(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有するキャリアと、
前記キャリアの前記上面に存在する第１のモールド化合物と、
前記第１のモールド化合物の第１の領域を覆って存在し、且つ、前記第１のモールド化合物の前記第１の領域を通って前記キャリアの前記上面に延びる第１のセットの相互接続部を有する第１の薄化フリップチップダイであって、前記第１のモールド化合物の前記第１の領域が、前記第１の薄化フリップチップダイと前記キャリアの前記上面の間の領域を埋める、前記第１の薄化フリップチップダイと、
前記キャリアを覆って、前記第１のモールド化合物と接触して存在し、且つ、前記第１の薄化フリップチップダイを覆う第１の空洞を提供する第２のモールド化合物であって、前記第１の空洞が、前記第１の薄化フリップチップダイの第１のダイ表面に延びる、前記第２のモールド化合物と、
前記第１の空洞に存在し、且つ、前記第１の薄化フリップチップダイの第１のダイ表面を覆う、第３のモールド化合物と、を含み、
前記第１の薄化フリップチップダイは、その上にフリップチップダイの基板を含まないように構成された第１の層であって、前記第３のモールド化合物と接触する前記第１の薄化フリップチップダイの前記第１のダイ表面が前記第１の層の上面となる前記第１の層を含む、フリップチップモジュール。
【請求項２】
前記第１のモールド化合物の第２の領域を覆って存在し、且つ、前記第２の領域を通って前記キャリアの前記上面に延びる第２のセットの相互接続部を有する第２の薄化フリップチップダイをさらに含み、
前記第１のモールド化合物の前記第２の領域は、前記第２の薄化フリップチップダイと前記キャリアの前記上面の間の領域を埋め、
前記第２のモールド化合物は、前記第２の薄化フリップチップダイを覆う第２の空洞を提供することによって、前記第２の空洞が、前記第２の薄化フリップチップダイの第２のダイ表面に延び、
前記第３のモールド化合物が、前記第２の空洞に存在し、且つ、前記第２の薄化フリップチップダイの前記第２のダイ表面を覆う、
請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項３】
前記第１の薄化フリップチップダイは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構成要素を提供し、前記第２の薄化フリップチップダイは、ＭＥＭＳ構成要素を提供しない、請求項２に記載のフリップチップモジュール。
【請求項４】
前記第１の薄化フリップチップダイは、集積受動素子（ＩＰＤ）を提供し、前記第２の薄化フリップチップダイは、ＩＰＤを提供しない、請求項２に記載のフリップチップモジュール。
【請求項５】
除去されていない半導体基板を有するフリップチップダイをさらに含み、前記除去されていない半導体基板を有するフリップチップダイは、前記第１のモールド化合物の第２の領域を覆って存在し、且つ、前記第１のモールド化合物の前記第２の領域を通って前記キャリアの前記上面に延びる第２のセットの相互接続部を有し、
前記第１のモールド化合物の前記第２の領域は、前記除去されていない半導体基板を有するフリップチップダイと前記キャリアの前記上面の間の領域を埋め、
前記第２のモールド化合物は、前記除去されていない半導体基板を有するフリップチップダイの前記半導体基板を覆い、
前記第３のモールド化合物は、前記第２のモールド化合物の露出面を覆う、
請求項１のフリップチップモジュール。
【請求項６】
前記第１の薄化フリップチップダイは、ＭＥＭＳ素子であり、前記除去されていない半導体基板を有するフリップチップダイは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）コントローラである、請求項５に記載のフリップチップモジュール。
【請求項７】
前記第１のモールド化合物、前記第２のモールド化合物、及び、前記第３のモールド化合物は、同じでなく、それぞれ、異なる物理的特性を有する、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項８】
前記第１のモールド化合物は、透磁性を備えるフェライトナノ粉末を含み、前記第２のモールド化合物は、機械的強度を提供するフィラーを含み、前記第３のモールド化合物は、前記第３のモールド化合物を通して熱伝導性を提供する熱伝導性の添加物を含む、請求項７に記載のフリップチップモジュール。
【請求項９】
前記第１のモールド化合物及び前記第２のモールド化合物は両方とも、熱硬化性ポリマーであり、前記第２のモールド化合物は、前記第１のモールド化合物より固い、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１０】
前記第２のモールド化合物は、熱硬化性ポリマーであり、前記第３のモールド化合物は、熱可塑性ポリマーである、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１１】
前記第１のモールド化合物と前記第２のモールド化合物は同じである、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１２】
前記第２のモールド化合物と前記第３のモールド化合物は同じである、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１３】
前記第２のモールド化合物は、前記第３のモールド化合物との接着を促進するエッチングされた表面を有する、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１４】
