電子装置
【課題】特性が良く、信頼性の高い電子装置を提供する。
【解決手段】電子装置１００は、基板１０と、基板１０の上方に形成され、空洞部３２を有する層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、空洞部３２に収容された機能素子２０と、空洞部３２の上方に形成された第１被覆層４０と、空洞部３２の上方を避けて層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成された樹脂層５０と、第１被覆層４０の上方に形成された第２被覆層６０と、第２被覆層６０の上方に形成された金属層７０と、を含む。
【解決手段】電子装置１００は、基板１０と、基板１０の上方に形成され、空洞部３２を有する層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、空洞部３２に収容された機能素子２０と、空洞部３２の上方に形成された第１被覆層４０と、空洞部３２の上方を避けて層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成された樹脂層５０と、第１被覆層４０の上方に形成された第２被覆層６０と、第２被覆層６０の上方に形成された金属層７０と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＳＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の機能素子を基板上に構成された空洞部に配置してなる電子装置が知られている。マイクロ振動子、マイクロセンサー、マイクロアクチュエーター等のＭＥＭＳは、微小な構造体が振動、変形、その他の動作が可能となる状態で配置される必要があるため、空洞部内に動作可能な状態で収容される。例えば、空洞部内は、機能素子の特性の悪化を防ぐために、減圧状態である。
【０００３】
上記の空洞部を形成する方法として、特許文献１には、基板上にＭＥＭＳ構造体を形成し、その上に犠牲層を形成した後、貫通孔を有する第１封止部材を形成し、この第１封止部材の貫通孔を通して犠牲層を除去してＭＥＭＳ構造体の可動部をリリースさせ、最後に第１封止部材の貫通孔を第２封止部材で覆うことで閉鎖する方法が記載されている。
【０００４】
このような電子装置では、例えば、外部からの熱などにより、基板と封止部材との熱膨張率の違いで封止部材が壊れ、空洞部内の圧力が上昇して、機能素子の特性が悪化してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２３５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、特性が良く、信頼性の高い電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電子装置によれば、
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記空洞部の上方を避けて前記層間絶縁層の上方に形成された樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む。
【０００８】
このような電子装置によれば、金属層が、第２被覆層の上方に形成されていることができる。これにより、第２被覆層の強度を向上させることができる。したがって、機能素子の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る電子装置によれば、
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記第１被覆層の上方および前記層間絶縁層の上方に形成され、前記空洞部の上方の少なくとも一部に形成された開口部を有する樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に、少なくとも一部が前記樹脂層を介して形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む。
【００１１】
このような電子装置によれば、金属層が、第２被覆層の上方に形成されていることができる。これにより、第２被覆層の強度を向上させることができる。したがって、機能素子の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置において、
前記樹脂層の上方に形成され、前記機能素子と電気的に接続された配線層と、
前記配線層の上方に形成され、前記配線層と電気的に接続された外部端子と、
をさらに含むことができる。
【００１３】
このような電子装置によれば、ボンディングワイヤなどを用いずに、基板に外部端子を設けることができるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る電子装置において、
前記基板に形成され、前記機能素子を駆動させる駆動回路をさらに含むことができる。
【００１５】
このような電子装置によれば、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る電子装置において、
前記開口部は、前記樹脂層を貫通していることができる。
【００１７】
このような電子装置によれば、樹脂層の膜応力が第１被覆層および第２被覆層に与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態に係る電子装置の製造工程を説明するための図。
【図１４】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
１． 電子装置
まず、本実施形態に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、電子装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。図２では、便宜上、レジスト層８の図示を省略している。
【００２１】
電子装置１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、機能素子２０と、層間絶縁層（第１層間絶縁層３０ａ，第２層間絶縁層３０ｂ，第３層間絶縁層３０ｃ）と、第１被覆層４０と、樹脂層５０と、第２被覆層６０と、を含む。電子装置１００は、さらに、金属層７０と、配線層８０と、外部端子８２と、駆動回路９０と、を含むことができる。
【００２２】
基板１０としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。基板１０として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。基板１０は、機能素子２０が形成される機能素子形成領域１２と、機能素子２０を駆動させるための駆動回路９０が形成される駆動回路形成領域１４と、を有する。
【００２３】
機能素子２０は、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの空洞部３２に収容されている。機能素子２０は、図１に示すように、素子分離層１１上に形成された固定電極２２と、固定電極２２と一定間隔を空けて形成された可動電極２４と、から構成される振動子である。可動電極２４は、素子分離層１１上に形成された固定部２４ａと、固定電極２２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）２４ｂと、可動部２４ｂと固定部２４ａを連結して支持する支持部２４ｃとで構成されている。固定電極２２および可動電極２４の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００２４】
固定電極２２および可動電極２４は、駆動回路９０と電気的に接続されている。駆動回路９０から電極２２，２４間に電圧が印加されと、可動電極２４は、電極２２，２４間に発生する静電力により振動する。このように、駆動回路９０によって機能素子２０を振動させることにより、所望の周波数を得ることができる。すなわち、電子装置１００は、振動子と、駆動回路（発振回路）９０とが同じ基板１０上に併設された発振器である。
【００２５】
なお、機能素子２０は、例えば、上述した振動子以外の、水晶振動子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子、加速度センサー、ジャイロスコープ、マイクロアクチュエーターなどの各種の機能素子であってもよい。すなわち、本発明の電子装置は、空洞部３２に収容されうる任意の機能素子を備えたものであればよい。
【００２６】
