(57)【要約】  センサ（１００）を製造するための方法を提供する。該方法は、ウェハ上に取り付けられた少なくとも１つのセンサエレメントを備えた該ウェハ上に第１の所定の厚さで犠牲材料（３３０）を堆積させ、該犠牲材料は少なくとも１つのセンサエレメント上の少なくとも一部に堆積され、前記ウェハ上で、堆積された犠牲材料の周りに第１の所定の厚さよりも薄い第２の所定の厚さで封止層（３３２）を形成し、犠牲材料を除去することを有する。上述の方法により製造されたセンサのための装置も提供される。
2008529273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に取り付けられた少なくとも１つのセンサエレメントを備えた該ウェハ上に第１の所定の厚さで、前記少なくとも１つのセンサエレメント上に少なくとも部分的に犠牲材料を堆積させるステップと、
前記ウェハ上で、前記堆積された犠牲材料の周りに前記第１の所定の厚さよりも薄い第２の所定の厚さで封止層を形成するステップと、
前記犠牲材料を除去するステップと
を有することを特徴とするセンサを製造する方法。
【請求項２】
前記除去するステップの前に、
複数のチップを形成するために前記ウェハをダイシングするステップ
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積させるステップの後に、前記ウェハおよび前記堆積された犠牲材料を硬化させるステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記堆積させるステップが、揺変性の特性を備え、少なくとも約１４０℃の温度に耐える能力を備えた材料を堆積させることを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記材料を堆積させるステップが、一時的に、水溶性熱可塑性接着材料を堆積させることを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記堆積させるステップが、前記ウェハ上にニードルから前記犠牲材料を分配することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記堆積させるステップが、前記ウェハ上にマスクを配置することを含み、
前記マスクは、少なくとも１つの前記センサエレメントを露出させ、前記マスクの上から前記犠牲材料をシルクスクリーンさせることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記封止層を形成するステップが、前記封止層を形成するための液体モールディング技術を使用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記除去するステップが、前記犠牲材料に溶液を適用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記除去するステップが、前記犠牲材料の上に高圧脱イオン水をスプレーすることを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記除去するステップが、前記犠牲材料にフォトレジストを適用することを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記除去するステップが、前記犠牲材料にプラズマを適用することを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記犠牲材料を除去するステップの後に、
前記ウェハを回路ボードに結合させるステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ウェハ上に取り付けられた少なくとも１つのセンサエレメントを備えた前記ウェハ上に第１の所定の厚さで犠牲材料を堆積させるステップと、を有し、
前記犠牲材料は、揺変性の特性を備え、少なくとも約１４０℃の温度に耐える能力を備え、少なくとも１つのセンサエレメント上の少なくとも一部に堆積され、
前記ウェハ上で、前記堆積された犠牲材料の周りに前記第１の所定の厚さよりも薄い代２の所定の厚さで封止層を形成するステップと、
前記犠牲材料を除去するステップと、
を有することを特徴とするセンサを製造する方法。
【請求項１５】
前記堆積させるステップが、前記ウェハ上にニードルから前記犠牲材料を分配させることを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記堆積させるステップが、
前記ウェハ上にマスクを配置させることを有し、
前記マスクは少なくとも前記センサエレメントの１つを露出させ、前記マスクの上に前記犠牲材料をシルクスクリーンすることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記封止層を形成するステップが、前記封止層を形成するための液体モールディング技術を使用することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記除去するステップが、前記犠牲材料に対して溶液を適用することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
第１と第２の側を備えたウェハと、を有し、
前記第１の側の表面で露出された端を備えた相互接続が、第１の側と第２の側との間に延び、
前記ウェハの第２の側に結合したセンサエレメントと、
前記ウェハの第２の側に結合した封止層と、を有し
