JP2013215844A - Electronic device, electronic apparatus, and method of manufacturing electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にMEMS(微小電気機械システム)等の機能構造体を、基板上に形成された収容空間部に配置してなる電子デバイス、電子機器、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device, an electronic apparatus, and an electronic device manufacturing method in which a functional structure such as a MEMS (micro electro mechanical system) is arranged in a housing space formed on a substrate.
一般に、機能デバイスとしてのMEMSは、半導体製造プロセス等で用いられる微細パターニング技術を利用した種々の電子部品として製造されている。多くの場合、基板上に構成される収容空間部の内部にMEMS構造体の少なくとも一部が収容配置され、必要に応じて当該収容空間部が上方より被膜部により密閉され、収容空間部内が減圧封止状態とされたり、或いは、収容空間部内に特殊ガスが封入されたりした状態とされる。 In general, MEMS as a functional device is manufactured as various electronic components using a fine patterning technique used in a semiconductor manufacturing process or the like. In many cases, at least a part of the MEMS structure is accommodated in the accommodating space portion formed on the substrate, and the accommodating space portion is sealed with a coating portion from above as needed, and the inside of the accommodating space portion is decompressed. It may be in a sealed state or in a state in which special gas is sealed in the accommodation space.
例えば特許文献1,2には、基板と、基板上に形成された機能構造体と、機能構造体が配置された空洞部と、空洞部を被膜する被膜部とを具備する機能デバイスが開示されている。そして、特許文献1のデバイスは、被膜部のうち、空洞部を上方から覆う上方被膜部の少なくとも厚み方向の一部は耐食性層を含み、上方被膜部は空洞部に望む貫通孔を備えた第1被膜層と、貫通孔を閉塞する第2被膜層を有している。また、特許文献2のデバイスは、被膜部が、少なくとも空洞部を覆う被膜範囲を横断するリブ状部又は溝状部を含む凹凸構造を備えている。
For example,
しかしながら、従来の空洞部を備えたデバイスは、空洞部を封止する被膜部の製造途中や、空洞部を減圧封止する場合に、内外応力差によって被膜部が外圧により内側に陥没することがあった。このような被膜部の陥没は、被膜部が空洞部内のMEMS構造体に接触することによって、動作不良を招く場合があるなど、電子装置の製造上の歩留りを低減させ、また、製品の品位の低下をもたらすことがある。 However, in the case of a device having a conventional cavity portion, when the coating portion for sealing the cavity portion is being manufactured, or when the cavity portion is sealed under reduced pressure, the coating portion may be depressed inside due to an internal / external stress difference. there were. Such a depression of the coating portion reduces the yield in manufacturing the electronic device, such as a case where the coating portion is brought into contact with the MEMS structure in the hollow portion, which may cause a malfunction. May cause reduction.
さらに、空洞部を覆う被膜部の形態は、被膜部の層構造に起因する熱膨張率の際、製造条件の変更などによってもばらつくため、減圧封止時に限らず、積層構造の内部応力などといった他の要因によって内側へ陥没する変形を生じる場合があり、デバイス特性のばらつきをもたらすなどの製品の品位に影響を及ぼす場合があった。 Furthermore, since the form of the coating covering the cavity varies depending on the change in manufacturing conditions, etc., when the coefficient of thermal expansion due to the layer structure of the coating is not limited to the vacuum sealing, the internal stress of the laminated structure, etc. Other factors may cause inward deformation, which may affect product quality such as variations in device characteristics.
このような空洞部側に封止層が陥没しないように、被膜部の膜厚を厚くしようとすると、通常、数マイクロの厚みを形成する工程を数十マイクロの厚みに形成することは、コストがかかり、安価に製造することができない。 In order to increase the thickness of the coating portion so that the sealing layer does not sink into such a cavity portion side, it is usually costly to form a process of forming a thickness of several micron to a thickness of several tens of micron. It cannot be manufactured at low cost.
