(57)【要約】【課題】マイクロマシンの振動を抑えることにより、出力信号のノイズを低減できるマイクロマシンのマイクロマシン装置を提供する【解決手段】マイクロマシン装置１は、基板１１と、前記基板１１に搭載され、電界の作用により変形する機構を備え、該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシン１６と、無機材料を含み、前記基板１１の主面上に設けられ、気体を収容した中空部１７を介して前記マイクロマシン１６を覆うとともに、前記中空部１７と外部とを連通する開口形状部２１ａを有する、内側無機封止膜２１と、有機材料を含み、前記内側無機封止膜２１上に成膜され、前記開口形状部２１ａを塞ぐ有機封止膜２２と、前記有機材料よりも低い透湿性を有する無機材料を含み、前記有機封止膜２２上に成膜されて前記有機封止膜２２を覆う外側無機封止膜２３と、を備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に搭載され、電界の作用により変形する機構を備え、該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンと、
無機材料を含み、前記基板の主面上に設けられ、気体を収容した中空部を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部と外部とを連通する開口形状部を有する、内側無機封止膜と、
有機材料を含み、前記内側無機封止膜上に成膜され、前記開口形状部を塞ぐ有機封止膜と、
前記有機材料よりも低い透湿性を有する無機材料を含み、前記有機封止膜上に成膜されて前記有機封止膜を覆う外側無機封止膜と、
を備えることを特徴とするマイクロマシン装置。
【請求項２】
前記中空部内は不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン装置。
【請求項３】
前記中空部内は大気雰囲気であることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン装置。
【請求項４】
前記有機封止膜は、光硬化樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン装置。
【請求項５】
前記外側無機封止膜は、ＳｉＮを含む材料からなることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン装置。
【請求項６】
電界の作用により変形する機構を備えるとともに該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンを、基板に配する工程と、
前記マイクロマシン上に犠牲層を形成する工程と、
減圧下において、前記犠牲層及び前記基板の主面上に、無機材料を含み、前記犠牲層を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部に連通する開口形状部を有する、内側無機封止膜を形成する工程と、
前記開口形状部から犠牲層除去用の流体を導入して前記犠牲層を除去する工程と、
前記内側無機封止膜の前記開口形状部を覆うように、有機材料からなる有機封止膜を形成する工程と、
減圧下において、前記有機材料よりも低い透湿性を有する無機材料からなる外側無機封止膜を形成し、前記有機封止膜の外側を覆う工程と、を備えたことを特徴とするマイクロマシン装置の製造方法。
【請求項７】
前記有機封止膜を形成する工程は、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項６記載のマイクロマシン装置の製造方法。
【請求項８】
前記有機封止膜を形成する工程は、大気雰囲気下で行われることを特徴とする請求項６記載のマイクロマシン装置の製造方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板に搭載され、電界の作用により変形する機構を備え、該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンと、
前記基板の主面上に設けられ、気体を収容した中空部を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部と外部とを連通する開口形状部を有する、内側封止膜と、
前記内側封止膜上に成膜され、前記開口形状部を塞ぐ外側封止膜と、を備え、
前記マイクロマシンの外周を囲む前記内側封止膜と前記基板の主面との密着部は、狭幅部と、該狭幅部よりもその幅が広く構成された広幅部とを有することを特徴とするマイクロマシン装置。
【請求項１０】
前記基板上に、前記マイクロマシンが複数設けられ、
前記基板上の複数の前記マイクロマシンの間に、前記基板から延び前記複数のマイクロマシンを区画する壁状部が形成され、
