(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェファが複数の個別チップを備え、前記ウェファを切断した後同数の部品を形成し、前記部品はＣＳＰ型のＳＭＴ部品である、電子チップからなる被覆部品の製造方法であり：
（ａ）  複数の個別チップが形成されたウェファを提供し、各チップは少なくとも一つの側面と複数の接触パッドとを備え、前記パッドは前記チップの少なくとも一つの側面に配置され；
（ｂ）  前記ウェファ上の予め設定された面積上にキャップを封着し、前記キャップは、厚みと、上面と、前記キャップの下にある前記接触パッドに対応する複数の開口部とを備え、前記開口部は前記パッドへのアクセスを可能にする貫通孔部位であり；
（ｃ）  前記キャップの厚さの一部において、下方にある各チップに沿った複数の溝を形成し、複数の開口部は前記溝に向かって露出しており；
（ｄ）  前記複数の開口部内に前記パッドへ通じる電気接続を形成し、前記接続は前記キャップの上面に向かって露出しており；
（ｅ）  前記開口部および溝内に樹脂を流し込み；
（ｆ）  前記キャップを研磨および金属化し；
（ｇ）  前記ウェファを個々の被覆部品に切断する、
ことからなり、
前記キャップは前記チップが形成された前記ウェファと同じ膨張、収縮、および硬度係数を有するとともに同じサイズを有するウェファとする方法。
【請求項２】
前記キャップおよび前記ウェファをシリコン製のキャップおよびウェファとする請求項１記載の方法。
【請求項３】
封着ステップ（ｂ）はさらに前記各チップの周囲に沿って接着剤ストリップを形成することからなる請求項１記載の方法。
【請求項４】
封着ステップ（ｂ）はさらに前記各チップの中央部に接着剤を形成することからなる請求項３記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｄ）はさらに少なくとも一つの前記開口部を介して前記パッド上に金属線を配設してなる請求項１記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ）はさらに、前記パッドに接触し、前記開口部および底部の側方ならびに溝の側方に延在する金属化部分を形成することからなり、前記金属化部分は前記ウェファおよび前記キャップと絶縁される請求項１記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｄ）はさらに前記キャップの表面を介して電気接続部を貫通させ、前記接続部を部品の周囲まで延長することからなる請求項１記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）はさらに前記電気接続部を前記キャップの表面の部品の中央部内に配分された接触部へ通じる相互接続パターンの各点を介して貫通させることからなる請求項１記載の方法。
【請求項９】
基板への接続を可能にする外部被覆を有するチップを備える、請求項１乃至８記載の方法を用いて製造されたＳＭＴ部品であり、前記被覆は被覆材料を介してチップの接触パッドに電気接続される複数の外部金属化表面を備えており、前記被覆部品はＣＳＰ型部品であり、チップが被覆される前の寸法と実質的に等しい長さおよび幅を有し、前記部品は：
表面を有するチップを備え；
チップの予め設定された面積上に封着されたキャップを備え、前記キャップは、厚みと、上面と、下方にある前記各チップの接触パッドに対向する開口部とを備え；
前記開口部は接触パッドへのアクセスを可能にする貫通孔であり、前記キャップは前記接触パッドが形成された部品の少なくとも一側面に沿った厚みの一部上に形成された溝を備え、前記開口部は前記溝内に進入しており；
被覆樹脂はキャップ表面の開口部および溝内に形成されるＳＭＴ部品。
【請求項１０】
前記キャップはさらに前記チップが形成される前記ウェファと同じ膨張、収縮、および硬度係数を有するとともに同じサイズを有するウェファからなる請求項９記載の部品。
【請求項１１】
前記キャップはさらにシリコンウェファからなる請求項１０記載の部品。
【請求項１２】
前記キャップは各チップの周囲に沿った接着剤ストリップによって前記ウェファに封着される請求項９記載の部品。
【請求項１３】
