TWI380381B - - Google Patents

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TWI380381B
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Description

1380381 九、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域】 發明領域 本發明係關於一種以晶圓凸塊製程的方式製作封裝電 5 子構件，特別是光-電構件的方法，及封裝的電子，特別是 光-電構件。 I：先前技術3 發明背景 為製備用於微系統之整合的電子、光-電或其他構件而 10 發展出可以製作精確結構化之封裝層-或鈍態層（passive-tion layer)及/或空腔（空穴）的技術。具有一光學感測器或光 學主動元件的光-電構件之封裝係利用透明的覆蓋物來實 現，藉以保護該等光敏元件免於受到如濕氣之類的環境影 響，或者比方像是免於遭受機械損傷。 15 此外，因為玻璃之光學特性和極佳的保護特性，所以 會同時被使用以提供多種應用。和經常使用在半導體元件 的構裝或封裝上之合成材料相比，玻璃具有例如很低的氣 體滲透性，同時亦提供一防水、水蒸氣的極佳保護，尤其 亦防腐ϋ性物質，如酸和驗。 20 此種封裝的微-構件典型的是與例如，指紋感測器、 MEMS-元件、CCD-相機和掃描器等一同使用。易言之， 本發明之方法特別適合於封裝具有一感應區，例如一光學 感測器的構件，該區須以一殼體加以保護，惟同時對於該 殼體要保障感測器能維持其外部的，例如，光學的信賴性。 5 構件的製作'構件的封裝和朝外連接接點之製造係要 不就在a曰圓的複合（晶圓級封裝，wafer level_packaging ) 時進行’要不就在個別的構件或者半導體晶片上（單尺寸封 裝，single.size-paclcaging)進行。 但是個別化之後再進行構件或晶片的封裝有其缺點， 因為積體電路及/或構件之敏感區在個別化操作時會形成 開放狀態，而其功能則會受到晶圓切割作業(Dicing)所產生 的污染或粉塵所影響。 因此，在晶圓級封裝的範圍内，例如在一半導體構件 之一光學活性表面，該活性區域係藉由在矽晶圓上黏合— 玻璃或一薄膜而給予保護。但是，切割完的構件，即所謂 的晶粒，必須在切割操作後，也就是晶粒從晶圓分離後， 到可以進行封裝前，重新校正並對準，而這會帶來額外的 製備步驟並相對地使製造過程變慢而且使費用昇高。 製作整合的電子及光-電或其他微—構件時，會採用極 重要之不同的晶圓級製程。 此時經常會出現根本性的閃題，亦即用來覆蓋的材料 非常難於使之結構化，以便提供例如適合作為連接接點的 穿透接觸連結。 在封裝-或覆蓋材料中形成孔洞時所採用的是一般傳 統的技術，例如超音波振動研磨，不過在這種情形下只能 形成直徑約0.5 mm之相當“大”的孔洞。 在WO 99/40624號文獻中即已建議’可以讓每一孔洞由 多個電性接點所分佔，藉而減少孔洞數目，並因此而提高 結構厚度。惟此處也依然需要非常小，並因而難於製作的 孔洞，此外，這種作法使得利用一個孔洞來完成多個接接 點的連結更為複雜化。 在DE 10147648 A1專利申請案中所述之用以在一破螭 晶圓中生成凹穴（“凹孔”）和孔洞之“袖珍形（taschen_ artigen)’’結構的製作係在一玻璃基板被加熱至其變形溫 度，且其塑形係利用最終冷卻的負形方式下進行。惟其所 製成之結構在2-5 mm的範圍尚無法提供足夠小的結構。此 外，經過塑形的玻璃基板之表面性質從其光學性質觀之， 尚不足以供作為高敏度的光學構件。 另外’有適合於光結構化的玻璃’例如” Foturan，，"^供 用以藉由微影技術而製成微細結構。惟其缺點在於，此等 玻璃具有一和通常是被應用作為載板的矽不同的膨脹係 數’使得以此等玻璃作成之封罩或覆蓋物會造成基板與封 罩之間的應力。 在封裝及/或接觸曝光的最終步驟後，晶圓被分割成個 別的，大部分是分割成正方形晶片（所謂的晶圓切 割’’dicing”）。分割作業典型的是採用一切割機，以2至3 mm/min的進給速度切成一段一段。因此，一晶圓之完整切 割作業可能要持續一整天的時間，並對應地造成高成本的 結果。此外，鈍態層和封罩的機械特性，視材料而定，可 能會額外地增加晶圓切割的難度並降低其速度。 C發明内容]3 發明概要 因此’本發明之課題在於提供—種_封裝的而 可以簡單且有彈性地接合之電子， β, 而且 尤其疋光'電式微-構 件，及其之一種簡化且具有經濟效益的製法。 該課題係依據申請專利範圍第i項之製法及申續專利 範圍第23項之-種電子構件而獲得解決。更佳㈣^各 依附項之請求内容。 ~ 依據本發明之製造具有一整合性功能元件的封裝電子 構件之方法包含下列步驟： a) 提供一載板（carrier substrate)和一覆蓋基板（c〇ver substrate); b) 將功能元件佈設在該載板上之預定的光柵面範圍 内； c) 將接合元件佈設在該載板上之預定的光柵帶(raster band)範圍内’該等光栅帶在該等光柵面之間延伸並在功能 元件與接合元件之間形成連接接點； d) 將玻璃製微框結構佈設在該覆蓋基板的底面及/或 載板的朝上面’藉此而對應光栅面形成凹穴並對應光柵帶 形成槽道； e) 至少在該覆蓋基板的朝上面或至少在該覆蓋基板 的底面上藉除去表面區域而形成一巨觀結構，藉此而對應 載板之光柵帶而形成凹溝； f) 將載板和覆蓋基板組合成一接合基板，藉此而將功 能元件加以封裝；以及 g) 沿著光柵帶範圍内之一預定的行進方向將接合基 ==來’藉嶋⑽物u_構件並同時使 個別構件之接合元件露出來。 