(57)【要約】  柔軟構造３６は半導体ウェハー２２の上に配置される。柔軟構造３６は空洞４２を含む。柔軟構造３６とウェハー２２は柔軟構造の上に導電素子を形成するステップの間に空洞４２を密封する。その後、ベント５８が開口されて空洞４２がアセンブリの外部へ接続される。ベント５８はウェハーと柔軟構造を個々のユニット６２に裁断するときに形成されるため、ダイシングライン３４ａは空洞と連通するチャネルやその他の隙間に交差する。また、ベントは柔軟構造にホールを生成したりウェハーに向かって開口する穴を生成したりすることで形成してもよい。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）  表面と、前記表面に露出した接点と、前記接点に電気的に接続された１つ又は複数のチップ内部の電気素子とを有するチップと、
（ｂ）  前記チップの表面を覆う柔軟構造であって、前記チップから離れて向かい合う上面と、前記上面とチップ本体との間に設けられた１つ又は複数の空洞とを規定する柔軟構造と、
（ｃ）  前記柔軟構造に設けられた端子と、
を含み、
前記端子の少なくともいくつかは前記１つ又は複数の空洞に隣接して配置され、また前記端子の少なくともいくつかは前記チップの前記接点に電気的に接続され、
前記チップ及び前記柔軟構造のうちの少なくとも一方は、前記１つ又は複数の空洞と連通する１つ又は複数のベントを含み、前記１つ又は複数のベントはアセンブリの外部に開口していること、
を特徴とする半導体チップアセンブリ。
【請求項２】
前記柔軟構造は前記チップの表面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記柔軟構造の上面は実質的に平面であり、前記端子は前記上面に露出していることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記上面に沿って延びる電気導電配線をさらに含み、前記端子の少なくともいくつかは、前記配線により前記接点に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記１つ又は複数の空洞は複数の空洞を含み、前記端子は複数の端子を含み、前記端子の少なくともいくつかは前記空洞の少なくともいくつかと同一線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
同一線上に配置された前記端子及び空洞は、個々の端子及び空洞ユニットを含み、個々の端子及び空洞ユニットは前記空洞１つと同一線上に配置された前記端子１つを含むことを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記ベントの少なくともいくつかは前記空洞から離れていることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記ベントはすべて前記空洞から離れていることを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記チップは前記表面に隣接するエッジを有し、前記柔軟構造は前記エッジの少なくとも１つにつながり、前記エッジの少なくとも１つに前記ベントの少なくとも１つが配置されていることを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記柔軟構造は、前記空洞の少なくともいくつかと、前記ベントの少なくともいくつかとの間に水平に延びるチャネルを規定していることを特徴とする請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記上面は前記チップから離れて対向する上面を規定し、前記ベントは前記表面を通じて延びる穴を含むことを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記ベントの少なくともいくつかは前記チップを通じて延びることを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記端子は前記柔軟構造から突出している細長いポストを含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
（ａ）  表面を有する単一ウェハー本体であって、前記単一ウェハー本体は複数のチップを形成する領域を含み、各領域は電気回路と、前記電気回路に電気的に接続された表面に露出する接点とを含み、前記単一ウェハー本体はさらに、前記チップを形成する領域の間に延びるダイシングラインを含む、前記単一ウェハー本体と、
（ｂ）  前記ウェハー本体の前記表面を覆うウェハー柔軟構造であって、前記ウェハー柔軟構造は上面と、前記上面と前記表面との間に配置された複数の空洞と、前記空洞と連通し、かつ、前記上面と前記表面との間に延びる複数のチャネルとを規定する、前記ウェハー柔軟構造と、
を備えることを特徴とするインプロセス構造。
【請求項１５】
前記チャネルの少なくともいくつかは、前記ダイシングラインの少なくともいくつかを横切って延びることを特徴とする請求項１４に記載のウェハー。
【請求項１６】
（ａ）  半導体ウェハーと、前記ウェハーの表面及び空洞を覆うウェハー柔軟構造と、実質的に密封されている前記空洞に隣接する前記柔軟構造の上に配置され、かつ、前記ウェハーに電気的に接続された端子とを備えるインプロセスアセンブリを形成するステップと、
