(57)【要約】  機械的ヒューズを内部に有する半導体パッケージ及び機械的ヒューズを内部に有する半導体パッケージを形成する方法が記載される。例えば、半導体構造が半導体パッケージを含む。半導体ダイが半導体パッケージ内に収容される。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが半導体パッケージ内に収容される。ＭＥＭＳデバイスは懸架部分を有する。機械的ヒューズが半導体パッケージ内に収容され、ＭＥＮＳデバイスの懸架部分に結合させられ或いは懸架部分から切り離される。
2015523220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージと、
該半導体パッケージ内に収容される半導体ダイと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ懸架部分を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる機械的ヒューズとを含む、
半導体構造。
【請求項２】
前記半導体パッケージは、バンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板をを含み、前記半導体ダイは、前記ＢＢＵＬ基板内に埋め込まれ、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記ＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置され、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記半導体ダイの活性表面の上に配置され、前記ＢＢＵＬ基板は、コアレス基板である、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズは、前記片持ち梁又はビーム構造に結合させられる、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分は、有効バネ定数を有し、前記機械的ヒューズは、前記懸架部分の前記有効バネ定数を変更する、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分は、共振周波数を有し、前記機械的ヒューズは、前記懸架部分の前記共振周波数を変更する、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項６】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項７】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含む、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項８】
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記半導体ダイに電気的に結合させられる、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項９】
半導体パッケージと、
該半導体パッケージ内に収容される半導体ダイと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ懸架部分を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から切り離される機械的ヒューズとを含む、
半導体構造。
【請求項１０】
前記半導体パッケージは、バンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板をを含み、前記半導体ダイは、前記ＢＢＵＬ基板内に埋め込まれ、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記ＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置され、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記半導体ダイの活性表面の上に配置され、前記ＢＢＵＬ基板は、コアレス基板である、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズは、前記片持ち梁又はビーム構造から切り離される、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１２】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から切り離される１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１３】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１４】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含む、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１５】
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記半導体ダイに電気的に結合させられる、請求項９に記載の半導体構造。
【請求項１６】
半導体構造の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのための機械的特性を変更する方法であって、
前記ＭＥＭＳデバイスと前記ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる機械的ヒューズとを含むＭＥＭＳ構造に電圧を印可すること、及び
前記電圧を印可することによって前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から前記機械的ヒューズを切り離すことを含む、
方法。
【請求項１７】
前記機械的ヒューズを切り離すことは、熱破壊機構を用いることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含み、前記熱破壊機構は、前記機械的ヒューズの一部を溶解させることを含むが、前記ＭＥＭＳデバイスを溶解させない、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記機械的ヒューズを切り離すことは、電気移動破壊機構を用いることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズを切り離すことは、前記片持ち梁又はビーム構造から切り離すことを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は半導体パッケージの分野にあり、具体的には、機械的ヒューズを備える半導体パッケージの分野にある。
【背景技術】
【０００２】
今日の家庭用電化製品市場は、極めて入り組んだ回路構成を必要とする複雑な機能をしばしば要求する。ますます小さい基本構築物、例えば、トランジスタにスケール変更することは、各々の漸進性の生成を伴う単一ダイの上により一層入り組んだ回路構成を導入することを可能にしている。半導体パッケージは集積回路（ＩＣ）チップ又はダイを保護するために用いられ、外部回路構成への電気インターフェースをダイにもたらすためにも用いられる。より小さい電子デバイスの要求の増大に伴い、半導体パッケージはより一層コンパクトであるよう設計され、より大きい回路密度をサポートしなければならない。例えば、一部の半導体パッケージはコアレス基板を用い、コアレス基板は従来的な基板において一般的に見出される厚い樹脂コア層を含まない。更に、より高性能なデバイスの要求は、後続の組立プロセスと適合する薄い実装（パッケージング）プロファイル及び低い全体的な反りを可能にする改良された半導体パッケージの必要に帰結する。
【０００３】
