(57)【要約】      （修正有）【課題】処理工程を減らし、製造工程を簡素化してコストを抑えたウエハパッケージを提供する。【解決手段】一体型ウエアパッケージ１０は、ＭＥＭＳ部品２１を備えているＭＥＭＳウエハ２０と、能動デバイス回路を備えている能動デバイスウエハ１２と、ＭＥＭＳウエハと能動デバイスウエハとの間に挟まれて、ＭＥＭＳ部品の周囲に封止チャンバを形成している封止リング３２と、ウエハパッケージへの外部接触２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、２８Ａとを有し、外部接触はウエハパッケージへ外部からアクセス可能にするとともに、能動デバイスウエハの能動デバイス回路へ電気的に接続している。【選択図】図１
2006173599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの微細電機機械システム（ＭＥＭＳ）部品を備えているＭＥＭＳウエハと、能動デバイス回路を備えている能動デバイスウエハと、前記ＭＥＭＳウエハと前記能動デバイスウエハとの間に挟まれて、前記ＭＥＭＳ部品の周囲に封止チャンバを形成している封止リングと、前記ウエハパッケージへの外部接触とを有し、前記外部接触は前記ウエハパッケージへ外部からアクセス可能にするとともに、前記能動デバイスウエハの前記能動デバイス回路へ電気的に接続するものであることを特徴とする一体型ウエハパッケージ。
【請求項２】
前記封止チャンバが気密封止チャンバであることを特徴とする請求項１に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳウエハ及び前記能動デバイスウエハが熱圧着によりボンディングされることを特徴とする請求項１に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳ部品が、ＦＢＡＲとＳＭＲのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳ部品の周囲を封止する前記封止リングとなる隆起リッジを形成するようにエッチングされる誘電体層を更に備え、前記誘電体層が一体型部品の形成において前記両ウエハの結合を助けることを特徴とする請求項１に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳウエハ及び前記能動デバイスウエハ間にあり、前記封止リングを形成する前記誘電体層が、窒化ケイ素及び酸化ケイ素を含むグループから作られることを特徴とする請求項５に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳウエハが、前記ＭＥＭＳ部品又は前記能動デバイス回路と前記外部接触との間を電気的に接続する複数のビアを更に有する、又は前記能動デバイスウエハが、前記ＭＥＭＳ部品又は前記能動デバイス回路と前記外部接触との間を電気的に接続する複数のビアを更に有することを特徴とする請求項５に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項８】
前記能動デバイス回路と前記ＭＥＭＳ部品との間の電気的な接続を助長する為に前記誘電体層上にメタライゼーション層が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の一体型ウエハパッケージ。
【請求項９】
能動デバイス回路へ電気的に接続される相互接続を備える能動デバイスウエハを設けるステップと、前記能動デバイスウエハ上に誘電体層を形成するステップと、前記誘電体層をエッチングすることにより、前記能動デバイスウエハの外周を取り囲むリングとなる隆起リッジを形成するステップと、少なくとも１つの微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品を備えるＭＥＭＳウエハをウエハレベルで前記能動デバイスウエハへボンディングするステップとを有し、前記ボンディング後においては、前記隆起リッジ、前記ＭＥＭＳウエハ及び前記能動デバイスウエハが前記ＭＥＭＳ部品を封止するように、前記隆起リッジが前記ＭＥＭＳ部品の周囲にリングを形成することを特徴とするウエハパッケージの製作方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのＭＥＭＳ部品を備える微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハと、能動デバイス回路を備える能動デバイスウエハと、前記ＭＥＭＳ部品の周囲を封止する為に、前記ＭＥＭＳウエハと前記能動デバイスウエハとの間にある封止手段と、前記ウエハパッケージへの外部接触とを備え、前記外部接触が前記ウエハパッケージへ外部からアクセスさせるとともに、前記能動デバイスウエハの前記能動デバイス回路、又は前記ＭＥＭＳウエハの前記ＭＥＭＳ部品へと電気的に接続するものであることを特徴とする一体型ウエハパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハレベルでの電気デバイスの製造に関するものである。より具体的には、ウエハレベルにおいて微細電気機械システム部品を能動半導体部品へボンディングしたウエハパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電気デバイスは非常にデリケートであり、過酷な外部条件や損傷の原因となる環境中の汚染物質から守らなければならない。このことは、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）、ＳＭＲ（ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、及び表面弾性波（ＳＡＷ）素子等の微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスにとっては特に重要である。このようなＭＥＭＳデバイスは従来から気密パッケージで絶縁されるか、又はＭＥＭＳデバイス上にマイクロキャップ層を設けることにより気密封止されて来たものである。
【０００３】
このように気密封止されたＭＥＭＳデバイスは更に、このＭＥＭＳデバイスへ電気的に接続出来るようにアクセスポイントが設けられていなければならない。例えば、ウエハパッケージにマイクロキャップを含むように構成されたＦＢＡＲデバイスには、ウエハパッケージ中のＦＢＡＲデバイスから外部の電気部品（例えば半導体部品）へと電気接続出来るように、そのマイクロキャップ又はその他の所を貫通する穴、又はビアが設けられていなければならない。ＭＥＭＳデバイス及び能動半導体デバイスは、いずれも特別な製造工程を要することから、ＭＥＭＳデバイスと能動半導体デバイスの両方を同じウエハ上に製作する場合には、性能面、製造面及びコスト面において多大な妥協をしなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような妥協をしないですむように処理工程を減らし、製造工程を簡素化してコストを抑えたウエハパッケージを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハと、能動デバイスウエハと、そして封止リングとを具備した一体型ウエハパッケージを提供するものである。ＭＥＭＳウエハは第一の面を持ち、この第一の面上に少なくとも１つのＭＥＭＳ部品を含んでいる。能動デバイスウエハは第一の面を持ち、この第一の面上に少なくとも１つの能動デバイス回路を含んでいる。封止リングはＭＥＭＳウエハの第一の面に近接しており、ＭＥＭＳ部品を周囲から気密封止している。外部接触はウエハパッケージ上に設けられている。この外部接触はウエハパッケージへ外部からアクセスするのを可能とするものであり、能動デバイスウエハの能動デバイス回路とも電気的に接続している。
【０００６】
添付図は、本発明が更に理解されるように提示するものであり、本発明の実施例を描いている。これらに対応する記述と共に、本発明の原理を説明する役割を担うものである。本発明の他の実施例及び本発明の利点は、以下の詳細説明を読むことで、より容易に明らかとなるものである。図中の要素は、大きさを必ずしも正確に示すものではない。対応する同様の要素には、同様の符号を付している。
【０００７】
