JP4581011B2 - 電気部品とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体集積回路に内蔵される電気部品とその製造方法に係わり、機械的に動作可能な構成を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）に関する。

ＭＥＭＳは、可動部を有する機能素子であるため、可動部の動作空間としてのキャビティ（空洞）を必要とし、このキャビティは、外気の浸入を遮断して機能素子を保護するため、気密封止されている。

従来、気密封止は金属封止法、ハンダ封止法、ガラス封止法などのように、ガスが透過しない封止材を用いて行われていた。

然しながら、金属封止法やハンダ封止法は、機能素子や電気配線と封止金属との間に寄生容量が生じるため、機能素子の特性に影響を与える問題がある。

ガラス封止法は、封止温度が３００〜４００℃と高いため、耐熱性の低い機能素子の気密封止には適さないという問題がある。

これに対して、基板上の犠牲膜をエッチングして形成されたキャビティ内に気密封止された機能素子が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された機能素子は、シリコン基板上の機能素子が犠牲膜で覆われ、犠牲膜上に開口を有する耐エッチング膜が形成される。この開口を通して犠牲膜がエッチングされることにより犠牲膜によりキャビティが形成され、このキャビティ内に機能素子が収納される。この後、犠牲膜上にシリコン窒化膜が形成されて開口が封止されることにより、キャビティ内が気密封止される。

然しながら、特許文献１に開示された技術において、シリコン窒化膜はＳｉ基板に対して圧縮力が大きいため、キャビティを形成する耐エッチング膜の変形を引き起こし、キャビティを経時的に変形させる問題がある。

開口の封止に用いるシリコン窒化膜を薄くすれば、膜の応力も小さくなる。しかし、シリコン窒化膜を薄くした場合、開口からキャビティ内へシリコン窒化膜が落下することを防止し、且つ開口を封止するために、開口のサイズを十分小さくする必要がある。このため、小さい開口から犠牲膜を除去するために長時間を要し、また、エッチング不足により、キャビティ内に犠牲膜の残るという問題がある。
特開２００６−７４５９号公報

本発明は、信頼性の高い電位部品とその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の電気部品の態様は、機能素子を有する基板と、前記基板とともに前記機能素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する絶縁性の第１の膜と、前記複数の貫通孔の上面を塞いで前記第１の膜上に形成され、前記第１の膜よりガス透過率の大きい絶縁性の第２の膜と、少なくとも前記第２の膜上に形成され、前記第２の膜よりガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜と、前記第３の膜上に形成され、前記第３の膜より伸縮性の大きい絶縁性の第４の膜と、を具備することを特徴とする。
本発明の電気部品の製造方法は、基板上に機能素子を形成し、前記基板と複数の貫通孔を有する絶縁性の第１の膜とにより前記機能素子を収納する空洞を形成し、前記複数の貫通孔の上面を塞ぐため、前記第１の膜上に前記第１の膜よりガス透過率の大きい絶縁性の第２の膜を形成し、少なくとも前記第２の膜上に前記第２の膜よりガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜を形成し、前記第３の膜上に前記第３の膜より伸縮性の大きい絶縁性の第４の膜を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、信頼性の高い電気部品とその製造方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施例）
図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施例に係る電気部品について説明する。図１は電気部品を示す断面図、図２乃至図４は電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図である。

図１に示すように、本実施例の電気部品１０は、機能素子１１を有する基板１２と、基板１２とともに機能素子１１を収納するキャビティ１３を形成し、複数の貫通孔１４ａを有する絶縁性の第１の膜１４と、複数の貫通孔１４ａの上面を塞いで第１の膜１４上に形成され、第１の膜１４よりガス透過率の大きい絶縁性の第２の膜１５と、を具備している。

更に、電気部品１０は、第２の膜１５上に形成され、第２の膜１５よりガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜１６と、第３の膜１６上に形成され、第３の膜１６より伸縮性の大きい絶縁性の第４の膜１７と、を具備している。

基板１２は、例えばシリコン基板であり、基板１２上の絶縁膜１８は、例えばシリコン酸化膜である。この絶縁膜１８上に機能素子１１が形成されている。機能素子１１は、例えば静電駆動型のＭＥＭＳ可変容量キャパシタである。