前記第１のダイ表面は、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）を含み、エッチング工程を停止させるエッチング停止層の表面である、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１５】
前記第２のモールド化合物の上面と、前記第１の薄化フリップチップダイの前記第１のダイ表面とを覆って配置された誘電体層をさらに含む、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１６】
前記誘電体層は、窒化シリコン（ＳｉＮ）層である、請求項１５に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１７】
前記第３のモールド化合物は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導率を有する、請求項１に記載のフリップチップモジュール。
【請求項１８】
上面を有するキャリアを備えることと、
基板を含むフリップチップダイから前記キャリアの前記上面に延びる相互接続部によって、前記キャリアの前記上面に前記フリップチップダイを取り付けることと、
前記フリップチップダイと前記キャリアの前記上面の間の空間を第１のモールド化合物で埋めることと、
前記キャリアの前記上面上に第２のモールド化合物を塗布して、前記フリップチップダイを封止することと、
前記第２のモールド化合物を薄化して、前記フリップチップダイの前記基板を露出させることと、
前記フリップチップダイの前記基板を、前記基板が残らないようにエッチングして、空洞の底面に露出面を有する薄化フリップチップダイを提供することと、
第３のモールド化合物を塗布して、前記薄化フリップチップダイの前記空洞をほぼ埋めることと、
を含む、フリップチップモジュール製造方法。
【請求項１９】
前記第３のモールド化合物を塗布する前に前記空洞の前記底面の前記露出面を覆って誘電体層を配置することをさらに含む、請求項１８に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２０】
前記空洞の前記底面の前記露出面は、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）でできており、エッチング工程を停止させるエッチング停止層の表面であり、前記誘電体層は、ＳｉＮでできている、請求項１９に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２１】
前記第３のモールド化合物を塗布する前に、前記第２のモールド化合物の上面を粗面化することをさらに含む、請求項１８に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２２】
前記第１のモールド化合物は、コーンプレート粘度計を用いて測定すると、３６０ｍＰａ・ｓ以下の未硬化粘度を有するエポキシ樹脂である、請求項１８に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２３】
前記第１のモールド化合物と前記第２のモールド化合物の両方は、エポキシ樹脂であり、前記第２のモールド化合物は、前記第１のモールド化合物より固い、請求項１８に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２４】
前記第２のモールド化合物は、熱硬化性ポリマーであり、前記第３のモールド化合物は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導率を有する熱可塑性物質である、請求項１８に記載のフリップチップモジュール製造方法。
【請求項２５】
上面を有するキャリアと、
前記キャリアの前記上面に存在する第１のモールド化合物と、
前記第１のモールド化合物の第１の領域を覆って存在し、且つ、前記第１のモールド化合物の前記第１の領域を通って前記キャリアの前記上面に延びる第１のセットの相互接続部を有する第１の薄化フリップチップダイであって、前記第１のモールド化合物の前記第１の領域は、前記第１の薄化フリップチップダイと前記キャリアの前記上面との間の領域を埋める、前記第１の薄化フリップチップダイと、
前記キャリアを覆って、前記第１のモールド化合物と接触して存在し、前記第１の薄化フリップチップダイの第１のダイ表面に延びる第２のモールド化合物と、
前記第１の薄化フリップチップダイの第１のダイ表面を覆う第３のモールド化合物とを含み、
前記第１の薄化フリップチップダイは、その上にフリップチップダイの基板を含まないように構成された第１の層であって、前記第３のモールド化合物と接触する前記第１の薄化フリップチップダイの前記第１のダイ表面が前記第１の層の上面となる前記第１の層を含む、フリップチップモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１６年８月７日出願のＵＳ仮特許出願第６２／２０２，２０７号と、２０１５年８月１０日出願のＵＳ仮特許出願第６２／２０２，９６７号の優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、２０１５年１２月４日出願のＵＳ特許出願第１４／９５９，１２９号「ＥＮＣＡＰＳＵＬＡＴＥＤ  ＤＩＥＳ  ＷＩＴＨ  ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ」の一部継続出願であり、その優先権を主張する。この出願は、２０１５年３月２５日出願のＵＳ仮特許出願第６２／１３８，１７７号の優先権を主張する。
【０００３】
