JP2013085250A - 高信頼性ウェハレベルパッケージと製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＡＷデバイスおよびＢＡＷデバイスの電気的性能を向上させる。
【解決手段】開示された実施形態は、シャープな部分を含む筐体によって形成されたキャビティ内に配置された電子デバイスを有するパッケージを含む。該パッケージは、該筐体上に塗布された感光層を含み、該シャープな部分に隣接するスムーズな部分を設けてもよい。該パッケージの製造方法も開示される。他の実施形態も記載され特許請求され得る。
【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、広くはバルク弾性波（ＢＡＷ）デバイスおよび表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに関し、より具体的にはクリーンで堅固なエアキャビティ型パッケージを備えたこれらのデバイスに関する。

ＳＡＷデバイスおよびＢＡＷデバイスメーカは、無線通信市場における小型化と低価格化要求に応えるため、ウェハレベルパッケージング（ＷＬＰ）ソリューションを導入しつつある。適切な音響性能のために、ＳＡＷデバイスとＢＡＷデバイスでは、基板の音響的に活性な領域上にクリーンなエアキャビティが設けられる。現存の技術では、異なる種類の犠牲層を用いてクリーンなエアキャビティが設けられる。

しかしながら、そうした技術では、ＳＡＷデバイスおよびＢＡＷデバイスに対する種々のプロセスおよびまたは試験操作によって、電気的性能が低下する可能性がある。

本発明のより十分な理解のために、本発明の種々の実施形態を示した添付の図面を参照して以下の詳細な説明を行う。
図１は、一部の実施形態に係るウェハレベルパッケージの部分断面図である。 図２は、種々の加工段階における一部の実施形態に係るウェハレベルパッケージの部分断面図である。 図３は、種々の加工段階における一部の実施形態に係るウェハレベルパッケージの部分断面図である。 図４Ａ〜図４Ｆは、感光材を種々のベーク温度に暴露して得られる一部の実施形態に係る構造の断面を示す。

以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して本発明を説明する。本発明は種々の異なる形態で実施され得るが、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示を完全なものとするために提示されるものであり、これによって、当業者には本発明の範囲が十分に伝えられるであとう。同じ符号は同じ構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態を示す部分断面図である。ウェハレベルパッケージ１０は、電子デバイス１６が配置される上面１４を有する基板１２（ウェハとも呼ぶ）を備える。電子デバイス１６は、例として、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタであってもあるいはバルク弾性波（ＢＡＷ）フィルタであってもよい。筐体１８が前記上面１４上に設けられ、電子デバイス１６は、筐体１８の内面２２によって形成されるキャビティ２０内に存在する。筐体１８は、前記キャビティ２０を形成する頂壁４２と側壁４４とを有していてもよい。

筐体１８の外面２４は、例えば、表面部分２６ａが隣接する表面部分２６ｂに対して角度のある位置に存在することで形成される１つまたは複数のシャープな部分２６、例としては、コーナを形成する辺などを有する。該シャープな部分２６の鋭さは任意のものであってよく、角度９０°を成す辺に限定されるものではない。該シャープな部分２６は、例えば１３５°を成す辺から、または９０°を成す辺から、または４５°を成す辺から、またはその他の任意の角度を成す辺から形成されてもよい。また、シャープな部分２６は、必ずしも鋭いものである必要はなく、本発明の教示の利益を享受するに十分な鋭さでさえあればよい。

現像された感光層３０で筐体１８を封入する。該現像された感光層３０は、筐体１８の外面２４に設けられて、該現像された感光層３０の現像によって得られるパターン化形状３２を形成してもよい。後述のように、該現像された感光層３０は硬化前にリフローされて、外表面３４上にはスムーズな部分３１が形成される。該スムーズな部分３１は、筐体１８の外面２４のシャープな部分２６に隣接していてもよい。一部の実施形態では、該現像された感光層３０の外表面３４は無偏角表面であってもよい。外表面３４によって筐体１８の外面２４のシャープな部分２６を円滑にし、該シャープな部分に存在する鋭さが外表面３４上に存在しないようにする。

無機層３６によって外表面３４を被覆し、これによりその特性を無機層に持たせることによって、所望の無偏角で概ねスムーズな外表面３８が得られる。筐体１８の頂壁４２上および概ねキャビティ２０上に画定された無機層３６の頂部４０は、ドーム形状である。無機層３６の頂部４０のドーム形状は、下層の感光層３０の同様なドーム形状の結果であり得る。感光層３０のドーム形状は、以下に記載のように、リフロー操作の結果得られたものであり得る。

