(57)【要約】【課題】  駆動基板を所望の接合部位に確実に接合することで、意図しない非接合部（隙間）の発生を防止し、駆動基板の実装による変形を抑制し、ギャップの変動を抑制でき、ギャップを所望な値となるように均一に保持することで所望の駆動特性を発揮することができる半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体装置１は、駆動基板２０と、電極基板３０と、複数の接合凸部４０とを具備している。駆動基板２０は、駆動領域２１と、駆動領域２１を保持するフレーム２２と、フレーム２２に成膜された駆動基板側接合膜２３とを有している。電極基板３０は、電極パッド３１を駆動領域２１に対向するように有している。接合凸部４０は、凸部側接合膜４０ａと、凸部側接合膜４０ａよりも柔軟であり、凸部側接合膜４０ａの下に形成されている下地部材４０ｂとを有している。半導体装置１は、接合凸部４０によって駆動基板２０と電極基板３０とを固相接合する。【選択図】      図２
2010110809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動領域と、前記駆動領域を保持するフレームと、前記フレームに成膜された駆動基板側接合膜とを有する駆動基板と、
前記駆動領域を駆動させる駆動電圧を印加可能な電極パッドを前記駆動領域に対向するように有し、前記駆動基板が積層する電極基板と、
前記駆動基板側接合膜と前記電極基板との間に介在し、前記駆動基板側接合膜と前記電極基板とに当接し、前記駆動領域と前記電極パッドとの間の距離を所望に保持するための高さを有する複数の接合凸部と、
を具備し、
前記接合凸部は、前記接合凸部の表面の膜である凸部側接合膜と、前記凸部側接合膜よりも柔軟であり、前記凸部側接合膜の下に形成されている下地部材とを有し、
前記凸部側接合膜と前記駆動基板側接合膜とに付着した接合阻害物を洗浄して除去した後に、前記接合凸部によって前記駆動基板と前記電極基板とを固相接合することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記固層接合は、表面活性化接合であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接合凸部は、前記下地部材の下に形成されているバンプをさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バンプは、前記フレームと前記電極基板との少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記フレームに形成されている前記バンプは、前記フレームの一部を除去する加工によって作製される前記フレームにおける凸部であり、
前記電極基板に形成されている前記バンプは、前記電極基板の一部を除去する加工によって作製される前記電極基板における凸部であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記フレームの一部を除去する加工と前記電極基板の一部を除去する加工とは、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記駆動基板と前記電極基板とは、Ｓｉ基板またはホウケイ酸ガラスであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であり、
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記駆動基板と前記電極基板との間に介在し、前記接合凸部と共に前記駆動領域と前記電極パッドとの間の距離を所望に保持するための厚みを有するスペーサ部材をさらに具備し、
前記バンプは、前記スペーサ部材と前記フレームと前記電極基板との少なくとも１つに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記スペーサ部材に形成されている前記バンプは、前記スペーサ部材の一部を除去する加工によって作製される前記スペーサ部材における凸部であり、
前記フレームに形成されている前記バンプは、前記フレームの一部を除去する加工によって作製される前記フレームにおける凸部であり、
前記電極基板に形成されている前記バンプは、前記電極基板の一部を除去する加工によって作製される前記電極基板における凸部であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記スペーサ部材の一部を除去する加工と前記フレームの一部を除去する加工と前記電極基板の一部を除去する加工とは、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記駆動基板と前記電極基板と前記スペーサ部材とは、Ｓｉ基板またはホウケイ酸ガラスであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であり、
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記駆動基板と前記電極基板との間に介在し、前記接合凸部と共に前記駆動領域と前記電極パッドとの間の距離を所望に保持するための厚みを有するスペーサ部材をさらに具備し、
前記下地部材は、前記スペーサ部材と前記フレームと前記電極基板との少なくとも１つに配設されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記スペーサ部材は、前記距離を所望に保持するために前記スペーサ部材の一部を除去されて作製されることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記スペーサ部材の一部を除去する加工は、研磨であることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記スペーサ部材に配設される前記下地部材は、前記スペーサ部材に成膜された膜の一部を除去する加工によって作製され、
前記フレームに配設される前記下地部材は、前記フレームに成膜された膜の一部を除去する加工によって作製され、
