(57)【要約】【課題】ウエハレベルパッケージ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】第１の領域１１０ａと第１の領域１１０ａの周辺に沿って溝１１４が設けられた第２の領域１１０ｂとを備える第１の基板１１０と、第１の領域１１０ａ上に配置された半導体素子１１５と、溝１１４に配置された第１の封止部材１３０と、第１の領域１１０ａに対応したキャビティ１２２を設けるために、第２の領域１１０ｂに対応する突出部１２１を備える第２の基板１２０と、突出部１２１上に配置され、第１の封止部材１３０とボンディングされて第１の基板１１０と第２の基板１２０とを互いに合着した第２の封止部材１４と、を含み、封止部材が封止領域以外の領域に流れ出すことを防止するウエハレベルパッケージを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って溝が設けられた第２の領域とを備える第１の基板と、
前記第１の領域上に配置された半導体素子と、
前記溝に配置された第１の封止部材と、
前記第１の領域に対応するキャビティを設けるために、前記第２の領域に対応して突出部を備える第２の基板と、
前記突出部上に配置され、前記第１の封止部材とボンディングされて前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに合着する第２の封止部材と、
を含むことを特徴とするウエハレベルパッケージ。
【請求項２】
前記第１の封止部材は第１の溶融温度を有し、前記第２の封止部材は前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項３】
前記第１の封止部材は、金属または樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項４】
前記第２の封止部材は、金属から成ることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項５】
前記第１の基板は、低温焼成セラミック基板、高温焼成セラミック基板、ＰＣＢ、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項６】
前記第２の基板は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項７】
前記第２の封止部材は、前記第１の封止部材に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項８】
前記第１の封止部材の下部の前記溝の内側壁に、金属層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項９】
前記第２の封止部材の下部の前記第２の基板上に配置された金属パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項１０】
前記溝が、前記第１の基板のエッジに沿って配置される請求項１に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項１１】
半導体素子の配置された第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って溝が設けられた第２の領域とを備える第１の基板と、前記第１の基板と向かい合う第２の基板とを各々提供するステップと、
前記第１の基板の前記溝に第１の封止部材を設けるステップと、
前記第２の領域に対応する前記第２の基板上に第２の封止部材を設けるステップと、
前記第２の領域に対応して突出部を設け、前記第１の領域に対応したキャビティを設けるステップと、
前記半導体素子を封止するために、前記第１の封止部材と前記第２の封止部材とをボンディングし、前記第１の基板と前記第２の基板とを合着するステップと、
を含むことを特徴とするウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の封止部材を設けるステップの前に、前記溝に金属層を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の封止部材は第１の溶融温度を有し、前記第２の封止部材は前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の基板は、低温焼成セラミック基板、高温焼成セラミック基板、ＰＣＢ、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記第２の基板は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記第２の封止部材を設けるステップは、
前記第２の基板上にシード層を設けるステップと、
前記シード層上に第１のレジストパターンを設けるステップと、
前記第１のレジストパターンの露出領域に対応する前記シード層上に、第２の封止部材を設けるステップと、
前記第２の封止部材を覆う第２のレジストパターンを設けるステップと、
前記第２のレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、前記シード層をエッチングして金属パターンを形成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１７】
前記第２の封止部材を設けるステップが、
前記第２の基板上にシード層を設けるステップと、
前記シード層上にレジストパターンを設けるステップと、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして用いて、前記シード層をエッチングして金属パターンを形成するステップと、
前記金属パターン上に第２の封止部材を設けるステップと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１８】
前記合着された第１の基板及び第２の基板を単位別にダイシングするダイシングステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項１９】
