(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合材の接合ラインの幾何学形状を制御するように構成された接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）を第１の基板上に配置し、且つ前記接合材を前記第１の基板上に配置するように構成された堆積システム；
前記接合材を用いて前記第１の基板を第２の基板に接合して、接合構造を作り出すように構成された接合システム；及び
前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去するように構成された除去システム；
を有するシステム。
【請求項２】
前記ＢＧＣＳは有機材料を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＢＧＣＳは無機材料を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記堆積システムは、前記第１の基板上に配置される封止領域の外側に前記ＢＧＣＳを配置することによって、前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記堆積システムは、前記第１の基板のスクライブ領域に前記ＢＧＣＳを配置することによって、前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記堆積システムは、前記第１の基板の切断ラインに前記ＢＧＣＳを配置することによって、前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記堆積システムは、前記第１の基板上に前記ＢＧＣＳを噴射することによって、前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記除去システムは、前記ＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去するように前記ＢＧＣＳを切断することによって、前記接合構造から前記ＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記除去システムは、前記ＢＧＣＳを完全に除去するように前記ＢＧＣＳに液体を噴射することによって、前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
接合材の接合ラインの幾何学形状を制御するように構成された接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）を第１の基板上に配置する工程；
前記接合材を前記第１の基板上に配置する工程；
前記接合材を用いて前記第１の基板を第２の基板に接合して、接合構造を作り出す工程；及び
前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去する工程；
を有する方法。
【請求項１１】
前記ＢＧＣＳは有機材料を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＢＧＣＳは無機材料を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置する工程は、前記第１の基板上に配置される封止領域の外側に前記ＢＧＣＳを配置することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置する工程は、前記第１の基板のスクライブ領域に前記ＢＧＣＳを配置することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置する工程は、前記第１の基板の切断ラインに前記ＢＧＣＳを配置することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＢＧＣＳを前記第１の基板上に配置する工程は、前記第１の基板上に前記ＢＧＣＳを噴射することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去する工程は、前記ＢＧＣＳを完全に除去するように前記ＢＧＣＳを切断することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去する工程は、前記ＢＧＣＳを完全に除去するように前記ＢＧＣＳに液体を噴射することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
接合材の接合ラインの幾何学形状を制御するように構成された接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）を第１の基板上に噴射する工程；
前記接合材を前記第１の基板上に配置する工程；