更に、過去数年に亘り、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造が、消費者製品においてますます重要な役割を演じている。自動車のエアバッグトリガから視覚芸術産業のディスプレイに及ぶ製品において、例えば、センサ、アクチュエータ、及びミラーのような、ＭＥＭＳデバイスを見出し得る。これらの技術が成熟するに応じて、ＭＥＭＳ構造の精密性及び機能性に対する要求はエスカレートしている。例えば、最適な性能はこれらのＭＥＭＳ構造の様々の構成部品の特性を微調整する能力に依存し得る。更に、ＭＥＭＳデバイス（デバイス内及びデバイス間の両方）の性能に関する整合性の要求は、しばしば、そのようなＭＥＭＳデバイスを製造するために用いられるプロセスが極めて洗練される必要があることを命じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実装スケール変更はサイズの減少として見られるのが典型的であるが、所与の空間における機能性の追加も考慮される。しかしながら、同様にパッケージ内に収容される追加的な機能性を備える半導体ダイを実装することを試みるとき、構造的な問題が起こる。例えば、実装されるＭＥＭＳデバイスの追加は機能性を追加し得るが、半導体パッケージにおける終始減少する空間利用性は、そのような機能性を追加することに対する障害をもたらし得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
機械的ヒューズを備える半導体パッケージを記載する。以下の記述では、本発明の実施態様の網羅的な理解をもたらすために、実装構成のような数多くの具体的な詳細を示す。これらの具体的な詳細がなくても本発明の実施態様を実施し得ることが当業者に明らかであろう。他の場合には、本発明の実施態様を不必要に曖昧にしないよう、集積回路設計配置のような周知の機能を詳細に記載しない。更に、図面に示す様々の実施態様が例示的な提示であること並びに必ずしも原寸通りに描写されていないことが理解されるべきである。
【０００６】
ここに記載する１つ又はそれよりも多くの実施態様は、半導体パッケージに向けられており、半導体パッケージは、その内部に組み込まれる１つ又はそれよりも多くの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造を有する。ある実施態様では、１つ又はそれよりも多くの機械的ヒューズがＭＥＭＳ構造と共に半導体パッケージ内に含められる。バンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）のような集積層（ビルドアップレイヤー）を実装するに際してＭＥＭＳ機構を含めることによってバネ定数及び共振周波数の同調を行い得る。ＭＥＭＳ構造はアクチュエータ及びセンサを含み得るが、これらに限定されない。
【０００７】
集積層(build  up  layer)を実装することに基づき製造されるＭＥＭＳ作動又は感知システムの（例えば、機械的ヒューズ又はｍ−ＦＵＳＥの使用による）有効バネ定数又は共振周波数を同調、較正、又はプログラムする方法を可能にするために、ここに記載する１つ又はそれよりも多くの実施態様を適用可能である。ある実施態様において、有効バネ定数又は共振の同調、較正、又はプログラミングは、以下のこと、即ち、（ａ）実装されるＭＥＭＳに基づくシステムのための冗長実施、（ｂ）実装されるＭＥＭＳに基づくシステムの自己修復、（ｃ）工場又は消費者現場での実装されるＭＥＭＳに基づくシステムの再構成、又は（ｄ）１つ又はそれよりも多くのｍ−ＦＵＳＥを先進の内蔵自己試験及び自己修復アプローチと統合することによるＭＥＭＳに基づくシステムのための収量(yields)の向上の１つ又はそれよりも多くのために用いられる。適切なｍ−ＦＵＳＥシステムの組み合わせを用いた機械的な溶断(fusing)及び機械的な感知読出し(sensing  read  out)によって、先進の機械的アレイ機能性、例えば、不揮発性に基づくメモリシステムを可能にするために、ここに記載する１つ又はそれよりも多くの実施態様を適用可能である。熱破壊機構又は電気移動破壊機構を用いて有効バネ定数又は共振を変更するよう機械的ヒューズのプログラミングを可能にするために、ここに記載する１つ又はそれよりも多くの実施態様を適用可能である。例えば、そのようなｍ−ＦＵＳＥに電圧を印可することは、半導体パッケージの集積層内に埋め込まれるラミネートＭＥＭＳシステムのための「機械的」プログラミングを可能にし得る。そのようなアプローチは、シリコンに基づくプラットフォームにおける電気溶断のために典型的に用いられる視線レーザ切断から区別される。
【０００８】
ある実施態様では、そのようなｍ−ＦＵＳＥを実装技術の集積層内のＭＥＭＳ内に製造することによって、センサ又はアクチュエータシステムにおける単一の又は多数の機械的ヒューズプログラミングを容易化し得る（例えば、図６Ａ−６Ｏを参照してＢＢＵＬに基づく具体的な実施態様を以下に記載するが、従来的な実装技術も用い得る）。製造されるや否や、熱破壊機構又は電気移動破壊機構を呼び覚ますために、ｍ−ＦＵＳＥを印可電圧に晒し得る。具体的な機構は設計ルール及び材料選択に依存し得る。いずれの場合においても、溶断型の挙動を、機械的ヒューズ自体ではなく、作動ビーム又はセンサ内にある最高の応力状態に基づき導出し得る。従って、ある実施態様では、一連の機械的ヒューズを製造するために、実装（ＢＢＵＬ又は従来的な基板）の集積層が用いられ、機械的ヒューズは、機械的ヒューズに電圧を印可することによる熱破壊又は電気移動破壊機構を用いて（例えば、適用可能なシステムの有効バネ定数又は共振周波数を同調させるよう）最終的にプログラムされる。ここに記載するアプローチをシリコン技術における従来的な電気溶断の機械的類似として概念化し得る。しかしながら、溶断は、シリコンプラットフォームにおいて行われるのでなく、集積層を実装することにおいて行われる。上述のように、そのようなオフシリコン(off-silicon)（例えば、パッケージ内(in-package)）溶断の実施態様は、冗長実施、ＭＥＭＳ自己修復、必要又は用途に基づくＭＥＭＳ再構成、並びにｍ−ＦＵＳＥを先進の内蔵自己試験及び自己修復アプローチと統合することによる実装ＭＥＭＳ収量の向上における適用を含む。
【０００９】
ここに想起されるような機械的ヒューズを片持ち梁ＭＥＭＳデバイスモデルに基づき概念化し得る。例えば、図１Ａ−１Ｃは、本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する片持ち梁ＭＥＭＳデバイス及び片持ち梁の後続の溶断の平面図を例示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の実施態様に従った機械的ヒューズ（ｍ−ＦＵＳＥ）を有する片持ち梁ＭＥＭＳデバイスを示す平面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施態様に従った機械的ヒューズ（ｍ−ＦＵＳＥ）を有する片持ち梁ＭＥＭＳデバイスを示す平面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施態様に従った片持ち梁の後続の溶断を示す平面図である。
【図２】本発明の実施態様に従ったＭＥＭＳ構造中に含められる機械的ヒューズを有する様々の単一クランプ片持ち梁ＭＥＭＳ構造又は二重クランプビームＭＥＭＳ構造（ａ−ｇ）を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施態様に従った５つのヒューズ／ヒューズ対を有するＭＥＭＳデバイスに対応する共振周波数を示すプロットである。
【図３Ｂ】本発明の実施態様に従った５つのヒューズ／ヒューズ対を有するＭＥＭＳデバイスに対応するバネ定数を示すプロットである。
【図３Ｃ】本発明の実施態様に従った５つのヒューズ／ヒューズ対を有するＭＥＭＳデバイスを示す平面図である。
