(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ素子特性変動を抑制する半導体装置の構造及び製造方法を提供する。【解決手段】  表面に、スイッチ素子構造体１０ａ及びスイッチ素子構造体１０ａを取り囲む段差部３０ｂが形成された半導体チップ２０ｂと、段差部３０ｂに接着剤７０ａによって接合され、かつスイッチ素子構造体１０ａを覆って形成された封止キャップ６０ｂと、を有する半導体装置９０であって、段差部３０ｂは底面及び側面を有し、段差部３０ｂと封止キャップ６０ｂとは、段差部３０ｂの底面及び側面と封止キャップ６０ｂとで接合されており、接着剤７０ａは、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする半導体装置。【選択図】  図１９
2010052086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のＭＥＭＳ素子が形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの前記表面に、複数の前記ＭＥＭＳ素子の個々を取り囲む溝を形成する工程と、
表面に複数の凹部を有し、かつ前記凹部を取り囲む凸部を有する封止ウエハを準備する工程と、
前記溝に接着剤を充填する工程と、
前記半導体ウエハの前記表面と前記封止ウエハの前記表面とを対向させて、前記凹部で前記ＭＥＭＳ素子を覆うようにして前記凸部を前記溝にはめ込む工程と、
前記接着剤を硬化させてＭＥＭＳ素子搭載ウエハを形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ素子搭載ウエハを個片化する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
前記接着剤は、シリコーン系の樹脂を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記溝を、前記半導体ウエハの前記表面において格子状に形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記溝を、ダイシングブレードを用いて形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記溝を、前記第１の表面において前記ＭＥＭＳ素子の個々を取り囲むリング形状になるように形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウエハの第１の表面は、前記溝が形成されている第１の領域と、前記ＭＥＭＳ素子が形成され前記溝に取り囲まれている領域である第２の領域と、隣接する前記第１の領域の間に位置する第３の領域と、を備え、
前記ＭＥＭＳ素子搭載ウエハの個片化は、前記第３の領域に対して、前記第１の表面と垂直方向に前記ＭＥＭＳ素子搭載ウエハを切断することで行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記接着剤を硬化させた時点で前記接着剤が前記溝以外の領域に流出することのないように、前記接着剤を充填することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
表面に複数のＭＥＭＳ素子が形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記半導体ウエハの前記表面に、前記ＭＥＭＳ素子を取り囲む溝を形成する工程と、
表面に複数の凹部を有し、かつ前記凹部を取り囲む凸部を有する封止ウエハを準備する工程と、
前記溝に接着剤を充填する工程と、
前記半導体ウエハの前期表面と前記封止ウエハの前記表面とを対向させて、前記凹部で前記ＭＥＭＳ素子を覆うように前記凸部を前記溝にはめ込む工程と、
前記接着剤を硬化させる工程と、
を有することを特徴とするＭＥＭＳ素子搭載ウエハの製造方法。
【請求項８】
表面に、ＭＥＭＳ素子及び前記ＭＥＭＳ素子を取り囲む段差部が形成された半導体チップと、
前記段差部に接着剤によって接合され、かつ前記ＭＥＭＳ素子を覆って形成された封止キャップと、
を有する半導体装置であって、
前記段差部は底面及び側面を有し、
前記段差部と前記封止キャップとは、前記段差部の前記底面及び前記側面と前記封止キャップとで接合されており、
前記接着剤は、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記段差部は凹型形状であることを特徴とする請求項８に記載された半導体装置。
【請求項１０】
前記段差部の底面に凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項８又は９のいずれかに記載された半導体装置
【請求項１１】
前記段差部の底面に形成された前記凹凸パターンにおける凸部の頂部が尖端形状であることを特徴とする請求項１０に記載された半導体装置。
【請求項１２】
前記段差部の底面に形成された前記凹凸パターンにおける凸部の頂部が湾曲形状であることを特徴とする請求項１０に記載された半導体装置。
【請求項１３】
前記段差部の底面には緩和層が形成され、かつ前記封止キャップと前記段差部の底面との接合は前記緩和層を介して形成されていることを特徴とする請求項８乃至１２に記載された半導体装置。
【請求項１４】
前記緩和層は、エポキシ系又はポリイミド系の樹脂であることを特徴とする請求項１３に記載された半導体装置。
【請求項１５】
前記緩和層は、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする請求項１３に記載された半導体装置。
【請求項１６】
前記段差部に形成された前記接着剤が、前記ＭＥＭＳ素子に付着していないことを特徴とする請求項８乃至１５に記載された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子のパッケージ封止技術にかかる半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野においては、特許文献１に示されるように、半導体チップ又は半導体ウエハ上に形成されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ・Ｅｌｅｃｔｒｏ・Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ・Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子をガラス等からなる封止キャップ又は封止ウエハで封止する工程を、陽極接合によって行うことで形成される半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１の図７によれば、表面にＭＥＭＳ素子としてのスイッチ素子１６が形成された半導体ウエハとしてのＭＥＭＳ素子形成基板５の凹部１０ａに、封止ウエハとしての封止キャップ基板３０の突起状接合部３０ｂをはめ込んだ後、ＭＥＭＳ素子形成基板５と突起状接合部３０ｂと野接合部を陽極接合を用いて化学結合することでスイッチ素子１６を気密封止する工程が開示されている。
【０００４】
なお、上記のようにして接合されたＭＥＭＳ素子形成基板５及び封止キャップ３０は、特許文献１の図８に記載のように、ダイシング領域Ｄで両者がそれぞれ切断されて、ＭＥＭＳ素子デバイス１が形成される。また、凹部１０ａは、スイッチ素子１６を封止キャップ基板３０で封止する際の突起状接合部３０ｂはめ込みの位置あわせ溝としての役割を果たすために設けられたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０５６５５
