとる集積回路トランジスタ領域１０８を囲む、具体的にはＣＭＯＳ隔離構造１０６の形をとる集積回路隔離構造１０６（高電圧隔離キャップ又は高電圧ディープトレンチ絶縁特徴のような）を更に含む。ＣＭＯＳ隔離構造１０６及びＣＭＯＳトランジスタ領域１０８は、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２によって非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４から離隔される。ＭＥＭＳプリントヘッド１００は、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２を介してＣＭＯＳに接続された接着パッド１１０を更に含む。ＭＥＭＳメタライズライン１１２は、ＣＭＯＳトランジスタ領域１０８を、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４の１つにおけるＭＥＭＳコンポーネント（図示されていない）に電気的に接続する。このようにして、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４中のＭＥＭＳコンポーネントは、ＣＭＯＳトランジスタ領域１０８によって制御され、コントローラとして機能することができる。
【0115】
この例においては、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２は、ＭＥＭＳパッシベーション領域１０４のような非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４のものとは異なる材料から形成されている。このようにして、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４のために使用される材料は、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２における使用に好適な材料である必要はなく、その代わり、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４におけるＭＥＭＳコンポーネントにおけるその機能性のために特に選ばれる材料であることが、理解されるであろう。他の例においては、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２は、非ＣＭＯＳパッシベーション領域１０４と同じ材料から形成されるが、異なる厚さを有するなど、他の点では異なるものである。
【0116】
以下に更に説明されるように、ＣＭＯＳパッシベーション領域１０２は、典型的には、堆積材料の複数の層の堆積によって形成される。
【0117】
この例においては、ＭＥＭＳコンポーネントは、典型的には、インクの液滴を排出するように制御可能な圧電アクチュエータであり、当業者には理解されるように、インクジェットプリントヘッドの液滴吐出器として機能する。
【0118】
図２は、センサ又はアクチュエータのような微小電気機械システムデバイスの更なる例を示す。図１と同様に、ＭＥＭＳデバイス２００は、ＣＭＯＳパッシベーション領域２０２の形をとる集積回路パッシベーション領域２０２と、ＣＭＯＳパッシベーション領域２０２に囲まれた非ＣＭＯＳパッシベーション領域２０４と、ＣＭＯＳパッシベーション領域２０２中に備えられた複数の接着パッド２１０と、を含む。非ＣＭＯＳパッシベーション領域２０４は、ＣＭＯＳパッシベーション層領域２０２を通してメタライズ接続（図示されていない）を介してＣＭＯＳチップに電気的に接続された、１つ以上のＭＥＭＳコンポーネントを含む。この例においては、ＭＥＭＳコンポーネントは、圧電微小機械加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、マイクロフォン、又はその他の圧力センサのような、センサコンポーネントである。このようにして、コンパクトなＭＥＭＳセンサデバイスを提供され得る。他の例においては、ＭＥＭＳコンポーネントは、ＰＭＵＴ、スピーカ又は流体ポンプにおける使用のためのもののような、アクチュエータコンポーネントである。図１を参照しながら説明されたプリントヘッドと同様に、非ＣＭＯＳパッシベーション層領域２０４は、ＣＭＯＳパッシベーション層領域２０２としての使用に好適でない材料のような、ＣＭＯＳパッシベーション層領域２０２を形成するために使用される材料とは異なる材料から形成される。
【0119】
図１及び２に示される例は、本明細書の他の箇所で説明されるように、より高い収率のプロセスを提供することもできる。
【0120】
図３ａ～３ｆは、本開示の一態様による微小電気機械システムデバイスの製造の段階を示す。
【0121】
図３ａは、第１の表面３２２と、第１の表面３２２の反対側に備えられた第２の表面３２４と、を有する、シリコンウェハ基板３２０の形をとる基板３２０の提供を示す。ＣＭＯＳ基板領域３３０の形をとる集積回路基板領域３３０は、基板３２０に備えられ、この例においては基板３２０のＣＭＯＳ領域３２０ａにおいて第１の表面３２２から基板３２０の中へと延在する。ＣＭＯＳ基板領域３３０は、典型的には、標準的なＣＭＯＳ製造方法によって基板上に形成される。例えば、集積化ＣＭＯＳ基板領域は、物理的蒸着、化学的蒸着、電気化学的堆積、分子線エピタキシー、原子層堆積、イオン注入、光パターニング、反応性イオンエッチング、プラズマ照射のうちの１つ以上の方法によって堆積され得る。ＣＭＯＳ領域３２０ａは、以下に図３ｃ～３ｆを参照しながら更に説明されるように、基板のコンポーネント領域３２０ｂとは異なる。
【0122】
