(57)【要約】【課題】  高信頼で更なる小型化が実現できるＭＥＭＳのウェハレベル小型化パッケージング技術を提供する。【解決手段】  シリコンウェハ１と、シリコンウェハ１上に形成され、電力を印加することで可動するＭＥＭＳ素子部分９と、ＭＥＭＳ素子部分９を、ＭＥＭＳ素子部分９との間に空隙を形成して封止する上面保護フィルム１７と、ＭＥＭＳ素子部分９の電極に接続され、上面保護フィルム１７上に形成されるはんだボールとを有するＭＥＭＳパッケージにおいて、上面保護フィルム１７には、有機物からなる材料が用いられ、ＭＥＭＳ素子部分９と上面保護フィルム１７とはんだボールとは、シリコンウェハ１上に基板状態で形成され、この形成後にシリコンウェハはダイシングにより個別パッケージに分離される。【選択図】  図１６
2007088189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、電力を印加することで可動するＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を、前記ＭＥＭＳ素子との間に空隙を形成して封止する封止部材と、
前記ＭＥＭＳ素子の電極に接続され、前記封止部材上に形成される外部接続電極とを有し、
前記封止部材には、有機物からなる材料が用いられ、
前記ＭＥＭＳ素子と前記封止部材と前記外部接続電極とは、前記基板上に基板状態で形成され、この形成後に前記基板はダイシングにより個別パッケージに分離されることを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【請求項２】
請求項１記載のＭＥＭＳパッケージにおいて、
前記外部接続電極には、前記ＭＥＭＳ素子に電力を印加する電力印加用電極を含むことを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【請求項３】
請求項１記載のＭＥＭＳパッケージにおいて、
前記外部接続電極には、前記ＭＥＭＳ素子に電力を印加する電力印加用電極と、前記ＭＥＭＳ素子に信号を印加する信号印加用電極とを含むことを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【請求項４】
請求項１記載のＭＥＭＳパッケージにおいて、
前記封止部材には、感光性を有し、パターンを形成できる有機物からなる材料が用いられることを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【請求項５】
基板上に、電力を印加することで可動するＭＥＭＳ素子の下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に第１の犠牲層を形成する工程と、
前記第１の犠牲層上に前記ＭＥＭＳ素子の上部電極を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ素子の周囲の側壁を形成する工程と、
前記第１の犠牲層をドライエッチング処理により除去する工程と、
前記ＭＥＭＳ素子との間に空隙を形成して、前記側壁上に感光性を有する有機物からなる材料を用いて封止部材を形成する工程と、
前記封止部材上に、前記下部電極および前記上部電極に接続される外部接続電極を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ素子と前記封止部材と前記外部接続電極とを前記基板上に基板状態で形成した後、前記基板をダイシングにより個別パッケージに分離する工程とを有するＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のＭＥＭＳパッケージの製造方法において、
前記側壁を形成する工程は、電気めっき処理により行うことを特徴とするＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のＭＥＭＳパッケージの製造方法において、
前記下部電極および前記上部電極と前記外部接続電極とを接続するための電極を形成する工程を有し、
前記電極を形成する工程と前記側壁を形成する工程とは、電気めっき処理により同一工程で行うことを特徴とするＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【請求項８】
請求項５記載のＭＥＭＳパッケージの製造方法において、
前記上部電極上に第２の犠牲層を形成する工程を有し、
前記第１の犠牲層を除去する工程は、前記第１の犠牲層とともに前記第２の犠牲層を等方性ドライエッチング処理により同時に除去することを特徴とするＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【請求項９】
請求項５記載のＭＥＭＳパッケージの製造方法において、
前記側壁を形成する工程は、感光性を有する有機物からなる材料を用いて行うことを特徴とするＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のＭＥＭＳパッケージの製造方法において、
前記下部電極および前記上部電極と前記外部接続電極とを接続するための端子を形成する工程を有し、
前記端子を形成する工程は、電気めっき処理により行うことを特徴とするＭＥＭＳパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術に関し、特に、ＭＥＭＳのウェハレベル小型化パッケージング技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細な可動部分を動かすことで、ある機能を持たせるＭＥＭＳ技術が実用化されてきている。この技術の特徴は、従来の電子機器と異なり、基板（シリコンウェハ）上に可動部を持つことである。この中で、実用化されている技術として、加速度センサーやＭＥＭＳスイッチがある。
【０００３】