前記電極基板に配設される前記下地部材は、前記電極基板に成膜された膜の一部を除去する加工によって作製されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記スペーサ部材に成膜された膜の一部を除去する加工と前記フレームに成膜された膜の一部を除去する加工と前記電極基板に成膜された膜の一部を除去する加工とは、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかであることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記駆動基板と前記電極基板と前記スペーサ部材とは、Ｓｉ基板またはホウケイ酸ガラスであることを特徴とする請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であり、
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記駆動基板側接合膜と前記凸部側接合膜とは、金であることを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記下地部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項２３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的な機能を有する駆動可能な駆動領域が設けられた駆動基板と、電極基板とを、表面活性化接合を用いて接合する際に、駆動基板と電極基板との間隔を所望に保持する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信装置や顕微鏡などの光学製品に搭載されるチップもしくは基板に、例えばレンズやミラー等の光学的機能を付加することにより、使用する部品点数の削減や製品の小型化、もしくは高機能化を目論んだ開発が盛んに行われている。これらＭｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳ）デバイスが電子機器に実装（接合）される際に用いられる接合技術には、例えば表面活性化接合（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ、以下ＳＡＢ）がある。
【０００３】
ＳＡＢは、例えば接合物の接合面に付着した表面酸化物や有機物といった接合阻害物をプラズマ洗浄によって除去し、接合面を活性化させた後に接合面同士を密着させることで、分子間力結合による固相接合によって被着体を接合する。
【０００４】
例えば特許文献１には、ＳＡＢを用いてチップと基板とを接合する接合方法および装置が開示されている。
【０００５】
図１２と図１３とに示すように接合装置１００には、ＳＡＢによって接合される被接合物１０４（例えばチップ）と被接合物１０５（例えば基板）と、被接合物１０４を保持するボンディングツール１１６と、被接合物１０５を保持するステージ１１７と、ボンディングツール１１６の下部において被接合物１０４を直接保持する部分に介装されている弾性体１２２と、ステージ１１７の上部において被接合物１０５を直接保持する部分に介装されている弾性体１２３とが配設されている。被接合物１０４は金属接合部１０２を有し、被接合物１０５は金属接合部１０３を有している。金属接合部１０２と金属接合部１０３とは、金の薄膜である。
【０００６】
図１２に示すように、被接合物１０４と被接合物１０５とが接合する前において、金属接合部１０２の高さと金属接合部１０３の高さとは、不均一である。しかしながら被接合物１０４，１０５がそれぞれ弾性体１２２，１２３を介してボンディングツール１１６とステージ１１７とによって加圧された際、図１３に示すように、被接合物１０４，１０５は変形し、各金属接合部１０２はそれぞれ対向する金属接合部１０３と接触することが可能となる。これにより金属接合部１０２と金属接合部１０３とは、密着可能となり、分子間力結合が成される。よって高さが不均一な金属接合部１０２，１０３を有する被接合物１０４，１０５でもＳＡＢが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−８０１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら被接合物１０４に例えばミラーのような光学的機能を有するミラーといった駆動領域（光学部材）が配設されている場合、図１３に示すように被接合物１０４，１０５が接合後に変形してしまと、光学部材も歪んでしまう。これにより光学部材の光学的機能が所望に機能しないこととなってしまう。
【０００８】
例えば半導体装置には、駆動領域（ミラー）を有する駆動基板と、駆動領域に対向する位置に配設される電極パッドを有する電極基板とが配設されている。駆動基板と電極基板とは対向している。半導体装置は、電極パッドに電圧を印加することにより、この電圧によって駆動領域を駆動（変形または偏向）させる機能を有している。
【０００９】
駆動領域の駆動力は、駆動領域と電極パッドとの距離（以下、ギャップ）に影響を受けてしまう。そのため、駆動領域の駆動力を所望に制御し維持するためには、ギャップを高精度に保持し、維持する必要がある。
【００１０】
所望の高さや厚みを精密に加工されたスペーサ部材によって、駆動基板と電極基板とを接合する半導体装置の実装構造において、ギャップを高精度に保持するためには、駆動基板と電極基板との間にスペーサ部材を介在させる。このとき例えば駆動基板を、スペーサ部材に確実に接合することが必要になる。このとき駆動基板とスペーサ部材とが接合できないと、駆動基板とスペーサ部材との間に意図しない非接合部（隙間）が発生してしまう。例えば駆動領域が駆動した際に、駆動基板には駆動領域が駆動することで生じる外力が加わる。これにより駆動基板が変形してしまい、ギャップが変動し、ギャップが不均一となり、ギャップが保持されなくなってしまう。よって駆動領域の駆動力が所望の値を維持できなくなってしまう。
