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    • 专利摘要:
    Es wird ein Wafer-Level-Paket für eine Mikrovorrichtung beschrieben, wie zum Beispiel eine FBAR-Vorrichtung. Das Wafer-Level-Gehäuse umfasst einen Vorrichtungswafer mit einer Mikrovorrichtung und Anschlussflächen, die mit der Mikrovorrichtung verbunden sind, die an einer Oberfläche des Vorrichtungswafers ausgebildet sind, Kontaktanschlüsse, die sich von den Anschlussflächen zu der anderen Oberfläche des Vorrichtungswafers erstrecken, externe Anschlussflächen, ausgebildet auf der anderen Oberfläche des Vorrichtungswafers und daran angepasst, jeweils mit den Anschlussflächen durch die Kontaktanschlüsse verbunden zu werden, und eine Deckstruktur, die mit einer Oberfläche des Vorrichtungswafers verbunden ist, um so der Mikrovorrichtung zu ermöglichen, isoliert und hermetisch versiegelt zu sein.
    公开号:DE102004013770A1
    申请号:DE102004013770
    申请日:2004-03-20
    公开日:2005-05-25
    发明作者:Joo Ho Suwon Lee；Jea Shik Suwon Shin
    申请人:Samsung Electro Mechanics Co Ltd；
    IPC主号:H01L23-12
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wafer-Level-Gehäuse (waferlevel package) und ein zugehörigesHerstellungsverfahren und insbesondere auf ein Wafer-Level-Gehäuse undein zugehörigesHerstellungsverfahren zum Ausbilden einer Mikrovorrichtung, wiez. B. eines Film-Bulk-Akustikresonators (im Folgenden als FBAR bezeichnet), alsein Chip-Scale-Gehäuse.
    [0002] Gemäß der schnellenEntwicklung der Kommunikationstechnik in jüngster Zeit ist die technische Entwicklungvon Hochfrequenzvorrichtungen besonders erwünscht geworden. Als Antwortauf eine solche Nachfrage wurde eine FBAR-Vorrichtung entwickelt,die eine Dünnfilmfilter-Vorrichtungist, die durch Aufbringen eines piezoelektrischen Materials aufein Halbleiter-Substrat hergestellt wurde. Gegenwärtig stehtdie FBAR-Vorrichtung als wichtiges passives Element im Bereich derdrahtlosen mobilen RF-Kommunikation im Rampenlicht.
    [0003] ImAllgemeinen werden Mikrovorrichtungen wie FBAR-Vorrichtungen verpackt,um ein Produkt wie einen Duplexer-Filter zu erhalten, und zu dem Produktzusammengesetzt. Deshalb ist es notwendig, eine Miniaturisierungder Produkte der mobilen Kommunikation zu erreichen, um die Gesamtgröße eineserhaltenen Mikrovorrichtungs-Gehäuseszu verringern.
    [0004] Herkömmlicherweisewerden die Mikrovorrichtungen wie die FBAR-Vorrichtungen unter Verwendungeines Hochtemperatur-Sinterkeramik-Substrats (im Folgenden als HTCCbezeichnet) verpackt. 1 stelltein herkömmlichesMikrovorrichtungs-Gehäuse unterVerwendung eines solchen HTCC-Substrats dar.
    [0005] Wiein 1 gezeigt umfasstdas herkömmlicheMikrovorrichtungs-Gehäuse,mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, eine Mikrovorrichtung 15 und einHTCC-Substrat 11,in dem die Mikrovorrichtung 15 befestigt ist. Zur Aufnahmeder Mikrovorrichtung 15 ist das HTCC-Substrat 11 miteiner Bohrung 14 ausgebildet. Im eingebauten Zustand inder Bohrung 14 ist die Mikrovorrichtung mit Anschlussflächen 12, dieauf dem HTCC-Substrat 11 angeordnet sind, durch Drähte verbunden.Weiterhin ist überdem HTCC-Substrat 11 eine Deckschicht 18 ausgebildet, umdie Bohrung 14, in der die Mikrovorrichtung 15 angeordnetist, hermetisch zu versiegeln.
    [0006] DasMikrovorrichtungs-Paket 10, das in 1 gezeigt ist, wird hergestellt, indemeine in Wafereinheiten bereitgestellte Mikrovorrichtung aufgeschnittenwird, währendein ausreichender Chip-Formbereich sichergestellt wird, und indem danndie aufgeschnittene Mikrovorrichtung in einer Struktur mit einerGröße, diegrößer istals die der Mikrovorrichtung, befestigt wird. Solch ein Mikrovorrichtungs-Gehäuse 10 vergrößert dieGröße des Chips selbst,und weiterhin hat das HTCC-Substrat 11 aufgrund seinesdarin abgegrenzten gestuften Bereichs für die Anordnung der Mikrovorrichtungeine große Größe. Deswegenhat das herkömmlicheMikrovorrichtungs-Paket, das in 1 gezeigtist, ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, eine Miniaturisierungbezüglichder Größe des Endgehäuses zuerreichen. Zum Beispiel ist es in dem Fall eines FBAR-Vorrichtungs-Gehäuses miteiner einzigen FBAR-Vorrichtung, wie in 1 gezeigt, sehr schwierig, eine gewünschte kleineGröße einesDuplexer-Gehäusesmit zwei FBAR-Vorrichtungen zu erreichen (z. B. 5 Millimeter inLänge undBreite), da das FBAR-Vorrichtungs-Paket eine Größe von nicht weniger als 3Millimetern in Längeund Breite hat.
    [0007] Umeiner solchen Anforderung an eine Miniaturisierung Genüge zu tun,ist aktuell eine Wafer-Level-Chip-Scale-Gehäuse-Technik entwickelt worden, dieein bestimmtes im Wafer-Level durchgeführtes Verfahren verwendet,in dem eine Mikrovorrichtung ausgebildet wird. Solch ein Wafer-Level-Chip-Scale-Gehäuse verwendeteine Deckstruktur, wie z. B. einen Cap-Wafer, der zur Bildung einesTerminals verarbeitet wurde. 2 zeigteine Seitenschnittansicht, die ein herkömmliches Wafer-Level-Gehäuse darstellt,das einen Deckwafer verwendet.