ＭＥＭＳスイッチは、電気信号をオン／オフする微細な電気機械部品であり、例えば特許文献１および特許文献２に示された構造体のものが開示されている。しかし、これらの文献に於いては、実際に使用する際に必要となるパッケージ（実装）技術に対する記述が無く、ＭＥＭＳスイッチを携帯機器に搭載し、動作させるには困難が生ずる。
【０００４】
一方、ＭＥＭＳスイッチは、可動部分を有する構造体に対するパッケージであるから、パッケージ内部に空隙を有する必要がある。空隙を有する構造として、従来、金属製キャップによる封止が行われてきたが、ＭＥＭＳスイッチを携帯電話の切替えスイッチとして用いた場合、その金属キャップによる厚さ方向が制約となっている。
【０００５】
そのため、金属キャップに替わり、樹脂を用いて空隙を保持し、かつパッケージングするものが提案されており、例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に示された構造体のものが開示されている。
【特許文献１】特開平９−１７３００号公報公報
【特許文献２】特開２００２−３２６１９７号公報
【特許文献３】特表２００２−５３２９３４号公報
【特許文献４】特表２００４−５１４３１６号公報
【特許文献５】特開２００３−３７４７３号公報
【特許文献６】特開２００３−３４７３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記のような従来のＭＥＭＳスイッチには、以下のような問題点が考えられる。
【０００７】
例えば、前記特許文献３に示された構造では、個片に切り出した後に、第３層を形成するに当たり、小形部品を扱う必要があり、煩雑な作業を要する。
【０００８】
また、前記特許文献４に示された構造では、空隙部上面にアルミニウムが形成されるなど、煩雑な作業を必要とする。また、このアルミニウム層がコンタクトバンプと称する、外部との接続用はんだボールと接触し、短絡の原因ともなる。
【０００９】
また、前記特許文献５に示された構造では、上面を形成するため、エポキシ系接着剤を用いている。この系の接着剤は、硬化時にガスの発生があり、また、硬化時には無くとも、はんだ接続時にはガスの発生があり、このガスにより、素子部に悪影響を及ぼす懸念がある。
【００１０】
また、前記特許文献６に示された構造では、半導体・ＭＥＭＳ素子の機能面をサブストレートに正対するように搭載し、サブストレートと半導体・ＭＥＭＳ素子を電気的に接合させてなるパッケージにおいて、半導体素子機能面とサブストレートの間に空隙を設けるために、半導体・ＭＥＭＳ素子上に感光性絶縁樹脂を配置し、空隙部をフォトリソグラフィーの手法により形成している。また、接続に関しては、金のスタッドバンプを用いている。しかし、この方法では、ＭＥＭＳ素子上に感光性絶縁樹脂を塗布した後の工程から、サブストレートに正対するように搭載するまでの間、ＭＥＭＳ素子上が保護されることなく、異物等による汚染の懸念がある。
【００１１】
以上のような問題点に着目し、本発明は、以下のような課題を解決するものである。
【００１２】
（１）課題１
気密封止のためには、金属キャップを用いることが有効であるが、金属キャップを用いた場合、パッケージングされた素子の厚さが厚くなる。例えば、図１６（ｂ）に示すように、金属キャップ２１を用いた構造では、セラミクス基板２３上にＭＥＭＳ素子部分９が形成されたシリコンウェハ１が搭載されており、下部電極６とセラミクス基板２３のビアホール２４に接続された端子とを金ワイヤ２２で接続する構造になっている。外部との接続は、セラミクス基板２３下部に形成した端子２６を介して行う。この金属キャップ２１の構造では、９００μｍの厚さが必要である。
【００１３】
（２）課題２
ＭＥＭＳパッケージのためには中空構造が必要である。
【００１４】
（３）課題３
小形部品を扱うため、ウェハレベルパッケージとする必要がある。
【００１５】
そこで、本発明はこれらの課題を解決し、その目的は、高信頼で更なる小型化が実現できるＭＥＭＳのウェハレベル小型化パッケージング技術を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願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れば、次のとおりである。
【００１８】
本発明は、前記した課題を解決するため、以下のような手段を採用するものである。
【００１９】
（１）課題１の解決方法として、封止部材の少なくとも一部（上面保護フィルム）の構成材料に有機物からなる材料を用いる。この材料を用いることで、図１６（ａ）に示すように、本発明によるＭＥＭＳパッケージとすることで、金属キャップ（図１６（ｂ））で９００μｍ必要であった厚さ方向の寸法を３００μｍとすることができる。なお、図１６（ａ）は、後述する実施の形態の図７（２６）（図１２（２０））に対応する。
【００２０】
（２）課題２の解決方法として、以下の構造体を形成する。（２−１）ＭＥＭＳ素子の直上部を除くＭＥＭＳ素子の周辺部を側壁（パッケージ枠）で囲う。（２−２）ＭＥＭＳ素子の直上部および周辺部に形成した側壁上を有機物からなる材料（上面保護フィルム）で被う。（２−３）電気的な接続を得るための電極を形成する。（２−４）必要に応じて、カバーコートを形成する。（２−５）外部接続電極（はんだボール）を搭載する。
【００２１】
（３）課題３の解決方法として、前記課題２を解決するための構造形成方法は、外部接続電極の搭載までをウェハレベルで行うことが可能である工程を採用する。本方法を用いることで、小形部品を取り扱うことなくパッケージングすることが可能となる。
【００２２】
具体的に、本発明のＭＥＭＳパッケージは、基板と、基板上に形成され、電力を印加することで可動するＭＥＭＳ素子部分と、ＭＥＭＳ素子部分を、ＭＥＭＳ素子部分との間に空隙を形成して封止する上面保護フィルムと、ＭＥＭＳ素子部分の電極に接続され、上面保護フィルム上に形成されるはんだボールとを有し、上面保護フィルムには、有機物からなる材料が用いられ、ＭＥＭＳ素子部分と上面保護フィルムとはんだボールとは、基板上に基板状態で形成され、この形成後に基板はダイシングにより個別パッケージに分離されるものである。
