JP2009285810A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＭＳ素子を保護するパッケージの変形を防ぎ、信頼性を向上させることを可能とする半導体装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】ＭＥＭＳ可動部６を有するＭＥＭＳ素子２と、ＭＥＭＳ可動部６の間に中空領域７を形成して中空構造となるようにＭＥＭＳ素子２を封止する封止部材３と、を備え、封止部材３は、ＭＥＭＳ可動部６を覆うように形成された封止キャップ９と、ＭＥＭＳ素子２と封止キャップ９とを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂からなる封止枠１０と、ＭＥＭＳ素子２の電極８に接続され、ＭＥＭＳ素子２と電気的に接続する外部接続電極１１と、で構成されている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子に小型パッケージング技術を用いた半導体装置、または、ＭＥＭＳ素子を擬似ＳＯＣ技術を用いて他の素子と集積化した半導体装置、および、その製造方法に関する。

近年、微細な可動部分を動かすことで特定の機能を実現させるＭＥＭＳ技術が実用化されている。ＭＥＭＳ素子とは、シリコン微細加工プロセスを用いて製作されるミクロな構造体の総称であり、圧力センサ、加速度センサ、インクジェットプリンタ、フィルタなど幅広い分野で応用が期待されている。ＭＥＭＳ素子は基板上に可動部を持つことから、ＭＥＭＳ素子を用いてシステムを構築するためには、可動部を覆う中空構造を形成する必要があり、さらに、ＭＥＭＳ素子と他の半導体チップ（ロジック、アナログアンプ、メモリなど）とを同一基板上に集積化する必要がある。

また、近年における携帯電話、携帯情報端末、および、デジタル家電などの精密電子機器のデジタル化、および、通信のブロードバンド化の著しい進展に伴い、半導体装置に対する多機能化、高性能化、低コスト化、および、高密度実装化などの要求は高まっている。この結果、ロジック、メモリ、センサ、アナログアンプ、および、受動部品などの半導体デバイスと、ＭＥＭＳ素子、発光デバイス、高速デバイスなどの異種デバイスとを、より高密度かつ低コストで基板に実装する新しい実装技術が求められている。

従来のＳＭＴ（表面実装技術）やＭＣＭ（マルチチップモジュール）といった実装技術の問題点を解決し、ＭＥＭＳ素子と他の半導体デバイスとを同一基板上に集積化する方法として、現在、２つの集積化方法が検討されている。その１つはＳＯＣ（システムオンチップ）と呼ばれるものであり、複数のデバイスを１チップ上に全て直接形成することにより集積するという方法である。この方法ではデバイスの集積度も高く、１チップ上に全てのデバイスが形成されていることからデバイス間のグローバル配線の微細化も可能となる。このため高集積化、高性能化、および、パッケージの薄化が可能であるという利点がある。

しかしながら、ＳＯＣは集積できるデバイスに制限があるという問題がある。例えば、Ｓｉ基板上にＧａＡｓなどの別の結晶系からなるデバイスを形成することは、格子定数の違い、熱膨張係数の違いなどから困難である。また、ＬＳＩなどの高精細なデザインルールを必要とするデバイスとＭＥＭＳ素子などの低精細なデザインルールで形成されるデバイスとを同一工程で作製することは効率的でない。特に、新しいデバイスを組み込んだ新規のＳＯＣを作製する場合には、全ての製造プロセスを変更する必要があり、開発コストが高くなるとともに、開発期間も長くなるという問題がある。

もう１つの集積化方法は、ＳＩＰ（システムインパッケージ）と呼ばれるものであり、様々な特性を有するチップ（デバイス）を別々に複数形成し、各チップを個片に分割した上で、それらをインターポーザーと呼ばれる基板上に実装するという方法である。この方法では、各々のデバイスは個々にチップとして形成できるので、デバイスに対する制限が少ない。また、新規システムを開発する際にも既存のチップの利用が可能であり、開発コストが安く、開発期間も短くすることができるという利点がある。

しかしながら、ＳＩＰは、インターポーザーと各チップとの間をボンディングワイヤーやバンプなどにより接続する必要があり、チップ配置の高密度化、配線の微細化、および、パッケージの薄化が難しいという問題がある。

このような状況のもと、ＳＯＣとＳＩＰの両方法のメリットを同時に実現する新しい集積化技術として、擬似ＳＯＣ技術の検討が始まっている。擬似ＳＯＣ技術とは、複数の異種デバイスを、接着樹脂を用いて再配置、再結合させ、擬似的に一枚の基板上に形成するという方法である。この方法では、ＳＩＰのように既存のチップを組み合わせることができるので、短期間で低コストの新規デバイス開発が可能となる。さらに、異種チップを集積化した基板上に絶縁層やメタル薄膜を形成することにより、チップ間のグローバル多層配線層を形成することができるので、ＳＯＣと同様の微細配線構造を形成することができ、高性能化、高集積化を実現することも可能である。

また、中空構造を有するＭＥＭＳ素子のパッケージ技術としては、例えば、特許文献１に、中空構造を封止する部分の構成要素の１つであるＭＥＭＳ素子が形成された基板に対向するいわゆるキャップ部分を樹脂材料で、さらに、もう１つの構成要素であるＭＥＭＳ素子が形成された基板とキャップ部分とをつなぐいわゆる枠部分を樹脂材料とメッキ電極（金属）とからなる層で形成する方法が開示されている。

特開２００７−８８１８９号公報

しかしながら、この方法では、熱硬化性樹脂を用いてキャップを形成する場合、樹脂の硬化収縮時に樹脂内部と素子に応力が生じ、キャップが変形してＭＥＭＳ素子を機械的な変形から保護することができず、高い気密性も保持できないため信頼性が低いという問題点があった。

さらに、パッケージ化されたＭＥＭＳ素子を用いて擬似ＳＯＣ基板を形成する場合にも、埋め込み樹脂の硬化時に発生する応力と基板変形のため、埋め込んだＭＥＭＳ素子の位置ずれや変形が生じ、基板自体の機械的強度も確保できないため信頼性が低いという問題点があった。また、形成された擬似ＳＯＣ基板に、素子間を接続するグローバル配線を形成する工程においても、良好な電気接続が確保できないため信頼性が低いという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＭＥＭＳ素子を保護するパッケージの変形を防ぎ、信頼性を向上させることを可能とする半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように前記ＭＥＭＳ素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、前記可動部の上側を覆うように形成された封止キャップと、前記ＭＥＭＳ素子と前記封止キャップとを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第１の樹脂からなる封止枠と、前記ＭＥＭＳ素子の電極と電気的に接続する外部接続電極と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明は、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように前記ＭＥＭＳ素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材が、前記可動部の上側を覆うように形成された封止キャップと、前記ＭＥＭＳ素子と前記封止キャップとを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第１の樹脂からなる封止枠と、前記ＭＥＭＳ素子の電極と電気的に接続する外部接続電極と、を備えたチップと、前記チップとは異なる種類の半導体素子と、前記チップの側面と前記半導体素子の側面とを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第２の樹脂からなる埋め込み樹脂と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明は、封止キャップが複数形成された第１の基板を形成する工程と、前記第１の基板と、可動部を有するＭＥＭＳ素子が複数形成された第２の基板とを、前記封止キャップが前記可動部の上側を覆い、前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂からなる封止枠で接着する工程と、前記封止キャップと前記封止枠とにより前記可動部が封止された状態で、前記ＭＥＭＳ素子を個片化する工程と、を含むこと、を特徴とする。

本発明によれば、封止部材を構成する封止枠に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と反りとを抑制することができ、半導体装置内の中空構造の変形を防ぎ、機械的強度と気密性を保持する結果、信頼性が向上するという効果を奏する。

また、本発明によれば、ＭＥＭＳ素子の封止部材を構成する封止枠に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用するとともに、ＭＥＭＳ素子が封止部材で封止されたチップの側面と、他の半導体素子の側面とを接着する埋め込み樹脂に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と変形とを低減することができ、信頼性が高いという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置およびその製造方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

一般に、樹脂を接着剤として用いる場合には、充填剤を添加することにより樹脂が硬くなり、接着強度（剥離強度）は低下すると言われている。図１は、酸無水物系エポキシ樹脂に、２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを充填した場合に、フィラーの充填率（重量％）と剥離強度（ＭＰａ）との関係を示す図である。なお、シリカは無機材料である。

ここで、図１の黒△の箇所は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に示す接着強度の測定法で測定した引っ張りせん断強度（剥離強度）を示す。図２は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に示す樹脂の引っ張りせん断強度（剥離強度）の測定法を説明する図である。本測定法では、ＪＩＳ Ｈ−４０００Ａ−５０５２Ｐの規格を満たす２枚のアルミ合金１０１の間に樹脂層１０２を形成し、両側のつかみ部分１０３を外側方向へ１ｍｍ／分で引張り、破断荷重を接着面積で割った値を樹脂の引っ張りせん断強度（剥離強度）として算出している。

図１の黒△の箇所をみると、フィラーの充填率が増えるにしたがって引っ張りせん断強度（剥離強度）は低下し、８５重量％添加した樹脂（後ほど説明する表２および表３のＣ３に相当）の引っ張りせん断強度（剥離強度）は、樹脂のみ（後ほど説明する表２および表３のＡに相当）の場合の引っ張りせん断強度（剥離強度）の半分に低下している。

一方、発明者らは、シリコン基板と樹脂との接着強度（剥離強度）がＭＥＭＳパッケージの強度に実際に関係していると考え、シリコン基板上で樹脂のシェア強度（剥離強度）を測定した。図３は、シリコン基板上での樹脂のシェア強度（剥離強度）を測定する方法を説明する図である。本測定法では、シリコン基板１０４上に、下面が直径３ｍｍ、上面が直径２ｍｍ、高さが４ｍｍであるプリン型の樹脂１０５を作製し、本例では、ボンドテスタＤＡＧＥ２４００で、基板から５０μｍの高さの部分に真横から爪１０６を当て、８０μｍ／秒で爪１０６を横に移動させて、破断荷重を下面面積で割った値を樹脂のシェア強度（剥離強度）として算出している。