層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、基板１０上に形成されている。層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、機能素子２０が収容される空洞部３２を有している。空洞部３２内は、例えば、減圧状態である。空洞部３２は、図示の例では、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの側面、第１被覆層４０、基板１０（素子分離層１１）により区画される領域である。
【００２７】
空洞部３２には、包囲壁（ガードリング）（第１包囲壁２ａ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃ）が形成されている。各包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、機能素子２０を囲む平面形状を有する。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの平面形状は、機能素子２０を囲む形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、多角形状などの任意の形状である。各包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、導電接続されており、機能素子２０を囲む一体の側壁として構成されている。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、機能素子２０と駆動回路９０を接続するための配線（図示しない）を避けて形成されてもよい。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの材質としては、例えば、多結晶シリコンや、アルミニウム、銅、タングステン、チタンなどの金属やその合金が挙げられる。
【００２８】
第１被覆層４０は、図１に示すように、空洞部３２の上方に形成されている。第１被覆層４０には、貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２の数は、図１の例では、２つだが、その数は限定されない。第１被覆層４０は、図示の例では、第３包囲壁２ｃと一体的に形成されている。第１被覆層４０は、空洞部３２の上方を覆っている。したがって、機能素子２０は、基板１０、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃ、および第１被覆層４０により囲まれている。第１被覆層４０は、例えば、チタン層、窒化チタン層、アルミ−銅合金層、窒化チタン層がこの順で積層された積層構造を有する。第１被覆層４０の膜厚は、例えば、数百ｎｍ程度である。
【００２９】
包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０には、一定の電位（例えば、接地電位）が与えられることが望ましい。これにより、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０を電磁シールドとして機能させることができる。すなわち、機能素子２０を外部に対して電磁的にある程度遮蔽することができる。
【００３０】
樹脂層５０は、空洞部３２の上方を避けて、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成されている。すなわち、樹脂層５０は、空洞部３２の上方には形成されていない。樹脂層５０は、図１の例では、パッシベーション膜６を介して層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成されている。例えば、樹脂層５０に開口部５２を設けることで、空洞部３２の上方に樹脂層５０が形成されていない領域を設けることができる。樹脂層５０は、例えば、応力緩和機能を有していることができる。樹脂層５０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等の樹脂で形成することができる。樹脂層５０の膜厚は、例えば、１０μｍ以上である。樹脂層５０は、上面よりも底面が大きくなるように側面が傾斜していてもよい。樹脂層５０は、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃと外部端子８２の間に形成されていることができる。
【００３１】
第２被覆層６０は、第１被覆層４０上に形成されている。第２被覆層６０は、図１の例では、第１被覆層４０上、および樹脂層５０上に形成されている。すなわち、第２被覆層６０の一部が、樹脂層５０を介して、第１被覆層４０の上方に形成されている。第２被覆層６０は、第１被覆層４０の貫通孔４２を塞いでいる。第２被覆層６０の材質としては、例えば、アルミ、チタン、タングステン等の金属を挙げることができる。第２被覆層６０の膜厚は、例えば、３μｍ程度である。第１被覆層４０および第２被覆層６０は、空洞部３２を上方から覆って空洞部３２を封止する封止部材として機能することができる。
【００３２】
金属層７０は、第２被覆層６０上に形成されている。金属層７０は、図示の例では、第２被覆層６０を覆うように形成されている。金属層７０が第２被覆層６０上に形成されることにより、第２被覆層６０の強度を向上させることができる。金属層７０は、例えば、チタン−タングステン合金層、銅層がこの順で積層された積層構造を有する。また、金属層７０は、銅層、クロム層、アルミ層等の金属層の単層構造やこれらの層を積層した積層構造を有していてもよい。
【００３３】
配線層８０は、樹脂層５０上に形成されている。配線層８０は、図示の例では、電極４から樹脂層８０の上面に至るように形成されている。配線層８０は、例えば、電極４、配線５、および駆動回路９０を介して、機能素子２０と電気的に接続されている。配線層８０の材質としては、例えば、金属層７０と同様の材質を挙げることができる。後述するように、配線層８０と金属層７０とは、同一工程で形成されることができる。
【００３４】
金属層７０は、図１に示すように、レジスト層８により覆われている。また、配線層８０は、外部端子８２が形成されている領域を除いて、レジスト層８により覆われている。したがって、配線層８０および金属層７０の酸化や腐食を防止することができ、電気的な不良を防ぐことができる。
【００３５】
外部端子８２は、配線層８０上に形成されている。すなわち、外部端子８２は、配線層８０を介して、樹脂層５０の上方に形成されている。外部端子８２は、配線層８０と電気的に接続されている。外部端子８２は、導電性を有する金属（例えば合金）であって、溶融させて電気的な接続を図るためのもの（例えばハンダ）である。外部端子８２は、例えば、球状である。図２の例では、外部端子８２は、４つ設けられているがその数は限定されない。
【００３６】
基板１０が半導体チップである場合、半導体チップに外部端子８２を直接設けることができるため、電子装置１００は、そのパッケージサイズを半導体チップにほぼ等しくすることができる。すなわち、電子装置１００のパッケージ構造は、ＷＣＳＰ構造である。
【００３７】
駆動回路９０は、基板１０に形成されている。駆動回路９０は、例えば、図２に示すトランジスター９２やキャパシタ９６などで構成されている。駆動回路９０は、機能素子２０を駆動させるための回路である。駆動回路９０には、少なくとも発振回路が形成され、その出力部の一方が機能素子２０の固定電極２２と電気的に接続され、出力部の他方が可動電極２４と電気的に接続されている。
【００３８】
電子装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３９】
電子装置１００によれば、樹脂層５０が、空洞部３２の上方を避けて形成されていることができる。したがって、樹脂層５０の膜応力（樹脂層５０が持つ引っ張り応力や圧縮応力）が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。これにより、樹脂層５０の膜応力により、被覆層４０，６０が破壊されて空洞部３２の圧力が上昇したり、被覆層４０，６０が変形して機能素子２０の動作を妨げたりすることを防ぐことができる。したがって、電子装置１００によれは、特性がよく、信頼性の高い機能素子を有することができる。
【００４０】
電子装置１００によれば、金属層７０が、第２被覆層６０上に形成されていることができる。これにより、第２被覆層６０の強度を向上させることができる。したがって、例えば、外部からの熱などにより、基板１０と被覆層４０，６０との熱膨張率の違いで被覆層４０，６０が壊れ、空洞部３２内の圧力が上昇することを防ぐことができる。これにより、機能素子２０の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００４１】
