KR100616126B1 - Method for forming housing for electronic components and electronic components that are hermetically encapsulated thereby - Google Patents
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Abstract
300℃ 미만, 바람직하게는 150℃ 미만의 적당한 온도에서 물 확산에 대해 실질적으로 내성을 갖는 방식으로 전자 모듈들을 캡슐화하기 위해, 본 발명은 전자 모듈, 특히 센서, 집적 회로, 광 전기적 콤포넌트들의 하우징을 형성하기 위한 방법을 제공하는 바, 이 방법은: 기판(1)(이 기판의 제 1 면(1a)이 적어도 캡슐화된다)을 제공하는 단계와; 기상 증착 유리 소스(20)를 제공하는 단계와; 상기 기판의 제 1 면(1a)이 기상 코팅될 수 있도록 제 1 면(1a)을 상기 기상 증착 유리 소스에 대해 배치하는 단계와; 그리고 상기 기판의 제 1 면을 유리층(4)으로 기상 코팅하는 단계를 포함한다. In order to encapsulate the electronic modules in a manner that is substantially resistant to water diffusion at a suitable temperature below 300 ° C., preferably below 150 ° C., the present invention provides a housing for electronic modules, in particular sensors, integrated circuits and optoelectronic components. Provided is a method for forming, the method comprising the steps of: providing a substrate (a first face 1a of which is at least encapsulated); Providing a vapor deposition glass source 20; Disposing a first side (1a) relative to the vapor deposition glass source such that the first side (1a) of the substrate can be vapor-coated; And vapor-coating the first side of the substrate with the glass layer 4.
Description
본 발명은 전자 모듈(electronic module)의 하우징 형성 방법 및 이러한 방식으로 밀봉 캡슐화된 전자 모듈, 특히 센서, 집적 회로 및 광 전기적 콤포넌트(optoelectronic component)에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a housing of an electronic module and to an electronic module encapsulated encapsulated in this way, in particular sensors, integrated circuits and optoelectronic components.
집적 회로 및 광 전기적 콤포넌트를 캡슐화하기 위해, 유기 접착층을 사용하여 얇은 유리판을 전자 모듈에 접착하고, 그에 따라 민감성 반도체 구조물을 보호하는 기술이 알려져 있다. 이러한 방법은, 시간이 경과하면서 유기 접착층으로 수분이 확산하여 반도체 구조물에까지 이르고 결국 손상을 입게 되는 문제를 갖는다. 또한, 상기 접착층은 UV 조사를 하게 되면 에이징 특성이 악화되는 바, 특히 광 전기적 콤포넌트를 손상시킨다. In order to encapsulate integrated circuits and optoelectronic components, techniques are known for bonding thin glass plates to electronic modules using organic adhesive layers, thus protecting sensitive semiconductor structures. This method has a problem that, over time, moisture diffuses into the organic adhesive layer, reaches the semiconductor structure, and eventually becomes damaged. In addition, the adhesive layer is deteriorated aging characteristics when the UV irradiation, in particular damage the photoelectric components.
유기 접착층의 대안으로서, 저융점 유리 솔더를 중간층으로 사용하는 방법이 이미 이용되어 왔는데, 상기 중간층은 스프레이, 스퍼터링, 스크린 프린팅 및 분배 기술 등에 의해 형성되었다. 하지만, 상기 유리 솔더층의 용융 온도는 300 ℃ 이상인데, 이는 온도에 민감한 반도체 구조물이 캡슐화될 수 없음을 의미한다. As an alternative to the organic adhesive layer, a method of using low melting glass solder as the intermediate layer has already been used, which has been formed by spraying, sputtering, screen printing and dispensing techniques and the like. However, the melting temperature of the glass solder layer is 300 ° C. or higher, which means that a temperature sensitive semiconductor structure cannot be encapsulated.
따라서, 본 발명의 목적은 300 ℃ 미만, 바람직하게는 150 ℃ 미만의 적당한 온도에서, 수분 확산에 대해 실질적으로 내성을 가지며 캡슐화를 행할 수 있는 전자 모듈의 캡슐화 방법을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide an encapsulation method of an electronic module which is capable of encapsulation and substantially resistant to water diffusion at a suitable temperature below 300 ° C, preferably below 150 ° C.
