(57)【要約】  本発明は、ウェハ・レベル・パッケージング・プロセスに関係し、またこの方法でパッケージングされたコンポーネントに関係する。  本発明の目的は、高い歩留まりを保証し、光学および／または微小機械コンポーネントにも好適であり、機能領域からの接続部の改善された熱機械的減結合を達成するこのタイプのプロセスを実現することである。  本発明のプロセスによれば、ベース基板は、複数の本体領域と複数の接続領域に分割され、本体領域はそれぞれの場合に機能領域上に広がり、接続領域は接触接続陥凹部に関してオフセットされる。次いで、コンポーネントは、本体領域および接続領域内で異なる厚さを持つようになるまで本体領域または接続領域内で薄くされ、その後、ウェハ・アセンブリは複数のチップにダイスカットされる。
2007513507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンポーネントをパッケージングするプロセスであって、
ベース基板は、その機能側に、相隔てられた複数の機能領域を備え、前記機能側を使って、前記機能領域がそれぞれの場合にパッケージングされるように、ウェハ・レベルで被覆基材に永久的に接続され、
前記ベース基板上の接触面は、前記ベース基板の背面から露出され、前記背面は、前記ベース基板内の接触接続陥凹部の形成により、前記機能側と反対の側にあり、
前記ベース基板は、複数の本体領域と複数の接続領域に分割され、前記本体領域はそれぞれの場合に前記機能領域上に広がり、前記機能領域に対する前記パッケージの一部を形成し、前記接続領域は前記接触接続陥凹部に関してオフセットされ、
前記コンポーネントは前記本体領域および前記接続領域内で異なる厚さを持つようになるまで前記本体領域または前記接続領域内で薄くされ、
少なくともベース基板および被覆基材から形成される前記ウェハ・アセンブリは、前記機能領域間の所定の切断線にそって、複数のチップにダイスカットされるプロセス。
【請求項２】
前記チップは、回路キャリア上に配列され、前記接触面または接触再分配要素は、前記ベース基板の前記背面上のワイヤ・ボンディングを使って前記回路キャリアの接触要素に接続される請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ワイヤ・ボンディングは、前記接触面または前記接触再分配要素に接続線を溶接することを含むことを特徴とする請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
少なくとも前記接触面から前記接続領域に延びており、前記接続領域内の前記背面上に接触接続できる接触再分配要素は、前記接触面の前記背面に施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記被覆基材は、前記ベース基板が前記被覆基材に結合された後に薄くされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記接触面は、前記背面から前記ベース基板のパターン形成エッチングを使って露出されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
不動態化層は、前記ベース基板の前記背面にパターン形成形態で施され、前記接触面は実質的に露出されたままとなるか、または不動態化層は、前記ベース基板の前記背面に施され、その後、前記接触面が露出されるようにパターン形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記接触面は、露出された後、電気メッキ手段または無電解手段により前記背面上の金属層で被覆されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
使用される前記ベース基板は、集積回路を含む機能領域とともに半導体基板であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
使用される前記ベース基板は、光学機能要素、微小機械機能要素、電子機能要素、またはそれらの組合せを有する半導体基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記ベース基板は、ソーイング・ストリートを定めるために前記所定の切断線にそって前記背面上にエッチングされることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記接続領域は、直接的に、前記横方向で前記接触接続陥凹部に隣接することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記接触接続陥凹部、接続領域、およびソーイング・ストリートは、単一工程で形成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記接続領域内の前記ベース基板を薄くすることは、前記接触面がワイヤ・ボンディングを使って前記回路キャリアの前記接触要素に結合する前に行われることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記ベース基板は、第１の工程で一様に薄くされ、前記第１の工程に続く第２の工程で前記接続領域または前記本体領域内でさらに薄くされることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記第２の工程で、前記ベース基板は、前記接続領域または前記本体領域内においてパターン形成形態でエッチングされることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記所定の切断線に平行に走る接続ストリップが形成され、前記ベース基板は前記本体領域内よりも前記接続ストリップ内で大いに薄くされ、複数の接触接続陥凹部は同じ接続ストリップに隣接することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１８】