また、特許文献1,2の方法によれば、確かに被膜部の膜厚を厚くするなどにより剛性を高めることができる。しかし、第1被膜部の上にさらに第2被膜部を形成する工程が必要となるなど、製造時間と製造コストが嵩むことになる。
Further, according to the methods of
そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するため、MEMS構造体を収容する収容空間部を備えた電子デバイスにおいて、収容空間部を覆う封止部とMEMS構造体の接触を防止して、動作不良、デバイス特性のバラツキ等の不具合を低減できる電子デバイス、電子機器、電子デバイスの製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, in order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention prevents contact between the sealing portion that covers the housing space and the MEMS structure in an electronic device including the housing space that houses the MEMS structure. An object of the present invention is to provide an electronic device, an electronic apparatus, and an electronic device manufacturing method capable of reducing malfunctions such as malfunctions and variations in device characteristics.
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]半導体基板と、前記半導体基板に積層された絶縁層と、前記絶縁層に形成された収容空間部に収容されたMEMS構造体と、前記収容空間部を覆う封止層とを具備する電子デバイスにおいて、前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層を備え、前記配線層の一部は前記封止層の上方に形成されることを特徴とする電子デバイス。
これにより、製造コスト及び製造工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
Application Example 1 A semiconductor substrate, an insulating layer stacked on the semiconductor substrate, a MEMS structure housed in a housing space formed in the insulating layer, and a sealing layer covering the housing space The electronic device is provided with a wiring layer that is conductively connected to the electrode pad formed in the insulating layer, and a part of the wiring layer is formed above the sealing layer.
Thereby, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved while suppressing the manufacturing cost and the number of manufacturing steps, and defects such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be reduced.
[適用例2]前記配線層は、銅を含む複数の導電性金属を積層して形成されることを特徴とする適用例1に記載の電子デバイス。
これにより、安価な材料を用いると共に製造工程数を削減しながら封止部の剛性を高めることができる。
Application Example 2 The electronic device according to Application Example 1, wherein the wiring layer is formed by stacking a plurality of conductive metals including copper.
Thereby, the rigidity of the sealing portion can be increased while using an inexpensive material and reducing the number of manufacturing steps.
[適用例3]前記電極パッドの上に積層された前記配線層にはんだ端子が形成されることを特徴とする適用例1又は2に記載の電子デバイス。
これにより、絶縁層の省スペース化を図りつつ、デバイス全体の小型化を図ることができる。
Application Example 3 The electronic device according to Application Example 1 or 2, wherein a solder terminal is formed on the wiring layer stacked on the electrode pad.
Thereby, it is possible to reduce the size of the entire device while saving the space of the insulating layer.
[適用例4]前記配線層にはワイヤーが接続し、前記半導体基板と、前記絶縁層と、前記封止層と、前記配線層がモールド樹脂内に樹脂封止されていることを特徴とする適用例1ないし3の何れか一例に記載の電子デバイス。
これにより、搭載する対象物に合わせて電子デバイスの大きさを任意に変更することができ、デバイス設計の自由度を高めることができる。
Application Example 4 A wire is connected to the wiring layer, and the semiconductor substrate, the insulating layer, the sealing layer, and the wiring layer are resin-sealed in a mold resin. The electronic device according to any one of Application Examples 1 to 3.
Thereby, the magnitude | size of an electronic device can be changed arbitrarily according to the target object mounted, and the freedom degree of device design can be raised.
[適用例5]適用例1ないし4の何れか一例に記載の電子デバイスを備えたことを特徴とする電子機器。
これにより、製造のコストおよび工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減できる電子機器が得られる。
[Application Example 5] An electronic apparatus comprising the electronic device according to any one of Application Examples 1 to 4.
Thereby, while suppressing the manufacturing cost and the number of steps, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved, and an electronic apparatus that can reduce malfunctions such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be obtained.
