JP4923486B2 - Electronic device and method for manufacturing electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、集積機能部を有する電子デバイスおよびその製造方法に係り、特に、小型化に好適な電子デバイスおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device and its manufacturing how having integrated functional unit, in particular, relates to a suitable electronic device and the manufacturing methods from downsizing.
集積回路などの集積機能部を有する電子デバイスは、通常いわゆるパッケージ化がなされている。パッケージ化では、外観上の欠陥がないこと、集積機能部が気密にされ雰囲気などに対する安定性が確保されることなどの基本的な要求のほか、何より製造負担が小さく低コストであることが求められる。最近の特徴として電子機器などの小型軽量化に伴い、これらに加えてより小型のパッケージが求められている。 An electronic device having an integrated function unit such as an integrated circuit is usually packaged. In addition to the basic requirements for packaging, there are no defects in appearance, the integrated function section is hermetically sealed to ensure stability against the atmosphere, etc. It is done. In recent years, with the reduction in size and weight of electronic devices and the like, in addition to these, a smaller package is required.
このようなパッケージの例として下記各特許文献に開示されたものがある。特許文献1に開示のものは、個片化するときまたはその後の製品の縁に欠けなどの欠陥が生じないように注意が必要である。特許文献2に開示のものは、樹脂のみでは気密にならないと考えられ、また製造時にその樹脂が集積回路の側に流れ形状制御性を保てないと考えられるので信頼性向上にはその対処が必要になると考えられる。また、特許文献3に開示のものは、気密にするためのキャップを個々のデバイスに適用するので工数増でコスト減が課題となり得る。さらに信頼性向上のためにはボンディングワイヤの封止工程も要する。
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、集積機能部を有する電子デバイスおよびその製造方法において、小型、高信頼性、低コスト化を実現する電子デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, Oite the electronic device and its manufacturing how having integrated functional unit, compact, high reliability, the electronic device and its manufacturing side to realize cost reduction The purpose is to provide the law .
上記の課題を解決するため、本発明に係る電子デバイスは、第1の面と第2の面とを備え、該第1の面に集積回路部および/または微小電気機械システム(MEMS:micro-electro-mechanical system)を有する集積機能部が作り込まれた第1の基板たる半導体チップと、前記第1の基板の前記第1の面の前記集積機能部を取り囲む位置に設けられた密封部材と、前記密封部材を介して前記第1の基板に対向して設けられた第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の外側領域に少なくとも設けられた保護樹脂と、を具備し、前記密封部材が金属を素材とし、前記第1の基板が、該第1の基板の前記第1の面上に該第1の基板と前記密封部材とを接続するメタライズ層を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electronic device according to the present invention includes a first surface and a second surface, and an integrated circuit portion and / or a micro electro mechanical system (MEMS) is provided on the first surface. a semiconductor chip which is a first substrate in which an integrated functional unit having an electro-mechanical system) is formed; and a sealing member provided at a position surrounding the integrated functional unit on the first surface of the first substrate; A gap between the second substrate provided opposite to the first substrate via the sealing member, and the first substrate and the second substrate, and at least in an outer region of the sealing member comprising a protection resin provided, wherein the sealing member is a material of the metal, said first substrate, said sealing member and the first substrate on the first surface of the first substrate characterized in that it have a metallization layer for connecting.
すなわち、この電子デバイスでは、第1の基板にある集積機能部は、これを取り囲む位置の密封部材と、第1の基板にこの密封部材を介して対向位置する第2の基板とにより気密にされる。さらに密封部材の外側であって第1の基板と第2の基板との隙間には保護樹脂が設けられている。 That is, in this electronic device, the integrated functional unit on the first substrate is hermetically sealed by the sealing member that surrounds the integrated functional unit and the second substrate that faces the first substrate through the sealing member. The Further, a protective resin is provided outside the sealing member and in the gap between the first substrate and the second substrate.
したがって、第1の基板と第2の基板との間は外観上、保護樹脂で隙間が埋められた態様にされ得るので、製品の欠けなどの欠陥が生じにくい。また、保護樹脂に加えてその内側には密封部材が存在するので、集積機能部の良好な気密性が保たれる。さらに、第1の基板と第2の基板とが形状として例えば対称であっても何ら制限が生じず、したがって、大片の第1、第2の基板を貼り合わせてからスクライブして個片化することが容易である。個片は、保護樹脂および密封部材がわずかな領域を要するが大部分を集積機能部とし得る。よって、小型、高信頼性、低コスト化を実現できる。 Therefore, since the gap between the first substrate and the second substrate can be filled with the protective resin in appearance, defects such as chipping of products are less likely to occur. In addition to the protective resin, a sealing member is present on the inside thereof, so that the airtightness of the integrated function part is maintained. Further, even if the first substrate and the second substrate are symmetrical in shape, for example, there is no limitation. Therefore, the first and second substrates of a large piece are bonded together and scribed to be separated into individual pieces. Is easy. The individual pieces require a small area for the protective resin and the sealing member, but most of them can be integrated functions. Therefore, a small size, high reliability, and cost reduction can be realized.
