KR20090028650A - 부품 패키징 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패키징용 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 기능성 웨이퍼로부터 분리된 부분과 같은 기능성 기판으로부터 분리된 부분의 측면 치수보다 작은 측면 치수를 갖는 커버의 적용을 용이하게 하는 과제에 초점을 맞추고 있다. 이러한 목적에서, 판형 커버 기판은 캐리어 기판에 장착된다. 그 다음에, 판형 커버 기판의 노출 면에, 판형 커버 기판을 분리하는 트렌치들이 삽입됨으로써, 캐리어 기판과, 트렌치들에 의하여 서로 분리되나 캐리어 기판에 의해 서로 연결되는 개별적인 덮개부들을 구비한 복합체 부재가 얻어진다. 복합체 부재의 덮개부들은 다수의 부품들을 구비하는 기능성 기판과 연결되어, 기능성 기판 위의 부품들의 기능성 구역들 사이의 분리 구역들을 따라서 트렌치들이 지나가게 되고, 덮개부는 기능성 구역을 덮는다. 그 다음에, 덮개부들과 캐리어 기판의 연결부는 용해되어 캐리어 기판은 제거됨으로써, 기능성 기판 및 기능성 구역을 덮는 다수의 덮개부들을 구비한 복합체가 얻어진다.
캐리어 기판, 커버 기판, 트렌치, 덮개부, 기능성 기판, 기능성 구역

Description

부품 패키징 방법{METHOD FOR PACKAGING COMPONENTS}
본 발명은 일반적으로 부품을, 특히 전자 및 광전자적 집적회로 그리고/또는 마이크로전자기계적 부품과 같은 부품을 패키징하거나 밀봉하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 방법은 커버의 측면 치수보다 측면 치수가 큰 기능성 기판(functional substrate)을 갖는 부품용 커버의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 웨이퍼 복합체(wafer composite) 내의 부품의 부분적인 패키징에 특히 적합하다. 웨이퍼 복합체의 패키징에 있어서, 칩의 하우징의 일부는 웨이퍼로부터 분리 이전에 미리 적용된다.
종래 기술에 있어서, 웨이퍼 면에 칩의 완전한 하우징이 달성되는 방법은 이미 알려져 있다. 웨이퍼 복합체 내에서 땜납 볼을 하우징된 칩 위에 적용하는 방법도 이미 알려져 있다. 이렇게 처리된 웨이퍼를 사용하여, 분리에 의하여 부품들을 직접 얻을 수 있고, 예를 들면 SMD 부품으로 사용할 수 있다.
부품의 능동면(active side) 또는 기능성 구역(functional area)을 덮기 위해서, 예를 들면, 부품이 구비되어 있는 웨이퍼인 기능성 웨이퍼에 커버 웨이퍼(cover wafer)를 연결하는 것이 가능하다. 그러나, 경우에 따라서는, 공동이 부품의 기능성 구역을 둘러쌀 필요가 있다. 여기서, 기계적 요소에 소정의 움직임의 자유도가 필요한 경우에, 예를 들면 마이크로전자기계적 부품의 밀봉이 고려될 수 있다. 또한, 그 기능성 구역 위에 부품과 커버의 직접적 연결은 광전자 요소의 경우에 전자적 그리고/또는 광학적 기능에 해로운 영향을 미칠 수 있다.
밀봉을 위해 커버 웨이퍼가 사용되고 기능성 웨이퍼 및 커버 웨이퍼를 구비한 웨이퍼 복합체로부터 절단에 의하여 개별적인 부품들이 분리되면, 개별적인 부품들에 대하여 각각의 경우에, 커버는 기능성 웨이퍼로부터 분리된 기판의 치수와 실질적으로 같은 치수를 나타낸다. 다시 말해, 칩의 기능성 면 또는 웨이퍼 복합체 내에 형성된 다른 부품들은 분리 후에 커버에 의하여 완전히 덮이게 된다. 그러나, 이는 바람직하지 않을 수도 있는데, 예를 들면, 만일 칩들이 와이어 본딩에 의하여 기능성 면에 접촉해야 하는 경우에 그러하다. 그러한 경우에, 와이어용 연결 구역은 커버에 의하여 덮인다. 커버를 갖는 칩들을 와이어 본딩에 제공하기 위해서, 이른바 "픽 앤 플레이스(pick and place)" 기술이 현재까지 사용되어 왔고, 개별적인 하우징 부재들은 기능성 웨이퍼 상에 놓이고 장착된다. 그러나, 이러한 기술은, 심지어 로봇-보조 제조에서도, 매우 시간이 많이 들고 생산 비용을 높인다.
따라서, 본 발명은 기능성 기판으로부터, 특히 기능성 웨이퍼와 같은 기능성 기판으로부터 분리된 부분의 측면 치수보다 작은 측면 치수를 갖는 커버의 적용을 단순화하는 문제에 기초하고 있다.
이러한 목적에서, 본 발명은 패키징된 부품을 생산하는 방법을 제공하며, 판형 커버 기판(plate-like cover substrate)은 캐리어 기판(carrier substrate) 상에 장착되고, 그 다음에 트렌치들이 판형 커버 기판의 노출된 면에 삽입되고, 커버 기판은 판형 커버 기판을 분할하고, 그 결과 캐리어 기판 및 트렌치에 의하여 각각 서로 분리되나 캐리어 기판에 의하여 서로 연결된 개별적인 덮개부(covering part)들을 구비하는 복합체 부재가 얻어지며, 복합체 부재의 덮개부는 그 다음에 다수의 부품을 구비한 기능성 기판과 연결되어, 그 결과 트렌치들이 기능성 기판 위에서 부품들의 기능성 구역들 사이의 분리 구역(isolation area)을 따라서 지나가고, 덮개부는 기능성 구역을 덮고, 캐리어 기판과 덮개부의 연결부가 그 다음에 제거되어 캐리어 기판이 제거됨으로써, 기능성 기판과 기능성 구역을 덮는 다수의 덮개부를 구비한 복합체가 된다. 트렌치들의 적절한 삽입에 의하여, 덮개부는 부품 제조를 위하여 기능성 기판으로부터 나중에 분리된 부분의 측면 치수보다 작은 측면 치수를 갖도록 제조될 수 있다.