상기 목적은 청구항 1에 기초하여 달성되며, 다른 추가적인 종속항에 의해 구성된다. 청구항 23은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 전자 모듈에 관한 것으로서, 이에 대한 유익한 개선 및 구성은 그 종속항들에 개시되어 있다. This object is achieved on the basis of
기상 증착 유리로 코팅하여 얻을 수 있는 하나의 장점은, 최대 약 150 ℃의 실온에서 절연성 유리층을 적용함으로써, 기판 종류에 상관없이 심지어 금속 기판의 경우에도 표면의 손상이나 산화 가능성이 없다는 것이다. 본 출원인 명의로 다음과 같은 특허 출원이 있으며, 이들 내용은 본원의 참고로서 인용된다. One advantage of coating with vapor deposited glass is that by applying an insulating glass layer at room temperature up to about 150 ° C., there is no possibility of surface damage or oxidation, even for metal substrates, regardless of substrate type. In the name of the applicant, there are the following patent applications, the contents of which are incorporated herein by reference.
DE 202 05 830.1, 2002년 4월 15일 출원; DE 202 05 830.1, filed April 15, 2002;
DE 102 22 964.3, 2002년 5월 23일 출원; DE 102 22 964.3, filed May 23, 2002;
DE 102 22 609.1, 2002년 5월 23일 출원; DE 102 22 609.1, filed May 23, 2002;
DE 102 22 958.9, 2002년 5월 23일 출원; DE 102 22 958.9, filed May 23, 2002;
DE 102 52 787.3, 2002년 11월 13일 출원; DE 102 52 787.3, filed November 13, 2002;
DE 103 01 559.0, 2003년 1월 16일 출원. Filed DE 103 01 559.0, 16 January 2003.
기상 증착 유리층의 장벽 특성에 관한 실험에 따르면, 8 ㎛ 내지 18 ㎛ 두께의 기상 증착 유리를 이용하게 되면, 10-7 mbar 1 s-1 미만 또는 10-8 mbar 1 s-1 미만의 신뢰할 만한 헬륨 누설율(leak rate)이 얻어진다. 8 ㎛ 및 18 ㎛ 두께를 사용하였을 때 실험 결과에 따르면, 헬륨 누설율이 0 내지 2×10-9 mbar 1 s-1인데, 이러한 상한치는 실험 오차에 의한 것이다. Experiments on the barrier properties of vapor-deposited glass layers have shown that using vapor-deposited glass with a thickness of 8 μm to 18 μm, reliable below 10 −7 mbar 1 s −1 or below 10 −8 mbar 1 s −1 Helium leak rate is obtained. Experimental results using 8 μm and 18 μm thicknesses show that the helium leak rate is 0 to 2 × 10 −9 mbar 1 s −1, which is due to experimental error.
본 발명에 따른 기상 증착 유리의 캡슐화 방법은, 전자 모듈이 제조 과정 동안 외부로부터 영향을 받는 경우에도 이용될 수 있다. The encapsulation method of vapor deposition glass according to the present invention can be used even when the electronic module is influenced from the outside during the manufacturing process.
기상 증착된 유리층에 의해 제조되는 전자 모듈의 기판을 두껍게 하는 것은, 비 캡슐화측으로부터 기판 상에서 공정들이 수행되는 동안 기판을 안정화시키는 데에 이용된다. 다른 완료된 전자 모듈 역시, 연결부 자체 만을 남겨둔 채로, 연결측으로부터 캡슐화될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 기판에는, 반도체 구조물을 갖는 제 1 측의 반대측 상에 패시베이션층(passivation layer)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 목적을 위해서는 플라스틱층이 적절하다. 패시베이션층은, 그 측에 기상 증착되는 것이 바람직한 유리층을 포함할 수 있다. Thickening the substrate of the electronic module produced by the vapor deposited glass layer is used to stabilize the substrate while processes are performed on the substrate from the unencapsulated side. Other completed electronic modules can also be encapsulated from the connection side, leaving only the connection itself. To this end, for example, a substrate may be provided with a passivation layer on the opposite side of the first side with the semiconductor structure. For example, a plastic layer is suitable for this purpose. The passivation layer may comprise a glass layer which is preferably vapor deposited on its side.