本發明中所稱電子構件意指具有電性連接的功能元 拖功能元件為主動的半導體構件及/或感測器和適用於微 機電和微—光電的元件。 、乂直到f)的製程步驟未必要依序進行，卩要合適，亦可 2或以另_種順序來進行。不過，步驟g)就—定要在最 後一個步驟來進行。 光栅面和-帶之預設可透過作標記、覆遮罩等方式來完 成，但亦可透過-合適的預設，例如可控式功能元件定位 以對應載板上之一虛擬光柵的方式來完成。 <作為構件之外部連接的接觸表面狀接合元件的佈 设’以及功能元件與接合元件之間的内部接觸之製作，可 以透過在載板上佈設合適的導電性結構來達成^該等結構 可以利用例如以相符的遮罩和塗佈方法像是剝離技術 (Lift-Off-Technique)中㈣相沈積或減錄而製成。另 一種形 成接觸的方式可以借助於所佈設之承載膜，以彈性金屬结 導體的預製排列（捲帶式自動接合技術）、覆晶技術(Flip_ Chip-Technique)、樑式平行密集排列技術(Beam Lead Tech_ nique)、光刻式結構化(ph0t0丨ith〇graphicstrucujring)或其他 已知方法作成。 作為電子構件之載板者以半導體晶圓為佳，尤其是石夕 半導體晶圓》 晶圓接合時須以之完成構裝的覆蓋基板可包含一平坦 1380381 的半導體-、合成材料-、陶瓷-或金屬板’較佳為具有一從 500至1000 μηι的厚度。 對於光學的功能元件及/或密封性封裝具有重要意義 的功能元件而言，覆蓋基板以包含一具有一 500至ΙΟΟΟμπι 5 厚度之平坦玻璃板為佳。由石夕酸硼玻璃（borosilicate glass) 製成之基板以其幾乎和矽相同的膨脹係數而特別適用為覆 蓋基板，例如浮法蝴石夕玻璃Borofloat®33。 微框結構既可設在完成的載板上，亦可設在覆蓋基板 上。 10 微框結構係以氣相沈積法形成一玻璃層，較佳者係利 用一遮罩進行氣相沈積和結構化而形成。適用的結構化方 法為光刻法(photolithography)，尤其是熟習此項技術者基本 上都熟知的剝離技術。氣相沈積玻璃尤以使用一種硼矽系 玻璃為佳’例如肖特玻璃公司（Firma SCHOTT Glas)之氣相 15沈積玻璃8329或G018-189。此法之優點在於一由玻璃製成 之獨立的微框結構係在到15(TC為止的溫度下以和緩的溫 度佈設上去。—由玻璃製成之微框結構的相關製法揭露於 相同申請人之申請案DE 102 22 609 A1號中，其内容亦併入 本案作為參考。 2〇 微框結構係設計成當將兩個基板組合在一起時，每個 功能7C件都會被一個框圍住，而且是位在所形成的凹穴内 部，且接合元件係配置在形成於並排在一起的框之間的槽 道的範圍内。根據上述之光栅面和-帶的預設位置，結構化 作業係配合功能元件的配列以及接合元件而完成。 10 為了在晶圓上製備儘可能小的結構，微框結構的框架 具有一 1至500μιη的寬度，較佳為80至〗οομη!。框的尺寸取 決於功能元件的規格。 微框結構之框架的高度主要視整合性功能元件的需求 而定，以具有覆蓋基板不會觸碰到之一高度為佳。通常， 框架尚度的等級在1至ΙΟΟΟμϊη ’以3至10从〇1較佳。 在覆蓋基板上製作巨觀結構有助於減少在光柵帶的範 圍内之一預定的行進方向上之基板厚度，完成的接合基板 即是沿著該行進方向而被分割成個別的構件。在切割範圍 内減少玻璃厚度10至80%可以在隨後大幅加速晶片分離作 業。 較佳的是同時有對應微結構之該等槽道而延伸的凹 溝，具有一和該等槽道的最大寬度相符之一寬度或一平均 寬度，且以具有一200至500μιη的寬度較佳，係藉覆蓋表面 的材料移除而形成。巨觀結構的凹溝可形成於覆蓋基板之 上—及/或底面。 藉移除覆蓋基板表面區域以製作巨觀結構時，較佳者 係借助蝕刻、噴砂處理或超音波振盪研磨來進行。 若微框結構設在覆蓋基板的底面，則以接著在覆蓋義 板上進行巨觀結構化為佳。 為了在晶圓接合時將功能元件加以封裝或形成封罩， 載板和覆蓋基板必須對應地對準接合起來。此時在功能元 件周圍形成凹穴。接合元件位在凹穴外部，亦即，框妗構 繞過接點（導電路徑）’以確保封裝的功能元件有一電性連接 穿過封裝而向外形成連接β 如果微框結構設在載板的朝上面，那麼框就會圍著功 能π件並繞過接點而被密封地氣相沈積，以確保一透過框 而密封地朝外導向之連接。 載板朝上面的微框結構和覆蓋基板底面接著以陽極接 合、融熔接合、溶膠-凝膠接合、低溫接合、銲接法或膠黏 法相應地對準组合成一接合基板。由玻璃，亦即以一透明 材料製作覆蓋基板，可以使對準作業變得簡便許多。 虽微框結構設在覆蓋基板底面時，因為載板上的接點 必須密封橋接，所以框無法直接與載板接合在一起。接合 至一接合基板的作業係借助-聯繫層來實現，該層以塗覆 在微框結構上為J1。在-較佳實施紐中，聯繫層為一黏 合層’以魏韻製者為佳，兩個基板即藉絲合層而被 黏合在一起。 在晶圓接合中被封裝W晶片之分割以透過沿著覆蓋基 板的凹溝形成槽道的方式來進行為佳，藉此，同時使接2 元件露出來，並使載板沿著—财之，較佳為巾心沿著該 等槽道的行進方向而分離開來。 