JP2012216868A - Package for electronic component and electronic component device - Google Patents

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啓 村山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package which obtains sufficient coplanarity of a through electrode even through a cavity is provided in the package for an electronic component where the through electrode is provided.SOLUTION: A package for an electronic component includes: a package substrate part 11 including a first silicon substrate 10a provided with through holes TH, insulation layers 14 formed on upper and lower surfaces of the first silicon substrate 10a and inner surfaces of the through holes TH; and through electrodes 18 filling the through holes TH and in which an upper surface of each through electrode 18 and an upper surface of the insulation layer 14 are flush; and a frame part 23 which is formed by a second silicon substrate 20a including openings TP, penetrating from an upper surface to a lower surface, in the center part thereof, is laminated on a peripheral part of the package substrate part 11 through the insulation layer 14, and forms a cavity C on the first silicon substrate 10a. Each through electrode 18 is disposed in the opening TP of the frame part 23.

Description

本発明は電子部品用パッケージ及び電子部品装置に係り、さらに詳しくは、MEMS素子や光半導体素子などの電子部品が実装される電子部品用パッケージ及び電子部品装置に関する。   The present invention relates to an electronic component package and an electronic component device, and more particularly to an electronic component package and an electronic component device on which electronic components such as a MEMS element and an optical semiconductor element are mounted.

従来、MEMS素子や光半導体素子などの電子部品が実装される電子部品用パッケージがある。そのような電子部品用パッケージとして、シリコン基板の中央部に電子部品が実装されるキャビティが設けられ、キャビティの下側のシリコン基板に貫通電極が設けられた構造のものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are electronic component packages on which electronic components such as MEMS elements and optical semiconductor elements are mounted. As such an electronic component package, there is a structure in which a cavity in which an electronic component is mounted is provided in the center of a silicon substrate, and a through electrode is provided in a silicon substrate below the cavity.

そのような電子部品用パッケージの製造方法の一例としては、図1(a)に示すように、まず、シリコンウェハ100の上にスルーホールを形成するための開口部200xが設けられた第1マスク層200を形成する。   As an example of a method for manufacturing such a package for electronic components, as shown in FIG. 1A, first, a first mask provided with an opening 200x for forming a through hole on a silicon wafer 100 is provided. Layer 200 is formed.

次いで、図1(b)に示すように、第1マスク層200をマスクにしてシリコンウェハ100をその上面から下面までエッチングすることにより、スルーホールTHを形成する。その後に、第1マスク層200が除去される。   Next, as shown in FIG. 1B, the through hole TH is formed by etching the silicon wafer 100 from the upper surface to the lower surface using the first mask layer 200 as a mask. Thereafter, the first mask layer 200 is removed.

続いて、図1(c)に示すように、シリコンウェハ100の上に、キャビティを形成するための開口部300xが設けられた第2マスク層300を形成する。さらに、図1(d)に示すように、第2マスク層300をマスクにしてシリコンウェハ100を厚みの途中までエッチングすることによりキャビティCを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 1C, a second mask layer 300 provided with an opening 300 x for forming a cavity is formed on the silicon wafer 100. Further, as shown in FIG. 1D, the cavity C is formed by etching the silicon wafer 100 halfway through the thickness using the second mask layer 300 as a mask.

その後に、第2マスク層300が除去される。シリコンウェハ100には複数のパッケージ領域が画定されており、各パッケージ領域にスルーホールTH及びキャビティCが設けられる。   Thereafter, the second mask layer 300 is removed. A plurality of package regions are defined in the silicon wafer 100, and through holes TH and cavities C are provided in each package region.

次いで、図2(a)に示すように、シリコンウェハ100を熱酸化することにより、シリコンウェハ100の全面にシリコン酸化層からなる絶縁層400を形成する。続いて、図2(b)に示すように、シリコンウェハ100のスルーホールTH内にめっきによって貫通電極500を形成する。   Next, as shown in FIG. 2A, the silicon wafer 100 is thermally oxidized to form an insulating layer 400 made of a silicon oxide layer on the entire surface of the silicon wafer 100. Subsequently, as shown in FIG. 2B, a through electrode 500 is formed in the through hole TH of the silicon wafer 100 by plating.

このとき、貫通電極500はシリコンウェハ100の上面及び下面から突出した状態で形成される。その後に、図2(c)に示すように、シリコンウェハ100を切断することにより、個々の電子部品用パッケージを得る。   At this time, the through electrode 500 is formed so as to protrude from the upper surface and the lower surface of the silicon wafer 100. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the silicon wafer 100 is cut to obtain individual electronic component packages.

基板としてシリコンを利用する電子部品用パッケージとしては、特許文献1には、シリコン基板のスルーホール内に金属を充填し、シリコン基板の両面側を研磨して平滑化した後に、シリコン基板に高圧アニールを施すことにより、プラグ金属の緻密性及び密着性を向上させることが記載されている。   As an electronic component package using silicon as a substrate, Patent Document 1 discloses that a metal is filled in a through hole of a silicon substrate, both surfaces of the silicon substrate are polished and smoothed, and then the silicon substrate is subjected to high pressure annealing. It is described that the density and adhesion of the plug metal are improved by applying.

また、特許文献2には、シリコン基板の両面にポリイミドなどの比較的柔らかいポリマーからなる絶縁層を形成し、さらにその上に配線層を形成し、シリコン基板と同じ材料のICチップを配線層にCCB接続することにより、接続部にかかる応力を小さくすることが記載されている。   In Patent Document 2, an insulating layer made of a relatively soft polymer such as polyimide is formed on both surfaces of a silicon substrate, and a wiring layer is further formed thereon, and an IC chip made of the same material as the silicon substrate is used as the wiring layer. It is described that the stress applied to the connecting portion is reduced by CCB connection.

特開2004−22990号公報JP 2004-22990 A 特開平6−169031号公報JP-A-6-169031

上記した従来技術の電子部品パッケージでは、スルーホールTH内に充填された貫通電極500は、キャビティCの底部から突出して形成され、さらにはめっきの特性上その高さがばらついて形成される。従って、電子部品が実装される貫通電極500のコプラナリティ(平坦度)が十分ではなく、高性能な電子部品を実装する際に接続不良が発生する場合があり、歩留り低下の要因になる。   In the above-described conventional electronic component package, the through electrode 500 filled in the through hole TH is formed so as to protrude from the bottom of the cavity C, and further, the height thereof varies depending on the characteristics of plating. Accordingly, the coplanarity (flatness) of the through electrode 500 on which the electronic component is mounted is not sufficient, and connection failure may occur when a high-performance electronic component is mounted, which causes a decrease in yield.

そこで、貫通電極500を平坦化することによりそのコプラナリティを改善する方法が考えられる。しかしながら、キャビティCを形成した後に貫通電極500を形成することから、シリコンウェハ100にはキャビティCによる凹凸が存在するので、CMPなどでキャビティC内の貫通電極500を平坦化することは困難である。しかも、同様な理由から、キャビティCの底面に貫通電極500に接続される微細な配線層を形成することも困難を極める。   Therefore, a method for improving the coplanarity by flattening the through electrode 500 can be considered. However, since the through electrode 500 is formed after forming the cavity C, the silicon wafer 100 has irregularities due to the cavity C, so it is difficult to planarize the through electrode 500 in the cavity C by CMP or the like. . In addition, for the same reason, it is extremely difficult to form a fine wiring layer connected to the through electrode 500 on the bottom surface of the cavity C.

また、シリコン基板を使用する電子部品用パッケージにおいて、シリコン基板に各種の素子を内蔵させる要求があり、そのようなパッケージの製造方法は十分に確立しているとはいえない。   In addition, there is a demand for incorporating various elements in a silicon substrate in a package for an electronic component that uses a silicon substrate, and it cannot be said that a method for manufacturing such a package has been sufficiently established.

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、シリコン基板に貫通電極が設けられた構造を有する電子部品用パッケージにおいて、キャビティを設けても貫通電極の十分なコプラナリティ(平坦度)が得られ、また、各種の素子を内蔵させる場合であっても容易に対応できる電子部品用パッケージ及び電子部品装置を提供することを目的とする。   The present invention was created in view of the above problems, and in a package for an electronic component having a structure in which a through electrode is provided on a silicon substrate, sufficient coplanarity (flatness) of the through electrode is provided even if a cavity is provided. Another object of the present invention is to provide an electronic component package and an electronic component device which can be easily obtained even when various elements are incorporated.

上記課題を解決するため、本発明は電子部品用パッケージに係り、スルーホールが設けられた第1シリコン基板と、前記第1シリコン基板の上下面及び前記スルーホールの内面に形成された絶縁層と、前記スルーホール内に充填された貫通電極とを含み、前記貫通電極の上面と前記絶縁層の上面とが面一であるパッケージ基板部と、中央部に上面から下面まで貫通する開口部を備えた第2シリコン基板から形成され、前記パッケージ基板部の周縁部に前記絶縁層を介して積層されて、前記第1シリコン基板の上にキャビティを構成する枠部とを有し、前記貫通電極は前記枠部の開口部内に配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention relates to an electronic component package, and includes a first silicon substrate provided with a through hole, and an insulating layer formed on the upper and lower surfaces of the first silicon substrate and the inner surface of the through hole. A package substrate portion including a through electrode filled in the through hole, the upper surface of the through electrode being flush with the upper surface of the insulating layer, and an opening penetrating from the upper surface to the lower surface in the central portion. A frame part that forms a cavity on the first silicon substrate, and is formed on a peripheral edge of the package substrate part via the insulating layer. It arrange | positions in the opening part of the said frame part, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の電子部品用パッケージは、シリコン基板に絶縁層を介して貫通電極を形成した後に、貫通電極が平坦化されてパッケージ基板部が得られる。その後に、パッケージ基板部の周縁部に枠部(シリコン)が設けられてキャビティが構成される。   In the electronic component package of the present invention, a through electrode is formed on a silicon substrate via an insulating layer, and then the through electrode is planarized to obtain a package substrate portion. Thereafter, a frame part (silicon) is provided on the peripheral edge of the package substrate part to form a cavity.

