(57)【要約】  モールディングコンパウンドの代わりに、シリコンベース（１）をファンアウトベースとして使用し、シリコンベース（１）の優位性を十分に利用することにより、微細配線を製造できるシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造及びその製造方法を提供する。成熟したシリコンエッチングプロセスにより、孔構造や溝構造を正確にエッチングすることができる。チップ（２）をシリコンベース（１）の凹溝内に埋め込み、ポリマー接着剤をチップ（２）と凹溝の側壁との間の隙間に充填し、溶接ボール（７）の一部をシリコンベース（１）の表面にファンアウトすることにより、パッケージの信頼性を向上でき、プロセスを簡単化し、コストを低減させる。シリコンベースは、放熱性が良好で、より小さい反りを有するため、パッケージの放熱性の向上、不良反りの克服に有利であり、より小さい配線幅を得ることができ、高密度のパッケージに適している。該パッケージ構造によれば、ウェハのプラスチックパッケージが無くなるため、プロセスの困難性が低減され、コストが低減され、歩留まりが向上する。【選択図】図１
2018523315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンベース（１）を含み、前記シリコンベースが第１の表面（１０１）及びそれに対向する第２の表面（１０２）を有し、前記第１の表面に前記第２の表面へ延伸した少なくとも１つの凹溝が形成されており、前記凹溝の側面が底面と垂直又は略垂直であり、前記凹溝内に少なくとも１つのチップ（２）が置かれており、前記チップのパッド面が前記凹溝の底面と逆方向にあり、且つ前記チップのパッド面が前記第１の表面に接近し、前記チップの底部と前記凹溝の底部との間に1つの粘着層（８）が設けられており、前記チップの側面と前記凹溝の側壁との間に隙間があり、該隙間内に第１の媒体層（３）が充填されており、前記チップ及び前記第１の表面に第２の媒体層（４）が形成されており、前記第２の媒体層に前記チップのパッド（２０１）に接続された少なくとも1つの金属配線（５）が形成されており、最外層の金属配線に1つのパッシベーション層（６）が被覆されており、且つ該金属配線に溶接ボールを搭載するためのバンプ下金属層が形成されており、前記パッシベーション層に該バンプ下金属層に対応する開口が設けられており、前記バンプ下金属層に前記溶接ボール又はバンプ（７）が搭載されており、且つ少なくとも１つの溶接ボール、又は、バンプ及びそれに対応するバンプ下金属層が前記シリコンベースの第１の表面に位置することを特徴とする、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項２】
前記凹溝の側壁と前記チップとの間の距離が１μｍを超えることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項３】
前記凹溝の溝底と前記シリコンベースの第２の表面との間の距離が１μｍを超えることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項４】
前記チップのパッド面と前記シリコンベースの第１の表面との高低差が５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項５】
前記第１の媒体層の材料がポリマー接着剤であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項６】
前記第１の媒体層及び前記第２の媒体層の材料がともに同種類のポリマー接着剤であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項７】
前記粘着層（８）の厚さが５０μｍ未満で１μｍを超えることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項８】
前記粘着層が非導電性ポリマー接着剤又はフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項９】
前記金属配線の材質が銅又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項１０】
前記溶接ボールが銅柱はんだバンプ又ははんだボールであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項１１】
前記バンプ下金属層がＮｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｗ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕのうちの一種であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項１２】