該等槽道可以利用-較佳為具有一相對大的切割寬度 (約1〇0至50_)之切韻’或者利时砂處理或超音波振 盈研磨’沿著覆蓋基板的巨觀結構之凹溝而形成。載板較 佳為利用一具有一相對小的切割寬度（約1〇〇μιη)之切割機 進行分割。 覆蓋基板在凹溝區域的材料厚度很小，使得高度成本 1380381 . 只％態樣中，玻璃板具有一500至ΙΟΟΟμιη的厚度，微—玻璃 . 框的框架寬度則為1至5〇〇μπι，較佳為80至i〇OJIm，且高度 • ’ 為1至ΙΟΟΟμτη，較佳為3至ι〇μηι。 • 由於覆蓋基板中形成依據本發明之巨觀結構及接合基 5板之分割，電子構件因而具有下列特徵，亦即覆蓋基板之 至少一個侧面具有一第—區段(Abschnitt)和一第二區段，其 中該第-區段和該第二區段具有—不同的表面特性。 φ 料151喊㈣性係因形敍觀結構和使接合基板分 離成個別電子構件的方法不同而造成。尤其是在將接合基 10板分割或分離成個別電子構件時可能會沿著切割的行進方 向而在覆蓋基板的側面形成溝或肖。然❿此種;冓或槽對於 封裝的光學主動功能元件可能尤其不利。 如已說明者，藉移除覆蓋基板表面區域，且較佳者係 借助蝕刻、噴砂處理或超音波振盪研磨以製作巨觀結構 15時，至少和前述之切割處理相比，因而可以在覆蓋基板側 φ 面的切割域產生一改良的表面性能◊此外，可以減少覆蓋 基板可能發生的裂痕，尤其是從邊緣開始的裂痕。 «玄至少第一區段和第二區段以具有一不同的粗縫度為 佳。其他的替代或補充方安則是該至少第一區段和第二區 2〇 段具有一不同的平坦度及/或結構。 在本發明之另一個有利具體例如，位在封罩外且可以 自由到達的接合元件包含可打線接合(wire_b〇ncjing)或可點 銲的接合墊。接合墊可使用的材料以應用Au，A1，TiCu， AlSiCu 或 AlSiTi 為佳。 14 1380381 .一般的接合方式可舉例如，以熱壓接合方式進行之打 線接合’利用金凸塊(gold bump)之熱壓接合，超音波打線 • 接合、熱超音波打線接合或利用銲球的銲接。正因為封罩 . 是用玻璃製成才使得這些接合方法可以應用在敏感性，尤 5 其亦具有熱敏性的功能元件之封裝。使依據本發明之構件 接觸且合併成構件群組(Packaging)與微-系統的操作可以 利用工業上廣泛採用且現代化的製備技術，例如捲帶自動 接合（Tape-Automated-Bonding)或覆晶接合（Flip-Chip ^ Bonding)技術。 10 在另一有利的實施態樣中，電構件包含一設在載板(1) 底面的散熱性基底板(Basissubstrat)以石夕製品為佳。載板和 基體基板係以黏合-或銲接接合固定在一起。該散熱基板可 -以同時構成其他構件及或構件群組的基底板。 在電子構件之另一較佳實施態樣中，接合元件上佈設 15有銲球以便將載板和一具有一供安裝封裝的功能元件之開 • 口的基底板的底面之接合元件連結在一起。銲球是小小的 導電性材料沈積，載板和基底板之間即透過該等銲球而產 生電性以及機械及/或熱連接。當基板的接合墊間之輝球溶 融時’例如，利用回流技術完成基板之一自對準的無應力 連結。基底板係’例如一光學組件的一部分，封裝的功能 元件，特別是具有一光學功能者，就是要佈置在其内部。 依據本發明，光學組件包含一具有一開口和設在底面 之接合墊的基底板、一設在該開口上方並與該基底板結合 之光學單元，例如一透鏡，以及一至少包含一光敏性功能 15 元件的封裝電子構件。基底板在其底面上有排定設置的可 銲接接合墊，以便讓電子構件可以被固定在該開口的下 方。基底板和電子構件之間的連接係一利用位在基底板的 接合墊與電子構件的接合墊之間的熔融焊球所產生之精準 中央對位的連結》這使得光學單元，例如一對著電子構件 的透鏡，可能獲得一準確的中央對位和極度緊密的排列。 此種光學組件主要應用在數位相機。 此外，在前揭發明的範圍中，一接合基板，主要具有 可用前述方法製備或以前述方法製備的部分，惟尚未被 分割成個別的電子構件。當該接合基板係在一第一位置， 例如在一無塵室中進行製備，而在另一個位置，例如一所 謂的灰室（Greyroom)進行分割，而且該接合基板必須是首 次被送到那裡時，此種接合基板的應用特別有意義。 依據本發明，接合基板包含一載板和一與該載板接合 的覆蓋基板。在該載板上，功能元件被佈設在預定的光栅 面範圍内，而且接合元件被佈設在預定的光栅帶，特別是 延伸在該等光栅面之間的光柵帶範圍内。該等接合元件構 成對前述之功能元件的連接接點。在覆蓋基板的底面及/或 栽板的朝上面至少設有一較佳為玻璃製的微框結構，其 中，凹穴配合光柵面，槽道配合光柵帶而形成，且至少有 功能元件設置在一凹穴内。此外，至少有一巨觀結構係 藉除去表面區域而形成在覆蓋基板的朝上面及/或覆蓋基 板的底面，其中凹溝係配合載板的光柵帶而形成。 依據本發明方法和本發明之電子構件的特徵同樣可以 1380381 適用在前述之接合基板。 圖式簡單說明 第1.a圖為一載板的俯視圖； 第l.b圖為該載板之一放大部分； 第l.c圖為第l.b圖之載板沿著交截線S1的一個斷面圖； 第2.a圖為一具有功能元件的載板之一俯視圖； 第2.b圖為第2.b圖之載板沿著交截線S2的一個斷面 j
