(57)【要約】      （修正有）【課題】コストアップにつながる犠牲層を必要としないウエハーレベルパッケージを製造する方法を提供する。【解決手段】ウエハーレベルパッケージは、光限定性重合体を部分硬化状態に維持しながら、該重合体を装置ウエハー上に配置された装置１６の周囲に枠組構造に成形して製造される。別の重合体材料を用いて担体ウエハー上に冠構造３０を形成する。冠構造は、装置を穴内に配置するように枠組構造に固着させ、部分硬化した光限定性重合体の結合力により枠組構造を保持するため、冠構造に十分な圧力を適用する。光限定性重合体の結合力は冠構造を担体ウエハーに固定する接着強度よりも大きい。冠構造を枠組構造に固着させた状態で、担体ウエハー２４を、冠構造から担体ウエハーを分離するのに十分な力で装置ウエハー１４から分離する。【選択図】図４
2012146953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハーレベルパッケージの製造方法であって、
装置ウエハーを用意する工程、
装置ウエハーの表面に複数の装置を配置する工程、
装置ウエハーの表面に第一の光限定性重合体を塗布する工程、
第一光限定性重合体を複数の装置の各装置の周囲の枠組構造に成形する工程、
第一光限定性重合体を部分硬化状態に維持する工程、
第一の接着強度を特徴とする表面を有する担体ウエハーを用意する工程、
前記担体の表面に第二の光限定性重合体を塗布して、第二光限定性重合体を第一接着強度で担体ウエハーに接着する工程、
第二光限定性重合体を各装置用の冠構造に成形する工程、
こうして形成された複数の穴内に複数の装置を配置するように、冠構造を枠組構造に固着する工程、
冠構造を前記部分硬化光限定性重合体の結合力により枠組構造に結合させるのに十分な圧力及び熱の少なくとも１つを、冠構造及び枠組構造の少なくとも１つの構造に適用する工程であって、前記結合力は冠構造を担体ウエハーに固定する第一接着強度よりも大きい第二の接着強度を特徴とする該工程、及び
冠構造を枠組構造に固着させたまま、冠構造から担体ウエハーを分離するのに十分な力で装置ウエハーから担体ウエハーを分離する工程、
を含む前記製造方法。
【請求項２】
第一接着強度を特徴とする表面を有する担体ウエハーを用意する工程が、前記接着強度に影響を与えるため、担体ウエハーの表面を処理する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理工程が、担体ウエハーの表面に表面塗膜を塗布する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記表面塗膜を塗布する工程が、フルオロカーボン系材料、ガラス材料及び金を塗布する少なくとも１つの塗布工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理工程が、前記表面のプラズマ処理工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
第一及び第二の光限定性重合体を成形する工程が、同様な第一及び第二の光限定性重合体を用意する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第一及び第二の光限定性重合体を用意する工程が、ＳＵ８エポキシ樹脂を用意する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
担体ウエハーの分離工程中に熱を適用する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
枠組構造及び冠構造の少なくとも１つの選択された部分上に、結合材料を塗布する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
装置ウエハーを用意する工程が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３及びＳｉの少なくとも１種の基体材料を用意する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