前記壁状部と前記基板との密着部は、狭幅部と、該狭幅部よりもその幅が広く構成された広幅部とを有することを特徴とする請求項９記載のマイクロマシン装置。
【請求項１１】
前記マイクロマシンは、中心側に凹む狭部を有し、
前記広幅部は、前記マイクロマシンの前記狭部に対向して配置されていることを特徴とする請求項９記載のマイクロマシン装置。
【請求項１２】
前記内側無機封止膜は、その外縁部が前記基板の主面上に設けられ、その中央部が気体を収容した中空部を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、
前記有機封止膜は、前記内側無機封止膜の前記外縁部から立ち上がる外周部を覆う部分が前記中央部を覆う部分より薄く形成された
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロマシン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば微小電気機械部品のパッケージング等、マイクロマシンのマイクロマシン装置及びマイクロマシン装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン装置の一例として、図１０〜図１２に示されるように、基板１０２上に動作を伴うマイクロマシンとしてのＭＥＭＳ素子１０４が搭載され、中空に封止された微小電気機械部品１０１が知られている（例えば、特許文献１または２参照）。微小電気機械部品（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍｓ）１０１は、基板１０２、絶縁層１０３、ＭＥＭＳ素子１０４と、信号用配線１０５と、中空部１０６と、第１封止体１０７および第２封止膜１０８で構成される。ＭＥＭＳ素子１０４は片持ちまたは両持ちの梁構造であり、梁の中央部分が信号用配線１０５と数μｍ程度のギャップを持って成形する。ＭＥＭＳ素子１０４の直下の絶縁層１０３には、信号用配線１０５がＡｕなどで形成されている。ＭＥＭＳ素子１０４は、ばね特性の高いＰｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）もしくはＡｌ（アルミニウム）などで構成されており、静電力等の駆動力を与えることで信号用配線１０５の方へ近接する。また、この駆動力を除荷すると、ＭＥＭＳ素子１０４は自身のばね特性により、再び信号用配線１０５とギャップを持った位置に戻る。このようにＭＥＭＳ素子１０４と信号用配線１０５との間のギャップを変化させることで、可変電気容量、スイッチングなどの機能を果たす。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子１０４の動作と保護のため、これを中空に封止する必要がある。製造コストの低減や小型化を目的として成膜プロセスによるマイクロマシン装置の製造方法が提供されている。まず、マイクロマシンと基板間にギャップを持たせるために、後の工程で完全に除去する犠牲層１０９を基板１０２上に形成する。ついで、ＭＥＭＳ素子１０４を、犠牲層１０９上に形成する。この犠牲層１０９上に形成されたＭＥＭＳ素子１０４に、第２の犠牲層１１０を形成する。第２の犠牲層１１０上に、マイクロマシン装置となる内側無機封止膜１０７を形成する。第１犠牲層１０９に、成膜中もしくは成膜後にＭＥＭＳ素子１０４周囲の犠牲層１０９，１１０を除去する際にエッチング材を導入するための開口形状部１０７ａを形成する。犠牲層除去用エッチング材を開口形状部１０７ａより導入し、全ての犠牲層１０９，１１０を完全に除去する。最後に第２封止膜１０８を、開口形状部１０７ａが完全に閉口するまで内側無機封止膜１０７上に形成する。
【０００４】
以上により、第１および第２封止膜１０７，１０８で構成された微小電気機械部品１０１によって、ＭＥＭＳ素子１０４を中空に封止することが可能となる。中空部１０６は減圧された雰囲気となっている。
【０００５】
なお、ここでは、第２封止膜１０８をＣＶＤ、スパッタリング等の成膜方法で形成する際に、開口形状部１０７ａの直下に膜材が堆積するため、ＭＥＭＳ素子１０４に膜材を堆積させないよう、ＭＥＭＳ素子１０４から離れた位置に開口形状部１０７ａが設けられている。
【特許文献１】特開２００５−２０７９５９号公報
【特許文献２】米国特許第７００８８１２Ｂ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、以下のような問題があった。すなわち、第２封止膜１０８をＣＶＤ、スパッタリング等で形成し、内側無機封止膜１０７の開口形状部１０７ａを閉口する際、中空部１０６は薄膜装置チャンバーの内の減圧された雰囲気となり、この減圧状態が保持された状態で閉口される。減圧された雰囲気では、流体抵抗が小さいため、ばね構造のＭＥＭＳ素子１０４への静電力を除荷したときのＭＥＭＳ素子１０４の振動が静定しにくくなり、ＭＥＭＳ素子１０４の振動が、出力信号にノイズを含む原因となる。