第3.a圖為一具有功能元件與接合元件的載板之一俯視 10 圖； 第3.b圖為第3.a圖之載板沿著交截線S3的一個斷面圖； 第4.a圖為一具有介於功能元件與接合墊之間的連接接 點之載板的一個俯視圖； 第4.b圖為第4.a圖之載板沿著交截線S4的一個斷面圖； 15 第5.a圖為一覆蓋基板的底面之一俯視圖； 第5.b圖為第5.a圖之覆蓋基板沿著交截線S5的一個斷 面圖； 第6.a圖為一具有微框結構之覆蓋基板的底面之一俯視 圖； 20 第6.b圖為第6.a圖之覆蓋基板沿著交截線S6的一個斷 面圖； 第7.a圖為具有作為巨觀結構的光柵帶之覆蓋基板的朝 上面之一俯視圖； 第7.b圖為第7.a圖之覆蓋基板沿著交截線S7的一個斷 17 1380381 面圖； 第8.a圖為具有作為巨觀結構之凹溝的覆蓋基板朝上面 之一俯視圖； 第8.b圖為第8.a圖之覆蓋基板沿著交截線S8的一個斷 5 面圖； 第9.a圖為接合基板之朝上面的俯視圖； 第9.b圖為第9.a圖之接合基板沿著交截線S9的一個斷 面圖； 第lO.a圖為具有露出來的接合元件之接合基板的朝上 10 面之一俯視圖； 第10.b圖為第lO.a圖之接合基板沿著交截S10的一個斷 面圖； 第10.C圖為第lO.a圖之接合基板沿著交截線S11的一個 斷面圖； 15 第11.a圖為分離開的接合基板之一俯視圖； 第ll.b圖為第11.a圖之接合基板沿著交截線S12的一個 斷面圖； 第12圖為一封裝的電子構件； 第13圖為一已部分分離的接合基板； 20 第14圖為一具有受保護的接合元件之接合基板的一個 斷面圖； 第15圖為第14圖之接合基板在接合元件露出後的斷面 圖； ， 第16圖為覆蓋基板雙面皆有巨觀結構之一接合基板的 18 1380381 斷面圖； 第17圖為載板具有微框結構之一接合基板的斷面圖； 第18圖為覆蓋基板的底有巨觀結構之一接合基板的斷 面圖； 第19圖為一打線接合的電子構件之一斷面圖； 第20圖為在一基底板上之一打線接合的電子構件之一 斷面圖； 第21圖為一銲接封裝（s〇ider-packaging)的構件之一斷 面圖； 10 第22圖為一光學組件的一個斷面圖。 【實施方式J 較佳實施例之詳細說明 載板之製備： 第l.a圖所示為載板（1)係由矽製成之實施例中的一個 15晶圓。在載板⑴的表面F1Jl有—型式上為光柵面⑵的光
柵。 但疋，光柵面（2)並不一定實際存在於表面打上。該等 光柵面毋寧是作為功能元件⑶的配置之表記，此等功能元 20 件將在後述的製法步驟中被佈設到載板（1)的表面^上。同 時也要注意，光柵面（2)可以在載板⑴的表面F1上設置成其 他的配列和形式。·然而，在本肢實施態樣中，接合元件 ⑷在功能元件(3)與晶圓之晶粒之間的定向配列可:借助 於例如切割’而尤其容易地進行，因為切割可以在直線的 路把上進行。 19 1380381 第1上圖所示為第i.a圖中標示為z的區塊之一放大圖 式，顯示出預設的光柵。第Lc圖為第l b圖之沿著交截線幻 的示意圖。 參見第2.a圖，在載板⑴的表面F1上係以熟習此項技藝 5者所熟知的方法，例如以接合-或黏合連接方式，將功能元 件（3)佈設在預定的光柵面（2)之範圍内或之上。功能元件（巧 的結構可以舉例如微-光-電、微_光_機電、電子系統 (MOEMS)，例如，（有機的）光_發射和吸收性感測器 ((O)LED)。其他未明確指出的功能元件(3)之結構型式亦包 1〇含在本發明中。第2.b圖為第2.a圖之沿著交戴線S2的相關圖 式。 參見第3.a圖，在載板（1)的表面汛上，接合元件(4)，所 謂的接合墊，被佈設在預定的光柵帶(8)的範圍内。第3上圖 為第3.a圖沿著交截線S3的相關圖式。接合元件(4)的位置最 15好疋擇疋為，其等形成規則的配列，與功能元件緊密相隔， 而且在不同的功能元件（3)之接合元件（4)間留下一直線的 行進方向以供後來的構件分離所用。 如第4.a圖所示，在載板（1)的表面F1上，連接接點（5) 係在功元件（3)與接合元件之間氣相沈積而成之由铭構成 2〇的導線。連接接點(5)亦可選擇性地包含金、鎢或鈦-鎢。第 4.b圖為第4.a圖之沿著交截線S4的相關圖式。 雖然接合元件(4)的佈設以及連接接點（5)的佈設是在 已分開敘述的製程步驟中完成，惟亦可經過一個製程步驟 就完成’亦即，在一此處並未進一步詳述的實施例中，連 20 1380381 接接點（5)亦可直接包含接合元件(4)。 熟習此項技術者可以容易地思及，第2'3和4圖所迷之 製程步驟亦可以變更實施順序。 覆蓋基板之製備： 5 第5a圖所示為覆蓋基板(6)的一部分(類似於第1-4圖中 之載板（1)的區塊z)及其底面F2。覆蓋基板(6)由玻璃製成， 且其熱-機械性適合於載板（1)。第5.b圖為第5.a圖之沿著交 截線S5的相關圖式，而且除了覆蓋基板的底面F2之外，尚 附加示出其朝上面F3。 10 第6.a圖所示為如同第5圖中之覆蓋基板(6)的同—部分 在已將玻璃製的微框結構(7)佈設到覆蓋基板(6)的底面p2 之後的狀態。第6.b圖為第6.a圖沿著交截線S6的相關圖式。 微框結構(7)的製備雖為明確示於圖式中，惟將敘述於 後。 15 在要進行結構化的底面F2上以熟習該項技藝者所公知 的方法塗布一層光阻劑，並以微影技術進行結構化。形成 微框結構(7)時可以採用一蔽蔭遮罩、一黏貼住或者—未點 貼住的保護遮罩。此外，該底面F2類似於光栅，在每個光 拇面的周圍都有一個適合於要形成的框之矩形留空。後來 20的封裝表面會被遮罩蓋住。在遮罩的留空範圍内，玻璃直 接被沈澱到覆蓋基板(6)上。玻璃層係藉例如，電漿-離子束 一輔助的電子束蒸發而佈設上去。接著，利用剝離(Uft-OFF) 技術將所氣相沈積的玻璃層在光阻遮罩上的區域除去。