（ｂ）  前記インプロセスアセンブリを細分して個々のチップアセンブリを形成し、各チップアセンブリにはウェハーの１つ又は複数のチップ領域と、柔軟構造の一部と、その一部に配設された端子とを備えるようにした、アセンブリを細分するステップと、
（ｃ）  前記ステップの後に、前記空洞と連通するベントを開口するステップと、
を含むことを特徴とするチップアセンブリの作成方法。
【請求項１７】
前記形成するステップは、前記空洞と連通するチャネルのインプロセスアセンブリを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャネルはダイシングラインを横切るように延びており、前記アセンブリを細分するステップは、該ステップにより前記チャネルが開口されて個々のチップアセンブリのエッジにベントを形成するように前記ウェハー及び前記柔軟構造を前記ダイシングラインに沿って裁断するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ベントを開口するステップは前記柔軟構造にホールを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記形成するステップは、前記表面に犠牲材料を形成し、前記犠牲材料の上に柔軟材料を蒸着して柔軟構造を形成し、その後に前記犠牲材料を除去して前記空洞及びチャネルを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記形成するステップは、底面と、前記底面に向かって開口する空洞とチャネルを持つ前記柔軟構造を規定する柔軟材料を形成し、前記柔軟構造が前記ウェハーと向き合うように、前記柔軟構造と前記半導体ウェハーを一体化するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記形成するステップは、前記ウェハーの裏面に延び、かつ、前記空洞と連通するホールを形成するステップと、前記ウェハーの前記裏面を覆うダイシングテープを貼るステップとを含み、前記ベントを開口するステップは、前記細分するステップの後にダイシングテープを除去するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記形成するステップは、前記ベントを開口するステップの前に前記柔軟構造の上に前記端子を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップアセンブリ、インプロセス構造、ウェハー、及び、チップアセンブリの作成方法の関する。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年１２月２７日に出願された第１１／３１８，８１５号の利益を主張し、これによりこの特許の内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップは、通常比較的大きな平面状の半導体材料を使い、その上に多数の領域を形成するプロセスを用い、その各領域には、ひとつのチップに組み込まれる電子回路が含まれている。チップは、ウェハーをダイシングラインに沿って裁断することで得られる。各チップは、通常、平坦な長方形で、その表面及び裏面は平面状で、表面と裏面の境界には小さなエッジが延びている。各チップの表面には、通常、チップ内部の回路に電気的に接続される接点が露出している。
【０００３】
各チップは、通常、持ち運びに便利なように、また回路基板やその他プリント回路パネル等の外部基板に取り付けやすいようにパッケージ化されている。パッケージは、通常、誘電構造を有し、チップの電極と電気的に接合するための導電端子がこの誘電構造上に設けられている。チップの大きさとほぼ同じ大きさのパッケージでは、パッケージは回路パネルの表面の面積よりも若干大きいかほぼ同じサイズである。
【０００４】
例えば、その内容を参照によって本願明細書に引用したものとする米国特許第５，６７９，９７７号明細書には、端子はチップに対して移動可能であると記載されている。本発明の特定の実施形態によれば、パッケージにはチップ表面を覆うように柔軟層があり、端子が付いている。チップに対する端子の可動性は、生産時、あるいは稼働時、あるいは両方において、チップと回路パネルの間に生じる熱膨張の差を補うことができる。また、チップの端子の可動性は、パッケージ済みチップのテストデバイスへの取り付けを容易にする。チップをテストデバイスへ固定するとき、チップパッケージ上の個々の端子はチップの表面あるいは裏面に向かって、あるいは表面、裏面から離れて、一般的に垂直方向あるいは“Ｚ”方向と言われている方向へ動くことができる。端子がこの方向へ動くことにより、端子が精密に同一平面上になくても、端子とテストデバイスの接点との接続が容易にできる。
【０００５】
チップパッケージの端子は、通常、平坦なパッド形状をしている。回路パネルパッケージの接点パッドに直線状に並べられたはんだボールを回路基板の表面に部品を取り付ける従来通りの方法で溶融し、パッケージと回路パネルを接着できるようにこれらのチップパッケージのパッド上に小さなはんだボールを蒸着する。
【０００６】