第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有するシリコンベースウェハを提供し、前記シリコンベースウェハの第１の表面にエッチングにより所定の形状及び深さを有する少なくとも１つの凹溝を形成するステップＡと、
前記凹溝内に、チップのパッド面を上向きにするように少なくとも１つのパッケージされるチップを置き、前記チップの裏側に一定の厚さの粘着剤が塗布されており、該粘着剤が前記チップと凹溝の底部とを接着し、硬化して粘着層を形成し、前記チップのパッド面が前記シリコンベースの第１の表面に接近し、且つ前記チップと前記凹溝の側壁との間に隙間があるステップＢと、
塗布プロセスにより、前記凹溝の側壁と前記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填し、硬化させて1つの絶縁の第１の媒体層を形成するステップＣと、
前記チップのパッド面及び前記シリコンベースの第１の表面に1つの絶縁の第２の媒体層を形成するステップＤと、
前記チップのパッド面に対応する第２の媒体層を剥がし、第２の媒体層の上にチップのパッドに接続される金属配線を製造するステップＥと、
前記金属配線上に1つのパッシベーション層を製造し、該金属配線上における、溶接ボールを搭載する必要のある位置でパッシベーション層を剥がし、露出した金属配線に所要のバンプ下金属層を製造し、その後、バンプ作製又は溶接ボール搭載を行い、切断してシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造を形成するステップＦと、
を含むことを特徴とするシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１３】
バンプ作製又は溶接ボール搭載の前後に、前記シリコンベースウェハの第２の表面を薄くすることにより、凹溝の底部からシリコンベースの第２の表面までの厚さが１μｍを超えることを特徴とする請求項１２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１４】
パッケージされるチップウェハを所定厚さに薄くし、その後、チップウェハの非パッド面に粘着剤を塗り、ダイシングしてチップ小片を形成し、ピックアップツールにより粘着剤付きのチップを前記シリコンベースにおける凹溝内に置くことを特徴とする請求項１２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１５】
真空雰囲気で前記凹溝の側壁と前記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填することを特徴とする請求項１２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１６】
前記第２の媒体層がフォトリソグラフィー材料であることを特徴とする請求項１２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージの技術分野に関し、具体的には、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップの小型化、Ｉ／Ｏの多数化につれて、チップレベルパッケージでは、Ｉ／Ｏファンアウトの要求を満足できなくなっている。ファンアウト型ウェハレベルパッケージ技術（ＦＯＷＬＰ）は、ウェハレベルチップサイズのパッケージ技術を補完するものであり、ウェハ再構成によりチップＩ／Ｏポートを引き出し、再構成した封止体に溶接ボール又はバンプ端子アレイを形成することにより、一定の範囲内において、従来のワイヤボンド・ボール・グリッド・アレイ（Ｗｉｒｅ−ｂｏｎｄ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ：ＷＢＢＧＡ）パッケージ又はフリップチップ・ボール・グリッド・アレイ（Ｆｌｉｐ．  Ｃｈｉｐ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ：ＦＣＢＧＡ）パッケージ（＜５００Ｉ／Ｏｓ）のパッケージ構造を代えることができ、急成長しているポータブル消費の電子分野に特に適している。
【０００３】
ＦＯＷＬＰプロセス（主にインフィニオンワイヤレス（後のインテルのワイヤレス部門）のｅＷＬＢ  （Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  ＢＧＡ）技術）は、２００８年に応用され始めている。パッケージのＯＥＭ生産は、ＳＴＡＴＳ  Ｃｈｉｐ  ＰＡＣ、ＮＡＮＩＵＭで行われており、主にインテルのワイヤレス部門のベースバンドチップパッケージを応用している。ＦＯＷＬＰプロセス技術が成熟するにつれて、コストが低減されていくとともに、チッププロセスが改善され続けている（ベースバンドのチップ及び携帯端末アプリケーションプロセッサのチップは、既に２８ｎｍプロセスの量産に入っている）ため、ＦＯＷＬＰは、爆発的に発展する可能性がある。コストを低減するために、大型パネルサイズのパッケージプロセス（Ｐａｎｅｌ  Ｓｉｚｅ  Ｆａｎ-ｏｕｔ  ＷＬＰ，ＰＷＬＰ）に向かって発展し、基板パッケージプロセスにより実現する可能性がある。