前記各チップの中央部に前記キャップと接触して所定量の接着剤を配設する請求項１２記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、電子回路技術に係り、特に最終的な部品が集積回路チップの寸法を超えない表面積にわたって延在する、チップスケールパッケージング（“ＣＳＰ”）として知られる技術に関する。言い換えると、チップの被覆は、部品が実装される基板上においてこの部品によって占有される面積を増加させることがない。ＣＳＰ技術は、例えばペースメーカ回路またはその他の能動植え込み型医療装置等の、回路の小型化が重要な要素となる分野において特に有用である。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＳＰ技術は、既知である。一つの例が、国際特許出願第ＷＯ−Ａ−９３／２４９５６号公報に記載されており、その出願人は、本発明の出願人であり、この参照文献には、チップの表面が完全に樹脂層によって被覆されており、チップの接触パッドに接続される一連の金属部分を有し、これらのパッドが前記樹脂層内に埋め込まれて構成される、部品の製造方法が記載されている。この明細書に記載されている技術は、半導体ウェファがチップ状に切り出される前にウェファに付加される全体的な被覆を提供するものであり、この技術によって各チップにかかる単位コストを低減することができる。しかしながら、この技術において樹脂被覆材はウェファ全体を被覆し、これは２種類の問題点をもたらす。第一に、今日製造されるウェファはサイズを増大させるものであり、その直径は４，５，６，８から１２インチへ拡大しており、一度重合化すると非常に硬くなる樹脂の硬化によってウェファ上に生じる総抵抗はウェファにストレスをかけ、さらに衝撃、破壊、および分断をもたらす。第二に、樹脂は種々のチップ上にエッチングまたは形成された電子回路の能動部分に接触し、長期の稼動によって、イオン汚染が発生するか、または汚染物質が樹脂に浸透する可能性がある。従って、チップが窒素等の中性ガスが充填された密封ケース内に完全に絶縁される“チップキャリア技術”とは異なって、樹脂は外部の物質の侵入に対してバリアではなく単に障害物のみを形成し、結果として、完全には絶縁されていない電子マイクロパターンの長期的な信頼性を低下させる。
【０００３】
【発明の目的および概要】
本発明の目的は、前述した問題点を克服することが可能なＣＳＰ技術による部品を実現する方法を提供することである。この方法は、集中的な方法を含み、ウェファがチップに切断される前に適用することが可能であり、従って競争力のある製造コストに抑えられる。
【０００４】
本発明のプロセスは、一般的に前述した種類の、複数の個別チップが形成された切断前のウェファに適用される集中的な方法であり、ウェファが切断されると複数の構成部品が形成され、この構成部品はそれぞれＣＳＰ型の“ＣＭＳ”構成部品となり、これらの部品はこれが内包しているチップの寸法に実質的に等しい長さおよび幅からなる寸法の表面を有する。
【０００５】
本発明において、前記方法の一実施例は：
（ａ）  前記複数の個別チップが形成、例えばエッチングされ、各チップに対して一群の接触パッドを少なくともチップの一側部に備えるウェファを構成し；
（ｂ）  このウェファ上の予め設定された各部品の面積内にキャップを封着し、このキャップはすぐ下のチップの各パッドのための開口部を備え、この開口部は当該パッドへのアクセスを可能にする貫通孔であり；
（ｃ）  キャップの厚さの一部において、下方にある各チップの側面、あるいはそれぞれ周囲部に沿った溝を形成し、溝内に種々の開口部を全て備え；
（ｄ）  開口部を介してパッドへの電気接続を形成し、この電機接続はキャップの最上面より形成され；
（ｅ）  開口部および溝内に樹脂を流し込み；
（ｆ）  キャップを研磨および金属化し；
（ｇ）  ウェファを個々の部品に切断する。
【０００６】
好適な実施例において、キャップはチップをエッチングされるウェファに実質的に同等であるとともに同じサイズを有するウェファ、特にシリコンウェファである。“実質的に同等”という表現は、実質的に等しい膨張、収縮、および硬度係数を有する物質を示している。
【０００７】
封着ステップ（ｂ）は、各チップの周囲に沿って接着剤ストリップを帯着させまたは彫り込むことが好適であり、可能であれば各チップの中央部分にも接着剤材料を帯着させ、これによってウェファが切断された際にキャップが各チップに確実に固着される。
【０００８】
一実施例において、電気接続を形成するステップ（ｄ）は、開口部を介してパッド上に金属線を溶接またはハンダ付け（集中的な“溶接”）するか、および／またはパッドに接触する金属化部分を帯着させまたエッチングすることにより金属導線形成することによって達成され、接触部分を開口部の側方および外側ならびに溝の底部からまた側方に延在させ、金属化部分をウェファとキャップから電気的に絶縁する。他方、ステップ（ｄ）で形成される電気接続は、部品の周囲に配置された接触部の形式でキャップの表面に延在し、および／または部品の中央部分に配置された接触部へ通じる相互接続を形成するパターンの点上に存在する。
【０００９】
しかしながら、本発明は、さらに、基板への接続を可能にする外部被覆を備えるチップを有する一般的な種類のＣＭＳ（表面装着技術“ＳＭＴ”としても知られている）部品にも係るものであり、この被覆はその表面上に被覆材料を介してチップのパッドに電気接続された複数の外部金属化部分を備え、この部品は長さおよび幅において被覆される前のチップと実質的に同等な寸法を有するＣＳＰ型の部品である。
【００１０】