ここで、図１の黒□の箇所は、本方法で測定したシェア強度（剥離強度）を示す。図１の黒□の箇所をみると、ＪＩＳ Ｋ６８５０の測定法で測定した場合と異なり、フィラーの充填率（重量％）が高い樹脂の方が高いシェア強度（剥離強度）を得られることが分かった。なお、前述したフィラーを８５重量％添加した樹脂（Ｃ３）のシェア強度（剥離強度）は、樹脂のみ（Ａ）の場合のシェア強度（剥離強度）の３倍となっている。

さらに、樹脂／シリコンチップと、樹脂／アルミ小片の構成において、界面付近の樹脂層に掛かる内部応力を解析した。解析は、樹脂の硬化収縮を考慮し、構造解析ソフトＡＢＡＱＵＳを用いた有限要素法の応力シミュレーションで行った。図４は、応力解析モデルを示す図である。模式的に、シリコンチップを樹脂で埋め込んだ擬似ＳＯＣ基板の構成、および、アルミ小片を樹脂で埋め込んだ擬似ＳＯＣ基板の構成において、シリコンチップの裏面側のシリコンチップ／樹脂界面付近、および、アルミ小片の裏面側のアルミ小片／樹脂界面付近における樹脂内部の残留応力を比較検討した。

これらの擬似ＳＯＣ基板は、厚さ０．５５ｍｍで３ｍｍ角のチップ（シリコンチップまたはアルミ小片）１０７を樹脂１０８で埋め込んだ仕様となっており、その樹脂厚をＴ＝０．８ｍｍ、チップ間ギャップをＧ＝３ｍｍとした。応力は、図４の（Ａ）に示すＰ１の位置の値で、チップ１０７裏面近傍の樹脂１０８内部に掛かるＸ方向直応力である。

表１に、応力シミュレーションの計算に用いたシリコンとアルミの材料定数を示す。また、表２に応力シミュレーションの計算結果である樹脂の内部応力を示す。なお、参考として表２には、前述したシリコン基板上での樹脂のシェア強度の実測値と、ＪＩＳ法によるアルミ合金間に形成した樹脂層の引っ張りせん断強度の実測値とを付記した。

表２をみると、シリコンチップの場合およびアルミ小片の場合ともに、フィラー充填率が高くなると樹脂内部の応力は低減しており、フィラー充填の効果が見られる。また、シリコンチップ／樹脂の構成では、フィラー充填率が高い樹脂（Ｃ３）の内部応力は、樹脂のみ（Ａ）の場合および充填率の低い樹脂（Ｂ１）の場合の２／３となり、内部応力の低減によって、樹脂のシェア強度が向上したと推測される。一方、アルミ小片／樹脂の構成では、フィラー充填率が高い樹脂（Ｃ３）で、内部応力がそれまでの引張りから圧縮に転じている。アルミ合金を用いたＪＩＳ法での引っ張りせん断強度評価で、フィラー高充填樹脂の接着強度が低下した実験結果に関連すると思われるが、現時点においてこれ以上の知見は得られていない。

上記の結果から、ＭＥＭＳ素子はシリコン基板を用いた構成がほとんどであるため、高充填率でフィラーを添加した樹脂を封止枠の接着剤として用いることにより、シリコン基板に対する高いシェア強度が得られ、封止部材の機械的強度を確保できることが分かった。

次に、擬似ＳＯＣ基板の埋め込み樹脂として熱硬化性樹脂を用いる構成において、樹脂の硬化収縮に起因する応力を解析することにより、フィラーの添加効果を検討し、フィラー充填率の最適化を行った。解析は、樹脂の硬化収縮を考慮し、構造解析ソフトＡＢＡＱＵＳを用いた有限要素法の応力シミュレーションで行った。なお、解析モデルは図４と同じである。擬似ＳＯＣ基板は、厚さ０．５５ｍｍで３ｍｍ角のチップ（シリコンチップ）１０７を樹脂１０８で埋め込んだ仕様となっており、その樹脂厚をＴ＝０．５５１ｍｍ、チップ間ギャップをＧ＝１ｍｍとした。応力は、図４の（Ａ）の擬似ＳＯＣ基板表面１０９の点線で囲まれた部分１１０の拡大図である図４の（Ｂ）に示すＰ２の位置における値で、チップ１０７と樹脂１０８の界面付近のシリコンチップ端部の表面に発生するＸ方向直応力である。

表３に、２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを、異なる充填率で酸無水物系エポキシ樹脂に添加した各場合における、ガラス転移点（Ｔｇ）、体積硬化収縮率、ヤング率、および、熱膨張係数（ＣＴＥ）の材料定数を示す。なお、フィラー充填率が５０重量％の樹脂（Ｂ１）、６０重量％の樹脂（Ｂ２）、および、７０重量％の樹脂（Ｂ３）を充填率の低い樹脂とし、フィラー充填率が７５重量％の樹脂（Ｃ１）、８０重量％の樹脂（Ｃ２）、および、８５重量％の樹脂（Ｃ３）を充填率の高い樹脂としている。

図５は、埋め込み樹脂のフィラー充填率を変えることにより、埋め込み樹脂のヤング率を変えた場合におけるチップ端部の表面に掛かる応力の変化を示すグラフである。フィラー添加量の増加に伴って樹脂のヤング率が増加し、応力は低減され、フィラー高充填率樹脂（Ｃ1、Ｃ２、Ｃ３）において、フィラー添加の効果が顕著であることが分かった。図６は、埋め込み樹脂のフィラー充填率を変えることにより、埋め込み樹脂の熱膨張係数（ＣＴＥ）を変えた場合におけるチップ端部の表面に掛かる応力の変化を示すグラフである。フィラー添加量の増加に伴って樹脂の熱膨張係数（ＣＴＥ）は小さくなり、応力は低減され、フィラー高充填率樹脂（Ｃ1、Ｃ２、Ｃ３）において、フィラー添加の効果が顕著であることが分かった。

ここで、図５および図６における材料定数と応力の相関から、フィラー充填率が７０重量％の近傍に変局点があることが分かる。充填率が６０重量％以下の樹脂ライクな状態から、７０重量％の中間領域を経て、７５重量％以上のより剛性の高い状態へと変わっている。

図７は、フィラー充填率７０重量％のモデル図である。酸無水物系エポキシ樹脂の比重を１．１、シリカの比重を２．２とすると、フィラー充填率７０重量％（＝５４体積％）は図に示すように、粒径の揃ったフィラー１１１が層状に並んでいると想定したモデルにおいて、フィラー１１１の隙間をベース樹脂１１２が満たした状態に近い。フィラー充填率が７０重量％より低い樹脂では、ベース樹脂１１２にフィラー１１１を添加した状態であるが、７０重量％を超える樹脂では、逆にフィラー１１１のマトリックスの中にベース樹脂１１２が添加された状態になる。

特に、前述の酸無水物系樹脂に、２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを添加した場合、７５重量％以上のフィラーを添加した樹脂を用いることにより、硬化収縮に起因する応力が低減され、剛性の高い擬似ＳＯＣ基板が得られることが分かった。フィラー充填率７５重量％から８５重量％の樹脂で、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８０〜１９０℃の範囲内にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は９〜１４ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１０〜１９×１０^−６℃^−１の数値であった。埋め込み樹脂は硬化後、擬似ＳＯＣ基板として、グローバル配線の形成工程において、ガラス転移点（Ｔｇ）以上にさらされるが、ガラス転移点（Ｔｇ）以上のヤング率は０．６〜１．６ＧＰａの範囲の値であった。

また、前述の酸無水物系エポキシ樹脂に、５μｍから２０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを添加した場合、７５重量％から９０重量％添加した樹脂で、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８０〜１９０℃の範囲にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は９〜１５ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は８〜１９×１０^−６℃^−１の数値であった。

また、別の種類の酸無水物系エポキシ樹脂を用いて、１μｍから５０μｍの幅広い粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを添加した場合、７０重量％から９０重量％添加した樹脂で、ガラス転移点（Ｔｇ）が１９０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は１０〜１８ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は８〜２０×１０^−６℃^−１の数値であった。

他に、アミン系エポキシ樹脂を用いて、５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを添加した場合、７０重量％から９０重量％添加した樹脂で、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６０〜１７０℃の範囲にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は１１〜１５ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１２〜２３×１０^−６℃^−１の数値であった。

従って、これらの結果から、擬似ＳＯＣ基板の埋め込み樹脂は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下で、ヤング率が９〜１８ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が８〜２３×１０^−６℃^−１であるような樹脂が望ましいことが分かる。

また、擬似ＳＯＣ基板の埋め込み樹脂におけるフィラーの充填率として望ましい範囲は、ベースとなる樹脂や、フィラーの粒径分布の範囲によっても異なるが、おおむね７０重量％以上である。フィラーの充填率を９０重量％より大きくすることは、樹脂の製造上の問題で非常に困難であり、実質的に充填率が９０重量％を越えた樹脂を作るのは技術的に難しい。よって、充填率の上限は、９０重量％となる。

上記の結果から、高充填率でフィラーを添加した樹脂を擬似ＳＯＣ基板の埋め込み樹脂として用いることにより、埋め込み樹脂の硬化時の応力と変形を低減し、機械的強度を確保できることが分かった。

さらに、ＭＥＭＳ封止部材の構成要素である封止キャップおよび封止枠に関しても、熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂の硬化収縮時の応力を低減し、機械的強度を確保するという観点から、やはり、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下で、ヤング率が９〜１８ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が８〜２３×１０^−６℃^−１であるような樹脂を用いるのが望ましい。

また、ＭＥＭＳ封止部材の構成要素である封止キャップおよび封止枠におけるフィラーの充填率として望ましい範囲も、ベースとなる樹脂や、フィラーの粒径分布の範囲によっても異なるが、おおむね７０重量％以上である。フィラーの充填率を９０重量％より大きくすることは、樹脂の製造上の問題で非常に困難であり、実質的に充填率が９０重量％を越えた樹脂を作るのは技術的に難しい。よって、充填率の上限は、９０重量％となる。