【００１１】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、駆動基板を所望の接合部位に確実に接合することで、意図しない非接合部（隙間）の発生を防止し、駆動基板の実装による変形を抑制し、ギャップの変動を抑制でき、ギャップを所望な値となるように均一に保持することで所望の駆動特性を発揮することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は目的を達成するために、駆動領域と、前記駆動領域を保持するフレームと、前記フレームに成膜された駆動基板側接合膜とを有する駆動基板と、前記駆動領域を駆動させる駆動電圧を印加可能な電極パッドを前記駆動領域に対向するように有し、前記駆動基板が積層する電極基板と、前記駆動基板側接合膜と前記電極基板との間に介在し、前記駆動基板側接合膜と前記電極基板とに当接し、前記駆動領域と前記電極パッドとの間の距離を所望に保持するための高さを有する複数の接合凸部と、を具備し、前記接合凸部は、前記接合凸部の表面の膜である凸部側接合膜と、前記凸部側接合膜よりも柔軟であり、前記凸部側接合膜の下に形成されている下地部材とを有し、前記凸部側接合膜と前記駆動基板側接合膜とに付着した接合阻害物を洗浄して除去した後に、前記接合凸部によって前記駆動基板と前記電極基板とを固相接合することを特徴とする半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動基板を所望の接合部位に確実に接合することで、意図しない非接合部（隙間）の発生を防止し、駆動基板の実装による変形を抑制し、ギャップの変動を抑制でき、ギャップを所望な値となるように均一に保持することで所望の駆動特性を発揮することができる半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１乃至図４と図５Ａ乃至図５Ｃを参照して第１の実施形態について説明する。なお図２，５Ａ，５Ｃでは接合凸部４０の図示を簡略化し、接合凸部４０の詳細については図３Ａ，５Ｂにて示している。
【００１５】
図１と図２と図４とに示すよう半導体装置１は、駆動基板２０と、駆動基板２０が積層する電極基板３０と、駆動基板２０の駆動基板側接合膜である後述する接合膜２３と電極基板３０との間に介在し、接合膜２３と電極基板３０とに当接し、駆動基板２０の後述する駆動領域２１と電極基板３０の後述する電極パッド３１との間の距離を所望に保持するための高さを有する複数の接合凸部４０とを有している。このような半導体装置１は、例えばＭｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳ）デバイスである。
【００１６】
駆動基板２０と電極基板３０とは、厚み方向に並べられ積層して、接合する。駆動基板２０と電極基板３０とは、接合後において、駆動基板２０と電極基板３０との間（より詳細には、駆動領域２１と電極パッド３１との間）に、接合凸部４０によって所望の距離（以下、ギャップ２）を形成可能に、接合する。駆動基板２０と電極基板３０とにおいて、互いに向かい合う面である駆動基板２０の裏面２０ａと電極基板３０の表面３０ａは、平面である。
【００１７】
駆動基板２０は、略平面であり、例えば矩形形状を有している。この駆動基板２０は、例えば光学的な機能を有するミラーである駆動領域２１と、駆動領域２１を保持するフレーム２２と、電極基板３０に対向する裏面２０ａに成膜された接合膜２３とを有している。
【００１８】
駆動領域２１は、後述する静電引力によって駆動する（変形する、または偏向する）。フレーム２２は、中央に例えば円錐台形状の開口部２２ａを有している。駆動領域２１は、開口部２２ａに対向するように電極基板３０側に配設される。つまり駆動領域２１は、フレーム２２によって、フレーム２２の中央に保持されており、駆動基板２０の中央に保持されていることとなる。
【００１９】
接合膜２３は、例えば金である。なお裏面２０ａと駆動基板２０の表面２０ｂとは、フレーム２２の裏面と表面とでもある。つまり接合膜２３は、フレーム２２の裏面に成膜された膜である。
【００２０】
電極基板３０は、略平面であり、例えば矩形形状を有している。電極基板３０は、駆動領域２１を駆動させる駆動電圧を印加可能な電極パッド３１を駆動領域２１に対向するように有している。
【００２１】
電極パッド３１は、駆動電圧を印加されることによって、静電引力を発生し、この静電引力によって駆動領域２１を駆動させる（所望の形状に変形させる、または所望の角度に偏向させる）。電極パッド３１は、駆動領域２１に対向しているため、電極基板３０の中央に配設されていることとなる。
【００２２】
接合凸部４０は、それぞれ高さが同一であり、本実施形態では電極基板３０に且つ電極パッド３１の外周縁と電極基板３０の外周縁との間に配設されている。つまり接合凸部４０は、電極パッド３１に重ならないように、電極基板３０の所望の位置に配設されている。
【００２３】
接合凸部４０は、駆動基板２０と電極基板３０との間に介在するスペーサ部材である。駆動基板２０と電極基板３０とが実装した後、この接合凸部４０は、ギャップ２を所望に保持するための高さを有している。接合凸部４０の高さは、所望のギャップ２と同一である。
【００２４】
図３Ａに示すように接合凸部４０は、接合凸部４０の表面の膜である接合膜４０ａと、接合膜４０ａの下に形成されている下地部材４０ｂと、下地部材４０ｂの下に形成されているバンプ４０ｃとを有している。
【００２５】
接合膜４０ａは、接合膜２３と当接する接合面４０ｄを有している。この接合面４０ｄは、駆動基板２０が接合凸部４０と接合する面であり、接合膜４０ａの頂点を含む面である。全ての接合膜４０ａの接合面４０ｄを合計した面積は、フレーム２２の投影面積よりも小さい面積である。接合膜４０ａは、接合面４０ｄにおいて、接合膜２３と均等に当接し、接合膜２３と固相接合する。この固相接合は、例えば表面活性化接合（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ、以下ＳＡＢ）である。
【００２６】