본 발명은, 특히 기능성 웨이퍼와 같은 기능성 기판용의 원하는 모든 덮개부들을 공동으로 복합체로서 적용하고 장착하는 것을 가능하게 한다. 여기서 장착은 예를 들면 단일 부재의 커버 웨이퍼(single-piece cover wafer)의 장착에 비하여 실질적으로 시간이 많이 걸리지는 않는다. 그러나 덮개부는 기능성 웨이퍼로부터 부품의 분리 이전에 이미 트렌치의 삽입에 의하여 정밀하게 가공되므로, 그 측면 치수에 관하여 기능성 기판으로부터 분리된 기능성 부분의 측면 치수에 비하여 실질적으로 제한이 없다. 따라서, 덮개부는 트렌치들의 삽입에 의하여 형성될 수 있고, 이러한 방법으로 덮개부는, 덮개부가 장착된 기능성 기판의 면을 따라서 적어도 한 방향으로, 각각의 경우에 두 분리된 구역들 사이의 구역보다 작은 치수를 나타낸다. 예를 들면 전자적, 광전자적 또는 마이크로 전자적 부품들을 갖는 반도체 웨이퍼와 같은 기능성 웨이퍼의 경우에, 두 분리 구역들 사이의 구역은 분리 구역을 따라 분리되어 제조된 개별적인 칩들의 반도체 기판이다.
특히, 본 발명은 덮개부의 장착 동안에, 기능성 구역을 둘러싸는 공동이 구획되는 것을 가능하게 한다. 특히 이를 달성할 수 있는 방법에 있어서는, 판형 커버 기판 상에, 커버 기판의 프레임-형 또는 링-형의 구역이 피복되지 않은 채로 남도록 구조화된 중간 층이 적용되고, 후에 중간 층이 제공된 커버 기판의 면에 코팅층이 증착되고, 중간 층은 후에 제거된다. 공정 중에, 중간 층에 부착되었던 코팅층 구역은 중간 층과 함께 제거되고, 그 결과 프레임-형 또는 링-형의 볼록한 구조물들이 커버 기판 상에서 중간 층에 의하여 덮이지 않았던 프레임-형의 구역에 유지된다. 게다가, 판형 커버 기판의 노출 면 위에, 판형 커버 기판을 분할하는 트렌치들이 프레임-형 구조물들 사이를 지나도록 삽입된다. 이러한 방식으로 형성되고 계속 캐리어 기판에 장착된 덮개부는 프레임-형 구조물에 연결되고 기능성 기판에 연결되고, 그 결과 프레임-형 구조물들에 의해 구획된 공동이 형성되고 기능성 구역을 둘러싼다.
프레임-형 구조물들의 적용 후에 트렌치의 삽입이 실시되는 것이 바람직하다. 그러나 먼저 트렌치들을 삽입하고 그 다음에 프레임-형 구조물들을 형성하는 것도 고려할 수 있다. 특히 프레임-형 구조물로 적합한 재료는 유리이다.
유리의 특징에는 광학적 투명도, 강도 및 낮은 기체 투과성이 있고, 상기 투과성은 공동 내에 기능성 구역을 가능한 한 밀봉하는 데에 특히 유리하다. 또한, 기체는 증기화에 의해 증착, 즉 타깃의 열증착법(thermal evaporation)에 의해 또한 증착될 수 있다. 여기서 전자빔 증기화(electron beam vaporization)를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 스퍼터링(sputtering)과 같은 다른 증착 방법과 비교해 보면, 증기 증착(vapor deposition)은 매우 높은 증착 속도로 실시된다. 매우 높은 증착 속도로 넓은 층을 형성하기 위해서는, 여기서 특히 플라즈마 이온 보조 증착(plasma ion assisted deposition, PIAD)이 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 공정 중에, 타깃 물질의 열적 기화에 의한 증착과 동시에, 이온빔이 코팅될 표면으로 향한다.
구조화된 중간 층을 생성하기 위해서, 중간 층으로서 포토레지스트 층을 적용하고 포토리소그래피 방식으로 구조화하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 특히 유리 증착에 의한 프레임-형 구조물의 제조와 관련하여, 평평한 표면을 갖는 매우 정밀하게 구조화된 프레임들이 생성될 수 있다. 중간 층의 제거를 용이하게 하기 위하여, 구조화된 중간 층의 두께보다 얇은 두께로 층을 증착하는 것이 또한 바람직하다.
그 결과, 구조물의 가장자리(margin)에서 중간 층은 코팅층을 제거한 후에도 계속 접근 가능하다. 이러한 방법으로, 예를 들면, 중간 층을 용해하는 데 사용되는 용매, 또는 예를 들면 중간 층을 분해 또는 팽윤하는 것과 같은 다른 방법으로 작용하는 시약이 구조물의 가장자리의 중간 층으로 침투하는 것이 가능하다.
