JP2009226571A - マイクロデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造でき、ＭＥＭＳ動作のためのキャビティが確実に保護されるマイクロデバイスを提供する。
【解決手段】本発明のマイクロデバイス１は、基板２と、基板２上に形成されたマイクロ電子機械システム３と、樹脂を含んで形成され、マイクロ電子機械システム３の周囲にキャビティＣを確保するようにマイクロ電子機械システム３を被覆するキャビティ確保部４と、樹脂を含んで形成され、キャビティ確保部４を被覆するように設けられた第１封止層５と、第１封止層５と異なる樹脂を含んで形成され、第１封止層５及び基板２を封止するように設けられた第２封止層６とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ電子機械システムを組み込んだマイクロデバイス及びその製造方法に関する。

近年、マイクロデバイスにおいては、半導体チップ等を備える半導体装置に加えて、微細な機械構造を有する加速度計や、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ、角速度計、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）、マイクロスイッチ等の各種のマイクロ電子機械システム（Micro-electro-mechanical Systems：以下、「ＭＥＭＳ」と称する。）を組み込むことによって、より幅広い用途に対応させたり、半導体チップと組み合わせることにより、より精密な制御等が可能となるように構成されたりすることが期待されている。

上述の各種のＭＥＭＳは、樹脂に埋設することができる半導体チップと異なり、機械構造が駆動等して正常に機能するために、周囲に一定の空間（キャビティ）を必要とすることが多い。
一般にマイクロデバイスは、半導体装置と同様に、樹脂等によって周囲に保護層を設けることによってパッケージされるため、ＭＥＭＳを正常に機能できるように搭載するために、当該ＭＥＭＳの周囲を成形された熱可塑性キャップで覆ってキャビティを確保し、その上から保護層によってパッケージを施されたマイクロデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００４−５２５３５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたマイクロデバイスを一般的なパッケージ方法であるトランスファー成形を用いて作製しようとすると、以下の問題がある。
一般に、保護層を形成するための樹脂材料には、防水性等の各種保護性能を高めるために、高い含有率でフィラー等が混合されることが多い。このような材料を用いて圧力をかけてトランスファー成形を行うと、熱可塑性キャップ（特に天井部分）が、当該樹脂材料や混合されたフィラーに押しつぶされて、熱可塑性キャップ内のキャビティが確実に形成されないことがある。この場合、搭載されたＭＥＭＳが正常に動作しなくなり、マイクロデバイスとしての信頼性低下や、不良品発生による製造コスト上昇の原因となる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、低コストで製造でき、ＭＥＭＳ動作のためのキャビティが確実に保護されるマイクロデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様であるマイクロデバイスは、基板と、前記基板上に形成されたマイクロ電子機械システムと、樹脂を含んで形成され、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部と、樹脂を含んで形成され、前記キャビティ確保部を被覆するように設けられた第１封止層と、前記第１封止層と異なる樹脂を含んで形成され、前記第１封止層及び前記基板を封止するように設けられた第２封止層とを備えることを特徴とする。

本発明のマイクロデバイスによれば、キャビティ確保部の周囲が第１封止層によって好適に保護され、第２封止層形成時等にキャビティ確保部が変形する等の事態が防止される。また、キャビティ確保部を樹脂で形成することができるので低コストでマイクロデバイスを製造することができる。

前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化性を有するフィルム形状であってもよい。この場合、第１封止層を形成するための樹脂材料を、容易かつ均一に配置することができる。

前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化する前の状態において、前記第２封止層を形成する樹脂よりも高い流動性を有してもよい。この場合、第１封止層を容易に形成することができる。

前記第１封止層を形成する樹脂は、光パターニング性を有してもよい。この場合、第１封止層の寸法を高精度に制御して形成することができる。

前記キャビティ確保部を形成する樹脂は、光パターニング性を有してもよい。この場合、キャビティ確保部を容易に形成することができる。

前記第１封止層は、半球状に形成されてもよい。この場合、第１封止層の耐圧性が高まり、より好適にキャビティ確保部の変形等を防ぐことができる。

本発明の第２の態様であるマイクロデバイスの製造方法は、基板上にマイクロ電子機械システムを実装する第１工程と、樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、前記キャビティ確保部の周囲に樹脂を含む液状封止剤を塗布して硬化させ、第１封止層を形成する第３工程と、前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、前記液状封止剤と異なる樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程とを備えることを特徴とする。