    [0008] UnterBezugnahme auf 2 umfasstdas Wafer-Level-Gehäuse,gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 40, einen Vorrichtungswafer 20,ausgebildet mit einer Mikrovorrichtung 25, wie z. B. einer FBAR-Vorrichtung,und einen Deckwafer 30. Der Vorrichtungswafer 20 umfasstelektrische Anschlussflächen 21 zurVerwendung in der Ansteuerung der Mikrovorrichtung 25,ausgebildet an der oberen Oberflächedes Vorrichtungswafers 20, und ein peripheren Sockel 22,angeordnet um den Umfang des Vorrichtungswafers 20. DerCap-Wafer 30 ist mit Kontaktlöchern H in einigen Teilen,entsprechend den Anschlussflächen 21,ausgebildet, um so den Anschlussflächen 21 die Verbindungmit bestimmten externen Schaltungen (nicht gezeigt) durch Kontaktdrähte 39 dazwischenzu ermöglichen.
    [0009] Umdie Betriebszuverlässigkeitder Mikrovorrichtung 25 sicherzustellen, werden zwischendem Deckwafer 30 und dem Vorrichtungswafer 20 erste undzweite Dichtungselemente 23 und 24 bereitgestellt.Jedes einzelne der ersten Dichtungselemente 23 ist in einerRingform ausgebildet, so dass es zur Benutzung bei der Drahtkontaktierungentlang der Peripherie der jeweiligen Anschlussflächen 21 angeordnetist, um zu verhindern, dass die Mikrovorrichtung 25 über dieKontaktlöcherH der Umgebung ausgesetzt ist. Das zweite Dichtungselement 24 istauf dem peripheren Sockel 22 entlang dem Umfang des Wafer-Level-Gehäuses 40 ausgebildet.
    [0010] Obwohldas Wafer-Level-Gehäuse 40,das eine Mikroabdeckung verwendet, wie in 2 gezeigt, bezüglich der Miniaturisierungvorteilhaft im Vergleich mit einem herkömmlichen Wafer-Level-Gehäuse, dasein HTCC-Substrat verwendet, ist, ist, da die Kontaktlöcher H vorherausgebildet werden sollten, um jeweils den Anschlussflächen 21 zuentsprechen, die Verarbeitung des Deckwafers 30 komplex, wodurchsich eine Schwierigkeit beim gesamten Herstellungsverfahren ergibt.
    [0011] Weiterhinsollte, wie oben angegeben, das Wafer-Level-Paket 40, dasin 2 gezeigt ist, die erstenDichtungselemente 23 aufweisen, um die Mikrovorrichtung 25 davorzu schützen,durch die KontaktlöcherH, die zur Verbindung der Anschlussflächen 21, bereitgestelltauf dem Vorrichtungswafer 20, mit bestimmten externen Schaltungenausgebildet sind, der Außenseiteausgesetzt zu werden. In diesem Fall ist es wesentlich für die erstenDichtungselemente 23, dass sie aus metallischen Dichtungselementenhergestellt sind, da sie auf den metallischen Anschlussflächen 21 ausgebildetsind.
    [0012] Ausden oben angegebenen Gründenhat ein Bedarf an einem starren Chip-Scale-Wafer-Level-Paket und einem entsprechendenHerstellungsverfahren bestanden, das durch Vereinfachung des Verfahrens,das sich auf die Deckstruktur wie einen Deckwafer bezieht, das dieGesamtausbeute verbessern kann und die vollständige Luftdichtigkeit des Wafer-Level-Paketssicherstellen kann.
    [0013] Deshalbist die vorliegende Erfindung angesichts der oben stehenden Problemegemacht worden, und es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung,ein Wafer-Level-Gehäusebereitzustellen, das in einer solchen Weise aufgebaut ist, dassan einem Vorrichtungswafer eine Paket-Verbindungsstruktur zur Benutzungim Anschluss von externen Schaltungen, bereitgestellt wird, wodurcheine Miniaturisierung der Größe einessich ergebenden Chips erreicht wird.
    [0014] Esist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahrenzur Herstellung eines Wafer-Level-Gehäuses anzugeben, das in einersolchen Weise durchgeführtwird, dass eine Gehäuse-Verbindungsstruktur,zur Verwendung beim Anschluss von externen Schaltungen, an einemVorrichtungswafer ausgebildet wird, um so dem Ausbildungsverfahrender Paket-Verbindungsstruktur zu erlauben, gleichzeitig in einemHalbleiter-Herstellungsverfahren des Vorrichtungswafers durchgeführt zu werden,ohne ein separates, auf eine Deckstruktur bezogenes Verfahren zubenötigen,wodurch das Gesamtherstellungsverfahren des Wafer-Level-Pakets vereinfachtwird.
    [0015] Gemäß einemGesichtspunkt der vorliegenden Erfindung können die oben genannten undandere Ziele durch die Bereitstellung eines Wafer-Level-Gehäuses erreichtwerden, das umfasst: einen Vorrichtungswafer mit einer Mikrovorrichtung undmit der Mikrovorrichtung verbundene Anschlussflächen, die an einer Oberfläche desVorrichtungswafers ausgebildet sind; Kontaktanschlüsse, diesich von den Anschlussflächenzur anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers erstrecken; externe Anschlussflächen, diean der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers ausgebildet sind und daran angepasst sind,jeweils mit den Anschlussflächen über dieKontaktanschlüsseverbunden zu werden; und eine mit einer Oberfläche des Vorrichtungswäfers verbundeneDeckstruktur, um der Mikrovorrichtung die Isolation und hermetischeVersiegelung zu ermöglichen.
    [0016] Bevorzugterweisekann die Deckstruktur einen Hohlraum an einem der Mikrovorrichtungentsprechenden Teil haben und kann aus einem Siliciumwafer, Glaswaferoder fotosensitivem Trockenfilm hergestellt sein.