특히 기능성 웨이퍼와 같은 기능성 기판이 진공 또는 최소한 저기압 분위기에서 실행되는 단계에서 추가로 처리되면, 덮개부와 기능성 웨이퍼의 연결 시에 공동 내에 밀봉되어진 유리와 주변 사이에 압력 차이가 발생할 수 있다. 이러한 공정 단계의 예는 층의 진공 증착이고, 예를 들면, 증기 증착(vaper deposition), 스퍼터링(sputtering) 및 플라즈마 보조 화학 기상 증착(plasma assisted chemical vaper phase deposition)이 있다. 과도한 기압 차이 및 그에 따른 힘의 발생을 방지하기 위해서, 주변과 공동을 연결하는 채널들이 제공될 수 있고 기체 교환을 가능케 한다. 이것을 실행하기 위한 하나의 가능한 방안은 간극을 구비하는 프레임-형 구조물들을 생성하는 것이고, 그 결과, 덮개부를 장착하고 간극을 통하여 지지 층을 제거한 후에, 채널들이 이 간극에 의하여 형성되어 주변과 공동을 연결한다. 상기 채널은, 특히 진공에서 실시되는 추가 단계 후에 폐쇄될 수 있다.
또한, 공동 안에 보호 기체를 포함하는 것이 유리하다. 이러한 보호 기체는 예를 들면 무수 분위기(anhydrous atmosphere)일 수 있다. 이러한 방법으로, 예를 들면, 공동의 벽에 수분이 응축되는 것을 방지할 수 있다. 보호 기체는 부품의 기능과 수명에 해로운 영향을 주는 산화 과정을 방지하거나 최소한 지연시키기 위하여 산소를 함유하지 않거나 혹은 산소가 결핍되어 있을 수 있다. 무수 질소는 적합한 보호 기체의 일례이다. 공동이 처음에 채널을 통하여 연결된 채로 남아 있다면, 채널의 폐쇄는 보호 기체 분위기에서 일어날 수 있다. 채널이 존재하지 않으면, 덮개부의 기능성 기판으로의 연결은 예를 들면 무수 질소 같은 그러한 보호 기체 분위기 내에서 실시될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유리 기판은 커버 기판으로서 사용될 수도 있다. 이러한 기판은 특히 광전자 부품의 창(window)으로서 기능할 수 있고 동시에 광학 센서 그리고/또는 방출기(emitter)를 구비한 기능성 구역을 밀봉한다. 이러한 투명한 커버 기판에 의하여, 덮개부는 기능성 구역을 위한 광학적 창을 특히 바람직하게 형성할 수도 있다.
기능성 기판으로부터 나중에 가공된 부분들보다 작은 덮개부를 생성하기 위하여, 기능성 기판 위에 제공된 분리 구역보다 넓은 적합한 너비의 트렌치들이 생성될 수 있다. 특히, 반도체 웨이퍼와 같은 기능성 기판 위의 분리 구역은 사용된 절단 공구(cutting tool)의 절단 너비에 의해 일반적으로 미리 결정된다. 반도체 제조에 있어서, 일반적으로 이러한 목적으로 적합한 소(saw)가 사용된다. 여기서 더 넓은 절단 너비를 가진 절단 공구를 사용하는 대신에, 덮개부의 분리를 위한 트렌치들의 삽입을 위해서, 각각의 경우에 평행한 트렌치들의 쌍을 삽입하는 것이 가능할 수 있다. 결과적으로, 제공된 트렌치들이 서로 충분히 분리되면, 덮개부들 사이와 덮인 기판의 구역의 쌍들 사이에 추가적인 부분들이 형성되며, 추가적인 부분들은 후에 제거된다.
본 발명에 실시예에 따르면, 덮개부는 장착을 위해서 기능성 기판에 고정된다. 연결을 위해 사용된 접착제 층의 밀봉성은, 많은 경우에 있어서 특히 일반 소비자 시장을 위한 부품에 대하여, 부품의 보호 및 기대 수명의 달성을 위해 충분하다. 사용하는 접착제의 종류는 접착제 연결과 관련된 요구 사항에 의존한다. 광학적으로 투명한 커버 기판 그리고/또는 투명한 기능성 기판이 사용되면, 자외선-경화성(UV-curable) 접착제가 사용될 수 있고, 이러한 목적으로, 커버 기판 또는 커버 기판으로부터 형성된 덮개부들 각각 및 기능성 기판을 구비한 복합체는 접착제 경화를 위하여 자외선으로 조사되며, 상기 조사는 적어도 기판 중 하나를 통하여 두 기판 사이의 접착제 층에 도달한다. 특히 반도체 웨이퍼가 기능성 구역으로 집적회로를 구비하는 경우와 같이, 기능성 기판이 자외선 영역에서 투명하지 않은 경우에, 그리고, 특히 유리 웨이퍼와 같은 투명한 커버 기판이 사용되는 경우에, 기능성 기판 상에 고정되는 중에 덮개부가 여전히 장착되어 있는 캐리어 기판도 투명하다면 또한 매우 바람직하다. 여기서 특히, 유리 기판을 사용할 수 있다.
트렌치들은, 예를 들면 절단 또는 연마와 같은 기계적인 제거(ablation)에 의하여 생성되는 것이 특히 바람직하다. 공정에 있어서, 기능성 기판으로부터 나중에 부품들의 분리를 위하여 사용되는 공구와 동일한 공구가 사용될 수 있다. 반도체 제조에서 부품의 분리는 "다이싱(dicing)"이라고도 불린다.
캐리어 기판으로부터 덮개부의 신뢰적인 분리를 달성하기 위해서, 캐리어 기판 내로 부분적으로 도달하는 트렌치들을 삽입하는 것이 더 바람직하다. 이것은 기계적 제거와 관련하여 특히 바람직한데, 왜냐하면 간단한 방법으로 트렌치의 삽입에 의하여 커버 기판이 각각의 경우에 완전하게 나누어지는 것을 보장할 수 있기 때문이다.
