(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ素子などの微細な構造体から構成された異なる形態の素子をモノリシックに搭載した半導体装置を提供する。【解決手段】集積回路１６０を備えた半導体基板１０１と、半導体基板１０１の上に配置された共振子１１２，インダクタ素子１１３，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５と、これらを覆うように半導体基板１０１の上に配置された容器１２０とから構成され、共振子１１２，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５は、支持部の上に支持された可動する可動ビームを備えるマイクロマシーン（受動素子）である。【選択図】  図１
2005322666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に形成されて前記半導体基板の面に対向する天井壁とこの天井壁を前記半導体基板の上に支持する側壁とを備えた容器と、
前記天井壁の上面に形成された第１素子と、
前記容器の内部の前記半導体基板の上に形成された第２素子と
を少なくとも備え、
前記第２素子は前記容器の内部に封止されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第２素子は、支持部の上に支持された可動する可動ビームと、この可動ビームの下に配置された電極とを少なくとも備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体装置において、
前記容器の内部で前記天井壁を前記半導体基板の上に支持する支持構造体を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記支持構造体は、前記容器の内部に形成された隔壁であり、
前記隔壁により分割された前記容器の内部の各空間の前記半導体基板の上に形成された複数の前記第２素子を備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体基板に形成されて前記第２素子に接続する能動回路を含む半導体集積回路を備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、
前記第２素子は、前記半導体集積回路の上に層間絶縁層を介して配置されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記第１素子は、インダクタ及びアンテナ素子の少なくとも１つである
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記第２素子は、受動素子であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置において、
前記第２素子は、スイッチ，可変容量素子，共振子の少なくとも１つである
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
半導体基板の上にシード層が形成された状態とする第１工程と、
前記シード層の上に複数の第１金属パターンとこの第１金属パターンより高い複数の第２金属パターンとが形成された状態とする第２工程と、
前記第１金属パターンと第２金属パターンをマスクとして前記シード層を選択的にエッチング除去する第３工程と、
前記第２金属パターンの上面が露出した状態に下部犠牲膜が形成された状態とする第４工程と、
一部の前記第２金属パターンの上に配置された複数の第３金属パターンと、他の第２金属パターンの上にわたって配置されて前記第３金属パターンと同じ高さの第４金属パターンとが、前記下部犠牲膜の上に形成された状態とする第５工程と、
前記第３金属パターンの上に配置された第５金属パターンが形成された状態とする第６工程と、
前記第５金属パターンの上面が露出した状態に、前記下部犠牲膜の上に上部犠牲膜が形成された状態とする第７工程と、
前記上部犠牲膜の上に複数の開口部を備えた金属層が形成された状態とする第８工程と、
前記金属層の前記開口部を介して前記上部犠牲膜及び前記下部犠牲膜を除去する第９工程と、
前記金属層の上に天井壁が形成された状態とする第１０工程と、
前記天井壁の上面に第１素子が形成された状態とする第１１工程と
を備え、
一部の前記第５金属パターンとこの下の前記第３金属パターン及び第２金属パターンにより、前記天井壁を前記半導体基板の上に支持する側壁が形成され、
前記側壁と前記天井壁とにより前記半導体基板の上に容器が形成され、
前記容器の内部に封止された状態で、第１金属パターンと前記第４金属パターンとこれに接続する前記第２金属パターンとにより複数の第２素子が形成され
た状態とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記天井壁は、前記金属層に貼り合わせることで形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信や計測などに使用する半導体装置及びその製造方法に関し、特に、インダクタやアンテナ素子などの微細な構造体からなる素子やＭＥＭＳ素子などがモノリシックに搭載された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「K.E.Peterson, "Silicon as a Mechanical Material", Proceedings of the IEEE, Vol.70, No.5, May, pp420-457,1982」により、シリコン基板を用いたマイクロマシンが提案されて以来、マイクロマシンについての多くの研究開発がなされている。従来よりあるマイクロマシンに関する技術における開発傾向の１つに、マイクロマシンであるＭＥＭＳ素子（Micro Electro Mechanical System）の構造と製造方法とがある。また、実装を考慮し、ＭＥＭＳ素子の構造と製造方法に貼り合わせ技術を加え、封止してマイクロマシンを実現する技術の開発も、多くなされている。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子には、スイッチ素子，可変キャパシタ，可変インダクタ，キャパシタとインダクタとを組み合わせたフィルタなどがある。例えば、ロックウエル・インターナショナル社の微細電気機械スイッチなどのような、片持ちアーム型のスイッチ素子が提案されている。また、片持ちアーム型のスイッチ素子の製造に関して、様々な提案がされている（特許文献１，２参照）。
