JP2009226571A - Micro-device and method of manufacturing the same - Google Patents

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亮 酒井
Katsuhiko Oshimi
克彦 押見
Sadayuki Ono
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-device which is manufacturable at low cost and in which a cavity for MEMS operation is surely protected. <P>SOLUTION: This micro-device 1 includes a substrate 2, a micro-electronic machine system 3 formed on the substrate 2, a cavity securing part 4 so formed as to involve a resin and so covering the micro-electronic machine system 3 as to secure the cavity C around the micro-electronic machine system 3, a first sealing layer 5 so formed as to involve a resin and covering the cavity securing part 4, and a second sealing layer 6 so formed as to involve a resin different from the resin of the first sealing layer 5 and sealing the first sealing layer 5 and the substrate 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ電子機械システムを組み込んだマイクロデバイス及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a microdevice incorporating a microelectromechanical system and a manufacturing method thereof.

近年、マイクロデバイスにおいては、半導体チップ等を備える半導体装置に加えて、微細な機械構造を有する加速度計や、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ、角速度計、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）、マイクロスイッチ等の各種のマイクロ電子機械システム（Micro-electro-mechanical Systems：以下、「ＭＥＭＳ」と称する。）を組み込むことによって、より幅広い用途に対応させたり、半導体チップと組み合わせることにより、より精密な制御等が可能となるように構成されたりすることが期待されている。   In recent years, in a micro device, in addition to a semiconductor device including a semiconductor chip or the like, an accelerometer having a fine mechanical structure, a surface acoustic wave (SAW) filter, an angular velocity meter, a piezoelectric thin film resonator (FBAR), a micro switch, etc. By incorporating various types of micro-electro-mechanical systems (hereinafter referred to as “MEMS”), it can be used for a wider range of applications, or combined with a semiconductor chip for more precise control. It is expected to be configured to be possible.

上述の各種のＭＥＭＳは、樹脂に埋設することができる半導体チップと異なり、機械構造が駆動等して正常に機能するために、周囲に一定の空間（キャビティ）を必要とすることが多い。
一般にマイクロデバイスは、半導体装置と同様に、樹脂等によって周囲に保護層を設けることによってパッケージされるため、ＭＥＭＳを正常に機能できるように搭載するために、当該ＭＥＭＳの周囲を成形された熱可塑性キャップで覆ってキャビティを確保し、その上から保護層によってパッケージを施されたマイクロデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００４−５２５３５７号公報 Unlike the semiconductor chip that can be embedded in resin, the various MEMS described above often require a certain space (cavity) around the machine structure to function normally when driven.
In general, microdevices are packaged by providing a protective layer around them with a resin or the like, similar to a semiconductor device. Therefore, in order to mount the MEMS so that it can function normally, a thermoplastic molded around the MEMS. A micro device has been proposed in which a cavity is secured by covering with a cap, and a package is applied thereon with a protective layer (see, for example, Patent Document 1).
JP-T-2004-525357

しかしながら、特許文献１に記載されたマイクロデバイスを一般的なパッケージ方法であるトランスファー成形を用いて作製しようとすると、以下の問題がある。
一般に、保護層を形成するための樹脂材料には、防水性等の各種保護性能を高めるために、高い含有率でフィラー等が混合されることが多い。このような材料を用いて圧力をかけてトランスファー成形を行うと、熱可塑性キャップ（特に天井部分）が、当該樹脂材料や混合されたフィラーに押しつぶされて、熱可塑性キャップ内のキャビティが確実に形成されないことがある。この場合、搭載されたＭＥＭＳが正常に動作しなくなり、マイクロデバイスとしての信頼性低下や、不良品発生による製造コスト上昇の原因となる。 However, when the microdevice described in Patent Document 1 is manufactured using transfer molding, which is a general packaging method, there are the following problems.
In general, a resin material for forming a protective layer is often mixed with a filler or the like with a high content in order to enhance various protective performances such as waterproofness. When transfer molding is performed using such a material, the thermoplastic cap (especially the ceiling portion) is crushed by the resin material and the mixed filler, and the cavity in the thermoplastic cap is reliably formed. It may not be done. In this case, the mounted MEMS does not operate normally, resulting in a decrease in reliability as a micro device and an increase in manufacturing cost due to generation of defective products.

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、低コストで製造でき、ＭＥＭＳ動作のためのキャビティが確実に保護されるマイクロデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a microdevice that can be manufactured at a low cost and in which a cavity for MEMS operation is reliably protected, and a manufacturing method thereof.

本発明の第１の態様であるマイクロデバイスは、基板と、前記基板上に形成されたマイクロ電子機械システムと、樹脂を含んで形成され、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部と、樹脂を含んで形成され、前記キャビティ確保部を被覆するように設けられた第１封止層と、前記第１封止層と異なる樹脂を含んで形成され、前記第１封止層及び前記基板を封止するように設けられた第２封止層とを備えることを特徴とする。   The microdevice according to the first aspect of the present invention is formed to include a substrate, a microelectromechanical system formed on the substrate, and a resin so as to secure a space around the microelectromechanical system. A cavity securing portion that covers the micro electro mechanical system; a first sealing layer that is formed to include a resin and that covers the cavity securing portion; and a resin that is different from the first sealing layer. And a second sealing layer provided to seal the first sealing layer and the substrate.

本発明のマイクロデバイスによれば、キャビティ確保部の周囲が第１封止層によって好適に保護され、第２封止層形成時等にキャビティ確保部が変形する等の事態が防止される。また、キャビティ確保部を樹脂で形成することができるので低コストでマイクロデバイスを製造することができる。   According to the microdevice of the present invention, the periphery of the cavity securing portion is suitably protected by the first sealing layer, and a situation such as the deformation of the cavity securing portion when the second sealing layer is formed is prevented. Further, since the cavity securing portion can be formed of resin, a micro device can be manufactured at low cost.

前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化性を有するフィルム形状であってもよい。この場合、第１封止層を形成するための樹脂材料を、容易かつ均一に配置することができる。   The resin forming the first sealing layer may have a curable film shape. In this case, the resin material for forming the first sealing layer can be easily and uniformly arranged.

前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化する前の状態において、前記第２封止層を形成する樹脂よりも高い流動性を有してもよい。この場合、第１封止層を容易に形成することができる。   The resin forming the first sealing layer may have higher fluidity than the resin forming the second sealing layer in a state before being cured. In this case, the first sealing layer can be easily formed.

前記第１封止層を形成する樹脂は、光パターニング性を有してもよい。この場合、第１封止層の寸法を高精度に制御して形成することができる。   The resin forming the first sealing layer may have photo-patterning properties. In this case, the dimension of the first sealing layer can be formed with high accuracy.

前記キャビティ確保部を形成する樹脂は、光パターニング性を有してもよい。この場合、キャビティ確保部を容易に形成することができる。   The resin forming the cavity securing portion may have photo patterning properties. In this case, the cavity securing portion can be easily formed.

前記第１封止層は、半球状に形成されてもよい。この場合、第１封止層の耐圧性が高まり、より好適にキャビティ確保部の変形等を防ぐことができる。     The first sealing layer may be formed in a hemispherical shape. In this case, the pressure resistance of the first sealing layer is increased, and deformation of the cavity securing portion can be prevented more suitably.