本発明のこの特徴によれば、チップはその表面上のあらかじめ設定された面積においてチップを包合するキャップによって被覆されることを特徴とし、このキャップは下方にある各接触パッド上に開口部を備えており、この開口部は当該パッドへのアクセスを可能にし、さらにパッドを備える部品の少なくとも一側面に沿ってキャップの厚みの一部分に形成されたネットワーク状の溝を備え、溝内に種々の開口部全てが形成され、キャップ上および縮小された表面の厚み上、実質的に溝の領域内に樹脂被覆が形成される。
【００１１】
キャップは、特にチップがエッチングされるウェファと実質的に同等でかつ等しい寸法を有するウェファであり、特にシリコンウェファからなる。加えて、キャップは各チップの周囲に設けられた接着剤ストリップによって封着され、または各チップの中央部分に帯着された接着剤によって封着することができる。
【００１２】
本発明のその他の詳細、特徴および種々の利点は、添付図面によって明らかにされ、ここで同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００１３】
【発明の詳細な記述】
図１ないし図３を参照すると、参照符号１０は例えばシリコン製の半導体ウェファを示しており、これは“能動ウェファ”と呼ばれており、その内部に形成された所定数の電子マイクロパターンを備えており、これらは切断線１４に沿って切断された後に個々の部品１２を形成するものである。各部品１２は複数の接触パッド１６を備えたチップからなり、この接触パッドはウェファ１０の表面の高さにある金属化部分である。
【００１４】
実質的に、本発明は、“キャップ”とも呼ばれるウェファ１８を能動ウェファ１０上に封着することによって能動ウェファ１０の物理的な被包を実行することを提案している。キャップもしくはウェファ１８は、限定的な方式ではなく、例えば、“受動ウェファ”を形成するシリコンウェファとすることもできる。
【００１５】
接触パッド１６へのアクセスを提供するために、キャップ１８はその厚みにわたって領域２０まで深く切削またはエッチングされており、これによってパッド１６に対向する開口部を設けパッドへの接続を可能にする。能動ウェファ１０を周囲の材料から完全に絶縁するとともに化学的な汚染から防護するために、接触パッド１６への電気接続は、以下により詳細に記述するような方式によって、不活性ガス内において絶縁樹脂に接着または固着される。
【００１６】
好適な実施例において、プロセスの第一のステップは、キャップ１８を微細光食刻して、その内部に一方で開口部２０を他方で開口部２０を全て内包する周囲溝２２を形成し、この溝はキャップ１８の厚みの一部のみに各部品１２の一側面または複数の側面に沿って形成され、ウェファに相関して溝のネットワーク２２を形成する。接触パッド１６は部品１２の一つまたは複数の側面に配置することができ、従ってウェファに図３に示されるような正方形または格子型のパターンを形成する。
【００１７】
図１ないし図３に示されるように、隣接する部品１２の溝２２は、この溝内およびこれに沿って樹脂が良好に流れることを可能にするものであり、このことは以下に詳細に説明する。
【００１８】
次に、微細光食刻（微細光食刻ステップは第一のステップとすることが好適である）されたキャップ１８は能動ウェファ１０上に封着される。この封着は、各チップの周りに周囲ストリップとして付加された、例えば感光性接着剤等の接着剤によって実施される。さらに、接着剤は、接着力を増加させる必要がある場合に、周囲上のどこかにおいて、例えばチップの中央部分上の網状パターン内に帯着させることもできる。選択される接着剤は、勿論ウェファ１０の材料（例えばシリコン）と互換性のある接着剤とすることが好適であり、これによっていずれかの熱サイクル間においてウェファ／キャップインタフェースに抵抗が生じることを防止する。キャップは通常接着剤ストリップの部分を除いてチップと密着しない。さらに、封着処理は、例えば窒素等の不活性ガス内において実施され、これによって電子マイクロパターンを化学的汚染から防護する。
【００１９】
勿論、能動ウェファ１０上へのキャップ１８の封着は、接触パッド１６が全て開口部２０に対して露出されるように精密な位置取りに注意しながら実行され、これによってキャップ１８を介したパッドへのアクセスを提供する。この精密な位置取りを可能にするため、特に、ウェファ１０の実施に際して同一のマスクを使用することができ、例えば、キャップ１８内の開口部２０のエッチングマスクとしてウェファ１０の不能動化マスクを使用することができる。
【００２０】
封着の後、次の処理は、接触パッド１６から開口部２０を介して電気接触を形成することである。使用し得るものであり図示された例に相当する最初の技術は、前述した国際特許出願第ＷＯ−Ａ−９３／２４９５６号公報に記述されている。この技術は、線２６を開口部２０を通じて可溶性球材２８によって接触パッド１６の一端に接続することを含み、線２６は他方の端部のテール３０まで延在しており、以下に詳細に記述するように、このテールは後に除去されるループを形成した後にキャップ１８の上面の金属化領域３２上に一時的に溶接される。溶接ならびにハンダ付けという用語は、ここにおいて交換して使用することができる。
