JP2008124348A - 電子デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空部と貫通ビアとを備えた電子デバイスにおいてその機械的強度を高め、信頼性を向上せしめた電子デバイスおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】機能素子１１が形成され、表面電極１２と裏面電極１６とが貫通ビア１３内の導電体１５により電気的に接続されたチップ１０と、側壁部２６とキャップ１７にてキャビティ１８よりなる中空部を構成した電子デバイス１において、チップ１０の機能素子１１および表面電極１２がキャビティ１８に収納されるようキャップ１７がチップ１０に接合され、キャップ１７とチップ１０との接合部はその外周面に絶縁膜１９が形成されている。これにより、キャップ１７とチップ１０とが単に接合されているだけでなく、絶縁膜１９により一体化され、この結果、電子デバイス１の機械的強度を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ、固体撮像素子、受光素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧａＡｓＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表される高周波デバイス等の機能素子が中空部に収められ、かつ機能素子が形成されたチップに貫通ビアを有する電子デバイスおよびその製造方法に関する。

従来、携帯電話、情報通信端末等の電子機器の小型、軽量化に伴い、電子機器に搭載される電子デバイスへの小型、軽量化への要望が強まっている。中空部を有する電子デバイスに関してもその例外ではなく、図１０に示すように、機能素子５１を形成したチップ５２内部に貫通ビア５３を設けて表面電極５４を、裏面電極（図示されていない）に接続し、封止樹脂５６を介してチップ５２と、このチップ５２の機能素子５１が設けられている面を覆うキャップ５７とを接合してなる電子デバイス５０およびその製造方法が、特許文献１において提案されている。

この電子デバイス５０は以下の手順で製造される。すなわち、機能素子５１と表面電極５４とが形成されたウェハ（最終的にチップ５２となる部分）表面に、機能素子５１を取り囲むよう配置した封止樹脂５６による枠体を介して、キャップ５７となる基板を接合する。次に、ウェハ裏面からチップ５２を貫通して表面電極５４に達するビア５３を形成すると同時に、個々のチップ５２に分割するようエッチングし、さらに枠体もチップ５２のサイズに合わせてキャップ５７に達する深さまでエッチングして溝を形成する。次に、それらの全表面に絶縁膜５８を形成した後、貫通ビア５３の底部の絶縁膜５８を除去して導電体５９を埋め込み形成し、最後に、キャップ５７を前記溝に沿って分割することで個々の電子デバイス５０を得る（詳しくは、特開２００６−１９４２８号公報の図３等を参照のこと）。
特開２００６−１９４２８号公報

しかしながら、このようにして得られた電子デバイス５０には機械的強度が弱いという課題があった。
例えば機能素子５１がＳＡＷの場合、チップにはタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性単結晶基板、もしくはチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミック基板が使用される。また機能素子５１が固体撮像素子や受光素子、高周波デバイス等の半導体の場合、チップにはシリコン単結晶ウェハまたはガリウムヒ素等の化合物ウェハが使用される。これらはすべて脆性材料であり外力の印加に対し極めて脆い性質を有している。加えて、これらのチップ内部に設けられた貫通ビア５３はチップの強度をより低下させる。

一方、キャップ５７の素材としてはガラスやシリコン等が用いられ、これらもチップ５２と同じく脆性材料であり、外力の印加に対し極めて脆い性質を有している。
また、例えば特許文献１に開示されている構造では、封止樹脂５６および絶縁膜５８を介してチップ５２とキャップ５７とを単に接合させて内側に中空部を構成しているのみであり、電子デバイスの構造的強度を高める機能は特に担っていない。

従って、これらの部材により構成される電子デバイス５０は、総じて機械的外力や衝撃に対して弱く、部材が破壊されやすくなり故障が発生しやすくなる。特にこれらの電子デバイスが携帯機器に搭載された場合、これらが据え置き型の電子機器に搭載された場合よりも外力の集中にさらされる機会が増えるため、故障に至る危険がより高くなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、中空部と貫通ビアとを備えた電子デバイスにおいてその機械的強度を高め、信頼性を向上せしめた電子デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電子デバイスは、一方の面に機能素子および表面電極が形成され、前記一方の面と反対側の他方の面に裏面電極が形成されているチップと、前記チップを貫通して配設されて表面電極と裏面電極とを接続する導電体と、所定の寸法のキャビティが設けられたキャップとを有し、前記チップの前記機能素子および表面電極が前記キャビティに収納されるよう前記キャップが前記チップに接合され、前記キャップと前記チップとの接合部はその外周面に絶縁膜が形成されている構成からなる。