前記ダイシングステップは、前記第２の領域の内側に配置されたダイシングラインに沿って行われることを特徴とする請求項１８に記載のウエハレベルパッケージの製造方法。
【請求項２０】
第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って配置された第２の領域とを備える第１の基板と、
前記第１の領域上に配置された半導体素子と、
前記第２の領域上に配置された第１の封止部材と、
前記第１の領域に対応したキャビティを設けるために、前記第２の領域に対応する突出部を備える第２の基板と、
前記突出部に配置された溝と、
前記溝に配置され、前記第１の封止部材と接合して前記第１の基板と前記第２の基板とを合着する第２の封止部材と、
を含むことを特徴とするウエハレベルパッケージ。
【請求項２１】
前記第１の封止部材は、金属パターンによってなされたことを特徴とする請求項２０に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項２２】
前記溝の内部に配置された金属層をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項２３】
前記第２の封止部材は、金属または樹脂からなることを特徴とする請求項２０に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項２４】
前記第１の封止部材は、前記第２の封止部材に比べて高い溶融温度を有することを特徴とする請求項２０に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項２５】
向かい合う第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板上に配置された半導体素子と、
前記半導体素子を封止するために、前記第１の基板及び第２の基板を互いに合着する封止部材と、
を含み、
前記第１の基板及び第２の基板のうちのいずれか一つに、前記封止部材を充填するための溝を備えることを特徴とするウエハレベルパッケージ。
【請求項２６】
前記溝は前記第１の基板上に設けられ、前記第２の基板は前記溝に対応して突出部を備えることを特徴とする請求項２５に記載のウエハレベルパッケージ。
【請求項２７】
前記第２の基板が前記封止部材に対応して突出部を備え、前記溝が前記突出部に設けられることを特徴とする請求項２５に記載のウエハレベルパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハレベルパッケージ及びその製造方法に関するものであって、特に、封止領域に溝を設けた後、該溝に封止部材を設けることによって、該封止領域以外の領域へ封止部材が流れ出すことを防止することのできるウエハレベルパッケージ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日において、電子産業における趨勢は、軽量化、小型化、高速化、多機能化、高性能化され高い信頼性を有する製品を安価に製造し、提供することである。こうした製品設計の目標の達成を可能にする重要な技術の一つが、半導体パッケージ技術である。
【０００３】
半導体パッケージは、電子製品で使われるデバイスを効率よく包装する技術であって、これは、半導体素子の性能と最終製品の性能、価格及び信頼性が左右される技術であり、いくつかの形態で開発されている。
【０００４】
半導体パッケージ技術の一つである、ウエハレベルパッケージ技術は、半導体素子の小型化の傾向にしたがってさらに関心が向けられている。ウエハレベルパッケージ技術は、ウエハから切り出したチップを個別にパッケージングする既存方式とは異なり、チップの分離されないウエハ上で組立てまで完了する。
【０００５】
ウエハレベルパッケージは、第１の基板と、該第１の基板上に実装された半導体素子と、前記第１の基板に接着して前記半導体素子を封止する第２の基板とを含む。
【０００６】
このようなウエハレベルパッケージを製造するためには、前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに接合するボンディング工程を経る。
【０００７】
ここで、ボンディング工程の一つである金属結合（ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）工程は、前記第１の基板及び前記第２の基板として用いられ得る材質の選択性が高いという利点を有する。つまり、該金属結合（ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）工程は、前記第１の基板及び前記第２の基板の材質の種類と関係なく行うことができる。
【０００８】
前記金属結合（ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）工程は、拡散接合（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式と液相接合（ｌｉｑｕｉｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式とに区分されることができる。該拡散接合方式はボイド（ｖｏｉｄ）の発生率が少ないだけでなく、強い界面接合力を有するという長所があり、これが広く用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、液相接合方式は、ソルダーを融点以上の温度に加熱した後、該ソルダーが溶融された状態でボンディング工程が行われることによって、該溶融されたソルダーがボンディング領域から他の領域へ、例えば半導体素子側に流れてしまって、該半導体素子を汚染させる恐れがある。