JP5389956B2 - ボンドパッドを貫通して延在するバイアを有するスタック型マイクロ電子アセンブリ - Google Patents
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Description
本出願は2009年3月13日に出願の米国仮特許出願第61/210,100号の出願日の利益を主張し、その開示は参照により本明細書に援用される。
本開示において用いられるときに、誘電体要素の表面「において露出した」接点、ボンドパッド又は他の導電性要素は、仮想の点(theoretical point)が該表面に対して垂直な方向に、該表面に向かって動くことによって接点、ボンドパッド又は他の導電性要素にアクセス可能である限り、そのような表面と同一平面を成すことができるか、そのような表面に対して窪むことができるか、又はそのような表面から突出することができる。
図2は、本明細書において上面201と呼ばれる第1の表面から視認されるような、ダイ・スタック型パッケージ200の第1の実施形態の斜視図である。ダイ・スタック型パッケージ200は、反対に面し、概ね平坦な上面201及び下面202を有し、この図では、下面202は見ることができない。エッジ面206が、上面201と下面202との間に延在する。上面201が下面202よりも小さな面積を有することができるように、エッジ面206のうちの少なくともいくつかは、斜角を成して下面と上面との間に延在することができる。一実施形態では、その斜角は、下面に対して垂直から約30度とすることができる。特定の実施形態では、その角度は5度〜40度の範囲とすることができる。その角度は、垂直面から0度〜89.9度の物理的制限界まで、必要に応じて小さくすることも、大きくすることもできる。
図8において概略的に示されるように、一実施形態では、各ダイの外部において露出した導電性要素、たとえば、トレース等を含む2つ以上のダイ801の垂直アセンブリを形成し、封入体812、及びダイを最終的なパッケージの端子814に接続するための導電性要素816を設けることにより、製造工程800によってダイ・スタック型パッケージ820が構成される。
最終的な歩留まり=歩留まり(層1)×歩留まり(層2)×歩留まり(層3)...×歩留まり(層N)
たとえば、3層スタックの歩留まりが、第1の層の場合に60%であり、第2の層の場合に90%であり、第3の層の場合に98%である場合には、最終的な歩留まりは52%になり、それは経済的に見て実用的でない場合がある。しかしながら、3層スタック内の各層が98%歩留まりを有する場合には、最終的な歩留まりは94%であり、より容認できるものとなる。
製造工程がダイ・スタック型パッケージの高い歩留まりをもたらすことを確実にする1つの手法は、或る程度の試験に合格していてKGD(known good die)である個々のダイから、ウェハースタック内の各ウェハー層を作製することである。KGDは、それらの元のウェハー(複数も場合もある)から、個々の試験の前又は後に切り離すことができ、劣っている、すなわち良好に動作していないダイは廃棄することができる。その後、図9の製造工程900のようなウェハーレベルアセンブリ工程を利用するために、KGDをウェハー状の基板上に組み立て直す。KGDがアレイ形式で実装されるウェハー状の基板は、再構成ウェハーと呼ばれる。
図11A及び図11Bは、図2〜図7のダイ・スタック型パッケージ200、220、230及び240を製造するために用いられる基本的な製造部分工程の流れ図1000である。図11A及び図11Bに示される製造工程は、ウェハーレベルパッケージング(WLP)工程として実行することができる。図11A及び図11Bに示される製造工程は、図12〜図15との関連で本明細書において検討される。
図17は、ダイ・スタック型パッケージ1700の一実施形態の断面図であり、ダイ・スタック型パッケージ1700内の支持板1710に最も近接するマイクロ電子素子1701が空洞1720に隣接して配置される。その空洞は、たとえば、加速度計又は表面弾性波(SAW)フィルタのような微小電気機械システム(MEMS)デバイスの機能をサポートするために必要とされる場合がある。多くのタイプのMEMSデバイスが、その機能、性能、寿命又は組立のために、ダイエリアの一部の上に封止された気体空洞又は真空空洞を必要とする。その空洞は、そのようなデバイスのための既知の実践方法に従って、真空にされるか、又は気体若しくは液体で満たすことができる。たとえば、固体イメージセンサーのような、他のタイプのマイクロ電子デバイスは、イメージセンサーの表面上に像を合焦できるようにするために、空洞を必要とする可能性がある。
図18A、図18B、図18C及び図18Dは、さらなる実施形態を概略的に示しており、この実施形態では、ダイ・スタック層内のマイクロ電子素子を異なる向きに実装することができ、再配線層がダイ・スタックパッケージ内の異なる位置において生じる。図18A、図18B、図18C及び図18Dではそれぞれ、図中に支持板(図12の支持板1210等)が示されないが、図に示される構造の下にあるものと仮定される。
