(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜の上に防湿膜を形成する工程と、
前記防湿膜の上に、感光性樹脂を露光及び現像してなる封止体を形成する工程と、
前記封止体を加熱することにより、該封止体をキュアする工程と、
前記キュアの後、第２の基板に形成された素子に前記封止体を貼付することにより、前記封止体で前記素子を封止する工程と、
前記封止の後、前記防湿膜を前記封止体側に残しながら、前記下地膜を境にして前記封止体から前記第１の基板を剥離する工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記封止体をマスクにしながら前記防湿膜をエッチングすることにより、前記封止体と同一の平面形状に前記防湿膜をパターニングする工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記封止体の横の前記第１の基板に溝を形成する工程を更に有し、
前記第１の基板を剥離する工程において、前記溝の延在方向が鉛直上向きになるように前記第１の基板を立てた状態でエッチング液中に浸すことにより、前記下地膜をウエットエッチングで除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術は、スイッチ素子や可変キャパシタ素子等のように、微細な可動部分を有する電子デバイスを作製するのに好適である。そのような電子デバイスでは、外部雰囲気から可動部分を保護するため、様々な封止技術が採用されている。
【０００３】
その封止技術の一つとして、キャビティが形成された基板に感光性樹脂層を転写し、その感光性樹脂層でキャビティを封止する技術が提案されている。この封止技術によれば、感光性樹脂層のみで封止が可能となるため、電子デバイスの低背化が可能である。
【０００４】
しかし、この封止技術では、基板に感光性樹脂層を転写した後に感光性樹脂層をキュアするため、キュア前に感光性樹脂層が撓んでキャビティ内の可動部に接触するおそれがある。
【０００５】
更に、この封止技術には、感光性樹脂層のキュア時に発生する脱ガスがキャビティ内に残留し、その脱ガスを除去するのが困難であるという問題もある。一般的な感光性樹脂から発生する脱ガスにはフッ素や塩素等のハロゲンが含まれる。そのため、このようにキャビティ内に脱ガスが残留すると、封止しきれずにキャビティ内に侵入した水分とハロゲンとが反応して酸が生成し、その酸によってキャビティ内の金属配線や金属電極が腐食してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２９２２６号公報
【特許文献２】特開平７−２１１７３８号公報
【特許文献３】特開２００２−９３８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子デバイスとその製造方法において、封止後に電子デバイス内に残留する脱ガスの量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点によれば、第１の基板の上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜の上に防湿膜を形成する工程と、前記防湿膜の上に、感光性樹脂を露光及び現像してなる封止体を形成する工程と、前記封止体を加熱することにより、該封止体をキュアする工程と、前記キュアの後、第２の基板に形成された素子に前記封止体を貼付することにより、前記封止体で前記素子を封止する工程と、前記封止の後、前記防湿膜を前記封止体側に残しながら、前記下地膜を境にして前記封止体から前記第１の基板を剥離する工程とを有する電子デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以下の開示によれば、素子に封止体を貼付する前に当該封止体をキュアすることで封止体中の溶媒成分を除去してあるので、貼付後に封止体から出る脱ガスの量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その２）である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その３）である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その４）である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その５）である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その６）である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その１）である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その２）である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その３）である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その４）である。
