(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＥＭＳデバイス及びＩＣを高温及び高電圧に晒すことなくウェハをボンディングする方法を提供する。【解決手段】デバイスパッケージを形成するための方法であって、第１のウェハ１２，及び第２のウェハ１４，の間に、反応性フォイル１６，及びボンディング材１８，を備える外周１７を形成するステップと、前記第１及び第２のウェハを、前記反応性フォイル及び前記ボンディング材に対して押圧するステップと、前記反応性フォイルの反応を起こし、前記反応性フォイルにて前記ボンディング材を加熱することにより前記第１及び第２のウェハ間に結合を作るステップと、前記第１及び第２のウェハをデバイスパッケージへと分割するステップとを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスパッケージを形成するための方法であって、第１のウェハ及び第２のウェハの間に、反応性フォイル及びボンディング材を備える外周を形成するステップと、前記第１及び第２のウェハを、前記反応性フォイル及び前記ボンディング材に対して押圧するステップと、前記反応性フォイルの反応を起こし、前記反応性フォイルにて前記ボンディング材を加熱することにより前記第１及び第２のウェハ間に結合を作るステップと、前記第１及び第２のウェハをデバイスパッケージへと分割するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記外周を形成するステップが、第１の現像速度を持つ第１のフォトレジスト層を前記第１のウェハ上に形成するステップと、前記第１の現像速度よりも遅い第２の現像速度を持つ第２のフォトレジスト層を前記第１のフォトレジスト層上に形成するステップと、前記第１及び第２のフォトレジストを露光してパターニングするステップと、前記第１及び第２のフォトレジスト層の露光領域を除去することにより、前記第１のウェハへ通じ、アンダーカット側面を持つ窓を形成するステップと、前記第１及び第２のフォトレジスト層の露光されていない領域の上と、前記窓を通じて前記第１のウェハの上とに前記反応性フォイルを形成するステップと、前記第１及び第２のフォトレジスト層の前記露光されていない領域を剥離することにより、その上にある前記反応性フォイルをリフトオフするステップ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３】
前記外周を形成するステップが、前記窓を通じて前記反応性フォイル上に前記ボンディング材を形成するステップを更に含み、前記剥離するステップが、前記第１及び第２のフォトレジスト層上にある前記ボンディング材もリフトオフするものであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上にマスクをパターニングするステップと、メッキ及びスクリーン印刷からなるグループから選択された方法により、前記第１のウェハ上に前記ボンディング材を形成するステップと、前記マスクの上に形成された前記ボンディング材をリフトオフするために前記マスクを剥離するステップとを更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上に第１のフォトレジスト層を形成するステップと、前記第１のフォトレジスト層の除去すべき第１の領域を画定するステップと、前記第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を形成するステップと、前記第２のフォトレジスト層の除去すべき第２の領域を画定するステップであって、前記第２の領域が前記第１の領域の上にあり、前記第２の領域が前記第１の領域よりも小さくなっているステップと、前記第１及び第２の領域を除去することにより、前記第１のウェハと通じ、アンダーカット側面を持つ窓を形成するステップと、前記窓を通じて前記第１のウェハ上に前記反応性フォイルを形成するステップと、前記第１及び第２のフォトレジスト層の残りの領域を剥離することにより、その上の前記反応性フォイルをリフトオフするステップ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６】
前記外周を形成するステップが、前記窓を通じて前記ボンディング材を前記反応性フォイル上に形成するステップを更に含み、前記剥離するステップが、前記第１及び第２のフォトレジスト層上にあるボンディング材もリフトオフするものであることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上にマスクをパターニングするステップと、メッキ及びスクリーン印刷からなるグループから選択された方法により、前記第１のウェハ上に前記ボンディング材を形成するステップと、前記マスクの上にある前記ボンディング材をリフトオフするために前記マスクを剥離するステップとを更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上に、アンダーカット側面を持つ窓を備える機械的マスクを配置するステップと、前記窓を通じて前記反応性フォイルを前記第１のウェハ上に形成するステップ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】