これまで、RDLは、1つのRDLがスタック内のダイの各層に関連付けられている構成において示されてきた。スタックの他の層においてRDLが必要とされる可能性がある。これらは、ダイ層に関連付けられていない独立した構造とすることができるか、又はダイ層がいくつかのRDLを有することができる。
ここで、図20A〜図20Hを参照すると、上記の工程(図11A〜図16)の一変形形態では、工程は、たとえば、シリコン又は他の材料からなる複数のダイから始まり、それらのダイは、元のままのウェハー2000又はそのようなウェハーの一部の形で、ダイのエッジ2002において張り合わせられたままであり、ウェハーのダイシングレーン2004が隣接するダイ2001のエッジ2002間に延在する。その後、ウェハーは、たとえば、接着剤によって、支持板又は常設キャリア2010に取り付けられ、支持板に隣接するウェハーの前面2006上にボンドパッド2003が配置されている。その後、ウェハー2000は、2020において示されているように、ウェハーの背面2008から研磨するか、研削するか、又は他の処理をすることによって薄くされる。
102:第2のダイ
103:第3のダイ
203:ボールグリッドアレイ(BGA)インターフェース
220:ダイ・スタック型パッケージ
228:支持板
224:リード
602:誘電体材料
603:ボンドパッド
604:ボンドパッド
605:導電性バイア
606:前面
608:背面
610:導電層
616:端子
618:凹部
620:エッジ
Claims (25)
- スタック型マイクロ電子アセンブリであって、
それぞれが前面と、該前面上のボンドパッドと、該前面から離れた背面と、該前面と該背面との間に延在するエッジとを有する第1のマイクロ電子素子及び第2のマイクロ電子素子であって、該第1のマイクロ電子素子の前記前面が該第2のマイクロ電子素子の前記前面又は前記背面のうちの一方に隣接するように、該マイクロ電子素子が積み重ねられ、前記マイクロ電子アセンブリは、前記第1のマイクロ電子素子の前記前面又は前記背面のうちの一方に重なる第1の面と、前記第2のマイクロ電子素子の前記前面又は前記背面のうちの一方に重なる第2の面と、を有し、前記第1のマイクロ電子素子及び前記第2のマイクロ電子素子のそれぞれが、前記前面又は前記背面のうちの少なくとも一方に沿って延在する導電層を含み、該導電層は、それぞれのマイクロ電子素子の前記ボンドパッドに結合され、前記第1のマイクロ電子素子及び前記第2のマイクロ電子素子のうちの少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記導電層は、当該マイクロ電子素子の前記背面に沿って延在し、該少なくとも1つのマイクロ電子素子は、a)当該マイクロ電子素子の前記背面から当該マイクロ電子素子の前記前面に向かって延在する凹部と、b)当該マイクロ電子素子の該凹部から当該マイクロ電子素子の前記ボンドパッドを貫通して延在し、当該マイクロ電子素子の該ボンドパッドに電気的に接続される導電性バイアと、を含む、第1のマイクロ電子素子及び第2のマイクロ電子素子と、
前記第1のマイクロ電子素子及び前記第2のマイクロ電子素子の前記導電層から延在する複数のリードと、
前記リードと電気的に接続される、前記アセンブリの複数の端子と、
を備え、
各リードは、前記導電層のうちの少なくとも1つと前記複数の端子のうちの1つとを電気的に接続し、
前記マイクロ電子アセンブリは該アセンブリの前記第1の面から離れて延在する少なくとも1つのエッジ面を有し、各エッジ面は前記第1のマイクロ電子素子及び前記第2のマイクロ電子素子の前記エッジに沿って延在し、前記リードは、前記少なくとも1つのエッジ面に沿って、前記アセンブリの前記第1の面上まで延在する、スタック型マイクロ電子アセンブリ。 - 前記端子は前記アセンブリの前記第1の面又は前記第2の面において露出する、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記第1のマイクロ電子素子が前記凹部及び前記導電性バイアを含み、前記第1のマイクロ電子素子の前記導電層は前記第1のマイクロ電子素子の前記バイアに電気的に接続され、前記第2のマイクロ電子素子の前記導電層は、それの前記ボンドパッドの表面に電気的に接触し、該表面は前記第2のマイクロ電子素子の前記前面に沿って延在する、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記導電層は、前記凹部の表面に沿ってコンフォーマルに延在し、前記アセンブリは、前記凹部内の前記導電層の上に重なる誘電体層をさらに含む、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記導電性バイアは、前記ボンドパッドを貫通して延在する穴を裏打ちする導電層を含み、前記誘電体層は該穴内の該導電層の上に重なる、請求項4に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記マイクロ電子素子の前記エッジを越えて延在する表面を有する誘電体層をさらに備え、前記導電層は、前記エッジを越えて該誘電体層の前記表面に沿って第1の方向に延在する、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記リードのうちの