接合膜４０ａと接合膜２３との下層には、密着層としてのＣｒ膜やＴｉ膜が成膜されていてもよい。接合膜４０ａは、例えば金である。
【００２７】
下地部材４０ｂは、接合膜４０ａの材料よりも柔軟な材料で形成されている。なお柔軟な、とは、下地部材４０ｂのヤング率が接合膜４０ａのヤング率よりも小さいことを示す。接合膜４０ａが例えば金である場合、下地部材４０ｂには、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金が好適である。この場合、例えば金である接合膜４０ａのヤング率は例えば略７８Ｍｐａであり、例えばアルミニウムである下地部材４０ｂのヤング率は例えば略７０Ｍｐａである。これにより、下地部材４０ｂは、接合膜４０ａよりも柔軟な構造となる。
【００２８】
また下地部材４０ｂは、接合膜４０ａよりも厚みを有しており、またバンプ４０ｃに成膜されている厚膜である。本実施形態において、接合膜４０ａは厚みが例えば０．２μｍとなるように、また下地部材４０ｂは厚みが例えば２μｍとなるように、接合膜４０ａと下地部材４０ｂとはスパッタリングによって成膜されている。
【００２９】
バンプ４０ｃは、電極基板３０に形成されている。より詳細には、バンプ４０ｃは、電極基板３０の一部を除去する加工によって作製される電極基板３０における凸部である。つまり本実施形態においてバンプ４０ｃは、電極基板３０と一体であり、電極基板３０と同一の部材によって形成されている。電極基板３０の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００３０】
なお接合凸部４０は、電極基板３０に配設されているが、これに限定する必要はない。接合凸部４０は、図５Ａと図５Ｂとに示すように例えばフレーム２２（詳細には裏面２０ａ）に配設されていてもよい。この場合、バンプ４０ｃは、フレーム２２（詳細には裏面２０ａ）に形成されている。より詳細には、バンプ４０ｃは、フレーム２２の一部を除去する加工によって作製されるフレーム２２における凸部である。つまりバンプ４０ｃは、フレーム２２と一体であり、フレーム２２と同一の部材によって形成されている。フレーム２２の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００３１】
また接合凸部４０は、図２と図５Ａと図５Ｃとに示すようにフレーム２２と電極基板３０との少なくとも一方に配設されていてもよい。この場合、バンプ４０ｃは、例えばフレーム２２と電極基板３０と（詳細には裏面２０ａと表面３０ａと）の少なくとも一方に形成されている。この場合、上記同様にバンプ４０ｃは、電極基板３０の一部とフレーム２２の一部を除去する加工によって作製される電極基板３０における凸部とフレーム２２における凸部とである。またバンプ４０ｃは、電極基板３０とフレーム２２とそれぞれ一体であり、電極基板３０とフレーム２２と同一の部材によって形成されている。電極基板３０の一部とフレーム２２の一部とを除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００３２】
また本実施形態において、駆動基板２０（詳細にはフレーム２２）と電極基板３０とは、例えばＳｉ基板またはホウケイ酸ガラスである。バンプ４０ｃは、上述したように電極基板３０の一部を除去する加工によって作製される電極基板３０における凸部であり、電極基板３０と一体であり、電極基板３０と同一の部材によって形成されている。またバンプ４０ｃは、上述したようにフレーム２２の一部を除去する加工によって作製されるフレーム２２における凸部であり、フレーム２２と一体であり、フレーム２２と同一の部材によって形成されている。よってバンプ４０ｃは、駆動基板２０と電極基板３０と同様に、例えばＳｉ基板またはホウケイ酸ガラスである。
【００３３】
次に本実施形態の作用について説明する。  
（Ｓｔｅｐ１）  
電極基板３０は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかによって電極基板３０の一部を除去される。これにより凸部が電極基板３０に形成される。この凸部がバンプ４０ｃである。つまりバンプ４０ｃが、電極基板３０に形成される。バンプ４０ｃには下地部材４０ｂが形成され、下地部材４０ｂには接合膜４０ａが成膜される。  
このとき、表面３０ａとバンプ４０ｃの頂面４０ｅと接合面４０ｄとは、略平行となる。
【００３４】
（Ｓｔｅｐ２）  
接合膜２３と接合膜４０ａとは、例えばＡｒプラズマによって洗浄される。これにより接合膜２３と接合膜４０ａとに付着している図示しない接合阻害物がプラズマによって除去される。接合阻害物とは、例えば表面酸化物や有機物である。
【００３５】
（Ｓｔｅｐ３）  
駆動基板２０と電極基板３０とは、図示しない実装装置によって所望な位置に位置決めされ、図示しない接合ヘッドによって加熱される。これにより駆動基板２０を通じて接合膜２３は加熱され、電極基板３０を通じて接合凸部４０も加熱される。なお接合凸部４０が加熱されることで、接合膜４０ａと下地部材４０ｂとバンプ４０ｃも加熱される。このとき接合膜２３と接合膜４０ａ（接合面４０ｄ）とにおいて、互いの接合面は固相拡散接合される。
【００３６】
（Ｓｔｅｐ４）  
次に接合膜４０ａと駆動基板２０とは、図示しない接合ヘッドによって押圧される。このとき上記したように加熱されている下地部材４０ｂは、図３Ｂに示すように接合荷重によって押圧されて変形する。下地部材４０ｂは接合膜４０ａよりも柔軟で且つ厚いため、例えば金の薄膜である金属接合部１０２，１０３のみを有する接合装置１００の構造よりも、接合凸部４０は変形しやすい。これにより駆動基板２０の実装による変形が抑制され、ギャップ２の変動が抑制され、ギャップ２は所望な値となるように均一に保持される。  
また接合膜２３と接合膜４０ａ（接合面４０ｄ）とにおいて、互いの接合面同士は上述した押圧によって密着する。そして接合膜２３と接合膜４０ａとは、分子間力接合によって固相接合する。つまり駆動基板２０と、接合凸部４０が配設されている電極基板３０とは、ＳＡＢによって積層して接合する。  