本発明の第２の態様であるマイクロデバイスの製造方法は、基板上にマイクロ電子機械システムを実装する第１工程と、樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、前記キャビティ確保部の周囲に樹脂を含む液状封止剤を塗布して硬化させ、第１封止層を形成する第３工程と、前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、前記液状封止剤と異なる樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程とを備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a microdevice, comprising: a first step of mounting a microelectromechanical system on a substrate; and applying a resin-containing material to create a space around the microelectromechanical system. A second step of forming a cavity securing portion that covers the micro-electromechanical system so as to ensure, and applying and curing a liquid sealing agent including a resin around the cavity securing portion; A second sealing layer is formed by transfer molding using a resin material different from the liquid sealing agent around the third step to be formed and the structure in which the first sealing layer is formed in the third step. And a fourth step.

本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、第２工程で形成されるキャビティ確保部によって確保されるマイクロ電子機械システムの周囲の空間が、第３工程で形成される第１封止層によって好適に保持される。また、キャビティ確保部を樹脂で形成することができるので低コストでマイクロデバイスを製造することができる。   According to the microdevice manufacturing method of the present invention, the space around the microelectromechanical system secured by the cavity securing portion formed in the second step is more suitable for the first sealing layer formed in the third step. Retained. Further, since the cavity securing portion can be formed of resin, a micro device can be manufactured at low cost.

上述の第３工程においては、前記キャビティ確保部の外面の少なくとも一部に樹脂を含む積層体を転写して、フォトリソグラフィー法により第１封止層が形成されてもよい。この場合、第１封止層を形成するための材料を、容易かつ均一に配置することができる。   In the third step described above, the first sealing layer may be formed by photolithography by transferring a laminate including a resin to at least a part of the outer surface of the cavity securing portion. In this case, the material for forming the first sealing layer can be easily and uniformly arranged.

前記第１工程ないし第３工程においては、単一基板上に複数の前記構造物が形成された後に、前記基板が前記構造物ごとに切断されてもよい。この場合、マイクロデバイスを効率よく大量に製造することができる。   In the first to third steps, the substrate may be cut for each structure after a plurality of the structures are formed on a single substrate. In this case, a large number of micro devices can be efficiently manufactured.

前記液状封止剤は、前記樹脂材料よりも流動性が高いものでもよい。この場合、第３工程における第１封止層の形成をより容易にすることができる。   The liquid sealant may have a higher fluidity than the resin material. In this case, the formation of the first sealing layer in the third step can be made easier.

前記第２工程において用いられる材料は、光パターニング性を有するものでもよい。この場合、第２工程におけるキャビティ確保部の形成をより容易にすることができる。   The material used in the second step may have a photopatterning property. In this case, formation of the cavity securing part in the second step can be facilitated.

前記液状封止剤は、光パターニング性を有するものでもよい。この場合、第１封止層の寸法を高精度に制御して形成することができる。   The liquid sealant may have photo-patterning properties. In this case, the dimension of the first sealing layer can be formed with high accuracy.

本発明のマイクロデバイス及びマイクロデバイスの製造方法によれば、ＭＥＭＳ動作のためのキャビティが確実に保護され、低コストで製造可能なマイクロデバイスを提供することができる。   According to the microdevice and the microdevice manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a microdevice that can be manufactured at low cost, with the cavity for MEMS operation reliably protected.

本発明の第１実施形態のマイクロデバイスについて、図１から図８を参照して説明する。図１は、本実施形態のマイクロデバイス１を示す断面図である。マイクロデバイス１は、基板２と、基板２上に形成されたＭＥＭＳ３と、ＭＥＭＳ３の周囲を覆うように設けられたキャビティ確保部４と、キャビティ確保部４を被覆するように設けられた第１封止層５と、第１封止層５の外側に設けられた第２封止層６とを備えて構成されている。   A microdevice according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a microdevice 1 of the present embodiment. The microdevice 1 includes a substrate 2, a MEMS 3 formed on the substrate 2, a cavity securing portion 4 provided so as to cover the periphery of the MEMS 3, and a first seal provided so as to cover the cavity securing portion 4. The stopper layer 5 and the second sealing layer 6 provided outside the first sealing layer 5 are provided.

基板２はシリコン等から形成され、一方の面に金属薄膜等からなる導体パターン７がエッチング等によって形成されている。ＭＥＭＳ３は、導体パターン７と電気的に接続されて基板２上に形成されている。導体パターン７は、ワイヤ８を介してリードフレーム９と接続されており、マイクロデバイス１を他の機器に組み込むことができるようになっている。   The substrate 2 is made of silicon or the like, and a conductor pattern 7 made of a metal thin film or the like is formed on one surface by etching or the like. The MEMS 3 is electrically connected to the conductor pattern 7 and formed on the substrate 2. The conductor pattern 7 is connected to the lead frame 9 via a wire 8 so that the micro device 1 can be incorporated into another device.

キャビティ確保部４は、基板２上に配置されたＭＥＭＳ３の周囲を取り囲むように配置された側壁４Ａと、側壁４Ａの上方に設けられた天井４Ｂとからなる、略箱状の構造物である。ＭＥＭＳ３の水平方向の周囲および上方がキャビティ確保部４によって覆われることによって、ＭＥＭＳ３の機構が駆動するための空間であるキャビティＣが、ＭＥＭＳ３の周囲に形成される。   The cavity securing part 4 is a substantially box-shaped structure including a side wall 4A arranged so as to surround the periphery of the MEMS 3 arranged on the substrate 2, and a ceiling 4B provided above the side wall 4A. A cavity C that is a space for driving the mechanism of the MEMS 3 is formed around the MEMS 3 by covering the periphery and the upper part of the MEMS 3 in the horizontal direction with the cavity securing portion 4.

キャビティ確保部４の材質としては、プラスチックが好ましい。例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾシクロブテン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、飽和ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、アイオノマー樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリウレタン、テトラフルオロエチレン樹脂、トリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、セルロースなどを好適に採用することが出来る。
これらのうち、耐湿性、耐熱性の観点からエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾシクロブテン、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシドが好ましく、さらに加工性を考慮するとエポキシ樹脂が最も好ましい。 As a material of the cavity securing part 4, plastic is preferable. For example, phenol resin, melamine resin, allyl resin, furan resin, unsaturated polyester, epoxy resin, silicone resin, polyimide, polyethylene, polypropylene, polybutylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, ABS resin, polyvinylidene chloride, polyamide, polybenzo Oxazole, polybenzocyclobutene, polyamideimide, polyetherimide, saturated polyester, polycarbonate, polyacetal, ionomer resin, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyurethane, tetrafluoroethylene resin, trifluoroethylene resin, polyfluoride Vinylidene, cellulose and the like can be preferably used.
Of these, epoxy resins, polyimides, polyamides, polybenzoxazoles, polybenzocyclobutenes, polyamideimides, and polyphenylene oxides are preferable from the viewpoint of moisture resistance and heat resistance, and epoxy resins are most preferable in consideration of workability.