【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、特許文献１の製造方法を用いると、陽極接合によって半導体ウエハと封止ウエハとを化学結合することでＭＥＭＳ素子を気密封止する際に、以下の課題が生じることが懸念される。
【０００７】
特許文献１では、陽極接合は、半導体ウエハ及び封止ウエハを３００℃〜４００℃に加熱した状態で両者の間に５００Ｖから１ＫＶの電圧を印加する条件を用い、両基板の間に大きな静電引力を発生させ、半導体ウエハの表面と封止ウエハのうち上述した突起状接合部との界面で化学結合することで行われる旨が記載されている。
【０００８】
しかしながら、封止ウエハとしての封止キャップ基板３０に用いているガラスの熱膨張係数は３．２×１０-6／℃であり、半導体ウエハとしてのＭＥＭＳ素子形成基板５に用いているシリコンの熱膨張係数が２４×１０-6／℃であり、双方の部材間で熱膨張係数が異なる。この相違点が課題を引き起こす。
【０００９】
半導体ウエハ及び封止ウエハを取り巻く空間は、双方を陽極接合により接合した後、陽極接合に必要な温度から通常の大気温度に戻され、その過程においては、半導体ウエハ及び封止ウエハ双方はそれぞれ収縮することになる。ところが、この際、シリコンからなる半導体ウエハの方が熱膨張係数が高く、ガラスからなる封止ウエハよりもさらに収縮するため、封止ウエハに対して引っ張り応力を発生させることとなる。さらに、陽極接合によれば、半導体ウエハと封止ウエハは強固に化学結合される。このため、半導体ウエハが封止ウエハに与える引っ張り応力は、そのほとんどがそのまま封止ウエハに伝播してしまうこととなる。すると、半導体ウエハからの引っ張り応力を受けた封止ウエハは、封止ウエハの熱膨張係数に起因して、本来の収縮以上に収縮してしまい、この場合には、図２０（ａ）に示すように封止ウエハとしての封止キャップ基板３０が半導体ウエハ側とは逆方向に反り返るおそれがあり、反り返った場合には、図２０（ｂ）に示すように封止キャップ基板３０が割れる等の問題が生ずる。これは、歩留まりの低下に他ならない。なお、図２０（ａ）の矢印は、封止ウエハとしての封止キャップ基板３０が半導体チップとしてのＭＥＭＳ素子形成基板５の引っ張り応力を受ける方向を表している。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、半導体ウエハと封止ウエハとの接合の際に生じる上記課題を解決し、歩留まりの向上を図った半導体装置及びその製造方法を提供するところにある。
【００１１】
なお、本課題では、封止ウエハの反りを例として示したが、半導体ウエハと封止ウエハとの熱膨張係数との関係において、半導体ウエハに用いられる部材の熱膨張係数の方が封止ウエハに用いられる部材の熱膨張係数よりも低い場合には、逆に、半導体ウエハに反りが生じるという問題が生じることはいうまでもない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すると以下のとおりである。
【００１３】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、表面に複数のＭＥＭＳ素子が形成された半導体ウエハを準備する工程と、前記半導体ウエハの前記表面に、複数の前記ＭＥＭＳ素子の個々を取り囲む溝を形成する工程と、表面に複数の凹部を有し、かつ前記凹部を取り囲む凸部を有する封止ウエハを準備する工程と、前記溝に接着剤を充填する工程と、前記半導体ウエハの前記表面と前記封止ウエハの前記表面とを対向させて、前記凹部で前記ＭＥＭＳ素子を覆うようにして前記凸部を前記溝にはめ込む工程と、前記接着剤を硬化させてＭＥＭＳ素子搭載ウエハを形成する工程と、前記ＭＥＭＳ素子搭載ウエハを個片化する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、前記接着剤は、シリコーン系の樹脂を用いることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる半導体装置は、表面に、ＭＥＭＳ素子及び前記ＭＥＭＳ素子を取り囲む段差部が形成された半導体チップと、前記段差部に接着剤によって接合され、かつ前記ＭＥＭＳ素子を覆って形成された封止キャップと、を有する半導体装置であって、前記段差部は底面及び側面を有し、前記段差部と前記封止キャップとは、前記段差部の前記底面及び前記側面と前記封止キャップとで接合されており、前記接着剤は、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体ウエハと封止ウエハとを接合する際に、熱膨張係数の違いに起因して半導体ウエハが封止ウエハに与える熱応力を軽減し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明にかかる半導体装置によれば、大気温度が変化した際に、半導体チップが封止キャップに与える熱応力を軽減することが可能となる。
【００１７】
なお、半導体ウエハと封止ウエハとの熱膨張係数との関係において、半導体ウエハに用いられる部材の熱膨張係数の方が封止ウエハに用いられる部材の熱膨張係数よりも低い場合には、逆に、半導体ウエハに反りが生じるという問題が生じることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図１３を用いて説明する。
【００１９】
本発明の第１の実施形態は半導体装置及びその製造方法にかかり、半導体装置の製造方法にあっては、表面に複数のＭＥＭＳ素子としてのスイッチ素子構造体１０ａが形成された半導体ウエハ２０ａを準備する工程と、半導体ウエハ２０ａの表面に、複数のスイッチ素子構造体の個々を取り囲む溝３０ａを形成する工程と、表面に複数の凹部４０ａを有し、かつ凹部４０ａを取り囲む凸部５０ａを有する封止ウエハ６０ａを準備する工程と、溝３０ａに接着剤７０ａを充填する工程と、半導体ウエハ２０ａの表面と封止ウエハ６０ａの表面とを対向させて、凹部４０ａでスイッチ素子構造体１０ａを覆うようにして凸部５０ａを溝３０ａにはめ込む工程と、接着剤７０ａを硬化させてＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を形成する工程と、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を個片化する工程と、経て形成される半導体装置９０の製造方法であって、接着剤７０ａは、シリコーン系の樹脂を用い、溝３０ａは、半導体ウエハ２０ａの表面において格子状に形成することを特徴とする。以下で詳細に説明する。
【００２０】
まず、半導体ウエハ２０ａを準備する。図１に示すように、半導体ウエハ２０ａの表面には、複数のスイッチ素子構造体１０ａが形成されている。なお、スイッチ素子構造体１０ａは、便宜上円のみで示している。
【００２１】
半導体ウエハ２０ａについて、図２を用いて詳細に説明する。なお、図２は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ’（以後「Ａ−Ａ’」と表し、その他の数字も同様。）の断面図を示している。
【００２２】
半導体ウエハ２０ａは、図２に示すように、シリコンウエハ２１に、外部接続端子２２、外部接続パッド２３、下部配線２４、裏面保護層２５、貫通電極２６、スルーホール２７、上部配線２８、及び絶縁膜２９が複数形成されて成る。なお、シリコンウエハ２１の厚さは例えば６００μｍである。
