(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッドを各々有する集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する工程と、
前記ウェーハの前記第１の表面に保護材層を設ける工程と、
前記ウェーハに刻み目線を付け、その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する工程と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける工程と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、パッケージ前の複数の集積回路装置を形成するスライス工程と、
を備えた集積回路装置の製造方法。
【請求項２】
前記スライス工程は、前記複数のパッドの断面を露呈する、請求項１に記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
前記スライス工程は、一対の隣接した集積回路と関連したパッドを切断し、これによって、前記対をなした隣接した集積回路の両方について電気接点領域を同時に形成する、請求項２に記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項４】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する工程と、
前記ウェーハの前記第１の表面に保護材層を設ける工程と、
前記ウェーハに刻み目線を付け、その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する工程と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける工程と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、パッケージ前の複数の集積回路装置を形成するスライス工程とを有し、
前記スライス工程により前記多数のパッドの断面を露呈する、集積回路装置の製造方法。
【請求項５】
前記スライス工程は、一対の隣接した集積回路の一方と導通したパッド及び一対の隣接した集積回路の他方と導通したパッドを切断し、これによって前記対をなした隣接した集積回路の両方についての電気接点領域を形成する、請求項４に記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項６】
前記集積回路の前記スライスされた縁部に導電層を設け、前記多数のパッドのうちのそれぞれ異なったパッドと導通した各々の部分を残して前記導電層を除去し、前記それぞれ異なったパッドと導通した多数の導電ストリップを形成する工程を更に有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項７】
導電層を設ける前記工程の前において、前記集積回路の前記スライス縁部に沿って電気絶縁層が露呈している、請求項６に記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項８】
導電層を設ける前記工程は、導電層を前記集積回路の縁部以外の部分にも形成する工程を含む、請求項６に記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項９】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する工程と、
前記ウェーハの前記第１の表面に保護材層を設ける工程と、
前記ウェーハに刻み目線を付け、その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する工程と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける工程と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、多数の露呈されたパッド縁部を各々有する、パッケージ前の複数の集積回路装置を製造するスライス工程と、
前記複数の集積回路と回路基板とを前記多数の露呈されたパッド縁部を介して電気的に接続する工程と、
を備えた集積回路装置の製造方法。
【請求項１０】
前記集積回路装置の少なくとも一つの平らな外面にヒートシンクへの熱連結部を形成する、請求項１乃至９のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１１】
前記集積回路装置に接地平面を一体に形成する工程を更に有する、請求項１乃至10のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１２】
前記集積回路を支持する複数のウェーハを積み重ねた構成で互いに接合し、多層集積回路装置を構成する、請求項１乃至11のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１３】
前記集積回路装置をその縁部に沿って取り付け要素に取り付ける工程を更に有する、請求項１乃至12のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１４】
前記保護材層は、消去可能なプログラム可能読み取り専用記憶装置の消去に使用される放射線に対して透明である、請求項１乃至13のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１５】
露呈されたパッド縁部を有する前記集積回路の電気接点を耐蝕処理する工程を更に有する、請求項１乃至14のいずれかに記載の集積回路装置の製造方法。
【請求項１６】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する工程と、
前記ウェーハの前記第１の平らな表面に保護材層を設ける工程と、