【図１１】図１１は、第１実施形態において、溝を形成した後の第２の基板の全体平面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態におけるウエットエッチングの様子を模式的に示す図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その１）である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その２）である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の斜視図（その１）である。
【図１６】図１６（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の斜視図（その２）である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その３）である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その４）である。
【図１９】図１９は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その１）である。
【図２０】図２０は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その２）である。
【図２１】図２１は、第２実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図であり、図７〜図１０はその平面図である。
【００１３】
この電子デバイスは、スイッチ素子を封止したものであり、MEMS技術を用いて以下のようにして製造される。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基材２、中間酸化シリコン膜３、及びシリコン膜４をこの順に積層してなるSOI(Silicon On Insulator)基板を第１の基板１として用意する。
【００１５】
そして、その第１の基板１の上にスパッタ法で金膜を約５００nmの厚さに形成し、それをパターニングして導電性ランド７と信号線６とを形成する。なお、金膜の形成前に第１の基板１上にスパッタ法でクロム膜を形成し、金膜と第１の基板１との密着性を高めてもよい。
【００１６】
図７は、本工程を終了した後の平面図であり、上記の図１（ａ）は図７のI−I線に沿う断面図に相当する。
【００１７】
次いで、図１（ｂ）に示すように、不図示のレジストパターンをマスクにするRIEにより、信号線６の横のシリコン膜４に幅が約２μmのスリット４ａを形成する。そのRIEとしては、エッチングの異方性が高いDeep-RIEを採用するのが好ましい。Deep-RIEでは、エッチング雰囲気中にSF6とC4F8とを交互に供給することで、エッチングと堆積物による側壁とが交互に進行し、スリット４ａの側壁を第１の基板１の上面に対して垂直にすることができる。
【００１８】
図８は、本工程を終了した後の平面図であり、上記の図１（ｂ）は図８のII−II線に沿う断面図に相当する。
【００１９】
図８に示されるように、スリット４ａで囲まれた部分のシリコン膜４は、カンチレバー（可動部）４ｘとして供される。
【００２０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、第１の基板１の上側全面にプラズマCVD法により犠牲膜１０として酸化シリコン膜を約５μm程度の厚さに形成する。そして、その犠牲膜１０に対してエッチング深さの異なるRIEを複数回行うことにより、犠牲膜１０に高さの異なる複数の上面１０ａ〜１０ｃを形成すると共に、シリコン基板１の所定領域のみに犠牲膜１０を残す。
【００２１】
次に、図２（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００２２】
まず、第１の基板１の上側全面にシード層として不図示の金膜を形成した後、そのシード層上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することによりメッキレジスト１２を形成する。
【００２３】
そして、シード層を給電層にする電解メッキにより、メッキレジスト１２の窓内に金メッキ膜を約２０μmの厚さに成長させることで、封止枠１３ａ、スイッチ電極１３ｂ、ブリッジ電極１３ｃ、及び第１のアンカー電極１３ｄを形成する。その際、後述する封止体との接合部分１３ａ、１３ｄ、１３ｂの一部等は、ブリッジ電極１３ｃよりも５μm〜１０μmt高く形成される。
【００２４】
図９は、本工程を終了した後の平面図であり、上記の図２（ａ）は図９のIII−III線に沿う断面図に相当する。
【００２５】
なお、図９では、図が煩雑になるのを防ぐため、犠牲膜１０とメッキレジスト１２については省略してある。
【００２６】
図９に示されるように、本工程では、上記した第１のアンカー電極１３ｄの他に、信号線６の端部の上に第２のアンカー電極１３ｅも形成される。また、ブリッジ電極１３ｃの横のシリコン膜４上には、接地電極１３ｆも形成される。
【００２７】
その後、図２（ｂ）に示すように、マスクに使用したメッキレジスト１２を除去する。
【００２８】