以下の詳細説明において、本明細書の一部を構成する添付図を参照するが、これらの図には本発明を実施することが出来る特定の実施例を例示したものである。これに関する「上部」、「底部」、「前部」、「後部」、「先頭」、「末端」等という語は、説明している図に描かれた配列に基づいて使用されている。本発明の実施例における部品は、様々に異なる配置が可能であり、方向や位置を示す語は説明目的で使用されているもので、限定的なものではない。また、本発明の範囲から離れることなく異なる実施例を採用したり、構造的、論理的な変更を加えることが出来るのは言うまでも無い。従って以下の詳細説明は限定的に捉えられるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明に基づく一体型ウエハレベル・パッケージ１０を描いたものである。ウエハパッケージ１０は、能動デバイスウエハ１２、及びＭＥＭＳウエハ２０を含んでいる。一実施例においては、ＭＥＭＳウエハ２０は圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）基板ウエハであり、能動デバイスウエハ１２は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）基板ウエハである。ウエハパッケージ１０は、ＭＥＭＳウエハ２０と能動デバイスウエハ１２とを、各々が未だウエハレベルにあるうちに組み合わせて一体型ウエハパッケージとしたものである。そしてウエハパッケージ１０は外部接触（以下に詳細を説明する２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ及び２８Ａ）を含んでおり、これらはウエハパッケージ１０へ外部からアクセスさせて、ウエハパッケージ１０を他の外部部品と電気的に接続させるものである。本発明に基づいて複数のウエハパッケージ１０（「ダイ」とも呼ばれる）を形成することが可能である。
【０００９】
一実施例においては、能動デバイスウエハ１２は、第一及び第二の相互接続１４及び１６を備えており、これらがＣＭＯＳ回路等の能動デバイス回路へと電気的に接続する。能動デバイスウエハ１２に接して誘電体層３０が設けられている。誘電体層３０は、エッチングにより複数の隆起部、即ちリッジを形成している。具体的には、環状リッジ３２が能動デバイスウエハ１２の外周に配置されており、この外周全体に延びている。更に、第一及び第二の外側リッジ３４及び３６と第一及び第二の内側リッジ３８及び３９がある。一実施例においては、内側及び外側リッジ３４、３６及び３８、３９は、ダイを取り囲むものではない。
【００１０】
メタライゼーション層４０（図３）は誘電体層３０上に形成され、誘電体層３０に対して特定の位置で接触するようにエッチングされている。メタライゼーション層４０は、リフトオフ技術により形成及びパターニングされるものであっても良い。メタライゼーション層４０により形成された接触には、環状リッジ３２に接して能動デバイスウエハ１２の外周に形成され、外周全体に亘って延びる環状接触４２が含まれる。更に形成されるのは、（第一及び第二の外側リッジ３４、３６に接する）第一及び第二の外側接触４４及び４６と、第一及び第二の内側接触４８及び４９（第一及び第二の内側リッジ３８、３９に接する）である。
【００１１】
ウエハパッケージ１０においては、能動デバイスウエハ１２、誘電体層３０及びメタライゼーション層４０を組み合わせたものの上にＭＥＭＳウエハ２０が最後に配置される。ウエハパッケージ１０の一実施例においては、ＭＥＭＳウエハ２０は、能動デバイスウエハ１２、誘電体層３０及びメタライゼーション層４０を組み合わせたものの上から熱圧着される。
【００１２】
ＭＥＭＳウエハ２０は、ＦＢＡＲ２１のようなＭＥＭＳ部品を含んでいる。ＭＥＭＳウエハ２０上には、単一のＭＥＭＳ部品、複数の部品、又はＳＭＲ等の他のＭＥＭＳ部品を追加して、又は先のものに代えて設けることが出来る。ＭＥＭＳウエハ２０には更に第一及び第二のＭＥＭＳウエハ接触２２及び２４が形成されており、これらの接触は各々ＦＢＡＲ２１と電気的に接続されている。ＭＥＭＳウエハ２０は更に第一及び第二の外側ビア２５及び２６と、第一及び第二の内側ビア２７及び２８とを含んでいる。ビア２５〜２８は、ウエハパッケージ１０内部へ外部デバイスからアクセスするのを可能にするものである。第一及び第二の外側ＭＥＭＳウエハ接触２５Ａ及び２６Ａが第一及び第二の外側ビア２５及び２６に設けられ、そして第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触２７Ａ及び２８Ａが第一及び第二の内側ビア２７及び２８に設けられている。ＭＥＭＳウエハ接触２５Ａ〜２８Ａは、外部からウエハパッケージ１０内部へ電気的に接続させるのを可能にするものである。一実施例においては、環状接触４２と類似していて、これと位置合わせされた外周ボンディングパッドをＭＥＭＳウエハ２０に設けて、ＭＥＭＳウエハ２０と能動デバイスウエハ１２とに良好な封止を形成させても良い。
【００１３】