前記ウェーハに刻み目線を付け、その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する工程と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける工程と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、機械的に保護されかつ電気的に絶縁されていて前記パッドの複数の断面を縁部で露呈させてなるパッケージを形成する工程と、
前記露呈した断面と外部回路との間を電気的に接続する工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する装置と、
前記ウェーハの前記第１の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
前記ウェーハに刻み目線を付ける装置と、
その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する装置と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、パッケージ前の複数の集積回路装置を形成するスライス装置と、
を備えた集積回路製造装置。
【請求項１８】
前記スライス装置は、前記多数のパッドの断面を露呈する、請求項17に記載の集積回路製造装置。
【請求項１９】
前記スライス装置は、隣接した集積回路を導通するパッドを切断すると同時に前記隣接した集積回路への電気接点領域を構成する、請求項17に記載の集積回路製造装置。
【請求項２０】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する装置と、
前記ウェーハの前記第１の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
前記ウェーハに刻み目線を付ける装置と、
その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する装置と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、複数の集積回路要素を形成するスライス装置とを有し、
前記スライス装置は前記多数のパッドの断面を露呈するように作動する、集積回路製造装置。
【請求項２１】
前記スライス装置は、一対の隣接した集積回路の一方と導通したパッド及び対をなした隣接した集積回路の他方と導通したパッドを含む複数のパッドを切断して前記対をなした隣接した集積回路の両方の電気接点領域を構成する、請求項20に記載の集積回路製造装置。
【請求項２２】
前記切断したウェーハのスライスされた縁部に導電層を設け、前記多数のパッドのうちのそれぞれ異なったパッドと導通した各々の部分を残して前記導電層を除去し、前記それぞれ異なったパッドと導通した多数の導電ストリップを形成するための装置を更に有する、請求項17ないし21のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項２３】
前記導電層を設ける前において、前記スライス装置は、前記切断したウェーハの前記スライス縁部に沿って電気絶縁層を露呈させる、請求項22に記載の集積回路製造装置。
【請求項２４】
前記導電層は、前記集積回路の前記縁部以外に付けた導電層を備えている、請求項22に記載の集積回路製造装置。
【請求項２５】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する装置と、
前記ウェーハの前記第１の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
前記ウェーハに刻み目線を付ける装置と、
その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する装置と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、パッケージ前の複数の集積回路要素を形成するスライス装置とを備え、
前記スライス装置は前記多数のパッドの断面を露呈するように作動し、
前記複数の集積回路と回路基板との間を前記多数の露呈したパッドの縁部を介して電気的に接続するための手段と、
を備えた、集積回路製造装置。
【請求項２６】
前記集積回路装置の少なくとも一つの平らな外面にヒートシンクへの熱連結部を形成する、請求項17乃至25のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項２７】
前記集積回路装置と一体に接地平面を更に形成する、請求項17至26のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項２８】
前記集積回路を支持する複数のウェーハを積み重ねて互いに接合し、多層集積回路装置を形成する、請求項17乃至27のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項２９】
前記集積回路装置をそれらの集積回路の縁部に沿って取り付け要素に取り付けるための装置を更に有する、請求項17乃至28のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項３０】
前記保護材層は、消去可能なプログラム可能読み取り専用記憶装置の消去に使用される放射線に対して透明である、請求項17乃至29のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項３１】
前記集積回路の電気接点及びパッド縁部に耐蝕処理を施す、請求項17乃至30のいずれかに記載の集積回路製造装置。
【請求項３２】
多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つ、シリコンからなるウェーハ上に製造する装置と、
前記ウェーハの前記第１の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
前記ウェーハに刻み目線を付ける装置と、
その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成する装置と、
前記ダイ間の隙間をエポキシで取り囲み、前記ウェーハの第２の平らな表面に保護材層を設ける装置と、