【０００４】
標準のｅＷＬＢプロセスは以下の通りである。まず、キャリアにフィルムを貼り付け、チップのパッド面を下向きにするようにフィルムに置き、ウェハレベル注射プロセスによりチップをモールディングコンパウンドに埋め込み、モールディングコンパウンドを硬化させた後、キャリアを取り外す。その後、チップが埋め込まれたモールディングコンパウンドのウェハにウェハレベルプロセスを行う。チップのパッドが露出した側にパッシベーション、金属再配線を行い、バンプ底部金属層を作製し、ボールを搭載し、切断してパッケージを完了する。
【０００５】
特許ＵＳ２００８０３０８９１７及び特許ＵＳ２０１５００３０００では、ポリマーなどのプラスチックパッケージ材料でチップをそこに嵌入させるように複数のチップを被覆し、さらに、ウェハレベルプロセスを行う。該方法には、主に以下の問題がある。まず、ポリマー接着剤ウェハの反りが問題となる。シリコン又はガラスキャリアを使用するにより反りを低減できるが、仮結合及び脱結合のような複雑なプロセスが必要である。新規な低反りのモールディングコンパウンドの開発は、材料コストが高い。また、１０×１０ｍｍ〜１２×１２ｍｍのファンアウトパッケージ体は、ボードレベル信頼性が低く、特に温度サイクルに関するテストにおいて、ｅＷＬＢ製品は、ボードレベル接続後、底部に接着剤を充填することで信頼性を高める必要がある。さらに、ポリマー接着剤ウェハの使用は収量に大きな影響を与えてしまう。射出及びモールディングコンパウンドの硬化過程において、チップの変位が主なプロセス障害となる。もう１つの問題は、再配線の材質の選択である。これは、ウェハの再構築を再配線のプロセスに適応させる必要があり、標準のウェハレベル媒体が直接使用できないためである。
【０００６】
特許ＣＮ１０４０３７１３３Ａは、ファンアウトパッケージ構造が開示される。該構造は、シリコンサポートプレートに溝を作り、チップをひっくり返して溝底に置き、チップパッドの電気性を回線によりシリコンサポートプレートの表面に導き、溝内にプラスチックパッケージ材料で充填し、プラスチックパッケージ材料の表面に再配線金属を製作することにより、回路の電気性を導出するように構成される。この構造及び製造プロセルは非常に複雑で、コストが高い。
【０００７】
上記の問題を解決するために、プロセスの加工性が良い、信頼性がよりよい、コストが低下する新規なファンアウト型方案を開発する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の技術問題を解決するために、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造及びその製造方法を提供する。
【０００９】
本発明は、モールディングコンパウンドの代わりに、シリコンベースをファンアウトベースとして使用し、シリコンベースの優位性を十分に利用することにより、微細配線を製造でき、成熟したシリコンエッチングプロセスにより、孔構造や溝構造を正確にエッチングすることができ、且つ放熱性が良好である。プロセスには、ウェハのプラスチックパッケージや脱結合プロセスが無くなるため、プロセスの困難性が低減され、コストが顕著に低減され、歩留まりが向上する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の技術手段は以下の通りである。
【００１１】
シリコンベースを含み、上記シリコンベースは第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有し、上記第１の表面に、上記第２の表面へ延伸した少なくとも１つの凹溝が形成されており、上記凹溝の側面は底面と垂直又は略垂直であり、上記凹溝内に少なくとも１つのチップが置かれており、上記チップのパッド面は上記凹溝の底面と逆方向にあり、且つ上記第１の表面に接近し、上記チップの底部と上記凹溝の底部との間に1つの粘着層が設けられており、上記チップの側面と上記凹溝の側壁との間に隙間があり、該隙間に第１の媒体層が充填されており、上記チップ及び上記第１の表面に第２の媒体層が形成されており、上記第２の媒体層に上記チップのパッドに接続された少なくとも1つの金属配線が形成されており、最外層の金属配線に1つのパッシベーション層が被覆されており、且つ該金属配線に溶接ボールを搭載するためのバンプ下金属層が形成されており、上記パッシベーション層に該バンプ下金属層に対応する開口が設けられており、上記バンプ下金属層に溶接ボール又はバンプが搭載されており、少なくとも１つの溶接ボール、又は、バンプ及びそれに対応するバンプ下金属層は上記シリコンベースの第１の表面に位置するシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【００１２】