以上より、シリカなどの無機材料を高い充填率で添加した樹脂は高い機械的強度を有するため、これをＭＥＭＳ封止部材（封止キャップおよび封止枠）に使用することにより、気密性の保持された信頼性の高いＭＥＭＳパッケージ（半導体装置）を得ることができる。また、シリカなどの無機材料を高い充填率で添加した樹脂を擬似ＳＯＣ基板の埋め込み樹脂に使用することにより、気密性の保持された信頼性の高い擬似ＳＯＣ基板（半導体装置）を得ることができる

（第１の実施の形態）
図８は、第１の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、ＭＥＭＳ素子をパッケージしたＭＥＭＳパッケージである。なお、上記の知見を基にして、第１の実施の形態のＭＥＭＳパッケージには、シリカなどの無機材料を主成分としたフィラーを高充填率で添加した樹脂を封止キャップおよび封止枠に用いている。

ＭＥＭＳパッケージ１は、ＭＥＭＳ素子２、封止部材３、および、電極パッド４を備えて構成されている。ＭＥＭＳ素子２は、シリコン基板５、ＭＥＭＳ可動部６、中空領域７、および、電極８を備えて構成されている。シリコン基板５は、ＭＥＭＳ可動部６を支持する部分であり、本例では、厚さが４００μｍである。ＭＥＭＳ可動部６は、微細加工により形成された、機械的駆動を行う部分である。中空領域７は、封止部材３とＭＥＭＳ可動部６の間に形成された空間である。電極８は、ＭＥＭＳ素子２の内部と電気的に接続し、本例では、アルミが用いられる。

封止部材３は、ＭＥＭＳ可動部６を中空領域７を形成するように封止する。従って、封止部材３とシリコン基板５とにより、ＭＥＭＳ可動部６が封止された中空構造を形成する。封止部材３は、封止キャップ９、封止枠１０、および、外部接続電極１１を備えて構成されている。封止キャップ９は、ＭＥＭＳ可動部６の上面側を覆う。封止キャップ９は、本例では、厚さが７０μｍであり、酸無水物系エポキシ樹脂に２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを８５重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止キャップ９は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８３℃で、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は１４ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１０×１０^−６℃^−１である。

封止枠１０は、ＭＥＭＳ素子２と、封止キャップ９または外部接続電極１１（後述する引き出し配線１３）とを接着する。封止枠１０は、ＭＥＭＳ素子２のＭＥＭＳ可動部６以外の上面と、封止キャップ９または外部接続電極１１（引き出し配線１３）との間に設けられ、実際には、ＭＥＭＳ可動部６を取り囲むような枠状または環状をしている。封止枠１０は、本例では、断面形状において高さが５０μｍ、幅が５０μｍであり、封止キャップ９と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に、５μｍから２０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを７５重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止枠１０は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８３℃で、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は９ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１９×１０^−６℃^−１である。

外部接続電極１１は、ＭＥＭＳ素子２の電極８と電極パッド４とを電気的に接続し、ＭＥＭＳパッケージ１の外部とＭＥＭＳ素子２の内部とを電気的に接続する。外部接続電極１１は、貫通ビア１２、引き出し配線１３、および、Ａｕバンプ１４を備えて構成されている。貫通ビア１２は、封止キャップ９を貫通し、電極パッド４と引き出し配線１３とを電気的に接続する。貫通ビア１２は、本例では、直径が１００μｍであり、Ａｇが用いられる。引き出し配線１３は、封止キャップ９の下面に形成され、貫通ビア１２とＡｕバンプ１４とを電気的に接続する。引き出し配線１３は、本例では、厚さが５μｍであり、アルミが用いられる。Ａｕバンプ１４は、引き出し配線１３とＭＥＭＳ素子２の電極８とを電気的に接続し、本例では、高さ５０μｍ、直径５０μｍの形状をしている。

電極パッド４は、外部接続電極１１と電気的に接続する外部電極であり、封止部材３（封止キャップ９および貫通ビア１２）の上面に形成される。電極パッド４は、本例では、厚さが１０μｍであり、アルミが用いられる。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（ＭＥＭＳパッケージ）の製造方法について説明する。図９−１〜図９−７は、本実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。

最初に、封止キャップ９となる基板を形成する。具体的には、０．８ｍｍ厚のガラス基板１５上に、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムの両面に厚さ１０μｍのアクリル系粘着層を形成した両面粘着シート１６を貼付した支持基板１７を用意する。そして、支持基板１７上に、酸無水物系エポキシ樹脂に２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８５重量％添加した樹脂を７０μｍの厚さに印刷形成する。図９−１は、封止キャップ９となる基板が形成された後のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。その後、封止キャップ９となる基板が形成された支持基板１７を、1００℃で仮焼成し、封止キャップ９となる基板から支持基板１７を剥離する。

次に、封止キャップ９となる基板に、貫通ビア１２および引き出し配線１３を形成する。具体的には、炭酸ガスレーザにより、封止キャップ９となる基板の所望の位置に直径１００μｍの開口部を設けた後、印刷マスク基板を用いて、開口部にＡｇペーストを印刷し、埋め込む。そして、封止キャップ９となる基板を１８０℃で焼成し、樹脂の本焼成とＡｇペーストの硬化を行い、貫通ビア１２を形成した後、薄膜プロセスとフォトリソグラフィ法により膜厚５μｍのアルミからなる引き出し配線１３を形成する。図９−２は、引き出し配線１３が形成された後のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。この時、封止キャップ９となる基板は、フィラーの高充填樹脂で形成されていることから、焼成後も基板の変形と反りはほとんどなく、その後の引き出し配線１３の形成工程においても基板の変形や反りは発生しない。

次に、封止キャップ９となる基板上に、未硬化のフィラー高充填樹脂で封止枠１０およびＡｕバンプ１４を形成する。具体的には、封止キャップ９となる基板上に、印刷マスク基板を用いて、封止キャップ９となる基板の形成に用いたのと同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に５μｍから２０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを７５重量％添加した樹脂を印刷し、所望の位置に断面形状において高さ５０μｍ、幅５０μｍの封止枠１０を形成する。そして、所望の位置に高さ５０μｍで直径５０μｍの形状のＡｕバンプ１４を形成する。図９−３は、Ａｕバンプ１４が形成された後のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。この時、封止枠１０となる樹脂に、フィラーを８５重量％ではなく７５重量％添加したのは、印刷による形成を容易にするためである。それでも、封止枠１０の樹脂は粘度が高く、印刷形成した封止枠１０の形状は、次の工程まで崩れることなく保持される。

次に、真空チャンバー（図示せず）内において、ＭＥＭＳ素子２が複数形成された基板と封止キャップ９となる基板とを対向させて、ＭＥＭＳ素子２の電極８（アルミ）とＡｕバンプ１４の間の電気的接続が確保できるように位置合わせする。図９−４は、ＭＥＭＳ素子２が複数形成された基板と封止キャップ９となる基板とを位置合わせ中のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。

次に、ＭＥＭＳ素子２が複数形成された基板と封止キャップ９となる基板とを封止枠１０を硬化させることにより接合し、封止キャップ９、封止枠１０、および、外部接続電極１１からなる封止部材３を形成する。具体的には、ＭＥＭＳ素子２が複数形成された基板と封止キャップ９となる基板とを貼り合わせた状態で、１２０℃まで昇温し、１時間保持した後、１８０℃で３０分保持し、さらに２５０℃で３０分保持する。封止枠１０を形成する樹脂の硬化には、１８０℃で３０分保持するだけで十分であるが、この工程では樹脂の硬化とともに、電極８（アルミ）とＡｕバンプ１４間の固相拡散を進め、電気的・機械的にも強固なバンプ接続を得るために、さらに２５０℃で３０分保持する。

封止キャップ９と封止枠１０とを形成する樹脂は、ガラス転移点（Ｔｇ）以上のヤング率が、それぞれ１.６ＧＰａと０．６ＧＰａであり、２５０℃で３０分の処理後における樹脂層の変形や応力の発生はほとんど見られない。この工程により、封止枠１０の樹脂部分が完全に硬化するとともに、ＭＥＭＳ素子２の電極８と、封止キャップ９に形成されたＡｕバンプ１４との接合界面においてＡｕ−Ａｌ固相拡散による電気的、かつ、機械的に強固な接合層が形成される。同時に、封止部材３により、高真空を保持したままＭＥＭＳ可動部６および中空領域７が封止される。図９−５は、ＭＥＭＳ可動部６および中空領域７が封止された後のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。

次に、電極パッド４を、封止キャップ９となる基板に形成された貫通ビア１２の上面に形成する。具体的には、互いに接合された、ＭＥＭＳ素子２が複数形成された基板および封止キャップ９となる基板を、真空チャンバー（図示せず）から取り出し、薄膜プロセスとフォトリソグラフィ法により膜厚１０μｍのアルミからなる電極パッド４を形成する。図９−６は、電極パッド４が形成された後のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。ここまでの工程で、複数のＭＥＭＳパッケージ１がつながった状態の基板が完成する。

最後に、完成した基板をダイシングによりＭＥＭＳパッケージ１に個片化する。図９−７は、完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージ１の工程断面図である。以上の工程を経て、ＭＥＭＳパッケージ１が完成する。

本実施の形態において、封止枠１０は、封止キャップ９と同じ樹脂からなり、封止キャップ９上の所望の位置に未硬化の状態で形成し、封止キャップ９とシリコン基板５（ＭＥＭＳ素子２）とを対向位置で貼り合わせた後、樹脂を硬化させて封止キャップ９とシリコン基板５（ＭＥＭＳ素子２）とを接合する。

ここで、封止枠１０は、フィラー充填率の高い樹脂を用いているため、樹脂の硬化収縮率が小さく、封止部材３の変形を抑制できる。従って、接合工程で２５０℃まで昇温した状態でも、封止部材３の変形は一切ない。また、硬化後の樹脂の材料定数は、ヤング率が大きく、熱膨張係数（ＣＴＥ）が小さいことから、樹脂硬化後のフォトリソグラフィ工程においても、封止部材として高い機械的強度を有し、気密性の保持された信頼性の高いＭＥＭＳパッケージを得ることができる。