前記封止層が、貫通して延びる開口部を備え、前記センサエレメントを露出させるようにセンサの上に配置される、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２０】
前記封止層が、プラスチック、ポリイミド、または、絶縁体からなることを特徴とする請求項１９に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にはチップパッケージングに関し、特にウェハレベルチップスケールパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサは、無数の用途に使用され、多数のタイプのデータを収集するのに使用されうる。あるセンサは、例えば参照圧力と測定された圧力との間、または、２つの測定された圧力の間の圧力差を判断するのに用いられる。典型的には、これらの圧力センサは、そこに印刷された回路、および／または、そこに取り付けられた他のコンポーネントを備えた集積されたチップを含む。あるセンサ構成では、チップは、センサコンポーネントを保護し、チップ作動中の回路によって生成される熱を放散させるように構成されたハードケース内に配置される。他のセンサ構成では、チップはまた、ダイを回路ボードに取り付けるために使用される複数のボンドワイヤを含む。ボンドワイヤは典型的には、チップからケースの外に延びる。
【０００３】
上述のセンサ構成は一般的には殆どの用途で良好に作動するけれども、他の用途では所定の欠点から不利益を被る。例えば、医療用デバイス関連では、移植可能異物の医療用デバイスに使用されるコンポーネントは、インプラント患者によって経験されうる不快を低減させるために可能な限り極めて小さい。しかしながら、上述したこれらのようなケースを備えた在来のセンサは、比較的高い高さ、および／または、大きなフットプリントを有しており、そのため、インプラント可能な医療用デバイスから除かれうるスペースを不必要に占める。他の例では、上述のチップは、製造するのに比較的高価である。その結果、比較的安価なコンポーネントは、センサチップ技術に組み入れられず、また、別の実施形態では、該チップが組み入れられるならば、コンポーネントの費用は増大する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、在来の集積チップパッケージと比較して相対的に小さい集積チップパッケージを有することが望まれる。さらに、製造するのに相対的にシンプルで高価でない集積コンポーネントを作るための方法が望まれる。さらに、本発明の他の望ましい特徴および特性は、この発明の背景と添付の図面を参照して、発明の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【０００５】
かくして、在来の集積チップパッケージと比較して相対的に小さい集積チップスケールパッケージを提供する。更に、相対的に安価でシンプルであるチップスケールパッケージングを処理するための方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の本発明の詳細な説明は、単に例示的なものであり、本発明の使用及び用途を限定するものではない。更に、上記背景技術に示したいかなる理論によっても本発明は制限されない。
【０００７】
図１を参照すると、典型的な集積コンポーネントまたはセンサ１００の断面図が示されている。センサ１００は、基板層１０２、回路１０４、センサエレメント１０６、相互接続１０８、および、封止層１１０を含む。基板層１０２は、センサコンポーネントが結合されるベースを提供する。伝統的に使用される基板は、例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウム砒素、シリコン−オン−絶縁体、絶縁ガラス、サファイア、または他の如何なる適切な材料を含み、基板層はそれらの種々のタイプの材料からなることを認識すべきであろう。回路１０４は、基板層１０２の少なくとも一部に配置され、例えば、通信、輸送、一般的な計算のような種々の集積回路の用途のために構成され得る。例えば、ある実施形態では、回路１０４は、圧力データと通信するように構成される。回路１０４は、例えば、スクリーン印刷、および、フォトリソグラフィーのような種々の在来の手段のいずれかで基板層１０２上に形成されうる。
【０００８】
センサエレメント１０６は、センサ１００の周りの環境特性を検知するように構成される。センサエレメント１０６は、環境の特定の特性を検知するように用いられ得る種々のタイプのデバイスの１つである。例えば、図１に例示した実施形態では、センサエレメント１０６は、キャビティ１１２を画定する薄いドーム形状のダイヤフラムであり、その下に、キャビティ１１２内の圧力と環境圧力との間の圧力差に応答するように延び、または、接触する。
検知された特性を処理するために、センサエレメント１０６は、回路１０４に接続される。センサエレメント１０６は、種々の在来の仕方の１つで回路１０４に直接または間接的に結合されうる。センサエレメント１０６はまた、参照データを提供するリファレンスエレメント１０７に結合されうる。リファレンスエレメント１０７は、参照データを提供するために適当な種々のデバイスの１つであって良い。図１に例示された実施形態では、リファレンスエレメント１０７は、参照圧力を提供するように構成されたドーム形状のダイヤフラムである。更に、リファレンスエレメント１０７は、センサエレメント１０６の隣に配置するように示されるが、リファレンスエレメント１０７がセンサ１００の他の部分に結合されうることも明らかであろう。図１の実施形態では、回路１０４は、参照圧力と検知された環境圧力との間の差を計算するように構成される。
