TWI279391B - Method of manufacturing an electronic device - Google Patents

Description

1279391 故、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 •本各明係關於一種製造電子裝置之方法，該電子裝置包 —〃、有 金屬化面之基板，該金屬化面上具有一位於一 工腔内又電氣元件，該空腔係由該基板和一罩加以界定， 忒方法包括下列步驟： -提供一箔； 將涘名敷於基板之金屬化面上，形成該空腔，且部分箔 形成該罩；及 / 一將該罩固定於基板上。 、本發明亦關於一種電子裝置，纟包含一具有—金屬化面 (基板，該金屬化面上具有一位於一空腔内之電氣元件， 孩芝腔係由該基板和一罩加以界定。 【先前技術】 方法可自EP-A 939485得知。目前已知之裝置尤其包 括一作為電氣元件之表面聲波濾波器。空腔由基板、一聚 酰亞胺間隔層和一聚酰亞胺落(當做罩)包圍。該間隔層之厚 度約為5微米並在空腔位置具有—孔；聚醜亞胺落之厚度^ 約：2〇微米。藉由將感光乾膜層壓至間隔層之方式將該箔 ::至間隔層± ’爾後採用光蝕刻方法在該箔和間隔層中 设且通孔（位於空腔旁邊）。 該已知方法之一缺點在於r吾人須在基板上敷兩層洛方 可：成空腔。另一可能情形為在塗敷間隔層後才對其實施 圖木化，然❼，該狀況之缺點係··間隔層將覆蓋電氣元件 84900 1279391 ’而此乃通常非吾人所樂見之狀況。 【發明内容】 、 本發明之第一目的係提供一種前言部分所定義類 型之万法，該方法僅需至多一個裝配步驟即可形成空腔， 且在製造過程中電氣元件仍然不會被層所覆蓋。 該目的係藉由下列方式達成： -提供一箔，該箔在第一面上包含一圖案化層且在第二面上 包含一犧牲層； -將該ϋ敷於基板之-凸出部位，由此在基板與該之間圍 繞空腔形成一空隙；及 -藉由使用絕緣材料填充一圍繞基板之空隙，將該箔固定至 基板上0 在根據本發明之方法中，藉由使用絕緣材料填充—圍繞 基板之空隙而將該络固定至基板之一凸出部位上。藉由2 一方法，僅需執行一個裝配步驟並隨之導入絕緣材料即可 產生一元件。 基板之凸出部位係（例如）一金屬化。另—方面，該凸出邙 位可能是一由金屬化層與多個絕緣辅助層所組成之堆疊\ 空腔亦可能部分位於基板内。亦可使用—環形金屬或洋球 作為凸出部位。電氣元件至裝置之其他部分或至所產生裝 置之外部觸點之電氣連接係藉由金屬化或基板而達成。隨 後，可在圖案化層上增敷一增黏層，a可你 γ ，、」係一早分子層或 一膠層。該增黏層亦可塗敷於凸出部位’但此種塗敷需要 實施一圖案化塗敷，由此會引起額外之步驟。 84900 1279391 ,:據本發明之裝置中的電氣元件可多種多樣。舉例而言 二尤其可為體聲波濾波器及表面聲波濾波器（BAW， 、電容器、微型機電系統（MEMS)元件（例如開關及可調•容 差濕敏材料之記憶元件（例如磁隨機存取記:器 (⑽》。採用刪S㈣尤其較佳，因為在形成罩之過程 元件上實施層沉積。顯然，在-空腔内可以 ，板尤其可以採用-層塑膠、m璃或半㈣材料 件：：门基板可以且在許多狀況下甚至較佳含有與電氣元 =處万』-電路内之導體及元件。其—實例係：基板包本 -具有-週宜之純化層作為頂層之完整積體電路。 ° 很多材料皆適於當做絕緣材料，其限制條件為其可 用液體形式實施塗敷。有人备相 韦人曰想到銥乳樹脂類材料、聚丙 聚醜亞胺等聚合物，除此之外，吾人亦可採用陶 ^科（例切、氧化銘）及可藉由溶膠m塗敷 以及苯并環丁料有機材料。