【００２１】
能動チップ上に接触を形成する別の技術は、よく知られている蒸着およびエッチング技術であり、開口部２０および溝２２の側方に金属化部分を形成する。キャップ１８にシリコン等の伝導性材料を使用する場合、例えば、適宜な不能動化層を蒸着または形成することにより、キャップを側方の金属化部分から絶縁することが必要である。一度接触形成処理が実行されると、図１に示された構造が提供される。
【００２２】
次のステップは、被覆樹脂３４を開口部２０および溝２２内に流し込むことに関し、樹脂３４は溝の方向に従って流れ、その結果樹脂は開口部２０内に充満して相互接続線２６を所定位置に接着する。溝２０内に流し込まれる樹脂はポリアミドまたはエポキシポリマ等の重合化材料とすることが好適であり、これは局部的に流れる傾向があり、例えば紫外線を照射するかまたは加熱することにより、その位置で硬化する。重合の後、硬化された材料は硬質のものとなるが、これにもかかわらず、特に溝内に蒸着された部分の厚みが小さいため、生じる抵抗を最小限にしてウェファ１０を歪ませないようにするために充分な柔軟性を有する。
【００２３】
同様に、この明細書で使用される“被覆”という用語も、チップを完全に包合することと限定的に解釈すべきではない。むしろ、この用語は樹脂が部品の周囲に局部的に付加される、特殊な技術に関するものである。
【００２４】
ウェファ１０およびキャップ１８からなる構造体が研磨され、余分な樹脂ならびに溝の上面から突出した線を除去する。従って、樹脂３４はキャップ１８の上面と同じ高さになり、線２６の末端が樹脂の表面に露出されている。
【００２５】
樹脂３４内において、例えば後に部品１２の縁部上に斜面を形成するための中空部３６を切削することによって、部品が基板主部上に装着された際に周知の方法によって溶接を視覚的に検査することが可能となる。
【００２６】
その後、キャップの上面が金属化され、さらに接触パッド３８からの導線をエッチングおよび形成し、これが最終的に製造されるＳＭＴ部品の相互接続を可能にする。中空部３６が形成されると、パッド３８は中空部内の側面４０内に進入し、これによって部品が基板主部上に装着された際に溶接またはハンダ付けがより良好に拡散することが可能になる。
【００２７】
図３の平面図を参照すると、多様に形成された金属化部分が示されており、金属化部分３８はキャップ表面の樹脂上に形成され、点４２はチップパッド１６に接続される導線に接触する。点４２は金属化部分の外には存在せず、例えばウェファを個々の部品に切断するためにこのウェファを検査するために使用することができ、この検査はウェファを被覆する前、あるいは後にも実施することができる。
【００２８】
図３に示されているように、金属化部分３８（基板主部上の支持接触部）は部品の周囲に配分されていることが理解されよう。しかしながら、この特徴は限定的なものではなく、例えば、キャップ表面に分配された支持接触部を設けることもでき、一方で部品の周囲に配置された導線２６の露出部分と、他方でキャップの中央部分に配置された支持接触部との間において方向転換が可能であり、支持接触部は一般的により大きな寸法を有する。
【００２９】
後者の例において、支持接触部上に可溶性金属ボール材を蒸着させることが可能であり、これによって溶接支持部材を使用せずに部品を基板主部上に溶接することが可能となる。この技術は、ボールグリッドアレイ（“ＢＧＡ”）として知られており、大きな数の接触部が形成される場合、格子に従って接触部を配分するために、そのステップすなわち線の太さは０．８μｍとなり、これは通常０．２μｍであるチップの接触パッドのステップより大幅に太いものとなり、従って接近し過ぎた接触パッドによってもたらされる問題が防止される。
【００３０】
最後に、被覆されたウェファが個々の部品に切断され（図２の線４４に従って）、ＣＭＳ部品方式によって基板上に装着可能なチップの形状のＣＳＰ部品１２が得られ、中空部３６の形成によって得られた低い縁部を有する斜面によって基板主部上の溶接を視覚的に監視することが可能となる。
【００３１】
当業者においては、本発明は前述した実施例以外においても実施することができ、これは単に説明を目的とするものであり、これに限定されるものではないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に従った方法の中間段階を示す、被覆されたウェファの部分断面図である。
【図２】本発明の好適な実施例に従って得られる最終結果を示す、被覆されたウェファの部分断面図である。
【図３】本発明に係る方法によって得られた被覆ウェファの上面図であり、ウェファを個々の部品に切断する前のものである。
【図１】
0004778599.tif 000002
【図２】
0004778599.tif 000003
【図３】
0004778599.tif 000004