このような構成とすることにより、キャップとチップとが単に接合されているだけでなく、絶縁膜により一体化され、この結果、電子デバイスの機械的強度を高めることができて、信頼性を向上させることができ、また、チップとキャップとの接合部の外周面が絶縁膜で被覆されていることにより、キャビティ内の気密性を高めることができる利点もある。

また、上記構成において、絶縁膜のキャップとチップとの接合部に対応する箇所の外周が、さらに金属材で覆われていることが好ましい。
これにより、さらに電子デバイスの機械的強度を高めることができて、信頼性を向上させることができ、また、キャビティ内の気密性を一層高めることができる利点もある。

また、本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、キャビティが設けられた面と反対側に支持体が固定されたキャップ基板とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時に前記チップに分割する工程（Ｂ）と、前記工程（Ｂ）にて露出したキャップ基板を前記チップの外周に沿って溝状にエッチングして個々のキャップに分割する工程（Ｃ）と、前記貫通ビアの内面と前記溝の壁面とに絶縁膜を形成する工程（Ｄ）と、前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｅ）と、前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｆ）と、前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｇ）と、
前記支持体を電子デバイスのキャップから分離する工程（Ｈ）とを備えている。

このような製造方法を用いることにより、従来技術においては封止樹脂よりなる側壁部をキャップと一体化して機械的強度を高めた電子デバイスを得ることができる。
また、本発明の他の電子デバイスの製造方法は、一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、かつ所定の寸法の溝が前記チップの外周縁に沿うよう複数設けられたキャップ基板とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納し、かつ前記溝が前記チップの外周縁に位置するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時に前記チップに分割する工程（Ｂ）と、前記貫通ビアの内面と前記工程（Ｂ）にて露出した前記チップの外周部端面と前記キャップ基板の溝部の壁面とに絶縁膜を形成する工程（Ｃ）と、前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｄ）と、前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｅ）と、前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｆ）と、前記キャップ基板を切断して個々の電子デバイスに分割する工程（Ｇ）とを備えている。

このような製造方法を用いることにより、従来技術においては封止樹脂よりなる側壁部をキャップと一体化して機械的強度を高めた電子デバイスを得ることができる。また、このような製造方法を用いることにより、キャップを各チップサイズに分割するようエッチングする工程を省略できて、生産能率を向上させることができる。

また、本発明の電子デバイスは、一方の面に機能素子および表面電極が形成され、前記一方の面と反対側の他方の面に裏面電極が形成されたチップと、前記チップの外周縁部の端面部が嵌合した状態で結合した側壁部と、前記チップの前記機能素子および表面電極が形成された面と対向し、前記側壁部と接合するキャップとを有し、前記チップの表面電極と裏面電極とが前記チップを貫通する導電体により接続されている構成よりなる。

この構成により、割れやすいチップを側壁部が強固な枠体として保護し、側壁部が電子デバイスの主要な構造体となることで、電子デバイスの機械的強度を高め、信頼性を向上させることができる。しかも、チップの外周縁部の端面部が側壁部に嵌合した状態で結合されているため、チップと側壁部とを単に接合させた場合と比較して、より機械的強度を高くすることができる。

また、上記構成において、前記チップの前記機能素子および表面電極とを囲む前記側壁部の内壁に絶縁膜が形成されていることが好ましい。
このような構成によると中空部の気密度を向上させ、電子デバイスの信頼性を向上させることができる。

また更に、前記側壁部は金属よりなることが好ましい。
このような構成によると側壁部の強度をより向上させ、電子デバイスの信頼性を向上させることができる。

また、本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、かつ所定の寸法の溝が前記チップの外周縁に沿うよう複数設けられた支持体とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納し、かつ前記溝が前記チップの外周縁に位置するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時にチップ間に溝を形成して前記チップに分割する工程（Ｂ）と、前記貫通ビアの内面と前記工程（Ｂ）にて露出した前記チップの外周部端面および前記支持体の溝の壁面に絶縁膜を形成する工程（Ｃ）と、前記チップの外周部端面および前記支持体の溝が構成する溝部に側壁部材料を充填して側壁部を形成する工程（Ｄ）と、前記支持体を前記ウェハから分離する工程（Ｅ）と、前記側壁部の開口部にキャップ基板を接合する工程（Ｆ）と、前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｇ）と、前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｈ）と、前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｉ）と、前記側壁部を切断して個々の電子デバイスに分割する工程（Ｊ）とを備えている。