【００２３】
シリコンウエハ２１について説明する。シリコンウエハ２１の表面及び裏面には全面的に絶縁膜２９が形成されている。シリコンウエハ２１の裏面にはアルミ等からなる下部配線２４が形成されており、ポリイミド系の樹脂等からなる裏面保護膜２５が、シリコンウエハ２１の裏面全面及び下部配線２４を覆って形成されている。一方、シリコンウエハ２１の裏面上には金（Ａｕ）等からなる外部接続端子２２が形成されており、例外的に裏面保護膜２５から露出して成る。そして、下部配線２４は銅（Ｃｕ）等からなる外部接続パッド２３を介して外部接続端子２２と電気的に接続されている。また、シリコンウエハ２１には、側壁に絶縁膜２９が形成されたスルーホール２７が設けられ、銅等からなる貫通電極２６が埋め込まれて形成されており、下部配線２４は貫通電極２６と電気的に接続されている。さらに、シリコンウエハ２１の表面には、アルミ等からなる上部配線２８が形成されており、貫通電極２６と電気的に接続されている。
【００２４】
スイッチ素子構造体１０ａは、スルーホール１１、保護層１２、電極１３、可動部を有するスイッチ素子１４、貫通電極１５、最上層配線１７、及びコイル１８からなる。
【００２５】
シリコンウエハ２１の表面には、絶縁膜２９を介して窒化膜等からなる保護層１２が形成されている。保護層１２にはスルーホール１１が設けられ、銅等からなる貫通電極１５で埋め込まれている。そして、保護層１２の表面には貫通電極１５を介して上部配線２８と電気的に接続された最上層配線１７が形成されている。また、保護層１２の内部であって、シリコンウエハ２１の表面には、絶縁膜２９を介して平面状のコイル１８が形成されている。なお、スイッチ素子１４は、保護層１２の表面に、支点付きのカンチレバーとしての可動部を備えて形成されているが、さらに、スイッチ素子１４の可動部の両端部に対応する保護層１２上の部分に電極１３がそれぞれ設けられている。
【００２６】
なお、このスイッチ素子１４は、コイル１８の作用によって、磁性合金で作成した可動部に駆動エネルギーが供給され、可動部が傾いて電極１３に接触するとスイッチ回路がＯＮになる仕組みになっている。そして、そのＯＮ・ＯＦＦの信号は、最上層配線１７に伝えられ、貫通電極１５、上部配線２８、貫通電極２６、下部配線２４、外部接続パッド２３、及び外部接続端子２２を伝わって、外部に出力されることとなる。
【００２７】
次に、半導体ウエハ２０ａの表面に溝３０ａを形成する。本実施形態において、溝３０ａは、スイッチ素子構造体１０ａを取り囲みかつ格子状になるように形成する。溝３０ａの形成方法を、図３及び図４を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０ａの表面全体に、スイッチ素子構造体１０ａを覆うレジスト膜３１を、例えばスピンコートによって形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜３１のうち溝３０ａの形成領域、すなわちスイッチ素子構造体１０ａを取り囲む領域に対して露光・現像処理を行い、開口部３２を形成し、絶縁層２９の一部を露出させる。
【００２８】
このとき、開口部３２のＡ−Ａ’方向の幅は例えば２５０μｍとする。続いて、図４（ａ）に示すように、ドライエッチングによって、露出した絶縁層２９を除去する。さらに、絶縁層２９を除去することによって露出したシリコンウエハ２１の一部を、再びドライエッチングによって除去する。このとき、溝３０ａの深さは、例えば１５０μｍとなるようにエッチングを行う。そして、最後にレジスト膜３１を除去する。以上によって、図４（ｂ）に示すように、底面及び側面を有する溝３０ａを形成することができる。
【００２９】
以上のようにして形成された溝３０は、平面的には、図５（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０ａの表面において、スイッチ素子構造体１０ａを取り囲みかつ格子状に連続して形成される。
【００３０】
なお、溝３０ａの形成方法は以上に説明する方法に限られるものではない。溝３０ａは、ダイシングブレードを用いて形成することが好ましい。ダイシングブレードを用いて溝３０を形成する場合には、半導体ウエハ２０ａの表面と垂直方向にダイシングブレードをセットした上で、スイッチ素子構造体１０ａの形成領域を避けて、半導体ウエハ２０ａを縦断させるように切削することで行う。この場合には、図５（ａ）に示したエッチングで溝３０を形成する方法に比べて、専用のマスクを用いなくてもよくなるため製造コストの削減を実現することが可能となる。なお、この方法を用いた場合には、図５（ｂ）に示すように、溝３０がウエハ端部にまで達している構造となる。
【００３１】
なお、溝３０ａを形成する工程と同時に、溝３０ａの底面に凹凸パターン１００を形成してもよい。凹凸パターン１００の形成方法を、図６及び図７を用いて以下で説明する。なお、図６及び図７は、図５のＢ−Ｂ’の断面図である。
【００３２】
まず、上述した図３（ａ）と同様にして、半導体ウエハ２０の表面全体に、スイッチ素子構造体１０ａを覆うレジスト膜３３を、例えばスピンコートによって形成する。次に、図６（ａ）に示すように、レジスト膜３３うち凹凸パターン１００の形成領域でない領域に対して露光・現像処理を行い、開口溝３４を形成し、絶縁層２９の一部を露出させる。このとき、開口溝３４のＡ−Ａ’方向の幅は、例えば、２００μｍの間隔（レジスト膜３３）を隔ててそれぞれ２５μｍとする。なお、開口溝３４に挟まれたレジスト膜３３を、便宜上、中間レジスト膜３５と称する。続いて、図６（ｂ）に示すように、ドライエッチングによって、露出した絶縁層２９を除去する。
【００３３】
さらに、絶縁層２９を除去することによって露出したシリコンウエハ２１の一部を、再びドライエッチングによって除去し、開口溝３６を形成する。このとき、開口溝３６の深さは、例えば５０μｍとする。続いて、レジスト膜３３を一旦除去した後、改めてレジスト膜３３ａを半導体ウエハ２０の表面に形成した後、露光・現像により、溝３０に対応する部分のレジスト膜３３ａを除去して、図７（ａ）に示すように、開口溝３７を形成する。次に、開口溝３７に対してドライエッチングを行い、レジスト膜３３を除去することで、図７（ｂ）に示すように、底面に凹凸パターン１００が形成された溝３０が完成する。なお、このとき、開口溝３７に対して行うエッチングは、開口溝３７を１５０μｍ掘り下げるものとする。
【００３４】
なお、凹凸パターン１００の頂部は、図７（ｂ）に示すように平坦であっても良いが、図８（ａ）に示すように、湾曲していることが好ましい。また、図８（ｂ）のように尖端形状であってもよい。さらには、図８（ｃ）や図８（ｄ）に示すように複数形成されていても良く、この形状に限定されるものではない。
【００３５】
次に、封止ウエハ６０ａを準備する工程を、図９を用いて説明する。封止ウエハ６０ａ表面に複数の凹部４０ａを有し、かつ凹部４０ａを取り囲む凸部５０ａを有するものである。なお、封止ウエハ６０ａは例えばガラスからなる。
【００３６】
凹部４０ａは、封止ウエハ６０ａの表面に複数形成されている。凹部４０ａは、半導体ウエハ２０ａの表面と封止ウエハ６０ａの表面とを対向させた場合に、スイッチ素子構造体１０ａを覆うために必要な所望の面積及び深さを備えている。
【００３７】