前記外周を形成するステップが、前記反応性フォイル上に前記窓を通じて前記ボンディング材を形成するステップを更に含み、前記剥離するステップが、前記第１及び第２のフォトレジスト層上にある前記ボンディング材もリフトオフするものであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上にマスクをパターニングするステップと、メッキ及びスクリーン印刷からなるグループから選択された方法により、前記第１のウェハ上に前記ボンディング材を形成するステップと、前記マスクを剥離することにより、前記マスクの上にある前記ボンディング材をリフトオフするステップとを更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記外周を形成するステップが、前記第１のウェハ上に前記反応性フォイルを形成するステップと、前記反応性フォイル上にフォトレジスト層を形成するステップと、前記フォトレジスト層をパターニングすることにより窓を画定するステップと、前記ウィンドウを通じて露出した前記反応性フォイルの領域を除去するステップ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１２】
前記第２のウェハが穴を画定する方法であって、デバイスと前記第１のウェハとの間に挟まれるように第２の反応性フォイル及び第２のボンディング材を形成するステップと、前記デバイスを前記第２のウェハの前記穴を通じて前記第１のウェハ上に配置するステップと、前記デバイスと前記第１のウェハを前記第２の反応性フォイル及び前記第２のボンディング材に対して押圧するステップと、前記第２の反応性フォイルの反応を発生させ、前記第２の反応性フォイルにて前記第２のボンディング材を加熱することにより前記デバイスと前記第１のウェハとの間に第２の結合を作るステップ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１３】
前記第１のウェハが、第１の位置に前記デバイスを備え、前記第２のウェハが空洞を前記第１の位置に対向する第２の位置に画定するものであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記デバイスと前記第１のウェハとの間に挟まれる第２の反応性フォイル及び第２のボンディング材を形成するステップと、前記デバイス及び前記第１のウェハを前記第２の反応性フォイル及び前記第２のボンディング材に対して押圧するステップと、前記第２の反応性フォイルの反応を発生させ、前記第２の反応性フォイルにて前記第２のボンディング材を加熱することにより前記デバイスと前記第１のウェハとの間に第２の結合を作るステップとを更に含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のウェハ及び第３のウェハの間に挟まれる第２の反応性フォイル及び第２のボンディング材を備える第２の外周を形成するステップと、前記第２及び第３のウェハを前記第２の反応性フォイル及び前記第２のボンディング材に対して押圧するステップと、前記第２の反応性フォイルの反応を発生させ、前記第２の反応性フォイルにて前記第２のボンディング材を加熱することにより前記第２及び第３のウェハ間に第２の結合を作るステップ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１６】
前記第１のウェハが第１の位置にあるデバイスを備え、前記第２のウェハが前記第１の位置に対向する第２の位置に配置される穴を画定するものであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記デバイスと前記第１のウェハとの間に挟まれる第３の反応性フォイル及び第３のボンディング材を形成するステップと、前記デバイスと前記第１のウェハを前記第３の反応性フォイル及び前記第３のボンディング材に対して押圧するステップと、前記第３の反応性フォイルの反応を発生させ、前記第３の反応性フォイルにて前記第３のボンディング材を加熱することにより前記デバイス及び前記第１のウェハ間に第３の結合を作るステップとを更に含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記外周を形成するステップが、前記ボンディング材を前記第１のウェハ上に形成するステップと、前記反応性フォイルを前記ボンディング材上に形成するステップ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１９】
前記外周が、更に第２のボンディング材を備え、前記外周を形成するステップが、前記反応性フォイル上に前記第２のボンディング材を形成するステップを更に含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１のウェハと、第２のウェハと、前記第１及び第２のウェハ間に挟まれた金属間混合物の外周とを備え、前記金属間混合物が反応性フォイル及びボンディング材からの材料を有し、前記金属間混合物が、前記反応性フォイルの発熱反応後に形成されたものであることを特徴とするデバイスパッケージ。