さらに、上記凹溝の側壁と上記チップとの間の距離は１μｍを超える。
【００１３】
さらに、上記凹溝の溝底と上記シリコンベースの第２の表面との間の距離は１μｍを超える。
【００１４】
さらに、上記チップのパッド面と上記シリコンベース的第１の表面との高低差は５０μｍ未満である。
【００１５】
さらに、上記第１の媒体層の材料はポリマー接着剤である。
【００１６】
さらに、上記第１の媒体層及び上記第２の媒体層の材料は、ともに同種類のポリマー接着剤である。
【００１７】
さらに、上記粘着層の厚さは５０μｍ未満で１μｍを超える。
【００１８】
さらに、上記粘着層は非導電性ポリマー接着剤又はフィルムである。
【００１９】
さらに、上記金属配線の材質は銅又はアルミニウムである。
【００２０】
さらに、上記溶接ボールは銅柱はんだバンプ又ははんだボールである。
【００２１】
さらに、上記バンプ下金属層は、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｗ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕのうちの一種である。
【００２２】
第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有するシリコンベースウェハを提供し、上記シリコンベースウェハの第１の表面にエッチングにより所定の形状及び深さを有する少なくとも１つの凹溝を形成するステップＡと、
上記凹溝内に、上記チップのパッド面を上向きにするように少なくとも１つのパッケージされるチップを置き、上記チップの裏側に一定の厚さの粘着剤が塗布されており、該粘着剤が上記チップと凹溝の底部とを接着し、硬化して粘着層を形成し、上記チップのパッド面が上記シリコンベースの第１の表面に接近し、且つ上記チップと上記凹溝の側壁との間に隙間があるステップＢと、
塗布プロセスにより、上記凹溝の側壁と上記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填し、硬化させて1つの絶縁の第１の媒体層を形成するステップＣと、
上記チップのパッド面及び上記シリコンベースの第１の表面に1つの絶縁の第２の媒体層を形成するステップＤと、
上記チップのパッド面に対応する第２の媒体層を剥がし、第２の媒体層の上にチップのパッドに接続される金属配線を製造するステップＥと、
上記金属配線上に1つのパッシベーション層を製造し、該金属配線上における、溶接ボールを搭載する必要のある位置でパッシベーション層を剥がし、露出した金属配線に所要のバンプ下金属層を製造し、その後、バンプ作製又は溶接ボール搭載を行い、切断してシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造を形成するステップＦと、
を含むシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【００２３】
さらに、バンプ作製又は溶接ボール搭載の前後に、上記シリコンベースウェハの第２の表面を薄くすることにより、凹溝の底部からシリコンベースの第２の表面までの厚さが１μｍを超える。
【００２４】
さらに、パッケージされるチップウェハを所定厚さに薄くし、その後、チップウェハの非パッド面に粘着剤を塗り、ダイシングしてチップ小片を形成し、ピックアップツールにより粘着剤付きのチップを上記シリコンベースにおける凹溝内に置く。
【００２５】
さらに、真空雰囲気で上記凹溝の側壁と上記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填する。
【００２６】
さらに、上記第２の媒体層はフォトリソグラフィー材料である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の有益的な効果は以下の通りである。本発明は、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造及びその製造方法を提供し、モールディングコンパウンドの代わりに、シリコンベースをファンアウトベースとして使用し、シリコンベースの優位性を十分に利用することにより、微細配線を製造することができる。成熟したシリコンエッチングプロセスにより、孔構造や溝構造を正確にエッチングすることができる。チップをシリコンベースの凹溝内に埋め込み、溶接ボールファンアウトの一部をシリコンベースの表面にファンアウトすることにより、パッケージの信頼性を向上でき、プロセスを簡単化し、コストを低減させる。シリコンベースは、放熱性が良好で、パッケージの放熱性の向上に有利である。シリコンベースウェハがより小さい反りを有するため、より小さい配線幅を得ることができ、高密度のパッケージに適している。プロセスには、ウェハのプラスチックパッケージや脱結合プロセスが無くなるため、プロセスの困難性が低減され、コストが顕著に低減され、歩留まりが向上する。ポリマー接着剤をチップと凹溝の側壁との間の隙間に充填することにより、チップの変位を防止できる。好ましくは、チップを、粘着層を介して、凹溝の底部に接着することにより、チップをより良好に固定でき、チップの変位を防止できる。好ましくは、同種類のポリマー接着剤で第１の媒体層及び第２の媒体層を形成することにより、パッケージ体の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る、１つのチップが１つの凹溝に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造である。