本発明では、キャビティが設けられていない平坦なシリコン基板に貫通電極が形成された後に、枠部が設けられるようにしたので、従来技術と違って貫通電極を平坦化することが可能になる。従って、キャビティ内のシリコン基板には平坦化された貫通電極が配置されている。また、プラズマ処理を利用することにより貫通電極にダメージを与えない低温接合によってパッケージ基板部に枠部を接合することができる。   In the present invention, since the frame portion is provided after the through electrode is formed on the flat silicon substrate without the cavity, the through electrode can be flattened unlike the prior art. Accordingly, a flattened through electrode is disposed on the silicon substrate in the cavity. Further, the frame portion can be bonded to the package substrate portion by low-temperature bonding that does not damage the through electrode by using the plasma treatment.

これにより、パッケージ基板部の上に枠部によってキャビティが設けられると共に、キャビティ内のパッケージ基板部にコプラナリティ(平坦度)が良好な貫通電極が設けられた構造の電子部品用パッケージが得られる。   As a result, a package for an electronic component having a structure in which a cavity is provided on the package substrate portion by the frame portion and a through electrode having good coplanarity (flatness) is provided on the package substrate portion in the cavity is obtained.

本発明の好適な態様では、枠部は、シリコン部と、該シリコン部の下面に形成された素子と、該素子の下側に形成されて素子に接続された接続電極とを含み、枠部の接続電極がパッケージ基板部の貫通電極に接合されている。   In a preferred aspect of the present invention, the frame part includes a silicon part, an element formed on the lower surface of the silicon part, and a connection electrode formed on the lower side of the element and connected to the element. Are connected to the through electrodes of the package substrate portion.

これにより、キャビティ内の貫通電極に接続される電子部品は、貫通電極などを介して枠部に形成された素子に電気的に接続される。例えば、電子部品がLEDの場合は、素子としてツェナーダイオードが形成される。そして、キャビティ内のLEDが蛍光体に埋設されたり、キャップ部材によって気密封止されたりして電子部品装置が構成される。   Thereby, the electronic component connected to the through electrode in the cavity is electrically connected to the element formed in the frame portion through the through electrode or the like. For example, when the electronic component is an LED, a Zener diode is formed as an element. Then, the LED in the cavity is embedded in the phosphor or hermetically sealed by a cap member to constitute an electronic component device.

以上説明したように、本発明の電子部品用パッケージでは、キャビティを設けても貫通電極の十分なコプラナリティ(平坦度)が得られ、また、各種素子を内蔵させる場合であっても容易に対応することができる。   As described above, in the electronic component package of the present invention, sufficient coplanarity (flatness) of the through electrode can be obtained even if the cavity is provided, and it can be easily handled even when various elements are incorporated. be able to.

図1(a)〜(d)は従来技術の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その1)である。1A to 1D are cross-sectional views (No. 1) showing a method for manufacturing a package for an electronic component according to the prior art. 図2(a)〜(c)は従来技術の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その2)である。FIGS. 2A to 2C are sectional views (No. 2) showing a method for manufacturing a package for electronic components according to the prior art. 図3(a)〜(e)は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その1)である。3A to 3E are cross-sectional views (No. 1) showing the method for manufacturing the electronic component package according to the first embodiment of the present invention. 図4(a)及び(b)は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その2)である。4A and 4B are sectional views (No. 2) showing the method for manufacturing the electronic component package according to the first embodiment of the present invention. 図5(a)〜(d)は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その3)である。5A to 5D are sectional views (No. 3) showing the method for manufacturing the electronic component package according to the first embodiment of the invention. 図6(a)及び(b)は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その4)である。6A and 6B are sectional views (No. 4) showing the method for manufacturing the electronic component package according to the first embodiment of the invention. 図7は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージを示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing the electronic component package according to the first embodiment of the present invention. 図8は本発明の第1実施形態の変形例の電子部品用パッケージを示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing an electronic component package according to a modification of the first embodiment of the present invention. 図9は本発明の第1実施形態の第1電子部品装置を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing the first electronic component device according to the first embodiment of the present invention. 図10は本発明の第1実施形態の第2電子部品装置を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the second electronic component device according to the first embodiment of the present invention. 図11は本発明の第1実施形態の第3電子部品装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third electronic component device according to the first embodiment of the present invention. 図12(a)〜(d)は本発明の第2実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その1)である。12A to 12D are cross-sectional views (part 1) showing the method for manufacturing the electronic component package of the second embodiment of the present invention. 図13(a)及び(b)は本発明の第2実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その2)である。13A and 13B are sectional views (No. 2) showing the method for manufacturing the electronic component package of the second embodiment of the present invention. 図14は本発明の第2実施形態の電子部品装置を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing an electronic component device according to the second embodiment of the present invention. 図15は本発明の第2実施形態の変形例の電子部品装置を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing an electronic component device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 図16(a)〜(d)は本発明の第3実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その1)である。16A to 16D are cross-sectional views (No. 1) showing the method for manufacturing the electronic component package according to the third embodiment of the invention. 図17は本発明の第3実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図(その2)である。FIG. 17: is sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the package for electronic components of 3rd Embodiment of this invention. 図18は本発明の第3実施形態の電子部品装置を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing an electronic component device according to a third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施の形態)
図3〜図6は本発明の第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図、図7及び図8は同じく電子部品用パッケージを示す断面図、図9〜図11は同じく電子部品装置を示す断面図である。
(First embodiment)
3 to 6 are sectional views showing a method for manufacturing an electronic component package according to the first embodiment of the present invention, FIGS. 7 and 8 are sectional views showing the electronic component package, and FIGS. 9 to 11 are electronic components. It is sectional drawing which shows a component apparatus.

第1実施形態の電子部品用パッケージの製造方法では、まず、図3(a)に示すように、シリコン基板として厚みが600〜800μmの第1シリコンウェハ10を用意する。第1シリコンウェハ10には、個々のパッケージを得るための1つ又は複数のパッケージ領域が画定されている。   In the method for manufacturing an electronic component package according to the first embodiment, first, as shown in FIG. 3A, a first silicon wafer 10 having a thickness of 600 to 800 μm is prepared as a silicon substrate. The first silicon wafer 10 is defined with one or more package regions for obtaining individual packages.

その後に、図3(b)に示すように、第1シリコンウェハ10の上にスルーホールを形成するための開口部12xが設けられたマスク層12を形成する。マスク層12としては、レジストを単層でパターン化してもよいし、シリコン酸化層などのハードマスク層の上にレジストをパターン化し、レジストをマスクにしてハードマスク層をエッチングすることによりマスク層12としてもよい。   Thereafter, as shown in FIG. 3B, a mask layer 12 provided with an opening 12x for forming a through hole is formed on the first silicon wafer 10. As the mask layer 12, the resist may be patterned as a single layer, or the resist is patterned on a hard mask layer such as a silicon oxide layer, and the mask layer 12 is etched by using the resist as a mask. It is good.

次いで、図3(c)に示すように、マスク層12をマスクにしてその開口部12xを通して第1シリコンウェハ10をエッチングすることにより、上面から下面まで貫通するスルーホールTHを形成する。スルーホールTHは第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域にそれぞれ形成される。その後に、マスク層12が除去される。   Next, as shown in FIG. 3C, the first silicon wafer 10 is etched through the opening 12x using the mask layer 12 as a mask, thereby forming a through hole TH penetrating from the upper surface to the lower surface. The through hole TH is formed in each package region of the first silicon wafer 10. Thereafter, the mask layer 12 is removed.

続いて、図3(d)に示すように、第1シリコンウェハ10を熱酸化することにより、第1シリコンウェハ10の両面及びスルーホールTHの内面にシリコン酸化層からなる膜厚が500nm程度の絶縁層14を形成する。なお、第1シリコンウェハ10の全面にCVD法によってシリコン酸化層を成膜して絶縁層14としてもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 3D, by thermally oxidizing the first silicon wafer 10, the thickness of the silicon oxide layer on both surfaces of the first silicon wafer 10 and the inner surface of the through hole TH is about 500 nm. An insulating layer 14 is formed. The insulating layer 14 may be formed by forming a silicon oxide layer on the entire surface of the first silicon wafer 10 by the CVD method.

次いで、図3(e)に示すように、銅箔などのめっき給電部材16の上に接着剤層15を介して第1シリコンウェハ10を配置する。接着剤層15には、第1シリコンウェハ10のスルーホールTHに対応する部分に開口部が設けられている。   Next, as shown in FIG. 3E, the first silicon wafer 10 is disposed on the plating power supply member 16 such as a copper foil via the adhesive layer 15. The adhesive layer 15 has an opening at a portion corresponding to the through hole TH of the first silicon wafer 10.

さらに、めっき給電部材16をめっき給電経路に利用する電解めっきによって、スルーホールTHの下部から上部まで金属(銅など)を充填することにより貫通電極18を形成する。その後に、めっき給電部材16及び接着剤層15が第1シリコンウェハ10から取り外される。   Further, the through electrode 18 is formed by filling a metal (such as copper) from the bottom to the top of the through hole TH by electrolytic plating using the plating power supply member 16 as a plating power supply path. Thereafter, the plating power supply member 16 and the adhesive layer 15 are removed from the first silicon wafer 10.

このとき、電解めっきの特性上、貫通電極18の上面が第1シリコンウェハ10の上面側と同一面となるように制御することは困難であるので、貫通電極18は第1シリコンウェハ10上の絶縁層14の上から突出部Pが突き出た状態で形成される。しかも、電解めっきの面内ばらつきによって貫通電極18の突出部Pはその高さがばらついて形成される。また、同様に、第1シリコンウェハ10の下面側においても、貫通電極18は下側に突出部Pが突き出た状態で形成される。   At this time, it is difficult to control the upper surface of the through electrode 18 to be flush with the upper surface side of the first silicon wafer 10 due to the characteristics of electrolytic plating. It is formed in a state where the protruding portion P protrudes from the insulating layer 14. In addition, the protrusions P of the through electrodes 18 are formed with variations in height due to in-plane variations in electrolytic plating. Similarly, on the lower surface side of the first silicon wafer 10, the through electrode 18 is formed in a state where the protruding portion P protrudes downward.