【００２３】
このＭＥＭＳパッケージにおいて、はんだボールには、ＭＥＭＳ素子部分に電力を印加するＤＣ入出力の電極を含み、あるいは、このＤＣ入出力の電極と、ＭＥＭＳ素子部分に信号を印加するＲＦ入出力の電極とを含むものである。また、上面保護フィルムには、感光性を有し、パターンを形成できる有機物からなる材料が用いられるものである。
【００２４】
また、本発明のＭＥＭＳパッケージの製造方法は、基板上に、電力を印加することで可動するＭＥＭＳ素子部分の下部電極を形成する工程と、下部電極上に第１の犠牲層を形成する工程と、第１の犠牲層上にＭＥＭＳ素子部分の上部電極を形成する工程と、ＭＥＭＳ素子部分の周囲のパッケージ枠を形成する工程と、第１の犠牲層をドライエッチング処理により除去する工程と、ＭＥＭＳ素子部分との間に空隙を形成して、パッケージ枠上に感光性を有する有機物からなる材料を用いて上面保護フィルムを形成する工程と、上面保護フィルム上に、下部電極および上部電極に接続されるはんだボールを形成する工程と、ＭＥＭＳ素子部分と上面保護フィルムとはんだボールとを基板上に基板状態で形成した後、基板をダイシングにより個別パッケージに分離する工程とを有するものである。
【００２５】
このＭＥＭＳパッケージの製造方法において、パッケージ枠を形成する工程は、電気めっき処理により行うものである。さらに、下部電極および上部電極とはんだボールとを接続するための電極を形成する工程を有し、電極を形成する工程とパッケージ枠を形成する工程とは、電気めっき処理により同一工程で行うものである。また、上部電極上に第２の犠牲層を形成する工程を有し、第１の犠牲層を除去する工程は、第１の犠牲層とともに第２の犠牲層を等方性ドライエッチング処理により同時に除去するものである。
【００２６】
あるいは、このＭＥＭＳパッケージの製造方法において、パッケージ枠を形成する工程は、感光性を有する有機物からなる材料を用いて行うものである。さらに、下部電極および上部電極とはんだボールとを接続するための端子を形成する工程を有し、端子を形成する工程は、電気めっき処理により行うものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２８】
（１）課題１の解決により、ＭＥＭＳ素子との間の空隙を形成するための封止部材に有機物からなる材料を用いることで、封止部材のファインパターン化が可能になり、ＭＥＭＳパッケージの小型化を達成することができる。
【００２９】
（２）課題２の解決により、封止部材に有機物からなる材料を用いることで、空隙部を必要とするＭＥＭＳパッケージを形成することができる。
【００３０】
（３）課題３の解決により、ウェハレベルでパッケージングを行うことが可能になり、ＭＥＭＳパッケージの製造において工程の簡略化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセスを、図１〜図７を用いて説明する。
【００３３】
図１（１）
先ず、基板として、シリコンウェハ１を準備する。ここでは、シリコンウェハ１を用いることとするが、セラミクス、有機基板、絶縁を施した金属基板を用いることも可能である（以下、シリコンウェハを基板として用いることとして記述する）。また、形状についても、剛体、シートを用いることが可能である。
【００３４】
なお、ここでは、シリコンウェハ１上に形成される１つのＭＥＭＳパッケージ２５について拡大して記載するが、図１７に示すように、シリコンウェハ１上には同様の形状のＭＥＭＳパッケージ２５が複数個形成される。
【００３５】
図１（２）
シリコンウェハ１に、アルミニウム（Ａｌ）２のスパッタ膜を成膜する。ここでは、０．５μｍの厚さで成膜するが、膜厚に関しては、エッチング精度および表面の凹凸が概ね１００ｎｍ以下と小さければ膜厚は問わない。また、材料についても、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒなどの多層膜を用いても可能である（以下、アルミニウムを材料として用いることとして記述する）。
【００３６】
図１（３）
レジスト３を用いて、アルミニウム２に電極パターンを形成する。ここで用いるレジスト３は、図１（４）工程で用いるエッチング工程（ドライエッチングまたは、ウェットエッチング）に耐性があれば、その種類について制約を設けるものではない。ここでの電極形状（下部電極６と称する）の概略については、図３（１３）工程で説明する。
【００３７】
図１（４）
図１（２）で成膜したアルミニウム２を、図１（３）で形成したレジスト３をマスクとしてエッチング除去する。ここでは、ドライエッチング、ウェットエッチングを用いることが可能であるが、工程の簡便な理由により、ウェットエッチングを用いる。エッチング処理は、リン酸、酢酸、硝酸、水を含むエッチング液を加熱して行う。続いて、図１（３）で形成したレジスト３を剥離する。レジスト剥離は、有機溶剤による溶解、アルカリによる溶解、ドライプロセス工程を用いることが可能である。ここでは、電極材料にアルミニウムを用いたため、アルカリを用いることは不可能であるが、有機溶剤による溶解、ドライプロセスを選択することが可能である。ここでは、工程の簡便な理由により、有機溶剤により溶解する。用いる有機溶剤は、レジストを溶解しかつアルミニウムの腐食を防止できれば、制約を設けるものではない。ここでは、アセトンを用いる。なお、電極材料として、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒなどの多層膜を用いる場合には、アルカリ溶解が可能である。
【００３８】
図１（５）