상기 방법은, 웨이퍼의 일부를 형성하는 콤포넌트들을 패키징(웨이퍼 레벨 패키징)하는 데에 특히 적절한 바, 이 경우 기판은 콤포넌트들의 기판들을 갖는 웨이퍼를 포함하고, 상기 콤포넌트들은 패키지된 후 웨이퍼로부터 분리될 수 있다. The method is particularly suitable for packaging (wafer level packaging) components forming part of a wafer, in which case the substrate comprises a wafer having substrates of the components, the components being separated from the wafer after being packaged. have.
특정 요건에 따라, 기상 증착 유리층의 두께는 0.01 내지 1000 ㎛가 될 수 있다. 보호되어야 하는 모듈을 밀봉 실링(hermetic sealing)하는 것 만이 문제가 된다면, 유리층의 두께는 0.1 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다. 부가되는 부하들이 많아지게 되면, 유리층의 두께 역시 그에 따라 증가하게 되는 바, 바람직한 유리층의 두께는 50 내지 200 ㎛이다. 또한, 다른 물질들과 협력하여 복수의 층들을 형성할 수 있다. 또한, 유리층을 플라스틱층과 결합함으로써 전자 모듈을 구조적으로 강화시킬 수 있다. Depending on the specific requirements, the thickness of the vapor deposited glass layer can be from 0.01 to 1000 μm. If only the hermetic sealing of the module to be protected is a problem, the thickness of the glass layer is preferably 0.1 to 50 mu m. As the added loads increase, the thickness of the glass layer also increases accordingly, and the preferred glass layer has a thickness of 50 to 200 μm. It is also possible to form a plurality of layers in cooperation with other materials. In addition, it is possible to structurally strengthen the electronic module by combining the glass layer with the plastic layer.
유리를 기상 증착하기 위한 다양한 방법이 있다. 전자빔에 의해 스톡 유리 타겟(stock glass target)으로부터 유리 증기를 발생시키는 것이 바람직하다. 기상 증착율은 4 ㎛/min 이상이 될 수 있고, 저융점 유리 솔더에 대한 경우에서와 같이, 결합 동작을 위해 H2O 함량을 증가시킬 필요없이, 발생된 유리는 기판의 표면에 증착되어 확고하게 결합된다. 바람직한 기상 증착 유리로는 알루미늄 산화물과 알칼리 금속 산화물 성분을 포함하는 보로실리케이트 유리(borosilicate glass), 예를 들어 Schott Glas사에 의해 제조되는 타입 8329의 기상 증착 유리가 있다. 또한, 이러한 유리의 열 팽창 계수는 표준 반도체 기판의 열 팽창 계수와 가깝거나, 또는 콤포넌트들을 적절하게 변경함으로써 기판의 열 팽창 계수와 같아질 수 있다. 특히 서로의 상부에 형성되는 복수의 층들의 형태로, 다른 조성의 기상 증착 유리를 이용할 수 있는 바, 이 경우 이러한 층들의 유리들은 굴절률, 밀도, 경도 등과 관련하여 서로 다른 특성들을 가질 수 있다. There are various methods for vapor deposition of glass. It is desirable to generate glass vapor from a stock glass target by an electron beam. The vapor deposition rate can be 4 μm / min or more, and as in the case for low melting glass solder, the generated glass is deposited on the surface of the substrate and firmly formed without the need to increase the H 2 O content for the bonding operation. Combined. Preferred vapor deposition glass is borosilicate glass comprising aluminum oxide and alkali metal oxide components, for example vapor deposition glass of
유리층으로 기판을 기상 코팅하는 것은 플라즈마 이온 보조 증착(plasma ion assisted deposition : PIDA)을 포함한다. 이 경우, 코팅되어야 하는 기판에 이온빔이 부가적으로 가해진다. 이온빔은 플라즈마 소스에 의해, 예를 들어 적절한 가스의 이온화에 의해 생성될 수 있다. 플라즈마에 의해, 층의 밀도가 추가적으로 높아지게 되고, 기판 표면으로부터 느슨하게 부착된 입자들이 제거된다. 이에 의해, 증착되는 층들의 밀도는 높아지고 결함은 적어진다. Vapor phase coating of the substrate with the glass layer includes plasma ion assisted deposition (PDA). In this case, an ion beam is additionally applied to the substrate to be coated. The ion beam can be produced by a plasma source, for example by ionization of a suitable gas. The plasma further increases the density of the layer and removes loosely attached particles from the substrate surface. This results in a higher density of the deposited layers and fewer defects.