少なくとも1つは、前記導電層のうちの少なくとも1つの導電層の一部分に沿って第1の方向に延在する該一部分を含み、該リード部分は該導電層部分と電気的に接触する、請求項6に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記少なくとも1つのリードは第1のリードであり、少なくとも1つの第2のリードが、前記リードの一部分と前記導電層の一部分とを貫通して延在する導電性バイアを含む、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記凹部は第1の凹部であり、前記少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記エッジは第2の凹部を含み、前記導電層は該第2の凹部の表面に沿って延在する、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記導電層は、前記第2の凹部を越えて誘電体層の主面上までさらに延在する、請求項9に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記第1のマイクロ電子素子はイメージセンサーをさらに含み、前記アセンブリは、該イメージセンサーの上に重なる透明蓋をさらに含む、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記蓋と前記第1のマイクロ電子素子の前記前面又は前記背面のうちの一方との間に空洞が配置され、前記イメージセンサーは該空洞と位置合わせされる、請求項11に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記第1のマイクロ電子素子の前記前面又は前記背面のうちの一方の上方に実装される蓋をさらに含み、前記前面と該蓋との間に空洞が配置され、前記第1のマイクロ電子素子は、該空洞と位置合わせされる微小電気機械システム(MEMS)デバイスを含む、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記凹部は先細りにされ、前記少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記背面からの距離が長くなるほど小さくなる、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記凹部の壁は、前記少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記背面への法線に対して5度以上の角度に向けられる、請求項14に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 前記壁は、前記少なくとも1つのマイクロ電子素子の前記背面への法線に対して40度以下の角度に向けられる、請求項15に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- 誘電体層が前記凹部内の前記ボンドパッドと接触し、前記導電性バイアは該誘電体層及び該ボンドパッドを貫通して延在し、該ボンドパッドの主面に沿った方向における前記バイアの全エリアが、該ボンドパッドの該主面のエリア内に囲まれる、請求項1に記載のスタック型マイクロ電子アセンブリ。
- マイクロ電子アセンブリであって、
面、及び該面において露出する導電性パッドを有する誘電体要素と、
前面と、該前面上の金属パッドと、該前面から離れた背面とを有するマイクロ電子素子であって、該マイクロ電子素子は、前記背面から前記前面に向かって延在する凹部を含み、該マイクロ電子素子は、前記金属パッドが前記導電性パッドに隣接し、かつ位置合わせされるように、前記誘電体要素上に実装される、マイクロ電子素子と、
前記凹部及び前記金属パッドを貫通して延在し、前記導電性パッドに電気的に接触する導電性バイアと、
を備え、
前記マイクロ電子素子は第1のマイクロ電子素子であり、前記導電性バイアは第1の導電性バイアであり、前記第1のマイクロ電子素子は、前記前面と前記背面との間に延在するエッジを含み、前記マイクロ電子アセンブリは、前記導電性バイアから前記背面の上方を前記エッジに向かって延在する導電性要素をさらに含み、前記マイクロ電子アセンブリは、前面と、該前面上の第2の金属パッドと、該前面から離れた背面とを有する第2のマイクロ電子素子をさらに含み、該第2のマイクロ電子素子は、該第2のマイクロ電子素子の前記背面から前記前面に向かって延在する第2の凹部を含み、該第2のマイクロ電子素子は、前記第2の金属パッドが前記金属パッドと位置合わせされるように前記第1のマイクロ電子素子の前記背面上に実装され、前記マイクロ電子アセンブリは、第2の導電性バイアをさらに含み、該第2の導電性バイアは、前記第2の凹部及び前記第2の金属パッドを貫通して延在し、前記第2の金属パッドと電気的に接触し、
前記マイクロ電子アセンブリは、前記第1のマイクロ電子素子及び前記第2のマイクロ電子素子のエッジに沿って延在するエッジ面と、該エッジ面に沿って延在する前記導電性要素に電気的に接続されるリードとをさらに含む、マイクロ電子アセンブリ。 - 前記マイクロ電子アセンブリは、前記導電性パッドから離れて前記誘電体要素の面において露出する端子をさらに含み、該端子は前記リードに電気的に接続される、請求項18に記載のマイクロ電子アセンブリ。