その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層を、隣接したダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置でスライスして、機械的に保護されかつ電気的に絶縁されていて前記パッドの複数の断面を縁部で露呈させてなるパッケージを形成するスライス装置と、前記露呈した断面と外部回路との間を電気的に接続する装置と、
を備えた半導体装置の製造装置。
【請求項３３】
請求項１乃至16のうちのいずれか一項に記載の方法に従って製造された集積回路装置。
【請求項３４】
請求項17乃至32のうちのいずれか一項に記載の装置を使用して製造された集積回路装置。
【請求項３５】
電気絶縁性であり且つ機械的な保護を与える材料で形成された上面及び下面と、
シリコンからなるウェーハに刻み目線を付け、その後にウェーハにエッチングを施すことにより複数の隣接したダイを形成し、前記隣接したダイの間の隙間をエポキシで取り囲み、且つ前記ダイ間の隙間において前記シリコンが露呈されない位置で、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記上面及び下面をスライスして形成された、導電パッドの露呈断面を持つ電気絶縁性の縁部表面と、
を有する集積回路アッセンブリからなる集積回路装置。
【請求項３６】
前記集積回路アッセンブリは、積み重ねた関係で互いに結合された複数のシリコンチップからなる、請求項35に記載の集積回路装置。
【請求項３７】
前記複数のシリコンチップは、前記集積回路アッセンブリ内で互いに絶縁されている、請求項36に記載の集積回路装置。
【請求項３８】
前記集積回路装置の外面に形成され且つ導電パッドの前記露呈断面と電気的に導通した導電ストリップを更に有する、請求項35乃至37のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項３９】
前記導電ストリップは、前記集積回路装置の前記縁部に沿って延びている、請求項38に記載の集積回路装置。
【請求項４０】
前記導電ストリップは、前記集積回路装置の平らな表面にまで延びている、請求項39に記載の集積回路装置。
【請求項４１】
前記導電ストリップは、複数のダイの導電パッドの前記露呈断面を相互接続するため、前記集積回路装置の前記外面上に形成されており、これによって、その間に電気的相互接続を構成する、請求項38乃至40のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項４２】
前記集積回路装置は、互いに絶縁された複数のシリコン部分を有する、請求項35乃至41のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項４３】
前記ウェーハのシリコンは前記集積回路装置の外面から電気的に絶縁されている、請求項35乃至42のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項４４】
前記集積回路装置の平らな外面に設けられたヒートシンクへの、一体に形成された熱連結部を更に有する、請求項35乃至43のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項４５】
一体に形成された接地平面を更に有する、請求項35乃至44のいずれかに記載の集積回路装置。
【請求項４６】
複数の縁部の導電パッドの前記露呈断面を相互接続するため、導電ストリップが前記集積回路装置の外面に形成されている、請求項35乃至45のいずれかに記載の集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、集積回路装置を製造するための方法及び装置、及びこれらの方法及び装置によって製造された集積回路に関する。
発明の背景
全ての集積回路装置の製造における重要な工程は「パッケージング」として知られており、この工程には、集積回路の中央にあるシリコンチップの機械的保護及び環境に対する保護、並びにシリコンチップの所定の場所と外部電気端子との間の電気的相互接続が含まれる。
現在、半導体のパッケージングには、ワイヤボンディング、テープ自動ボンディング（TAB）、及びフリップチップという三つの主要な技術が使用されている。
ワイヤボンディングは、チップの結合パッドとパッケージの接点との間に金ボンディングワイヤを溶接するのに熱及び超音波エネルギを使用する。
テープ自動ボンディング（TAB）は、ボンディングワイヤの代わりに銅箔テープを使用する。銅箔テープは、特定のダイ−パッケージ組み合わせについて形成されており、これに適した銅トレースの所定のパターンを有する。個々の導線は個々に又は一群をなしてチップの種々のボンディングパッドに接続される。
フリップチップは、ソルダバンプが結合パッドの上側に形成された集積回路ダイであり、該ダイをソルダバンプ側を下にした「フリップ」回路とし、基板に直接はんだ付けすることができる。ワイヤボンディングを必要とせず、パッド内の空間を大きく節約することができる。
上述の技術の各々には、特定の問題点がある。ワイヤボンディング及びTABボンディングは、ボンディング部を良好に形成できない場合があり、ダイに比較的高い温度及び機械的圧力を加え易い。ワイヤボンディング技術及びTAB技術は、両方とも、パッケージの大きさの観点から見て問題があり、ダイのパッケージに対する面積比が約10％乃至60％の集積回路装置を製造する。
フリップチップは、パッケージングを行わず、ただ相互接続のみを行う。この相互接続には、ソルダバンプにおける比均等性の問題点並びに熱膨張による不整合の問題点があり、これらの問題点は、シリコン又は熱膨張特性がシリコンと同様の材料に対して有用な基板の使用を制限する。
発明の概要
本発明は、上述の問題点の多くを解決した集積回路装置を製造するための装置及び技術を提供しようとするものであり、比較的小型で軽量で高性能の集積回路を提供しようとするものである。
かくして、本発明の好ましい実施例によれば、多数のパッドを各々有する複数の集積回路を第１及び第２の平らな表面を持つウェーハ上に製造する工程と、ウェーハの前記両表面に保護材層を設けるウェーハワイズ取り付け工程と、その後、ウェーハ及びこのウェーハに取り付けられた保護材層をスライスして複数のパッケージ前の集積回路装置を形成するスライス工程とを有する集積回路装置製造方法が提供される。