[適用例6]半導体基板と、前記半導体基板に積層された絶縁層と、前記絶縁層に形成された収容空間部に収容されたMEMS構造体と、前記収容空間部を覆う封止層とを具備する電子デバイスにおいて、前記封止層の上方に配置された補強層と、前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層と、を備え、前記補強層と前記配線層は同一の材質で形成されることを特徴とする電子デバイス。
これにより、製造コスト及び製造工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
Application Example 6 A semiconductor substrate, an insulating layer stacked on the semiconductor substrate, a MEMS structure housed in a housing space formed in the insulating layer, and a sealing layer covering the housing space The electronic device comprises a reinforcing layer disposed above the sealing layer, and a wiring layer electrically connected to the electrode pad formed in the insulating layer, wherein the reinforcing layer and the wiring layer are the same An electronic device formed of a material.
Thereby, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved while suppressing the manufacturing cost and the number of manufacturing steps, and defects such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be reduced.
[適用例7]前記配線層と前記補強層は、銅を含む複数の導電性金属を積層して形成されることを特徴とする適用例6に記載の電子デバイス。
これにより、安価な材料を用いると共に製造工程数を削減しながら封止部の剛性を高めることができる。
Application Example 7 The electronic device according to Application Example 6, wherein the wiring layer and the reinforcing layer are formed by laminating a plurality of conductive metals including copper.
Thereby, the rigidity of the sealing portion can be increased while using an inexpensive material and reducing the number of manufacturing steps.
[適用例8]前記電極パッドの上に積層された前記配線層にはんだ端子が形成されることを特徴とする適用例6又は7に記載の電子デバイス。
これにより、絶縁層の省スペース化を図りつつ、デバイス全体の小型化を図ることができる。
Application Example 8 The electronic device according to Application Example 6 or 7, wherein a solder terminal is formed on the wiring layer laminated on the electrode pad.
Thereby, it is possible to reduce the size of the entire device while saving the space of the insulating layer.
[適用例9]前記配線層にはワイヤーが接続し、前記半導体基板と、前記絶縁層と、前記封止層と、前記配線層がモールド樹脂内に樹脂封止されていることを特徴とする適用例6ないし8のいずれか一例に記載の電子デバイス。
これにより、搭載する対象物に合わせて電子デバイスの大きさを任意に変更することができ、デバイス設計の自由度を高めることができる。
Application Example 9 A wire is connected to the wiring layer, and the semiconductor substrate, the insulating layer, the sealing layer, and the wiring layer are resin-sealed in a mold resin. The electronic device according to any one of Application Examples 6 to 8.
Thereby, the magnitude | size of an electronic device can be changed arbitrarily according to the target object mounted, and the freedom degree of device design can be raised.
[適用例10]適用例6ないし9の何れか一例に記載の電子デバイスを備えたことを特徴とする電子機器。
これにより、製造のコストおよび工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減できる電子機器が得られる。
Application Example 10 An electronic apparatus comprising the electronic device according to any one of Application Examples 6 to 9.
Thereby, while suppressing the manufacturing cost and the number of steps, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved, and an electronic apparatus that can reduce malfunctions such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be obtained.
[適用例11]半導体基板と、前記半導体基板上に積層された絶縁層と、前記絶縁層に形成された収容空間部に収容されたMEMS構造体と、前記収容空間部を覆う封止層とを備えた電子デバイスの製造方法において、前記封止層の上方に配置された補強層と、前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層を同一の材質を用いて製造することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
これにより、製造のコストおよび工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
Application Example 11 A semiconductor substrate, an insulating layer stacked on the semiconductor substrate, a MEMS structure housed in a housing space portion formed in the insulating layer, and a sealing layer covering the housing space portion A reinforcing layer disposed above the sealing layer and a wiring layer conductively connected to the electrode pad formed on the insulating layer, using the same material. A method for manufacturing an electronic device.
As a result, while suppressing the manufacturing cost and the number of steps, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved, and problems such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be reduced.
[適用例12]前記補強層は、前記収容空間部よりも真空度の高い真空条件下で前記封止層の上方に形成することを特徴とする適用例11に記載の電子デバイスの製造方法。
これにより、封止層を収容空間部の内側から外側へ向けて凸状となる形状に形成し易くなり、かつ封止層の剛性を高めることができる。従ってMEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
[Application Example 12] The electronic device manufacturing method according to Application Example 11, wherein the reinforcing layer is formed above the sealing layer under a vacuum condition having a higher degree of vacuum than the housing space.
Thereby, it becomes easy to form a sealing layer in the shape which becomes convex toward the outer side from the inner side of an accommodation space part, and the rigidity of a sealing layer can be improved. Accordingly, problems such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be reduced.
[適用例13]前記補強層は、圧縮応力を有する導電性金属膜を用いて前記封止層に成膜することを特徴とする適用例12に記載の電子デバイスの製造方法。
これにより、内部空間部の真空度と補強層を形成する際の真空度の差が小さくても、補強層の形成後の圧縮応力により封止層が収容空間部の内側から外側へ向けて凸状となる形状に形成し易くすることができる。従って、封止層の剛性を高めることができMEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
Application Example 13 In the method for manufacturing an electronic device according to Application Example 12, the reinforcing layer is formed on the sealing layer using a conductive metal film having a compressive stress.
As a result, even if the difference between the degree of vacuum in the internal space and the degree of vacuum in forming the reinforcing layer is small, the sealing layer protrudes from the inside to the outside of the accommodating space due to the compressive stress after the reinforcing layer is formed. It can be easily formed into a shape. Therefore, the rigidity of the sealing layer can be increased, and problems such as malfunction of the MEMS structure and variations in device characteristics can be reduced.
本発明の電子デバイス、電子機器、電子デバイスの製造方法の実施形態について、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1は実施例1の電子デバイスの概略断面図である。図2は実施例1の電子デバイスの斜視図である。 Embodiments of an electronic device, an electronic apparatus, and an electronic device manufacturing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic cross-sectional view of an electronic device of Example 1. FIG. FIG. 2 is a perspective view of the electronic device according to the first embodiment.
実施例1の電子デバイス10は、半導体基板12と、半導体基板12上に積層されMEMS構造体20が配置された絶縁層16と、MEMS構造体20が収容された収容空間部18と、収容空間部18を覆う封止層34と、封止層34の上方に配置された補強層40と、絶縁層16に形成された電極パッド30と導電接続する配線層38を主な基本構成としている。
The