ＭＥＭＳ可変容量キャパシタは、例えばアルミニウムの第１電極１１ａと、第１電極１１ａに対向するアルミニウムの第２電極１１ｂにより構成されている。この可変容量キャパシタは、第１電極１１ａと第２電極１１ｂの間に電圧を印加すると、静電引力によって第１部電極１１ａと第２電極１１ｂとの間の距離が変化することにより容量が変化する。

キャビティ１３は、機能素子１１の動作空間を確保するための領域である。キャビティ１３内は、乾燥雰囲気、または真空雰囲気に保たれている。このため、有害ガス、例えば水分によるアルミニウム製の第１および第２電極１１ａ、１１ｂの劣化が防止され、ＭＥＭＳ可変容量キャパシタの特性劣化が防止されている。本実施例では、電極材料としてアルミニウムを用いた例を示している。しかし、電気的信頼性の向上、動作回数の増加に伴って徐々に塑性変形を伴うクリープ現象を低減させるため、銅（Ｃｕ）を添加したアルミニウム合金を用いることが望ましい。

第１の膜１４は、Ｓｉ―Ｏ結合を主成分とするシリコン化合物、例えば厚さが１μｍ程度のシリコン酸化膜であり、機能素子１１を外部から保護するためのキャップとしての無機膜である。

第１の膜１４の複数の貫通孔（開口）１４ａは、後述するように機能素子１１を形成した後、犠牲層をエッチングして除去し、キャビティ１３を形成するためのものである。すなわち、犠牲層は、貫通孔１４ａを通してエッチングされる。

第２の膜１５は、有機膜、例えば炭素を主成分とする紫外線硬化型樹脂であり、具体的にはプレポリマー、モノマー、光重合開始剤、添加剤などからなる樹脂膜である。この第２の膜１５は、後述するように、キャビティ１３を形成した後、貫通孔１４ａの上面を塞いで第１の膜１４を被覆する。さらに、第２の膜１５は、キャビティ１３内の有害ガスを通過して排出し、キャビティ１３内の雰囲気を調整する機能を有している。

従って、水分などの有害ガスがキャビティ１３内から短時間で排気されるように、第２の膜１５のガス透過率は、第１の膜１４のガス透過率より大きく、且つキャビティ１３の内容積に応じて大きいほど好ましい。

すなわち、ＭＥＭＳに代表される機能素子を収納するキャビティ１３のサイズが、例えば２×２×０．０４ｍｍ程度とすると、第２の膜１５のガス透過率は、例えば水分の透過率の場合、１×１０^−１５ｍ^２／ｓより大きいことが実用上望ましい。

第３の膜１６は、第２の膜１５の上面を被覆する無機膜である。第３の膜１６は、第２の膜１５よりガス透過率が小さいＳｉ−Ｎ結合を主成分とするシリコン化合物、例えばシリコン窒化膜であり、水分などの有害ガスが第２の膜１５を透過してキャビティ１３内に浸入することを防止する。

シリコン窒化膜は緻密な膜であり、そのガス透過率は非常に小さく、例えば厚さ１μｍ以下の薄膜でもガスの透過は無視することができる。

シリコン窒化膜は膜応力が、例えば〜１．５ＧＰａと大きい。したがって、膜応力により第１の膜１４が経時的に変形するのを防止するため、シリコン窒化膜の膜厚は０．３μｍ以下に設定することが望ましい。またピンポール等の無い膜質を確保するため、シリコン窒化膜の膜厚を０．１μｍ以上に設定することが望ましい。

更に、第２の膜１５の側面１５ａの全周は、第２の膜１５よりガス透過率の小さい絶縁性の第５の膜１９で覆われている。この第５の膜１９は、例えば第３の膜１６と同じ材質の膜である。このため、第２の膜１５の側面１５ａから水分などの有害ガスが膜内に浸入し、膜を伝ってキャビティ１３内に浸入することが防止されている。

第４の膜１７は、有機膜、例えばエポキシ系樹脂であり、第１乃至第３の膜１４、１５、１６を有するキャビティ構造体の機械的強度を補強し、熱応力によりシリコン窒化膜にクラックが生じることを防止して熱安定性を確保する。

第２の膜１５の外側には、機能素子１１を外部に電気的に接続するための電極部２０が形成されている。電極部２０は、配線２１と、有機膜２３と、バンプ２４と、絶縁膜２５と、電極パッド２６と金属膜２７と、により構成されている。