米国特許出願第２００５／０１８１５４４号、２００５／０１８１６５５、及び２００５／０１７３８０５号、米国特許第６，７７４，３１７号明細書には、チップやその他の超小型電子部品には柱状の端子が設けられており、この端子を回路パネルにはんだ付けする方法について公開されている。なお、これらの特許の内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。本発明の特定の実施形態によれば、この柱状端子は回路パネルに実際に実装する前に試した試験装置との接着で、非常に良い装着性を示している。
【０００７】
半導体チップパッケージは、個々のチップと他のパッケージ組み込み部品を組み合わせて作成するのが最も一般的な手法である。この方法では、“ベア（bare）”の、あるいはパッケージングされていない半導体チップを扱い配置する必要がある。そのため、チップパッケージをウェハーサイズのままで作成する様々な先進的な手法が考案されている。ウェハーを個々のチップサイズに切りだす前にウェハー上でチップパッケージと他の部品を組み立てる手法である。例えば、上記で引用した米国特許第５，６７９，９７７号明細書のある実施形態では、この手法でチップパッケージを構成する方法が公開されている。
【０００８】
しかし、ウェハーサイズのままでチップパッケージを作成する方法にはいくつかの欠点がある。例えば、ウェハーの表面に硬化性の材料で柔軟層を形成する場合には、この材料を硬化したときにウェハーに反りが生じることがある。このような反りの原因の一つは、柔軟層の材料と半導体材料との伸縮率の違いであり、反りは柔軟層を硬化したり、他のプロセスにより発生する。反りが発生すると、その後の工程である端子や接点の取り付けが困難となる。反りを少なくするために柔軟層の厚みを減らすと、端子の可動性が十分取れなくなる。
【０００９】
例えば、その内容を参照によって本願明細書に引用したものとする米国特許第６、８４７、１０１号明細書には、柔軟層はチップ又はウェハーの表面に取り付けられた個々の部品の凹凸を含み、その上に端子が取り付けられ、端子から下方のチップ又はウェハーの表面の接点に向かって金属片などで電気的に接続する方法が公開されている。このような段差や突起は、ウェハー表面に連続して柔軟層を形成した場合よりも伸縮率の違いによる反りを格段に少なくでき、欠点の少ない柔軟層を提供できる。しかしながら、この凹凸を含む柔軟層の上に端子や接点を取り付けるのは、ウェハー表面に連続して形成した平面状の柔軟層に取り付けるよりもいくらか難しい。
【００１０】
さらに、柔軟層又は個々の突起の端子の下方に空洞を設けることで柔軟層又は突起の欠点を少なくするという方法も提案されている。空洞を設けることで、チップに向かうＺ方向への端子の自由度が増し、端子とチップ表面との間に形成された硬化した柔軟層を圧迫することもない。しかしながら、空洞を設けることにより、ある環境下ではデバイスが信頼できない場合がある。本発明は、特定の動作理論に限定されるものではないが、デバイスの信頼性の問題が発生するのは、空洞にたまった気体の圧力が変化することに原因の一部があると考えられる。
【００１１】
その他の柔軟層の材料については、開放気泡を利用し圧縮率を高め端子のＺ方向の可動性を高めたものがある。しかし、柔軟層や突起を気泡で形成すると、気泡が不純物で汚染される恐れがある。気泡形成後にメッキ液やエッチング液を使って端子を形成すると、メッキ液やエッチング液が気泡内に浸透し、これが、デバイス動作時に柔軟層やチップの構造を破壊する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、これまで柔軟層のパッケージや形成方法に関して非常に多くの研究がなされてきたにもかかわらず、さらなる改良が求められている。
【００１３】
［発明の概要］
本発明の一態様は、半導体チップアセンブリ、すなわちパッケージ済みチップを提供することである。本発明の一態様である半導体チップアセンブリは、表面と、その表面に露出した複数の接点と、その接点に電気的に接続された、チップ内に設けられた１個又は複数の電気素子とを含む。アセンブリにはさらにチップ表面を覆うような柔軟層を含むことが望ましい。柔軟層は、好ましくは柔軟層の上部とチップとの間に設けられた１個又は複数個の空洞を規定する。アセンブリは望ましくは柔軟層に設けられた１個又は複数個の端子を含む。少なくとも端子のいくつかは、少なくとも１個又は複数個の空洞に隣接（例えば空洞を覆うように）して形成され、また、少なくともいくつかの端子はチップ上の接点と電気的に接続されている。少なくとも１個のチップや柔軟構造は、空洞と連通している１個又は複数の通気口（ベント）を含む。ベントはアセンブリの外部に向かって開口している。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、インプロセス構造を提供する。インプロセス構造は、望ましくは、単一のウェハー本体上の表面に複数のチップ形成領域を含み、各領域には電気回路と、表面に露出した、回路と電気的に接続する接点が含まれる。単一のウェハーはさらにチップ形成領域の領域間に延びるダイシングラインを含む。インプロセス構造はさらに、ウェハー本体の表面を覆うようなウェハー柔軟構造を含む。ウェハー柔軟構造は、上面と、上面とウェハー本体の表面との間に形成された複数の空洞を含む。本発明の本態様によると、また望ましくはウェハー柔軟構造は空洞と連通し（接続し）、ウェハー本体の上面と表面の間に広がる複数のチャネルを含み、チャネルが空洞から離れて延びるようにしている。