これらプラスチックを用いたキャビティ確保部４の製造方法の一例は後に詳述するが、微細加工によりキャビティ確保部４を形成する場合は光パターニング性を持たせたものが好ましい。光パターニング性を有する感光性樹脂としては、エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤との組成物、エポキシ樹脂と硬化剤と光硬化促進剤との組成物が挙げられる。
このような組成物は市場より容易に求められる。商品名としてはＳＵ−８（マイクロケム社製）、ＳＵ−８ ２０００（マイクロケム社製）、ＳＵ−８ ３０００（化薬マイクロケム社製）、ＴＭＭＲ Ｓ２０００（東京応化工業社製）などが挙げられる。 An example of the manufacturing method of the cavity securing part 4 using these plastics will be described in detail later. However, when the cavity securing part 4 is formed by microfabrication, it is preferable to have optical patterning property. Examples of the photosensitive resin having photo-patterning properties include a composition of an epoxy resin and a photocationic polymerization initiator, and a composition of an epoxy resin, a curing agent, and a photocuring accelerator.
Such compositions are readily required from the market. Examples of product names include SU-8 (manufactured by Microchem), SU-8 2000 (manufactured by Microchem), SU-8 3000 (manufactured by Kayaku Microchem), TMMR S2000 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and the like. It is done.

上述の感光性樹脂は、ベースフィルム（基材）上に、例えば、ロールコーター、ダイコーター、ナイフコーター、バーコーター、グラビアコーター等により上述の感光性樹脂組成物を塗布した後、４５〜１００℃に設定した乾燥炉で乾燥し、所定量の溶剤を除去することにより、又必要に応じてカバーフィルム（基材）等を積層することにより、積層体（ドライフィルムレジスト）として用いることができる。この際、ベースフィルム上のレジスト層の厚さは、２〜１００μｍに調整される。   The above-mentioned photosensitive resin is applied to the base film (base material) by applying the above-mentioned photosensitive resin composition by, for example, a roll coater, a die coater, a knife coater, a bar coater, a gravure coater, or the like. It can be used as a laminate (dry film resist) by drying in a drying oven set to, removing a predetermined amount of solvent, and laminating a cover film (base material) or the like as necessary. At this time, the thickness of the resist layer on the base film is adjusted to 2 to 100 μm.

ベースフィルム及びカバーフィルムとしては、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリイミド等のフィルムを使用することができる。また、これらのフィルムは、必要に応じて、シリコン系離型処理剤や非シリコン系離型処理剤等により離型処理されていてもよい。   As a base film and a cover film, films, such as polyester, a polypropylene, polyethylene, a triacetyl cellulose (TAC), a polyimide, can be used, for example. In addition, these films may be subjected to a release treatment with a silicon release treatment agent, a non-silicon release treatment agent, or the like as necessary.

このようなドライフィルムレジストを使用するには、例えばカバーフィルムをはがして、ハンドロール、ラミネーター等により、温度３０℃〜１００℃、圧力０．１〜２０ｋｇ重／ｃｍ２の条件で基板、支持体等に転写し、露光、露光後ベーク、現像、加熱処理を施せばよい。 In order to use such a dry film resist, for example, the cover film is peeled off, and the substrate and support are subjected to a temperature of 30 to 100 ° C. and a pressure of 0.1 to 20 kgf / cm 2 by a hand roll, a laminator or the like. And then subjected to exposure, post-exposure baking, development, and heat treatment.

第１封止層５は、樹脂から形成されている。第１封止層５は、キャビティ確保部４の周囲及び上方を封止するように略半球形のドーム状に形成されている。第１封止層５は、後述するトランスファー成形時にキャビティ確保部４の変形を抑制し、キャビティＣを保持する。なお、第１封止層５の形状は、上述のドーム状以外の形状でも構わないが、キャビティ確保部４を好適に保護する観点からは、上述のようにドーム状に形成されるのが好ましい。   The first sealing layer 5 is made of resin. The 1st sealing layer 5 is formed in the substantially hemispherical dome shape so that the circumference | surroundings and upper direction of the cavity securing part 4 may be sealed. The 1st sealing layer 5 suppresses a deformation | transformation of the cavity securing part 4 at the time of the transfer molding mentioned later, and hold | maintains the cavity C. FIG. The first sealing layer 5 may have a shape other than the dome shape described above, but is preferably formed in a dome shape as described above from the viewpoint of suitably protecting the cavity securing portion 4. .

第１封止層５の厚みは適宜設定できるが、薄すぎるとキャビティ確保部４を充分に保護することが困難となる。一方、マイクロデバイス１を同一の厚みに形成する場合、第１封止層５が厚すぎると、全体の耐湿・耐熱信頼性を確保するための第２封止層６の厚みが薄くなり、マイクロデバイスパッケージとしての信頼性を充分確保できない。このような観点からは、第１封止層５の厚みが５０〜１０００μｍ程度に設定されると第１封止層５と第２封止層６とのバランスがよいため好ましく、１００〜６００μｍ程度に設定されるのがより好ましい。   Although the thickness of the 1st sealing layer 5 can be set suitably, when it is too thin, it will become difficult to fully protect the cavity ensuring part 4. FIG. On the other hand, when the micro device 1 is formed to have the same thickness, if the first sealing layer 5 is too thick, the thickness of the second sealing layer 6 for securing the entire moisture resistance and heat resistance reliability is reduced. It is not possible to ensure sufficient reliability as a device package. From such a viewpoint, it is preferable that the thickness of the first sealing layer 5 is set to about 50 to 1000 μm because the balance between the first sealing layer 5 and the second sealing layer 6 is good, and is about 100 to 600 μm. More preferably, it is set to.

第１封止層５の形成方法の一例については後述するが、樹脂からなる液状の封止剤をキャビティ確保部４の上方から塗布することによって形成される。この液状封止剤の材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、さらにはこの熱硬化性樹脂にシリコーン、ポリエステル、ポリブタジエンなどの熱可塑成分を配合したものを好適に採用することができる。   Although an example of a method for forming the first sealing layer 5 will be described later, it is formed by applying a liquid sealing agent made of resin from above the cavity securing portion 4. As a material for the liquid sealant, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, or a polyimide resin, or a material obtained by blending a thermoplastic component such as silicone, polyester, or polybutadiene with the thermosetting resin is preferably used. Can be adopted.

また、応力を低減して熱膨張係数を低減させるために、上述の材料に均一に無機充填剤が分散されて液状封止剤が構成されてもよい。無機充填剤としてはシリカ、アルミナ、窒化ホウ素等を用いることができる。この場合、樹脂成分に対する充填剤の配合割合は通常１０〜１００重量％が好ましい。   Moreover, in order to reduce stress and reduce a thermal expansion coefficient, a liquid sealing agent may be comprised by disperse | distributing an inorganic filler uniformly to the above-mentioned material. As the inorganic filler, silica, alumina, boron nitride or the like can be used. In this case, the blending ratio of the filler to the resin component is usually preferably 10 to 100% by weight.

なお、ボイドを生じることなくキャビティ確保部４を覆うことが出来るようにするには、液状封止剤の粘度は１〜２００００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）が好ましく、５〜１０００ｍＰａ・ｓが最も好ましい。   In addition, in order to be able to cover the cavity securing part 4 without generating a void, the viscosity of the liquid sealant is preferably 1 to 20000 millipascal seconds (mPa · s), and most preferably 5 to 1000 mPa · s. preferable.