【図４Ａ−１】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図４Ａ−２】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図４Ａ−３】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図４Ｂ−１】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図４Ｂ−２】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図４Ｂ−３】本発明の実施態様に従った５ミクロン及び２ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施態様に従った２ミクロン及び５ミクロンの関連するヒューズ幅を有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施態様に従った２ミクロン及び５ミクロンの関連するヒューズ幅を有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｅ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｆ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｇ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｈ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｉ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｊ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｋ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｌ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｍ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｎ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図６Ｏ】本発明の実施態様に従ったｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業を示す断面図である。
【図７】本発明の実施態様に従ったバンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）パッケージのラミネート層内に形成される単一クランプ片持ち梁構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図８】本発明に従ったＢＢＵＬラミネート層内に形成される二重クランプビーム構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図９】本発明の実施態様に従ったコンピュータシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａを参照すると、積層（ラミネート）ＭＥＭＳ構造１００のための、例えば、初期有効長（Ｌ）を備える単一クランプ片持ち梁（片持ち梁１０２及びクランプ１０４）アクチュエータのための、初期的なヒューズ(fuse)状態が示されている。ＭＥＭＳ構造１００は、主アクチュエータの周囲にある機械的ヒューズ１０６によって取り囲まれている。図１Ｂを参照すると、機械的ヒューズ１０６の１つ又はそれよりも多くを破壊するために、十分な電流１０８が適用される。例えば、電流１０８はヒューズ１０６Ａ−１０６Ｄを破壊し、図１Ｃに描写するように、有効長をＬからＬ’に変更することによって、ＭＥＭＳ構造１００の機械的特性を変更する。有効長を変更することによって、初期ヒューズ状態におけるバネ定数及び共振特性と異なる最終使用状態にあるＭＥＭＳ構造１００のために、バネ定数及び共振特性が融合される。よって、機械的ヒューズを選択的に破壊して変更されたＭＥＭＳ構造をもたらすために、電気エネルギが用いられる。溶断(fusing)プロセスのために必ずしも全てのヒューズが破壊される必要がないことが理解されるべきである。例えば、図１Ｃの構成において、ヒューズ１０６Ａ−１０６Ｄは破壊されるが、ヒューズ１０６Ｅ−１０６Ｈは破壊されない。
【００１２】
ＭＥＭＳ構造と関連する機械的ヒューズの幾何学的構成のために様々の可能性が存在する。例えば、図２は、本発明の実施態様に従った、ＭＥＭＳ構造中に含められる機械的ヒューズを有する、様々の単一クランプ片持ち梁構造又は二重クランプビームＭＥＭＳ構造（ａ−ｇ）を例示している。図２において、機械的ヒューズは、初期ヒューズ状態（例えば、非破壊状態）にあるものとして例示されている。一般的な実施態様において、各機械的ヒューズは薄い破壊可能な区画を有するが、たとえＭＥＭＳ構造（例えば、片持ち梁、ビーム、アクチュエータ）が共振モードにあるとしてもヒューズの完全性を保証する十分な構造的剛性を備える。１つのそのような実施態様において、各ヒューズの破壊可能な区画は、そこを通じる十分な電流、例えば、プログラミング電流の標的適用の後にのみ破壊可能である。
【００１３】
実装されるＭＥＭＳデバイス加工後のためにプロセス変動からの剛性及び共振周波数の変化を補償し得る。ある実施態様において、そのような補償は、ＭＥＭＳデバイスの関連するヒューズをプログラムすることによって、例えば、工場又は消費者現場での設計によって達成される。１つのそのような実施態様において、プログラミングは、図１Ａ−１Ｃと関連して上述したように、機械的ヒューズを選択的に破壊することによって行われる。ある実施態様において、関連する機械的ヒューズを有するＭＥＭＳデバイスは、ヒューズが順次的に破壊されるように設計される。一例として、図３Ａ−３Ｃは、本発明の実施態様に従った、ヒューズ１〜ヒューズ５と印される５つのヒューズ／ヒューズ対を有するＭＥＭＳデバイス３００と、対応する共振周波数プロット３０２及びバネ定数プロット３０４とを例示している。プロット３０２及び３０４を参照すると、後のヒューズが破れるために前のヒューズが先ず或いは同時に破壊されなければならない（例えば、ヒューズ１、次に、ヒューズ２）と推定して、ＭＥＭＳ構造３００の共振周波数及びバネ定数の両方がヒューズ破壊の数の上昇に応じて減少する。プロット３０２及び３０４の各々は、銅の厚さのプロセス変動（例えば、１５μｍ＋／−５μｍ）の故に、最大値（３０２Ａ及び３０４Ａ）、公称値（３０２Ｂ及び３０４Ｂ）、最小値（３０２Ｃ及び３０４Ｃ）のための結果を示しており、そのためのプロセスを以下に詳細に記載する。
【００１４】
ある実施態様において、ＭＥＭＳ／ヒューズ構造は、最大の応力を、関連するヒューズ中ではなく、ＭＥＭＳデバイスのビーム又は片持ち梁中に起こさせるよう設計される。そのような設計は、ヒューズ破壊のタイミングに対する使用者制御を可能にし、或いはＭＥＭＳ構造の動作条件の下でさえも、デバイスを全く溶断しないよう制御することを可能にする。一例として、（図４Ａ−１、４Ａ−２、及び４Ａ−３として示される）図４Ａ及び（図４Ｂ−１、４Ｂ−２、４Ｂ−Ｃとして示される）図４Ｂは、本発明の実施態様に従った、５ミクロン及び２ミクロンの関連ヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素機械的シミュレーションからの結果を描写している。
【００１５】
図４Ａ−１乃至４Ａ−３を参照すると、開始構造４００Ａが、１２ミクロンのビーム幅と、関連する５ミクロンのヒューズ幅とを有する。構造４０２Ａは、２つの破壊されたヒューズトレース（又は一対の破壊されたヒューズトレース）の場合を描写しているのに対し、構造４０４Ａは、４つの破壊されたヒューズトレース（又は二対の破壊されたヒューズトレース）の場合を描写している。Ｙ軸又はＺ軸における対応するビーム撓み(beam  bending)が、以下に図４Ａ−１乃至４Ａ−３中の各々の対応する構造に描写されている。図４Ｂ−１乃至４Ｂ−３を参照すると、開始構造４００Ｂが、９ミクロンのビーム幅と、関連する２ミクロンのヒューズ幅とを有する。構造４０２Ｂは、２つの破壊されたヒューズトレース（又は一対の破壊されたヒューズトレース）の場合を描写しているのに対し、構造４０４Ｂは、４つの破壊されたヒューズトレース（又は二対の破壊されたヒューズトレース）の場合を描写している。Ｙ軸又はＺ軸における対応するビーム撓みが、以下に図４Ｂ−１乃至４Ｂ−３中の各々の対応する構造に描写されている。図４Ａ及び４Ｂの両方の実施例において、最大応力（Ｐａ）は、ヒューズ中ではなく、ビーム中に起こる。よって、ヒューズは、異なるヒューズ／ビームパラメータのための機械的構造のための十分な機械的支持をもたらす。更に、ＡＮＳＹＳ有限要素シミュレーションは、共振周波数及び機械的バネ定数の変化を、古典的なビーム曲げ理論と整合する開放又は破壊ヒューズの結果として示す。
【００１６】