また、本発明に係る電子デバイスの製造方法は、第1の面上に集積回路部および/または微小電気機械システムを有する集積機能部が複数作り込まれ、該複数の集積機能部のそれぞれを取り囲むようにメタライズ層が形成された第1の基板たる半導体ウェーハの前記メタライズ層上に金属素材の密封部材を位置させて該密封部材を介し第2の基板を貼り合わせる工程と、前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の前記集積機能部が存する側ではない側の空間に保護樹脂を充填し硬化させる工程と、前記第1の基板と前記第2の基板とが貼り合わされたものを前記複数の集積機能部それぞれに対応して個片化する工程とを具備することを特徴とする。 In the electronic device manufacturing method according to the present invention , a plurality of integrated function units having an integrated circuit unit and / or a microelectromechanical system are formed on the first surface, and surround each of the plurality of integrated function units. a step of bonding the second substrate through said sealing member is positioned closely sealing member of a metal material on the first substrate serving as a semiconductor wafer of the metallized layer on the metallized layer is formed as the first A step of filling and curing a protective resin in a space between the substrate and the second substrate, which is not the side where the integrated function part of the sealing member exists, and the first substrate and the second substrate And a step of separating the substrate attached to the substrate corresponding to each of the plurality of integrated function units.
この製造方法によれば、第1の基板と第2の基板との間は外観上、保護樹脂で隙間が埋められた態様にされ得るので、製品の欠けなどの欠陥が生じにくい。また、保護樹脂に加えてその内側には密封部材が存在するような構造にすることができ、集積機能部の良好な気密性が保たれる。さらに、第1の基板と第2の基板とが形状として例えば対称であってもよく、同時に個片化することが容易である。個片は、保護樹脂および密封部材がわずかな領域を要するが大部分を集積機能部とし得る。よって、小型、高信頼性、低コスト化を実現できる。 According to this manufacturing method, since the gap between the first substrate and the second substrate is filled with the protective resin in appearance, defects such as chipping of products are less likely to occur. Further, in addition to the protective resin, a structure in which a sealing member is present inside the protective resin can be provided, and good airtightness of the integrated function portion can be maintained. Furthermore, the first substrate and the second substrate may be symmetrical, for example, and can be easily separated into pieces. The individual pieces require a small area for the protective resin and the sealing member, but most of them can be integrated functions. Therefore, a small size, high reliability, and cost reduction can be realized.
本発明によれば、小型、高信頼性、低コスト化を実現する電子デバイスおよびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small, high reliability, the electronic device and its manufacturing how to realize cost reduction.
本発明に係る電子デバイスとしての実施態様として、前記第2の基板が、半導体基板であり、かつ該第2の基板の前記第1の基板に対向する側の面上に該第2の基板と前記密封部材とを接続する第2のメタライズ層を有する、とすることができる。これは第2の基板にも半導体素材を用い、この上に形成されたメタライズ層を密封部材に接続する構造である。第2の基板側でも金属同士の強固な接続が得られる。 As an embodiment of the electronic device according to the present invention, the second substrate is a semiconductor substrate, and the second substrate is disposed on a surface of the second substrate facing the first substrate. a second metallization layer for connecting the sealing member can be a. This is a structure in which a semiconductor material is also used for the second substrate and the metallized layer formed thereon is connected to a sealing member. A strong connection between the metals can be obtained even on the second substrate side.
また、実施態様として、前記第2の基板が、半導体基板、ガラス基板、セラミックス基板、または金属基板である、とすることができる。これらは第2の基板の素材として一般的な例である。 As an embodiment, the second substrate may be a semiconductor substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate. These are general examples of materials for the second substrate.
また、実施態様として、前記保護樹脂が、前記第1、第2の基板の側面をも覆って設けられている、とすることができる。このよう態様では、第1、第2の基板の主面と保護樹脂との界面が外界にさらされなくなるのでより信頼性が向上する。 As an embodiment, the protective resin may be provided so as to cover the side surfaces of the first and second substrates. In such an embodiment, the interface between the main surface of the first and second substrates and the protective resin is not exposed to the outside world, so that the reliability is further improved.
また、実施態様として、前記第1の基板が、該第1の基板を貫通する導電性の貫通ビアと、該貫通ビアに電気的導通するように該第1の基板の前記第2の面に設けられた端子とを有し、該端子が、前記貫通ビアを介して前記集積機能部の信号入出力端子となる、とすることができる。第1の基板の側に入出力端子を設ける態様である。 Further, as an embodiment, the first substrate is formed on the second surface of the first substrate so as to be electrically conductive to the conductive through via that penetrates the first substrate. And a terminal that serves as a signal input / output terminal of the integrated function unit through the through via. In this embodiment, input / output terminals are provided on the first substrate side.
また、実施態様として、前記第1の基板と前記第2の基板との隙間に挟設された導電性のバンプをさらに具備し、前記第2の基板が、該第2の基板を貫通する導電性の貫通ビアと、該貫通ビアに電気的導通するように該第2の基板の前記第1の基板に対向する側とは反対の側の面に設けられた端子とを有し、該端子が、前記貫通ビアおよび前記バンプを介して前記集積機能部の信号入出力端子となる、としてもよい。第2の基板の側に入出力端子を設ける態様である。 Further, as an embodiment, the semiconductor device further includes conductive bumps sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate, and the second substrate conducts through the second substrate. And a terminal provided on a surface of the second substrate opposite to the side facing the first substrate so as to be electrically connected to the through via, the terminal However, it may be a signal input / output terminal of the integrated function unit through the through via and the bump. In this embodiment, input / output terminals are provided on the second substrate side.