【０００４】
このスイッチ素子は、図８に示すように、半導体基板８０１の上にアンカー構造８０２を備え、アンカー構造８０２に端部が支持された片持ちアーム８０３が、アンカー構造８０２を支点として上下動作を可能とされているものである。片持ちアーム８０３の他端部の基板側には接点８０４が設けられ、接点８０４に対向する半導体基板８０１の上に信号線８０５が配設されている。
【０００５】
また、片持ちアーム８０３の上部には上部電極８０６が設けられ、半導体基板８０１側に設けられた下部電極８０７との間に所定の電圧を印加することで、片持ちアーム８０３の動作を制御する。例えば、上部電極８０６と下部電極８０７との間に電圧を印加することで、片持ちアーム８０３を半導体基板８０１の側に引き寄せると、接点８０４と信号配線８０５とが接触するスイッチ動作が制御できる。
【０００６】
また、可変キャパシタとしては、基板に空間を設け、薄い金属膜を対向電極とし、電極が動くことにより容量が可変する可変容量コンデンサが提案されている（特許文献３参照）。また、上記対向電極を可動する薄膜体に分割し、駆動陽電極と信号電極とを設けた可変容量コンデンサが提案されている（特許文献４参照）。
また、制御などの電極が形成された基板と、可動部が形成された基板とを個別に作製し、これらを貼り合わせた後でエッチングにより可動部を形成した静電マイクロリレーが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
上述した従来より提案されているＭＥＭＳ素子では、可動部は、最終的に形成されることになる。
ＭＥＭＳ素子の可動部の作製方法としては、基板の上に設けられた犠牲膜の上に可動部となる構造体を形成した後で犠牲膜を除去し、可動部と基板との間に空間が形成された状態とする方法がある。また、可動部の作製方法としては、可動部とこれに対向させる部分とを個別に作製し、これらを貼り合わせて作成する方法がある。
【０００８】
いずれの場合においても、ＭＥＭＳ素子を作成した後、実装のための素子を切り出す段階や、切り出した素子のハンドリングにおいて、可動部に加わる振動により可動部が破損する危険性がある。言い換えると、ＭＥＭＳ素子では、微細な可動部を破損することなく実装することが非常に困難である。破損しやすい微細な可動部を備えたＭＥＭＳ素子の実装における問題は、前述した従来技術では考慮されていない。従って、従来では、部品の寸法が大きく、薄く小型化を目的とするモジュールにとっては、障害となっていた。
また、貼り合わせによる作製は、１つの基板に複数個の素子をモノリシックに作成することが困難であり、素子を個別に製造することになり、大量生産への適用が困難であり、コストの上昇を招く。
【０００９】
ところで、マイクロマシンの可動部をレジストなどの保護膜で保護し、実装処理や貼り付け処理をした後、保護膜を除去し、可動部の破損を抑制する方法もある。しかしながら、保護膜を用いることで実装時などにおける破損は抑制できるようになるが、実使用において可動部が保護されているわけではない。実際に使用される段階では、可動部を含めた素子の部分が封止されている必要がある。
このような要請に対し、例えば、ガラス基板に空間を形成し、形成した空間内にＳＡＷ素子を内蔵させ、これに新たなガラス基板を貼り合わせてＳＡＷチップとする技術が提案されている（非特許文献２参照）。
【００１０】
また、ＭＥＭＳ構造体を作製した後、封止するための別の基板（封止チップ）を用意し、ＭＥＭＳ素子の周囲を囲むように、封止チップの上にＢＣＢ膜を枠パターンとして形成し、ＭＥＭＳ素子にフリップフロップで貼り付け、封止する技術も提案されている（非特許文献３参照）。同様の技術として、マイクロパッケージと呼ばれているカバーをＭＥＭＳ素子の上に貼り付ける方法も提案されている（非特許文献４参照）。
【００１１】
しかしながら、これらの方法は、ＭＥＭＳ素子の寸法とモノリシックに配置可能な個数が制限されるようになり、複数のＭＥＭＳ素子を集積する場合には適用しにくい技術である。また、上述した方法では、異なるＭＥＭＳ素子をモノリシックに搭載することは不可能である。
【００１２】
一方、複数のマイクロマシンを同一基板の上に搭載する概念が、提案されている。例えば、無線技術における送受信機の低コスト化，小型化，高性能化を目的としたトランシーバの１チップ化に関する提案がされている（非特許文献５参照）。また、低消費電力化のために、ＭＥＭＳを用いたシングルチップ化の提案もある（非特許文献６参照）。
【００１３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２０００−１８８０４９号公報
【特許文献２】特開２０００−１８８０５０号公報
【特許文献３】特開平５−０７４６５５号公報
【特許文献４】特開平９−０８２５６９号公報
【非特許文献１】M.Sakata, et.al., "Micromachined relay which utilizes single crystal silicon electrostatic actuator", 12th IEEE International Conference on Microelectromechanical Systems, 1999, pp.21-24.