    [0017] Bevorzugterweisekann das Wafer-Level-Paket weiterhin ein Dichtungselement zur Verbindung derDeckstruktur mit dem Vorrichtungswafer umfassen, wodurch der Mikrovorrichtungdie hermetische Versiegelung ermöglichtwird.
    [0018] Bevorzugterweisekann der Vorrichtungswafer weiterhin einen peripheren Metallsockelumfassen, der um einen Umfang einer Oberfläche ausgebildet ist, um mitder Deckstruktur verbunden zu werden, und das Dichtungselement kannein metallisches Material sein, das auf dem peripheren Metallsockelausgebildet ist. Alternativ ist das Dichtungselement eine Glasfritteoder ein harzbasierter Klebstoff.
    [0019] ImFall eines anderen Ausführungsbeispiels unterVerwendung einer Cap-Struktur, die aus einem Trockenfilm hergestelltist, kann die Deckstruktur eine Trockenfilmstruktur aufweisen, dieauf dem Vorrichtungswafer ausgebildet ist, wobei die Trockenfilmstruktureine Bohrung zur Aufnahme der Mikrovorrichtung aufweist, und einePassivierungsschicht, angebracht an einer äußeren Oberfläche derTrockenfilmstruktur.
    [0020] Bevorzugterweisekann die Passivierungsschicht ein Material, ausgewählt ausder Gruppe bestehend aus einem Epoxidharz, einem wärmehärtbarenHarz, einem metallischen und einem fotosensitiven Harz, sein.
    [0021] Gemäß einemanderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahrenzur Herstellung eines Wafer-Level-Pakets bereitgestellt, umfassenddie Schritte: a) Vorbereitung eines Vorrichtungswafers, in dem eineMikrovorrichtung und Kontaktflächen,verbunden mit der Mikrovorrichtung, an einer Oberfläche davonausgebildet werden; b) Ausbildung von Kontaktanschlüssen, diesich von den Anschlussflächenbis zu anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers erstrecken; c) Verbinden einer Deckstrukturmit einer Oberflächedes Vorrichtungswafers, um so der Mikrovorrichtung zu erlauben,isoliert und hermetisch versiegelt zu werden; und d) Ausbildungexterner Anschlussflächenan der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers, wobei die externen Anschlussflächen jeweilsmit den Anschlussflächen über dieKontaktanschlüsseverbunden sind.
    [0022] Bevorzugterweiseumfasst der Schritt b): b-1) Ausbildung von Kontaktlöchern miteiner vorbestimmten Tiefe in den Anschlussflächen und damit dem Vorrichtungswafer;b-2) Aufbringen eines leitenden Materials in die Kontaktlöcher, umso die Kontaktanschlüsseauszubilden; und b-3) Schleifen des Vorrichtungswafers, um so denKontaktanschlüssenzu ermöglichen,von der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers her der Außenseite ausgesetzt zu werden.
    [0023] Bevorzugterweisekann der Schritt b-3) wahlweise vor oder nach dem Schritt c) durchgeführt werden.
    [0024] Bevorzugterweisekann die Deckstruktur durch ein Verfahren vorbereitet werden, dasdie Schritte umfasst: f) Ausbildung einer Trockenfilmstruktur miteiner Bohrung zur Aufnahme der Mikrovorrichtung und von Anschlussflächen undg) Aufbringen einer Passivierungsschicht auf eine äußere Oberfläche derTrockenfilmstruktur.
    [0025] Hierbeikann der Schritt f) umfassen: f-1) Ausbildung einer Seitenwandstrukturan einer Oberflächedes Vorrichtungswafers durch die Verwendung eines Trockenfilms,wobei die Seitenwandstruktur eine Höhe aufweist, die nicht geringerist als die der Mikrovorrichtung, um so einen Bereich zu umfassen, indem die Mikrovorrichtung und die Anschlussflächen ausgebildet werden; undf-2) Ausbildung einer Dachstruktur durch die Verwendung eines Trockenfilms,wobei die Dachstruktur die Seitenwandstruktur überdeckt.
    [0026] Gemäß dem grundlegendenMerkmal der vorliegenden Erfindung wird eine Paket-Verbindungsstrukturan einem Vorrichtungswafer eines Wafer-Level-Pakets ausgebildet,abweichend von einem herkömmlichenWafer-Level-Gehäuse.Das heißt, während Kontaktanschlüsse an demVorrichtungswafer ausgebildet werden und weiterhin externe Kontaktflächen aneiner Oberflächedes Vorrichtungswafers ausgebildet werden, um mit den Kontaktanschlüssen verbundenzu werden, wird eine Paket-Verbindungsstruktur an dem Vorrichtungswafer bereitgestellt.
    [0027] Abweichendvon einem herkömmlichenMikro-Cap-Wafer-Level-Paket, worin Kontaktlöcher an einer Deckstrukturausgebildet und daran angepasst werden, Anschlussflächen, diean einem Vorrichtungswafer angeordnet sind, der Umgebung auszusetzen,hat eine Paket-Anschlussstruktur gemäß der vorliegenden Erfindungkeine Kontaktlöcheran ihrer Deckstruktur und beseitigt die Verwendung jedweder ringförmiger Dichtungselemente,die herkömmlicherweiseauf den Anschlussflächenausgebildet werden. Deshalb ist es möglich, da keine Dichtungselemente aufmetallischen Anschlussflächen,die mit einer Mikrovorrichtung verbunden sind, ausgebildet werden, vollständig jedeGeringwertigkeit auszuschließen, wiezum Beispiel eine Undichtigkeit aufgrund der herkömmlichenringförmigenDichtungselemente, und den Vorrichtungswafer mit der Deckstrukturdurch die Verwendung eines Klebstoffs zu verbinden, oder durch daswahlweise Übernehmenverschiedener Verfahren, umfassend eine anodische Verbundtechnik,zusätzlichzu einem Metall-Versiegelungsverfahren.