前記接合材を用いて前記第１の基板を第２の基板に接合して、接合構造を作り出す工程；及び
前記接合構造から前記ＢＧＣＳを完全に除去するように前記接合構造から前記ＢＧＣＳを切断する工程；
を有する方法。
【請求項２０】
前記ＢＧＣＳは無機材料を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して回路の分野に関し、より具体的にはディスポーザブル接合ギャップ制御構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の半導体ウエハを、接合材を用いて、接合ウエハを生み出すように貼り合わせることがある。例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを形成するために、接着剤又ははんだを用いてデバイスウエハを蓋ウエハと接合することがある。一定の用途は、接合材が実質的に一様な接合ラインを形成することを要求し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明により、接合のための先行技術に伴う欠点及び問題を軽減あるいは排除し得る技術が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特定の実施形態において、接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）が基板上に配置される。ＢＧＣＳは、接合材の接合ラインの幾何学形状を制御するように構成される。前記接合材が前記基板上に堆積される。前記基板が、前記接合材を用いて別の基板に接合される。前記基板から前記ＢＧＣＳが少なくとも部分的に除去される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の特定の実施形態は１つ以上の技術的利点を提供し得る。一実施形態の１つの技術的利点は、ディスポーザブル接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）が、接合後に、少なくとも部分的に除去され得ることである。従って、ＢＧＣＳは、ＢＧＣＳが除去されない場合には問題を生じ得る材料であろうと、多様な材料のうちの何れで形成されてもよい。
【０００６】
本発明の特定の実施形態は、上述の技術的利点の一部又は全てを含むこともあるし、それらを含まないこともある。以下の説明、図面及び特許請求の範囲から、１つ以上のその他の技術的利点が当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明並びにその特徴及び利点の一層完全なる理解のため、以下の詳細な説明を、以下の図を含む添付図面とともに参照する。
【図１】ディスポーザブル接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）を用いて接合基板を形成し得るシステムの一例を示す図である。
【図２】複数の基板を接合する方法の一例を示す図である。
【図３】基板のＢＧＣＳの一例を示す図である。
【図４Ａ】ディスポーザブルＢＧＣＳを用いて形成される構造体の一例を示す図である。
【図４Ｂ】ディスポーザブルＢＧＣＳを用いて形成される構造体の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態及びその利点は、図面の図１−４を参照することによって十分に理解される。様々な図の同様な部分及び対応する部分には、似通った参照符号を用いている。
【０００９】
図１は、ディスポーザブル（使い捨て可能な）接合ギャップ（間隙）制御構造（bond  gap  control  structures；ＢＧＣＳ）を用いて接合基板を形成し得る、一例に係るシステム１０を示している。特定の状況において、複数の基板（例えば、シリコンウエハなど）が接合材を用いて貼り合わされることがある。接合の後、接合材は基板間に接合ラインを形成する。接合ラインの一様性は、基板の平坦性、及びウエハを接合するために使用される接合力によって影響され得る。
【００１０】
特定の実施形態において、システム１０は、接合ラインの一様性を制御するためにＢＧＣＳを使用し得る。ＢＧＣＳは、接合材が望ましくなく広がるのを防止する機械的な止め具（ストッパ）として機能し得る。特定の実施形態において、ＢＧＣＳは使い捨て可能にされてもよく、例えば製造中に廃棄され得る。例えば、システム１０は、接合後にＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去し得る。ＢＧＣＳが除去される場合、ＢＧＣＳは、ＢＧＣＳが除去されない場合には問題を生じ得るような材料を含め、多様な材料から形成されることができる。他のＢＧＣＳは基板上に残されてもよい。
【００１１】