많은 경우에, 기능성 기판 위의 부품들은 일면에 기능성 구역과의 전기적 연결부를 제공한다. 이러한 연결부는, 특히, 집적된 전자 부품들 또는 광전자적 부품들과 같은 전기적 혹은 광전자적 부품 연결을 위한 와이어 본딩용 본드 패드일 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 본드 패드를 노출되도록 유지하기 위하여, 덮개부는, 전기적 연결 위치가 노출되도록, 트렌치들에 의하여 리프트 오프되고 기능성 기판에 적용된다.
기능성 기판에 덮개부를 장착한 후에, 장착 직후 혹은 추가적인 제조 단계들을 실행한 후에, 기능성 구역들 사이의 분리 구역을 따라 기능성 기판을 분리함으로써 개별적인 부품의 패키징을 위한 제조 단계들을 실행하는 것 또한 가능하다.
본 발명은 기능성 기판으로서 특히 반도체 웨이퍼와 같은 웨이퍼 상에 특히 광전자적 그리고/또는 마이크로전자적 부품들을 또한 포함하는 전자 부품들의 밀봉에 특히 적합하다. 전기적 혹은 광전자적 부품의 경우에, 웨이퍼 상의 기능성 구역은 특히 부품의 회로에 의하여 결정되고, 마이크로전자적공학적 부품들의 경우에는 마이크로전자공학적 부분에 의하여 또한 결정된다.
본 발명은 아래 실시예 및 첨부된 도면들을 통하여 더욱 상세히 설명된다. 여기서, 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부분을 의미한다.
도 1 내지 도 11은 덮개부를 구비한 기능성 웨이퍼의 제조하는 공정 단계들.
도 12는 기능성 웨이퍼의 분리에 의하여 제조된 실리콘 칩의 평면도.
도 13과 도 14는 도 1 내지 도 11에 도시된 공정 단계의 변형 형태로서, 공동을 구비한 덮개부가 제조되고 주변과 연결하는 채널을 나타내는 변형 형태.
도 1 내지 도 11을 참조하여, 기능성 구역을 덮는 덮개부를 갖는 기능성 웨이퍼의 제조의 공정 단계들이 아래에서 설명된다. 공정에 있어서, 덮개부로 덮음으로써 공동들이 또한 형성되고, 기능성 웨이퍼의 기능성 구역이 공동에 인접하고 따 라서 공동에 의하여 둘러싸이게 된다.
도 1은 면(2, 3)을 구비한 유리로 이루어진 커버 웨이퍼(1)의 형태의 판형 커버 기판의 단면도를 나타낸다. 기능성 구역을 밀봉하는 방법은 커버 웨이퍼(1) 상에 구조화된 중간 층을 적용하는 것을 기초로 하고, 커버 웨이퍼(1)는 커버 기판의 프레임-형 구역이 노출된 상태로 남아 있도록 구조화된다. 그 다음에 중간 층이 제공된 커버 웨이퍼(1)의 일면에 코팅층이 증착되고, 중간 층은 그 다음에 제거되어, 그 결과 중간층 위에 부착된 코팅층 구역은 중간층과 함께 제거되고, 커버 기판 위에 프레임-형 구조물들은 중간 층에 의하여 노출된 상태로 남아 있던 프레임-형 구역들 상에 유지된다.
커버 웨이퍼(1)의 노출 면에, 프레임-형 구조물들 사이를 지나가는 트렌치들이 또한 삽입되어 커버 웨이퍼를 나눈다. 그 다음에 캐리어 기판 위에 장착된 덮개부는 프레임-형 구조물들 위에 기능성 웨이퍼와 연결됨으로써, 프레임-형 구조물에 의하여 구획된 공동들이 한정되고 기능성 구역을 밀봉한다.
구조화된 중간 층을 형성하기 위하여, 포토레지스트 층(5)이 커버 웨이퍼(1)의 면(2)에 적용된다. 포토레지스트 층은 그 다음에, 도 1에 도시된 바와 같이, 조사와 현상에 의하여 포토리소그래피 방식으로 구조화되고, 그 공정 중에 공간(opening)(7)이 생성되고, 상기 공간은 각각의 경우에 구역(11)들을 나머지 포토레지스트 층(5)으로부터 격리시키는 커버 웨이퍼(1)의 면(2)의 프레임-형 또는 링-형의 구역(9)을 노출시킨다.
좀더 명확하게, 도 2는 구조화된 포토레지스트 층(5)이 제공된 커버 웨이 퍼(1)의 도식적인 사시도이다. 실시예에서, 노출된 프레임-형 구역들을 갖는 이러한 아홉 개의 구조물들이 제시되어 있다. 상기 구조물들 각각은 기능성 웨이퍼의 부품들과 연결된다. 그러나, 당업자에게 실제 기능성 웨이퍼 내에는 일반적으로 상당히 더 많은 수의 부품들이 존재하는 것은 자명하고, 그러므로 그에 대응하는 더 많은 수의 프레임-형 구역(9)이 커버 웨이퍼 상에 생성된다.
이어서, 중간층이 제공된 커버 기판의 면에 하나의 층이 부착된다. 상기 층은 도 3의 단면도에 도시되어 있다.