    [0028] Ineiner weiteren Betrachtung eines Verfahrens ist es möglich, aufeine vereinfachte Weise ein genaues Wafer-Level-Paket herzustellen,da eine Paket-Verbindungsstrukturder vorliegenden Erfindung kontinuierlich während eines Herstellungsverfahrensfür einenHalbleiter ausgebildet werden kann, das meist für die Ausbildung eines Vorrichtungswafersverwendet wird, ohne dass ein separates Verfahren im Zusammenhangmit einer Deckstruktur benötigtwird.
    [0029] Dieoben stehenden und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile dervorliegenden Erfindung werden aufgrund der folgenden detailliertenBeschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klarerverständlich,worin:
    [0030] 1 isteine Seitenschnittdarstellung, die ein Mikrovorrichtungs-Gehäuse unterVerwendung eines herkömmlichenHTCC-Substrats zeigt;
    [0031] 2 isteine Seitenschnittdarstellung, die ein herkömmliches Wafer-Level-Paket darstellt;
    [0032] 3a und 3b sindeine Seitenschnittdarstellung bzw. eine Ansicht von unten, die einWafer-Level-Paket gemäß einemAusführungsbeispiel dervorliegenden Erfindung darstellen;
    [0033] 4a bis 4e sindSeitenschnittansichten, die die aufeinanderfolgenden Schritte derHerstellung des Wafer-Level-Gehäusesgemäß dem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellen;
    [0034] 5 isteine Seitenschnittansicht, die ein Wafer-Level-Paket gemäß einemanderen Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt; und
    [0035] 6a bis 6d sindSeitenschnittansichten, die die aufeinanderfolgenden Schritte derHerstellung des Wafer-Level-Pakets gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellen.
    [0036] Bezüglich 3a istdarin ein Seitenschnitt eines Wafer-Level-Pakets gezeigt, bezeichnetmit dem Bezugszeichen 70, umfassend einen Vorrichtungswafer 50 undeine Deckstruktur 60. Der Vorrichtungswafer 50 istmit einer zugehörigenMikrovorrichtung 55 ausgebildet, wie zum Beispiel einer FBAR-Vorrichtung.Die Deckstruktur, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird,ist ein Cap-Wafer 60, der aus dem gleichen Siliciummaterialwie der Vorrichtungswafer 50 hergestellt ist. Außer auseinem solchen Siliciumwafer kann der Deckwafer 60 aus einemGlaswafer oder einem fotosensitiven Trockenfilm hergestellt werden.Wie in 3a gezeigt, weist der Deckwafer 60 einenHohlraum 64 in einem der Mikrovorrichtungen 55 zugeordneten Bereichauf.
    [0037] DerVorrichtungswafer 50 verfügt weiterhin über Anschlussflächen 51 zurVerwendung in der Ansteuerung der Mikrovorrichtung 55,ausgebildet an der oberen Oberflächedes Vorrichtungswafers 50, und einem peripheren Metallsockel 52,ausgebildet um den Umfang der oberen Oberfläche. Die Mikrovorrichtung 55 kanneine aktive Vorrichtung sein, wie zum Beispiel eine integrierteSchaltung, oder eine passive Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Sensor.Im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels,das eine Resonanzvorrichtung darstellt, wie zum Beispiel eine FBAR-Vorrichtung,kann der Vorrichtungswafer 50 einen Luftspalt 54 aufweisen,der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem die Mikrovorrichtung 55 lokalisiertist.
    [0038] DerVorrichtungswafer 50 weist Kontaktanschlüsse 57 auf,die sich von den jeweiligen Anschlussflächen 51 zur unterenOberflächedavon erstrecken. Die Kontaktanschlüsse 57 können leitende Schichtteile 57a jeweilsan einer Seite davon aufweisen, die auf den Anschlussflächen 51 während des Aufbringensdes leitenden Materials in den Kontaktlöchern ausgebildet werden. DieKontaktanschlüsse 57 werdenan der anderen Seite davon mit externen Anschlussflächen 58 verbunden,die jeweils an der unteren Oberfläche des Vorrichtungswafersausgebildet werden. Deshalb könnendie externen Anschlussflächen 58 mitden Anschlussflächen 51 jeweilsdurch die Kontaktanschlüsse 57 verbunden werden.
    [0039] Weildie externen Anschlussflächen 58 mit bestimmtenexternen Schaltungen (nicht gezeigt) durch Drähte 59 wie in 3b gezeigtverbunden sind, könnenSignale von den externen Schaltungen zur Mikrovorrichtung 55 übertragenwerden.
    [0040] Wieoben festgestellt wird das Wafer-Level-Paket 70 gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispiel,abweichend vom herkömmlichenWafer-Level-Gehäuse,das in 2 gezeigt ist, an seinem Vorrichtungswafer 50 mitden Kontaktanschlüssen 57 undexternen Anschlussflächen 58 ausgebildet,um mit bestimmten externen Schaltungen verbunden zu werden. Diesbedeutet, dass eine Paket-Verbindungsstrukturkontinuierlich mit dem Herstellungsverfahren des Vorrichtungswafers 50 ohnedas Erfordernis eines separaten Verfahrens im Zusammenhang mit einerDeckstruktur 60 ausgebildet werden kann. Weiterhin stelltdie vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend dar, dass keineringförmigen Verbindungselementebenötigtwerden, die herkömmlicherweiseausgebildet werden, um eine Mikrovorrichtung vor dem Ausgesetzseingegenüber derAußenseitezu bewahren, das aufgrund von herkömmlicher Weise an einer Deckstrukturwie in 2 gezeigt ausgebildeten Kontaktlöchern auftritt.
    [0041] Untererneuter Bezugnahme auf 3a wird dasWafer-Level-Paket 70 mit einem Metall-Versiegelungselement 53 aufdem peripheren Metallsockel 52, angeordnet um den Umfangder oberen Oberflächedes Vorrichtungspakets 50, ausgebildet. Da das Metall-Dichtungselement 53 mitdem Deckwafer 60 bei einer hohen Temperatur verbunden wird,kann die Mikrovorrichtung 55, die an der oberen Oberfläche desVorrichtungswafers 50 angebracht ist, isoliert und hermetischversiegelt werden.