上に列挙した出願は全て、参照により、その全体を本明細書に組み込む。
【０００４】
開示の分野
本開示は、パッケージング工程に関し、より詳細には、封止されたフリップチップダイの熱性能を強化するためのパッケージング工程に関する。
【背景技術】
【０００５】
ポータブル通信装置の現在の人気と、半導体製造技術の発展に伴い、高速で高性能のトランジスタが、半導体ダイ上に、より密に集積されるようになった。結果として、半導体ダイ上に集積された多数のトランジスタ、トランジスタを通る大量の電力、及び、トランジスタの高い動作速度が原因で、半導体ダイが生成する熱量が大きく増加する。従って、より熱放散の良い構成で半導体ダイをパッケージングすることが望ましい。
【０００６】
フリップチップアセンブリ技術は、フリップチップダイとラミネートの間の好ましいはんだ相互接続部による半導体パッケージングで幅広く利用され、ワイヤボンディングと、パッケージのダイの表面積に必要な空間を取り除き、パッケージ全体のサイズを本質的に低減する。さらに、ワイヤ接続部を取り除き、フリップチップダイからラミネートへの電気経路を短くすることによって、望ましくないインダクタンスやキャパシタンスを低減する。
【０００７】
フリップチップアセンブリにおいて、微粒子シリカを含むエポキシ樹脂から製造されたモールド化合物を使用して、フリップチップダイを封止、アンダーフィルして、外部の環境からの損傷に対してダイを保護する。一部のモールド化合物は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、及び、アセチルコリン（ＡＣＨ）等の化学物質に抵抗するバリアとして破損すること無く使用できる。一方、良好な熱伝導特性を有する一部のモールド化合物は、ダイの熱放散に使用できる。
【０００８】
高性能ダイの熱生成の増加に対応し、フリップチップアセンブリの長所を利用するために、本開示の目的は、従って、より熱放散の良い構成で、フリップチップダイをパッケージングする方法を提供することである。さらに、パッケージサイズを増加させること無く、封止されたフリップチップダイの熱性能を強化させることも必要である。
【発明の概要】
【０００９】
少なくとも１つのフリップチップダイを有するフリップチップモジュールを開示する。フリップチップモジュールは、キャリアを含み、キャリアの上面に、第１のモールド化合物が存在する。第１のモールド化合物は、キャリアの上面に配置される。第１の薄化フリップチップダイが、第１のモールド化合物の第１の部分を覆って存在し、相互接続部分が、第１の部分を取って上面に延び、モールド化合物の第１の部分が、第１のフリップチップダイと上面の間の領域を埋める。第２のモールド化合物が、第１のモールド化合物と接触して基板を覆って存在し、第１のフリップチップダイを覆って第１の凹部を提供し、第１の凹部は、第１のフリップチップダイの第１のダイ表面に延びる。第３のモールド化合物が、第１の凹部に存在し、フリップチップダイの露出面を覆う。
【００１０】
当業者は、添付図面に関連付けられた以下の詳細な記載を読むと、本開示の範囲を理解し、本開示の追加の態様を認められる。
【００１１】
この明細書の一部に組み込まれ、この明細書の一部をなす添付図面は、開示の幾つかの態様を示し、この記載と共に、開示の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態による、例示的なエッチング及び充填工程を示すフロー図を提供する。
【図２】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図３】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図４】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図５】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図６】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図７】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図８】図１で提供されたエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。
【図９】本開示の例示的な適用を示す。
【図１０Ａ】フロー図の第１の部分で、アンダーフィルとして使用される第１のモールド化合物と、選択されたフリップチップダイの基板を取り除く選択的エッチングステップと組み合わされて封止剤として使用される第２のモールド化合物とを含む追加の工程のステップを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａのフロー図の第２の部分であり、誘電体層を配置することと、第３のモールド化合物を塗布して、選択されたフリップチップダイの基板をエッチングすることによって残った空洞を埋めることとを示す。
【図１１】図１０Ａ及び図１０Ｂで提供された工程を用いて製造されたフリップチップモジュールの断面図である。
【図１２】本開示によるモールド化合物として使用可能な例示的なポリマー材料の熱的仕様、機械的仕様、電気的仕様、及び、物理的仕様を列挙した仕様表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に記載の実施形態は、当業者が、開示を実践するために必要な情報を表し、開示を実践する最良の形態を示す。添付図面に照らして以下の記載を読むと、当業者は、開示の概念を理解し、本明細書では詳細に扱われていないこれらの概念の適用を認められる。これらの概念及び適用は、開示と請求項の範囲内にあることを理解されたい。