「ウェーハワイズ」（waferwise）という用語は、ウェーハ全体にそのような処理を一度に加えることを必要としないということに着目されたい。「ウェーハワイズ」という用語は、ダイシング前の多くのダイに加えられる工程に等しく適用される。
本発明の好ましい実施例によれば、スライス工程は、多数のパッドの断面を露呈する。
好ましくは、スライス工程は、一対の隣接した集積回路の両方について電気接点領域を同時に形成するようにパッドを切断する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、多数のパッドを各々有する複数の集積回路をウェーハ上に製造する工程と、その後、ウェーハをスライスして複数の集積回路要素を形成するスライス工程とを有し、このスライス工程により多数のパッドの断面を露呈する、集積回路装置製造方法が提供される。
好ましくは、スライス工程は、一対の隣接した集積回路の一方と導通したパッド及び一対の隣接した集積回路の他方と導通したパッドを含む複数のパッドを切断し、これによって、対をなした隣接する集積回路の両方についての電気接点領域を形成する。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路のスライス縁部上に導電層をパッドの露呈縁部と導通した状態で設ける工程を更に有し、多数のパッドのうちの別の一つのパッドと導通した導電層の部分を互いに電気的に分離する。
好ましくは、導電層を設ける工程においてウェーハのスライス縁部に沿って電気絶縁層が露呈している。
本発明の好ましい実施例によれば、導電層を設ける工程は、導電コーティングを集積回路の縁部以外の部分にも形成する工程を含む。
好ましくは、スライス工程は、ウェーハに刻み目線を付ける工程、及びこの工程の後にウェーハにエッチングを施す工程を含む。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、多数のパッドの露呈縁部を各々有する複数の集積回路を製造する工程と、複数の集積回路と回路基板とを多数のパッドの露呈縁部を介して電気的に接続する工程とを有する集積回路装置製造方法が提供される。
好ましくは、スライス工程は、結果的に得られた集積回路のスライス縁部のところでシリコン基板が露呈されない位置で行われる。変形例では、砒化ガリウムやゲルマニウムのようなシリコン以外の材料でできた基板を特定の用途で使用できるということは理解されよう。簡明化を図る目的で、「シリコン」という用語は、集積回路の基板として使用できるシリコン以外の材料を含む広い意味で、本明細書及び請求の範囲の全体に亘って使用される。それにもかかわらず、特定の実施例において本明細書中で説明した技術及びプロセスは、特にシリコンに適している。
本発明の好ましい実施例によれば、スライス工程の前に、集積回路の平らな表面を保護材層で取り囲み、縁部をエポキシで取り囲む。
好ましくは、前記集積回路装置の少なくとも一つの平らな外面に熱結合パッドを形成する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、集積回路装置に接地平面を一体に形成する工程を更に有する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、集積回路を支持する複数のウェーハを積み重ねた構成で互いに接合し、多層集積回路装置を構成する。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路装置をその縁部に沿って取り付け要素に取り付ける工程を更に有する。
好ましくは、保護材層は、消去可能なプログラム可能読み取り専用記憶装置の消去に使用される放射線に対して透明である。
本発明の好ましい実施例によれば、前記集積回路装置の電気接点を耐蝕処理する工程を実行する。特定的に述べると、好ましくは、パッドの露呈縁部に耐蝕処理を施す。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、機械的に保護され且つ電気的に絶縁されたパッケージの内部の半導体素子を形成し、電気パッドの複数の断面をパッケージの縁部で露呈させる工程と、前記露呈した断面と外部回路との間を電気的に接続する工程とを有する半導体装置製造方法が提供される。
好ましくは、半導体素子の形成工程は、保護材層をウェーハ上に設けるウェーハワイズ取り付ける工程と、この工程に続いて、ウェーハを個々のダイにダイシングするダイシング工程とを含む。「ウェーハワイズ」という用語は、ウェーハ全体にそのような処理を一度に加えることを必要としないということに着目されたい。「ウェーハワイズ」という用語は、ダイシング前の多くのダイに加えられる工程に等しく適用される。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、多数のパッドを各々有する複数の集積回路を平らな両面を持つウェーハ上に製造する装置と、前記ウェーハの前記平らな両面に保護材層を設けるウェーハワイズ取り付け装置と、その後、前記ウェーハ及びこれに取り付けられた前記保護材層をスライスして複数のパッケージ前の集積回路装置を形成するスライス装置とを有する集積回路製造装置が提供される。
好ましくは、スライス装置は、多数のパッドの断面を露呈し、スライス装置は、隣接した集積回路を導通するパッドを切断すると同時に隣接した集積回路への電気接点領域を構成する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、多数のパッドを各々有する複数の集積回路をウェーハ上に製造する装置と、その後、ウェーハをスライスして複数の集積回路装置を形成するスライス装置とを有し、スライス装置は、多数のパッドの断面を露呈するように作動する、集積回路製造装置が提供される。
好ましくは、スライス装置は、一対の隣接した集積回路の一方と導通したパッド、及び対をなした隣接した集積回路の他方と導通したパッドを含む複数のパッドを切断して、前記対をなした隣接する集積回路の両方の電気接点領域を構成する。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路のスライス縁部上に導電層をパッドの縁部と電気的に導通した状態で付け、多数のパッドのうちの別のパッドと導通した導電層の部分を電気的に分離するための装置を更に有する。