なお、上記の電解メッキの際に給電層として使用したシード層は、本工程の後にウエットエッチング又はドライエッチングにより除去される。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、ウエットエッチング又はドライエッチングにより犠牲膜１０を除去し、カンチレバー４ｘの上方に当該カンチレバー４ｘが動くことができる空間Sを形成する。
【００３０】
なお、このエッチングで使用されるエッチング材料としては、例えば、フッ酸溶液やフッ酸蒸気がある。
【００３１】
そのフッ酸溶液やフッ酸蒸気は、シリコン膜４のスリット４ａを通じて中間酸化シリコン膜３にも侵入する。そのため、カンチレバー４ｘの下方の中間酸化シリコン膜３もフッ酸溶液によりウエットエッチングされ、それによりカンチレバー４ｘが上方に弾性変形可能となる。
【００３２】
ここまでの工程により、封止の対象となるスイッチ素子１９の基本構造が完成する。
【００３３】
そのスイッチング素子１９においては、第１のアンカー電極１３ｄとブリッジ電極１３ｃのそれぞれに互いに極性が反対の電圧を印加することで、導電性ランド７とブリッジ電極１３ｃとの間に静電引力が発生し、カンチレバー４ｘが上方に弾性変形する。
【００３４】
そして、カンチレバー４ｘがこのように弾性変形することで、信号線６がスイッチング電極１３ｂに当接し、そのスイッチング電極１３ｂと第２のアンカー電極１３ｅ（図９参照）との間に電流が流れる。
【００３５】
これ以降の工程は、ウエハレベルパッケージ（WLP）によりスイッチ素子１９を封止する工程となる。
【００３６】
まず、図３（ａ）に示すように、第２の基板２０としてシリコン基板を用意し、その上に下地膜２１としてスパッタ法とメッキ法で銅膜を１μm〜１０μmの厚さに形成する。
【００３７】
なお、第２の基板２０としてガラス基板を用いてもよい。
【００３８】
更に、下地膜２１の上にCVD法で窒化シリコン膜を０．１μm〜１μmの厚さに形成し、その窒化シリコン膜を防湿膜２２とする。
【００３９】
各膜２１、２２の材料は上記に限定されない。例えば、下地膜２１は、ウエットエッチング可能な膜であれば特に限定されず、銅膜、アルミニウム膜、クロム膜、ニッケル膜、モリブデン膜、MgO膜、及びZnO膜のいずれかを下地膜２１として形成し得る。
【００４０】
或いは、第２の基板２０や防湿膜２２との密着性が低く、簡単に剥離可能な膜を下地膜２１として形成してもよい。そのような膜としては、例えば、金膜、銅膜、及び銀膜の単層膜或いはこれらの積層膜がある。
【００４１】
一方、防湿膜２２は防湿性が良好な膜であるのが好ましく、上記の窒化シリコン膜や酸化シリコン膜のような無機材料の膜が好適である。
【００４２】
或いは、DLC(Diamond Like Carbon)膜を防湿膜２２として形成してもよい。そのDLC膜は、イオンビームスパッタ法や、アセチレンガスやメタンガスを使用するプラズマCVD法により成膜し得る。
【００４３】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第２の基板２０の途中の深さまでダイシングソー（不図示）を当てることにより、第２の基板２０に溝２０ａを形成する。このように溝の形成方法はハーフダイシングとも呼ばれる。
【００４４】
図１１は、溝２０ａを形成した後の第２の基板２０の全体平面図である。
【００４５】
図１１に示すように、第２の基板２０には複数の溝２０ａが形成され、各溝２０ａは一方向にのみ延在する。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示すように、防湿膜２２の上にポリイミドを主材料とするネガ型の感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂の塗膜２５を形成する。その後、塗膜２５をソフトベークして半硬化の状態にする。
【００４７】
次いで、図４（ａ）に示すように、不図示のフォトマスクを通して塗膜２５に露光光を照射する。
【００４８】
これにより、露光光が照射された部分の塗膜２５には、後述の封止体に対応した形状の潜像２５ａが形成されることになる。
【００４９】
そして、図４（ｂ）に示すように、塗膜２５を現像することで、潜像２５ａ以外の部分の塗膜２５を除去し、除去されずに残存する塗膜２５を封止体２５ｂとする。
【００５０】
その後に、第２の基板２０と共に封止体２５ｂを加熱し、当該封止体２５ｂをキュアする。
【００５１】
キュアの条件は特に限定されない。本実施形態では、加熱温度を２５０℃〜３００℃、処理時間を約１時間とし、大気圧の窒素雰囲気中でこのキュアを行う。
【００５２】
これにより、封止体２５ｂの材料である感光性樹脂が略完全に架橋すると共に、感光性樹脂中の溶媒成分の大部分が除去される。
【００５３】
この方法によれば、封止体２５ｂの形成と同時に、封止体２５ｂに複数のスルーホール２５ｃも形成できるため、スルーホール２５ｃを形成するための工程が不要であり、工程数の削減が可能となる。
【００５４】
続いて、図４（ｃ）に示すように、封止体２５ｂをマスクにしながら防湿膜２２をウエットエッチングすることにより、封止体２５ｂと同一の平面形状に防湿膜２２をパターニングする。
【００５５】
本工程で使用するエッチング液は特に限定されない。防湿膜２２として窒化シリコン膜を形成するときは、そのエッチング液としてフッ酸を使用し得る。
【００５６】