また、本発明に係る製造方法としての実施態様として、個片化する前記工程が、保護樹脂を充填し硬化させる前記工程より後に行われ、保護樹脂を充填し硬化させる該工程が、前記第1の基板または前記第2の基板に列設された貫通穴であって、前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の前記集積機能部が存する側ではない側の前記空間に連通する前記貫通穴を介してなされる、とすることができる。個片化する前に、第1の基板または第2の基板に列設された貫通穴を通して保護樹脂を充填するやり方である。毛細管(キャピラリ)現象を利用して容易に保護樹脂を充填できる利点がある。 Further, as an embodiment as a manufacturing method according to the present invention, the step of dividing into pieces is performed after the step of filling and curing the protective resin, and the step of filling and hardening the protective resin includes the first step. Or a through hole arranged in a row on the second substrate, which is a gap between the first substrate and the second substrate and is not on the side where the integrated function part of the sealing member exists It can be made through the through hole communicating with the space. In this method, the protective resin is filled through the through holes arranged in the first substrate or the second substrate before the separation. There is an advantage that the protective resin can be easily filled using the capillary phenomenon.
また、実施態様として、個片化する前記工程が、保護樹脂を充填し硬化させる前記工程より前に行われ、保護樹脂を充填し硬化させる該工程が、前記個片化された貼り合わされたものを積層状に複数重ね合わせ形成された積層側面に対して前記保護樹脂を塗り込むことによってなされる、とすることもできる。個片化した後で、これを積層状に複数重ね合わせてその側面に保護樹脂を塗り込むやり方である。個別の事情または基板材料により貫通穴を開け難い場合に向いている。 Further, as an embodiment, the step of dividing into individual pieces is performed before the step of filling and curing the protective resin, and the step of filling and hardening the protective resin is performed by bonding the pieces into pieces. It is also possible to apply the protective resin to the laminated side surface formed by laminating a plurality of layers. After dividing into individual pieces, a plurality of these are stacked in a laminated manner, and a protective resin is applied to the side surface. It is suitable when it is difficult to make a through hole due to individual circumstances or substrate material.
また、実施態様として、第2の基板を貼り合わせる前記工程が、該第2の基板上に第2のメタライズ層を形成させかつ該第2のメタライズ層上に前記密封部材を設けておき、該密封部材を前記第1の基板上に形成させておいた前記メタライズ層に対する接続層として作用させなされる、とすることができる。これによれば密封部材を金属材料として第1、第2の基板とを強固に接続することができる。 Further, as an embodiment, the step of attaching the second substrate includes forming a second metallized layer on the second substrate and providing the sealing member on the second metallized layer, made by the action of the sealing member as a connecting layer for said metallization layer which had been formed on the first substrate can be a. According to this, the first and second substrates can be firmly connected using the sealing member as a metal material.
また、実施態様として、第2の基板を貼り合わせる前記工程が、前記第1の基板と前記第2の基板との間に導電性のバンプが挟設・固定されるようになされる、とすることができる。第2の基板の側に入出力端子を設ける場合に、第1の基板に設けられた集積機能部と第2の基板側との電気的接続部位を設けるためのひとつの方法である。 As an embodiment, it is assumed that the step of bonding the second substrate is such that conductive bumps are sandwiched and fixed between the first substrate and the second substrate. be able to. This is one method for providing an electrical connection portion between the integrated function portion provided on the first substrate and the second substrate side when the input / output terminal is provided on the second substrate side.
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構成を示す模式的構造図である。図1(a)は断面図であり、図1(b)は図1(a)中に示したA−Aa位置における矢視方向の横断面である。 Based on the above, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic structural diagram showing the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a cross-sectional view in the direction of the arrow at the position A-Aa shown in FIG.
