(57)【要約】【課題】梁やダイヤフラムなどの可動部に対するカバーの緩衝能力を高めるとともにカバーと可動部とのスティッキングを防止する。【解決手段】可動部を備える可動素子と、前記可動部を覆う天井部と前記天井部から前記可動部に向かって突出しているとともに樹脂からなる緩衝部とを備えるカバーと、を備え、前記可動部と前記緩衝部との間に空間が形成されている、ＭＥＭＳ。【選択図】図１３
2009160677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を備える可動素子と、
前記可動部を覆う天井部と前記天井部から前記可動部に向かって突出しているとともに樹脂からなる緩衝部とを備えるカバーと、
を備え、
前記可動部と前記緩衝部との間に空間が形成されている、
ＭＥＭＳ。
【請求項２】
前記カバーは、前記天井部から突出し前記可動素子に接合されて前記天井部を支持するとともに樹脂からなる支持部を備える、
請求項１に記載のＭＥＭＳ。
【請求項３】
前記天井部は樹脂からなる、
請求項１または２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項４】
前記天井部の前記緩衝部が突出する面の裏面に前記天井部より硬い板体が接合されている、
請求項３に記載のＭＥＭＳ。
【請求項５】
前記緩衝部は前記緩衝部より硬い材料からなる前記天井部に接合されている、
請求項１または２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項６】
前記緩衝部はこぶ形である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ。
【請求項７】
前記緩衝部はリブ形である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ。
【請求項８】
複数の可動素子の可動部を覆う複数の天井部と前記天井部から突出し樹脂からなる緩衝部とを備えるカバー部品を形成し、
それぞれが可動部を備える複数の可動素子に対応する本体部品に、前記緩衝部と前記可動部との間に空間を形成した状態で前記カバー部品を接合し、
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９】
前記天井部を樹脂から形成する、
ことを含む請求項８に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１０】
前記天井部から突出し前記天井部を支持する支持部を前記可動素子毎に前記カバー部品に樹脂から形成し、
前記支持部を前記本体部品に接合する、
ことを含む請求項８または９に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１１】
前記支持部の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１０に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１２】
前記支持部の突端を凸曲面に形成する、
ことを含む請求項１１に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１３】
モールドの凹部を転写することにより前記緩衝部を形成する、
ことを含む請求項８から１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１４】
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緩衝部を形成する、
ことを含む請求項８から１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１５】
前記カバー部品を樹脂で一体に形成する、
ことを含む請求項８から１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【請求項１６】
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する、
ことを含む請求項１５に記載のＭＥＭＳ製造方法。
【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、ダイシングによって複数の可動素子となる本体部品とは別の部品（カバー部品）から形成される。カバー部品はダイシング工程で梁などの可動部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、カバーが珪素、ガラス、金属、セラミックスなどの硬い無機固体材料からなる場合、ＭＥＭＳに定格を超える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、カバーで可動部を覆った場合、可動部がカバーに接触してそのままカバーに固着するスティッキングが問題になる。
【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、梁やダイヤフラムなどの可動部に対するカバーの緩衝能力を高めるとともにカバーと可動部とのスティッキングを防止することを目的とする。
【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は、可動部を備える可動素子と、可動部を覆う天井部と天井部から可動部に向かって突出しているとともに樹脂からなる緩衝部とを備えるカバーと、を備え、可動部と緩衝部との間に空間が形成されている。
本発明によると、カバーの天井部から可動素子の可動部に向かって緩衝部が突出しているため、平坦な天井部が可動部に接触する構成に比べ、可動部とカバーとのスティッキングが起こりにくい。また本発明によると緩衝部が樹脂からなるため、無機固体材料からなる天井部が可動部に接触する場合に比べ、可動部に対するカバーの緩衝能力が高い。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、梁などの可動部を備え、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において、カバーは、天井部から突出し可動素子に接合されて天井部を支持するとともに樹脂からなる支持部を備えることが好ましい。
可動素子に接合されて天井部を可動部の上に支持する支持部も樹脂からなる場合、カバーに衝突することにより可動素子の可動部に生ずる衝撃は、カバーの支持部が無機固体材料からなる場合に比べて小さくなる。
【０００７】
（３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、天井部は樹脂からなることが好ましい。
天井部も樹脂からなる場合、カバーに衝突することにより可動素子の可動部に生ずる衝撃は、天井部が無機固体材料からなる場合に比べて小さくなる。
【０００８】
（４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、天井部の緩衝部が突出する面の裏面に天井部より硬い板体が接合されていてもよい。
天井部にカバー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。
【０００９】
