(57)【要約】      （修正有）【課題】梁などの可動部に対する緩衝能力の高いカバー部品を低い製造コストでＭＥＭＳに組み込む。【解決手段】天井部１００ｂと前記天井部から突出している複数の支持部１００ａとを備え樹脂からなるカバー部品１００を一体に形成し、可動素子１２０ｃ毎に複数の前記可動素子に対応する本体部品１２０と前記天井部１００ｂとの間に空間を形成した状態で複数の前記支持部１００ａの突端を前記本体部品１２０に接合し、互いに接合されている前記カバー部品１００と前記本体部品１２０とを前記可動素子毎に分断する。【選択図】図１３
2009160674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部と前記天井部から突出している複数の支持部とを備え樹脂からなるカバー部品を一体に形成し、
可動素子毎に複数の前記可動素子に対応する本体部品と前記天井部との間に空間を形成した状態で複数の前記支持部の突端を前記本体部品に接合し、
互いに接合されている前記カバー部品と前記本体部品とを前記可動素子毎に分断する、
ことを含むＭＥＭＳ製造方法。
【請求項２】
前記カバー部品に前記カバー部品より硬い板体が接合された一体部品を形成し、
前記一体部品の前記支持部の前記突端を前記本体部品に接合し、
前記本体部品に接合された前記支持部から前記板体を分離する、
ことを含む請求項１に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項３】
前記天井部の前記支持部が突出する面の裏面に前記カバー部品より硬い板体が接合された一体部品を形成し、
前記一体部品の前記支持部の前記突端を前記本体部品に接合し、前記板体をＭＥＭＳの一部として組み込む、
ことを含む請求項１に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項４】
前記可動素子毎に前記支持部の内側において前記天井部から前記支持部より低く突出する緩衝部を前記カバー部品に形成する、
ことを含む請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項５】
前記支持部の前記突端を前記本体部品に熱圧着により接合する、
ことを含む請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項６】
前記支持部の前記突端を凸曲面に形成する、
ことを含む請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項７】
前記支持部が突出している表層が基層よりも柔軟な前記カバー部品を形成する、
ことを含む請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項８】
複数の前記支持部に対応する複数の凹部を有するモールドの表面上に樹脂膜を形成することにより前記カバー部品を形成する、
ことを含む請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項９】
前記モールドの表面に犠牲膜を形成し、
前記犠牲膜の表面に前記樹脂膜を形成し、
前記犠牲膜をエッチングすることにより前記モールドから前記カバー部品を分離する、
ことを含む請求項８に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１０】
多階調マスクを用いて感光性樹脂からなる膜をパターニングすることにより前記感光性樹脂からなる前記カバー部品を形成する、
ことを含む請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１１】
可動部を備える本体と、
前記可動部を覆う天井部と前記天井部から突出している支持部とを備え樹脂からなるカバーとを備え、
前記支持部の突端は前記本体に接合され、
前記天井部と前記可動部との間に空間が形成されている、
ＭＥＭＳ。
【請求項１２】
前記天井部の前記支持部が突出する面の裏面に前記カバーより硬い板体が接合されている、
請求項１１に記載のＭＥＭＳ。
【請求項１３】
前記カバーは前記天井部から前記支持部より低く前記可動部に向かって突出している緩衝部を備え、
前記緩衝部と前記可動部との間に空間が形成されている、
請求項１１または１２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項１４】
前記カバーは、前記支持部が突出している表層が基層よりも柔軟である積層構造を有する、
請求項１１から１３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ製造方法およびＭＥＭＳに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造プロセスを用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）が知られている。ＭＥＭＳに備わる珪素などからなる微少な梁やダイヤフラムといった可動部の周りには可動部が変形するための空間が形成されている。このような空間は樹脂封止によって潰れないように、また可動部が損傷するまで変形しないようにカバーで覆われている（特許文献１〜１１参照）。このようなカバーは、一般に、可動部が形成された本体部品とは別の部品（カバー部品）から形成される。このため、カバー部品を本体部品に接合する工程が実施される。カバー部品はダイシング工程で梁などが損傷することを防止する機能も持つため、カバー部品はダイシング工程前のウェハ工程で本体部品に接合される。