もっとも好ましくは、少なくともいくつかのチャネルがウェハー本体のダイシングラインのいくつかにまで横切って引き延ばされているとよい。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、チップアセンブリを形成する方法を提供する。本発明の本態様によるチップアセンブリ形成方法は、望ましくは、半導体ウェハー、ウェハーを覆うように形成されたウェハー柔軟構造、空洞、空洞に隣接して形成されウェハーに電気的に接続している柔軟層上の端子を含むインプロセスアセンブリを提供するステップを含み、空洞は実質的には密封されている必要がある。本態様による方法では、さらに望ましくは、個々のチップアセンブリを形成するためにインプロセスアセンブリをさらに分割するステップを含み、各アセンブリには、ウェハー上の１個又は複数個のチップ領域と、柔軟構造の一部と、その一部に設けられた複数の端子を含む。さらにこの方法は、望ましくは、インプロセスアセンブリを提供するステップの後で、空洞に連通（接続）するベントを開口するステップを含む。例えば、インプロセスアセンブリに空洞と連通したチャネルとダイシングラインを横切って延びるチャネルとがある場合には、さらに細かいステップでは、裁断ステップでチャネルが個々のチップアセンブリの端にベントを形成できるような、ダイシングラインに沿ったウェハーと柔軟構造の裁断を含む。あるいは、又はさらに、ベントを開口するステップは、柔軟層に穴を形成する工程を含んでもよい。さらに、同ステップでは、ウェハーの裏面にまで延びて空洞と連通するウェハー内の穴を提供したり、ウェハーの裏面を覆うダイシングテープを提供するステップを含み、ベントを設けるステップには、さらに細かく分割するステップの後にダイシングテープを除去するステップを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態（図１）によるインプロセス構造２０の一部には、半導体材料のみで、あるいは半導体材料とその他の材料で形成された単一物質であるウェハー２２を含む。ウェハー本体２２は、表面２４とそれと反対側に面した裏面２６を持つ。ウェハー２２は、表面を規定するパッシベーション層２８を含んでいてもよく、このパッシベーション層は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコン、ポリマーなどのような材料で形成され、特定の薬品による腐食に対する耐性を持つ。ウェハーは、また、表面に露出した多数の接点３０を有する。本開示で使用されているように、接点のような伝導機能は、その機能が、表面に対し垂直な方向において表面に向って移動する理論的接点と係合できる場合、表面に“露出する”と表現される。よって、接点３０は図示されている表面２４と同一平面上にあっても、表面から奥に入った場所にあっても、表面から突出していてもよい。ウェハーは、多数のチップ領域３２を含み、各領域には単一の半導体チップが形成される。よって、各領域は、多数のトランジスタ、ダイオード、その他のアクティブ型電子素子と、抵抗やコンデンサ、インダクタなどのパッシブ型電子素子を含んでいてもよい。図１に、このような４つの領域が部分的に示されている。
【００１７】
領域３２はダイシングライン（saw lane）３４によりその領域が分かれている。ダイシングラインは、各領域を結合させたり、近辺の領域を分割したりする。ダイシングラインは、ウェハーの長い直線状の部分であり、チップ動作中に動作に必要な構造は含まない。よって、ダイシングラインには電子コンポーネントは含まれないか、ウェハーを各領域に細分化する前のウェハー状態でのウェハーのテストでのみ使用する電子コンポーネントが含まれる場合がある。
【００１８】
図１及び図２に示すインプロセス構造は、また、それぞれの図面の実施形態において、ウェハー材料として使われている半導体の弾性係数よりも低い弾性係数を持つ材料により構成された実質的に連続的な層である柔軟層３６を含む。例えば、柔軟層は室温において約５ＧＰａ未満の弾性係数を持つ有機ポリマーから構成されていてもよい。柔軟層３６には、ウェハーから離れた場所の上面３８と、ウェハーの方へ向けて下方に対向する面である底面４０がある。“上方に”、あるいは“下方に”という用語は、本明細書においては、ウェハーと、ウェハーから形成されたチップを基準にしている。よって、上方に向かう方向とは、ウェハーから離れる方向であり、下方に向かう方向とは、特に説明がない限りウェハーに向かう方向である。
【００１９】
柔軟層には、上面３８の下に配置された多数の空洞４２がある。特定の実施形態において、この空洞は柔軟層の底面４０の方向にその開口面を持ち、そのためウェハーの上面２４と対面している。柔軟層は、また、その上面の下に配置されたチャネル４４（図１、図２）を含む。よって、柔軟構造は、チャネル４４と空洞４２をカバーする層を規定している。チャネル４４は空洞４２と連通しており、各チップ領域３２を結合するダイシングラインの少なくとも１本を横切って延びている。例えば、チップ領域３２ａ内に延びているチャネル４４ａは、チップ領域３２ｃ内にも同様に延びており、領域３２ａと３２ｃの間の境界を定めるダイシングライン３４ａを横切る方向に延びている。インプロセスユニットでは、柔軟層３６は連続的であるため、柔軟層の上面３８も実質的に平面であり連続的である。よって、空洞４２及びチャネル４４は、ウェハー２２と柔軟層３６との間に実質的に密封されている。