液状封止剤の塗布方法としては、ディスペンス法もしくは印刷法等が挙げられる。塗布された液状封止剤は、光、熱、または光及び熱により硬化されると第１封止層５を容易に形成することができる。   Examples of the method for applying the liquid sealant include a dispensing method or a printing method. When the applied liquid sealing agent is cured by light, heat, or light and heat, the first sealing layer 5 can be easily formed.

第２封止層６は、第１封止層５及び基板２の外側を覆うようにトランスファー成形によって形成され、外部環境から基板２上のＭＥＭＳ３や導体パターン７とワイヤ８との接続部位等を保護する機能を有する。
第２封止層６の材料としては、一般的な半導体チップ等と同様の材料を採用することができ、例えば、各種のエポキシ封止剤を挙げることができる。これらエポキシ封止剤は一般にエポキシ樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、充填剤などからなり、難燃剤、離型剤、着色剤、カップリング剤を含んでいてもよい。その中でも、低圧で成型できキャビティＣへのダメージが少ないことから、低粘度エポキシ樹脂を用いた高流動性のものが好ましい。 The second sealing layer 6 is formed by transfer molding so as to cover the first sealing layer 5 and the outside of the substrate 2, and the connection portion between the MEMS 3 on the substrate 2 and the conductor pattern 7 and the wire 8 from the external environment. Has a function to protect.
As the material of the second sealing layer 6, the same material as that of a general semiconductor chip or the like can be adopted, and examples thereof include various epoxy sealing agents. These epoxy sealants are generally composed of an epoxy resin, a phenol curing agent, a curing accelerator, a filler, and the like, and may contain a flame retardant, a release agent, a colorant, and a coupling agent. Among these, since it can be molded at a low pressure and damage to the cavity C is small, a high fluidity one using a low viscosity epoxy resin is preferable.

上記のように構成されたマイクロデバイス１の製造方法について説明する。
以下は、単一のシリコンウエハ上にマイクロデバイス１の基板２を複数形成する、いわゆるウエハレベルパッケージングによってマイクロデバイス１を製造する例である。この方法は、組立工程の設備が不要である、ＭＥＭＳが分割時に保護される等の利点を有するが、本発明の製造方法はこれに限定されるものではない。 A method for manufacturing the microdevice 1 configured as described above will be described.
The following is an example of manufacturing the microdevice 1 by so-called wafer level packaging in which a plurality of substrates 2 of the microdevice 1 are formed on a single silicon wafer. This method has advantages such as no need for assembly process equipment and protection of the MEMS when divided, but the manufacturing method of the present invention is not limited to this.

図２は、本実施形態のマイクロデバイスの製造方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、基板２上にＭＥＭＳ３を形成する工程（第１工程）と、ＭＥＭＳ３を覆うようにキャビティ確保部４を形成する工程（第２工程）と、キャビティ確保部４の外側に第１封止層６を形成する工程（第３工程）と、トランスファー成形によって全体を第２封止層６で封止する工程（第４工程）とを備えている。   FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the microdevice manufacturing method of the present embodiment. The manufacturing method of this embodiment includes a step of forming the MEMS 3 on the substrate 2 (first step), a step of forming the cavity securing portion 4 so as to cover the MEMS 3 (second step), and an outer side of the cavity securing portion 4. The step of forming the first sealing layer 6 (third step) and the step of sealing the whole with the second sealing layer 6 by transfer molding (fourth step) are provided.

まず、ステップＳ１において、基板２上にＭＥＭＳ３を形成する。基板２は、図３（ａ）に示すシリコンウエハ１００の表面に、図３（ｂ）に示すように複数の凹部１０１を設けることによって形成される。
その後、集積回路作成技術及び犠牲層エッチング技術を組み合わせてデバイスを作成するサーフェイスマイクロマシニング、又は主にＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハや基板そのものをウェットエッチングや深堀ドライエッチング等で加工してデバイスを作成するバルクマイクロマシニング、あるいは両者の組み合わせによりＭＥＭＳ３及び導体パターン７を形成する。
なお、導体パターン７は、ワイヤ８を接続する箇所以外は、ＳｉＯ２やＳｉＮといった無機絶縁膜や、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン、エポキシ樹脂等によって保護されてもよい。また、導体パターン７は、深堀エッチングやサンドブラストによって作成された貫通孔を介して、基板２の裏面（ＭＥＭＳ３が形成される面と反対側の面）から実装されてもよい。 First, in step S1, the MEMS 3 is formed on the substrate 2. The substrate 2 is formed by providing a plurality of concave portions 101 as shown in FIG. 3B on the surface of the silicon wafer 100 shown in FIG.
After that, surface micromachining that creates devices by combining integrated circuit creation technology and sacrificial layer etching technology, or mainly SOI (Silicon On Insulator) wafers and substrates themselves are processed by wet etching or deep dry etching to create devices. The MEMS 3 and the conductor pattern 7 are formed by bulk micromachining or a combination of both.
Note that the conductive pattern 7 may be protected by an inorganic insulating film such as SiO 2 or SiN, polyimide, polybenzoxazole, benzocyclobutene, epoxy resin, or the like except for the portion where the wire 8 is connected. Moreover, the conductor pattern 7 may be mounted from the back surface (surface opposite to the surface on which the MEMS 3 is formed) of the substrate 2 through a through hole created by deep etching or sand blasting.

続いて、ステップＳ２において、ＭＥＭＳ３の周囲にキャビティ確保部４を形成する。
まず、図５（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ３の周囲に上述した材料の中から適宜選択した材料（以下、「確保部材料」と称する。）を塗布して側壁４Ａを形成する。側壁４Ａの厚み（図５（ａ）における左右方向の寸法）や高さ（図５（ａ）における上下方向の寸法）は、ＭＥＭＳ３の各部寸法や駆動態様に応じて決定される必要なキャビティＣの大きさに基づいて、適宜設定されてよい。 Subsequently, in step S <b> 2, the cavity securing portion 4 is formed around the MEMS 3.
First, as shown in FIG. 5A, a side wall 4A is formed by applying a material appropriately selected from the above-described materials (hereinafter, referred to as “secure portion material”) around the MEMS 3. The thickness (dimension in the horizontal direction in FIG. 5A) and height (dimension in the vertical direction in FIG. 5A) of the side wall 4A are determined according to the size of each part of the MEMS 3 and the driving mode. It may be set as appropriate based on the size of.

次に、図５（ｂ）に示すように、側壁４Ａの上方に層状の確保部材料をラミネートして天井４Ｂを形成する。そして、不要な部分を除去すると、図５（ｃ）に示すように、キャビティ確保部４が完成する。
なお、側壁４Ａ及び天井４Ｂからなるキャビティイ確保部４を形成する際に、光パターニング性を有する材料を使用したフォトリソグラフィーの手法を用いると、微細かつ精密な構造が比較的容易に形成できるため好ましい。 Next, as shown in FIG. 5B, a ceiling 4B is formed by laminating a layered securing member material above the side wall 4A. Then, when unnecessary portions are removed, the cavity securing portion 4 is completed as shown in FIG.
Note that, when forming the cavity securing portion 4 composed of the side wall 4A and the ceiling 4B, a fine and precise structure can be formed relatively easily by using a photolithography technique using a material having photo-patterning properties. preferable.