【特許文献１】特開２００４−２５５４８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２８５８６４号公報
【特許文献３】特開２００６−８８２６８号公報
【特許文献４】特開２００７−４２７８６号公報
【特許文献５】特開２００７−１３４６３６号公報
【特許文献６】特開２００３−２７０２６２号公報
【特許文献７】特開２００４−２３３０７２号公報
【特許文献８】特開２００６−１５３５１９号公報
【特許文献９】特開２００６−２０８２７２号公報
【特許文献１０】特開２００６−３１７１８０号公報
【特許文献１１】特開２００６−３１７１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ウェハ上に壁を形成しておき、その壁に天井となる平坦なカバー部品を接合する場合には、ウェハ上に壁を形成するための成膜・フォトリソグラフィ工程が増加することで製造コストが増大するという問題がある。また小型化の要請がある状況において、ウェハ上に形成された配線を避けた領域にカバー部品の接合領域を確保することは困難である。また、配線上に接合領域を設定すれば、配線自体の保護膜を強化しなければならないため、製造コストが増大する。またカバーが珪素、ガラス、金属などの硬い無機固体材料からなる場合、ＭＥＭＳに衝撃が加わったときなどに可動部がそのカバーに接触して破損するという問題がある。また、接着剤を用いてカバー部品を本体部品に接合する場合、接着層が緩衝機能を果たすことになるが、接着剤の使用量のばらつきによって応力のばらつきが生じ、その結果ＭＥＭＳの出力がばらつくという問題がある。また、接着剤を用いると接着層にボイドが発生するという問題もある。
【０００４】
本発明はこれらの問題を解決するために創作されたものであって、梁などの可動部に対する緩衝能力の高いカバーを低い製造コストでＭＥＭＳに組み込むことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、天井部と天井部から突出している複数の支持部とを備え樹脂からなるカバー部品を一体に形成し、可動素子毎に複数の可動素子に対応する本体部品と天井部との間に空間を形成した状態で複数の支持部の突端を本体部品に接合し、互いに接合されているカバー部品と本体部品とを可動素子毎に分断する、ことを含む。
天井部と、天井部を支えて空間を形成するための壁や柱として機能する支持部とを備えるカバー部品を一体に形成するため、天井部と支持部とを別体として互いに独立の工程で形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。また樹脂から天井部と支持部とを形成することにより、可動素子に備わる梁などに対する緩衝能力を高めることができる。なお、可動素子とは電子回路の構成要素となる部品であって、梁などの可動部を有し、固有の電気的な機能を独立して備えるものをいう。
【０００６】
（２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、カバー部品にカバー部品より硬い板体が接合された一体部品を形成し、一体部品の支持部の突端を本体部品に接合し、本体部品に接合された支持部から板体を分離する、ことを含んでもよい。
カバー部品にカバー部品より硬い板体を接合することによりカバー部品の取り扱いが容易になる。本体部品にカバー部品を接合した後に板体をカバー部品から分離することにより、ＭＥＭＳを薄くすることができる。
【０００７】
（３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、天井部の支持部が突出する面の裏面にカバー部品より硬い板体が接合された一体部品を形成し、一体部品の支持部の突端を本体部品に接合し、板体をＭＥＭＳの一部として組み込む、ことを含んでもよい。
天井部にカバー部品より硬い板体を接合することによりカバー部品の取り扱いが容易になる。板体をＭＥＭＳの一部として組み込むことにより、天井部の剛性と平坦度を高めることができる。一方、可動素子に備わる梁などの可動部に対するカバー部品の緩衝能力は、天井部の支持部が突出する面の裏面に板体を接合することにより維持することができる。
【０００８】
（４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、可動素子毎に支持部の内側において天井部から支持部より低く突出する緩衝部をカバー部品に形成する、ことを含んでもよい。
このような緩衝部を形成することにより、可動素子の梁などの可動部に対向する天井部の面が平坦な場合に比べ梁などの可動部に対するカバー部品の緩衝能力を高めることができる。また、このような緩衝部を形成することにより、可動素子が天井部に接触したまま固着するスティッキングを防止できる。
【０００９】
（５）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、支持部の突端を本体部品に熱圧着により接合する、ことを含んでもよい。
支持部を熱圧着により本体部品に接合することにより、接着剤の使用量のばらつきによって生ずるＭＥＭＳの感度のばらつきを防止することができる。
【００１０】
（６）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は支持部の突端を凸曲面に形成する、ことを含んでもよい。
支持部の突端を凸曲面に形成することにより、支持部の突端が熱圧着によって潰れるときにボイドが形成されにくくなる。また凸曲面に形成されている突端は、平坦面に形成されている突端に比べると、熱圧着によって変形しやすい。したがって配線パターンに対応する凹凸がある領域に支持部の突端を圧着しても配線パターンを損傷しにくいため、小型化が容易になる。