また、該溶融したソルダーが前記ボンディング領域から他の領域へと流れた分、前記ボンディング領域で前記ソルダーがボンディングされる際にボイド（ｖｏｉｄ）が発生することになり、それによって第１の基板と第２の基板との間のボンディング力が減少してしまうことがある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、封止領域に溝を設けた後、該溝に封止部材を設けることによって、該封止領域以外の領域へと封止部材が流れ出すことを防止することができるウエハレベルパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一実施の形態によるウエハレベルパッケージは、第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って溝が設けられた第２の領域とを備える第１の基板と、前記第１の領域上に配置された半導体素子と、前記溝に配置された第１の封止部材と、前記第１の領域に対応するキャビティを設けるために、前記第２の領域に対応して突出部を備える第２の基板と、前記突出部上に配置され、前記第１の封止部材とボンディングされて前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに合着する第２の封止部材とを含む。
【００１２】
ここで、前記第１の封止部材は第１の溶融温度を有し、前記第２の封止部材は前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することができる。また、前記第１の封止部材は、金属または樹脂からなることができる。また、前記第２の封止部材は、金属から成ることができる。
【００１３】
また、前記第１の基板は、低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）、高温焼成セラミック基板（ＨＴＣＣ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ（ｑｕａｒｔｚ）基板のうちのいずれか一つであることができる。
【００１４】
また、前記第２の基板は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つであることができる。また、前記第２の封止部材は、前記第１の封止部材に挿入されていることができる。また、前記第１の封止部材の下部の前記溝の内側壁に、金属層をさらに備えることができる。
【００１５】
また、前記第２の封止部材の下部の前記第２の基板上に配置された金属パターンを、さらに備えることができる。また、前記溝は、前記第１の基板のエッジに沿って配置されることができる。
【００１６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の他の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法は、半導体素子が配置された第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って溝が設けられた第２の領域とを備える第１の基板と、前記第１の基板と向かい合う第２の基板とを各々提供するステップと、前記第１の基板の前記溝に第１の封止部材を設けるステップと、前記第２の領域に対応する前記第２の基板上に第２の封止部材を設けるステップと、前記第２の領域に対応して突出部を設け、前記第１の領域に対応してキャビティを設けるステップと、前記半導体素子を封止するために、前記第１の封止部材と前記第２の封止部材とをボンディングして前記第１の基板と前記第２の基板とを合着するステップとを含む。
【００１７】
ここで、前記第１の封止部材を設けるステップの前に、前記溝に金属層を設けるステップをさらに含むことができる。
【００１８】
また、前記第１の封止部材は第１の溶融温度を有し、前記第２の封止部材は前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することができる。
【００１９】
また、前記第１の基板は、低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）、高温焼成セラミック基板（ＨＴＣＣ）、ＰＣＢ、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つで構成することができる。
【００２０】
また、前記第２の基板は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つで構成することができる。
【００２１】
また、前記第２の封止部材を設けるステップは、前記第２の基板上にシード層を設けるステップと、前記シード層上に第１のレジストパターンを設けるステップと、前記第１のレジストパターンの露出領域に対応して前記シード層上に第２の封止部材を設けるステップと、前記第２の封止部材を覆う第２のレジストパターンを設けるステップと、前記第２のレジストパターンをエッチングマスクに用いて、前記シード層をエッチングして金属パターンを設けるステップとを備えることができる。
【００２２】
また、前記第２の封止部材を設けるステップは、前記第２の基板上にシード層を設けるステップと、前記シード層上にレジストパターンを設けるステップと、前記レジストパターンをエッチングマスクに用いて、前記シード層をエッチングして金属パターンを設けるステップと、前記金属パターン上に第２の封止部材を設けるステップとを備えることができる。
【００２３】
また、前記合着された第１の基板及び第２の基板を単位別にダイシングするステップを、さらに含むことができる。
【００２４】
また、前記ダイシングのステップは、前記第２の領域の内側に配置されたダイシングラインに沿って行うことができる。
【００２５】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のさらに他の実施の形態によるウエハレベルパッケージは、第１の領域と該第１の領域の周辺に沿って配置された第２の領域とを備える第１の基板と、前記第１の領域上に配置された半導体素子と、前記第２の領域上に配置された第１の封止部材と、前記第１の領域に対応するキャビティを設けるために、前記第２の領域に対応して突出部を備える第２の基板と、前記突出部に配置された溝と、前記溝に配置され、前記第１の封止部材と接合して前記第１の基板と前記第２の基板とを合着する第２の封止部材とを含む。