【請求項２１】
デバイスと、前記デバイス及び前記第１のウェハ間に挟まれた第２の金属間混合物とを更に備え、前記第２の金属間混合物が、第２の反応性フォイル及び第２のボンディング材からの材料を有し、前記第２の金属間混合物が、前記第２の反応性フォイルの第２の発熱反応後に形成されたものであることを特徴とする、請求項２０に記載のデバイスパッケージ。
【請求項２２】
前記第２のウェハが、穴及び空洞からなるグループから選択された造作を備えているものであることを特徴とする、請求項２０に記載のデバイスパッケージ。
【請求項２３】
第３のウェハと、前記第２及び第３のウェハ間に挟まれた第２の金属間混合物の第２の外周とを更に備え、前記第２の金属間混合物が第２の反応性フォイル及び第２のボンディング材からの材料を有し、前記金属間混合物が、前記第２の反応性フォイルの第２の発熱反応後に形成されたものであることを特徴とする、請求項２０に記載のデバイスパッケージ。
【請求項２４】
デバイスをウェハにボンディングするための方法であって、ウェハ上の金属層をパターニングすることにより金属線を形成するステップと、デバイスと前記ウェハ上の前記金属線との間に挟まれる反応性フォイル及びボンディング材をパターニングするステップと、前記デバイス及び前記ウェハを前記反応性フォイル及び前記ボンディング材に対して押圧するステップと、前記反応性フォイルの反応を発生させ、前記反応性フォイルにて前記ボンディング材を加熱することにより、前記デバイスと前記ウェハ上の前記金属層との間に結合を作るステップとを含む方法。
【請求項２５】
前記デバイスが、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイス、電子デバイス、及びオプトエレクトロニクス・デバイスからなるグループから選択されたものであることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
金属線を有するウェハと、デバイスと、前記デバイス及び前記金属線間に挟まれる金属間混合物とを備え、前記金属間混合物が反応性フォイル及びボンディング材からの材料を有し、前記金属間混合物が、前記反応性フォイルの発熱反応後に形成されたものであることを特徴とするデバイスウェハパッケージ。
【請求項２７】
前記デバイスが、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイス、電子デバイス、及びオプトエレクトロニクス・デバイスからなるグループから選択されたものであることを特徴とする、請求項２６に記載のパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハボンディング、及びデバイスパッケージの形成における反応性フォイルの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハボンディング技術は、ＩＣ（集積回路）及びＭＥＭＳ（微小電気機械システム）の製造に用いられている。ウェハレベルでパッケージ機能を実現することにより、大規模並列処理の組立工程によりコストを削減することが可能である。ＭＥＭＳのパッケージングは、マイクロマシン加工プロセスにおけるデバイス製作段階において実施されるが、より高い歩留まりとより低いコストを実現するためには、より均質なパッケージングプロセスが必要とされる。現在、プロセスの均質性というゴールに到達する上で越えがたい壁として、気密性及び低温封止という２つの大きな課題がある。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイス及びＩＣは一般に脆いデバイスであり、従来のウェハボンディング技術に必要とされる高温及び高電圧によるダメージを受けやすい。従来のウェハボンディング技術には、陽極ボンディング、中間層ボンディング及び直接ボンディングが含まれている。陽極ボンディングは通常、３００℃〜４５０℃の温度下で行われ、高電圧の印加が必要とされている。直接ボンディングは通常、１０００℃の温度下で行われ、表面には高度の平坦性と清浄性が要求されている。中間層ボンディング材は通常、ＡｕＳｉ（金・シリコン）、ＡｕＧｅ（金・ゲルマニウム）及びＡｕＳｎ（金・錫）のようなロウ付け材又ははんだ材で形成されている。これらロウ付け材及びはんだ材の全ては、温度による影響を受けやすい材料やデバイスを劣化させ得る融解温度を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、ＭＥＭＳデバイス及びＩＣを高温及び高電圧に晒すことなくウェハをボンディングする方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、デバイスパッケージを形成するための方法は、第１のウェハと第２のウェハとの間に挟まれる反応性フォイル及びボンディング材を備える外周を形成するステップと、第１及び第２のウェハを反応性フォイルとボンディング材に対して押圧するステップと、反応性フォイルに反応を生じさせ、反応性フォイルにてボンディング材を加熱することにより第１及び第２のウェハを結合させるステップと、第１及び第２のウェハを個々のデバイスパッケージへと分割するステップとを含んでいる。