特定の実施形態において、システム１０は、例えばウエハなどの基板に作用し得る。ウエハは、例えばシリコン、セラミック若しくはゲルマニウムなどの半導体材料、又は例えばガラスなどのその他の材料を有し得る。ウエハは、集積回路又はその他の微小デバイスの製造に使用されることができ、ウエハ内及びウエハ外部に配置される微小電子デバイスの基板としての役割を果たし得る。基板は、例えば微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、微小光電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）デバイス又は赤外線（ＩＲ）検出器など、如何なる好適な用途を有していてもよい。
【００１２】
図示した例において、システム１０は、堆積システム２０、接合システム２４及び除去システム２６を有している。この例において、堆積システム２０は、基板から外向きにＢＧＣＳ及び接合材を堆積する。ＢＧＣＳは、接合材の接合ラインの幾何学形状を制御し得る。接合システム２４は、接合材を用いて基板を別の基板に接合し、接合された構造（接合構造）を作り出す。除去システム２６は、接合構造からＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去する。
【００１３】
特定の実施形態において、堆積システム２０は、如何なる好適材料を基板から外向きに堆積してもよい。例えば、堆積システム２０は接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）及び／又は接合材を基板から外向きに堆積する。堆積システム２０は、例えば噴射（例えば、材料を物理的あるいは電気機械的に吐出するインクジェットのような印刷ヘッド又はノズルを用いる）、スピンコーティング、プリフォームされた材料（例えば、ダイカットはんだプリフォーム）、物理気相堆積、めっき、スクリーン印刷、フォトリソグラフィ、又はその他の好適方法などの、如何なる好適な手法で材料を堆積してもよい。堆積システム２０は、異なる材料に対して異なる技術を使用し得る。例えば、ＢＧＣＳが或る１つの技術（例えば、噴射など）を用いて堆積され、接合材（例えば、はんだなど）が別の技術（例えば、はんだプリフォーム）を用いて堆積され得る。
【００１４】
ＢＧＣＳは、如何なる好適な材料を有していてもよい。特定の実施形態において、使い捨て可能であることが材料選択の幅を広げる。接合後にＢＧＣＳは除去され得るからである。ＢＧＣＳは、例えばＳＵ−８フォトレジスト又は二塩化ブテン（ＢＣＢ）といった感光性ポリマーを有していてもよい。感光性材料の使用は、蓋基板又はデバイス基板上でのＢＧＣＳの製造を可能にし得る。ＢＧＣＳは、例えばＢＰＳＧ又はＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）など、何らかの好適な有機材料又は無機材料を有していてもよい。
【００１５】
接合材は、はんだ、接着剤、又はその他の媒介物とし得る。はんだは溶融可能な合金を有し得る。接着剤は、基板同士を相互に接着する混合物を有し得る。接着剤の例には、熱硬化性エポキシ又はＵＶ硬化性エポキシがある。
【００１６】
接合システム２４は、如何なる好適な手法で基板を接合してもよい。特定の実施形態において、接合システム２４は、１つ以上の基板上に接合材が堆積されているとし得る複数の基板を整列（アライメント）し得る。接合システム２４は、その後、それらの基板のうちの１つ以上に熱及び／又は圧力を印加して、それらの基板を接合する。
【００１７】
除去システム２６は、如何なる好適な手法で１つ以上のＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去してもよい。特定の実施形態において、除去システム２６は、基板を切断（例えば、ソーイング及び／又はレーザカット）し、ＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去し得る。特定の実施形態において、除去システム２６は、液体の力を利用して（例えば、水噴射によってなど）ＢＧＣＳを少なくとも部分的に除去してもよい。特定の実施形態において、除去システム２６は、ＢＧＣＳの少なくとも一部を化学的に（例えば、酸エッチング及び／又は溶剤溶解によってなど）除去してもよい。
【００１８】
特定の実施形態において、システム１０はその他あるいは更なるシステムを含み得る。例えば、システム１０は、基板上にパターンを印刷し得る印刷システム、及び／又は接合に先立って基板を洗浄するプラズマ洗浄システムを含んでいてもよい。
【００１９】