또한, 물질들의 적절한 결합을 선택하여, 무기 성분과 유기 성분으로 된 혼합층의 적용을 구현할 수 있다. 이러한 혼합층은 깨짐성, 즉 메짐(brittleness)이 감소되는 것이 특징이다. In addition, by selecting the appropriate combination of materials, it is possible to implement the application of a mixed layer of inorganic and organic components. This mixed layer is characterized by a reduction in brittleness, ie brittleness.
전자 모듈이 완전히 제조되기 전에 그 전자 모듈의 기판의 제 1 면에 유리층이 적용되는 경우, 제품을 완성하는 동안 취급상의 목적으로, 유리층 위에 플라스틱층을 적용하여 그 모듈을 강화하는 것이 편리하다. 이 경우, 유리층은 확산 물질의 침투에 대해 캡슐화 또는 밀봉 실링에 충분한 두께로 제공되고, 플라스틱층은 그 모듈에 대한 추가의 공정 동안의 안정화를 위해 요구되는 두께로 형성된다. If a glass layer is applied to the first side of the substrate of the electronic module before the electronic module is fully manufactured, it is convenient to apply the plastic layer over the glass layer to reinforce the module for handling purposes during the completion of the product. . In this case, the glass layer is provided with a thickness sufficient to encapsulate or seal seal against penetration of the diffusion material, and the plastic layer is formed to the thickness required for stabilization during further processing of the module.
이러한 경우, 제 2의 캡슐화되지 않은 기판측으로부터 물질이 제거될 수 있는 바, 이에 따라 하면으로부터 모듈 내로 연장되는 모듈에 대한 접속부를 생성할 수 있게 되며, 이에 따라 모듈이 그 이용 위치에 최종적으로 설비될 때 모듈 자체에 의해 보호된다. 이러한 특징은 특히 센서의 경우에 중요하다. In this case, material can be removed from the second unencapsulated substrate side, thereby creating a connection to the module extending from the lower surface into the module, whereby the module is finally installed in its location of use. When protected by the module itself. This feature is especially important for sensors.
본 발명은 도면을 참조하여 설명된다. The invention is explained with reference to the drawings.
도 1은 기상 증착 유리층을 갖는 웨이퍼의 단면도.1 is a cross-sectional view of a wafer having a vapor deposited glass layer.
도 2는 유리층 및 플라스틱층을 갖는 웨이퍼의 단면도.2 is a cross-sectional view of a wafer having a glass layer and a plastic layer.
도 3은 상기 웨이퍼에 대한 연결부의 형성을 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating formation of a connection to the wafer.
도 4는 웨이퍼 하면에 추가적인 플라스틱 패시베이션이 형성되어 있는 단면도.4 is a cross-sectional view in which additional plastic passivation is formed on the bottom surface of the wafer;
도 5는 기상 증착된 유리로 웨이퍼 하면을 코팅한 것을 나타내는 단면도. Fig. 5 is a cross-sectional view showing the coating of the lower surface of the wafer with vapor deposited glass.
도 6은 도 5에 도시한 웨이퍼에 볼 그리드 어레이(ball grid array)가 적용된 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view to which a ball grid array is applied to the wafer shown in FIG. 5; FIG.
도 7은 볼 그리드 어레이를 적용하는 다른 방법을 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view illustrating another method of applying a ball grid array.
도 8은 웨이퍼 하면의 캡슐화를 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view illustrating encapsulation of the lower surface of the wafer.
도 9는 도 8에 도시한 웨이퍼에 볼 그리드 어레이를 적용한 단면도. FIG. 9 is a sectional view of a ball grid array applied to the wafer shown in FIG. 8; FIG.
도 10은 기상 증착 배치를 보여주는 모식도.10 is a schematic diagram showing a vapor deposition arrangement.