一実施例においては、ウエハパッケージ１０外部への電気的な接続は、能動デバイスウエハ１２上にある能動デバイス回路が有する。具体的には、第一及び第二の外側ＭＥＭＳ接触２５Ａ及び２６Ａが第一及び第二の外側接触４４及び４６と結合し、これらが次に第一及び第二の相互接続１４及び１６と結合している。第一及び第二の相互接続１４及び１６は能動デバイスウエハ１２上の能動デバイス回路へと結合されている。このように、第一及び第二の外側ＭＥＭＳウエハ接触２５Ａ及び２６Ａがウエハパッケージ１０上に設けられ、外部デバイスに対して能動デバイスウエハ１２へ電気的に接続されるようになっている。第一及び第二の相互接続１４及び１６は説明上のものであり、これらに限定する意図は無い。例えば、相互接続を２つとすることは一部のアプリケーションにおいては有用ではあるが、更なる相互接続を利用したものであっても本発明に包含されるものであることは当業者であれば明らかである。
【００１４】
一実施例においては、ウエハパッケージ１０の外部への電気的な接続は、ＭＥＭＳウエハ２０上にあるＦＢＡＲ２１等のＭＥＭＳ部品に設けることが出来る。具体的には、第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触２７Ａ及び２８Ａは第一及び第二のＭＥＭＳ接触２２及び２４へと結合されており、そしてこれらは次にＦＢＡＲ２１に結合されている。このように、第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触２７Ａ及び２８Ａはウエハパッケージ１０上に設けられており、ＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ２１を外部デバイスへ電気的に接続させることができる。
【００１５】
他の実施例においては、電気的な接続はＭＥＭＳウエハ２０と能動デバイスウエハ１２との間にウエハレベルで直接設けることができる。例えば、第一及び第二の内側接触４８及び４９が能動デバイスウエハ１２上の能動デバイス回路に向かって延び、これにより第一及び第二のＭＥＭＳウエハ接触２２及び２４が能動デバイス回路へ結合されるように、誘電体層３０を更にエッチングすることが出来る。このような実施例においては、ＭＥＭＳウエハ２０への唯一の電気的な接続が能動デバイス回路への直接内部接続となるよう、第一及び第二の内側ビア２７及び２８は取り除かれる。更に他の実施例においては、外部への電気的な接続は能動デバイスウエハ１２を通じた１つ又は複数のビアにより作ることも出来る。
【００１６】
ウエハパッケージ１０においては、環状リッジ３２がＭＥＭＳウエハ２０を保護しており、これと同時に外部への電気的な接続が能動デバイスウエハ１２及び／又はＭＥＭＳウエハ２０に作られている。本発明によれば、ウエハパッケージ１０が一体化（ｓｉｎｇｕｌａｔｅ）された時点で能動デバイスウエハ１２及びＭＥＭＳウエハ２０が既に電気的に接続した状態となっているように、ウエハパッケージ１０はウエハレベルで製作される。このようにして、一体化後にＭＥＭＳウエハ２０を能動デバイスウエハ１２へと電気的に接続するというステップが回避されるのである。
【００１７】
誘電体層３０は基本的にＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ２１を保護し封止している。具体的には、誘電体層３０の環状リッジ３２はＭＥＭＳウエハ２０と能動デバイスウエハ１２との間の、これらの外周において環状接触４２と直接接して延びている。このように、環状リッジ３２はＦＢＡＲ２１（及び様々なスルー電気接触）を取り囲んでいる。よって環状リッジ３２、環状接触４２、能動デバイスウエハ１２及びＭＥＭＳウエハ２０はそれらを組合わせることによって封止チャンバを形成しているのである。一実施例においては、この封止チャンバは気密封止している。このチャンバはＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ２１を封止するものである。
【００１８】
更に封止は、ビア周囲を封止する為の他のリッジ構造によっても提供される。具体的には、第一及び第二の外側リッジ３４及び３６が、それぞれ第一及び第二の外側ビア２５及び２６の周囲を封止する。そして第一及び第二の内側リッジ３８及び３９が、それぞれ第一及び第二の内側ビア２７及び２８の周囲を封止するものである。
【００１９】