本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、第２工程で形成されるキャビティ確保部によって確保されるマイクロ電子機械システムの周囲の空間が、第３工程で形成される第１封止層によって好適に保持される。また、キャビティ確保部を樹脂で形成することができるので低コストでマイクロデバイスを製造することができる。

上述の第３工程においては、前記キャビティ確保部の外面の少なくとも一部に樹脂を含む積層体を転写して、フォトリソグラフィー法により第１封止層が形成されてもよい。この場合、第１封止層を形成するための材料を、容易かつ均一に配置することができる。

前記第１工程ないし第３工程においては、単一基板上に複数の前記構造物が形成された後に、前記基板が前記構造物ごとに切断されてもよい。この場合、マイクロデバイスを効率よく大量に製造することができる。

前記液状封止剤は、前記樹脂材料よりも流動性が高いものでもよい。この場合、第３工程における第１封止層の形成をより容易にすることができる。

前記第２工程において用いられる材料は、光パターニング性を有するものでもよい。この場合、第２工程におけるキャビティ確保部の形成をより容易にすることができる。

前記液状封止剤は、光パターニング性を有するものでもよい。この場合、第１封止層の寸法を高精度に制御して形成することができる。

本発明のマイクロデバイス及びマイクロデバイスの製造方法によれば、ＭＥＭＳ動作のためのキャビティが確実に保護され、低コストで製造可能なマイクロデバイスを提供することができる。

本発明の第１実施形態のマイクロデバイスについて、図１から図８を参照して説明する。図１は、本実施形態のマイクロデバイス１を示す断面図である。マイクロデバイス１は、基板２と、基板２上に形成されたＭＥＭＳ３と、ＭＥＭＳ３の周囲を覆うように設けられたキャビティ確保部４と、キャビティ確保部４を被覆するように設けられた第１封止層５と、第１封止層５の外側に設けられた第２封止層６とを備えて構成されている。

基板２はシリコン等から形成され、一方の面に金属薄膜等からなる導体パターン７がエッチング等によって形成されている。ＭＥＭＳ３は、導体パターン７と電気的に接続されて基板２上に形成されている。導体パターン７は、ワイヤ８を介してリードフレーム９と接続されており、マイクロデバイス１を他の機器に組み込むことができるようになっている。

キャビティ確保部４は、基板２上に配置されたＭＥＭＳ３の周囲を取り囲むように配置された側壁４Ａと、側壁４Ａの上方に設けられた天井４Ｂとからなる、略箱状の構造物である。ＭＥＭＳ３の水平方向の周囲および上方がキャビティ確保部４によって覆われることによって、ＭＥＭＳ３の機構が駆動するための空間であるキャビティＣが、ＭＥＭＳ３の周囲に形成される。

キャビティ確保部４の材質としては、プラスチックが好ましい。例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾシクロブテン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、飽和ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、アイオノマー樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリウレタン、テトラフルオロエチレン樹脂、トリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、セルロースなどを好適に採用することが出来る。
これらのうち、耐湿性、耐熱性の観点からエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾシクロブテン、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシドが好ましく、さらに加工性を考慮するとエポキシ樹脂が最も好ましい。

これらプラスチックを用いたキャビティ確保部４の製造方法の一例は後に詳述するが、微細加工によりキャビティ確保部４を形成する場合は光パターニング性を持たせたものが好ましい。光パターニング性を有する感光性樹脂としては、エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤との組成物、エポキシ樹脂と硬化剤と光硬化促進剤との組成物が挙げられる。
このような組成物は市場より容易に求められる。商品名としてはＳＵ−８（マイクロケム社製）、ＳＵ−８ ２０００（マイクロケム社製）、ＳＵ−８ ３０００（化薬マイクロケム社製）、ＴＭＭＲ Ｓ２０００（東京応化工業社製）などが挙げられる。