担体ウエハーの表面に金属被覆層を施工する工程を更に含み、前記枠組構造の成形工程が該金属被覆層上で枠組構造を成形する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属被覆層の施工工程が、担体ウエハーの表面上に金属材料をスパッタリングする工程及び同じく蒸着させる工程の少なくとも１つを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属被覆層の施工工程が、担体ウエハーをＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｕ、及びＴｉ／ＡｌＣｕ（９９／１）の少なくとも１種で被覆する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記装置ウエハーを用意する工程が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、及びＳｉの少なくとも１種の基体材料を用意する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一光限定性重合体を各装置の周囲の枠組構造に成形する工程が、装置ウエハー上にエポキシ樹脂材料を回転塗布する工程、
エポキシ樹脂材料を露光する工程、
エポキシ樹脂材料を現像する工程、及び
露光により画定されたエポキシ樹脂材料を除去して枠組構造を得る工程、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第二光限定性重合体を冠構造に成形する工程が、
担体ウエハー上にエポキシ樹脂材料を回転塗布する工程、及び
エポキシ樹脂材料を構造化して冠構造を製造する工程、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記装置が、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ、ＢＡＷ、及びミクロ流体装置の少なくとも１種を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記型構造を形成するため、装置ウエハーの表面を第一光限定性重合体で被覆する工程が、各装置周囲の装置ウエハー上に非導電性エポキシを被覆する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一及び第二の光限定性重合体を成形する工程が、該重合体を噴霧被覆する工程及び該重合体を積層する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
各領域は装置を有し、各領域の外側に各装置用の接点パッドを設けた複数の領域用のウエハーレベルパッケージを装置ウエハー上で製造する方法であって、
複数の装置の各装置の周囲の装置ウエハー上に枠組構造を形成する工程、
担体ウエハーを用意する工程、
担体ウエハーの表面に接着材料を塗布する工程、
冠構造を接着材料で担体ウエハーに固着するため、冠構造を担体ウエハーの前記塗布表面に配置する工程、
枠組構造及び冠構造の少なくとも１つの構造上に結合材料を配置する工程であって、該結合材料は接着材料よりも接着強度が大きい該工程、
結合材料により枠組構造に保持された冠構造を枠組構造に固着させる工程、及び
冠構造を枠組構造に固着させたまま、冠構造から担体ウエハーを分離するため、担体ウエハーに分離力を適用する工程、
を含む前記製造方法。
【請求項２１】
前記担体ウエハーの表面に塗布する工程が、担体ウエハーの表面に感光性重合体を塗布する工程を含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は電気装置パッケージ、特にウエハーレベルの音波装置パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
通常、ウエハーレベルパッケージとしては、保護する必要がある材料の表面上に活性領域を有する、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３又はガラス材料等を含む装置ウエハーがある。活性領域に明確な穴を実現するため、常法は移行させる（transfer）パターンを支持する担体ウエハー上に犠牲層を用いるものである。担体ウエハーは装置ウエハーに結合され、犠牲材料のエッチング、熱分解又は粘度変化のいずれかにより開放される。
【０００３】