スパッタを用いて容量膜４を成膜する。ここでは、膜厚２００ｎｍのアルミナを成膜する。なお、ＣＶＤを用いて酸化シリコンを成膜しても同様の機能を持たせることができる。続いて、レジスト３ａを用いてアルミニウムパターンを形成する。ここで用いるレジスト３ａは、図２（６）工程で用いるエッチング工程（ドライエッチングまたは、ウェットエッチング）に耐性があれば、その種類について制約を設けるものではない。
【００３９】
図２（６）
図１（５）で成膜した容量膜４を、図１（５）で形成したレジスト３ａをマスクとしてエッチング除去する。ここでは、ドライエッチング（ミリング加工）、ウェットエッチングを用いることが可能であるが、アルミナのウェットエッチングによるエッチングレートが遅いとの理由により、ドライエッチング（ミリング加工）を用いる。ＣＶＤを用いて酸化シリコンを成膜する場合には、ウェット工程を用いることも適切な方法である。
【００４０】
図２（７）
図１（５）で形成したレジスト３ａを剥離する。レジスト３ａの剥離は、有機溶剤による溶解、アルカリによる溶解、ドライプロセスの工程を用いることが可能である。ここでは、工程の簡便な理由により、有機溶剤により溶解する。用いる有機溶剤は、レジスト３ａを溶解し、かつ容量膜４の腐食を防止できれば、制約を設けるものではない。ここでは、アセトンを用いる。
【００４１】
図２（８）
有機材料を用い、犠牲層８を形成する。この有機材料としては、パターンを形成することより感光性を有する樹脂が好ましく、感光性ポリイミドが最も好ましい。膜厚は、１μｍとするが、この膜厚は、後に形成する上部電極７の材料、寸法等を考慮し、実験により決定することが望ましい。次に、電気めっきを実施するための給電膜５をシリコンウェハの全面に形成する。ここでは、蒸着や、無電解銅めっき、ＣＶＤなども用いることが可能であるが、ポリイミドとの接着強度が強いためスパッタを用いることとする。スパッタの前処理として、導体の導通を確保するためにスパッタエッチングを行う。
【００４２】
本実施の形態におけるスパッタ膜としては、クロム（７５ｎｍ）／銅（０．５μｍ）の多層膜を形成する。ここでのクロムの機能は、その下に位置する感光性ポリイミドとの接着を確保することにあり、その膜厚はそれらの接着を維持する最低限でかまわない。所要膜厚は、スパッタエッチングおよびスパッタの条件、クロムの膜質などによっても変動する。なお、本実施の形態で使用したクロム膜に代えてチタン膜やチタン／白金膜、タングステンなどでも代替できる。
【００４３】
一方、銅の膜厚は、後の工程で行う電気銅めっき及び電気ニッケルめっきを行ったときに、膜厚分布が生じない最小限度の膜厚が好ましく、めっき前処理として行う酸洗などでの膜減り量も考慮に入れたうえで膜厚分布を誘発しない膜厚を決定する。銅の膜厚を必要以上に厚くした場合、例えば１μｍを越える銅厚の場合には、スパッタ時間が長くなって生産効率が低下する。また、めっき金属材料に銅を含む材料を用いた場合、後の工程で実施する給電膜５のエッチング除去の際に長時間エッチングが避けられず、その結果としてサイドエッチングが大きくなる。なお、本発明では、上部電極７の材料に金を用いるため、その懸念はない。
【００４４】
図２（９）
レジスト３ｂを用い、上部電極７を形成する部分のみが開口した配線の逆パターンを形成する。
【００４５】
図２（１０）
電気金めっきを用いて上部電極７を形成する。ここでの金の膜厚は、２μｍとする。上部電極７の材料として、後の工程で多用する銅／ニッケルの２層金属膜を用いることも可能である。しかし、先に述べたように、後の給電膜５をエッチングする工程で、電気銅めっきで形成した上部電極７がサイドエッチングにより溶解し、寸法変化を起こす懸念がある。
【００４６】
図３（１１）
図２（９）で形成したレジスト３ｂを剥離する。レジスト３ｂの剥離は、有機溶剤による溶解、アルカリによる溶解、ドライプロセスの工程を用いることが可能である。ここでは、工程の簡便な理由により、有機溶剤により溶解する。用いる有機溶剤は、上部電極７に金を用いた場合には、何ら制約を設けるものではない。上部電極７に、銅、ニッケルを用いた場合には、それらの材料を腐食させない材料を用いる必要がある。ここでは、アセトンを用いる。
【００４７】
図３（１２）
エッチング処理をすることで、図２（８）で成膜した給電膜５を除去する。銅のエッチングには、塩化鉄、アルカリ系エッチング液等の種類があるが、本実施の形態では、硫酸／過酸化水素水を主成分とするエッチング液を用いる。上部電極７に金を用いた場合には、ここで用いる銅、クロムの何れのエッチング液に対しても不溶であるため、何ら問題はないが、上部電極７に銅／ニッケル用いた場合には、エッチング液に溶解するため、エッチング工程の制御が必要である。ここでのエッチングでは、１０秒以上のエッチング時間がないと制御が困難となって実用的観点では不利であるが、あまりに長い時間エッチングを行うと、例えば５分を越えてエッチングするような場合には、サイドエッチングが大きくなり、タクトが長くなるという問題も生じる。そのため、エッチング液およびエッチング条件は、適宜実験により求めるのがよい。引き続いて実施する給電膜５のクロム部分のエッチングには、過マンガン酸カリウムとメタケイ酸を主成分とするエッチング液を用いる。
【００４８】
図３（１３）上図
ＭＥＭＳ素子部分９以外のアルミニウム２をエッチング除去する。ここでは、ドライエッチング、ウェットエッチングを用いることが可能であるが、工程の簡便な理由により、ウェットエッチングを用いる。エッチング処理は、リン酸、酢酸、硝酸、水を含むエッチング液を加熱して行う。
【００４９】
図３（１３）下図（斜視概念図）
ここで、図３（１３）下図を用いてＭＥＭＳ素子の動作原理を説明する。この図では、図３（１３）上図には記載されている犠牲層８をドライエッチングで除去した後の形状を示す。
【００５０】