【００１４】
第１、第２等の語を本明細書において使用して、様々な要素を記載してよいが、これらの要素は、これらの語によって限定されるべきではないことは理解される。これらの語は、１つの要素を他の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、本開示の範囲を逸脱せずに、第１の要素は、第２の要素と名付けられてよく、同様に、第２の要素は、第１の要素と名付けられてよい。本明細書で使用される場合、「及び／または」という語は、関連する列挙された項目の１つまたは複数の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【００１５】
層、領域、または、基板等の要素が、他の要素の「上に」ある、または、「上に」延びると言われる時、他の要素の直接、上にあってよい、もしくは、他の要素の上に直接、延びてよい、または、介在要素が存在してもよいことは理解される。対照的に、要素が、別の要素の「直接上に」ある、または、「上に直接」延びると言われる時、介在要素は存在しない。同様に、層、領域、または、基板等の要素が、別の要素を「覆って」いる、または、「覆って」延びると言われる時、他の要素を直接、覆っている、もしくは、直接、覆って延びてよい、または、介在要素が存在してもよいことが理解される。対象的に、要素が、別の要素を「直接、覆って」いる、または、「直接、覆って」延びると言われる時、介在要素は存在しない。要素が、他の要素に「接続」または「結合」されていると言われる時、要素は、他の要素に直接、接続もしくは結合されてよい、または、介在要素が存在してよいことは理解される。対照的に、要素が、他の要素に「直接、接続」または「直接、結合」されると言われる時、介在要素は存在しない。
【００１６】
「下」または「上」または「上方」または「下方」または「水平」または「垂直」等の相対的用語を本明細書で使用して、図に示すように、１つの要素、層、または、領域の他の要素、層、または、領域に対する関係を記載してよい。これらの用語及び上記の用語は、図に示す向きに加えて、素子の異なる向きを含むことを意図していることは理解される。
【００１７】
本明細書で使用される技術用語は、特定の実施形態を記載するためにのみ使用されており、開示を制限する意図はない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」は、文脈上、明らかにそうでない限り、複数形も含むことを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、及び／または、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という語は、本明細書で使用される時、記載の特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／または、構成要素の存在を本明細書で特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、及び／または、それらのグループの存在または追加を除外しないことがさらに理解される。
【００１８】
別段の規定のない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本開示が属する当業者によって通常、理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書及び関連技術の文脈における用語の意味と一致する意味を有すると解釈すべきであり、本明細書で明示的に定義されない限り、理想化された意味または過度に正式な意味で解釈されないことが、さらに理解される。
【００１９】
熱硬化性ポリマーと熱可塑性ポリマーの両方が、本開示においてはモールド化合物として開示される。熱硬化性ポリマー同士は、架橋して不可逆的な化学結合を形成する。従って、熱硬化性ポリマーは、硬化後、溶かして、再成形することはできない。熱硬化性ポリマーの利点は、熱可塑性ポリマーと比較して、相対的に高いレベルの寸法安定性を提供することである。寸法安定性は、フリップチップダイとキャリアの間の相互接続部を封止するために望ましい。
【００２０】
対照的に、熱可塑性ポリマーは、加熱されると、柔らかくなり、可塑化温度を超えて加熱されると、より液状になる。可塑化温度を下回って冷却されると、熱可塑性ポリマーは、熱硬化性ポリマーの化学結合のような化学結合が起こらないので、再加熱して、再形成できる。熱可塑性ポリマーの利点は、耐薬品性である。別の利点は、炭素粒子等の添加物と他のフィラーを使用できて、熱硬化性ポリマーに様々な物理的特性を与えることである。干渉する化学結合がないので、このようなフィラーは、熱可塑性ポリマーと容易に交じり合う。しかしながら、熱可塑性ポリマーと比較して、添加物の比率や種類に関して特に注意が要るが、熱硬化性ポリマーも、ある添加物やフィラーを受け入れることができることは理解されたい。
【００２１】
本開示の目的のために、エッチングされたフリップチップダイとも呼ばれる薄化フリップチップダイは、化学エッチング、機械的研削、もしくは、化学エッチングと機械的研削の組み合わせ、または、ピーリングによって、半導体基板の少なくとも９５％を取り除いた薄化フリップチップダイである。対照的に、完全な半導体基板を有するフリップチップダイは、基板除去工程を行っていないフリップチップダイである。しかしながら、ビアホールとパターニングを提供する半導体基板の何らかのエッチングは、生じ得る、また、半導体基板は、元の基板の９５％がエッチング後、残っている限り、まだ完全な半導体基板とみなされると理解されたい。