【０００９】
相互接続１０８により、回路１０４は、センサエレメント１０６によって検知されたデータ、および／または、センサエレメント１０６とリファレンスエレメント１０７との間の計算された差を、他の図示されていない外部コンポーネントと通信させることができる。これに関して、相互接続１０８は、データを送信および受信するために、例えば、金属またはポリシリコンのような適当な種々の材料のうちの１つから構成される。相互接続１０８は、基板層１０２を貫通して形成された通路１２０内の少なくとも一部に配置される。しかしながら、相互接続１０８は、センサ１００のいかなる部分にも位置決めされない。単一の相互接続１０８と通路１２０を図示したけれども、それぞれ１つ以上のものがセンサ１００に組み入れられても良いことは明らかである。
【００１０】
相互接続１０８は、第１の端１１４と第２の端１１６とを有する。第１の端１１４は、回路１０４に接続され、相互接続１０８の一方の端に形成されてもよく、若しくは、図１に図示したように、相互接続１０８に続いて結合される別に形成された部分であっても良い。別のケースでは、第１の端１１４は、電気通信をすることが出来る伝導材料から構成される。第２の端１１６は、センサ１００まで外部に延び、センサ１００と、例えば回路ボード、モジュールハウジング、または、基板のようなものと結合されうるセンサ１００に対する外部コンポーネントとの間のインターフェースを提供する。第１の端１１４と同様に、第２の端１１６は、相互接続１０８の一部として形成されても良く、または、別の実施形態として、図１に示したように、別に形成された部分であってもよい。図１に例示したように、第２の端１１６は、相互接続１０８に接続された平らな部分１２２と、平らな部分１２２に接続された伝導部分１２４とを備えた伝導材料の一部である。伝導部分１２４は、センサ１００から外側に向けてさら形である。相互接続１０８と回路１０４との間に生じる可能性がある電気的接続の交差を防ぐために、パッシベーション層１２６が、基板層１０２と通路１２０との上に横たわる。パッシベーション層１２６は、例えば、パリレン、二酸化シリコン、窒化シリコンなどのような多数の絶縁材料のうちの１つから構成されうる。
【００１１】
封止層１１０は、化学的、物理的、熱的、および／または、他のいかなるタイプのダメージから回路１０４を保護するのに採用される。これに関して、封止層１１０は、センサ１００が配置されるいかなる化学的、物理的、または、熱的環境に耐えることができる種々の封止材料から構成される。適当な材料は、プラスチック、硬質ポリマー、ポリイミドなどのようなものを含むが、それらに限定されない。センサエレメント１０６を環境に接触させることが出来るように、開口部１２８がそこに設けられる。開口部１２８は、センサエレメント１０６が実質的に露出されているセンサエレメント１０６の上に位置決めされる。別の実施形態では、センサエレメント１０６は、図１に示したように開口部１２８内に配置される。更に、開口部１２８は、リファレンスエレメント１０７の上に配置され、または、リファレンスエレメント１０７は、開口部１２８内に位置決めされうる。ある実施形態では、開口部１２８は、封止層１１０がセンサエレメント１０６と接触しないように寸法決めされる。
【００１２】
図２乃至６を参照すると、集積されたコンポーネント１００が製造される例示の方法が開示されている。全体のプロセス２００がまず全体的に記載される。以下の記述において挿入されるリファレンスは、図２に示されたフローチャートブロックに関連する参照番号に対応することを理解すべきである。まず、基板層３０２、回路３０４、少なくとも１つのセンサエレメント３０６、および、少なくとも１つの相互接続３０８を備えたウェハ３００を用意する（２０２）。次いで、犠牲層３３０が各センサエレメント３０６の上に配置される（２０４）。次いで、封止層３３２がウェハ３００に適用される（２０６）。ウェハ３００は次いで、ダイシングされる（２０８）。最後に、犠牲層３３０が除去される（２１０）。これらのステップを以下に更に詳細に記載する。
【００１３】
図３を参照すると、用意することができ得る（２０２）典型的なウェハ３００の一部が図示されている。ウェハ部分３００は、基板層３０２、その上に印刷またはスクリーン（シルクスクリーン印刷）された回路３０４、回路に結合された少なくとも１つのセンサエレメント３０６、ウェハ部分３００を通って延びる相互接続３０８を含む。ウェハ部分３００は、１つ以上のウェハ部分３００を含むウェハの一部である。ウェハは、例えば、フォトリソグラフィー、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、物理的ＣＶＤ、化学機械的平坦化、および／または、化学的エッチングを含むが、それらに限定されない表面製造技術と、バックエンド製造技術を使用してウェハを製造する種々の在来の方法でプロセス２００の一部として製造される。別の実施形態では、ウェハ３００は、プロセス２００の前に用意されうる。
【００１４】
簡単に上述したように、次いで、図４に示したように犠牲層３３０が各センサエレメント３０６の上に配置される（２０４）。堆積は、種々の仕方で実行されうる。例えばある実施形態では、犠牲層材料は、適当に形成されたニードルを使用して各センサエレメント３０６の上に配置される。別の実施形態では、適当に構成されたマスクが、ウェハ３００の上に配置され、犠牲層材料は、マスクおよびウェハ３００の上にスクリーンされる。更に別の実施形態では、犠牲層材料は、シャドウマスクおよびスプレー、または、アプリケーションのスピンを使用して配置されうる。犠牲層３３０は、少なくともセンサエレメント１０６が完全に被覆されるように配置されるのが好ましい。ある実施形態では、犠牲層３３０は、約０．０２０と２ｍｍとの間の厚さで配置される。別の実施形態では、犠牲層３３０は、結果としてのセンサ１００の厚さの約１０％の厚さであって良い。しかしながら、他の適合な厚さも同様に採用することができ得る。