例えばAigner等の米国特許第７２８８４３５号に記載されるように、基体の或る領域用の被覆（cover）を製造する方法は、まず基体の限定領域に枠組構造を製造し、次いで冠（cap）構造の下の領域が被覆されるように、枠組構造に冠構造を固着する。その結果、敏感な装置は外的影響、特に、全装置パッケージの注型に使用される注型材料から保護できる。これは通常、さいの目に加工した（diced）チップを注型する際に生じる。各領域に装置を有し、複数の装置用の接点パッドを各領域の外部に備えた、システムウエハー上の複数の領域用のこのような被覆を製造する方法が記載されている。この方法はシステムウエハーの各領域用に枠組構造を製造する工程を含む。この枠組構造の製造工程は、システムウエハー上に光構造化性エポキシ樹脂材料を回転塗布（spin）する工程、光構造化性エポキシ樹脂材料を露光する工程、露光により画定又は限定されたエポキシ樹脂材料を除去して、システムウエハーの各領域用の枠組構造を得る工程を含む。冠構造とシステムウエハーとの間の領域が被覆されるように、冠構造を枠組構造に固着するための犠牲層を有する支持体ウエハーが用意される。冠の製造工程は、支持体ウエハー上の犠牲層表面に光構造化性エポキシ樹脂材料を回転塗布して、冠構造を製造する工程を含む。この方法は、更に冠構造を枠組構造と接続する工程及び支持体ウエハーから犠牲層を除去して、支持体ウエハーから冠構造を分離する工程を含む。ここで、構造化は犠牲層を除去する前の冠構造の製造時か、或いは犠牲層の除去工程後に起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、枠組及び冠の両構造により作製された穴では、犠牲層から生じる残留物を清掃する必要がある。更に、担体ウエハーは、再使用可能な条件では残らないので、通常、再使用（recycle）される。犠牲層やその使用に伴う高価な工程を必要とすることなく、装置用の前記被覆を製造できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
以上述べた背景の観点から、本発明の一実施態様は、冠パターンを保持するか、或いはいかなる犠牲材料又は一時的材料も使用することなく、装置ウエハー上に結合され、次いで移行（結合解除、debonding）される穴自体を保持する担体ウエハーを用いて、活性領域上に清浄な穴を製作することを基本とする方法に向けたものである。本発明は担体ウエハーとネガ型感光性エポキシとの弱い界面接着力を用いる技法を教示する。
【０００６】
本発明の一実施態様はウエハーレベルパッケージの製造方法で実現される。この方法は、装置ウエハーの表面に複数の装置を配置する工程及び複数の装置の各々の周囲の装置ウエハー上に非導電性枠組構造を形成する工程を含んでよい。担体ウエハーの表面には、弱い表面接着強度を有する接着材料が塗布（coat）され、冠構造を担体ウエハーに一時的に固着するため、担体ウエハーの前記塗布表面に冠構造が設けられる。枠組構造又は冠構造上に、前記接着材料よりも接着強度が大きくなるような結合材料が設けられる。冠構造は、この結合材料により枠組構造により固着される。次に担体ウエハーは、冠構造を枠組構造に固着させたまま、冠構造から担体ウエハーを分離するのに十分な力で冠構造、したがって装置ウエハーから分離してよい。担体ウエハーは、所望ならば清掃した後、再使用してよい。
【０００７】
本方法は担体ウエハーの表面に接着材料を塗布する工程を含む、担体ウエハーの表面に感光性重合体を塗布する工程を更に含んでよい。更にまた、担体ウエハーの表面に感光性重合体を塗布する工程は前記表面にＳＵ８エポキシを塗布する工程を含んでよい。所望ならば、担体ウエハーの分離工程は熱を適用する工程を含んでよい。
【０００８】
本方法は担体ウエハー上に金属被覆（metallization）層を有し、この金属被覆層上に接着材料を塗布する工程を更に含んでよい。金属被覆層は、担体ウエハーの表面に金属材料をスパッタリング又は蒸着により施工できる。更にまた、金属被覆層は、担体ウエハーにＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｕ、又はＴＩ／ＡｌＣｕ（９９／１）を塗布して形成できる。
【０００９】
本発明を更に十分理解するため、本発明の各種実施態様を説明する添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明技法によるウエハーレベルパッケージの製造方法を例示する横断面図である。
【００１１】
【図１Ａ】ウエハーを別々のパッケージに分離するための切断ラインを例示するウエハーの上面図である。
【００１２】
【図２】装置ウエハー上の装置及び枠組構造を例示する横断面図である。
【００１３】
【図３】担体ウエハーに一時的に固着された冠構造を例示する横断面図である。
【００１４】
【図４】図２の装置ウエハーにより運ばれた枠組構造上に冠構造を固着させるように操作された図３の冠構造及び担体ウエハーを例示する横断面図である。
【００１５】