도 11은 TOF-SIMS 측정 결과를 나타내는 그래프.11 is a graph showing the results of TOF-SIMS measurements.
도 12는 전자 현미경 투과 단면 이미지. 12 is an electron microscope transmission cross-sectional image.
도 10은 전자빔 발생기(21), 빔 다이버터 장치(beam diverter device)(22) 및 전자빔(24)이 충돌하는 유리 타겟(23)을 포함하는 기상 증착 유리 소스(vapor-deposition glass source)(20)에 대한 기판(1)의 배치를 나타낸다. 전자빔이 충돌하는 위치에서, 유리는 기화된 다음, 기판(1)의 제 1 측(1a)에 증착된다. 타겟(23)으로부터의 유리가 가능한한 균일하게 기화될 수 있도록, 타겟을 회전시키고, 빔(24)을 전후로 스위핑(sweeping)한다. 또한, 상기 배치는, 동작 동안, 코팅되는 제 1 측(1a)에 가해지는 이온빔을 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하여, 상기 기판이 플라즈마 이온 보조 증착(plasma ion assisted deposition, PIAD)에 의해 유리층으로 코팅될 수 있게 된다. 10 shows a vapor-
도 1을 참조하여, 가능한 기판(1)에 관하여 보다 상세히 설명한다. 기판(1)으로서의 실리콘 웨이퍼는 반도체 구조물을 갖는 영역(2)과, 예를 들어 알루미늄으로 된 연결 구조물을 갖는 영역(3)을 포함한다. 상기 연결 구조물은, 예를 들어 본드 패드 또는 다른 연결 표면을 포함할 수 있다. 실리콘 웨이퍼는 5 ㎛ 미만의 표면 거칠기를 갖는 기판을 구성한다. 기판의 상면(1a)은 하면(1b)의 반대측에 있다. 바람직하게는 Schott사에 의해 제조되는 타입 8329의 기상 증착 유리로부터 입수되는 유리층(4)이 상면(1a)에 증착된다. 이러한 타입의 유리는 실질적으로 전자빔(24)의 동작에 의해 기화될 수 있는 바, 이러한 작업은 진공 환경에서 10-4 mbar의 잔류 압력 및 기화 동안의 100 ℃의 바이어스 온도로 수행된다. 이러한 조건하에서, 밀도있고 연속적인 유리층(4)이 생성되는 바, 이 유리층은 물을 포함한 액체 및 가스에 대해서는 실질적으로 불투과성이지만 빛은 투과시키는데, 이러한 특성은 광 전기적 모듈에 있어서 중요하다. With reference to FIG. 1, the possible board |
유리층(4)은 또한 서로 다른 조성을 갖는 유리들로 이루어지는 복수의 개별적인 층들을 포함할 수 있다. 유리층은 또한, 예를 들어 층 유연성(flexibility)을 증가시키기 위해, 무기 성분 및 유기 성분으로부터 형성되는 혼합층을 포함할 수 있다. The
웨이퍼의 하면(1b)에 대해서는, 습식 식각, 건식 식각 및 플라즈마 식각 또는 세정을 포함하는 추가의 공정 단계들이 행해질 수 있다. For the
도 1 및 또한 도 2 내지 9에서와 같이, 이용되는 기판이 웨이퍼인 경우, 본 발명에 따른 방법은 웨이퍼의 일부분을 형성하는 콤포넌트들을 패키징하는 데에 유용하게 이용될 수 있다. 하지만, 본 발명의 방법은, 이미 웨이퍼로부터 분리되었고, 반도체 구조들 및 연결 구조들을 포함하는 칩에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 1 and also as in FIGS. 2 to 9, when the substrate used is a wafer, the method according to the invention can be usefully used to package components forming part of the wafer. However, the method of the present invention can be applied in the same way to a chip that has already been separated from the wafer and includes semiconductor structures and connection structures.