好ましくは、導電層をその上側に設ける前に、切断したウェーハのスライス縁部に沿って電気絶縁層が露呈している。
好ましくは、導電層は、集積回路の縁部以外に付けた導電コーティングからなる。
本発明の好ましい実施例によれば、スライス装置はウェーハに刻み目線を付けるための装置及びこれに続いてウェーハをエッチングするための装置を含む。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、多数の露呈したパッド縁部を各々有する複数の集積回路を製造するための手段と、複数の集積回路と回路基板との間を前記多数の露呈したパッド縁部を介して電気的に接続するための手段とを有する集積回路製造装置が提供される。
好ましくは、スライス装置は、結果的に得られた集積回路のスライス縁部のところでシリコン基材が露呈されない位置で作動される。
好ましくは、本発明の装置は、上述した工程のいくつか及び全てを実施できるように作動する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、機械的に保護され且つ電気的に絶縁されたパッケージ内の半導体素子を形成し、電気パッドの複数の露呈された断面を、パッケージの縁部で露呈させるための手段と、露呈された断面と外部回路との間を電気的に接続するための装置とを有する半導体装置の製造装置が提供される。
本発明の好ましい実施例によれば、上述の特徴のうちの任意の特徴を持つ方法に従って、又は装置を使用してつくられた集積回路装置が提供される。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、電気絶縁性であり且つ機械的な保護を与える材料で形成された上面及び下面と、導電パッドの露呈断面を持つ電気絶縁性の縁部表面とを有するダイからなる集積回路装置が提供される。
好ましくは、ダイは、積み重ねた関係で互いに結合された複数のシリコンチップからなる。
本発明の好ましい実施例によれば、複数のシリコンチップは、ダイ内で互いに絶縁されている。
好ましくは、集積回路装置の外面に形成され且つ導電パッドの露呈断面と電気的に導通した導電ストリップを更に有する。
本発明の好ましい実施例によれば、導電ストリップは、集積回路装置の縁部に沿って延びており、更に、集積回路装置の平らな表面にまで延びている。
好ましくは、導電ストリップは、複数のダイの導電パッドの露呈断面を相互接続するため、集積回路装置の外面上に形成されており、これによって、その間に電気的相互接続を構成する。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路装置は、互いに絶縁された複数のシリコン部分を有する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、集積回路装置は、この装置の前記外面から機械的に及び電気的に絶縁された少なくとも一つのシリコン要素を有する。
更に、本発明の好ましい実施例によれば、集積回路装置は、この装置の平らな外面に設けられたヒートシンクへの、一体に形成された熱連結部、及び一体に形成された接地平面を有する。
好ましくは、複数の縁部の導電パッドの前記露呈断面を相互接続するため、導電ストリップが前記集積回路装置の前記外面に形成されている。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の詳細な説明を添付図面を参照することにより更によく理解されるであろう。
第１図は、本発明の好ましい実施例に従ってつくられており且つ作動する集積回路装置の概略斜視図であり、
第２図は、複数のダイを備えたウェーハへの保護材層の取り付け工程を記す概略斜視図であり、
第３図は、保護材層のウェーハへの取り付け工程に続いて行われる、ウェーハに刻み目線を付けて個々のダイを構成する工程の概略斜視図であり、
第4A図、第4B図、第4C図、第4D図、及び第4E図は、本発明の好ましい実施例による集積回路装置の種々の製造段階の断面図であり、
第５図は、第4E図のウェーハをダイシングすることによって製造された集積回路装置を示す部分切断詳細斜視図であり、
第６図は、ダイシング後でパッケージ前の個々のダイの斜視図であり、
第７図は、導電コーティングを付着させた後で且つフォトレジスト印刷中の第６図のダイの斜視図であり、
第８図は、垂直取り付けに特に適した集積回路パッケージの変形例の形体の斜視図であり、
第９図は、本発明の好ましい実施例に従って基板を絶縁したダイの斜視図であり、
第10図は、本発明の好ましい実施例に従ってつくられており且つ作動するマルチダイ集積回路パッケージの斜視図であり、
第11A図、第11B図、第11C図、第11D図、第11E図、第11F図、第11G図、第11H図、第11I図、第11J図、第11K図、第11L図及び第11M図は、本発明の好ましい実施例による集積回路装置の種々の製造段階の断面図であり、
第12A図及び第12B図は、本発明の方法を実施するための装置の概略ブロックダイヤグラムである。
実施例
第１図乃至第12B図を参照すると、これらの図には本発明の好ましい実施例による集積回路装置の製造が示してある。
第１図は、本発明の好ましい実施例に従って製作されており且つ作動する集積回路装置の好ましい実施例が示してあり、この集積回路装置は、比較的薄く且つコンパクトで、環境に対して保護されており且つ機械的に強化された集積回路パッケージ10を含む。この集積回路パッケージには、その縁部表面14に沿って複数の電気接点12がメッキしてある。本発明の好ましい実施例によれば、電気接点12は、縁部表面を通って集積回路パッケージの平らな表面16上に延びている。電気接点がこのように構成されているため、集積回路パッケージ10を平らな表面及び縁部表面の両方で回路基板上に取り付けることができる。集積回路パッケージ10には、一体に形成された接地平面（図示せず）並びに接地平面接点18が含まれるということに着目されたい。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路パッケージ10には、一つ又はそれ以上の熱結合パッド19がその平らな表面16の一方又は両方に形成されている。このような熱結合パッド19を設けることは、随意である。