【非特許文献２】D.Ando, "Glass direct bonding technology for hermetic seal package", 10th IEEE International Conference on Microelectromechanical Systems, 1997, pp.186-190.
【非特許文献３】A. Jourdain, "Investigation of the hermeticity of BCB-sealed cavities for housing RF MEMS device", 15th IEEE International Conference on Microelectromechanical Systems, 2002, pp.677-680.
【非特許文献４】L.Lin, "MEMS post-packaging by localized heating and bonding",IEEE Trans. Advanced Packaging, Vol. 23, pp.608-616,2000.
【非特許文献５】Clark T.-C. Nguyen, "Micromachined Devices for Wireless Communications", IEEE Proceeding, vol.86, No.8, pp.1756-1768, Aug. 1998.
【非特許文献６】K. Najafi, "Low Power Micromachined Microsystem", ISLPED 2003, pp.1-8.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したいずれの技術においても、各ＭＥＭＳ素子に対応した独自の製造工程があり、異なる形態のＭＥＭＳ素子や、インダクタやアンテナ素子などの微細な構造体からなる複数の素子をモノリシックに搭載して１チップとすることについては、何ら提案されていない。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＭＥＭＳ素子などの微細な構造体から構成された異なる形態の素子をモノリシックに搭載した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】
【００１５】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の上に形成されて半導体基板の面に対向する天井壁とこの天井壁を半導体基板の上に支持する側壁とを備えた容器と、天井壁の上面に形成された第１素子と、容器の内部の半導体基板の上に形成された第２素子とを少なくとも備え、第２素子は容器の内部に封止されているようにしたものである。第２素子は、例えば、支持部の上に支持された可動する可動ビームと、この可動ビームの下に配置された電極とを少なくとも備えるＭＥＭＳ素子である。
【００１６】
上記半導体装置において、容器の内部で天井壁を半導体基板の上に支持する支持構造体を備えるようにしてもよく、支持構造体は、容器の内部に形成された隔壁であり、隔壁により分割された容器の内部の各空間の半導体基板の上に形成された複数の第２素子を備えるようにしてもよい。
【００１７】
また、上記半導体装置において、半導体基板に形成されて第２素子に接続する能動回路を含む半導体集積回路を備えるものであってもよく、第２素子が、半導体集積回路の上に層間絶縁層を介して配置されていてもよい。
なお、第２素子は、受動素子であり、例えば、スイッチ，可変容量素子，共振子の少なくとも１つであり、第１素子は、インダクタ及びアンテナ素子の少なくとも１つである。
【００１８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上にシード層が形成された状態とする第１工程と、シード層の上に複数の第１金属パターンとこの第１金属パターンより高い複数の第２金属パターンとが形成された状態とする第２工程と、第１金属パターンと第２金属パターンをマスクとしてシード層を選択的にエッチング除去する第３工程と、第２金属パターンの上面が露出した状態に下部犠牲膜が形成された状態とする第４工程と、一部の第２金属パターンの上に配置された複数の第３金属パターンと、他の第２金属パターンの上にわたって配置されて第３金属パターンと同じ高さの第４金属パターンとが、下部犠牲膜の上に形成された状態とする第５工程と、第３金属パターンの上に配置された第５金属パターンが形成された状態とする第６工程と、第５金属パターンの上面が露出した状態に、下部犠牲膜の上に上部犠牲膜が形成された状態とする第７工