よって、半導体装置１は、接合装置１００の構造と比較して、駆動基板２０の歪み（凸凹）に追随して密着した接合を得ることとなる。このとき下地部材４０ｂが主に変形するため、接合装置１００の構造とは異なり駆動基板２０を変形させることなく、接合の確実性が向上する。  
また接合膜２３と接合膜４０ａとは、金である。よって接合膜２３と接合膜４０ａとの接合面には、酸化膜がつきにくく、酸化しにくく、接合性が向上することとなり、より強固に接合する。
【００３７】
（Ｓｔｅｐ５）  
また接合凸部４０の高さは、ギャップ２と同一である。よって駆動基板２０と電極基板３０との接合後において、駆動基板２０と電極基板３０とは、駆動基板２０と電極基板３０との間に、ギャップ２を形成した状態で接合する。このときギャップ２は、均一となり、接合凸部４０によって所望の値を維持し保持することとなる。したがって、駆動領域２１の駆動力は、所望の値を維持する。  
また接合膜２３と接合膜４０ａとは、金であり、酸化膜がつきにくく、互いに強固に接合するために、ギャップ２が所望量を保持される。  
またこのとき駆動領域２１と電極パッド３１とは、半導体装置１の厚み方向において、同一直線状に位置することとなる。
【００３８】
このように本実施形態では、接合膜２３と接合膜４０ａとに付着している図示しない接合阻害物をプラズマによって洗浄して除去する。その後、駆動基板２０と、接合凸部４０が配設されている電極基板３０とを、接合凸部４０を介してＳＡＢによって接合する。
【００３９】
このとき接合凸部４０はギャップ２を所望に保持するための高さを有し、下地部材４０ｂは接合膜４０ａよりも柔軟で且つ厚いため変形しやすい。そのため本実施形態では、駆動基板２０と電極基板３０とが接合する際に、下地部材４０ｂを変形させることで、駆動基板２０の実装による変形を抑制し、ギャップ２の変動を抑制でき、ギャップ２を所望な値となるように均一に保持した状態で、接合の確実性を向上することができる。これにより本実施形態では、所望の駆動特性を発揮することができる半導体装置１を提供することができる。
【００４０】
また接合膜２３と接合膜４０ａとは、金である。よって接合膜２３と接合膜４０ａとは、押圧によってより強固に接合する。また金である接合膜２３と接合膜４０ａとは、酸化膜がつきにくい状態で接合するため、ギャップ２を保持することができる。
【００４１】
また本実施形態では、下地部材４０ｂを接合膜４０ａよりも柔軟な構造とし、接合膜４０ａの厚みを例えば０．２μｍとし、また下地部材４０ｂの厚みを例えば２μｍとしている。これにより本実施形態では、駆動基板２０と電極基板３０との接合率を、例えば下地部材４０ｂを用いない場合に比べ、略１．６倍〜略２．２倍に向上させることができる。
【００４２】
また本実施形態では、駆動基板２０と電極基板３０とにおける所望の部位がＳＡＢを用いて接合凸部４０によって確実に接合するため、接合膜２３と接合凸部４０との間に意図しない非接合部である隙間の発生を防止することができる。
【００４３】
また本実施形態では、駆動基板２０の欠けなどのゴミの様に接合を阻害する図示しない異物が接合凸部４０と接合凸部４０との間に落ち込むことで、異物が接合膜２３と接合膜４０ａとの間に挟まり、異物が接合膜２３と接合膜４０ａとの接合を妨げてしまうことを低減することができる。これにより本実施形態では、駆動基板２０と電極基板３０との接合不良を防止することができる。
【００４４】
なお本実施形態では、接合膜２３と接合膜４０ａとの接合方法は、固相接合であればよく、例えばＡｕ−Ａｕ熱圧着接合であってもよい。また接合膜２３と接合膜４０ａとの接合方法は、ＳＡＢに限定する必要はない。
【００４５】
また本実施形態では、接合膜４０ａが、フレーム２２の投影面積よりも小さい面積で接合膜２３と当接する接合面４０ｄを有していることで、駆動基板２０と電極基板３０とを所望の部位にて確実に接合することができる。
【００４６】
また本実施形態では、バンプ４０ｃを電極基板３０と一体とし、電極基板３０の一部を除去する加工によって全てのバンプ４０ｃを作製することで、バンプ４０ｃを電極基板３０に形成する加工の手間を省くことができる。またこれにより本実施形態では、接合凸部４０の高さにばらつきが生じることを防止することができる。また本実施形態では、電極基板３０の一部を除去する加工によって全てのバンプ４０ｃを作製するために、電極基板３０とバンプ４０ｃの頂面４０ｅと接合面４０ｄとを略平行にすることができる。これにより電極基板３０と駆動基板２０との間であればどこでもギャップ２を所望に保持することができる。
【００４７】
次に図６と図７と図８Ａ乃至図８Ｈとを参照して第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態と同一部位については同符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図６では接合凸部４０の図示を簡略化し、接合凸部４０の詳細については図７にて示している。
【００４８】
図６に示すように半導体装置１は、駆動基板２０と電極基板３０との間に介在し、接合凸部４０と共に駆動領域２１と電極パッド３１との間の距離（ギャップ２）を所望に保持するための厚みを有するスペーサ部材５０とをさらに有している。駆動基板２０とスペーサ部材５０と電極基板３０とは、厚み方向に並べられ積層して、接合する。スペーサ部材５０は、電極基板３０に積層して配設されている。なおスペーサ部材５０は、駆動基板２０に積層して配設されていてもよい。
【００４９】
本実施形態では、ギャップ２は、接合凸部４０の高さとスペーサ部材５０の厚みとの和である。つまりスペーサ部材５０は、接合凸部４０と共にギャップ２を所望の値に保持可能である。
【００５０】
スペーサ部材５０は、略平面であり、例えば矩形形状を有している。スペーサ部材５０は、駆動基板２０と同じ面積を有している。スペーサ部材５０は、例えばＳｉ基板またはホウケイ酸ガラスである。スペーサ部材５０は、スペーサ本体５１と、駆動領域２１と電極パッド３１とに対向するようにスペーサ本体５１に配設されるスペーサ開口部５２とを有している。
【００５１】