電子装置１００によれば、樹脂層５０上に形成され機能素子２０と電気的に接続された配線層８０と、配線層８０上に形成され配線層８０と電気的に接続された外部端子８２と、を含むことができる。すなわち、電子装置１００では、ボンディングワイヤなどを用いずに、基板１０（半導体チップ）に外部端子８２を直接設けることができるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００４２】
電子装置１００によれば、駆動回路９０が、基板１０に形成されていることができる。したがって、駆動回路が装置の外部に設けられる場合と比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００４３】
２． 電子装置の製造方法
次に、本実施形態に係る電子装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３から図１２は、電子装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。図１３は、電子装置１００の製造工程を説明するための図である。
【００４４】
図３に示すように、基板１０上に機能素子２０を形成する。基板１０は、例えば、シリコンウエーハである。具体的には、まず、固定電極２２を、ＣＶＤ法やスパッタリング法などによる成膜処理と、パターニング処理により形成する。固定電極２２が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。なお、図３では、固定電極２２は、素子分離層１１上に形成されているが、例えば、窒化シリコンからなる下地層（図示しない）上に形成されてもよい。この下地層は、後述するリリース工程においてエッチングストップ層として機能させることができる。
【００４５】
次に、熱酸化処理を行うことにより、固定電極２２を覆う犠牲層２５を形成する。次に、犠牲層２５上に可動電極２４を形成する。可動電極２４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法などによる成膜処理と、パターニング処理により形成される。可動電極２４が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。以上の工程により、機能素子２０が形成される。
【００４６】
なお、駆動回路９０を構成するトランジスター９２やキャパシタ９６などの部材を、上述した機能素子２０を形成する工程と同一工程、もしくは同種の工程で形成してもよい。具体的には、例えば、上述した固定電極２２を形成する工程において、キャパシタ９６の下部電極９７を形成し、犠牲層２５を形成する工程において、トランジスター９２のゲート酸化膜９４およびキャパシタ９６の絶縁膜９８を形成してもよい。さらに、可動電極２４を形成する工程において、トランジスター９２のゲート電極９３およびキャパシタ９６の上部電極９９を形成してもよい。このように、機能素子２０と駆動回路９０の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４７】
図４に示すように、機能素子２０を覆う第１層間絶縁層３０ａを形成する。さらに、トランジスター９２やキャパシタ９６を覆うように第１層間絶縁層３０ａを形成してもよい。第１層間絶縁層３０ａは、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。第１層間絶縁層３０ａを形成した後に、第１層間絶縁層３０ａの表面を平坦化する処理を行ってもよい。
【００４８】
次に、機能素子２０を取り囲む第１包囲壁２ａを形成する。第１包囲壁２ａは、例えば、第１層間絶縁層３０ａをパターニングして第１層間絶縁層３０ａを貫通する溝を形成し、その溝にアルミなどの金属を埋め込むことで形成される。
【００４９】
図５に示すように、第２層間絶縁層３０ｂ、第３層間絶縁層３０ｃ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃを形成する。第２層間絶縁層３０ｂ、第３層間絶縁層３０ｃ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃは、例えば、第１層間絶縁層３０ａおよび第１包囲壁２ａと同様に形成される。
【００５０】
次に、機能素子２０の上方の第３層間絶縁層３０ｃ上に、第１被覆層４０を形成する。第１被覆層４０は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術などによりパターニングすることで形成することができる。
【００５１】
なお、機能素子２０と配線層８０（図１参照）を電気的に接続する電極４および配線５、機能素子２０と駆動回路９０とを接続する配線（図示しない）などを、上述した包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃや第１被覆層４０を形成する工程と同一工程、もしくは同種の工程で形成してもよい。このように、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃや第１被覆層４０と配線５や電極４等の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００５２】
図６に示すように、第１被覆層４０に貫通孔４２を形成する。貫通孔４２は、例えば、フォトリソグラフィ技術で形成される。なお、この貫通孔４２を形成する工程は、第１被覆層４０を形成する工程と同一工程で行われてもよい。すなわち、第１被覆層４０を形成する工程におけるパターニングによって、貫通孔４２が形成されてもよい。これにより、製造工程を簡略化することができる。
【００５３】
図７に示すように、第３層間絶縁層３０ｃ上にパッシベーション膜６を形成する。パッシベーション膜６としては、ポリイミド膜や、ＣＶＤ法で形成されたＰＳＧ（Phosphorus Silicon Glass）膜やプラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉ３Ｎ４膜を用いることができる。
【００５４】
次に、第３層間絶縁層３０ｃ上および第１被覆層４０上に樹脂層５０を形成する。図示の例では、樹脂層５０は、パッシベーション膜６を介して、第３層間絶縁層３０ｃの上方および第１被覆層４０上に形成される。樹脂層５０は、例えば、スピンコート法により樹脂を塗布し、窒素雰囲気中で３００〜４００℃程度の熱処理を行うことで形成される。
【００５５】
図８に示すように、樹脂層５０に開口部５２を形成する。開口部５２は、少なくとも貫通孔４２の上方に形成され、貫通孔４２と連通するように形成される。図示の例では、樹脂層５０に開口部５２を形成することで、機能素子２０の上方（空洞部３２が形成される領域の上方）を避けて、第３層間絶縁層３０ｃ上に樹脂層５０が形成される。すなわち、第１被覆層４０を露出させるように開口部５２を形成する。開口部５２は、樹脂層５０を、公知のエッチング技術によりエッチングすることで形成される。本工程で、電極４の上方などの他の領域の樹脂層５０を除去してもよい。
【００５６】
図９に示すように、貫通孔４２を通して機能素子２０の上方の層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび犠牲層２５を除去し、空洞部３２を形成する（リリース工程）。例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）などを用いたウエットエッチング、フッ化水素系のガスなどを用いたドライエッチングにより、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、および犠牲層２５をエッチングして、空洞部３２を形成することができる。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０は、リリース工程においてエッチングされない材料で形成されることにより、空洞部３２が包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの外側へ拡がることを防止することができる。
【００５７】
図１０に示すように、第１被覆層４０上、および樹脂層５０上に第２被覆層６０を形成する。第２被覆層６０は、少なくとも第１被覆層４０の貫通孔４２上に形成される。これにより、貫通孔４２を塞ぐことができ、空洞部３２を封止することができる。第２被覆層６０は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成することができる。これにより、空洞部３２を減圧状態のまま封止することができる。
【００５８】
図１１に示すように、パッシベーション膜６に開口を形成して電極４を露出させる。開口の形成は、例えば、フォトリソグラフィ技術により行うことができる。
【００５９】