도 2는 기판(1)에 대한 커버층을 나타내는 바, 이 커버층은 유리층(4) 및 플라스틱층(5)을 포함한다. 유리층(4)은 캡슐화 또는 밀봉 실링에 충분한 1 내지 50 ㎛의 두께를 갖고, 플라스틱층(5)은 그 보다 더 두껍게 형성되는 바, 이에 따라 후속 처리 단계들에 대한 워크피스로서의 웨이퍼에 대해 보다 큰 안정성을 준다. 2 shows a cover layer for the
도 3은 웨이퍼의 추가의 처리를 나타낸다. 웨이퍼는 하면 상에서 얇아지게 되며, 이에 따라 본 발명에 따라 제조될 수 있는 콤포넌트들은 얇은 기판을 갖게 되며, 식각 중지 기능을 하는 연결 구조물(3)까지 연장되는 식각 피트(etching pit)들(6)이 생성된다. 웨이퍼 하면(1b)에 대해서는 플라스틱 리소그래피가 행해져, 연결 구조물(3)의 영역들을 개방시킨다. 이후, 하면에는, 예를 들어 스프레잉 또는 스퍼터링에 의해 라인 컨택(line contact)(7)이 형성되며, 그 결과 식각 피트(6)의 영역에는 라인 컨택, 즉 전도층(7)이 형성된다. 이후, 리소그래피에 이용된 플라스틱이 웨이퍼 하면(1b)으로부터 제거된다. 다음으로, 볼 그리드 어레이(8)가 전도층(7)에 적용되고, 웨이퍼는 면(9)을 따라 분할된다. 결과적으로, 반도체 구조물이 커버층(4)과 기판(1) 사이에 안전하게 끼워짐으로써 밀봉 실링되는 복수의 전자 모듈들을 얻게 된다. 3 shows further processing of the wafer. The wafer is thinned on the lower surface, so that the components which can be produced according to the invention have a thin substrate, and
도 4는 도 3의 실시예의 변형예를 보여준다. 상기 설명한 것과 동일한 공정 단계들이 수행되지만, 웨이퍼 하면(1b)의 플라스틱 물질이 제거되지 않고 상기 하면을 패시베이션 및 보호층(10)으로서 덮는다. 4 shows a variant of the embodiment of FIG. 3. The same process steps as described above are performed, but the plastic material on the
도 5는 기판의 하면(1b)에 플라스틱층(10) 대신 기상 증착된 유리층(11)이 적용된 실시예를 보여준다. 도 3의 실시예에서와 같이, 리소그래피에 이용된 플라스틱은 웨이퍼 하면(1b)으로부터 제거되고, 웨이퍼 하면(1b) 전체는 유리로 기상 코팅되어, 1 내지 50 ㎛ 두께의 유리층(11)을 형성한다. FIG. 5 shows an embodiment in which the vapor-deposited
도 4에 나타낸 플라스틱층(10)과 마찬가지로, 도 5에 나타낸 유리층(11)은 패시베이션 또는 보호층의 역할을 한다. Like the
11b로 나타낸 바와 같이, 이러한 유리층은 라인 컨택(7)의 외부 돌출부를 또한 덮는다. 볼 그리드 어레이(8)를 적용하기 위해, 이들 영역(11b)은 연마(grinding) 그리고/또는 식각에 의해 노출(uncover)된다. 이후, 도 6에 나타낸 바와 같이 볼 그리드 어레이가 적용된 다음, 웨이퍼는 면(9)을 따라 분할되어 개별적인 모듈들을 형성한다. 민감한 반도체 구조물(2)은 상부 및 하부에서 각각 유리층들(4, 11)에 의해 보호된다. As indicated by 11b, this glass layer also covers the outer protrusions of the
본 발명의 다른 실시예에서, 웨이퍼는 연결 구조물을 관통하지 않는 분할면(9)에서 분할된다. 이에 의해, 모듈들에 대한 측면의 패시베이션 보호를 보장할 수 있는 장점을 얻을 수 있다. 도 7은 커버층(1) 및 기판(1)의 물질에만 영향을 주는 웨이퍼 분할의 예를 나타낸다. 최초의 공정은 상기 설명한 예시적인 실시예들에 대한 것과 동일하다. 즉, 웨이퍼가 하면으로부터 얇아지고, 연결 구조물의 하부까지 연장되는 식각 피트(6)가 생성된다. 웨이퍼 하면(1b)에 대해 리소그래피가 행해져, 연결 구조물 영역이 개방된다. 식각 피트(6) 영역에 라인 컨택(7)이 생성되고, 식각 피트는 전도성 물질(12)로 채워진다. 이때, Ni(P)를 이용한 전기 도금(electroplating)에 의해 두껍게 하는 것을 고려할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 따라 제조될 수 있는 콤포넌트들은 기판을 관통하는 관통 컨택(through-contack)을 갖게 된다. In another embodiment of the present invention, the wafer is divided at a