程と、上部犠牲膜の上に複数の開口部を備えた金属層が形成された状態とする第８工程と、金属層の開口部を介して上部犠牲膜及び下部犠牲膜を除去する第９工程と、例えば貼り合わせることによって金属層の上に天井壁が形成された状態とする第１０工程と、天井壁の上面に第１素子が形成された状態とする第１１工程とを備え、一部の第５金属パターンとこの下の第３金属パターン及び第２金属パターンにより、天井壁を半導体基板の上に支持する側壁が形成され、側壁と天井壁とにより半導体基板の上に容器が形成され、容器の内部に封止された状態で、第１金属パターンと第４金属パターンとこれに接続する第２金属パターンとにより複数の第２素子が形成された状態とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、半導体基板の上に設けた容器内に、ＭＥＭＳ素子などの第２素子を配置し、容器の上面にインダクタなどの第１素子を配置するようにしたので、微細な構造体から構成された異なる形態の素子をモノリシックに搭載した半導体装置が容易に得られるようになるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の構成例を示す模式的な斜視図（ａ），断面図（ｂ）である。なお、図１（ａ）と図１（ｂ）とは、完全には対応していない。
図１に示す半導体装置は、集積回路１６０を備えた半導体基板１０１と、半導体基板１０１の上に配置された共振子（第２素子）１１２，インダクタ素子（第１素子）１１３，可変容量素子（第２素子）１１４，スイッチ素子（第２素子）１１５と、これらを覆うように半導体基板１０１の上に配置された容器１２０とから構成されている。共振子１１２，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５は、支持部の上に支持された可動する可動ビームを備えるマイクロマシン（受動素子）である。
【００２１】
容器１２０は、半導体基板１０１の上面に対向している天井壁１２１と、容器１２０の四方を囲う側壁１２２とから構成されている。また、容器１２０の内部は、隔壁１２３により各部屋に分離され、隔壁１２３に分離された各部屋の中に、共振子１１２，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５が配置されている。
各素子は、半導体基板１０１の上に層間絶縁層１０２を介して配置され、また、集積回路１６０に配線により接続している。集積回路１６０は、各素子を駆動する駆動回路や信号処理回路などを含んでいる。従って、図１の半導体装置は、ＭＥＭＳチップである。
【００２２】
例えば、側壁１２２及び隔壁１２３は、金属から構成されている。この場合、マイクロマシンである上述した各素子は、金属の壁で囲われている状態となり、電気的なノイズに対してシールドされている状態となり、誤作動しにくい状態となる。なお、図１では、容器１２０は直方体としたが、これに限るものではなく、円柱状に形成されるなど、側壁が曲面から構成されていてもよいことは、いうまでもない。また、天井壁１２１が、側壁１２２の内側において、支持柱などにより半導体基板１０１の上に支持されているようにしてもよい。図１に示す構成の場合、隔壁１２３が上記支持柱の機能を果たしている。
【００２３】
図１に示す半導体装置は、半導体基板１０１の一部に、通常の半導体集積回路装置と同様に、パッド端子１０６を備え、パッド端子１０６と外部のシステムとを接続することにより、所定の機能が発現する。各ＭＥＭＳ素子（第２素子）は、集積回路１６０を構成している駆動回路などの能動回路により制御され、各ＭＥＭＳ素子を所望の状態に同時に制御することが可能である。また、図１に示す半導体装置は、インダクタ素子１１３をモノリシックに搭載しているので、各種のフィルタを形成できる。
【００２４】
次に、各素子について説明する。まず、共振子１１２は、図２に示すように、駆動電極（支持部）２０１，可動ビーム２０２，入力電極２０３，出力電極２０４を備えている。可動ビーム２０２は、両端が駆動電極２０１により支持され、駆動回路１６１から出力される駆動信号により駆動されて可動する。また、入力電極２０３と出力電極２０４とは、信号処理回路１６２に接続されている。
【００２５】
インダクタ素子１１３は、図３に示すように、天井壁１２１の上面に形成され、容器の外側に配置されている。インダクタ素子１１３は、端子３０１，３０２において配線部３１１，３１２に接続し、配線部３１１，３１２を介して信号処理回路１６３に接続している。インダクタ素子１１３の下部には、容器による空間が存在しているため、誘電損失が少なく所望の電気特定が得られるようになる。