【００２６】
ここで、前記第１の封止部材は、金属パターンによってなされることができる。また、前記溝の内部に配置された金属層を、さらに含むことができる。また、前記第２の封止部材は、金属または樹脂からなることができる。また、前記第１の封止部材は、前記第２の封止部材に比べて高い溶融温度を有することができる。
【００２７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のさらに他の実施の形態によるウエハレベルパッケージは、向かい合う第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子を封止するために前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに合着する封止部材とを含むことができる。
【００２８】
前記第１の基板及び第２の基板のうちのいずれか一つに、前記封止部材を充填するための溝を備えることができる。
【００２９】
ここで、前記溝は前記第１の基板上に設けられ、前記第２の基板は前記溝に対応して突出部を備えることができる。ここで、前記第２の基板は前記封止部材に対応する突出部を備え、前記溝は前記突出部に設けられることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のウエハレベルパッケージによれば、封止領域に溝を設けた後、該溝に封止部材を設けることによって、封止領域以外の領域へと封止部材が流れることを防止することができ、半導体素子の組み込む素子が汚染されることを防止すると共に、両基板間のボンディング結合力を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明のウエハレベルパッケージによれば、高い圧力が要求されないだけでなく、該封止部材の種類によってボンディング工程の温度を自由に選択することができる。
【００３２】
また、本発明のウエハレベルパッケージによれば、従来に比べて、破壊強度を増加させると共に、気密封止特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を説明する示した断面図である。
【図３】図３は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図４】図４は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図５】図５は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図６】図６は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図７】図７は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図８】図８は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図９】図９は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図１０】図１０は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図１１】図１１は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図１２】図１２は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１４】図１４は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１５】図１５は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１６】図１６は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１７】図１７は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１８】図１８は、同じく、ウエハレベルパッケージの製造方法を示した図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第５の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態は、ウエハレベルパッケージの図面を参考に用いて詳細に説明する。次に示される実施の形態は、当業者において本発明の思想が十分に伝わるように例として挙げられるものである。従って、本発明は以下に示される実施の形態に限定されないで、他の形態によって具体化することができる。また、図面においては、装置の大きさ及び幅厚などはわかりやすく図示するための便宜上、誇張して表現されることがある。明細書全体にわたって、同一の参照符号は同一の各構成要素を示すものとする。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態によるウエハレベルパッケージは、向かい合う第１の基板１１０及び第２の基板１２０と、第１の基板１１０上に配置された半導体素子１１５と、半導体素子１１５を封止するために、第１の基板１１０及び第２の基板１２０を合着させる封止部材１３０、１４０とを含む。
【００３６】
第１の基板１１０は、第１の領域１１０ａと第２の領域１１０ｂとを備えることができる。ここで、第１の領域１１０ａには、半導体素子１１５が配置されている。第１の領域１１０ａには、半導体素子１１５と電気的に接続された内部パッド１１１が備えられている。第１の基板１１０の外面には、外部素子と電気的に接続されるための外部パッド１１２が配置されている。ここで、内部パッド１１１と外部パッド１１２とは、第１の基板１１０を貫通するビア１１３により互いに電気的に接続されている。
【００３７】
また、図に示されていないが、第１の基板１１０の第１の領域１１０ａには、多数の回路パターンがさらに備えられる。
【００３８】