このような製造方法を用いることにより側壁部をチップの外周縁部の端面に接合させた機械的に強固で信頼性の高い電子デバイスを得ることができる。
また、上記製造方法において前記支持体の溝はその幅が前記ウェハに配列されたチップ間の間隔より大きいことが好ましい。

このような製造方法を用いることにより、前記側壁部が前記チップの外周縁部端面を嵌合するよう形成することができ、一層強度の高い電子デバイスを製造することができる。

本発明の電子デバイスおよびその製造方法によれば、貫通ビアおよびキャビティを有する中空構造の電子デバイスにおいて、絶縁膜でチップとキャップとを一体化したり、側壁部を構造的または材質的に強固とすることで、電子デバイスの機械的強度を高め、高信頼性の電子デバイスを実現することができるという大きな効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイス１の構成を示す断面図である。

図１（ａ）に示すように、この電子デバイス１のチップ１０には、一方の面に、機能素子１１と、この機能素子１１に電気的に接続する表面電極１２とが形成されている。また、チップ１０には貫通ビア１３が穿たれており、その内側には絶縁膜１４を介して導電体１５が充填されている。この導電体１５によって表面電極１２は、チップ１０における前記一方の面と反対側の他方の面に形成された裏面電極１６と電気的に接続されている。チップ１０の機能素子１１と表面電極１２とが形成された一方の面側はキャップ１７で覆われて接合されている。ここで、キャップ１７には所定の寸法のキャビティ１８が形成されており、このキャビティ１８内に機能素子１１と表面電極１２とが収納されることにより本電子デバイス１の中空部をなしている。チップ１０の裏面および外周縁部（外周側面）と、キャップ１７の側面とは、チップ１０とキャップ１７との接合部の外周面を含めて、絶縁膜１９で被覆されている。

なお、機能素子１１がＳＡＷの場合、チップ１０にはタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性単結晶基板、もしくはチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミック基板が使用される。また、機能素子１１が固体撮像素子や受光素子、高周波デバイス等の半導体の場合、チップ１０にはシリコン単結晶ウェハまたはガリウムヒ素等の化合物ウェハが使用される。一方、キャップ１７の素材としてはガラスやシリコン等が用いられる。

また、表面電極１２および裏面電極１６の材料としてはアルミニウム、銅、金、クロム、アルミニウム−シリコン合金、アルミニウム−シリコン−銅合金等が使用できる。これらには必要に応じてその表面に金属膜を被覆してもよい。例えば錫、ニッケル、金、銀などのめっきが使用できる。導電体１５の材料としては、銅、インジウム、錫、金−錫合金や各種の半田合金等が使用できる。絶縁膜１４および絶縁膜１９の材料としては酸化シリコン膜や窒化シリコン膜、リンシリケートガラス、ボロンリンシリケートガラス等が使用できる。ここで貫通ビア内壁における絶縁膜１４と電子デバイス１の外装に形成した絶縁膜１９とは同一材料であっても良いし、また異なっていても構わない。

この構成によれば、チップ１０とキャップ１７とは、単に接合されているだけではなくて、これらの接合部の外周面（すなわち、電子デバイス１の側壁部となる箇所）が、絶縁膜１９で被覆された状態で一体化されているので、チップ１０とキャップ１７との接合強度が向上し、この結果、電子デバイス１としての機械的強度を高めることができる。したがって、この電子デバイス１を携帯電話、情報通信端末等の電子機器に用いるなどして、機械的外力や衝撃が作用した場合でも、この電子デバイス１が故障することを最小限に抑えることができ、良好な信頼性を得ることができる。また、チップ１０とキャップ１７との接合部の外周面が絶縁膜１９で被覆されていることにより、キャビティ１８内の気密性が高められる利点もある。

次に、図２に従って、この電子デバイス１の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、一方の面に機能素子１１および表面電極１２が形成されたチップ１０（詳しくは、最終的に電子デバイス１のチップ１０となる領域部分）を、所定の間隔で平面的に複数配列させたウェハ２０を製造する。ここで機能素子１１とは、例えばＳＡＷフィルタのＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極、固体撮像素子の画素アレイやマイクロレンズアレイ、またＭＥＭＳのマイクロジャイロや圧力センサーや加速度センサー、高周波回路のＦＥＴ等である。機能素子１１と表面電極１２とは電気的に接続されており、機能電極１１への電源供給、信号の入出力、グランド接地は表面電極１２より行なう。