ある製造手順に基づくウエハパッケージ１０の製造方法を図２〜図４に示した。図２においては、第一及び第二の相互接続１４及び１６をその表面に持つ能動デバイスウエハ１２が描かれている。第一及び第二の相互接続１４及び１６は、能動デバイスウエハ上にあるＣＭＯＳ回路等の能動デバイス回路へと電気的に接続される。更に誘電体層３０が能動デバイスウエハ１２に接して形成されているところが描かれている。他の実施例においては、誘電体層３０をＭＥＭＳウエハ２０に形成し、これをエッチングすることにより封止を形成しても良い。他の一部のアプリケーションにおいては、誘電体層３０をＭＥＭＳウエハ２０上に設けることが現実的ではない場合がある。
【００２０】
一実施例においては、誘電体層３０の一部分をエッチングし、これによりＭＥＭＳウエハへ取り付け後にＭＥＭＳ部品を封止するチャンバを作るためには、誘電体層が十分な厚さを持っていなければならない。更に一実施例においては、誘電体層３０は１０ＭＰａ〜６０ＭＰａの圧力で３００℃〜４２５℃範囲の温度に晒される可能性があるボンディング条件に耐え得るものでなければならない。ある場合には、これらの条件下で二時間も耐えることが出来なければならない。誘電体層３０は窒化シリコン、酸化シリコン及び他の同様の材料とすることが出来る。
【００２１】
他の一部の実施例においては、封止チャンバの気密封止と蒸気障壁をより確実なものとするように、幾つかの追加シリコン層を誘電体層３０上にスパッタリングすることも出来る。これはアプリケーションによっては、チャンバ中の蒸気が熱に反応して気密チャンバをはじけ破ってしまう「ポップコーン効果」を回避する為、気密チャンバの蒸気を除くことが望ましい。一部のアプリケーションにおいては、気密性が不十分なことからＦＢＡＲデバイスの性能劣化を生じる可能性もある。しかしながら、本発明に基づく他のＭＥＭＳデバイスには気密封止を要さないものもあり、この場合、追加層は必要ではない。
【００２２】
図３は製作手順のその後の段階を描いたものであり、誘電体層３０がエッチングされて複数の隆起部、即ちリッジが作られて、これらはガスケット構造体を形成するものである。これは、一実施例においては能動デバイスウエハ１２と誘電体層３０とを組み合わせたものの上にパターニングによりマスクを形成し、その後エッチングして最終寸法にすることで作られる。具体的には、環状リッジ３２が能動デバイスウエハ１２の外周で、その外周全体に延びるように形成される。第一及び第二の外側リッジ３４及び３６も、第一及び第二の内側リッジ３８及び３９と共にこのエッチング処理中に形成される。一実施例においては、内側及び外側リッジ３５、３６、及び３８、３９は、ウエハの外周を囲むのではなく、ＭＥＭＳウエハのビアに隣接するように形成されている。環状リッジ３２と第一の外側リッジ３４とが確実に分離され、誘電体層３０を通じて第一の相互接続１４が露出されるように、これらの間にはマスクの追加パターニング及び追加エッチングが必要となる場合がある。同様に、環状リッジ３２と第二の外側リッジ３６とが確実に分離され、誘電体層３０を通じて第二の相互接続１６が露出されるように、これらの間には追加エッチングが必要となる場合がある。
【００２３】
次にメタライゼーション層４０が誘電体層３０の上に形成される。メタライゼーション層４０は形成、マスク形成、及びエッチングにより、或いはリフトオフ又は同様のプロセスにより設けることが出来る。このように、誘電体層３０に対する特定の位置に接触が形成されるのである。具体的には、環状接触４２が能動デバイスウエハ１２の外周に環状リッジ３２と接するように、外周全体にわたって延びて形成されている。更に形成されるのは、第一及び第二の外側接触４４及び４６（第一及び第二のリッジ３４及び３６に接する）と第一及び第二の内側接触４８及び４９（第一及び第二の内側リッジ３８及び３９に接する）である。
【００２４】
メタライゼーション層４０は、金又は他のメタライゼーションとすることが出来、これは能動デバイスウエハ１２とＭＥＭＳウエハ２０をボンディングするものとしてのメタライゼーションであり、更には第一及び第二の相互接続１４及び１６との接続をも行っている。
【００２５】
図４は製造手順の後の段階を描いたものであるが、ここでは能動デバイスウエハ１２がＭＥＭＳウエハ２０へとボンディングされている。ウエハパッケージ１０はＭＥＭＳウエハ２０及び能動デバイスウエハ１２、そしてこれらの間に挟まれた誘電体層３０及びメタライゼーション層４０を含んでいる。ＭＥＭＳウエハ２０は熱圧着又は他のボンディング処理を用いて能動デバイスウエハ１２へとボンディングすることが出来る。
【００２６】