적어도 컨택(7) 영역의 웨이퍼 하면으로부터 플라스틱 물질이 제거된 후, 볼 그리드 어레이(8)가 적용된다. 이후, 웨이퍼를 분할면(9)을 따라 분할한다. 결과적으로, 반도체 구조물(2)이 밀봉 실링되어 있고, 이용되는 공정에 따라, 유사한 플라스틱층(10)이 존재하거나 또는 존재하지 않는 전자 모듈을 얻게 된다. After at least the plastic material is removed from the wafer bottom surface of the
도 8 및 9는 하면에 유리층(11)을 형성하는 예시적인 실시예를 보여준다. 이 공정은 도 7과 관련하여 도 5에 나타낸 실시예의 것과 유사하다. 즉, 연결 구조물 바로 아래에 충진 영역(filled region)이 형성되고, 웨이퍼의 전체 하면(1b)은 유리층(11)으로 코팅되는 바, 이후 도 9에 나타낸 바와 같이, 유리층은 충진된 식각 피트(6) 영역에서 제거되며, 거기에 볼 그리드 어레이가 형성된다. 웨이퍼가 분할면(9)을 따라 분할된 후, 반도체 구조물(2)들이 캡슐화된 모듈들을 얻게 된다. 8 and 9 show an exemplary embodiment of forming the
유리층(4 또는 11)의 유리 시스템은 적어도 2성분 시스템을 형성해야 한다. 멀티 콤포넌트 시스템이 바람직하다. The glass system of the
중량%에 있어서 다음의 조성을 갖는 기상 증착 유리가 특히 적절한 것으로 밝혀졌다. In weight percent vapor deposition glass having the following composition has been found to be particularly suitable.
성분 중량%Component weight%
SiO2 75 - 85 SiO 2 75-85
B2O3 10 - 15 B 2 O 3 10-15
Na2O 1 - 5 Na 2 O 1-5
Li2O 0.1 - 1Li 2 O 0.1-1
K2O 0.1 - 1K 2 O 0.1-1
Al2O3 1 - 5 Al 2 O 3 1-5
이러한 타입의 바람직한 기상 증착 유리는 Schott사에 의해 제조되는 유리 8329로서, 다음의 조성을 갖는다: Preferred vapor deposition glass of this type is
SiO2 84.1%SiO 2 84.1%
B2O3 11.0% B 2 O 3 11.0%
Na2O 2.0% ]Na 2 O 2.0%]
K2O 0.3% } 2.3% (층 내에서 ⇒ 3.3%)K 2 O 0.3%} 2.3% (in layers ⇒ 3.3%)
Li2O 0.3% ]Li 2 O 0.3%]
Al2O3 2.6% (층 내에서 < 0.5%) Al 2 O 3 2.6% (<0.5% in layer)
괄호 안에 주어진 값들은 기상 증착층에서의 각 성분의 중량%를 나타낸다. The values given in parentheses represent the weight percent of each component in the vapor deposition layer.
전기 저항은 (100℃에서) 약 1010Ω/cm이고, 굴절율은 약 1.470이고, 유전 상수(ε)는 (25 ℃, 1 MHz에서) 약 4.7이고, tgδ는 (25 ℃, 1 MHz에서) 약 45 × 10-4이다. The electrical resistance is about 10 10 mA / cm (at 100 ° C.), the refractive index is about 1.470, the dielectric constant (ε) is about 4.7 (at 25 ° C., 1 MHz) and tgδ is (at 25 ° C., 1 MHz) About 45 × 10 −4 .