【０００７】
一方、小型化するために、例えば複数のマイクロマシン装置を個別に封止する際にマイクロマシン装置を狭ピッチに配置する場合等には、密着領域が狭くなる。このため、封止膜形成後の組立てプロセスで熱が加わる場合等に、封止膜間の封止体と基板、または封止膜同士が剥がれる恐れがある。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、マイクロマシンの振動が収まりやすくすることにより、出力信号のノイズを低減できるマイクロマシンのマイクロマシン装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、封止膜形成後の組立てプロセスで熱が加わった場合等に封止体の封止膜同士や基板との剥がれを防止し、密着性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態にかかるマイクロマシン装置は、基板と、前記基板に搭載され、電界の作用により変形する機構を備え、該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンと、無機材料を含み、前記基板の主面上に設けられ、気体を収容した中空部を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部と外部とを連通する開口形状部を有する、内側無機封止膜と、有機材料を含み、前記内側無機封止膜上に成膜され、前記開口形状部を塞ぐ有機封止膜と、前記有機材料よりも低い透湿性を有する無機材料を含み、前記有機封止膜上に成膜されて前記有機封止膜を覆う外側無機封止膜と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一形態にかかるマイクロマシン装置の製造方法は、電界の作用により変形する機構を備えるとともに該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンを、基板に配する工程と、前記マイクロマシン上に犠牲層を形成する工程と、減圧下において、前記犠牲層及び前記基板の主面上に、無機材料を含み、前記犠牲層を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部に連通する開口形状部を有する、内側無機封止膜を形成する工程と、前記開口形状部から犠牲層除去用の流体を導入して前記犠牲層を除去する工程と、前記内側無機封止膜の前記開口形状部を覆うように、有機材料からなる有機封止膜を形成する工程と、減圧下において、前記有機材料よりも低い透湿性を有する無機材料からなる外側無機封止膜を形成し、前記有機封止膜の外側を覆う工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一形態に係るマイクロマシン装置は基板と、前記基板に搭載され、電界の作用により変形する機構を備え、該変形に伴って電気特性を変化させるマイクロマシンと、前記基板の主面上に設けられ、気体を収容した中空部を介して前記マイクロマシンを覆うとともに、前記中空部と外部とを連通する開口形状部を有する、内側封止膜と、前記内側封止膜上に成膜され、前記開口形状部を塞ぐ外側封止膜と、を備え、前記マイクロマシンの外周を囲む前記内側封止膜と前記基板の主面との密着部は、狭幅部と、該狭幅部よりもその幅が広く構成された広幅部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一形態に係るマイクロマシン装置は、複数の前記マイクロマシン装置が並列配置され、前記複数のマイクロマシン装置にそれぞれ形成された前記広幅部の位置が揃い、複数の広幅部が対向することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一形態に係るマイクロマシン装置は、前記マイクロマシンは、中心側に凹む狭部を有し、前記広幅部は、前記マイクロマシンの前記狭部に対向して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、出力信号のノイズが低減されたマイクロマシン装置の提供を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の第１実施形態にかかるマイクロマシン装置１について、図１及び図２を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大・縮小・省略して概略的に示している。図中Ｘ，Ｙ，Ｚは、互いに直交する三方向を示している。なお、図２は、マイクロマシン装置１を上方から見た図であるが、説明のため、実線で模式的に示している。
【００１７】