図1に示すように、この電子デバイス10は、半導体チップ11(第1の基板)、キャップウェーハチップ12(第2の基板)、密封部材14、保護樹脂15、半田バンプ16(入出力端子)を有する。半導体チップ11は、集積回路部11a(集積機能部)、再配線部11b、貫通ビア11c、チップ裏面配線部11d、メタライズ層11eを備えている。キャップウェーハチップ12にはメタライズ層13が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
集積回路部11aは、半導体チップ11上に作り込まれた一種の集積機能部であり、図示するように、平面図としてリング状に設けられた密封部材14と半導体チップ11に対向して位置するキャップウェーハチップ12とにより形成されるキャビティ内に位置して気密状態の保護がされる。
The integrated circuit part 11a is a kind of integrated function part built on the
集積回路部11aに形成された信号等の入出力用のパッド(不図示)からは再配線部11bが引き出されており、再配線部11bは半導体チップ11を貫通して設けられた導電性の貫通ビア11cにそれぞれ電気的に導通している。貫通ビア11cは、半導体チップ11の裏面に設けられたチップ裏面配線部11dにそれぞれ導通しており、チップ裏面配線部11dには、それぞれ半田バンプ16が取り付けられている。半田バンプ16は、それぞれこの電子デバイス10の入出力端子として機能する。
A
半田バンプ16の取り付け位置には、図示するように、密封部材14および保護樹脂15を設ける半導体チップ11の領域の裏面を利用することもできる。例えば、図1(a)で密封部材14の幅は100μm、保護樹脂15の幅は50μm、貫通ビア11cの径は100μmである。これらのサイズから分かるように、半導体チップ11は密封部材14、保護樹脂15を設けるための領域が要求されるが、その増加分はわずかである。なお半導体チップ11を貫通する貫通ビア11cの形成には、公知の貫通プラグ形成技術を利用することができる。概略的には、例えば、貫通ビア11c用の貫通穴の内壁面にあらかじめ酸化膜形成がされ、その内部にめっきでCuが成長・充填される。
As shown in the figure, the back surface of the region of the
メタライズ層11eは、半導体チップ11上の集積回路部11aを取り囲んで形成され、密封部材14と半導体チップ11との接続を仲介している。また密封部材14は、これに対応する位置のキャップウェーハチップ12上に設けられたメタライズ層13によりキャップウェーハチップ12に接続している。メタライズ層11e、13の厚さはそれぞれ例えば数μm、密封部材14の厚さは例えば10μmから50μm程度である。メタライズ層11e、13は、それぞれ同様の工程により、半導体材料である半導体チップ11上またはキャップウェーハチップ12上に形成されたものである。基板の側から例えばTi(接着層)、Cu(めっき用下地層)、Ni(バリア層)、Au(表面めっき層)の積層構造とすることができる。
The metallized
密封部材14は、例えばAu−Sn合金の半田とすることができる。この密封部材14とメタライズ層11e、13との接続は金属同士の強固な接続となり、集積回路部11aを密封する目的を達する意味で好ましい。密封部材14としては他の金属材料を用いることもできるが、この電子デバイス10を実装するときの熱で溶融しないように、高温(例えば300℃以上)の融点を有するものを用いるのがよい。
The sealing
半導体チップ11とキャップウェーハチップ12との隙間であって密封部材14の外側に位置する保護樹脂15には、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。このように密封部材14のさらに外側を保護樹脂15で覆う構造により、外観上で半導体チップ11とキャップウェーハチップ12との間が埋められ、電子デバイス10全体としての形状が単純化し機械的な堅牢性が向上する。
An epoxy resin, for example, can be used for the
また、密封部材14と保護樹脂15とによる2重の構造で気密性が向上し信頼性がよい。特に、密封部材14はメタライズ層11e、13とともに無機材料であることから気密性が非常によく、環境配慮の鉛フリーであることも利点である。また、密封部材14、メタライズ層11e、13の構造は、厚み方向に安定しており外圧に対する抵抗力が高い。これらの点は、密封部材14と保護樹脂15との間に例え空間がある場合でも変わらない。
In addition, the double structure of the sealing
なお、半導体チップ11上の集積回路部11aは、MEMSであってもよく、さらに集積回路とMEMSとのハイブリッドであってもよい。メタライズ層11e、13としては、上記の1)Ti/(Cu)/Ni/Auに代えて、基板側から、2)Cr/(Cu)/Ni/Au、3)Ti/(Cu)/Pd(またはPt)/Au、4)Cr/(Cu)/Pd(またはPt)/Auなどとすることもできる。ここで(Cu)は、製造法によってはなくてもよいことを示す。また、これらの1)から4)において、Auに代えてSnを用いることもできる。
Note that the integrated circuit portion 11a on the
密封部材14は、Au−Sn合金のほかに、Au、鉛フリー半田、高温半田(Pb85%以上)などとすることもできる。保護樹脂15には、エポキシ樹脂のほかにシリコーン樹脂、ノボラック樹脂を使用することもできる。エポキシ樹脂は気密性の向上により貢献があり、シリコーン樹脂は耐吸湿性の向上により貢献がある。また、この実施形態の電子デバイス10では、半導体チップ11とキャップウェーハチップ11とが同質の材料なので熱膨張係数が同じであり、密封部材14などの接続部に発生する熱応力が小さくこの意味でも高信頼性に寄与できる。
The sealing
次に、図1に示した電子デバイスの製造工程について図2、図3を参照して説明する。図2は、図1に示した電子デバイスの製造過程を模式的な断面で示す工程図である。図3は、図2の続図であって、図1に示した電子デバイスの製造過程を模式的な断面で示す工程図である。図2、図3において図1中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。 Next, the manufacturing process of the electronic device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a process diagram schematically showing a manufacturing process of the electronic device shown in FIG. FIG. 3 is a continuation diagram of FIG. 2 and is a process diagram schematically showing a manufacturing process of the electronic device shown in FIG. 2 and 3 that are the same as or equivalent to the components shown in FIG.