【００２２】
本開示は、封止されたフリップチップダイの熱性能を強化する方法に関連する。図１は、本開示の一実施形態による、例示的なエッチング及び充填工程を示すフロー図である。図２〜図８は、図１のエッチング及び充填工程に関連付けられたステップを示す。様々な種類の材料が、基板に使用されてよいが、以下の例は、好ましい材料としてシリコンを含む。最初に、複数のフリップチップダイ１０が、図２に示すようにキャリア１２の上面に取り付けられる（ステップ１００）。記載の実施形態のキャリアは、ラミネートから形成されるが、ウエハーレベルファンアウト（ＷＬＦＯ）キャリア、リードフレーム、セラミックキャリア等から形成されてもよい。この説明の目的で、各フリップチップダイ１０は、約１５０〜５００μｍの厚さを有する基板１４と、約４〜７μｍの厚さを有する素子層１６と、素子層１６の底面に配置された層接点１８と、各層接点１８に設けられたはんだ相互接続部２０とを含む。素子層１６は、二酸化シリコン、ガリウムヒ素、窒素ガリウム、シリコンゲルマニウム等から形成されてよく、ダイオード、トランジスタ、機械スイッチ、共振器等の様々な素子を含む。キャリア１２は、キャリア本体２２、キャリア１２の上面上のキャリア接点２４、及び、キャリア１２の底面上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド（図示せず）を含む。キャリア１２の底面上のＩ／Ｏパッドは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）またはランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）方法によって形成されてよく、任意の数のビア（図示せず）を通してキャリア接点２４に選択的に接続してよい。フリップチップダイ１０のはんだ相互接続部２０を使用して、キャリア１２のキャリア接点２４に電気的、物理的に接続してよい。従って、複数のフリップチップダイ１０の基板１４の裏側は、取付工程後、一般的に最も背の高い構成要素となる。素子層１６とキャリア本体２２との間の高さは、１５から２００μｍまで様々であることが多い。
【００２３】
第１のモールド化合物２６が、次に、キャリア１２の上面を覆うように塗布されて、図３に示すように、フリップチップダイ１０は、第１のモールド化合物２６によって封止される（ステップ１０２）。第１のモールド化合物２６は、シート成形、オーバーモールディング、圧縮成形、トランスファー成形、ダムフィル封止、及び、スクリーンプリント封止等、様々な手順によって塗布されてよい。第１のモールド化合物２６は、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のＧＥ‐１００ＬＦＣ等の有機エポキシ樹脂系等であり、エッチャントバリアとして使用されて、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、及び、ＡＣＨ等のエッチング化学物質に対してフリップチップダイ１０を保護することができる。硬化工程（ステップ１０４）を次に使用して、第１のモールド化合物を固める。
【００２４】
図４〜図６を参照すると、本開示の一実施形態に従って、封止された各フリップチップダイ１０の基板１４のほぼ全体をエッチングで取り除く工程が、提供されている。工程は、図４に示すように、キャリア１２の底面を覆って保護コーティング２８を形成することによって始まる（ステップ１０６）。保護コーティング２８の目的は、次の処理ステップでキャリア１２の底面上のＩ／Ｏパッド（図示せず）に対する潜在的な損傷を防止することである。保護コーティング２８は、耐薬品性テープまたは液体保護コーティングであってよく、破損すること無く、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、及び、ＡＣＨ等のエッチング化学物質に耐えることができる。あるいは、剛性キャリアをキャリア１２の底面上に保護コーティング２８としてシールして、後のエッチング工程において、キャリア１２の底面上のＩ／Ｏパッド（図示せず）が、破壊的エッチャント材料と接触するのを防ぐことができる。
【００２５】
工程の次のステップは、第１のモールド化合物２６を薄化して、フリップチップダイ１０の裏側を露出させることで、図５に示すように、フリップチップダイ１０の露出された構成要素は、基板１４のみであってよい（ステップ１０８)。薄化手順は、機械的工程を用いて行われてよい。代わりの工程ステップは、第１のモールド化合物２６の成形工程中、フリップチップダイ１０の裏側を常に露出させたままにすることである。
【００２６】
次に、ＫＯＨ、ＡＣＨ、ＮａＯＨ等であってよいウェット／ドライエッチャント化学物質を使用して、各フリップチップダイ１０の基板１４のほぼ全てをエッチングによって取り除いて、図６に示すように、空洞の底に露出面を有する、エッチングされたフリップチップダイ１０Ｅを提供する（ステップ１１０）。ここで、基板１４のほぼ全体をエッチングにより取り除くとは、基板１４全体の少なくとも９５％、及び、おそらく素子層１６の一部を除去することを指す。これによって、一部の適用においては、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの空洞の底に残された基板１４の薄い層があり、薄い層は、素子層１６を覆って、素子層１６上に配置された素子を保護する。他の場合に関しては、基板１４は、エッチングで完全に取り除かれて、素子層１６は、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの空洞の底で露出される。