次に、樹脂層５０上に配線層８０を形成する。本工程において、第２被覆層６０上に金属層７０を形成してもよい。配線層８０の形成工程の例としては、まず、第２被覆層６０上、樹脂層８０上、および電極４上の全面に、チタン−タングステン合金からなるバリア層（図示しない）と、銅からなるシード層（図示しない）を成膜する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、配線層８０となる領域および第２被覆層６０の上方に、電界めっきにより銅層（図示しない）を成膜する。次に、銅層が形成されなかった領域のシード層を、過流酸アンモニウム水溶液を用いたウエットエッチングで除去し、バリア層を、ドライエッチングで除去する。ここで、シード層およびバリア層をエッチングする際には、第２被覆層６０上には金属層７０（バリア層、シード層、銅層からなる積層体）が形成されているため、このエッチング工程で第２被覆層６０が受けるダメージを低減することができる。以上の工程により、配線層８０が形成される。
【００６０】
図１２に示すように、樹脂層５０上、金属層７０上、および配線層８０上にレジスト層８を形成する。レジスト層８は、配線層８０の外部端子８２が形成される領域を避けて形成される。レジスト層８は、例えば、スピンコート法により形成することができる。
【００６１】
次に、配線層８０上に外部端子８２を形成する。外部端子８２は、配線層８０上にハンダ層（図示しない）を形成した後、加熱してハンダを溶融することで形成される。
【００６２】
図１３に示すように、ブレード１を用いてダイシングを行い、図２に示すように、個々の電子装置に切断する。
【００６３】
以上の工程により、電子装置１００を製造することができる。
【００６４】
電子装置１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６５】
電子装置１００の製造方法によれば、樹脂層５０を形成する工程の後に、空洞部３２を形成する工程を行うことができる。そのため、樹脂層５０を形成する工程において熱処理を行っても、空洞部３２が形成されていないため、空洞部３２内にガスが発生して圧力が上昇するという問題が生じない。したがって、電子装置１００の製造方法によれば、特性の良い機能素子を有する電子装置を製造することができる。
【００６６】
電子装置１００の製造方法によれば、樹脂層５０に開口部５２を形成することができる。これにより、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。したがって、樹脂層の膜応力により、被覆層４０，６０が破壊されて空洞部３２の圧力が上昇したり、被覆層４０，６０が変形して機能素子２０の動作を妨げたりすることを防ぐことができる。そのため、電子装置１００の製造方法によれは、特性がよく、信頼性の高い機能素子を有する電子装置を製造することができる。
【００６７】
さらに、電子装置１００の製造方法によれば、開口部５２を形成する工程において、第１被覆層４０を露出させるように開口部５２を形成することができる。したがって、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響をより低減することができる。
【００６８】
電子装置１００の製造方法によれば、配線層８０を形成する工程において、第２被覆層６０上に金属層７０を形成することができる。そのため、配線層８０を形成する工程において、第２被覆層６０が受けるダメージを低減することができる。
【００６９】
電子装置１００の製造方法によれば、上述のとおり、外部端子８２を形成する工程がウエーハプロセス内で行うことができる。したがって、従来のパッケージング工程、すなわち、個々の半導体チップに対してそれぞれインナーリードボンディング工程や外部端子形成工程等を行わなくてもよい。また、樹脂層を形成するときに、パターニングされたフィルムなどの基板が不要になる。電子装置１００の製造方法によれば、これらの理由から、低コストかつ高品質な電子装置を製造することができる。
【００７０】
３． 電子装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子装置２００について、図面を参照しながら説明する。図１４は、電子装置２００を模式的に示す断面図であり、図１に対応している。以下、電子装置２００において、本実施形態に係る電子装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
電子装置１００の例では、樹脂層５０が、空洞部３２の上方を避けて第３層間絶縁層３０ｃ上に形成されていた。すなわち、樹脂層５０は、空洞部３２の上方には形成されていなかった。電子装置２００では、樹脂層５０は、空洞部３２の上方の一部にも形成されている。すなわち、樹脂層５０は、図１４に示すように、第１被覆層４０上および第３層間絶縁層３０ｃ上に形成され、空洞部３２の上方の一部に形成された開口部５２を有することができる。したがって、電子装置１００と同様に、開口部５２が形成されない場合と比べて、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。
【００７２】
電子装置２００では、樹脂層５０に開口部５２が形成されることにより、第１被覆層４０の上面の一部には、樹脂層５０が形成されない。すなわち、開口部５２は、樹脂層５０を貫通している。これにより、開口部５２が樹脂層５０を貫通していないときと比べて、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。
【００７３】
なお、図示はしないが、開口部５２は、樹脂層５０を貫通していなくてもよい。すなわち、開口部５２は、樹脂層５０の開口部５２が形成されていない領域と比べて、樹脂層５０の膜厚が薄い領域である。この場合、第１被覆層４０の上面の全部（貫通孔４２上を除く）に樹脂層５０が形成されていてもよく、第２被覆層６０は、樹脂層５０を介して第１被覆層４０上に形成される。
【００７４】
また、開口部５２が形成される位置は、空洞部３２の上方であれば特に限定されない。また、図示の例では、開口部５２は、１つ設けられているが、複数設けられてもよい。複数の開口部５２は、例えば、格子状や縞状に設けられていてもよい。
【００７５】
電子装置２００の製造方法は、電子装置１００の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００７６】
電子装置２００によれば、電子装置１００と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００７８】
例えば、電子装置１００および電子装置２００の例では、基板１０に駆動回路９０が形成されていたが、機能素子を駆動させるための駆動回路は、外部に設けられていてもよい。すなわち、電子装置は、駆動回路を有さなくてもよい。電子装置の外部端子は、配線等を介して、機能素子と電気的に接続されていてもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８０】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８１】
２ａ 第１包囲壁、２ｂ 第２包囲壁、２ｃ 第３包囲壁、４ 電極、５ 配線、
６ パッシベーション膜、８ レジスト層、１０ 基板、１１ 素子分離層、
１２ 機能素子形成領域、１４ 駆動回路形成領域、２０ 機能素子、２２ 固定電極、
２４ 可動電極、２５ 犠牲層、３０ａ 第１層間絶縁層、３０ｂ 第２層間絶縁層、
３０ｃ 第３層間絶縁層、３２ 空洞部、４０ 第１被覆層、４２ 貫通孔、
５０ 樹脂層、５２ 開口部、６０ 第２被覆層、７０ 金属層、８０ 配線層、
８２ 外部端子、９０ 駆動回路、９２ トランジスター、９３ ゲート、
９４ ゲート酸化膜、９６ キャパシタ、９７ 下部電極、９８ 絶縁層、
９９ 上部電極、１００，２００ 電子装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＳＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の機能素子を基板上に構成された空洞部に配置してなる電子装置が知られている。マイクロ振動子、マイクロセンサー、マイクロアクチュエーター等のＭＥＭＳは、微小な構造体が振動、変形、その他の動作が可能となる状態で配置される必要があるため、空洞部内に動作可能な状態で収容される。例えば、空洞部内は、機能素子の特性の悪化を防ぐために、減圧状態である。
【０００３】
上記の空洞部を形成する方法として、特許文献１には、基板上にＭＥＭＳ構造体を形成し、その上に犠牲層を形成した後、貫通孔を有する第１封止部材を形成し、この第１封止部材の貫通孔を通して犠牲層を除去してＭＥＭＳ構造体の可動部をリリースさせ、最後に第１封止部材の貫通孔を第２封止部材で覆うことで閉鎖する方法が記載されている。
【０００４】