一実施例においては、製造手順は次に図４に示したウエハを組み合わせたものに裏面研削を施すことによって完了する。具体的には、ＭＥＭＳウエハ２０の裏面、即ち、能動デバイスウエハ１２に向いた面の反対側の面が研削され、その後マスキング及びエッチングされることにより、裏面ビア２５〜２８（図１）が形成される。次にＭＥＭＳ部品への相互接続用（第一及び第二のＭＥＭＳ接触２２及び２４への接続用に設けられる第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触２７Ａ及び２８Ａ）、及び能動デバイスウエハ１２上の能動デバイス回路への相互接続用（第一及び第二の外側接触４４及び４６、そして第一及び第二の相互接続１４及び１６への接続用に設けられる第一及び第二の外側ＭＥＭＳウエハ接触２５Ａ及び２６Ａ）に裏面メタライゼーションが設けられる。この裏面メタライゼーションは形成及びエッチング、パターンめっき、又はリフトオフ処理により形成される。
【００２７】
他の実施例においては、能動デバイスウエハ１２へ直接的に接続させるものとして特定のスルービアを独占的に使い、他のビアをＭＥＭＳウエハ２０とＭＥＭＳ部品とを接触させる為に用いることが出来る。一部のアプリケーションにおいては、ＭＥＭＳ部品と接触させる裏面ビアを作らずに、ＭＥＭＳ部品との接触を能動デバイスウエハ１２との間で直接的に作る方が望ましい場合がある。他の例においては、能動デバイスウエハ１２とＭＥＭＳ部品との接触がビアを用いないで、ＭＥＭＳ部品の相互接続がビアを介したもののみであることが望ましい場合もある。他の実施例においては、能動デバイスウエハ１２にビアを裏面研削し、メタライゼーションを付加して能動デバイスウエハ１２を通じたＭＥＭＳ部品及び／又は能動デバイス回路への電気接触を形成することが出来る。
【００２８】
最後に、本発明の一実施例によれば、ダイは分離され、バンプボンディング又はワイヤボンディング用途のいずれかに利用される。ウエハパッケージ１０においては、ＭＥＭＳウエハ２０、能動デバイスウエハ１２及び環状リッジ３０が組み合わさってＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ２１を気密封止して保護すると共に、ＭＥＭＳウエハ２０及び能動デバイスウエハ１２の両方と電気接続するようになっている。本発明の一実施例によれば、ウエハパッケージ１０は、ウエハレベルにおいて、ウエハパッケージ１０として一体化された時点で既にＭＥＭＳウエハ２０と能動デバイスウエハ１２が電気的に接続された状態となるように製作される。このように、一体化後にＭＥＭＳウエハ２０を能動デバイスウエハ１２へと電気的に接続するステップが回避され、そしてウエハパッケージ１０に外部電気接触が設けられることになるのである。
【００２９】
図５は、本発明の他の実施例に基づく一体型ウエハレベル・パッケージ１００を描いたものである。ウエハパッケージ１００は能動デバイスウエハ１１２及びＭＥＭＳウエハ１２０を含んでいる。一実施例においては、ＭＥＭＳウエハ１２０は圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）基板ウエハであり、能動デバイスウエハ１１２は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）基板ウエハである。ウエハパッケージ１００は、ＭＥＭＳウエハ１２０と能動デバイスウエハ１１２とを、各々が未だウエハレベルにあるうちに組み合わせて一体型ウエハパッケージとしたものである。そしてウエハパッケージ１００は外部接触（以下に詳細を説明する１２７Ａ及び１２８Ａ、そして相互接続１１４及び１１６）を含んでおり、これらはウエハパッケージ１００を他の外部部品と電気的に接続することが出来るように、ウエハパッケージ１００へ外部からアクセスできるようにしている。
【００３０】
一実施例においては、能動デバイスウエハ１１２は第一及び第二の相互接続１１４及び１１６を含んでおり、これらはＣＭＯＳ回路等の能動デバイス回路へと電気的に接続させる。誘電体層１３０が能動デバイスウエハ１１２に接して設けられている。誘電体層１３０は、エッチングにより複数の隆起部、即ちリッジを形成している。具体的には、環状リッジ１３２が能動デバイスウエハ１１２の外周に配置され、この外周全体を囲むように延びている。更に、第一及び第二の内側リッジ１３８及び１３９が含まれている。
【００３１】