次に、図２（ｂ）に示すように、所定の寸法のキャビティ１８がウェハ２０に配列されたチップ１０の配列に沿って複数配列されたキャップ基板２１と、ウェハ２０とを、ウェハ２０上の機能素子１１および表面電極１２が前記キャビティ１８に収納されるよう位置決めして接合する（接合工程）。接合の手法としてはエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂系接着剤、低融点ガラス等のガラス系接着剤、半田等による金属ろう材による接着、また金−シリコン共晶による接合等が使用できる。なお、この接合工程は清浄で乾燥した環境下で行なうことが望ましく、特に真空または窒素等の不活性ガス雰囲気のもとで行なうことが望ましい。また、接合をより強固にするために、ウェハ２０またはキャップ基板２１の接合部を事前にプラズマ洗浄することが好ましい。

ここで、キャップ基板２１におけるキャビティ１８が形成されていない側の面は、支持体２２にて固定する。この支持体２２は、後の工程でウェハ２０が個々の電子デバイス１に切断されたときに、ばらばらに分離しないよう固定する役割がある。従って、支持体２２に固定する方法としては、後工程での熱処理やＵＶ照射等で固定力が弱まって分離可能となる接着剤や接着フィルムを使用することが望ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングにより、ウェハ２０に貫通ビア１３を形成すると同時に分割用の溝２３を形成してウェハ２０を個々のチップ１０に分割する（エッチング工程）。ここで、貫通ビア１３は、表面電極１２と整合する位置に設けて、表面電極１２が露出する深さまでウェハ２０の裏面からエッチングすることで形成する。また、ウェハ２０をチップ１０に分割する溝２３は、キャップ基板２１の底面が露出する深さまで同様にエッチングする。これらのエッチングは、フォトリソグラフィー法にて、前記貫通ビア１３や溝２３に対応する所定の開口部を有するマスク２４を形成した後に行なうことで、所望の位置での穴開けおよび溝形成をすることができる。エッチングの手法としては反応性イオンエッチング等のドライプロセスや水酸化カリウム水溶液等のエッチャントに浸漬してエッチングするウェットプロセスが使用できる。

次に、図２（ｄ）に示すように、溝２３の底面が露出したキャップ基板２１に対して、更に溝２５をエッチングして、個々のキャップ１７に分割する（分割工程）。これによりウェハ２０およびキャップ基板２１よりなる構造体は、チップ１０とキャップ１７よりなる電子デバイス１に分離されるが、前述したようにこれらは支持体２２にて固定されているため、個々の電子デバイスがばらばらに分離することはない。

次に、図２（ｅ）に示すように、貫通ビア１３の内壁部に絶縁膜１４を成膜し、また同時にチップ１０（ウェハ２０）裏面および溝２３および溝２５の内壁に絶縁膜１９を成膜する（絶縁膜形成工程）。ここで成膜法としては熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法が使用できる。絶縁膜１４、１９が酸化膜の場合は熱酸化法が使用できる。

次に、図示しないが、貫通ビア１３の底部の絶縁膜１４を除去した（絶縁膜除去工程）後に、図２（ｆ）に示すように、貫通ビア１３に導電体１５を埋め込んで（導電体形成工程）導電体１５を表面電極１２と接続させる。そしてこの導電体１５に対応するチップの他方の面（裏面）に裏面電極１６を形成して接続させる（裏面電極形成工程）。導電体１５を形成する工法としては、溶融金属を加圧して埋め込む手法やめっき処理が適用できる。これらの工程はフォトリソグラフィー法にて所定の開口部を有するマスク（図示せず）を形成した後に行なうことで所望の位置での金属の埋め込みおよび裏面電極１６の形成をすることができる。ここで、導電体１５の形成と裏面電極１６の形成とで同一のマスクを使用する必要は特に無く、適宜、別マスクを形成して構わない。また、先にウェハ２０の裏面全面に金属を堆積して貫通ビアの埋め込みおよび成膜を行なった後、マスクを形成して不要な金属を除去する工法も適用可能である。なお、この際に、溝２５の底の絶縁膜１９を除去してもよいが、この絶縁膜１９の除去を行なわなくてもよく、後述する支持体２２の分離工程において、溝２５の底の絶縁膜１９は除去される。

この後、上記の工程により形成した個々の電子デバイス１を支持体２２から分離すること（支持体分離工程）で、図１（ａ）に示す第１の実施の形態の電子デバイス１を良好に得ることができる。