また、封止キャップ９も、フィラー高充填樹脂を予め硬化させた基板を用いているため、樹脂のみの材料からなるフィルムキャップの場合に比べ、ＭＥＭＳ素子２と封止キャップ９の接合時の変形をさらに低減することが可能となり、封止枠１０の硬化時に発生する機械的収縮にも十分な強度で中空構造を保持することができる。

このように、第１の実施の形態にかかる半導体装置によれば、封止部材を構成する封止枠に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と反りとを抑制することができ、ＭＥＭＳパッケージ内の中空構造の変形を防ぎ、機械的強度と気密性を保持する結果、信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、第１の実施の形態にかかる半導体装置によれば、封止部材を構成する封止キャップに、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、ＭＥＭＳ素子と封止キャップの接合時の変形を低減する結果、信頼性を向上させることが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる半導体装置は、第１の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージを用いた擬似ＳＯＣ基板である。なお、上記の知見を基にして、第２の実施の形態の擬似ＳＯＣ基板には、シリカなどの無機材料を主成分としたフィラーを高充填率で添加した樹脂を埋め込み樹脂として用いている。第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１０は、第２の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、第１の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージと他のチップとを接着樹脂（埋め込み樹脂）を用いて、再配置、再結合させ、擬似的に一枚の基板上に形成した擬似ＳＯＣ基板である。

擬似ＳＯＣ基板２１は、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、受動部品２３、および、埋め込み樹脂２４を備えて構成されている。擬似ＳＯＣ基板２１は、本例では、厚さが６００μｍである。ＩＣチップ２２は、半導体素子であるＩＣが形成されたウェハを検査選別後ダイシングにより個別のチップにしたものである。ＩＣチップ２２は、接続パッド２５を備えて構成されている。接続パッド２５は、ＩＣチップ２２の内部と電気的に接続する外部電極であり、ＩＣチップ２２の上面に形成されている。受動部品２３は、抵抗やコンデンサなどの電子部品である。

埋め込み樹脂２４は、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、および、受動部品２３を埋め込み、それらのチップの間、それらのチップの下面、および、擬似ＳＯＣ基板２１としての外周部に配置され、それらのチップを接着する。埋め込み樹脂２４は、本例では、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、および、受動部品２３の全てが埋まる６００μｍの厚さを有し、封止キャップ９と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを８５重量％添加した樹脂を硬化させたものである。埋め込み樹脂２４は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８３℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１４ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１０×１０^−６℃^−１である。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（擬似ＳＯＣ基板）の製造方法について説明する。図１１−１〜図１１−３は、本実施の形態にかかる擬似ＳＯＣ基板２１の工程断面図である。

最初に、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、および、受動部品２３を、支持基板２６上に仮接着する。具体的には、０．８ｍｍ厚のガラス基板２７上に、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムの両面に厚さ１０μｍのアクリル系粘着層を形成した両面粘着シート２８を貼付した支持基板２６を用いて、支持基板２６上に、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、および、受動部品２３を、チップマウンターによりチップ間ギャップ１ｍｍで搭載し、粘着層２８上に仮接着する。図１１−１は、仮接着後の擬似ＳＯＣ基板２１の工程断面図である。

次に、埋め込み樹脂２４からなる層を形成する。具体的には、ＭＥＭＳパッケージ１の封止キャップ９および封止枠１０の形成に用いたのと同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８５重量％添加した樹脂を、各チップの裏面が埋まる高さである６００μｍの厚さに印刷形成する。図１１−２は、埋め込み樹脂２４からなる層が形成された後の擬似ＳＯＣ基板２１の工程断面図である。その後、各チップが埋め込まれた埋め込み樹脂２４からなる層と支持基板２６とを、そのまま１００℃で仮焼成する。

最後に、支持基板２６を剥離し、各チップが埋め込まれた埋め込み樹脂２４からなる層を１８０℃で本焼成する。図１１−３は、支持基板２６を剥離後の擬似ＳＯＣ基板２１の工程断面図である。以上の工程を経て、擬似ＳＯＣ基板２１が完成する。

ＭＥＭＳパッケージ１は、フィラー高充填樹脂からなる封止キャップ９および封止枠１０を用いていることから、埋め込み樹脂２４の形成工程において生じる応力と変形にも十分な機械的強度と気密性とを確保することができる。また、埋め込み樹脂２４として、フィラー高充填樹脂を用いることにより、硬化時の応力と変形を低減し、中空構造を持つＭＥＭＳパッケージ１を埋め込んだ場合でも十分な機械的強度と気密性を保持した擬似ＳＯＣ基板２１を実現することができる。さらに、簡単な製造方法で異種チップを高密度に集積化することが可能であることから、信頼性の高い擬似ＳＯＣ基板２１を高歩留まりで製造することが可能となる。

さらに、擬似ＳＯＣ基板２１では、埋め込み樹脂２４は、チップの間および擬似ＳＯＣ基板２１としての外周部のみならず、チップの下面にも形成されている。このような層を設けることにより、上面側に凸または凹となるような基板変形が生じやすいチップ配置の場合においても、基板の反りを緩和する効果を得ることができる。また、必要に応じて、埋め込み樹脂２４をフィラーの種類の異なる樹脂やフィラーの充填率の異なる樹脂の積層構造とすることで、さらに基板の反りを低減することも可能である。

このように、第２の実施の形態にかかる半導体装置によれば、ＭＥＭＳパッケージの封止部材を構成する封止キャップおよび封止枠に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用するとともに、ＭＥＭＳパッケージ、ＩＣチップ、および、受動部品を接着する埋め込み樹脂に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と変形とを低減することができる結果、信頼性を向上させることが可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる半導体装置は、第２の実施の形態にかかる擬似ＳＯＣ基板に電気配線を施した擬似ＳＯＣモジュールである。第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第２の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第２の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１２は、第３の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、第２の実施の形態にかかる擬似ＳＯＣ基板に異種チップ間の配線を再配置したグローバル配線層を形成した擬似ＳＯＣモジュールである。

擬似ＳＯＣモジュール３１は、異種チップを高密度かつ高集積に再構築した高機能モジュールである。擬似ＳＯＣモジュール３１は、擬似ＳＯＣ基板２１とグローバル配線層３２とを備えて構成されている。擬似ＳＯＣ基板２１は、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、受動部品２３、および、埋め込み樹脂２４を備えて構成されている。グローバル配線層３２は、ＭＥＭＳパッケージ１、ＩＣチップ２２、および、受動部品２３間の配線を行う多層配線層である。グローバル配線層３２は、第１平坦化膜３３、第２平坦化膜３４、第１コンタクト３５、第２コンタクト３６、第１配線層３７、および、第２配線層３８を備えて構成されている。

第１平坦化膜３３は、擬似ＳＯＣ基板２１上に形成され、ＭＥＭＳパッケージ１の電極パッド４、ＩＣチップ２２の接続パッド２５、および、受動部品２３の電極（図示せず）と、第１配線層３７とを電気的に絶縁する絶縁膜である。第２平坦化膜３４は、第１平坦化膜３３または第１配線層３７上に形成され、第１配線層３７と第２配線層３８とを電気的に絶縁する絶縁膜である。本例では、第１平坦化膜３３および第２平坦化膜３４は、エポキシ樹脂が用いられる。

第１コンタクト３５は、第１平坦化膜３３内に形成され、ＭＥＭＳパッケージ１の電極パッド４、ＩＣチップ２２の接続パッド２５、および、受動部品２３の電極（図示せず）と、第１配線層３７とを電気的に接続する。第２コンタクト３６は、第２平坦化膜３４内に形成され、第１配線層３７と第２配線層３８とを電気的に接続する。本例では、第１コンタクト３５および第２コンタクト３６は、Ｃｕが用いられる。

第１配線層３７は、第１平坦化膜３３上に形成され、第１コンタクト３５と第２コンタクト３６を電気的に接続する。第２配線層３８は、第２平坦化膜３４上に形成され、第２コンタクト３６と電気的に接続し、その上に半田パンプを形成することができるパッド（図示せず）が形成されている。本例では、第１配線層３７および第２配線層３８は、Ｃｕが用いられる。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（擬似ＳＯＣモジュール）の製造方法について説明する。図１３−１〜図１３−５は、本実施の形態にかかる擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。

最初に、擬似ＳＯＣ基板２１上に第１平坦化膜３３を形成する。具体的には、擬似ＳＯＣ基板２１の上面に感光性エポキシ樹脂シートからなる第１平坦化膜３３を形成し、７０℃で仮焼成する。図１３−１は、第１平坦化膜３３が形成された後の擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。

次に、第１平坦化膜３３に第１ビアホール３９を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ法により、ネガパターンを用いて、第１平坦化膜３３の所望の位置に第１ビアホール３９を形成する。パターニング後、２００℃で焼成する。図１３−２は、第１ビアホール３９が形成された後の擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。

次に、第１コンタクト３５を第１ビアホール３９に形成後、第１配線層３７を形成する。具体的には、Ｃｕ無電解メッキ法により、第１ビアホール３９にＣｕを埋め込むことにより、第１コンタクト３５を形成し、その後、薄膜プロセスとフォトリソグラフィ法により厚さ５μｍのＣｕからなる第１配線層３７を形成する。図１３−３は、第１配線層３７が形成された後の擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。

同様に、第１平坦化膜３３または第１配線層３７上に第２平坦化膜３４を形成し、第２平坦化膜３４に第２ビアホール４０を形成する。具体的には、第１平坦化膜３３または第１配線層３７の上面に感光性エポキシ樹脂シートからなる第２平坦化膜３４を形成し、７０℃で仮焼成する。その後、フォトリソグラフィ法により、ネガパターンを用いて、第２平坦化膜３４の所望の位置に第２ビアホール４０を形成する。パターニング後、２００℃で焼成する。図１３−４は、第２ビアホール４０が形成された後の擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。