具体的には、配線２１の一端部２１ａは機能素子１１に接続され、他端部２１ｂは基板１２に沿って第２の膜１５の外側に延伸され、電極パッド２６を構成している。配線２１は、例えばアルミニウムであり、絶縁膜１８上に形成されている。

配線２１の他端部２１ｂは絶縁膜２５で覆われている。この絶縁膜２５は、例えば第１の膜１４に連続したシリコン酸化膜である。

有機膜２３は、第２の膜１５と距離Ｌだけ離間して絶縁膜２５上に形成されている。この有機膜２３は、例えば第２の膜１５と同じ紫外線硬化型樹脂である。有機膜２３と絶縁膜２５は電極パッド２６に対応して開口２２を有している。

開口２２内の電極パッド２６上、開口２２の内壁面および開口２２周囲の有機膜２３上に、ＵＢＭ（Under Bump Metal）と呼ばれる金属膜２７が形成されている。この金属膜２７は、例えばニッケル合金と金の積層膜である。バンプ２４は、開口２２の内部および周囲の金属膜２７上にオーバラップして形成されている。

金属膜２７は、電極パッド２６と例えばハンダボールからなるバンプ２４との密着性を高めるために形成されている。すなわち、アルミニウムからなる電極パッド２６は、ハンダボールからなるバンプ２４との濡れ性が悪く、電極パッド２６とハンダボールとを直接接合させることが難しいためである。

機能素子１１の第１電極１１ａに接続された配線（図示せず）も、配線２１と同様の構成であり、その説明は省略する。

図１に示す電気部品によれば、貫通孔１４ａの上面を塞ぐガス透過率の大きい第２の膜１５は、塗布型有機膜である。このため、貫通孔１４ａのサイズ（直径又は開口面積）が大きくても、貫通孔１４ａを容易且つ確実に封止することができる。

したがって、貫通孔１４ａのサイズや配置が制約されないため、サイズの大きい貫通孔１４ａを複数配置することにより、後述する犠牲膜のエッチングを短時間で確実に行うことが可能である。

また、第２の膜１５の上に形成されるガス透過率の小さい第３の膜１６は、薄いシリコン窒化膜であるため、水分などの有害ガスがキャビティ１３内に浸入するのを防止することができる。しかも、第３の膜１６は、膜応力が小さいため、第１の膜１４がシリコン窒化膜の膜応力により変形するのを防止することが可能である。
更に、伸縮性の大きい第４の膜１７により薄いシリコン窒化膜をカバーしているので、キャビティ構造体の機械強度を補強し、熱安定性を確保することが可能である。

また、ガス透過率の大きい第２の膜１５の側面１５ａは、第３の膜１６と同じガス透過率の小さい第５の膜１９で覆われている。このため、第２の膜１５の側面１５ａから水分などの有害ガスがキャビティ１３内に浸入する恐れは少ない。したがって、第２の膜１５の側面１５ａから水分などの有害ガスがキャビティ１３内に浸入するのを防止する目的で、第２の膜１５と同じ種類の有機膜２３を第２の膜１５に連続して形成する必要がない。このため、有機膜２３にオーバラップした金属膜２７のエッジから有機膜２３にクラックが生じた場合に、クラックから水分などの有害ガスが浸入し、有機膜２３から第２の膜１５内を拡散してキャビティ１３内に浸入するのを防止することが可能である。

次に、図２乃至図４を用いて、上記電気部品１０の製造方法について説明する。

図２（ａ）に示すように、先ず、基板１２の絶縁膜１８上にアルミウム膜が形成される。このアルミニウム膜がフォトリソグラフィー法によりパターニングされ、機能素子１１の第１電極１１ａと、ブリッジ状の第２電極１１ｂの一部１１ｃが形成される。

次に、第１電極１１ａと第２電極１１ｂの一部１１ｃとの上面および側面を含む絶縁膜１８上に、後述する犠牲層エッチングの保護膜（図示せず）が形成される。この保護膜は、例えば厚さ２００ｎｍのシリコン窒化膜と厚さ８ｎｍのアルミナ膜との積層膜である。

