JP4312631B2 - Wafer level package structure and manufacturing method thereof, and device divided from wafer level package structure - Google Patents

Wafer level package structure and manufacturing method thereof, and device divided from wafer level package structure Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer level package structure which can minimize each individual package and which can laminate a substrate at a comparatively low temperature, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The wafer level package structure includes a first substrate 1 having a plurality of functional elements 2 each having input and output electrodes, and a second substrate 11 in which the respective functional elements are laminated to be sealed. The second substrate has through holes 11a, 11B opposed to input and output electrodes 4a, 4b, and through conductors 21a, 22a filled in the through holes, respectively. The input and output terminals 21, 22 of the respective functional elements are constituted to include the through holes and the first conductors. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、例えば、半導体素子、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサー、高周波用回路、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)などの素子が、ウエハレベルでパッケージされたウエハレベルパッケージ構造体に関する。   The present invention relates to a wafer level package structure in which elements such as a semiconductor element, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor, a high frequency circuit, and a MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) are packaged at a wafer level.

半導体素子やMEMS素子を一つのモジュールとするために必要となるパッケージ構造は、素子の性能に影響するだけではなく、製品のサイズ、製品価格を大きく左右する重要な技術である。従来は、素子をウエハから切り出した後、個々にパッケージするのが一般的であったが、近年、製造コストを下げるために、ウエハレベルでのパッケージ技術が盛んに研究開発されている。また、MEMS素子などでは可動部を有しており、空気中の水分を嫌うことから、不活性ガスによる充填や真空封止が必要になるなど、分離した後の取り扱いには困難が伴うので、ウエハレベルでのパッケージが有利である。   The package structure required to make a semiconductor element and a MEMS element into one module is an important technology that not only affects the performance of the element but also greatly affects the product size and product price. Conventionally, it has been common to cut out elements from a wafer and then package them individually. Recently, in order to reduce manufacturing costs, packaging technology at the wafer level has been actively researched and developed. In addition, since MEMS elements have movable parts and dislike moisture in the air, it is difficult to handle after separation, such as filling with inert gas or vacuum sealing, so A wafer level package is advantageous.

このウエハレベルでパッケージする際の課題の1つは、素子からの信号端子の取り出し方にある。この信号取り出し構造は、モジュールやセンサーの大きさに決定する要素であり、製品価格にも直結する。また、高周波用途では、動作周波数が高くなるに伴い、取り出し構造によりその高周波特性が影響を受け、扱う電波の波長が短くなるにつれて、送受信機モジュールの小型化が必要となる。   One of the problems in packaging at the wafer level is how to take out signal terminals from the element. This signal extraction structure is an element that determines the size of the module or sensor, and is directly related to the product price. In high frequency applications, as the operating frequency increases, the high frequency characteristics are affected by the take-out structure, and the transceiver module needs to be downsized as the wavelength of the radio wave to be handled becomes shorter.

このようなウエハレベルパッケージ構造として、特許文献1には、フリットガラスを用いてウエハを接合したものが開示されている。この特許に開示されたフリットガラスは、400℃程度の温度で溶融する低融点ガラスである。   As such a wafer level package structure, Patent Document 1 discloses a wafer bonded using a frit glass. The frit glass disclosed in this patent is a low-melting glass that melts at a temperature of about 400 ° C.

図9A,Bに、特許第3303146号の開示内容に基づいた構造を簡略化して示す。この構造では、基板51には機能素子52とその引き出し電極53aが形成されている。また、基板54には凹部54aが形成されており、基板51と基板54とは、機能素子52と凹部54aとが対向するように、フリットガラス55によって貼り合される。半導体素子52は、基板54によって不活性ガス充填あるいは真空封止される。また、その信号は配線53によって外部に取り出され、電極パッド53aからワイヤボンドすることで他の信号処理回路などに接続される。このような信号端子の取り出し方式をフィードスルー配線と呼ぶ。   9A and 9B show a simplified structure based on the disclosure of Japanese Patent No. 3303146. In this structure, the functional element 52 and its extraction electrode 53a are formed on the substrate 51. The substrate 54 has a recess 54a, and the substrate 51 and the substrate 54 are bonded together by a frit glass 55 so that the functional element 52 and the recess 54a face each other. The semiconductor element 52 is filled with an inert gas or vacuum-sealed by the substrate 54. Further, the signal is taken out by the wiring 53 and connected to another signal processing circuit or the like by wire bonding from the electrode pad 53a. Such a signal terminal extraction method is referred to as feed-through wiring.

この従来例において、フリットガラスの封止パターン55は、通常、スクリーン印刷法で作製されるため、一般的にそのパターン幅は500μm〜1mm程度と広くなり、封止部が大きな面積を占めることになる。更に、その封止パターンを横切って外部に電極パッド53bが必要であることも面積を取る要因となる。   In this conventional example, since the sealing pattern 55 of frit glass is usually produced by a screen printing method, the pattern width is generally as wide as about 500 μm to 1 mm, and the sealing portion occupies a large area. Become. Furthermore, the necessity of the electrode pad 53b outside the crossing of the sealing pattern is also a factor for taking up an area.

また、MEMS技術などを用いてシリコン基板に作り込んだ受動回路に、MMICなどの能動素子をフリップチップ実装する一体型高周波モジュールにおいて、そのフリップチップ素子への悪影響を避けるため、300℃以下で処理可能なパッケージ技術が望まれる。また、センサーなどのパッケージでは、小型化を目的に信号端子の効率的な取り出し方法が望まれる。
特許第3303146号
In addition, in an integrated high-frequency module in which active elements such as MMIC are flip-chip mounted on a passive circuit built on a silicon substrate using MEMS technology, etc., processing is performed at 300 ° C. or lower in order to avoid adverse effects on the flip-chip element. A possible packaging technology is desired. For packages such as sensors, an efficient method of taking out signal terminals is desired for the purpose of downsizing.
Patent No. 3303146

しかしながら、従来例のフィードスルー配線を利用したウエハレベルパッケージでは、フリットガラスの形成方法に起因して封止面積が大きくなったり、入出力端子を機能素子と同一平面上に形成する必要性などに起因して、モジュールあるいはセンサーの小型化に限界があった。また、フリットガラス接合では400℃以上の高温プロセスを必要とするという問題があった。   However, in the wafer level package using the feedthrough wiring of the conventional example, the sealing area is increased due to the method of forming the frit glass, or the necessity of forming the input / output terminals on the same plane as the functional element, etc. As a result, there was a limit to miniaturization of modules or sensors. Further, frit glass bonding has a problem that a high temperature process of 400 ° C. or higher is required.

そこで、本発明は、各個別パッケージ部を小型にでき、比較的低い温度で基板貼り合わせが可能なウエハレベルパッケージ構造体とその製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a wafer level package structure and a method for manufacturing the wafer level package structure in which each individual package portion can be made small and substrates can be bonded at a relatively low temperature.

上記目的を達成するために、本発明に係るウエハレベルパッケージ構造体は、それぞれ入出力電極を有する複数の機能素子が設けられた第一基板と、上記各機能素子をそれぞれ封止するように貼り合わされた第二基板とを備えたウエハレベルパッケージ構造体であって、上記第二基板は、上記入出力電極にそれぞれ対向する貫通孔と、その貫通孔に充填された第一導体とを有し、上記各機能素子の入出力端子が、上記貫通孔と上記第一導体とを含んで構成されており、上記第一導体が半田であり該半田が上記貫通孔の内部に絶縁膜を介して充填され、かつ上記第一導体と上記絶縁膜の間に半田と濡れ性のよい導体膜を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a wafer level package structure according to the present invention is bonded to a first substrate provided with a plurality of functional elements each having an input / output electrode and to seal each functional element. A wafer level package structure including a second substrate combined, the second substrate having a through hole facing each of the input / output electrodes, and a first conductor filled in the through hole. The input / output terminals of each functional element are configured to include the through hole and the first conductor, the first conductor is solder, and the solder passes through an insulating film inside the through hole. A conductive film having good wettability with solder is provided between the first conductor and the insulating film.