【０００６】
本発明の一態様によれば、デバイスパッケージは、ダイ及びウェハレベルの両方において、反応性フォイルにより形成される。本発明の一実施形態においては、反応性フォイル及びボンディング材は、第１のウェハ上で、複数デバイスの１つ以上の外周を形成するようにパターニングされる。第２のウェハが第１のウェハとアライメントされ、反応性フォイルには発熱反応が生じ始めることになる。反応性フォイルからの熱は、デバイスから離れた場所に局所化される。熱はボンディング材を溶融し、第１及び第２のウェハ間にボンディングが形成される。ボンディングされたウェハ構造は、デバイスを含む個々のパッケージを形成すべく分割化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態において、１つ以上のデバイスパッケージを形成する構造体１０の断面図である。この構造体１０は、ベースウェハ１２とカバーウェハ１４とを備えている。アプリケーションに応じ、一方又は両方のウェハ１２，１４は、バルク又は表面マイクロマシン加工造作（構成）を含むものであっても良い。マイクロマシン加工された造作には、電子デバイス、電気機械式センサ、小型アクチュエータ、光学部品及び機械アライメントマークが含まれている。
【０００８】
反応性フォイル１６は、ウェハ１２上に形成される。反応性フォイル１６は、起動された場合に発熱反応を生じる反応性材料（例えばアルミニウム及びニッケル）の交互の層を備えている。反応性フォイル１６は、マグネトロンスパタリングにより形成され、本願で後に説明する方法によりパターニングすることによりウェハ１２上に形成することが可能である。反応性フォイルの詳細については、（１）国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／１４０５２号、国際公開番号ＷＯ０１／８３２０５（２００１年１１月８日公開）、（２）国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／１４０５３号、国際出願番号ＷＯ０１／８３１８２号、（３）米国特許出願第０９／８４６，４２２号、米国特許出願公開第ＵＳ２００１／００３８０２９号（２００１年１１月８日公開）、（４）米国特許出願第０９／８４６，４４７号、米国特許出願公開第ＵＳ２００１／００４６５９７号（２００１年１１月２９日公開）を参照されたい。
【０００９】
次に、ボンディング材１８が反応性フォイル１６上に形成される。ボンディング材１８は、はんだ材、ロウ付け材、又は最終的な状態へと変化させるために熱を必要とする他のボンディング材とすることが可能である。ボンディング材１８は、蒸着又はスパタリングにより反応性フォイル１６上に形成することが可能である。次いで、反応性フォイル１６及びボンディング材１８はパターニングされ、ウェハ１２上のデバイス領域１９（図１Ａ）の周囲に１つ以上の外周１７（図１Ａ）が形成される。そして、ウェハ１２，１４が所要精度でアライメントされる。ウェハ１２，１４を反応性フォイル１６及びボンディング材１８に対して押圧する公称力が印加される。これにより、反応性フォイル１６が作用を開始した場合に、ウェハ１２，１４の移動を防ぐことが可能となる。反応性フォイル１６は作用を開始し、ボンディング材１８に対する局所的熱源を提供する。この結果、ボンディング材１８はウェハ１２，１４をボンディングすることになる。発熱反応の後、反応性フォイル１６はボンディング材及び反応性フォイルの材料（例えばアルミニウム及びニッケル）からなる金属間混合物を残すことになる。
【００１０】
代替として、反応性フォイル１６のパターニング後に、ボンディング材１８（例えばはんだ）を、蒸着又はスパタリングではなく、メッキ又はスクリーン印刷により反応性フォイル１６の上に設けても良い。最初に、はんだを設ける必要のない領域にメッキ又はスクリーン印刷用マスク等のフォトレジストを塗布し、その後、ボンディング材１８を使用してデバイス又はウェハ全体にメッキ又はスクリーン印刷を施し、これにより所望のボンディング線が形成される。フォトレジストマスクは、その後に除去される。メッキ又はスクリーン印刷は、ボンディング材の蒸着やスパタリングよりもコスト的に有利である。
【００１１】
ウェハ１２，１４をボンディングすることにより、ＩＣレーザーのような電子デバイス、電気機械式センサのようなＭＥＭＳデバイス、或いは半導体レーザー（例えばファブリペロー型、分布帰還型、垂直共振器表面発光レーザー）、発光ダイオード、フォトデテクタ（例えばｐｉｎ型フォトデテクタ及びモニタダイオード）等のオプトエレクトロニクス・デバイス用の部分的パッケージが形成される。反応性フォイルのボンディング後、デバイス２０が、カバーウェハ１４の穴２２を通じてベースウェハ１２上に配置、アライメントされ、ボンディングされる。図１には示さていないが、構造体１０には複数のデバイス２０が設けられるものであることは当業者には知られている。構造体１０が分割されることにより、個々のデバイスパッケージが形成されることになる。