このような電子装置では、例えば、外部からの熱などにより、基板と封止部材との熱膨張率の違いで封止部材が壊れ、空洞部内の圧力が上昇して、機能素子の特性が悪化してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２３５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、特性が良く、信頼性の高い電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電子装置によれば、
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記空洞部の上方を避けて前記層間絶縁層の上方に形成された樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む。
【０００８】
このような電子装置によれば、金属層が、第２被覆層の上方に形成されていることができる。これにより、第２被覆層の強度を向上させることができる。したがって、機能素子の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る電子装置によれば、
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記第１被覆層の上方および前記層間絶縁層の上方に形成され、前記空洞部の上方の少なくとも一部に形成された開口部を有する樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に、少なくとも一部が前記樹脂層を介して形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む。
【００１１】
このような電子装置によれば、金属層が、第２被覆層の上方に形成されていることができる。これにより、第２被覆層の強度を向上させることができる。したがって、機能素子の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置において、
前記樹脂層の上方に形成され、前記機能素子と電気的に接続された配線層と、
前記配線層の上方に形成され、前記配線層と電気的に接続された外部端子と、
をさらに含むことができる。
【００１３】
このような電子装置によれば、ボンディングワイヤなどを用いずに、基板に外部端子を設けることができるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る電子装置において、
前記基板に形成され、前記機能素子を駆動させる駆動回路をさらに含むことができる。
【００１５】
このような電子装置によれば、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る電子装置において、
前記開口部は、前記樹脂層を貫通していることができる。
【００１７】
このような電子装置によれば、樹脂層の膜応力が第１被覆層および第２被覆層に与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態に係る電子装置の製造工程を説明するための図。
【図１４】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
１． 電子装置
まず、本実施形態に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、電子装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。図２では、便宜上、レジスト層８の図示を省略している。
【００２１】
電子装置１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、機能素子２０と、層間絶縁層（第１層間絶縁層３０ａ，第２層間絶縁層３０ｂ，第３層間絶縁層３０ｃ）と、第１被覆層４０と、樹脂層５０と、第２被覆層６０と、を含む。電子装置１００は、さらに、金属層７０と、配線層８０と、外部端子８２と、駆動回路９０と、を含むことができる。
【００２２】
基板１０としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。基板１０として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。基板１０は、機能素子２０が形成される機能素子形成領域１２と、機能素子２０を駆動させるための駆動回路９０が形成される駆動回路形成領域１４と、を有する。
【００２３】
機能素子２０は、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの空洞部３２に収容されている。機能素子２０は、図１に示すように、素子分離層１１上に形成された固定電極２２と、固定電極２２と一定間隔を空けて形成された可動電極２４と、から構成される振動子である。可動電極２４は、素子分離層１１上に形成された固定部２４ａと、固定電極２２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）２４ｂと、可動部２４ｂと固定部２４ａを連結して支持する支持部２４ｃとで構成されている。固定電極２２および可動電極２４の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００２４】
固定電極２２および可動電極２４は、駆動回路９０と電気的に接続されている。駆動回路９０から電極２２，２４間に電圧が印加されと、可動電極２４は、電極２２，２４間に発生する静電力により振動する。このように、駆動回路９０によって機能素子２０を振動させることにより、所望の周波数を得ることができる。すなわち、電子装置１００は、振動子と、駆動回路（発振回路）９０とが同じ基板１０上に併設された発振器である。
【００２５】
なお、機能素子２０は、例えば、上述した振動子以外の、水晶振動子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子、加速度センサー、ジャイロスコープ、マイクロアクチュエーターなどの各種の機能素子であってもよい。すなわち、本発明の電子装置は、空洞部３２に収容されうる任意の機能素子を備えたものであればよい。
【００２６】
層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、基板１０上に形成されている。層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、機能素子２０が収容される空洞部３２を有している。空洞部３２内は、例えば、減圧状態である。空洞部３２は、図示の例では、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの側面、第１被覆層４０、基板１０（素子分離層１１）により区画される領域である。
【００２７】
空洞部３２には、包囲壁（ガードリング）（第１包囲壁２ａ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃ）が形成されている。各包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、機能素子２０を囲む平面形状を有する。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの平面形状は、機能素子２０を囲む形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、多角形状などの任意の形状である。各包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、導電接続されており、機能素子２０を囲む一体の側壁として構成されている。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃは、機能素子２０と駆動回路９０を接続するための配線（図示しない）を避けて形成されてもよい。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの材質としては、例えば、多結晶シリコンや、アルミニウム、銅、タングステン、チタンなどの金属やその合金が挙げられる。
【００２８】
第１被覆層４０は、図１に示すように、空洞部３２の上方に形成されている。第１被覆層４０には、貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２の数は、図１の例では、２つだが、その数は限定されない。第１被覆層４０は、図示の例では、第３包囲壁２ｃと一体的に形成されている。第１被覆層４０は、空洞部３２の上方を覆っている。したがって、機能素子２０は、基板１０、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃ、および第１被覆層４０により囲まれている。第１被覆層４０は、例えば、チタン層、窒化チタン層、アルミ−銅合金層、窒化チタン層がこの順で積層された積層構造を有する。第１被覆層４０の膜厚は、例えば、数百ｎｍ程度である。