本発明に係るウエハレベルパッケージ構造体は、入出力端子を機能素子と同一平面上に形成する必要がないので、小型にできる。
また、上記第一導体と上記入出力電極とを上記第一導体より融点の低い第二導体によって接合し、上記各機能素子の周りをそれぞれ取り囲む第一封止用下地金属膜とその第一封止用下地金属膜に対向する第二封止用下地金属膜とを上記第一導体より融点の低い第三導体で接合することにより比較的低い温度で第一基板と第二基板とを接合することが可能となる。また、本発明によれば、貫通孔において良好な気密性が得られる。
The wafer level package structure according to the present invention does not need to form the input / output terminals on the same plane as the functional element, and thus can be miniaturized.
In addition, the first conductor and the input / output electrode are joined by a second conductor having a melting point lower than that of the first conductor, and the first sealing base metal film surrounding each of the functional elements, and the first sealing thereof. The first substrate and the second substrate are joined at a relatively low temperature by joining the second sealing base metal film facing the stop base metal film with a third conductor having a melting point lower than that of the first conductor. It becomes possible. Moreover, according to this invention, favorable airtightness is obtained in a through-hole.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態1.
本発明に係る実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体は、半導体製造技術を用いて複数の素子2が形成された第一基板(ウエハ)1に、第二基板11を貼り合わせることにより、各素子に分離する前にウエハ状態で各素子2をそれぞれに封止したウエハレベルパッケージ構造体であって、その個別パッケージ部においてそれぞれ各素子の入出力端子21,22が、第二基板11に形成された貫通孔を用いて構成されたことを特徴としている。
ここで、本発明に係る構造体は、代表的な例としてシリコン等の半導体ウエハが挙げられるため、ウエハレベルパッケージ構造体と呼ぶが、本発明に係るウエハレベルパッケージ構造体は半導体ウエハを用いたものに限られるものではなく、ガラスなど他の基板を用いた構造体も含まれる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
The wafer level package structure according to the first embodiment of the present invention is obtained by bonding a second substrate 11 to a first substrate (wafer) 1 on which a plurality of elements 2 are formed using semiconductor manufacturing technology. A wafer level package structure in which each element 2 is individually sealed in a wafer state before being separated into elements, and input / output terminals 21 and 22 of each element are formed on the second substrate 11 in the individual package portion. It is characterized by using the through-hole made.
The structure according to the present invention is referred to as a wafer level package structure because a typical example is a semiconductor wafer such as silicon. The wafer level package structure according to the present invention uses a semiconductor wafer. The structure using other substrates, such as glass, is not restricted to a thing.

詳細に説明すると、本実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体において、第一基板1の一方の面には、素子2と、素子2に接続された引き出し電極3a,3bと、引き出し電極3a,3bの一端に接続された接続用電極4a,4bが形成され、さらに素子2、引き出し電極3a,3b及び接続用電極4a,4bを内部に含むように取り囲む封止用下地金属膜5が形成されている(図1A,図1B)。尚、接続用電極4a,4bは、後述の貫通孔11a,11bに形成される第二導体との濡れ性が良い導体材料で形成され、その接続用電極4a,4bにより素子2の入出力電極が構成される。また、封止用下地金属膜5の材料として、後述の第三導体に対して半田ぬれ性のよい材料が選択される。   More specifically, in the wafer level package structure of the first embodiment, on one surface of the first substrate 1, the element 2, the extraction electrodes 3a and 3b connected to the element 2, the extraction electrode 3a, The connection electrodes 4a and 4b connected to one end of 3b are formed, and the sealing base metal film 5 is formed so as to surround the element 2, the extraction electrodes 3a and 3b, and the connection electrodes 4a and 4b. (FIGS. 1A and 1B). The connection electrodes 4a and 4b are made of a conductive material having good wettability with a second conductor formed in through-holes 11a and 11b, which will be described later, and the input / output electrodes of the element 2 are formed by the connection electrodes 4a and 4b. Is configured. Further, as the material of the sealing base metal film 5, a material having good solder wettability with respect to a third conductor described later is selected.

尚、図1A,図1Bには、1つの素子2と、その1つの素子2の引き出し電極3a,3b、接続用電極4a,4b及び封止用下地金属膜5からなる1つの個別パッケージ部に対応する部分のみが示されているが、第一基板1の上には、数十から数百の素子2が形成され、それぞれの素子2に対して引き出し電極3a,3b、接続用電極4a,4b及び封止用下地金属膜5が形成されている。   In FIG. 1A and FIG. 1B, one element 2 and one individual package portion including the lead electrodes 3a and 3b, the connection electrodes 4a and 4b, and the sealing base metal film 5 of the one element 2 are formed. Although only the corresponding portions are shown, several tens to several hundreds of elements 2 are formed on the first substrate 1, and lead-out electrodes 3a and 3b, connection electrodes 4a, 4b and a base metal film 5 for sealing are formed.

また、本実施の形態1において、第二基板11は、例えばシリコンウエハ等からなり、素子2を気密封止する空間を形成するための凹部11c、接続用電極4a,4bに対向するように形成された貫通孔11a、11b、その貫通孔を利用してそれぞれ構成された入出力端子21,22、封止用下地金属膜5に対向するように形成された封止用下地金属膜14が、各素子2にそれぞれ対応するように設けられている(図2A,図2A)。   Further, in the first embodiment, the second substrate 11 is made of, for example, a silicon wafer or the like, and is formed so as to face the recess 11c for forming a space for hermetically sealing the element 2 and the connection electrodes 4a and 4b. The through-holes 11a and 11b thus formed, the input / output terminals 21 and 22 respectively configured using the through-holes, and the sealing base metal film 14 formed to face the sealing base metal film 5, It is provided so as to correspond to each element 2 (FIGS. 2A and 2A).

ここで、入出力端子21は、貫通孔11aと、その内部に絶縁膜12a及び導体膜13aを介して充填された第一導体21aにより構成され、素子2の一方の入出力電極である接続用電極4aと対向するようにバンプ状に第二導体21bが形成されている。本実施の形態1では、導体膜13aの材料として、貫通孔11aに充填される第一導体21aに対して半田ぬれ性の良好な材料を選択し、入出力端子21における気密性及びその信頼性を確保している。
入出力端子22も、貫通孔11bと、その内部に絶縁膜12b及び導体膜13bを介して充填された第一導体22aにより構成され、素子2の他方の入出力電極である接続用電極4bと対向するようにバンプ状に第二導体22bが形成され、導体膜13bの材料として、気密性及びその信頼性を確保するために、貫通孔11bに充填される第一導体22aに対して半田ぬれ性の良好な材料が選択される。
また、封止用下地金属膜14の材料として、第三導体23に対して半田ぬれ性のよい材料が選択され、封止用下地金属膜14上には、封止材となる第三導体23が形成されている。
Here, the input / output terminal 21 is composed of a through-hole 11a and a first conductor 21a filled therein with an insulating film 12a and a conductor film 13a, and is one input / output electrode of the element 2 for connection. A second conductor 21b is formed in a bump shape so as to face the electrode 4a. In the first embodiment, as the material of the conductor film 13a, a material having good solder wettability with respect to the first conductor 21a filled in the through hole 11a is selected, and the airtightness and reliability of the input / output terminal 21 are selected. Is secured.
The input / output terminal 22 is also constituted by a through hole 11b and a first conductor 22a filled therein with an insulating film 12b and a conductor film 13b, and a connection electrode 4b which is the other input / output electrode of the element 2; A second conductor 22b is formed in a bump shape so as to face each other. As a material of the conductor film 13b, in order to ensure airtightness and reliability, the first conductor 22a filled in the through hole 11b is wetted with solder. A material with good properties is selected.
Further, a material having good solder wettability with respect to the third conductor 23 is selected as the material of the sealing base metal film 14, and the third conductor 23 serving as a sealing material is formed on the sealing base metal film 14. Is formed.