因並非必須使用落， Q此&敷一耐敎材料尤伟戈 玎竹尤佳右在-腔旁邊存在眾多垂直互 連器，則塗敷-具有較低介電常數之材料（例如一燒基取代 又矽HSQ、苯并環丁缔、SiLk)較佳。 、ΐ: = 一較佳具體實施例中，圖案化層與犧牲層間 具有—圖案化子層，該圖案化層與子層具有藉由 —凹邵相互區別之第-圖案及第二圖案，該凹部在子層平 面内之直徑大於其在圖案化層平面内之直徑；由於此載㈣ 之存在，塗敷絕緣材料時，圖案化層可嵌人絕緣材料中Γ 84900 1279391 在堂敷絕緣材料時，不僅會填充園繞空腔之空隙〜 填充圖案化層圖案與子層圖案間之凹部。由於子：： 《凹部直徑大於圖案化層平面内之凹部直 ： 彳Ρ其上万、下万及其側面)上皆伸出圖案❹ 有:此形成機械嵌入，此種機械嵌入對空腔之堅固性頗: J本方法之—較佳具體實施例中，已固定落之後移除犧 曰。犧牲層（其包含（例如）紹或一其他有 物、 會可杏傲一你嗜疏、 〜禾口物）確 :" 又層。亦可採用光蝕刻方法在犧牲層中界定 右干孔且涊等孔可填充導電材料。然而，移除該 較佳’因為若選擇其作為犧牲層，即不必考慮其具有五二 所需之功能特性。除此之外，由此可更易於在空腔罩:塗 敷附加層。該犧牲層可採用姓刻、抱光及/或脫層方法移除 ^圖案化層《厚度為（例如）1至30微米，較佳為5至15微米， 犧牲層之厚度則為（例如）25至75微米。 貫質上’子層依據與圖案化層相同之光罩實施圖案詩 佳。然而’不同之處在彡：在與第—面平行之—平面内广 子層中圖案之直徑小於圖案化廣中對應圖案之直徑且 體：言：圖案化層當做子層之蝕刻光罩並在形成侧⑷蝕刻 時貫施濕悲化學餘刻較佳。 子層可為犧牲層之一部分。或者，子層可包含其他材料 田子層為犧牲層〈一部分時，藉由在—姓刻劑（該蚀刻劑 對圖案化層之材料具有選擇性）中實施姓刻處理而二 之小直徑。 ^ 84900 1279391 此外，圖案化層包含一金屬較佳。罩由金屬製成較佳， 此乃因金屬罩可保證空腔密封良好。另外，金屬層可保護 電氣元件免受電磁場（電磁場會妨礙元件運作）之影響。金屬 之另一優點在於：吾人可對其實施選擇性蝕刻（相對於眾多 材料而言），且其能耐受多種用於犧牲層材料之蝕刻劑。適 立之金屬係（例如）銅及銀。 在一具有一金屬圖案化層之較佳變型中，在基板之金屬 化面上具有導電執道。在黏著載體之前，在該等軌道上黏 著導電連接器；在黏著載體之後，該等連接器與圖案化層 内之軌道相接觸。由於該等軌道之存在，該裝置可與其他 元件或裝置極佳地整合在一起。該等軌道可為一互連圖案 (一邵分。或者，該等執道可連接至一線圈或一電容器電 極。因此’互連圖案延伸至罩之上方較佳。 在另一設計方案中，圖案化層内之軌道係可塗敷焊料之 接觸t 藉由此一方式，該裝置可作為一表面黏著裝置黏 著表 載m上。就此而論，該載體亦可為一包含一射頻兩 路或放大器之半導體裝置。 在另一尤佳之具體實施例中，使用一變形箔作為箔。咳 洛在變形之後具有一由一邊緣所界定之凸起部分。該搭Z 此一方式敷於基板上：箔之凸起部分形成空腔罩且其邊緣 與基板接觸。換言之，從第二面看去，該箔具有一凸起部 分，其對應於箔之對置面（即第一面）上一凹陷部分。該具體 實施例 < 優點在於··基板内無需使用較大之間隔層或凹部 即可形成-夠高之空腔。舉例而t，一具有—銅製圖案化 84900 1279391 層及一鋁製犧牲層之箔可用於實施箔之變形。 另外’為達成高效率製造’同時製作大批量電子裝置更 f。在該狀況下，基板包含屬於不同電子裝置之複數個電 氣元件。當塗敷落日寺’可形成複數個罩；在移除犧牲層之 後，整個基板及落即可分離成單獨之電子裝置。 