코팅층은 열 증착된 유리(13)의 부착에 의하여 생성된 유리 층이다. 공정에서 사용된 유리 타깃의 증기화는 여기서 전자빔 증기화(electron beam vaporization)에 의하는 것이 바람직하다. 이 방법에서, 가열은 다른 부분과의 접촉을 통해서 일어나는 것이 아니라, 예를 들어, 간접적으로 가열된 도가니와 같이, 유리 타깃으로 향하는 전자빔에 의하여 가열된다. 따라서 파워는 작은 표면 위에 전자 빔의 적절한 집광에 의하여 집중될 수 있다. 결국, 더 높은 온도가 타깃의 작은 표면 위에 형성될 수 있다. 증기화 속도는 온도에 비선형적으로 의존하므로, 매우 높은 증기화 속도와 그에 따른 증착 속도가 작은 방사 전력만으로 이루어질 수 있고, 따라서 본 실시예에서 코팅될 기판인 커버 웨이퍼(1)는 상대적으로 차갑게 유지될 수 있다.
wt%로 아래의 조성 범위를 나타내는 유리들은 특히 기상 증착 유리에 적절함이 입증되었다.
성분 유리 범위 1 유리 범위 2
SiO2 75 ~ 85 65 ~ 75
B2O3 10 ~ 15 20 ~ 30
Na2O 1 ~ 5 0.1 ~ 1
Li2O 0.1 ~ 1 0.1 ~ 1
K2O 0.1 ~ 1 0.5 ~ 5
Al2O3 1 ~ 5 0.5 ~ 5
상기 그룹에서 바람직한 기상 증착 유리는 wt%로 아래의 조성을 갖는 쇼오트(Schott)사의 유리이다.
성분 유리 1 유리 2
SiO2 84.1% 71%
B2O3 11.0% 26
Na2O
Figure 112009007957764-PCT00001
2.0%		 0.5%
Li2O
Figure 112009007957764-PCT00002
0.3%		 0.5%
K2O
Figure 112009007957764-PCT00003
0.3%		 1.0%
Al2O3 0.5% 1.0%
사용되는 유리는 특히 다음 표에 기재된 물성을 갖는 것이 바람직하다.
물성 유리 1 유리 2
α20-300 [10-6K-1] 2.75 3.2
밀도 (g/㎤) 2.201 2.12
천이온도(transition point) [℃] 562℃ 466℃
굴절율 nD = 1.469 1.465
ISO 719에 따른 내수성 등급 1 2
DIN 12116에 따른 내산성 등급 1 2
DIN 52322에 따른 내알카리성 등급 2 3
유전 상수 ε (25℃) 4.7 (1 MHz) 3.9 (40 GHz)
tanδ (25℃) 45×10-4 (1 MHz) 26×10-4 (40 GHz)
코팅층(13)은 구조화된 중간 층(5)의 두께보다 얇은 두께의 층으로 증착된다. 결과적으로 공간(7)의 중간 층(5)의 가장자리(margin)는 접근 가능한 상태로 남는데, 왜냐하면 공간(7)에서, 커버 웨이퍼(1)의 노출된 프레임-형 캐리어(9) 각각에서, 중간 층(5)은 증착된 유리 층(13) 상방으로 돌출되기 때문이다. 이 지점에서, 용매는 중간 층(5)에 작용할 수 있고, 중간 층이 분리될 때까지 용해시킬 수 있다. 중간 층의 제거로, 중간 층(5) 상의 유리 층(13)도 분리된다. 이른바 "리프 트 오프(lift-off)" 공정의 사용은 커버 웨이퍼(1)의 표면 상에 직접 부착된 이러한 유리 층(13)만을 잔류시킨다. 따라서, 유리 층(13)으로부터, 즉 커버 웨이퍼(1)의 노출된 상태로 남겨졌던 프레임-형 구역(9) 위의 상기 층의 구역 각각으로부터, 프레임-형 구조물(15)들은 각각의 경우에 커버 웨이퍼(1)의 면(2)의 구역(16)을 둘러싸도록 생성된다. 이러한 마무리 단계는 도 4의 단면도에 도시되어 있고, 더욱 명확하게는 도 5의 사시도에서 도시되어 있다.
도 6의 단면도에 도시된 바와 같이, 이와 같이 준비된 커버 웨이퍼(1)는 면(3)이 캐리어 기판(18)에 연결된다. 본 실시예에서 커버 웨이퍼(1) 및 캐리어 기판(18)인 두 개의 기판의 연결은 분리 가능하게 설계된다. 예를 들어, 이러한 목적으로, 일반적으로 빛 그리고/또는 용매 그리고/또는 열의 작용의 결과로서 접착력이 감소되며 캐리어 기판(18)의 분리를 가능하게 하는 모든 적합한 접착 연결이 사용될 수 있다.
캐리어 기판(18)의 커버 기판(1)의 장착 후에, 트렌치(20)들은 커버 기판(1)의 노출 면(2)에 삽입된다. 이 공정은 도 7의 단면도와 도 8의 사시도에 도시되어 있다. 전자 부품의 제조에서 반도체 웨이퍼로 이루어진 부품들을 분리하는 데 또한 사용되는 절단 공구를 사용하여 소잉(sawing)에 의해 트렌치(20)들은 생성된다.
커버 기판(1)을 통과하는 트렌치(20)의 삽입에 의하여, 트렌치(20)에 의하여 서로 분리되나 캐리어 기판(18)을 통하여 서로 연결된 개별적인 덮개부(21)들과 캐리어 기판(18)을 구비한 복합체 부재를 얻을 수 있고, 도시된 실시예에서 덮개부(21) 각각에 프레임-형 구조물(15)이 존재한다.
도 7 및 도 8에서 명확히 도시된 바와 같이, 트렌치(20)는 캐리어 기판(18)에 도달하는 깊이까지 계속해서 절단된다. 이러한 방법으로 덮개부(21)는 커버 기판(1)의 남아있는 부분으로부터 완벽하게 분리되는 것이 보장된다.