続いて、図３ｂに示されるように、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０を、ＣＭＯＳ基板領域３３０と重なるように基板３２０の第１の表面３２２上に形成して、ＣＭＯＳ基板領域３３０に電気的安定性及び環境からの化学的隔離を提供し、またメタライズ相互接続部３４２を介してＣＭＯＳ基板領域３３０への及び／又はＣＭＯＳ基板領域３３０からの電気接続を提供する。メタライズ相互接続部３４２は、アルミニウムから形成される。他の例においては、メタライズ相互接続部３４２は、銅、アルミニウム銅合金、又はその他の合金元素のような、他の電気導体から形成されても良い。この例においては、メタライズ相互接続部３４２は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０においてＣＭＯＳメタライズ構造を提供する。ＣＭＯＳ基板領域３３０並びに複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０は合わせて、ＣＭＯＳ回路を形成する。
【0123】
複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０は、堆積及び／又は微小機械加工によってのように、当業者に知られている任意の好適なプロセスを使用して形成される。
【0124】
このようにして、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０は合わせて、ＣＭＯＳパッシベーション領域によって囲まれた、複数のＣＭＯＳ回路層内に１つ以上のＣＭＯＳメタライズ特徴を形成する。
【0125】
次に、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の部分が、基板３２０のコンポーネント領域３２０ｂにおいて、基板３２０のＣＭＯＳ領域３２０ａから離れるように除去される。このようにして、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０のために使用される材料又は構造が、コンポーネント領域３２０ｂに関連しては使用されないようにされ得る。
【0126】
ＣＭＯＳ領域３２０ａ中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の除去なしで、エッチングによって、具体的には本例における深部反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）又は従来のＣＭＯＳパッシベーション除去方法によって、コンポーネント領域３２０ｂにおいて、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０が除去される。このステップにおいては、基板３２０のいずれも又は実質的にいずれも除去されない。複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の壁面は、壁面と複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の最外側面との間の角度が鈍角となるように、基板３２０の第１の表面３２２に対して９０度未満の角度をなすが、他の例においては、この角度は９０度にまでなっても良いことが、理解されるであろう。この例においては、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の全てがコンポーネント領域３２０ｂにおいて除去されるが、他の例においては、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０のいくつかのみはコンポーネント領域３２０ｂにおいて除去されても良いことが、理解されるであろう。
【0127】
コンポーネント領域３２０ｂにおける複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の除去に続いて、更なるパッシベーション層３５０がアセンブリの上に、具体的にはコンポーネント領域３２０ｂの外の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０の残りの部分の上に、並びにコンポーネント領域３２０ｂ中の基板３２０の第１の表面３２２の上に、堆積される。このようにして、基板３２０の第１の表面３２２は、ＣＭＯＳ領域３２０ａにおいて複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０をその上に堆積させ、コンポーネント領域３２０ｂにおいて更なるパッシベーション層３５０をその上に堆積させたものとなる。更なるパッシベーション層３５０は時々、ＭＥＭＳパッシベーション層３５０と呼ばれる。この例においては、更なるパッシベーション層３５０は、基板３２０の第１の表面３２２に垂直な方向に均一な厚さを有するように堆積される。換言すれば、ＣＭＯＳ領域３２０ａにおける更なるパッシベーション層３５０の厚さは、コンポーネント領域３２０ｂにおける更なるパッシベーション層の厚さと実質的に同一である。更なるパッシベーション層３５０は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０のいずれとも異なる材料から形成される。具体的には、更なるパッシベーション層３５０は、形成されるべきＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域３２０ｂ中に備えられるべきＭＥＭＳコンポーネントの構造的及び機能的要件に基づいて選択された材料から形成される。更なるパッシベーション層３５０は、ＣＭＯＳ基板領域３３０、並びに複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０のコンポーネントに、電気的及び化学的安定性のような保護を提供する。