【００２９】
包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０には、一定の電位（例えば、接地電位）が与えられることが望ましい。これにより、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０を電磁シールドとして機能させることができる。すなわち、機能素子２０を外部に対して電磁的にある程度遮蔽することができる。
【００３０】
樹脂層５０は、空洞部３２の上方を避けて、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成されている。すなわち、樹脂層５０は、空洞部３２の上方には形成されていない。樹脂層５０は、図１の例では、パッシベーション膜６を介して層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上方に形成されている。例えば、樹脂層５０に開口部５２を設けることで、空洞部３２の上方に樹脂層５０が形成されていない領域を設けることができる。樹脂層５０は、例えば、応力緩和機能を有していることができる。樹脂層５０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等の樹脂で形成することができる。樹脂層５０の膜厚は、例えば、１０μｍ以上である。樹脂層５０は、上面よりも底面が大きくなるように側面が傾斜していてもよい。樹脂層５０は、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃと外部端子８２の間に形成されていることができる。
【００３１】
第２被覆層６０は、第１被覆層４０上に形成されている。第２被覆層６０は、図１の例では、第１被覆層４０上、および樹脂層５０上に形成されている。すなわち、第２被覆層６０の一部が、樹脂層５０を介して、第１被覆層４０の上方に形成されている。第２被覆層６０は、第１被覆層４０の貫通孔４２を塞いでいる。第２被覆層６０の材質としては、例えば、アルミ、チタン、タングステン等の金属を挙げることができる。第２被覆層６０の膜厚は、例えば、３μｍ程度である。第１被覆層４０および第２被覆層６０は、空洞部３２を上方から覆って空洞部３２を封止する封止部材として機能することができる。
【００３２】
金属層７０は、第２被覆層６０上に形成されている。金属層７０は、図示の例では、第２被覆層６０を覆うように形成されている。金属層７０が第２被覆層６０上に形成されることにより、第２被覆層６０の強度を向上させることができる。金属層７０は、例えば、チタン−タングステン合金層、銅層がこの順で積層された積層構造を有する。また、金属層７０は、銅層、クロム層、アルミ層等の金属層の単層構造やこれらの層を積層した積層構造を有していてもよい。
【００３３】
配線層８０は、樹脂層５０上に形成されている。配線層８０は、図示の例では、電極４から樹脂層８０の上面に至るように形成されている。配線層８０は、例えば、電極４、配線５、および駆動回路９０を介して、機能素子２０と電気的に接続されている。配線層８０の材質としては、例えば、金属層７０と同様の材質を挙げることができる。後述するように、配線層８０と金属層７０とは、同一工程で形成されることができる。
【００３４】
金属層７０は、図１に示すように、レジスト層８により覆われている。また、配線層８０は、外部端子８２が形成されている領域を除いて、レジスト層８により覆われている。したがって、配線層８０および金属層７０の酸化や腐食を防止することができ、電気的な不良を防ぐことができる。
【００３５】
外部端子８２は、配線層８０上に形成されている。すなわち、外部端子８２は、配線層８０を介して、樹脂層５０の上方に形成されている。外部端子８２は、配線層８０と電気的に接続されている。外部端子８２は、導電性を有する金属（例えば合金）であって、溶融させて電気的な接続を図るためのもの（例えばハンダ）である。外部端子８２は、例えば、球状である。図２の例では、外部端子８２は、４つ設けられているがその数は限定されない。
【００３６】
基板１０が半導体チップである場合、半導体チップに外部端子８２を直接設けることができるため、電子装置１００は、そのパッケージサイズを半導体チップにほぼ等しくすることができる。すなわち、電子装置１００のパッケージ構造は、ＷＣＳＰ構造である。
【００３７】
駆動回路９０は、基板１０に形成されている。駆動回路９０は、例えば、図２に示すトランジスター９２やキャパシタ９６などで構成されている。駆動回路９０は、機能素子２０を駆動させるための回路である。駆動回路９０には、少なくとも発振回路が形成され、その出力部の一方が機能素子２０の固定電極２２と電気的に接続され、出力部の他方が可動電極２４と電気的に接続されている。
【００３８】
電子装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３９】
電子装置１００によれば、樹脂層５０が、空洞部３２の上方を避けて形成されていることができる。したがって、樹脂層５０の膜応力（樹脂層５０が持つ引っ張り応力や圧縮応力）が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。これにより、樹脂層５０の膜応力により、被覆層４０，６０が破壊されて空洞部３２の圧力が上昇したり、被覆層４０，６０が変形して機能素子２０の動作を妨げたりすることを防ぐことができる。したがって、電子装置１００によれは、特性がよく、信頼性の高い機能素子を有することができる。
【００４０】
電子装置１００によれば、金属層７０が、第２被覆層６０上に形成されていることができる。これにより、第２被覆層６０の強度を向上させることができる。したがって、例えば、外部からの熱などにより、基板１０と被覆層４０，６０との熱膨張率の違いで被覆層４０，６０が壊れ、空洞部３２内の圧力が上昇することを防ぐことができる。これにより、機能素子２０の特性の悪化を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００４１】
電子装置１００によれば、樹脂層５０上に形成され機能素子２０と電気的に接続された配線層８０と、配線層８０上に形成され配線層８０と電気的に接続された外部端子８２と、を含むことができる。すなわち、電子装置１００では、ボンディングワイヤなどを用いずに、基板１０（半導体チップ）に外部端子８２を直接設けることができるため、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００４２】
電子装置１００によれば、駆動回路９０が、基板１０に形成されていることができる。したがって、駆動回路が装置の外部に設けられる場合と比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００４３】
２． 電子装置の製造方法
次に、本実施形態に係る電子装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３から図１２は、電子装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。図１３は、電子装置１００の製造工程を説明するための図である。
【００４４】
図３に示すように、基板１０上に機能素子２０を形成する。基板１０は、例えば、シリコンウエーハである。具体的には、まず、固定電極２２を、ＣＶＤ法やスパッタリング法などによる成膜処理と、パターニング処理により形成する。固定電極２２が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。なお、図３では、固定電極２２は、素子分離層１１上に形成されているが、例えば、窒化シリコンからなる下地層（図示しない）上に形成されてもよい。この下地層は、後述するリリース工程においてエッチングストップ層として機能させることができる。
【００４５】
次に、熱酸化処理を行うことにより、固定電極２２を覆う犠牲層２５を形成する。次に、犠牲層２５上に可動電極２４を形成する。可動電極２４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法などによる成膜処理と、パターニング処理により形成される。可動電極２４が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。以上の工程により、機能素子２０が形成される。
【００４６】