まず、図2(a)を参照して、デバイスウェーハ11A上の所定位置に所定パターンのメタライズ層11eを形成する。デバイスウェーハ11Aは、半導体チップ11にダイシング(個片化)される前のウェーハであり、すでに集積回路部11a、再配線部11b、貫通ビア11c、チップ裏面配線部11dが形成されているものとする。図では、デバイスウェーハ11A上の隣接する集積回路部11aの付近を描いている。形成されるべきメタライズ層11e間の図示する内法寸法は例えば100μmないし200μmである。
First, referring to FIG. 2A, a
メタライズ層11e形成のため、まず、デバイスウェーハ11Aの酸化膜上にTi(0.1μm)/Cu(0.1μm)をスパッタし、その上にレジストを形成する。形成されたレジストは、メタライズ層11eを形成すべき領域の抜けたパターンに加工する。加工で抜けた幅は例えば100μmである。その後にCu(1μm)/Ni(3μm)/Au(3μm)を順次、電気めっきし、電気めっきのあとレジストを除去する。そして、めっきで形成されたNi/AuをマスクにTi/Cuをエッチング除去する。これにより図2(a)に示すようにデバイスウェーハ11A上にメタライズ層11eが形成される。
In order to form the metallized
次に、図2(b)を参照して、キャップウェーハ12A上の所定位置に所定パターンのメタライズ層13を形成する。キャップウェーハ12Aは、キャップウェーハチップ12にダイシング(個片化)される前のウェーハであり、すでに樹脂注入用貫通穴12aが形成されているものとする(直径は例えば80μm)。キャップウェーハ12Aは、例えば図4に示すような平面図としての構成を有する。樹脂注入用貫通穴12aの形成には、例えばディープRIE(reactive ion etching)法やレーザ加工を用いることができる。
Next, referring to FIG. 2B, a
キャップウェーハ12A上にメタライズ層13を形成するのは、デバイスウェーハ11A上のメタライズ層11eと同様に行う。メタライズ層13のパターンはメタライズ層11eのパターンと同じである。
The metallized
次に、図2(c)に示すように、キャップウェーハ12A上のメタライズ層13上にAu−Snのめっき形成(例えば厚さ30μm)を行ってこれを密封部材14とし、密封部材14が形成されたキャップウェーハ12Aをデバイスウェーハ11Aに対向配置する。この対向配置で密封部材14は、デバイスウェーハ11A上のメタライズ層11eにちょうど対向する。なお、密封部材14としてのめっき形成は、デバイスウェーハ11A上のメタライズ層11e上に行ってもよく、またメタライズ層13、11eの両者に上に行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 2 (c), Au-Sn plating is formed on the metallized
密封部材14は、Au−Sn合金のほかにすでに述べた金属とすることもできる。さらには、めっき形成ではなく、バルク金属接続方法、金属粒を含むペースト材の印刷方法、自重やキャピラリ効果を利用したペースト材の塗布方法を利用するようにしてもよい。
The sealing
次に、図2(d)に示すように、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとを密封部材14を仲介として接続する(貼り合わせる)。このためには、密封部材14が溶融する温度に加熱しかつデバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとが対向する方向にある程度の圧力を加える。ウェーハ全面での接続を確実にするためである。この接続では、密封部材14が溶融するので、例えメタライズ層11e、13に高さばらつきがあってもこれを吸収するように密封部材14がこれらの間を接続する。加熱温度は例えばピークで350℃とし、好ましくは高温なので窒素雰囲気などの低酸素雰囲気下で行うのがよい。なお密封部材14が他の材料の場合にはその材質に応じて温度、圧力の設定を変える。
Next, as shown in FIG. 2D, the
次に、図3(a)に示すように、キャップウェーハ12Aに形成された樹脂注入用貫通穴12aを介して、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとの隙間であって密封部材14により集積回路部11aと隔てられた空間に硬化前の保護樹脂15Aを注入・充填する。この注入・充填には、印刷法、ディップ法などを用いることができるが、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとの隙間のこの空間はそれらのウェーハの端部で開放されており、表面張力によるキャピラリ現象によって容易に充填ができる。なお保護樹脂15Aの注入・充填では脱泡を行うのがより好ましい。
Next, as shown in FIG. 3A, the integrated circuit section is formed by the sealing
次に、図3(b)に示すようにされた状態で加熱を行って保護樹脂15Aを硬化させ、硬化された保護樹脂15とする。この加熱は、保護樹脂が例えばエポキシ樹脂であれば150℃で30分程度行う。また、別の樹脂(シリコーン樹脂やノボラック樹脂)であればその樹脂に適合した温度および時間を設定して行う。
Next, heating is performed in the state shown in FIG. 3B to cure the
次に、図3(c)に示すように、樹脂注入用貫通穴12aの並びに一致した位置で、ダイシング刃20でデバイスウェーハ11Aおよびキャップウェーハ12Aをダイシングし個片化する。ダイシング刃20による個片化での消失しろは例えば100μmであり、この場合樹脂注入用貫通穴12aの直径を80μmとしているので、樹脂注入用貫通穴12aの痕跡は個片化されたものには残らない。ただし、逆に例えば樹脂注入用貫通穴12aの直径を100μmとし、ダイシング刃20による個片化での消失しろが80μmである場合でもほとんど問題はない。
Next, as shown in FIG. 3C, the
図3(c)に示す個片化のあと、半田バンプ16を取り付ければ図1に示した電子デバイスを得ることができる。以上説明のように、製法として特に複雑なことはなくコストアップが最小限に抑えられる。また、電子デバイス10としての形状が単純化し欠けなどの欠陥が発生しにくいので無駄がなくなってコストダウンされる面もある。
If the solder bumps 16 are attached after the separation shown in FIG. 3C, the electronic device shown in FIG. 1 can be obtained. As described above, the manufacturing method is not particularly complicated, and the cost increase can be minimized. In addition, since the shape of the
なお、上記の製造工程では、キャップウェーハ12Aに樹脂注入用貫通穴12aをあらかじめ設けているが、デバイスウェーハ11Aの方にあらかじめ樹脂注入用貫通穴12aを設けておくようにしてもよい。ただし、一般的には、キャップウェーハ12Aの方に樹脂注入用貫通穴12aを設ける方が、集積回路部11aへの影響がまったく心配ない点で好ましい。また、樹脂注入用貫通穴12aを、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとの接続前にあらかじめ設けておくのではなく、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとの貼り合わせ後にこのいずれかに穴あけを行って設けるようにしてもよい。