少なくとも前記接触接続陥凹部から前記所定の切断線まで延びる接続領域が形成されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記ベース基板が前記被覆基材に結合される前に、接合層が前記ベース基板または前記被覆基材に施されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記ベース基板が前記被覆基材に結合される前に、前記被覆基材は、前記機能領域の上に陥凹部を備え、それにより前記ベース基板は、前記被覆基材に結合された後、前記機能領域が封じ込められるキャビティが前記２つの基板の間に形成されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２１】
ベース基板は、その機能側に、相隔てられた複数の機能領域を備え、前記機能側を使って、前記機能領域がそれぞれパッケージングされるように、ウェハ・レベルで被覆基材に永久的に結合され、
前記ベース基板上の接触面は、前記ベース基板の背面から露出され、前記背面は、前記ベース基板内の接触接続陥凹部の形成により、前記機能側と反対の側にあり、
少なくともベース基板および被覆基材から形成される前記ウェハ・アセンブリは、前記機能領域間の所定の切断線にそって、複数のパッケージングされたチップにダイスカットされ、
前記チップは、回路キャリア上に配列され、前記接触面は、前記ベース基板の前記背面上のワイヤ・ボンディングを使って前記回路キャリアの接触要素に接続される、特に請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のコンポーネントをパッケージングするプロセス。
【請求項２２】
前記コンポーネントの機能領域が配列された、機能側および前記機能側の反対側の背面を備えるベース基板と、
後者の前記機能側で前記ベース基板に永久的に結合され、前記機能領域を覆う形で広がり、ハウジングが前記機能領域の周りに形成されるように前記結合が前記機能領域を囲む、被覆基材と、
前記機能領域に接続された接触面とを備え、
前記ベース基板は、前記接触面の前記領域内で、前記接触面が通る、または前記ハウジングの外側から、および前記ベース基板の前記背面から接触接続できる接触接続陥凹部を備え、
前記ベース基板は本体領域と接続領域とを有し、前記本体領域は前記機能領域上に広がって、前記ハウジングの一部を形成し、前記接続領域および前記接触接続陥凹部はオフセットされ、
前記コンポーネントは、前記本体領域と前記接続領域とで異なる厚さを有する、特に請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のプロセスにより製造可能なパッケージングされたコンポーネント。
【請求項２３】
前記ベース基板は、半導体基板であり、前記機能領域は、集積回路を含むことを特徴とする請求項２２に記載のコンポーネント。
【請求項２４】
前記機能領域は、光学コンポーネント、微小機械コンポーネント、電子コンポーネント、またはそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項２５】
前記コンポーネントは、前記ウェハ・アセンブリからコンポーネントが分離される狭い側を有し、前記接続領域は、少なくとも接触接続陥凹部から前記狭い側に延びることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項２６】
接続ストリップを形成するために複数の接続領域が組み合わされ、複数の接触接続陥凹部は、同じ接続ストリップに隣接することを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項２７】
前記接触面は、少なくとも前記接触面から前記接続領域に延びる、前記接続領域内で接触接続できる、接触再分配要素に接続されることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項２８】
前記ベース基板および前記被覆基材は、接合層、特に接着材の層または蒸着コーティング・ガラスの層を使って結合されることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項２９】
前記被覆基材は、前記機能領域の上に陥凹部を備え、それにより、前記機能領域が封じ込められるキャビティが形成されることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項３０】
少なくとも１つの不動態化層は、ベース基板の背面に施されることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項３１】
前記接触面は、電気メッキ手段または無電解手段により施される金属被覆を備えることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項３２】
接続線は、前記接触面または接触再分配要素に導電接続され、前記接続線は、ワイヤ・ボンディングを使って前記接触面に接続されることを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項３３】
前記接続線は、はんだを使用せずに前記接触面または前記接触再分配要素に溶接されることを特徴とする請求項１乃至３２のいずれか１項に記載のコンポーネント。
【請求項３４】
ウェハ・レベルで請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の複数のコンポーネントを含む複合要素。
【請求項３５】