    [0042] Gemäß der vorliegendenErfindung können dieMikrovorrichtung 55 und Anschlussflächen 51, die sichinnerhalb des Wafer-Level-Pakets 70 befinden, durch dieVerwendung verschiedener Verfahren in einem luftdichten Zustandgehalten werden. Herkömmlicherweisewird ein Cap-Wafer mit Kontaktlöchernausgebildet, und in der Folge sollten ringförmige Versiegelungselementeauf den Anschlussflä chen ausgebildetwerden, um Dichtungsmittel fürdie Kontaktlöcherzu erhalten. Da solche Dichtungselemente auf den Metall-Anschlussflächen ausgebildetwerden sollten, besteht keine andere Wahl, als die Versiegelungselementeaus einem metallischen Material herzustellen.
    [0043] Gemäß der Paket-Verbindungsstrukturder vorliegenden Erfindung ist es jedoch, da die Anschlussflächen 51 nichtdurch Kontaktlöcher,die an dem Cap-Wafer 60 ausgebildet sind, gegenüber der Umgebungausgesetzt werden, unnötig,irgendwelche Versiegelungselemente auf den Anschlussflächen 51 auszubilden.Deshalb ist die Verwendung von metallischen Versiegelungselementennicht längerein wesentlicher Faktor. Weiterhin kann, da die Versiegelungselemente 53 direktan der Oberfläche desVorrichtungswafers 50 ausgebildet werden können, dasVerbinden davon durch die wahlweise Verwendung einer Glasfritteoder eines harzbasierten Klebstoffs durchgeführt werden, oder durch dieVerwendung verschiedener anderer Versiegelungsmittel, umfassendeine anodische Verbindungstechnik und dergleichen.
    [0044] Weiterhinkann, da die gesamte Paket-Verbindungsstruktur am Vorrichtungswafer 50 ausgebildetist, die Deck-Struktur aus verschiedenen Materialien hergestelltwerden, zusätzlichzur Herstellung aus einem Siliciumwafer. Andere Ausführungsbeispiele,die die Verwendung von verschiedenen Materialien einsetzen, werdenunter Bezugnahme auf die 5 und 6a bis 6d erklärt werden.
    [0045] Die 4a bis 4e sindSeitenschnittansichten, die die aufeinanderfolgenden Schritte der Herstellungdes Wafer-Level-Pakets gemäß dem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellen.
    [0046] Wiein 4a gezeigt, beginnt das Herstellungsverfahrender vorliegenden Erfindung mit einem Schritt der Vorbereitung einesVorrichtungswafers 80, der an der oberen Oberfläche davonmit einer Mikrovorrichtung 85 ausgebildet wird, und vonAnschlussflächen 81,die mit der Mikrovorrichtung 85 verbunden sind. Der Vorrichtungswafer 80 weisteinen peripheren Metallsockel 82 auf, der um den Umfangder oberen Oberflächedavon angeordnet ist. Der periphere Metallsockel 82 kann gleichzeitigmit der Ausbildung der Anschlussflächen 81 ausgebildet werden.Im vorliegenden Ausführungsbeispielist die Mikrovorrichtung 85 eine FBAR-Vorrichtung, und deshalb kann der Vorrichtungswafer 80 miteinem Luftspalt 84 ausgebildet werden. Weiterhin ist dieMikrovorrichtung 85 elektrisch mit den Anschlussflächen 81 durchleitende Anschlussdrähte(nicht gezeigt) verbunden.
    [0047] Dannwird ein Schritt der Ausbildung von Kontaktanschlüssen, diesich von den Anschlussflächen 81 zurunteren Oberflächedes Vorrichtungwafers um eine vorbestimmte Tiefe erstrecken, durchgeführt. Die 4b bis 4d stellenein bevorzugtes Beispiel des Schritts der Ausbildung der Kontaktanschlüsse dar.
    [0048] Wiein 4b gezeigt, werden die Anschlussflächen 81 unddamit der Vorrichtungswafer 80 mit Kontaktlöchern Hausgebildet, die sich um eine vorbestimmte Tiefe erstrecken. Obwohldie KontaktlöcherH so ausgebildet sein können,dass sie den Vorrichtungswafer 80 vollständig durchdringen, kanndie vorbestimmte Tiefe der Kontaktlöcher H bevorzugterweise sogewähltwerden, dass sie gleich oder größer alsdie Dicke des Vorrichtungswaferteils ist, der nach einem nachfolgendenSchleifverfahren zurückbleibt.Solch ein nachfolgendes Schleifverfahren wird an der unteren Oberfläche desVorrichtungswafers 80 durchgeführt, um eine Miniaturisierungeines sich ergebenden Endpakets zu erhalten.
    [0049] NachVervollständigungder KontaktlöcherH, wird, wie in 4c gezeigt, ein leitendes Materialin die KontaktlöcherH aufgebracht, wodurch Kontaktanschlüsse 87 ausgebildetwerden. Die Kontaktanschlüsse 87 können leitendeSchichtteile 87a aufweisen, die jeweils auf den Anschlussflächen 81 ausgebildetsind. Währendder Ausbildung der Kontaktanschlüsse 87 wirdein Versiegelungselement 83 auf dem peripheren Metallsockel 82 durchdie Verwendung des gleichen metallischen Materials wie die Kontaktanschlüsse 87 ausgebildet.
    [0050] Nachfolgendwird, wie in 4d gezeigt, der Vorrichtungswafer 80 miteinem Deckwafer 90 mittels des metallischen Versiegelungselements 83 verbunden.Als ein Ergebnis kann die Mikrovorrichtung 85 isoliertund hermetisch versiegelt werden. Der Cap-Wafer 90 kannaus dem gleichen Siliciummaterial wie der Vorrich tungswafer 80 hergestelltwerden und mit einem Hohlraum 94 an einer Stelle, die der Mikrovorrichtung 85 entspricht,ausgebildet werden, um so eine Bohrung zu kennzeichnen, die geeignet ist,um die Mikrovorrichtung 85 aufzunehmen.