また、この方法に代えて、先に述べたように、ベースフィルム上に、積層や転写等によってキャビティ確保部４の形状を有する確保部材料からなる構造を形成し、ＭＥＭＳ３を覆うように配置することによってキャビティ確保部４が形成されてもよい。
なお、図３（ｂ）に示すように、ステップＳ３までの各工程は、シリコンウエハ１００上で行われる。 In place of this method, as described above, a structure made of the securing portion material having the shape of the cavity securing portion 4 is formed on the base film by lamination, transfer, or the like, and is arranged so as to cover the MEMS 3. Thus, the cavity securing part 4 may be formed.
As shown in FIG. 3B, each process up to step S3 is performed on the silicon wafer 100.

ステップＳ３において、図６に示すように、キャビティ確保部４の上方から上述の液状封止剤を塗布し、熱あるいは光によって硬化させて第１封止層５を形成する。このとき、ワイヤ８と接続される導体パターン７の部位が第１封止層５で覆われないように液状封止材の量等を調整する。
なお、ステップＳ３の工程は、シリコンウエハ１００上で行われてもよいし、各凹部１０１を個々の基板２として切り離してから行ってもよいが、基板２の裁断時にキャビティ確保部４を好適に保護する観点からは、シリコンウエハ１００上で行われるのが好ましい。 In step S3, as shown in FIG. 6, the above-mentioned liquid sealing agent is applied from above the cavity securing portion 4 and cured by heat or light to form the first sealing layer 5. At this time, the amount of the liquid sealing material is adjusted so that the portion of the conductor pattern 7 connected to the wire 8 is not covered with the first sealing layer 5.
In addition, although the process of step S3 may be performed on the silicon wafer 100 or may be performed after the respective recesses 101 are separated as individual substrates 2, the cavity securing portion 4 is preferably used when the substrate 2 is cut. From the viewpoint of protection, it is preferably performed on the silicon wafer 100.

続いて、ステップＳ４において、第１封止層５が形成されて切り離された個々の基板２をリードフレーム中央に配置し、導体パターン７とリードフレーム９とを、ワイヤ８を介して一括接続してから、トランスファー成形を行う。
図７に示すように、成形機１１０に第１封止層５が形成された基板２及びＭＥＭＳ３を含む構造物１０を配置し、充填口１１１から第２封止層６の材料６Ａを流し込む。そして、材料６Ａに圧力をかけて構造物１０の周囲に充填し、加熱して材料６Ａを硬化させ、第２封止層６を形成する。 Subsequently, in step S4, the individual substrates 2 on which the first sealing layer 5 is formed and separated are arranged in the center of the lead frame, and the conductor pattern 7 and the lead frame 9 are collectively connected via the wires 8. Then, transfer molding is performed.
As shown in FIG. 7, the structure 10 including the substrate 2 on which the first sealing layer 5 is formed and the MEMS 3 is disposed in the molding machine 110, and the material 6 </ b> A of the second sealing layer 6 is poured from the filling port 111. Then, pressure is applied to the material 6 </ b> A to fill the periphery of the structure 10, and the material 6 </ b> A is cured by heating to form the second sealing layer 6.

硬化終了後、図８に示すように、構造物１０を成形機１１０から取り外し、不要部分を除去すると、マイクロデバイス１が完成する。   After the curing is finished, as shown in FIG. 8, the structure 10 is removed from the molding machine 110, and unnecessary portions are removed, whereby the microdevice 1 is completed.

本実施形態のマイクロデバイス１によれば、キャビティ確保部４の周囲が液状封止剤を硬化させて形成された第１封止層５によって保護されているので、トランスファー成形によって第２封止層６が形成される際や、導体パターン７とリードフレーム９との一括接続時等に、キャビティ確保部４が変形したり、押しつぶされたりする等の不具合の発生が抑制される。したがって、キャビティ確保部４の内部のキャビティＣが確実に保持され、信頼性の高いマイクロデバイスを提供することができる。   According to the microdevice 1 of the present embodiment, since the periphery of the cavity securing portion 4 is protected by the first sealing layer 5 formed by curing the liquid sealing agent, the second sealing layer is formed by transfer molding. Occurrence of problems such as the cavity securing portion 4 being deformed or crushed when the conductor 6 is formed or when the conductor pattern 7 and the lead frame 9 are collectively connected is suppressed. Therefore, the cavity C inside the cavity securing part 4 is reliably held, and a highly reliable microdevice can be provided.

また、キャビティ確保部４の周囲が第１封止層５で保護されているので、キャビティ確保部４を低コストの樹脂で形成することができる。したがって、キャビティ確保のために、シリコンやガラス等の高コストの材料を用いてキャビティ確保部を形成する必要がなく、低コストで信頼性の高いマイクロデバイスを提供することができる。   Moreover, since the circumference | surroundings of the cavity ensuring part 4 are protected by the 1st sealing layer 5, the cavity ensuring part 4 can be formed with low-cost resin. Therefore, it is not necessary to form the cavity securing portion using a high-cost material such as silicon or glass for securing the cavity, and a low-cost and highly reliable microdevice can be provided.

さらに、第１封止層５が略ドーム状に形成されているので、第２封止層６の形成時等に第１封止層５の外側から加えられる圧力が分散するため耐圧性が高く、より好適にキャビティ確保部４及びキャビティＣを確保することができる。   Further, since the first sealing layer 5 is formed in a substantially dome shape, the pressure applied from the outside of the first sealing layer 5 is dispersed at the time of forming the second sealing layer 6 or the like, so that the pressure resistance is high. The cavity securing part 4 and the cavity C can be secured more preferably.

また、本実施形態のマイクロデバイスの製造方法によれば、ステップＳ２において、樹脂によってキャビティ確保部４を形成し、ステップＳ３において、液状封止剤を用いてキャビティ確保部４の周囲に第１封止層５を設けてから、ステップＳ４において第２封止層６を形成するためのトランスファー成形が行われる。したがって、第２封止層６の形成時にキャビティＣがつぶされることがないので、ＭＥＭＳ３の駆動の信頼性が高いマイクロデバイスを低コストで製造することができる。また、本発明の製造方法は、ウエハレベルパッケージングにも適用することができるので、信頼性の高いマイクロデバイスを、さらに低コストで大量に製造することも可能となる。   Further, according to the microdevice manufacturing method of the present embodiment, in step S2, the cavity securing portion 4 is formed of resin, and in step S3, the first sealing is formed around the cavity securing portion 4 using a liquid sealant. After providing the stop layer 5, transfer molding for forming the second sealing layer 6 is performed in step S4. Accordingly, since the cavity C is not crushed when the second sealing layer 6 is formed, a microdevice with high driving reliability of the MEMS 3 can be manufactured at low cost. Further, since the manufacturing method of the present invention can also be applied to wafer level packaging, it is possible to manufacture a highly reliable microdevice in a large amount at a lower cost.