本実施の形態1において、第二導体と第三導体の融点は、第一導体の融点以下になるように選択されることが好ましい。例えば、第一導体として金錫共晶半田(Au−Sn、融点280℃)を選んだ場合、第二及び第三導体としては錫銅共晶半田(Sn−Cu、融点226℃)などを選ぶ。このような組み合せは、上述した融点の関係が整えば他の導体でも構わない。このように、第二導体及び第三導体の材料として、第一導体の融点以下のものを選択すると、第一基板1と第二基板11の接合工程において、入出力端子21,22の部分の気密性を悪化させることなく、第一基板1と第二基板11を接合できる。
また、封止材となる第三導体に代えて、第一導体の融点以下の温度で硬化する熱硬化性樹脂を用いてもよい。この熱硬化性樹脂として、例えば、200℃〜250℃で硬化するBCB(benzocyclobutene)などが挙げられる。
In the first embodiment, it is preferable that the melting points of the second conductor and the third conductor are selected to be equal to or lower than the melting point of the first conductor. For example, when gold-tin eutectic solder (Au—Sn, melting point 280 ° C.) is selected as the first conductor, tin-copper eutectic solder (Sn—Cu, melting point 226 ° C.) is selected as the second and third conductors. . Such a combination may be another conductor as long as the above-described melting point relationship is established. As described above, when the material of the second conductor and the third conductor is selected to be equal to or lower than the melting point of the first conductor, in the joining process of the first substrate 1 and the second substrate 11, The first substrate 1 and the second substrate 11 can be joined without deteriorating the airtightness.
Moreover, it may replace with the 3rd conductor used as a sealing material, and may use the thermosetting resin hardened | cured at the temperature below melting | fusing point of a 1st conductor. Examples of the thermosetting resin include BCB (benzocyclobutene) that is cured at 200 ° C. to 250 ° C.

以上のように構成された第一基板1と第二基板11とが、接続用電極4a,4bと入出力端子21,22がそれぞれ対向しかつ封止用下地金属膜5と封止用下地金属膜14が対向するように接合されて実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体は構成される。
ここで、素子2は、通常の半導体回路が形成された半導体からなる機能素子の他に、マイクロマシニングで作製したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子などの機能素子も含み、具体的なMEMS素子としては、慣性力センサー、高周波用制御回路(RF・MEMS素子)、赤外線センサーなどが挙げられる。
The first substrate 1 and the second substrate 11 configured as described above are such that the connection electrodes 4a and 4b and the input / output terminals 21 and 22 face each other, and the sealing base metal film 5 and the sealing base metal The wafer level package structure of the first embodiment is configured by bonding so that the films 14 face each other.
Here, the element 2 includes a functional element such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element manufactured by micromachining in addition to a functional element made of a semiconductor on which a normal semiconductor circuit is formed. Include an inertial force sensor, a high-frequency control circuit (RF / MEMS element), an infrared sensor, and the like.

以上のように構成された実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体の各個別パッケージ部において、入出力端子21に入力された電気信号は、第一導体21a、第二導体21b、接続用電極4a、引き出し電極3aを介して素子2に入力され、例えば、そこで信号処理された後、引き出し電極3b、接続用電極4b、第二導体22b、第一導体22aを介して入出力端子22から出力される。尚、例えば、半導体素子である素子2は、第三導体23によって気密封止されている。   In each individual package portion of the wafer level package structure according to the first embodiment configured as described above, the electrical signal input to the input / output terminal 21 is the first conductor 21a, the second conductor 21b, and the connection electrode 4a. The signal is input to the element 2 through the extraction electrode 3a, for example, after being processed there, and then output from the input / output terminal 22 through the extraction electrode 3b, the connection electrode 4b, the second conductor 22b, and the first conductor 22a. The For example, the element 2 which is a semiconductor element is hermetically sealed by the third conductor 23.

以下、本実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体の製造方法について図3A〜図3Hを参照しながら説明する。尚、以下の例では、第一基板1及び第二基板11としてシリコン基板を用いた例により説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the wafer level package structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 3H. In the following example, a description will be given using an example in which a silicon substrate is used as the first substrate 1 and the second substrate 11.

第1工程.
第1工程では、第二基板であるシリコン基板11に、凹部11cを形成するためのマスク31を写真製版で形成する(図3A)。
第2工程.
第2工程では、アルカリエッチングなどによって凹部11cを形成する(図3B)。
First step.
In the first step, a mask 31 for forming the recess 11c is formed on the silicon substrate 11 as the second substrate by photolithography (FIG. 3A).
Second step.
In the second step, the recess 11c is formed by alkali etching or the like (FIG. 3B).

第3工程.
第3工程では、前記マスク31を除去して、貫通孔11a,11bを形成するためのマスク32を形成し、誘導結合プラズマ(ICP(Inductively Coupled Plasma))エッチングなどによって貫通孔11aと11bを形成する(図3C)。
第4工程.
第4工程では、マスク32を除去し、その後熱酸化と写真製版などによって、絶縁膜12aと12bを形成する(図3D)。
Third step.
In the third step, the mask 31 is removed to form a mask 32 for forming the through holes 11a and 11b, and the through holes 11a and 11b are formed by inductively coupled plasma (ICP) etching or the like. (FIG. 3C).
Fourth step.
In the fourth step, the mask 32 is removed, and then the insulating films 12a and 12b are formed by thermal oxidation and photolithography (FIG. 3D).

第5工程.
第5工程では、第一導体及び第三導体と濡れ性が良い導体膜13a,13b及び封止用下地金属膜14をスパッタ成膜と写真製版を用いて形成する。導体膜13a,13b及び封止用下地金属膜14は共通の導体で形成することができ、その導体膜としては、例えばクロム/ニッケル/金(Cr/Ni/Au)で形成することができる(図3E)。尚、導体膜13a,13bとして第一導体と半田ぬれ性のよい材料を選択し、封止用下地金属膜14として第三導体と濡れ性が良い材料を選択すれば、導体膜13a,13bと封止用下地金属膜14の材料は異なっていてもよい。
5th process.
In the fifth step, the conductor films 13a and 13b and the sealing base metal film 14 having good wettability with the first conductor and the third conductor are formed by sputtering film formation and photolithography. The conductor films 13a and 13b and the sealing base metal film 14 can be formed of a common conductor, and the conductor film can be formed of, for example, chromium / nickel / gold (Cr / Ni / Au) ( FIG. 3E). If a material with good wettability with the first conductor is selected as the conductor films 13a and 13b, and a material with good wettability with the third conductor is selected as the base metal film for sealing 14, the conductor films 13a and 13b The material of the sealing base metal film 14 may be different.