回路キャリアおよびそこに組み込まれている請求項１乃至３４のいずれか１項に記載のコンポーネントを備える回路配列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンポーネントをパッケージングするプロセス、および一般にこのようにしてパッケージングされたコンポーネントに関するものであり、またウェハ・レベルのパッケージング・プロセス、および特にこのようにしてパッケージングされたコンポーネントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術的応用事例では、チップを気密パッケージングすることにより例えば半導体基板上の損傷し易い集積回路を保護することが可能であるため、気密パッケージングされたチップが必要である。しかし、パッケージングは、光学コンポーネントまたは微小機械コンポーネントにとっても少なくとも等しく重要である。
【０００３】
チップがまずウェハ・アセンブリから分割され、その後個別にパッケージングされる知られているプロセスがある。これは、デリケートなコンポーネントの大量生産にほとんど適することのない極めて複雑なプロセスである。特に、集積回路またはその他のコンポーネントは、ウェハから分割されるときには（まだ）保護されておらず、その結果、のこぎりによる切断処理の際に汚れる、および／または破壊される可能性がある。
【０００４】
またコンポーネントがまずウェハ・レベルでパッケージングされ、その後分割される知られたプロセスもある。これらのプロセスは、ウェハ・レベル・パッケージング（ＷＬＰ）と呼ばれる。
【０００５】
従来技術では、多数のこのようなプロセスを開示している。しかし、ウェハ・レベル・パッケージングでは、接続接触部は通常被覆基材により覆われるため、集積回路を接触接続することは困難である。これは、後述のプロセスを基に例示される。
【０００６】
知られているプロセスは、一般に、チップ上または集積回路の接触領域への接続を直接的に形成することができるとの仮定に基づいて動作するが、例えばメモリ・チップの場合には、問題なく実現可能である。
【０００７】
しかし、これは、例えば、集積化されたセンサまたは光学コンポーネントを備えたチップの場合に、例えばプリント基板の実装状態の光学活性表面は、露出されていなければならないという事実を無視している。
【０００８】
この点に関して、ＷＯ９９／４０６２４では、能動側からウェハまたはチップの向かいの下側へ配線が引かれる能動コンポーネントに存在する接続接触により上で概要を述べた問題を解消することが試みられているプロセスを開示している。そこで、下方へ配線が引き回されている接続接触部の他の接触接続は、知られている方法で実施できる。
【０００９】
さらに、類似のプロセスが、「Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ：Ｂｅｎｅｆｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｃｌｅａｒｆｉｅｌｄ、Ｈ．Ｍ．；Ｙｏｕｎｇ、Ｊ．Ｌ．；Ｗｉｊｅｙｅｓｅｋｅｒａ、Ｓ．Ｄ．；Ｌｏｇａｎ、Ｅ．Ａ．；ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．２、２４７〜２５１頁に説明されている。
【００１０】
上述のプロセスは、ウェハの光学活性前面がガラスで覆われた後、ウェハを個々のチップ領域に分けるトレンチは、ウェハの下側にそって施されるという事実により区別される。トレンチの形成時に、ウェハの能動側に配置された接続接触位置は、それぞれの場合に２つのチップ間の遷移領域上で、分割され、それにより、トレンチ内で露出される。ウェハまたはチップを完全にパッケージングするために、トレンチが形成された後、ガラス片はトレンチ上に接着接合され、それから、ウェハ内のトレンチおよび接続接触位置にもう一度自由にアクセスできるような適当な方法で切断される。この後、形成されたトレンチ内に接触トラックが蒸着されるが、この蒸着は、接続接触位置の接触接続を生じさせ、パッケージングされたチップの背面に接触位置を置くことを意図したものである。
【００１１】
提案されているプロセスではチップまたはウェハの能動前面から受動背面への接続接触部の貫通接触と呼ばれる方法が使用されるが、これには多数の著しい欠点があり、説明されているプロセスを使用して製造されたチップが不釣り合いに高価なものとなる。
【００１２】
この理由の１つは、知られているプロセスで形成されるトレンチは、ウェハの通常ダイスカットに対し標準的と考えられるものと比べて著しく広いという事実である。この結果、チップまたは集積回路間の距離は、比較的広くなければならず、その結果、ウェハ上には少ないチップに対し余地がある。
【００１３】
このような理由であるとしても、知られているプロセスでは、すでに、半導体ウェハからのチップの歩留まりは比較的低い。さらに、提案されている製造プロセスは比較的低速でもある。これは、特に、トレンチは順次研磨されなければならないという事実、さらにダイシング・ソーと呼ばれるものは、トレンチの形成時に比較的遅い前進速度でしか動作できないという事実に関係する。このことすべてとは別に、鋸歯の磨耗度も大きい。このような理由から、また説明されている機械プロセスの寸法精度に課せられる高い要求条件およびかなりの機械コストの面から、使用されなければならないダイシング・ソーは非常に高価である。
【００１４】
ＷＯ９９／４０６２４で説明されているプロセスの著しい問題点の１つは、さらに、トレンチ研磨時に接続接触部の露出が、ダイスカット作業で生じることである。このタイプの接続接触部のダイスカットは、上でも述べたように、他の方法では接触部の少なくとも一部は破壊されうるため、極めて高い寸法精度を要する。しかし、接続接触部の正確な切断が行われたとしても、このようにして露出されてしまった接続接触部を使用して接触接続を形成することは容易でない。この理由は特に、従来技術による接触接続がウェハ内のトレンチの斜めの壁に接触トラックを蒸着することによりもたらされるが、一様なしたがってターゲットとなる蒸着は、蒸着方向に垂直な角度の急勾配でのみ可能であるからである。
【００１５】