次に、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの一部１１ｃを覆い、第２電極１１ｂの脚部に対応する位置に開口を有する第１犠牲膜４１が形成される。この第１の犠牲膜４１は、例えば厚さ１０μｍ程度のポリイミド膜である。
次に、第１犠牲膜４１上にアルミウム膜が形成され、このアルミニウム膜がフォトリソグラフィー法によりパターニングされて、ブリッジ状の第２電極１１ｂが形成される。第２電極１１ｂのサイズは、例えば２μｍ×１２００μｍ程度である。

次に、図２（ｂ）に示すように、再びポリイミドが塗布され、硬化されて第２犠牲膜４２となるポリイミド膜が形成される。このポリイミド膜の上に素子形成部分を覆うように図示せぬレジスト膜が形成される。このレジスト膜をマスクとして、例えばＲＩＥ法によりポリイミド膜がエッチングされ、厚さが例えば６μｍの第２犠牲膜４２が形成される。レジスト膜とポリイミド膜により構成された第２犠牲膜４２との選択比は、例えば１．５〜２．０である。これにより、機能素子１１の周りが、第１犠牲膜４１および第２犠牲膜４２で覆われる。この第２犠牲膜４２のパターン形成には、感光性材料を適用することも可能である。しかし、この場合、露光プロセスによる硬化、収縮により、パターンエッジが鋭角となり、第２犠牲膜上に形成する絶縁膜に亀裂を誘発する原因となる。このため、上記のようにレジスト膜をマスクとしてパターン形成するほうが望ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、前の処理結果として生じた構造上に、第１の膜１４としてのアンドープシリコン酸化膜が、例えばＣＶＤ（Chemical vapor Deposition）法により厚さ１μｍ程度形成される。これにより、第２犠牲膜４２の外側は第１の膜１４により覆われる。

次に、図２（ｄ）に示すように、第１の膜１４上に直径が例えば１０μｍ程度の複数の開口４３ａを有するレジスト膜４３が形成される。このレジスト膜４３をマスクとして、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、第１の膜１４に複数の貫通孔１４ａが形成される。

このとき、レジスト膜４３と第１の膜１４との選択比を調整することにより、貫通孔１４ａの形状が、第２犠牲膜４２側からレジスト膜４３側に向かって次第に径が大きくなることが望ましい。換言すると、貫通孔１４ａの形状がレジスト膜４３側から第２犠牲膜４２側に向かって次第に径が小さくなるテーパー形状であることが望ましい。

これは、後述する第１および第２犠牲膜４１、４２を除去した後に、貫通孔１４ａの封止特性を向上させるためである。

次に、図３（ａ）に示すように、レジスト膜４３が、例えばアッシャーを用いて剥離された後、貫通孔１４ａを通して第１および第２犠牲膜４１、４２がエッチングされる。このエッチングは、例えば酸素（Ｏ_２）とＣＦ_４の混合ガスを用い、基板温度１５０℃で１５分程度のプラズマ処理により行なわれる。第１および第２犠牲膜４１、４２の除去は、上記ドライエッチングに限らず、薬液を用いたウェットエッチングを適用することも可能である。

これにより、基板１２と、複数の貫通孔１４ａを有する絶縁性の第１の膜１４とにより、機能素子１１を収納したキャビティ１３が形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、前の処理の結果により生じた構造上に紫外線硬化型樹脂として紫外線硬化型エポキシ樹脂が塗布される。紫外線硬化型エポキシ樹脂の粘度は、約２０００〜３０００ｃｐである。このため、第１の膜１４の膜厚が１μｍ、貫通孔１４ａの直径が１０μｍである場合、第１の膜１４上に厚さ１０μｍのエポキシ樹脂を形成した場合においても、貫通孔１４ａからキャビティ１３内にエポキシ樹脂が浸入することはない。

この後、図３（ｃ）に示すように、感光性材料としての紫外線硬化型エポキシ樹脂にフォトリソグラフィー法を用いて紫外線が短時間照射され、パターニングされる。次いで、温度例えば２００〜２５０℃でキュアすることにより樹脂が硬化され、厚さ１０μｍ程度の第２の膜１５が形成される。これにより、貫通孔１４ａの上面が塞がれ、キャビティ１３が封止される。このとき、第２の膜１５の側面１５ａが露出される。

次に、例えばホップレートにより、１５０℃×３０分程度の熱処理が行われ、キャビティ１３内の水分が、ガス透過率の大きい第２の膜１５を透過させて除去される。これにより、キャビティ１３内の雰囲気が、例えば湿度１％以下に調整される。