凸部５０ａは、凹部４０ａを取り囲んで形成されており、封止ウエハ６０ａの表面より突出し、かつ格子状に形成されており、図９（ａ）及び（ｂ）の対応点線６１ａに示すように、封止ウエハ６０ａの表面３と半導体ウエハ２０ａの表面とを向かい合わせた場合に、溝３０ａに対応する領域に形成されている。凸部５０ａのＣ−Ｃ’方向の幅は、例えば２００μｍである。なお、凸部５０ａのＣ−Ｃ’方向の幅は、溝３０ａのＢ−Ｂ’方向の幅よりも狭く形成されている。後に、凸部５０ａを溝３０ａにはめ込む必要があるからである。なお、図９（ｂ）の半導体ウエハ２０ａ及び封止キャップ６０ａは、図９（ａ）の半導体ウエハ２０ａのＢ−Ｂ’、及び封止ウエハ６０ａのＣ−Ｃ’に対応する断面図である。なお、凹部４０ａの底面を便宜上、天井５１ａと称する。
【００３８】
次に、溝３０ａの底面に、緩和層３５を形成することが、構造上の観点から好ましい。なお、図１０（ａ）はＢ−Ｂ’の断面図であり、図１０（ｂ）は、図９の領域７３ａを表したものである。また、図１０（ｂ）では、便宜上、スイッチ素子構造体１０ａを円のみで表している。
【００３９】
まず、溝３０ａに、樹脂３６として、エポキシ系又はポリイミド系の樹脂を、ディスペンス方式により充填する。具体的には、ディスペンサー７１ａを図１０（ａ）に示すように半導体ウエハ２０ａと垂直方向にセットし、図１０（ｂ）に示すように、溝３０ａに樹脂３６を注入しつつ、溝３０ａに沿ってディスペンサーを移動させることで行う。そして、樹脂３６を溝３０ａに充填した後、樹脂３６を硬化させる。以上により、緩和層３５が形成される。なお、充填とは、本発明に関しては、一部に充填、すなわち溝３０を埋め尽くさない場合も含むものとすし、以下同様とする。また、図１０（ｂ）では、便宜上、スイッチ素子構造体１０ａを円のみで表している。
【００４０】
なお、緩和層３５、すなわち樹脂３６硬化後のヤング率は、半導体ウエハ２０ａ又は封止ウエハ６０ａの少なくとも一方のヤング率よりも低いことが好ましい。また、緩和層３５としては、例えばエポキシ系又はポリイミド系の樹脂を用いたが、これに限られなく、また、シリコーン系の樹脂を用いることがさらに好ましく、シリコーンゴムを用いることが好ましい。理由は後述する。
【００４１】
次に、溝３０ａに接着剤７０ａを充填する。なお、図１１（ａ）はＢ−Ｂ’の断面図であり、図１１（ｂ）は、図９の領域７３ａを表したものである。また、図１１（ｂ）では、便宜上、スイッチ素子構造体１０ａを円のみで表している。
【００４２】
接着剤７０ａの溝３０ａへの充填は、例えばディスペンス方式により行う。具体的には、ディスペンサー７１ｂを図１１（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０ａの表面と垂直方向にセットし、図１１（ｂ）に示すように、溝３０ａに対して接着剤７０ａを注入しつつ、溝３０ａに沿ってディスペンサーを移動させることで行う。ここで、接着剤７０ａは、後述する接着剤７０ａを硬化させる工程を終えた時点で接着剤７０ａが溝３０ａ以外の領域に流出することのないように溝３０ａに充填することが好ましい。
【００４３】
溝３０ａから接着剤７０ａが流出してスイッチ素子構造体１０ａに付着した場合、スイッチ素子１４の素子不良となる可能性があるからである。なお、溝３０ａがなかった場合には、スイッチ素子構造体１０ａへの接着剤７０ａの流出を防ごうとした場合、接着剤７０ａを少量とする必要が生じる。ところがそうすると、半導体ウエハ１０ａと封止ウエハ６０ａとの接合のための接着剤７０ａが少量とされてしまうため、両者の接合強度が弱まってしまい、接合後の接着剤７０ａの剥離等が生じ、信頼性の高い半導体装置を実現することは困難である。そのため、溝３０ａは本発明を実現するために欠かせない重要な要素となっている。
【００４４】
なお、接着剤７０ａのヤング率は、半導体ウエハ２０ａ又は封止ウエハ６０ａの少なくとも一方のヤング率よりも十分に低いことが好ましく、シリコーン系の樹脂を用いることが好ましい。また、シリコーンゴムを用いることが好ましい。このような接着剤を用いることが好ましい理由は後述する。
【００４５】
次に、図１２（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０ａの表面と封止ウエハ６０ａの表面とを対向させて、凹部４０ａでスイッチ素子構造体１０ａを覆うようにして凸部５０ａを溝３０ａにはめ込む。なお、このとき、凸部５０ａは溝３０ａに対してはめ込むため、スイッチ素子構造体１０ａに対する凹部４０ａの位置合わせが容易である。
【００４６】
また、凸部５０ａを溝３０ａにはめ込む際には、凸部５０ａと溝３０ａの底面との界面に存在する接着剤７０ａを、可能な限り少なくするように、封止ウエハ６０ａを半導体ウエハ２０ａに対して加圧してはめ込むことが好ましい。このように加圧することで、接着剤７０ａの膜厚をほとんど考慮しなくて良くなるため、予め凸部５０ａうち半導体ウエハの表面に対して垂直方向の長さを調節しておくだけで、天井５１ａとスイッチ素子構造体１０ａとの間隔を所望のものとすることが可能となる。
【００４７】
次に、接着剤７０ａを硬化させることで半導体ウエハ２０ａと封止ウエハ６０ａとを接合してＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を形成する。接着剤７０ａに、シリコーン系の樹脂を用いている場合には、温度が１５０℃とし、処理時間が１時間として熱硬化することができる。なお、この場合、封止ウエハ６０ａを溝３０ａの底面に加圧した状態で熱硬化することが好ましい。このように加圧することで、接着剤７０ａの膜厚をほとんど考慮しなくて良くなるため、予め凸部５０ａうち半導体ウエハの表面に対して垂直方向の長さを調節しておくだけで、天井５１ａとスイッチ素子構造体１０ａとの間隔を所望のものとすることが可能となるからである。
【００４８】
ここで、前述した、接着剤７０のヤング率が半導体ウエハ２０及び封止ウエハ６０の双方のヤング率よりも十分に低いことが好ましく、特にシリコーン系の樹脂を用いることがより好ましい理由について説明する。
【００４９】
前述のように、接着剤７０ａを硬化する工程においては熱処理を行う。この場合、封止ウエハ６０ａ及び半導体ウエハ２０ａは、それぞれが有する熱膨張係数によって膨張し、また、熱処理終了後は収縮することとなる。ところが、例えば本実施形態においては、封止ウエハ６０ａに用いているガラスの熱膨張係数が３．２×１０-6／℃であり、半導体ウエハ２０ａに用いているシリコンの熱膨張係数が２４×１０-6／℃であるため、双方の熱膨張係数が異なる。したがって、熱硬化によって接着剤７０ａを硬化した後、封止ウエハ６０ａ及び半導体ウエハ２０ａ双方は収縮することになるが、例えば本実施形態であれば、シリコンからなる半導体ウエハ２０ａの方が熱膨張係数が高いために、半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａよりも収縮してしまうために、両者の接合を通じて、半導体ウエハ２０ａが、ガラスからなる封止ウエハ６０ａに対して引っ張り応力を発生させることとなる。
【００５０】
この場合、例えば熱硬化後のヤング率が半導体ウエハ２０ａ及び封止ウエハ６０ａの双方のヤング率に近い接着剤７０ａを用いた場合、又は陽極接合を用いた場合には、封止ウエハ６０ａと半導体ウエハ２０ａが強固に接合されているため、半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａに与える引っ張り応力が、ほとんどそのまま封止ウエハ６０ａに伝播してしまうこととなる。すると、半導体ウエハ２０ａからの引っ張り応力を受けた封止ウエハ６０ａは、封止ウエハ６０ａの熱膨張係数に起因して収縮する以上に収縮してしまい、この場合には、図２０（ａ）に示すように封止キャップ基板３０に相当する封止ウエハ６０ａがＭＥＭＳ素子形成基板５に相当する半導体ウエハ２０ａ側とは逆方向に反り返るおそれがあり、反り返った場合には、図２０（ｂ）に示すように封止キャップ基板３０に相当する封止ウエハ６０ａが割れる等の問題が生じる場合がある。