接触部にそってのこぎりで切断するときに、多数の界面が少なくとも一時的に露出され、その結果腐食および拡散が生じ、したがってコンポーネントの耐用年数に著しい悪影響を及ぼす可能性があるという特有の欠点がさらにある。
【００１６】
チップの貫通接触の他のプロセスは、さらに、「Ｆｕｔｕｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ−ｏｎ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＬＳＩ  Ｃｈｉｐｓ」、Ｋｏｙａｎａｇｉ、Ｍ；Ｋｕｒｉｎｏ、Ｈ；Ｌｅｅ、Ｋ．Ｗ．；Ｓａｋｕｍａ、Ｋ．、ＩＥＥＥ  Ｍｉｃｒｏ、Ｊｕｌｙ−Ａｕｇｕｓｔ  １９９８、１７〜２２頁、ＷＯ９８／５２２２５およびＤＥ１９７  ４６  ６４１でも説明されている。しかし、これらのプロセスは、例えば、光チップのパッケージングには適していない。
【００１７】
さらに改善されたウェハ・レベル・パッケージング・プロセスは、ＷＯ  ０３／０１９６５３  Ａ２から知られており、その全体が、本発明の開示の主題に参照により組み込まれている。
【００１８】
その文書で説明されているプロセスでは、パッケージング後の接触部は、再び、通路を介してアクセス可能になり、接触部は、その通路を介して、例えば、ボール・グリッド・アレイと呼ばれるものを使って接触接続される。上述の欠点は、このプロセスでは実質的に回避することができる。
【００１９】
しかしながら、状況によっては、ボール・グリッド・アレイは、一般に、鉛スズはんだを含み、その融点は約２３０℃であり、その結果、この方法で製造されるチップの熱的安定性は、いくつかの応用事例には不十分であるか、またはデリケートなコンポーネントは、実装時に過剰な熱負荷に曝されるという事実により問題が現れる場合がある。さらに、ボール・グリッド・アレイを含む接続部と半導体コンポーネントとの間の熱機械結合により、デリケートなコンポーネントに問題が生じる。
【００２０】
いずれにせよ、状況によっては、鉛含有はんだなしで済ませることが望ましい。さらに、説明されているプロセスの効率および歩留まりがさらに改善され、製造されるチップの応用範囲が広げられることが望ましい。
【００２１】
【特許文献１】ＷＯ９９／４０６２４
【特許文献２】ＷＯ９８／５２２２５
【特許文献３】ＤＥ１９７  ４６  ６４１
【特許文献４】ＷＯ０３／０１９６５３
【非特許文献１】「Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ：Ｂｅｎｅｆｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｃｌｅａｒｆｉｅｌｄ、Ｈ．Ｍ．；Ｙｏｕｎｇ、Ｊ．Ｌ．；Ｗｉｊｅｙｅｓｅｋｅｒａ、Ｓ．Ｄ．；Ｌｏｇａｎ、Ｅ．Ａ．；ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．２、２４７〜２５１頁
【非特許文献２】「Ｆｕｔｕｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ−ｏｎ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＬＳＩ  Ｃｈｉｐｓ」、Ｋｏｙａｎａｇｉ、Ｍ；Ｋｕｒｉｎｏ、Ｈ；Ｌｅｅ、Ｋ．Ｗ．；Ｓａｋｕｍａ、Ｋ．、ＩＥＥＥ  Ｍｉｃｒｏ、Ｊｕｌｙ−Ａｕｇｕｓｔ  １９９８、１７〜２２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、本発明は、効率的に、低コストで稼働する汎用型のプロセスを実現するという目的に基づく。
【００２３】
本発明の他の目的は、高い歩留まりを保証し、特に、光学および／または微小機械コンポーネントにも適しているプロセスを実現することである。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、機能領域に対する接続部の改善された熱機械的減結合を達成するプロセスおよびコンポーネントを実現することである。
【００２５】
本発明のさらに他の目的は、高品質および高安定性の安価で温度耐久性のあるコンポーネントを実現することである。
【００２６】
本発明のさらに他の目的は、従来技術の欠点を回避するか、または少なくとも軽減するプロセスおよびコンポーネントを実現することである。
【００２７】
目的は、独立の請求項の主題により驚くほど単純な方法で達成される。本発明の有利な精緻化は、いくつかの従属請求項で定義される。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明によれば、コンポーネントに対し、以下のようにしてウェハ・レベル・パッケージングおよび接触接続が施される。
【００２９】
機能側および機能側と反対の側にある背面を有するベース基板は、機能側を使って、ウェハ・レベルで被覆基材に永久的に結合される。機能側は、互いに間隔をあけて並べられている複数の機能領域がその上に配列されることを特徴とする。より具体的には、製造されるチップまたはダイ毎に１つの機能領域がある。機能領域は、機能要素、例えば、集積回路またはその他の電子コンポーネント、光学コンポーネント、電気光学コンポーネント、微小機械コンポーネント、微小光学機械コンポーネント、または類似のコンポーネントを備える領域を意味するものと理解されるであろう。
【００３０】
したがって、例えば、機能領域は光学センサを備えることができる。さらに、例えば、ベース基板は、集積回路付きのシリコン半導体ウェハである。しかし、例えば、ガリウム・ヒ素、またはインジウム・リンなどの他の材料も、ベース基板に使用することが可能である。
【００３１】
そこで、機能領域は、２つの基板の結合により気密封止または準気密封止方式でカプセル化される。可能な１つの結合手法は、例えば、エポキシを使用する接着接合であるが、陽極接合も可能である。陽極接合では、接合層（ボンド層）が、結合に先立って、例えば、蒸着コーティング・ガラスの層の形で、２つの基板のうちの少なくとも一方に施されると好都合であろう。この方法で形成された接合層は、ダイレクト・ボンディングにも使用できる。