スペーサ開口部５２の形状は、電極パッド３１の形状と同一である。またスペーサ開口部５２は、実装後に駆動（変形または偏向）する駆動領域２１の形状を妨げない形状を有しており、スペーサ本体５１の厚み方向においてスペーサ本体５１を貫通している。
【００５２】
また駆動基板２０とスペーサ部材５０と電極基板３０とが積層する際、駆動領域２１とスペーサ開口部５２と電極パッド３１とは、半導体装置１の厚み方向において、同一直線状に位置することとなる。
【００５３】
接合凸部４０は、図６と図７とに示すように本実施形態ではスペーサ本体５１の駆動基板２０側の表面５１ａの所望の位置に駆動領域２１と電極パッド３１とに対向しないように配設されている。本実施形態の接合凸部４０は、駆動基板２０と、接合凸部４０が配設されているスペーサ部材５０とをＳＡＢによって接合させるために用いられる。
【００５４】
本実施形態のバンプ４０ｃは、スペーサ本体５１に形成されている。より詳細には、スペーサ本体５１に形成されているバンプ４０ｃは、スペーサ部材５０の一部（より詳細には表面５１ａの一部）を除去する加工によって作製されるスペーサ部材５０における凸部である。つまり本実施形態においてバンプ４０ｃは、スペーサ部材５０（より詳細にはスペーサ本体５１）と一体であり、スペーサ部材５０と同一の部材によって形成されている。スペーサ部材５０の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００５５】
バンプ４０ｃは、上述したようにスペーサ部材５０の一部を除去する加工によって作製されるスペーサ部材５０における凸部であり、スペーサ部材５０と一体であり、スペーサ部材５０と同一の部材によって形成されている。よってバンプ４０ｃは、スペーサ部材５０と同様に、例えばＳｉ基板またはホウケイ酸ガラスである。
【００５６】
なお接合凸部４０は、スペーサ部材５０に配設されているが、これに限定する必要はない。接合凸部４０は、図８Ａ乃至図８Ｈに示すようにスペーサ部材５０とフレーム２２と電極基板３０との少なくとも１つに配設されていればよい。そのため、バンプ４０ｃも、スペーサ部材５０とフレーム２２と電極基板３０との少なくとも１つに形成されていればよい。なお図８Ａ乃至図８Ｈでは接合凸部４０の図示を簡略化し、接合凸部４０の詳細については図３Ａと図５Ｂと図７とに示している。
【００５７】
図７と図８Ａと図８Ｂと図８Ｅと図８Ｆと図８Ｈとに示すように接合凸部４０がスペーサ部材５０に配設されている場合、バンプ４０ｃは、上述したように表面５１ａとスペーサ本体５１の電極基板３０側の裏面５１ｂとの少なくとも一方に形成されている。
【００５８】
また図８Ｃと図８Ｅと図８Ｇと図８Ｈとに示すように接合凸部４０がフレーム２２に配設されている場合、フレーム２２（詳細には裏面２０ａ）に形成されているバンプ４０ｃは、フレーム２２の一部を除去する加工によって作製されるフレーム２２における凸部である。つまりバンプ４０ｃは、フレーム２２と一体であり、フレーム２２と同一の部材によって形成されている。フレーム２２の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。  
また図８Ｄと図８Ｆと図８Ｇと図８Ｈとに示すように接合凸部４０が電極基板３０に配設されている場合、電極基板３０（詳細には表面３０ａ）に形成されているバンプ４０ｃは、電極基板３０の一部を除去する加工によって作製される電極基板３０における凸部である。つまりバンプ４０ｃは、電極基板３０と一体であり、電極基板３０と同一の部材によって形成されている。電極基板３０の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００５９】
また接合凸部４０は、駆動基板２０とスペーサ部材５０とをＳＡＢによって接合させるために用いられるが、これに限定する必要はなく、スペーサ部材５０と電極基板３０とをＳＡＢによって接合させるために用いられていてもよい。そのため接合凸部４０は、図８Ｂと図８Ｄと図８Ｆ乃至図８Ｈとに示すようにスペーサ部材５０と電極基板３０と（詳細には裏面５１ｂと表面３０ａと）の少なくとも一方に配設されていればよい。この場合、バンプ４０ｃもスペーサ部材５０と電極基板３０と（詳細には裏面５１ｂと表面３０ａと）の少なくとも一方に形成されていればよい。
【００６０】
次に本実施形態の作用について説明する。  
（Ｓｔｅｐ１１）  
スペーサ部材５０（スペーサ本体５１）は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかによってスペーサ部材５０の一部を除去される。これにより凸部がスペーサ部材５０に形成される。この凸部がバンプ４０ｃである。つまりバンプ４０ｃが、スペーサ部材５０に形成される。バンプ４０ｃには下地部材４０ｂが形成され、下地部材４０ｂには接合膜４０ａが成膜される。  
このとき、表面５１ａと頂面４０ｅと接合面４０ｄとは、略平行となる。
【００６１】
（Ｓｔｅｐ１２）  
スペーサ部材５０は、図示しない実装装置によって電極基板３０上の所望な位置に位置決めされ、電極基板３０に積層し、電極基板３０と接合する。このとき電極パッド３１とスペーサ開口部５２とは、半導体装置１の厚み方向において同一直線状に位置する。  
接合膜２３と接合膜４０ａとは、例えばＡｒプラズマによって洗浄される。これにより接合膜２３と接合膜４０ａとに付着している図示しない接合阻害物がプラズマによって除去される。
【００６２】
（Ｓｔｅｐ１３）  
電極基板３０と接合しているスペーサ部材５０と、駆動基板２０とは、図示しない実装装置によって所望な位置に位置決めされ、図示しない接合ヘッドによって加熱される。これにより駆動基板２０を通じて接合膜２３は加熱され、電極基板３０とスペーサ部材５０とを通じて接合凸部４０も加熱される。なお接合凸部４０が加熱されることで、接合膜４０ａと下地部材４０ｂとバンプ４０ｃも加熱される。このとき接合膜２３と接合膜４０ａ（接合面４０ｄ）とにおいて、互いの接合面は固相拡散接合される。
【００６３】
（Ｓｔｅｐ１４）  
上述したＳｔｅｐ４の動作と略同様であるため詳細な説明は省略する。
【００６４】
（Ｓｔｅｐ１５）  