【００１１】
（７）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、支持部が突出している表層が基層よりも柔軟なカバー部品を形成する、ことを含んでもよい。
このような積層構造をカバー部品に取り入れることによって、高い緩衝能力と高い剛性を両立させることができるし、天井部の剛性を確保しながら、カバー部品が接合される本体部品の表面の凹凸に対する適応能力が広がる。
【００１２】
（８）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、複数の支持部に対応する複数の凹部を有するモールドの表面上に樹脂膜を形成することによりカバー部品を形成する、ことを含んでもよい。
モールドを用いることにより、カバー部品の製造コストを低減するとともにカバー部品の微細形状の再現性を高めることができる。
【００１３】
（９）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、モールドの表面に犠牲膜を形成し、犠牲膜の表面に樹脂膜を形成し、犠牲膜をエッチングすることによりモールドからカバー部品を分離する、ことを含んでもよい。
犠牲膜を用いることにより、モールドからカバー部品を分離するときにカバー部品が変形することを防止することができる。
【００１４】
（１０）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、多階調マスクを用いて感光性樹脂からなる膜をパターニングすることにより感光性樹脂からなるカバー部品を形成する、ことを含んでもよい。
ハーフトーンマスクやグレートーンマスクといった多階調マスクを用いることにより、モールドを用いなくても支持部の突端を凸曲面に形成することができる。
【００１５】
（１１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、可動部を備える本体と、可動部を覆う天井部と天井部から突出している支持部とを備え樹脂からなるカバーとを備え、支持部の突端は本体に接合され、天井部と可動部との間に空間が形成されている。
本発明によると、本体の可動部を覆う天井部と、天井部を支えて可動部と天井部との間に空間を形成するための壁や柱として機能する支持部とを備えるカバーを一体に形成することができるため、製造コストを低減することができる。また樹脂から天井部と支持部とを形成することにより、本体に備わる梁などの可動部に対する緩衝能力を高めることができる。
【００１６】
（１２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、天井部の支持部が突出する面の裏面にカバーより硬い板体が接合されていてもよい。
天井部にカバー部品より硬い板体を接合することにより、天井部の剛性と平坦度を高めることができる。一方、本体に備わる梁などの可動部に対するカバー部品の緩衝能力は、天井部の支持部が突出する面の裏面に板体を接合することにより維持することができる。
【００１７】
（１３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、カバーは天井部から支持部より低く可動部に向かって突出している緩衝部を備え、緩衝部と可動部との間に空間が形成されていてもよい。
このような緩衝部を形成することにより、本体の梁などの可動部に対向する天井部の面が平坦な場合に比べ梁などに対するカバーの緩衝能力を高めることができる。
【００１８】
（１４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、カバーは、支持部が突出している表層が基層よりも柔軟である積層構造を有してもよい。
このような積層構造をカバーに取り入れることによって、高い緩衝能力と高い剛性を両立させることができる。
【００１９】
なお、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。
【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を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００２１】
１．第一実施形態
・ＭＥＭＳの構成
図１３は本発明のＭＥＭＳの第一実施形態である加速度センサ１を示す模式的な断面図である。図１４は図１３のＡＡ線断面に対応する断面図である。加速度センサ１は、可動素子である本体１２０と、本体１２０に作り込まれた可動部１２０ｃを覆うカバー１００と、パッケージ１３０とを備えたチップである。
【００２２】
パッケージ１３０は、図示しないプリント基板に接合される箱形のパッケージ基板１３１と、パッケージカバー１３５とを備えている。パッケージ基板１３１には、本体１２０の本体端子１２２にワイヤＷで電気的に接続されている内部端子１３３と、図示しないプリント基板の配線に電気的に接続される外部端子１３４とが備えられている。内部端子１３３と外部端子１３４とはコンタクトプラグ１３２によって電気的に接続されている。パッケージ基板１３１の周辺部からは壁部１３６が立ち上がっている。壁部１３６の突端面には接着剤Ｂによってパッケージカバー１３５が接合されている。パッケージ１３０の内部空間には本体１２０とカバー１００とが収容されている。
【００２３】