【図２】本発明に係る、２つのチップが１つの凹溝に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造である。
【図３】本発明に係る、異なる２つのチップがそれぞれ２つの凹溝に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の技術内容をより分かりやすくするために、以下、実施例により詳しく説明する。これらの実施例は、本発明の内容を説明するものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。図面における構造の各部品は、正常の縮尺に応じて縮小されないため、実施例における各構造の実際の相対サイズではない。
【００３０】
実施例１
図１に示すように、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造は、シリコンベース１を含み、上記シリコンベースは第１の表面１０１及びそれに対向する第２の表面１０２を有し、上記第１の表面に上記第２の表面へ延伸した凹溝が形成されている。好ましくは、該凹溝は、垂直溝、又は側壁と底面との角度が８０度〜１２０度の傾斜溝であるが、これらに限定されない。本実施例の図面に垂直溝の構造が示されている。上記凹溝内に１つのチップ２が置かれており、上記チップのパッド面が上向きにされ、且つ上記チップのパッド面が上記第１の表面に接近する。上記チップと上記凹溝の溝底との間に粘着層８があり、チップが粘着層を介して凹溝の底部に接着されることにより、チップをより良好に固定し、チップの変位を防止することができる。
【００３１】
上記チップと上記凹溝の側壁との間に隙間があり、該隙間に第１の媒体層３が充填されている。上記チップ及び上記第１の表面に絶縁の第２の媒体層４が被覆されている。上記第２の媒体層に上記チップのパッド２０１に接続された少なくとも1つの金属配線５が形成されており、最外層の金属配線に1つのパッシベーション層６が被覆されており、且つ該金属配線に溶接ボールを搭載するためのバンプ下金属層が形成されている。上記パッシベーション層に該バンプ下金属層に対応する開口が設けられており、上記開口内に溶接ボール又はバンプ７が搭載されており、且つ少なく１つの溶接ボール、又は、バンプ及びそれに対応するバンプ下金属層は上記第１の表面に位置する。
【００３２】
好ましくは、上記凹溝の側壁と上記チップとの間の距離が１μｍを超えるため、チップを凹溝の溝底に入れることを容易にする。
【００３３】
好ましくは、上記凹溝の溝底と上記シリコンベースの第２の表面との間の距離が１μｍを超えるため、チップに対するシリコンベースの支持に有利である。
【００３４】
好ましくは、上記チップのパッド面と上記シリコンベースの第１の表面との間の高低差が５０μｍ未満であるため、パッケージ体の表面材料の均一性を保証できる。
【００３５】
好ましくは、上記第１の媒体層の材料はポリマー接着剤であり、真空塗布により該ポリマー接着剤を凹溝隙間に満たすことによって、チップを固定するとともに、絶縁特性を確保できる。
【００３６】
好ましくは、上記第１の媒体層及び上記第２の媒体層の材料は、ともに同種類のポリマー接着剤であるため、パッケージ体の信頼性を向上させる。
【００３７】
好ましくは、上記粘着層は、非導電性のポリマー接着剤又はフィルムであり、チップと凹溝の底面を接着することにより、後続の工程おいてチップ変位の発生がないことを確保し、比較的に良好なアライメントの精度、より細かい再配線を得ることができる。ポリマー接着剤は、チップウェハの裏側に塗布することにより製作され得る。フィルムは、チップウェハの裏側にラミネーションすることにより製作され得る。
【００３８】
好ましくは、上記金属配線の材質は銅又はアルミニウムである。
【００３９】
好ましくは、上記溶接ボールは銅柱はんだバンプ又ははんだボールである。
【００４０】