なお、駆動回路９０を構成するトランジスター９２やキャパシタ９６などの部材を、上述した機能素子２０を形成する工程と同一工程、もしくは同種の工程で形成してもよい。具体的には、例えば、上述した固定電極２２を形成する工程において、キャパシタ９６の下部電極９７を形成し、犠牲層２５を形成する工程において、トランジスター９２のゲート酸化膜９４およびキャパシタ９６の絶縁膜９８を形成してもよい。さらに、可動電極２４を形成する工程において、トランジスター９２のゲート電極９３およびキャパシタ９６の上部電極９９を形成してもよい。このように、機能素子２０と駆動回路９０の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４７】
図４に示すように、機能素子２０を覆う第１層間絶縁層３０ａを形成する。さらに、トランジスター９２やキャパシタ９６を覆うように第１層間絶縁層３０ａを形成してもよい。第１層間絶縁層３０ａは、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。第１層間絶縁層３０ａを形成した後に、第１層間絶縁層３０ａの表面を平坦化する処理を行ってもよい。
【００４８】
次に、機能素子２０を取り囲む第１包囲壁２ａを形成する。第１包囲壁２ａは、例えば、第１層間絶縁層３０ａをパターニングして第１層間絶縁層３０ａを貫通する溝を形成し、その溝にアルミなどの金属を埋め込むことで形成される。
【００４９】
図５に示すように、第２層間絶縁層３０ｂ、第３層間絶縁層３０ｃ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃを形成する。第２層間絶縁層３０ｂ、第３層間絶縁層３０ｃ、第２包囲壁２ｂ、第３包囲壁２ｃは、例えば、第１層間絶縁層３０ａおよび第１包囲壁２ａと同様に形成される。
【００５０】
次に、機能素子２０の上方の第３層間絶縁層３０ｃ上に、第１被覆層４０を形成する。第１被覆層４０は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法などにより成膜した後、フォトリソグラフィ技術などによりパターニングすることで形成することができる。
【００５１】
なお、機能素子２０と配線層８０（図１参照）を電気的に接続する電極４および配線５、機能素子２０と駆動回路９０とを接続する配線（図示しない）などを、上述した包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃや第１被覆層４０を形成する工程と同一工程、もしくは同種の工程で形成してもよい。このように、包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃや第１被覆層４０と配線５や電極４等の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００５２】
図６に示すように、第１被覆層４０に貫通孔４２を形成する。貫通孔４２は、例えば、フォトリソグラフィ技術で形成される。なお、この貫通孔４２を形成する工程は、第１被覆層４０を形成する工程と同一工程で行われてもよい。すなわち、第１被覆層４０を形成する工程におけるパターニングによって、貫通孔４２が形成されてもよい。これにより、製造工程を簡略化することができる。
【００５３】
図７に示すように、第３層間絶縁層３０ｃ上にパッシベーション膜６を形成する。パッシベーション膜６としては、ポリイミド膜や、ＣＶＤ法で形成されたＰＳＧ（Phosphorus Silicon Glass）膜やプラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉ３Ｎ４膜を用いることができる。
【００５４】
次に、第３層間絶縁層３０ｃ上および第１被覆層４０上に樹脂層５０を形成する。図示の例では、樹脂層５０は、パッシベーション膜６を介して、第３層間絶縁層３０ｃの上方および第１被覆層４０上に形成される。樹脂層５０は、例えば、スピンコート法により樹脂を塗布し、窒素雰囲気中で３００〜４００℃程度の熱処理を行うことで形成される。
【００５５】
図８に示すように、樹脂層５０に開口部５２を形成する。開口部５２は、少なくとも貫通孔４２の上方に形成され、貫通孔４２と連通するように形成される。図示の例では、樹脂層５０に開口部５２を形成することで、機能素子２０の上方（空洞部３２が形成される領域の上方）を避けて、第３層間絶縁層３０ｃ上に樹脂層５０が形成される。すなわち、第１被覆層４０を露出させるように開口部５２を形成する。開口部５２は、樹脂層５０を、公知のエッチング技術によりエッチングすることで形成される。本工程で、電極４の上方などの他の領域の樹脂層５０を除去してもよい。
【００５６】
図９に示すように、貫通孔４２を通して機能素子２０の上方の層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび犠牲層２５を除去し、空洞部３２を形成する（リリース工程）。例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）などを用いたウエットエッチング、フッ化水素系のガスなどを用いたドライエッチングにより、層間絶縁層３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、および犠牲層２５をエッチングして、空洞部３２を形成することができる。包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃおよび第１被覆層４０は、リリース工程においてエッチングされない材料で形成されることにより、空洞部３２が包囲壁２ａ，２ｂ，２ｃの外側へ拡がることを防止することができる。
【００５７】
図１０に示すように、第１被覆層４０上、および樹脂層５０上に第２被覆層６０を形成する。第２被覆層６０は、少なくとも第１被覆層４０の貫通孔４２上に形成される。これにより、貫通孔４２を塞ぐことができ、空洞部３２を封止することができる。第２被覆層６０は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成することができる。これにより、空洞部３２を減圧状態のまま封止することができる。
【００５８】
図１１に示すように、パッシベーション膜６に開口を形成して電極４を露出させる。開口の形成は、例えば、フォトリソグラフィ技術により行うことができる。
【００５９】
次に、樹脂層５０上に配線層８０を形成する。本工程において、第２被覆層６０上に金属層７０を形成してもよい。配線層８０の形成工程の例としては、まず、第２被覆層６０上、樹脂層８０上、および電極４上の全面に、チタン−タングステン合金からなるバリア層（図示しない）と、銅からなるシード層（図示しない）を成膜する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、配線層８０となる領域および第２被覆層６０の上方に、電界めっきにより銅層（図示しない）を成膜する。次に、銅層が形成されなかった領域のシード層を、過流酸アンモニウム水溶液を用いたウエットエッチングで除去し、バリア層を、ドライエッチングで除去する。ここで、シード層およびバリア層をエッチングする際には、第２被覆層６０上には金属層７０（バリア層、シード層、銅層からなる積層体）が形成されているため、このエッチング工程で第２被覆層６０が受けるダメージを低減することができる。以上の工程により、配線層８０が形成される。
【００６０】
図１２に示すように、樹脂層５０上、金属層７０上、および配線層８０上にレジスト層８を形成する。レジスト層８は、配線層８０の外部端子８２が形成される領域を避けて形成される。レジスト層８は、例えば、スピンコート法により形成することができる。
【００６１】
次に、配線層８０上に外部端子８２を形成する。外部端子８２は、配線層８０上にハンダ層（図示しない）を形成した後、加熱してハンダを溶融することで形成される。
【００６２】
図１３に示すように、ブレード１を用いてダイシングを行い、図２に示すように、個々の電子装置に切断する。
【００６３】
以上の工程により、電子装置１００を製造することができる。
【００６４】
電子装置１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６５】
電子装置１００の製造方法によれば、樹脂層５０を形成する工程の後に、空洞部３２を形成する工程を行うことができる。そのため、樹脂層５０を形成する工程において熱処理を行っても、空洞部３２が形成されていないため、空洞部３２内にガスが発生して圧力が上昇するという問題が生じない。したがって、電子装置１００の製造方法によれば、特性の良い機能素子を有する電子装置を製造することができる。
【００６６】
電子装置１００の製造方法によれば、樹脂層５０に開口部５２を形成することができる。これにより、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。したがって、樹脂層の膜応力により、被覆層４０，６０が破壊されて空洞部３２の圧力が上昇したり、被覆層４０，６０が変形して機能素子２０の動作を妨げたりすることを防ぐことができる。そのため、電子装置１００の製造方法によれは、特性がよく、信頼性の高い機能素子を有する電子装置を製造することができる。