本体１２０は導電ペーストＰによってパッケージ基板１３１に接合されているダイである。本体１２０は、例えば、珪素などからなる基板１２４、絶縁膜、圧電膜またはピエゾ抵抗などからなり、可動素子を構成している。基板１２４の一部には環状の通孔１２４ａが形成されている。通孔１２４ａに囲まれている島状の部分は絶縁膜および圧電膜からなる梁１２０ｂに接合された錘１２０ａを構成している。梁１２０ｂと錘１２０ａとが本体１２０の可動部１２０ｃを構成している。可動部１２０ｃの上方にはカバー１００の支持部１００ａによって空間が形成されている。可動部１２０ｃの下方にはパッケージ基板１３１に形成された凹部１３１ａによって空間が形成されている。本体１２０の表面には圧電膜の電圧またはピエゾ抵抗の抵抗値などを出力するための複数の本体端子１２２および複数の導線１２３が導電膜によって形成されている。
【００２４】
カバー１００は本体１２０の可動部１２０ｃを覆うように本体１２０に直接接合されている。カバー１００はプラスチックなどの樹脂からなる。カバー１００と本体１２０との接合領域は本体端子１２２より内側の部分に位置するため、本体端子１２２はカバー１００の外側に位置している。したがって、カバー１００が本体端子１２２と内部端子１３３とを接続する工程で支障になることはない。
【００２５】
カバー１００は、板形の天井部１００ｂと複数の支持部１００ａとを備え、樹脂で一体に形成されている。それぞれの支持部１００ａは天井部１００ｂの周辺部から柱形に突出している。したがってカバー１００と本体１２０との間の空間は複数の支持部１００ａの間の空間を通じてカバー１００の外側の空間と連絡している。
【００２６】
・ＭＥＭＳの作用
本体１２０の可動部１２０ｃが変形することにより、圧電型では本体１２０の圧電膜に電圧が生じ、ピエゾ抵抗型では可動素子１２０のピエゾ抵抗の抵抗値が変化する。その結果、圧電膜の電圧またはピエゾ抵抗の抵抗値に対応した信号が本体端子１２２、ワイヤＷ、内部端子１３３などを通じて外部端子１３４から出力される。加速度センサ１に定格を超える衝撃が加わって可動部１２０ｃが可動部１２０ｃの移動方向にあるカバー１００に衝突すると仮定する。このとき、カバー１００の天井部１００ｂは樹脂からなるため、金属やセラミックといった無機物からなる構造物に可動部１２０ｃが衝突する場合に比べると可動部１２０ｃに加わる衝撃は小さくなる。さらにカバー１００は支持部１００ａを含めて全体が樹脂からなる一体成形部品であるため、可動部１２０ｃとカバー１００との衝突によって生ずる衝撃はカバー１００の全体で吸収される。したがって可動部１２０ｃに加わる衝撃はさらに小さくなる。
【００２７】
・ＭＥＭＳの製造方法
図１から図１２は図２Ｂを除き、図１３および図１４に示す加速度センサ１を製造する方法を説明するための断面図である。図２Ｂは加速度センサ１を製造する方法を説明するための平面図である。図２Ａは図２Ｂに示すＡＡ線断面に対応する。図８は図７に示すＡＡ線断面に対応し、図７は図８に示すＡＡ線断面に対応する。図１から図１１に示す工程は基板上に多数の可動素子（本体１２０）が同時に形成されるウェハ工程であるが、１つのダイに対応する部分のみを図示している。
【００２８】
はじめに図１に示すようにカバー１００を形成するためのモールドの材料となる基板Ｍの表面上に感光性樹脂からなる保護膜Ｒ１を形成する。基板Ｍは例えば石英、ソーダライムガラス、透明結晶化ガラス、サファイアなどの透明部材でも良いし、セラミック、樹脂などの不透明部材でも良い。基板Ｍの厚さはモールドとして必要な剛性が確保できる厚さであれば良く、たとえば２ｍｍとする。基板Ｍの表面上にはアライメントのための第一マークＭ１０１をあらかじめ形成しておく。第一マークＭ１０１はクロムなどの金属膜または絶縁膜の成膜とフォトリソグラフィ技術を用いたパターニングによって形成することができる。第一マークＭ１０１の厚さは例えば０．１μｍとする。
【００２９】
保護膜Ｒ１にはカバー１００の支持部１００ａに対応する凹部Ｒ１０１が複数形成される。プリベーク・露光・現像によって形成される凹部Ｒ１０１は緩やかに先細りする鉢形の凹曲面である。保護膜Ｒ１を貫通しない凹部Ｒ１０１は保護膜Ｒ１の露光量の調整によって形成することができる。
【００３０】
次に図２Ａおよび図２Ｂに示すように保護膜Ｒ１もろともに基板Ｍを異方的にエッチングすることにより保護膜Ｒ１の表面形状を基板Ｍの表面に転写する。その結果、基板Ｍからなる犠牲部品としてのモールドＭが形成される。このとき保護膜Ｒ１と基板Ｍとのエッチング選択比が一対一であれば保護膜Ｒ１の凹部Ｒ１０１はそのままの形状で基板Ｍの凹部Ｍ１０２に転写される。なお、保護膜Ｒ１と基板Ｍとのエッチング選択比が一対一でなくても、緩やかに先細りする鉢形の凹部Ｍ１０２を基板Ｍに形成することができる。具体的には例えば石英からなる基板Ｍとフォトレジストからなる保護膜Ｒ１に対してはＣＦ４をエッチングガスとする反応性イオンエッチングを実施する。
【００３１】
また、先細りした凹部Ｍ１０２を基板Ｍに形成する方法としては、例えば次のような他の方法がある。
１．凹部Ｍ１０２に対応する通孔を保護膜Ｒ１に形成し、保護膜Ｒ１をマスクとして等方的なエッチングを施す（例：ガラスの基板Ｍをフッ酸または緩衝フッ酸でエッチングする。）。
２．凹部Ｍ１０２に対応する通孔を窒化珪素からなる保護膜Ｒ１に形成し、保護膜Ｒ１をマスクとして珪素からなる基板Ｍに結晶異方性エッチングを施す。この場合、凹部Ｍ１０２は錐体側面の形になるため先鋭に形成される。
３．凹部Ｍ１０２に対応する通孔を感光性樹脂からなる保護膜Ｒ１に形成し、保護膜Ｒ１をマスクとしてサンドブラストにより基板Ｍに凹部Ｍ１０２を形成する。
【００３２】