【００５１】
これは、歩留まりの低下に他ならない。なお、図２０（ａ）の矢印は、封止キャップ基板３０に相当する封止ウエハ６０ａがＭＥＭＳ素子形成基板５に相当する半導体チップ２０ａの引っ張り応力を受ける方向を表している。なお、後述する図２０を用いた説明においては、ＭＥＭＳ素子形成基板５に相当する半導体チップ２０ｂ、半導体ウエハ２０ｃ、及び半導体チップ２０ｄを、単に半導体チップ２０ｂ、半導体ウエハ２０ｃ、及び半導体チップ２０ｄとし、封止キャップ基板５に相当する封止キャップ６０ｂ、封止ウエハ６０ｃ、及び封止キャップ６０ｄを、単に封止キャップ６０ｂ、封止ウエハ６０ｃ、及び封止キャップ６０ｄとして説明することとする。
【００５２】
これに対し、本実施形態のごとく、接着剤７０ａに、半導体ウエハ２０ａ及び封止ウエハ６０ａの双方のヤング率よりも十分低いヤング率を有する部材を用いると、接着剤７０ａヤング率が低いことに起因する変形の自由度から、半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａに与える引っ張り応力を軽減することが可能となる。本実施形態であれば、一般的にガラスのヤング率は６５〜９０ＧＰａであり、シリコンのヤング率は１６０〜１９０ＧＰａであるのに対して、シリコーン系の樹脂のヤング率は一般に０．５〜２０ＭＰａでありガラスやシリコンのヤング率よりも十分に低いため、接着剤７０ａに用いられる物質の自由度から、半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａに与える引っ張り応力を軽減することが可能であるといえる。
【００５３】
したがって、接着剤７０ａのヤング率は、半導体ウエハ２０ａ及び封止ウエハ６０ａ双方のヤング率よりも十分に低いことが好ましく、シリコーン系の樹脂を用いることが好ましいといえる。
【００５４】
なお、本実施形態では半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａに与える応力について言及したが、半導体ウエハ２０ａと封止ウエハ６０ａとの熱膨張係数との関係において、半導体ウエハ２０ａに用いられる部材の熱膨張係数の方が封止ウエハ６０ａに用いられる部材の熱膨張係数よりも低い場合には、逆に、半導体ウエハ２０ａに反りが生じるという問題が生じることはいうまでもなく、その場合においても、本発明の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００５５】
以上の工程を経ることで、図１２（ｂ）に示すようにＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０が形成される。
【００５６】
最後に、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を個片化して、半導体装置９０が形成される。ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０の個片化は、図１３（ａ）に示すように、封止ウエハ６０ａの表面側から平面的に見て、凸部５０ａが形成された領域に対して、凸部５０ａの側壁に達しないように行い、例えば点線１１１に沿ってダイシングブレード１１２で切削することで行う。なお、個片化にはレーザーダイシング法を用いてもよく、これに限られるものではない。
【００５７】
以上の工程を経て、半導体装置９０が形成される。
【００５８】
次に、半導体装置９０について説明する。半導体装置９０は、表面に、ＭＥＭＳ素子としてのスイッチ素子構造体１０ａ及びスイッチ素子構造体１０ａを取り囲む段差部３０ｂが形成された半導体チップ２０ｂと、段差部３０ｂに接着剤７０ａによって接合され、かつスイッチ素子構造体１０ａを覆って形成された封止キャップ６０ｂと、を有し、段差部３０ｂは底面及び側面を有し、段差部３０ｂと封止キャップ６０ｂとは、段差部３０ｂの底面及び側面と封止キャップ６０ｂとで接合されており、接着剤７０ａは、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする。以下で詳細に説明する。
【００５９】
なお、半導体装置９０は、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０から切り出された、ひとつのスイッチ素子構造体１０ａが封止された半導体装置である。したがって、基本的には図９のＢ−Ｂ’の断面図に対応する半導体ウエハ２０ａ、また、図９のＣ−Ｃ’の断面図に対応する封止ウエハ６０ａの構成と同様であるが、溝３０ａ及び凸部５０ａの構成が個片化前後で異なる。
【００６０】
ここで、半導体装置９０の、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０の溝３０ａに対応する部分を段差部３０ｂ、凸部５０ａに対応する部分を凸部５０ｂとすることにする。なお、半導体装置９０のその他の構成については、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０と同様の構成であるため、同一又は同様の番号を振り、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
まず、段差部３０ｂについて説明する。段差部３０ｂは、図１４（ａ）に示すように、平面的に見た場合には、半導体チップ２０ｂの外周に沿って、スイッチ素子構造体１０ａの形成領域を取り囲んで形成されている。このとき、段差部３０ｂのＤ−Ｄ’方向の幅は、例えば１２５μｍである。また、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＤ−Ｄ’の断面図だが、図１４（ｂ）に示すように、段差部３０ｂの底面は、半導体チップ１３０の表面の存在する平面よりも低い平面に存在し、段差部３０ｂの底面との高低差は、例えば１５０μｍである。なお、図１４（ａ）では、便宜上、スイッチ素子構造体１０ａを矩形のみで表しており、かつ封止キャップ６０ｂは省略したものとなっている。
【００６２】
なお、段差部３０ｂの底面には、図７や図８に示すように、凹凸パターン１００が形成されていることが好ましい。凹凸パターン１００が形成されていることで、半導体チップ２０ｂと封止キャップ６０ｂとの接合面積が増えるため、接着剤７０ａを用いて両者を接着する場合に、密着性が向上するため、信頼性の高い半導体装置９０を実現することができる。なお、凹凸パターン１００の凸部分の頂部は、尖端形状又は湾曲形状等であることが好ましい。理由は後述する。
【００６３】
封止キャップ６０ｂは、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を個片化することによって得られたものであり、図１４（ｂ）に示すように、凸部５０ｂによって取り囲まれた凹部４０ａを備えている。封止キャップ６０ｂは、凸部５０ｂを介して段差部３０ｂの底面及び側面に接合されており、凸部５０ｂと段差部３０ｂとの接合は接着剤７０ａによりなされている。
【００６４】
なお、凸部５０ｂは、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０の凸部５０ａに対応する部分であるが、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０の個片化工程において、凸部５０ａを溝３０ａの領域に沿って切断したものである。このため、凸部５０ｂのＤ−Ｄ’方向の幅は、凸部５０ａの図９のＢ−Ｂ’方向の幅よりも狭くなっている。