【００６７】
さらに、電子装置１００の製造方法によれば、開口部５２を形成する工程において、第１被覆層４０を露出させるように開口部５２を形成することができる。したがって、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響をより低減することができる。
【００６８】
電子装置１００の製造方法によれば、配線層８０を形成する工程において、第２被覆層６０上に金属層７０を形成することができる。そのため、配線層８０を形成する工程において、第２被覆層６０が受けるダメージを低減することができる。
【００６９】
電子装置１００の製造方法によれば、上述のとおり、外部端子８２を形成する工程がウエーハプロセス内で行うことができる。したがって、従来のパッケージング工程、すなわち、個々の半導体チップに対してそれぞれインナーリードボンディング工程や外部端子形成工程等を行わなくてもよい。また、樹脂層を形成するときに、パターニングされたフィルムなどの基板が不要になる。電子装置１００の製造方法によれば、これらの理由から、低コストかつ高品質な電子装置を製造することができる。
【００７０】
３． 電子装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子装置２００について、図面を参照しながら説明する。図１４は、電子装置２００を模式的に示す断面図であり、図１に対応している。以下、電子装置２００において、本実施形態に係る電子装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
電子装置１００の例では、樹脂層５０が、空洞部３２の上方を避けて第３層間絶縁層３０ｃ上に形成されていた。すなわち、樹脂層５０は、空洞部３２の上方には形成されていなかった。電子装置２００では、樹脂層５０は、空洞部３２の上方の一部にも形成されている。すなわち、樹脂層５０は、図１４に示すように、第１被覆層４０上および第３層間絶縁層３０ｃ上に形成され、空洞部３２の上方の一部に形成された開口部５２を有することができる。したがって、電子装置１００と同様に、開口部５２が形成されない場合と比べて、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。
【００７２】
電子装置２００では、樹脂層５０に開口部５２が形成されることにより、第１被覆層４０の上面の一部には、樹脂層５０が形成されない。すなわち、開口部５２は、樹脂層５０を貫通している。これにより、開口部５２が樹脂層５０を貫通していないときと比べて、樹脂層５０の膜応力が被覆層４０，６０に与える影響を低減することができる。
【００７３】
なお、図示はしないが、開口部５２は、樹脂層５０を貫通していなくてもよい。すなわち、開口部５２は、樹脂層５０の開口部５２が形成されていない領域と比べて、樹脂層５０の膜厚が薄い領域である。この場合、第１被覆層４０の上面の全部（貫通孔４２上を除く）に樹脂層５０が形成されていてもよく、第２被覆層６０は、樹脂層５０を介して第１被覆層４０上に形成される。
【００７４】
また、開口部５２が形成される位置は、空洞部３２の上方であれば特に限定されない。また、図示の例では、開口部５２は、１つ設けられているが、複数設けられてもよい。複数の開口部５２は、例えば、格子状や縞状に設けられていてもよい。
【００７５】
電子装置２００の製造方法は、電子装置１００の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００７６】
電子装置２００によれば、電子装置１００と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００７８】
例えば、電子装置１００および電子装置２００の例では、基板１０に駆動回路９０が形成されていたが、機能素子を駆動させるための駆動回路は、外部に設けられていてもよい。すなわち、電子装置は、駆動回路を有さなくてもよい。電子装置の外部端子は、配線等を介して、機能素子と電気的に接続されていてもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８０】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８１】
２ａ 第１包囲壁、２ｂ 第２包囲壁、２ｃ 第３包囲壁、４ 電極、５ 配線、
６ パッシベーション膜、８ レジスト層、１０ 基板、１１ 素子分離層、
１２ 機能素子形成領域、１４ 駆動回路形成領域、２０ 機能素子、２２ 固定電極、
２４ 可動電極、２５ 犠牲層、３０ａ 第１層間絶縁層、３０ｂ 第２層間絶縁層、
３０ｃ 第３層間絶縁層、３２ 空洞部、４０ 第１被覆層、４２ 貫通孔、
５０ 樹脂層、５２ 開口部、６０ 第２被覆層、７０ 金属層、８０ 配線層、
８２ 外部端子、９０ 駆動回路、９２ トランジスター、９３ ゲート、
９４ ゲート酸化膜、９６ キャパシタ、９７ 下部電極、９８ 絶縁層、
９９ 上部電極、１００，２００ 電子装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記空洞部の上方を避けて前記層間絶縁層の上方に形成された樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む、電子装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記第１被覆層の上方および前記層間絶縁層の上方に形成され、前記空洞部の上方の少なくとも一部に形成された開口部を有する樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に、少なくとも一部が前記樹脂層を介して形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む、電子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記樹脂層の上方に形成され、前記機能素子と電気的に接続された配線層と、
前記配線層の上方に形成され、前記配線層と電気的に接続された外部端子と、
をさらに含む、電子装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記基板に形成され、前記機能素子を駆動させる駆動回路をさらに含む、電子装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記開口部は、前記樹脂層を貫通している、電子装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記空洞部の上方を避けて前記層間絶縁層の上方に形成された樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む、電子装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上方に形成され、空洞部を有する層間絶縁層と、
前記空洞部に収容された機能素子と、
前記空洞部の上方に形成された第１被覆層と、
前記第１被覆層の上方および前記層間絶縁層の上方に形成され、前記空洞部の上方の少なくとも一部に形成された開口部を有する樹脂層と、
前記第１被覆層の上方に、少なくとも一部が前記樹脂層を介して形成された第２被覆層と、
前記第２被覆層の上方に形成された金属層と、
を含む、電子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記樹脂層の上方に形成され、前記機能素子と電気的に接続された配線層と、
前記配線層の上方に形成され、前記配線層と電気的に接続された外部端子と、
をさらに含む、電子装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記基板に形成され、前記機能素子を駆動させる駆動回路をさらに含む、電子装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記開口部は、前記樹脂層を貫通している、電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１８２２１０（Ｐ２０１１−１８２２１０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５００５（Ｐ２０１０−４５００５）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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