【００１２】
図２は、本発明の他の実施形態に基づく、１つ以上のデバイスパッケージを形成する構造体５０の断面図である。この構造体５０は、ベースウェハ１２及びカバーウェハ５２を備えている。この実施形態においては、ベースウェハ１２は、その上に作られ、或いは反応性フォイルをボンディングする前に配置、アライメント、ボンディングされたデバイス２０を有している。更に、カバーウェハ５２は、デバイス２０を収容する空洞５４を含んでいる。アプリケーションに応じ、ウェハ１２，１４は他のバルク又は表面マイクロマシン加工された造作を持っていても良い。
【００１３】
先にも説明したように、ウェハ１２，５２は反応性フォイル１６及びボンディング材１８を使ってボンディングされる。ウェハ１２，５２をボンディングすることにより、電子デバイス及びＭＥＭＳデバイス用の完全気密パッケージが形成される。当業者には明らかなように、構造体５０は複数のデバイス２０を含み、分割により個々のデバイスパッケージが形成されるようになっていても良い。
【００１４】
図３は、本発明の他の実施形態に基づく、１つ以上のデバイスパッケージを形成する構造体８０の断面図を示すものである。この構造体８０は、ベースウェハ１２、中間リングウェハ８２及びカバーウェハ８４を備えている。アプリケーションに応じて、ウェハ１２，８２，８４は、バルク又は表面マイクロマシン加工された造作を持っていても良い。
【００１５】
ウェハ１２，８２は、反応性フォイル１６及びボンディング材１８を使ってボンディングされる。反応性フォイル１６及びボンディング材１８は、ウェハ１２上に形成された後、ウェハ１２上で外周１７（図１Ａ）を形成するようにパターニングされる。その後ウェハ１２，８２は所要の精度でアライメントされる。そして、ウェハ１２，８２を反応性フォイル１６とボンディング材１８に対して押圧する公称力が印加される。これにより、反応性フォイル１６が反応を起こした場合に、ウェハ１２，８２の移動が防止される。その後、反応性フォイル１６が反応を生じ、この結果、ボンディング材１８がウェハ１２，８２間を結合（ボンディング）することになる。
【００１６】
次に、デバイス２０がリングウェハ８２中の穴８６を通じて、ベースウェハ１２に配置、アライメント、ボンディングされる。次いで、反応性フォイル１６Ａ及びボンディング材１８Ａを使ってウェハ８２，８４がボンディングされる。反応性フォイル１６Ａ及びボンディング材１８Ａは、カバーウェハ８４上に形成された後、カバーウェハ８４上で外周を形成するようにパターニングされる。カバーウェハ８４上のこれらの外周は、ウェハ１２上の外周１７（図１Ａ）と対応し、対向して配置されるものである。その後、ウェハ８２及び８４が所要精度でアライメントされる。ウェハ８２，８４に反応性フォイル１６Ａとボンディング材１８Ａに対して押圧する公称力が印加される。これにより、反応性フォイル１６Ａが反応を起こした場合に、ウェハ８２，８４の移動が防止される。その後、反応性フォイル１６Ａが反応を生じ、この結果、ボンディング材１８Ａがウェハ８２，８４間を結合することになる。
【００１７】
ウェハ１２，８２，８４をボンディングすることにより、電子デバイス及びＭＥＭＳデバイス用の完全気密パッケージが形成される。当業者には明らかなように、構造体８０は複数のデバイス２０を含み、分割により個々のデバイスパッケージを形成するようになっていても良い。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、反応性フォイルをパターニングする方法が提供される。反応性フォイルは、半導体処理において、従来の金属層（例えば１μ厚）と比べて反応厚さが厚い（例えば２０〜１００μ）ため、パターニングが難しい。本発明の一実施形態においては、２層のフォトレジストでリフトオフ・マスクを形成し、これを使って反応性フォイルがパターニングされる。本発明の他の実施形態においては、機械的リフトオフ・マスクが反応性フォイルのパターニングに使用される。本発明の更に他の実施形態においては、反応性フォイルのパターニングにリソグラフィーによるエッチングが用いられる。
【００１９】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の一実施形態に基づき、反応性フォイルをパターニングする方法を説明するものである。図４Ａを参照すると、第１のフォトレジスト層１１２がウェハ１１４上に形成されている。次いで、第２のフォトレジスト層１１６がフォトレジスト層１１２の上に形成される。フォトレジスト１１６の材料には、フォトレジスト１１２よりも現像が遅いものが選択される。フォトレジスト１１２の領域１２２及びフォトレジスト１１６の領域１２４は、マスク、即ちレチクル１２０を通じて光１１８に露光される。その後、フォトレジスト１１２，１１６が現像され、図４Ｂに示したように、フォトレジスト１１６，１１２を通して窓１２６が形成される。現像速度を異なるものとした結果、フォトレジスト１１６はフォトレジスト１１２の上にオーバーハング部１２７を形成することになる。