なお、本実施の形態に基づく電子デバイスの変形例として、図３（ａ）に示した工程（図２（ｆ）に示した工程と略同じ工程であるが、後述する金属材９の充填用に、溝２５の寸法幅を若干大きめに形成してもよい）において、図３（ｂ）に示すように、溝２３および溝２５に金属材９を充填した後、支持体２２を分離し、図３（ｃ）に示すように、個々の電子デバイスへの切断を行なうことで、図１（ｂ）に示すように、絶縁膜のキャップとチップとの接合部に対応する箇所の外周部を、さらに金属材９を配設させて覆っている電子デバイス１’を得ることができる。これにより、第１の実施の形態の電子デバイス１よりもさらに強度が高く気密性も高い、一層高信頼性な電子デバイス１’を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイス２を示す断面図である。上記第１の実施の形態の電子デバイス１との違いは、絶縁膜１９がキャップ１７の側面の一部までしか成膜されていない点である。最も気密性が求められる箇所はチップ１０とキャップ１７との接合部であるため、この部分を被覆しておれば実用上十分な気密性が得られる。

また、この構成によっても、チップ１０とキャップ１７との接合部の外周面が、絶縁膜１９で被覆された状態で一体化されるので、チップ１０とキャップ１７との接合強度が向上し、この結果、電子デバイス２としての機械的強度を高めることができ、この電子デバイス２を携帯電話、情報通信端末等の電子機器に用いるなどして、機械的外力や衝撃が作用した場合でも、この電子デバイス２が故障することを最小限に抑えることができ、良好な信頼性を得ることができる。

次に、図５に従って、この電子デバイス２の製造方法について説明する。なお、図２での説明と重複する箇所の説明は省略する。
まず、図５（ａ）に示すように、一方の面に機能素子１１および表面電極１２が形成されたチップ１０を、所定の間隔で平面的に複数配列させたウェハ２０を製造する。

次に、図５（ｂ）に示すように、所定の寸法のキャビティ１８がウェハ２０におけるチップ１０の配列ピッチと同じ間隔で複数配列されたキャップ基板２１と、ウェハ２０とを、ウェハ２０上の機能素子１１および表面電極１２が前記キャビティ１８に収納されるよう位置決めして接合する（接合工程）。ここで、キャップ基板２１には、チップ１０の外周縁に対応する位置に所定の寸法の溝２５があらかじめ形成されている。

次に、図５（ｃ）に示すように、エッチングにより、ウェハ２０に貫通ビア１３を形成すると同時にチップ１０の外周に分割用の溝２３を形成して溝２５を露出させる（エッチング工程）。ここで、貫通ビア１３は、表面電極１２と整合する位置に設け、また溝２３はウェハ２０を個々のチップ１０に分割する線に沿って設ける。これらのエッチングは、フォトリソグラフィー法にて、前記貫通ビア１３や溝２３に対応する所定の開口部を有するマスク２４を形成した後に行なうことで、所望の位置での穴開けおよび溝形成をすることができる。キャップ基板２１にはあらかじめ溝２５が形成されているため、本製造方法によれば、図２（ｄ）で示した電子デバイスの製造方法でキャップ基板２１に溝２５をエッチングする工程を省略でき、生産効率を向上させることができる。

次に、図５（ｄ）に示すように、貫通ビア１３の内壁部に絶縁膜１４を成膜し、また同時にチップ１０（ウェハ２０）裏面および溝２３および溝２５の内壁に絶縁膜１９を成膜する（絶縁膜形成工程）。

次に、図示しないが、貫通ビア１３の底部の絶縁膜１４を除去した（絶縁膜除去工程）後に、図５（ｅ）に示すように、貫通ビア１３に導電体１５を埋め込んで（導電体形成工程）導電体１５を表面電極１２と接続させる。そしてこの導電体１５に対応するチップの他方の面（裏面）に裏面電極１６を形成して接続させる（裏面電極形成工程）。この後、キャップ基板２１の溝２５の内壁に沿って切断することで、図４（ａ）に示す第２の実施の形態の電子デバイス２を良好に得ることができる。

本実施の形態によれば、図５（ｃ）に示すエッチング工程にて個々の電子デバイスが完全に分離されることが無いため、第１の実施の形態に示した支持体２２は必ずしも必要でない。これにより生産性の向上に寄与する。