マイクロマシン装置１は例えば微小電気機械部品（ＭＥＭＳ）であり、基板を構成するベース基板１１及び絶縁層１２と、ＭＥＭＳ素子１６（マイクロマシン）と、信号用配線１５等を備えるとともに、封止体２０が基板と結合して、内部に常圧の気体が封入された雰囲気が形成される中空部１７を形成した状態で、気密に封止されている。封止体２０は、中空部１７を規定する内側無機封止膜２１のほか、有機封止膜２２、外側無機封止膜２３が順次積層されて構成されている。
【００１８】
ベース基板１１は、シリコン（Ｓｉ）基板、ガラス基板、またはサファイア基板であり、所定の板形状に形成されている。
【００１９】
絶縁層１２は、ベース基板１１上に形成され、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる。これらベース基板１１及び絶縁層１２により基板が構成される。
【００２０】
絶縁層１２の上面には、下部電極１３、駆動電極１４、信号用配線１５及びＭＥＭＳ素子１６が形成されている。信号用配線１５はＡｕなどで形成され、図２中Ｙ方向に延びる矩形状を成している。絶縁層１２の上面には、ＭＥＭＳ素子１６が形成されている。ＭＥＭＳ素子１６は封止体２０の外部に通じる下部電極１３に接続されている。
【００２１】
ＭＥＭＳ素子１６はマイクロマシンの可動機構部であり、段差を有する両持ち梁状を成す。梁状の中央部分は、信号用配線１５と数μｍ程度のギャップを持って離間して配されている。例えば、後述するように数μｍ程度の厚さをもつ犠牲層１８上にＭＥＭＳ素子１６を形成するような製造プロセスを経ることでギャップ構造を確保することが可能である。ＭＥＭＳ素子１６の直下の絶縁層１２の表面には、信号用配線１５がＡｕ（金）などで形成されている。
【００２２】
ＭＥＭＳ素子１６は、例えばＰｏｌｙ−ＳｉやＡｌ等で構成され、ばね特性を有する。ＭＥＭＳ素子１６は、例えば、電界の作用として駆動電極１４から静電力等の駆動力が与えられると、信号用配線１５の方へ弾性変形して近接し、駆動力が除去されると、自身のばね特性により、再び元の位置に戻る。すなわち、ＭＥＭＳ素子１６は、静電力等の駆動力が印加、除荷されることにより、ＭＥＭＳ素子１６が駆動力に応じて信号用配線１５との間隔を変化させるように変形することで、マイクロマシン装置１の電気特性を変える。その変え方に応じて、可変電気容量、スイッチングなどの機能を果たす。
【００２３】
内側無機封止膜２１は、その辺縁部分がＭＥＭＳ素子１６と離間した位置で周囲の絶縁層１２の上面に結合しているとともに、その中央部分が中空部１７を介してＭＥＭＳ素子１６を上方から覆う。すなわち、内側無機封止膜２１はＭＥＭＳ素子１６から離間している。
【００２４】
内側無機封止膜２１は、製造工程において、犠牲層除去用のドライエッチングガス（Ｏ２プラズマガス等）の導入のために設けられた開口であった開口形状部２１ａが複数設けられている。複数の開口形状部２１ａは、ＭＥＭＳ素子１６の上方を含む周囲全域に、例えば５０μｍの間隔で形成されている。内側無機封止膜２１の外側は、有機封止膜２２に覆われている。
【００２５】
内側無機封止膜２１上には、有機封止膜２２が形成されている。有機封止膜２２は、樹脂材からなり、所定の厚みを有して内側無機封止膜２１を覆うように成膜されている。この有機封止膜２２により、開口形状部２１ａが閉塞されている。
【００２６】
なお、有機封止膜２２を成膜する際に温度が高くなると、内部圧力の上昇により有機膜に泡が発生してしまうため、有機封止膜２２を形成する工程は低温にすることが望ましい。したがって、有機封止膜２２を構成する樹脂としては、ＵＶ（光）硬化型の樹脂の方が適している。熱を伴わない硬化反応が期待できればＵＶ以外の波長の光によって硬化する樹脂を用いてもよい。有機封止膜２２の上に、外側無機封止膜２３が形成されている。
【００２７】
外側無機封止膜２３は、有機封止膜２２を構成する有機材料よりも透水性の低い無機材料、例えばＳｉＮ（シリコンナイトライド）等から構成され、有機封止膜２２の外側を覆うように成膜されている。この外側無機封止膜２３により、水分の吸収及び透過が抑止される。また、中空部１７が加圧雰囲気絵ある場合には中空部から外界への成分透過を抑制する障壁ともなる。
【００２８】
次に、本実施形態にかかるマイクロマシン装置１の製造方法について図１乃至図９を参照して説明する。  
まず、図３に示すように、ベース基板１１上に絶縁層１２を形成し、絶縁層１２上に信号用配線１５を形成する。ついで、ＭＥＭＳ素子１６として、例えば、Ａｕを構成材料として用いたカンチレバー構造を有する静電駆動型高周波用スイッチを形成する。
【００２９】
このとき、図３に示すように、まず信号用配線１５とＭＥＭＳ素子１６との間にギャップを持たせるために、信号用配線１５上に、後の工程で完全に除去する所定形状の犠牲層１８を形成して段差を形成してから、この犠牲層１８上にＭＥＭＳ素子１６を形成する。以上により、ＭＥＭＳ素子１６が、段差を有し、信号用配線１５から離間する梁部分を有する所定の両持ち梁形状に形成される。