【００３２】
エポキシを使用する結合に関して、限定された気密封止状態にしかならないことにも留意されたい。したがって、本発明の説明の文脈において、この性質の結合は、準気密結合と呼ばれる。
【００３３】
さらに、ベース基板は、機能側に接触面（接触パッドという）を持ち、それらの接触面は、基板が結合された後、ベース基板の背面から露出されるが、この背面は、機能側から反対の側にある。この目的のために、特にエッチングにより、ベース基板内の接触面の上に接触接続陥凹部が作られる。これらの接触接続陥凹部は、ベース基板を通る貫通接触を形成するバイアとして当業者には知られている。
【００３４】
さらに後続の段では、少なくともベース基板および被覆基材から形成されるウェハ・アセンブリは、機能領域間の所定の切断線にそって、特にのこぎりで切断することにより、複数のチップまたはダイスにダイスカットされる。例えば、厚さが好ましくは０．０１μｍから１００μｍ、典型的には８μｍのパターン形成可能な蒸着コーティング・ガラス層などの適当な不動態化が使用される場合、それぞれの場合に気密封止または準気密封止方式でパッケージングされた個々のチップが形成される。ウェハ・レベルで稼働するこのカプセル化プロセスは、個別のカプセル化よりもかなり効率がよい。
【００３５】
さらに後の段では、コンポーネントは、本体領域と接続領域を有し、接続領域は、接触接続陥凹部に隣接し、コンポーネント、特にベース基板は、接続領域および本体領域内で異なる厚さに到達するまで本体領域または接続領域のいずれかのうちで薄くされる。
【００３６】
つまり、ベース基板は、本体領域と接続領域に分割され、本体領域はそれぞれの場合に機能領域上で横方向に広がり、その後のチップのそれぞれのパッケージの一部を形成する。接続領域は、接触接続陥凹部またはバイアホールに横方向に隣接する。そこで、特有の特徴として、ベース基板は、本体領域よりも接続領域内で薄くされるか、またはその逆に接続領域よりも本体領域内で薄くされる。
【００３７】
このため、接触接続の空き領域が増え都合がよい。さらに、本発明によるプロセスでは、接続部と機能領域との間に優れた熱機械的減結合をもたらす。
適切であれば、ベース基板は、厚さ０まで薄くされる、つまり、完全に取り除かれる。
【００３８】
さらに後続の段では、チップは、回路キャリア内に挿入されるのが好ましく、接触面に導電接続されている、接触面または接触再分配要素は、ベース基板の背面上のワイヤ・ボンディングを使って回路キャリアの対応する接触要素に接続される。したがって、エッチングされた障害物のない接触面または接触再分配要素は、特に、個々のコンポーネントがダイスカットされている状態でのみ接触接続されている。
【００３９】
ワイヤ・ボンディングの場合、例えばアルミニウムまたは金製の導電性の薄い実質的に丸いワイヤは、はんだを使わずに接触面に溶接される。この目的のために、ワイヤはラム内に導入され、力の作用の下で接触面上に押し込まれるのが好ましい。
【００４０】
実際の溶接は、低温で、および／または超音波を使用して実行するのが好ましい。このプロセスは、特に、その信頼性および形成される接続の品質においてより際だっている。しかし、接触面または接触再分配要素の接触接続の接触要素としてボール・グリッド・アレイを施すことも、本発明の範囲内にある。
【００４１】
ワイヤ・ボンディングの他の利点は、これが非常に単純で安価なプロセスを代表しており、さらに、はんだボールまたははんだから形成されるボール・グリッド・アレイと呼ばれるものを使って形成される接続部よりも熱的に安定しているという点である。また、ワイヤ・ボンディング時にコンポーネントに熱負荷がかかることもめったにない。
【００４２】
本発明のさらに特定の利点は、接触接続、特にワイヤ・ボンディングは、背面に実施され、このプロセスは、例えば、特にガラスで作られた透明被覆基材を有する光学コンポーネントに使用することもできることである。もちろん、このプロセスは、これに制約されることはなく、むしろ、被覆基材も、特定の施す領域に応じて、金属または半導体などの他の材料で構成することもできる。とにかく、本発明のプロセスを使用する背面接触接続は、単純で効率的な方法で実施することができることが判明している。
【００４３】
他の利点は、このプロセスは特にほとんど粉塵を発生しないという点である。特に、いくつかの状況では、非常にデリケートな機能領域は、被覆基材を施した結果として早ければ第１の処理工程により保護される。
【００４４】
接触パッド・エクステンションと呼ばれる拡大要素を機能側のベース基板上の接触面に施し、その後ベース基板を被覆基材に結合することも適宜可能である。これにより、接触面の面積が広がり、ボンディング・ラムを使用して簡単にアクセスできる。この場合、接触接続陥凹部は、適切であれば、拡大要素上に延長できる。
【００４５】
コンポーネントの厚さを減らすために、例えば、機械研磨および／またはエッチングにより、被覆基材に結合された後にベース基板を一様に薄くすることが好ましい。
【００４６】
接触面の露出は、特に、ベース基板のパターン形成エッチング、例えば、リソグラフィ・プロセスを使って行われる。さらに、エッチングは、湿式化学的手段またはプラズマ技術を使って行える。このタイプのプロセスは、基本的に当業者に知られている。
【００４７】
さらに、ベース基板の背面に不動態化層を施すと都合がよい。不動態化層は、特にパターン形成され、接触面は実質的に露出される。これは、すぐにパターン形成できる形で施される不動態化層により、例えばマスクを使用して、またはベース基板の背面に一様に施され、その後パターン形成される不動態化層により実現できる。
【００４８】
これは、ベース基板、および特に、被覆基材、およびシリコン半導体基板の場合に機能側に存在する酸化ケイ素層との界面は、例えば酸化などの環境的影響から保護されるという利点を有する。さらに、酸化ケイ素層は、接触接続陥凹部または接触接続通路をエッチングするときにエッチング停止マスクとして使用できるが、その後、接触面上の背面で開かれる。