心本發明之第二目的在於提供—種前言部分所界定類型之 電子裝置’其具有一充分絕緣之空腔，且在製作該空腔時 不需在電氣元件上實施層沉積。 該第二目的係藉由此一方式達成：基板上存在一藉由絕 、.彖材枓（I絕緣材料位於空腔旁邊之—空間内）附著於基板 〈層作為罩，且孩層以機械方式歲人絕緣材料内。本發 明之電子裝置可採用本發明之方法以較佳之方式製作^ 其:較佳具體實施例中，罩包含一可提供正確遮蔽之金屬 另-具體貫施例中’基板包含一積體電路。藉由此種 万式，可在一積體電路中增加靈敏元件之附加功能度。或 $ ’基板内及/或基板之上可存在一被動元件網路。mems =和：關可與其他被動元件一起構成，例如，同樣適 、乂大耶見〈阻抗匹配電路。本發明之裝置中可採用元 件及材料之實例已在上文列出。 本H廷些及其它態樣已明晰，下文將參照該且體實 施例予以更詳盡之說明。 【實施方式】 回展示根據本發明之裝置丨00之第一具體實施例之示意 剖面圖。該裝置包括一基板20及一罩38,二者—起封閉成 84900 -10 - 1279391 一空腔37。該空腔37周圍具有一填充有絕緣材料7之空間。 罩3 8 (即一圖案化金屬層）嵌入該絕緣材料7内，藉以達成整 體之機械堅固性。在該實例中，空腔3 7内具有一微瘦機電 系統（MEMS)電容器30。該MEMS電容器30係經由一互連層 24及相關通孔35連接至一接觸墊4〇。接觸墊4〇則是經由焊 料凸塊42連接至第二接觸塾41。其亦包含另一凸塊43，以 用於將該裝置黏著於一載體上。 圖2展示裝置100之製造方法中之若干步驟。圖2A展示裝 配前之載體10。圖2B展示裝配前之基板2〇。圖2(：展示剛裝 配元畢之裝置100。圖2D展示已塗敷絕緣材料7之裝置。 圖2E則展示已移除犧牲層4之裝置。 圖2A展示依據本發明之方法塗敷之載體ι〇。在該實例中 (但並非必須如此），該載體1〇具有第一面丨和第二面2,其中 罘面1上具有一圖案化層3’第二面2上具有一犧牲層4。 子層5(其在该具體實施例中係犧牲層4之一部分）與圖案 化層3相接觸。在本實例中’犧牲層4係-厚度約為60微米 (鋁層。圖案化層3包含銅且厚度約為ig微米。該載體之製 作:式如下：採用純刻方法在圖案化層3上形成—韁繩狀 2化Μ罩’爾後，冑由氯化鐵水溶㈣刻方法，自圖 术層3上移除光罩外的銅。在該作業過程中，在載體_ 2凹部6 °該凹部6界定罩38與接觸塾41。隨後，使用 ，相擇性蚀刻劑移除部分之犧牲層4。在該作業過程中 /圖案化層3之€牲層4發生側（根則，與此同時， ^層5°因此，凹部6在子層5平面内之直徑大於其在圖 84900 1279391 案化層3平面内之直徑。舉例而言，苛性鈉溶液可當做鋁之 選擇性蝕刻劑。此後，載體丨〇受到變形。為此，使一模具 與載體1 0接觸，同時將載體丨〇放置於一牢固之凹陷面上。 菽模具具有所需之圖案，藉此可形成罩。該模具係（舉例而 言）一矽基板，其上之鎳凸塊具有所需之圖案。該模具可置 於載體10之第二面2和第一面1上。 圖2B展不裝配前之基板。該基板2〇係一多晶矽基板，其 藉由離子或電子束輻射而變為高阻性。該基板在金屬化面 21上具有一氧化物及鋁質第一電極層ai(該等層未在圖中 展7Γ )。圖中界定了一微型機電系統（MEMS)電容器之第— 電容器電極3卜同時亦界定了該MEMS電容器％之—驅動電 極32及一互連24。帛_電極層之上具有一帶有通孔35之絕 彖層25 H緣層已圖案化，且在MEMs電容器位置處由— 介電層27取代。此外，該介電層亦可構成絕緣層25之一部 分。絕緣層25容納有第二電極層，該第二電極層中界定了 第二電容器電極33、驅動電極34及麵8電容器3〇之橋接器 %。