また、第２の領域１１０ｂは、第１の領域１１０ａの周辺に沿って配置される。ここで、第２の領域１１０ｂには溝１１４が設けられている。即ち、溝１１４は第１の基板１１０のエッジに沿って設けられる。これにより、第２の領域１１０ｂは第１の領域１１０ａに比べて小さな段差を有する。
【００３９】
後述する封止部材１３０、１４０は、多様な基板間をボンディングすることが可能であるので、第１の基板１１０の材質に対すて選択幅を広くすることができる。これにより、第１の基板１１０は、様々な材質から選択されることができる。例えば、第１の基板１１０は、低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）、高温焼成セラミック基板（ＨＴＣＣ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ（ｑｕａｒｔｚ）基板のうちのいずれか一つから構成することができる。
【００４０】
一方、第２の基板１２０は、第２の領域１１０ｂに対応する突出部１２１を備える。これにより、第２の基板１２０は第１の領域１１０ａに対応するキャビティ１２２を備えるようになる。即ち、第２の領域１１０ｂは第１の領域１１０ａに比べて大きい段差を有するようになる。
【００４１】
第２の基板１２０は、半導体素子１１５を保護可能な材質で設けることができる。また、後述する封止部材１３０、１４０が多様な基板を互いにボンディングさせることができるので、第２の基板１２０は第１の基板１１０と同様に材質に対する選択幅が広く、多様な材質を用いることができる。例えば、第２の基板１２０は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つから構成することができる。
【００４２】
封止部材１３０、１４０は、第１の基板１１０及び第２の基板１２０に各々設けられる第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０を備えることができる。
【００４３】
ここで、第１の封止部材１３０は溝１１４に設けられている。これにより、封止部材１３０、１４０を介して第１の基板１１０及び第２の基板１２０を接着させる場合、溝１１４は第１の封止部材１３０が封止領域以外の領域へと流れることを防止することができる。また、第１の封止部材１３０は第１の溶融温度を有する。例えば、前記第１の溶融温度は５０℃〜６００℃の範囲を有することができる。ここで、第１の封止部材１３０はＩｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ及びＳｎＡｇＣｕなどの金属、またはエポキシ系樹脂のような樹脂で設けることができる。
【００４４】
一方、第２の封止部材１４０は、第２の領域１１０ｂに対応する第２の基板１２０上に配置されることができる。即ち、第２の封止部材１４０は突出部１２１上に配置されることができる。また、第２の封止部材１４０は、前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することができる。例えば、前記第２の溶融温度は１００℃〜１５００℃の範囲を有することができる。ここで、第２の封止部材１４０は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＰｂなどの金属で設けることができる。
【００４５】
第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０が互いにボンディングされることによって、第１の基板１１０及び第２の基板１２０は向かい合って接着する。これによって、半導体素子１１５は、第１の基板１１０及び第２の基板１２０と封止部材１３０、１４０により外部からは密封される。ここで、第２の封止部材１４０の幅は溝１１４の幅より小さいため、第２の封止部材１４０は溝１１４に挿入され、結果として、第２の封止部材１４０は溝１１４に充填された第１の封止部材１３０に挿入された状態で第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０は互いにボンディングされる。即ち、第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０は、２次元的な界面ボンディングでなく３次元的な界面ボンディングをなすことができ、第１の基板１１０と第２の基板１２０との間の結合破壊強度を向上させ、半導体素子１１５を密封することができる。
【００４６】
これに加えて、第１の封止部材１３０下部の溝１１４の内側壁に、金属層１５０がさらに備えられる。金属層１５０は、第１の封止部材１３０と第１の基板１１０との接触安定性を向上させるような役割をすることができる。金属層１５０を設ける材質の例としては、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ、Ａｕなどが挙げられる。
【００４７】
また、第２の封止部材１４０と第２の基板１２０との聞に、金属パターン１６０をさらに備えることができる。金属パターン１６０は、第２の封止部材１４０と第２の基板１２０との間の接触安定性を向上させるような役割をすることができる。金属パターン１６０を設ける材質の例としては、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ及びＡｕなどが挙げられる。また、金属パターン１６０は、第２の封止部材１４０を設けるためのシードの役割をすることもできる。
【００４８】
従って、本発明の実施の形態のように、第２の領域、即ち封止領域に溝を設けた後、該溝に封止部材を設けることによって、封止領域以外の領域へと封止部材が流れることを防止することができ、半導体素子が汚染されることを防止すると共に、両基板間のボンディング結合力を向上させることができる。
【００４９】
また、３次元的な界面ボンディングにより、従来に比べて、結合破壊強度を増加させると共に、気密封止特性を向上させることができる。
【００５０】