最後に、第２コンタクト３６を第２ビアホール４０に形成後、第２配線層３８を形成する。具体的には、Ｃｕ無電解メッキ法により、第２ビアホール４０にＣｕを埋め込むことにより、第２コンタクト３６を形成し、その後、薄膜プロセスとフォトリソグラフィ法により厚さ１０μｍのＣｕからなる第２配線層３８を形成する。図１３−５は、第２配線層３８が形成された後の擬似ＳＯＣモジュール３１の工程断面図である。以上の工程を経て、擬似ＳＯＣモジュール３１が完成する。

なお、第１平坦化膜３３、第２平坦化膜３４、第１配線層３７、および、第２配線層３８の形成工程では、２００℃を超える温度での処理工程が含まれるが、擬似ＳＯＣ基板２１の埋め込み樹脂２４、ＭＥＭパッケージ１の封止キャップ９、および、封止枠１０を形成する樹脂は、ガラス転移点（Ｔｇ）以上のヤング率が、それぞれ１．６ＧＰａ、１．６ＧＰａ、および、０．６ＧＰａであり、ガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度での処理において樹脂層の変形や応力の発生はほとんど見られない。

擬似ＳＯＣモジュール３１は、ＭＥＭＳパッケージ１については、フィラー高充填樹脂からなる封止キャップ９および封止枠１０を用いていることから、十分な機械的強度と気密性が確保されており、さらに、擬似ＳＯＣ基板２１についても、フィラー高充填樹脂からなる埋め込み樹脂２４でチップを埋め込んでいることから、機械的強度が高く変形が少ない。よって、グローバル配線層３２の形成工程においても、チップ間の位置ずれに起因する配線の段切れや接続不良のない良好な配線層が形成できる。

なお、擬似ＳＯＣモジュール３１において、第２配線層３８のパッド上に半田バンプ層を形成することも可能である。具体的には、印刷法を用い、印刷版を介して半田ペーストによる島パターンを第２配線層３８のパッド上に形成した後、リフロープロセスを経てボール形状のバンプ層を形成する。これにより、擬似ＳＯＣモジュール３１を、半田バンプを介して他の配線基板に搭載することが可能となる。

また、本実施の形態では、平坦化膜として、シート状の感光性エポキシ樹脂を用いたが、他にワニス状の感光性エポキシ樹脂、感光性エポキシ・フェノール共重合体樹脂、感光性ポリイミド樹脂、または、感光性ベンゾシクロブテン樹脂など、ビアホールなどの微細加工性に優れ、平坦性と電気的特性に優れ、埋め込み樹脂材料と高い接着性とを有する樹脂材料であれば、同様の効果を挙げることができる。

このように、第３の実施の形態にかかる半導体装置によれば、ＭＥＭＳパッケージの封止部材を構成する封止キャップおよび封止枠に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用するとともに、ＭＥＭＳパッケージ、ＩＣチップ、受動部品、および、埋め込み樹脂からなる擬似ＳＯＣ基板において、埋め込み樹脂に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と変形とを低減することができ、チップ間の位置ずれに起因する配線の段切れや接続不良を防ぐことができる結果、信頼性を向上させることが可能となる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態にかかる半導体装置は、第１の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージを、シリカなどの無機材料を主成分としたフィラーを高充填率で添加した樹脂で埋め込んだ構造となっている。第４の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１４は、第４の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。ＭＥＭＳパッケージ４１は、ＭＥＭＳ素子２、封止部材４２、電極パッド４、および、埋め込み樹脂４３を備えて構成されている。ＭＥＭＳ素子２は、シリコン基板５、ＭＥＭＳ可動部６、中空領域７、および、電極８を備えて構成されている。ＭＥＭＳパッケージ４１は、本例では、厚さが６００μｍである。

封止部材４２は、ＭＥＭＳ可動部６を中空領域７を形成するように封止する。従って、封止部材４２とシリコン基板５とにより、ＭＥＭＳ可動部６が封止された中空構造を形成する。封止部材４２は、封止キャップ４４、封止枠４５、および、外部接続電極４６を備えて構成されている。封止キャップ４４は、ＭＥＭＳ可動部６の上面側を覆う。封止キャップ４４は、本例では、厚さが７０μｍであり、アミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを９０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止キャップ４４は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６２℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１５ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１２×１０^−６℃^−１である。

封止枠４５は、ＭＥＭＳ素子２と、封止キャップ４４または外部接続電極４６（後述する引き出し配線４７）とを接着する。封止枠４５は、ＭＥＭＳ素子２のＭＥＭＳ可動部６以外の上面と、封止キャップ４４または外部接続電極４６（引き出し配線４７）との間に設けられ、実際には、ＭＥＭＳ可動部６を取り囲むような枠状または環状をしているが、部分的に長さ２０〜４０μｍ程度の切り欠き部を有している。封止枠４５は、本例では、断面形状において高さが５０μｍ、幅が５０μｍであり、封止キャップ４４と同じ種類のアミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを７０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止枠４５は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６６℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１１ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は２３×１０^−６℃^−１である。

外部接続電極４６は、ＭＥＭＳ素子２の電極８と電極パッド４とを電気的に接続し、ＭＥＭＳパッケージ４１の外部とＭＥＭＳ素子２の内部とを電気的に接続する。外部接続電極４６は、貫通ビア１２、引き出し配線４７、および、半田バンプ４８を備えて構成されている。引き出し配線４７は、封止キャップ４４の下面に形成され、貫通ビア１２と半田バンプ４８とを電気的に接続する。引き出し配線４７は、本例では、厚さが３０μｍであり、Ａｇが用いられる。半田バンプ４８は、引き出し配線４７とＭＥＭＳ素子２の電極８とを電気的に接続し、本例では、高さ５０μｍ、直径５０μｍの形状をしている。

埋め込み樹脂４３は、ＭＥＭＳ素子２と封止部材４２とを埋め込む。埋め込み樹脂４３は、本例では、厚さが６００μｍであり、封止キャップ４４と同じ種類のアミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。埋め込み樹脂４３は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１６４℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１３ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１８×１０^−６℃^−１である。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（ＭＥＭＳパッケージ）の製造方法について説明する。図１５−１〜図１５−６は、本実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。

最初に、個片化されたＭＥＭＳ素子２の電極８上に、ディスペンサにより半田ペーストを塗布し、半田バンプ４８を形成する。さらに、ディスペンサにより、アミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを７０重量％添加した樹脂で、幅３０μｍ、高さ３０μｍの封止枠４５を形成する。封止枠４５は部分的に長さ２０〜４０μｍ程度の切り欠き部を有している。図１５−１は、封止枠４５が形成された後のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。

次に、封止キャップ４４となる基板を形成する。具体的には、０．８ｍｍ厚のガラス基板１５上に、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムの両面に厚さ１０μｍのアクリル系粘着層を形成した両面粘着シート１６を貼付した支持基板１７を用意する。そして、支持基板１７上に、アミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを９０重量％添加した樹脂を７０μｍの厚さに印刷形成する。その後、封止キャップ４４となる基板が形成された支持基板１７を、1００℃で仮焼成する。

次に、封止キャップ４４となる基板に、貫通ビア１２および引き出し配線４７を形成する。具体的には、炭酸ガスレーザにより、封止キャップ４４となる基板の所望の位置に直径１００μｍの開口部を設けた後、印刷マスク基板を用いて、開口部にＡｇペーストを印刷し、埋め込み貫通ビア１２を形成する。さらに、印刷マスク基板を用いて、厚さ３０μｍのＡｇペースト層を印刷し、引き出し配線４７を形成する。図１５−２は、引き出し配線４７が形成された後のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。

次に、封止キャップ４４となる基板から支持基板１７を剥離し、封止キャップ４４となる基板を１６０℃で焼成し、樹脂の本焼成とＡｇペーストの硬化を行う。この時、封止キャップ４４となる基板は、フィラーの高充填樹脂で形成されていることから、焼成後も基板の変形と反りはほとんどなかった。

次に、封止キャップ４４となる基板の所望の位置に、チップマウンターによりＭＥＭＳ素子２を、高さ３０μｍ、直径５０μｍの半田バンプ４８と引き出し配線４７の間の電気的接続が確保できるように位置合わせをして搭載する。図１５−３は、封止キャップ４４となる基板にＭＥＭＳ素子２が搭載中のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。

次に、ＭＥＭＳパッケージ４１が搭載された基板を真空印刷機（図示せず）に設置し、真空チャンバー（図示せず）内で、封止キャップ４４となる基板の形成に用いたのと同じ種類のアミン系エポキシ樹脂に５μｍから３０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８０重量％添加した樹脂を印刷し、厚さ６００μｍの樹脂層からなる埋め込み樹脂４３を形成する。そして、真空チャンバー（図示せず）内で１００℃に昇温し、１時間保持した後、１５０℃で１時間保持することにより、封止枠４５と埋め込み樹脂４３の硬化を同時に行う。埋め込み樹脂４３は高粘度であり、２０〜４０μｍ程度の狭ギャップでは封止枠４５の切り欠き部から内部に流れ込むことはない。また、印刷後の焼成で１００℃に昇温した状態でも流れ込みは見られなかった。よって、ＭＥＭＳ中空領域７は高真空を保持したまま、埋め込み樹脂４３の印刷形成によって封止される。

さらに、チャンバー内で２６０℃に昇温し、３０秒保持することで、封止キャップ４４上の引き出し配線４７（Ａｇ）と半田バンプ４８との電気的接続を確保する。これらの工程により、ＭＥＭＳ可動部６および中空領域７は高真空を保持したまま封止されると同時に、半田バンプ４８のリフローにより、電極８（アルミ）と、半田バンプ４８との電気的接続が得られる。図１５−４は、ＭＥＭＳ可動部６および中空領域７が封止された後のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。

次に、真空チャンバー（図示せず）からＭＥＭＳパッケージ４１が搭載された基板を取り出し、薄膜プロセスとフォトリソグラフィ法により膜厚１０μｍのアルミからなる電極パッド４を形成する。図１５−５は、電極パッド４が形成された後のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。ここまでの工程で、複数のＭＥＭＳパッケージ４１がつながった状態の基板が完成する。