好ましくは、上記バンプ下金属層は、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｗ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕのうちの１種である。図に示されていないが、Ｎｉ／Ａｕとは、まず1つの金属ニッケルを形成し、さらに金属ニッケルに1つの金属金を形成することを意味する。同様に、Ｃｒ／Ｗ／Ｃｕは、金属クロム、金属タングステン、及び金属銅の３層の金属層を順次形成すること、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕとは、金属チタン、金属タングステン、金属銅、金属ニッケル、及び金属金の５層の金属層を順次形成すること、Ｔｉ／Ｃｕとは、金属チタン、金属銅の２層の金属層を順次形成することを意味する。
【００４１】
好ましい実施例において、該シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法は、
第１の表面及びそれに対向する第２の表面を有するシリコンベースウェハを提供し、上記シリコンベースウェハの第１の表面にエッチングにより所定の形状及び深さを有する少なくとも１つの凹溝を形成するステップＡと、
上記凹溝内に、上記チップのパッド面を上向きにするように少なくとも１つのパッケージされるチップを置き、上記チップの裏側に一定の厚さの粘着剤が塗布されており、該粘着剤が上記チップと凹溝の底部とを接着し、硬化して粘着層を形成し、上記チップのパッド面が上記シリコンベースの第１の表面に接近し、且つ上記チップと上記凹溝の側壁との間に隙間があるステップＢと、
塗布プロセスにより、上記凹溝の側壁と上記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填し、硬化させて1つの絶縁の第１の媒体層を形成するステップＣと、
上記チップのパッド面及び上記シリコンベースの第１の表面に1つの絶縁の第２の媒体層を形成するステップＤと、
上記チップのパッド面に対応する第２の媒体層を剥がし、第２の媒体層の上にチップのパッドに接続される金属配線を製造するステップＥと、
上記金属配線上に1つのパッシベーション層を製造し、該金属配線上における、溶接ボールを搭載する必要のある位置でパッシベーション層を剥がし、露出した金属配線に所要のバンプ下金属層を製造し、その後、バンプ作製又は溶接ボール搭載を行い、切断してシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造を形成するステップＦと、
を含む。
【００４２】
好ましくは、ステップＣにおける塗布プロセスは、ポリマー接着剤を採用し、ステップＤにおける第２の媒体層と第１の媒体層は、ともに同種類のポリマー接着剤であるため、パッケージ体の信頼性を向上させる。
【００４３】
好ましくは、バンプ作製又は溶接ボール搭載の前後に、シリコンベースウェハの第２の表面を必要な厚さに薄くする。好ましくは、凹溝底部からシリコンベースの第２の表面までの厚さが１μｍを超えるように薄くする。
【００４４】
好ましくは、パッケージされるチップウェハを所定厚さに薄くし、その後、チップウェハの非パッド面に粘着剤を塗り、ダイシングしてチップ小片を形成し、ピックアップツールにより粘着剤付きのチップを上記シリコンベースにおける凹溝内に置く。
【００４５】
好ましくは、真空雰囲気で上記凹溝の側壁と上記チップとの間の隙間にポリマー接着剤を充填するため、気泡を減少させ、隙間の充填効果を確保することができる。
【００４６】
好ましくは、上記第２の媒体層はフォトリソグラフィー材料であり、パッシベーション層はフォトリソグラフィー材料である。それによって、フォトリソグラフィプロセスにより開口を形成してチップのパッドを露出し、金属配線をパッドに接続させることができる。
【００４７】
実施例２
図２に示すように、本実施例２では、シリコンベースの第１の表面の１つの凹溝内に２つのチップ２が埋め込まれている以外、実施例１と同様である。なお、上記２つのチップは、サイズ、機能が同じでもよいし、異なってもよい。該実施例によれば、パッケージ体の機能を広げることができる。
【００４８】
実施例３
図３に示すように、本実施例３では、シリコンベースの第１の表面に２つの凹溝が形成され、各凹溝内にそれぞれ１つのチップ２が埋め込まれている以外、実施例１と同様である。なお、上記２つのチップは、サイズ、機能が同じでもよいし、異なってもよい。該実施例によれば、パッケージ体の機能を広げるとともに、２つのチップ同士の信号干渉を低下できる。
【００４９】
本発明は、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造及びその製造方法を提供する。モールディングコンパウンドの代わりに、シリコンベースをファンアウトベースとして使用し、シリコンベースの優位性を十分に利用することにより、微細配線を製造することができる。成熟したシリコンエッチングプロセスにより、孔構造や溝構造を正確にエッチングすることができる。チップをシリコンベースの凹溝内に埋め込み、粘着層を介して凹溝の底部に接着して固定することにより、チップの変位を防止し、再配線によりチップのＩ／Ｏをチップ及びシリコンベースの表面にファンアウトすることにより、パッケージの信頼性を向上でき、プロセスを簡単化し、コストを低減させる。シリコンベースの放熱性が良好であるため、パッケージの放熱性を向上できる。シリコンベースウェハがより小さい反りを有するため、より小さい配線幅を得ることができ、高密度のパッケージに適している。プロセスには、本発明は、ウェハプラスチックパッケージや脱結合プロセスが無くなるため、プロセスの困難性が低減され、コストが顕著に低減され、歩留まりが向上する。ポリマー接着剤をチップと凹溝の側壁との間の隙間に充填することにより、チップの変位を防止できる。好ましくは、同種類のポリマー接着剤で第１の媒体層及び第２の媒体層を形成することにより、パッケージ体の信頼性を向上できる。