【００６５】
接着剤７０は、第１の実施形態と同様に、そのヤング率が、半導体チップ２０ｂ又は封止キャップ６０ｂの少なくとも一方のヤング率よりも低いことが好ましく、シリコーン系の樹脂からなることが好ましい。理由を以下で説明する。
【００６６】
半導体装置９０は、形成後は、自然に用いられる限りにおいては、外部の温度変化に影響を受ける。この場合、封止キャップ６０ｂ及び半導体チップ２０ｂは、それぞれが有する熱膨張係数によって膨張・収縮することとなる。ところが、例えば本実施形態においては、封止キャップ６０ｂに用いているガラスの熱膨張係数が３．２×１０-6／℃であり、半導体チップ２０ｂに用いているシリコンの熱膨張係数が２４×１０-6／℃であるため、双方の熱膨張係数が異なる。
【００６７】
したがって、温度変化によって、半導体チップ２０ｂ及び封止キャップ６０ｂは収縮することになるが、例えば本実施形態であれば、シリコンからなる半導体チップ２０ｂの方が熱膨張係数が高いために、半導体チップ２０ｂの方が封止キャップ６０ｂよりも収縮することにより、ガラスからなる封止キャップ６０ｂに対して引っ張り応力を発生させることとなる。
【００６８】
この場合、例えば熱硬化後のヤング率が半導体チップ２０ｂ及び封止キャップ６０ｂの双方のヤング率に近い接着剤７０ａを用いた場合、又は陽極接合を用いた場合には、封止キャップ６０ｂと半導体チップ２０ｂが強固に接合されているため、半導体チップ２０ｂが封止キャップ６０ｂに与える引っ張り応力が、ほとんどそのまま封止キャップ６０ｂに伝播してしまう。
【００６９】
すると、半導体チップ２０ｂからの引っ張り応力を受けた封止キャップ６０ｂは、封止キャップ６０ｂの熱膨張係数に起因して収縮する以上に収縮してしまい、図２０（ａ）に示すように、封止キャップ６０ｂが、半導体チップ２０ｂ側とは逆方向に反り返るおそれがあり、反り返った場合には、図２０（ｂ）に示すように、封止キャップ６０ｂが割れる等の問題が生じることとなる。これは、歩留まりの低下に他ならない。
【００７０】
これに対し、本実施形態のごとく、接着剤７０ａに、半導体チップ２０ｂ及び封止キャップ６０ｂの双方のヤング率よりも十分低いヤング率を有する部材を用いると、シリコンがガラスに与える引っ張り応力を軽減することが可能となる。本実施形態であれば、一般的にガラスのヤング率は６５〜９０ＧＰａであり、シリコンのヤング率は１６０〜１９０ＧＰａであるのに対して、シリコーン系の樹脂のヤング率は０．５から２０ＭＰａであるため、接着剤７０ａに用いられる物質の自由度から、半導体チップ２０ｂが封止キャップ６０ｂに与える引っ張り応力を軽減することが可能である。
【００７１】
したがって、接着剤７０ａのヤング率は、半導体チップ２０及び封止キャップ６０ｂ双方のヤング率よりも十分に低く、シリコーン系の樹脂を用いることが好ましいことがいえる。
【００７２】
なお、凹凸パターン１００が尖端形状又は湾曲形状等であることが好ましい理由を説明する。凹凸パターン１００を有することで、段差部３０ｂの底面に対する接着剤７０ａの密着性が向上し、引いては段差部３０ｂと凸部５０ｂとの接合信頼性が向上することは上述した。ところで、凹凸パターン１００の凸部の頂部が尖端形状を有している場合には、段差部３０ｂと凸部５０ｂとの接合面積が減少することとなるため、上述のような、温度変化に応じて半導体チップ３０ｂと封止キャップ６０ｂとの熱膨張係数の違いに起因して半導体チップ３０ｂが封止キャップ６０ｂに与える引っ張り応力を軽減することが可能となる。これは、段差部３０ｂと凸部５０ｂとの接合面積が小さいことで、半導体チップ２０ｂ及び封止キャップ６０ｂがそれぞれ温度変化等により伸縮し、両者の接合部に形成されている接着剤７０ａが両者から受ける応力を緩和する場合に、接着剤７０ａが自由度をもって伸張可能となるためである。
【００７３】
また、凸部５０ｂと段差部３０ｂの底面との間に、緩和層３５が形成されていることが好ましい。外部から半導体装置９０に衝撃が加えられた場合であっても、半導体チップ２０ｂと封止キャップ６０ｂとの接合面に形成された緩和層３５が衝撃を吸収するため、半導体装置９０の物理的損傷を抑制することが可能となる。なお、緩和剤３５の部材としては、ヤング率が半導体チップ２０ｂ又は封止キャップ６０ｂのいずれか一方よりも低いことが好ましく、半導体装置の製造上の観点から、エポキシ系やポリイミド系の樹脂が適している。また、緩和剤３５としては、シリコーン系の樹脂を用いることがさらに好ましく、シリコーンゴムを用いることが好ましい。本実施形態であれば、一般的にガラスのヤング率は６５〜９０ＧＰａであり、シリコンのヤング率は１６０〜１９０ＧＰａであるのに対して、エポキシ系の樹脂、ポリイミド系の樹脂、シリコーン系の樹脂、のヤング率はそれぞれ２．６〜３ＧＰａ、３〜５ＧＰａ、０．５から２０ＭＰａであるため、接着剤７０ａに用いられる物質の自由度から、半導体ウエハ２０ａが封止ウエハ６０ａに与える引っ張り応力を軽減することが可能であることがいえる。
【００７４】
なお、接着剤７０ａは、段差部３０ｂの形成領域から流出していないことが好ましく、スイッチ素子構造体１０ａに付着していないことが好ましい。接着剤７０ａがスイッチ素子構造体１０ａに付着していると、スイッチ素子１４の特性に悪影響を与えるおそれがあるからである。
【００７５】
（効果）
以上で説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、
第１に、表面に複数の凹部４０ａを有し、かつ凹部４０ａを取り囲む凸部５０ａを有する封止ウエハ６０ａを準備する工程と、溝３０ａにシリコーン系の樹脂である接着剤７０ａを充填する工程と、半導体ウエハ２０ａの表面と封止ウエハ６０ａの表面とを対向させて、凹部４０ａでスイッチ素子構造体１０ａを覆うようにして凸部５０ａを溝３０ａにはめ込む工程と、接着剤７０ａを硬化させてＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を形成する工程と、を有していることにより、熱膨張係数の違いに起因して半導体ウエハが封止ウエハに与える熱応力を軽減し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００７６】
第２に、溝３０ａを、半導体ウエハ２０ａの表面において格子状に形成することで、隣接するスイッチ素子構造体１０ａが溝３０ａを共有することが可能となるため、後述するスイッチ素子構造体１０ａを個別に取り囲む溝を形成する場合に比べ、ひとつのウエハにより多くのスイッチ素子構造体１０ａを形成することができるようになる。
【００７７】
第３に、溝３０ａをダイシングブレードを用いて形成することによって、溝３０ａ形成に当たって、専用のマスクを用いなくてもよくなるため製造コストの削減を実現することが可能となる。
【００７８】
第４に、溝３０ａの底面に凹凸パターン１００を形成することによって、接着剤７０ａの溝３０ａの底面に対する密着性が向上するため、信頼性の高い半導体装置９０を実現することが可能となる。
【００７９】
第５に、接着剤７０ａを硬化させた時点で接着剤７０ａが溝３０ａ以外の領域に流出することのないように、接着剤７０ａを充填することによって、スイッチ素子構造体１０ａの動作特性の信頼性を向上させることが可能となる。
【００８０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図１５乃至図１９を用いて説明する。