次いで、図4(a)に示すように、第1シリコンウェハ10の両面側の貫通電極18の突出部PをCMP(Chemical Mechanical Polishing)などによってそれぞれ研磨する。これによって、図4(b)に示すように、第1シリコンウェハ10の両面側において、貫通電極18の上面が絶縁層14の高さと同等になって平坦化される。つまり、貫通電極18の上面及び下面が両面側の絶縁層14の各面とそれぞれ同一面となって平坦化される。貫通電極18の上面は電子部品が接続される接続部18aとなる。   Next, as shown in FIG. 4A, the protrusions P of the through electrodes 18 on both sides of the first silicon wafer 10 are polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like. As a result, as shown in FIG. 4B, the upper surface of the through electrode 18 is flattened so as to be equal to the height of the insulating layer 14 on both sides of the first silicon wafer 10. That is, the upper surface and the lower surface of the through electrode 18 are flattened so as to be flush with the surfaces of the insulating layer 14 on both sides. The upper surface of the through electrode 18 serves as a connection portion 18a to which an electronic component is connected.

以上により、図4(b)の平面図に示すように、第1シリコンウェハ10から多面取りする場合は、第1シリコンウェハ10に複数のパッケージ領域Rが設けられ、その各領域に貫通電極18がそれぞれ形成される。   As described above, as shown in the plan view of FIG. 4B, in the case where multiple surfaces are taken from the first silicon wafer 10, a plurality of package regions R are provided in the first silicon wafer 10, and the through electrode 18 is provided in each region. Are formed respectively.

本実施形態では、キャビティが設けられていない全体にわたって平坦な第1シリコンウェハ10に貫通電極18を形成するので、従来技術と違って貫通電極18を容易に平坦化することができる。これにより、貫通電極18の接続部18aのコプラナリティ(平坦度)が良好になり、電子部品を信頼性よく実装できるようになる。   In the present embodiment, since the through electrode 18 is formed in the first silicon wafer 10 which is flat over the entire area where no cavity is provided, the through electrode 18 can be easily flattened unlike the conventional technique. Thereby, the coplanarity (flatness) of the connecting portion 18a of the through electrode 18 is improved, and the electronic component can be mounted with high reliability.

次に、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの上にキャビティを設ける方法について説明する。図5(a)に示すように、まず、第1シリコンウェハ10と同様な第2シリコンウェハ20を用意する。次いで、図5(b)に示すように、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの中央主要部に対応する部分に開口部12yが設けられたマスク層12を第2シリコンウェハ20の上に形成する。   Next, a method for providing a cavity on each package region R of the first silicon wafer 10 will be described. As shown in FIG. 5A, first, a second silicon wafer 20 similar to the first silicon wafer 10 is prepared. Next, as shown in FIG. 5B, the mask layer 12 having the opening 12 y provided in the portion corresponding to the central main portion of each package region R of the first silicon wafer 10 is formed on the second silicon wafer 20. Form.

さらに、図5(c)に示すように、マスク層12をマスクにして、その開口部12yを通して第2シリコンウェハ20を上面から下面までエッチングすることにより貫通部TPを形成する。これにより、第2シリコンウェハ20に相互に繋がるシリコン部20aからなる格子状枠部22が形成される。その後に、マスク層12が除去される。   Further, as shown in FIG. 5C, the second silicon wafer 20 is etched from the upper surface to the lower surface through the opening 12y using the mask layer 12 as a mask to form a through portion TP. Thereby, the lattice-like frame part 22 which consists of the silicon | silicone part 20a mutually connected with the 2nd silicon wafer 20 is formed. Thereafter, the mask layer 12 is removed.

次いで、図5(d)に示すように、第2シリコンウェハ20を熱酸化することにより、第2シリコンウェハ20の両面及び貫通部TPの内面にシリコン酸化層からなる絶縁層14を形成する。これにより、シリコン部20aとそれを被覆する絶縁層14とから格子状枠部22が構成される。なお、絶縁層14を省略することによって、格子状枠部22がシリコン部20aのみから形成されるようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 5D, the second silicon wafer 20 is thermally oxidized to form the insulating layer 14 made of a silicon oxide layer on both surfaces of the second silicon wafer 20 and the inner surface of the through portion TP. Thereby, the lattice-like frame part 22 is comprised from the silicon | silicone part 20a and the insulating layer 14 which coat | covers it. Note that the lattice-like frame portion 22 may be formed only of the silicon portion 20a by omitting the insulating layer 14.

図5(d)の平面図に示すように、第2シリコンウェハ20に設けられた格子状枠部22は、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの境界部(図4(b)の平面図)にそれぞれ対応するように形成される。このようにして、第2シリコンウェハ20が加工
されて枠部材となる。
As shown in the plan view of FIG. 5D, the lattice-like frame portion 22 provided on the second silicon wafer 20 is a boundary portion of each package region R of the first silicon wafer 10 (the plane of FIG. 4B). The figure is formed so as to correspond to each. In this way, the second silicon wafer 20 is processed into a frame member.

次いで、図6(a)に示すように、前述した図4(b)の各パッケージ領域Rに貫通電極18が設けられた第1シリコンウェハ10の上に、格子状枠部22が設けられた第2シリコンウェハ20を接着する。詳しく説明すると、まず、第1、第2シリコンウェハ10,20をオゾン水(オゾン濃度:8ppm)に浸漬した状態で超音波を5分間かける。   Next, as shown in FIG. 6A, a grid frame portion 22 is provided on the first silicon wafer 10 in which the through electrodes 18 are provided in each package region R of FIG. 4B described above. The second silicon wafer 20 is bonded. More specifically, first, ultrasonic waves are applied for 5 minutes while the first and second silicon wafers 10 and 20 are immersed in ozone water (ozone concentration: 8 ppm).

さらに、第1、第2シリコンウェハ10,20を水に浸漬した状態で超音波を5分間かける。その後に、第1、第2シリコンウェハ10,20をスピンドライヤによって乾燥させる。これにより、第1、第2シリコンウェハ10,20の表面に付着した有機物などが除去されて洗浄される。   Further, ultrasonic waves are applied for 5 minutes while the first and second silicon wafers 10 and 20 are immersed in water. Thereafter, the first and second silicon wafers 10 and 20 are dried by a spin dryer. As a result, organic substances attached to the surfaces of the first and second silicon wafers 10 and 20 are removed and cleaned.

次いで、第1、第2シリコンウェハ10,20の各接合面に対して酸素(O2)ガスによる第1のプラズマ処理を行う。第1のプラズマ処理の条件の一例としては、圧力:55Pa、高周波電力(13.56MHz):70W、処理時間:30秒の条件が採用される。 Next, a first plasma process using oxygen (O 2 ) gas is performed on the bonding surfaces of the first and second silicon wafers 10 and 20. As an example of the conditions of the first plasma treatment, conditions of pressure: 55 Pa, high frequency power (13.56 MHz): 70 W, and treatment time: 30 seconds are employed.

続いて、第1、第2シリコンウェハ10,20の各接合面に対して窒素(N2)ガスによる第2のプラズマ処理を行う。第2のプラズマ処理の条件の一例としては、圧力:20Pa、高周波電力(13.56MHz):270W、処理時間:15秒の条件が採用される。 Subsequently, a second plasma process using nitrogen (N 2 ) gas is performed on each bonding surface of the first and second silicon wafers 10 and 20. As an example of conditions for the second plasma treatment, conditions of pressure: 20 Pa, high-frequency power (13.56 MHz): 270 W, and treatment time: 15 seconds are employed.

これにより、第1、第2シリコンウェハ10,20の各接合面が親水性化し、接合に好適な表面状態となる。   Thereby, each joint surface of the 1st, 2nd silicon wafers 10 and 20 becomes hydrophilic, and it will be in the surface state suitable for joining.

次いで、第2シリコンウェハ20の格子状枠部22が第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの境界部に対応するように、第1シリコンウェハ10の上に第2シリコンウェハ20を位置合わせして配置する。(図4(b)及び図5(d)の平面図参照)。   Next, the second silicon wafer 20 is aligned on the first silicon wafer 10 so that the lattice-like frame portion 22 of the second silicon wafer 20 corresponds to the boundary portion of each package region R of the first silicon wafer 10. Arrange. (Refer to the plan views of FIGS. 4B and 5D).

さらに、積層された第1、第2シリコンウェハ10,20に対して100N/ウェハの圧力を5秒間かけることによって両者を圧着する。その後に、第1、第2シリコンウェハ10,20を温度:150℃の雰囲気で8時間、熱処理する。これにより、図6(b)に示すように、第1シリコンウェハ10の上に第2シリコンウェハ20の格子状枠部22が接合される。   Further, the first and second silicon wafers 10 and 20 stacked are pressure-bonded by applying a pressure of 100 N / wafer for 5 seconds. Thereafter, the first and second silicon wafers 10 and 20 are heat-treated in an atmosphere of temperature: 150 ° C. for 8 hours. As a result, as shown in FIG. 6B, the lattice-like frame portion 22 of the second silicon wafer 20 is bonded onto the first silicon wafer 10.

第1シリコンウェハ10に設けられた貫通電極18(銅)は、400℃程度までの熱処理に十分に耐えることができるので、熱処理温度は100〜400℃の間で任意に設定することができる。つまり、第1、第2シリコンウェハ10,20にプラズマ処理を行うことにより、貫通電極18の耐熱温度以下の低い温度で両者を接合することができる。   Since the through electrode 18 (copper) provided on the first silicon wafer 10 can sufficiently withstand heat treatment up to about 400 ° C., the heat treatment temperature can be arbitrarily set between 100 ° C. and 400 ° C. That is, by performing plasma treatment on the first and second silicon wafers 10 and 20, both can be bonded at a temperature lower than the heat resistance temperature of the through electrode 18.

そして、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの境界部に第2シリコンウェハ20の格子状枠部22が配置されることによって、各パッケージ領域Rの中央部にキャビティCが設けられる。このようにして、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域Rの周縁部に格子状枠部22がそれぞれ立設した構造のウェハ状のパッケージ部材3が得られる。   The lattice frame 22 of the second silicon wafer 20 is disposed at the boundary between the package regions R of the first silicon wafer 10, thereby providing the cavity C at the center of each package region R. In this way, the wafer-like package member 3 having a structure in which the lattice-like frame portions 22 are erected on the peripheral edge of each package region R of the first silicon wafer 10 is obtained.