シリコンウェハ１上に、アルミニウム２による下部電極６が形成されている。アルミニウム２による下部電極６は、手前側と紙面奧側は繋がっている。この上に、容量膜４が形成されている。図３（１３）上図に記載があった犠牲層８の厚さに相当する隙間が容量膜４と上部電極７の間にある。シリコンウェハ１上に形成されたアルミニウム電極の２端子をＤＣ入出力１０、残りの２端子をＲＦ入出力１１とする。ＤＣ入出力１０の端子に直流電圧を印加すると、静電気の力により、上部電極７が撓む。そして、容量膜４と接触する。この時、容量膜４は、絶縁体であるため、直流電流が流れることはない。一方、交流はコンデンサを通過することができるため、ＲＦ入出力１１の端子にＲＦ信号を印加した場合、上部電極７と、下部電極６、容量膜４からなるコンデンサと同一構造をしている構造体を通過することが可能となる。この結果、２本のＲＦ入出力１１に印加された信号は、この構造体、すなわちＭＥＭＳ素子（ＭＥＭＳスイッチ）を通過することが可能となる。
【００５１】
図３（１４）
有機材料を用い、犠牲層８ａを更に一層形成する。この有機材料としては、感光性を有する樹脂が好ましく、パターンを形成することより感光性ポリイミドが最も好ましい。膜厚は、１μｍとするが、この膜厚は、特に制約を設けるものではない。ただし、最終的にはドライエッチングを用いて除去する膜であるため、薄い方が好ましい。
【００５２】
図４（１５）
給電膜５ａを成膜する。成膜は、図２（８）に示す工程と同様に行う。
【００５３】
図４（１６）上図、下図（平面図）
レジスト３ｃを用いて、パッケージ枠パターン１２と、ＤＣ入出力１０、ＲＦ入出力１１を形成する。なお、このパターンについては、膜厚が厚くなるため、レジスト３ｃの材料として、ドライフィルムを用いることが好ましい場合が多い。ここでは、レジスト３ｃを用いた工程を記す。
【００５４】
図４（１７）
パッケージ枠１３は、電極１４（ＤＣ入出力１０、ＲＦ入出力１１を総称する）と同一工程で形成する。パッケージ枠１３および電極１４は、電気銅めっき１５、電気ニッケルめっき１６から成る。
【００５５】
電気銅めっき１５は、硫酸・硫酸銅めっき液を用い、界面活性剤による洗浄、水洗、希硫酸による洗浄、水洗を行った後、給電膜５ａを陰極に接続し、リンを含有する銅板を陽極に接続して電気銅めっき１５を形成する。この材料には銅以外に、金または銀を包含するものであってもよい。電気ニッケルめっき１６は、給電膜５ａを陰極に接続し、ニッケル板を陽極に接続して電気ニッケル膜を形成する。電気ニッケルめっき前に、界面活性剤による洗浄、水洗、希硫酸による洗浄、水洗を行うと良好な膜質の電気ニッケルめっき膜が得られる場合がある。なお、銅、ニッケルとも電気めっきを用いて導体を形成する方法を示したが、無電解めっきを用いることも可能である。また、電気ニッケルめっきに代わり、ニッケル合金であってもよい。
【００５６】
電気銅めっき１５の膜厚は、電気銅めっき１５の上に電気ニッケルめっき１６を積み重ねた構造体により、後に形成する上面保護フィルム１７（図６（２１））を支え、上面保護フィルム１７をＭＥＭＳ素子部分９に接触しない膜厚であればよい。また、電気ニッケルめっき１６の膜厚は、図１４に示す、図６（２３）〜図７（２８）の端子１９を形成しない構造とした場合、はんだ拡散防止の観点から２μｍ以上とすることが好ましい。端子１９を設ける構造における、最表面に電気ニッケルめっき１６を必要とする理由は、パッケージ枠１３上に形成される後述（図６（２１））の上面保護フィルム１７との接着強度を確保するために設けてある。上面保護フィルム１７と電気銅めっき１５の接着強度が得られる場合には、電気ニッケルめっき１６は必要としない。なお、この場合、電気銅めっき１５または、電気ニッケルめっき１６の何れかを形成すればよいことになる。ここでは、給電膜５ａおよびレジスト３ｃを利用して電気銅めっき１５と電気ニッケルめっき１６を行い、パッケージ枠１３と電極１４を形成する。
【００５７】
図５（１８）
図４（１６）で形成したレジスト３ｃを剥離する。レジスト３ｃの剥離は、図３（１１）と同様に行う。
【００５８】
図５（１９）
エッチング処理をすることで、図４（１５）で成膜した給電膜５ａを除去する。エッチング処理は、図３（１２）と同様な方法で行う。
【００５９】
図５（２０）上図、下図（平面図）
等方性ドライエッチング装置を用いて、犠牲層８および８ａを除去する。ここで用いる等方性ドライエッチング装置は、ドライエッチングを行う際に、縦方向と横方向が同一レートでエッチングできる装置である（ここで、異方性ドライエッチング装置（縦方向に優先的にエッチングされる装置）を用いた場合、上部電極７下の犠牲層８が残ることになる）。ＭＥＭＳ素子部分９を囲む形状でパッケージ枠１３が形成され、図３（１３）に示すＤＣ入出力１０およびＲＦ入出力１１上に電極１４が形成されている。
【００６０】
図６（２１）
上面保護フィルム１７を貼り付ける。ここでは、ＭＥＭＳ素子部分９を潰さないように押し付ける必要がある。このため、温度、ローラ堅さ、ローラ送り速度等は、実験により求めることが望ましい。ここでの材料は、感光性を有する樹脂（カルド形樹脂）を用いる。他の材料として、接着性のみを有する樹脂を用いることも可能であるが、図６（２２）に示す工程では、レーザ加工が必要である。
【００６１】
図６（２２）
ここで用いるカルド形樹脂は、光硬化形樹脂である。つまり、マスクを介して紫外光を照射し、紫外光が照射された部分が硬化する性質を持つ。本工程では、電極１４が開口するように、紫外光を照射する。その後、現像することで、電極端部が露出し、加熱することで完全硬化する。
【００６２】
なお、開口した電極１４が、はんだボールを搭載するのに適当な大きさ、形状であれば、図１４に示すように、この図６（２２）工程の完了後にはんだボール１８を直接搭載した形状のパッケージとすることも可能である。
【００６３】
図６（２３）
給電膜５ｂを成膜する。成膜は、図２（８）に示す工程と同様に行う。
【００６４】
図６（２４）
レジスト３ｄを用いて、ＭＥＭＳ素子の入出力の電極１４を形成する。なお、このパターンについては、膜厚が厚くなるため、レジスト３ｄの材料として、ドライフィルムを用いることが好ましい場合が多い。ここでは、レジスト３ｄを用いた工程を記す。