【0128】
更なるパッシベーション層３５０は、典型的には、１．０マイクロメートル～１０マイクロメートルの厚さを有する。この例においては、更なるパッシベーション層３５０の厚さは、約２マイクロメートルである。これに加えて、更なるパッシベーション層３５０は、典型的には、非常に低いヤング率を有し、それゆえ、アクチュエータの動作（以下に説明される）に実質的に影響を与えない。
【0129】
次に、圧電アクチュエータ３６０の形をとる微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）コンポーネント３６０が、更なるパッシベーション層３５０の外側面３５２上に堆積される。この例においては、圧電アクチュエータ３６０は、各々が別個に堆積された複数の層から形成される。圧電アクチュエータ３６０は、第１の電極３６２及び第２の電極３６４、並びに第１の電極３６２と第２の電極３６４との間に備えられた圧電体３６６を含む。圧電体３６６は、ＭＥＭＳデバイスが完全に組み立てられたときに圧電挙動を呈するように構成されているが、更なるパッシベーション層３５０上への圧電アクチュエータ３６０の初期堆積の後に圧電体３６６に装着されても良いことが、理解されるであろう。
【0130】
圧電アクチュエータ３６０及び更なるパッシベーション層３５０は、ＣＭＯＳ基板領域３３０への損傷が低減されるか又は完全に回避され得る温度のような環境条件において、堆積され得る材料及びＭＥＭＳデバイスを形成するための加工が可能である材料から、各々が形成される必要があることが、理解されるであろう。好適なかかる温度は、４５０℃より低い。圧電体３６６のための好適な材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。
【0131】
圧電アクチュエータ３６０は、そこに画定された開口３７０を備え、その目的は、図３ｆを参照しながら以下に更に説明される。
【0132】
図３ｅに示されるように、更なるパッシベーション層３５０の部分であって、ＣＭＯＳ領域３２０ａ中の複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層３４０におけるメタライズ相互接続部３４２に隣接する部分は、特にそうでなければ更なるパッシベーション層３５０に隣接するメタライズ相互接続部３４２との接点を露出させるために、この例においては、エッチングによって除去される。エッチングは、典型的には、ＤＲＩＥプロセス又はＣＭＯＳパッシベーションエッチングプロセスである。このようにして、更なるパッシベーション層３５０を通って窪み３７５が画定される。続いて、ＭＥＭＳメタライズ相互接続部３８０が、窪み３７５の内側端部において露出したメタライズ相互接続部３４２と、圧電アクチュエータ３６０の電極３６２、３６４の少なくとも一方、この例においては第１の電極３６２と、の間で、更なるパッシベーション層３５０上に堆積される。このようにして、ＣＭＯＳ基板領域３３０からの制御信号は、メタライズ相互接続部３４２、ＭＥＭＳメタライズ相互接続部３８０、及び第１の電極３６２を介して、圧電アクチュエータ３６０に提供され得ることが、理解されるであろう。
【0133】
ＭＥＭＳメタライズ相互接続部３８０は、典型的には、アルミニウムから形成される。他の例においては、ＭＥＭＳメタライズ相互接続部３８０は、銅、アルミニウム銅合金、又はその他の合金のような、異なる電気伝導体材料から形成される。
【0134】
次に、図３ｆに示されるように、液滴吐出器３００の形をとるＭＥＭＳデバイス３００を提供するために、更なるステップが完了される。更なるステップは、圧電アクチュエータ３６０の形をとるＭＥＭＳデバイス３６０、ＭＥＭＳメタライズ相互接続部３８０、及び更なるパッシベーション層３５０を被覆するカプセル化層３８５を更なる堆積を含む。更なるステップはまた、更なる除去ステップを含む。
【0135】
この例における更なる除去ステップは、液滴吐出器の構造的特徴を画定するために実行される。具体的には、ノズル構造３９５が、コンポーネント領域３２０ｂにおける更なるパッシベーション層３５０の材料の除去によって画定される。ノズル構造３９５は、圧電アクチュエータ３６０中に画定された開口３７０内に画定されるように、かつ流体チャンバ３９０（以下に説明される）の幅よりも小さい幅を有するように構成される。
【0136】
更に、基板３２０は、コンポーネント領域３２０ｂにおいて除去され、少なくとも流体チャンバ３９０の領域を画定する。流体チャンバ３９０は、基板を第２の表面３２４から第１の表面３２２までエッチングすることによって形成され、このエッチングは、基板と更なるパッシベーション層３５０（又はノズル構造３９５）との間の界面において止まる。このエッチングは、典型的には、ＤＲＩＥプロセスである。かくして、ＭＥＭＳデバイス３００が形成される。
【0137】
流体チャンバ３９０中に備えられた１つ以上の流体の液滴は、当業者には理解されるように、ＣＭＯＳ基板領域３３０によって制御される圧電アクチュエータ３６０の作動によって、ノズル３９５を介して排出されるように制御されても良い。もちろん、更なる制御回路からの制御信号は、更なる電気接続部（図示されていない）を介して、ＣＭＯＳ基板領域３３０に提供されても良い。この例においては、適切に動作するために、流体チャンバ３９０は完全に流体で満たされている。
【0138】