【００２０】
図１及び図２で説明される実施形態では、空洞４２は円形で示されており、その直径はチャネル４４の幅よりも若干大きい。しかしながら、これは絶対必要な要件ではない。例えば、チャネル４４は、空洞の直径と同一幅でも良く、その場合は各チャネル４４と空洞が互いに連通し、均一幅の連続的なチャネルを形成する。
【００２１】
柔軟層３６及びウェハー２２を含むインプロセス構造は、所望の空洞やチャネルの対応する雄部分を有する圧縮成形や射出成型などの金型により材料を成形する方法で形成することができ、層の底面４０に向かって開口する空洞とチャネルを持つ層３６を成形し、続いて層をウェハーに組み込む。これに代えて、空洞及びチャネルが底面に向かって開口したプリフォーム層の成形は、射出成型以外に鋳造や、平滑な表裏面を持つシートを形成しかつ底面をエンボス加工する押し出し加工などでも形成できる。層を形成する材料は、形成プロセス中に完全に、あるいは部分的に硬化させる。部分的に硬化させる場合、ウェハーに組み込み後さらに硬化させ、ウェハーの表面２４に接着する。そのほかに、接着性の別の層（図示せず）で柔軟層の底面又はウェハーの表面を覆い、柔軟層をウェハーに接着する方法もある。ウェハーに柔軟層を形成する詳しいプロセスについては後述する。
【００２２】
インプロセス構造では、ウェハーの接点３０に接続される配線（トレース）４８と、この配線に接続される端子５０（図３、図４）を形成する。図４でわかりやすく見られるように、配線４８は柔軟層の上面３８の上に形成してもよい。この実施形態では、端子５０は柔軟層の上面３８から上方に向かって突出したポスト（柱）の形状をしている。配線４８は、柔軟層と接点との間に直線状に延びるバイア５２を介して接点３０に接続されている。各配線は、柔軟構造３６内に延びるバイア５２を介して接続された接点端５４を有するため、接点端５４は、ウェハーの接点３０のうちの１つに電気的に接続されている。配線と端子、及びこれらと接点３０との接合は、蒸着と金属層のエッチングという従来からあるプロセスで形成してもよい。バイア５２は、ウェハーと接着する前に柔軟層内に形成しても良いし、柔軟層をエッチングあるいはレーザーアブレーション法で形成した後に形成してもよい。
【００２３】
ポストすなわち端子５０は、空洞４２と同一直線上にあるため、各ポストは複数の空洞の内の１つの上に配置される。配線４８を接点と接合させるバイア５２は、チャネルや空洞を横切らない。空洞４２とチャネルの配置の極端な精密さは要求されない。各ポストすなわち端子５０は、空洞４２の上を覆って位置される必要があるが、ポストの中央位置が正確に空洞の中央に合っている必要はない。
【００２４】
柔軟層３６の上面は十分に平滑であるため、配線４８と端子５０を形成するプロセスを促進する。例えば、このプロセスでは金属層にフォトレジストを塗布し、パターン照射してレジストを除去する領域と残す領域に画成する。パターン照射は、フォトレジスト層が柔軟層上面と同様に十分に平滑なため、簡単に焦点を合わせることができる。
【００２５】
メッキ液やエッチャント等のような金属構造を形成する材料は、空洞４２やチャネル４４がプロセス中に密封されるため、これらの中に入ることはない。
【００２６】
ソルダーマスク層５６（図４）は、配線と端子５０の開口面の上に形成しても良い。ソルダーマスク層は、例えば柔軟層の上面３８と配線４８の上に、従来技術の感光性ソルダーマスク材料を蒸着し、これに選択的に光を当て、端子５０の上の一部のみ硬化させずに残す方法で形成してもよい。選択的硬化ステップの後、硬化されていない材料を、例えば端子５０を露出させたまま洗浄するなどして取り除く。このステップも、上面３８が平滑であると促進される。このプロセス中もまた空洞やチャネルは密封されている。
【００２７】
金属構造の形成後、ダイシングライン３４に沿ってウェハーを裁断する。裁断ステップでは、柔軟層３６とウェハー３２がダイシングラインに沿った平面で裁断され、ダイシングラインに沿ったエッジを持つ１つのチップ領域３２とウェハーとを含む個々のユニット、又はパッケージチップが形成される。チャネル４４とダイシングライン３４が重なる場所では、裁断ステップによりチャネル４４を介して空洞４２と連通したベントが開口される。例えば、図５及び図６で図解されているように、裁断路、あるいはダイシングライン３４に沿って裁断することにより形成されるユニットのエッジ６０を持つチャネル４４の接合箇所にベント５８が形成される。よって、最終的に完成したユニットでは、空洞４２及びチャネル４４は、ベント５８を介してユニットの外部と連通している。
【００２８】