第6工程.
第6工程では、ソルダーシュート法によって第一導体21a,22aを貫通孔11a,11bに埋め込む。この第一導体として、例えば、融点が280℃のAu−Snを選択することができる。尚、ソルダーシュート法とは、インクジェット方式を用いて、半田などの低融点の導体(ここでは、第一導体)を数十μm径の微小粒子(微小滴)にしてノズルヘッド33から吐出させる方法をいう(図3F)。この埋め込みの際、本実施の形態1では、第5工程において貫通孔11a,11b内部にそれぞれ第一導体と半田ぬれ性のよい導体膜13a,13bを形成しているので、第一導体21a,22aを貫通孔11a,11bに緻密に埋め込むことが可能となり、貫通孔11a,11bにおいて良好な気密性が得られる。
Sixth step.
In the sixth step, the first conductors 21a and 22a are embedded in the through holes 11a and 11b by the solder chute method. For example, Au—Sn having a melting point of 280 ° C. can be selected as the first conductor. The solder chute method is a method in which a low melting point conductor such as solder (here, the first conductor) is made into fine particles (fine droplets) with a diameter of several tens of μm and ejected from the nozzle head 33 using an ink jet method. (FIG. 3F). At the time of this embedding, in the first embodiment, in the fifth step, the conductor films 13a and 13b having good solder wettability and the first conductor are formed in the through holes 11a and 11b, respectively. 22a can be densely embedded in the through holes 11a and 11b, and good airtightness can be obtained in the through holes 11a and 11b.

第7工程.
第7工程では、第6工程で埋め込んだ第一導体21a,22aの上に、第二導体21b,22bをソルダーシュート法でバンプ状に形成する。第二導体としては、例えば融点が226℃のSn−Cuを選択することができる(図3G)。
第8工程.
第8工程では、封止領域である封止用下地金属膜14の上に、第三導体23をソルダーシュート法でバンプ状に形成する。第三導体としては、例えば第二導体と同じSn−Cuを選択することができる。また、このバンプ状の第3導体は、封止用下地金属膜5と封止用下地金属膜14とを隙間なく接合するために必要な数だけ並べて、封止用下地金属膜14上に形成される(図3H)。
Seventh step.
In the seventh step, the second conductors 21b and 22b are formed in a bump shape by the solder chute method on the first conductors 21a and 22a embedded in the sixth step. For example, Sn—Cu having a melting point of 226 ° C. can be selected as the second conductor (FIG. 3G).
Eighth step.
In the eighth step, the third conductor 23 is formed in a bump shape by the solder chute method on the sealing base metal film 14 which is the sealing region. As the third conductor, for example, the same Sn—Cu as that of the second conductor can be selected. Further, the bump-shaped third conductors are formed on the sealing base metal film 14 by arranging as many as necessary to join the sealing base metal film 5 and the sealing base metal film 14 without gaps. (FIG. 3H).

第9工程.
第9工程では、素子2、引き出し電極3a,3b、第二導体21b,22bに対する半田濡れ性を良くするための接続用電極4a,4b、封止用導体膜5が形成された基板1上に、第8工程までを終えたシリコン基板11を凹部11cが素子2に対向するようにフェースダウンに配置し、アライメント装置を用いて、それぞれ半田バンプからなる第二導体21b,22b及び第三導体23がそれぞれ、接続用電極4a,4b及び封止用下地金属膜5に対向するように調整してウエハ接合装置に設置する(図2A)。
Ninth step.
In the ninth step, on the substrate 1 on which the element 2, the extraction electrodes 3a and 3b, the connection electrodes 4a and 4b for improving the solder wettability to the second conductors 21b and 22b, and the sealing conductor film 5 are formed. The silicon substrate 11 after the eighth step is disposed face down so that the concave portion 11c faces the element 2, and the second conductors 21b and 22b and the third conductor 23 made of solder bumps are respectively formed using an alignment device. Are adjusted so as to face the connection electrodes 4a and 4b and the sealing base metal film 5, respectively, and installed in the wafer bonding apparatus (FIG. 2A).

第10工程.
第10工程では、位置合わせして重ねられた第一基板1と第二基板11とをウエハ接合装置内において、真空状態あるいは窒素雰囲気状態で、二枚の基板に圧力と温度をかける。温度は、第二導体及び第三導体の融点近傍であってかつ第一導体21a,22aの融点以下とする。これにより、入出力端子21,22部分の気密性を悪化させることなく、第二導体21b、22bは接続用電極4a,4bの上でリフローして引き出し電極3a,3bと電気的に接続され、同様に第三導体23は導体膜5の上でリフローして接着され、第三導体23に囲われた内部を気密封止する(図2B)。
Tenth step.
In the tenth step, pressure and temperature are applied to the two substrates in the vacuum bonding state or the nitrogen atmosphere state in the wafer bonding apparatus with the first substrate 1 and the second substrate 11 stacked in alignment. The temperature is in the vicinity of the melting points of the second conductor and the third conductor and is equal to or lower than the melting points of the first conductors 21a and 22a. Thereby, the second conductors 21b and 22b are reflowed on the connection electrodes 4a and 4b to be electrically connected to the extraction electrodes 3a and 3b without deteriorating the airtightness of the input / output terminals 21 and 22 parts, Similarly, the third conductor 23 is reflowed and bonded on the conductor film 5, and the inside surrounded by the third conductor 23 is hermetically sealed (FIG. 2B).

なお、封止材として第三導体23の代わりに前述した感光性のBCB樹脂を用いる場合は、第8工程において、ソルダーシュート法ではなく、写真製版によってBCB封止パターンを形成して、第9工程及び第10工程を実行すればよい。尚、この場合には、封止用下地金属膜14と封止用下地金属膜5は不要である。   When the above-described photosensitive BCB resin is used as the sealing material instead of the third conductor 23, a BCB sealing pattern is formed by photolithography instead of the solder chute method in the eighth step. What is necessary is just to perform a process and a 10th process. In this case, the sealing base metal film 14 and the sealing base metal film 5 are unnecessary.

以上のように構成された実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体では、第二基板に形成された貫通孔を利用して各入出力端子を構成しているので、機能素子2と同一平面上に入出力端子を構成することがないので、各個別パッケージ部分を小型にできる。   In the wafer level package structure according to the first embodiment configured as described above, each input / output terminal is configured using the through-hole formed in the second substrate. Since no input / output terminals are formed, each individual package portion can be reduced in size.

また、第一導体と入出力電極とが第一導体より融点の低い第二導体によって接合されているので、入出力端子部の気密性を悪化させることなく、第一導体と入出力電極とを接合することが可能である。   In addition, since the first conductor and the input / output electrode are joined by the second conductor having a melting point lower than that of the first conductor, the first conductor and the input / output electrode can be connected without deteriorating the airtightness of the input / output terminal portion. It is possible to join.

さらに、実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体では、第一基板は各機能素子の周りをそれぞれ取り囲む封止用下地金属膜5と封止用下地金属膜14とを第一導体より融点の低い第三導体で接合されているので、入出力端子部の気密性を悪化させることなく、第一基板と第二基板とを接合することができる。   Furthermore, in the wafer level package structure according to the first embodiment, the first substrate has a lower melting point than the first conductor in the sealing base metal film 5 and the sealing base metal film 14 surrounding each functional element. Since it is joined by the third conductor, the first substrate and the second substrate can be joined without deteriorating the airtightness of the input / output terminal portion.

また、本実施の形態1では、第二導体と第三導体とが同一の材料からなるので、工程を簡略化できる。   Moreover, in this Embodiment 1, since a 2nd conductor and a 3rd conductor consist of the same material, a process can be simplified.

また、本実施の形態1では、封止用樹脂によって第一基板と第二基板とを接合することもでき、その際、該封止用樹脂を第二導体による第一導体と入出力電極の接合温度で、機能素子を封止することが可能な樹脂を用いることにより、入出力端子部の気密性を悪化させることなく、しかも工程を簡略化できる。   Moreover, in this Embodiment 1, a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate can also be joined by sealing resin, and in that case, this sealing resin is used for the 1st conductor by a 2nd conductor, and an input-output electrode. By using a resin capable of sealing the functional element at the bonding temperature, the process can be simplified without deteriorating the airtightness of the input / output terminal portion.