本発明の第２の実施形態は半導体装置及びその製造方法にかかり、表面に複数のＭＥＭＳ素子としてのスイッチ素子構造体１０ｂが形成された半導体ウエハ２０ｃを準備する工程と、半導体ウエハ２０ｃの表面に、複数のスイッチ素子構造体１０ｂの個々を取り囲む溝３０ｃを形成する工程と、表面に複数の凹部４０ｂを有し、かつ凹部４０ｂを取り囲む凸部５０ｃを有する封止ウエハ６０ｃを準備する工程と、溝３０ｃに接着剤７０ｂを充填する工程と、半導体ウエハ２０ｃの表面と封止ウエハ６０ｃの表面とを対向させて、凹部４０ｂでスイッチ素子構造体１０ｂを覆うようにして凸部４０ｂを溝３０ｃにはめ込む工程と、接着剤７０ｂを硬化させてＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を形成する工程と、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０を個片化する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、接着剤７０ｂは、シリコーン系の樹脂を用い、溝３０ｃは、半導体ウエハ２０ｃの表面においてスイッチ素子構造体１０ｂの個々を取り囲むリング形状になるように形成することを特徴とする。以下で詳細に説明する。
【００８１】
まず、半導体ウエハ２０ｃを準備する。半導体ウエハ２０ｃの表面には図１５に示すように複数のスイッチ素子構造体１０ｂが形成されており、第１の実施形態と同様の構造を有している。
【００８２】
次に、溝３０ｃを形成する。溝３０ｃは、図１６に示すように、半導体ウエハ２０ｃの表面においてスイッチ素子構造体１０ｂの個々をリング状に取り囲むように形成される。ここで、溝３０ｃは、半導体ウエハ２０ｃの表面において、図１６に示すような矩形であっても、円状であってもよく、これらに限られるものではない。溝３０ｃのＥ−Ｅ’方向の幅は、例えば１５０μｍである。なお、形成方法は例えばドライエッチングにより、第１の実施形態の図３及び図４と同様にして形成するが、これに限られない。また、第１の実施形態と同様にして、凹凸パターン１００と同様の凹凸パターン１００ｂを形成することが好ましい。（不図示）
次に、封止ウエハ６０ｃを準備する。封止ウエハ６０ｃは、表面に複数の凹部４０ｂを有し、かつ凹部４０ｂを取り囲む凸部５０ｃを備えている。なお、封止ウエハ６０ｃは例えばガラスからなるとする。詳細を以下で説明する。
【００８３】
凹部４０ｂは、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、封止ウエハ６０ｃの表面に、形成されている。凹部４０ｂは、凸部５０ｃに取り囲まれることで形成されている。
【００８４】
凸部５０ｃは、封止ウエハ６０ｃの表面より突出し、かつリング状に形成されており、図１７（ａ）及び（ｂ）の対応点線６１ｂに示すように、封止ウエハ６０ｃと半導体ウエハ２０ｃとを向かい合わせた際には、凸部５０ｃは溝３０ｃに対応する領域に形成されている。凸部５０ｃのＦ−Ｆ’方向の幅は、例えば１００μｍである。なお、図１７（ｂ）の半導体ウエハ２０ｃ及び封止ウエハ６０ｃはそれぞれ、図１７（ａ）のＥ−Ｅ’及びＦ−Ｆ’における断面図である。また、便宜上、凹部４０ｂの底面を天井５１ｂとする。また、便宜上、半導体ウエハ２０ｃに形成された複数のスイッチ素子構造体１０ｂのうちのひとつと、そのひとつに対応する溝３０ｃを示す領域を７３ｂ、封止ウエハ６０ｃのうち、半導体ウエハ２０ｃと封止ウエハ６０ｃとを対向させた場合に、領域７３ｂに対応する領域を、領域７３ｃと定義する。
【００８５】
ここで、第１の実施形態の緩和層３５と同様にして、溝３０ｃの底面に緩和層３５ｂを形成してもよい。緩和層３５ｂに用いる部材としては、緩和層３５と同様であり、同様の効果を得る。なお、（不図示）
次に、第１の実施形態と同様にして、溝３０ｃに接着剤７０ｂを充填する。接着剤７０ｂには、第１の実施形態と同様に、半導体ウエハ２０ｃ又は封止ウエハ６０ａのヤング率よりもヤング率の低い部材を用いることが好ましく、シリコーン系の樹脂を用いることが好ましく、シリコーンゴムを用いることが好ましい。ここで、接着剤７０ｂは、後述する接着剤７０ｂを硬化させる工程を終えた時点で接着剤７０ｂが溝３０ｃ以外の領域に流出することのないように溝３０ｃに充填することが好ましい。溝３０ｃから接着剤７０ｂが流出してスイッチ素子構造体１０ｂに付着した場合、スイッチ素子１４の素子不良となる可能性があるからである。
【００８６】
次に、第１の実施形態と同様に、半導体ウエハ２０ｃの表面と封止ウエハ６０ｃの表面とを対向させて、凹部４０ｂでスイッチ素子構造体１０ｂを覆うようにして凸部５０ｃを溝３０ｃにはめ込むことで、スイッチ素子構造体１０ｂを封止する。なお、凸部５０ｃを溝３０ｃにはめ込む際には、凸部５０ｃと溝３０ｃの底面との界面に存在する接着剤７０ｂを、可能な限り少なくするように、封止ウエハ６０ｃを半導体ウエハ２０ｃに対して加圧してはめ込むことが好ましい。このように加圧することで、接着剤７０ｂの膜厚をほとんど考慮しなくて良くなるため、予め凸部５０ｃうち半導体ウエハの表面に対して垂直方向の長さを調節しておくだけで、天井５１ｂとスイッチ素子構造体１０ｂとの間隔を所望のものとすることが可能となる。
【００８７】
次に、第１の実施形態と同様にして、接着剤７０ｂを硬化させることで半導体ウエハ２０ｃと封止ウエハ６０ｃとを接合してＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂを形成する。接着剤７０ｂに、シリコーン系の樹脂を用いている場合には、温度が１５０℃とし、処理時間が１時間として熱硬化することができる。なお、この場合、封止ウエハ６０ｃを溝３０ｃの底面に加圧した状態で熱硬化することが好ましい。このように加圧することで、接着剤７０ｂの膜厚をほとんど考慮しなくて良くなるため、予め凸部５０ｃうち半導体ウエハの表面に対して垂直方向の長さを調節しておくだけで、天井５１ｂとスイッチ素子構造体１０ｂとの間隔を所望のものとすることが可能となるからである。
【００８８】
最後に、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂを個片化して、半導体装置９０ｂが形成される。なお、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂの個片化は、図１８（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０ｃの表面は、溝３０ｃが形成されている第１の領域１１０と、スイッチ素子構造体１０ｂが形成され溝３０ｃに取り囲まれている領域である第２の領域１２０と、隣接する第１の領域１１０の間に位置する第３の領域１３０と、を備え、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂの個片化は、第３の領域１３０に対して、半導体ウエハ２０ｃの表面と垂直方向にＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂを切断することで行う。具体的には、図１８に示すように、第３の領域の点線１４０に沿って、図１８（ｂ）に示すようなダイシングブレード１５０を用いて、切り口が凸部５０ｃの側壁に達しないようにして切断する。なお、個片化にはレーザーダイシング法を用いることが好ましい。ダイシングブレードを用いると、封止ウエハ６０ｃと半導体ウエハ２０ｃとが接合されていない第３の領域に対してダイシングを行うことになるため、封止ウエハ６０ｃにチッピング等が生じる可能性があるからである。なお、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＧ−Ｇ'の断面図である。