【００２７】
図７及び図８を参照すると、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの残りの空洞を充填する工程が、本開示の一実施形態に従って、提供される。エッチングステップが行われた後、第２のモールド化合物３０が塗布されて、図７に示すように、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの残りの空洞をほぼ埋める（ステップ１１２）。第２のモールド化合物３０は、シート成形、オーバーモールディング、圧縮成形、トランスファー成形、ダムフィル封止、及び、スクリーンプリント封止等、様々な手順によって塗布されてよい。第２のモールド化合物３０は、高熱伝導のモールド化合物である。１ワット毎メートルケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する通常のモールド化合物と比較して、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ製のＧＥ‐５０６ＨＴ等、高い熱伝導率のモールド化合物は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋ〜１０Ｗ／ｍ・Ｋ、または、それを超える熱伝導率を有する。熱伝導率が高くなればなるほど、封止、エッチングされたフリップチップダイ１０Ｅの熱放散性能が良くなる。さらに、第２のモールド化合物３０は、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの露出面に各空洞の底で直接、接触する。基板１４が、エッチングステップで完全に取り除かれる場合（ステップ１１０）、第２のモールド化合物３０は、素子層１６に直接、接触する。エッチングステップにおいて基板１４の薄い層が残っている場合（ステップ１１０）、第２のモールド化合物３０は、基板１４の薄い層に直接、接触する。第１のモールド化合物２６は、第２のモールド化合物３０と同じ材料から形成されてよいことに注目されたい。しかしながら、第２のモールド化合物３０と違って、第１のモールド化合物２６は、より高い性能の実施形態の熱伝導率要件を有さない。硬化工程（ステップ１１４）が、次に行われて、第２のモールド化合物を固める。通常の硬化温度は、１７５°Ｆであり、第２のモールド化合物３０としてどの材料が使用されるかに応じて、より高く、または、低くなり得る。
【００２８】
第２のモールド化合物３０の上面は、次に、平坦化されて、封止、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅが、図８に示す平らな上面を有することを確実にする（ステップ１１６）。パッケージ研削工程が、平坦化のために使用されてよい。次に、キャリア１２の底面を覆うように塗布された保護コーティング２８は、図９に示すように取り除かれる（ステップ１１８）。最後に、製品は、モジュールとして、マーク付け、ダイシング、テストされてよい（ステップ１２０）。
【００２９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本開示の追加の実施形態を製造する工程ステップを示すフロー図を構成する。図１１は、フリップチップモジュール３２である追加の実施形態の断面図であり、フリップチップモジュール３２は、図１０Ａ及び図１０Ｂの工程を使用して製造される。最初に、図１１と共に図１０Ａを見ると、複数のフリップチップダイ１０が、キャリア１２の上面に取り付けられる（ステップ２００）。図１１に示す例示的な実施形態において、最も左側のフリップチップダイ１０は、集積受動素子（ＩＰＤ）３４を含み、真ん中のフリップチップダイ１０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）素子３６を含み、最も右側のフリップチップダイ１０は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）コントローラ３８を含む。ＩＰＤ３４は、典型的に、集積された、インダクタ、コンデンサ、及び、レジスタ等、受動構成要素を含む。ＭＥＭＳ素子３６は、典型的に、ＣＭＯＳコントローラ３８によって制御されるＲＦスイッチである。フリップチップダイ１０のはんだ相互接続部２０を使用して、キャリア１２のキャリア接点２４に電気的、物理的に接続する。ＭＥＭＳ素子３６は、蓋の下の空洞内で移動する機械部品を含むことは理解されたい。例えば、ＭＥＭＳ素子３６のＭＥＭＳ  ＲＦスイッチバージョンは、アンカーに取り付けられた第一端と導電パッドを覆って配置された第二端とを有するカンチレバーを含む。カンチレバーの下のアクチュエータプレートを帯電させて、カンチレバーの第二端を導電パッドに接触するように引き付けることによって、アンカーと導電パッドの間に低抵抗の電気経路を提供する。言い換えると、アクチュエータプレートを帯電させることによって、ＭＥＭＳ  ＲＦスイッチを閉じる。アクチュエータプレートを放電することによって、カンチレバーの第二端が導電パッドから外れるのを可能にし、それによって、ＭＥＭＳ  ＲＦスイッチを開いて、無限に近い抵抗を電流に与える。ＭＥＭＳコンデンサ等の他の種類のＭＥＭＳ素子も、ＭＥＭＳ素子３６と想定される。このようなＭＥＭＳ素子は、当業者には周知であり、本開示の範囲内である。
【００３０】