実施の形態2.
本発明に係る実施の形態2のウエハレベルパッケージ構造体は、図4に示すように、第二導体21b、22bをそれぞれ基板1に形成した接続用電極4a、4bの上に形成し、第三導体23を基板1に形成した封止用下地金属膜5の上に形成して、第一基板1と第二基板11とを接合した以外は、実施の形態1と同様に構成される。
以上のようにしても、図2Bに示す実施の形態1と同様のウエハレベルパッケージ構造体とでき、実施の形態1と同様の作用効果を有する。
Embodiment 2. FIG.
As shown in FIG. 4, in the wafer level package structure according to the second embodiment of the present invention, the second conductors 21b and 22b are formed on the connection electrodes 4a and 4b formed on the substrate 1, respectively. Except that the conductor 23 is formed on the sealing base metal film 5 formed on the substrate 1 and the first substrate 1 and the second substrate 11 are joined, the configuration is the same as in the first embodiment.
Even with the above, a wafer level package structure similar to that of the first embodiment shown in FIG. 2B can be obtained, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

実施の形態3.
本発明に係る実施の形態3のウエハレベルパッケージ構造体は、図5に示すように、第一基板1上に一体で構成された素子2に代えて、第一基板1とは別体で構成された機能素子であるチップ素子6を第一基板1の引き出し電極3a,3b上にフリップチップボンディングした以外は、実施の形態1のウエハレベルパッケージと同様に構成される。尚、実施の形態3では、チップ状の半導体チップ素子6を、基板1にAuバンプ7によりフリップチップ実装している。本実施の形態3は、第一基板1がシリコンで、半導体チップ素子6がガリウム砒素基板を用いて構成されたモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)やアルミナなどの基板を用いて構成されたマイクロ波集積回路である場合に、特に有効である。
Embodiment 3 FIG.
As shown in FIG. 5, the wafer level package structure according to the third embodiment of the present invention is configured separately from the first substrate 1 in place of the element 2 configured integrally on the first substrate 1. The configuration is the same as that of the wafer level package of the first embodiment except that the chip element 6 which is a functional element is flip-chip bonded onto the extraction electrodes 3a and 3b of the first substrate 1. In the third embodiment, the chip-like semiconductor chip element 6 is flip-chip mounted on the substrate 1 with Au bumps 7. In the third embodiment, the first substrate 1 is silicon and the semiconductor chip element 6 is a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) configured using a gallium arsenide substrate, or a microwave configured using a substrate such as alumina. This is particularly effective in the case of an integrated circuit.

尚、実施の形態3では、図6に示すように、第二基板11の凹部11cに代えて、第一基板1に凹部1cを形成して、その凹部1cに半導体チップ素子6をフリップチップボンディングするようにしてもよい。   In the third embodiment, as shown in FIG. 6, instead of the recess 11c of the second substrate 11, a recess 1c is formed in the first substrate 1, and the semiconductor chip element 6 is flip-chip bonded to the recess 1c. You may make it do.

実施の形態4
本発明に係る実施の形態4のウエハレベルパッケージ構造体は、図7A及び図7Bに示すように、各素子2にそれぞれ半導体チップ素子6を接続して、素子2と半導体チップ素子6を含んで機能素子を構成し、その機能回路を一括して封止した以外は、実施の形態1と同様に構成される。
具体的には、図7A及び図7Bに示すように、素子2の一方の引き出し電極3bを2つに分離し、その間に半導体チップ素子6をフリップチップボンディングしている。図7Aでは、素子2に接続された部分を引き出し電極3dとして表示している。
そして、素子2と半導体チップ素子6を収納できる空間が構成されるように形成された凹部11cにより気密空間が第一基板1と第二基板11の間に形成される。
このようにして、シリコン基板1の同一平面上に素子2とフリップチップ実装された半導体チップ素子6を有し、それらを一括して封止した実施の形態4のウエハレベルパッケージ構造体が構成される。
Embodiment 4
As shown in FIGS. 7A and 7B, the wafer level package structure according to the fourth embodiment of the present invention includes a semiconductor chip element 6 connected to each element 2 and includes the element 2 and the semiconductor chip element 6. The configuration is the same as that of the first embodiment except that the functional element is configured and the functional circuits are collectively sealed.
Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, one lead electrode 3b of the element 2 is separated into two, and the semiconductor chip element 6 is flip-chip bonded between them. In FIG. 7A, the part connected to the element 2 is displayed as the extraction electrode 3d.
An airtight space is formed between the first substrate 1 and the second substrate 11 by the recess 11 c formed so as to form a space in which the element 2 and the semiconductor chip element 6 can be accommodated.
In this way, the wafer level package structure of the fourth embodiment having the semiconductor chip element 6 flip-chip mounted with the element 2 on the same plane of the silicon substrate 1 and sealing them together is configured. The

以上のように構成された実施の形態4のウエハレベルパッケージ構造体の個別パッケージ部において、入出力端子21に入力された電気信号は、第一導体21a、第二導体21b、接続用電極4a、引き出し電極3aを介して素子2に入力され、例えば、そこで信号処理された後、引き出し電極3dと導体バンプ7を介して、フリップチップ実装された半導体チップ素子6に入力され、そこでさらに信号処理等された後、引き出し電極3b、接続用電極4b、第二導体22b、第一導体22aを介して入出力端子22から出力される。   In the individual package part of the wafer level package structure according to the fourth embodiment configured as described above, the electrical signal input to the input / output terminal 21 is the first conductor 21a, the second conductor 21b, the connection electrode 4a, The signal is input to the element 2 through the extraction electrode 3a, for example, is subjected to signal processing there, and then input to the semiconductor chip element 6 that is flip-chip mounted via the extraction electrode 3d and the conductor bump 7, where further signal processing or the like is performed. Then, the signal is output from the input / output terminal 22 through the extraction electrode 3b, the connection electrode 4b, the second conductor 22b, and the first conductor 22a.

実施の形態5.
本発明に係る実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体は、図8A及び図8Bに示すように、第一基板1と第二基板11にさらに第三基板41を張り合わせることにより、複数の素子をウエハレベルでパッケージしたウエハレベルパッケージ構造体であり、機能素子を構成する素子2とチップ素子6とは異なる基板に形成又は実装される。
Embodiment 5 FIG.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the wafer level package structure according to the fifth embodiment of the present invention has a plurality of elements by attaching a third substrate 41 to the first substrate 1 and the second substrate 11. Are packaged at a wafer level, and the element 2 and the chip element 6 constituting the functional element are formed or mounted on different substrates.

具体的には、第二基板11と第三基板41に挟まれた第一基板1には、素子2、その素子2に接続された引き出し電極3a,3b、引き出し配線3bに接続された貫通配線24、第二基板11と第三基板41とを接続するための貫通配線25が形成されている。
また、第一基板1の上面には、素子2、引き出し電極3a,3b、貫通配線24及び貫通配線25を内部に含み個別のパッケージ部を画する封止用下地金属膜5aが形成され、第一基板1の下面には、その封止用下地金属膜5aに対向するように、封止用下地金属膜5bが形成される。
Specifically, the first substrate 1 sandwiched between the second substrate 11 and the third substrate 41 includes the element 2, lead electrodes 3 a and 3 b connected to the element 2, and through wiring connected to the lead wiring 3 b. 24, a through wiring 25 for connecting the second substrate 11 and the third substrate 41 is formed.
Further, on the upper surface of the first substrate 1, a sealing base metal film 5a that includes the element 2, the extraction electrodes 3a and 3b, the through wiring 24, and the through wiring 25 and defines an individual package portion is formed. On the lower surface of one substrate 1, a sealing base metal film 5b is formed so as to face the sealing base metal film 5a.