（５）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、緩衝部は緩衝部より硬い材料からなる天井部に接合されていてもよい。
天井部が緩衝部よりも硬い材料からなる場合、天井部が緩衝部と同じ材料からなる場合に比べて天井部の剛性を確保しながら天井部を薄く形成することができる。
【００１０】
（６）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、緩衝部はこぶ形であってもよい。
緩衝部をこぶ形にすると、緩衝部がリブ形である場合に比べて緩衝部の緩衝能力が高まる。
【００１１】
（７）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、緩衝部はリブ形であってもよい。
緩衝部をリブ形にすると、緩衝部がこぶ形である場合に比べて緩衝部自体の剛性でカバーの剛性を高めることが出来る。
【００１２】
（８）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法は、複数の可動素子の可動部を覆う複数の天井部と天井部から突出し樹脂からなる緩衝部とを備えるカバー部品を形成し、それぞれが可動部を備える複数の可動素子に対応する本体部品に、緩衝部と可動部との間に空間を形成した状態でカバー部品を接合し、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。
【００１３】
本発明によると、カバーに分断されるカバー部品の天井部から可動素子の可動部に向かって突出するように緩衝部を形成するため、可動部に接触するカバーの部分を平坦に形成する場合に比べ、可動部とカバーとのスティッキングが起こりにくいＭＥＭＳを製造することが出来る。また緩衝部を樹脂で形成することにより、可動部に接触するカバーの部分を無機固体材料で形成する場合に比べ、可動部に対するカバーの緩衝能力を高めることができる。
【００１４】
（９）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、天井部を樹脂から形成することが好ましい。
カバーに衝突することにより可動素子の可動部に生ずる衝撃は、天井部も樹脂から形成することにより、天井部を無機固体材料から形成する場合に比べて小さくなる。
【００１５】
（１０）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、天井部から突出し天井部を支持する支持部を可動素子毎にカバー部品に樹脂から形成し、支持部を本体部品に接合することが好ましい。
可動素子に接合され天井部を可動部の上に支持する支持部も樹脂から形成する場合、カバーに衝突することにより可動素子の可動部に生ずる衝撃は、カバーの支持部を無機固体材料から形成する場合に比べて小さくなる。
【００１６】
（１１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、支持部の突端を本体部品に熱圧着により接合することが好ましい。
樹脂からなる支持部の突端を本体部品に熱圧着により接合することにより、カバーと可動素子を接合するための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。
【００１７】
（１２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、支持部の突端を凸曲面に形成することが好ましい。
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。
【００１８】
（１３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、モールドの凹部を転写することにより緩衝部を形成することが好ましい。
モールドを用いて緩衝部を形成することにより、製造コストを低減するとともに緩衝部の微細形状の再現性を高めることができる。
【００１９】
（１４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、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緩衝部を形成してもよい。
【００２０】
（１５）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、カバー部品を樹脂で一体に形成することが好ましい。
カバー部品を樹脂で一体に形成することにより製造コストを低減することが出来る。
【００２１】
（１６）上記目的を達成するためのＭＥＭＳ製造方法において、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することが好ましい。
樹脂からなる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、柔軟なカバー部品の取り扱いが容易になる。
【００２２】
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】
【００２３】
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。
【００２４】
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線断面に対応する模式的な断面図である。加速度センサ１は、可動素子１２０と、可動素子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。
【００２５】
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、可動素子１２０の素子端子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の内部空間には可動素子１２０とカバー１００とが収容されている。
【００２６】
可動素子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。可動素子１２０は、例えば、珪素などからなる基板１２４、絶縁膜、導電膜、圧電膜またはピエゾ抵抗などからなる。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に囲まれている基板１２４の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とが可動素子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の天井部１００ｂによって覆われた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。可動素子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素子端子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。
【００２７】
カバー１００は可動素子１２０の可動部１２０ｃを覆うように可動素子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一体部品である。カバー１００と可動素子１２０との接合領域は素子端子１２２より内側の部分に位置するため、素子端子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が素子端子１２２と内部端子１３３とをワイヤＷで接続する工程において支障になることはない。