【００２０】
図４Ｃを参照すると、反応性フォイル１２８がフォトレジスト１１６上で、かつ窓１２６を通してウェハ１１４上に形成されている。反応性フォイル１２８は、スパタリンングにより形成することが可能である。次いで、反応性フォイル１２８上にボンディング材１３０が形成される。ボンディング材１２０は、蒸着又はスパタリングにより形成することが可能である。オーバーハング部１２７（図４Ｂ）があることにより、反応性フォイル１２８が連続する層を形成することも、ボンディング材１３０がウェハ１１４上に形成されることもない。
【００２１】
図４Ｄを参照すると、フォトレジスト１１６，１１２が剥離されており、その上にあった反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０もリフトオフされている。ウェハ１１４上に残された反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０は、ウェハ１１４と他方のウェハ（リングウェハ又はカバーウェハ等）との間に所望のパターン（例えば図１Ａに示した外周１７）を形成している。
【００２２】
他の実施形態においては、異なる現像速度を持つ２つのフォトレジスト層を使用する代わりに、上部のフォトレジスト層をクロロベンゼンで処理することでその現像速度を低下させ、これによりアンダーカット形状を得ることも可能である。或いは、単一の分厚いフォトレジスト層を使い、その上面をクロロベンゼンで処理することによりアンダーカット形状を得ても良い。
【００２３】
更に他の実施形態においては、反応性フォイル１２８のみを図４Ａ〜図４Ｄに示したステップで形成してパターニングした後に、ボンディング材１３０を反応性フォイル１２８上にめっき又はスクリーン印刷することも可能である。
【００２４】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態に基づき、反応性フォイルをパターニングする他の方法を説明するものである。図５Ａを参照すると、フォトレジスト層１１２がウェハ１１４上に形成されている。フォトレジスト層１１２はマスク、即ちレチクル１６４を介して領域１２２を光１１８に露光することによりパターニングされる。
【００２５】
図５Ｂを参照すると、フォトレジスト層１１６がフォトレジスト１１２上に形成されている。本実施形態においては、フォトレジスト１１２，１１６は同じ現像速度を持つものであっても良い。フォトレジスト１１６はマスク、即ちレチクル１６８を介して領域１２４を光１１８に露光することによりパターニングされる。レチクル１６８はレチクル１６４よりも窓が小さい。従って、領域１２４は領域１２２よりも小さくなる。
【００２６】
次に、領域１２２，１２４が現像され、図４Ｂに示したようなオーバーハング１２７を持つウィンドウ１２６が形成される。その後、反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０が形成され、図４Ｃ及び図４Ｄを参照しつつ説明したように、これらが残りのフォトレジスト１１２，１１６によりパターニングされる。或いは、図５Ａ及び図５Ｂに示したステップにより反応性フォイル１２８のみを形成してパターニングした後に、この反応性フォイル１２８上にボンディング材１３０をメッキ又はスクリーン印刷しても良い。
【００２７】
図６は本発明の一実施形態に基づき、反応性フォイルをパターニングする他の方法を示したものである。この実施形態においては、機械的マスク、即ちステンシル１９２が反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０のパターニングに用いられる。マスク１９２は、アンダーカット型の窓１９４を機械加工又はエッチングにより設けたステンレス鋼、ガラス又はシリコンウェハから製作することが可能である。反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０は窓１９４を通して設けられ、所望のボンディングパターンが形成される。マスク１９２上に形成された余剰の反応性フォイル１２８及びボンディング材は、剥離することが可能であり、マスク１９２の再利用が可能となっている。或いは、図６に示したステップにより反応性フォイル１２８のみを形成してパターニングした後に、この反応性フォイル１２８上にボンディング材１３０をメッキ又はスクリーン印刷することも可能である。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に基づき、反応性フォイルをパターニングする為の他の方法を示したものである。図７Ａを参照すると、反応性フォイル１２８がウェハ１１４上に形成されている。ボンディング材１３０は、反応性フォイル１２８の上に形成されている。ボンディング材１３０は、蒸着又はスパタリングにより反応性フォイル１２８上に形成することが可能である。或いは、ボンディング材１３０は、反応性フォイル１２８上にメッキ又はスクリーン印刷しても良い。ボンディング材１３０の上にはフォトレジスト層２２０が形成される。その後、マスク、即ちレチクル２２６を通じて領域２２２を光２２４に露光することにより、フォトレジスト２２０がパターニングされる。