此 處’光阻劑被溶解於丙酮中。沈澱在光罩的留空區域中之 21 玻璃構成所需的微框結構(7)。 第6.a圖及第6.b圖所示為覆蓋基板(6)在佈設完微框結 構(7)之後的一部分。 參見第7圖，在覆蓋基板(6)的朝上面F3上標記出形成 於光栅面（2)與載板（1)之間的垂直和水平光柵帶(8)。在這些 光柵帶(8)的範圍内實施表面區域的移除以形成覆蓋基板(6) 的巨觀結構。第7.b圖為第7.a圖之沿著交截線S7的相關圖 式。 在覆蓋基板（6)的朝上面F3上，以一触刻製程 (subtractive pn)Cess) ’在光柵帶(8)的區域中形成凹陷處或凹 溝(9)。因為姓刻製程只應用在光柵帶(8)的區域内，亦即， 在功能元件(3)”視野，，範圍外，故可維持覆蓋基板(6)的光學 作用/性能。第8.a圖另示出設有凹溝(9)的覆蓋基板，而第 8.b圖則是沿著交截線S8之一微結構—及巨觀結構化的覆蓋 基板(6)之對應的斷面圖。個別的製程步驟當然也可以變更 順序。因此，也可以在將微框結構(7)氣相沈積到覆蓋基板 (6) 的底面F2之前，將例如巨觀結構的凹溝(9)形成在覆蓋基 板(6)的朝上面F3上。 接合基板的製備： 覆蓋基板(6)之微結構化底面F2被置放成面對著載板（1) 的朝上面F1，並配合光柵互相對準。參見第9圖，微結構-和巨觀結構化的覆蓋基板(6)和具有功能元件與形成接觸的 接合元件之載板（1)被組合成一個接合基板，並在微框結構 (7) 的底面上透過一接合面（10)彼此接合。基於微框結構(7) 1380381 的框之高度，在載板（1)和覆蓋基板(6)之間形成了凹穴（11) 和槽道（17)。功能元件（3)位在凹（11)内，接合元件(4)則位 在槽道（17)内。結果會有多個功能元件被封裝在晶圓平面 上。第9.b圖為第9.a圖之沿著交截S9的相關圖式。 5 構件的分離： 在接下來的製程步驟中要進行接合基板的切割。接合 基板的切割係透過覆蓋基板(6)的切割和載板（1)的切割來 進行，因此可以一單一步驟或以連續的步驟來進行。 參見第lO.a圖，覆蓋基板(6)沿著第9.a圖中所示之巨觀 10 結構的凹溝(9)在垂直和水平的行進方向上，用具有一和該 凹溝(9)的寬度相符之切割寬度的切割機分開來。 因為巨觀結構打開來，在覆蓋基板(6)中接合元件(4)會 經由被分開的區域（14)曝露出來，而在未被分開的區域，則 是每個功能元件(3)都被一個封罩（13)圍起來。第10.b圖為第 15 lO.a圖沿著交截線S10的相關圖式。第10.C圖為第lO.a圖沿著 交截線S11的相關圖式。參見第ll.b圖，載板（1)的切割係在 載板（1)的開口區域（14)以一明顯較小的切割寬度進行。此 時，因載板上之功能元件（3)和接合元件(4)的分配，切割痕 跡是預定的，並以在光柵帶（8)之内的同中心直線上行進為 20 宜。第11上圖為第ll.a圖之沿著交截線S12的相關圖式。 第12圖所示為分離後之一具有整合性功能元件(3)的封 裝電子構件(15)。 為例示覆蓋基板(6)或封罩（13)側面（26, 27)之不同的表 面特性，第13圖僅示出分離後的接合基板之一部分。 23 1380381 * 在前揭圖式中，覆蓋基板(6)的側面(26, 27)或側邊具有 一第一側面區段(26)和一第二側面區段(27)。 •. 第一區段(26)的高度基本上和巨觀結構或者凹溝(9)的 ' 深度相符’其中，該第-區段(26)往上朝覆蓋基板⑹的朝 5上面(F3)或往下朝該第二區段(27)逐漸轉變或形成開口。該 第二區段(27)本身在覆蓋基板(6)的底面(F2)内開口在其下 側上，其中’該第二區段的高度基本上和覆蓋基板⑹在巨 φ 觀結構區域内之減去巨觀結構的深度之高度相符。 在進行分離作業的期間，第二區段(2 7)中可能會因切割 10動作而在覆蓋基板⑹或封罩（13)的側表面形成槽紋、深槽 紋或者甚至形成凹槽，而這些溝槽特別是對於光學上的應 用可能是有害的。反之，第-側面區段(26)的表面特性則是 由應用以產生巨觀結構或凹溝（9)的製程，例如研磨所造 成。因此’第-區段⑽與第二區段(27)具有不同的表面特 15性。尤其是該第-區段⑽和該第二區段(27)相比至少具有 • —改良的表面特性。在本實例中，第-區段(26)比第二區段 ⑼平滑。以例如，DIN4768-^定時，第一區段(26)具有 -比第二區段(27)小的粗糙度。當第_區段(Μ)開於覆蓋基 板⑹之朝上面(F3)，且功能元件⑶為—光學有效性功能元 20料’該第-區段(26)之-平滑表面即特別有益。該第一场 (26)和4第__區段(27)相比因為至少會記錄下改良的成 像品質，從而甚至可以感細立置側向偏移的目標。 變更方案： 除了上述實施例之外可以有多種進一步的變更方案， 24 1380381 以下將例如其中數則。 依據第14圖，可於載板-和覆蓋基板接合在一起之前以 一暫時性的保護層（16)覆蓋該接合元件(4)。保護層（16)可以 防止切割時所產生的塵粒-及髒污粒子污染接合元件(4)並 5 因而降低其功能性。晶圓切割後可以藉由例如，蝕刻，將 保護層（16)再度移除以使接合元件露出來。 依據第15圖之另一個實施態樣，其中亦可由應用另一 種”切割製程”而形成的另一種，例如此處所示之邊緣成直 角狀的封罩（13)所組成。 10 從第16圖又可以看到另一種實施態樣，在該態樣中， 巨觀結構化不僅在覆蓋基板(6)的朝上面F3形成凹溝(9)，也 在底面F2形成凹溝（18)。 