【００３０】
さらに、図４に示すように、ＭＥＭＳ素子１６が形成された状態の上に、ＭＥＭＳ素子１６を覆うように第２の犠牲層１９を形成する。
【００３１】
犠牲層１８、１９は、例えば、スピンコート法によりポリイミド膜が成膜され、図５に示すように、パターニングにより所定形状に形成され、硬化されて構成されている。
【００３２】
図６に示すように、犠牲層１８，１９の形成後、内側無機封止膜２１として、プラズマＣＶＤ装置により、ＳｉＯ２を、所定厚さ形成する。内側無機封止膜２１の厚さは、例えば１ミクロン程度である。
【００３３】
さらに、フォトリソグラフィ処理等により、図７に示すように、内側無機封止膜２１に、成膜中もしくは成膜後にＭＥＭＳ素子１６の周囲の犠牲層１８，１９を除去する際に除去材を導入するための犠牲層除去用の開口であり、犠牲層除去の後で閉塞される開口形状部２１ａを複数形成する。特に、開口形状部２１ａが、機能素子としてのマイクロマシンの直上を含む面内に２次元的に配置されていると、犠牲層１８，１９を除去する際、短時間でエッチングが可能である。
【００３４】
ついで、犠牲層除去用のエッチング材を開口形状部２１ａより導入し、全ての犠牲層１８，１９を完全に除去する。例えば、多結晶シリコンを選択的に除去するＸｅＦ２ガスを、開口形状部２１ａから導入することにより、全ての犠牲層が除去される。この結果、内側無機封止膜２１の内部に中空部１７が形成される。
【００３５】
犠牲層１８，１９を除去した後、マイクロマシン装置１を、大気状態に放置する。これにより、開口形状部２１ａで外部に連通した中空部１７は０．１ＭＰａ程度の大気圧に近い内圧となる。したがって、真空雰囲気の場合と比べて中空部１７内の流体抵抗が大きい。この他、例えば、犠牲層除去後に窒素雰囲気に曝すことで、開口形状部２１ａで外部に連通した中空部１７を窒素雰囲気にすることも可能である。
【００３６】
次に、常圧状態において、例えば圧力０．１ＭＰａ（大気圧）、の条件化で、有機封止膜２２を成膜することにより樹脂封止を行う。開口形状部２１ａを埋めるのに十分な厚さに、ＵＶ硬化樹脂をスクリーン印刷法を用いてＵＶ硬化樹脂を塗布する。例えば、所定形状のマスクを形成し、ＵＶ硬化型樹脂をスキージングしたあと、マスクを除去して所定箇所にＵＶ硬化樹脂を塗布する。この後、ＵＶ硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化する。ＵＶ硬化型樹脂としては、粘度は、１００〜４００Ｐａ・ｓ程度がよく、例えばナガセケムテックス製光硬化樹脂（ＸＮＲ−５５１６）が用いられる。
【００３７】
以上により、開口形状部２１ａが閉塞され、中空部１７を介してＭＥＭＳ素子１６が密封封止される。スクリーン印刷、ＵＶ硬化を不活性ガスＮ２雰囲気中で行うと、封止構造内部にＮ２が充填された構造になる。
【００３８】
次に、マイクロマシン装置１を真空度の高い薄膜装置チャンバー内に投入し、外側無機封止膜２３を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ装置もしくはスパッタ装置により、有機封止膜２２を覆うように、低透湿のＳｉＮを、たとえば０．５〜１ミクロンの厚さに成膜し、外側無機封止膜２３を形成する。
【００３９】
以上により、図１に示すマイクロマシン装置１が完成する。このようにして構成されたマイクロマシン装置１としてのパッケージは、例えばドライバＩＣチップ、高周波バリュアブルキャパシタチップ等に用いることができる。
【００４０】
本実施形態にかかる及びマイクロマシン装置１及びマイクロマシン装置１の製造方法は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、中空部１７の雰囲気を薄膜装置チャンバー内よりも高い圧力を有する雰囲気にすることにより、流体抵抗を高め、ＭＥＭＳ素子１６の振動を抑えることができる。例えば、図２で示す梁状部分の中央における振動は、真空雰囲気とした場合の中空封止構造と比べ、その減衰率を３倍以上とすることが可能である。したがって、出力信号のノイズを抑え、部品としての精度を向上することができる。
【００４１】
また、例えばＵＶ硬化型の樹脂からなる有機封止膜２２を塗布することとしたため、樹脂の粘度が高く、成膜の際に、開口形状部２１ａから下方に堆積することを防止できる。したがって、開口形状部２１ａの配置が限定されず、ＭＥＭＳ素子１６の直上など、内側無機封止膜２１の上面全域に開口形状部２１ａを設けることが可能である。したがって、犠牲層の完全除去までの時間を短縮させることができる。すなわち、第２封止体が開口形状部の下方に堆積するマイクロマシン装置では、マイクロマシンから離れた位置に開口形状部を設ける必要があるため、素子が位置する封止体の中心近傍には開口形状部が無く、犠牲層を完全に除去するまでに時間を要するが、本実施形態では、開口形状部２１ａをＭＥＭＳ素子１６の上方に設けることができ、したがって内部の犠牲層除去の時間短縮を図ることができる。