또한, 프레임-형 구조물(15)들 사이에, 개별적인 트렌치들이 삽입되지 않고 각 경우에 평행한 트렌치(20)들의 쌍들이 삽입됨으로써, 덮개부들 사이에 추가 부분(22)이 존재하고 캐리어 기판에 연결된다. 비록 개별적인 트렌치들이 이미 충분히 커버 웨이퍼(1)를 개별적인 부분으로 분해하더라도, 측면 위치는 밀봉될 기능성 웨이퍼 부품의 대응하는 측면 위치에 의해 또한 고정되므로, 이 경우에 덮개부(21)의 측면 치수는 트렌치의 너비를 미리 결정한다.
프레임-형 구조물들(15)의 일측에 이런 추가적인 구조물들이 더 이상 존재하지 않으면, 도 7 및 도 8에서 또한 도시된 바와 같이, 그 일측에서 커버 웨이퍼(1)의 남아있는 물질로부터 덮개부를 분리하기에는, 단일의 트렌치로도 물론 충분하다.
평행한 트렌치(20)들의 쌍들에 의한 덮개부(21)의 분리와는 다른 방법으로, 더 넓은 적절한 트렌치(20) 각각을 또한 삽입할 수도 있다. 예를 들면, 소잉과 같은 다이싱에 의하여 트렌치(20)들의 삽입을 가능케 하기 위해, 커버 웨이퍼 (1)와 캐리어 기판(20)의 연결부는, 예를 들면, 접착제 필름에 의하여 캐리어 기판(18)의 노출 면 상에 지지되어 고정될 수 있고, 접착제 필름의 접착 연결부는 절단 후에 자외선의 조사에 의해 제거될 수 있다.
트렌치(20)를 삽입한 후에, 덮개부(20)는 기능성 웨이퍼에 연결된다. 도 9 및 도 10의 단면도는 이러한 단계를 나타낸다. 먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 접착제(24)는 프레임-형 구조물(15)들에 적용된다. 이러한 목적에서, 접착제 층은 표면에 적용되고, 프레임-형 구조물(15)을 구비하는 복합체는 상기 접착제 층에 놓이고, 그 결과 접착제는 볼록 프레임-형 구조물에 접착된다. 이러한 접착은, 공동 내에서의 습기 응축 또는 바람직하지 않은 반응을 방지하기 위해, 특히 수분 그리고/또는 산소를 함유하지 않는 제어된 분위기에서 실시되는 것이 바람직하고, 예를 들면, 접착은 건조 질소 분위기에서 실행될 수 있다.
이어서, 덮개부(21)와 캐리어 지지부(18)를 구비하는 복합체는 반도체 기능성 웨이퍼(30)를 형성하도록 배향되고, 도 10에 도시된 바와 같이, 기능성 웨이퍼(30)에 적용된다. 기능성 웨이퍼(30)는, 도시된 실시예에서, 덮개부(21)에 연결된 면(32)에 또는 그 위에 다수의 기능성 구역(34)을 포함한다. 기능성 구역(34)은 특히 광전자 센서 스위치일 수 있다.
기능성 구역(34)의 전기적 연결을 위하여, 접촉 표면(36)이 면(32) 위에 또한 배열되고, 상기 표면(36)은 특히 와이어 본딩을 위한 본드 패드로서 작용할 수 있다. 기능성 구역(34)들 및 접촉 표면(36)들 사이의 구역(38)은 분리 구역으로 제공된다. 나중에 기능성 구역 및 접촉 표면(36)을 구비한 개별적인 부품들을 분리하는 중에, 기능성 웨이퍼(30)는 상기 분리 구역을 따라서 분리된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(18) 및 그에 연결된 덮개부(21)를 구비하는 복합체는 기능성 웨이퍼 상에 놓이고, 접착제에 의하여 프레임-형 구조물(15)이 기능성 웨이퍼에 연결되며, 이러한 방법으로 트렌치(20)들은 기능성 웨이 퍼 위에 분리 구역(38)을 따라서 부품들의 기능성 구역(34)들 사이를 지나가고, 덮개부(21)는 기능성 구역(34)을 덮는다. 본 실시 예에서, 볼록 프레임-형 구조물(15)에 의하여, 커버 기판(1)의 분리된 각각의 덮개부(21)의 면(2)은 기능성 웨이퍼(30)의 면(32) 위에 직접적으로 놓이지 않는다. 오히려, 기능성 웨이퍼에 부착된 볼록 프레임-형 구조물(15)에 의해 커버 기판(1)의 면(2)은 분리 거리를 유지하고, 프레임-형 구조물(15)은 기능성 구역(34)에 접하여 구획되어진 공동(40)을 형성함으로써, 기능성 구역(34)은 각각의 경우에 상기 공동에 의하여 밀봉된다. 기능성 구역(34)을 마주하는 공동(40)의 가장자리는 각각의 경우에 커버 웨이퍼(1)의 면(2)의 구역(16)과 구역(16)으로부터 이격된 덮개부(21)에 의해서 형성된다.
덮개부(21)가 전술한 바와 같이 배치되면, 프레임-형 구조물(15) 및 기능성 웨이퍼(30)의 면(32) 사이에 접착제는, 예를 들면, 캐리어 기판(18), 커버 기판(1) 및 프레임-형 구조물(15)을 통해 접착제 상에 자외선을 조사함으로써. 자외선의 조사에 의해 경화될 수 있다. 이는 유리가 이러한 부분의 재료로서 사용된 경우에 가능하다. 빛에 의하여 경화될 수 있는 접착제의 사용이 바람직한데, 왜냐하면 이러한 방식으로 접착제 연결부를 경화하는 공정 유형은 상당히 간단해질 수 있기 때문이다.