なお、本実施の形態に基づく電子デバイスの変形例として、図６（ａ）に示した工程（図５（ｅ）示した工程と同じ工程）において、図６（ｂ）に示すように、溝２３および溝２５に金属材９を充填した後、支持体２２を分離し、図６（ｃ）に示すように、個々の電子デバイスへの切断を行なうことで、図４（ｂ）に示すように、外周部に金属材９を配設させて覆っている配置した電子デバイス２’を得ることができる。これにより、第２の実施の形態の電子デバイス２よりも強度が高く気密性も高い、より高信頼性な電子デバイス２’を得ることができる。

（第３の実施の形態）
図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電子デバイス３を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、この電子デバイス３が、第１および第２の実施の形態の電子デバイス１、２と異なる点は、キャビティ１８からなる中空部は平坦なキャップ１７と側壁部２６とに囲まれることによって構成され、更に側壁部２６はチップ１０の外周縁部の端面と嵌合した状態で結合されていることである。すなわち、側壁部２６には、チップ１０の外周縁部が嵌合する凹部２６ａが形成され、この側壁部２６の凹部２６ａにチップ１０の外周縁部が嵌め込まれた姿勢で結合されている。ここで、側壁部２６は樹脂よりなり、また絶縁膜１９は側壁部２６の内側に設けられていることにより、中空部の気密性を確保している。

割れやすいチップ１０を側壁部２６が強固な枠体として保護し、側壁部２６が電子デバイス３の主要な構造体となることで、電子デバイス３の機械的強度を高め、信頼性を向上させることが可能となる。

また、側壁部２６がチップ１０の外周縁部の端面１０ａのみで絶縁膜１９を介して接合している図８に示す比較例としての電子デバイス４に比べて、本実施の形態の電子デバイス３では側壁部２６がチップ１０の外周縁部の表面１０ｂと端面１０ａと裏面１０ｃとの３つの面で絶縁膜１９を介して接合しているため、より機械的強度が高くなる。したがって、この電子デバイス３を携帯電話、情報通信端末等の電子機器に用いるなどして、機械的外力や衝撃が作用した場合でも、この電子デバイス３が故障することを最小限に抑えることができ、良好な信頼性を得ることができる。

次に、図９に従って、この電子デバイス３の製造方法について説明する。なお、第１、第２の実施の形態での説明と重複する箇所の説明は省略する。
まず、図９（ａ）に示すように、一方の面に機能素子１１および表面電極１２が形成されたチップ１０を、所定の間隔で平面的に複数配列させたウェハ２０を製造する。

次に、図９（ｂ）に示すように、所定の寸法のキャビティ１８がウェハ２０におけるチップ１０の配列ピッチと同じ間隔で複数配列された支持体２２と、ウェハ２０とを、ウェハ２０上の機能素子１１および表面電極１２が前記キャビティ１８に収納されるよう位置決めして接合する（接合工程）。ここで、支持体２２には、チップ１０の外周縁に対応する位置に所定の寸法の溝２５があらかじめ形成されている。この溝２５の幅は次の工程にて形成する溝２３の幅よりも広く設計されている。また、支持体２２の材料としては、サファイアウェハや金属等の硬質な塑性体が使用され、あるいは硬質ゴム等の弾性体が適宜使用される。支持体２２とウェハ２０とを接合する手段としては、例えばキャビティ１８に穿たれた穴２２ａを通じて真空引きし、キャビティ１８内部を減圧することで実現できる。

次に、図９（ｃ）に示すように、エッチングにより、ウェハ２０に貫通ビア１３を形成すると同時にチップ１０の外周に分割用の溝２３を形成して溝２５を露出させる（エッチング工程）。これらのエッチングは、フォトリソグラフィー法にて、所定の開口部を有するマスク２４を形成した後に行なうことで、所望の位置での穴開けおよび溝形成をすることができる。ここで貫通ビア１３は表面電極１２と整合する位置に設け、また溝２３はウェハ２０を個々のチップ１０に分割する線に沿って設ける。ここで図示している通り、支持体２２に設けられた溝２５の幅Ｗ１は、本工程にてエッチングする溝２３の幅Ｗ２よりも所望の寸法分大きく設計されている。

次に、図９（ｄ）に示すように、貫通ビア１３の内壁部に絶縁膜１４を成膜し、また同時にチップ１０（ウェハ２０）裏面および溝２３および溝２５の内壁に絶縁膜１９を成膜する（絶縁膜形成工程）。