【００４２】
さらに、封止体２０は、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの絶縁性を有する材料で構成されているため、導電性をもつＭＥＭＳ素子１６との間に電気容量を形成しない。したがって、ＭＥＭＳ素子１６と周囲の導体とでの容量形成を回避し可変電気容量を用途とした電気機械部品において、高い容量変化をもつ性能を実現できる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各構成要素の材質、形状、配置、サイズ、構造・動作等を適宜変更して実施することができる。例えばＭＥＭＳ素子１６は肩持ち梁状であってもよく、パターニング方法や犠牲層の除去方法の一例としては、エッチングガスによるドライエッチングや、薬液によるウェットエッチング等が挙げられる。また、複数の犠牲層は同一でなくてもかまわない。また、基板として、ベース基板１１上に絶縁層１２を備えた構造について説明したが絶縁層１２を省略してベース基板１１のみで基板を構成し、このベース基板１１上にＭＥＭＳ素子１６、信号用配線１５を形成してもよい。
【００４４】
スクリーン印刷法で形成する場合を例示したが、スピンコートなど、他の方法であってもよい。
【００４５】
[第２実施形態]
次に本発明の第２実施形態にかかるマイクロマシン装置２の構成について図１３を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大・縮小・省略して概略的に示している。本実施形態において、密着部２０ａに広幅部２０ｂ、くびれ部２０ｆが形成されていること以外は上記第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図１３には、基板１１上に並んで配置された２つのマイクロマシン装置１をそれぞれ個別の封止体２０を形成し、内部に中空部１７を形成してＭＥＭＳ素子１６を封止する場合を表している。
【００４７】
中空部１７を形成する２つの封止構造２０は、それぞれ、基板１１上に形成された内側無機封止膜２１と、有機封止膜２２と、外側に位置する低透湿性の外側無機封止膜２３とを備えている。
【００４８】
内側無機封止膜２１には、除去することで中空部１７となる犠牲層をエッチングするガスを導入する開口部２１ａが設けられている。
【００４９】
中空封止構造の外形は平面視において一方に細長い八角形を成す。この中空封止構造の外側縁に密着部２０ａが形成され、この密着部２０ａによってＭＥＭＳ素子１６が囲まれている。密着部２０ａの中空部外側の縁を外縁２０ｄ、内側の縁を内縁２０ｅで示す。
【００５０】
外縁２０ｄと内縁２０ｅの間に形成され基板１１に密着した密着部２０ａは、局所的に幅が広く形成された広幅部２０ｂが、長手方向に複数並列して形成されている。すなわち、外縁２０ｄと内縁２０ｅとの距離が局所的に広がるように内縁２０ｅが中空部内側に向かって屈曲するくびれ部２０ｆが形成されている。密着部２０ａのうち、広幅部２０ｂ以外の幅の狭い部分を狭幅部２０ｇとする。すなわち、密着部２０ａは、幅の狭い狭幅部２０ｇと、この狭幅部２０ｇより幅の広い広幅部２０ｂとを有して構成されている。
【００５１】
広幅部２０ｂは例えば内部に封止されるＭＥＭＳ素子１６の形状等に応じて中空部の体積を最小にする位置に配置されることが好ましい。この実施形態においてはＭＥＭＳ素子１６幅が狭く構成された部位に対応するようにくびれ部２０ｆが配置されている。
【００５２】
また、２つ並列した封止体２０同士における広幅部２０ｂはその位置が揃うように配置され、中空部１７同士の間には広幅部２０ｂが対向する対向部２０ｃ形成されている。この対向部２０ｃでは特に密着部２０ａが広くなるため、密着度が高くなる。
【００５３】
すなわち、封止体２０によって、基板１１上に形成された２つのＭＥＭＳ素子１６の間において、基板１１から上方に延び、２つのＭＥＭＳ素子１６を気密に区画する、壁状部２０ｈが形成されるとともに、この壁状部２０ｈと基板１１との密着部２０ａは広幅部２０ｂと狭幅部２０ｇを有している。このため、一方の封止体２０が破損しても他方の封止体２０の気密状態が維持できる。壁状部２０ｈは、マイクロマシンが複数設けられることにより大型化する内側封止膜２１の構造体を維持するために必要な支え（サポートメンバー）として機能する。
【００５４】
本実施形態にかかるマイクロマシン装置２によれば、内側無機膜２１の外形に広幅部２０ｂを備えることで、小型化のために各封止膜間の距離を小さくなった場合においても、広幅部２０ｂによって内側封止膜と基板の密着領域を確保することにある。これにより、加熱プロセス等の負荷が生じても、無機膜と基板の剥がれを抑制することができる。