この後、図４（ａ）に示すように、第２の膜１５上及び側面１５ａ上に第３の膜１６が形成される。この第３の膜１６は、例えば厚さが０．３μｍ程度のシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）であり、例えばプロセスガスとしてＳｉＨ_４とＮＨ_３を用い、２５０〜３００℃程度の低温プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。これにより、ステップカバレッジの良い第３の膜１６が形成される。

このようにして、第２の膜１５上のガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜１６と、第２の膜１５の側面を覆うガス透過率の小さい絶縁性の第５の膜１９とが同時に形成され、キャビティ１３が気密封止される。

次に、図４（ｂ）に示すように、第３の膜１６上に、例えば厚さ１００μｍ程度のエポキシ系樹脂が塗布され、キュアされる。これにより、第３の膜１６を保護し、伸縮性を有する絶縁性の第４の膜１７が形成される。

次に、周知の方法により、電極部２０が形成される。例えば、配線２１が第１の電極１１ａと同時に形成され、絶縁膜２５は第１の膜１４と同時に形成される。有機膜２３は第２の膜１５と同時に形成され、エッチングにより分離されるとともに、開口２２が形成される。金属膜２７は、無電解メッキ方により形成される。この後、金属膜２７上に食んだバンプ２４が形成される。

このようにして、図１に示す機能素子１１がキャビティ１３内に収納された電気部品１０が完成される。

以上説明したように、本実施例の電気部品１０において、機能素子１１は、第１の膜１４と、第１の膜１４よりガス透過率の大きい第２の膜１５と、第２の膜１５よりガス透過率の小さい第３の膜１６と、第３の膜１６より伸縮性の大きい第４の膜との積層構造により形成されたキャビティ１３内に収納されている。

その結果、キャビティ１３内の雰囲気の調整が容易で、高い気密性と、堅牢性が得られる。従って信頼性の高い電気部品１０を得ることができる。

ここでは、第１の膜１４が、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）である場合について説明した。しかし、その他のＳｉ−Ｏ結合を有するシリコン化合物、例えばＬｏｗ−ｋ材（ＳｉＯ_ｘＣ_ｙ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）などを用いることも可能である。

また、ガス透過率の高い第２の膜１５は、紫外線硬化型エポキシ樹脂である場合について説明した。しかし、これに代えて紫外線硬化型アクリル樹脂を用いることも可能である。また、周知の熱硬化型樹脂、電子ビーム硬化型樹脂は、例えばエポキシアクリレート系樹脂、フタル酸エステル系樹脂などでもよい。

さらに、ガス透過率の小さい第３の膜１６は、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）である場合について説明した。しかし、その他のＳｉ−Ｎ結合を有するシリコン化合物、例えばシリコン酸窒化膜（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）などでも構わない。

第３の膜１６は、シリコン酸窒化膜を用いる場合、例えばプロセスガスとしてＳｉＨ_４とＮＨ_３とＮ_２Ｏを用いたプラズマＣＶＤ法により、２５０〜３００℃程度の低温で形成することができる。

更に、第３の膜１６は、シリコン炭化膜（ＳｉＣ）、アルミニウム酸化膜（Ａｌ_２Ｏ_３）、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ）を適用することも可能である。

第３の膜１６としてシリコン炭化膜を用いる場合、例えばプロセスガスとしてＳｉＨ_４とＣＨ_４を用いたプラズマＣＶＤ法により、２５０〜３００℃程度の低温で形成することができる。

第３の膜１６をプラズマＣＶＤ法により形成する場合について説明したが、スパッタリング法や、真空蒸着法により形成することも可能である。

スパッタリング法や、真空蒸着法は、陰になる部分のステップカバレッジが悪いため、基板１２をプラネタリ方式で回転させながら全体的に均一に第３の膜１６を形成する必要がある。

スパッタリング法や真空蒸着法は、基板１２を過熱する必要がないため、プラズマＣＶＤ法より更に低温で第３の膜１６を形成できる利点がある。

伸縮性の大きい第４の膜１７は、エポキシ系樹脂に限定されるものではなく、ポリイミド系樹脂を用いることも可能である。

第３の膜１６と第５の膜１９は、同時に形成する場合について説明したが、これらを個別に形成してもよい。

また、第２の膜１５の側面１５ａから浸入する水分などの有害ガスの影響が無視できる場合、第５の膜１９は無くても構わない。

キャビティ１３内の水分を除去する場合、加熱による方法について説明した。しかし、これに限らず、キャビティ１３を乾燥ガスにより低湿度雰囲気に調整された容器内に収納し、分圧差によりキャビティ１３内の水分を除去することも可能である。