次に、図９（ｅ）に示すように、溝２３および溝２５に樹脂を注入して、最終的には側壁部２６となる部分を形成する（樹脂注入工程）。樹脂の充填時には誤って貫通ビア１３に樹脂が充填されないようマスク２４にてマスキングを行なう。樹脂としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が使用でき、また工法としてはディスペンス法や印刷法が使用できる。これらの工法では樹脂を溝部に充填後、所定の時間熱硬化させることで側壁部２６を形成できる。熱硬化にかける前に減圧雰囲気にて樹脂の脱泡を行なうと、樹脂内部のボイドを低減させて側壁部２６の品質を向上させることができる。なお、樹脂と絶縁膜１９との密着性を向上させるため、事前にプラズマ洗浄を行なうことが望ましい。

次に、貫通ビア１３の底部の絶縁膜１４を除去した（図示せず）（絶縁膜除去工程）後に、図９（ｆ）に示すように、貫通ビア１３に導電体１５を埋め込んで（導電体形成工程）導電体１５を表面電極１２と接続させる。そして、この導電体１５に対応するチップの他方の面（裏面）に裏面電極１６を形成して接続させる（裏面電極形成工程）。

次に、図９（ｇ）に示すように、支持体２２をウェハ２０から分離し、キャップ基板２１を側壁部２６の開口部に接合する（接合工程）。つまり、図９（ｂ）に示す工程から引き続いて、支持体２２を、キャビティ１８に面して設けられた穴２２ａからの真空引きによりウェハ２０と接合させていた場合、真空引きを取り止め、キャビティ１８の内部と外部とで差圧が生じないようにすることで支持体２２をウェハ２０から容易に分離することができる。その他の方法として、熱やＵＶ照射により固定力を弱める接着剤にて接合していた場合、それぞれ所定の処方を施すことで分離することができる。また、キャップ基板２１を側壁部２６に接合する方法としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂系接着剤、低融点ガラス等のガラス系接着剤、半田等による金属ろう材による接着、また金−シリコン共晶による接合等が使用できる。なお、接合をより強固にするために側壁部２６の開口部端面またはキャップ基板２１の接合部を事前にプラズマ洗浄することが望ましい。

この後、側壁部２６の中心線に沿って側壁部２６およびキャップ基板２１を切断する（切断工程）。これにより、図７に示す第３の実施の形態の電子デバイス３を良好に得ることができる。

なお、以上の工程フローの中で、図９（ｆ）に示した工程は、図９（ｅ）に示した工程の前、あるいは図９（ｇ）に示した工程の後に行なうことも可能である。
なお、側壁部２６を、樹脂に代えて、金属にて構成するよう製造することは、本実施の形態に対しても適用可能である。その製造方法は、図９（ｅ）で示した工程で形成する側壁部２６を樹脂に替えて金属で行なうことで実現できる。この場合、図９（ｇ）に示した導電体１５や裏面電極１６を埋め込み形成する工程と同じ材料と手法が適用でき、さらには、側壁部２６の金属による埋め込み形成は貫通ビア１３への導電体１５や裏面電極１６の埋め込み形成と同時に行なうことが可能であり、これにより工程フローの簡略化を図ることができる。

この構成を採用することにより、側壁部２６が金属よりなり、第３の実施の形態の電子デバイス３よりも、さらに強度が高く気密性も高い、より高信頼性な電子デバイスを得ることができる。

本発明に係る電子デバイスおよびその製造方法は、中空部を有し貫通ビアを備えた電子デバイスをより強固な構造にして高い信頼性を確保でき、種々の電子機器、特に携帯用電子機器分野に有用である。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態、（ｂ）はその変形例の、電子デバイスの構成を示す断面図 （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態にかかる電子デバイスの製造方法の工程を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第１の実施の形態の変形例にかかる電子デバイスの製造方法の工程を示す断面図 （ａ）は本発明の第２の実施の形態、（ｂ）はその変形例の、電子デバイスの構成を示す断面図 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態にかかる電子デバイスの製造方法の工程を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態の変形例にかかる電子デバイスの製造方法の工程を示す断面図 本発明の第３の実施の形態の電子デバイスの構成を示す断面図 比較例の電子デバイスの構成を示す断面図 （ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明の第３の実施の形態にかかる電子デバイスの製造方法の工程を示す断面図 従来の電子デバイスの構成を示す断面図

符号の説明

１，１’，２，２’，３ 電子デバイス
９ 金属材
１０ チップ
１１ 機能素子
１２ 表面電極
１３ 貫通ビア
１４ 絶縁膜
１５ 導電体
１６ 裏面電極
１７ キャップ
１８ キャビティ
１９ 絶縁膜
２０ ウェハ
２１ キャップ基板
２２ 支持体
２３ 溝
２４ マスク
２５ 溝
２６ 側壁部