また、防湿膜２２としてDLC膜を形成するときは、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより防湿膜２２をエッチングし得る。
【００５７】
なお、上記のようにキュアを行った封止体２５ｂは化学的に安定であるが、エッチング時に封止体２５ｂが変質するのを防止するために、封止体２５ｂの上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして防湿膜２２をエッチングしてもよい。
【００５８】
次に、図５（ａ）に示す工程について説明する。
【００５９】
まず、既述の図１（ａ）〜図２（ｃ）に従ってスイッチ素子１９が形成された第１の基板１を用意する。そして、スイッチ素子１９と封止体２５ｂとの位置合わせを行い、スイッチ電極１３ｂと第１のアンカー電極１３ｄの各々の上にスルーホール２５ｃを位置させる。
【００６０】
この状態で、窒素雰囲気中において封止体２５ｂをそのガラス転移点よりも高い温度に加熱して軟化させると共に、第１の基板１側に向けて第２の基板２０を押圧することでスイッチ素子１９に封止体２５ｂを貼付して、封止体２５ｂでスイッチ素子１９を封止する。
【００６１】
なお、窒素雰囲気の圧力は特に限定されず、大気圧でも減圧でもよい。
【００６２】
また、本工程における加熱温度も特に限定されないが、本実施形態では２５０℃〜３００℃の温度に封止体２５ｂを加熱する。
【００６３】
このように加熱により封止体２５ｂを軟化させることで、封止枠１３ａや各電極１３ｂ〜１３ｄに対する封止体２５ｂの密着性が向上する。軟化に要する温度は封止体２５ｂのガラス転移点以上の温度であり、本工程で封止体２５ｂを過度に加熱する必要はない。
【００６４】
但し、本願発明者の調査によれば、図４（ｂ）の封止体２５ｂに対するキュア温度よりも数１０℃高い温度に封止体２５ｂを加熱すると、封止枠１３ａや各電極１３ｂ〜１３ｄに対する封止体２５ｂの接合強度が向上することが明らかとなった。
【００６５】
また、このように封止体２５ｂを加熱しても、封止体２５ｂの溶媒成分の大部分は図４（ｂ）のキュアにより除去されているので、封止体２５ｂから脱ガスが発生せず、封止体２５ｂとスイッチ素子１９との間に脱ガスが充満することもない。
【００６６】
更に、本工程のように封止体２５ｂに対して加熱と加圧を行うと、封止体２５ｂの主材料であるポリイミドの水分に対するバリア性が高まり、封止体２５ｂの耐湿性が高まるという効果も得られる。
【００６７】
次に、図５（ｂ）に示すように、下地膜２１（図４（ｃ）参照）を境にして封止体２５ｂから第２の基板２０を剥離する。
【００６８】
このように剥離しても、封止体２５ｂは図４（ｂ）の工程におけるキュアで固められているためカンチレバー４ｘ上の上部電極１３ｃを押し下げたり、電極間に垂れ下がることはなく、多少の撓みが生じる程度でカンチレバー４ｘ等の可動部に接するおそれはない。
【００６９】
特に、封止すべき領域の幅が数百μmと広く封止体２５ｂに撓みが出やすい場合に本実施形態は実益がある。
【００７０】
また、第２の基板２０の剥離により、封止体２５ｂの表面のうち上面のみに防湿膜２２を残すことができる。
【００７１】
更に、その防湿膜２２は図４（ｃ）の工程で予めパターニングしてあるので、スルーホール２５ｃを露出させるために防湿膜２２をパターニングする工程が不要となり、工程数の削減が可能となる。
【００７２】
ここで、防湿膜２２がスルーホール２５ｃの内面にも形成される場合には、スルーホール２５ｃの開口端Eが防湿膜２２で覆われた構造となるため、防湿膜２２と封止体２５ｂとの熱膨張率差に起因した応力が当該開口端Eに集中する。これに対し、封止体２５ｂの上面のみに防湿膜２２を残す本実施形態では、そのような応力の集中を防止することができ、応力が原因のクラックが封止体２５ｂに生じて封止体２５ｂの防湿能力が低下するのを抑制できる。
【００７３】
第２の基板２２を剥離する手法は特に限定されない。例えば、下地膜２１として金膜や銅膜のように第２の基板２０や防湿膜２２との密着性が低い膜を形成する場合には、第１の基板１から第２の基板２０を物理的に引き上げることで、封止体２５ｂから第２の基板２０を簡単に剥離できる。
【００７４】
特に、防湿膜２２としてDLC膜を形成する場合には、DLC膜との密着性が低い銅膜や金膜を下地膜２１として形成することで、防湿膜２２を下地膜２１から簡単に剥離できる。なお、この場合、各膜２１、２２同士の剥離を容易にするために、これらの膜の間に中間密着層等の各膜２１、２２の密着強度を高める膜は不要であり、下地膜２１の上に防湿膜２２を直接形成しておくのが好ましい。
【００７５】
また、下地膜２１が銅膜、アルミニウム膜、クロム膜、ニッケル膜、モリブデン膜、MgO膜、及びZnO膜のようにウエットエッチング可能な膜である場合は、各基板１、２０の全体をエッチング液に浸すことで下地膜２１をエッチングし、第２の基板２０を剥離できる。
【００７６】
そのエッチング液は特に限定されない。例えば、下地膜２１としてモリブデン膜を形成するときは、エッチング液として燐酸、硝酸、及び酢酸のいずれかを含む酸性溶液を使用することで、約１時間程度で下地膜２１をウエットエッチングすることができる。一方、下地層の材料がアルミニウム又は銅の場合は、硫酸と過酸化水素水との混合溶液をエッチング液として使用し得る。
【００７７】