また、キャビティ１３内を排気して、キャビティ１３内を真空雰囲気に保持することも可能である。

真空雰囲気であれば、水分以外の有害ガス、例えば酸化性ガスや、腐食性ガスなども除去することができる。このため、電気部品１０の使用中に、有害ガスに起因する機能素子１１の特性低下、故障が生じることを防止することができる。

また、機能素子１１は、静電駆動型のＭＥＭＳ可変容量キャパシタである場合について説明した。しかし、これに限らず、圧電駆動型のＭＥＭＳ可変容量キャパシタとすることも可能である。さらにその他のＭＥＭＳ、例えば下部電極と上部電極とで圧電性薄膜を挟持し、機械的振動を阻害しないように圧電性薄膜の下側に凹部を有する基板に形成された薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）とすることも可能である。

また、電極部２０のパッド２６上に、第１の膜１４に連続した絶縁膜２５を介して第２の膜１５と同じ種類の有機膜２３が形成されている場合について説明した。しかし、絶縁膜２５を省略することも可能である。

（変形例）
図５、図６は、第１の実施例の変形例を示している。この変形例において、第１の実施例と同一部分には同一符号を付し異なる部分についてのみ説明する。

第１の実施例において、第２の絶縁膜１５の上には第３の絶縁膜１６が形成されていた。これに対して、変形例において、第２の絶縁膜１５と第３の絶縁膜１６の間に例えばシリコン酸化膜４４が形成されている。このシリコン酸化膜４４は、第２の膜１５を加工するためのハードマスクとして機能する。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、変形例の製造方法を示している。変形例において、第２の絶縁膜１５の形成工程までは、第１の実施例の図２（ａ）乃至図３（ｂ）と同様である。

図６（ａ）に示すように、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂により構成された第２の膜１５上に、例えば厚さ２μｍ程度のシリコン酸化膜４４が、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される。次に、シリコン酸化膜４４上に、シリコン酸化膜４４を加工するためのレジスト膜４５が形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜４５をマスクとして、例えばＲＩＥ法によりシリコン酸化膜４４がエッチングされる。この後、シリコン酸化膜４４をマスクとしてプラズマ処理により、キャビティ１３の外側の第２の膜１５がエッチングされ、第２の膜１５の側面１５ａが露出される。

この後、図６（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜４４上及び第２の膜１５の露出された側面１５ａ上に第３の膜１６としてのシリコン窒化膜が形成される。このシリコン窒化膜の形成方法は第１の実施例と同様である。この後、第１の実施例と同様にして、第１のシリコン窒化膜の上に第４の膜１７、及び電極部２０が形成される。

上記変形例によれば、第２の膜１５を加工するためのハードマスクとしてのシリコン酸化膜４４を形成している。このため、シリコン酸化膜４４を用いて第２の膜１５を確実に加工することができる。さらに、シリコン酸化膜４４を形成することにより、キャビティ１３の強度を向上することが可能である。

（第２の実施例）
図７、図８は、第２の実施例を示している。第２の実施例において、第１の実施例と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

第１の実施例において、第２の膜１５は、第１の膜１４の貫通孔１４ａを含む全面に形成されていた。これに対して、第２の実施例は、第２の膜１５を貫通孔１４ａ内にのみ形成する。

すなわち、図８に示すように、第１の膜１４の貫通孔１４ａ内にのみ第２の膜１５が形成され、第１の膜１４と第２の膜１５の上に、例えばシリコン窒化膜により構成された第３の膜１６が形成される。この第３の膜１６の上に例えばエポキシ樹脂により構成された第４の膜１７が形成されている。

図７乃至図８を参照して、第２の実施例の製造方法について説明する。

図７（ａ）に示すように、第１の膜１４の貫通孔１４ａを介して第１、第２の犠牲膜４１、４２を除去した後、第１の膜１４上に第２の膜１５が形成される。この第２の膜１５は、塗布型有機材料、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂である。第２の膜１５は、材料自体の表面張力と貫通孔１４ａ及びキャビティ１３内外の圧力差とのバランスによって、キャビティ１３内部に入り込むことはない。このため、機能素子１１上に貫通孔１４ａが形成された構造であっても機能素子１１上に塗布型有機材料が成膜されることはない。