次に、第１のモールド化合物４０が、複数のフリップチップダイ１０のそれぞれの実質的に近くのキャリア１２の上面の部分に塗布されて、複数のフリップチップダイ１０とキャリア１２の上面との間の空間を埋める（ステップ２０２）。第１のモールド化合物４０は、コーンプレート粘度計を用いて測定すると、３６０ｍＰａ・ｓ以下の未硬化粘度を有するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂を封止することに比べて、この比較的低い粘度によって、第１のモールド化合物４０が、はんだ相互接続部２０の間と周りを毛管現象によって動くことができる。従って、第１のモールド化合物４０は、キャピラリーアンダーフィルとして業界では知られており、１３０℃で約８分、１５０℃で約５分で硬化して、はんだ相互接続部２０に対する応力を最小にするように設計されている。一実施形態においては、第１のモールド化合物は、１１３℃のガラス転移温度を有し、ガラス転移温度１１３℃未満で、５５パーツパーミリオン毎度（ｐｐｍ／℃）の熱膨張係数を有する。第１のモールド化合物４０の例示的な材料は、Ｈｅｎｋｅｌによって製造され、ＵＦ３８０８の製品番号で市販されている。
【００３１】
一実施形態においては、第１のモールド化合物４０は、透磁性を高める添加物粉末を含む。適切な添加物粉末は、４５〜８０電磁単位／グラム（ｅｍｕ/ｇ）の磁気飽和度を有する、十分に焼結されたニッケル亜鉛（Ｎｉ‐Ｚｎ）フェライト、マグネシウム亜鉛（Ｍｇ‐Ｚｎ）、及び、マンガン（Ｍｎ‐Ｚｎ）のナノ粉末を含む。
【００３２】
第１のモールド化合物４０は、能動的または受動的に硬化される（ステップ２０４）。第１のモールド化合物４０を能動的に硬化することは、第１のモールド化合物４０を構成する材料に応じて、熱エネルギー、光エネルギー、または、化学エネルギー等のエネルギーに第１のモールド化合物４０をさらすことによって達成される。エネルギーを加えて第１のモールド化合物４０を硬化させる例は、第１のモールド化合物４０を１７５°Ｆ等の所定の高温に加熱すること、第１のモールド化合物４０を紫外（ＵＶ）線にさらすこと、または、第１のモールド化合物４０を活性化薬品蒸気またはスプレーにさらすことを含む。第１のモールド化合物４０を受動的に硬化するとは、第１のモールド化合物４０を介入無しに時間と共に硬化させる。第１のモールド化合物４０は、熱伝導性等の熱的特性、誘電率等の電気的特性、及び／または、透磁性等の磁気特性を強化する添加物を含み得る。
【００３３】
第１のモールド化合物４０が硬化されると、第２のモールド化合物４２が、キャリア１２の上面を覆って塗布されて、複数のフリップチップダイ１０を封止する（ステップ２０６）。次に、第２のモールド化合物４２は、受動的及び／または能動的に硬化される（ステップ２０８）。第２のモールド化合物４２を能動的に硬化することは、第２のモールド化合物４２を構成する材料に応じて、熱エネルギー、光エネルギー、または、化学エネルギー等のエネルギーに第２のモールド化合物４２をさらすことによって達成される。第２のモールド化合物４２を受動的に硬化させるとは、介入無しに時間と共に第２のモールド化合物４２を硬化させる。第２のモールド化合物４２は、熱伝導性等の熱的特性、誘電率等の電気的特性、及び／または、透磁性等の磁気特性を強化する添加物を含み得る。しかしながら、第２のモールド化合物４２が第１のモールド化合物４０に存在し得る同じ添加物または同じ量の添加物を必ずしも含まないことは理解されたい。さらに、第２のモールド化合物４２は、第１のモールド化合物４０と同じ材料である必要はない。よって、第２のモールド化合物４２は、第１のモールド化合物４０と同じ方法で硬化されても、硬化されなくてもよい。第２のモールド化合物４２を構成する例示的な材料は、日立によって製造されたビフェニル熱硬化性エポキシ樹脂で、ＧＥ１００‐ＬＦＣＳの製品番号で市販されている。少なくとも１つの実施形態において、第２のモールド化合物４２及び第１のモールド化合物４０は、同じである。例えば、少なくとも１つの実施形態において、ビフェニル熱硬化性エポキシ樹脂は、第１のモールド化合物４０と第２のモールド化合物４２の両方を構成し得る。
【００３４】
工程は、キャリア１２の底面を覆って（図４から図８に示すような）保護コーティング２８を形成することに続く（ステップ２１０)。保護コーティング２８の目的は、次の処理ステップにおいて、キャリア１２の底面のＩ／Ｏパッド（図示せず）への潜在的な損傷を防止することである。保護コーティング２８は、耐薬品性テープまたは液体保護コーティングであってよく、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、及び、ＡＣＨ等のエッチング化学物質に、破損なく耐えることができる。あるいは、剛性キャリアが、保護コーティング２８としてキャリア１２の底面にシールされて、後のエッチング工程でキャリア１２の底面のＩ／Ｏパッド（図示せず）が破壊的なエッチャント材料と接触するのを防止できる。
【００３５】
次の工程ステップは、第１のモールド化合物４０を薄化して、複数のフリップチップダイ１０のうちの選択されたフリップチップダイ１０の裏側を露出させることであり、フリップチップダイ１０の露出された構成要素のみが、基板１４となる（ステップ２１２）。図１１に示すように、ＣＭＯＳコントローラ３８を有する最も右側のフリップチップダイ１０の基板１４は、図１１に示す複数のフリップチップダイ１０のうちの他のフリップチップダイ１０のいずれよりも高さが低いので、露出されない。この例示的な実施形態において、複数のフリップチップダイ１０の最も左側のフリップチップダイ１０と真ん中のフリップチップダイ１０は、基板１４を除去することが望ましい。薄化手順は、機械的工程を用いて行われてよい。代わりの工程ステップは、第２のモールド化合物４２を塗布する成形工程中、複数のフリップチップダイ１０の所望のフリップチップダイ１０の裏側は、常に露出されたままである。