【００６５】
図７（２５）
電極１４（ＤＣ入出力１０、ＲＦ入出力１１を総称する）上に、電気銅めっき１５ａ、電気ニッケルめっき１６ａから成る端子１９を形成する。ここでの電気銅めっき１５ａ、電気ニッケルめっき１６ａは、図３（１７）と同様な方法で行う。
【００６６】
ここで、最表面を電気ニッケルめっき１６ａとする理由は、後述（図７（２８））する、はんだボール１８のはんだが拡散することを防止することにある。なお、場合によっては、電気銅めっき１５ａは省略することも可能である。
【００６７】
なお、端子１９が、はんだボールを搭載するのに適当な大きさ、形状であれば、図１５に示すように、次の図７（２６）工程の完了後にはんだボール１８を直接搭載した形状のパッケージとすることも可能である。
【００６８】
図７（２６）
図６（２４）で形成したレジスト３ｄを剥離する。レジスト３ｄの剥離は、図３（１１）と同様に行う。続いて、給電膜５ｂを除去する。エッチング処理をすることで図６（２３）で成膜した給電膜５ｂを除去する。銅のエッチングには、塩化鉄、アルカリ系エッチング液等の種類があるが、本実施の形態では硫酸／過酸化水素水を主成分とするエッチング液を用いる。
【００６９】
図７（２７）
上面保護フィルム１７と同様の材料を用いてカバーコート材２０を貼り付ける。ここでの材料は、感光性を有する樹脂（カルド形樹脂）を用いる。他の材料として、接着性のみを有する樹脂を用いることも可能であるが、図７（２７）に示す工程では、レーザ加工が必要である。また、ここでは、シート材料が硬化工程でガスが発生した場合に於いても、ＭＥＭＳ素子は既に樹脂で覆われているため、どのような材料を用いても構わない。すなわち、耐久性、使用環境等を考え、自由に樹脂を選択することが可能である。
【００７０】
なお、図１５に示すように、カバーコート材２０を形成することなく、はんだボール１８を直接搭載した形状のパッケージとすることも可能である。この場合、基板に搭載した後にカバーコートに相当するものを形成することが可能である。すなわち、基板に搭載した後、ＣＶＤを用い、有機樹脂または、無機物をコーティングする。この工程を経ることで、更に耐久性を増すことが可能となる。これらの組み合わせは、図１８に示すとおり様々であり、使用環境、要求耐久性、コスト等を考慮して決定すればよい（詳細については、実施の形態３で記述する）。
【００７１】
図７（２８）
端子１９上にフラックスと共にはんだボール１８を搭載し、加熱することで、端子１９上にはんだボール１８を接続する。はんだボール１８は半導体装置側に形成することが一般的であるが、実装基板側に形成することも可能である。例えば、はんだボール搭載装置とリフロー炉を使用してバンプを形成する。つまり、はんだボール搭載装置を利用することで、端子１９上に所定量のフラックスとはんだボールを搭載する。この際、はんだボールはフラックスの粘着力によりバンプパッド上に仮固定される。はんだボールが搭載された実装基板またはシリコンウェハをリフロー炉に投入することではんだボールは一旦溶融し、その後再び固体化することで接続される。この他にも、印刷機を用いてはんだペーストを端子１９上に印刷塗布し、これをリフローすることではんだを接続する方法もある。何れの方法においても、はんだ材料は様々なものを選択することが可能であるが、本工程を用いた場合、錫含有率が９０％以上の時、本工程における効果を最大限発揮する。はんだボール搭載時のリフロー条件は、ベルト式のリフロー炉を用い、最大温度２４５℃、２３０℃以上で３０秒保持される時間でリフローを行う。また、用いたはんだボールは、ＳｎとＣｕを主成分とし、第三成分として、Ｂｉ、Ａｇを添加したものを用いる。
【００７２】
以上の図１〜図７の各工程を経て、図１７に示すように、シリコンウェハ１上には同様の形状の複数個のＭＥＭＳパッケージ２５が形成される。最後に、シリコンウェハ１をダイシングにより個々に分離することで、個別のＭＥＭＳパッケージとすることができる。
【００７３】
以上により、本実施の形態によれば、ＭＥＭＳ素子部分９との間の空隙を形成するための上面保護フィルム１７に有機物からなる材料を用いることで、上面保護フィルム１７のファインパターン化が可能になり、ＭＥＭＳパッケージの小型化を達成することができる。さらに、上面保護フィルム１７に有機物からなる材料を用いることで、空隙部を必要とするＭＥＭＳパッケージを形成することができる。さらに、ウェハレベルでパッケージングを行うことが可能になり、ＭＥＭＳパッケージの製造において工程の簡略化を図ることができる。
【００７４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセスを、図８〜図１３を用いて説明する。
【００７５】
図８（１）、図８（２）、図８（３）、図８（４）、図８（５）、図９（６）、図９（７）、図９（８）、図９（９）は、それぞれ、前記実施の形態１の、図１（１）、図１（２）、図１（３）、図１（４）、図１（５）、図２（６）、図２（７）、図２（８）、図２（９）と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
さらに、以降の工程においても、前記実施の形態１と異なる部分のみを主に説明する。
【００７７】
図１０（１０）
上部電極７ａは、電気銅めっき１５ｂ、電気ニッケルめっき１６ｂから成る。ここで、最表面を電気ニッケルめっき１６ｂとする理由は、前記実施の形態１で形成したパッケージ枠を樹脂材料（後述、図１０（１３））で形成するに当たり、前記実施の形態１で用いた電気金めっきを用いると樹脂材料と金との接着強度が得られないことによる。なお、場合よっては、電気銅めっき１５ｂは省略することも可能である。ここでは、給電膜５およびレジスト３を利用して電気めっきを行い、電極１４ａを形成する。電極１４ａの形成は、硫酸・硫酸銅めっき液を用い、界面活性剤による洗浄、水洗、希硫酸による洗浄、水洗を行った後、給電膜８を陰極に接続し、リンを含有する銅板を陽極に接続して電気銅めっき膜を形成する。この材料には銅以外に、金または銀を包含するものであってもよい。電気ニッケルめっき１６ｂは、給電膜５を陰極に接続し、ニッケル板を陽極に接続して電気ニッケル膜を形成する。電気ニッケルめっき前に、界面活性剤による洗浄、水洗、希硫酸による洗浄、水洗を行うと良好な膜質の電気ニッケルめっき膜が得られる場合がある。なお、銅、ニッケルとも電気めっきを用いて導体を形成する方法を示したが、無電解めっきを用いることも可能である。また、電気ニッケルめっきに代わり、ニッケル合金であってもよい。