第17圖所示之另一種實施態樣亦可為載板（1)的朝上面 F1具有微框結構(7)，而覆蓋基板(6)的底面F2則未經處理， 15僅在覆蓋基板(6)的朝上面F3有巨觀結構的組成。 第18圖所示為另一種實施態樣，其中巨觀結構在此情 形中僅設於覆蓋基板(6)的底面。 第19圖所示為一具有透過連接器（5)連接之位在凹槽 (11)外部的接合元件(4)之封裝電子構件（15)。該接合元件係 20製作成可銲接的接合元件(4)，一導線（19)可經由該接合元 件藉銲接而被安裝到未示於圖式中的構件上。 第20圖示出一封裝電子構件（15)，其在載板（1)的底面 上借助一黏合-或銲接連接(20)而被安裝到一導熱的基體基 板(21)上。 25 1380381 第21圖的實施態樣中示出另一個具有透過連接器（5)連 接之位在凹槽（11)外部的接合元件⑷之封裝電子構件 (15)。在接合元件(4)之上佈設了銲接凸塊(22)。其等以錫製 者為佳。在與一其上同樣佈設有接合墊(4)的基體基板(23) 5相接合時，該等接合墊係與載板(1)之接合墊(4)相對應且高 精準對位設置，利用使銲接凸塊受熱熔融的回流技術，使 知·基板（1，23)彼此之間形成一個自對準的精密置中配置。 第22圖所示為一具有封裝電子構件（15)的光學組件區 段。該區段和設置在一光學構件(25)，例如一透鏡的對面。 10忒光學構件（25)係以一合適的夾持定位件（24)固定在基體 基板(23)上》 電子構件（15)同樣是固定在基體基板(23)上。其間之連 結係如上所述，由回流技術所形成。藉此而使得.光學構件 (25)與光學感 >則器（3)極精準地互相對準並置中地設置。此 15外，透鏡對光學感測器（3)形成非常緊密的配置，使得一光 學信號可以有一較佳的解析。 對於熟習此項技術者而言，前述實施態樣明顯僅為供 了解本發明之例示，本發明並不限於該等例示，更可在不 偏離本發明之精神下以多種方式加以變更。 2〇 【圖式簡單說明】 第l.a圖為一載板的俯視圖； 第l.b圖為該載板之一放大部分； 第l.c圖為第l.b圖之載板沿著交截線31的一個斷面圖； 第2.a圖為一具有功能元件的載板之一俯視圖； 26 1380381 第2.b圖為第2.b圖之載板沿著交截線S2的一個斷面 圖；； 第3.a圖為一具有功能元件與接合元件的載板之一俯視 圖； 5 第3.b圖為第3.a圖之載板沿著交截線S3的一個斷面圖； 第4.a圖為一具有介於功能元件與接合墊之間的連接接 點之載板的一個俯視圖； 第4.b圖為第4.a圖之载板沿著交截線S4的一個斷面圖； 第5.a圖為一覆蓋基板的底面之一俯視圖； 10 第5.b圖為第5.a圖之覆蓋基板沿著交截線S5的一個斷 面圖； 第6.a圖為一具有微框結構之覆蓋基板的底面之一俯視 圖； 第6.b圖為第6.a圖之覆蓋基板沿著交截線S6的一個斷 15 面圖； 第7.a圖為具有作為巨觀結構的光柵帶之覆蓋基板的朝 上面之一俯視圖； 第7.b圖為第7.a圖之覆蓋基板沿著交截線S7的一個斷 面圖； 20 第8.a圖為具有作為巨觀結構之凹溝的覆蓋基板朝上面 之一俯視圖； 第8.b圖為第8.a圖之覆蓋基板沿著交截線S8的一個斷 面圖； 第9.a圖為接合基板之朝上面的俯視圖； 27 1380381 第9.b圖為第9.a圖之接合基板沿著交截線S9的一個斷 面圖； 第lO.a圖為具有露出來的接合元件之接合基板的朝上 面之一俯視圖； 5 第lO.b圖為第lO.a圖之接合基板沿著交截S10的一個斷 面圖； •第10.C圖為第lO.a圖之接合基板沿著交戴線S11的一個 斷面圖； 第11.a圖為分離開的接合基板之一俯視圖； 10 第ll.b圖為第ll.a圖之接合基板沿著交截線S12的一個 斷面圖； 第12圖為一封裝的電子構件； 第13圖為一已部分分離的接合基板； 第14圖為一具有受保護的接合元件之接合基板的一個 15 斷面圖； 第15圖為第14圖之接合基板在接合元件露出後的斷面 圖， 第16圖為覆蓋基板雙面皆有巨觀結構之一接合基板的 斷面圖； 20 第17圖為載板具有微框結構之一接合基板的斷面圖； 第18圖為覆蓋基板的底有巨觀結構之一接合基板的斷 面圖； 第19圖為一打線接合的電子構件之一斷面圖； 第20圖為在一基底板上之一打線接合的電子構件之一 28 1380381
斷面圖； 第21圖為一銲接封裝（solder-packaging)的構件之一斷 面圖； 第22圖為一光學組件的一個斷面圖。 【主要元件符號說明】 1.··載板 2…光棚面 3…功能元件 4…接合元件 5…連接接點(在功能元件與接合 元件之間） 6…覆蓋基板 7…微框結構 8…光柵帶 9···凹溝(在覆蓋基板的朝上面） 10···接合面，接合塾 11···凹穴 12…覆蓋基板的開口 13…封罩 14…載板之分開區域 15…個別的構件 16···接合元件的保護層 17…槽道 18…凹溝(在覆蓋基板的底面F2 上） 19…金屬線 20…黏合-鲜接接合 2l···導熱性基底板 22…焊接凸塊 23…基底板 24…爽持定位件 25…光學單元，透鏡 26…覆蓋基板之第一側面區段 27…覆蓋基板之第二側面區段 z…載板之放大區塊 F1···載板之朝上面 F2…覆蓋基板之底面 F3…覆蓋基板之朝上面