【図５】冠構造から分離される担体ウエハーを例示する横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明の好ましい実施態様を示す添付図面を参照して、以下、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は多くの種々の形態で具体化でき、ここで説明した実施態様に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施態様は本発明の開示が十分かつ完全になるように提供されるのであって、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。同様の番号は同様の構成部品を示す。
【００１７】
まず図１において、本発明が教示する一方法は、装置ウエハー１４の表面にある複数の領域１２用にウエハーレベルパッケージ１０を製造する。例えば本実施例の場合、各領域１２は装置１６を有し、各装置の接点パッド１８は各領域の外側であるが、更に図１Ａで説明するように、ストリート又はカット１５内に用意される。
【００１８】
図１に続いて図２において、ウエハーレベルパッケージ１０の一製造方法は、装置ウエハー１４の表面１３上に複数の装置１６を配置する工程を含む。第一の光限定性重合体２２を用いて各装置１６の周囲に枠組構造２０が形成される。第一光限定性重合体２２は部分硬化状態に維持される。
【００１９】
図３に示すように、担体ウエハー２４は、第一接着強度を特徴とする表面２６を有する。この表面２６には、複数の装置１６の各装置用の冠構造３０を形成するため、第二の光限定性重合体２８が塗布される。第二光限定性重合体２８は部分硬化状態に維持することが好ましい。更に、これらの重合体は、ここで説明した実施例用には非導電性材料が好ましい。
【００２０】
例えば光限定性重合体として使用されるエポキシ樹脂は、周知のようにＡ、Ｂ、Ｃの３段階に分類される。またエポキシ樹脂のＡ段階とは、樹脂材料が特定の液体に融解可能で、依然として溶解可能である特定の熱硬化性樹脂の初期反応における初期段階をいうことも一般に周知である。Ｂ段階とは、樹脂材料が加熱された際、一般に軟化し、また樹脂材料が特定の液体と接触した際、膨潤するが、全体的には融解又は溶解できない中間段階をいう。未硬化樹脂は、通常、このＢ段階である。Ｃ段階は、樹脂材料が比較的不溶解性か、又は非融解性である最終段階である。完全硬化状態の特定の熱硬化性樹脂は、このＣ段階である。
【００２１】
重合体２２、２８が部分硬化状態（例えば状態Ａ又はＢ）にある間に、穴３２内に装置１６を配置するため、冠構造３０は枠組構造２０に固着される。この場合、部分硬化重合体２２、２８の結合力により枠組構造を冠構造に結合するのに十分な圧力、力又は熱３４が冠構造、枠組構造又はその両方に適用される。この結合力は、冠構造３０を担体ウエハー２４に固定する第一接着強度よりも大きい第二の接着強度を特徴とする。
【００２２】
図５に例示したように、担体ウエハー２４は、冠構造を枠組構造２０に固着させたまま、冠構造から担体ウエハーを分離するのに十分な力３６で装置ウエハー１４から分離される。これらの重合体は装置を囲む最終構造を形成するため硬化される。
【００２３】
図１について述べたように、マルチ装置構造用には、通常のさいの目加工又は切断法により個々のウエハーパッケージ１０が形成できる。このような方法は、例えばＭＥＭＳ、ＳＡＷ、ＢＡＷ、及びミクロ流体装置の製造に使用できる。この方法は、担体ウエハーの分離工程中、熱３８を適用する工程を含んでよい。
【００２４】
本発明の一実施態様は、枠組構造及び冠構造２０、３０の形成にＳＵ８感光性エポキシを使用する場合、第一及び第二重合体２２、２８の両方に使用されるＳＵ８感光性エポキシ間の比較的弱い接着界面を利用するものである。
【００２５】
図１についての更なる一実施態様として、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３又はＳｉから形成した装置基板１４を有するＳＡＷ／デュプレキサー（duplexer）／ＢＡＷの製造方法をここで説明する。図２ついて再び説明するが、担体ウエハー２４は、装置ウエハー１４に使用される同種の基板材料であってよい。
【００２６】