【００２６】
可変容量素子１１４は、図４に示すように、可動ビーム４０１，支持電極（支持部）４０２，駆動電極４０３，対向電極４０４を備える。可動ビーム４０１は、中央部の対向電極４０４の上部に容量電極部４０１ａを備え、また、対向電極４０４を挾んで２つ設けられた駆動電極４０３の上部に可動電極部４０１ｂを備えている。駆動電極４０３は、駆動回路１６４に接続している。また、信号処理回路１６５が、支持電極４０２を介して可動ビーム４０１に接続し、また、対向電極４０４に接続している。可動ビーム４０１が駆動電極４０３の方向に変位（可動）することで、容量電極部４０１ａと対向電極４０４との間の間隔が変位し、容量が変化する。
【００２７】
スイッチ素子１１５は、図５に示すように、可動ビーム５０１，入力電極（支持部）５０２，駆動電極５０３，接続電極５０４を備える。可動ビーム５０１は、中央部が入力電極５０２に支持されている。また、可動ビーム５０１は、駆動電極５０３の上部に当たる部分に、可動電極部５０１ａを備える。また、可動ビーム５０１は、両端に出力電極部５０１ｂを備える。接続電極５０４の上面には、接点５１４が形成されている。
【００２８】
駆動回路１６６より駆動信号が駆動電極５０３に印加されると、可動電極部５０１ａが駆動電極５０３の方向に引き寄せられる（可動する）。これに連動して出力電極部５０１ｂも接続電極５０４の方向に変位し、出力電極部５０１ｂの下面が接点５１４に接触する。接続電極５０４と入力電極５０２とは、信号処理回路１６７に接続し、入力電極５０２は、可動ビーム５０１と電気的に接続されている。
【００２９】
次に、上述した半導体装置の製造方法例について、図６，７を用いて説明する。
まず、例えばシリコンからなる半導体基板１０１の上に、例えば、複数のＭＯＳトランジスタや抵抗及び配線などから構成された集積回路１６０を形成した後、図６（ａ）に示すように、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁層１０２を形成し、層間絶縁層１０２の所定箇所にコンタクトホールを形成し、この上に、シード層６０１が形成された状態とする。
【００３０】
シード層６０１は、スパッタ法や蒸着法などにより、まずチタンを堆積してこの上に金を堆積することで形成すればよい。シード層６０１は、コンタクトホールの内部を含めて形成された状態とする。なお、チタンの膜厚は０．１μｍ、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００３１】
次に、シード層６０１の上に、所望の箇所に開口部を備えたレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部に露出するシード層６０１の上にメッキ法により金のパターンを形成し、この後レジストパターンを除去することで、図６（ｂ）に示すように、金属パターン（第１金属パターン）６０２，金属パターン（第２金属パターン）６０３が形成された状態とする。上記レジストパターンの形成、メッキ、レジストパターン除去の工程を２回行うことで、高さの異なる金属パターン６０２と金属パターン６０３とが形成された状態とする。
【００３２】
例えば、１回目のレジストパターンの膜厚は１μｍ程度とし、メッキを膜厚０．３μｍ程度に形成することで、高さ０．３μｍの金属パターン６０２が形成された状態とする。同様に、２回目のレジストパターンの膜厚は１μｍ程度とし、メッキを膜厚０．４μｍ程度に形成することで、高さ０．４μｍの金属パターン６０３が形成された状態とする。
【００３３】
次に、金属パターン６０２，６０３をマスクとしてシード層６０１をエッチング除去し、図６（ｃ）に示すように、金属パターン６０２，６０３が、層間絶縁層１０２の上で各々分離した状態とする。例えば、シード層６０１を構成している上層の金は、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液を用いたウエットエッチングにより除去できる。例えば、エッチング速度は毎分０．０５μｍ程度である。また、下層のチタンは、ＨＦからなるエッチング液でエッチングできる。
【００３４】
次に、図６（ｄ）に示すように、所望とする一部の金属パターン６０２の上部に開口部を備えたレジストパターン６０４を形成し、無電解メッキ法により開口部に露出している金属パターン６０２の上面に、Ｒｕの膜を０．３μｍ形成することで、接点５１４が形成された状態とする。接点５１４が形成された金属パターン６０２が、図５に示した接続電極５０４となる。なお、接点の材料としては、白金などを用いるようにしてもよい。
【００３５】