【００４９】
好適な不動態化層は、特に、蒸着コーティングまたは写真パターン形成可能プラスチック層、例えばＢＣＢにより形成されるガラスの層である。不動態化層は、接触面の縁領域のところまで延びるのが好ましい。さらに、必要ならば、他の不動態化層を用意することができる。
【００５０】
特定の一実施形態によれば、接触面および／または接触再分配要素は、露出された後、背面上で電気メッキまたは無電解手段により金属層、例えば金の層で覆われる。これにより、接触面の表面品質が改善され、したがって、ワイヤ・ボンディングの信頼性をさらに改善できる。
【００５１】
さらに、ベース基板は背面上で所定の切断線にそってエッチングされ、それにより切断線の両側にそって延びるそのトレンチまたはソーイング・ストリートと呼ばれるものが定義され、それにそって、ウェハがのこぎりで切断されチップにされる。
【００５２】
さらに、接続領域内のベース基板を薄くすることは、特に、ワイヤ・ボンディングを使って回路キャリアの接触要素に接触面が結合される前に行われる。
【００５３】
この結果、ボンディング・ラムを使用してワイヤ・ボンディングを背面から行えるようにスペースができるという利点が得られる。これは、知られているプロセスに存在する開口部は、通常、小さいので、ワイヤ・ボンディングはまったく不可能でないとしても少なくとも困難なものとなるからである。
【００５４】
特に単純な一実施形態によれば、接触接続陥凹部またはバイアホール、接続領域および／またはソーイング・ストリートは、単一の工程で形成される。これにより、プロセスをなおいっそう単純化することができる。
【００５５】
まず最初に第１工程で、例えば研磨してベース基板を一様に薄くし、その後、第１の工程に続く第２の工程で、例えばフォトリソグラフィ・パターン形成エッチングを使って、接続領域または本体領域内でさらに薄くし、それらの領域内のほうがそれぞれの他の領域内よりも薄くなるようにし、接触接続陥凹部に加えて、一様に薄くすることにより形成される厚さと異なる厚さを持つ、特に厚さが薄い他の領域が形成されるようにすることが好ましい。
【００５６】
このような背景状況において、ベース基板を薄くするという言い方は、基本的に、厚さを０になるまで薄くすること、つまり対応する領域内で完全に取り除くことを含むものとも理解されるであろう。しかし、本体領域、接続領域、接触接続陥凹部内の少なくとも３つの異なる厚さの領域を形成することも可能である。
【００５７】
ベース基板が接続領域内で厚さ０にまで薄くされる場合、接続部の接触接続を機能領域から特にうまく機械的減結合できると都合がよい。したがって、接続部または接続線を、例えばワイヤ・ボンディングを使って接続するときに、機能領域に応力がまったく、またはごくわずかしか伝わらない。このため、とりわけ、デリケートなイメージ・センサ内に暗電流が増大するのを回避することが可能になる。
【００５８】
しかし、はんだボールが接触要素として使用される場合であっても、はんだボールとコンポーネントとの間の接触位置は機能領域から熱機械的減結合されるため、使用時に発生する熱サイクルにおける機械的応力は伝わらないか、または機能領域にめったに伝わらない。
【００５９】
さらに、細長い形で、所定の切断線まで平行に延びる接続ストリップを形成することは特に好ましい。ベース基板は、もう一度、本体領域よりも接続ストリップ内で広範に薄くされる。このような背景状況の利点は、それぞれの接触接続陥凹部に対して専用接続領域を形成する必要はなく、むしろ、複数の接触接続陥凹部が同じ接続ストリップに隣接するという点である。特に、接続ストリップは、実質的に、特にウェハ全体にわたって一方の切断線から次の切断線に延び、そのためストリップのパターンがウェハ上に形成される。
【００６０】
接続領域は、少なくとも接触接続陥凹部からソーイング・ストリートまたは所定の切断線まで広がるような形で形成されることが好ましい。つまり、ソーイング・ストリートおよび接続領域は、単一の領域を形成することができ、それにより、特に、ベース基板は、隣接するチップの接触面の間で完全に取り除かれる。このため、さらに作業工程を減らすことが可能である。
【００６１】
本発明によるプロセスは、さらに、キャビティ内に封入された機能領域を備えるコンポーネント、例えば、ＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳコンポーネントに特に好適である。特に、この目的のために、ベース基板が被覆基材に結合される前に、被覆基材は機能領域の上に陥凹部を備えられ、ベース基板が被覆基材に結合された後、機能領域がその後封じ込められるキャビティがその２つの基板の間に形成される。
【００６２】
このプロセスに加えて、本発明の他の主題は、ダイスカット作業の後にチップとしてこのプロセスにより製造可能なコンポーネント、ダイスカットに先立つウェハ・レベルでの中間製品、および回路キャリアおよびそこに装着され、ワイヤ・ボンディングを使って電気的に接続されるダイスカットされたコンポーネントを含む回路配列でもある。
【００６３】
特に電子コンポーネント、光学コンポーネント、電気光学コンポーネント、微小電気機械コンポーネント、または微小光学電気機械コンポーネントである、ダイスカットされ、パッケージングされたコンポーネントは、それに応じて、本発明により、
コンポーネントの機能領域が配列された、機能側およびその機能側の向かい側の背面を備えるベース基板と、
後者の機能側でベース基板に永久的に結合され、機能領域を覆う形で広がり、ベース基板と被覆基材との間の結合、つまり結合層が、気密または準気密ハウジングが機能領域の周りに形成されるように機能領域を囲む、被覆基材と、
特にハウジングを通じて機能領域に電気的に接続される、ベース基板上の接触面とを備える。
【００６４】