更なるパッシベーション層３５０を形成するための材料は、流体がチャンバ３９０内に収容されることを確実にし、また一貫した液滴の指向性を確実にするために、流体をはじくものとなるように選択されることが、理解されるであろう。更なるパッシベーション層３５０の材料は、典型的には、プリントヘッドの保守のために最適な表面を提供するために平坦とされる。
【0139】
図４～８は、本開示の態様による微小電気機械システムデバイスの更なる例を示す。特に説明しない限り、図４～８に示されるＭＥＭＳデバイスの実施形態の特徴は、以下に指摘する差異を除けば、図３ａ～３ｅに関連するものと実質的に同一であると理解されるべきである。
【0140】
【0141】
図５は、更なるパッシベーション層５５０が、ＣＭＯＳ領域５２０ａ及びコンポーネント領域５２０ｂの両方において、基板５２０と対向する更なるパッシベーション層５５０の第１の表面５５２が、基板５２０から同じ垂直距離にあるように形成されている、液滴吐出器５００を示す。換言すれば、ＣＭＯＳ領域５２０ａにおける更なるパッシベーション層５５０の厚さは、コンポーネント領域における更なるパッシベーション層５５０の厚さよりも小さい。このようにして、ＣＭＯＳ領域５２０ａにおけるＭＥＭＳパッシベーション層５５０を通した接続長は、ＣＭＯＳ領域５２０ａにおけるＭＥＭＳパッシベーション層５５０の厚さがコンポーネント領域５２０ｂにおけるものと同じである場合よりも、短くなり得る。かくして、電気的接続性が改善される。更に、更なるパッシベーション層５５０の平面状の第１の表面５５２を確実にすることによって、プリントヘッドのワイピング及びキャッピングの保守システム要件も改善される。
【0142】
図６は、更なるパッシベーション層６５０が複数の層６５０ａ、６５０ｂ、６５０ｃである、液滴吐出器６００を示す。複数の層の各々は、典型的には、圧電アクチュエータ６６０の形をとるＭＥＭＳコンポーネントのための所望の構造的機能を提供するように選択される。
【0143】
図７は、液滴吐出器が、複数の圧電アクチュエータ７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃの形をとる複数のＭＥＭＳコンポーネント７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃを含む、液滴吐出器７００を示す。第１の圧電アクチュエータ７６０ａは、ＣＭＯＳ基板領域７３０に電気的に接続されている。各圧電アクチュエータ７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃは、ノズルを備えられる。図示されていないが、典型的には、ＣＭＯＳ基板領域７３０が圧電アクチュエータ７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃの各々を制御するために使用され得るように、各圧電アクチュエータ７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃがＣＭＯＳ基板領域７３０に電気的に接続されることが、理解されるであろう。
【0144】
図８は、図７に示された液滴吐出器と類似するが、複数のＣＭＯＳ基板領域８３０ａ、８３０ｂを含む、液滴吐出器８００を示す。この例においては、第１のＣＭＯＳ基板領域８３０ａは、低電圧ＣＭＯＳ基板領域８３０ａであり、第２のＣＭＯＳ基板領域８３０ｂは、高電圧ＣＭＯＳ基板領域８３０ｂである。低電圧ＣＭＯＳ基板領域８３０ａは、ディープトレンチ隔離（ＤＴＩ）特徴８３５ａによって高電圧ＣＭＯＳ基板領域８３０ｂから分離されている（すなわち、電気的に安定化されるなど、電気的に隔離されている）。更なるＤＴＩ特徴８３５ｂは、高電圧ＣＭＯＳ基板領域８３０ｂと、基板８２０のコンポーネント領域８２０ｂ中に画定された流体チャンバ８９０と、の間に備えられる。
【0145】
本図に示されるＭＥＭＳデバイスの表現は、単に概略的な説明のために示されたものであり、定縮尺又は定比率のものとみなされることを意図されていないことが、理解されるであろう。
【0146】
図９は、本開示の態様による微小電気機械システムデバイスを形成する方法を示すフロー図である。方法９００は、以上に説明された図３ａ～３ｆを参照しながら説明されたものと実質的に同様である。簡潔に述べると、方法９００は、ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中の１つ以上のＣＭＯＳパッシベーション層及び／又はＣＭＯＳメタライズ層をＭＥＭＳ層で置き換えることによって、ＭＥＭＳデバイスを形成する方法である。このようにして、ＭＥＭＳコンポーネントは、ＣＭＯＳパッシベーション層及び／又はＣＭＯＳメタライズ層としてのその有用性のために選択されたものとは異なる材料から形成され得る。
【0147】
具体的には、方法９００は、可動微小電気機械コンポーネントと、微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含むＭＥＭＳデバイスを製造する方法である。方法９００は、複数のＣＭＯＳパッシベーション層及び複数のＣＭＯＳメタライズ層を含むＣＭＯＳ回路を形成すること９１０を含む。典型的には、ＣＭＯＳ回路は、ＣＭＯＳ回路がコントローラとして形成されるように構成された、複数のトランジスタを含むように形成される。電気信号は、複数のＣＭＯＳメタライズ層を介してＣＭＯＳ回路と交換され得る。
【0148】
ＣＭＯＳ回路の形成９１０に続いて、方法９００は、デバイスのコンポーネント領域における複数のＣＭＯＳパッシベーション層及び／又は複数のＣＭＯＳメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去すること９２０を含む。以上に説明されたように、この部分は、典型的には、ＤＲＩＥプロセスのようなエッチングプロセスによって除去される。