【００２８】
カバー１００は、板形の天井部１００ｂと複数の支持部１００ａとコブ形の複数の緩衝部１００ｃ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と可動素子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。
【００２９】
複数の緩衝部１００ｃは可動素子１２０の可動部１２０ｃの上方に位置している。緩衝部１００ｃは複数の支持部１００ａの内側にそれぞれ独立したこぶ形に形成され、天井部１００ｂから可動部１２０ｃに向かって突出している。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。
【００３０】
・ＭＥＭＳの作用
可動素子１２０の可動部１２０ｃが変形することにより、圧電型では可動素子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素子端子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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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に可動部１２０ｃ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。
【００３３】
カバー１００の天井部１００ｂは樹脂からなるため、無機固体材料からなる天井部に接合された緩衝部１００ｃに可動部１２０ｃが衝突する場合に比べると可動部１２０ｃに加わる衝撃はさらに小さくなる。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。
【００３４】
・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模式的な断面図である。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１２０が同時に形成されるウェハ工程であるが、１つの可動素子１２０に対応する部分のみを図示している。
【００３５】
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、金属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。
【００３６】
保護膜Ｒ１にはカバー１００の支持部１００ａに対応する凹部Ｒ１０１とカバー１００の緩衝部１００ｃに対応する凹部Ｒ１０２がそれぞれ複数形成される。プリベーク・露光・現像によって形成される凹部Ｒ１０１および凹部Ｒ１０２はいずれも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および凹部Ｒ１０２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。
【００３７】
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、保護膜Ｒ１の凹部Ｒ１０２はそのままの形状で基板Ｍの凹部Ｍ１０３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および凹部Ｍ１０３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ＣＦ<SUB>４</SUB>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。
【００３８】
また、先細りした凹部Ｍ１０２および凹部Ｍ１０３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および凹部Ｍ１０３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および凹部Ｍ１０３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および凹部Ｍ１０３は錐体側面の形になるため先鋭に形成される。
３．凹部Ｍ１０２および凹部Ｍ１０３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および凹部Ｍ１０３を形成する。
【００３９】
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および凹部Ｍ１０３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の表面に感光性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感光性樹脂を硬化させることによって形成する。モールドＭの凹部Ｒ１０２および凹部Ｒ１０３を有する表面の形状が樹脂膜１００Ｗに転写される結果、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、モールドＭの凹部Ｍ１０３に対応する複数の緩衝部１００ｃ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。
【００４０】
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を一体に形成すると、天井部１００ｂと支持部１００ａと緩衝部１００ｃ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。また再利用できるモールドＭを用いてカバー１００を製造すると、加速度センサ１の製造コストをさらに低減できる。また可動素子１２０の可動部１２０ｃとカバー１００の緩衝部１００ｃとの間隔はモールドＭの凹部Ｍ１０２および凹部Ｍ１０３によって寸法精度良くまた再現性良く設定することができる。
【００４１】
尚、樹脂膜１００Ｗに酸化珪素、アルミナ、窒化珪素、銅、ニッケル、銀、金などの金属、セラミックスなどの無機固体材料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。
【００４２】
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。これにより柔軟な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る。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、合金基板などを板体１１０として用いることができる。
【００４３】
板体１１０には可動素子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とモールドＭの凹部Ｍ１０３に形成された緩衝部１００ｃと可動素子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。
【００４４】