【００７８】
図１０（１１）
図３（１１）と同様に、図９（９）で形成したレジスト３ｂを剥離する。
【００７９】
図１０（１２）
図３（１２）と同様に、エッチング処理をすることで、図９（８）で成膜した給電膜５を除去する。
【００８０】
図１０（１３）
パッケージ枠１３ａは、樹脂材料を用いて形成する。ここでの材料は、感光性を有する樹脂（カルド形樹脂）を用いる。他の材料として、接着性のみを有する樹脂を用いることも可能であるが、レーザ加工が必要である。ここで用いるカルド形樹脂は、光硬化形樹脂である。つまり、マスクを介して紫外光を照射し、紫外光が照射された部分が硬化する性質を持つ。本工程では、電極１４ａ、ＭＥＭＳ素子部分９ａが開口するように、紫外光を照射する。その後、現像することで、電極１４ａ、ＭＥＭＳ素子部分９ａが露出する。
【００８１】
図１０（１４）
図５（２０）と同様に、等方性ドライエッチング装置を用いて、犠牲層８を除去する。ただし、ここでは、犠牲層８、パッケージ枠１３ａとも有機材料であるため、パッケージ枠１３ａの側壁が薄くなり、高さが低くなる。合わせて、電極１４ａの大きさは大きくなる。
【００８２】
図１１（１５）
図６（２１）と同様に、上面保護フィルム１７ａを貼り付ける。
【００８３】
図１１（１６）
図６（２２）と同様に、電極１４ａが開口するように、紫外光を照射する。その後、現像することで、電極端部が露出し、加熱することで完全硬化する。
【００８４】
図１１（１７）
図６（２３）と同様に、給電膜５ｃを成膜する。
【００８５】
図１１（１８）
図６（２４）と同様に、レジスト３ｅを用いて、ＭＥＭＳ素子の入出力の電極１４ａを形成する。
【００８６】
図１２（１９）
図７（２５）と同様に、電極１４ａ（ＤＣ入出力、ＲＦ入出力を総称する）上に、電気銅めっき１５ｃ、電気ニッケルめっき１６ｃから成る端子１９ａを形成する。
【００８７】
図１２（２０）
図７（２６）と同様に、図１１（１８）で形成したレジスト３ｅを剥離する。
【００８８】
図１２（２１）
図７（２６）と同様に、エッチング処理をすることで図１１（１７）で成膜した給電膜５ｃを除去する。
【００８９】
図１３（２２）
図７（２７）と同様に、上面保護フィルム１７ａと同様の材料を用いてカバーコート材２０ａを貼り付ける。
【００９０】
図１３（２３）
図７（２８）と同様に、端子１９ａ上にフラックスと共にはんだボール１８ａを搭載し、加熱することで、端子１９ａ上にはんだボール１８ａを接続する。
【００９１】
以上の図８〜図１３の各工程を経て、図１７に示すように、シリコンウェハ１上には同様の形状の複数個のＭＥＭＳパッケージ２５が形成される。最後に、シリコンウェハ１をダイシングにより個々に分離することで、個別のＭＥＭＳパッケージとすることができる。
【００９２】
以上により、本実施の形態によれば、前記実施の形態１と同様に、上面保護フィルム１７ａのファインパターン化が可能になり、ＭＥＭＳパッケージの小型化を達成することができ、さらに、空隙部を必要とするＭＥＭＳパッケージを形成することができ、さらに、ＭＥＭＳパッケージの製造において工程の簡略化を図ることができる。
【００９３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３において、前記実施の形態１，２のウェハレベルパッケージングプロセスにより製造された、様々な構造のＭＥＭＳパッケージを、図１８および図１９を用いて説明する。
【００９４】
（１）図１４または図１５の構造でパッケージングされたＭＥＭＳパッケージ２５ａである。
【００９５】
（２）図７（２８）、図１３（２３）の構造でパッケージングされたＭＥＭＳパッケージ２５ｂである。
【００９６】
（３）図７（２８）、図１３（２３）の構造でパッケージングされ、図７（２７）、図１３（２２）に示すカバーコート材の材料を図６（２１）、図１１（１５）の上面保護フィルムと異なる材料のカバーコート材２９で形成した構造のＭＥＭＳパッケージ２５ｃである。
【００９７】
（４）図１４または図１５の構造でパッケージングされた構造に、搭載基板２７に搭載した状態で、更に保護のため、ＣＶＤによる膜２８を形成した構造のＭＥＭＳパッケージ２５ｄである。ＣＶＤによる膜２８として、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機物、パレリンなどの有機物をコートすることができる。また、エポキシ樹脂、シリコーン、テフロン（登録商標）樹脂をコートすることも可能である。
【００９８】
（５）図７（２８）、図１３（２３）の構造でパッケージングされた構造に、前記（４）と同様に、更なる保護のため、ＣＶＤによる膜２８を形成した構造のＭＥＭＳパッケージ２５ｅである。
【００９９】
（６）図７（２８）、図１３（２３）の構造でパッケージされ、図７（２７）、図１３（２２）に示すカバーコート材の材料を図６（２１）、図１１（１５）の上面保護フィルムと異なる材料のカバーコート材２９で形成した構造に、前記（４）と同様に、更なる保護のため、ＣＶＤによる膜２８を形成した構造のＭＥＭＳパッケージ２５ｆである。
【０１００】
以上のように、様々な構造のＭＥＭＳパッケージを製造することができる。