図２は、システム１０によって実行され得る複数の基板を接合する方法の一例を示している。この方法は工程１１０で開始し、第１の基板が受け取られる。工程１１４にて、第１の基板から外向きに１つ以上のＢＧＣＳが堆積される。特定の実施形態において、堆積システム２０が、第１の基板から外向きにＢＧＣＳを堆積（例えば、噴射など）する。ＢＧＣＳはＢＧＣＳ領域に配置され得る。ＢＧＣＳは、接合材の接合ラインの幾何学形状を制御するように作用する。工程１１８にて、第１の基板から外向きに接合材が堆積される。特定の実施形態において、堆積システム２０が、第１の基板から外向きに接合材を堆積する。
【００２０】
工程１２０にて、接合材を用いて第１の基板が第２の基板に接合され、接合構造が作り出される。特定の実施形態において、接合システム２４が、第１及び第２の基板をアライメントし、その後、第１及び／又は第２の基板に熱及び／又は圧力を印加して基板を接合する。工程１２４にて、接合構造から１つ以上のＢＧＣＳが少なくとも部分的に除去される。特定の実施形態において、ＢＧＣＳは、除去システム２６がソー（切断）ラインに沿って接合構造を切断するときに除去される。そして、この方法は終了する。
【００２１】
図３は、ダイの基板５０のＢＧＣＳ６０の一例を示している。特定の実施形態において、基板５０は、ソーライン５４、スクライブ領域、及び／又は封止領域５２を有する。ソーライン５４は、基板が切断される領域を指し示す。図３には、ソーライン５４の中心が鎖線で指し示されている。スクライブ領域は、半導体素子形成領域同士の間の領域である。封止領域は、真空下にされてもよく、特定のデバイスを保護し得る。例えば、シールリングがＭＥＭＳデバイスを外部環境から保護し得る。
【００２２】
特定の実施形態において、１つ以上のＢＧＣＳ６０が基板５０から外向きに配設される。ＢＧＣＳ６０は、シールリングの接合ライン６２の幾何学形状を制御する機械的な止め具（ストッパ）として機能し得る。接合ライン６２は、接合後の接合材から形成される。接合ライン６２の幾何学形状には、ギャップ厚さ及び幅が含まれる。ギャップとは、接合された基板同士の間の間隙を意味し、ギャップ厚さは、基板５０の平坦な表面に垂直な方向で測定される。幅は、基板５０の平坦な表面に沿って測定される。
【００２３】
典型的に、用途は、より一様／均一な接合ライン幾何学形状を要求する。しかしながら、その一様性は、基板の平坦性、及び接合基板を平坦にするために使用される接合力によって影響され得る。ＢＧＣＳ６０は、接合ギャップを制御し、接合幅を制御し、より一様な接合ラインを生み出し得る。
【００２４】
ＢＧＣＳ６０は、如何なる好適な大きさ及び形状を有していてもよい。例えば、ＢＧＣＳ６０は、１−１０μｍ、１０−５０μｍ、５０−１００μｍ、若しくは１００μｍ超の範囲のうちの何れかの幅と、５０−１００μｍ、１００−２００μｍ、若しくは２００μｍ超の範囲のうち何れかの長さと、１−５μｍ、５−１０μｍ、１０−２０μｍ、若しくは２０μｍ超の範囲のうちの何れかの厚さ（厚さは、基板５０の平坦な表面に垂直な方向で測定される）とを有し得る。特定の実施形態において、ギャップ厚さｘが望まれる場合、厚さｘを有するＢＧＣＳ６０が使用され得る。他の実施形態において、ＢＧＣＳ厚さは、ｘより厚く、あるいは薄くされてもよい。ＢＧＣＳ６０は、連続したライン（線）状であってもよいし、アイランド（島）状であってもよい。
【００２５】
ＢＧＣＳ６０は、基板５０の如何なる好適なＢＧＣＳ領域に配置されてもよい。特定の実施形態において、ＢＧＣＳ領域は、ＢＧＣＳ６０の脱ガスによって影響され得る封止領域５２の外側など、ＢＧＣＳ６０によって影響を受け得る領域の外側にされ得る。特定の実施形態において、ＢＧＣＳ領域は、例えばスクライブ領域など、下に回路を含まない領域内にされ得る。特定の実施形態において、ＢＧＣＳ領域は、例えばソーライン５４又はダイシングレーンに沿ってなど、後に除去され得る領域内にされ得る。
【００２６】
図４Ａ及び４Ｂは、ディスポーザブルＢＧＣＳ６０を用いて形成される一例に係る構造体７０ａ及び７０ｂを示している。図４Ａは、デバイスウエハ５０ａを有する第１の基板を含む構造体７０を示している。デバイスウエハ５０ａから外に向けて、ＢＧＣＳ６０、接合材６４及びＭＥＭＳ構造６８が配置されている。蓋ウエハ５０ｂを有する第２の基板が、ＢＧＣＳ６０、接合材６４及びＭＥＭＳ構造６８の外側に配置され、封止領域７４を形成している。この例において、ＢＧＣＳ６０は、幅ｗ及び厚さｔを有し、ソーラインに沿って配置されている。
【００２７】
図４Ｂは、構造体７０をソーラインに沿って切断した後の構造体７０ａ及び７０ｂを示している。切断により、構造体７０が構造体７０ａと７０ｂとに分離されるとともに、ＢＧＣＳ６０が少なくとも部分的に除去される。
【００２８】
ここで開示したシステム及び装置には、本発明の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。システム及び装置の構成要素は、一体にされてもよいし、別個にされてもよい。また、システム及び装置の動作は、より多い、より少ない、あるいはその他の構成要素によって実行されてもよい。さらに、システム及び装置の動作は、ソフトウェア、ハードウェア及び／又はその他のロジックを有する如何なる好適なロジックを用いて実行されてもよい。本願において、“各”は、或る組の各メンバー、又は或る組のサブセット（部分集合）の各メンバーを意味する。