上述の製造手順においては、第１封止層５を形成してから、導体パターン７とリードフレーム９とを、ワイヤ８を介して一括接続する例を説明したが、これに代えて、上記一括接続を第１封止層５の形成前に行ってもよい。このようにすると、第１封止層５を形成するときに、液状封止剤の塗布量の調整が必要ないので、第３工程がより容易となる。さらに、導体パターン７とワイヤ８との接点を第１封止層５で封止することができるので、トランスファー成形時等に、当該接点が断線する等の不具合の発生を好適に防止することができる。   In the manufacturing procedure described above, the example in which the conductor pattern 7 and the lead frame 9 are collectively connected via the wires 8 after the first sealing layer 5 is formed has been described. The connection may be made before the formation of the first sealing layer 5. If it does in this way, when the 1st sealing layer 5 is formed, since adjustment of the application quantity of a liquid sealing agent is not required, a 3rd process becomes easier. Furthermore, since the contact between the conductor pattern 7 and the wire 8 can be sealed with the first sealing layer 5, it is possible to suitably prevent the occurrence of problems such as disconnection of the contact during transfer molding or the like. it can.

次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態のマイクロデバイス２１と上述の第１実施形態のマイクロデバイス１との異なるところは、第１封止層がフォトリソグラフィー法によって形成されている点である。
なお、上述の第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between the microdevice 21 of the present embodiment and the microdevice 1 of the first embodiment described above is that the first sealing layer is formed by a photolithography method.
In addition, about the structure which is common in the above-mentioned 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図９は、マイクロデバイス２１の断面図である。キャビティ確保部４を保護する第１封止層２２は、光パターニング成を有する樹脂で形成されている。
第１封止層２２を形成するための材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール及びベンゾシクロブテン等に感光性の置換基を持たせたものや、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、厚膜でのパターニング性が良好なエポキシ樹脂が好ましく、これら樹脂材料を含有する感光性樹脂組成物を好適に採用することができる。なお、エポキシ樹脂を含有する感光性組成物としては、キャビティ確保部の確保部材料として挙げた上述の各種組成物を使用することが可能である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the microdevice 21. The first sealing layer 22 that protects the cavity securing portion 4 is formed of a resin having optical patterning.
Examples of the material for forming the first sealing layer 22 include polyimide, polyamide, polybenzoxazole, benzocyclobutene and the like having a photosensitive substituent, an epoxy resin, and the like. Among them, an epoxy resin having good patternability with a thick film is preferable, and a photosensitive resin composition containing these resin materials can be suitably employed. In addition, as a photosensitive composition containing an epoxy resin, it is possible to use the above-mentioned various compositions mentioned as the securing part material of the cavity securing part.

また、より弾性率の高い材料で第１封止層２２を形成することは、第１封止層２２の耐圧性を高めるために効果的である。耐圧性の向上に効果的な弾性率の目安としては、「ＪＩＳ Ｋ−７２４４」に準じた方法で測定した１８０℃における貯蔵弾性率が１ギガパスカル（ＧＰａ）以上、好ましくは３ＧＰａ以上、より好ましくは５ＧＰａ以上である。
したがって、第１封止層２２の形成に光パターニング性を有する樹脂組成物を用いる場合には、充填材を混合して弾性率を高めるのが好ましい。使用する充填剤に特に制限はないが、硬度等の観点からは無機充填材が好ましい。具体的には、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化鉄、酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、マイカ、ガラス、石英、雲母等を好適に採用することができる。
また、同じく弾性率を高めるためには、硬化後のガラス転移温度が高いエポキシ樹脂を用いることが好ましい。硬化後のガラス転移温度が高いエポキシ樹脂の具体例としては、ＥＯＣＮ１０４Ｓや、ＥＰＰＮ５０２Ｈ（いずれも製品名、日本化薬（株）製）等が挙げられる。 In addition, forming the first sealing layer 22 with a material having a higher elastic modulus is effective for increasing the pressure resistance of the first sealing layer 22. As a measure of the elastic modulus effective for improving pressure resistance, the storage elastic modulus at 180 ° C. measured by a method according to “JIS K-7244” is 1 gigapascal (GPa) or more, preferably 3 GPa or more, more preferably Is 5 GPa or more.
Therefore, when using the resin composition which has photo patterning property for formation of the 1st sealing layer 22, it is preferable to mix a filler and to raise an elasticity modulus. Although there is no restriction | limiting in particular in the filler to be used, From a viewpoint, such as hardness, an inorganic filler is preferable. Specifically, fused silica, crystalline silica, alumina, calcium carbonate, calcium silicate, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, barium sulfate, talc, clay, magnesium oxide, aluminum oxide, beryllium oxide, iron oxide, titanium oxide Aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, mica, glass, quartz, mica and the like can be suitably used.
Similarly, in order to increase the elastic modulus, it is preferable to use an epoxy resin having a high glass transition temperature after curing. Specific examples of the epoxy resin having a high glass transition temperature after curing include EOCN104S and EPPN502H (both are product names, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

マイクロデバイス２１の製造手順について説明する。図１０（ａ）に示すように、キャビティ確保部４を形成するステップＳ２までの工程は、第１実施形態のマイクロデバイス１と同様である。   A manufacturing procedure of the microdevice 21 will be described. As shown in FIG. 10A, the process up to step S2 for forming the cavity securing portion 4 is the same as that of the microdevice 1 of the first embodiment.

次に、ステップＳ３において、図１０（ｂ）に示すように、基板２上に、キャビティ確保部４を覆うように、上述の材料から適宜選択した光パターニング性を有する液状の樹脂材料１０２を塗布する。樹脂材料１０２の塗布厚は、形成する第１封止層２２の厚みによって適宜設定されてよい。   Next, in step S3, as shown in FIG. 10B, a liquid resin material 102 having photo-patterning properties appropriately selected from the above materials is applied on the substrate 2 so as to cover the cavity securing portion 4. To do. The coating thickness of the resin material 102 may be appropriately set depending on the thickness of the first sealing layer 22 to be formed.

そして、必要に応じて図示しないマスク層等を用いながら、フォトリソグラフィー法によって余分な樹脂材料１０２を除去すると、図１０（ｃ）に示すように、第１封止層２２が形成される。その後のステップＳ４以降の工程は、マイクロデバイス１と同様である。   Then, when the unnecessary resin material 102 is removed by photolithography while using a mask layer (not shown) as necessary, a first sealing layer 22 is formed as shown in FIG. The subsequent steps after step S4 are the same as those of the microdevice 1.

本実施形態のマイクロデバイス２１においても、第１実施形態のマイクロデバイス１と同様に、キャビティ確保部４を第１封止層２２によって好適に保護することができる。
また、第１封止層２２を光パターニング性を有する樹脂材料を用いてフォトリソグラフィー法で形成するため、第１封止層２２の厚み等の各種寸法を高い精度で制御することができる。したがって、第１封止層を必要最小限の厚み等に制御することによって、必要とされる第２封止層６の厚みを低減し、パッケージとしてのマイクロデバイスを小型化、薄型化することができる。 Also in the micro device 21 of the present embodiment, the cavity securing portion 4 can be suitably protected by the first sealing layer 22 as in the micro device 1 of the first embodiment.
In addition, since the first sealing layer 22 is formed by a photolithography method using a resin material having photo-patterning properties, various dimensions such as the thickness of the first sealing layer 22 can be controlled with high accuracy. Therefore, by controlling the first sealing layer to the minimum necessary thickness or the like, the required thickness of the second sealing layer 6 can be reduced, and the microdevice as a package can be reduced in size and thickness. it can.