【０１０１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、ＭＥＭＳのウェハレベル小型化パッケージング技術に適用して有効であり、さらに、パッケージ形成（封止）工程においては、素子上に空隙を必要とし、かつ外気雰囲気に直接曝した場合、湿度、酸化等の影響を受ける機構を有するものに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１）〜（５））を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（６）〜（１０））を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１１）〜（１４））を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１５）〜（１７））を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１８）〜（２０））を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（２１）〜（２４））を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（２５）〜（２８））を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１）〜（５））を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（６）〜（９））を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１０）〜（１４））を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１５）〜（１８））を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（１９）〜（２１））を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳパッケージのウェハレベルパッケージングプロセス（（２２）〜（２３））を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１において、簡略化されたウェハレベルパッケージングプロセスのＭＥＭＳパッケージを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１において、簡略化されたウェハレベルパッケージングプロセスの別のＭＥＭＳパッケージを示す図である。
【図１６】本発明によるＭＥＭＳパッケージ（ａ）と従来型のＭＥＭＳパッケージ（ｂ）の寸法比較を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態１，２において、ウェハレベルで形成されるＭＥＭＳパッケージを示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３において、実施の形態１，２のウェハレベルパッケージングプロセスにより製造された、様々な構造のＭＥＭＳパッケージ（（１）〜（３））を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態３において、実施の形態１，２のウェハレベルパッケージングプロセスにより製造された、様々な構造のＭＥＭＳパッケージ（（４）〜（６））を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…シリコンウェハ、２…アルミニウム、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ…レジスト、４…容量膜、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…給電膜、６…下部電極、７，７ａ…上部電極、８，８ａ…犠牲層、９，９ａ…ＭＥＭＳ素子部分、１０…ＤＣ入出力、１１…ＲＦ入出力、１２…パッケージ枠パターン、１３，１３ａ…パッケージ枠、１４，１４ａ…電極、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…電気銅めっき、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…電気ニッケルめっき、１７，１７ａ…上面保護フィルム、１８，１８ａ…はんだボール、１９，１９ａ…端子、２０，２０ａ…カバーコート材、２１…金属キャップ、２２…金ワイヤ、２３…セラミクス基板、２４…ビアホール、２５…ＭＥＭＳパッケージ、２６…端子、２７…搭載基板、２８…ＣＶＤによる膜、２９…カバーコート材。
【図１】
2007088189.tif 000003
【図２】
2007088189.tif 000004
【図３】
2007088189.tif 000005
【図４】
2007088189.tif 000006
【図５】
2007088189.tif 000007
【図６】
2007088189.tif 000008
【図７】
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【図８】
2007088189.tif 000010
【図９】
2007088189.tif 000011
【図１０】
2007088189.tif 000012
【図１１】
2007088189.tif 000013
【図１２】
2007088189.tif 000014
【図１３】
2007088189.tif 000015
【図１４】
2007088189.tif 000016
【図１５】
2007088189.tif 000017
【図１６】
2007088189.tif 000018
【図１７】
2007088189.tif 000019
【図１８】
2007088189.tif 000020
【図１９】
2007088189.tif 000021