本発明の好ましい実施例によれば、及び第２図及び第4A図を参照すると、複数の完成したダイ22が、通常の技術で上側に形成された完全なシリコンのウェーハ20の能動面24を保護材層26にエポキシ層28を介して結合する。保護材層26は、代表的には、ガラス、アルミナ、酸化ベリリウム、サファイヤ、又は任意の他の適当な絶縁基材からなる。
保護材層26は、光学アライメント又は赤外線アライメントを行うのに有用なスペクトル領域の放射線に対して透明であるのが好ましい。
ウェーハを本発明に従って使用する場合には、ウェーハ20の従来の製造の特定の工程をなくすことができるということは理解されよう。なくすことのできる工程には、パッドの上側のパシベーション層にヴァイア開口部を設ける工程、ウェーハ背部研削工程、及びウェーハ背部金属コーティング工程が含まれる。
完全なウェーハ20には、接地平面を通常の平版印刷技術で任意の適当な位置に一体に形成することができる。変形例では、接地平面が能動面24とエポキシ層28との間にあるように、第4A図の結合工程の前に通常の技術により接地平面を能動面24上に置き、形成するのがよい。
本明細書中、上述した結合工程に続き、好ましくは、第4B図に示すように、ウェーハを研削して所定の厚さ、代表的には、200μｍにする。ウェーハは、保護材層26をウェーハに結合して機械的強度を高めることによってこのように薄くすることができる。
ウェーハを薄くした後、個々のダイを分離する所定のダイシング線に沿って、ウェーハの後面に刻み目線を付ける。刻み目線の溝30は、これらの溝の下のウェーハの厚さを代表的には100μｍに減じるのに十分な深さを持つている。刻み目線を設けたウェーハを第３図及び第4C図に示す。
次いで、刻み目線を設けたウェーハを、第4D図、及び更に詳細には第５図に示すように、シリコンをフィールド酸化物層まで蝕刻するように、水酸化カリウム（KOH）を24％、水を63％、及びイソプロピルアルコールを13％含む溶液のような通常のシリコンエッチング溶液内でエッチングする。
次に、第５図を特に参照すると、フィールド酸化物層を含む少なくとも一つの絶縁層に参照番号32が附してあり、金属パッドに参照番号34が附してある。金属パッドの上側の絶縁層には参照番号36が附してある。接地平面には参照番号38が附してある。
シリコンエッチング工程の結果、厚さが約100μｍのシリコン39を各々含む複数の別々のダイ40が形成される。
シリコンエッチング工程に続き、第２の保護材層42をダイ40の第１の保護材層26の反対側に結合する。エポキシ層44は、ダイ40と保護材層42との間にあり、エポキシは、更に、ダイ40間の隙間を埋める。
図4E図でわかるように、ダイ40、第１及び第２の保護材層26及び42からなるサンドウィッチを、隣接したダイ40間の隙間に沿って延びる線50に沿ってダイシングする。ダイシングしたチップの縁部が、第4E図及び第５図に示すように、シリコン39の外周から少なくとも距離ｄだけ離間されているように線50を選択するということが本発明の大きな特徴である。
第4E図のサンドウィッチを線50に沿ってダイシングすることによって、ウェーハ20上に形成された多数のパッド34の縁部を露呈し、これらのパッドの縁部が、このように露呈したとき、ダイ40の接点表面を構成するというのが本発明の大きな特徴である。第4E図のサンドウィッチのダイシングは、更に、接地平面38の縁部分を露呈する。これらの縁部は、接地平面の接点表面52を構成する。
第６図は、ダイシング後でパッケージ前の個々のダイを示す。露呈された接点表面51及び52以外の集積回路装置全体の周囲が、集積回路パッケージを構成する保護材層26と42との間に、エポキシ53でシールされている。
本発明の好ましい実施例によれば、ダイの全体又は部分、又は少なくともその縁部にアルミニウムのような導電コーティングを真空蒸着によってコーティングする。この導電コーティングを標準的なフォトレジスト印刷技術を使用して第７図に示すように選択的にエッチングし、電気的に絶縁された多数の導電ストリップ62を形成する。これらの導電ストリップの各々は、異なる接点表面51又は52と電気的に導通している。更に、熱結合パッド19はこの段階で構成される。
導電ストリップは、好ましくは、ニッケルコーティングが施されており、更に、通常の方法で金メッキ及び／又ははんだコーティングが施してある。第８図は、全ての接点ストリップがその一方の縁部70上に現れる本発明の変形例を示す。集積回路装置を垂直に取り付けるため、この縁部は、次いで、プリント回路基板の表面に取り付けられる。例示の実施例は、装置の種々の縁部に設けられた個々の接点表面51と縁部70に設けられた接点ストリップ74とを導通させる導電路72を構成する。このような導電路は、集積回路パッケージの平らな表面の一方又は両方に形成される。
次に、第９図を参照すると、本発明の別の随意の特徴を示している。第９図からわかるように、基板をダイの部分から容易に分離することができる。これは、第4C図及び第4D図に示すように、別の刻み目線を加え、これらの刻み目線に沿ってエッチングを行うことによって行われるが、こうした作業は、ダイの境界に沿ってでなく、一つの所与のダイ境界内で行われる。このような刻み目線の付与及びエッチングに続き、シリコン基板の隣接部分76間をエポキシ78で充填する。
次に、本発明の好ましい実施例に従ってつくられており且つ作動するマルチダイ集積回路パッケージを示す第10図を参照する。
集積回路パッケージにダイが一つしか含まれない第１図乃至第９図の実施例とは異なるように、第10図の実施例は複数のダイ102を含み、これらのダイは、好ましくは、積み重ねた構成で配置されている。各ダイ102には、同じ又は異なる回路が設けられている。ダイは、電気的に絶縁された関係で互いの上に重ねられており、これらのダイの間には追加の絶縁層が介在されていてもよいし、なくてもよい。