さらに、キャビティ確保部４と第１封止層２２とを同一の設備で作製することができるので、第１実施形態の第１封止層を形成するために必要と想定される、ディスペンサや印刷装置等の設備を必要とせずにマイクロデバイスを製造することができる。したがって、より低コストで製造可能なマイクロデバイスを提供することができる。   Furthermore, since the cavity ensuring part 4 and the 1st sealing layer 22 can be produced with the same installation, it is assumed that it is necessary in order to form the 1st sealing layer of 1st Embodiment, dispenser and printing Microdevices can be manufactured without the need for equipment such as equipment. Therefore, a microdevice that can be manufactured at a lower cost can be provided.

本実施形態では、光パターニング性を有する液状の樹脂材料を用いて第１封止層を形成する例を説明したが、これに代えて、キャビティ確保部の材料として上述したようなドライフィルムレジストを用いて第１封止層が形成されてもよい。このようにすると、第１封止層を形成するための樹脂材料を、容易かつ均一に配置することができる。   In the present embodiment, the example in which the first sealing layer is formed using a liquid resin material having photo-patterning properties has been described, but instead of this, a dry film resist as described above is used as the material for the cavity securing portion. A 1st sealing layer may be formed using it. If it does in this way, the resin material for forming the 1st sealing layer can be arranged easily and uniformly.

具体的には、図１１（ａ）に示すように、キャビティ確保部４の天井４Ｂ上にドライフィルムレジストを貼りつけてレジスト層２３Ａを転写し、フォトリソグラフィーを行うことによって、図１１（ｂ）に示すように、第１封止層２３を形成することができる。   Specifically, as shown in FIG. 11A, a dry film resist is applied onto the ceiling 4B of the cavity securing portion 4 to transfer the resist layer 23A, and photolithography is performed, whereby FIG. As shown in FIG. 1, the first sealing layer 23 can be formed.

なお、図１１（ｂ）では天井４Ｂの上方にのみ第１封止層２３が形成されているが、このような形状でも、第１封止層２３の厚みを適切に設定することで、キャビティ確保部４を好適に保護することが可能である。この形態では、例えばキャビティ確保部４のうち、特に側壁４Ａで支持されていない天井４Ｂの中央部等を重点的に保護することが可能である。   In FIG. 11B, the first sealing layer 23 is formed only above the ceiling 4B. Even in such a shape, the thickness of the first sealing layer 23 can be set appropriately so that the cavity The securing part 4 can be suitably protected. In this embodiment, for example, the central portion of the ceiling 4B that is not particularly supported by the side wall 4A in the cavity securing portion 4 can be protected in a focused manner.

また、キャビティ確保部４の高さよりも充分厚いレジスト層を形成し、上方から押圧すれば、厚みを有するレジスト層内にキャビティ確保部を埋没させるようにして、キャビティ確保部４の上面及び側面をレジスト層で覆うことができるため、その後にフォトリソグラフィーを行えば、キャビティ確保部４全体を覆う第１封止層をドライフィルムレジストを用いて形成することも可能である。   Further, if a resist layer sufficiently thicker than the height of the cavity securing portion 4 is formed and pressed from above, the cavity securing portion is buried in the resist layer having a thickness so that the upper surface and side surfaces of the cavity securing portion 4 are Since it can be covered with a resist layer, the first sealing layer that covers the entire cavity securing portion 4 can be formed using a dry film resist by performing photolithography thereafter.

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

例えば、上述した各実施形態では、キャビティ確保部４が側壁４Ａと天井４Ｂとからなる例を説明したが、キャビティ確保部の構成はこれに限定されない。
一例として、キャビティ内のＭＥＭＳの駆動に支障のない位置に、天井を支える柱状構造を設け、側壁及び柱状構造で天井を支えるようにキャビティ確保部を構成してもよい。また、側壁や天井の表面に酸化膜を設けて剛性を高めてもよい。
さらに、基板２の一部をエッチング等によって掘り込んで凹状のキャビティを形成し、当該キャビティ内にＭＥＭＳ３を形成した後、キャビティの上方にシート状の確保部材料を配置してキャビティを確保してもよい。この場合、キャビティ確保部は基板の一部で形成された側壁と、確保部材料からなる天井とから形成されることとなる。 For example, in each of the above-described embodiments, the example in which the cavity securing portion 4 includes the side wall 4A and the ceiling 4B has been described. However, the configuration of the cavity securing portion is not limited thereto.
As an example, a columnar structure that supports the ceiling may be provided at a position that does not hinder the driving of the MEMS in the cavity, and the cavity securing portion may be configured to support the ceiling with the side wall and the columnar structure. Further, an oxide film may be provided on the surface of the side wall or the ceiling to increase the rigidity.
Further, a part of the substrate 2 is dug by etching or the like to form a concave cavity, and after forming the MEMS 3 in the cavity, a sheet-shaped securing part material is arranged above the cavity to secure the cavity. Also good. In this case, the cavity securing part is formed from a side wall formed by a part of the substrate and a ceiling made of the securing part material.

また、上述した各実施形態では、キャビティ確保部が略箱状である例を説明したが、これに代えて、側壁を円形に形成することによって、キャビティ確保部を略円筒状に形成してもよい。さらに、転写等を用いて、キャビティ確保部をドーム状の形状に形成して、耐圧性をさらに高めてもよい。これらのような構成であっても、ＭＥＭＳが駆動するためのキャビティを良好に確保することができる。   In each of the above-described embodiments, the example in which the cavity securing portion is substantially box-shaped has been described. Alternatively, the cavity securing portion may be formed in a substantially cylindrical shape by forming the side wall in a circular shape. Good. Further, the pressure resistance may be further increased by forming the cavity securing portion into a dome shape by using transfer or the like. Even with such a configuration, it is possible to satisfactorily secure a cavity for driving the MEMS.

さらに、フィルム状の樹脂材料をキャビティ確保部の天井と同一の大きさにカットしてキャビティ確保部の上方に固定することによって、フォトリソグラフィー法によらずに第１封止層が形成されてもよい。   Further, even if the first sealing layer is formed without using the photolithography method, the film-like resin material is cut into the same size as the ceiling of the cavity securing portion and fixed above the cavity securing portion. Good.

加えて、図１２に示すように、ＭＥＭＳ３に加えて半導体チップ１１を実装して本発明のマイクロデバイスを構成してもよい。実装する半導体チップ１１は、ロジック、メモリ、ディスクリート等各種の半導体が用いられたもので構わない。このようにすると、より高度な処理や動作が行えるマイクロデバイスを構成することができる。
なお、このとき、半導体チップ１１は、必ずしも第１封止層５によって封止される必要はなく、図１２のように第２封止層６によって直接封止されてもよい。 In addition, as shown in FIG. 12, the semiconductor device 11 may be mounted in addition to the MEMS 3 to constitute the microdevice of the present invention. The semiconductor chip 11 to be mounted may be one using various semiconductors such as logic, memory, and discrete. In this way, it is possible to configure a micro device that can perform more advanced processing and operations.
At this time, the semiconductor chip 11 is not necessarily sealed by the first sealing layer 5, and may be directly sealed by the second sealing layer 6 as shown in FIG.