In the above manufacturing process, the resin injection through hole 12a is provided in advance in the
また、キャップウェーハ12Aは、その厚さとして通常のウェーハの厚みである例えば650μmのものを用いるほかに、デバイスウェーハ11Aに貼り付ける前に所望の必要厚さに研磨しておいてもよい。この研磨は、貼り付けのあとに行うことも可能であり、さらには個片化されたあとで行うことも可能である。ダイシング刃20によるダイシング(個片化)は、これに代えてレーザ加工によるダイシングを用いてもよい。
The
図4に示したキャップウェーハ12Aについて補足すると、その樹脂注入用貫通穴12aは、格子状のパターンの各線上に列設されていればよいが、個片とされる隣接間それぞれに少なくとも一つあればよい。また、横断面形状として、円でなくてもよく、例えば楕円、矩形などとしてもよい。その最大径は、ダイシングによる消失しろと保護樹脂15Aの注入性に鑑みて例えば50μmないし100μmとすることができる。
To supplement the
樹脂注入用貫通穴12aは、デバイスウェーハ11Aと貼り合わせるときにこれを見通す穴として利用することも可能である。すなわち、樹脂注入用貫通穴12aを利用してデバイスウェーハ11Aに対するキャップウェーハ12Aの位置合わせを行うようにしてもよい。また、樹脂注入用貫通穴12aは、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ12Aとが貼り合わされた状態では、個片化するためのダイシング位置を示すマークとしても活用できる。
The resin injection through hole 12a can also be used as a hole through which the
次に、本発明の別の実施形態に係る電子デバイスについて図5を参照して説明する。図5は、本発明の別の実施形態に係る電子デバイスの構造を示す模式的断面図であり、すでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加えることがない限り説明を省略する。 Next, an electronic device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an electronic device according to another embodiment of the present invention. Components identical or equivalent to those shown in the already described drawings are given the same reference numerals. It is. The description is omitted unless it is added.
この電子デバイス30は、第2の基板としてキャップガラス片32を用い、キャップガラス片32と半導体チップ11との接続に、密封部材としてUV硬化樹脂34が用いられている。この実施形態は、金属で高温溶融の密封部材14を用いないので高温(150℃超)にさらすことに耐性のないデバイス(例えば光学デバイス)に向いている。
This
図6は、図5に示した電子デバイスの製造過程の一部を模式的な断面で示す一部工程図であり、先の実施形態における図2(c)に示した工程に対応する段階を示すものである。本実施形態では、ガラス板32Aをキャップウェーハ12Aに代えて用い、ガラス板32Aにはあらかじめ樹脂注入用貫通穴32aが穿設されている。このようなガラス板32A上に硬化前のUV硬化樹脂34Aを枠状所定パターンに形成する。そして、これらのガラス板32Aとデバイスウェーハ11AとをUV硬化樹脂34Aを介して貼り合わせる。
FIG. 6 is a partial process diagram showing a part of the manufacturing process of the electronic device shown in FIG. 5 in a schematic cross section, and a step corresponding to the process shown in FIG. 2C in the previous embodiment. It is shown. In the present embodiment, the
貼り合わせのあとガラス板32A側からUV照射を行いUV硬化樹脂15Aを硬化させる。これによりデバイスウェーハ11Aとガラス板32Aとが仮止め状態となる。その後例えば150℃で30分の加熱を行いUV硬化樹脂15Aを完全に硬化させる。その後の工程についてはほぼ図3(a)からの工程と同様である。
After bonding, UV irradiation is performed from the
なお、UV硬化樹脂34Aの所定パターンの形成には、印刷法のほか、ディスペンス法、転写法を用いることができる。また、UV硬化樹脂34については、これに代えてエポキシ樹脂などとすることも当然ながら可能である。
In addition to the printing method, the dispensing method and the transfer method can be used to form the predetermined pattern of the UV curable resin 34A. Further, as a matter of course, the UV
本実施形態は、第2の基板としてガラス板32Aを用いているので、デバイスウェーハ11Aとの位置合わせは比較的簡単である。また、密封部材であるUV硬化樹脂34を設けるためにメタライズ層を形成する必要がなく工数負担が軽い。さらに、デバイスウェーハ11Aなどに例え表面凹凸などがあってもUV硬化樹脂34Aがこれを吸収し密封部材としての作用が損なわれない。ただしUV硬化樹脂34Aが横に広がる可能性がある点で先の実施形態に比較すると不利がある。しかし保護樹脂15を有することによる利点は何ら損なわれない。
In the present embodiment, since the
次に、図1に示した電子デバイス10を製造する別の製造過程について図7を参照して説明する。図7は、図1に示した電子デバイスを製造する別の製造過程の一部を模式的な斜視で示す一部工程図である。図7においてすでに説明した構成要素と同一のものには同一符号を付してある。
Next, another manufacturing process for manufacturing the
この製造形態では、キャップウェーハ12Aまたはデバイスウェーハ11Aに穿設された樹脂注入用貫通穴を介して保護樹脂15Aを充填するのではなく、これらが貼り合わされ個片化された後で保護樹脂15Aを側面から充填する。このため、図7に示すように、個片化されたものを積層状に配置して、形成された積層側面の各面に保護樹脂15Aを例えば印刷などの方法により塗り込み充填する。その後加熱することで硬化させることは他の実施形態と同じである。このような側面からの保護樹脂15Aの充填はこの実施形態以外の実施形態でも同様に採用可能である。
In this manufacturing mode, the