マルチダイ集積回路パッケージ100は、比較的薄く且つコンパクトであり、環境に対して保護されており且つ機械的に強化してあり、その縁部表面114に沿ってメッキされた多数の電気接点112を有する。本発明の好ましい実施例によれば、これらの電気接点112は、集積回路パッケージの縁部表面を通って平らな表面116上に延びている。電気接点のこの構成により、集積回路パッケージ100は、その平らな表面及びその縁部表面の両方で回路基板上に取り付けることができる。集積回路パッケージ100には、一つ又はそれ以上の一体に形成された接地平面（図示せず）並びに接地平面接点118が設けられているということに着目されたい。更に、複雑な相互接続機能を提供する、ASICのような、一つ又はそれ以上の特定のダイを積み重ねた集積回路間に介在させるのがよい。
本発明の好ましい実施例によれば、集積回路パッケージ100には、その平らな面116の一つ又は両方に形成された一つ又はそれ以上の熱結合パッド119が設けられているのがよい。このような熱結合パッド119を設けることは随意である。
第11A図、第11B図、第11C図、第11D図、第11E図、第11F図、第11G図、第11H図、第11I図、第11J図、第11K図、第11L図、及び第11M図は、本発明の好ましい実施例によるマルチダイ集積回路パッケージの製造の種々の段階の断面図である。
第１図乃至第９図の実施例の第4A図乃至第4Dの工程と同様に、本発明の好ましい実施例によれば、及び第11A図に示すように、複数のダイ122が通常の技術によって上側に形成された完成したウェーハ120の能動面124を、エポキシ層128を介して保護材層126に結合する。保護材層126は、代表的には、ガラス、アルミナ、酸化ベリリウム、サファイヤ、又は任意の他の適当な絶縁基材からなる。
完成したウェーハ120の任意の適当な位置に一体の接地平面を通常の技術で形成するのがよい。変形例では、接地平面が能動面124とエポキシ層128との間にあるように、第11A図の結合工程の前に、接地平面を能動面124上に置き且つこれに合わせて通常の技術で形成するのがよい。
上述の結合工程に続き、ウェーハを研削して第11B図に示すように代表的には200μｍにする。
ウェーハを薄くする工程に続き、随意であるが、個々のダイを分離する所定のダインング線に沿って、ウェーハの背面に刻み目線を付ける。刻み目線の溝130は、その下にあるウェーハの厚さを代表的には100μｍにまで減じるのに十分な深さを有する。刻み目線を付けたウェーハを第11C図に示す。
次に、刻み目線を付けたウェーハを上文中に説明したような通常のシリコンエッチング溶液内でエッチングし、シリコンを第11D図に示すようにフィールド酸化層まで蝕刻する。
この段階では、各ダイは、全体として、第５図に示し且つ上文中に説明した形体に形成されている。
マルチダイ集積回路パッケージの製造では、第4D図の工程に続いてウェーハを第１図乃至第９図の実施例におけるように結合しダイシングする代わりに、刻み目線を付け且つエッチングしたダイ122上に第11E図に示すように別のウェーハ150を結合する。結合に使用したエポキシ152は、隣接したダイ122のシリコン基材間の隙間を埋め、及びかくして、各ダイに設けられた酸化物パシベーション層が提供する絶縁に加え、これらのダイを絶縁する。
第11E図の結合工程に続き、第11F図に示すようにウェーハ150を薄くし、第11G図及び第11H図に夫々示すようにウェーハ150に刻み目線を付け、次いでエッチングする。これらの工程は、第4B図乃至第4D図と関連して上文中に説明したのと同様に行われる。
第11H図のエッチング工程に続き、第11I図に示すように、刻み目線を付け且つエッチングしたウェーハ150上に別のウェーハ160を結合する。結合工程で使用されたエポキシ162は、ウェーハ150上の隣接したダイ163のシリコン基材間の隙間を埋め、及びかくしてこれらを絶縁する。
第11I図の結合工程に続き、第11J図に示すようにウェーハ160を薄くし、第11K図及び第11L図の夫々に示すようにウェーハ160に刻み目線を付け、次いでエッチングする。これらの工程は、第4B図乃至第4D図と関連して上文中に説明したのと同様に行われる。
所望数のウェーハが互いに結合されるまで上述のプロセスを繰り返す。
最後のウェーハのシリコンエッチングに続き、第11M図に示すように、第２の保護材層170をこれに結合する。エポキシ層172が最後のウェーハのダイ174と第２の保護材層170との間にあり、このエポキシは、ダイ174間の隙間を埋める。
第4E図と関連して上文中に説明したように、複数のウェーハと第１及び第２の保護材層126及び170とからなるサンドウィッチを、次いで、各ウェーハの隣接したダイ間の隙間に沿って延びる線に沿ってダイシングし、パッケージング前の複数の集積回路を構成する。
第4E図及び第11M図のサンドウィッチを切断することによってウェーハ上の多数のパッドの縁部を露呈することが本発明の大きな特徴である。これらのパッドの縁部は、このように露呈されたとき、接点表面を構成する。これらの接点表面には、好ましくは、耐蝕処理が施される。第11M図のサンドウィッチをダイシングすることによって、接地平面の縁部もまた露呈される。これらの縁部は接地平面の接点表面を構成し、好ましくは、これらの表面にも耐蝕処理が施される。露呈した接点表面以外の集積回路装置全体の周囲が保護材層126と170との間でエポキシでシールされ、これによって集積回路パッケージが構成される。
第１図乃至第９図の実施例と同様に、及び本発明の好ましい実施例によれば、ダイの全体又は部分、又は少なくともその縁部アルミニウムのような導電コーテイングを真空蒸着等でコーティングする。この導電コーティングを標準的なフォトレジスト平版印刷技術を使用して第10図に示すように選択的にエッチングし、電気的に絶縁された多数の導電ストリップ112を形成する。これらの導電ストリップの各々は、異なる接点表面と電気的に連通している。導電ストリップ112は種々のダイ間を相互接続し並びにこれらのダイを外部回路に相互接続する。更に、接地平面接点118及び熱結合パッド19がこの段階で構成される。