最後に、完成した基板をダイシングによりＭＥＭＳパッケージ４１に個片化する。図１５−６は、完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージ４１の工程断面図である。以上の工程を経て、ＭＥＭＳパッケージ４１が完成する。

ここで、埋め込み樹脂４３、封止キャップ４４、および、封止枠４５は、いずれもフィラー充填率の高い樹脂を用いているため、樹脂の硬化収縮率が小さく、硬化後の樹脂の材料定数として、ヤング率が大きく、熱膨張係数（ＣＴＥ）が小さいことから、高い機械的強度を有し、気密性の保持された信頼性の高いＭＥＭＳパッケージを得ることができる。

このように、第４の実施の形態にかかる半導体装置によれば、ＭＥＭＳ素子と封止部材とを、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂で埋め込んでいるので、ＭＥＭＳパッケージ内の中空構造の変形を防ぎ、機械的強度と気密性を保持することができる結果、信頼性を向上させることが可能となる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態にかかる半導体装置は、第１の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージに対して、封止枠が二重構造となっており、全体の厚さが薄くなっている。第５の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１６は、第５の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。ＭＥＭＳパッケージ５１は、ＭＥＭＳ素子５２、封止部材５３、および、電極パッド５４を備えて構成されている。ＭＥＭＳパッケージ５１は、本例では、厚さが１８５μｍである。ＭＥＭＳ素子５２は、シリコン基板５５、ＭＥＭＳ可動部６、中空領域７、および、電極８を備えて構成されている。シリコン基板５５は、ＭＥＭＳ可動部６を支持する部分であり、本例では、厚さが８０μｍである。

封止部材５３は、ＭＥＭＳ可動部６を中空領域７を形成するように封止する。従って、封止部材５３とシリコン基板５５とにより、ＭＥＭＳ可動部６が封止された中空構造を形成する。封止部材５３は、封止キャップ５６、第１封止枠５７、第２封止枠５８、および、外部接続電極５９を備えて構成されている。

封止キャップ５６は、ＭＥＭＳ可動部６の上面側（図１６では下側）を覆う。封止キャップ５６は、本例では、厚さが７０μｍであり、第１の実施の形態で使用した酸無水物系エポキシ樹脂とは別の種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを９０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止キャップ５６は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１９１℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１８ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は８×１０^−６℃^−１である。

第１封止枠５７は、ＭＥＭＳ素子５２と、封止キャップ５６または外部接続電極５９（後述する引き出し配線６１）とを接着する。第１封止枠５７は、ＭＥＭＳ素子５２のＭＥＭＳ可動部６以外の上面と、封止キャップ５６または外部接続電極５９（引き出し配線６１）との間に設けられ、実際には、ＭＥＭＳ可動部６を取り囲むような枠状または環状をしている。第１封止枠５７は、本例では、断面形状において高さが２０μｍ、幅が５０μｍであり、封止キャップ５６と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを７０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。第１封止枠５７は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１９４℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１０ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は２０×１０^−６℃^−１である。

第２封止枠５８は、ＭＥＭＳ素子５２およぶ第１封止枠５７を保護する。第２封止枠５８は、封止キャップ５６または外部接続電極５９（後述する引き出し配線６１）の下面（図１６では上側）に設けられ、実際には、ＭＥＭＳ素子５２および第１封止枠５７の側面を取り囲むような枠状または環状をしている。第２封止枠５８は、さらに、その内部に、後述する貫通ビア６０が設けられている。第２封止枠５８は、本例では、断面形状において高さが１１０μｍ、幅が１５０μｍであり、封止キャップ５６と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。第２封止枠５８は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１９２℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１４ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１５×１０^−６℃^−１である。従って、本実施の形態では、封止部材を構成する封止枠が二重構造となっている。

外部接続電極５９は、ＭＥＭＳ素子５２の電極８と電極パッド５４とを電気的に接続し、ＭＥＭＳパッケージ５１の外部とＭＥＭＳ素子５２の内部とを電気的に接続する。外部接続電極５１は、貫通ビア６０、引き出し配線６１、および、Ａｕバンプ６２を備えて構成されている。貫通ビア６０は、第２封止枠５８を貫通し、電極パッド５４と引き出し配線５９とを電気的に接続する。貫通ビア６０は、本例では、Ｃｕが用いられる。引き出し配線６１は、封止キャップ５６の下面（図１６では上側）に形成され、貫通ビア６０とＡｕバンプ６２とを電気的に接続する。引き出し配線６１は、本例では、厚さが１μｍであり、Ｃｕが用いられる。Ａｕバンプ６２は、引き出し配線６１とＭＥＭＳ素子５２の電極８とを電気的に接続し、本例では、高さ２０μｍ、直径５０μｍの形状をしている。

電極パッド５４は、外部接続電極５９と電気的に接続する外部電極であり、封止部材５３（第２封止枠５８または貫通ビア６０）の下面（図１６では上側）に形成される。電極パッド５４は、本例では、厚さが５μｍであり、Ｃｕが用いられる。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（ＭＥＭＳパッケージ）の製造方法について説明する。図１７−１〜図１７−９は、本実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

最初に、封止キャップ５６となる基板を形成する。具体的には、０．８ｍｍ厚のガラス基板１５上に、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムの両面に厚さ１０μｍのアクリル系粘着層を形成した両面粘着シート１６を貼付した支持基板１７を用意する。そして、支持基板１７上に、第１の実施の形態で使用した酸無水物系エポキシ樹脂とは別の種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを９０重量％添加した樹脂を７０μｍの厚さに印刷形成する。その後、封止キャップ５６となる基板が形成された支持基板１７を、1２０℃で仮焼成し、封止キャップ５６となる基板から支持基板１７を剥離する。さらに、封止キャップ５６となる基板を１８５℃で３０分本焼成する。

次に、封止キャップ５６となる基板の所望の位置に、通常の薄膜工程で、スパッタとフォトリソグラフィ法とを用いて、厚み１μｍ、線幅６０μｍの引き出し配線６１をＣｕで形成する。そして、高さ２０μｍ、直径５０μｍのＡｕバンプ６２を形成し、さらに、封止キャップ５６となる基板の形成に用いたのと同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを７０重量％添加した樹脂で、ディスペンサにより所望の位置に第１封止枠５７を形成する。図１７−１は、封止キャップ５６となる基板上に、引き出し配線６１、Ａｕバンプ６２、および、第１封止枠５７が形成された後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、真空チャンバー（図示せず）内において、ＭＥＭＳ素子５２が複数形成された基板と封止キャップ５６となる基板とを対向させて、ＭＥＭＳ素子５２の電極８（アルミ）とＡｕバンプ６２の間の電気的接続が確保できるように位置合わせする。なお、ＭＥＭＳ素子５２が複数形成された基板のうち、シリコン基板５５に相当する部分の厚さは４００μｍである。図１７−２は、ＭＥＭＳ素子５２が複数形成された基板と封止キャップ５６となる基板とを位置合わせ中のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、ＭＥＭＳ素子５２が複数形成された基板と封止キャップ５６となる基板とを貼り合わせ、１２０℃で３０分、１８５℃で３０分、２５０℃で３０分の三段階で熱処理を行う。この工程により、第１封止枠５７の樹脂の硬化を行うと同時に、電極８（アルミ）とＡｕバンプ６２との電気的接続を確保し、高真空を保持したままＭＥＭＳ可動部６および中空領域７が封止される。図１７−３は、ＭＥＭＳ可動部６および中空領域７が封止された後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、前工程で貼り合わせた基板において、ＭＥＭＳ素子５２が複数形成された基板の貼り合わせ面と反対側の面（シリコン基板５５側）を研磨し、シリコン基板５５の厚みを８０μｍとする。図１７−４は、シリコン基板５５を研磨後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、この基板をダイシングにより素子に個片化する。図１７−５は、基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、個片化後の素子を、粘着層６３が形成されたガラス基板６４からなる支持基板６５上に搭載する。図１７−６は、個片化後の素子を、粘着層６３が形成されたガラス基板６４からなる支持基板６５上に搭載した後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、個片化後の素子が搭載された支持基板６５を、印刷機を備えた真空チャンバー（図示せず）に設置する。そして、真空チャンバー（図示せず）内で、封止キャップ５６となる基板の形成に用いたのと同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８０重量％添加した樹脂を、マスクを用いて印刷することにより、直径７０μｍの貫通ビア６０が形成される孔６６が設けられた、厚さ１１０μｍの樹脂層からなる第２封止枠５８を形成する。図１７−７は、第２封止枠５８が形成された後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。

次に、第２封止枠５８が形成された後の個片化後の素子が搭載された支持基板６５を、真空チャンバー（図示せず）内で１２０℃に昇温し、３０分保持した後、印刷機から取り出す。そして、支持基板６５を剥離して、１８５℃で３０分本焼成を行い、第２封止枠５８の硬化を行う。ここで、第２封止枠５８が硬化することにより、第２封止枠５８と個片化後の素子とが一体化した基板が形成される。この基板を、Ｃｕメッキ浴に浸漬し、貫通ビア６０を形成した後、薄膜工程で電極パッド５４のサイズに対応する厚さ０．２μｍのＣｕパターンを形成、さらにＣｕメッキ浴に浸漬し、厚さ５μｍのＣｕの電極パッド５４を形成する。図１７−８は、貫通ビア６０と電極パッド５４とが形成された後のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。ここまでの工程で、複数のＭＥＭＳパッケージ５１がつながった状態の基板が完成する。

最後に、完成した基板をダイシングによりＭＥＭＳパッケージ５１に個片化する。図１７−９は、完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージ５１の工程断面図である。以上の工程を経て、ＭＥＭＳパッケージ５１が完成する。