上述の感光性樹脂は、ベースフィルム（基材）上に、例えば、ロールコーター、ダイコーター、ナイフコーター、バーコーター、グラビアコーター等により上述の感光性樹脂組成物を塗布した後、４５〜１００℃に設定した乾燥炉で乾燥し、所定量の溶剤を除去することにより、又必要に応じてカバーフィルム（基材）等を積層することにより、積層体（ドライフィルムレジスト）として用いることができる。この際、ベースフィルム上のレジスト層の厚さは、２〜１００μｍに調整される。

ベースフィルム及びカバーフィルムとしては、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリイミド等のフィルムを使用することができる。また、これらのフィルムは、必要に応じて、シリコン系離型処理剤や非シリコン系離型処理剤等により離型処理されていてもよい。

このようなドライフィルムレジストを使用するには、例えばカバーフィルムをはがして、ハンドロール、ラミネーター等により、温度３０℃〜１００℃、圧力０．１〜２０ｋｇ重／ｃｍ^２の条件で基板、支持体等に転写し、露光、露光後ベーク、現像、加熱処理を施せばよい。

第１封止層５は、樹脂から形成されている。第１封止層５は、キャビティ確保部４の周囲及び上方を封止するように略半球形のドーム状に形成されている。第１封止層５は、後述するトランスファー成形時にキャビティ確保部４の変形を抑制し、キャビティＣを保持する。なお、第１封止層５の形状は、上述のドーム状以外の形状でも構わないが、キャビティ確保部４を好適に保護する観点からは、上述のようにドーム状に形成されるのが好ましい。

第１封止層５の厚みは適宜設定できるが、薄すぎるとキャビティ確保部４を充分に保護することが困難となる。一方、マイクロデバイス１を同一の厚みに形成する場合、第１封止層５が厚すぎると、全体の耐湿・耐熱信頼性を確保するための第２封止層６の厚みが薄くなり、マイクロデバイスパッケージとしての信頼性を充分確保できない。このような観点からは、第１封止層５の厚みが５０〜１０００μｍ程度に設定されると第１封止層５と第２封止層６とのバランスがよいため好ましく、１００〜６００μｍ程度に設定されるのがより好ましい。

第１封止層５の形成方法の一例については後述するが、樹脂からなる液状の封止剤をキャビティ確保部４の上方から塗布することによって形成される。この液状封止剤の材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、さらにはこの熱硬化性樹脂にシリコーン、ポリエステル、ポリブタジエンなどの熱可塑成分を配合したものを好適に採用することができる。

また、応力を低減して熱膨張係数を低減させるために、上述の材料に均一に無機充填剤が分散されて液状封止剤が構成されてもよい。無機充填剤としてはシリカ、アルミナ、窒化ホウ素等を用いることができる。この場合、樹脂成分に対する充填剤の配合割合は通常１０〜１００重量％が好ましい。

なお、ボイドを生じることなくキャビティ確保部４を覆うことが出来るようにするには、液状封止剤の粘度は１〜２００００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）が好ましく、５〜１０００ｍＰａ・ｓが最も好ましい。

液状封止剤の塗布方法としては、ディスペンス法もしくは印刷法等が挙げられる。塗布された液状封止剤は、光、熱、または光及び熱により硬化されると第１封止層５を容易に形成することができる。

第２封止層６は、第１封止層５及び基板２の外側を覆うようにトランスファー成形によって形成され、外部環境から基板２上のＭＥＭＳ３や導体パターン７とワイヤ８との接続部位等を保護する機能を有する。
第２封止層６の材料としては、一般的な半導体チップ等と同様の材料を採用することができ、例えば、各種のエポキシ封止剤を挙げることができる。これらエポキシ封止剤は一般にエポキシ樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、充填剤などからなり、難燃剤、離型剤、着色剤、カップリング剤を含んでいてもよい。その中でも、低圧で成型できキャビティＣへのダメージが少ないことから、低粘度エポキシ樹脂を用いた高流動性のものが好ましい。

上記のように構成されたマイクロデバイス１の製造方法について説明する。
以下は、単一のシリコンウエハ上にマイクロデバイス１の基板２を複数形成する、いわゆるウエハレベルパッケージングによってマイクロデバイス１を製造する例である。この方法は、組立工程の設備が不要である、ＭＥＭＳが分割時に保護される等の利点を有するが、本発明の製造方法はこれに限定されるものではない。