上記の各エッチング液に対し、封止枠１３ａや各電極１３ｂ〜１３ｄの材料である金のエッチング速度は、下地膜２１のそれよりも遅いため、スイッチ素子１９を傷めることなく下地膜２１のみを選択的に除去できる。
【００７８】
図１２（ａ）、（ｂ）は、そのウエットエッチングの様子を模式的に示す図である。このうち、図１２（ａ）は各基板１、２０を横から見た模式図であり、図１２（ｂ）は第２の基板２０を主面側から見た模式図である。
【００７９】
図１２（ａ）に示すように、ウエットエッチングは各基板１、２０が封止体２５ｂを介して張り合わされた状態で行われ、各基板１、２０の間隔Dは約５０μmと極めて狭い。
【００８０】
そのため、エッチング液と下地膜２１との反応により発生する気泡Vが各基板１、２０の間に詰まると、気泡Vの近傍でエッチングが進行し難くなり、下地膜２１の除去が困難になる。
【００８１】
そこで、本実施形態では、図１２（ｂ）のように溝２０ａの延在方向Yが鉛直上向きになるように第２の基板２０を立てた状態でエッチング液中に浸す。このようにすると、気泡Vが溝２０ａを伝って速やかにエッチング液の外に逃げるので、気泡Vが原因で下地膜２１のウエットエッチングが阻害されるのを防止できる。
【００８２】
この後は、図６に示すように、各スルーホール２５ｃに露出する電極１３ｂ、１３ｄ上にはんだバンプ２７を接合する。
【００８３】
これらのはんだバンプ２７のうち、スイッチング電極１３ｂ上に接合されたものは、スイッチング電極１３ｂにスイッチングの対象となる信号を供給するのに使用される。一方、第１のアンカー電極１３ｄ上に接合されたはんだバンプ２７は、カンチレバー４ｘの駆動に要する電圧を第１のアンカー電極１３ｄに供給するのに使用される。
【００８４】
以上により、本実施形態に係る電子デバイス３０の基本構造が完成する。
【００８５】
その電子デバイス３０が備える封止体２５ｂは、感光性樹脂を主にしてなるため絶縁性を示す。そのため、電子デバイス３０にRF信号を供給する場合でも封止体２５ｂが原因で信号線６等に寄生容量が生じ難く、スイッチ素子１９のRF特性、例えば挿入損失が減衰するのを防止できる。
【００８６】
図１０は電子デバイス３０の平面図であり、上記の図６は図１０のIV−IVに沿う断面図に相当する。
【００８７】
上記した本実施形態によれば、図５（ａ）の工程でスイッチ素子１９に封止体２５ｂを貼付する前に、予め図４（ｂ）の工程で封止体２５ｂをキュアして第２の基板２０に固定してあるので、封止体２５ｂが撓んでカンチレバー４ｘに接する危険性を低減できる。
【００８８】
更に、上記のキュアにより封止体２５ｂの溶媒成分の大部分が除去されるため、スイッチ素子１９を封止した後に封止体２５ｂから脱ガスが出るのを抑制できる。これにより、スイッチ素子１９と封止体２５ｂとの間に脱ガスが残留するのを防止でき、脱ガスに含まれるハロゲンが原因で信号線６や各電極１３ｂ、１３ｃが腐食する危険性を低減することが可能となる。
【００８９】
そして、封止を行うには、塗膜２５の露光と現像、封止体２５ｂのスイッチ素子１９への転写、第２の基板２０の剥離を行えばよく、簡易な方法でスイッチ素子１９を封止できる。
【００９０】
また、封止体２５ｂとその上の防湿膜２２のみでスイッチ素子１９を封止できるため、デバイス全体の低背化も可能となる。
【００９１】
しかも、その防湿膜２２により外部雰囲気中の水分がスイッチ素子１９に至る経路を封止体２５ｂの横方向からだけに限定でき、水分によりスイッチ素子１９が劣化するのを効果的に防止できる。
【００９２】
特に、防湿膜２２としてDLC膜を形成する場合には、電子デバイス３０の耐薬品性も高まる。本願発明者が調査したところ、防湿膜２２としてDLC膜を形成し、電子デバイス３０の全体をフッ酸や希硫酸等の酸に１００時間以上浸しても、封止体２５ｂで封止された領域は酸により腐食されなかった。
【００９３】
（第２実施形態）
上記した第１実施形態では、各電極１３ｂ、１３ｄを引き出すためのスルーホール２５ｃを封止体２５ｂに形成した。
【００９４】
これに対し、本実施形態では、そのようなスルーホール２５ｃの形成が不要な封止方法について説明する。
【００９５】
図１３〜図１４、図１７〜図１８は、本実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図であり、図１５〜図１６はその斜視図である。また、図１９〜図２１は、本実施形態に係る電子デバイスの製造途中の平面図である。
【００９６】
なお、図１３〜図２１において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９７】
この電子デバイスは、可変キャパシタ素子を封止したものであり、以下のようにして製造される。
【００９８】
まず、図１３（ａ）に示すように、セラミック基板等の絶縁性の第１の基板３１の上にスパッタ法でアルミニウム膜を形成し、それをパターニングして駆動電極３２、下部電極３３、及び配線３４を形成する。
【００９９】
図１９は、本工程を終了した後の平面図であり、上記の図１３は図１９のV−V線に沿う断面図に相当する。
【０１００】
図１９に示すように、駆動電極３２は駆動電極用パッド３２ａと接続されており、下部電極３３の両端には下部電極用パッド３３ａが設けられる。そして、配線３４には配線用パッド３４ａが設けられる。