導電ストリップには、好ましくは、ニッケルコーティングが施してあり、更に、通常の技術で金メッキ及び／又ははんだコーティングが施してあるのがよい。適当な耐蝕処理も施してあるのがよい。上文中に説明した積み重ね集積回路パッケージは、必ずしも単一の全ウェーハからの即ち同じウェーハからのダイで形成されていなくてもよい。積み重ねをなして組み合わされたダイは、任意の適当な技術で個々に又はグループをなして形成されているのがよい。ダイは、好ましくは、積み重ねの歩留りを高めるため、積み重ねに組み込まれる前に選別段階を通過する。
熱伝導率の高い絶縁基板をダイの積み重ねに組み込むことによって、積み重ねの放熱を改善することができる。
次に、第12A図及び第12B図を参照する。これらの図には、集積回路パッケージを本発明の好ましい実施例に従って製作するための装置が図示されている。通常のウェーハ製作設備180は、完全なウェーハ20を提供する。個々のウェーハ20は、それらの能動面が結合装置182で結合され、好ましくは、エポキシが均等に分布するようにウェーハ20、保護材層26、及びエポキシ28を回転させるための設備を備えた結合装置182で結合されている。
結合したウェーハ（第３図参照）の非能動面を、英国のスピードファム機械社から商業的に入手できる、12.5A研磨剤を使用した型番32BTGWのような研削装置184等によって薄くする。
次いで、ニッケルメッキしたダイヤモンドブレードを使用したクリッケアンドソッファ775ダイシング鋸によってウェーハの非能動面に刻み目線を付け、第4C図に示す結果を得る。
次いで、第4C図の刻み目線を付けたウェーハをシリコンエッチング溶液190が入った温度制御浴188内でエッチングする。この目的のために商業的に入手できる器具には、ケムクリーン浴及びWHRV循環器浴が含まれ、これらは両方とも米国のワファブ社が製造している。適当な通常のシリコンエッチング溶液は、英国のマイクローイメージ技術社から商業的に入手できるイソファームシリコンエッチング液である。ウェーハは、従来の通りにエッチング後に濯がれる。かくして得られたエッチング済みのウェーハを第4D図に示す。
エッチング済みのウェーハの非能動側を結合装置182と本質的に同じであるのがよい結合装置192で別の保護材層42に結合し、第4E図に示すような両面が結合されたウェーハサンドウィッチを形成する。
装置186と同じであるのがよいダイシング装置194が第4E図の結合済みのウェーハサンドウィッチをダイシングして個々のダイにする。好ましくは、厚さが約0.102mm乃至約0.305mm（４ミル乃至12ミル）のダイヤモンドレジノイドブレードでなければならない。結果的に得られたダイの外観は、ほぼ第６図に示す通りである。
次いで、米国特許第2,507,956号、第2,851,385号、及び第2,796,370号のうちの任意の特許に記載されているように、ダイシングしたダイにクロム酸塩処理溶液198が入った浴196内で耐蝕処理を施す。これらの特許について触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたものとする。
米国のマテリアル・リサーチ社が製造した903M型スパッタリング機のような、真空蒸着技術によって作動する導電層付着装置200を使用して導電コーティングを第６図のダイの片面又は両面に付ける。
第７図に示すような導電ストリップの形成は、好ましくは、デュポン社からプライムコートの商標名で商業的に入手できる、又はシップレー社からイーグルの商標名で商業的に入手できる通常の電気式フォトレジスト付着装置を使用して行われる。フォトレジストは、デュポン社又はシップレー社から商業的に入手できるフォトレジスト浴アッセンブリ202によってダイに被覆される。
好ましくは、適当なレーザースキャナ204でフォトレジストを照射し、適当なエッチングパターンを形成する。次いで、フォトレジストを現像浴206内で現像し、次いでエッチング浴210内の金属エッチング溶液208でエッチングし、かくして、第７図に示すような導電体形体を形成する。
次いで、第７図に示す露呈した導電ストリップに、好ましくは無電解メッキ装置212でメッキを施す。この無電解メッキ装置は、日本のオクノ社から商業的に入手できる。
導電ストリップは、写真平版以外の技術で形成できるということは理解されよう。変形例では、直接書き込みのような任意の適当な技術を使用してもよい。
本発明は、上文中に特定的に図示且つ説明したものに限定されないということは当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、以下の請求の範囲のみによって定義される。
【図１】
0003621093.tif 000002
【図２】
0003621093.tif 000003
【図３】
0003621093.tif 000004
【図４Ａ】
0003621093.tif 000005
【図４Ｂ】
0003621093.tif 000006
【図４Ｃ】
0003621093.tif 000007
【図４Ｄ】
0003621093.tif 000008
【図４Ｅ】
0003621093.tif 000009
【図１１Ａ】
0003621093.tif 000010
【図１１Ｇ】
0003621093.tif 000011
【図５】
0003621093.tif 000012
【図６】
0003621093.tif 000013
【図８】
0003621093.tif 000014
【図７】
0003621093.tif 000015
【図１１Ｂ】
0003621093.tif 000016
【図１１Ｃ】
0003621093.tif 000017
【図９】
0003621093.tif 000018
【図１１Ｄ】
0003621093.tif 000019
【図１１Ｅ】
0003621093.tif 000020
【図１０】
0003621093.tif 000021
【図１１Ｆ】
0003621093.tif 000022
【図１１Ｈ】
0003621093.tif 000023
【図１１Ｉ】
0003621093.tif 000024
【図１１Ｊ】
0003621093.tif 000025
【図１１Ｋ】
0003621093.tif 000026
【図１１Ｌ】
0003621093.tif 000027
【図１１Ｍ】
0003621093.tif 000028
【図１２Ａ】
0003621093.tif 000029
【図１２Ｂ】
0003621093.tif 000030