各ユニット又はパッケージチップ６２（図７、図８）は、その他のチップサイズのパッケージと同様に取り扱われ、組み込まれる。例えば、各ユニットのポスト（端子）５０は試験装置の上で接点パッドに組み合わせることができる。ポストの頂点が試験装置の接点パッドに組み合わされると、個々のポストはチップの下方に向かうＺ方向に移動する。これの動作は図７と図８に図解されている。図７に見られるように、パッケージチップ６２には端子５０が４つ設けられている。その中で、端子５０ａは他の端子よりも高さが高い。パッケージチップを接点パッド７２の付いた試験装置７０に向かって移動させる。図８のように、端子５０ａの先端が、これに対応する接点パッド７２に接触すると、下方に位置がずれる。柔軟構造３６が変形し、この下方への位置ずれを手助けする。空洞４２ａを覆う柔軟構造３６の一部が、下方の空洞方向へ変形することで、端子５０ａのベースとチップ２２の表面２４の間の硬化層は圧迫されない。別の言い方をすれば、端子と同一線上に並んでいる空洞４２のため、端子側から見ると、柔軟層は実質的に同じ厚みの同じ構造を持つ固体物質でできた層と比較すると、より大きなＺ方向への柔軟性を持つ。しかしながら、空洞４２がパッケージチップ６２の外部に開口するベント５８と接合しているため、空洞４２内の気体の圧力は温度や環境気圧の変化に関わらず実質的にパッケージチップの外側の気圧と同一となり、そのためパッケージチップは信頼性が高くなる。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態によるプロセスでは、ウェハー１２２の表面１２４に、空洞やチャネルのパターンと同様なパターンで犠牲材料１０２（図９，図１０）を形成する。犠牲材料は連続層として感光性材料で形成し、光やその他の放射性エネルギーを照射することで選択的に分解あるいは硬化させる。また、犠牲材料は金型で作成してもよく、犠牲材料の形状に沿った金型をウェハーの表面に置いて犠牲材料を流し込み、金型内で硬化させてから最後に金型を取り除いて形成する。
【００３０】
さらに別の方法では、ウェハーの表面に感光性マスク材料を塗布し、放射性エネルギーを部分的に照射し部分的にマスクを取り除いてパターンニングし、マスクの残った部分に犠牲材料を形成し、その他の領域のマスクは除去する。マスク材料を選択的に除去した後、残ったマスクの上に犠牲材料を蒸着し硬化させすぐにマスクを除去することで空いた場所に犠牲材料が形成される。犠牲材料を所望のパターンで形成することができれば、他のどんなプロセスを使用してもよい。
【００３１】
犠牲材料は、これを形成後に続く、後述するステップに適合できれば基本的のどのような材料でもよい。柔軟層を形成する材料の組成によるが、犠牲材料はポリマー材料や低融点材料、その他後述するような溶融及び蒸発可能な材料を含んでいてもよい。柔軟層の硬化に水を使用できる材料を使う場合には、水を所望の形状に凍らせることで、水を犠牲材料に使うことも可能である。
【００３２】
図９に示す犠牲材料の特定のパターンでは、空洞に対応する複数の犠牲材料１０４とチャネルに対応する複数の犠牲材料１０６の細長い形状のストリップとを含む。空洞を形成する犠牲材料１０４が直接あるいは間接的に、ウェハーのダイシングライン１３４を横切るように延びるストリップと接合できるように（図９のストリップ１０６ａ参照）ストリップを配置する。犠牲材料やチャネルの特別なパターンでは、内部接続した空洞とチャネルの複雑な構造を持つ場合があるが、このパターンは単に説明用に過ぎない。例えば、ストリップ１０６は犠牲材料１０４と同じ幅で作成してもよい。
【００３３】
犠牲材料を蒸着、硬化後、この上に硬化性材料を蒸着し、ゲル状あるいはエラストマー状に材料を硬化あるいは実質的に硬化させることで柔軟層１３６（図１１）を形成する。
【００３４】
柔軟層の上面１３８は硬化性材料１３６が十分に均一な高さで蒸着できるよう、十分に平滑な表面を持つように形成してもよい。また、後で詳しく説明するが、柔軟層１３６は犠牲材料をカバーするような１つあるいは複数の個別のバンプあるいはアイランドで形成してもよい。
【００３５】
柔軟層の形成に続いて、端子１５０のような導電素子を、実質的に上述と同様の方法で柔軟層の上に形成する。端子及びその他の導電構造を形成し、これらの構造をウェハーの接点（図示せず）と接続後、ウェハーと犠牲材料、柔軟構造をダイシングラインに沿って裁断する。図１２に示すようにこの裁断により、ウェハー、犠牲材料、柔軟層を個々のユニットに分け、各ユニットはチップ１領域分のウェハー、それを覆うような柔軟構造、この上に形成された端子を含み、さらに犠牲材料を含む。裁断作業によりユニットのエッジに向かってベントインターフェース１０８が形成され、この位置で犠牲材料１０６のストリップがダイシングライン１３４を横切る。
【００３６】
裁断作業後、ベントインターフェースを通して犠牲材料を除去するようにユニットが処理される。例えば、犠牲材料が適当な温度で融解するような材料である場合には、ユニット全体が犠牲材料の融点まで加熱され、犠牲材料はベントインターフェースの中を流れて除去される。好ましくは、犠牲材料は昇華し、気体となりベントインターフェースから流出するのがよい。例えば、水が犠牲材料として使われている場合には、ユニットを加熱することで水が蒸気になる。その他の例としては、犠牲材料は化学分解して液体、又は気体になるような材料でもよい。例えば紫外線のような放射性エネルギーを犠牲材料に照射することでこのような化学分解を起こすことができる。望ましくは、柔軟層１３６はこのような放射性エネルギーを透過するもので形成するのがよい。また、追加すると、犠牲材料の化学分解は、時間の経過とともに起こるものであってもよい。この場合、犠牲材料は柔軟層１３６を形成するまでの間は固体で、その後液体あるいは気体に分解するような材料であってもよい。時間の経過で劣化を制御できるポリマーが知られている。
【００３７】
犠牲材料の除去後、各ユニットには空洞１４２と、空洞とベント開口部１５８を接合するチャネル１４４が設けられ、これらは上述と同様の方法で動作する。