ある実施態様において、溶断は、関連するＭＥＭＳデバイスの残余の機能に影響を及ぼさずに、ヒューズの一部を溶解することによって行われる。一例として、図５Ａ及び５Ｂは、本発明の実施態様に従った、２ミクロン及び５ミクロンの関連するヒューズ幅をそれぞれ有するＭＥＭＳデバイスのためのＡＮＳＹＳ有限要素熱シミュレーションからの結果を描写している。図５Ａ及び５Ｂを参照すると、開始構造５００Ａが、９ミクロンのビーム幅と、関連する２ミクロンのヒューズ幅とを有する。他の開始構造５００Ｂは、１２ミクロンのビーム幅と、関連する５ミクロンのヒューズ幅とを有する。両方の場合において、構造に亘る電圧分布及び温度部分布のプロットが、構造のヒューズ部分内の最大電圧及び温度を示している。一例として、ヒューズ内で摂氏１０８３度の温度を越える場合には、銅に基づくヒューズは溶解し得ることで、ヒューズを効果的に破壊し、故に、ＭＥＭＳデバイスをプログラミングする。ある実施態様では、ヒューズを破壊するために、約０．２Ｖの印可が適用される。
【００１７】
実装されるＭＥＭＳデバイス及び関連付けられる１つ又はそれよりも多くのヒューズを様々の実装（パッケージング）オプションにおいて収容し得る。１つのそのようなオプションは、ＢＢＵＬ（バンプレスビルドアップレイヤー）プロセスによって形成されるコアレス基板内に収容されることである。例えば、図６Ａ−６Ｏは、本発明の実施態様に従った、ｍ−ＦＵＳＥを有する実装ＭＥＭＳデバイスを製造するプロセスにおける様々の作業の断面図を例示している。
【００１８】
図６Ａを参照すると、２つのパネル側６０２及び６０２’を含むコアレスキャリア６００の簡略図が描写されている。両方のパネル６０２／６０２’の上にダイ６０４／６０４’をそれぞれ実装するために完全に埋め込まれるプロセスを行い得る。一例として、図６Ｂは、レベル２（Ｌ２）メタル層定義までのＢＢＵＬ完全埋込みダイプロセスを描写している。ＢＢＵＬは、シリコンダイをプロセッサパッケージワイヤに取り付けるために通常の小さいはんだバンプを用いないのでバンプレスである、プロセッサ実装技術である。ＢＢＵＬは、シリコンダイの回りで成長し或いは集積するので集積層を有する。一部の半導体パッケージは今やコアレス基板を用い、コアレス基板は従来的な基板に一般的に見出された厚い樹脂コア層を含まない。ある実施態様では、ＢＢＵＬプロセスの一部として、残余の層を完了するために半加法プロセス（ＳＡＰ）を用いて、導電性ビア及びルーティング層を半導体ダイ６０４／６０４’の活性側の上に形成する。
【００１９】
よって、図６Ｂを再び参照すると、半導体ダイをキャリアのパネルの上に実装し得る。平面的なパネル又は内部に配置される複数のキャビティを備える平面的なパネルを有するキャリア６００を設け得る。複数のキャビティの各々は、半導体ダイ６００／６００’を受け入れる大きさとされる。処理中、処理の有用性のために背中合わせの装置を構築するために、同一の構造（例えば、６０２及び６０２’）を連れ添わせ得る。結果的に、処理量は効果的に二倍にされる。図６Ｂに示される構造は、類似の又は同じ断面を有する複数の同一領域を備える、より大きなキャリア／パネル構造の一部を形成し得る。
【００２０】
例えば、キャリアは、両側に１０００個の凹部を備えるパネルを含み得ることで、単一のキャリアから２０００個の個別のパッケージの製造を可能にする。パネルは、接着解放層と、接着バインダとを含み得る。分離処理のために装置６０２又は６０２’の各々の端に切断ゾーンを設け得る。半導体ダイの裏側をダイ結合膜でパネルに結合し得る。積層（ラミネート）プロセスによって封入層（カプセル化層）を形成し得る。他の実施態様では、装置のウエハスケールアレイ(wafer-scale  array)の上で誘電体を回転させ且つ硬化させることによって、１つ又はそれよりも多くの封入層を形成し得る。その装置の装置６０２／６０２’は、例示的な簡潔性のためのサブセットであるに過ぎない。
【００２１】
図６Ｃを参照すると、例えば、一連の無電解メッキ、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）パターニング、電気メッキ、及び閃光エッチング（フラッシュエッチング）処理によって、ＭＥＭＳ底部電極６０６／６０６’を形成する。引き続き形成されるＭＥＭＳアクチュエータ／センサ構造の最終的な静電アクチュエーション又は容量感知検出のために、ＭＥＭＳ底部電極６０６／６０６’を設け得る。次に、図６Ｄに描写するように、解放エッチング停止層ラミネート層６０８（例えば、低−Ｅ  ＡＢＦ又は標準ＡＢＦ膜よりも低いプラズマエッチング速度を有するＡＢＦ派生物）を設ける。簡潔性のために、図６Ｄ以降では、ＢＢＵＬパネルの一方の側のみを示していることを記す。
【００２２】
図６Ｅを参照すると、例えば、蒸着又は積層によって、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ底部永久誘電体層６１０を形成する。ある実施態様では、この流れのために、永久誘電体層６１０は、標準ＡＢＦ膜と比べて（例えば、ＣＦ４／Ｏ２プラズマにおいて）より低いエッチング速度のオーダを有するアルミナ（ＡｌＯｘ）充填誘電体膜である。次に、図６Ｆに描写するように、パターン化された誘電体層６１２を形成するよう、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ底部永久誘電体層６１０をパターン化し得る。ある実施態様では、ＤＦＲリソグラフィ及びエッチング処理を用いてパターン化された誘電体層６１２を形成するよう、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ底部永久誘電体層６１０をパターン化する。
【００２３】
図６Ｇを参照すると、（例えば、引き続き形成されるギャップのためのギャップ高さを名目上定めるために）、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ底部犠牲層６１４を定める。引き続き、例えば、銅層６１６を形成するために、ＣＯ２レーザ及び無電解銅メッキプロセスを介してアンカパターニングを遂行する。次に、例えば、図６Ｈに描写するように、無電解銅層６１６上をＤＦＲパターニングし且つ銅電気メッキすることによって、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ構造６１８（例えば、アンカ６２０及び片持ち梁６２２）を製造する。
【００２４】
図６Ｉを参照すると、例えば、選択的な閃光エッチングによって、無電解銅層６１６の残余部分を除去する。次に、例えば、図６Ｊに描写するように、ＡＢＦ積層プロセスを介して、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ頂部犠牲層６２４を定める。図６Ｋを参照すると、例えば、無電解銅メッキを行うことによって、銅シール層６２６を形成し、銅シール層６２６に開放領域を定めるよう、パターン化ＤＲＦ膜６２８の形成を続ける。次に、例えば、図６Ｌに描写するように、銅メッキを行い、然る後、無電解銅層６２６から残存する無電解銅層６２６の選択的な閃光エッチングを行うことによって、解放孔を内部に有するパターン化銅シール層６３０を設ける。
【００２５】
図６Ｍを参照すると、構造６３０の解放を開始するのを助けるために、光パターニングが後続するＤＦＲ層６３４（又は他のパターニング材料層）積層を行う。例えば、図６Ｎに描写するように、銅シール層の解放孔を通じるプラズマ灰化によって、構造６３０を解放するために完全ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ解放作業を用い得る。描写するように、ある実施態様において、プラズマ解放作業は頂部ＡＢＦ犠牲層６３４及び底部ＡＢＦ犠牲層を除去するが、ＡｌＯｘ誘電体層を残ったままにする。片持ち梁構造の寸法が成功裡の等方性プラズマアンダーカティングのために大きすぎるならば、類似の解放孔をＭＥＭＳ片持ち梁の上にパターン化し得ることが理解されるべきである。図６Ｏを参照すると、例えば、銅シール層６３０上の銅箔ラミネート層６３２を用いることによって、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳ空洞シール作業を行う。そのように形成され且つ図６Ｏに描写される空洞は、ＢＢＵＬ  ＭＥＭＳデバイス６１８のための局所的な環境を定める。同様に描写しているのはヒューズ機能６９９である。ヒューズ機能６９９が図６Ｏの構造内に依然として存在しても良いし存在しなくても良いことを示すために、ヒューズ機能６９９を破線で描写している。前出の図面と関連して描写しているのは、ヒューズ機能６９９の正確な場所が異なり得ることである。描写していないが、次に、図６Ｏに描写する構造の上に外部的な接点のアレイ（配列）を形成し得る。