【0149】
部分の除去９２０の後、方法９００は、除去された部分の代わりに１つ以上のコンポーネント領域層を形成すること９３０を含む。１つ以上のコンポーネント領域層は、コンポーネント領域中に形成され、可動微小電気機械コンポーネントを形成する。有意にも、除去された部分とは異なる材料から、１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つを形成することによって、その結果のＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳコンポーネントの機能をサポートするために特に選択された構造的特徴をＭＥＭＳコンポーネント内に有することができる。
【0150】
方法９００は任意に、コンポーネント領域において基板をエッチングして（９４０）、そこに基板開口を画定することを更に含む。典型的には、基板開口は、基板とコンポーネント領域中の１つ以上のコンポーネント領域層との間の境界まで、基板内で延在するように構成される。いくつかの例においては、エッチングするステップは、基板を通って進行し、基板とコンポーネント領域中の１つ以上のコンポーネント領域層との間の境界において止まるように構成される。このようにして、コンポーネント領域中の１つ以上のコンポーネント領域層は、基板から解放され、撓む能力を向上させ得る。
【0151】
要約すると、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法（９００）が提供される。ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネント（３６０）と、微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路（３３０、３４０、３４２）と、を含む。本方法は、複数のＣＭＯＳ回路層（３３０、３４０、３４２）を形成すること（９１０）であって、１つ以上のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション層及び複数のＣＭＯＳメタライズ層（３４０）を含む、形成することと、デバイスのコンポーネント領域（３２０ｂ）において、複数のＣＭＯＳパッシベーション層及び／又は複数のＣＭＯＳメタライズ層（３４０）のうちの少なくとも１つの部分を除去すること（９２０）と、コンポーネント領域において１つ以上のコンポーネント領域層（３５０、３５２、３６４、３６６）を形成して、可動微小電気機械コンポーネント（３６０）を形成すること（９３０）と、を含む。１つ以上のコンポーネント領域層は、１つ以上のＣＭＯＳ回路層のうちの少なくとも１つの部分とは異なる材料から形成される。
【0152】
本明細書の説明及び請求項を通して、単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「包含する（ｃｏｎｔａｉｎ）」及びそれらの変形は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）がこれに限定されない」を意味し、それらは他のコンポーネント、整数又はステップを意図するものではなく、またこれらを排除するものでもない。本明細書の説明及び請求項を通して、文脈上他に必要とされない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈上他に必要とされない限り、単数形と同様に複数形を企図するものとして理解されるべきである。
【0153】
本発明の特定の態様、実施形態又は例と関連して記載された特徴、整数、特性又はグループは、それと非互換的でない限り、本明細書に記載された他の任意の態様、実施形態又は例に適用可能であると理解されるべきである。添付される請求項、要約及び図面）を含む、本明細書に開示された特徴の全て、及び／又はそのように開示された任意の方法又はプロセスのステップの全ては、かかる特徴及び／又はステップの少なくともいくつかが相互に排他的であるような組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせられ得る。本発明は、いずれの前述の実施形態の詳細にも限定されるものではない。本発明は、添付される請求項、要約及び図面）を含む、本明細書において開示された特徴の任意の新規なもの、若しくは任意の新規な組み合わせに、又は、そのように開示された任意の方法若しくはプロセスのステップの任意の新規なもの、若しくは任意の新規な組み合わせに及ぶものである。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図3d】
【図3e】
【図3f】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-05-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、前記ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、前記微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含み、前記方法は、基板上に複数のＣＭＯＳ回路層を形成して、前記ＣＭＯＳ回路を形成することであって、前記複数のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、
前記デバイスのコンポーネント領域において、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、