以下、図２〜図１２を参照して、本発明の第２の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を説明する。図２〜図１２は、本発明の第２の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を示した断面図である。
【００５１】
図２を参照すると、まず、ウエハレベルパッケージを製造するための第１の基板１１０が備えられている。
【００５２】
第１の基板１１０は、第１の領域１１０ａ及び第２の領域１１０ｂを備える。ここで、第１の領域１１０ａには、半導体素子１１５が実装されることができる。加えて、第１の領域１１０ａに対応する第１の基板１１０上に、内部パッド１１１がさらに設けられる。第１の基板１１０の下面には、外部パッド１１２が設けられる。この時、内部パッド１１１と外部パッド１１２とは、第１の基板１１０を貫通するビア１１３により互いに電気的に接続されている。
【００５３】
第２の領域１１０ｂは、第１の領域１１０ａの周辺に沿って配置されている。この時、第２の領域１１０ｂには溝１１４が設けられている。
【００５４】
溝１１４は、エッチング法やスクライピング方法によって設けることができる。ここで、該エッチング法の例として、湿式エッチング法や乾式エッチング法が挙げられる。また、前記スクライピング方法の例として、ブレードソーイング（ｂｌａｄｅ  ｓａｗｉｎｇ）やレーザを用いることができる。
【００５５】
第１の基板１１０は、低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）、高温焼成セラミック基板（ＨＴＣＣ）、ＰＣＢ、シリコン基板、ガラス基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つから選択されたものを用いることができる。
【００５６】
図３を参照すると、溝１１４の内部に金属層１５０を設ける。金属層１５０は、マスクを用いた蒸着法、または金属を蒸着した後、パターニングにより設けることができる。金属層１５０を設ける材質の例としては、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ及びＡｕなどが挙げられる。
【００５７】
図４を参照すると、金属層１５０上の溝１１４の内部に第１の封止部材１３０が設けられている。第１の封止部材１３０は、第１の溶融温度を有する材質からなることができる。例えば、前記第１の溶融温度は５０℃〜６００℃の範囲とすることができる。ここで、第１の封止部材１３０はＩｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ及びＳｎＡｇＣｕなどのような金属、またはエポキシ系樹脂のような樹脂で設けることができる。
【００５８】
第１の封止部材１３０は、多様な方法によって設けることができる。例えば、第１の封止部材１３０を設ける方法としては、気相蒸着法、メッキ法、スクリーンプリンティング法、ディスペンス法がある。
【００５９】
図５を参照すると、第２の基板１２０上にシード層１６０ａが設けられている。第２の基板１２０は、ガラス基板、セラミック基板、シリコン基板及びクォーツ基板のうちのいずれか一つとすることができる。
【００６０】
シード層１６０ａは、蒸着法によって設けることができる。シード層１６０ａはＣｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ及びＡｕなどによって設けられる。
【００６１】
図６を参照すると、シード層１６０ａ上に第１のレジストパターン１７０が設けられている。ここで、第１のレジストパターン１７０は、第１の基板１１０の第２の領域１１０ｂに対応する領域を露出するように設けられる。第１のレジストパターン１７０は、露光及び現像工程を経て設けられるか、または印刷法によって設けられる。
【００６２】
その後、第１のレジストパターン１７０の露出領域に対応するシード層１６０ａ上に、第２の封止部材１４０を設ける。第２の封止部材１４０は、シード層１６０ａを用いたメッキ工程によって設けられる。ここで、第２の封止部材１４０は、前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することができる。例えば、前記第２の溶融温度は１００℃〜１５００℃の範囲を有することができる。ここで、第２の封止部材１４０はＣｕ、Ａｌ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂなどのような金属を用いることができる。
【００６３】
本発明の実施の形態において、第２の封止部材１４０はメッキ工程によって設けることと説明したが、これに限定されるのではなく、蒸着工程によって設けられてもよい。
【００６４】
図７を参照すると、第１のレジストパターン１７０が除去されている。
【００６５】
図８を参照すると、シード層１６０ａをエッチングして金属パターン１６０が設けられている。具体的には、図示されていないが、第２の封止部材１４０を覆って、第１の基板１１０の第１の領域１１０ａに対応する領域を露出する第２のレジストパターンを設ける。該第２のレジストパターンをエッチングマスクに用いて、シード層１６０ａをエッチングして金属パターン１６０を設けることができる。ここで、金属パターン１６０は、前記溝の幅より小さい幅で設けられる。
【００６６】
その後、前記第２のレジストパターンを除去する工程を行う。金属パターン１６０は第２の封止部材１４０をメッキ工程により設ける場合、シードとしての役割をする。また、金属パターン１６０は第２の封止部材１４０と第２の基板１２０との間の接触安定性を向上させるような役割をすることができる。
【００６７】
また、金属パターン１６０は、溝１１４の幅より小さく設けられる。
【００６８】
図９を参照すると、第１の領域１１０ａに対応する第２の基板１２０の一部がエッチングされている。これにより、第２の領域１１０ｂに対応する第２の基板１２０には突出部１２１が設けられることによって、第２の基板１２０には第１の領域１１０ａに対応して配置されるキャビティ１２２を設けることができる。
【００６９】