図２は、本実施形態のマイクロデバイスの製造方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、基板２上にＭＥＭＳ３を形成する工程（第１工程）と、ＭＥＭＳ３を覆うようにキャビティ確保部４を形成する工程（第２工程）と、キャビティ確保部４の外側に第１封止層６を形成する工程（第３工程）と、トランスファー成形によって全体を第２封止層６で封止する工程（第４工程）とを備えている。

まず、ステップＳ１において、基板２上にＭＥＭＳ３を形成する。基板２は、図３（ａ）に示すシリコンウエハ１００の表面に、図３（ｂ）に示すように複数の凹部１０１を設けることによって形成される。
その後、集積回路作成技術及び犠牲層エッチング技術を組み合わせてデバイスを作成するサーフェイスマイクロマシニング、又は主にＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハや基板そのものをウェットエッチングや深堀ドライエッチング等で加工してデバイスを作成するバルクマイクロマシニング、あるいは両者の組み合わせによりＭＥＭＳ３及び導体パターン７を形成する。
なお、導体パターン７は、ワイヤ８を接続する箇所以外は、ＳｉＯ_２やＳｉＮといった無機絶縁膜や、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン、エポキシ樹脂等によって保護されてもよい。また、導体パターン７は、深堀エッチングやサンドブラストによって作成された貫通孔を介して、基板２の裏面（ＭＥＭＳ３が形成される面と反対側の面）から実装されてもよい。

続いて、ステップＳ２において、ＭＥＭＳ３の周囲にキャビティ確保部４を形成する。
まず、図５（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ３の周囲に上述した材料の中から適宜選択した材料（以下、「確保部材料」と称する。）を塗布して側壁４Ａを形成する。側壁４Ａの厚み（図５（ａ）における左右方向の寸法）や高さ（図５（ａ）における上下方向の寸法）は、ＭＥＭＳ３の各部寸法や駆動態様に応じて決定される必要なキャビティＣの大きさに基づいて、適宜設定されてよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、側壁４Ａの上方に層状の確保部材料をラミネートして天井４Ｂを形成する。そして、不要な部分を除去すると、図５（ｃ）に示すように、キャビティ確保部４が完成する。
なお、側壁４Ａ及び天井４Ｂからなるキャビティイ確保部４を形成する際に、光パターニング性を有する材料を使用したフォトリソグラフィーの手法を用いると、微細かつ精密な構造が比較的容易に形成できるため好ましい。

また、この方法に代えて、先に述べたように、ベースフィルム上に、積層や転写等によってキャビティ確保部４の形状を有する確保部材料からなる構造を形成し、ＭＥＭＳ３を覆うように配置することによってキャビティ確保部４が形成されてもよい。
なお、図３（ｂ）に示すように、ステップＳ３までの各工程は、シリコンウエハ１００上で行われる。

ステップＳ３において、図６に示すように、キャビティ確保部４の上方から上述の液状封止剤を塗布し、熱あるいは光によって硬化させて第１封止層５を形成する。このとき、ワイヤ８と接続される導体パターン７の部位が第１封止層５で覆われないように液状封止材の量等を調整する。
なお、ステップＳ３の工程は、シリコンウエハ１００上で行われてもよいし、各凹部１０１を個々の基板２として切り離してから行ってもよいが、基板２の裁断時にキャビティ確保部４を好適に保護する観点からは、シリコンウエハ１００上で行われるのが好ましい。

続いて、ステップＳ４において、第１封止層５が形成されて切り離された個々の基板２をリードフレーム中央に配置し、導体パターン７とリードフレーム９とを、ワイヤ８を介して一括接続してから、トランスファー成形を行う。
図７に示すように、成形機１１０に第１封止層５が形成された基板２及びＭＥＭＳ３を含む構造物１０を配置し、充填口１１１から第２封止層６の材料６Ａを流し込む。そして、材料６Ａに圧力をかけて構造物１０の周囲に充填し、加熱して材料６Ａを硬化させ、第２封止層６を形成する。