さらに、ベース基板は、接触面の領域内に、接触面が通る、またはハウジングの外側から、およびベース基板の背面から、またはベース基板を通して接触接続できる接触接続陥凹部を備え、
ベース基板は本体領域と接続領域とに分割され、本体領域は機能領域上に横方向に広がって、ハウジングの一部を形成し、接続領域は特に後者に隣接する接触接続陥凹部に関して横方向にオフセットされ、
コンポーネント、特にベース基板は、本体領域内で異なる厚さを有し、接続領域、つまりベース基板は特に適切であれば完全に取り除かれる本体領域または接続領域内で非常に薄くされる。
【００６５】
さらに、ダイスカットの後、コンポーネントは、ウェハ・アセンブリからそれが分離される狭い側を有し、この点に関して、接続領域は、少なくとも狭い側で接触接続陥凹部から広がる。
そうでない場合、プロセスの特徴も参照される。
【００６６】
以下の本文では、本発明は、例示的ないくつかの実施形態に基づき、同一および類似の要素は場合によっては同一の参照記号が付けられ、さまざまな例示的な実施形態の特徴は互いに組み合わせることができる図面を参照しつつ詳細に説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
図１は、処理後の、つまり機能領域１１０、この実施例では集積回路１１０を備える、ベース基板１００を示している。この実施例では、ベース基板は、シリコン半導体ウェハ１００により表される。
【００６８】
さらに、ＣＭＯＳアプリケーションまたはＳＯＩ回路の場合、半導体ウェハ１００は、例えば、酸化ケイ素層の形の誘電体中間層１２０を備える。中間層１２０は、回路１１０をシリコン・ウェハ１００から絶縁する。
【００６９】
さらに、その機能側１０１では、半導体ウェハ１００は、接触面または接触パッド１３０を備え、機能側１０１は、回路１１０がその上に配列されるという事実により定義される。接触パッド１３０は、回路１１０に電気的に接続される（図に示されていない）。機能側と反対の側である半導体ウェハ１００の側は、背面１０２と呼ばれる。
【００７０】
次に、被覆基材または被覆ウェハ２００、この実施例では、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ−３３ガラス製ウェハ２００は、半導体ウェハ１００上に接着接合される。熱膨張率が半導体ウェハ１００の熱膨張率に一致するため、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ−３３ガラスを使用するのは特に都合がよい。
【００７１】
２つのウェハ１００および２００は、接着剤２１０、例えばエポキシまたはアクリル樹脂接着剤の層を使って結合される。このため、回路１１０の準気密パッケージングができる。
【００７２】
接着剤２１０の層の代わりに、ベース基板が陽極またはダイレクト・ボンディングと呼ばれるものに適するように、特に蒸着コーティングによりガラスの層を施すことも可能である。したがって、この場合、２つのウェハは、陽極接合または直接接合される。
【００７３】
結合処理の後、第１の工程で、半導体ウェハ１００は、例えば、厚さｄ１まで機械研磨することによりウェハ全体の上で一様に薄くされる。これは、被覆ウェハ２００は必要な安定性をアセンブリに与えるため可能である。
【００７４】
半導体ウェハ１００を一様に薄くする、または研磨した後の第２の工程では、接触接続陥凹部または接触接続通路３０１が接触パッド１３０の上に形成される一方で、接触接続通路３０１に横方向に隣接する接続領域３００が形成されるように、半導体ウェハ１００にパターン形成が行われる。これは、１回の工程または２回の独立した工程で実行することができる。リソグラフィ湿式エッチング・プロセスまたはプラズマ・エッチング・プロセスを使って、このパターン形成を行うことが好ましい。
【００７５】
接触接続通路３０１は、背面１０２から横断する形で半導体ウェハ１００を通り接触パッド１３０に直接当たるまで延びる。
【００７６】
したがって、ウェハは、複数の本体領域１０４および接続領域３００に分割され、接続領域３００は、本体領域１０４に比べて大幅に薄くされる。つまり、ウェハ材料１００は、接続領域３００内で、ｄ１よりも小さい厚さｄ２まで薄くされる。この実施例では、ｄ２は０に等しくない。
【００７７】
つまり、半導体ウェハ１００を一様に薄くした後、ウェハ材料はさらに接触接続通路３０１の領域内で取り除かれ、厚さがｄ２になるようにする。
【００７８】
さらに、半導体ウェハ１００は、図面の平面内に横方向に延びるソーイング・ストリートまたはソーイング・トレンチ３０２も有し、ウェハ・アセンブリ１００、２００はその後これにそってダイスカットされる。
【００７９】
接触接続通路３０１が形成されるかまたはエッチングされ、接続領域３００が薄くされた後、半導体ウェハ１００の背面は、とりわけ例えば半導体ウェハ１００と誘電体中間層１２０の間のデリケートな層を保護するために、不動態化層４００でコーティングされる。例えば、不動態化層４００は、蒸着コーティング・ガラスの層である。不動態化層４００は、さらに、多層構造とすることもできる（図１には示されていない）。さらに、不動態化層４００は、特に蒸着コーティング・ガラスが使用される場合、さらに、アセンブリの気密封止も高める。
【００８０】
接触接続通路３０１およびソーイング・ストリートまたはソーイング・トラック３０２は、不動態化層４００を連続させるために傾斜した側壁３０３および３０４を備える。
【００８１】
それと同時に、または別の工程で、この実施例に存在する誘電体中間層１２０および不動態化層４００を接触パッド１３０の上のパターン形成された形態内で取り除き、背面１０２から接触接続のため後者を露出する。
【００８２】