図１０を参照すると、第１の封止部材１３０を含む第１の基板１１０と、第２の封止部材１４０を含む第２の基板１２０とが向かい合って並べられている。半導体素子１１５はキャビティ１２２の内部に配置される。
【００７０】
図１１を参照すると、並べられた第１の基板１１０及び第２の基板１２０は、第１の封止部材１３０が溶融され、且つ、第２の封止部材１４０が溶融されない温度で加熱される。この時、第２の封止部材１４０は、溝１１４の内部で溶融した第１の封止部材１３０に挿入される。
【００７１】
ここで、溶融した第１の封止部材１３０は、第２の封止部材１４０に濡れつつ、第１の封止部材１３０と第２の封止部材１４０との金属結合によってこれら第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０間がボンディングされる。即ち、第２の封止部材１４０はボンディング工程において溶融せずにその形態が維持される。これに対して、第１の封止部材１３０は溶融して、第２の封止部材１４０と反応する界面反応によって金属結合をなす。これにより、第２の封止部材１４０は、第１の封止部材１３０に対して３次元的にボンディング結合がされ、第１の基盤１１０と第２の基板１２０との間の結合破壊強度を向上させると共に、気密封止特性をより向上させることができる。
【００７２】
また、第１の封止部材１３０が溶融することにより、第１の封止部材１３０と第２の封止部材１４０との間のボンディングがなされるので、別の圧力を加えなくてもよい。また、前記加熱温度は、第１の封止部材１３０の種類によって制御することができる。また、前記ボンディング工程において、第１の封止部材１３０が溝１１４に備えられることによって、封止領域以外の領域へと流れることを防止することができる。
【００７３】
図１２を参照すると、突出部１２１、即ち第２の領域１１０ｂの内側に配置されたダイシングラインに沿ってダイシングされ、単位別に分離する工程が行われる。ここで、前記ダイシングステップは、ブレード法、レーザ法などによって行われることができる。
【００７４】
従って、本発明の実施の形態によれば、封止領域に溝を形成した後、その溝に封止部材を設けることによって、封止領域以外の領域へと封止部材が流れ出すことを防止することができ、半導体素子が汚染されるのを防止すると共に、両基板間のボンディング力を向上させることができる。
【００７５】
また、異なる融点を有する封止部材を第１の基板及び第２の基板上に各々設けた後、加熱し、低い融点の封止部材を溶融させ、ボンディング工程を行うことによって、高圧の環境なしにボンディング工程を行うことができるので、工程がより容易になると共に、設備投資のコストも減らすことができる。
【００７６】
また、前記封止部材の種類によって、ボンディング工程における温度を自由に選択することができる。
【００７７】
また、３次元的なボンディング結合によって、従来に比べて、破壊強度を増加させると共に、気密封止特性を向上させることができる。
【００７８】
図１３〜図１８は、本発明の第３の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を説明する。本発明の第３の実施の形態は、金属パターンを設けることを除き、先に説明した第２の実施の形態と同一の方法によって実現される。これにより、本発明の第３の実施の形態において、第２の実施の形態と繰り返す説明は省略することとし、同一の構成に対しては同一の参照符号を付すことにする。
【００７９】
図１３〜図１８を参照して、本発明の第３の実施の形態によるウエハレベルパッケージの製造方法を説明する。
【００８０】
図１３を参照すると、ウエハレベルパッケージを製造するために、第２の基板１２０上にシード層１６０ａを形成する。ここで、シード層１６０ａは蒸着法によって設けられる。また、シード層１６０ａはＣｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ、Ａｕなどによって設けられる。
【００８１】
図１４を参照すると、シード層１６０ａをエッチングして、金属パターン１６０が形成される。ここで、金属パターン１６０は、後述する第１の基板１１０の第２の領域１１０ｂに対応するように設けられる。具体的には、金属パターン１６０を形成するために、まずシード層１６０ａ上にレジストパターンを設ける。その後、前記レジストパターンをエッチングマスクとして用いて、シード層１６０ａをエッチングして金属パターン１６０を形成することができる。
【００８２】
図１５を参照すると、金属パターン１６０をシードとして用いたメッキ工程で前記金属パターン１６０上に第２の封止部材１４０を設ける。ここで、第２の封止部材１４０は、前記第１の溶融温度より高い第２の溶融温度を有することができる。例えば、前記第２の溶融温度は１００℃〜１５００℃の範囲とすることができる。ここで、第２の封止部材１４０はＣｕ、ＡＩ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂなどのような金属で設けることができる。本発明の実施の形態において、第２の封止部材１４０はメッキ工程によって設けられると説明したが、これに限定されるのではなく、蒸着工程で設けてもよい。
【００８３】
図１６を参照すると、第１の基板１１０の第１の領域１１０ａに対応する第２の基板１２０の一部をエッチングし、第２の領域１１０ｂに対応する第２の基板１２０には突出部１２１が設けられる。これにより、第２の基板１２０には第１の領域１１０ａに対応して配置されるキャビティ１２２を設けることができる。
【００８４】
図１７を参照すると、一方で、第１の領域１１０ａ及び第２の領域１１０ｂを含む第１の基板１１０に対して第２の基板１２０は、向かい合って並べて配置される。ここで、第１の基板１１０の第１の領域１１０ａには、半導体素子１１５が実装されている。また、第２の領域１１０ｂには溝１１４が設けられ、溝１１４に第１の封止部材１３０が設けられている。ここで、第１の封止部材１３０は、第２の封止部材１４０に比べて低い融点を有する金属や樹脂からなることができる。
【００８５】