- 前記マイクロ電子アセンブリは、前記第1のマイクロ電子素子の前記前面の上に重なる第1の面と、前記第2のマイクロ電子素子の前記背面の上に重なる第2の面とを有し、前記マイクロ電子アセンブリは、前記第1の面と前記第2の面との間に延在する開口部と、該開口部内にあり、前記導電性要素に電気的に接続される導体とをさらに備えている、請求項18に記載のマイクロ電子アセンブリ。
- 中に複数のスタック型マイクロ電子素子を有するマイクロ電子パッケージを形成するための方法であって、該方法は、
複数のサブアセンブリを形成するステップであって、該サブアセンブリはそれぞれ、
(a)マイクロ電子素子の前面において露出する金属パッドがキャリアに向かい合い、該マイクロ電子素子の背面が、前記前面から見て外方向に面するように、該マイクロ電子素子を該キャリアに結合することと、
(b)前記マイクロ電子素子の前記背面から、該マイクロ電子素子の前記前面において露出する前記金属パッドに向かって延在する凹部を形成することと、
(c)前記背面上に、かつ前記凹部内に第1の誘電体層を堆積することと、
(d)前記凹部内の前記第1の誘電体層を貫通して、かつ前記金属パッドを貫通して延在する穴を形成することと、
(e)前記第1の誘電体層の上に重なり、前記背面に沿って、かつ前記穴内に延在する導電層を形成することであって、該導電層は前記金属パッドに電気的に接続される、形成することと、
により形成され、その後、
(f)少なくとも位置合わせして複数のサブアセンブリを積み重ねることと、
(g)前記マイクロ電子パッケージの複数の端子と、前記複数のサブアセンブリの前記導電層から前記端子まで延在する複数のリードと、を形成することと、
を含む、複数のサブアセンブリを形成するステップ、
を含み、
各リードは、前記複数の導電層のうちの1つと、前記複数の端子のうちの1つとを電気的に接続する、方法。 - 前記(b)は、第2の誘電体層が露出するまで、前記第1の誘電体層の材料を除去することを含む、前記マイクロ電子素子の半導体材料を除去することを含み、該第2の誘電体層は前記金属パッドの表面と接触し、前記(d)は、前記第1の誘電体層、前記第2の誘電体層、及び前記金属パッドを貫通して延在するスルーホールを形成することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記(f)において、少なくとも隣接するサブアセンブリ間の前記キャリアは、任意選択で除去される、請求項21に記載の方法。
- 複数のマイクロ電子アセンブリを形成する方法であって、
複数のサブアセンブリを形成するステップであって、該サブアセンブリはそれぞれ、
(a)誘電体要素上に複数の第1のマイクロ電子素子を実装することであって、各第1のマイクロ電子素子は、前記誘電体要素に隣接する前面と、該前面において露出する複数の金属パッドとを有している、実装することと、
(b)マイクロ電子素子の背面から、該マイクロ電子素子の前面において露出する前記金属パッドに向かって延在する凹部を形成することと、
(c)前記背面上に、かつ前記凹部内に誘電体層を堆積することと、
(d)前記凹部内の前記誘電体層を貫通して、かつ前記金属パッドを貫通して延在する穴を形成することと、
(e)前記誘電体層の上に重なり、前記背面に沿って、かつ前記穴内に延在する導電層を形成することであって、該導電層は前記金属パッドに電気的に接続される、形成することと、
により形成され、その後、
(f)少なくとも位置合わせして複数のサブアセンブリを積み重ねること、
を含む、複数のサブアセンブリを形成するステップ、
を含み、
前記(b)は、前記第1のマイクロ電子素子の前記背面から対応する前面に向かって延在する複数の凹部を形成することを含み、
前記(c)は、前記第1のマイクロ電子素子のエッジ間に前記誘電体層を形成することであって、該誘電体層は前記第1のマイクロ電子素子の前記背面上に、かつ前記凹部内に延在する、形成することを含み、
前記(d)は、前記凹部のうちの1つから前記複数の金属パッドのうちの1つを貫通してそれぞれ延在する複数の穴を形成することを含み、
前記(e)は、前記凹部及び前記穴内に、かつ前記第1のマイクロ電子素子の前記背面に沿って前記第1のマイクロ電子素子のエッジに向かって延在する前記導電層を形成することであって、該導電層は前記穴内で前記金属パッドと電気的に接触する、形成することを含み、
前記方法は、さらに、
前記導電層と端子とに電気的に接続されるリードを形成するステップと、
前記マイクロ電子素子のエッジに沿って複数のスタック型サブアセンブリを個々のマイクロ電子アセンブリに切り離すステップであって、各マイクロ電子アセンブリは、その中にある前記サブアセンブリの前記マイクロ電子素子の前記金属パッドに電気的に接続される前記端子を含む、切り離すステップと、
を含む、方法。 - 前記(f)において、少なくとも隣接するサブアセンブリ間の前記誘電体要素は、任意選択で除去される、請求項24に記載の方法。
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