本実施形態は、キャップウェーハ12Aまたはデバイスウェーハ11Aに貫通穴を開ける必要がなく、工数負担が軽い。また、図8に示すような、キャップウェーハチップ12および半導体チップ11の側面上にも保護樹脂15を有する形態の電子デバイス10Aがたやすく得られる。このようにすれば、キャップウェーハチップ12および半導体チップ11の各主面と保護樹脂15との界面が外界にさらされなくなるのでより信頼性が向上する。図8は、本発明のさらに別の実施形態に係る電子デバイスの構造を示す模式的断面図であり、すでに説明した構成要素には同一符号を付してある。
In the present embodiment, it is not necessary to make a through hole in the
図8に示す電子デバイス10Aについて補足すると、第1の基板(半導体チップ11)および第2の基板(キャップウェーハチップ12)の側面(ダイシング面)を保護樹脂15で覆うことにより、切断により活性化された側面を外部環境から保護して電子デバイスとしての信頼性を向上する利点もある。電子デバイスとして大きさが多少大きくはなるが、保護樹脂15のその側面上の厚みはせいぜい20μmないし50μm程度であるため、電子デバイス10A全体としてみればサイズへの影響はほとんどない。また、電子デバイス10A全体の側面が樹脂で完全に覆われていることになり、外部からの機械的衝撃などへの耐性がある。
Supplementing the
次に、本発明のさらに別の実施形態に係る電子デバイスについて図9を参照して説明する。図9は、本発明のさらに別の実施形態に係る電子デバイスの構造を示す模式的断面図であり、すでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加えることがない限り説明を省略する。 Next, an electronic device according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an electronic device according to still another embodiment of the present invention. Components that are the same as or equivalent to those shown in the already described drawings are denoted by the same reference numerals. It is. The description is omitted unless it is added.
この実施形態の電子デバイス40は、第2の基板であるキャップウェーハチップ120の側に入出力端子である半田バンプ16を設けた態様である。このため、キャップウェーハチップ120には、再配線部11bと同様な配線部12b、貫通ビア11cと同様な貫通ビア12c、チップ裏面配線部11dと同様な配線部12dがそれぞれ設けられている。配線部12b、貫通ビア12c、配線部12dは、それぞれ、キャップウェーハチップ120が半導体であることから半導体チップ11(デバイスウェーハ11A)の場合と同様のプロセスの適用で形成できる。
The
キャップウェーハチップ120上のキャビティ内の配線部12bと、半導体チップ11上の再配線部11bとの電気的導通には、例えば導電性ペーストを硬化させたバンプ41を使用する。図10は、図9に示した電子デバイスの製造過程の一部を模式的な断面で示す一部工程図であり、図2(c)に対応する段階を示している(符号はすでに説明したものと対応している)。図10に示すように、キャップウェーハ120には、樹脂注入用貫通穴12aと同様の樹脂注入用貫通穴120aが形成されており、さらに、配線部12b上には導電性のバンプ41が例えば印刷法により形成されている。形成されたバンプ41は乾燥され、半硬化状態となっている。
For electrical connection between the wiring part 12b in the cavity on the
このような状態で、前述したような密封部材14による、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ120Aとの貼り合わせを行う。このときバンプ41は、デバイスウェーハ11Aとキャップウェーハ120Aとの間に挟まれその頭部が塑性変形してデバイスウェーハ11b上の再配線部11bに密着し電気的導通が確立する。なお、この実施形態は、樹脂注入用貫通穴120aの形成を貫通ビア12cを形成するための貫通穴の形成と同時に行うことができる。
In such a state, the
以上、各実施形態について述べたが、第1の基板としては、半導体材料のもののほかに、ガラス基板、セラミックス基板、または金属基板を用いることができる。また、第2の基板としては、半導体材料のもののほかに、同様に、ガラス基板、セラミックス基板、または金属基板を用いることができる。第1の基板、第2の基板の組み合わせとしては、1)半導体/半導体のほかに、2)半導体/ガラス基板、3)ガラス基板/ガラス基板、4)半導体/セラミックス基板、5)セラミックス基板/金属基板、6)金属基板/金属基板、7)セラミックス基板/セラミックス基板などが、考えられる好ましい組み合わせである。 Each embodiment has been described above. As the first substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate can be used in addition to a semiconductor material. In addition to a semiconductor material, a glass substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate can be used as the second substrate. As the combination of the first substrate and the second substrate, in addition to 1) semiconductor / semiconductor, 2) semiconductor / glass substrate, 3) glass substrate / glass substrate, 4) semiconductor / ceramic substrate, 5) ceramic substrate / Metal substrates, 6) metal substrates / metal substrates, 7) ceramic substrates / ceramic substrates, etc. are possible preferred combinations.
第1の基板が半導体またはガラス基板の場合には、モノリシックに作り込んだ集積機能部が周知のように設けられ得るが、他の基板の場合にはこのような作り込まれた集積機能部とは異なる、第1の基板上に実装された形態の集積機能部とすることができる。 In the case where the first substrate is a semiconductor or glass substrate, an integrated function unit made monolithically can be provided as is well known, but in the case of another substrate, Can be different integrated circuit units mounted on the first substrate.