そして、向かい合って並べられた第１の基板１１０及び第２の基板１２０を加熱する。これにより、これらの第１の封止部材１３０及び第２の封止部材１４０間のボンディングが行われることによって、第１の基板１１０及び第２の基板１２０は前記半導体素子を封止して合着する。
【００８６】
図１８を参照すると、第２の領域１１０ｂの内側に設けられたダイシングラインに沿ってダイシングされ、単位毎に分離する工程が行われる。従って、本発明の実施の形態にかかる金属パターンを形成した後、金属パターンを用いて第２の封止部材を設けることによって、より単純な工程とすることができる。
【００８７】
以下、図１９を参照して、本発明の第４の実施の形態によるウエハレベルパッケージを説明する。ここで、本発明の第４の実施の形態において、先に説明した第１の実施の形態における第２の封止部材を除き、第１の実施の形態にかかるウエハレベルパッケージと同一の構成を有するので、繰り返される説明については省略する。
【００８８】
図１９は、本発明の第４の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。図１９を参照すると、本発明の実施の形態にかかるウエハレベルパッケージは、向かい合う第１の基板１１０及び第２の基板１２０と、第１の基板１１０上に配置された半導体素子１１５と、半導体素子１１５を封止するために、第１の基板１１０及び第２の基板１２０を合着する封止部材２３０、２４０とを含んで構成される。
【００８９】
ここで、第１の基板１１０は、第１の領域１１０ａと第１の領域１１０ａの周辺に沿って溝１１４が設けられた第２の領域１１０ｂとを備える。
【００９０】
また、第２の基板１２０は、第１の領域１１０ａに対応するキャビティ１２２を設けるために第２の領域１１０ｂに対応する突出部１２１を備える。
【００９１】
封止部材２３０、２４０は互いにボンディングし、第１の基板１１０と第２の基板１２０とを合着する第１の封止部材２３０及び第２の封止部材２４０を備える。
【００９２】
第１の封止部材２３０は、溝１１４に配置される。第１の封止部材２３０は、第２の封止部材２４０に比べて低い融点を有する樹脂または金属から成る。ここで、第２の封止部材２４０は単一膜の金属から構成することができる。この時、第１の封止部材２３０が溶融した状態で液相反応によって第２の封止部材２４０とボンディングされる。この時、第１の封止部材２３０及び第２の封止部材２４０のボンディングが行われることによって、第１の基盤１１０と第２の基板１２０とは半導体素子１１５を封止して合着される。
【００９３】
これに加えて、第１の基板１１０の溝１１４の内側壁、即ち第１の基板１１０と第１の封止部材２３０との聞に金属層２５０をさらに備えることができる。
【００９４】
従って、本発明の実施の形態において、第２の封止部材２４０を単一膜の金属で設けることによって、工程をより単純化させることができる。
【００９５】
以下、図２０を参照して、本発明の第５の実施の形態にかかるウエハレベルパッケージを説明する。ここで、本発明の第５の実施の形態において、先に説明した第４の実施の形態における溝の形成位置、第１の封止部材及び第２の封止部材を除き、第４の実施の形態にかかるウエハレベルパッケージと同一の構成を有するので、繰り返される説明については省略する。
【００９６】
図２０は、本発明の第５の実施の形態によるウエハレベルパッケージの断面図である。図２０を参照すると、本発明の実施の形態によるウエハレベルパッケージは、向かい合う第１の基板１１０及び第２の基板３２０と、第１の基板１１０上に配置された半導体素子１１５と、半導体素子１１５を封止するために、第１の基板１１０及び第２の基板３２０を合着する封止部材とを含んで構成される。
【００９７】
ここで、第１の基板１１０は、第１の領域１１０ａと第１の領域１１０ａの周辺に沿って配置された第２の領域１１０ｂとを備える。
【００９８】
また、第２の基板３２０は、第１の領域１１０ａに対応するキャビティ３２２を設けるために第２の領域１１０ｂに対応して突出部３２１を備える。この時、突出部３２１に沿って溝３１４が備えられる。前記封止部材は、第１の封止部材３３０及び第２の封止部材３４０を備える。
【００９９】
ここで、第１の封止部材３３０は、第２の領域１１０ｂの第１の基板１１０上に配置される。第１の封止部材３３０は、単一膜の金属で構成されうる。
【０１００】
これに対して、第２の封止部材３４０は溝３１４に配置される。ここで、第２の封止部材３４０は、第１の封止部材３３０に比べて低い溶融温度を有する金属や樹脂からなる。この時、第１の封止部材３３０が溶融した状態で液相反応によって第２の封止部材３４０とボンディングされる。この時、第１の封止部材３３０及び第２の封止部材３４０のボンディングにより、第１の基板１１０及び第２の基板３２０は半導体素子１１５を封止して合着される。
【０１０１】
これに加えて、溝３１４の内側壁、即ち、第２の基板３２０と第２の封止部材３４０との聞に金属層３６０をさらに備えることができる。金属層３６０は、第２の基板３２０と第２の封止部材３４０との間の接触安定性を向上させるような役割をすることができる。
【０１０２】
従って、本発明の実施の形態でのように、封止部材が封止領域以外の領域へと流れることを防止するための溝は、第２の基板上に設けてもよい。
【０１０３】
今回開示された実施の形態は例示に過ぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内におけるすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１１０  第１の基板
１１０ａ  第１の領域
１１０ｂ  第２の領域
１１４、３１４  溝
１１５  半導体素子
１２０、３２０  第２の基板
１２１  突出部
１２２  キャビティ
１３０、２３０、３３０  第１の封止部材
１４０、２４０、３４０  第２の封止部材
１５０、２５０、３６０  金属層
１６０  金属パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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