【００５５】
図１４で示すように、密着部２０ａの幅が一定であって広幅部２０ｂ及びくびれ部２０ｆを備えない通常の構成では、小型化のために中空部１７同士の距離を短くして近接させて配置すると、全体に渡って密着部２０ａの面積が小さくなる。このため、パッケージ組立てプロセスでの加熱に伴う有機封止膜２２の熱膨張などによって、引き剥がされる応力が生じる場合に密着部の剥がれが生じやすい。これに対して本実施形態では広幅部２０ｂにおいて密着強度を確保するため、剥がれを防止することができる。
【００５６】
すなわち、各マイクロマシン装置２の設置領域を小さくして小型化を図るためには、中空部１７の距離が短くなるように封止構造体２０同士が互いに近接して配置されているが、広幅部２０ｂを設けることにより、密着強度と小型化を両立することができる。したがって、本実施形態に係るマイクロマシン装置２は、加工プロセスの負荷によって破断しにくい中空封止構造体を有するマイクロマシン装置が実現できる。
【００５７】
また、広幅部２０ｂを有する本実施形態では、各中空部１７間の距離が同じ場合、犠牲層量を低減することが可能である。このため、犠牲層をエッチングする時間を短縮でき、生産性を向上させる効果も有する。
【００５８】
なお、本実施形態においては、３層構造である場合について説明したが、これに限られるものではなく、密着部２０ａに広幅部２０ｂが形成されていれば上記効果を得られる。
【００５９】
[第３実施形態]
次に本発明の第３実施形態にかかるマイクロマシン装置３の構成について図１５乃至図１８を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大・縮小・省略して概略的に示している。本実施形態において、封止体２０を構成する有機封止膜２２の外周壁部２２ａが薄く形成されていること以外は上記第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
中空部１７を形成する２つの封止構造２０は、それぞれ、基板１１上に形成された内側無機封止膜２１と、有機封止膜２２と、外側に位置する低透湿性の外側無機封止膜２３とを備えている。封止体２０の外形は平面視において一方に細長い八角形を成す。
【００６１】
内側無機封止膜２１には、除去することで中空部１７となる犠牲層をエッチングするガスを導入する開口部２１ａが設けられている。
【００６２】
また、内側無機封止膜２１は、基板に密着する外縁部としての密着部２１ｂと、密着部２１ｂ内縁から立ち上がりＭＥＭＳ素子１６の外周部分を囲む外周部としての外周壁部２１ｃと、ＭＥＭＳ素子１６の上方を覆う中央部としての上壁部２１ｄと、を備えてドーム状に形成されている。外周壁部２１ｃに曲面を有するコーナー部２１ｅが形成されている。
【００６３】
有機封止膜２２は、外周壁部２１ｃを覆う外周壁部２２ａと、上壁部２１ｄを覆う上壁部２２ｂと、を備えてドーム状に形成されている。
【００６４】
外側無機封止膜２３は、密着部２１ｂを覆う外縁部２３ａと、外周壁部２２ａを覆う外周壁部２３ｂと、上壁部２２ｂを覆う上壁部２３ｃと、を備えてドーム状に形成されている。
【００６５】
有機封止膜２２の外周部分は薄肉状に形成されている。有機封止膜２２は、外周壁部２１ｃを覆う部分である外周壁部２２ａの厚さが、上壁部２１ｄを覆う部分である上壁部２２ｂより薄く構成されている。
【００６６】
有機封止膜２２は、図１９乃至図２２に示す通常の構成と比べて、密着部２１ｂを覆う部分が無く、さらに、外周壁部２２ａが薄く構成されることにより、封止体２０の端部における有機封止膜２２の体積が小さくなっている。すなわち、封止体２０の外周端部における低透湿性の外側無機封止膜２３の直下に位置する有機封止膜２２の厚さが薄く形成されている。
【００６７】
この形状は、例えば有機封止膜２２をスピンコート塗布で形成する場合には、フォトレジストを用いたエッチングでパターニングすることで中空部１７に近接させた形状とすることにより薄く構成することができる。有機封止膜２２は、３ミクロン程度の厚さが望ましい。
【００６８】
低透湿性の外側無機封止膜２３は、ＣＶＤ、スパッタリング等の成膜方法によって、高温（250℃以上）で形成される。このため、外側無機封止膜２３が形成された後、常温に戻すと、有機封止膜２２が収縮する。図１７及び図１８にそれぞれ変形前後を示す。本実施形態に係るマイクロマシン装置２では、コーナー部２１ｅの有機封止膜２２を薄く構成することにより、有機封止膜２２の収縮体積を小さくし、温度変化による変形を小さく抑えている。
【００６９】
本実施形態にかかるマイクロマシン装置３は、温度変化による有機封止膜２２の収縮を最小限に抑えることにより、加工プロセスの負荷によって破断しにくい中空封止構造体を有するマイクロマシン装置が実現できる。
【００７０】