Sl···載板之交裁線 29 1380381 S2…載板之交截線 • . S3…載板之交戴線 S4…載板之交戴線 S5···覆蓋基板之交截線 S6···覆蓋基板之交截線 S7…覆蓋基板之交截線 S8…覆蓋基板之交截線 S9···接合基板之交截線 S10···接合基板之交截線 Sll···接合基板之交截線 S12···接合基板之交截線
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Claims (1)

1380381 I年？月斗R修止尽 _幽_ · ， __，ι__ * I ι-ι. 1¾¾ 第95112826號申請案申請專利範圍修正本 修正日期：101.09.26. 十、申請專利範圍： 1. 一種用以製備具有整合性功能元件的封裝電子構件之 方法，包含下列步驟： a) 提供一載板和一覆蓋基板； b) 將功能元件佈設在該载板上之預定的光柵面範圍 内； c) 將接合元件佈設在該載板上之預定的光柵帶範圍 内，該等光柵帶在該等光柵面之間延伸並在功能 元件與接合元件之間形成連接接點； 10 d) 將玻璃製微框結構佈設在該覆蓋基板的底面及/或 載板的朝上面，藉此產生如同藉由該等光柵面所 界定的凹穴，以及產生如同藉由該等光柵帶所界 定的槽道； 15 e) 至少在該覆蓋基板的朝上面或至少在該覆蓋基板 的底面上藉除去表面區域而形成一巨觀結構，藉 此產生如同該載板的該等光閘帶所界定之凹溝； f) 將載板和覆蓋基板組合成一接合基板，藉此將功 能元件加以封裝；以及 g) 沿著光栅帶範圍内之一預定的行進方向將接合基 板分開來，藉此將該接合基板分割成個別構件， 並同時使個別構件之接合元件露出來。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，特徵在於一半導體晶圓 被使用作為載板。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，特徵在於一由矽製成之 31 20 1380381 (¾ 95 ΐϊ^26ϋ請索申請專利範圍修正太_修正日期：1〇ι.09.26. 半導體晶圓被使用作為載板。 4.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該等功能元件 之佈設包含主動的半導體功能元件之佈設。 5·如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該等功能元件 5 之佈設包含感測器主動功能元件之佈設。 6.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該等功能元件 之佈設包含光學主動功能元件之佈設。 7_如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於一具有一5〇〇至 1000 μιη厚度之平坦的半導體、合成材料、陶瓷或金屬 10 板被使用作為覆蓋基板。 8·如申請專利範圍第6項的方法，特徵在於一具有一 5〇〇至 1000 μπι厚度之平坦的玻璃板被使用作為覆蓋基板。 9.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該微框結構的 框架具有一1至5〇〇μηι的寬度，較佳為8〇至1〇叫111。 15 1〇.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該微框結構的 框架具有一 1至ΙΟΟΟμιη的高度，較佳為3至1(^〇1。 11·如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該微框結構之 佈設包含下列步驟： -塗佈一遮罩，其形成該微框結構之負像； 2〇 —氣相沈積一玻璃層，及 一利用剝離技術將該遮罩除去。 12.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該巨觀結構之 該等凹溝具有一5至ΙΟΟΟμιη的寬度，較佳為2〇〇至 500μηι。 32 1380381 正本 修^^¥¥^01.09.26.1 •申#專利範圍第1項的方法，特徵在於該覆蓋基板之 厚度在$巨觀結構的凹溝區域會減少10至80%。 M.如申明專利範圍第！項的方法特徵在於該巨觀結構之 該等凹屢係形成於該覆蓋基板之朝上面和底面。 15. 如申明專利範’12項的方法特徵在於該巨觀結構之 製作係借祕刻、切處理或超音波振盡研磨來除去該 覆蓋基板之表面區域來進行。 16. 如申4專利範圍第丨項的方法特徵在於該微框結構係 形成在該覆蓋基板之底面。 Π.如申請專利範圍第16項的方法，特徵在於一較佳為環氧 樹脂之黏合層被塗佈在該微框結構上，且該載板之朝上 面與該覆蓋基板之底面的微框結構被黏合成一組合基 板。 Μ.如申請專利範圍第丨項的方法，特徵在於該微框結構被 15 佈設在該載板之朝上面。 19.如申請專利範圍第18項之方法，特徵在於該載板朝上面 的微框结構和覆蓋基板底面接著以陽極接合、融熔接 合、溶膠凝膠接合、低溫接合、銲接法或膠黏法組合成 一接合基板。 20 20.如申請專利範圍第1項的方法，特徵在於該接合基板係 經由使該等槽道沿著該覆蓋基板的該等凹溝露出來，並 經由使該載板沿著預定的’中心沿著該等槽道的行進方 向之軌跡分開來的方式而分離。 21·如申請專利範圍第20項之方法，特徵在於該等槽道係利 33 1380381 用切割、喷砂處理或超音波 • 著該等凹溝露出來。 • 22·如巾料職®第獅之方法，雜在於職板係藉切 • 割而分開來。 5 23.-種電子構件，該電子構件係以如申請專利範圍第1至 23項中之任一項所述的方法所製備，該電子構件包含一 由一載板和一覆蓋基板所組成的複合件，其中， 在該載板上設有至少一功能元件和至少一與該功 能元件形成接觸之接合元件， 1〇 該覆蓋基板為一微結構化的破螭，其係安裝在該載 板上並且在該功能元件上方形成—凹穴，而該接合元件 則位於該凹穴外。 24.如申請專利範圍第23項之電子構件，特徵在於該載板含 >5^7 〇 15 25.如申請專利範圍第23項之電子構件，特徵在於該等功能 元件包含主動半導體功能元件。 26. 如申請專利範圍第23項之電子構件，特徵在於該等功能 元件包含感測器主動功能元件。 27. 如申請專利範圍第23項之電子構件，特徵在於該等功能 20 元件包含光學主動功能元件。 28. 如申請專利範圍第23項的電子構件，特徵在於該覆蓋基 板包含一具有一由玻璃氣相沈積而成的微框之平坦的 玻璃板。 29. 如申請專利範圍第28項之電子構件，特徵在於該玻璃板 34 座-951-1·2826 號『IT ^rau μπι的厗度，该微框的框架具有_1至 __寬度’較佳為咖卿m，並具有—咖⑽帅 的尚度，較佳為3至ι〇μηι。 3〇.如申請專利範圍第23項的電子構件，特徵在於該覆蓋基 板之至少-側面具有至少一第一區段和一第二區段，： 中該至少第-區段和該第二區段具有一不同的表 性。 31·如申請專利範圍第30項之電子構件，特徵在於該至少第 一區段和該第二區段具有一不同的粗糙度。 Η) 32.如申請專利範圍第23項的電子構件，特徵在於該等接合 元件包含可以打線接合的接合墊。 33. 如申請專利_第23項的電子構件，特徵在於該等接合 元件包含可以銲接的接合墊。 34. 如申清專利範圍第23項的電子構件，特徵在於該等接合 15 元件係由Au、八卜TiCu、AlSiCu或A1Sm所構成。 35. 如申請專利範圍第23項的電子構件，特徵在於該載板之 底面上設有一散熱性基體基板。 36_如申請專利範圍第35項之電子構件，特徵在於載板和基 體基板之間有一黏合或銲接連接。 20 37.如巾請專利㈣第35項之電子構件，特徵在於該基體基 板含石夕。 38·如申請專利範圍第Μ項之電子構件，特徵在於在該等接 合墊上佈有銲接凸塊，其等將該载板與設有一適合該封 裝功忐元件之開口的基體基板之底面的接合墊連接在 35 1380381 1 第拉iif·26 -¥ri^：i〇i.〇9.i6i —起0 39.—種光學組件，包含， 基體基板，具有一開口和設在底面的接合墊； _ 光學構件，設於該開口上方且與該基體基板結 5 ° ’及—如中請專利範圍第31項之封裝電子構件，其具 有至/光敏性功能元件和精確設置之可銲接的接合 塾’而且是設在該開口下方並與該基體基板相連結其 中’介於該基體基板和該t子構件之間的連結為一由接 。墊之間的炫融銲接凸塊所形成之精準置巾的連結。 10 40•如申印專利㈣第39項之光學組件，特徵在於該光學構 件為一透鏡。 41. 如申凊專利範圍第39項之光學組件特徵在於其係應用 在一數位相機中。 42. —種用於製備封裝電子構件的接合基板，包含， 15 _互相結合之一載板和一覆蓋基板； -在6亥載板上’被佈設在預定的光柵面範圍内之功 能元件； -在該載板上，被佈設在預定的，延伸在該等光柵 面之間的光栅帶範圍内之接合元件； •° ''設在該覆蓋基板的底面及/或該載板的朝上面之 至少一微框結構，以玻璃製為佳； -其中，配合光柵面形成凹穴，並配合光柵帶形成 槽道，且至少有一功能元件係設在—凹六内；以及 -至少一藉除去表面區域而形成在覆蓋基板的朝 36 1380381 上面及/或覆蓋基板的底面之巨觀結構，其中並配合該 載板的光柵帶而形成凹溝。 43. 如申請專利範圍第42項之接合基板，特徵在於該覆蓋基 板較佳為包含平坦的玻璃、半導體、合成材料、陶瓷、 金屬板或其等之組合，尤其具有一從5〇〇至1〇〇〇 μηι的厚 度。 44. 如申請專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該微框結 構的框架具有一 1至5〇〇μπι的寬度，較佳為肋至⑺叫爪。 45. 如申凊專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該微框結 構的框架具有一 1至l〇〇〇pm的高度，較佳為3至1〇>^11。 46. 如申請專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該巨觀結 構之該等凹溝具有一5至ΙΟΟΟμιη的寬度，較佳為2〇〇至 5〇Ομιη。 47. 如申請專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該覆蓋基 板之厚度在該巨觀結構的凹溝區域會減少10至80〇/〇。 48. 如申請專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該等功能 疋件包含主動半導體-功能元件、感測器主動功能元件 及/或光學主動功能元件。 49. 如申請專利範圍第42項的接合基板，特徵在於該載板之 底面上設有至少一散熱性基體基板。 37
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