【００５０】
上述した実施例は、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を詳しく説明するためのものである。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が上記実施例に行った様々な補正又は変更は、すべて本発明の保護範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  シリコンベース
１０１  第１の表面
１０２  第２の表面
２  チップ
２０１  パッド
３  第１の媒体層
４  第２の媒体層
５  金属配線
６  パッシベーション層
７  溶接ボール又はバンプ
８  粘着層
【図１】
2018523315.tif 000003
【図２】
2018523315.tif 000004
【図３】
2018523315.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月13日(2018.2.13)
【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】
第１の表面（１０１）及びそれに対向する第２の表面（１０２）を有し、前記第１の表面に前記第２の表面へ延伸した少なくとも１つの凹溝が形成されるシリコンベース（１）と、
前記凹溝内に置かれており、パッド面が前記凹溝の底面と逆方向にある少なくとも１つのチップ（２）と、
前記チップ及び前記第１の表面に形成される第２の媒体層（４）と、
前記第２の媒体層に形成され、前記チップのパッド（２０１）に接続された少なくとも１つの金属配線（５）と、
最外層の金属配線に形成され、溶接ボールを搭載するためのバンプ下金属層と、
前記バンプ下金属層に搭載される前記溶接ボール又はバンプ（７）と、を含み、
少なくとも１つの溶接ボール、又は、バンプ及びそれに対応するバンプ下金属層が前記シリコンベースの第１の表面に位置する
ことを特徴とする、シリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項２】
前記チップの側面と前記凹溝の側壁との間に隙間があり、
前記構造は、前記隙間内に充填される第１の媒体層（３）と、前記最外層の金属配線に被覆されるパッシベーション層（６）と、を含み、
前記パッシベーション層に前記バンプ下金属層に対応する開口が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項３】
前記第１の媒体層の材料は、ポリマー接着剤であり、
前記第２の媒体層及び前記第１の媒体層の材料がともに同種類のポリマー接着剤である
ことを特徴とする請求項２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項４】
前記凹溝の溝底と前記シリコンベースの第２の表面との間の距離が１μｍを超える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項５】
前記凹溝の側面が底面と垂直又は略垂直である
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項６】
前記凹溝の側壁と前記チップとの間の距離が１μｍを超える
ことを特徴とする請求項５に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項７】
前記チップの前記パッド面が前記シリコンベースの前記第１の表面に接近する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項８】
前記チップのパッド面と前記シリコンベースの第１の表面との高低差が５０μｍ未満である
ことを特徴とする請求項７に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項９】
前記チップの底部と前記凹溝の底部との間に粘着される１つの粘着層（８）をさらに含み、
前記粘着層（８）の厚さが５０μｍ未満で１μｍを超え、
前記粘着層が非導電性ポリマー接着剤又はフィルムである
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項１０】