半導体基板12は、材質にシリコーンや化合物半導体などを用いて板状に形成されている。この他、半導体基板12は、ガラス、セラミックス、サファイア、ダイヤモンド、合成樹脂等の他の素材で構成することもできる。半導体基板12上には下地層14が形成されている。下地層14は、材質に窒化シリコーンなどを用いている。
The
下地層14上には絶縁層16が形成されている。絶縁層16は、材質に酸化シリコーン(SiO2)、PSG(リンドープガラス)、TEOS(テトラエトキシシランなどを原料ガスとして形成されるCVD膜)などを用いて板状に形成されている。絶縁層16には収容空間部18が形成されている。収容空間部18は、絶縁層16の内部にMEMS構造体20を収容する空間を構成している。
An insulating
絶縁層16は、1又は複数のMEMS構造体20や電極パッド30が形成されている。MEMS構造体20は、一例として、振動子、力検出センサー、集積回路、フィルタ、スイッチ、アクチュエータ等を構成している。その他、MEMS構造体20は、収容空間部18に収容可能な任意の素子を用いることができる。図1に示す収容空間部18に収容されたMEMS構造体20は、上部構造体22と下部構造体24から構成されている。
The insulating
電極パッド30は、材質にAlなど導電性金属を用いることができる。電極パッド30は、絶縁層16内に形成されたMEMS構造体(不図示)と導通接続して絶縁層16の上面に複数形成することができる。
The
絶縁層16上にはパッシベーション層32が形成されている。パッシベーション層32は、材質に窒化シリコーン、酸化シリコーン、ポリイミド樹脂等を用い、絶縁層16のMEMS構造体20の機能を保護するための膜である。パッシベーション層32は、封止層34や、電極パッド30の一部が露出するように形成されている。
A
絶縁層16の収容空間部18は上方から封止層34により被膜されることで密閉されている。封止層34は、材質にAl等の金属を用いることができる。
絶縁樹脂層36は、材質にポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール等を用いることができる。絶縁樹脂層36は、絶縁層16と配線層38の導電接続を遮断するように構成している。
The
The insulating
配線層38は、絶縁樹脂層36と、封止層34と、電極パッド30上に形成されている。配線層38は、Cuを含む複数の導電性金属、例えば、チタン、タングステン、クロム等を積層した構造である。
The
補強層40は、封止層34の上方に配置されている。実施例1の補強層40は、封止層34の上面と接触させて、平面視で重なる位置に配置している。補強層40は配線層38と同様にCuを含む複数の導電性金属を積層した構造である。このような補強層40は、配線層38の形成時に、配線層38と同じ材質で形成することができる。なお、配線層38を引き回すことによって、配線層38の一部を封止層34の上方に形成し、封止層34を補強してもよい。
The reinforcing
オーバーコート層42は、配線層38の少なくとも一部を覆っている。配線が凹部を有するように形成される場合、オーバーコート層42の一部が凹部に沿ってオーバーコート層42が形成される。配線層38のはんだ端子50が設けられるランド44を除いた部分を全てオーバーコート層42で覆うことで、配線層38の酸化、腐食を防止し、電気的な不良を防止することができる。オーバーコート層42は、配線層38のランド44の少なくとも中央部を除いて形成することができる。また、オーバーコート層42はランド44の周縁部を覆うように形成することができる。
The
はんだ端子50は、配線層38のランド44上に配置している。はんだ端子50は、ランド44上で加熱により溶融させて形成することができ、外部電極(不図示)と電気的な接続を図ることができる。このような構成の本実施例の電子デバイス10は、図2に示すように斜め上方から見ると4つのはんだ端子50が略矩形の絶縁層16上の四隅に配置され、収容空間部18が4つのはんだ端子50の中心付近に配置された構成となる。
The
次に本発明の電子デバイスの製造方法について以下説明する。図3は本発明の電子デバイスの配線層及び補強層を形成するまでの概略工程断面図である。図4は本発明の電子デバイスのはんだ端子を形成するまでの概略工程断面図である。図5は収容空間部を拡大した説明図である。 Next, the manufacturing method of the electronic device of the present invention will be described below. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of processes until the wiring layer and the reinforcing layer of the electronic device of the present invention are formed. FIG. 4 is a schematic process cross-sectional view until the solder terminal of the electronic device of the present invention is formed. FIG. 5 is an explanatory diagram enlarging the accommodation space.