덮개부의 적용 후에, 캐리어 기판(18)은 그 다음에 제거될 수 있다. 이러한 목적으로, 캐리어 기판(18)과 커버 기판(1) 사이의 연결부는 제거되고, 커버 기판으로부터 분리된 부분들 각각도 제거된다. 예를 들면, 사용 가능한 자외선의 작용 하에서 제거될 수 있는 접착제를 사용할 수 있다. 이것은 캐리어 기판의 분리 및 덮개부(21)과 기능성 기판 사이의 접착제 연결부의 경화가 최소한 부분적으로 동시에 일어날 수 있는 예이다. 만일 자외선-경화성 접착제가 덮개부(21)과 기능성 기판 사이의 접착제 연결부에 사용되면, 덮개부(21)과 기능성 웨이퍼 (30) 사이에 접착제 연결부의 경화와 동시에, 캐리어 기판(18)과 커버 기판(1) 사이의 접착제 연결부가 자외선의 작용 하에서 제거된다.
쌍으로 삽입된 트렌치(20)들 사이의 부분(22)은, 캐리어 기판(18)의 분리 후에 기능성 웨이퍼(30)와 연결되지 못하므로 또한 제거된다. 그에 따라, 다수의 기능성 웨이퍼(30)의 기능성 구역(34)을 덮는 덮개부(21)를 구비한 기능성 웨이퍼(30)의 복합체가 도 11에 도시되어 있다. 덮개부(21)의 측면 치수는, 최소한 한 방향에서, 분리 구역(38)들 사이의 기능성 웨이퍼(30)의 각각의 구역(39)인 분리체(isolation)에 비하여 작다. 특히 덮개부(21)는, 본 실시예에서도 전기적 연결 패드(36)가 노출되도록, 상기 방법으로 제조 공정에 의하여 분리되고 기능성 기판에 적용된다.
전술한 예시적 실시예에서, 공정 단계은 제시된 순서대로 항상 실행되는 것은 아니다. 그러므로, 커버 웨이퍼(1)의 캐리어 기판(18) 상의 장착은 포토레지스트 층(5)의 적용 그리고/또는 포토레지스트 층(5)의 구조화 또는 유리 층(13)의 증착 또는 상기 유리 층(13)의 리프트-오프 전에 실행될 수 있다. 유사하게, 상기 설명된 것보다 먼저 트렌치(20)들의 삽입이 실행되는 것 또한 가능하다. 그러므로, 포토레지스트 층(5)의 부착 그리고/또는 포토레지스트 층의 구조화 전에, 또는 유리 층(13)의 분리 이전에, 또는 유리 층(13)과 함께 포토레지스트 층(5)을 리프트- 오프하기 이전에 트렌치들은 이미 삽입될 수도 있다. 캐리어 기판(18) 상에 커버 웨이퍼(1)의 장착 후에 트렌치(20)들을 삽입하는 것이 여기서 바람직하다.
도 12는 실리콘 칩(50)의 평면도를 나타내고, 도 11에 도시된 바와 같이, 분리 구역(38)을 따라서, 대응하는 기능성 웨이퍼(30)로부터 분리에 의하여 얻어질 수 있다. 따라서, 여기에서 반도체 기판(51)은 도 11의 분리 구역(38)들 사이의 구역들 중 하나에 대응한다. 칩(50)들의 기능성 구역은 여기서, 예를 들면, 하나 이상의 센서 구역(53)들을 포함한다. 예를 들면, 집적 CMOS 또는 CCD 센서 배열을 포함할 수 있다. 여기서 각각의 센서 구역(53)들인 기능성 구역은 덮개부(21)에 의하여 덮이고 프레임-형 구조물(15) 내부에 장착된다. 그러므로 센서 구역(53)들은 칩(50)들의 기능성 면과 덮개부 사이에 형성된 공동(40) 내에 밀봉 상태로 수용된다. 다른 부분과 어떠한 직접적 접촉도 공동에 의하여 방지되고, 그 결과 기능성 센서 구역(53)은 다른 부분에 의해 영향을 받지 않는다. 특히, 유리 덮개부(21)는 센서 구역(53)의 광학적 창을 형성한다.
연결 패드(36)는 덮개부의 외측에, 쉽게 접속할 수 있는 곳에 위치하고, 따라서 와이어 본딩에 의한 전기적 접촉에 사용될 수 있다.
도 13과 도 14에는, 도 1 내지 도 11에 도시된 공정 단계의 변형 형태가 도시되고 있고, 주변에 연결되는 채널을 나타내는 공동(40)을 갖는 덮개부(21)가 생성된다.
도 13은 도 2에 따른 공정 단계의 사시도이다. 도 13에서 도시된 실시예에서도, 커버 웨이퍼에 포토레지스트 층(5)이 제공된 후에, 포토레지스트 층(5)의 제거 와 현상에 의하여 구조화됨으로써, 공간(7)이 포토레지스트 층(5)에 생성되어 커버 웨이퍼(1)의 면(2)의 프레임-형 구역(9)을 노출시킨다. 그러나 도 2에 도시된 실시예와 대조적으로, 여기에서는 닫혀 있지 않은 프레임-형 또는 링-형 구역(9)이 노출된다. 오히려, 포토레지스트 층(5)의 내부 구역(11)은, 공간(7)에 의하여 둘러싸여져 있고, 포토레지스트 층의 바(bar)(8)들에 의해 포토레지스트 층(5)의 주위 구역과 연결된다.
만일 구조화된 유리 층이 도 3 내지 도 5에서 설명된 공정 단계와 유사하게 준비되면, 도 14의 사시도에 도시된 바와 같이, 커버 웨이퍼(1)는 프레임-형 구조물(15)을 구비하도록 얻어질 수 있다. 포토레지스트 층 내의 바(8)에 의하여, 프레임-형 구조물(15)들은 바(8)의 위치에 대응하는 간극을 제공한다.