前記金属配線の材質が銅又はアルミニウムであり、
前記溶接ボール又はバンプが銅柱はんだボール又ははんだバンプであり、
前記バンプ下金属層の材料がＮｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｗ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕのうちの一種である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造。
【請求項１１】
エッチングにより少なくとも１つの凹溝を形成する第１の表面、及びそれに対向する第２の表面を有するシリコンベースを提供するステップと、
前記凹溝内に、チップのパッド面を上向きにするように少なくとも１つのパッケージされるチップを置くステップと、
前記チップのパッド面及び前記シリコンベースの第１の表面に１つの絶縁の第２の媒体層を形成するステップと、
前記チップのパッド面上における第２の媒体層を剥がし、第２の媒体層の上にチップのパッドに接続される金属配線を製造するステップと、
最外層の金属配線にバンプ下金属層を製造するステップと、
前記バンプ下金属層に、バンプ作製又は溶接ボール搭載を行い、最後にチップが置かれたシリコンベースを切断してシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造を形成するステップと
を含むことを特徴とするシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１２】
前記製造方法は、バンプ作製又は溶接ボール搭載を行う前後に、前記凹溝の底部からシリコンベースの第２の表面までの厚さが１μｍを超えるように、前記シリコンベースの第２の表面を薄くすることをさらに含み、
前記の前記凹溝内に少なくとも１つのパッケージされるチップを置くステップは、パッケージされるチップウェハを所定厚さに薄くし、その後、チップウェハの非パッド面に粘着剤を塗り、ダイシングしてチップ小片を形成し、ピックアップツールにより粘着剤付きのチップを前記シリコンベースにおける凹溝内に置くことを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１３】
前記チップと前記凹溝の側壁との間に隙間があり、
前記方法は、前記の前記凹溝内に少なくとも１つのパッケージされるチップを置くステップの後に、前記凹溝の側壁と前記チップとの間の隙間に接着剤を充填し、接着剤を硬化させて１つの絶縁の第１の媒体層を形成することを含み、
前記の最外層の金属配線に所要のバンプ下金属層を製造するステップは、前記金属配線上にパッシベーション層を製造し、該金属配線上における溶接ボールを搭載する必要のある位置でパッシベーション層を剥がし、露出した金属配線に所要のバンプ下金属層を製造することを含む
請求項１１或いは１２に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１４】
前記凹溝の側壁と前記チップとの間の隙間に接着剤を充填することは、真空雰囲気で行われる
ことを特徴とする請求項１３に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の媒体層とパッシベーション層がフォトリソグラフィー材料であり、
前記隙間に充填された接着剤は、ポリマー接着剤である
ことを特徴とする請求項１３或いは１４に記載のシリコン基板に埋め込まれたファンアウト型パッケージ構造の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
特許ＵＳ２００８０３０８９１７及び特許ＵＳ２０１５０００３０００では、ポリマーなどのプラスチックパッケージ材料でチップをそこに嵌入させるように複数のチップを被覆し、さらに、ウェハレベルプロセスを行う。該方法には、主に以下の問題がある。まず、ポリマー接着剤ウェハの反りが問題となる。シリコン又はガラスキャリアを使用するにより反りを低減できるが、仮結合及び脱結合のような複雑なプロセスが必要である。新規な低反りのモールディングコンパウンドの開発は、材料コストが高い。また、１０×１０ｍｍ〜１２×１２ｍｍのファンアウトパッケージ体は、ボードレベル信頼性が低く、特に温度サイクルに関するテストにおいて、ｅＷＬＢ製品は、ボードレベル接続後、底部に接着剤を充填することで信頼性を高める必要がある。さらに、ポリマー接着剤ウェハの使用は収量に大きな影響を与えてしまう。射出及びモールディングコンパウンドの硬化過程において、チップの変位が主なプロセス障害となる。もう１つの問題は、再配線の材質の選択である。これは、ウェハの再構築を再配線のプロセスに適応させる必要があり、標準のウェハレベル媒体が直接使用できないためである。
【国際調査報告】
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