その後、接触再分配要素、より具体的には、金属化、例えば、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕメッキに基づいて電気メッキされたＣｕの形の接触再分配層４１０が背面に施され、少なくとも接続領域３００内の接触面１３０から二次接触面１３２まで広がる。したがって、接触再分配層４１０は、接続領域３００内に入るまで延びて、そこで、二次接触面１３２を形成する。つまり、接触再分配層４１０は、接続領域３００内で二次接触面１３２を備え、この二次接触面１３２は、半導体ウェハ１００の背面上の接触パッド１３０に関して横方向にオフセットされて配列される。この方法で、二次接触面１３２は、機能領域１１０から熱機械的に減結合されると都合がよい。
【００８３】
二次接触面１３２は、さらに、背面上で接合層４１０、耐酸化層、および／または拡散障壁によりコーティングされる。
【００８４】
その後、ウェハ・アセンブリ１００、２００が、ソーイング・ストリート３０２にそって、または中心線６００にそって、のこぎりで切断される、つまり複数のチップ１０にダイスカットされる。
【００８５】
図２は、気密封止方式でパッケージングされている機能領域１１０を持つダイスカットされたチップ１０を例示している。ダイスカット後、チップ１０は、さらに、ワイヤ・ボンディングを使って、例えば回路キャリア（図に示されていない）に加工される。
【００８６】
次に図３を参照すると、チップ１０は、回路キャリアへの代替え接触接続手段を具現化する、はんだボール５０１を備える。はんだボール５０１は、ダイスカット前または後に施すことができる。
【００８７】
図４は、ウェハ・レベルのコンポーネントを示しており、この実施形態では、接続領域３００における半導体ウェハ１００は、酸化ケイ素層１２０まで続けて、つまり、実質的に０の厚さになるまで薄くされている。したがって、ウェハ１００の半導体材料は、接続領域３００内で完全に取り除かれている。したがって、接続領域３００内の不動態化層４００は、酸化ケイ素層１２０に直接施される。
【００８８】
したがって、この実施例では、接触接続通路３０１、接続領域３００、およびソーイング・ストリート３０２は、ある程度融合してまとまり、半導体ウェハ１００の背面内に共通陥凹部を形成する。
【００８９】
ダイスカットの後施されるワイヤ・ボンディング５００は、点線で示されている。
さらに、特に第１の不動態化層４００と同じ材料からできている第２の不動態化層４０２が、第１の不動態化層４００に施されている。第２の不動態化層４０２は、少なくとも、接触再分配層４１０の、接触面１３０に接続されている部分４１２に広がり、この実施例では、後者を不動態化するためにソーイング・ストリート３０２に広がる。つまり、連続する第２の不動態化層４０２が施されるが、クリアなままであるか、または二次接触面の上で露出される。被覆基材２００の陥凹部は、キャビティ２０１を定める。
【００９０】
図５は、ベース基板１００の厚さｄ２は本体領域１０４よりも接続領域のほうが大きいウェハ・アセンブリを示している。この目的のために、半導体ウェハ１００は、まず厚さｄ２になるまで一様に研磨し、その後、本体領域１０４内でさらに薄くしてパターン形成形態にし、半導体ウェハ１００の厚さが本体領域１０４よりも接続領域３００において大きくなるようにする。
【００９１】
他の処理工程に関して、図１を参照する。接合層または金層４２０は、ウェハ・アセンブリの最も厚い部分を代表する、接続領域３００に施され、その後、はんだ接触部５０２が接合層または金層４２０に施される。はんだ接触部５０２は、適切であれば、同様に、電気メッキによりコーティングされる。
【００９２】
図６は、接触接続通路３０１と併せてウェハ・アセンブリ１００、２００を示している。さまざまな形態の接続セクション３００ａ、３００ｂ、３００ｃも例示されている。
【００９３】
接続領域３００ａは、チップ１０全体にわたりソーイング・トレンチ３０２ａにそって縦方向に広がる共通接続ストリップ３０４ａを形成する。さらに、接続ストリップ３０４ａは、ソーイング・トレンチの中心線６００から一部のみ覆われている接触接続通路３０１上に縦軸に関して横方向に延びる。
【００９４】
接続領域３００ｂは、同様に組み合わされ、接続ストリップ３０４ｂを形成するが、これは、縦軸に関して横方向に延び、接触接続通路３０１をすっかり覆う。
【００９５】
それとは別に、接続領域３００ｃの第３の変更形態も実現され、それぞれの場合のこれらの接続領域は接触接続通路３０１を中心として互いから別々に延び、それぞれの接触接続通路３０１は、専用の接続領域３００ｃを割り当てられる。いずれにせよ、薄くされた領域が、接触接続通路３０１の周りに用意される。
【００９６】
当業者には、上で説明されているいくつかの実施形態は、実施例として理解され、本発明は、特定の実施例に制約されることはなく、むしろ、本発明の範囲から逸脱することなく多数の方法により変更することできることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ウェハ・レベルにおける本発明によるコンポーネントの一実施形態からの抜粋を通る断面図である。
【図２】ダイスカットおよびワイヤ・ボンディングの後の図１からのコンポーネントを通る断面図である。
【図３】はんだボールを使用する本発明によるコンポーネントの一実施形態からの抜粋を通る断面図である。
【図４】ウェハ・レベルにおける本発明によるコンポーネントの他の実施形態からの抜粋を通る断面図である。
【図５】金属層を備える接触要素とともに本発明によるコンポーネントの他の実施形態からの抜粋を通る断面図である。
【図６】ウェハ・レベルにおける本発明によるコンポーネントの一実施形態の平面図である。
【図１】
2007513507.tif 000003
【図２】
2007513507.tif 000004
【図３】
2007513507.tif 000005
【図４】
2007513507.tif 000006
【図５】
2007513507.tif 000007
【図６】
2007513507.tif 000008
【国際調査報告】
2007513507.tif 000009
2007513507.tif 000010
2007513507.tif 000011