    [0051] Beimvorliegenden Ausführungsbeispiel kannein Schleifverfahren durchgeführtwerden, nachdem der Vorrichtungswafer 80 mit dem Deckwafer 90 verbundenist, wie in den 4c und 4d dargestelltund erklärt.Alternativ kann das Schleifverfahren durchgeführt werden, bevor der Vorrichtungswafer 80 mitdem Cap-Wafer 90 verbunden wird.
    [0052] Nachdemder Vorrichtungswafer 80 mit dem Cap-Wafer 90 verbundenist, wird er auf einen Teil geschliffen, der mit einer gepunktetenLinie markiert in 4d gezeigt ist, wodurch dieKontaktanschlüsse 87 derAußenseitevon der geschliffenen unteren Oberfläche des Vorrichtungswafers 80 ausgesetzt werden.Schließlichwird, wie in 4e gezeigt, der Vorichtugswafer 80 ander unteren Oberflächedavon mit externen Anschlussflächen 89 ausgebildet,die mit den Anschlussflächen 81 durchdie Kontaktanschlüsse 87 jeweilsverbunden sind. Auf diese Weise kann eine Paket-Verbindungsstrukturan dem Vorrichtugswafer 80 ausgebildet werden.
    [0053] Wieaus der oben stehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann die vorliegendeErfindung die Verwendung von metallischen Versiegelungselementenausschließenund direkt ein Dichtungselement auf der Oberfläche des Vorrichtungswafersausbilden. Die Versiegelungselemente können aus einer Glasfritte odereinem harzbasierten Klebstoff oder anderen verschiedenen Versiegelungselementen, umfassendeine anodische Verbundtechnik und dergleichen, ausgewählt werden.Der Grund, warum eine solche freie Auswahl verschiedener Versiegelungsverfahrenakzeptabel ist, ist, dass, da die Kontaktanschlüsse an dem Vorrichtungswaferausgebildet werden, die Kontaktflächen nicht durch Kontaktlöcher, dieherkömmlicherweisean einem Cap-Wafer ausgebildet werden, exponiert werden, wodurchjeglicher Bedarf der Ausbildung von Dichtungselementen auf den Anschlussflächen beseitigtwird.
    [0054] 5 isteine Seitenschnittansicht, die ein Wafer-Level-Gehäuse darstellt,bezeichnet mit dem Bezugszeichen 130, gemäß einemanderen Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ähnlich demoben stehenden Ausführungsbeispiel,wie in 3a gezeigt, dahingehend, dasseine Paket-Anschlussstruktur an einem Vorrichtungswafer ausgebildetwird, aber es ist unterschiedlich. von dem Ausführungsbeispiel in Bezugnahmeauf die Struktur seiner Deckwafer und Verbindungsweisen zwischendem Vorrichtungswafer und dem Deckwafer.
    [0055] UnterBezugnahme auf 5 weist der Vorrichtungswafer,bezeichnet mit dem Bezugszeichen 110, Anschlussflächen 111 zurVerwendung in der Ansteuerung einer Mikrovorrichtung 115,ausgebildet an der oberen Oberflächedavon, auf. Die Mikrovorrichtung 115 ist eine FBAR-Vorrichtung,und deswegen kann der Vorrichtungswafer 110 einen Luftspalt 114 für die Mikrovorrichtung 115 aufweisen.
    [0056] Ähnlich derPaket-Verbindungsstruktur, die in 3a gezeigtist, umfasst eine Paket-Anschlussstruktur, die an dem Vorrichtungswafer 110 ausgebildetist, Kontaktanschlüsse 117,die sich von den Anschlussflächen 111 zurunteren Oberflächedes Vorrichtungswafers 110 erstrecken, und die Kontaktanschlüsse 117 sindmit externen Anschlussflächen 118 verbunden,die an der unteren Oberflächedes Vorrichtungswafers 110 ausgebildet sind. Auf dieseWeise könnendie Anschlussflächen 111 mitbestimmten externen Schaltungen durch die Kontaktanschlüsse 117 unddie externen Anschlussflächen 118 verbundenwerden, wodurch sie eine Paket-Verbindungstruktur vervollständigen.
    [0057] EinDeckwafer 120, der beim vorliegenden Ausführungsbeispielverwendet wird, wird mit einer Bohrung 124 an einem Teilbereitgestellt, das sowohl den Anschlussflächen 111 als auchder Mikrovorrichtung 115 des Vorrichtungswafers 110 entspricht,um sie aufzunehmen. Der Deckwafer 120 ist mit der oberenOberflächedes Vorrichtungswafers 110 durch die Verwendung von Dichtungselementen 113 verbunden,die aus einem harzbasierten Klebstoff hergestellt sind, wie zumBeispiel einem Epoxidharz. Wie oben angegeben ermöglicht dasvorliegende Ausführungsbeispiel,da es so gestaltet ist, dass es dem Deckwafer 120 ermöglicht,di rekt mit dem Vorrichtungswafer 110 durch ihre Siliciumwaferoberflächen ohnedas Erfordernis eines separaten peripheren Metallsockels, ausgebildetauf dem Vorrichtungswafer, wie in 3a gezeigt,verbunden zu werden, die Verwendung eines herkömmlichen Klebstoffs anstelleeines metallischen Dichtungselements. Hier sind die annehmbarenDichtungselemente 113 nicht auf den harzbasierten Klebstoffbeschränkt,sondern könnendurch die Verwendung einer Glasfritte oder einer anodischen Verbundtechnikerreicht werden.