【００２９】
次に、領域２２２が現像され、フォトレジスト２２０中にエッチング窓２２８が形成される。残されたフォトレジスト２２０によって保護されていない領域１２８Ａ，１３０Ａをエッチング除去し、残されたフォトレジスト２２０を剥離することにより図４Ｄに示した構造体が形成される。
【００３０】
本発明の他の態様によれば、ＩＣレーザー等、多数のデバイスを並列処理によりボンディングするために反応性フォイルが使用されている。図８を参照すると、ウェハ１１４は特定のアプリケーションに応じてバルク、又は表面マイクロマシン加工されたものである。金属層２５０が形成され、ウェハ１１４上に金属線を形成するようにパターニングされる。反応性フォイル２５２及び導電性ボンディング材２５４が金属層２５０上に形成され、パターニングされる。反応性フォイル２５２及びボンディング材２５４は、上述した方法のいずれでパターニングしても良い。
【００３１】
デバイス２５６がアライメントされ、ボンディング材２５４上に配置される。公称力が印加されることで、デバイス２５６とウェハ１１４が反応性フォイル２５２及びボンディング材２５４に対して押圧される。これにより、反応性フォイル２５２が反応を生じた場合にデバイス２５６及びウェハ１１４の移動が阻止される。次いで、反応性フォイル２５２が反応を起こし、ボンディング材２５４を熱によりボンディングする。結果として、ボンディング材２５４は、デバイス２５６とその対応するメタル２５０との間でボンディングを形成する。発熱反応後、反応性フォイル２５２は、反応性フォイルの材料（例えばアルミニウム及びニッケル）及びボンディング材からなる金属間混合物を残すことになる。上述したステップは、図１、図２及び図３に示したデバイスをそれぞれのベースウェハにボンディングする際に実施することが可能である。
【００３２】
上述した実施形態においては、層構成は反応性フォイルとその上のボンディング材（例えばはんだ材）から構成されている。しかしながら、ウェハをボンディングしてデバイスパッケージを形成するために他の層構成を使用することも可能である。図９Ａは、反応性フォイル１２８がボンディング材１３０上に形成され、ウェハ１１４Ａ，１１４Ｂ間に挟まれた状態でこれらをボンディングするという層構成が示されている。図９Ｂには、ボンディング材１３０Ａ、反応性フォイル１２８及びボンディング材１３０Ｂの重なりが、ウェハ１１４Ａ，１１４Ｂの間に挟まれ、これらをボンディングしたものが示されている。更に、この層構成を繰り返し形成することも可能である。
【００３３】
他の変更形態及び開示した実施形態の特徴の組み合わせも本発明の範囲に入るものである。本願請求項は、多数の実施形態を包含したものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の様々な実施形態に基づき、デバイスパッケージを形成するためのウェハ構造体を示す断面図である。
【図１Ａ】本発明の一実施形態に基づき、ウェハ上のデバイスの周囲に反応性フォイル及びボンディング材によって形成したパターンを示す上面図である。
【図２】本発明の様々な実施形態に基づき、デバイスパッケージを形成するためのウェハ構造体を示す断面図である。
【図３】本発明の様々な実施形態に基づき、デバイスパッケージを形成するためのウェハ構造体をしめす断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に基づく方法で形成されたウェハ構造体を示す断面図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に基づく反応性フォイル及びボンディング材の別の層形状を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に基づく反応性フォイル及びボンディング材の別の層形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２，１１４Ａ  第１のウェハ
１４，５２，８２，１１４Ｂ  第２のウェハ
１６，１２８  反応性フォイル
１７  外周
１８，１３０  ボンディング材
２２，８６  穴
８４  第３のウェハ
１１２  第１のフォトレジスト層
１１６  第２のフォトレジスト層
１２２，１２４  露光領域
１２６  窓
１３０Ａ  ボンディング材の露光領域
１９２  機械的マスク
１９４  窓
２５０  金属層
２５２  反応性フォイル
２５４  ボンディング材
２５６  デバイス
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2005040940.tif 000008
【図４Ｃ】
2005040940.tif 000009
【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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