前記コンポーネント領域中の前記除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、前記可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分とは異なる、形成することと、
を含み、
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つは、ＭＥＭＳパッシブ層であり、
前記１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、前記ＭＥＭＳパッシブ層上に前記微小電気機械コンポーネントを堆積させることを含む、
方法。
【請求項2】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分を除去することは、前記デバイスの前記コンポーネント領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々の前記部分を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記少なくとも１つの前記部分を除去することは、除去されるべき層をエッチングすることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、前記複数のＣＭＯＳ回路層のうちの隣接する層とは異なる材料から形成され、前記隣接する層は、前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの前記少なくとも１つと同じレベルにある、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、前記除去された部分の代わりにＭＥＭＳパッシブ層を堆積させることを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、前記ＭＥＭＳデバイスは、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、前記微小電気機械コンポーネントと導通するように構成されたＣＭＯＳ回路と、を含み、前記方法は、基板上に複数のＣＭＯＳ回路層を形成して、ＣＭＯＳ回路を形成することであって、前記複数のＣＭＯＳ回路層は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む、形成することと、
前記デバイスのコンポーネント領域において、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの少なくとも１つの部分を除去することと、
前記コンポーネント領域中の前記除去された部分の代わりに、１つ以上のコンポーネント領域層を形成して、前記可動微小電気機械圧電コンポーネントを形成することであって、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記複数のＣＭＯＳ回路層のうちの前記少なくとも１つの前記部分とは異なる、形成することと、
を含み、
前記１つ以上のコンポーネント領域層を形成することは、前記除去された部分の代わりにＭＥＭＳパッシブ層を堆積させることを含み、
前記ＭＥＭＳパッシブ層は、前記ＣＭＯＳ回路領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と重なる、
方法。
【請求項7】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板であって、前記ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成され、前記ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域中に配置されている、基板と、
前記ＣＭＯＳ回路によって制御されるように構成され、かつ前記ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中に配置された、可動微小電気機械圧電コンポーネントであって、前記コンポーネント領域は、前記ＣＭＯＳ回路領域とは異なる、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、
を含み、
前記コンポーネント領域は、前記微小電気機械圧電コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含み、
前記コンポーネント領域中の前記又は各々の１つ以上のコンポーネント領域層は、前記ＣＭＯＳ回路領域の前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層の各々とは異なり、
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つは、ＭＥＭＳパッシブ層であり、
前記ＭＥＭＳパッシブ層は、前記ＣＭＯＳ回路領域における前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層と重なり、
前記微小電気機械コンポーネントは、前記ＭＥＭＳパッシブ層上に堆積され、
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つは、前記基板の第１の表面上に形成され、
前記コンポーネント領域において、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記第１の表面と同一面上となるように延在する、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項8】