一実施形態では、従って、ウェハレベルパッケージ１０は、基板１２に対して、側面部４６Ｓよりドーム高さ４８だけ高い中心部４６Ｃを有していてもよい。これによって、オーバーモールド方式などの、ウェハレベルパッケージ１０の次の加工を支える強度がさらに向上する。筐体１８、現像された感光層３０および無機層３６は共に、大きなオーバーモールド圧、例えば１０００ｐｓｉまでに十分耐える構造強度を有するウェハレベルパッケージ１０を形成する。

一実施形態では、筐体１８は、例えばＳＵ８エポキシ樹脂などの感光性エポキシで形成される。基板１２は、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３またはガラスであってもよい。無機層３６は、例えば窒化ケイ素または窒化酸化ケイ素などの窒化物材料から形成された剛性誘電体層であってもよく、これによって耐湿層としての無機層３６が形成される。現像された感光層３０は、例えばＡＺ４３３０、ＡＺ４６２０、ＡＺ４９９９、ビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）またはポリイミド材料などのポジ型レジスト感光材で形成されていてもよい。

図２は、図１に示したウェハレベルパッケージ１０の加工段階に対し、早期の加工段階における本発明の一実施形態に係るウェハレベルパッケージ１０の部分断面図である。本発明の一実施形態に係るウェハレベルパッケージ１０の一生産方法には、筐体１８によって形成されたキャビティ２０内の電子デバイス１６をその上面１４に既に有する基板１２を準備するステップが含まれる。筐体１８は、例えばパターニング、蒸着、除去などの種々の製造プロセスにより形成されてもよい。上記のように、筐体１８の外面２４はシャープな部分２６を有する。一部の実施形態では、比較的高いアスペクト比のキャビティ筐体１８上の応力を低減するために、平滑なオーバーコート層が設けられる。ここでのアスペクト比は、筐体１８の高さ５０と幅５２との比を指す。

図３は、図２の加工段階の次の加工段階であって図１の加工段階の前の加工段階における、本発明の一実施形態に係るウェハレベルパッケージ１０部分断面図である。本発明の一実施形態に係る１つの方法には、筐体１８の外面２４上に感光層を塗布してオーバーコートを設けるステップと、該感光層を現像して前記現像した感光層３０内にパターン３２を画定するステップと、が含まれる。パターン３２は、パッドを収容し、複数のパッケージを有する基板１２上の通り開口部をカットするように設けてもよい。

本発明の一実施形態では、前記現像した感光層３０に熱を印加し、該感光層３０を形成する材料をリフローさせて、例えば無偏角表面などの外表面３４を形成する。その結果、外面２４のシャープな部分２６は、今やスムーズな外表面３４を有する現像された感光層３０で被覆される。該リフローベーキング操作の結果、外表面３４は、キャビティ１８上のドーム形状３５を受け継いでもよい。次に、該リフローされた現像された感光層３０を硬化させて、外表面３４を有する硬化オーバーコートを形成することによって、図３に示すウェハレベルパッケージ１０の形成段階がもたらされる。

図４Ａ〜図４Ｆは、本発明の一実施形態に係る現像された感光層の端部の平滑化の一例を示す。図４Ａ〜図４Ｆは、現像された感光層３０の当初の塗布時に存在し得る該感光層の３０シャープな部分をリフロー中に平滑にし、無偏角な外表面３４を形成するステップを示す。現像された感光層３０を所望の程度までリフローした後、ハードベーキング前に、例えば紫外線硬化によって硬化させて完全に架橋結合した感光層３０を得、これにより、以後の使用に伴うさらなる動き（例えば平滑化）の発生を防止してもよい。

例として、ＡＺ ＥＣＩ３０００感光材に対して図４Ａ〜図４Ｆに示すように、現像された感光層３０のリフローによって、シャープな部分は、印加温度に応じた種々の程度に平滑化される。

スピンコーティング法、スプレーコーティング法、ドライフィルム積層法、またはその他の方法で、現像された感光層３０を塗布してもよい。現像された感光層３０の塗布前に、筐体１８および基板１２の暴露部分をクリーンにして、該感光層３０の筐体１８および基板１２の暴露部分への誘電接着を向上させてもよい。