続いて、図７（ｂ）に示すように、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法やＲＩＥ法などのドライプロセスを用いて、第２の膜１５がエッチングされ、第１の膜１４の貫通孔１４ａ内のみに第２の膜１５が残存される。このようにして、貫通孔１４ａが第２の膜１５により封止される。

尚、この封止工程において、キャビティ１３内部を真空にしたり、不活性ガスを充填したりすることも可能である。

この後、図７（ｃ）に示すように、第１の膜１４及び第２の膜１５上に第３の膜１６が形成される。この第３の膜１６は、例えば低温プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜１６が、例えば数μｍ〜十μｍの膜厚で形成される。第３の膜１６は、シリコン窒化膜に限定されるものではなく、例えばインク・ジェット法などの手法を用いることにより、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ）等のセラミック材料を用いることも可能である。このように、第３の膜１６により第１の膜１４及び第２の膜１５を覆うことにより、キャビティ１３内への水分やダストの浸入を防止でき、機能素子１１への悪影響を防止できる。

必要であれば電極パッドなどの開孔部分を確保するために、第３の膜１６をパターニングしてもよい。

この後、図８に示すように、第３の膜１６上に、例えば厚さ１００μｍ程度のエポキシ系樹脂が塗布され、キュアされる。これにより、第３の膜１６を保護し、伸縮性を有する絶縁性の第４の膜１７が形成される。

上記第２の実施例によれば、無機膜により構成された第１の膜１４の貫通孔１４ａのみに塗布型有機材料により構成された第２の膜１５が形成されている。すなわち、図９に示すように、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に比べて、熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きく、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に比べて、ヤング率が小さい塗布型有機材料としてのエポキシ樹脂が貫通孔１４ａのみに形成されている。このため、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜とヤング率やＣＴＥが大きく異なるエポキシ樹脂の体積を大幅に低減できるため、プロセス中の熱により、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜にクラックが生じたり、これらが剥がれたりすることを防止することができる。したがって、キャビティ１３の信頼性を向上することができる。

（変形例）
図１０乃至図１２は、図１に示す電極部２０の変形例を示すものであり、絶縁膜２５を有しない場合の構造を示す断面図である。但し、配線２１が省略された断面図である。

図１０に示す電気部品５０の電極部５１において、パッド２６上に第３の膜１６と同じ種類の絶縁膜５２が、第３の膜１６に連続して形成されている。絶縁膜５２はパッド２６に達する開口２２を有し、この開口２２内に金属膜２７が形成されている。さらに、金属膜２７上にバンプ２４が形成されている。

図１１に示す電気部品６０の電極部６１において、パッド２６上に第２の膜１５と同じ種類の有機膜６２が、第４の膜１７に接して形成されている。有機膜６２はパッド２６に達する開口２２を有し、この開口２２内に金属膜２７が形成されている。さらに、金属膜２７上にバンプ２４が形成されている。

図１２に示す電気部品７０の電極部７１において、パッド２６上に第４の膜１７と同じ種類の有機膜７２が、第４の膜１７に連続して形成されている。有機膜７２はパッド２６に達する開口２２を有し、この開口２２内に金属膜２７が形成されている。さらに、金属膜２７上にバンプ２４が形成されている。

上記のように、各電極部２０、５１、６１、７１において、第２の膜１５と同じ種類の有機膜が、第２の膜１５に連続して形成されていなければ、電極部の構成は種々変形可能である。

図１０乃至図１２に示す構成によれば、絶縁膜５２、有機膜６２、７２にそれぞれオーバラップした金属膜２７のエッジから、絶縁膜５２、有機膜６２、７２にクラックが生じ、クラックから水分などの有害ガスが浸入した場合においても、水分などの有害ガスが第２の膜１５内を拡散してキャビティ１３内に浸入することを防止できる。

本発明は、上記第１、第２の実施例及び変形例に限定されるものではなく、発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能なことは勿論である。