커버 웨이퍼가 도 6 내지 도 10에서와 같이 그 후에 계속 가공되고 기능성 웨이퍼에 연결되면, 상기 간극(17)들은 공동(40)을 주변과 연결하는 채널을 형성한다. 이것은, 도 11에 도시된 바와 같이, 또한 진공에서, 예를 들면, 특히 스퍼터링, CVD 또는 기상 증착에서와 같은 진공 또는 저기압 증착에 의해 층을 부착하기 위하여 복합체를 더욱 처리하는 것을 가능하게 한다. 일단 이러한 단계들이 종료되면, 예를 들면, 외측의 수지 도포에 의하여 채널은 밀폐될 수 있다. 이러한 밀폐는 예를 들면 수분 그리고/또는 산소를 함유하지 않는 제어된 보호 가스 분위기에서 실행될 수 있으므로, 상기 보호 기체는 공동 내에 수용된다.
당업자에게 상기 제시된 실시예를 예로서 이해되는 것은 자명하고, 본 발명은 실시예에 한정되지 않으며, 대신, 본 발명의 범위를 넘지 않은 한도 내에서 다 양한 방법으로 변경될 수 있다.

Claims (22)

  1. 판형 커버 기판이 캐리어 기판 상에 장착되고,
    그 다음에 트렌치들이 판형 커버 기판의 노출면에 삽입되어 판형 커버 기판을 분할함으로써, 트렌치들에 의하여 서로 분리되거나 캐리어 기판에 의해 서로 연결된 개별적인 덮개부과 캐리어 기판을 구비한 복합체 부재가 얻어지고,
    그 다음에 복합체 부재의 덮개부는 다수의 부품을 구비하는 기능성 기판에 연결되되, 트렌치들이 기능성 기판 상의 부품의 기능성 구역들 사이의 분리 구역을 따라서 지나가고 덮개부가 기능성 구역을 덮도록 연결되고,
    그 다음에 캐리어 기판과 덮개부의 연결부가 제거되고, 캐리어 기판이 제거됨에 따라, 기능성 기판 및 기능성 구역을 덮는 다수의 덮개부를 구비한 복합체가 얻어지는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트렌치들은, 각각의 경우에, 덮개부가 적용된 기능성 기판의 한 면을 따라서 적어도 한 방향으로, 덮개부가 두 분리 구역들 사이의 구역보다 작은 치수를 나타내도록 삽입된 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나에 있어서, 상기 덮개부의 적용 중에, 기능성 구역을 둘러싸는 공동이 구획되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 판형 커버 기판 위에, 커버 기판의 프레임-형 구역이 노출된 채로 남도록, 구조화된 중간 층이 적용되고, 그 다음에 중간 층이 제공된 커버 기판의 면 위에 코팅층이 부착되며, 그 다음에 중간 층이 제거되고 중간 층 위에 부착된 코팅층 구역은 중간 층과 함께 제거되고, 중간 층에 의해 노출된 상태로 남은 프레임-형 구역 상에 볼록한 프레임-형 구조물이 얻어지고, 판형 커버 기판의 노출면에, 판형 커버 기판을 분할하는 트렌치들이 프레임-형 구조물들 사이를 지나가도록 삽입되고, 그 다음에 캐리어 기판에 장착된 덮개부는 프레임-형 구조물 상에서 기능성 기판에 연결됨으로써, 프레임-형 구조물에 의하여 구획되고 기능성 구역을 둘러싸는 공동이 형성되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프레임-형 구조물의 준비를 위한 코팅층은 유리 기상 증착 방법으로 부착되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항 있어서, 중간 층으로서 포토레지스트 층이 적용되고 포토리소그래피 방식으로 구조화되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 프레임-형 구조물은 간극을 제공하도록 준비됨으로써, 덮개부의 제거 후 및 캐리어 기판의 제거 후에, 간극에 의하여 채널이 형성되고 공동과 주변을 연결하는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제 조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 채널들은, 특히 진공에서 실행되는 추가적 공정 단계들 후에 밀폐되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동 안에 보호 가스가 수용되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  10. 제3항 내지 제9항에 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층은, 구조화된 중간 층의 두께보다 얇은 층 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  11. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 유리 커버 기판이 사용되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  12. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 덮개부는 평행한 트렌치들의 쌍에 의하여 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  13. 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 덮개부는 장착을 위하여 기능성 기판 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 덮개부는 UV-경화성 접착제로 기능성 기판 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  15. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 커버 기판은 UV로 제거 가능한 접착제(UV-removable adhesive)에 의해 캐리어 기판 위에 고정되고, 커버 기판으로부터 캐리어 기판의 분리를 위해 자외선을 접착제에 조사하는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  16. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 커버 기판는 유리 캐리어 기판 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  17. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 트렌치들은 특히 절단 또는 연마와 같은 기계적인 제거에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  18. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 트렌치들은 캐리어 기판 내로 부분적으로 연장되어 삽입되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  19. 이전의 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 부품은 일면에 기능성 구역과의 전기적 연결부를 제공하고, 덮개부는, 전기적 연결부가 노출되도록, 트렌치에 의하 여 분리되고 기능성 기판 위에 적용되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  20. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 부품 각각은 기능성 구역들 사이의 분리 구역을 따라서 기능성 기판의 분리에 의하여 준비되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  21. 이전 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼 상에 전자적, 광전자적 또는 마이크로 전자공학적 부품들이 덮개부로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
  22. 이전 청구항 중 어느 하나에 있어서, 덮개부는 기능성 구역을 위한 광학적 창을 형성하는 것을 특징으로 하는 패키징된 부품 제조 방법.
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