ここで、封止キャップ５６、第１封止枠５７、および、第２封止枠５８は、いずれもフィラー充填率の高い樹脂を用いているため、樹脂の硬化収縮率が小さく、硬化後の樹脂の材料定数として、ヤング率が大きく、熱膨張係数（ＣＴＥ）が小さいことから、高い機械的強度を有し、気密性の保持された信頼性の高いＭＥＭＳパッケージを得ることができる。

また、構成樹脂の剛性が高いことから、研磨工程でも何ら問題が生じることなく、十分な機械的強度を保ったまま、薄化されたＭＥＭＳパッケージが得ることができる。さらに、本実施の形態の製造プロセスを用いることにより、簡便な方法で、真空封止されたＭＥＭＳパッケージを得ることができるので、製造コストの大幅な低減が可能である。

このように、第５の実施の形態にかかる半導体装置によれば、封止部材を構成する封止枠が二重になっているので、樹脂の硬化時に発生する応力と反りとを抑制することができ、全体の厚さが薄くてもＭＥＭＳパッケージ内の中空構造の変形を防ぎ、機械的強度と気密性を保持することができる結果、信頼性を向上させることが可能となる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態にかかる半導体装置は、第５の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージを用いた擬似ＳＯＣ基板であり、第２の実施の形態にかかる擬似ＳＯＣ基板に比べて、全体の厚さが薄くなっている。第６の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第５の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第５の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図１８は、第６の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、第５の実施の形態にかかるＭＥＭＳパッケージと他のチップとを接着樹脂（埋め込み樹脂）を用いて、再配置、再結合させ、擬似的に一枚の基板上に形成した擬似ＳＯＣ基板である。

擬似ＳＯＣ基板７１は、ＭＥＭＳパッケージ５１、ＩＣチップ７２、受動部品７３、および、埋め込み樹脂７４を備えて構成されている。擬似ＳＯＣ基板７１は、本例では、厚さが１６０μｍである。ＩＣチップ７２は、半導体素子であるＩＣが形成されたウェハを検査選別後ダイシングにより個別のチップにしたものである。ＩＣチップ７２は、接続パッド７５を備えて構成されている。接続パッド７５は、ＩＣチップ７２の内部と電気的に接続する外部電極であり、ＩＣチップ７２の上面に形成されている。受動部品７３は、抵抗やコンデンサなどの電子部品が形成されたウェハを検査選別後ダイシングにより個別のチップにしたものである。

埋め込み樹脂７４は、ＭＥＭＳパッケージ５１、ＩＣチップ７２、および、受動部品７３のチップの間に配置され、それらのチップを接着する。埋め込み樹脂７４は、本例では、１６０μｍの厚さを有し、ＭＥＭＳパッケージ５１の封止キャップ５６、第１封止枠５７、および、第２封止枠５８と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを８５重量％添加した樹脂を硬化させたものである。埋め込み樹脂７４は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１９２℃で、ガラス転移点以下において、ヤング率は１６ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は１０×１０^−６℃^−１である。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（擬似ＳＯＣ基板）の製造方法について説明する。図１９−１〜図１９−５は、本実施の形態にかかる擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。

最初に、ＭＥＭＳパッケージ５１、ＩＣチップ７２、および、受動部品７３を、支持基板２６上に仮接着する。具体的には、０．８ｍｍ厚のガラス基板２７上に、厚さ１００μｍのPETフィルムの両面に厚さ１０μｍのアクリル系粘着層を形成した両面粘着シート２８を貼付した支持基板２６を用いて、支持基板２６上に、ＭＥＭＳパッケージ５１、ＩＣチップ７２、および、受動部品７３を、チップマウンターによりチップ間ギャップ０．５ｍｍで搭載し、粘着層２８上に仮接着する。図１９−１は、仮接着後の擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。

次に、埋め込み樹脂７４からなる層を形成する。具体的には、ＭＥＭＳパッケージ５１の封止キャップ５６、第１封止枠５７、および、第２封止枠５８の形成に用いたのと同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に１μｍから５０μｍの粒径分布を有するシリカフィラーを８５重量％添加した樹脂を、各チップの裏面が埋まる高さである６００μｍの厚さに印刷形成する。図１９−２は、埋め込み樹脂７４からなる層が形成された後の擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。

次に、各チップが埋め込まれた埋め込み樹脂７４からなる層と支持基板２６とを、1２０℃で仮焼成し、その後、支持基板２６を剥離する。図１９−３は、支持基板２６を剥離後の擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。さらに、各チップが埋め込まれた埋め込み樹脂７４からなる層を１８５℃で本焼成する。ここまでの工程で、埋め込み樹脂７４に各チップが埋め込まれた状態の基板が完成する。

最後に、前工程で完成した基板において、埋め込み樹脂７４が全面に露出している面側から、埋め込み樹脂７４（さらに、各チップ）を研磨する。図１９−４は、埋め込み樹脂７４に各チップが埋め込まれた状態の基板を研磨中の擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。そして、基板の厚さが１６０μｍとなった段階で、研磨を終了する。以上の工程を経て、薄くて高密度な擬似ＳＯＣ基板７１が完成する。図１９−５は、完成後の擬似ＳＯＣ基板７１の工程断面図である。

ここで、擬似ＳＯＣ基板７１は、フィラー高充填樹脂からなる埋め込み樹脂７４を用いていることから、樹脂の硬化時において生じる応力と変形が低減される。そのため、薄化されたＭＥＭＳパッケージ５１を埋め込んだ構成においても、十分な機械的強度と気密性とを保持することができる。また、樹脂の剛性が高いことから、研磨工程でも何ら問題が生じることなく、十分な機械的強度を保ったまま、薄化された擬似ＳＯＣ基板を得ることができる。

このように、第６の実施の形態にかかる半導体装置によれば、ＭＥＭＳパッケージの側面、ＩＣチップの側面、および、受動部品の側面を接着する埋め込み樹脂に、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂を使用しているので、樹脂の硬化時に発生する応力と変形とを低減することができ、全体の厚さが薄くても、信頼性を向上させることが可能となる。

（第７の実施の形態）
第７の実施の形態にかかる半導体装置は、ＭＥＭＳパッケージがＭＥＭＳ素子全体を封止する構造となっている。第７の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる半導体装置の構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

図２０は、第７の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。ＭＥＭＳパッケージ８１は、ＭＥＭＳ素子２と封止部材８２とを備えて構成されている。ＭＥＭＳ素子２は、シリコン基板５、ＭＥＭＳ可動部６、中空領域７、および、電極８を備えて構成されている。

封止部材８２は、ＭＥＭＳ素子２全体を封止し、すなわち、ＭＥＭＳ可動部６を中空領域７を形成するように封止する。従って、封止部材８２により、ＭＥＭＳ可動部６が封止された中空構造を形成する。封止部材８２は、セラミックパッケージ８３、封止キャップ８４、外部接続電極８５、および、封止枠８６を備えて構成されている。

セラミックパッケージ８３は、ＭＥＭＳ素子２を固定し、パッケージする。セラミックパッケージ８３には、引き出し電極８７および接続端子ピン８８が形成されている。引き出し電極８７は、セラミックパッケージ８３本体の上面に形成され、ボンディングワイヤ８９と電気的に接続する。なお、ボンディングワイヤ８９は、電極８と引き出し配線８７とを電気的に接続する。接続端子ピン８８は、引き出し電極８７と電気的に接続する接続端子である。ここで、引き出し電極８７およびボンディングワイヤ８９は、ＭＥＭＳ素子２の電極８と接続端子ピン８８とを電気的に接続し、ＭＥＭＳパッケージ８１の外部とＭＥＭＳ素子２の内部とを電気的に接続する外部接続電極８５に相当する。

封止キャップ８４は、ＭＥＭＳ素子２の上面側を覆う。封止キャップ８４は、本例では、厚さ２００μｍで１０ｍｍ角のパイレックスガラス（登録商標）である。

封止枠８６は、セラミックパッケージ８３と封止キャップ８４とを接続し、ＭＥＭＳ素子２が搭載された内部を密閉する。封止枠８６は、セラミックパッケージ８３と封止キャップ８４間に設けられ、実際には、枠状または環状をしている。封止枠８６は、本例では、断面形状において高さが２０μｍ、幅が１５０μｍであり、第１の実施の形態における封止枠１０と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に５μｍから２０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを９０重量％添加した樹脂を硬化させたものである。封止枠８６は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１８２℃で、ガラス転移点（Ｔｇ）以下において、ヤング率は１５ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）は８×１０^−６℃^−１である。

（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態にかかる半導体装置（ＭＥＭＳパッケージ）の製造方法について説明する。初めに、ＭＥＭＳ素子２を搭載したセラミックパッケージ８３の上面に、ディスペンサにより、第１の実施の形態における封止枠１０と同じ種類の酸無水物系エポキシ樹脂に５μｍから２０μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを９０重量％添加した樹脂で、高さが３５μｍ、幅が１３０μｍである封止枠８６を形成する。

次に、真空チャンバー（図示せず）内で、ＭＥＭＳ素子２を搭載したセラミックパッケージ８３をステージ上に載せ、厚さ２００μｍで１０ｍｍ角のパイレックスガラス（登録商標）である封止キャップ８４を位置合わせして、封止枠８６上に載せる。この時、ガラスの自重による封止枠８６の変形はない。そして、封止キャップ８４に１５Ｎの荷重を掛け、封止枠８６をわずかに変形させて封止枠８６とセラミックパッケージ８３の隙間および封止枠８６と封止キャップ８４の隙間を埋める。封止枠８６の樹脂はフィラー高充填樹脂であるため粘度が高く、隙間を埋めた後の封止枠８６の形状は、高さが２０μｍ、幅が１５０μｍの形状となる。その後、ステージを１２０℃に上昇して３０分保持し、さらに、１８０℃で３０分保持した後、チャンバー内から取り出す。以上の工程を経て、ＭＥＭＳパッケージ８１が完成する。

ここで、ＭＥＭＳパッケージ８１は、フィラー高充填樹脂からなる封止枠８６を用いていることから、樹脂の硬化時において生じる応力と変形が低減され、硬化後の材料定数もガラス基板やセラミックパッケージに近いことから、高い信頼性を有した真空封止パッケージが得ることができる。また、本実施の形態の製造プロセスを用いることにより、個片化されたＭＥＭＳ素子を、通常のセラミックパッケージを用いて簡便に封止し、パッケージ化することができるので、製造コストの大幅な低減が可能である。