【０１０１】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１の基板３１の上側全面にCVD法でシリコン膜を形成し、そのシリコン膜を犠牲膜３６とする。
【０１０２】
そして、犠牲膜３６の上に形成された不図示のレジストパターンをマスクにしながら、SF6ガスをエッチングガスとするRIEにより犠牲膜３６をドライエッチングして、配線３４の端部に開口３６ａを形成する。この後に、マスクに使用したレジストパターンは除去される。
【０１０３】
続いて、図１３（ｃ）に示すように、犠牲膜３６の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、開口３６ａの上に窓３８ａを備えたレジストパターン３８を形成する。
【０１０４】
そして、第１の基板３１の上側全面にスパッタ法で台座４０としてアルミニウム膜を形成し、そのアルミニウム膜で開口３６ａを完全に埋め込む。
【０１０５】
その後、図１４（ａ）に示すように、レジストパターン３８を除去することにより、開口３６ａ内にのみ台座４０を残す。
【０１０６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、犠牲膜３６の上に可動上部電極（可動部）４２としてスパッタ法でアルミニウム膜を形成する。そのアルミニウム膜は、リフトオフ法によりパターニングされ、台座４０を覆うように残される。
【０１０７】
そして、図１４（ｃ）に示すように、SF6ガスを使用するRIEにより犠牲膜３６をエッチングして除去し、可動上部電極４２を下部電極３２に向けて弾性変形可能にする。
【０１０８】
ここまでの工程により、封止の対象となる可変キャパシタ素子４５の基本構造が完成する。
【０１０９】
図２０は、その可変キャパシタ素子４５の平面図であり、上記の図１４（ｃ）は図２０のVI−VI線に相当する。
【０１１０】
この可変キャパシタ素子４５においては、駆動電極３２と可動上部電極４２の各々に極性が互いに逆の電圧を印加することで各電極３２、４２間に静電引力を生じさせ、下部電極３３に可動上部電極４２を引き付ける。これにより、下部電極３３と可動上部電極４２との間隔が可変となり、これらの電極３３、４２間に形成されるキャパシタの容量を自在に制御することができる。
【０１１１】
これ以降の工程は、ウエハレベルパッケージ（WLP）により可変キャパシタ素子４５を封止する工程となる。
【０１１２】
その封止工程について、図１５〜図１６の斜視図を参照しながら説明する。
【０１１３】
まず、図１５（ａ）に示すように、シリコン基板等の第２の基板２０を用意し、その上に下地膜２１と防湿膜２２とをこの順に形成する。
【０１１４】
各膜２１、２２の材料は上記に限定されない。例えば、下地膜２１は、ウエットエッチング可能な膜であれば特に限定されず、銅膜、アルミニウム膜、クロム膜、ニッケル膜、モリブデン膜、MgO膜、及びZnO膜のいずれかを下地膜２１として形成し得る。
【０１１５】
或いは、第２の基板２０や防湿膜２２との密着性が低く、簡単に剥離可能な膜を下地膜２１として形成してもよい。そのような膜としては、例えば、金膜、銅膜、及び銀膜の単層膜或いはこれらの積層膜がある。
【０１１６】
一方、防湿膜２１は防湿性が良好な膜であるのが好ましく、窒化シリコン膜やDLC膜を防湿膜２１として形成し得る。
【０１１７】
更に、各膜２１、２２の膜厚も特に限定されない。本実施形態では、下地膜２１の膜厚を１μm〜１０μmとし、防湿膜２２の膜厚を０．１μm〜１μmとする。
【０１１８】
次に、図１５（ｂ）に示すように、防湿膜２２の上にポリイミドを主材料とするネガ型の感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂の第１の塗膜５５を形成する。
【０１１９】
そして、第１の塗膜５５をソフトベークして半硬化の状態にした後、不図示のフォトマスクを利用して第１の塗膜５５の矩形領域を露光し、露光した部分の第１の塗膜５５に第１の潜像５５ａを形成する。
【０１２０】
次に、図１５（ｃ）に示すように、上記の第１の塗膜５５の上にポリイミドを主材料とするネガ型の感光性樹脂を塗布し、その感光性樹脂の第２の塗膜５６を形成する。
【０１２１】
なお、第１の塗膜５５と第２の塗膜５６の各々の感光性樹脂は同一でもよいし、異なる樹脂であってもよい。
【０１２２】
その後、第２の塗膜５６をソフトベークして半硬化の状態にする。
【０１２３】
次いで、図１６（ａ）に示すように、矩形状の第１の潜像５５ａの縁に重なるように、第２の塗膜５６の枠状の領域を露光して、第２の塗膜５６に第２の潜像５６ａを形成する。
【０１２４】
続いて、図１６（ｂ）に示すように、第１の塗膜５５と第２の塗膜５６を現像することにより、これらの塗膜５５、５６のうち未露光の部分を除去して、現像されずに残存する各塗膜５５、５６を封止体５７とする。
【０１２５】
その封止体５７のうち、第１の潜像５５ａに対応する部分は蓋５５ｂとなり、第２の潜像５６ａに対応する部分は枠５６ｂとなる。
【０１２６】
本実施形態では、上記のように二層の塗膜５５、５６を個別に露光することで、蓋５５ｂとその縁に立設された枠５６ｂとを備えた封止体５７を形成することができる。
【０１２７】
この後に、第２の基板２０と共に２５０℃〜３００℃程度の温度で封止体５７を加熱し、当該封止体５７をキュアする。そのキュアの雰囲気は大気圧の窒素雰囲気であり、処理時間は約１時間である。