【００３８】
本発明のさらに別の実施形態によると、ウェハーの表面に形成される柔軟層２３６は、連続層ではなく、小さなアイランド構造でもよい。各構造はチップ上のいくつかの接点に接続した端子２５０を含む。各柔軟層は、実質的に上述と同様の方法で形成できる。この構造では、空洞２４２及びチャネル２４４を小さなユニットとし、この各ユニットには、ダイシングライン２３２の一方の側と、これと反対側に位置する空洞を含み、チャネルはダイシングラインを横切って配置する。チャネル２４４はここでもまた空洞と実質的に同じ幅でもよく、その場合各ユニットは丸い、単一の隙間のような形状でダイシングラインを横切るように延びた形状となる。また、各ユニットを形成するためにウェハーを裁断するときに、各裁断部にはチップ領域２３２と柔軟層の一部が含まれているが、各ユニットがダイシングラインを横切るようにベントが形成され、最終的には各空洞が少なくとも１つのベントと連通するようになる。
【００３９】
本発明のさらに別の実施形態によると、ウェハーの一部あるいは全体を覆うように構成される柔軟構造３３６は、多数のユニットを含み、各ユニットには少なくとも１つの空洞３４２と、１つあるいは複数の、空洞から水平に延びた経路又はチャネル３３４が含まれる。また、別の実施形態では、各ユニットには２つの空洞と、空洞と同じ幅の直径を持つチャネル３４４を含むことにより、各ユニットが水平に細長い隙間を形成する。ここでまた、端子３５０が配線３４８やバイアライナー３５４などの他の電子導電機構に沿って柔軟層の上に形成され、ウェハー上の配線と接点を接続する。この場合、ユニットはダイシングラインを横切るように引き延ばされることは無い。また、空洞とチャネルは、柔軟層の上に金属構造を形成するプロセスの間中、ウェハーとそれぞれを覆っている柔軟層３３６により密封されている。
【００４０】
これらのプロセス完了後、あるいは実質的に完了後、１つあるいは複数の空洞とチャネルを含む各ユニットは、ユニットの表面（図１５参照）から柔軟層に向かって開けられたベントホール３５８を形成し、外部に開口する。この例では、ウェハーは柔軟層の表面に金属を形成する前、あるいは形成した後で裁断し、個々のユニットに分割してもよい。また、ベントは、ウェハーを分割して個々のユニットを形成する前でも後でも形成することができる。ベントホール３５８は、例えばレーザーアブレーション法や柔軟層をエッチングすることで形成できる。ベントホールは、各ユニットが少なくとも１つのベントホールに連通していれば、その位置に精密さは求められない。
【００４１】
本発明のさらに別の実施形態では、ウェハー４２２（図１６）には、ウェハーの表面４２４から裏面４２６に向かって延びるベント穴４０１が設けられている。ウェハーの各チップを形成する領域には、少なくとも１つのベント穴４０１が存在する。１つあるいは複数の柔軟層４３６が、ウェハーの表面４２４の上に形成される。各柔軟層は、１つあるいは複数の空洞４４２を含み、各空洞は少なくとも１つのベント穴と連通する。図１６の実施形態によれば、各柔軟層は空洞を１つのみ含むアイランド状の突起で、この空洞は直接ベント穴と連通している。
【００４２】
その他の実施形態では、各柔軟層はチャネルによりそれぞれが接合している多数の空洞を含み、これらの空洞のグループが少なくとも１つのベント穴４０１に連通している。この柔軟層は、例えば図１〜図６で説明したように、表面全体を覆うような単一層で形成したり、上記図１４で説明したように個々のユニットの集まりとして形成してもよい。
【００４３】
柔軟層の形成の前か後でダイシングテープ４０３をウェハーの裏面４２６に貼り、ベント穴４０１をダイシングテープで塞ぐ。通常、ダイシングテープはウェハーを個々のチップに裁断する前にウェハーの裏面に貼り、ウェハーを裁断面あるいはダイシングライン４３４に沿って切り出した後にチップを元の位置に保持する。よって、本実施形態ではダイシングテープを貼ることにより、余計なコストが発生したり、余計な作業をしなくて済む。ダイシングテープを貼った後、端子４５０や配線４４８などの金属構造が、少なくとも部分的に柔軟層に形成される。ある実施形態では、各柔軟層に１つの端子４５０が設けられ、配線４４８が柔軟構造の下方に傾斜した側面からウェハーの接点４３０に向かって形成される。金属構造はウェハーを個々のユニットに裁断する前又は後で形成される。金属構造の形成及びウェハーの裁断後、ダイシングテープ４０３は個々のユニット４６２をそのままにして除去される。ダイシングテープの除去により、ベント穴４０１が開口し、各空洞４４２をこれから離れた場所にあるベント４５８に接合し、ユニット又はパッケージチップ４６２の外部へと開口させる。
【００４４】
図１６及び図１７で説明したような、ウェハーにベント穴を設ける方法は、図９〜図１３で説明したような犠牲材料を使用する。この方法では、犠牲材料はダイシングテープ又はウェハーの裏面のベント穴を塞いでいる他の材料を除去した後にベント穴から除去する。
【００４５】
本発明の範囲を逸脱しない範囲で、上述した方法の幾多ものバリエーションや組み合わせが考えられる。例えば、上述した実施形態では、各端子は柱状（ポスト状）であった。しかし、上述したすべての実施形態において、端子はその他の形状でもよく、例えばはんだボールやその他の結合剤に適したフラットな形状でもよい。また、上述した各実施形態において、ユニット完成後の空洞とチャネルは固体ではなく環境圧の気体のみで占有されている。