なお、上述した形態では、格子状枠部22をシリコンから形成したが、上述した接合方法によって第1シリコンウェハ10に接合できる材料であれば、格子状枠部2の材料として使用可能である。   In the embodiment described above, the lattice frame 22 is formed from silicon, but any material that can be bonded to the first silicon wafer 10 by the bonding method described above can be used as the material of the lattice frame 2.

本実施形態では、ウェハ状のパッケージ部材3の各パッケージ領域Rに電子部品を実装した後に、第1、第2シリコンウェハ10,20を切断して電子部品装置を構成してもよいし、あるいは、第1、第2シリコンウェハ10,20を切断して個々の電子部品用パッケージを得た後に電子部品を実装して電子部品装置を構成してもよい。   In the present embodiment, the electronic component device may be configured by cutting the first and second silicon wafers 10 and 20 after mounting the electronic component in each package region R of the wafer-like package member 3, or Alternatively, after the first and second silicon wafers 10 and 20 are cut to obtain individual electronic component packages, the electronic components may be mounted to constitute an electronic component device.

図7には、図6(b)のパッケージ部材3が切断されて得られる本実施形態の電子部品用パッケージ1が示されている。図7に示すように、第1、第2シリコンウェハ10,20が切断されることにより、第1シリコンウェハ10が個々のシリコン基板10aとなり、第2シリコンウェハ20の格子状枠部22が個々の枠部23となる。   FIG. 7 shows the electronic component package 1 of the present embodiment obtained by cutting the package member 3 of FIG. As shown in FIG. 7, the first and second silicon wafers 10 and 20 are cut, whereby the first silicon wafer 10 becomes individual silicon substrates 10a, and the lattice-like frame portions 22 of the second silicon wafer 20 individually. The frame portion 23 becomes.

図7に示すように、第1実施形態の電子部品用パッケージ1は、パッケージ基板部11とその周縁部に接合されて立設する枠部23とによって基本構成される。パッケージ基板部11では、シリコン基板10aにスルーホールTHが設けられており、シリコン基板10a両面側及びスルーホールTHの内面に絶縁層14が形成されている。   As shown in FIG. 7, the electronic component package 1 according to the first embodiment is basically configured by a package substrate portion 11 and a frame portion 23 that stands and is joined to the peripheral portion thereof. In the package substrate portion 11, through holes TH are provided in the silicon substrate 10a, and an insulating layer 14 is formed on both sides of the silicon substrate 10a and on the inner surface of the through hole TH.

スルーホールTH内には貫通電極18が設けられており、貫通電極18の上面及び下面は、シリコン基板10aの両面側の絶縁層14の各面とそれぞれ同じ高さになって平坦化されている。   A through electrode 18 is provided in the through hole TH, and the upper surface and the lower surface of the through electrode 18 are flattened at the same height as the surfaces of the insulating layer 14 on both sides of the silicon substrate 10a. .

枠部23は、シリコン部20aの上下面及び内面側に絶縁層14が被覆されて構成される。そして、枠部23の下面側の絶縁層14がパッケージ基板部11の上面側の絶縁層14に接合されている。これによって、パッケージ基板部11上の中央主要部にキャビティCが設けられている。   The frame portion 23 is configured by covering the upper and lower surfaces and the inner surface side of the silicon portion 20a with the insulating layer 14. The insulating layer 14 on the lower surface side of the frame portion 23 is bonded to the insulating layer 14 on the upper surface side of the package substrate portion 11. Thus, a cavity C is provided in the central main part on the package substrate part 11.

前述したように、第1実施形態の電子部品用パッケージ1の製造方法では、キャビティが設けられていない平坦な第1シリコンウェハ10に絶縁層14を介して貫通電極18を形成した後に、貫通電極18の突出部Pを研摩して平坦化する。さらに、第1シリコンウェハ10の上に格子状枠部22が設けられた第2シリコンウェハ20を接合することによって、第1シリコンウェハ10の各パッケージ領域RにキャビティCがそれぞれ設けられる。   As described above, in the method for manufacturing the electronic component package 1 according to the first embodiment, after the through electrode 18 is formed on the flat first silicon wafer 10 having no cavity through the insulating layer 14, the through electrode is formed. The 18 protrusions P are polished and flattened. Further, the cavity C is provided in each package region R of the first silicon wafer 10 by bonding the second silicon wafer 20 provided with the lattice frame 22 on the first silicon wafer 10.

第1シリコンウェハ10と第2シリコンウェハ20との接合は、各接合面を洗浄し、プラズマ処理した後に、位置合わせして圧着し、低温側(150℃)で熱処理することによって達成される。   The bonding between the first silicon wafer 10 and the second silicon wafer 20 is achieved by cleaning each bonded surface, performing plasma processing, aligning and pressing, and heat-treating on the low temperature side (150 ° C.).

従来から1000℃程度のかなり高温の熱圧着によってシリコンウェハ同士を接着する技術は知られているが、本実施形態では、第1シリコンウェハ10に貫通電極18(銅など)が設けられているため、貫通電極18はそのような高温処理に耐えることができない。   Conventionally, a technique for bonding silicon wafers by thermocompression bonding at a considerably high temperature of about 1000 ° C. is known, but in the present embodiment, the first silicon wafer 10 is provided with a through electrode 18 (such as copper). The through electrode 18 cannot withstand such high temperature processing.

本実施形態のシリコンウェハ同士の接合方法はそのような課題を鑑みて考案されており、第1シリコンウェハ10に貫通電極18が設けられていても、プラズマ処理を利用することにより貫通電極18にダメージを与えない低温処理(例えば150℃)によって第1シリコンウェハ10の上に第2シリコンウェハ20を接合することができる。   The bonding method between the silicon wafers of the present embodiment has been devised in view of such a problem. Even if the first silicon wafer 10 is provided with the through electrode 18, the plasma treatment is used to form the through electrode 18. The second silicon wafer 20 can be bonded onto the first silicon wafer 10 by a low temperature treatment (for example, 150 ° C.) that does not cause damage.

このような製造方法を採用することにより、パッケージ基板部11の上に枠部23によってキャビティCが設けられると共に、キャビティC内のパッケージ基板部11にコプラナリティ(平坦度)が良好な貫通電極18が設けられた構造の電子部品用パッケージ1を容易に製造することができる。   By adopting such a manufacturing method, the cavity C is provided on the package substrate portion 11 by the frame portion 23, and the through electrode 18 having good coplanarity (flatness) is formed on the package substrate portion 11 in the cavity C. The electronic component package 1 having the provided structure can be easily manufactured.

なお、図8に示された変形例の電子部品用パッケージ1aのように、図7の電子部品用パッケージ1の枠部23において絶縁層14を省略し、シリコン部20aのみからなる枠部23がパッケージ基板部11の上に接合されてキャビティCが構成されるようにしてもよい。   8, the insulating layer 14 is omitted from the frame portion 23 of the electronic component package 1 in FIG. 7, and the frame portion 23 including only the silicon portion 20 a is provided. The cavity C may be configured by being bonded onto the package substrate portion 11.

この形態の場合は、前述した図6(a)の工程において、シリコン部20aのみからなる格子状枠部22が設けられた第2シリコンウェハ20が第1シリコンウェハ10の上に同様な接合方法によって接合される。   In the case of this embodiment, a similar bonding method is employed in which the second silicon wafer 20 provided with the lattice-like frame portion 22 composed only of the silicon portion 20a is formed on the first silicon wafer 10 in the step of FIG. Joined by.

次に、本実施形態の電子部品用パッケージ1を利用して構成される電子部品装置について説明する。図9に示すように、本実施形態の第1電子部品装置2では、図7の電子部品用パッケージ1のキャビティC内の貫通電極18の接続部18aにLED(Light Emitting Diode)30のバンプ30aがフリップチップ接続されており、これによってLED30がキャビティC内に収容されている。   Next, an electronic component device configured using the electronic component package 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 9, in the first electronic component device 2 of the present embodiment, bumps 30a of LEDs (Light Emitting Diodes) 30 are connected to the connecting portions 18a of the through electrodes 18 in the cavity C of the electronic component package 1 of FIG. Are flip-chip connected, whereby the LED 30 is accommodated in the cavity C.

さらに、キャビティC内に蛍光体32が充填されており、LED30が蛍光体32に埋設されている。また、貫通電極18の下部にはんだボールなどが搭載されて外部接続端子26が設けられている。   Further, the phosphor 32 is filled in the cavity C, and the LED 30 is embedded in the phosphor 32. In addition, a solder ball or the like is mounted below the through electrode 18 and an external connection terminal 26 is provided.

電子部品用パッケージ1のキャビティC内にLED30を実装することにより、LED30の上面(発光面)側に均一の膜厚の蛍光体32を容易に形成することができる。LED30は例えば青色又は紫色の光を発光し、蛍光体32の作用によって白色光となって外部に放出される。なお、図9において、蛍光体32の上に透明キャップ部材をさらに設けてもよい。   By mounting the LED 30 in the cavity C of the electronic component package 1, the phosphor 32 having a uniform film thickness can be easily formed on the upper surface (light emitting surface) side of the LED 30. The LED 30 emits blue or violet light, for example, and is emitted to the outside as white light by the action of the phosphor 32. In FIG. 9, a transparent cap member may be further provided on the phosphor 32.

図10には第1実施形態の第2電子部品装置2aが示されている。図10に示すように、前述した変形例の電子部品用パッケージ1a(図8)のキャビティC内の貫通電極18の接続部18aに電子部品40のバンプ40aがフリップチップ接続されて実装されている。電子部品40としては、LEDなどの光半導体素子や加速度センサなどのMEMS素子が使用される。   FIG. 10 shows the second electronic component device 2a of the first embodiment. As shown in FIG. 10, the bump 40a of the electronic component 40 is mounted on the connection portion 18a of the through electrode 18 in the cavity C of the electronic component package 1a (FIG. 8) of the above-described modification by flip chip connection. . As the electronic component 40, an optical semiconductor element such as an LED or a MEMS element such as an acceleration sensor is used.