【０１２８】
これにより、封止体５７の材料である感光性樹脂が略完全に架橋すると共に、感光性樹脂中の溶媒成分の大部分が除去される。
【０１２９】
図１７（ａ）は、このようにして封止体５７を形成した後の第２の基板２０の断面図である。
【０１３０】
次に、図１７（ｂ）に示すように、封止体５７をマスクにしながら防湿膜２２をウエットエッチングすることにより、封止体５７と同一の平面形状に防湿膜２２をパターニングする。
【０１３１】
本工程で使用するエッチング液は特に限定されない。防湿膜２２として窒化シリコン膜を形成するときは、そのエッチング液としてフッ酸を使用し得る。
【０１３２】
また、防湿膜２２としてDLC膜を形成するときは、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより防湿膜２２をエッチングし得る。
【０１３３】
なお、上記のようにキュアを行った封止体５７は化学的に安定であるが、エッチング時の変質を防止するために、封止体５７の上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして防湿膜２２をエッチングするようにしてもよい。
【０１３４】
次いで、図１７（ｃ）に示すように、ハーフダイシングにより封止体５７の横の第２の基板２０に複数の溝２０ａを形成する。
【０１３５】
そのようにして形成した複数の溝２０ａの各々は、第１実施形態の図１１で説明したように一方向にのみ延在する。
【０１３６】
次に、図１８（ａ）に示す工程について説明する。
【０１３７】
まず、既述の図１３（ａ）〜図１４（ｃ）に従い、可変キャパシタ素子４５が形成された第１の基板３１を用意する。そして、可変キャパシタ素子４５と封止体５７との位置合わせを行い、封止体５７で可動上部電極４２を囲う。
【０１３８】
この状態で、窒素雰囲気中で封止体５７をそのガラス転移点よりも高い温度に加熱して軟化させる。これと共に、第１の基板３１側に向けて第２の基板２０を押圧することにより、第１の基板３１や配線３４の上面に枠５６ｂの下面を貼付して、封止体５７で可変キャパシタ素子４５を封止する。
【０１３９】
なお、窒素雰囲気の圧力は特に限定されず、大気圧でも減圧でもよい。
【０１４０】
そして、本工程における加熱温度も特に限定されないが、本実施形態では２５０℃〜３００℃の温度に封止体５７を加熱する。
【０１４１】
このように加熱により封止体５７を軟化させることで、配線３４と第１の基板３１の各表面に対する封止体５７の密着性が向上する。
【０１４２】
ここで、第１実施形態で説明したように、図１６（ｂ）の封止体５７に対するキュア温度よりも数１０℃高い温度に封止体５７を加熱すると、配線３４や第１の基板３１に対する封止体５７の接合強度が向上することが本願発明者の調査により明らかとなった。
【０１４３】
また、このように封止体５７を加熱しても、封止体５７の溶媒成分の大部分は図１６（ｂ）のキュアにより除去されているので、封止体５７から脱ガスが発生せず、封止体５７の内側に脱ガスが充満することもない。
【０１４４】
次に、図１８（ｂ）に示すように、下地膜２１を境にして封止体５７から第２の基板２０を剥離する。
【０１４５】
このとき、封止体５７は図１６（ｂ）の工程におけるキュアでその剛性が高められているので、封止体５７の蓋５５ｂが下方に撓んで可動上部電極４２等の可動部に接するおそれはない。特に、封止すべき領域の幅が数百μmと広く封止体５７に撓みが出やすい場合に本実施形態は実益がある。
【０１４６】
第２の基板２０を剥離する手法は特に限定されない。第１実施形態のように下地膜２１をウエットエッチングして剥離を行ってもよいし、第１の基板１から第２の基板２０を物理的に引き上げることで第２の基板２０を剥離してもよい。
【０１４７】
以上により、本実施形態に係る電子デバイス６０の基本構造が完成する。
【０１４８】
その電子デバイス６０が備える封止体５７は、感光性樹脂を主にしてなるため絶縁性を示す。そのため、電子デバイス６０にRF信号を供給する場合でも封止体５７が原因で配線３４等に寄生容量が生じ難く、可変キャパシタ素子４５のRF特性、例えば挿入損失が減衰するのを防止できる。
【０１４９】
図２１は、電子デバイス６０の平面図であり、上記した図１８（ｂ）の電子デバイス６０の断面図は図２１のVII−VII線に沿う断面図に相当する。
【０１５０】
図２１に示されるように、この電子デバイス６０では、各パッド３２ａ、３３ａ、３４ａが封止体５７の外側に設けられるため、各パッド３２ａ、３３ａ、３４ａを引き出すためのスルーホールを封止体５７に形成する必要がない。
【０１５１】
以上説明した本実施形態によれば、図１８（ｂ）に示したように、封止体５７に枠５６ｂを設けることで、蓋５５ｂと第１の基板３１との間隔が確保され、可動上部電極４２に蓋５５ｂが接触するのを防止できる。
【０１５２】
また、図１６（ｂ）の工程でキュアにより封止体５７を固め、その後に図１８（ａ）の工程で第１の基板３１や配線３４に封止体５７を貼付する。これにより、貼付後に蓋５５ｂが撓んで可動上部電極４２に接触する危険性が低減できると共に、貼付後に封止体５７から脱ガスが発生せず、その脱ガスに可変キャパシタ素子４５が曝されるのを防止できる。
【０１５３】