    [0058] Die 6a bis 6d sindSeitenschnittansichten, die die aufeinanderfolgenden Schritte der Herstellungeines Wafer-Level-Pakets gemäß noch einesweiteren Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung darstellen. Das vorliegende Ausführungsbeispielist ähnlichden oben stehenden Ausführungsbeispielen,wie sie in den 3a und 5 gezeigtsind, dahingehend, dass eine Paket-Verbindungsstruktur an einem Vorrichtungswaferausgebildet wird, aber es unterscheidet sich von diesen darin, dasseine Deckstruktur davon aus einem fotosensitiven Trockenfilm anstelleeines Siliciumwafers hergestellt ist. Wie in 6a gezeigt,wird zunächstein Vorrichtungswafer 150 mit einer Paket-Verbindungsstrukturgemäß der vorliegendenErfindung durch die Verwendung eines Verfahrens, das dem in den 4a bis 4c gezeigten ähnlich ist,vorbereitet. Im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden jedochKontaktlöcherzur Verwendung bei der Ausbildung von Kontaktanschlüssen ausgebildet,um so einen Vorrichtungswafer vollständig zu durchdringen, oderein Schleifverfahren wird vor der Ausbildung der Kontaktlöcher durchgeführt, unterschiedlich vondem in 4b gezeigten. Das heißt, in einem Schritt,der in 6a gezeigt ist, wird primär ein Mikrovorrichtungswafer 150 miteiner Mikrovorrichtung 155, Kontaktflächen 151 und einemLuftspalt 154 ausgebildet und sekundär mit Kontaktanschlüssen 157,die sich von den Anschlussflächen 151 zurunteren Oberflächedes Vorrichtungswafers 150 erstrecken, und externen Anschlussflächen 158 ausgebildet,die an der unteren Oberflächedes Vorrichtungswafers 150 angeordnet sind, um mit denKontaktanschlüssen 157 verbundenzu werden.
    [0059] Nachfolgendwird, wie in 6b gezeigt, eine Seitenwandstruktur 162 ander oberen Oberflächedes Vorrichtungswafers 150 durch die Verwendung eines Tro ckenfilmsausgebildet, um so einen Bereich zu umfassen, in dem die Mikrovorrichtung 155 undAnschlussflächen 151 gebildetwerden. Die Seitenwandstruktur 162 hat eine Höhe, dienicht geringer ist als die der Mikrovorrichtung 155. DieAusbildung der Seitenstruktur 162 kann durch das Auflaminiereneines fotosensitiven Trockenfilms auf die obere Oberfläche desVorrichtungswafers 150 und selektive Entfernung des Bereichs,in dem die Mikrovorrichtung 155 und die Anschlussflächen 151 ausgebildetsind, durchgeführtwerden, wodurch einigen Teilen des Trockenfilms, die den Seitenstrukturen 162 entsprechen,das Verbleiben ermöglichtwird.
    [0060] Danachwird, wie in 6c gezeigt, eine Dachstruktur 164 ausgebildet,um die Seitenwandstruktur 162 durch die Verwendung einesTrockenfilms zu überdecken.Als ein Resultat wird eine Deckstruktur 160 zur hermetischenVersiegelung und zum Schutz des Bereichs, in dem die Mikrovorrichtung 155 unddie Anschlussflächen 151 ausgebildetsind, erhalten. Mit anderen Worten kann die Ausbildung der Deckstruktur 160 durchAuflaminieren eines Trockenfilms implementiert werden, der die Schleifenstruktur 164 andem oberen Ende der Seitenwandstruktur 162 bildet, um sozu bewirken, dass der Bereich, der von der Seitenwandstruktur 162 umfasst wird,hermetisch versiegelt wird.
    [0061] Wiein 6d gezeigt, die den letzen Schritt des Verfahrenszur Herstellung des Wafer-Level-Pakets darstellt, wird eine Passivierungsschicht 165 auf die äußere Oberfläche derDeckstruktur 160 aufgebracht. Die Passivierungsschicht 165 isteine Schutzschicht fürdie Deckstruktur 160 und kann aus einem Material, ausgewählt auseiner Masse, bestehend aus einem Epoxidharz, wärmehärtbarem Harz, metallischemund fotosensitivem Harz, hergestellt werden.
    [0062] Wieaus der oben stehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt dievorliegende Erfindung ein Wafer-Level-Paket bereit, das in einersolchen Weise aufgebaut ist, dass eine Paket-Verbindungsstruktur, zurVerwendung beim Anschluss von externen Schaltungen, an einem Vorrichtungswaferanstelle einer Deckstruktur ausgebildet wird, wodurch der Paket-Verbindungsstrukturermöglichtwird, kontinuierlich währendeines Halbleiterherstellungsverfahrens zur Ausbildung einer Vorrichtung gebildetzu werden, ohne dass ein separates Verfahren, in Verbindung mitdem Deckwafer, erforderlich ist. Weiterhin ist es gemäß der vorliegendenErfindung nicht erforderlich, dass Dichtungselemente auf Anschlussflächen zur Verbindungzwischen dem Vorrichtungswafer und dem Deckwafer ausgebildet werden,abweichend von einem herkömmlichenVerfahren, und der Vorrichtungswafer und Deckwafer können durchdie Verwendung verschiedener Deckstrukturen und Versiegelungstechnikenverbunden werden, die sich von einer Metallversiegelungstechnikunterscheiden.
    [0063] Obwohldie bevorzugten Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung fürdarstellende Zwecke dargestellt worden sind, werden diejenigen, dieFachleute sind, es zu schätzenwissen, dass verschiedene Änderungen,Hinzufügungenund Ersetzungen möglichsind, ohne den Bereich und Geist der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beschriebenist, zu verlassen.
    权利要求:
    Claims (22)
    [1] Wafer-Level-Paket (70, 130),umfassend: einen Vorrichtungswafer (50, 80, 110, 150)mit einer Mikrovorrichtung (55, 85, 115, 155)und Anschlussflächen(51, 81, 111, 151), die mitder Mikrovorrichtung (55, 85, 115, 155)verbunden sind, und die an einer Oberfläche des Vorrichtungswafers(50, 110, 150) ausgebildet sind; Kontaktanschlüsse (57, 87, 157),die sich von den Anschlussflächen(51, 81, 111, 151) zu der anderen Oberfläche desVorrichtungswafers (50, 80, 110, 150)erstrecken; externe Anschlussflächen (58, 89, 118, 158),die an der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers (50, 80, 110, 150)ausgebildet und dafürvorgesehen sind, jeweils mit den Anschlussflächen (51, 81, 111, 151) durchdie Kontaktanschlüsse(57, 87, 117) verbunden zu werden; und eineDeckstruktur, die mit einer Oberfläche des Vorrichtungswafers(50, 80, 110, 150) verbundenist, um so der Mikrovorrichtung (55, 85, 115, 155)die Isolierung und hermetische Versiegelung zu ermöglichen.