次に、レジストパターン６０４を除去した後、図６（ｅ）に示すように、金属パターン６０３の上面が露出した状態に、下部犠牲膜６０５が形成された状態とする。金属パターン６０２は、下部犠牲膜６０５により覆われる。例えば、ポリベンザオキサゾールにより構成された感光性を有する有機樹脂を塗布し、塗布した有機樹脂膜を公知のフォトリソグラフィ技術によりパターニングすることで、下部犠牲膜６０５が形成できる。パターニング処理では、前処理として１２０℃のプリベークを４分程度行う。また、パターニングした後に、３１０℃程度の加熱処理を行う。上記有機樹脂としては、住友ベークライト社製の「ＣＲＣ８３００」を用いることができる。
【００３６】
次に、下部犠牲膜６０５の上に、シード層（図示せず）を形成する。シード層は、図６（ａ）に示したシード層６０１と同様である。ついで、シード層の上に、所定の金属パターン６０３の上部が開口したレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部に露出するシード層の上にメッキ法により金のパターンを形成し、この後レジストパターンを除去することで、図６（ｆ）に示すように、金属パターン（第３金属パターン）６０６，金属パターン（第４金属パターン）６０７，金属パターン（第４金属パターン）６０８，金属パターン（第４金属パターン）６０９が形成された状態とする。
【００３７】
例えば、レジストパターンの膜厚は１μｍ程度とし、メッキを膜厚０．３μｍ程度に形成することで、高さ０．３μｍの金属パターン６０６，６０７，６０８，６０９が形成された状態とする。これら金属パターンの形成は、図６（ａ）〜図６（ｂ）における金属パターンの形成と同様である。
金属パターン６０７が、図２に示した可動ビーム２０２となり、金属パターン６０８が、図４に示した可動ビーム４０１となり、金属パターン６０９が、図５に示した可動ビーム５０１となる。
【００３８】
ついで、金属パターン６０６の上部が開口したレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部に露出する金属パターン６０６の上にメッキ法により金のパターンを形成し、この後レジストパターンを除去することで、図６（ｇ）に示すように、金属パターン６０６の上に金属パターン（第５金属パターン）６１０が形成された状態とする。例えば、レジストパターンの膜厚は１μｍ程度とし、メッキを膜厚０．４μｍ程度に形成することで、高さ０．４μｍの金属パターン６１０が形成された状態とする。この後、金属パターン６０６，６１０，及び金属パターン６０７，６０８，６０９をマスクとし、図示しないシード層をエッチング除去する。シード層の除去は、前述したシード層６０１のエッチング除去と同様である。
【００３９】
次に、図７（ｈ）に示すように、金属パターン６１０の上面が露出した状態に、上部犠牲膜６１１が形成された状態とする。金属パターン６０７，６０８，６０９は、上部犠牲膜６１１により覆われる。例えば、ポリベンザオキサゾールより構成された感光性を有する有機樹脂を塗布し、塗布した有機樹脂膜を公知のフォトリソグラフィ技術によりパターニングすることで、上部犠牲膜６１１が形成できる。パターニング処理では、前処理として１２０℃のプリベークを４分程度行う。また、パターニングした後に、３１０℃程度の加熱処理を行う。上記有機樹脂としては、住友ベークライト社製の「ＣＲＣ８３００」を用いることができる。
【００４０】
次に、上部犠牲膜６１１の上面に、例えば金からなる膜厚０．１μｍ程度のシード層をスパッタ法などにより形成し、この上に格子状の開口部を有するレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部にメッキ法により金パターンを形成し、レジストパターンを除去することで、図７（ｉ）に示すように、メッシュ状（格子状）の金属層６１２が形成された状態とする。例えば、金属層６１２は膜厚１μｍ程度であればよい。
【００４１】
次に、例えば、オゾンアッシャー装置を用い、オゾンを金属層６１２の開口部から下部犠牲膜６０５，上部犠牲膜６１１に作用させ、下部犠牲膜６０５，上部犠牲膜６１１を除去することで、図７（ｊ）に示すように、金属層６１２の下部に空間が形成された状態とする。図７（ｊ）において、金属パターン６１０，６０６，６０３の一部により、図１に示した側壁１２２、隔壁１２３が形成され、金属パターン６１０，６０６，６０３の他の一部により、図３に示す配線部３１１，３１２が構成される。
【００４２】