また、密封部材には、金属、樹脂のほかにガラスを用いることもできる。ガラスの場合には、これを溶融して第1または第2の基板上に枠状所定パターンに載置しこれらの基板貼り合わせの仲介部材とする。樹脂を使用する場合には、これをエポキシ系として気密性確保を行い、保護樹脂15にシリコーン系を使用して耐吸湿性確保を行うというような、利点の両取りも可能である。また、密封部材たる樹脂として導電性のものを使用してもよい。その場合には、第1、第2の基板との間に導電性を仲介するメタライズ層を設ける。
In addition to the metal and the resin, glass can be used for the sealing member. In the case of glass, it is melted and placed on a first or second substrate in a frame-like predetermined pattern to serve as an intermediary member for bonding these substrates. In the case of using a resin, it is possible to take advantage of both of the advantages, such as securing airtightness by using this as an epoxy system and securing moisture absorption resistance by using a silicone system as the
10,10A,30,40…電子デバイス、11…半導体チップ、11A…デバイスウェーハ、11a…集積回路部、11b…再配線部、11c…貫通ビア、11d…チップ裏面配線部、11e…メタライズ層、12,120…キャップウェーハチップ、12A、120A…キャップウェーハ、12a,120a…樹脂注入用貫通穴、12b…配線部、12c…貫通ビア、12d…配線部、13…メタライズ層、14…密封部材、15…保護樹脂、15A…保護樹脂(硬化前)、16…半田バンプ、20…ダイシング刃、32…キャップガラス片、32A…ガラス板、32a…樹脂注入用貫通穴、34…UV硬化樹脂、34A…UV硬化樹脂(硬化前)、41…導電性バンプ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1の基板の前記第1の面の前記集積機能部を取り囲む位置に設けられた密封部材と、
前記密封部材を介して前記第1の基板に対向して設けられた第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の外側領域に少なくとも設けられた保護樹脂と、を具備し、
前記密封部材が金属を素材とし、
前記第1の基板が、該第1の基板の前記第1の面上に該第1の基板と前記密封部材とを接続するメタライズ層を有すること
を特徴とする電子デバイス。 A semiconductor chip as a first substrate, comprising: a first surface; a second surface; and an integrated function portion having an integrated circuit portion and / or a microelectromechanical system formed on the first surface;
A sealing member provided at a position surrounding the integrated function portion of the first surface of the first substrate;
A second substrate provided opposite to the first substrate via the sealing member;
A protective resin provided at least in an outer region of the sealing member in a gap between the first substrate and the second substrate;
The sealing member is made of metal,
The electronic device, wherein the first substrate has a metallized layer connecting the first substrate and the sealing member on the first surface of the first substrate.
前記第2の基板が、該第2の基板を貫通する導電性の貫通ビアと、該貫通ビアに電気的導通するように該第2の基板の前記第1の基板に対向する側とは反対の側の面に設けられた端子とを有し、該端子が、前記貫通ビアおよび前記バンプを介して前記集積機能部の信号入出力端子となること
を特徴とする請求項1記載の電子デバイス。 Further comprising conductive bumps sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate;
The second substrate is opposite to a conductive through via that penetrates the second substrate and a side of the second substrate that faces the first substrate so as to be electrically connected to the through via. 2. The electronic device according to claim 1, further comprising: a terminal provided on a surface on the second side, wherein the terminal serves as a signal input / output terminal of the integrated function unit via the through via and the bump. .
前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の前記集積機能部が存する側ではない側の空間に保護樹脂を充填し硬化させる工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とが貼り合わされたものを前記複数の集積機能部それぞれに対応して個片化する工程と
を具備することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A plurality of integrated function units having an integrated circuit unit and / or a micro electro mechanical system are formed on the first surface, and a metallized layer is formed so as to surround each of the plurality of integrated function units. A step of positioning a metal sealing member on the metallization layer of the semiconductor wafer and bonding the second substrate through the sealing member;
Filling and curing a protective resin in a space between the first substrate and the second substrate that is not on the side where the integrated function part of the sealing member exists; and
A method of manufacturing an electronic device, comprising: a step of separating the first substrate and the second substrate bonded to each of the plurality of integrated function units.
保護樹脂を充填し硬化させる該工程が、前記第1の基板または前記第2の基板に列設された貫通穴であって、前記第1の基板と前記第2の基板との隙間であって前記密封部材の前記集積機能部が存する側ではない側の前記空間に連通する前記貫通穴を介してなされること
を特徴とする請求項7記載の電子デバイスの製造方法。 The step of dividing into pieces is performed after the step of filling and curing the protective resin,
The step of filling and curing the protective resin is a through hole arranged in the first substrate or the second substrate, and is a gap between the first substrate and the second substrate. The method of manufacturing an electronic device according to claim 7, wherein the electronic device is formed through the through hole communicating with the space on the side of the sealing member that is not on the side where the integrated function unit exists.
保護樹脂を充填し硬化させる該工程が、前記個片化された貼り合わされたものを積層状に複数重ね合わせ形成された積層側面に対して前記保護樹脂を塗り込むことによってなされること
を特徴とする請求項7記載の電子デバイスの製造方法。 The step of dividing into pieces is performed before the step of filling and curing the protective resin,
The step of filling and curing the protective resin is performed by applying the protective resin to a laminated side surface formed by stacking a plurality of the laminated pieces that are separated into pieces. An electronic device manufacturing method according to claim 7.
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