また、素子2に接続された引き出し電極3aの一端には接続用電極4aが形成され、その接続用電極4aには第二基板11の入出力端子21が接続される。
貫通配線24は、貫通孔1bと、その内部に絶縁膜12c及び導体膜13cを介して充填された第一導体24aにより構成されている。
貫通配線25は、接続用電極4aの外側に形成され、貫通孔1cと、その内部に絶縁膜12d及び導体膜13dを介して充填された第一導体25aにより構成されている。
また、貫通配線25上には、接続用電極4aとは電気的に分離された接続用電極4bが形成されている。
A connection electrode 4a is formed at one end of the extraction electrode 3a connected to the element 2, and the input / output terminal 21 of the second substrate 11 is connected to the connection electrode 4a.
The through wiring 24 includes a through hole 1b and a first conductor 24a filled therein with an insulating film 12c and a conductor film 13c.
The through wiring 25 is formed outside the connection electrode 4a, and includes a through hole 1c and a first conductor 25a filled therein with an insulating film 12d and a conductor film 13d.
Further, on the through wiring 25, a connection electrode 4b that is electrically separated from the connection electrode 4a is formed.

実施の形態5において、第二基板11は、実施の形態1等と同様に構成された凹部11c、入出力端子21,22及び封止用下地金属膜14が形成されている。尚、本実施の形態5では、入出力端子21,22は、凹部11cの片側に配置されている。また、封止用下地金属膜14の上には第三導体23が形成されている。   In the fifth embodiment, the second substrate 11 is formed with a recess 11c, input / output terminals 21 and 22, and a sealing base metal film 14 configured in the same manner as in the first embodiment. In the fifth embodiment, the input / output terminals 21 and 22 are arranged on one side of the recess 11c. A third conductor 23 is formed on the sealing base metal film 14.

また、第三基板41は、凹部41aを有し、凹部41aの底面で分離された引き出し電極42a,42b及びそれらの周りに封止用下地金属膜44が形成されている。そして、その凹部41aの底面の引き出し電極42a,42bが分離された部分に、例えば、半導体チップ素子6がフリップチップ実装されている。また、引き出し電極42a,42bの一端にはそれぞれ、接続用電極43a,43bを介して第二導体25b,24bが形成され、封止用下地金属膜44の上には、第三導体26が形成されている。   The third substrate 41 has a recess 41a, and lead electrodes 42a and 42b separated on the bottom surface of the recess 41a and a sealing base metal film 44 are formed around them. For example, the semiconductor chip element 6 is flip-chip mounted on the bottom surface of the concave portion 41a where the extraction electrodes 42a and 42b are separated. Also, second conductors 25b and 24b are formed at one end of the lead electrodes 42a and 42b via connection electrodes 43a and 43b, respectively, and a third conductor 26 is formed on the sealing base metal film 44. Has been.

実施の形態5では、第1基板1の下に、第三基板41を封止用下地金属膜44と封止用下地金属膜5bが対向し、接続用電極43a,43bがそれぞれ貫通配線25,24と対向するように配置し、第1基板1の上に、第二基板11を、封止用下地金属膜5aと封止用下地金属膜14が対向し、貫通配線25と入出力端子22が対向し、接続用電極4aと入出力端子21が対向するように配置されて、図8Bに示すように互いに接合される。
以上のように、一番上の第二基板11に入出力端子21,22を有し、中間に位置する第一基板1に素子2が一体で形成され、一番下の第三基板41(の凹部41a)にフリップチップ実装素子が配置されてなる実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体は構成される。
In the fifth embodiment, under the first substrate 1, the sealing base metal film 44 and the sealing base metal film 5 b are opposed to the third substrate 41, and the connection electrodes 43 a and 43 b are respectively connected to the through wiring 25, 24, the second substrate 11 is placed on the first substrate 1, the sealing base metal film 5 a and the sealing base metal film 14 are opposed to each other, and the through wiring 25 and the input / output terminal 22 are arranged. Are arranged so that the connection electrode 4a and the input / output terminal 21 face each other, and are joined to each other as shown in FIG. 8B.
As described above, the uppermost second substrate 11 has the input / output terminals 21 and 22, the element 2 is integrally formed on the first substrate 1 positioned in the middle, and the lowermost third substrate 41 ( The wafer level package structure according to the fifth embodiment in which the flip chip mounting element is disposed in the recess 41a) is configured.

以上のように構成された実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体は、例えば、素子2はシリコン基板内に作り込まれた受動回路であり、フリップチップ実装されるチップ素子6はガリウム砒素やアルミナなどを基板とする能動素子により構成することができ、例えば、高周波信号の制御回路などに適している。   In the wafer level package structure according to the fifth embodiment configured as described above, for example, the element 2 is a passive circuit built in a silicon substrate, and the chip element 6 to be flip-chip mounted is gallium arsenide or alumina. For example, suitable for a high-frequency signal control circuit.

この実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体において、第二基板11の入出力端子21に入力された電気信号は、第一導体21a、第二導体21b、接続用電極4a、引き出し電極3aを介して第一基板1の素子2に入力され、そこで信号処理された後、引き出し電極3b、貫通配線24を構成する第一導体24a、第二導体24b、引き出し電極42bを介してフリップチップ実装チップ素子6に入力され、そこで信号処理された後、引き出し電極42a、貫通配線25を構成する第二導体25b、第一導体25aを介して入出力端子22から出力される。   In the wafer level package structure of the fifth embodiment, the electrical signal input to the input / output terminal 21 of the second substrate 11 is transmitted via the first conductor 21a, the second conductor 21b, the connection electrode 4a, and the lead electrode 3a. After being input to the element 2 of the first substrate 1 and subjected to signal processing there, the flip chip mounting chip element is connected via the extraction electrode 3b, the first conductor 24a constituting the through wiring 24, the second conductor 24b, and the extraction electrode 42b. 6, the signal is processed there, and then output from the input / output terminal 22 through the extraction electrode 42 a, the second conductor 25 b constituting the through wiring 25, and the first conductor 25 a.

以上の実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体は、実施の形態1等と同様の作用効果を有し、かつモジュールのさらなる積層化が図れるので、より小型化が可能である。   The wafer level package structure of the fifth embodiment described above has the same effects as those of the first embodiment and the like, and can be further miniaturized because the modules can be further stacked.

以上詳細に説明したように、本発明に係る実施の形態1〜5によれば、機能素子の入出力端子が貫通配線技術を用いて基板の垂直方向に取り出せるため、パッケージの小型化とモジュールの積層化が図れる。また、基板(ウエハ)の接合と貫通配線(入出力端子も含む)の端子接続を半田金属あるいは樹脂材を用いて行うため、これらに係るプロセス温度を300℃以下に低減でき、フリップチップ実装素子などを内臓したウエハを接合しても、気密性及びフリップチップ・バンプに悪影響を及ぼさないという利点がある。
さらに、貫通配線を構成する導体を融点の異なる二種類の半田で構成し、融点の低い方の半田を貫通配線の接続、および基板間の接合に用いるため、貫通配線内に埋め込まれた融点の高い方の半田がリフローして溶け出すことがなく、かつ基板内の半導体素子を不活性ガス充填あるいは真空封止することができる。
As described above in detail, according to the first to fifth embodiments of the present invention, since the input / output terminals of the functional element can be taken out in the vertical direction of the substrate using the through wiring technique, the package can be reduced in size and the module. Stacking can be achieved. Further, since the bonding of the substrate (wafer) and the terminal connection of the through wiring (including the input / output terminals) are performed using a solder metal or a resin material, the process temperature related to these can be reduced to 300 ° C. or less, and the flip chip mounting element Even if a wafer having a built-in structure is bonded, there is an advantage that the airtightness and the flip chip bump are not adversely affected.
Furthermore, the conductor constituting the through wiring is composed of two types of solders having different melting points, and the solder having the lower melting point is used for connecting the through wiring and joining between the substrates. The higher solder does not reflow and melt, and the semiconductor element in the substrate can be filled with an inert gas or vacuum sealed.