此外’在孩第二電極層中亦界定了 —接觸㈣及一環 形軌道22’其中接觸片4Q係藉由通孔35電氣連接至麵 容器30。 儘管該具體實施例之實例係 、 見1』你休用等兒知以將環形軌道22 連接至載體1 0，但是亦可採 用至屬凸塊或塗敷焊料。該方 K附加優點係MEMS電容器3Q可達成氣密封。更特定女之 ’當使用凸塊（例如金或金合金凸 : H)之圖案化層3具有-黏合層（例如由銀^軌道22和載體 W 成）較佳，此種技 84900 -12- 1279391 蟄亦為專業人士所系口。在接觸整40和環形&道22上皆設置 凸塊或塗敷焊料更佳1而，亦可在載體ig而非基㈣上 黏著焊料或金屬凸塊。更特定言之，當使用具有一金人金 (例如金錫）之金屬凸塊時，塗敷-液體層或可液化層^如 丙晞酸s旨，如未預公開之申請案Ερ 〇2〇77228 1 〇>祖〇20471)中該）亦較佳。在該申請案中，丙缔酸酉旨層位 於載體1G上。由於溫度處理，在高溫下，當基板觀於載 體1〇(反《亦然）時，金屬凸塊將移動穿過丙缔酸酉旨層且不會 電極層28係藉由另一金屬層29得到加強。若該另 第 金屬層29包含銅’則以電鍍方式實施沉積；若該層包含銘 ’則以瘵發万式獲得該金屬層。在第二電極層28與介電層 27之間存在—氣隙。該間隙可藉由下列方式形& :以一吾 人所需之圖案在介電層27上塗敷一氧化物，並在沉積該另 -金屬層29後自介電層27上選擇性地移除該氧化物。第二 電極層26亦包含軌道22。 圖=展示在載體10與基板20裝配完畢後之裝置1〇〇。在裝 配之前，在基板20之金屬化面21上施加了焊料凸塊42。亦 可使用—金凸塊（舉例而言）代替焊料凸塊42。載體與基板之對 位係藉由載體10之圖案化層3及基板20之金屬化中所設置 之機械對位構件實施。或者，亦可採用光實施對位。為在 載1 0之圖案化層3與基板之導電層24之間獲得一夠好之 密封連接，需在約·溫度τ實施熱處理。藉由此種方式 可形成空腔37和罩38。 84900 -13- 1279391 圖2D展示已在載體10與基板20之間施加絕緣材料7之裝 置1〇〇。絕緣材料7施於圍繞空腔37之一办鬥如 二間内。在本實例 中’ 一種環氧樹脂當做絕緣材料。毛細管力（其可藉 空處理受到補充）可保證該空間及凹部6中填滿環氧樹脂。在 完成填充之後，實施一附加加熱步驟以固化絕緣材料。 圖2E展示已移除犧牲層4之裝置1〇〇。在本實例中，藉由 苛性鈉溶液（Na〇H)蝕刻方法移除犧牲層4。至此，裝置工⑽ 已基本製作完畢。現在可黏著凸塊43。若裝置⑽係整板製 作，則首先應將基板分離成個別裝置。為簡化此種分離作 業’在對圖案化層3實施圖案化時空出鋸口位置。或者，可 在孩圖案化層之上塗敷附加層。 〜而言之，本發明提供了一種電子裝置，其中一罩盥基 板相接觸並由此界定了 —空腔。該罩以機械方式後入圍繞 孩空腔《絕緣材料内，藉以達成基板與罩間之黏合。本發 明之-優點係互連器亦與空腔—起製成。藉此，可將其内 :有任&件《2腔與-電子裝置整合-體。該罩配備一 犧在裝配之後受到移除）較佳。可在空腔内界定或黏 者私乳7L件，當連接該元件應將該元件加以氣密封。 【圖式簡單說明】 圖式中： 圖1展示本裝置之第 圖2Α至圖2Ε展示圖 續步驟。 一具體實施例之一剖面圖；及 1所示具體實施例之生產方法中之連 【圖式代表符號說明】 84900 -14- 載體之第一面 載體之第二面 圖案化層 犧牲層 子層 凹部 絕緣材料 載體 基板 基板之金屬化面 環形軌道 互連層 絕緣層 介電層 另一金屬層 微型機電系統（MEMS)電容器 第一電容器電極 驅動電極 第二電容器電極 驅動電極 相關通孔 MEMS電容器之橋接器 空腔 罩 -15 - 1279391 39 氣隙 40 接觸墊 41 第二接觸墊 42 裝配焊料凸塊 100 電子裝置 -16 84900