さらに、電子部品用パッケージ1aの枠部23の上にキャップ部材24が接合されている。パッケージ基板部11と枠部23とキャップ部材24とによって収容部Sが構成され、その収容部Sに電子部品40が気密封止された状態で収容されている。また、貫通電極18の下部にはんだボールなどが搭載されて外部接続端子26が設けられている。   Further, a cap member 24 is joined on the frame portion 23 of the electronic component package 1a. The package substrate portion 11, the frame portion 23, and the cap member 24 constitute a housing portion S, and the electronic component 40 is housed in the housing portion S in an airtightly sealed state. In addition, a solder ball or the like is mounted below the through electrode 18 and an external connection terminal 26 is provided.

図10には、電子部品40が光半導体素子からなる形態が例示されている。キャップ部材24は透明のガラスキャップから形成され、ガラスキャップが陽極接合によって電子部品用パッケージ1aの枠部23(シリコン部20a)に接合されている。そして、光半導体素子は、ガラスキャップを介して外部に光を放出したり、外部からの光を受光したりする。   FIG. 10 illustrates a form in which the electronic component 40 is made of an optical semiconductor element. The cap member 24 is formed of a transparent glass cap, and the glass cap is bonded to the frame portion 23 (silicon portion 20a) of the electronic component package 1a by anodic bonding. The optical semiconductor element emits light to the outside through the glass cap or receives light from the outside.

なお、図7の電子部品用パッケージ1を使用し、その枠部23の上面の絶縁層14を部分的に除去してシリコン部20aを露出させることによってガラスキャプを枠部23に陽極接合することも可能である。   7 is used, and the glass cap is anodically bonded to the frame portion 23 by partially removing the insulating layer 14 on the upper surface of the frame portion 23 to expose the silicon portion 20a. Is also possible.

あるいは、電子部品40がMEMS素子である場合は、キャップ部材24がガラスキャップ以外にシリコンキャップなどの不透明材料から形成することができる。シリコンキャップは、電子部品用パッケージ1aの枠部23に前述したプラズマ処理を利用する接合方法によって接合される。なお、シリコンキャップを使用する場合は、図7に示した表面が絶縁層14で被覆された枠部23を備えた電子部品用パッケージ1を使用してもよい。   Alternatively, when the electronic component 40 is a MEMS element, the cap member 24 can be formed of an opaque material such as a silicon cap in addition to the glass cap. The silicon cap is bonded to the frame portion 23 of the electronic component package 1a by the bonding method using the plasma processing described above. When a silicon cap is used, the electronic component package 1 including the frame portion 23 whose surface shown in FIG. 7 is covered with the insulating layer 14 may be used.

また、図11には、第1実施形態の第3電子部品装置2bが示されている。図11に示すように、第3電子部品装置2bでは、図7の電子部品用パッケージ1において枠部23が省略されている。そして、パッケージ基板部11の貫通電極18の接続部18aに電子部品40のバンプ40aがフリップチップ接続されて実装されている。   FIG. 11 shows the third electronic component device 2b of the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the third electronic component device 2b, the frame portion 23 is omitted from the electronic component package 1 of FIG. The bump 40a of the electronic component 40 is mounted on the connecting portion 18a of the through electrode 18 of the package substrate portion 11 by flip chip connection.

さらに、中央部にキャビティC(凹部)が設けられて周縁部に突起状接合部24aが設けられた構造のキャップ部材24が、そのキャビティCが下側になった状態でパッケージ基板部11の上に配置されている。キャップ部材24の突起状接合部24aの先端面がパッケージ基板部11に接合されている。   Further, the cap member 24 having a structure in which the cavity C (concave portion) is provided in the central portion and the protruding joint portion 24a is provided in the peripheral portion is formed on the package substrate portion 11 with the cavity C on the lower side. Is arranged. The tip end surface of the protruding joint portion 24 a of the cap member 24 is joined to the package substrate portion 11.

キャップ部材24のキャビティCによって収容部Sが構成され、その収容部Sに電子部品40が気密封止された状態で収容されている。図11には、電子部品40が光半導体素子からなる形態が例示されている。キャップ部材24は透明のガラスキャップから形成され、パッケージ基板部11の周縁部の絶縁層14が部分的に除去され、露出したシリコン基板10にガラスキャップが陽極接合されている。   A housing part S is constituted by the cavity C of the cap member 24, and the electronic component 40 is housed in the housing part S in an airtightly sealed state. FIG. 11 illustrates a form in which the electronic component 40 is made of an optical semiconductor element. The cap member 24 is formed of a transparent glass cap, the insulating layer 14 at the peripheral edge of the package substrate portion 11 is partially removed, and the glass cap is anodically bonded to the exposed silicon substrate 10.

あるいは、電子部品40としてMEMS素子を使用する場合は、キャップ部材24はガラスキャップの他にシリコンキャップなどの不透明材料から形成することができ、その場合は、パッケージ基板部11の接合部は絶縁層14で被覆されていてもよい。   Alternatively, when a MEMS element is used as the electronic component 40, the cap member 24 can be formed of an opaque material such as a silicon cap in addition to the glass cap. In this case, the bonding portion of the package substrate portion 11 is an insulating layer. 14 may be covered.

本実施形態の第1〜第3電子部品装置2,2a,2bでは、高精度で加工できる第1シリコンウェハ10を加工することに基づいてパッケージ基板部11を形成するので、狭ピッチの貫通電極18を容易に形成できる。また、第1シリコンウェハ10にキャビティを作り込まず、枠部23やキャップ部材24によってキャビティC(収容部)を構成するようにしている。   In the first to third electronic component devices 2, 2 a, 2 b of the present embodiment, the package substrate portion 11 is formed based on processing the first silicon wafer 10 that can be processed with high accuracy. 18 can be formed easily. Further, the cavity C (accommodating portion) is configured by the frame portion 23 and the cap member 24 without forming a cavity in the first silicon wafer 10.

これにより、第1シリコンウェハ10は全体にわたって平坦な状態となっているので、貫通電極18を容易に平坦化することができ、その接続部18aのコプラナリティ(平坦度)を良好に設定することができる。従って、狭ピッチで多数の端子を備えた高性能な電子部品であって信頼性よく実装することができるようになる。   Thereby, since the 1st silicon wafer 10 is in the flat state over the whole, the penetration electrode 18 can be planarized easily and the coplanarity (flatness) of the connection part 18a can be set favorable. it can. Therefore, a high-performance electronic component having a large number of terminals with a narrow pitch can be mounted with high reliability.

さらには、特に図示しないが、貫通電極18を平坦化した後に(図4(b)の工程の後)に貫通電極18に接続される微細な配線パターン層を形成することができる。従って、各種の電子部品の実装に対応できるようになり、設計の自由度を広げることができる。   Further, although not particularly illustrated, a fine wiring pattern layer connected to the through electrode 18 can be formed after the through electrode 18 is planarized (after the step of FIG. 4B). Therefore, it becomes possible to cope with mounting of various electronic components, and the degree of freedom of design can be expanded.

(第2の実施の形態)
図12〜図13は本発明の第2実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図、図14は同じく電子部品装置を示す断面図である。
(Second Embodiment)
12 to 13 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an electronic component package according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the same electronic component device.

第2実施形態の特徴は、電子部品用パッケージを構成するシリコン基板に電子部品に接続される素子(ダイオードなど)を作り込むことにある。第2実施形態では、第1実施形態と同一要素及び同一工程においてはその詳しい説明を省略する。   A feature of the second embodiment resides in that an element (such as a diode) connected to the electronic component is formed on a silicon substrate constituting the electronic component package. In the second embodiment, detailed description of the same elements and steps as those in the first embodiment is omitted.

第2実施形態の電子部品用パッケージの製造方法では、図12(a)に示すように、まず、第1実施形態と同様な方法により図4(b)の第1シリコンウェハ10と同一構造のものを作成し、上側パッケージ部材3aとする。すなわち、第1シリコンウェハ10にスルーホールTHを形成し、その全面に絶縁層14を形成した後に、スルーホールTH内に貫通電極18を形成し、その両面側を平坦化する。   In the electronic component package manufacturing method of the second embodiment, as shown in FIG. 12A, first, the same structure as that of the first silicon wafer 10 of FIG. A thing is created and it is set as the upper package member 3a. That is, after the through hole TH is formed in the first silicon wafer 10 and the insulating layer 14 is formed on the entire surface thereof, the through electrode 18 is formed in the through hole TH, and both surface sides thereof are flattened.

次いで、図12(b)に示すように、上面側にツェナーダイオードZDが作り込まれた第2シリコンウェハ20を用意する。ツェナーダイオードZDはn型の第2シリコンウェハ20にp型の導電型不純物(ボロンなど)がイオン注入されて形成される。第2シリコンウェハ20の上には、ツェナーダイオードZDの上に開口部が設けられた第1絶縁層50が形成されている。   Next, as shown in FIG. 12B, a second silicon wafer 20 having a Zener diode ZD formed on the upper surface side is prepared. The zener diode ZD is formed by ion-implanting p-type conductivity impurities (such as boron) into the n-type second silicon wafer 20. On the second silicon wafer 20, a first insulating layer 50 having an opening on the Zener diode ZD is formed.

また、第1絶縁層50の上にはツェナーダイオードZDに接続された電極パッド52が形成されている。電極パッド52は下から順にTi(チタン)層/TiN(窒化チタン)層/Al(アルミニウム)層が形成されて構成される。   An electrode pad 52 connected to the Zener diode ZD is formed on the first insulating layer 50. The electrode pad 52 is configured by forming a Ti (titanium) layer / TiN (titanium nitride) layer / Al (aluminum) layer in order from the bottom.

さらに、第1絶縁層50の上には電極パッド52の上に開口部54xが設けられた第2絶縁層54が形成さている。また、第2シリコンウェハ20の下面に絶縁層51が形成されている。   Further, a second insulating layer 54 having an opening 54 x provided on the electrode pad 52 is formed on the first insulating layer 50. An insulating layer 51 is formed on the lower surface of the second silicon wafer 20.