図3(A)に示すように、半導体基板12上に下地層14、絶縁層16、パッシベーション層32が積層され、絶縁層16の収容空間部18にMEMS構造体20が配置された半導体基板12を準備する。
As illustrated in FIG. 3A, the
ここで収容空間部18の封止工程は次のように行っている。封止層34は、図5に示すように、貫通孔を備えた第1封止層34aと、第1封止層34aの貫通孔を塞ぐ第2封止層34bを積層した構造で形成されている。第1封止層34aは、Al等の金属層を成膜し、その後、パターニングすることで第1封止層34aの貫通孔を形成することができる。
Here, the sealing step of the
まず、図5(A)に示すように、収容空間部18は、第1封止層34aの貫通孔を通じてウェットエッチングやドライエッチング等で絶縁層16をエッチング除去し、その後、洗浄するといった処理を行う工程で形成することができる。
First, as shown in FIG. 5A, the
次に、図5(B)に示すように、収容空間部18の封止は、第1封止層34a上に真空蒸着、スパッタリング、CVD法等の気相成長法により真空条件下で第2封止層34bを成膜する。これにより、収容空間部18が貫通孔を通じて真空下で閉鎖することができる。第2封止層34bは第1封止層34aと同様にAl等の金属層により形成される。
そして、図3(A)に示すように、パッシベーション層32は、封止層34および電極パッド30の周囲を囲んで、中央付近が露出するように形成されている。
Next, as shown in FIG. 5B, the
Then, as shown in FIG. 3A, the
次に図3(B)に示すように、パッシベーション層32、封止層34、電極パッド30の全面を覆う絶縁樹脂層36を樹脂材料を熱硬化させて形成する。そして封止層34及び電極パッド30に相当する箇所の絶縁樹脂層36が除去できるようなレジストを塗布する。
Next, as shown in FIG. 3B, an insulating
図3(C)に示すように、レジストを露光工程、現像工程を用いて所望の形状にパターニングする。このとき、次工程で配線層38及び補強層40を形成するため、めっきの共通電極となる導通層(不図示)を真空蒸着、スパッタリング、CVD法等の気相成長法により真空条件下で絶縁層16上面全面に形成する。めっきの共通電極となる導通層を形成する場合、図5(C)に示すように、収容空間部18よりも真空度の高い真空条件下にする。これにより収容空間部18を封止している封止層34が収容空間部18の内側から外側へ向けて凸状に変形する。これは収容空間部18よりも外部の真空度が高く、真空度の低い内部空間が膨張するためである。一例として、第2封止層34bとなるAl層を1.3Pa(10mTorr)の成膜圧力下でスパッタ法を用いて成膜した場合、補強層40をTiW層を0.26Pa(2mTorr)の成膜圧力下でスパッタ法を用いて成膜することができる。
As shown in FIG. 3C, the resist is patterned into a desired shape using an exposure process and a development process. At this time, in order to form the
図3(D)に示すように、次工程のめっきを形成する領域が露出するようにフォトレジストを形成する。なお、図中の46は前述の導通層である。
図3(E)に示すように、電解めっきによって配線層38及び補強層40を同一の材質を用いて、同一工程で形成する。ついで図5(D)に示すように、封止層34が収容空間部18の内側から外側へ向けて凸状となる状態で、電解めっきを行い、封止層34の上に補強層40を形成する。
As shown in FIG. 3D, a photoresist is formed so that a region for forming the next plating is exposed. In the figure,
As shown in FIG. 3E, the
また、配線層及び補強層としては、成膜後、室温(摂氏20度から30度)状態で圧縮応力を発生する材質の導電性金属膜、一例としてチタン、タングステンなどの金属が望ましい。圧縮応力を発生する金属膜を第2封止層の上に成膜して室温状態にすると、圧縮応力を発生する金属膜が、伸張して第2封止層が伸張して内部空間部の内側から外側に向けて凸状に変形し易くなる。これにより、真空度の差による封止層の機械的強度に加えて、内部応力によって封止膜が凸状となる形状を維持する事が容易となり、第2封止層と補強層の成膜圧力の選択範囲が広がり、より安定して形成することができる。 As the wiring layer and the reinforcing layer, a conductive metal film made of a material that generates compressive stress at room temperature (20 to 30 degrees Celsius) after film formation, for example, a metal such as titanium or tungsten is desirable. When a metal film that generates compressive stress is deposited on the second sealing layer and brought to room temperature, the metal film that generates compressive stress expands and the second sealing layer expands, and the internal space portion It becomes easy to deform into a convex shape from the inside to the outside. Thereby, in addition to the mechanical strength of the sealing layer due to the difference in the degree of vacuum, it becomes easy to maintain the shape in which the sealing film becomes convex due to internal stress, and the second sealing layer and the reinforcing layer are formed. The selection range of pressure is widened, and the pressure can be formed more stably.