本発明の第１の実施例に係る電気部品を示す断面図。 第１の実施例に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。 第１の実施例に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。 第１の実施例に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。 第１の実施例の変形例に係る電気部品の製造工程の要部を示す断面図。 第１の実施例の変形例に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。 第２の実施例に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。 第２の実施例に係る電気部品の製造工程の要部を示す断面図。 本発明の電気部品に適用される材料の特性を示す図。 本発明の実施例に係る別の電極部を有する電気部品を示す断面図。 本発明の実施例に係る更に別の電極部を有する電気部品を示す断面図。 本発明の実施例に係る更に別の電極部を有する電気部品を示す断面図。

符号の説明

１０、５０、６０、７０…電気部品、１１…機能素子、１１ａ…第１電極、１１ｂ…第２電極、１２…基板、１３…キャビティ（空洞）、１４ａ…貫通孔、１４…第１の膜、１５…第２の膜、１５ａ…側面、１６…第３の膜、１７…第４の膜、１８、２５、５２…絶縁膜、１９…第５の膜、２０、５１、６１、７１…電極部、２１…配線、２２、４３ａ…開口、２３、６２、７２…有機膜、２４…バンプ、２６…パッド、２７…金属膜（ＵＢＭ）、４１…第１犠牲膜、４２…第２犠牲膜、４３、４５…レジスト膜、４４…シリコン酸化膜。

Claims (11)

1. 機能素子を有する基板と、
   前記基板とともに前記機能素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する絶縁性の第１の膜と、
   前記複数の貫通孔の上面を塞いで前記第１の膜上に形成され、前記第１の膜よりガス透過率の大きい絶縁性の第２の膜と、
   少なくとも前記第２の膜上に形成され、前記第２の膜よりガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜と、
   前記第３の膜上に形成され、前記第３の膜より伸縮性の大きい絶縁性の第４の膜と、
   を具備することを特徴とする電気部品。
2. 前記第２の膜の側面が、前記第２の膜よりガス透過率の小さい絶縁性の第５の膜で覆われていることを特徴とする請求項１記載の電気部品。
3. 前記第５の膜は、前記第３の膜と同一の膜により形成されていることを特徴とする請求項２記載の電気部品。
4. 一端部が前記機能素子に接続されるとともに、前記基板に沿って前記第２の膜の外側に延伸した配線と、
   前記第２の膜と離間して前記配線の他端側を覆うとともに、前記配線の他端部に開口を有する有機膜と、
   前記開口の周りの前記有機膜にオーバラップして、前記配線の他端部に接続されたバンプと、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気部品。
5. 前記第１の膜は無機膜であり、前記第２の膜は有機膜であり、前記第３の膜は無機膜であり、前記第４の膜は有機膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気部品。
6. 前記第１の膜がＳｉ―Ｏ結合を主成分とするシリコン化合物であり、
   前記第２の膜が炭素を主成分とする熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂および電子ビーム硬化型樹脂のいずれかであり、
   前記第３の膜がＳｉ−Ｎ結合を主成分とするシリコン化合物であり、
   前記第４の膜がエポキシ系樹脂、又はポリイミド系樹脂であることを特徴とする請求項1乃至５のいずれかに記載の電気部品。
7. 前記第２の膜の外側に、前記機能素子を外部に電気的に接続するための電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気部品。
8. 前記貫通孔の径は、前記第１の膜の前記第２の膜側から前記空洞側に向かって小さくされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気部品。
9. 前記貫通孔は、前記機能素子の上方に位置する第１の膜に形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気部品。
10. 基板上に機能素子を形成し、
    前記基板と複数の貫通孔を有する絶縁性の第１の膜とにより前記機能素子を収納する空洞を形成し、
    前記複数の貫通孔の上面を塞ぐため、前記第１の膜上に前記第１の膜よりガス透過率の大きい絶縁性の第２の膜を形成し、
    少なくとも前記第２の膜上に前記第２の膜よりガス透過率の小さい絶縁性の第３の膜を形成し、
    前記第３の膜上に前記第３の膜より伸縮性の大きい絶縁性の第４の膜を形成したことを特徴とする電気部品の製造方法。
11. 前記空洞の形成前に、レジスト膜をマスクとして前記機能素子を覆い前記空洞を形成するための犠牲膜を形成し、
    前記犠牲膜上に、複数の貫通孔を有する絶縁性の第１の膜を形成し、
    前記複数の貫通孔を介して前記犠牲膜を除去し、前記空洞を形成することを特徴とする請求項１０記載の電気部品の製造方法。

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