硬化終了後、図８に示すように、構造物１０を成形機１１０から取り外し、不要部分を除去すると、マイクロデバイス１が完成する。

本実施形態のマイクロデバイス１によれば、キャビティ確保部４の周囲が液状封止剤を硬化させて形成された第１封止層５によって保護されているので、トランスファー成形によって第２封止層６が形成される際や、導体パターン７とリードフレーム９との一括接続時等に、キャビティ確保部４が変形したり、押しつぶされたりする等の不具合の発生が抑制される。したがって、キャビティ確保部４の内部のキャビティＣが確実に保持され、信頼性の高いマイクロデバイスを提供することができる。

また、キャビティ確保部４の周囲が第１封止層５で保護されているので、キャビティ確保部４を低コストの樹脂で形成することができる。したがって、キャビティ確保のために、シリコンやガラス等の高コストの材料を用いてキャビティ確保部を形成する必要がなく、低コストで信頼性の高いマイクロデバイスを提供することができる。

さらに、第１封止層５が略ドーム状に形成されているので、第２封止層６の形成時等に第１封止層５の外側から加えられる圧力が分散するため耐圧性が高く、より好適にキャビティ確保部４及びキャビティＣを確保することができる。

また、本実施形態のマイクロデバイスの製造方法によれば、ステップＳ２において、樹脂によってキャビティ確保部４を形成し、ステップＳ３において、液状封止剤を用いてキャビティ確保部４の周囲に第１封止層５を設けてから、ステップＳ４において第２封止層６を形成するためのトランスファー成形が行われる。したがって、第２封止層６の形成時にキャビティＣがつぶされることがないので、ＭＥＭＳ３の駆動の信頼性が高いマイクロデバイスを低コストで製造することができる。また、本発明の製造方法は、ウエハレベルパッケージングにも適用することができるので、信頼性の高いマイクロデバイスを、さらに低コストで大量に製造することも可能となる。

上述の製造手順においては、第１封止層５を形成してから、導体パターン７とリードフレーム９とを、ワイヤ８を介して一括接続する例を説明したが、これに代えて、上記一括接続を第１封止層５の形成前に行ってもよい。このようにすると、第１封止層５を形成するときに、液状封止剤の塗布量の調整が必要ないので、第３工程がより容易となる。さらに、導体パターン７とワイヤ８との接点を第１封止層５で封止することができるので、トランスファー成形時等に、当該接点が断線する等の不具合の発生を好適に防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態のマイクロデバイス２１と上述の第１実施形態のマイクロデバイス１との異なるところは、第１封止層がフォトリソグラフィー法によって形成されている点である。
なお、上述の第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図９は、マイクロデバイス２１の断面図である。キャビティ確保部４を保護する第１封止層２２は、光パターニング成を有する樹脂で形成されている。
第１封止層２２を形成するための材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール及びベンゾシクロブテン等に感光性の置換基を持たせたものや、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、厚膜でのパターニング性が良好なエポキシ樹脂が好ましく、これら樹脂材料を含有する感光性樹脂組成物を好適に採用することができる。なお、エポキシ樹脂を含有する感光性組成物としては、キャビティ確保部の確保部材料として挙げた上述の各種組成物を使用することが可能である。

また、より弾性率の高い材料で第１封止層２２を形成することは、第１封止層２２の耐圧性を高めるために効果的である。耐圧性の向上に効果的な弾性率の目安としては、「ＪＩＳ Ｋ−７２４４」に準じた方法で測定した１８０℃における貯蔵弾性率が１ギガパスカル（ＧＰａ）以上、好ましくは３ＧＰａ以上、より好ましくは５ＧＰａ以上である。
したがって、第１封止層２２の形成に光パターニング性を有する樹脂組成物を用いる場合には、充填材を混合して弾性率を高めるのが好ましい。使用する充填剤に特に制限はないが、硬度等の観点からは無機充填材が好ましい。具体的には、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化鉄、酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、マイカ、ガラス、石英、雲母等を好適に採用することができる。
また、同じく弾性率を高めるためには、硬化後のガラス転移温度が高いエポキシ樹脂を用いることが好ましい。硬化後のガラス転移温度が高いエポキシ樹脂の具体例としては、ＥＯＣＮ１０４Ｓや、ＥＰＰＮ５０２Ｈ（いずれも製品名、日本化薬（株）製）等が挙げられる。