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、突端がなだらかな凸曲面である緩衝部１００ｃ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。
【００４５】
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１２０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素子端子１２２と導線１２３と第三マーク１２１とが可動素子１２０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。
【００４６】
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の表面に熱圧着により接合する。このとき、１つの可動素子１２０に対応する複数の支持部１００ａは図８に示すように１つの可動素子１２０に対応する複数の素子端子１２２の内側の領域に接合される。支持部１００ａと素子端子１２２とがこのような位置関係にある場合には、素子端子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および図８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。
【００４７】
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に樹脂膜１００Ｗを接合する工程の前に実施しても良い。
【００４８】
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。
【００４９】
次に可動素子１２０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。
【００５０】
次にダイサーなどを用いて可動素子１２０の輪郭に沿って本体部品１２０Ｗを分断し、図１２に示すように可動素子１２０を完成させる。このとき可動素子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。また第三マーク１２１は可動素子１２０から切り落としても良いし、可動素子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。
【００５１】
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の裏面を導電ペーストＰなどで接合し、素子端子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。
【００５２】
２．第二実施形態
図１６および図１７は本発明の第二実施形態の加速度センサ２を示す模式的な断面図である。図１７は図１６に示すＡＡ線断面に対応する。図１５は加速度センサ２を製造する方法を示す平面図である。
図１６および図１７に示すように、カバー１００の支持部１００ａを可動素子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。またカバー１００の緩衝部１００ｃをリブ形に形成しても良い。すなわち例えば緩衝部１００ｃは図１６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の剛性をさらに高めることができるため、天井部１００ｂをさらに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。
【００５３】
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、支持部１００ａに対応するモールドＭの凹部Ｍ１０２が図１５に示すように環状に形成され、緩衝部１００ｃに対応するモールドＭの凹部Ｍ１０３が図１５に示すように格子形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。
【００５４】
３．第三実施形態
図２１は本発明の第三実施形態の加速度センサ３を示す模式的な断面図である。
図２１に示すように可動素子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、可動素子１２０の素子端子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、可動素子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。
【００５５】
図１８から図２０は加速度センサ３を製造する方法を示す模式的な断面図である。加速度センサ３を製造する工程では、図１８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。
【００５６】
その後、図１９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２０に示すように可動素子１２０毎に分断した後、リードフレーム１４１に一方のカバー１００を導電ペーストＰで接合し、樹脂１４０で封止すると図２１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によって覆うことにより、ダイシング時に生ずる破片などによって可動部１２０ｃがさらに損傷しにくくなる。また２つのカバー１００の内部がそれぞれ密閉されている場合、ダイシング時に生ずる破片などによって可動部１２０ｃが損傷することがない。
【００５７】
４．第四実施形態
図２２に示すようにモールドＭの表面（凹部Ｍ１０２および凹部Ｍ１０３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。
【００５８】
５．第五実施形態
また図２３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。
【００５９】
６．第六実施形態
図２７は本発明の第６実施形態の加速度センサ６を示す模式的な断面図である。
図２７に示すように支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃを形成している表層樹脂膜１０１Ｗと天井部１００ｂを形成している基層樹脂膜１０２Ｗとからなる複層構造をカバー１００が有しても良い。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。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。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。またカバー１００の支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃが形成されている面の裏側にカバー１００よりも硬い無機固体材料からなる板体１１０を接合し、加速度センサ６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、合金などの無機固体材料からなる場合には、可動素子１２０の可動部１２０ｃを覆う部材の剛性を高く保ちながら加速度センサ６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、樹脂で可動素子１２０を封止する場合であっても、カバー１００が変形しにくくなる。