本発明に係る実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体における第一基板の平面図である。It is a top view of the 1st board | substrate in the wafer level package structure of Embodiment 1 which concerns on this invention. 図1のA−A’線についての断面図である。It is sectional drawing about the A-A 'line | wire of FIG. 実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体における第一基板と第二基板の接合前の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the wafer level package structure according to the first embodiment before bonding the first substrate and the second substrate. 実施の形態1のウエハレベルパッケージ構造体の断面図(接合後)である。FIG. 3 is a cross-sectional view (after bonding) of the wafer level package structure of the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(1)である。FIG. 6 is a cross-sectional view (1) for illustrating a manufacturing process of the second substrate in the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(2)である。FIG. 6 is a cross-sectional view (2) for illustrating the manufacturing process for the second substrate in the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(3)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (3) for illustrating the manufacturing process for the second substrate according to the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(4)である。FIG. 6 is a cross-sectional view (4) for illustrating the process for manufacturing the second substrate in the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(5)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (5) for illustrating the manufacturing process for the second substrate in the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(6)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (6) for illustrating a process for manufacturing the second substrate in the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(7)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (7) for illustrating the manufacturing process for the second substrate according to the first embodiment. 実施の形態1の第二基板の製造過程を説明するための断面図(8)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (8) for illustrating the manufacturing process for the second substrate in the first embodiment. 本発明に係る実施の形態2のウエハレベルパッケージ構造体の断面図である。It is sectional drawing of the wafer level package structure of Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3のウエハレベルパッケージ構造体の断面図である。It is sectional drawing of the wafer level package structure of Embodiment 3 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3の変形例のウエハレベルパッケージ構造体の断面図である。It is sectional drawing of the wafer level package structure of the modification of Embodiment 3 which concerns on this invention. 実施の形態4のウエハレベルパッケージ構造体における第一基板と第二基板の接合前の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the wafer level package structure according to the fourth embodiment before bonding the first substrate and the second substrate. 実施の形態4のウエハレベルパッケージ構造体の断面図(接合後)である。It is sectional drawing (after joining) of the wafer level package structure of Embodiment 4. 実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体における第一基板、第二基板及び第三基板の接合前の断面図である。It is sectional drawing before joining the 1st board | substrate in the wafer level package structure of Embodiment 5, a 2nd board | substrate, and a 3rd board | substrate. 実施の形態5のウエハレベルパッケージ構造体の断面図(接合後)である。It is sectional drawing (after joining) of the wafer level package structure of Embodiment 5. 従来例のウエハレベルパッケージの平面図である。It is a top view of the wafer level package of a prior art example. 図9AのB−B’線についての断面図である。It is sectional drawing about the B-B 'line | wire of FIG. 9A.

符号の説明Explanation of symbols

1 第一基板、
2 素子、
3a,3b,3d,42a,42b 引き出し電極、
4a,4b,43a,43b 接続用電極、
5,14,44 封止用下地金属膜、
6 チップ素子、
7 Auバンプ、
11 第二基板、
11a,11b 貫通孔、
1c,11c,41a 凹部、
12a,12b,12c,12d 絶縁膜、
13a,13b,13c,13d 導体膜、
21,22 入出力端子、
21a,22a,24a,25a 第一導体、
21b,22b,25b,24b 第二導体、
23,26 第三導体、
31,32 マスク、
41 第三基板、
24,25 貫通配線、
1b,1c 貫通孔、
1 First substrate,
2 elements,
3a, 3b, 3d, 42a, 42b Lead electrodes,
4a, 4b, 43a, 43b connection electrodes,
5, 14, 44 Base metal film for sealing,
6 chip elements,
7 Au bump,
11 Second substrate,
11a, 11b through-holes,
1c, 11c, 41a recess,
12a, 12b, 12c, 12d insulating film,
13a, 13b, 13c, 13d conductor film,
21, 22 I / O terminals,
21a, 22a, 24a, 25a first conductor,
21b, 22b, 25b, 24b second conductor,
23, 26 Third conductor,
31, 32 masks,
41 Third substrate,
24, 25 Through wiring,
1b, 1c through hole,

Claims (14)