적절한 기상 증착 유리의 다른 그룹은 중량%에 있어서 다음의 조성을 갖는다: Another group of suitable vapor deposition glasses has the following composition in weight percent:
성분 중량%Component weight%
SiO2 65 - 75 SiO 2 65-75
B2O3 20 - 30 B 2 O 3 20-30
Na2O 0.1 - 1 Na 2 O 0.1-1
Li2O 0.1 - 1Li 2 O 0.1-1
K2O 0.5 - 5K 2 O 0.5-5
Al2O3 0.5 - 5 Al 2 O 3 0.5-5
이러한 그룹으로부터의 바람직한 기상 증착 유리는 Schott사에 의해 제조되는 유리 G018-189으로서, 다음의 조성을 갖는다: Preferred vapor deposition glass from this group is glass G018-189 manufactured by Schott, having the following composition:
성분 중량%Component weight%
SiO2 71 SiO 2 71
B2O3 26B 2 O 3 26
Na2O 0.5 Na 2 O 0.5
Li2O 0.5Li 2 O 0.5
K2O 1.0K 2 O 1.0
Al2O3 1.0Al 2 O 3 1.0
바람직하게 이용되는 유리들 8329 및 G018-189는 특히 하기의 표에 리스트된 특성을 갖는다:
모듈들에서 특정의 특성을 얻기 위해서는, 상면 및 하면의 유리층들에 대해 서로 다른 조성의 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 굴절률, 밀도, E 모듈러스, Knoop 경도, 유전 상수, tanδ와 관련하여 서로 다른 특성을 갖는 복수의 유리들이 기판에 순차적으로 증착될 수 있다. In order to obtain specific properties in the modules, it is desirable to use glass of different composition for the glass layers on the top and bottom surfaces. In addition, a plurality of glasses having different properties in relation to, for example, refractive index, density, E modulus, Knoop hardness, dielectric constant, tan δ may be sequentially deposited on the substrate.
또한, 전자빔 증착에 대한 대안으로서, 유리 형태로 증착되는 물질을 전달하는 다른 수단을 이용할 수 있다. 예를 들어, 기상 코팅 물질은 도가니 내에 있을 수 있는 바, 이는 전자 충격 열처리에 의해 가열된다. 이러한 타입의 전자 충격 열처리는, 물질에 충격을 가하여 기화될 수 있도록 소정의 운동 에너지로 도가니 상에서 가속되는 열이온 방사(thermionic discharge)에 기초한다. 이러한 방법 역시 유리가 증착되는 기판에 과도하게 열 부하를 야기하지 않으면서 유리층들을 형성할 수 있다. In addition, as an alternative to electron beam deposition, other means of delivering the material deposited in the form of glass may be used. For example, the vapor coating material may be in a crucible, which is heated by electron impact heat treatment. This type of electron impact heat treatment is based on a thermoionic discharge that is accelerated on the crucible with a predetermined kinetic energy so that it can be vaporized by impacting the material. This method can also form glass layers without causing excessive heat load on the substrate on which the glass is deposited.
하기에서는, 유리 8329로부터 형성된 기상 증착 유리층에 대해 행해지는 여러 테스트의 결과를 나타낸다. In the following, the results of various tests performed on the vapor deposition glass layer formed from
도 11은 TOF-SIMS 측정 결과를 나타내는 바, 스퍼터링 시간의 함수로서 계수율(count rate)을 나타내었다. 이러한 측정은 기판 표면에 수직하는 방향에 있어서의 요소 농도의 프로파일의 특성을 나타낸다. 층 두께의 1% 미만의 유리 프레임의 두께 균일성이 측정되었다. FIG. 11 shows the result of the TOF-SIMS measurement, which shows the count rate as a function of the sputtering time. These measurements show the characteristic of the profile of urea concentration in the direction perpendicular to the substrate surface. Thickness uniformity of the glass frame of less than 1% of the layer thickness was measured.
도 12는 기상 증착 유리 8329로 코팅된 실리콘 기판의 전자 현미경 투과 단면 이미지를 나타낸다. 기상 증착 유리와 실리콘 기판 표면은 서로 단단하게 결합되어, 표본을 준비하는 데에 필요한 투과 단면 동작에 의해서도 분리되지 않는다. 12 shows an electron microscope transmission cross-sectional image of a silicon substrate coated with
또한, DIN/ISO에 따라, 기상 증착 유리 8329로부터 형성된 기상 증착 유리층에 대해 저항 및 안정성 측정이 행해졌다. 그 결과는 표 1에 주어진다.
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