【００２６】
図６Ａ乃至６Ｏに関連して描写した全体的な実装プロセスに関して、ある実施態様では、外部的な伝導性接点のアレイが形成するまで半導体ダイ６０４の実装を支持するためにパネルが用いられるので、そのように形成される基板はコアレス基板である。次に、半導体ダイのためのコアレスパッケージを提供するために、パネルは除去される。従って、ある実施態様において、「コアレス」という用語は、ダイを収容するためにパッケージがその上で形成される支持体が、集積プロセスの終わりに最終的に除去されることを意味する。特定の実施態様において、コアレス基板は、製造プロセスの完了後に厚いコアを含まない基板である。一例として、厚いコアは、マザーボードにおいて用いられるような強化材料で構成されるコアであって良く、その内部に伝導性ビアを含んでも良い。ダイ結合膜を保持しても良いし除去しても良いことが理解されるべきである。いずれの場合においても、パネルの除去に続くダイ結合膜の包含又は排除は、コアレス基板をもたらす。更に、基板は繊維強化ガラスエポキシ樹脂のような厚いコアを含まないので、基板はコアレス基板と考え得る。
【００２７】
ある実施態様において、半導体ダイ６０４の活性表面は、非限定的にトランジスタ、コンデンサ、及び抵抗器のような、複数の半導体デバイスを含み、複数の半導体デバイスは、ダイ相互接続構造によって一体に相互接続されて機能回路になり、それにより、集積回路を形成する。当業者が理解するように、半導体ダイのデバイス側は、集積回路及び相互接続部を備える活性部分を含む。半導体ダイは、マイクロプロセッサ（シングルコア又はマルチコア）、メモリデバイス、チップセット、グラフィックデバイス、幾つかの異なる実施態様に従った特定用途向け集積回路を非限定的に含む、任意の適切な集積回路デバイスであり得る。他の実施態様では、１つよりも多くのダイが同じパッケージ内に埋め込まれる。例えば、１つの実施態様において、実装される半導体ダイは、二次的に積み重ねられるダイを更に含む。第１のダイは、ダイ（ＴＳＶダイ）内に配置される１つ又はそれよりも多くのシリコン貫通ビアを有し得る。第２のダイは、１つ又はそれよりも多くのシリコン貫通ビアを通じて、ＴＳＶダイに電気的に結合され得る。１つの実施態様では、両方のダイがコアレス基板内に埋め込まれる。
【００２８】
ある実施態様において、実装される半導体ダイ６０４は、完全に埋め込まれ且つ取り囲まれた半導体ダイであり得る。この開示において用いるとき、「完全に埋め込まれ且つ取り囲まれた」は、半導体ダイの全ての表面が基板の（誘電体層のような）封入膜と接触するか或いは封入膜（カプセル化膜）内に収容される材料と少なくとも接触することを意味する。別の言い方をすれば、「完全に埋め込まれ且つ取り囲まれた」は、半導体台の全ての露出表面が基板の封入膜と接触することを意味する。
【００２９】
ある実施態様において、実装される半導体ダイ６０４は、完全に埋め込まれた半導体ダイであり得る。この開示において用いるとき、「完全に埋め込まれた」は、半導体ダイの活性表面及び全側壁が（誘電体層のような）基板の封入膜と接触するか或いは封入膜内に収容される材料と少なくとも接触することを意味する。別の言い方をすれば、「完全に取り囲まれた」は、半導体ダイの活性表面の全ての露出領域及び全側壁の露出部分が、基板の封入膜と接触することを意味する。しかしながら、そのような場合には、半導体ダイの裏側は基板の封入膜と接触しておらず或いは封入膜内に収容される材料と接触していないので、半導体ダイは「取り囲まれて」いない。第１の実施態様において、半導体ダイの背面は、基板のダイ側の全体的な平面性表面から突出する。第２の実施態様において、半導体ダイの表面は、基板のダイ側の全体的な平面性表面から突出しない。
【００３０】
「完全に埋め込まれ且つ取り囲まれた」及び「完全に埋め込まれた」の定義と対照的に、「部分的に埋め込まれた」ダイは、全体的な表面を（コアレス基板のような）基板の封入膜と接触させ或いは封入膜内に収容される材料と少なくとも接触させるが、側壁の一部のみを（コアレス基板のような）基板の封入膜と接触させ或いは封入膜内に収容される材料と少なくとも接触させるダイである。更なる対照において、「埋め込まれない」ダイは、多くとも１つの表面を（コアレス基板のような）基板の封入膜と接触させ或いは封入膜内に収容される材料と接触させるが、側壁のいずれの部分も（コアレス基板のような）基板の封入膜と接触させ或いは封入膜内に収容される材料と少なくとも接触させないダイである。
【００３１】
上で簡潔に述べたように、外部的な伝導性接点のアレイを引き続き形成し得る。ある実施態様において、外部的な伝導性接点は、形成される基板を土台基板に結合する。土台基板との電気的な通信のために外部的な伝導性接点を用い得る。１つの実施態様において、外部的な伝導性接点のアレイは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）である。他の実施態様において、外部的な伝導性接点のアレイは、非限定的にランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）又はピンのアレイ（ＰＧＡ）のようなアレイである。
【００３２】
ある実施態様では、上述のように、基板は図６Ｏに描写するようなＢＢＵＬ基板である。１つのそのような実施態様では、ＭＥＭＳデバイスをプログラミングするための機械的ヒューズがＭＥＭＳデバイスに沿って集積層内に埋め込まれる。熱破壊機構(thermal  rupture  mechanism)又は電気移動破壊機構(electromigration  rupture  mechanism)を用いてＭＥＭＳデバイスの有効バネ定数／共振周波数を後に変更することによってプログラミングを行い得る。ある実施態様では、ＭＥＭＳ／ヒューズ構造に電圧を印可することによって、積層ＭＥＭＳシステムのための機械的なプログラミングを可能にする。上ではＢＢＵＬプロセスに関して詳述しているが、他のプロセスの流れを代わりに用い得る。例えば、他の実施態様では、ダイ６０４が基板のコア内に収容される。他の実施態様では、ファンアウト層を用い得る。
【００３３】
「ＭＥＭＳ」という用語は、超小型電子デバイスに匹敵する寸法規模を有する何らかの機械的構造を組み込む装置を概ね指す。機械的構造は、典型的には、何らかの形態の機械的運動が可能であり、約２５０ミクロンより下の寸法を有する。しかしながら、ある実施態様において、パッケージ構造上のＭＥＭＳは、約１ｍｍを超える全体的な大きさを有するが、約１０ミクロンのオーダのビーム幅を有する。よって、ここで想定するＭＥＭＳ構造は、ある実施態様において、ＭＥＭＳ技術の範囲内に入るあらゆるデバイスである。例えば、ＭＥＭＳ構造は、約２５０ミクロン未満の臨界寸法を有し、且つ基板の上のリソグラフィ、蒸着、及びエッチングプロセスを用いて製造される、任意の機械的及び電子的な構造であり得る。本発明の実施態様によれば、ＭＥＭＳ構造は、非限定的に、共振器、センサ、検出器、フィルタ、又はミラーのようなデバイスである。１つの実施態様において、ＭＥＭＳ構造はセンサである。特定の実施態様において、共振器は、非限定的に、ビーム、プレート、音叉、又は片持ち梁アームのようなものである。
【００３４】
ある実施態様において、製造されるＭＥＭＳデバイスは、片持ち梁構造を含む。例えば、図７は、本発明の実施態様に従ったＢＢＵＬラミネート層内に形成される単一クランプ片持ち梁構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を含む。他の実施例において、図８は、本発明の実施態様に従ったＢＢＵＬラミネート層内に形成される二重クランプビーム構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を含む。
【００３５】
本発明の実施態様は、例えば、スマートフォン又はタブレットのための、システムオンチップ（ＳＯＣ）を製造するのに適し得る。ある実施態様では、ｍ−ＦＵＳＥ構造が集積され、ＢＢＵＬ実装ファブ(packaging  fab)において製造される。既存のＢＢＵＬコアレス実装のために用いられる同じバックエンド処理を基本的な流れとして用い得る。代替的に、ＭＥＭＳとのヒューズ統合のための処理の流れは他の実装技術に適用可能であり得る。全体的に、ある実施態様において、ＢＢＵＬ実装集積層技術又は他の実装技術によって製造される作動システム及びＭＥＭＳセンサのためにバネ定数／共振挙動を同調させるために、プログラム可能な機械的ヒューズが用いられる。