図３の加工段階に続いて、前記無機層３６を現像された感光層３０に塗布して、剛性の気密シールを有するウェハレベルパッケージに１０を得、ウェハレベルパッケージ１０全体の構造完全性を向上させてもよい。種々の実施形態において、該無機層３６は、これに限定されないが、窒化物／酸化物のハードコーティングであってもよい。該現像された感光層３０によって該無機層３６の均一性を向上させ、それによって、その気密滴および構造的完全性を向上させてもよい。

例えばプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、ＰＶＤ、ソルゲルと呼ばれる化学溶液蒸着などのマイクトエレクトロニクス技術を用いて無機層３６を蒸着してもよい。

今や保護された電子デバイス１６は、例えばモールドトランスファ、オートクレーブ試験およびＨａｓｔ試験などの種々のプロセスおよびまたは試験操作に耐え得る。本発明の実施形態は、例えばチップおよびワイヤー組立プロセスやバンピングプロセスと両立できるものであってもよい。また、ウェハレベルパッケージ１０は、例えばすぐにダイスされ、テープを貼られ、巻き取られ、そして積層板状に直接組込まれるものであってもよい。

本開示の実施形態を例えばＢＡＷフィルタやＳＡＷフィルタなどの音波フィルタに関して説明したが、他の実施形態では、説明したクリーンで堅固なエアキャビティ型パッケージの利益を享受する他の形式のデバイス類を含み得る。例えば、他の実施形態に係るパッケージは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、マイクロ流体ＭＥＭＳ、ナノエレクトロメカニカルシステム（ＮＥＭＳ）などで使用されてもよい。

本発明に関して、前述の説明および添付図面で提示された教示の利益を享受する当業者には、多くの変形と他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形と実施形態は添付の特許請求の範囲に包含されるものと意図されることは理解されるであろう。

Claims (20)

1. 上面を有する基板と、
   前記上面に配置された電子デバイスと、
   前記上面に設けられた筐体と、
   を備え、
   前記電子デバイスは前記筐体によって形成されたキャビティ内に存在し、
   前記筐体の表面は、シャープな部分と前記筐体を封入する現像された感光層とを含み、
   前記現像された感光層はリフローされて、前記現像された感光層の表面に、前記筐体表面のシャープな部分に隣接するスムーズな部分が設けられたことを特徴とするパッケージ。
2. 前記現像された感光層は無偏角な外表面を備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記現像された感光層を被覆する無機層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
4. 前記現像された感光層と前記無機層はドーム形状であることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
5. 前記筐体、現像された感光層および無機層は、平方インチ当たり１０００ポンドまでのオーバーモールド圧に十分耐える構造強度を有することを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
6. 前記無機層は窒化物材料を含むことを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
7. 前記窒化物材料は、窒化ケイ素または窒化酸化ケイ素を含み、前記無機層は耐湿性であることを特徴とする請求項６に記載のパッケージ。
8. 前記無機層は剛性誘電体層を含むことを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
9. 前記現像された感光層は、ポジ型レジスト感光材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
10. 前記現像された感光層は、ＡＺ４３３０、ＡＺ４６２０、ＡＺ４９９９、ＢＣＢまたはポリイミド材料の内の少なくとも１つから形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
11. 前記電子デバイスは、音響波デバイスを含むことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
12. 前記筐体は側壁と頂壁とを有し、前記現像された感光層は前記頂壁上でドーム形状であることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
13. 前記基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３およびガラスで構成される群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
14. 前記筐体は、感光性エポキシで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
15. その表面がシャープな部分を含む筐体と基板とから形成されたキャビティ内に、電子デバイスを準備するステップと、
    感光材を前記筐体の表面に塗布するステップと、
    前記感光材をリフローさせて、前記筐体表面の前記シャープな部分に隣接するスムーズな部分を設けるステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
16. 前記感光材をリフローさせる前記ステップは、前記感光材をリフローさせて前記感光材に無偏角表面を設けることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 無機層を前記感光材上に塗布するステップをさらに備えたこと特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記感光材を塗布するステップおよびまたは前記無機層を塗布するステップによって、前記無機層にドーム形状を設けることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記無機層を塗布する前記ステップによって、前記キャビティを気密シールするステップをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記リフローステップ後に、前記感光材を硬化させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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