本発明の第１実施形態のマイクロデバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the microdevice of 1st Embodiment of this invention. 同マイクロデバイスの製造手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacture procedure of the microdevice. （ａ）はシリコンウエハを示す図、（ｂ）は同シリコンウエハを用いたウエハレベルパッケージングの工程を示す図である(A) is a figure which shows a silicon wafer, (b) is a figure which shows the process of the wafer level packaging using the silicon wafer. ＭＥＭＳを基板上に実装した図である。It is the figure which mounted MEMS on the board | substrate. （ａ）ないし（ｃ）は、いずれもキャビティ確保部の形成工程を示す図である。(A) thru | or (c) are figures which show the formation process of a cavity securing part, all. 第１封止層が形成された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the 1st sealing layer was formed. トランスファー成形により第２封止層を形成する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of forming a 2nd sealing layer by transfer molding. トランスファー成形により第２封止層が形成された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the 2nd sealing layer was formed by transfer molding. 本発明の第２実施形態のマイクロデバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the microdevice of 2nd Embodiment of this invention. （ａ）ないし（ｃ）は、いずれも同マイクロデバイスの第１封止層の形成工程を示す図である。(A) thru | or (c) are figures which show the formation process of the 1st sealing layer of the microdevice. （ａ）及び（ｂ）は、いずれも同マイクロデバイスの変形例における第１封止層の形成工程を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the formation process of the 1st sealing layer in the modification of the same microdevice. 本発明の変形例のマイクロデバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the microdevice of the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、２１ マイクロデバイス
２ 基板
３ マイクロ電子機械システム
４ キャビティ確保部
４Ａ 側壁
４Ｂ 天井
５、２２、２３ 第１封止層
６ 第２封止層
６Ａ 材料
７ 導体パターン
８ ワイヤ
９ リードフレーム
１０ 構造物
１１ 半導体チップ
１００ シリコンウエハ
１０１ 凹部
１１０ 成形機
１１１ 充填口 1, 21 Micro device 2 Substrate 3 Micro electro mechanical system 4 Cavity securing part 4A Side wall 4B Ceiling 5, 22, 23 First sealing layer 6 Second sealing layer 6A Material 7 Conductor pattern 8 Wire 9 Lead frame 10 Structure 11 Semiconductor chip 100 Silicon wafer 101 Recess 110 Molding machine 111 Filling port

Claims (12)

基板と、
前記基板上に形成されたマイクロ電子機械システムと、
樹脂を含んで形成され、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部と、
樹脂を含んで形成され、前記キャビティ確保部を被覆するように設けられた第１封止層と、
前記第１封止層と異なる樹脂を含んで形成され、前記第１封止層及び前記基板を封止するように設けられた第２封止層と、
を備えることを特徴とするマイクロデバイス。 A substrate,
A microelectromechanical system formed on the substrate;
A cavity securing portion that is formed to include a resin and covers the micro electro mechanical system so as to secure a space around the micro electro mechanical system;
A first sealing layer that is formed to include a resin and is provided so as to cover the cavity securing portion;
A second sealing layer formed to contain a resin different from the first sealing layer and provided to seal the first sealing layer and the substrate;
A microdevice comprising: 前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化する前の状態において、前記第２封止層を形成する樹脂よりも高い流動性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。   2. The microdevice according to claim 1, wherein the resin forming the first sealing layer has higher fluidity than the resin forming the second sealing layer in a state before being cured. 前記第１封止層を形成する樹脂は、硬化性を有するフィルム形状であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。   The microdevice according to claim 1, wherein the resin forming the first sealing layer has a curable film shape. 前記第１封止層を形成する樹脂は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロデバイス。   4. The microdevice according to claim 1, wherein the resin forming the first sealing layer has photo-patterning properties. 前記キャビティ確保部を形成する樹脂は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロデバイス。   The microdevice according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin forming the cavity securing portion has optical patterning properties. 前記第１封止層は、半球状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロデバイス。   The micro device according to claim 1, wherein the first sealing layer is formed in a hemispherical shape. 基板上にマイクロ電子機械システムを形成する第１工程と、
樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、
前記キャビティ確保部の周囲に樹脂を含む液状封止剤を塗布して硬化させ、第１封止層を形成する第３工程と、
前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、前記液状封止剤と異なる樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程と、
を備えることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 A first step of forming a microelectromechanical system on a substrate;
A second step of applying a resin-containing material to form a cavity securing portion that covers the micro electro mechanical system so as to secure a space around the micro electro mechanical system;
A third step of forming a first sealing layer by applying and curing a liquid sealing agent containing a resin around the cavity securing portion;
A fourth step of forming a second sealing layer by transfer molding using a resin material different from the liquid sealing agent around the structure in which the first sealing layer is formed in the third step;
A method for manufacturing a microdevice, comprising: 基板上にマイクロ電子機械システムを形成する第１工程と、
樹脂を含む材料を塗布して、前記マイクロ電子機械システムの周囲に空間を確保するように前記マイクロ電子機械システムを被覆するキャビティ確保部を形成する第２工程と、
前記キャビティ確保部の外面の少なくとも一部に樹脂を含む積層体を転写して、フォトリソグラフィー法により第１封止層を形成する第３工程と、
前記第３工程において前記第１封止層が形成された構造物の周囲に、樹脂材料を用いてトランスファー成形によって第２封止層を形成する第４工程と、
を備えることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 A first step of forming a microelectromechanical system on a substrate;
A second step of applying a resin-containing material to form a cavity securing portion that covers the micro electro mechanical system so as to secure a space around the micro electro mechanical system;
A third step of transferring a laminate including a resin to at least a part of the outer surface of the cavity securing portion and forming a first sealing layer by a photolithography method;
A fourth step of forming a second sealing layer by transfer molding using a resin material around the structure in which the first sealing layer is formed in the third step;
A method for manufacturing a microdevice, comprising: 前記第１工程ないし第３工程において、単一基板上に複数の前記構造物が形成された後に、前記基板が前記構造物ごとに切断されることを特徴とする請求項７又は８に記載のマイクロデバイスの製造方法。   The said process WHEREIN: After the said several structure is formed on the single substrate in the said 1st process thru | or 3rd process, the said board | substrate is cut | disconnected for every said structure. A manufacturing method of a micro device. 前記液状封止剤は、前記樹脂材料よりも流動性が高いことを特徴とする請求項７に記載のマイクロデバイスの製造方法。   The method for manufacturing a microdevice according to claim 7, wherein the liquid sealant has higher fluidity than the resin material. 前記第２工程において用いられる材料は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法。   The method for manufacturing a microdevice according to claim 7, wherein the material used in the second step has photo-patterning properties. 前記液状封止剤は、光パターニング性を有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロデバイスの製造方法。   The method for manufacturing a microdevice according to claim 7, wherein the liquid sealant has photo-patterning properties.
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