それぞれ入出力電極を有する複数の機能素子が設けられた第一基板と、上記各機能素子をそれぞれ封止するように貼り合わされた第二基板とを備えたウエハレベルパッケージ構造体であって、
上記第二基板は、上記入出力電極にそれぞれ対向する貫通孔と、その貫通孔に充填された第一導体とを有し、上記各機能素子の入出力端子が、上記貫通孔と上記第一導体とを含んで構成されており、
上記第一導体が半田であり該半田が上記貫通孔の内部に絶縁膜を介して充填され、かつ上記第一導体と上記絶縁膜の間に半田と濡れ性のよい導体膜を有することを特徴とするウエハレベルパッケージ構造体。
A wafer level package structure comprising a first substrate provided with a plurality of functional elements each having an input / output electrode, and a second substrate bonded to seal each functional element,
The second substrate includes a through hole facing the input / output electrode and a first conductor filled in the through hole, and the input / output terminal of each functional element is connected to the through hole and the first electrode. It is composed including a conductor,
The first conductor is a solder, the solder is filled in the through hole via an insulating film, and a conductive film having good wettability with the solder is provided between the first conductor and the insulating film. Wafer level package structure.
上記第一導体と上記入出力電極とが上記第一導体より融点の低い第二導体によって接合された請求項1記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package structure according to claim 1, wherein the first conductor and the input / output electrode are joined by a second conductor having a melting point lower than that of the first conductor. 上記第一基板は上記各機能素子の周りをそれぞれ取り囲む第一封止用下地金属膜を有し、かつ上記第二基板は上記第一封止用下地金属膜に対向する第二封止用下地金属膜を有しており、
上記第一封止用下地金属膜と上記第二封止用下地金属膜が第三導体で接合されることにより上記各機能素子が気密封止される請求項1又は2記載のウエハレベルパッケージ構造体。
The first substrate has a first sealing base metal film surrounding each of the functional elements, and the second substrate is a second sealing base facing the first sealing base metal film. Has a metal film,
3. The wafer level package structure according to claim 1, wherein the functional elements are hermetically sealed by joining the first sealing base metal film and the second sealing base metal film with a third conductor. body.
上記第三導体は、上記第二導体による上記第一導体と上記入出力電極の接合温度で、上記第一封止用下地金属膜と上記第二封止用下地金属膜とを接合することができる導体からなる請求項3記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The third conductor may bond the first sealing base metal film and the second sealing base metal film at a bonding temperature between the first conductor and the input / output electrode by the second conductor. 4. The wafer level package structure according to claim 3, comprising a conductor that can be formed. 上記第二導体と上記第三導体とが同一の材料からなる請求項4記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package structure according to claim 4, wherein the second conductor and the third conductor are made of the same material. 上記第一基板と上記第二基板とは、上記各機能素子の周りをそれぞれ取り囲むように設けられた封止用樹脂によって接合されており、該封止用樹脂は、上記第二導体による上記第一導体と上記入出力電極の接合温度で、上記各素子を封止することが可能な樹脂からなる請求項2記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The first substrate and the second substrate are joined by a sealing resin provided so as to surround each of the functional elements, and the sealing resin is formed by the second conductor. 3. The wafer level package structure according to claim 2, wherein the wafer level package structure is made of a resin capable of sealing each element at a junction temperature between one conductor and the input / output electrode. 上記各機能素子がそれぞれ不活性ガスによる封止又は真空封止された請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package structure according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the functional elements is sealed with an inert gas or vacuum-sealed. 上記第二基板は、上記各機能素子とそれぞれ対向する領域に第二凹部を有する請求項1〜7のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package structure according to claim 1, wherein the second substrate has a second recess in a region facing each functional element. 上記各機能素子は、上記第一基板上にフリップチップ実装されたチップ素子を含む請求項1〜8のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package structure according to claim 1, wherein each functional element includes a chip element that is flip-chip mounted on the first substrate. 上記第一基板は第一凹部を含み、上記各機能素子は上記第一凹部の底面にフリップチップ実装されたチップ素子を含む請求項1〜8のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The wafer level package according to claim 1, wherein the first substrate includes a first recess, and each functional element includes a chip element flip-chip mounted on a bottom surface of the first recess. Structure. 上記各機能素子はそれぞれ、上記第一基板と一体で構成された第一の素子と、フリップチップ実装された第二の素子を含んでなる請求項1〜8のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   Each of the functional elements includes a first element integrally formed with the first substrate and a second element that is flip-chip mounted. Wafer level package structure. 上記機能素子の一部を構成する素子が形成された第三基板をさらに含み、上記第三基板がその第三基板に形成された上記素子を封止するように上記第一基板の上記第二基板とは反対側の面に接合された請求項1〜11のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体。   The second substrate of the first substrate further includes a third substrate on which an element constituting a part of the functional element is formed, and the third substrate seals the element formed on the third substrate. The wafer level package structure according to any one of claims 1 to 11, which is bonded to a surface opposite to the substrate. 請求項1〜12のうちのいずれか1つに記載のウエハレベルパッケージ構造体から分割されてなる素子。   An element formed by dividing the wafer level package structure according to any one of claims 1 to 12. それぞれ入出力電極を有する複数の機能素子が設けられた第一基板と、上記各機能素子をそれぞれ封止するように貼り合わされた第二基板とを備えたウエハレベルパッケージ構造体の製造方法であって、
上記第二基板において上記入出力電極に対向する位置にそれぞれ貫通孔を形成することと、
上記貫通孔にそれぞれ第一導体を充填することと、
上記第一基板において、上記機能素子と上記入出力電極を内部に含むようにそれぞれ第一接合用電極を形成することと、
上記第二基板において、上記第一接合用電極にそれぞれ対向する位置に第二接合用電極を形成することと、
上記第一接合用電極と上記第二接合用電極、及び上記第一導体と上記入出力電極を上記第一導体より低い融点を有する金属により接合することとを含み、
上記貫通孔にそれぞれ第一導体を充填する工程は、
上記貫通孔に絶縁膜を形成することと、
上記絶縁膜の上に、溶解した半田と濡れ性のよい導体膜を形成することと、
上記導体膜が形成された貫通孔に、上記第一導体の材料として半田を溶融させた粒子を滴下することを含むことを特徴とするウエハレベルパッケージ構造体の製造方法。
A method for producing a wafer level package structure, comprising: a first substrate provided with a plurality of functional elements each having input / output electrodes; and a second substrate bonded to seal each of the functional elements. And
Forming through holes at positions facing the input / output electrodes in the second substrate,
Filling each through hole with a first conductor;
Forming the first bonding electrode in the first substrate so as to include the functional element and the input / output electrode, respectively;
Forming a second bonding electrode at a position facing the first bonding electrode in the second substrate;
Joining the first joining electrode and the second joining electrode, and joining the first conductor and the input / output electrode with a metal having a lower melting point than the first conductor,
The step of filling the through holes with the first conductors,
Forming an insulating film in the through hole;
On the insulating film, forming a melted solder and a conductive film having good wettability ;
A method for producing a wafer level package structure, comprising: dropping particles obtained by melting solder as a material of the first conductor into a through hole in which the conductor film is formed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033504A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 セイコーエプソン株式会社 Physical quantity sensor, electronic equipment, and mobile body

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7262622B2 (en) * 2005-03-24 2007-08-28 Memsic, Inc. Wafer-level package for integrated circuits
JP4716836B2 (en) * 2005-10-05 2011-07-06 パナソニック株式会社 Semiconductor device
US7528494B2 (en) * 2005-11-03 2009-05-05 International Business Machines Corporation Accessible chip stack and process of manufacturing thereof
JP4665733B2 (en) * 2005-11-25 2011-04-06 パナソニック電工株式会社 Sensor element
TWI310366B (en) * 2005-11-25 2009-06-01 Panasonic Elec Works Co Ltd Wafer-level package structure, and sensor device obtained from the same
JP5069410B2 (en) * 2005-11-25 2012-11-07 パナソニック株式会社 Sensor element
US7674638B2 (en) 2005-11-25 2010-03-09 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Sensor device and production method therefor
US8026594B2 (en) 2005-11-25 2011-09-27 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Sensor device and production method therefor
WO2007061047A1 (en) * 2005-11-25 2007-05-31 Matsushita Electric Works, Ltd. Wafer level package structure and method for manufacturing same
US8008739B2 (en) 2005-12-26 2011-08-30 Kyocera Corporation Microelectromechanical apparatus and method for producing the same
JP5168819B2 (en) 2006-06-02 2013-03-27 日産自動車株式会社 Semiconductor package and manufacturing method thereof
JP4967537B2 (en) * 2006-08-29 2012-07-04 大日本印刷株式会社 Sensor unit and manufacturing method thereof
JP5064768B2 (en) * 2006-11-22 2012-10-31 新光電気工業株式会社 Electronic component and method for manufacturing electronic component
JP4792143B2 (en) 2007-02-22 2011-10-12 株式会社デンソー Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2008108413A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-12 Kyocera Corporation Microstructure apparatus and method for production of microstructure apparatus
JP5016383B2 (en) * 2007-05-24 2012-09-05 パナソニック株式会社 Sensor device
JP5016382B2 (en) * 2007-05-24 2012-09-05 パナソニック株式会社 Sensor device and manufacturing method thereof
JP5260890B2 (en) * 2007-05-24 2013-08-14 パナソニック株式会社 Sensor device and manufacturing method thereof
DE102007025992A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Epcos Ag Method for producing a MEMS package
WO2009048861A2 (en) * 2007-10-11 2009-04-16 Skyworks Solutions, Inc. Methods for forming a through via
US7696064B2 (en) 2007-10-11 2010-04-13 Skyworks Solutions, Inc. Methods for forming a through via
DE102007058951B4 (en) 2007-12-07 2020-03-26 Snaptrack, Inc. MEMS package
JP5332439B2 (en) 2008-09-18 2013-11-06 富士通株式会社 Packaged micro movable device manufacturing method
JPWO2010095201A1 (en) * 2009-02-20 2012-08-16 パナソニック株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP5177015B2 (en) 2009-02-27 2013-04-03 富士通株式会社 Packaged device and packaged device manufacturing method
JP4793496B2 (en) 2009-04-06 2011-10-12 株式会社デンソー Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5494038B2 (en) 2009-05-21 2014-05-14 富士通株式会社 Electronic device and manufacturing method thereof
TWI430422B (en) * 2009-09-01 2014-03-11 Univ Tohoku Wiring connecting method and function device
JP5218497B2 (en) 2009-12-04 2013-06-26 株式会社デンソー Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5115618B2 (en) 2009-12-17 2013-01-09 株式会社デンソー Semiconductor device
JP5521862B2 (en) 2010-07-29 2014-06-18 三菱電機株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
WO2013145287A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 株式会社日立製作所 Mems device and process for producing same
CN105789170A (en) * 2014-12-26 2016-07-20 恒劲科技股份有限公司 Packaging stack structure
CN113819899B (en) * 2021-11-22 2022-03-11 北京晨晶电子有限公司 Heterogeneous integrated surface-mounted gyroscope
WO2023209926A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 三菱電機株式会社 Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016033504A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 セイコーエプソン株式会社 Physical quantity sensor, electronic equipment, and mobile body

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