次に図３に示すようにカバー１００の材料となる樹脂膜１００ＷをモールドＭの表面（凹部Ｍ１０２のある面）に形成する。樹脂膜１００Ｗの厚さは例えば２０μｍとする。樹脂膜１００Ｗの材料としてはポリイミド、ブロック共重合ポリイミド、ポリベンザオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いることができる。樹脂膜１００Ｗは例えばモールドＭの表面に樹脂を塗布した後にプリベークし、さらに一部または全部を加熱して架橋反応によって樹脂を硬化させることによって形成する。その結果、複数の板状の天井部１００ｂと、モールドＭの凹部Ｍ１０２に対応する複数の支持部１００ａとが樹脂膜１００Ｗによって形成される。樹脂膜１００Ｗの材料にポリイミドを用いる場合、プリベーク後、例えば３００℃のオーブンまたはホットプレートで３０分間加熱して硬化させればよい。樹脂膜１００Ｗを形成する前にモールドＭの表面に離型剤を塗布しておくことが望ましい。
【００３３】
このように天井部１００ｂと支持部１００ａとをそれぞれが備える複数のカバー１００となるカバー部品である樹脂膜１００Ｗを一体に形成するため、天井部１００ｂと支持部１００ａとを別個独立の工程で形成する場合に比べてカバー１００の製造コストを低減することができる。またモールドＭを再利用できるため、加速度センサ１の製造コストをさらに低減できる。また可動部１２０ｃとカバー１００の天井部１００ｂとの間隔はモールドＭの凹部Ｍ１０２によって寸法精度良くまた再現性良く形成される支持部１００ａによって決まる。すなわち可動部１２０ｃとカバー１００の天井部１００ｂとの間隔の精度は高くなる。
【００３４】
尚、樹脂膜１００Ｗに酸化珪素、アルミナ、窒化珪素などの無機物や銅、ニッケル、銀、金などの金属を主成分とする粉末をフィラーとして混入しても良い。これらのフィラーは樹脂に比べて熱膨張係数および吸湿率が低いため、このようなフィラーを樹脂膜１００Ｗに混入することによりカバー１００の熱膨張係数および吸湿率を低くすることができる。
【００３５】
次に図４に示すように樹脂膜１００Ｗの表面に樹脂膜１００Ｗを補強するための板体１１０を接合する。板体１１０は樹脂膜１００Ｗよりも硬い材料で形成することが望ましい。これによりカバー部品である樹脂膜１００Ｗの取り扱いが容易になる。板体１１０としては例えば厚さ６２５μｍの珪素基板を用いることができ、そのほか、ＳＯＩ基板、アルミナ基板、窒化珪素基板、ガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、ガラスエポキシ基板、ポリベンザオキサゾール基板、ベンゾシクロブテン基板、金属基板、合金基板などを用いることができる。板体１１０には本体１２０と樹脂膜１００Ｗとをアライメントするための第二マーク１１１をあらかじめ形成しておく。板体１１０とモールドＭとは第一マークＭ１０１と第二マーク１１１とを用いて位置あわせして接合する。これによりモールドＭの凹部Ｍ１０２に形成された支持部１００ａと本体１２０とを第二マーク１１１を用いてアライメントすることが可能になる。板体１１０、モールドＭのいずれかが可視光または赤外線に対して透明な部材である場合には、透明な部材を透して第一マークＭ１０１と第二マーク１１１とを位置あわせできる。板体１１０、モールドＭのいずれもが不透明部材である場合にも、接合位置から離れた位置に位置決めされた２つの顕微鏡によって板体１１０とモールドＭとをそれぞれ位置決めし、その後に板体１１０とモールドＭとを接合位置に所定距離移動させて接合すればよい。
【００３６】
次に図５に示すようにモールドＭから樹脂膜１００Ｗを剥離することによって板体１１０とともに樹脂膜１００ＷをモールドＭから分離する。その結果、突端がなだらかな凸曲面である支持部１００ａと天井部１００ｂの平坦な下面（可動部１２０ｃと対向する面）が現れる。
【００３７】
次に図６に示すように板体１１０と一体部品となっている樹脂膜１００Ｗと本体部品１２０Ｗとを位置合わせする。本体部品１２０Ｗは基板１２４の上に絶縁膜、圧電膜、導電膜などの薄膜が堆積し、それぞれの薄膜が複数の可動素子に対応する所定形状にパターニングされているものである。本体部品１２０Ｗの表面には導電膜からなる本体端子１２２と導線１２３と第三マーク１２１とが可動素子毎に形成されている。第三マーク１２１は第二マーク１１１に対して位置合わせすることにより樹脂膜１００Ｗと板体１１０とからなる一体部品と本体部品１２０Ｗとを位置合わせするためのマークである。本体部品１２０Ｗの基板１２４にはＳＯＩ基板、珪素基板、アルミナ基板、窒化珪素基板、ガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、ガラスエポキシ基板、金属基板、合金基板などを用いることができる。
【００３８】
次に図７に示すように本体部品１２０Ｗに対して位置合わせした樹脂膜１００Ｗを本体部品１２０Ｗの表面に熱圧着する。このとき、１つのダイに対応する複数の支持部１００ａは図８に示すように１つのダイに対応する複数の本体端子１２２の内側の領域に接合される。支持部１００ａと本体端子１２２とがこのような位置関係にある場合には、本体端子１２２に対してワイヤボンディングが可能になる。樹脂膜１００Ｗと本体部品１２０Ｗとは、例えば３００℃で３０分加熱しながら６インチウェハあたりに換算して２ｔ相当の力を加えて圧着する。このとき、樹脂膜１００Ｗの支持部１００ａの突端が平坦面ではない凸曲面であるために気泡が接合領域内に閉じこめられにくい。尚、樹脂膜１００Ｗと本体部品１２０Ｗとの熱圧着を真空状態で実施すると気泡の発生を確実に防止できる。また支持部１００ａの突端が本体部品１２０Ｗの表面形状に合わせて変形しやすい凸曲面であるため、支持部１００ａとの接合領域において本体部品１２０Ｗの表面に凹凸があってもよい。したがって支持部１００ａを図７に示すように導線１２３の真上に接合しても良い。このため加速度センサ１を小型化することが容易である。また、本体部品１２０Ｗとカバー部品である樹脂膜１００Ｗとの接合に接着剤を用いないため、接着剤の使用量のばらつきによって生ずる応力のばらつきが生じないし、接着剤の収縮による応力も生じない。