しかも、蓋５５ｂの上面には防湿性の高い窒化シリコン等を含む防湿膜２２が形成されているので、封止体５７の防湿能力が向上する。
【０１５４】
上記で説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１５５】
（付記１）  第１の基板の上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜の上に、感光性樹脂を露光及び現像してなる封止体を形成する工程と、
前記封止体を加熱することにより、該封止体をキュアする工程と、
前記キュアの後、第２の基板に形成された素子に前記封止体を貼付することにより、前記封止体で前記素子を封止する工程と、
前記封止の後、前記下地膜を境にして前記封止体から前記第１の基板を剥離する工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【０１５６】
（付記２）  前記下地膜の上に防湿膜を形成する工程を更に有し、
前記封止体を形成する工程において、前記防湿膜の上に前記封止体を形成し、
前記第１の基板を剥離する工程において、前記防湿膜を前記封止体側に残すことを特徴とする付記１に記載の電子デバイスの製造方法。
【０１５７】
（付記３）  前記封止体をマスクにしながら前記防湿膜をエッチングすることにより、前記封止体と同一の平面形状に前記防湿膜をパターニングする工程を更に有することを特徴とする付記２に記載の電子デバイスの製造方法。
【０１５８】
（付記４）  前記封止体の横の前記第１の基板に溝を形成する工程を更に有し、
前記第１の基板を剥離する工程において、前記溝の延在方向が鉛直上向きになるように前記第１の基板を立てた状態でエッチング液中に浸すことにより、前記下地膜をウエットエッチングで除去することを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【０１５９】
（付記５）  前記封止体を形成する工程において該封止体にスルーホールを形成し、
前記封止体で前記素子を封止する工程において、前記素子の電極の上に前記スルーホールが位置した状態で、前記電極に前記封止体を貼付することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【０１６０】
（付記６）  前記封止体を形成する工程において、前記封止体に、蓋とその縁に立設された枠とを形成し、
前記封止体で前記素子を形成する工程において、前記第２の基板の上面に前記枠の下面を貼付して、前記素子の可動部を前記封止体で囲うことを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
【０１６１】
（付記７）  前記封止体を形成する工程は、
前記下地膜の上に第１の感光性樹脂の第１の塗膜を形成する工程と、
前記第１の塗膜を露光することにより、該第１の塗膜に前記蓋に対応する第１の潜像を形成する工程と、
前記第１の潜像を形成した後、前記第１の塗膜の上に、第２の感光性樹脂の第２の塗膜を形成する工程と、
前記第２の塗膜を露光することにより、前記第２の塗膜に、前記枠に対応する第２の潜像を形成する工程と、
前記第２の潜像を形成した後、前記第１の塗膜と前記第２の塗膜とを現像することにより、前記第１の潜像に対応した前記蓋と、前記第２の潜像に対応した前記枠とを備えた前記封止体を形成する工程とを有することを特徴とする付記５に記載の電子デバイスの製造方法。
【０１６２】
（付記８）  基板と、
前記基板に形成された素子と、
感光性樹脂をキュアしてなり、前記素子に貼付されて該素子を封止する封止体と、
前記封止体の表面のうち、上面のみに形成された防湿膜と、
を有することを特徴とする電子デバイス。
【０１６３】
（付記９）  前記素子は電極を備え、
前記封止体が前記電極に貼付されたと共に、前記電極の上の前記封止体にスルーホールが形成されたことを特徴とする付記８に記載の電子デバイス。
【０１６４】
（付記１０）  前記封止体は、蓋とその縁に立設された枠とを備え、
前記枠の下面が前記基板の上面に貼付され、前記素子の可動部が前記封止体で囲まれたことを特徴とする付記８に記載の電子デバイス。
【符号の説明】
【０１６５】
１、３１…第１の基板、２…シリコン基材、３…中間酸化シリコン膜、４…シリコン膜、４ａ…スリット、４ｘ…カンチレバー、６…信号線、７…導電性ランド、１０…犠牲膜、１０ａ〜１０ｃ…上面、１３ａ…封止枠、１３ｂ…スイッチ電極、１３ｃ…ブリッジ電極、１３ｄ…第１のアンカー電極、１３ｅ…第２のアンカー電極、１３ｆ…接地電極、１９…スイッチ素子、２０…第２の基板、２０ａ…溝、２１…下地膜、２２…防湿膜、２５…塗膜、２５ａ…潜像、２５ｂ…封止体、２５ｃ…スルーホール、２７…はんだバンプ、３０、６０…電子デバイス、３２…駆動電極、３２ａ…駆動電極用パッド、３３…下部電極、３３ａ…下部電極用パッド、３４…配線、３４ａ…配線用パッド、３６…犠牲膜、３６ａ…開口、４０…台座、４２…可動上部電極、４５…可変キャパシタ素子、５５…第１の塗膜、５５ａ…第１の潜像、５５ｂ…蓋、５６…第２の塗膜、５６ａ…第２の潜像、５６ｂ…枠、５７…封止体。
【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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