【００８９】
以上の工程を経て、半導体装置９０が形成される。なお、図１８（ｂ）は、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂがダイシングブレード１５０によって個片化され、半導体装置９０ｂが形成されるようすを示したものである。
【００９０】
次に、半導体装置９０ｂについて図１９を用いて説明する。半導体装置９０ｂは、表面に、ＭＥＭＳ素子としてのスイッチ素子構造体１０ｂ及びスイッチ素子構造体１０ｂを取り囲む段差部３０ｄが形成された半導体チップ２０ｄと、段差部３０ｄに接着剤７０ｂによって接合され、かつスイッチ素子構造体１０ｂを覆って形成された封止キャップ６０ｄと、を有し、段差部３０ｄは底面及び側面を有し、段差部３０ｄと封止キャップ６０ｄとは、段差部３０ｄの底面及び側面と封止キャップ６０ｄとで接合されており、接着剤７０ｂは、シリコーン系の樹脂であり、段差部３０ｄは凹型形状であることを特徴とする。以下で詳細に説明する。なお、本実施形態の製造方法の説明で用いたＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂの構造と、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂから切り出したひとつの半導体装置９０ｂの構造とは、基本的には同一のものであるため、以下で特に再定義しない限り、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂに用いたものと同一の番号を付して、その説明を省略することとする。また、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＨ−Ｈにおける断面図である。
【００９１】
半導体チップ２０ｄ及び封止キャップ６０ｄは、ＭＥＭＳ素子搭載ウエハ８０ｂが個片化されて、ひとつの半導体装置９０ｂとして切り出されたものに相当し、図１７（ａ）に示す、領域７３ｂ、領域７３ｃにそれぞれ相当するものである。
【００９２】
ここで、段差部３０ｄについて説明する。段差部３０ｄは、溝３０ｃに対応するものである。ところで、半導体装置９０ｂは、基本的には半導体装置９０と同様の構造を有している。しかしながら、段差部３０ｄについては、半導体装置９０の段差部３０ｂとは大きく異なる。段差部３０ｄは、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体チップ２０ｂの外周に沿って形成されていた段差部３０ｂとは異なり、平面的に見ると、半導体チップ２０ｄの表面に、スイッチ素子構造体１０ｂを取り囲んで形成されており、かつ半導体チップ２０ｄの外周部よりも内側に連なって形成されている。また、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＧ−Ｇ’の断面図であるが、段差部３０ｄは、平面的に半導体チップ２０ｄの外周部よりも内側に形成されていることで、断面的に見れば、必然的に凹型形状となっている。段差部３０ｄは、このような凹型形状であることによって、半導体装置９０の段差部３０ｂに比べ、凸部５０ｃと段差部３０ｄとの接合部が、段差部３０ｄの側面が一方向増加することによって、半導体チップ３０ｄと封止キャップ６０ｄとの接合面積が増加するため、半導体装置９０より半導体チップ３０ｄと封止キャップ６０ｄとの接合強度が増加し、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【００９３】
さらには、段差部３０ｄの底面には、凹凸パターン１００ｂが形成されていることが好ましい。効果は第１の実施形態と同様であるが、段差部３０ｄの底面と凸部５０ｃとの接合面積が増加することにより、引いては半導体チップ３０ｄと封止キャップ６０ｄとの接合強度の増加につながるからである。なお、第１の実施形態と同様の理由から、凹凸パターン１００ｂの凸部分の頂部は尖端形状や湾曲形状であることが好ましい。
【００９４】
また、凸部５０ｃと段差部３０ｄの底面との間に、半導体装置９０と同様に緩和層３５ｂが形成されていることが好ましい。外部から半導体装置９０ｂに衝撃が加えられた場合であっても、半導体チップ３０ｄと封止キャップ３０ｄとの接合面に形成された緩和層３５ｂが衝撃を吸収するため、半導体装置９０ｂの物理的損傷を抑制することが可能となる。なお、緩和剤３５ｂの部材としては、ヤング率が半導体チップ３０ｄ又は封止キャップ６０ｄのいずれか一方よりも低いことが好ましく、半導体装置の製造上の観点から、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂が適している。さらに、緩和剤３５ｂとしては、シリコーン系の樹脂を用いることがさらに好ましく、シリコーンゴムを用いることが好ましい。理由は、第１の実施形態と同様である。
【００９５】
なお、接着剤７０ｂについては、半導体チップ２０ｄ及び封止キャップ６０ｄのヤング率よりも十分に低い部材を用いることが好ましく、シリコーン系の樹脂を用いることがより好ましい。また、シリコーンゴムを用いることが好ましい。理由は、第１の実施形態における、接着剤７０ａを用いる理由と同様である。
（効果）
以上で説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、
第１に、第１の実施形態と比較した場合に、段差部３０ｄが形成されていることにより、半導体装置９０より半導体チップ３０ｄと封止キャップ６０ｄとの接合強度が増加し、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【００９６】
第２に、溝３０ｃの底面に凹凸パターン１００ｂを形成することによって、半導体ウエハ２０ｃと封止ウエハ６０ｃとの接合強度が向上するため、信頼性の高い半導体装置９０ｂを実現することが可能となる。
【００９７】
第３に、凸部５０ｃと段差部３０ｄの底面との間に、半導体装置９０と同様に緩和層３５ｂが形成されていることによって、半導体装置９０ｂの物理的損傷を抑制することが可能となる。
【００９８】
第４に、接着剤７０ｂを硬化させた時点で接着剤７０ｂが溝３０ｃ以外の領域に流出することのないように、接着剤７０ｂを充填することによって、スイッチ素子構造体１０ｂの動作特性の信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の半導体装置にかかる平面図及び断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法にかかる平面図及び断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の半導体装置にかかる平面図及び断面図である。
【図２０】本発明の課題に関する断面図である。１０ａ、１０ｂ  スイッチ素子構造体２０ａ、２０ｃ  半導体ウエハ２０ｂ、２０ｄ  半導体チップ３０ａ、３０ｃ  溝３０ｂ、３０ｄ  段差部４０ａ、４０ｂ  凹部６０ａ、６０ｃ  封止ウエハ６０ｂ、６０ｄ  封止キャップ７０ａ、７０ｂ  接着剤３５、３５ｂ  緩和層
【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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