また接合凸部４０の高さとスペーサ部材５０の厚みとは、ギャップ２と同一である。よって駆動基板２０とスペーサ部材５０との接合後において、駆動基板２０と電極基板３０とは、駆動基板２０と電極基板３０との間に、ギャップ２を形成した状態で接合する。このときギャップ２は、均一となり、接合凸部４０とスペーサ部材５０とによって所望の値を維持し保持することとなる。したがって、駆動領域２１の駆動力は、所望の値を維持する。  
また接合膜２３と接合膜４０ａとは、金であり、酸化膜がつきにくく、互いに強固に接合するために、ギャップ２が所望量を保持される。  
またこのとき駆動領域２１と電極パッド３１とは、半導体装置１の厚み方向において、同一直線状に位置することとなる。
【００６５】
このように本実施形態では、ギャップ２は、スペーサ部材５０の厚みと接合凸部４０の高さによって決定される。よって本実施形態では、第１の実施形態と比べて、より広いギャップ２を有する半導体装置１を提供することができる。さらに本実施形態では、駆動領域２１の駆動量（変形量または偏向量）の大きな半導体装置１を提供することができる。
【００６６】
また本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様の効果も得ることができる。
【００６７】
次に図９と図１０Ａと図１０Ｂと図１１Ａと図１１Ｂとを参照して第３の実施形態について説明する。前述した第１，２の実施形態と同一部位については同符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図９では接合凸部４０の図示を簡略化し、接合凸部４０の詳細については図１０Ａにて示している。  
図９と図１０Ａと図１０Ｂとに示すように本実施形態の接合凸部４０は、接合凸部４０の表面の膜である接合膜４０ａと、接合膜４０ａの下に成膜されている下地部材４０ｂとを有している。
【００６８】
接合凸部４０は、第２の実施形態と同様に駆動領域２１と電極パッド３１とに対向しないようにスペーサ部材５０（スペーサ本体５１）の所望の位置に配設されている。また下地部材４０ｂは、スペーサ部材５０（表面５１ａ）に配設されている。
【００６９】
この下地部材４０ｂは、スペーサ部材５０（表面５１ａ）に成膜された薄い金属膜であり、スペーサ部材５０とは別体である。この下地部材４０ｂは、スペーサ本体５１上にスパッタやメッキ工法によって成膜された薄い金属膜の一部を除去する加工によって作製される。この薄い金属膜の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。
【００７０】
スペーサ部材５０は、ギャップ２を所望に保持するためにスペーサ部材５０の一部を除去する加工によって作製される。この加工は、研磨加工である。このとき表面５１ａと裏面５１ｂとが表面３０ａと電極パッド３１の表面３１ａと平行となるように、スペーサ部材５０は平板状に作製される。なお表面５１ａと裏面５１ｂとが裏面２０ａと平行になってもよい。この場合、スペーサ部材５０は、駆動基板２０側に配設される。
【００７１】
本実施形態のギャップ２は、第２の実施形態と同様である。
【００７２】
なお、接合凸部４０は、スペーサ部材５０に配設されているが、これに限定する必要はない。接合凸部４０は、第２の実施形態における図８Ａ乃至図８Ｈに示すようにスペーサ部材５０とフレーム２２と電極基板３０との少なくとも１つに配設されていればよい。このとき下地部材４０ｂは、スペーサ部材５０とフレーム２２と電極基板３０との少なくとも１つに配設されていればよい。なお接合凸部４０がスペーサ部材５０とフレーム２２と電極基板３０との少なくとも１つに配設されている状態を簡略化している図は、第２の実施形態における図８Ａ乃至図８Ｈと同様である。また接合凸部４０がスペーサ部材５０に配設されている状態を詳細に示す図は図１０Ａであり、接合凸部４０がフレーム２２に配設されている状態を詳細に示す図は図１１Ａであり、接合凸部４０が電極基板３０に配設されている状態を詳細に示す図は図１１Ｂである。
【００７３】
図８Ａと図８Ｂと図８Ｅと図８Ｆと図８Ｈと図１０Ａに示すように接合凸部４０がスペーサ部材５０に配設されている場合、バンプ４０ｃは、上述したように表面５１ａとスペーサ本体５１の電極基板３０側の裏面５１ｂとの少なくとも一方に配設されている。
【００７４】
図８Ｃと図８Ｅと図８Ｇと図８Ｈと図１１Ａとに示すようにフレーム２２（裏面２０ａ）に配設されている下地部材４０ｂは、フレーム２２上にスパッタやメッキ工法によって成膜された膜の一部を除去する加工によって作製される。この膜の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。下地部材４０ｂとフレーム２２とは、別体である。  
また図８Ｄと図８Ｆと図８Ｇと図８Ｈと図１１Ｂとに示すように電極基板３０（表面３０ａ）に配設されている下地部材４０ｂは、電極基板３０上にスパッタやメッキ工法によって成膜された膜の一部を除去する加工によって作製される。この膜の一部を除去する加工は、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかである。下地部材４０ｂと電極基板３０とは、別体である。
【００７５】
次に本実施形態の作用について説明する。  
（Ｓｔｅｐ２１）  
スペーサ部材５０（スペーサ本体５１）は、研磨加工される。このとき表面５１ａと裏面５１ｂとが表面３０ａと表面３１ａと平行となるように、スペーサ部材５０は平板状に作製される。  
次に表面５１ａには、金属膜である下地部材４０ｂがスパッタやメッキ工法によって成膜される。このとき、下地部材４０ｂは、下地部材４０ｂの一部をブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかによって除去する加工によって作製される。
【００７６】
この後の動作は、上述した第２の実施形態のＳｔｅｐ１２からＳｔｅｐ１５までの動作方法と略同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、下地部材４０ｂは、薄い金属膜である。よって本実施形態では、ブラストとエッチングとレーザ加工とのいずれかによって下地部材４０ｂを除去する際に、加工を短時間にすることができる。これにより本実施形態では、安価な半導体装置１を提供することができる。