次いで、図12(c)に示すように、第2絶縁層54及び電極パッド52の上に下から順にTi層/Cu(銅)層をスパッタ法によって形成して金属層56aを得る。続いて、金属層56aを第2絶縁層54が露出するまでCMPなどで研磨する。これにより、図12(d)に示すように、第2絶縁層54の開口部54x内に金属層56aが埋め込まれて、電極パッド52に接続される接続電極56が得られる。   Next, as shown in FIG. 12C, a Ti layer / Cu (copper) layer is formed in order from the bottom on the second insulating layer 54 and the electrode pad 52 to obtain a metal layer 56a. Subsequently, the metal layer 56a is polished by CMP or the like until the second insulating layer 54 is exposed. Thereby, as shown in FIG. 12D, the metal layer 56a is embedded in the opening 54x of the second insulating layer 54, and the connection electrode 56 connected to the electrode pad 52 is obtained.

このようにして、第2シリコンウェハ20の上面側にツェナーダイオードZDに電気的に接続された接続電極56が露出した状態で設けられる。そして、図12(d)の第2シリコンウェハ20を下側パッケージ部材3bとする。   Thus, the connection electrode 56 electrically connected to the Zener diode ZD is provided on the upper surface side of the second silicon wafer 20 in an exposed state. Then, the second silicon wafer 20 in FIG. 12D is used as the lower package member 3b.

続いて、図13(a)に示すように、図12(d)の下側パッケージ部材3bの接続電極56(銅層)に、上記した図12(a)の上側パッケージ部材3aの貫通電極18の下側の接続部18a(銅層)を接合する。   Subsequently, as shown in FIG. 13A, the connection electrode 56 (copper layer) of the lower package member 3b of FIG. 12D is connected to the through electrode 18 of the upper package member 3a of FIG. The lower connecting portion 18a (copper layer) is joined.

この接合方法は、第1実施形態の図6(a)の工程と同様な方法が採用される。つまり、上側パッケージ部材3aと下側パッケージ部材3bの各接合面を洗浄し、プラズマ処理を行った後に、位置合わせして圧着し、150℃の温度で熱処理する。   As this joining method, a method similar to the step of FIG. 6A of the first embodiment is employed. That is, after each joint surface of the upper package member 3a and the lower package member 3b is cleaned and subjected to plasma treatment, it is aligned, pressure-bonded, and heat-treated at a temperature of 150 ° C.

プラズマ処理を利用して低温側で接合する方法は、シリコン同士、シリコンとシリコン酸化層(絶縁層)、又はシリコン酸化層(絶縁層)同士だけではなく、銅と銅などの各種の金属材料を接合することが可能である。   The method of bonding on the low temperature side using plasma treatment is not only between silicon, silicon and silicon oxide layer (insulating layer), or silicon oxide layer (insulating layer) but also various metal materials such as copper and copper. It is possible to join.

これにより、図13(b)に示すように、下側パッケージ部材3bの接続電極56と上側パッケージ部材3aの貫通電極18の接続部18aとが接合されて電気的に接続される。   As a result, as shown in FIG. 13B, the connection electrode 56 of the lower package member 3b and the connection portion 18a of the through electrode 18 of the upper package member 3a are joined and electrically connected.

つまり、下側パッケージ部材3bに設けられたツェナーダイオードZDは、電極パッド52及び接続電極56を介して上側パッケージ部材3aの貫通電極18に電気的に接続される。   That is, the Zener diode ZD provided in the lower package member 3 b is electrically connected to the through electrode 18 of the upper package member 3 a through the electrode pad 52 and the connection electrode 56.

以上により、下側パッケージ部材3bの上に上側パッケージ部材3aが積層されて構成される第2実施形態のパッケージ部材3が得られる。   As described above, the package member 3 of the second embodiment configured by stacking the upper package member 3a on the lower package member 3b is obtained.

第2実施形態においても、ウェハ状のパッケージ部材3の各パッケージ領域に電子部品をそれぞれ実装した後に、パッケージ部材3を切断して個々の電子部品装置を構成してもよいし、あるいは、パッケージ部材3を切断して個々のパッケージを得た後に電子部品を実装して電子部品装置を構成してもよい。   Also in the second embodiment, each electronic component device may be configured by cutting the package member 3 after each electronic component is mounted in each package region of the wafer-like package member 3, or the package member. An electronic component device may be configured by mounting electronic components after cutting 3 to obtain individual packages.

図14には、第2実施形態の電子部品用パッケージを使用して構成される電子部品装置が示されている。図14に示すように、第2実施形態の電子部品装置2cの電子部品用パッケージ1bは、図13(b)のパッケージ部材3が切断されて得られ、下側パッケージ部4bの上に上側パッケージ部4aが積層されて基本構成されている。   FIG. 14 shows an electronic component device configured using the electronic component package of the second embodiment. As shown in FIG. 14, the electronic component package 1b of the electronic component device 2c of the second embodiment is obtained by cutting the package member 3 of FIG. 13B, and the upper package on the lower package portion 4b. The portion 4a is laminated to form a basic configuration.

下側パッケージ部4bでは、シリコン基板20aの上面側にツェナーダイオードZDが形成されており、ツェナーダイオードZDは電極パッド52を介して接続電極56に接続されている。また、上側パッケージ部4aでは、シリコン基板10aの両面側及びそれに設けられたスルーホールTHの内面に絶縁層14が形成されており、スルーホールTH内に両面側が平坦化された貫通電極18が充填されている。   In the lower package portion 4 b, a Zener diode ZD is formed on the upper surface side of the silicon substrate 20 a, and the Zener diode ZD is connected to the connection electrode 56 through the electrode pad 52. Further, in the upper package portion 4a, the insulating layer 14 is formed on both sides of the silicon substrate 10a and the inner surface of the through hole TH provided therein, and the through electrode 18 whose both sides are flattened is filled in the through hole TH. Has been.

そして、下側パッケージ部4bの上面側の接続電極56に上側パッケージ部4aの貫通電極18の下側の接続部18aが接合されている。   The lower connection portion 18a of the through electrode 18 of the upper package portion 4a is joined to the connection electrode 56 on the upper surface side of the lower package portion 4b.

さらに、上側パッケージ部4aの貫通電極18の上面側の接続部18aに、LED30のバンプ30aがフリップチップ接続されて実装されている。また、LED30は蛍光体32に埋設されており、LED30の上面(発光面)が蛍光体32で被覆されている。第1実施形態の図9の電子部品装置1と同様に、LED30は青色や紫色などの光を放出し、蛍光体32の作用によって白色光として外部に放出される。   Further, the bumps 30a of the LEDs 30 are mounted on the connection portions 18a on the upper surface side of the through electrodes 18 of the upper package portion 4a by flip chip connection. The LED 30 is embedded in the phosphor 32, and the upper surface (light emitting surface) of the LED 30 is covered with the phosphor 32. Similar to the electronic component device 1 of FIG. 9 of the first embodiment, the LED 30 emits light such as blue or purple, and is emitted to the outside as white light by the action of the phosphor 32.

また、LED30は、上側パッケージ部4aの貫通電極18、下側パッケージ部4bの接続電極56及び電極パッド52を介して、下側パッケージ部4bのシリコン基板20aに設けられたツェナーダイオードZDに接続されている。ツェナーダイオードZDは、電源ラインにおいてLED30と電気的に並列になるように接続されて電源レギュレータとして機能する。   The LED 30 is connected to a Zener diode ZD provided on the silicon substrate 20a of the lower package part 4b through the through electrode 18 of the upper package part 4a, the connection electrode 56 of the lower package part 4b, and the electrode pad 52. ing. The Zener diode ZD functions as a power regulator by being connected in parallel with the LED 30 in the power line.

なお、図15に示す変形例の電子部品装置2dのように、第2実施形態の電子部品用パッケージ1bの上に、中央部にキャビティCが設けられて周縁部に突起状接合部24aが設けられた構造の透明ガラスからなるキャップ部材24を接合して配置してもよい。上側パッケージ部4aの周縁部の絶縁層14が部分的に除去されており、キャップ部材24(ガラスキャップ)が上側パッケージ部4aのシリコン基板10aに陽極接合される。   In addition, like the electronic component device 2d of the modification shown in FIG. 15, the cavity C is provided in the central portion and the protruding joint portion 24a is provided in the peripheral portion on the electronic component package 1b of the second embodiment. The cap member 24 made of transparent glass having the structure described above may be joined and disposed. The insulating layer 14 at the peripheral edge of the upper package part 4a is partially removed, and the cap member 24 (glass cap) is anodically bonded to the silicon substrate 10a of the upper package part 4a.

これにより、上側パッケージ部4a上に実装されたLED30はキャップ部材24によって構成される収容部S内に気密封止されて収容される。   Thereby, the LED 30 mounted on the upper package part 4 a is hermetically sealed and accommodated in the accommodating part S constituted by the cap member 24.

あるいは、LED30を蛍光体32で埋設し、その上に透明キャップ部材をさらに設けてもよい。   Alternatively, the LED 30 may be embedded with the phosphor 32 and a transparent cap member may be further provided thereon.

第2実施形態では、下側パッケージ部4bのシリコン基板20aに、LED30に接続されるツェナーダイオードZDを内蔵させる例を示したが、上側パッケージ部4aの上にLED30の代わりに加速度センサなどのMEMS素子を実装し、下側パッケージ部4bのシリコン基板20aにMEMS素子を駆動させるための半導体素子などを内蔵させてもよい。   In the second embodiment, an example in which the Zener diode ZD connected to the LED 30 is built in the silicon substrate 20a of the lower package part 4b is shown. However, instead of the LED 30 on the upper package part 4a, a MEMS such as an acceleration sensor is used. An element may be mounted, and a semiconductor element or the like for driving the MEMS element may be incorporated in the silicon substrate 20a of the lower package portion 4b.

つまり、上側パッケージ部4aの上に各種の電子部品を実装することができ、下側パッケージ部4bのシリコン基板20aに、電子部品に接続される各種の素子(半導体素子、ダイオード、キャパシタ、抵抗、インダクタなど)を内蔵させることができる。   That is, various electronic components can be mounted on the upper package portion 4a, and various elements (semiconductor elements, diodes, capacitors, resistors, resistors, etc.) connected to the electronic components are formed on the silicon substrate 20a of the lower package portion 4b. Inductors etc. can be built in.