また、金属層６１２の下部には、共振子１１２，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５が、形成された状態となる。これら素子の可動ビームとこの下の電極との間隔（接点間距離）は、約０．１μｍ程度に形成されている。上記間隔は、図６（ｂ）に示した、金属パターン６０２と金属パターン６０３との高さの差により調整できる。
【００４３】
次に、ＳＴＰ法（"A Sealing Technique for Stacking MEMS on LSI Using Spin-Coating Film Transfer and Hot Pressing", Jpn. J. Appl. Phys. bol.42, pp.2462-2467, 2003）により、金属層６１２の上面に絶縁膜を貼り付け、貼り付けた絶縁膜の一部にスルーホールを形成することで、図７（ｋ）に示すように、天井壁１２１が形成された状態とする。貼り付ける絶縁膜は、例えば、膜厚１．０μｍ程度の有機材料からなる膜を用いればよい。なお、天井壁１２１は、導電性材料から構成してもよい。また、なお、ＳＴＰ法に限らず、他の手法により、天井壁１２１となる膜を形成してもよい。
【００４４】
なお、天井壁１２１は、金属層６１２の上に樹脂を塗布することで形成することもでき、化学的気相成長法により絶縁膜を堆積することで形成するようにしてもよい。また、天井壁１２１は、金属から構成してもよい。
最後に、天井壁１２１に形成したスルーホールに端子３０１，３０２を形成し、端子３０１，３０２に接続する配線パターンを形成することで、図７（ｌ）に示すように、天井壁１２１の上面の所定箇所にインダクタ素子１１３が形成された状態とする。
【００４５】
以上に説明した製造法により、共振子１１２，可変容量素子１１４，スイッチ素子１１５が、天井壁１２１と金属パターン６１０，６０６，６０３の一部により構成された側壁とからなる容器内に封止された状態が得られる。また、上述した製造方法によれば、各素子が、金属パターン６１０，６０６，６０３の一部により構成された隔壁により、各部屋に分離された状態が得られる。
【００４６】
なお、上述では、天井壁１２１の上にインダクタ素子１１３を設けるようにしたが、これに限るものではない。天井壁１２１の上に、アンテナ素子を形成することもできる。
また、上述では、半導体基板の上に形成した容器の内部に、ＭＥＭＳ素子を設けるようにしたが、これに限るものではない。容器の内部に、可動部を備えない微細な構造体から構成された受動素子が、封止されているようにしてもよい。容器の内部に配置することで、電磁波などの様々な影響から素子をシールドできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成例を示す模式的な斜視図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図２】共振子１１２の構成例を模式的に示す平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図３】インダクタ素子１１３の構成例を模式的に示す平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図４】可変容量素子１１４の構成例を模式的に示す平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図５】スイッチ素子１１５の構成例を模式的に示す平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法例について説明する工程図である。
【図７】本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法例について説明する工程図である。
【図８】従来よりあるマイクロマシンの一例であるスイッチ素子の構成例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…半導体基板、１０２…層間絶縁層、１０６…パッド端子、１１２…共振子、１１３…インダクタ素子、１１４…可変容量素子、１１５…スイッチ素子、１２０…容器、１２１…天井壁、１２２…側壁、１２３…隔壁、１６０…集積回路。
【図１】
2005322666.tif 000003
【図２】
2005322666.tif 000004
【図３】
2005322666.tif 000005
【図４】
2005322666.tif 000006
【図５】
2005322666.tif 000007
【図６】
2005322666.tif 000008
【図７】
2005322666.tif 000009
【図８】
2005322666.tif 000010