メタライゼーション層は誘電体層１３０上に形成され、そして誘電体層１３０に対する特定の位置に接触が形成されるようにエッチングされる。具体的には、環状接触１４２が、能動デバイスウエハ１１２の外周部で、その外周部全体にわたり延びるように、環状リッジ１３２に接して形成される。更に、第一及び第二の内側接触１４８及び１４９（第一及び第二の内側リッジ１３８及び１３９に接する）が形成される。
【００３２】
ウエハパッケージ１００においては最後に、ＭＥＭＳウエハ１２０が、能動デバイスウエハ１１２、誘電体層１３０及びメタライゼーション層を組み合わせたものの上に配置される。ＭＥＭＳウエハ１２０はＦＢＡＲ１２１等のＭＥＭＳ部品を含んでいる。ＭＥＭＳウエハ１２０上には単一のＭＥＭＳ部品、複数の部品又はＳＭＲ等他のＭＥＭＳ部品を追加して設ける、又はこれらに代えて設けることが出来る。第一及び第二のＭＥＭＳウエハ接触１２２及び１２４もまた、ＭＥＭＳウエハ１２０上に形成されており、それぞれＦＢＡＲ１２１と電気的に接続されている。ＭＥＭＳウエハ１２０は更に第一及び第二の内側ビア１２７及び１２８を含んでいる。ビア１２７及び１２８は、装置の外側からウエハパッケージ１００の内側へアクセスできるようにするものである。第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触１２７Ａ及び１２８Ａは、第一及び第二の内側ビア１２７及び１２８中に形成される。ＭＥＭＳウエハ接触１２７Ａ及び１２８Ａは、ウエハパッケージ１００の外部から、その内部へ電気的に接続するのを可能にするものである。一実施例においては、環状接触１４２に類似し、これと位置合わせされた外周ボンディングパッドをＭＥＭＳウエハ１２０に設けることによって、ＭＥＭＳウエハ１２０と能動デバイスウエハ１１２との間に良好な封止を形成することができる。
【００３３】
一実施例においては、ウエハパッケージ１００は、図１〜図４の実施例に示したように内部的にウエハダイを通じてではなく、ウエハ側面に能動デバイスウエハ１１２と外部との相互接続を作ることも出来る。他の実施例においては、ＭＥＭＳウエハ１２０と外部との相互接続もまた、側面を経由させる、又は以下に詳細を説明するようにビア１２７Ａ及び１２８Ａでウエハの裏に引き出すことが出来る。
【００３４】
図５に示した実施例では、能動デバイスウエハ１１２への相互接続を、ソーによる部分的な切断、又はマスク形成及びこれに続くエッチング処理により露出させることが出来る。ソーでの部分的な切断の場合、ＭＥＭＳウエハ１２０の切断部は能動デバイスウエハ１１２の切断部からずれており、この部分的ソー切断によりスタンドオフ距離が設けられる。換言すれば、切断後、ＭＥＭＳウエハ１２０は能動デバイスウエハ１１２よりも狭くなる。このように、ＭＥＭＳウエハ１２０及び能動デバイスウエハ１１２間のスタンドオフ距離により第一及び第二の相互接続１１４及び１１６が露出されることになり、ウエハパッケージ１００を外部電子デバイスへ接続する為のアクセスが得られるのである。このような第一及び第二の相互接続１１４及び１１６への「サイド接続」は、例えば相互接続１１４及び１１６へのワイヤボンディングにより作ることが出来る。エッチング処理の場合、ＭＥＭＳウエハ１２０の端部をエッチングすることによる第一及び第二の相互接続１１４及び１１６の露出を、ＭＥＭＳウエハ１２０の裏面エッチングによるビア１２７Ａ及び１２８Ａの形成と同時に実施することが出来る。
【００３５】
一実施例においては、ウエハパッケージ１００外部への電気的接続は、ＭＥＭＳウエハ１２０上にあるＦＢＡＲ１２１等のＭＥＭＳ部品へも行われる。具体的には、第一及び第二のＭＥＭＳウエハ接触１２７Ａ及び１２８Ａが第一及び第二のＭＥＭＳ接触１２２及び１２４へと結合され、そしてこれらがＦＢＡＲ１２１へと結合される。このように、第一及び第二の内側ＭＥＭＳウエハ接触１２７Ａ及び１２８Ａは、ＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ１２１と外部デバイスとを電気的に接続する為に、ウエハパッケージ１００上に設けられるのである。
【００３６】
他の実施例においては、ウエハレベルでＭＥＭＳウエハ１２０と能動デバイスウエハ１１２との間を電気的に直接接続することが出来る。例えば、誘電体層１３０を更にエッチングすることで第一及び第二の内側接触１４８及び１４９を能動デバイスウエハ１１２上の能動デバイス回路にまで延ばし、これにより第一及び第二のＭＥＭＳウエハ接触１２２及び１２４を能動デバイス回路へと結合するのである。このような実施例においては、ＭＥＭＳウエハ１２０への電気的な接続は能動デバイス回路への直接内部接続を介するもののみとして第一及び第二の内側ビア１２７及び１２８を除くことが出来る。