【００３６】
図９は、本発明の実施態様に従ったコンピュータシステム９００の概略図である。描写されるような（電子システム９００とも呼ぶ）コンピュータシステム９００は、この開示中に示されるような幾つかの開示の実施態様及びそれらの均等物のいずれかに従った、機械的ヒューズをその内部に有する半導体パッケージを具現し得る。コンピュータシステム９００は、ネットブックコンピュータのようなモバイルデバイスであり得る。コンピュータシステム９００は、ワイヤレススマートフォンのようなモバイルデバイスであり得る。コンピュータシステム９００は、デスクトップコンピュータであり得る。コンピュータシステム９００は、手持ち式の読取り機であり得る。
【００３７】
ある実施態様において、電子システム９００は、電子システム９００の様々の構成部品を電気的に結合するシステムバス９２０を含む、コンピュータシステムである。システムバス９２０は、様々の実施態様に従って単一のバス又はバスの任意の組み合わせであり得る。電子システム９００は、集積回路９１０に電力を提供する電圧源９３０を含む。一部の実施態様において、電圧源９３０は、システムバス９２０を通じて集積回路９１０に電流を供給する。
【００３８】
集積回路９１０は、システムバス９２０に電気的に結合させられ、ある実施態様に従った任意の回路又は回路の組み合わせを含む。ある実施態様において、集積回路９１０は、如何なる種類であっても良いプロセッサ９１２を含む。ここで用いるとき、プロセッサ９１２は、非限定的に、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又は他のプロセッサのような、任意の種類の回路を意味する。ある実施態様において、プロセッサ９１２は、ここに開示するような機械的ヒューズを内部に有する半導体パッケージを含み、或いはそのような半導体パッケージに含められ得る。ある実施態様では、ＳＲＡＭ実施態様がプロセッサのメモリキャッシュ内に見出される。集積回路９１０に含め得る他の種類の回路は、携帯電話、スマートフォン、ページャー、ポータブルコンピュータ、双方向ラジオ、及び類似の電子システムのような、ワイヤレスデバイスにおける使用のための通信回路９１４のような、カスタム回路又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。ある実施態様において、プロセッサ９１０は、静的ランダムアクセス記憶装置（ＳＲＡＭ）のような、オンダイメモリ９１６を含む。ある実施態様において、プロセッサ９１０は、埋込動的ランダムアクセス記憶装置（ｅＤＲＡＭ）のような、埋込オンダイメモリ９１６を含む。
【００３９】
ある実施態様において、集積回路９１０は後続の集積回路９１１で補完される。有用な実施態様は、デュアルプロセッサ９１３と、デュアル通信回路９１５と、ＳＲＡＭのようなデュアルオンダイメモリ９１７とを含む。ある実施態様において、デュアル集積回路９１０は、ｅＤＲＡＭのような埋込オンダイメモリ９１７を含む。
【００４０】
ある実施態様において、電子システム９００は、外部メモリ９４０も含み、外部メモリ９４０は、ＲＡＭの形態のメインメモリ９４２のような、特定用途に適した１つ又はそれよりも多くのメモリ素子、１つ又はそれよりも多くのハードドライブ９４４、及び／又はディスケット、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フラッシュメモリドライブ、及び当該技術分野において既知の他の取り外し可能な媒体のような、取り外し可能な媒体９４６を取り扱う１つ又はそれよりも多くのドライブを含み得る。外部メモリ９４０は、ある実施態様に従った埋込ＴＳＶダイスタック内の第１のダイのような、埋込メモリ９４８であっても良い。
【００４１】
ある実施態様において、電子システム９００は、ディスプレイデバイス９５０や、オーディオ出力９６０も含む。ある実施態様において、電子システム９００は、コントローラ９７０のような入力デバイスを含み、コントローラ９７０は、キーボード、マウス、トラックボール、ゲームコントローラ、マイクロフォン、音声認識デバイス、又は電子システム９００に情報を入力する任意の他の入力デバイスであり得る。ある実施態様において、入力デバイス９７０はカメラである。ある実施態様において、入力デバイス９７０は、デジタル音声レコーダである。ある実施態様において、入力デバイス９７０は、カメラ及びデジタル音声レコーダである。
【００４２】
ここに示すとき、幾つかの開示の実施態様及びそれらの均等物に従った機械的ヒューズを内部に有する半導体パッケージ、電子システム、コンピュータシステム、集積回路を製造する１つ又はそれよりも多くの方法、及び様々の実施態様においてここに示すような幾つかの開示の実施態様及びそれらの当該技術分野にのおいて認識される均等物のいずれかに従った機械的ヒューズを内部に有する半導体パッケージを含む電子組立体を製造する１つ又はそれよりも多くの方法を含む、多数の異なる実施態様において、集積回路９１０を実施し得る。アレイ接触計数、機械的ヒューズを内部に有する幾つかの開示の半導体パッケージ実施態様及びそれらの均等物のいずれかに従ったプロセッサ取付け基板内に埋め込まれる超小型電子ダイのためのアレイ接触構造を含む、特定のＩ／Ｏ結合要件に適するよう、素子、材料、幾何学的構成、寸法、及び操作の順序を全て変更し得る。図９の破線によって表示するように、土台基板を含め得る。同様に図９に描写するように、受動デバイスも含め得る。
【００４３】
本発明の実施態様は、機械的ヒューズを備える半導体パッケージを含む。
【００４４】
ある実施態様では、半導体構造が半導体パッケージを含む。半導体ダイが半導体パッケージ内に収容される。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが半導体パッケージ内に収容される。ＭＥＭＳデバイスは懸架部分(suspended  portion)を有する。機械的ヒューズが半導体パッケージ内に収容され、ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる。
【００４５】
１つの実施態様において、半導体パッケージはバンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板を含む。
【００４６】
１つの実施態様において、半導体ダイはＢＢＵＬ(bumpless  build-up  layer)基板内に埋め込まれ、ＭＥＭＳデバイス及び機械的ヒューズはＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置される。
【００４７】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイス及び機械的ヒューズは半導体ダイの活性表面の上に配置される。
【００４８】
１つの実施態様において、ＢＢＵＬ基板はコアレス基板である。
【００４９】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスは単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、機械的ヒューズは片持ち梁又はビーム構造に結合させられる。
【００５０】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスの懸架部分は有効バネ定数を有し、機械的ヒューズは懸架部分の有効バネ定数を変更する。
【００５１】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスの懸架部分は共振周波数を有し、機械的ヒューズは懸架部分の共振周波数を変更する。
【００５２】
１つの実施態様において、半導体構造は、半導体パッケージ内に収容され且つＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる、１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む。
【００５３】
１つの実施態様において、機械的ヒューズ及びＭＥＭＳデバイスは銅で構成される。
【００５４】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスは半導体ダイに電気的に結合させられる。