【００３９】
次に図９に示すように本体部品１２０Ｗの基板１２４に通孔１２４ａを形成する。その結果、本体部品１２０Ｗに複数の可動部１２０ｃが形成される。尚、本体部品１２０Ｗに可動部１２０ｃを形成する工程は本体部品１２０Ｗと樹脂膜１００Ｗとの接合工程の前に実施しても良い。
【００４０】
次に図１０に示すように本体部品１２０Ｗに接合した樹脂膜１００Ｗから板体１１０を分離する。板体１１０を樹脂膜１００Ｗから分離することにより加速度センサ１を薄く形成することができる。なお板体１１０を樹脂膜１００Ｗから剥離することにより分離してもよいが、エッチングによって除去しても良い。
【００４１】
次に可動素子を構成するダイ毎に樹脂膜１００Ｗをレーザーなどを用いて分断し、図１１に示すようにカバー１００を完成させる。尚、レーザーのかわりに機械的な切削加工によって分断しても良い。また樹脂膜１００Ｗの材料に感光性樹脂を用い、露光・現像によって樹脂膜１００Ｗを分断してカバー１００を完成させても良い。
【００４２】
次にダイサーなどを用いて可動素子を構成するダイ毎に本体部品１２０Ｗを分断し、図１２に示すように本体１２０を完成させる。このとき本体１２０の可動部１２０ｃの上方はカバー１００によって覆われているため、ダイシングによって生ずる破片が可動部１２０ｃを損傷させにくい。尚、本体部品１２０Ｗを分断する工程を樹脂膜１００Ｗを分断する工程の前に実施しても良い。また第三の第三マーク１２１は本体１２０から切り落としても良いし、本体１２０に残しても良い。またダイサー等を用いた機械的な切削加工に代えてＤｅｅｐ−ＲＩＥなどの異方性エッチングによって本体部品１２０Ｗを分断しても良い。
【００４３】
最後に本体部品１２０Ｗとカバー１００とからなる一体部品を図１３および図１４に示すようにパッケージすると加速度センサ１が完成する。すなわち、壁部１３６と一体のパッケージ基板１３１に本体部品１２０Ｗの裏面を接合し、本体端子１２２と内部端子１３３とをワイヤＷによって接続し、壁部１３６の端面に接着剤によってパッケージカバー１３５を接合すると加速度センサ１が完成する。
【００４４】
２．第二実施形態
図１５は本発明の第二実施形態の加速度センサ２を製造する方法を示す平面図である。図１６は加速度センサ２の断面図である。
図１６に示すように、カバー１００の支持部１００ａを本体１２０の可動部１２０ｃを取り囲むように環状に形成しても良い。この場合、可動部１２０ｃの上方の空間はカバー１００によって密閉される。
加速度センサ２を製造する工程では、図２Ａおよび図２Ｂに対応する第一実施形態の工程において、カバー１００を形成するためのモールドＭの凹部Ｍ１０２が図１５に示すように環状に形成されるようにモールドＭの保護膜Ｒ１を露光・現像すればよい。
【００４５】
３．第三実施形態
図２０は本発明の第三実施形態の加速度センサ３を示す断面図である。図１７から図１９は加速度センサ３を製造する方法を示す断面図である。
図２０に示すように本体１２０の可動部１２０ｃの上下両方の空間を２つのカバー１００で覆っても良い。可動部１２０ｃの上下の空間はカバー１００によって密閉されていても解放されていても良いし、上下いずれか一方が解放され他方がカバー１００によって密閉されていても良い。また上下のカバー１００の支持部１００ａが環状に形成され、２つのカバー１００の内側が密閉されている場合、加速度センサ３のパッケージをリードフレームパッケージとしても良い。すなわち、本体１２０の本体端子１２２をワイヤＷによってリードフレーム１４１に電気的に接続し、本体１２０とカバー１００とリードフレーム１４１とを樹脂１４０によって封止してもよい。
【００４６】
加速度センサ３を製造する工程では、図１７に示すように本体部品１２０Ｗの上下両面に樹脂膜１００Ｗが接合される。本体部品１２０Ｗの可動部１２０ｃは２つの樹脂膜１００Ｗの少なくともいずれか一方が本体部品１２０Ｗに接合される前に形成される。
その後、図１８に示すようにそれぞれの樹脂膜１００Ｗから２つの板体１１０が分離される。そして樹脂膜１００Ｗおよび本体部品１２０Ｗを図１９に示すようにダイ毎に分断した後にパッケージすると図２０に示す加速度センサ３が完成する。本体部品１２０Ｗを分断するとき、各可動部１２０ｃの上下両方がカバー１００によって覆われているため、ダイシング時に生ずる破片などによって可動部１２０ｃが損傷することはない。
【００４７】
４．第四実施形態
図２１に示すようにモールドＭの表面（凹部Ｍ１０２が形成されている面）に離型のための犠牲膜Ｍ１１０を形成し、犠牲膜Ｍ１１０の上に樹脂膜１００Ｗを形成しても良い。モールドＭから樹脂膜１００Ｗを分離する工程では、犠牲膜Ｍ１１０がエッチングにより除去される。犠牲膜Ｍ１１０の材料には例えばクロム、銅、錫、インジウム、ガリウム、半田等の金属や合金を用いても良いし、酸化珪素、窒化珪素などの半導体化合物を用いても良い。また犠牲膜Ｍ１１０を複層構造にしてもよい。犠牲膜Ｍ１１０の成膜にはスパッタ、蒸着、電解メッキ、無電解メッキなどを用いる。
【００４８】
５．第五実施形態
また図２２に示すように樹脂膜１００Ｗから板体１１０を分離するための犠牲膜１１２を板体１１０の表面に形成しても良い。樹脂膜１００Ｗから板体１１０を分離する工程では、犠牲膜１１２がエッチングにより除去される。
【００４９】
６．第六実施形態
図２４は本発明の第６実施形態の加速度センサ６を示す断面図である。