担体ウエハー２４がＬｉＮｂＯ３で作られている場合、重合体２２、２８用のＳＵ８感光性エポキシを用いて、これらの重合体を担体ウエハー２４の表面２６に直接塗布してよい。或いはＳＵ８感光性エポキシは、担体ウエハー２２の表面２４にスパッタリング又は蒸着した金属被覆層４０上に塗布してよい。図２〜５について説明した金属被覆層４０を使用した場合、金属被覆層４０は、例えばＴｉ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｕ、又はＴＩ／ＡｌＣｕ（９９／１）を含有してもよいし、或いはＳＵ８だけであってもよい。その結果、担体ウエハー２４上に一時的パターンが実現できる。表面塗膜（coating）を塗布する（apply）工程は、フルオロカーボン系材料、ガラス材料又は金を塗布する工程を含んでよい。或いは表面はその接着強度に影響を与えるのに十分なプラズマ処理を受けてよい。
【００２７】
ＳＵ８重合体を用いて、冠３０及び枠組２０のような永久構造を回転塗布、乾燥被膜（film）の積層、噴霧塗布等の各種技法により、担体ウエハー２４及び装置ウエハー１４上にそれぞれ適用できる。例えばエポキシ樹脂材料を装置ウエハー上に回転塗布し、エポキシ樹脂材料を露光し、エポキシ樹脂材料を現像し、次いで露光により画定されたエポキシ樹脂材料を除去して枠組構造を得ることにより、第一重合体を複数の装置の各装置の周囲の枠組構造に成形（form）できる。同様に第二重合体の冠構造への成形は、エポキシ樹脂材料を担体ウエハー上に回転塗布する工程及びエポキシ樹脂材料を構造化して冠構造を製造する工程を含んでよい。
【００２８】
以上説明したように、図５については、所望パターンでの冠構造及び枠組構造の永久材料は、例えば冠構造及び枠組構造の表面又は反対面に適用される重合体結合力に重合体を使用することにより、装置ウエハーに移行される。ここで説明した例では重合体枠組構造は同じ重合体材料で作られ、写真平版技術を用いて担体支持体上に形成された重合体冠構造として装置基板上に形成される。この材料は再び回転塗布、噴霧塗布又は積層できる。図５について説明したように冠構造又は現像されたパターンは担体ウエハーから生じる望ましくない残留物もなく移行できる。次いで担体支持体は清掃後、再使用してよい。
【００２９】
他の実施例を再び図３で説明すると、弱い表面接着強度用に選択された接着材料により冠構造３０を担体ウエハーに一時的に固着するため、冠構造３０は担体ウエハー２４の表面２６上に配置してよい。次いで、結合材料を枠組構造２０又は冠構造３０上に配置してよい。この結合材料は、接着材料よりも大きい接着強度を有するように選択される。
【００３０】
以上説明した本発明方法は、パターンを担体から装置ウエハーに移行させるための犠牲層の使用を回避することが望ましい。この移行工程で犠牲層を使用すると、穴パターン又は構造は、再使用する場合、使用した犠牲層及び担体ウエハーから生じる残留物を全て清掃する必要がある。したがって、当業者が望ましい明確な利点としては、犠牲層の必要性がなくなること、及び移行した構造を清掃する必要性がなくなることが挙げられる。
【００３１】
本発明の多数の変形及び他の実施態様は、以上の説明及び関連する図面で表した教示の利点を有することを当業者の心に与えるものである。したがって、本発明は開示した特定の実施態様に限定されるものではなく、変形及び実施態様は、特許請求の範囲内に含まれることを意図していることが理解される。
【符号の説明】
【００３２】
１０      ウエハーレベルパッケージ
１２      領域
１３      装置ウエハーの表面
１４      装置ウエハー又は装置基板
１５      ストリート又はカット
１６      装置
１８      接点パッド
２０      枠組構造
２２      第一の光限定性重合体
２４      担体ウエハー
２６      担体ウエハーの表面
２８      第二の光限定性重合体
３０      冠構造
３４      圧力、力又は熱
３８      熱
４０      金属被覆層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】米国特許第７２８８４３５号
【図１】
2012146953.tif 000003
【図１Ａ】
2012146953.tif 000004
【図２】
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【図３】
2012146953.tif 000006
【図４】
2012146953.tif 000007
【図５】
2012146953.tif 000008
【外国語明細書】
2012146953.tif 000009
2012146953.tif 000010
2012146953.tif 000011
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