【００６０】
表層樹脂膜１０１Ｗの材質と基層樹脂膜１０２Ｗの材質とが異なる加速度センサ６は、次のように形成することができる。すなわち図２４に示すように、モールドＭの表面に表層樹脂膜１０１Ｗを形成する。次に図２５に示すように、モールドＭの凹部Ｍ１０２および凹部Ｍ１０３のみに表層樹脂膜１０１Ｗが残存するように表層樹脂膜１０１Ｗの表層をモールドＭが露出する深さまで除去し、その結果露出したモールドＭの表面に第一マークＭ１０１を形成する。さらにモールドＭの表面と表層樹脂膜１０１Ｗの表面とに基層樹脂膜１０２Ｗを形成する。その後、図２６に示すように板体１１０を基層樹脂膜１０２Ｗに接合し、表層樹脂膜１０１Ｗおよび基層樹脂膜１０２Ｗとともに板体１１０を可動素子（可動素子１２０）毎に分断すればよい。
【００６１】
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（可動素子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と可動素子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。
【００６２】
７．第七実施形態
支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃになる表層樹脂膜１０１Ｗをパターニングにより形成しても良い。すなわち、図２８に示すように表層樹脂膜１０１ＷをモールドＭの表面に塗布しプリベークした後に、表層樹脂膜１０１Ｗを図２９に示すようにマスクを用いて露光・現像する。その後、表層樹脂膜１０１ＷとモールドＭとの上に基層樹脂膜１０２Ｗを形成すればよい。
【００６３】
８．第八実施形態
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は多階調マスクを用いて形成しても良い。例えば図３０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も形成できる。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および緩衝部１００ｃを非感光部に対応する残存部で形成することができる。
【００６４】
９．第九実施形態
図３１は本発明の第九実施形態の圧力センサ９を示す模式的な断面図である。カバー１００の天井部１００ｂは支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃよりも硬い材料から形成しても良い。すなわち例えば図３１に示すように、支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃを樹脂から形成し、天井部１００ｂをアルミナ、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、合金などの無機固体材料から形成し、支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃを感光性ポリイミドや、ブロック共重合ポリイミド、ポリベンザオキサゾールまたはベンゾシクロブテンに感光剤を添加した材料を用いても良い。天井部１００ｂを支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃよりも硬い材料から形成すると、天井部１００ｂを薄くしても天井部１００ｂの剛性を確保しやすくなるため、圧力センサ９を薄くすることができる。
【００６５】
また図３１に示すように可動部１２０ｃは、可動素子１２０の基板１２４上に形成されている薄膜からなり、錘が接合されていないダイヤフラムや梁であって、基板１２４に形成されている円形や矩形の通孔１２４ａから可動部１２０ｃが露出していてもよい。このような場合、可動部１２０ｃの上下の空間の高さを一致させるために、一方のカバー１００の天井部１００ｂから支持部１００ａよりも高く突出するように緩衝部１００ｃを形成しても良い。
またパッケージ１３０にはパッケージ１３０の内外の圧力を平衡させるための通孔１３０ａを形成しても良い。
【００６６】
圧力センサ９は例えば次のように製造することが出来る。すなわち、図２９に基づいて第七実施形態の欄で説明したように支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃを形成した後に、分断されると複数の天井部１００ｂになる板体１０３Ｗを図３２に示すように支持部１００ａおよび緩衝部１００ｃに接合する。板体１０３Ｗには、可動素子１２０と樹脂膜１００Ｗとをアライメントするための第四マーク１０３ａをあらかじめ形成しておく。板体１０３Ｗと樹脂膜１００Ｗとは例えば熱圧着により接合する。熱圧着は例えば３００℃の温度で６インチウェハあたり２ｔ相当の力を板体１０３Ｗに加えて行えばよい。
【００６７】
１０．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】
【００６８】
【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】本発明の第二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】本発明の第三実施形態にかかる断面図。
【図２２】本発明の第四実施形態にかかる断面図。
【図２３】本発明の第五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】本発明の第六実施形態にかかる断面図。
【図２６】本発明の第六実施形態にかかる断面図。
【図２７】本発明の第六実施形態にかかる断面図。
【図２８】本発明の第七実施形態にかかる断面図。
【図２９】本発明の第七実施形態にかかる断面図。
【図３０】本発明の第八実施形態にかかる断面図。
【図３１】本発明の第九実施形態にかかる断面図。
【図３２】本発明の第九実施形態にかかる断面図。
【符号の説明】
【００６９】
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、９：圧力センサ、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、１０３Ｗ：板体、１０３ａ：第四マーク、１１０：板体、１１１：第二マーク、１１２：犠牲膜、１２０：可動素子、１２０Ｗ：本体部品、１２０ａ：錘、１２０ｂ：梁、１２０ｃ：可動部、１２１：第三マーク、１２２：素子端子、１２３：導線、１２４：基板、１２４ａ：通孔、１３０：パッケージ、１３０ａ：通孔、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、Ｍ１０３：凹部、Ｍ１１０：犠牲膜、Ｐ：導電ペースト、Ｒ１：保護膜、Ｒ１０１：凹部、Ｒ１０２：凹部、Ｗ：ワイヤ
【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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【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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