さらに、第2封止層の上に補強層としてTiWを形成した場合、TiWを共通電極としてめっき法によりTiWの上に第2の補強層(例えばCuなど)を形成しても良い。これにより、封止層の変形を強固に保持することができる。 Furthermore, when TiW is formed as a reinforcing layer on the second sealing layer, a second reinforcing layer (for example, Cu or the like) may be formed on TiW by plating using TiW as a common electrode. Thereby, the deformation | transformation of a sealing layer can be hold | maintained firmly.
次に図4(A)に示すように、めっき用のレジストを剥離除去し、共通電極となる導通層をウェットエッチング法などにより除去する。
図4(B)に示すように、はんだ端子50を搭載するため、はんだ端子50と配線層38の接続箇所となるランド44以外の配線層38又は絶縁樹脂層36上にオーバーコート層42を熱硬化感光性樹脂材料を用いて形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, the plating resist is peeled and removed, and the conductive layer to be the common electrode is removed by a wet etching method or the like.
As shown in FIG. 4B, in order to mount the
図4(C)に示すように、はんだ印刷法や、めっき法、はんだボール搭載法を用いて半田を配線層38のランド44上にはんだ端子50を形成する。
最後に、ダイシングブレードを用いたダイシングや、レーザー光を用いたレーザーダイシング法などを用いて個片化して、電子デバイス10を製造することができる。
As shown in FIG. 4C,
Finally, the
このような本発明の電子デバイスによれば、製造コスト及び製造工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。 According to such an electronic device of the present invention, while suppressing the manufacturing cost and the number of manufacturing steps, the rigidity against deformation such as the depression of the sealing layer is improved, and defects such as malfunction of the MEMS structure and variation in device characteristics are caused. Can be reduced.
図6は実施例2の電子デバイスの概略断面図である。実施例1の電子デバイス10は、補強層40と封止層34を接触させて平面視で重なるように配置し、封止層34の剛性を高めた構成である。これに対して実施例2の電子デバイス10Aは、補強層40と封止層34の間に絶縁樹脂層36を形成し、封止層34と補強層40が平面視で重なる位置に配置している。その他の構成は実施例1の電子デバイス10と同一の構成である。このような実施例2の電子デバイス10Aであっても、封止層34の上方に補強層40を形成、換言すれば、封止層34の平面視で重なる位置に配線層38と同一の材質となる補強層40を設けているので、製造コスト及び製造工程数を抑えつつ、封止層の陥没などの変形に対する剛性が向上し、MEMS構造体の動作不良やデバイス特性のばらつきなどの不具合を低減することができる。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the electronic device of the second embodiment. The
図7は実施例3の電子デバイスの概略断面図である。実施例3の電子デバイス10Bは、実施例1のパッシベーション層32の上に積層させた絶縁樹脂層36を省略し、パッシベーション層32の上に配線層38とオーバーコート層42を設けている。このような実施例3の電子デバイス10Bによれば、デバイス全体の低背化と共に小型化を図ることができる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the electronic device of Example 3. In the
図8は実施例4の電子デバイスの概略断面図である。実施例4の電子デバイス10Cは、絶縁層16の電極パッド30と導電接続する配線層38の上にはんだ端子50を配置させている。その他の構成は実施例1の電子デバイス10と同様の構成である。このような実施例4の電子デバイス10Cによれば、絶縁層の省スペース化を図りつつ、デバイス全体の小型化を図ることができる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an electronic device of Example 4. In the
図9は実施例5の電子デバイスの概略断面図である。実施例5の電子デバイス10Dは、実施例4のパッシベーション層32の上に積層させた絶縁樹脂層36を省略し、パッシベーション層32の上に配線層38とオーバーコート層42を設けている。このような実施例5の電子デバイス10Dによれば、デバイス全体の低背化と共に小型化を図ることができる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an electronic device of Example 5. In the
図10は実施例6の電子デバイスの概略断面図である。実施例の電子デバイス10Eは、実施例5の電子デバイス10Dのランドのはんだ端子に代えて、配線層のランド44にワイヤー52の一端を導電接続し、他端を外部端子(不図示)と接続させている。そして、半導体基板と、絶縁層と、封止層と、配線層を含むデバイス全体がモールド樹脂54内に樹脂封止されている。このような構成により、搭載する対象物に合わせて電子デバイスの大きさを任意に変更することができ、デバイス設計の自由度を高めることができる。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an electronic device of Example 6. In the
図11は本発明の電子デバイスを用いた電子機器の説明図である。図示のように、本発明の電子デバイスを実装した電子機器の一例としてノート型パーソナルコンピューター60を示している。この他、上記の電子デバイスの製造方法で製造された電子デバイスを用いて、携帯電話機、デジタルスチルカメラ、カーナビゲーション装置、ゲームコントローラー、時計などの電子機器を製造することができる。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an electronic apparatus using the electronic device of the present invention. As shown in the figure, a notebook