【００２９】
ここで開示した方法には、本発明の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。これらの方法は、より多い、より少ない、あるいはその他の工程を含んでいてもよい。さらに、工程群は如何なる好適な順序で実行されてもよい。
【００３０】
ここで開示したシステム及び装置の構成要素は、インタフェース、ロジック、メモリ及び／又はその他の好適な要素を含み得る。インタフェースは、入力を受信し、出力を送信し、入力及び／又は出力を処理し、且つ／或いはその他の好適な動作を実行する。インタフェースは、ハードウェア及び／又はソフトウェアを有し得る。
【００３１】
ロジックは、これらの構成要素の動作を実行し、例えば、命令を実行して入力から出力を生成する。ロジックは、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はその他のロジックを含み得る。ロジックは、１つ以上の有形媒体に符号化されて、コンピュータによって実行されるときに処理を実行してもよい。例えばプロセッサなどの特定のロジックは、構成要素の動作を管理し得る。プロセッサの例には、１つ以上のコンピュータ、１つ以上のマイクロプロセッサ、１つ以上のアプリケーション、及び／又はその他のロジックがある。
【００３２】
特定の実施形態において、上述の実施形態の処理は、コンピュータプログラム、ソフトウェア、コンピュータ実行可能命令、及び／又はコンピュータによって実行されることが可能な命令、で符号化された１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体によって実行され得る。特定の実施形態において、上述の実施形態の処理は、コンピュータプログラムを格納した、それで具現化された、且つ／或いはそれで符号化された１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体によって実行されてもよいし、格納且つ／或いは符号化したコンピュータプログラムを有する１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体によって実行されてもよい。
【００３３】
メモリは情報を記憶する。メモリは、１つ以上の持続的、有形、コンピュータ読み取り可能、且つ／或いはコンピュータ実行可能な記憶媒体を有し得る。メモリの例には、コンピュータメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくは読み出し専用メモリ（ＲＯＭ））、大容量記憶媒体（例えば、ハードディスク）、リムーバブル（取り外し可能）記憶媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）若しくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ））、データベースやネットワーク記憶装置（例えば、サーバ）、及び／又はその他のコンピュータ読み取り可能媒体がある。
【００３４】
この開示は特定の実施形態に関して記述されているが、これらの実施形態の改変及び置き換えが当業者に明らかになるであろう。従って、これらの実施形態の以上の説明は、この開示を制約するものではない。以下の請求項によって定められる本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、その他の変形、代用、及び改変が可能である。
【００３５】
本出願は、Ｂｕｕ  Ｄｉｅｐにより２０１０年１１月５日に出願された“ディスポーザブル接合ギャップ制御構造（Disposable  Bond  Gap  Control  Structures）”なるタイトルの米国仮出願第６１／４１０４２９号の利益を主張するものであり、その内容をここに援用する。
【符号の説明】
【００３６】
１０    システム
２０    堆積システム
２４    接合システム
２６    除去システム
５０    基板
５０ａ  デバイスウエハ
５０ｂ  蓋ウエハ
５２    封止領域
５４    ソーライン
６０    接合ギャップ制御構造（ＢＧＣＳ）
６２    接合ライン
６４    接合材
６８    ＭＥＭＳ構造
７０、７０ａ、７０ｂ  構造体
７４    封止領域
【図１】
0005823252.tif 000002
【図２】
0005823252.tif 000003
【図３】
0005823252.tif 000004
【図４Ａ】
0005823252.tif 000005
【図４Ｂ】
0005823252.tif 000006