マイクロデバイス２１の製造手順について説明する。図１０（ａ）に示すように、キャビティ確保部４を形成するステップＳ２までの工程は、第１実施形態のマイクロデバイス１と同様である。

次に、ステップＳ３において、図１０（ｂ）に示すように、基板２上に、キャビティ確保部４を覆うように、上述の材料から適宜選択した光パターニング性を有する液状の樹脂材料１０２を塗布する。樹脂材料１０２の塗布厚は、形成する第１封止層２２の厚みによって適宜設定されてよい。

そして、必要に応じて図示しないマスク層等を用いながら、フォトリソグラフィー法によって余分な樹脂材料１０２を除去すると、図１０（ｃ）に示すように、第１封止層２２が形成される。その後のステップＳ４以降の工程は、マイクロデバイス１と同様である。

本実施形態のマイクロデバイス２１においても、第１実施形態のマイクロデバイス１と同様に、キャビティ確保部４を第１封止層２２によって好適に保護することができる。
また、第１封止層２２を光パターニング性を有する樹脂材料を用いてフォトリソグラフィー法で形成するため、第１封止層２２の厚み等の各種寸法を高い精度で制御することができる。したがって、第１封止層を必要最小限の厚み等に制御することによって、必要とされる第２封止層６の厚みを低減し、パッケージとしてのマイクロデバイスを小型化、薄型化することができる。

さらに、キャビティ確保部４と第１封止層２２とを同一の設備で作製することができるので、第１実施形態の第１封止層を形成するために必要と想定される、ディスペンサや印刷装置等の設備を必要とせずにマイクロデバイスを製造することができる。したがって、より低コストで製造可能なマイクロデバイスを提供することができる。

本実施形態では、光パターニング性を有する液状の樹脂材料を用いて第１封止層を形成する例を説明したが、これに代えて、キャビティ確保部の材料として上述したようなドライフィルムレジストを用いて第１封止層が形成されてもよい。このようにすると、第１封止層を形成するための樹脂材料を、容易かつ均一に配置することができる。

具体的には、図１１（ａ）に示すように、キャビティ確保部４の天井４Ｂ上にドライフィルムレジストを貼りつけてレジスト層２３Ａを転写し、フォトリソグラフィーを行うことによって、図１１（ｂ）に示すように、第１封止層２３を形成することができる。

なお、図１１（ｂ）では天井４Ｂの上方にのみ第１封止層２３が形成されているが、このような形状でも、第１封止層２３の厚みを適切に設定することで、キャビティ確保部４を好適に保護することが可能である。この形態では、例えばキャビティ確保部４のうち、特に側壁４Ａで支持されていない天井４Ｂの中央部等を重点的に保護することが可能である。

また、キャビティ確保部４の高さよりも充分厚いレジスト層を形成し、上方から押圧すれば、厚みを有するレジスト層内にキャビティ確保部を埋没させるようにして、キャビティ確保部４の上面及び側面をレジスト層で覆うことができるため、その後にフォトリソグラフィーを行えば、キャビティ確保部４全体を覆う第１封止層をドライフィルムレジストを用いて形成することも可能である。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した各実施形態では、キャビティ確保部４が側壁４Ａと天井４Ｂとからなる例を説明したが、キャビティ確保部の構成はこれに限定されない。
一例として、キャビティ内のＭＥＭＳの駆動に支障のない位置に、天井を支える柱状構造を設け、側壁及び柱状構造で天井を支えるようにキャビティ確保部を構成してもよい。また、側壁や天井の表面に酸化膜を設けて剛性を高めてもよい。
さらに、基板２の一部をエッチング等によって掘り込んで凹状のキャビティを形成し、当該キャビティ内にＭＥＭＳ３を形成した後、キャビティの上方にシート状の確保部材料を配置してキャビティを確保してもよい。この場合、キャビティ確保部は基板の一部で形成された側壁と、確保部材料からなる天井とから形成されることとなる。