Claims (1)

12796^108374號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年^^ 一_拾、申請專利範圍：7终，味;' 涵·4

1 ·:種製造電子裝置之方g，該ϊΓ·裝置包含一具有一金 屬化面之基板，该金屬化面上具有一位於一空腔内之電 氣元件忒空腔係由該基板和一罩加以界定，該方法包 括下列步騾： ^ -提供一箔； 和忒、名敷於基板之金屬化面上，在形成該空腔之同 時’部分箔形成該罩；及 -將該罩固定於基板上， 該方法之特徵在於： -提供一箔，該箔之第一面上包含一圖案化層且該箔 之弟一面上包含一犧牲層； -將該落敷於該基板之一凸出部分，藉此在該基板與 該强之間圍繞該空腔形成一空隙；及 -藉由使用絕緣材料填充一圍繞該基板之空隙，將兮 箔固定至該基板上。 2. 根據申凊專利範圍第1項之方法’其特徵在於··該圖安 化層與該犧牲層間之該載體中具有一圖案化子層，該圖 案化層與子層具有藉由一凹部相互區別之第一圖案及 弟一圖案’該凹邵在該子層平面内之直大於其在該圖 案化層平面内之直徑；由於該載體之存在，在施加絕緣 材料時，該圖案化層可嵌入該絕緣材料中。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於：在已將 該箔固定至該基板之後移除該犧牲層。 84900-95l013.doc 1279391 4.根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該圖案化 層包含一金屬。 5 ·根據申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於：該空腔 旁邊該基板之金屬化面上具有導軌，在黏著該載體之前 ，在該等導軌上黏著導電連接器；在黏著該載體時’該 等連接器與該圖案化層内之導軌相接觸。 6 ·根據申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：與電氣 連接器相接觸之該圖案化層内之導軌係其上可〉儿和h 料之接觸塾。 7 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於： -使用一變形箔作為箔，該變形箔具有一由一邊緣所 界定之凸起部分；及 -將該箔固定於該基板上，以使該箔内之凸起部分形 成該2腔罩且使該邊緣與該基板相接觸。 8 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於：該電子 元件係一微型機電系統（MEMS)元件。 9· 一種電子裝置，其包含一具有一金屬化面之基板，該金 屬化面上具有一位於一空腔内之電氣元件，該空腔係由 該基板和一罩加以界定，其特徵在於：存在一作為罩之 層，該罩層係藉由位於該空腔旁邊之一空間内的絕緣材 料而黏著於該基板上，且該層係以機械方式嵌入該絕緣 材料内。 1 0.根據申請專利範圍第9項之電子裝置，其特徵在於：該 機械彼入層包含一金屬。 84900-951013.doc -2- 1279391 1 1 ·根據申請專利範圍第9項之電子裝置，其特徵在於：該 基板包含一積體電路。 12.根據申請專利範圍第9項之電子裝置，其特徵在於：該 電子元件係一微型機電系統（MEMS)元件。 84900-951013.doc 3-