【００５５】
ある実施態様では、半導体構造が半導体パッケージを含む。半導体ダイが半導体パッケージ内に収容される。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが半導体パッケージ内に収容される。ＭＥＭＳデバイスは懸架部分を有する。機械的ヒューズが半導体パッケージ内に収容され、ＭＥＭＳデバイスの懸架部分から切り離される。
【００５６】
１つの実施態様において、半導体パッケージはバンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板を含む。
【００５７】
１つの実施態様において、半導体ダイはＢＢＵＬ基板内に埋め込まれ、ＭＥＭＳデバイス及び機械的ヒューズはＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置される。
【００５８】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイス及び機械的ヒューズは半導体ダイの活性表面の上に配置される。
【００５９】
１つの実施態様において、ＢＢＵＬ基板はコアレス基板である。
【００６０】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスは単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、機械的ヒューズは片持ち梁又はビーム構造から切り離される。
【００６１】
１つの実施態様において、半導体構造は、半導体パッケージ内に収容され且つＭＥＭＳデバイスの懸架部分から切り離される、１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む。
【００６２】
１つの実施態様において、反動他構造は、半導体パッケージ内に収容され且つＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる、１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む。
【００６３】
１つの実施態様において、機械的ヒューズ及びＭＥＭＳデバイスは銅で構成される。
【００６４】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスは半導体ダイに電気的に結合させられる。
【００６５】
１つの実施態様において、半導体構造の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのための機械的特性を変更する方法が、ＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる機械的ヒューズに電圧を印可することを含む。機械的ヒューズは電圧の印可によってＭＥＭＳデバイスの懸架部分から切り離される。
【００６６】
１つの実施態様において、機械的ヒューズを切り離すことは、熱破壊機構を用いることを含む。
【００６７】
１つの実施態様において、機械的ヒューズ及びＭＥＭＳデバイスは銅で構成され、熱破壊機構は機械的ヒューズの一部を溶解させることを含むが、ＭＥＭＳデバイスを破壊しない。
【００６８】
１つの実施態様において、機械的ヒューズを切り離すことは、電気移動破壊機構を用いることを含む。
【００６９】
１つの実施態様において、１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズがＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合される。機械的ヒューズの切離しは電圧を印可することによってＭＥＭＳデバイスの懸架部分から１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを切り離すことを更に含む。
【００７０】
１つの実施態様において、１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズはＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる。機械的ヒューズの切離しはＭＥＭＳデバイスの懸架部分から何らの追加的なヒューズも切り離さないことを含む。
【００７１】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳ構造は半導体パッケージのバンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板の１つ又はそれよりも多くの層内に含められる。電圧の印可は半導体パッケージの外部接点に電圧を印可することを含む。
【００７２】
１つの実施態様において、ＭＥＭＳデバイスは単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含む。機械的ヒューズの切離しは片持ち梁又はビーム構造からの切離しを含む。
【００７３】
ある実施態様では、半導体構造が半導体パッケージを含む。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが半導体パッケージ内に収容される。ＭＥＭＳデバイスは懸架部分を有する。機械的ヒューズが半導体パッケージ内に収容され、ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる。
【図１Ａ】
2015523220.tif 000003
【図１Ｂ】
2015523220.tif 000004
【図１Ｃ】
2015523220.tif 000005
【図２（ａ）】
2015523220.tif 000006
【図２（ｂ）】
2015523220.tif 000007
【図２（ｃ）】
2015523220.tif 000008
【図２（ｄ）】
2015523220.tif 000009
【図２（ｅ）】
2015523220.tif 000010
【図２（ｆ）】
2015523220.tif 000011
【図２（ｇ）】
2015523220.tif 000012
【図３Ａ】
2015523220.tif 000013
【図３Ｂ】
2015523220.tif 000014
【図３Ｃ】
2015523220.tif 000015
【図４Ａ−１】
2015523220.tif 000016
【図４Ａ−２】
2015523220.tif 000017
【図４Ａ−３】
2015523220.tif 000018
【図４Ｂ−１】
2015523220.tif 000019
【図４Ｂ−２】
2015523220.tif 000020
【図４Ｂ−３】
2015523220.tif 000021
【図５Ａ】
2015523220.tif 000022
【図５Ｂ】
2015523220.tif 000023
【図６Ａ】
2015523220.tif 000024
【図６Ｂ】
2015523220.tif 000025
【図６Ｃ】
2015523220.tif 000026
【図６Ｄ】
2015523220.tif 000027
【図６Ｅ】
2015523220.tif 000028
【図６Ｆ】
2015523220.tif 000029
【図６Ｇ】
2015523220.tif 000030
【図６Ｈ】
2015523220.tif 000031
【図６Ｉ】
2015523220.tif 000032
【図６Ｊ】
2015523220.tif 000033
【図６Ｋ】
2015523220.tif 000034
【図６Ｌ】
2015523220.tif 000035
【図６Ｍ】
2015523220.tif 000036
【図６Ｎ】
2015523220.tif 000037
【図６Ｏ】
2015523220.tif 000038
【図７】
2015523220.tif 000039
【図８】
2015523220.tif 000040
【図９】
2015523220.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月17日(2014.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージと、
該半導体パッケージ内に収容される半導体ダイと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ懸架部分を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる機械的ヒューズとを含む、