また、上述した各実施形態では、キャビティ確保部が略箱状である例を説明したが、これに代えて、側壁を円形に形成することによって、キャビティ確保部を略円筒状に形成してもよい。さらに、転写等を用いて、キャビティ確保部をドーム状の形状に形成して、耐圧性をさらに高めてもよい。これらのような構成であっても、ＭＥＭＳが駆動するためのキャビティを良好に確保することができる。

さらに、フィルム状の樹脂材料をキャビティ確保部の天井と同一の大きさにカットしてキャビティ確保部の上方に固定することによって、フォトリソグラフィー法によらずに第１封止層が形成されてもよい。

加えて、図１２に示すように、ＭＥＭＳ３に加えて半導体チップ１１を実装して本発明のマイクロデバイスを構成してもよい。実装する半導体チップ１１は、ロジック、メモリ、ディスクリート等各種の半導体が用いられたもので構わない。このようにすると、より高度な処理や動作が行えるマイクロデバイスを構成することができる。
なお、このとき、半導体チップ１１は、必ずしも第１封止層５によって封止される必要はなく、図１２のように第２封止層６によって直接封止されてもよい。

本発明の第１実施形態のマイクロデバイスを示す断面図である。 同マイクロデバイスの製造手順を示すフローチャートである。 （ａ）はシリコンウエハを示す図、（ｂ）は同シリコンウエハを用いたウエハレベルパッケージングの工程を示す図である ＭＥＭＳを基板上に実装した図である。 （ａ）ないし（ｃ）は、いずれもキャビティ確保部の形成工程を示す図である。 第１封止層が形成された状態を示す図である。 トランスファー成形により第２封止層を形成する工程を示す図である。 トランスファー成形により第２封止層が形成された状態を示す図である。 本発明の第２実施形態のマイクロデバイスを示す断面図である。 （ａ）ないし（ｃ）は、いずれも同マイクロデバイスの第１封止層の形成工程を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、いずれも同マイクロデバイスの変形例における第１封止層の形成工程を示す図である。 本発明の変形例のマイクロデバイスを示す断面図である。

符号の説明

１、２１ マイクロデバイス
２ 基板
３ マイクロ電子機械システム
４ キャビティ確保部
４Ａ 側壁
４Ｂ 天井
５、２２、２３ 第１封止層
６ 第２封止層
６Ａ 材料
７ 導体パターン
８ ワイヤ
９ リードフレーム
１０ 構造物
１１ 半導体チップ
１００ シリコンウエハ
１０１ 凹部
１１０ 成形機
１１１ 充填口

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたマイクロ電子機械システムと、
   樹脂を含んで形成され、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部と、
   樹脂を含んで形成され、前記キャビティ確保部を被覆するように設けられた第１封止層と、
   前記第１封止層と異なる樹脂を含んで形成され、前記第１封止層及び前記基板を封止するように設けられた第２封止層と、
   を備えることを特徴とするマイクロデバイス。
2. 前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化する前の状態において、前記第２封止層を形成する樹脂よりも高い流動性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。
3. 前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化性を有するフィルム形状であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。
4. 前記第１封止層を形成する樹脂は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロデバイス。
5. 前記キャビティ確保部を形成する樹脂は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロデバイス。
6. 前記第１封止層は、半球状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロデバイス。
7. 基板上にマイクロ電子機械システムを形成する第１工程と、
   樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、
   前記キャビティ確保部の周囲に樹脂を含む液状封止剤を塗布して硬化させ、第１封止層を形成する第３工程と、
   前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、前記液状封止剤と異なる樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程と、
   を備えることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
8. 基板上にマイクロ電子機械システムを形成する第１工程と、
   樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、
   前記キャビティ確保部の外面の少なくとも一部に樹脂を含む積層体を転写して、フォトリソグラフィー法により第１封止層を形成する第３工程と、
   前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程と、
   を備えることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
9. 前記第１工程ないし第３工程において、単一基板上に複数の前記構造物が形成された後に、前記基板が前記構造物ごとに切断されることを特徴とする請求項７又は８に記載のマイクロデバイスの製造方法。
10. 前記液状封止剤は、前記樹脂材料よりも流動性が高いことを特徴とする請求項７に記載のマイクロデバイスの製造方法。
11. 前記第２工程において用いられる材料は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法。
12. 前記液状封止剤は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロデバイスの製造方法。

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