図２４に示すようにカバー１００は支持部１００ａが突出している表層樹脂膜１０１Ｗの材質と基層樹脂膜１０２Ｗの材質とが異なっていても良い。すなわちカバー１００を表層と基層とで材質が異なる複層構造にしても良い。例えば表層樹脂膜１０１Ｗが基層樹脂膜１０２Ｗよりも柔軟な樹脂で構成されていても良い。具体的には表層樹脂膜１０１Ｗにポジ形感光性ポリベンザオキサゾールを用い、基層樹脂膜１０２Ｗにポリイミドを用いることができる。
【００５０】
表層樹脂膜１０１Ｗの材質と基層樹脂膜１０２Ｗの材質とが異なるカバー１００になる樹脂膜１００Ｗは、例えば図２３に示すように板体１１０の表面上にポリイミドからなる基層樹脂膜１０２Ｗを形成し、基層樹脂膜１０２Ｗの表面上にポジ形感光性ポリベンザオキサゾールからなる表層樹脂膜１０１Ｗを形成した後に、表層樹脂膜１０１ＷだけをハーフトーンマスクＨによって露光・現像することによって形成できる。ハーフトーンマスクＨなどの多階調マスクを用いて表層樹脂膜１０１Ｗを露光・現像すると端面が凸曲面の支持部１００ａを非感光部に対応する残存部で形成することができる。
【００５１】
７．第七実施形態
表層樹脂膜１０１Ｗの材質と基層樹脂膜１０２Ｗの材質とが異なるカバー１００になる樹脂膜１００Ｗは、次のように形成することもできる。すなわち図２５に示すように、モールドＭの表面に表層樹脂膜１０１Ｗを２０μｍの厚さに形成した後に、モールドＭの凹部Ｍ１０２のみに表層樹脂膜１０１Ｗが残存するように表層樹脂膜１０１Ｗの表層を除去する。そしてその結果露出したモールドＭの表面と表層樹脂膜１０１Ｗの表面とに基層樹脂膜１０２Ｗを２０μｍの厚さに形成すればよい。表層樹脂膜１０１Ｗよりも硬い樹脂で基層樹脂膜１０２Ｗを構成することにより、換言すれば基層樹脂膜１０２Ｗよりも柔軟な樹脂で表層樹脂膜１０１Ｗを構成することにより、可動部１２０ｃに対する緩衝能力とカバー１００の剛性とをそれぞれ高めることができる。尚、表層樹脂膜１０１Ｗの表層を除去するとき、モールドＭの表面が露出しない深さに終点を設定しても良い。すなわち、完成したカバー１００の内面（本体１２０に対向する面）の全体が表層樹脂膜１０１Ｗで構成されるように樹脂膜１００Ｗを形成しても良い。また、基層樹脂膜１０２Ｗよりも熱圧着による接合力が高くなる樹脂で表層樹脂膜１０１Ｗを構成しても良い。これによりカバー１００と本体１２０との接合強度が高まる。また、カバー１００を構成する互いに異質の樹脂層は３層以上であってもよい。
【００５２】
８．第八実施形態
図２６は本発明の第八実施形態の加速度センサ８を示す断面図である。
図２６に示すように本体１２０の可動部１２０ｃの上下両方の空間を覆う２つのカバー１００のそれぞれを複層の樹脂部品としてもよい。
【００５３】
９．第九実施形態
図２８は本発明の第九実施形態の加速度センサ９を示す断面図である。
図２７に示すように樹脂膜１００Ｗに接合した板体１１０を樹脂膜１００Ｗから分離せずに樹脂膜１００Ｗとともに可動素子毎に分断し、図２８に示すように加速度センサ９の一部として組み込んでも良い。板体１１０がカバー１００に比べて硬い珪素、アルミナ、窒化珪素、ガラス、石英、ガラスセラミックス、ガラスエポキシ、金属、合金などからなる場合には、本体１２０の可動部１２０ｃの上方空間を覆う部材の剛性を高く保ちながら加速度センサ９を薄くすることも可能になる。また、天井部１００ｂの平坦度を高めることもできる。また、樹脂で本体１２０を封止する場合であっても、本体１２０の可動部１２０ｃの上方空間が変形することを防止できる。
【００５４】
１０．第十実施形態
図３１および図３２は本発明の第十実施形態の加速度センサ１０を示す断面図であって、図３２は図３１に示すＡＡ線断面に対応する。
図３１および図３２に示すように支持部１００ａの内側において天井部１００ｂから支持部１００ａよりも低く突出する緩衝部１００ｃをカバー１００に形成しても良い。緩衝部１００ｃは複数の支持部１００ａの内側に複数がそれぞれ独立したこぶ形に形成されている。緩衝部１００ｃの突端はゆるやかに先細りする凸曲面である。したがって、緩衝部１００ｃは、天井部１００ｂに比べて変形しやすく、また緩衝性能が優れている。また、平坦な天井部１００ｂに可動部１２０ｃが接触する構成に比べると、緩衝部１００ｃと可動部１２０ｃとが接触する構成では、接触面積が小さくなるために、カバー１００と可動部１２０ｃとのスティッキングが起こりにくくなる。また緩衝部１００ｃによってカバー１００の剛性を上げることができるため、緩衝部１００ｃを形成しない場合に比べると天井部１００ｂを薄くすることもできる。複数の緩衝部１００ｃは本体１２０の可動部１２０ｃの上方に位置し、緩衝部１００ｃと可動部１２０ｃとの間の空間の高さは天井部１００ｂと可動部１２０ｃとの間の空間の高さよりも低くなっている。したがって可動部１２０ｃがカバー１００に衝突する場合には、天井部１００ｂよりも緩衝性能が優れた緩衝部１００ｃに衝突する。
【００５５】
このような緩衝部１００ｃを備えたカバー１００は、カバー部品である樹脂膜１００Ｗを形成するためのモールドＭを図２９、図３０Ａおよび図３０に示すようにパターニングすることによって形成できる。すなわち、モールドとなる基板Ｍの保護膜Ｒ１を図２９に示すようにパターニングし、その後に第一実施形態と同様の工程を実施することにより、加速度センサ１０を製造することができる。具体的には、モールドとなる基板Ｍの保護膜Ｒ１を露光・現像する工程において、１つの本体１２０に対応する複数の支持部１００ａに対応する複数の凹部Ｒ１０１の内側において保護膜Ｒ１に緩衝部１００ｃに対応する凹部Ｒ１０２を形成する。凹部Ｒ１０２を凹部Ｒ１０１よりも浅く形成することにより支持部１００ａよりも低く天井部１００ｂから突出する緩衝部１００ｃを形成することができる。凹部Ｒ１０２を凹部Ｒ１０１よりも浅く形成するには、凹部Ｒ１０２に対応する露光面積を凹部Ｒ１０１に対応する露光面積より小さく設定すればよい。