半導体構造。
【請求項２】
前記半導体パッケージは、バンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板をを含む、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項３】
前記半導体ダイは、前記ＢＢＵＬ基板内に埋め込まれ、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記ＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置される、請求項２に記載の半導体構造。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記半導体ダイの活性表面の上に配置される、請求項３に記載の半導体構造。
【請求項５】
前記ＢＢＵＬ基板は、コアレス基板である、請求項２に記載の半導体構造。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズは、前記片持ち梁又はビーム構造に結合させられる、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分は、有効バネ定数を有し、前記機械的ヒューズは、前記懸架部分の前記有効バネ定数を変更する、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項８】
前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分は、共振周波数を有し、前記機械的ヒューズは、前記懸架部分の前記共振周波数を変更する、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項９】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項１０】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含む、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記半導体ダイに電気的に結合させられる、請求項１に記載の半導体構造。
【請求項１２】
半導体パッケージと、
該半導体パッケージ内に収容される半導体ダイと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ懸架部分を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から切り離される機械的ヒューズとを含む、
半導体構造。
【請求項１３】
前記半導体パッケージは、バンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板をを含む、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項１４】
前記半導体ダイは、前記ＢＢＵＬ基板内に埋め込まれ、前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記ＢＢＵＬ基板の１つ又はそれよりも多くの層内に配置される、請求項１３に記載の半導体構造。
【請求項１５】
前記ＭＥＭＳデバイス及び前記機械的ヒューズは、前記半導体ダイの活性表面の上に配置される、請求項１４に記載の半導体構造。
【請求項１６】
前記ＢＢＵＬ基板は、コアレス基板である、請求項１３に記載の半導体構造。
【請求項１７】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズは、前記片持ち梁又はビーム構造から切り離される、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項１８】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から切り離される１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項１９】
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズを更に含む、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項２０】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含む、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項２１】
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記半導体ダイに電気的に結合させられる、請求項１２に記載の半導体構造。
【請求項２２】
半導体構造の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのための機械的特性を変更する方法であって、
前記ＭＥＭＳデバイスと前記ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられる機械的ヒューズとを含むＭＥＭＳ構造に電圧を印可すること、及び
前記電圧を印可することによって前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から前記機械的ヒューズを切り離すことを含む、
方法。
【請求項２３】
前記機械的ヒューズを切り離すことは、熱破壊機構を用いることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記機械的ヒューズ及び前記ＭＥＭＳデバイスは銅を含み、前記熱破壊機構は、前記機械的ヒューズの一部を溶解させることを含むが、前記ＭＥＭＳデバイスを溶解させない、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記機械的ヒューズを切り離すことは、電気移動破壊機構を用いることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズが前記ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられ、前記機械的ヒューズを切り離すことは、前記電圧を印可することによって、前記追加的な機械的ヒューズのうちの１つ又はそれよりも多くを前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から切り離すことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
１つ又はそれよりも多くの追加的な機械的ヒューズが前記ＭＥＭＳデバイスの懸架部分に結合させられ、前記機械的ヒューズを切り離すことは、前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分から何らの追加的な機械的ヒューズをも切り離さないことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＭＥＭＳ構造は、半導体パッケージのバンプレスビルドアップレイヤー（ＢＢＵＬ）基板の１つ又はそれよりも多くの層内に含められ、前記電圧の前記印可は、前記電圧を前記半導体パッケージの外部接点に印可することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＭＥＭＳデバイスは、単一クランプ片持ち梁又は二重クランプビーム構造を含み、前記機械的ヒューズを切り離すことは、前記片持ち梁又はビーム構造から切り離すことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
半導体パッケージと、
該半導体パッケージ内に収容され且つ懸架部分を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
前記半導体パッケージ内に収容され且つ前記ＭＥＭＳデバイスの前記懸架部分に結合させられる機械的ヒューズとを含む、
半導体構造。
【国際調査報告】
2015523220.tif 000042
2015523220.tif 000043