【００１５】
犠牲層材料は、ダメージ無くセンサエレメント３０６に対して一時的に接着するのに適当な種々の材料であってよい。材料は、揺変性で、少なくとも１４０℃、または、プロセス２００で採用されうる他のいかなる温度でも硬化することなく、分解することなく次のダイシングステップ（２０８）を耐えることができるものが好ましい。更に、材料は、除去溶液または除去プロセスの適用の際に容易に除去可能なものであるのが好ましい。ある実施形態では、犠牲材料は、水溶性で、脱イオン水の適用で除去可能である。別の実施形態では、材料は、フォトレジストストリッパ、または、他の化学的若しくはプラズマ材料を使用することにより除去される。適当な犠牲層材料は、米国カリフォルニア州ＰｌａｃｅｎｔｉａのAquabond, LLCによって提供されるＡｑｕａｂｏｎｄ  Ｓ６５、または、コネチカットのＤｙｍａｘコーポレーションによって提供されるＤｙｍａｘ  ９−２０５５３を含むが、それらの接着剤に限定されるわけではない。いつかの材料では、センサエレメント３０６の上に犠牲層３３０を十分にセットするために、硬化を生じさせる必要があり得る。犠牲層３３０が、センサエレメント３０６の上に堆積されるようにここでは記載されるけれども、堆積は、保護される必要のない他のウェハ取り付けコンポーネント上でも生じうることは明らかであろう。
【００１６】
犠牲層材料が堆積された後、封止層３３２がウェハ３００の上に形成される（２０６）。図５に図示したように、封止層３３２は、液体モールディング技術を含むが、それには限定されない、ウェハを封止する種々の在来の仕方を使用して形成されうる。例えば、ウェハレベルモールディング技術が用いられてもよい。ある実施形態では、封止層材料からなるペレットが、ウェハ上に配置され、ウェハ３００は２つのホットプラテンの間に取り付けられる。ホットプラテンが互いに近づいてきて、プラテンからの熱によって、封止層材料がウェハ３００の上で流れることが出来るようにペレットを溶かす。材料が犠牲層３３０の間のスペースに流れるように封止層材料の量が使用されるが、犠牲層３３０を包まないのが好ましい。封止層３３２を作るのに使用される材料は、回路の上を保護するように被覆する際に典型的に使用される種々の材料であって良い。例えば、封止層３３２は、プラスチック、エポキシ、ポリイミド、または、他のいかなる適当な絶縁材料のタイプからなっても良い。
【００１７】
封止層３３２がウェハ３００の上に適当に形成されたのち、ウェハ３００はダイシングされる（２０８）。ダイシングステップ（２０８）中、ウェハ３００は、図６に図示したように複数のダイまたはチップ３００ａ，３００ｂ，３００ｃに切断される。ダイシングは、ソー技術を採用するように、ダイシングの従来の方法を使用して実行されうる。封止ステップ（２０６）の後に行われる、ダイシングステップ（２０８）をここで記載したけれども、ダイシングは、例えばプロセス（２００）の終わりのプロセス中に他の適当な接合で生じうることも明らかであろう。
【００１８】
次いで、犠牲層３３０は、チップ３００ａから離される（２１０）。犠牲層３３０は、採用される犠牲層材料によって、脱イオン水、プラズマ、または、他のケミカルのような適当な除去溶液を使用して除去されうる。ある実施形態では、除去溶液は、高圧下に配置され、続いて、犠牲層３３０にスプレーされる。犠牲層３００材料が除去されるとき、開口部３３８が形成されセンサエレメント３０８を露出し、その結果、図１に示したようなセンサ１００が生じる。チップ３００ａは次いで、回路ボードまたは他の外部デバイスに取り付けられ得る。
【００１９】
かくして、在来の集積チップパッケージと比較して相対的に小さい集積チップスケールパッケージを提供する。更に、相対的に安価でシンプルであるチップスケールパッケージングを処理するための方法が提供される。
【００２０】
少なくとも１つの例示的な実施形態を詳細な説明で記載してきたが、莫大な数のバリエーションが存在することを理解すべきである。また実施形態は、単に例示なだけであり、いかなる場合においても本発明の範囲、適用、または構成を制限するものではない。むしろ、本発明の例示的な実施形態を実装するための便利なロードマップとして当業者は理解するものであり、本発明の範囲および均等の範囲は、添付の特許請求の範囲から判断されるべきであり、かかる範囲を逸脱することなく本発明の種々の変更をすることが出来ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】典型的なセンサの断面図である。
【図２】図１で図示されたセンサを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図３】図２で示された方法のステップを図示する。
【図４】図２で示された方法の他のステップを図示する。
【図５】図２で示された方法の更に別のステップを図示する。
【図６】図２で示された方法の更に別のステップを図示する。
【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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【国際調査報告】
2008529273.tif 000009
2008529273.tif 000010
2008529273.tif 000011