Claims (9)

1. 一方の面に機能素子および表面電極が形成され、前記一方の面と反対側の他方の面に裏面電極が形成されているチップと、
   前記チップを貫通して配設されて表面電極と裏面電極とを接続する導電体と、
   所定の寸法のキャビティが設けられたキャップとを有し、
   前記チップの前記機能素子および表面電極が前記キャビティに収納されるよう前記キャップが前記チップに接合され、
   前記キャップと前記チップとの接合部はその外周面に絶縁膜が形成されていることを特徴とした電子デバイス。
2. 絶縁膜のキャップとチップとの接合部に対応する箇所の外周が、金属材で覆われていることを特徴とした請求項１記載の電子デバイス。
3. 一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、キャビティが設けられた面と反対側に支持体が固定されたキャップ基板とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、
   前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時に前記チップに分割する工程（Ｂ）と、
   前記工程（Ｂ）にて露出したキャップ基板を前記チップの外周に沿って溝状にエッチングして個々のキャップに分割する工程（Ｃ）と、
   前記貫通ビアの内面と前記溝の壁面とに絶縁膜を形成する工程（Ｄ）と、
   前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｅ）と、
   前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｆ）と、
   前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｇ）と、
   前記支持体を電子デバイスのキャップから分離する工程（Ｈ）とを備えた電子デバイスの製造方法。
4. 一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、かつ所定の寸法の溝が前記チップの外周縁に沿うよう複数設けられたキャップ基板とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納し、かつ前記溝が前記チップの外周縁に位置するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、
   前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時に前記チップに分割する工程（Ｂ）と、
   前記貫通ビアの内面と前記工程（Ｂ）にて露出した前記チップの外周部端面と前記キャップ基板の溝部の壁面とに絶縁膜を形成する工程（Ｃ）と、
   前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｄ）と、
   前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｅ）と、
   前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｆ）と、
   前記キャップ基板を切断して個々の電子デバイスに分割する工程（Ｇ）とを備えた電子デバイスの製造方法。
5. 一方の面に機能素子および表面電極が形成され、前記一方の面と反対側の他方の面に裏面電極が形成されたチップと、
   前記チップの外周縁部の端面部が嵌合した状態で結合した側壁部と、
   前記チップの前記機能素子および表面電極が形成された面と対向し、前記側壁部と接合するキャップとを有し、
   前記チップの表面電極と裏面電極とが前記チップを貫通する導電体により接続されていることを特徴とした電子デバイス。
6. チップの機能素子および表面電極とが形成された面を囲む側壁部の内面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項５記載の電子デバイス。
7. 側壁部は金属によりなることを特徴とする請求項５または６に記載の電子デバイス。
8. 一方の面に機能素子および表面電極が形成されたチップが所定の間隔で平面的に複数配列されたウェハと、所定の寸法のキャビティが前記ウェハに配列された前記チップの配列に沿って複数配列され、かつ所定の寸法の溝が前記チップの外周縁に沿うよう複数設けられた支持体とを、前記機能素子および表面電極を前記キャビティに収納し、かつ前記溝が前記チップの外周縁に位置するよう位置決めして接合する工程（Ａ）と、
   前記ウェハをエッチングして前記表面電極に達する貫通ビアを形成すると同時にチップ間に溝を形成して前記チップに分割する工程（Ｂ）と、
   前記貫通ビアの内面と前記工程（Ｂ）にて露出した前記チップの外周部端面および前記支持体の溝の壁面に絶縁膜を形成する工程（Ｃ）と、
   前記チップの外周部端面および前記支持体の溝が構成する溝部に側壁部材料を充填して側壁部を形成する工程（Ｄ）と、
   前記支持体を前記ウェハから分離する工程（Ｅ）と、
   前記側壁部の開口部にキャップ基板を接合する工程（Ｆ）と、
   前記貫通ビアの底部に形成された前記絶縁膜を除去する工程（Ｇ）と、
   前記貫通ビアに導電体を埋め込み形成して前記表面電極と接続する工程（Ｈ）と、
   前記チップに前記導電体に接続する裏面電極を形成する工程（Ｉ）と、
   前記側壁部を切断して個々の電子デバイスに分割する工程（Ｊ）とを備えた電子デバイスの製造方法。
9. 支持体の溝はその幅がウェハに複数配列されたチップ間の溝の幅より大きいことを特徴とする請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。

Images