上側パッケージ部4aの上にMEMS素子を実装する場合は、図15のキャップ部材24を備えた電子部品装置2dが採用され、MEMS素子が収容部Sに気密封止される。その場合は、キャップ部材24として、透明ガラスの他にシリコンキャップなどの不透明材料を使用することができる。   When the MEMS element is mounted on the upper package part 4a, the electronic component device 2d including the cap member 24 of FIG. 15 is employed, and the MEMS element is hermetically sealed in the housing part S. In that case, an opaque material such as a silicon cap can be used as the cap member 24 in addition to the transparent glass.

第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、上側パッケージ部4aに設けられる貫通電極18は、その上下の接続部18aが平坦化されて形成されると共に、狭ピッチで形成することができる。従って、高性能な電子部品が実装されるパッケージに適用することができる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the through electrodes 18 provided in the upper package portion 4a are formed with the upper and lower connection portions 18a being flattened and formed at a narrow pitch. it can. Therefore, it can be applied to a package on which high-performance electronic components are mounted.

ところで、上側パッケージ部4aにツェナーダイオードZDを内蔵させて下側パッケージ部4bを省略する方法が考えられる。しかしながら、上側パッケージ部4aにツェナーダイオードZDを内蔵させる場合、ツェナーダイオードZDを形成した後に、スルーホールTHを形成し、熱酸化によって絶縁層14を形成する必要がある。   By the way, a method of incorporating the Zener diode ZD in the upper package part 4a and omitting the lower package part 4b is conceivable. However, when the Zener diode ZD is built in the upper package portion 4a, it is necessary to form the through hole TH after forming the Zener diode ZD and form the insulating layer 14 by thermal oxidation.

このため、特に熱酸化する工程においてツェナーダイオードZDの特性が設計値からずれることが多く、そのずれをプロセス条件で補正することは困難を極める。しかも、ツェナーダイオードZDを形成した後に、それに異物が付着しないように保護層で被覆したり、プロセス環境のクリーン度を高く設定したりする必要があり、プロセス管理が煩雑になる問題がある。   For this reason, the characteristic of the Zener diode ZD often deviates from the design value particularly in the process of thermal oxidation, and it is extremely difficult to correct the deviation with the process conditions. In addition, after the Zener diode ZD is formed, it is necessary to cover it with a protective layer so that foreign matter does not adhere to it, or to set the cleanness of the process environment to be high, resulting in a problem of complicated process management.

本実施形態では、そのよう課題を回避するために、貫通電極18が設けられた上側パッケージ部4aにはツェナーダイオードZDを形成せずに、別の下側パッケージ部4bにツェナーダイオードZDを設け、プラズマ処理を用いた低温側の接合方法によってツェナーダイオードZDを上側パッケージ部4aの貫通電極18に接続するようにしている。   In the present embodiment, in order to avoid such a problem, a Zener diode ZD is provided in another lower package part 4b without forming a Zener diode ZD in the upper package part 4a provided with the through electrode 18, The Zener diode ZD is connected to the through electrode 18 of the upper package portion 4a by a low-temperature bonding method using plasma processing.

従って、本実施形態では、ツェナーダイオードZDの特性のずれを考慮する必要もないし、最終工程までクリーン度を高く設定する必要がなくなるので、各種素子を内蔵するパッケージを歩留りよく低コストで製造することができる。ツェナーダイオードZDばかりではなく各種素子を内蔵させる場合も同様である。   Accordingly, in the present embodiment, it is not necessary to consider the deviation in the characteristics of the Zener diode ZD, and it is not necessary to set a high degree of cleanness until the final process. Therefore, a package incorporating various elements can be manufactured with high yield and low cost. Can do. The same applies when various elements are incorporated in addition to the Zener diode ZD.

(第3の実施の形態)
図16は本発明の第3実施形態の電子部品用パッケージの製造方法を示す断面図、図17は同じく電子部品用パッケージを示す断面図、図18は同じく電子部品装置を示す断面図である。
(Third embodiment)
16 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing an electronic component package according to a third embodiment of the present invention, FIG. 17 is a cross-sectional view showing the electronic component package, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing the electronic component device.

第3実施形態の特徴は、第2実施形態において、ツェナーダイオードが形成された第2シリコンウェハに格子状枠部を形成し、貫通電極が設けられた第1シリコンウェハの上に第2シリコンウェハを接合することにより、キャビティが設けられた電子部品用パッケージを製造することにある。第3実施形態では、第2実施形態と同一要素及び同一工程についてはその詳しい説明を省略する。   A feature of the third embodiment is that, in the second embodiment, a lattice frame is formed on the second silicon wafer on which the Zener diode is formed, and the second silicon wafer is formed on the first silicon wafer on which the through electrode is provided. It is to manufacture a package for an electronic component provided with a cavity. In the third embodiment, detailed description of the same elements and steps as those in the second embodiment is omitted.

第3実施形態の電子部品用パッケージの製造方法は、図16(a)に示すように、まず、第2実施形態の図12(d)に示した下側パッケージ部材3bと同一構造のものを作成して上側パッケージ部材5aとする。次いで、図16(b)に示すように、上側パッケージ部材5aの各パッケージ領域の中央主要部に開口部12zが設けられたマスク層12を形成する。   As shown in FIG. 16 (a), the manufacturing method of the electronic component package of the third embodiment first has the same structure as the lower package member 3b shown in FIG. 12 (d) of the second embodiment. The upper package member 5a is created. Next, as shown in FIG. 16B, a mask layer 12 having an opening 12z is formed in the central main part of each package region of the upper package member 5a.

さらに、図16(c)に示すように、マスク層12をマスクにしてその開口部12zを通して、上側パッケージ部材5aの最上の第2絶縁層54から最下の絶縁層51までエッチングすることにより貫通部TPを形成する。その後に、マスク層12が除去される。これにより、シリコンウェハ10に格子状枠部22が形成され、格子状枠部22にツェナーダイオードZDが残される。このようにして、上側パッケージ部材5aが加工されて枠部材となる。   Further, as shown in FIG. 16 (c), the mask layer 12 is used as a mask to penetrate through the opening 12z from the uppermost second insulating layer 54 to the lowermost insulating layer 51 of the upper package member 5a. The part TP is formed. Thereafter, the mask layer 12 is removed. As a result, the lattice frame portion 22 is formed on the silicon wafer 10 and the Zener diode ZD is left in the lattice frame portion 22. In this way, the upper package member 5a is processed into a frame member.

次いで、図16(d)の下図に示すように、第1実施形態の図4(b)の貫通電極18が設けられた第1シリコンウェハ10と同一構造のものを作成し、さらに第1シリコンウェハ10の下面側に、所要の貫通電極18を接続する配線パターン層19を形成することにより、下側パッケージ部材5bを得る。   Next, as shown in the lower diagram of FIG. 16D, a wafer having the same structure as that of the first silicon wafer 10 provided with the through electrode 18 of FIG. A lower package member 5b is obtained by forming a wiring pattern layer 19 for connecting a required through electrode 18 on the lower surface side of the wafer 10.

そして、同じく図16(d)に示すように、下側パッケージ部材5bの上に図16(c)の上側パッケージ部材5aを上下反転させた状態で配置し、下側パッケージ部材5bの貫通電極18の接続部18aに上側パッケージ部材5aの格子状枠部22の接続電極56を接合する。接合方法は、第1、第2実施形態と同様にプラズマ処理を利用する方法が採用される。   Similarly, as shown in FIG. 16 (d), the upper package member 5a of FIG. 16 (c) is placed on the lower package member 5b in a vertically inverted state, and the through electrode 18 of the lower package member 5b is placed. The connection electrode 56 of the lattice frame portion 22 of the upper package member 5a is joined to the connection portion 18a. As a bonding method, a method using plasma processing is employed as in the first and second embodiments.

これにより、図17に示すように、下側パッケージ部材5bの貫通電極18の上側の接続部18aに上側パッケージ部5aの接続電極56が接合されて電気的に接続される。また、下側パッケージ部材5bの各パッケージ領域に格子状枠部22によって構成されるキャビティCが設けられる。これにより、第3実施形態のパッケージ部材5が得られる。   Thereby, as shown in FIG. 17, the connection electrode 56 of the upper package part 5a is joined and electrically connected to the connection part 18a of the upper side of the penetration electrode 18 of the lower package member 5b. In addition, a cavity C constituted by the lattice frame 22 is provided in each package region of the lower package member 5b. Thereby, the package member 5 of 3rd Embodiment is obtained.

第3実施形態においても、ウェハ状のパッケージ部材5に電子部品を実装した後に、格子状枠部22と下側パッケージ部材5bを切断して個々の電子部品装置を構成してもよいし、あるいは、格子状枠部22と下側パッケージ部材5bを切断して個々のパッケージを得た後に電子部品を実装して電子部品装置を構成してもよい。   Also in the third embodiment, after electronic components are mounted on the wafer-like package member 5, the grid-like frame portion 22 and the lower package member 5b may be cut to constitute individual electronic component devices, or Alternatively, the electronic component device may be configured by mounting the electronic components after the lattice-shaped frame portion 22 and the lower package member 5b are cut to obtain individual packages.

図18には、第3実施形態の電子部品用パッケージを使用して構成される電子部品装置が示されている。図18に示すように、第3実施形態の電子部品装置2eの電子部品用パッケージ1cは、上記した図17のパッケージ部材5が切断されて得られ、パッケージ基板部11とその周縁部に立設する枠部23とによって基本構成されている。   FIG. 18 shows an electronic component device configured using the electronic component package of the third embodiment. As shown in FIG. 18, the electronic component package 1c of the electronic component device 2e according to the third embodiment is obtained by cutting the package member 5 shown in FIG. 17, and is erected on the package substrate 11 and its peripheral portion. The frame portion 23 is basically configured.