【００４６】
これをさらに応用すると、ユニット完成後の空洞とチャネルには、開放気泡や多孔性で圧縮可能な材料で占有されていてもよい。また、図９〜図１３で説明したような犠牲材料の代わりに、開放多孔性材料を使用してもよい。開放気泡は、比較的気泡のサイズが小さいものであっても良く、柔軟層を形成する材料に対して濡れ性のないものでも良い。柔軟層を形成する材料に気泡が触れると、気泡の泡が解放状態となり多孔性になる。柔軟層の材料は実質的に気泡を浸透したり、気泡を消滅させないものがよい。この実施形態では、気泡は空洞とチャネルの中に残り、除去されない。別の実施形態では、空洞とチャネル形成後、この中を開放気泡や多孔泡、圧縮可能な泡などを形成可能な材料で満たす。
【００４７】
本発明のさらに別の実施形態（図１８、図１９）によるインプロセス構造では、柔軟層５３６はシート状で、シート５０２からウェハー５２２の上面５２４に向かって突出した多数の空間によるサポート構造５０４を有する。多孔構造は、よって多数の空洞をそれぞれ結合させ、ポストやサポート素子で覆われた箇所以外の、シートのすべての表面に向かって延びる連続的な経路の集合を形成する。ここでまた、空洞５４２は実質的にシート５０２とウェハー５２２の間で密封され、端子５５０や配線５４８（図１８）のような導電素子や、配線とウェハーの接点を接続する接点５５２が、空洞を汚染することなく形成できる。上述した方法と同じ方法で、ウェハーと柔軟層をダイシングライン又は裁断面５３４に沿って裁断するときに、ベントの一群は裁断面に向かって開口し、接合した空洞が裁断面を横切る。よって、裁断後、本実施形態による空洞は、パッケージチップの外部に向かって開口するベントと接合している。
【００４８】
さらに別の実施形態では、ウェハー５２２の上面又は表面５２４の上のシート５０２をサポートする素子は、柔軟層の一部ではなく導電サポート素子である。例えば、導電サポート素子はウェハーの接点上にあらかじめ配置し、シート５０２をこれらの導電サポート素子の上に蒸着してもよい。シート状に形成された配線とその他の導電素子は、導電サポート素子と電気的に結合し、よってウェハーの接点にも結合する。
【００４９】
本発明の範囲を逸脱しない範囲で、上述した方法の幾多ものバリエーションや組み合わせが考えられ、上述の好適な実施形態の説明は一例であり、請求項に記載の発明を何ら制限するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は半導体パッケージ業界で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態におけるインプロセスユニットの一部を示す部分平面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるインプロセスユニットの一部を示しており、図１とよく似た図面であるが、プロセスの後半におけるユニットを示す部分平面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った部分断面図である。
【図５】図３の線５−５に沿った部分断面図である。
【図６】図５に似ているが、プロセスの後半におけるユニットを示す部分断面図である。
【図７】図１〜図６のプロセスに従って作成したパッケージチップと試験装置の正面図である。
【図８】図７に似ているが、図７とは異なる条件における、パッケージチップと試験装置の正面図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態におけるプロセスの一ステージにおけるウェハーの部分平面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿った部分断面図である。
【図１１】図１０に似ているが、プロセスの後半のステージにおけるウェハーにより作成されたインプロセスユニットを示す部分断面図である。
【図１２】図１１に似ているが、プロセスの後半におけるユニットを示す部分断面図である。
【図１３】図１１に似ているが、プロセスの後半におけるユニットを示す部分断面図である。
【図１４】本発明におけるさらに別の実施形態によるインプロセスユニットの部分平面図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態におけるインプロセスユニットの部分平面図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態によるインプロセスアセンブリの一部の部分断面図である。
【図１７】図１６に似ているが、プロセスの後半におけるユニットの一部を示す部分断面図である。
【図１８】本発明におけるさらに別の実施形態によるインプロセスユニットの部分平面図である。
【図１９】図１８の線１９−１９に沿った部分断面図である。
【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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【国際調査報告】
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