    [2] Paket nach Anspruch 1, wobei die Deckstruktur einenHohlraum (94) an einem Teil, entsprechend der Mikrovorrichtung,aufweist.
    [3] Paket nach Anspruch 1, wobei die Deckstruktur einSiliciumwafer oder ein Glaswafer ist.
    [4] Paket nach Anspruch 1, das weiterhin umfasst: einDichtungselement (53, 83, 113) zur Verbindung derDeckstruktur mit dem Vorrichtungswafer (50, 80, 110, 150).
    [5] Paket nach Anspruch 4, wobei: der Vorrichtungswafer(50, 80, 110, 150) weist weiterhineinen peripheren Metallsockel (52, 82) auf, der umeinen Umfang einer Oberflächedavon ausgebildet ist, um mit der Deckstruktur verbunden zu werden;und das Dichtungselement (53, 83) ist einmetallisches Material, das auf dem peripheren Metallsockel (52, 82)ausgebildet ist.
    [6] Paket nach Anspruch 4, wobei das Dichtungselement(113) eine Glasfritte ist.
    [7] Paket nach Anspruch 4, wobei das Dichtungselement(113) ein harzbasierter Klebstoff ist.
    [8] Paket nach Anspruch 1, wobei die Versiegelung durcheine anodische Verbundtechnik durchgeführt wird.
    [9] Paket nach Anspruch 1, wobei die Deckstruktur (160)eine Trockenfilmstruktur aufweist, wobei die Trockenfilmstruktureine Bohrung zur Aufnahme der Mikrovorrichtung (155) undvon Anschlussflächen (151)aufweist, und eine Passivierungsschicht (165), die aufeiner äußeren Oberfläche derTrockenfilmstruktur aufgebracht ist.
    [10] Paket nach Anspruch 9, wobei die Passivierungsschicht(165) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehendaus einem Epoxidharz, einem wärmehärtbarenHarz, einem metallischen und einem fotosensitiven Harz, ist.
    [11] Verfahren zur Herstellung eines Wafer-Level-Pakets,umfassend die Schritte: a) Vorbereitung eines Vorrichtungswafers,in dem eine Mikrovorrichtung und Kontaktflächen, verbunden mit der Mikrovorrichtung,auf einer Oberfläche davonausgebildet werden; b) Ausbildung von Kontaktanschlüssen, diesich von den Anschlussflächenzu der anderen Oberfläche desVorrichtungswafers erstrecken; c) Verbindung einer Deckstrukturmit einer Oberflächedes Vorrichtungswafers, um so der Mikrovorrichtung die Isolationund hermetische Versiegelung zu ermöglichen; und d) Ausbildungexterner Anschlussflächenan der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers, wobei die externen Anschlussflächen jeweilsmit den Anschlussflächendurch Kontaktanschlüsseverbunden sind.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt b)umfasst: b-1) Ausbildung von Kontaktlöchern mit einer vorbestimmtenTiefe in den Kontaktflächenund damit dem Vorrichtungswafer; b-2) Aufbringen eines leitendenMaterials auf die Kontaktlöcher,um so die Kontaktanschlüsseauszubilden; und b-3) Schleifen des Vorrichtungswafers um soden Kontaktanschlüssendas Ausgesetztsein gegenüber derAußenseitevon der anderen Oberflächedes Vorrichtungswafers zu ermöglichen.
    [13] Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt b-3)vor oder nach dem Schritt c) durchgeführt wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Deckstruktureinen Hohlraum an einem Teil, entsprechend der Mikrovorrichtung,aufweist.
    [15] Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Deckstrukturein Siliciumwafer oder Glaswafer ist.
    [16] Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin nach demSchritt b) den Schritt umfasst: e) Ausbildung eines Dichtungselementszur Verwendung in der Verbindung zwischen der Deckstruktur und demVorrichtungswafer.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, wobei: der Vorrichtungswaferweist einen peripheren Metallsockel, ausgebildet um einen Umfangeiner Oberflächedavon, auf, der mit der Deckstruktur zu verbinden ist; und dasDichtungselement ist ein metallisches Material, das auf dem peripherenMetallsockel ausgebildet ist.
    [18] Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Dichtungselementeine Glasfritte ist.
    [19] Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Dichtungselementein harzbasierter Klebstoff ist.
    [20] Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Deckstrukturdurch ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst, vorbereitetwird: f) Ausbildung einer Trockenfilmstruktur mit einer Bohrungzur Aufnahme der Mikrovorrichtung und der Anschlussflächen, und g)Aufbringen einer Passivierungsschicht auf eine äußere Oberfläche der Trockenfilmstruktur.
    [21] Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt f)umfasst: f-1) Ausbildung einer Seitenwandstruktur auf einer Oberfläche desVorrichtungswafers durch die Verwendung eines Trockenfilms, wobeidie Seitenwandstruktur eine Höheaufweist, die nicht geringer ist als die der Mikrovorrichtung, umso einen Bereich, in dem die Mikrovorrichtung und die Anschlussflächen ausgebildetsind, zu umfassen; und f-2) Ausbildung einer Deckstruktur durchdie Verwendung eines Trockenfilms, wobei die Deckstruktur die Seitenwandstruktur überdeckt.
    [22] Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Passivierungsschichtein Material, ausgewähltaus der Gruppe bestehend aus einem Epoxidharz, wämehärtbarem Harz, metallischemund fotosensitivem Harz, ist.
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-05-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-03-13| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: LINDNER BLAUMEIER PATENT- UND RECHTSANWAELTE, 9040 |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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