パッケージ基板部11では、第1実施形態と同様に、シリコン基板10aにスルーホールTHが設けられており、シリコン基板10a両面側及びスルーホールTHの内面に絶縁層14が形成されている。スルーホールTH内には貫通電極18が設けられており、貫通電極18の上面及び下面はシリコン基板10a上の絶縁層14の上面及び下面とそれぞれ同等な高さになって平坦化されている。   In the package substrate part 11, as in the first embodiment, the through holes TH are provided in the silicon substrate 10a, and the insulating layer 14 is formed on both sides of the silicon substrate 10a and on the inner surface of the through hole TH. A through electrode 18 is provided in the through hole TH, and the upper surface and the lower surface of the through electrode 18 are flattened at the same height as the upper surface and the lower surface of the insulating layer 14 on the silicon substrate 10a.

また、パッケージ基板部11上の周縁部に枠部23が接合されており、これによってシリコン基板10a上の中央主要部にキャビティCが設けられている。枠部23のシリコン部20aの下面側にはツェナーダイオードZDが形成されており、ツェナーダイオードZDに接続された接続電極56がパッケージ基板部11の貫通電極18の上側の接続部18aに接合されている。   Further, the frame portion 23 is joined to the peripheral edge portion on the package substrate portion 11, and thereby the cavity C is provided in the central main portion on the silicon substrate 10 a. A Zener diode ZD is formed on the lower surface side of the silicon portion 20a of the frame portion 23, and the connection electrode 56 connected to the Zener diode ZD is joined to the connection portion 18a on the upper side of the through electrode 18 of the package substrate portion 11. Yes.

さらに、パッケージ基板部11のシリコン基板10aの下面側には貫通電極18同士を接続する配線パターン層19が設けられている。   Further, a wiring pattern layer 19 that connects the through electrodes 18 is provided on the lower surface side of the silicon substrate 10 a of the package substrate portion 11.

そして、パッケージ基板部11の貫通電極18の上側の接続部18aに、LED30のバンプ30aがフリップチップ接続されている。さらに、枠部23にはキャップ部材24が接合されLED30が収容部Sに気密封止された状態で収容されている。また、パッケージ基板部11の下面には貫通電極18に接続された外部接続端子26が設けられている。   The bump 30 a of the LED 30 is flip-chip connected to the connection portion 18 a on the upper side of the through electrode 18 of the package substrate portion 11. Further, the cap member 24 is joined to the frame portion 23 and the LED 30 is accommodated in the accommodation portion S in an airtightly sealed state. An external connection terminal 26 connected to the through electrode 18 is provided on the lower surface of the package substrate portion 11.

図18の例では、キャップ部材24が透明のガラスキャップからなり、枠部23の上面の絶縁層51が所定の段階で除去され、キャップ部材24(ガラスキャップ)がシリコン部20aに陽極接合されている。   In the example of FIG. 18, the cap member 24 is made of a transparent glass cap, the insulating layer 51 on the upper surface of the frame portion 23 is removed at a predetermined stage, and the cap member 24 (glass cap) is anodically bonded to the silicon portion 20a. Yes.

あるいは、第1実施形態の第1電子部品装置2(図9)のように、キャップ部材24を省略し、LED30を蛍光体で埋設してもよい。又は、LED30を蛍光体で埋設し、その上に透明キャップ部材をさらに設けてもよい。   Alternatively, as in the first electronic component device 2 (FIG. 9) of the first embodiment, the cap member 24 may be omitted and the LED 30 may be embedded with a phosphor. Alternatively, the LED 30 may be embedded with a phosphor, and a transparent cap member may be further provided thereon.

LED30は、そのバンプ30aが接続された貫通電極18とそれに接続されて下面に形成された配線パターン層19と、それに接続された別の貫通電極18などを介して枠部23のツェナーダイオードZDに接続されている。   The LED 30 is connected to the Zener diode ZD of the frame portion 23 through the through electrode 18 to which the bump 30a is connected, the wiring pattern layer 19 connected to the through electrode 18 and another through electrode 18 connected to the through electrode 18 and the like. It is connected.

なお、パッケージ基板部11の上面側に貫通電極18同士を接続する配線パターン層19を形成してもよい。   A wiring pattern layer 19 that connects the through electrodes 18 may be formed on the upper surface side of the package substrate portion 11.

第3実施形態は第2実施形態と同様な効果を奏する。さらに、第3実施形態では、コプラナリティが良好な貫通電極18が設けられたパッケージ基板部11の上にツェナーダイオードZDが設けられた枠部23が接合されて構成されるので、キャビティCが設けられてツェナーダイオードZDが内蔵された電子部品用パッケージ1cを容易に製造することができる。これにより、LED30がキャビティC内の貫通電極18及び枠部23のツェナーダイオードZDに信頼性よく接続された状態で、キャップ部材24によって収容部Sに気密封止される。   The third embodiment has the same effect as the second embodiment. Furthermore, in the third embodiment, since the frame portion 23 provided with the Zener diode ZD is joined to the package substrate portion 11 provided with the through electrode 18 having good coplanarity, the cavity C is provided. Thus, the electronic component package 1c in which the Zener diode ZD is incorporated can be easily manufactured. Thus, the LED 30 is hermetically sealed in the housing portion S by the cap member 24 in a state where the LED 30 is reliably connected to the through electrode 18 in the cavity C and the Zener diode ZD of the frame portion 23.

なお、第3実施形態においても、LED30の代わりに、MEMS素子や他の光半導体素子などを実装してもよく、MEMS素子を実装する場合は、キャップ部材24がシリコンキャップなどの不透明材料から形成されるようにしてもよい。   In the third embodiment, instead of the LED 30, a MEMS element or another optical semiconductor element may be mounted. When the MEMS element is mounted, the cap member 24 is formed of an opaque material such as a silicon cap. You may be made to do.

1,1a〜1c…電子部品用パッケージ、2,2a〜2e…電子部品装置、3,5…パッケージ部材、3a,5a…上側パッケージ部材、3b,5b…下側パッケージ部材、4a…上側パッケージ部、4b…下側パッケージ部、10…第1シリコンウェハ、11…パッケージ基板部、10a…シリコン基板、12…マスク層、12x,12y,12z…開口部、14…絶縁層、15…接着剤層、16…めっき給電材、18…貫通電極、18a…接続部、19…配線パターン層、20…第2シリコンウェハ、20a…シリコン部(又はシリコン基板)、22…格子状枠部、23…枠部、24…キャップ部材、24a…突起状接合部、26…外部接続端子、30…LED、30a,40a…バンプ、40…電子部品、50,51,54…絶縁層、52…電極パッド、56…接続電極、56a…金属層、C…キャビティ、S…収容部、P…突出部、ZD…ツェナーダイオード、TH…スルーホール、TP…貫通部、R…パッケージ領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a-1c ... Electronic component package, 2, 2a-2e ... Electronic component apparatus, 3, 5 ... Package member, 3a, 5a ... Upper package member, 3b, 5b ... Lower package member, 4a ... Upper package part 4b: lower package part, 10 ... first silicon wafer, 11 ... package substrate part, 10a ... silicon substrate, 12 ... mask layer, 12x, 12y, 12z ... opening, 14 ... insulating layer, 15 ... adhesive layer , 16 ... plating power supply material, 18 ... penetrating electrode, 18a ... connection part, 19 ... wiring pattern layer, 20 ... second silicon wafer, 20a ... silicon part (or silicon substrate), 22 ... grid-like frame part, 23 ... frame 24, cap member, 24a, projecting joint, 26 ... external connection terminal, 30 ... LED, 30a, 40a ... bump, 40 ... electronic component, 50, 51, 54 ... insulating layer, 2 ... electrode pad, 56 ... connection electrode, 56a ... metal layer, C ... cavity, S ... accommodating portion, P ... protrusion, ZD ... Zener diode, TH ... through hole, TP ... through portion, R ... package areas.

Claims (5)

スルーホールが設けられた第1シリコン基板と、前記第1シリコン基板の上下面及び前記スルーホールの内面に形成された絶縁層と、前記スルーホール内に充填された貫通電極とを含み、前記貫通電極の上面と前記絶縁層の上面とが面一であるパッケージ基板部と、
中央部に上面から下面まで貫通する開口部を備えた第2シリコン基板から形成され、前記パッケージ基板部の周縁部に前記絶縁層を介して積層されて、前記第1シリコン基板の上にキャビティを構成する枠部とを有し、
前記貫通電極は前記枠部の開口部内に配置されていることを特徴とする電子部品用パッケージ。
A first silicon substrate provided with a through hole; an insulating layer formed on upper and lower surfaces of the first silicon substrate and an inner surface of the through hole; and a through electrode filled in the through hole. A package substrate part in which the upper surface of the electrode and the upper surface of the insulating layer are flush with each other;
It is formed from a second silicon substrate having an opening penetrating from the upper surface to the lower surface in the central portion, and is laminated on the periphery of the package substrate portion via the insulating layer, and a cavity is formed on the first silicon substrate. Having a frame portion to constitute,
The package for an electronic component, wherein the through electrode is disposed in an opening of the frame portion.
前記枠部は、前記第2シリコン基板の上下面及び開口部の内面に絶縁層が形成されており、
前記枠部の下面の絶縁層が前記パッケージ基板部の上面の絶縁層に接していることを特徴とする請求項1に記載の電子部品用パッケージ。
The frame portion has an insulating layer formed on the upper and lower surfaces of the second silicon substrate and the inner surface of the opening,
2. The electronic component package according to claim 1, wherein an insulating layer on a lower surface of the frame portion is in contact with an insulating layer on an upper surface of the package substrate portion.
請求項1又は2の電子部品用パッケージと、
前記貫通電極の上面の接続部に接続されて実装された電子部品とを有することを特徴とする電子部品装置。
The electronic component package according to claim 1 or 2,
An electronic component device comprising: an electronic component mounted and connected to a connection portion on an upper surface of the through electrode.
前記電子部品用パッケージの上に、前記電子部品を気密封止するためのキャップ部材が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の電子部品装置。   The electronic component device according to claim 3, wherein a cap member for hermetically sealing the electronic component is provided on the electronic component package. 前記電子部品はLEDであり、前記LEDは蛍光体で被覆されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の電子部品装置。   The electronic component device according to claim 3, wherein the electronic component is an LED, and the LED is coated with a phosphor.
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