10,10A,10B,10C,10D,10E………電子デバイス、12………半導体基板、14………下地層、16………絶縁層、18………収容空間部、20………MEMS構造体、22………上部構造体、24………下部構造体、30………電極パッド、32………パッシベーション層、34………封止層、34a………第1封止層、34b………第2封止層、36………絶縁樹脂層、38………配線層、40………補強層、42………オーバーコート層、44………ランド、46………導通層、50………はんだ端子、52………ワイヤー、54………モールド樹脂、60………ノート型パーソナルコンピューター。
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E ......... Electronic device, 12 ......... Semiconductor substrate, 14 ...... Underlayer, 16 ...... Insulating layer, 18 ...... Accommodating space, 20 ......... MEMS structure, 22 ......... Upper structure, 24 ......... Lower structure, 30 ......... Electrode pad, 32 ......... Passivation layer, 34 ......... Sealing layer, 34a ......... First sealing
Claims (13)
前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層を備え、
前記配線層の一部は前記封止層の上方に形成されることを特徴とする電子デバイス。 An electronic device comprising: a semiconductor substrate; an insulating layer stacked on the semiconductor substrate; a MEMS structure housed in a housing space formed in the insulating layer; and a sealing layer covering the housing space. ,
A wiring layer conductively connected to the electrode pad formed in the insulating layer;
A part of the wiring layer is formed above the sealing layer.
前記封止層の上方に配置された補強層と、
前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層と、
を備え、
前記補強層と前記配線層は同一の材質で形成されることを特徴とする電子デバイス。 An electronic device comprising: a semiconductor substrate; an insulating layer stacked on the semiconductor substrate; a MEMS structure housed in a housing space formed in the insulating layer; and a sealing layer covering the housing space. ,
A reinforcing layer disposed above the sealing layer;
A wiring layer conductively connected to the electrode pad formed in the insulating layer;
With
The electronic device according to claim 1, wherein the reinforcing layer and the wiring layer are formed of the same material.
前記封止層の上方に配置された補強層と、前記絶縁層に形成された電極パッドと導電接続する配線層を同一の材質を用いて製造することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 An electronic device comprising a semiconductor substrate, an insulating layer stacked on the semiconductor substrate, a MEMS structure housed in a housing space formed in the insulating layer, and a sealing layer covering the housing space In the manufacturing method of
A method for manufacturing an electronic device, wherein a reinforcing layer disposed above the sealing layer and a wiring layer electrically connected to an electrode pad formed on the insulating layer are manufactured using the same material.
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---|---|---|---|---|
JPH09304211A (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Omron Corp | Structure and method for packaging of capacitive pressure sensor |
JP2004209585A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Electronic device and method of manufacturing the same |
JP2010073919A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2011177846A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Seiko Epson Corp | Electronic device |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09304211A (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Omron Corp | Structure and method for packaging of capacitive pressure sensor |
JP2004209585A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Electronic device and method of manufacturing the same |
JP2010073919A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2011177846A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Seiko Epson Corp | Electronic device |
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