【００３６】
前のステップで露出された各基板１４は、次に、エッチングされて、エッチングされたダイ１０Ｅを提供する。エッチングされた各ダイ１０Ｅは、ＩＰＤ３４とＭＥＭＳ素子３６のそれぞれを覆って配置されたエッチング停止層４４に露出面を有する（ステップ２１４）。エッチャントがエッチング停止層４４に到達すると、エッチング工程は、エッチング停止層４４の化学組成によって本質的に停止する。エッチング停止層４４は、典型的に、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）層等の誘電体層である。エッチング停止層４４は、ＣＭＯＳコントローラ３８を覆う必要はないので、配置されなくてよい。
【００３７】
図１１を見ながら、図１０Ｂに戻ると、エッチャントを用いて、第２のモールド化合物４２の表面を粗面化することに工程は続く（ステップ２１６）。このステップで行われる粗面化を達成する例示的な方法は、水酸化カリウムと水（ＫＯＨ：Ｈ２Ｏ）等のウェット化学エッチャントを採用することで、これによって、第２のモールド化合物４２に典型的に存在する表面のシリカ球状体が溶け、凹みのある表面が残る。第２のモールド化合物４２のこの凹んだ表面は、次に塗布または配置される材料との接着を実質的に強化する。
【００３８】
次に、誘電体層４６が、第２のモールド化合物４２と、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅの基板１４をエッチングすることによって残された空洞の底のエッチング停止層４４の露出面との両方を覆って配置される（ステップ２１８）。誘電体層４６は、エッチング停止層４４によって提供されない防湿バリアを提供する。エッチング停止層４４を構成する例示的な材料は、窒化シリコンＳｉＮである。誘電体層４６は、２００Åから５０００Åの厚さであってよく、典型的には、１０００Åから２０００Åの厚さである。
【００３９】
工程は、第３のモールド化合物４８を塗布することによって、各空洞を実質的に埋め、複数のフリップチップダイ１０のうちのエッチングされた各フリップチップダイ１０の露出面に直接接触することに続く（ステップ２２０）。この例示的な実施形態において、露出面は、誘電体層４６の露出面である。また、図１１の例示的な実施形態に示すように、第３のモールド化合物４８が、誘電体層４６全体を覆って配置できる。
【００４０】
第３のモールド化合物４８は、次に、受動的及び／または能動的に硬化される（ステップ２２２）。第３のモールド化合物４８を能動的に硬化することは、第３のモールド化合物４８を構成する材料に応じて、熱エネルギー、光エネルギー、または、化学エネルギー等のエネルギーに第３のモールド化合物４８をさらすことによって達成される。第３のモールド化合物４８を受動的に硬化させるとは、第３のモールド化合物４８を介入無しに時間と共に硬化させる。第３のモールド化合物４８は、熱伝導性等の熱的特性、誘電率等の電気的特性、及び／または、透磁性等の磁気特性を強化する添加物を含み得る。しかしながら、第３のモールド化合物４８は、第１のモールド化合物４０または第２のモールド化合物４２に存在し得るのと同じ添加物または同じ量の添加物を必ずしも含まないことは理解されたい。さらに、第３のモールド化合物４８は、第１のモールド化合物４０または第２のモールド化合物４２と同じ材料である必要はない。よって、第３のモールド化合物４８は、第１のモールド化合物４０または第２のモールド化合物４２と同じ方法で硬化されても、されなくてもよい。
【００４１】
第３のモールド化合物４８が硬化されると、第３のモールド化合物４８の上面を平坦化して、封止、エッチングされた各フリップチップダイ１０Ｅが、図１１に示すような平らな上面を有するのを確実にする（ステップ２２４）。パッケージ研削工程が、平坦化に使用されてよい。次に、キャリア１２の底面を覆って塗布された保護コーティング２８が、図９に示すように取り除かれる（ステップ２２６）。最後に、フリップチップモジュール３２が、マーク付け、ダイシング、テストされる（ステップ２２８）。
【００４２】
図１２は、本開示に従ったモールド化合物として使用可能な例示的なポリマー材料の熱的仕様、機械的仕様、電気的仕様、及び、物理的仕様を列挙した仕様表である。少なくとも１つの実施形態において、この例示的なポリマー材料は、第３のモールド化合物として使用可能な熱可塑性物質である。さらに、少なくとも１つの実施形態において、第２のモールド化合物と第３のモールド化合物は、同じで、この例示的なポリマー材料を含む。
【００４３】
図１２の仕様表で特定された例示的なポリマー材料は、Ｃｏｏｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（登録商標）で構成され、「ＣｏｏｌＰｏｌｙ（登録商標）Ｄ５５０６熱伝導性液晶ポリマー（ＬＣＰ）」の名前で販売されている。図１２の仕様表は、例示的な仕様のみを提供しており、様々な機械的特性及び物理的特性が、本開示の範囲内で利用可能であることは理解されたい。さらに、図１２の表で提供される熱的特性及び電気的特性の定量値は、上記開示で既に論じた熱的特性及び電気的特性の範囲内にある例示的な値のみを表している。
【００４４】
当業者は、本開示の実施形態への改良と変更を認めよう。このような改良と変更は全て、本明細書に開示の概念と次の請求項の範囲内とみなされる。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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