【００５６】
１１．第十一実施形態
図３３および図３４は本発明の第十一実施形態の加速度センサ１１を示す断面図であって、図３４は図３１に示すＡＡ線断面に対応する。
【００５７】
図３３および図３４に示すように緩衝部１００ｃはリブ形であってもよい。すなわち例えば緩衝部１００ｃは図３３に示すＡＡ線断面が格子形となるリブ形であっても良い。緩衝部１００ｃがリブ形であっても、天井部１００ｂに比べると変形しやすく、また緩衝性能が高くなる。また、緩衝部１００ｃがリブ形であると、緩衝部１００ｃによってカバー１００の剛性を高めることができるため、天井部１００ｂを薄くすることもできる。尚、互いに独立した複数のリブ形の緩衝部１００ｃをカバー１００に形成しても良い。
【００５８】
１２．第十二実施形態
図３５は本発明の第十二実施形態の加速度センサ１２を示す断面図である。
図３５に示すように緩衝部１００ｃが形成されているカバー１００に板体１１０を接合した状態で板体１１０を加速度センサ１２に組み込んでも良い。また本体１２０の可動部１２０ｃの上下にそれぞれ板体１１０が接合されているカバー１００を設けても良い。
【００５９】
１２．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態でそれぞれ説明した構成は互いに組み合わせることができるものである。また上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。また本発明を圧力センサ、マイクロホン、角速度センサなどの他のＭＥＭＳに適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図２】図２Ａは本発明の第一実施形態にかかる断面図。図２Ｂは本発明の第一実施形態にかかる平面図。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図８】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図９】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１０】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１１】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１２】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１３】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１４】本発明の第一実施形態にかかる断面図。
【図１５】本発明の第二実施形態にかかる平面図。
【図１６】本発明の第二実施形態にかかる断面図。
【図１７】本発明の第三実施形態にかかる断面図。
【図１８】本発明の第三実施形態にかかる断面図。
【図１９】本発明の第三実施形態にかかる断面図。
【図２０】本発明の第三実施形態にかかる断面図。
【図２１】本発明の第四実施形態にかかる断面図。
【図２２】本発明の第五実施形態にかかる断面図。
【図２３】本発明の第六実施形態にかかる断面図。
【図２４】本発明の第六実施形態にかかる断面図。
【図２５】本発明の第七実施形態にかかる断面図。
【図２６】本発明の第八実施形態にかかる断面図。
【図２７】本発明の第九実施形態にかかる断面図。
【図２８】本発明の第九実施形態にかかる断面図。
【図２９】本発明の第十実施形態にかかる断面図。
【図３０】図３０Ａは本発明の第十実施形態にかかる断面図。図３０Ｂは本発明の第十実施形態にかかる平面図。
【図３１】本発明の第十実施形態にかかる断面図。
【図３２】本発明の第十実施形態にかかる断面図。
【図３３】本発明の第十一実施形態にかかる断面図。
【図３４】本発明の第十一実施形態にかかる断面図。
【図３５】本発明の第十二実施形態にかかる断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１：加速度センサ、２：加速度センサ、３：加速度センサ、６：加速度センサ、８：加速度センサ、９：加速度センサ、１０：加速度センサ、１１：加速度センサ、１２：加速度センサ、１００：カバー、１００Ｗ：樹脂膜、１００ａ：支持部、１００ｂ：天井部、１００ｃ：緩衝部、１０１Ｗ：表層樹脂膜、１０２Ｗ：基層樹脂膜、１１０：板体、１１１：第二マーク、１１２：犠牲膜、１２０：本体、１２０Ｗ：本体部品、１２０ａ：錘、１２０ｂ：梁、１２０ｃ：可動部、１２１：第三マーク、１２２：本体端子、１２３：導線、１２４：基板、１２４ａ：通孔、１３０：パッケージ、１３１：パッケージ基板、１３１ａ：凹部、１３２：コンタクトプラグ、１３３：内部端子、１３４：外部端子、１３５：パッケージカバー、１３６：壁部、１４０：樹脂、１４１：リードフレーム、Ｂ：接着剤、Ｈ：ハーフトーンマスク、Ｍ：モールド、Ｍ１０１：第一マーク、Ｍ１０２：凹部、Ｍ１１０：犠牲膜、Ｐ：導電ペースト、Ｒ：保護膜、Ｒ１：保護膜、Ｒ１０１：凹部、Ｒ１０２：凹部、Ｗ：ワイヤ
【図１】
2009160674.tif 000003
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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