外側無機封止膜２３との変形に差が生じやすい端部及び外周部分のみにおける有機封止膜２２の厚さを薄くしたことにより、上方の封止性能を損なうことなく、効率よく変形を防止し、破断を防止することができる。
【００７１】
本実施形態にかかるマイクロマシン装置３の変形後の状態を図１８に、通常の有機封止膜２２を厚く形成した場合のマイクロマシン装置の変形後の状態を図２２に示す。
【００７２】
通常の構成とした図１９乃至図２２に示すマイクロマシン装置４では、有機封止膜２２の収縮により、端部において、外周壁部２２ｄが横臥して立ち上がり角度が小さくなるように変形する。端部において基板から立ち上がる低透湿性の外側無機封止膜２３の角度変化が大きい。
【００７３】
一方、図１７及び図１８に示すように、本実施形態の有機封止膜２２は端部を薄く形成したため、収縮に伴う変形が小さく、端部において基板から立ち上がる低透湿性の外側無機封止膜２３の角度変化が小さい。したがって、低透湿性の外側無機封止膜２３を形成した後の低温時において、端部における変形が小さく、破断しにくい構造であることがわかる。
【００７４】
本実施形態では壁状部２０ｈを中空部間を気密に区画する構造体として説明したが、壁状部２０ｈは封止膜の構造を維持するための支えであるので必ずしも気密構造である必要はなく、中空部間を連通する空洞が設けられていてもよい。個々の中空部における機密性の確保を優先する場合には壁状部２０ｈを他のマイクロマシンを収容する中空部と気密に隔絶する構造としておくことにより、あるひとつの中空部における気密状態の破壊が他の中空部に及ぶことを抑制できるので、壁状部は中空部間を気密に隔絶する。またそのように構成することにより、支えとしての構造的強度も大きくすることが出来る。
【００７５】
この他、本発明は、実施段階においてその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるマイクロマシン装置を一部切欠して示す斜視図。
【図２】同マイクロマシン装置を模式的に示す説明図。
【図３】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図４】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図５】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図６】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図７】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図８】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図９】同マイクロマシン装置の製造工程を示す断面図。
【図１０】マイクロマシン装置の製造工程の一例を示す断面図。
【図１１】マイクロマシン装置の製造工程の一例を示す断面図。
【図１２】マイクロマシン装置の一例を示す断面図。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかるマイクロマシン装置の平面図。
【図１４】マイクロマシン装置の一例を示す平面図。
【図１５】本発明の第３実施形態にかかるマイクロマシン装置の断面図。
【図１６】同マイクロマシン装置の平面図。
【図１７】同マイクロマシン装置における封止体の変形前の状態を示す断面図。
【図１８】同マイクロマシン装置における封止体の変形後の状態を示す断面図。
【図１９】マイクロマシン装置の一例を示す断面図。
【図２０】同マイクロマシン装置の平面図。
【図２１】同マイクロマシン装置における封止体の変形前の状態を示す断面図。
【図２２】同マイクロマシン装置における封止体の変形後の状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００７７】
１、２、３、４…マイクロマシン装置、１１…ベース基板、１２…絶縁層、１３…下部電極、１４…駆動電極、１５…信号用配線、１６…ＭＥＭＳ素子、１６…マイクロマシン、１７…中空部、１８．１９…犠牲層、２０…封止体、
２０ａ…密着部、２０ｂ…広幅部、２０…封止構造体、２０ｄ…外縁、
２０ｅ…内縁、２０ｄ…密着領域、２０ｇ…狭幅部、２０ｃ…対向部、
２０ｈ…壁状部、２１…内側無機封止膜、２１ａ…開口形状部、
２１ｂ…密着部、２１ｃ…外周壁部、２１ｄ…上壁部、２１ｅ…コーナー部、
２２…有機封止膜、２２ａ…外周壁部、２２ｂ…上壁部、２２…有機封止膜、２２ｄ…外周壁部、２３…外側無機封止膜、２３ａ…外縁部、
２３ｂ…外周壁部、２３ｃ…上壁部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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