【００７８】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では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せにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線における半導体装置の分解図であり、半導体装置の接合構造の接合前の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示す接合凸部近傍の接合前の拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示す接合凸部近傍の接合後の拡大断面図である。
【図４】図４は、半導体装置の接合構造の接合後の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、フレームに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す接合凸部近傍の拡大断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、フレームと電極基板とに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の分解図である。
【図７】図７は、図２に示す接合凸部近傍の接合前の拡大断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、スペーサ部材の裏面に配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、スペーサ部材の表面と裏面とに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、フレームに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、電極基板に配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、スペーサ部材の表面とフレームとに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、スペーサ部材の裏面と電極基板とに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｇ】図８Ｇは、フレームと電極基板とに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図８Ｈ】図８Ｈは、フレームの表面と裏面と、フレームと、電極基板とに配設されている接合凸部を備える半導体装置の平面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態の半導体装置の分解図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９に示す接合凸部近傍の接合前の拡大断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図９に示す接合凸部近傍の接合後の拡大断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、フレームに配設されている接合凸部の近傍の拡大断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、電極基板に配設されている接合凸部の近傍の拡大断面図である。
【図１２】図１２は、従来の接合装置における接合部の拡大概略部分構成図である。
【図１３】図１３は、従来の接合装置における接合部の拡大概略部分構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…半導体装置、２…ギャップ、２０…駆動基板、２０ａ…裏面、２０ｂ…表面、２１…駆動領域、２２…フレーム、２２ａ…開口部、２３…接合膜（駆動基板側接合膜）、３０…電極基板、３０ａ…表面、３１…電極パッド、３１ａ…表面、４０…接合凸部、４０ａ…接合膜（凸部側接合膜）、４０ｂ…下地部材、４０ｃ…バンプ、４０ｄ…接合面、４０ｅ…頂面、５０…スペーサ部材、５１…スペーサ本体、５１ａ…表面、５１ｂ…裏面、５２…スペーサ開口部。
【図１】
2010110809.tif 000003
【図２】
2010110809.tif 000004
【図３Ａ】
2010110809.tif 000005
【図３Ｂ】
2010110809.tif 000006
【図４】
2010110809.tif 000007
【図５Ａ】
2010110809.tif 000008
【図５Ｂ】
2010110809.tif 000009
【図５Ｃ】
2010110809.tif 000010
【図６】
2010110809.tif 000011
【図７】
2010110809.tif 000012
【図８Ａ】
2010110809.tif 000013
【図８Ｂ】
2010110809.tif 000014
【図８Ｃ】
2010110809.tif 000015
【図８Ｄ】
2010110809.tif 000016
【図８Ｅ】
2010110809.tif 000017
【図８Ｆ】
2010110809.tif 000018
【図８Ｇ】
2010110809.tif 000019
【図８Ｈ】
2010110809.tif 000020
【図９】
2010110809.tif 000021
【図１０Ａ】
2010110809.tif 000022
【図１０Ｂ】
2010110809.tif 000023
【図１１Ａ】
2010110809.tif 000024
【図１１Ｂ】
2010110809.tif 000025
【図１２】
2010110809.tif 000026
【図１３】
2010110809.tif 000027