東芝は、MEMS向けに、2種類のパッケージング技術を開発した。開発に成功したのは、パッケージングを実気圧に近い状態で行う「実圧気密方式」において、水の侵入を許さない小型の気密中空構造の作製技術と、パッケージングを真空状態で行う｢真空気密方式」において、真空の中空構造をより強固にする技術の2種類。両方式ともウエーハプロセスでの一括処理を実現することで、低コストでのMEMSパッケージングを可能にした。 また、両方式によるパッケージングにより、ドライバICを搭載で0.8mmとなる薄型のマルチチップパッケージの試作にも成功したという。

　「実圧気密方式」では、中空構造の作製において、可動部分を覆う犠牲層と呼ばれるポリマー層をSiO2膜で覆った後、膜上に複数の穴を開け犠牲層をエッチングし、さらに樹脂を塗布して穴を封止する。エッチング効率は穴の直径と数に比例して向上するが、効率を上げると、封止時に樹脂が中空構造内に流入する可能性が大きくなるという課題があった。樹脂の表面張力を考慮し、穴の直径と形状およびその間隔を最適化することで、エッチング効率向上と樹脂の流入防止を両立することに成功した。さらに樹脂材料が透水性のため、樹脂封止型の中空構造は、耐水性を要求される用途への適用が困難とされていたが、CVD法により無機膜をハイブリッド構造で積層することで、気密性を実現し、水の侵入を許さない耐水性パッケージを実現した。

　中空構造を真空状態で作製する｢真空気密方式」では、気圧差で中空構造が潰れる力が働くが、中空構造の外形を波型にすることによって大気圧によって潰れることのない強固な構造を可能にした。また、犠牲層をエッチングする穴の形状を円形から楕円形にすることで製造過程における応力を低減し、破損の危険性を低減した。さらに、厚い補強樹脂を積層することで、その後のマルチチップパッケージへの搭載において、高圧が必要とされる樹脂成形工程の適用も可能にした。

　同社は、今後も両方式における量産化向けの技術を開発することで、MEMS本格量産の早期実現を目指すとしている。

（本誌）