【００３７】
他の実施例においては、サイド相互接続を、能動デバイスウエハ１１２上に設ける代わりに、又はこれに加えてＭＥＭＳウエハ１２０へ設けることが出来る。換言すると、相互接続をＭＥＭＳウエハ１２０上に作り、そして上述の説明同様にソーによる部分的切断又はマスク形成に続くエッチング処理により露出することが出来るものである。ソーによる部分的切断を実施する場合、能動デバイスウエハ１１２の切断部はＭＥＭＳウエハ１２０の切断部からずれており、従ってこのソーによる部分的切断によりスタンドオフ距離が設けられ、能動デバイスウエハ１１２はＭＥＭＳウエハ１２０よりも狭くなる。このように、ＭＥＭＳウエハ１２０と能動デバイスウエハ１１２との間にあるスタンドオフ距離により相互接続が露出するのである。
【００３８】
ウエハパッケージ１００では、環状リッジ１３２がＭＥＭＳウエハ１２０を保護すると共に、外部への電気接続が能動デバイスウエハ１１２及び／又はＭＥＭＳウエハ１２０へ行われる。本発明の一実施例によれば、ウエハパッケージ１００は、ウエハパッケージ１００として一体化した時点で、ウエハレベルで能動デバイスウエハ１１２とＭＥＭＳウエハ１２０とが既に電気的に接続されて製作される。このようにして、一体化後にＭＥＭＳウエハ１２０を能動デバイスウエハ１１２へと電気的に接続するステップを回避することが出来る。
【００３９】
誘電体層１３０は基本的にＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ１２１の保護及び気密封止を提供するものである。具体的には、誘電体層１３０の環状リッジ１３２はＭＥＭＳウエハ１２０と能動デバイスウエハ１１２との間の外周部に、環状接触１４２と直接接する形で延びている。このように、環状リッジ１３２はＦＢＡＲ１２１（及びスルー電気接触）を取り囲んでいる。このように環状リッジ１３２、環状接触１４２、能動デバイスウエハ１１２及びＭＥＭＳウエハ１２０はこれらを組み合わせることにより、気密チャンバを形成しているのである。この気密チャンバはＭＥＭＳ部品であるＦＢＡＲ１２１を気密封止するものである。
【００４０】
本発明によるウエハパッケージでは、マイクロキャップウエハを必要としない。そのため、処理工程を減らし、製造工程を簡素化すると同時に、製造コストをおさえることができる。
【００４１】
本明細書においては特定の実施例を図示及び説明して来たが、本発明の範囲から離れることなく、図示及び説明した特定の実施例に代えて様々な変更形態及び／又は同等形態の実施例が可能であることは、当業者には明らかである。本願は、ここに説明した特定の実施例について変更形態及び改変形態を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に基づくＭＥＭＳウエハ及び能動デバイスウエハを含む一体型ウエハパッケージの断面図である。
【図２】図１に示した一体型ウエハパッケージを本発明の一実施例に基づいて製作する為の処理ステップを描いた図である。
【図３】図１に示した一体型ウエハパッケージを本発明の一実施例に基づいて製作する為の処理ステップを描いた図である。
【図４】図１に示した一体型ウエハパッケージを本発明の一実施例に基づいて製作する為の処理ステップを描いた図である。
【図５】本発明の他の実施例に基づくＭＥＭＳウエハ及び能動デバイスウエハを含む一体型ウエハパッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０、１００：一体型ウエハパッケージ
１２、１１２：能動デバイスウエハ
２０、１２０：微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハ
２１、１２１：ＭＥＭＳ部品
２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、１１４、１１６、１２７Ａ、１２８Ａ：外部接触
３０、１３０：誘電体層
３２、１３２：封止リング
【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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