このように、第７の実施の形態にかかる半導体装置によれば、セラミックパッケージと封止キャップとを無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂からなる封止枠で接続することにより、ＭＥＭＳ素子を封止することができるので、製造コストを大幅に低減することが可能となる。

上記の実施の形態では、封止キャップ、封止枠、および、埋め込み樹脂として、エポキシ樹脂を用いたが、他にポリイミド樹脂、シリコン樹脂、液晶ポリマーなど、電気的特性に優れ、高い接着性を有する樹脂であり、かつ、フィラーの添加により、樹脂のガラス転移点が１６０〜２００℃で、ガラス転移点以下で、ヤング率が９〜１８ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲の材料定数が得られる樹脂であれば、エポキシ樹脂の代わりに用いても同様の効果を挙げることができる。

また、上記の実施の形態で封止キャップ、封止枠、および、埋め込み樹脂に用いた樹脂は、硬化時にガスが発生しないことから、真空チャンバー内で硬化させて封止する際に中空領域内を高真空に保持する機能を十分果たすものであることは言うまでもない。

また、上記の実施の形態では、各実施の形態における封止キャップ、封止枠、および、埋め込み樹脂を構成する樹脂材料を、それぞれ単一の樹脂としたが、必要に応じて、これらを複数の樹脂材料からなる積層体で構成してもよい。その場合、フィラーの材質、粒径、添加量などを調整して、得られる樹脂の材料定数が所定の範囲に含まれるように最適化することが重要である。

また、上記の実施の形態では、フィラーの材料として、シリカを用いたが、他に、耐熱性、絶縁特性、放熱特性など、必要な半導体装置の特性に応じて、カーボン粒子、窒化アルミニウム、銅・アルミ・銀などの金属粒子、窒化ホウ素やアルミナ、カーボンナノチューブなどを用いた場合でも同様の効果を挙げることが可能である。また、シリカの表面にエポキシ樹脂をコートした複合材料でも同様の効果をあげることができる。

本発明は、全ての半導体装置の気密封止に有用である。

酸無水物系エポキシ樹脂に、２０μｍから５５μｍの粒径分布を有するシリカを主成分とするフィラーを充填した場合に、フィラーの充填率（重量％）と剥離強度（ＭＰａ）との関係を示す図である。 ＪＩＳ Ｋ６８５０に示す樹脂の引っ張りせん断強度（剥離強度）の測定法を説明する図である。 シリコン基板上での樹脂のシェア強度（剥離強度）を測定する方法を説明する図である。 応力解析モデルを示す図である。 埋め込み樹脂のフィラー充填率を変えることにより、埋め込み樹脂のヤング率を変えた場合におけるチップ端部の表面に掛かる応力の変化を示すグラフである。 埋め込み樹脂のフィラー充填率を変えることにより、埋め込み樹脂の熱膨張係数（ＣＴＥ）を変えた場合におけるチップ端部の表面に掛かる応力の変化を示すグラフである。 フィラー充填率７０重量％のモデル図である。 第１の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 封止キャップとなる基板が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 引き出し配線が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 Ａｕバンプが形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 ＭＥＭＳ素子が複数形成された基板と封止キャップとなる基板とを位置合わせ中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 ＭＥＭＳ可動部および中空領域が封止された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 電極パッドが形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 第２の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 仮接着後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 埋め込み樹脂からなる層が形成された後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 支持基板を剥離後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 第３の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 第１平坦化膜が形成された後の擬似ＳＯＣモジュールの工程断面図である。 第１ビアホールが形成された後の擬似ＳＯＣモジュールの工程断面図である。 第１配線層が形成された後の擬似ＳＯＣモジュールの工程断面図である。 第２ビアホールが形成された後の擬似ＳＯＣモジュールの工程断面図である。 第２配線層が形成された後の擬似ＳＯＣモジュールの工程断面図である。 第４の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 封止枠が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 引き出し配線が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 封止キャップとなる基板にＭＥＭＳ素子が搭載中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 ＭＥＭＳ可動部および中空領域が封止された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 電極パッドが形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 第５の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 封止キャップとなる基板上に、引き出し配線、Ａｕバンプ、および、第１封止枠が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 ＭＥＭＳ素子が複数形成された基板と封止キャップとなる基板とを位置合わせ中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 ＭＥＭＳ可動部および中空領域が封止された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 シリコン基板を研磨後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 個片化後の素子を、粘着層が形成されたガラス基板からなる支持基板上に搭載した後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 第２封止枠が形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 貫通ビアと電極パッドとが形成された後のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 完成した基板をダイシング中のＭＥＭＳパッケージの工程断面図である。 第６の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 仮接着後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 埋め込み樹脂からなる層が形成された後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 支持基板を剥離後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 埋め込み樹脂に各チップが埋め込まれた状態の基板を研磨中の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 完成後の擬似ＳＯＣ基板の工程断面図である。 第７の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、４１、５１、８１ ＭＥＭＳパッケージ
２、５２ ＭＥＭＳ素子
３、４２、５３、８２ 封止部材
４、５４ 電極パッド
５、５５、１０４ シリコン基板
６ ＭＥＭＳ可動部
７ 中空領域
８ 電極
９、４４、５６、８４ 封止キャップ
１０、４５、８６ 封止枠
１１、４６、５９、８５ 外部接続電極
１２、６０ 貫通ビア
１３、４７、６１ 引き出し配線
１４、６２ Ａｕバンプ
１５、２７、６４ ガラス基板
１６、２８、 両面粘着シート
１７、２６、６５ 支持基板
２１、７１ 擬似ＳＯＣ基板
２２、７２ ＩＣチップ
２３、７３ 受動部品
２４、４３、７４ 埋め込み樹脂
２５、７５ 接続パッド
６３ 粘着層
３１ 擬似ＳＯＣモジュール
３２ グローバル配線層
３３ 第１平坦化膜
３４ 第２平坦化膜
３５ 第１コンタクト
３６ 第２コンタクト
３７ 第１配線層
３８ 第２配線層
３９ 第１ビアホール
４０ 第２ビアホール
４８ 半田バンプ
５７ 第１封止枠
５８ 第２封止枠
６６ 孔
８３ セラミックパッケージ
８７ 引き出し電極
８８ 接続端子ピン
８９ ボンディングワイヤ
１０１ アルミ合金
１０２ 樹脂層
１０３ つかみ部分
１０５、１０８ 樹脂
１０６ 爪
１０７ チップ
１０９ 擬似ＳＯＣ基板表面
１１０ 点線で囲まれた部分
１１１ フィラー
１１２ ベース樹脂

Claims (12)

1. 可動部を有するＭＥＭＳ素子と、
   前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように前記ＭＥＭＳ素子を封止する封止部材と、を備え、
   前記封止部材は、
   前記可動部の上側を覆うように形成された封止キャップと、
   前記ＭＥＭＳ素子と前記封止キャップとを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第１の樹脂からなる封止枠と、
   前記ＭＥＭＳ素子の電極と電気的に接続する外部接続電極と、を備えたこと、
   を特徴とする半導体装置。
2. 前記封止キャップは、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第２の樹脂からなること、
   を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１の樹脂は、ガラス転移点が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点以下では、ヤング率が９〜１８ＧＰａの範囲にあり、熱膨張係数が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲にあること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記第２の樹脂は、ガラス転移点が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点以下では、ヤング率が９〜１８ＧＰａの範囲にあり、熱膨張係数が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲にあること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
5. 可動部を有するＭＥＭＳ素子と、前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように前記ＭＥＭＳ素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材が、前記可動部の上側を覆うように形成された封止キャップと、前記ＭＥＭＳ素子と前記封止キャップとを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第１の樹脂からなる封止枠と、前記ＭＥＭＳ素子の電極と電気的に接続する外部接続電極と、を備えたチップと、
   前記チップとは異なる種類の半導体素子と、
   前記チップの側面と前記半導体素子の側面とを接着する、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第２の樹脂からなる埋め込み樹脂と、を備えたこと、
   を特徴とする半導体装置。
6. 前記封止キャップは、無機材料を主成分とするフィラーが添加された第３の樹脂からなること、
   を特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記チップは、前記封止部材の上面に形成され、前記外部接続電極と電気的に接続する第１の接続パッドをさらに備え、
   前記半導体素子は、その上面に形成され、前記半導体素子と電気的に接続する第２の接続パッドをさらに備えたこと、
   を特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
8. 前記チップ、前記半導体素子、および、前記埋め込み樹脂の上面を覆う絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に形成され、前記第１の接続パッドと前記第２の接続パッドとを電気的に接続する配線と、をさらに備えたこと、
   を特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記第１の樹脂は、ガラス転移点が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点以下では、ヤング率が９〜１８ＧＰａの範囲にあり、熱膨張係数が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲にあること、
   を特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 前記第２の樹脂は、ガラス転移点が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点以下では、ヤング率が９〜１８ＧＰａの範囲にあり、熱膨張係数が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲にあること、
    を特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の半導体装置。
11. 前記第３の樹脂は、ガラス転移点が１６０〜２００℃の範囲にあり、ガラス転移点以下では、ヤング率が９〜１８ＧＰａの範囲にあり、熱膨張係数が８〜２３×１０^−６℃^−１の範囲にあること、
    を特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
12. 封止キャップが複数形成された第１の基板を形成する工程と、
    前記第１の基板と、可動部を有するＭＥＭＳ素子が複数形成された第２の基板とを、前記封止キャップが前記可動部の上側を覆い、前記可動部の間に空隙を形成して中空構造となるように、無機材料を主成分とするフィラーが添加された樹脂からなる封止枠で接着する工程と、
    前記封止キャップと前記封止枠とにより前記可動部が封止された状態で、前記ＭＥＭＳ素子を個片化する工程と、を含むこと、
    を特徴とする半導体装置の製造方法。

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