前記微小電気機械コンポーネントは、複数の微小電気機械コンポーネントであり、各々が前記コンポーネント領域においてそれぞれのノズル開口を画定する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項9】
前記微小電気機械コンポーネントの各々は、前記ＣＭＯＳ回路に電気的に接続され、前記ＣＭＯＳ回路によって制御される、請求項８に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項10】
前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つは、前記基板の第１の表面上に形成され、前記コンポーネント領域において、前記１つ以上のコンポーネント領域層は、前記第１の表面と同一面上となるように延在する、請求項１～６、請求項８、又は請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記基板は、前記コンポーネント領域中に開口を画定し、前記微小電気機械コンポーネントは、前記開口上に延在する片持ち梁又は隔膜を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項12】
前記微小電気機械コンポーネントは、アクチュエータである、請求項１１に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項13】
前記アクチュエータは、圧電アクチュエータである、請求項１２に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項14】
前記ＭＥＭＳデバイスは、プリントヘッドのための液滴吐出器である、請求項１２又は請求項１３に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項15】
前記１つ以上のコンポーネント領域層は、複数の異なるコンポーネント領域層である、先行請求項のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項16】
請求項１４に記載の液滴吐出器を含む、プリントヘッド。
【請求項17】
少なくとも１つの液滴吐出器の前記アクチュエータの動作を制御して、前記液滴吐出器からの印刷液の吐出を引き起こすように構成されている、請求項１６に記載のプリントヘッドの１つ以上を含むプリンタ。
【請求項18】
印刷液の供給源を更に含む、請求項１７に記載のプリンタ。
【請求項19】
前記微小電気機械コンポーネントは、センサコンポーネントである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法又はＭＥＭＳデバイス。
【請求項20】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、一体的に備えられたＣＭＯＳ回路を有する基板であって、前記ＣＭＯＳ回路は、複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層を含む複数のＣＭＯＳ回路層によって形成され、前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層は、前記基板を境界付ける前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの１つと前記基板との間に画定される第１の面と、前記第１の面に平行にかつ前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの最も遠い１つによって画定される第２の面と、の間にともに延在し、前記ＣＭＯＳ回路は、前記ＭＥＭＳデバイスのＣＭＯＳ回路領域中に配置されている、基板と、
前記ＣＭＯＳ回路によって制御されるように構成され、前記ＭＥＭＳデバイスのコンポーネント領域中に配置された、可動微小電気機械圧電コンポーネントであって、前記コンポーネント領域は、前記ＣＭＯＳ回路領域とは異なる、可動微小電気機械圧電コンポーネントと、
を含み、
前記コンポーネント領域は、前記微小電気機械圧電コンポーネントを含む１つ以上のコンポーネント領域層を含み、前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つは、前記第２の面から前記第１の面への方向において前記第１の面まで延在し、
前記第１の面まで延在する前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの前記少なくとも１つは、前記基板を境界付ける前記複数のＣＭＯＳパッシベーション及びメタライズ層のうちの前記１つとは異なる材料から形成され、
前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの１つは、ＭＥＭＳパッシブ層であり、
前記微小電気機械コンポーネントは、前記ＭＥＭＳパッシブ層上に堆積される、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項21】
印刷する方法であって、前記方法は、請求項１７に記載のプリンタを含む印刷装置を備えることと、
前記アクチュエータが前記１つ以上のコンポーネント領域層のうちの少なくとも１つを撓ませるように、前記１つ以上の液滴吐出器のうちの少なくとも１つを制御し、それによって前記液滴吐出器から印刷液を吐出して前記印刷液を使用して印刷することと、を含む、方法。
【国際調査報告】