チップパッケージとその製造方法
【課題】チップパッケージとその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施例は、チップパッケージの製造方法を提供する。複数のスクライブラインにより隔てられる複数のデバイス領域を有する半導体ウェハを提供する工程と、パッケージ基板を半導体ウェハに接合し、スペーサ層をパッケージ基板と半導体ウェハの間に設置して、スペーサ層は、それぞれデバイス領域を露出する複数のキャビティを区画し、半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を有する工程と、貫通孔中に、接着材料を充填し、スペーサ層は粘性を有し、材料は接着材料と異なる工程と、スクライブラインに沿って半導体ウェハ、パッケージ基板とスペーサ層をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージを形成する工程と、を含む。
【解決手段】本発明の実施例は、チップパッケージの製造方法を提供する。複数のスクライブラインにより隔てられる複数のデバイス領域を有する半導体ウェハを提供する工程と、パッケージ基板を半導体ウェハに接合し、スペーサ層をパッケージ基板と半導体ウェハの間に設置して、スペーサ層は、それぞれデバイス領域を露出する複数のキャビティを区画し、半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を有する工程と、貫通孔中に、接着材料を充填し、スペーサ層は粘性を有し、材料は接着材料と異なる工程と、スクライブラインに沿って半導体ウェハ、パッケージ基板とスペーサ層をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージを形成する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップパッケージに関するものであって、特に、ウェハスケールのパッケージプロセスにより形成されるチップパッケージとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チップパッケージは、パッケージされるチップの保護に用いられ、チップと外部電子素子間の導電経路を提供する。現在のウェハスケールのパッケージ工程中、ウェハ外周に位置するチップパッケージは、接合度が悪いおよび／または水分が浸入しやすいという問題が起こり、パッケージするチップの操作に影響する。
よって、チップパッケージの信頼度を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、チップパッケージとその製造方法を提供し、チップパッケージの信頼度を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例はチップパッケージの製造方法を提供し、複数のスクライブラインにより分割される複数のデバイス領域を有する半導体ウェハを提供する工程と、パッケージ基板を半導体ウェハに接合し、スペーサ層をパッケージ基板と半導体ウェハの間に設置し、スペーサ層は、それぞれデバイス領域を露出する複数のキャビティを区画し、且つ半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を有する工程と、貫通孔中に接着材料を充填し、スペーサ層は粘性を有し、材料は接着材料と異なる工程と、スクライブラインに沿って、半導体ウェハ、パッケージ基板とスペーサ層をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージを形成する工程と、を含む。
【０００５】
本発明の別の実施例はチップパッケージを提供し、デバイス領域を有する半導体基板と、半導体基板上に設置されるパッケージ基板と、半導体基板とパッケージ基板の間に設置され、デバイス領域を露出するキャビティを定義するスペーサ層と、スペーサ層中に埋め込まれると共にキャビティ外に位置する互いに独立した複数の接着材料構造と、を含み、スペーサ層の材料は、接着材料構造の材料と異なる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の外縁間の接着性を効果的に改善し、後続の加工工程中で、積層構造が層間剥離現象を生じるのを防止し、チップパッケージ工程の製造工程の歩留まりを向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図２】図１Ｂの平面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図４】図３Ｂのチップパッケージの斜視図である。
【図５】図３Ａの平面図である。
【図６】図５の実施例の変化例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１０】図９Ｂのチップパッケージの立体図である。
【図１１】図９Ａの平面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１３】図１２Ｂのチップパッケージの斜視図である。
【図１４】図１２の平面図である。
【図１５】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１６】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１７】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１８】本発明の実施例によるチップパッケージの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下で本発明の実施例による製造および使用方式を説明する。注意すべきことは、本発明はさらに多くの応用可能な発明概念を提供し、それらは多種の特定方式で実施する。明細書中で説明する特定の実施例は本発明を製造および使用する特定方式を説明するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。このほか、異なる実施例中で、重複した参照符号または表記を使用している。これらの重複は本発明を簡単にはっきりと説明するためのものであり、説明する異なる実施例および／または構造間の関連性を示すものではない。また、第一材料層が第二材料層上にあるというのは、第一材料層と第二材料層が直接接触しているかまたは一つ以上のその他の材料により隔てられている状況を含む。図式中、実施例の形状または厚さは拡大可能で、表示を簡潔にまたは分かりやすくしている。さらに、図示されないまたは描写されない素子は、当業者に理解されている形式で存在する。
【０００９】
本発明の実施例によるチップパッケージは、光センサー装置または発光装置のパッケージに用いられる。本発明はこれに限るものではない。例えば、本発明のチップパッケージの実施例中、能動素子または受動素子 (Active or Passive Elements)、デジタル回路またはアナログ回路 (Digital or Analog Circuits)等の集積回路を含む電子素子(Electronic Components)、例えば、光電子デバイス(Optoelectronic Devices)、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical System; MEMS)、マイクロ流体システム(micro Fluidic Systems)、熱、光線および圧力を検出する物理センサー(Physical Sensor)に応用することができる。特に、ウェハスケールのパッケージ(Wafer scale package; WSP)工程を、イメージセンサー素子、発光ダイオード(Light-Emitting Diodes; LEDs)、太陽電池(Solar Cells)、RF回路(RF Circuits)、加速器(Accelerators)、ジャイロスコープ(Gyroscopes)、マイクロアクチュエータ(Micro Actuators)、表面音響波デバイス(Surface Acoustic Wave Devices)、圧力センサー(Pressure Sensors)またはインクプリンターヘッド(Ink Printer Heads)等の半導体チップに実行する。
【００１０】
上述のウェハスケールのパッケージ工程は、主に、ウェハ段階で、パッケージ工程を完成後、チップを有するウェハを独立したパッケージ体に分断するものである。しかし、特定の実施例中、例えば、既に分離した半導体チップを搭載ウェハ上に再分布して、パッケージ工程を実行することも、ウェハスケールのパッケージ工程と称する。また、上述のウェハスケールのパッケージ工程は、スタック(Stack)方式により、集積回路を有する複数のウェハを設置して、マルチレイヤ集積回路(Multi-layer Integrated Circuit Devices)のチップパッケージを形成するのにも適用する。
【００１１】
本発明は、半導体ウェハとパッケージ基板間のスペーサ層に、半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を形成すると共に、これらの貫通孔中に、接着材料を充填して、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の間の接着性を増加させる。
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図で、図２は、図１Ｂの平面図である。図１Ｂは、図２中のＩ-Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図２では、パッケージ基板を省略している。
【００１２】
まず、図１Ａを参照すると、半導体ウェハ１１０とパッケージ基板１２０を提供し、半導体ウェハ１１０は、複数のスクライブラインＳにより隔てられた複数のデバイス領域１１２を有する。
【００１３】
図１Ｂと図２からわかるように、次にパッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合し、パッケージ基板１２０と半導体ウェハ１１０の間にスペーサ層１３０を設ける。スペーサ層１３０は、それぞれ、デバイス領域１１２を露出させる複数のキャビティＣを区画する。スペーサ層１３０は、半導体ウェハ１１０の外縁部Ｐに隣接する複数の貫通孔Ｔを有する。
【００１４】
本実施形態では、スペーサ層１３０は、外環部１３２とスペーサ部分１３４を含み、外環部１３２は、半導体ウェハ１１０の外縁部Ｐに隣接し、スペーサ部分１３４は、デバイス領域１１２間のスクライブラインＳ上に位置し、貫通孔Ｔは外環部１３２内に位置する。また、貫通孔Ｔ中に、接着材料１４０を充填してもよく、接着材料１４０の充填方法は、例えば、スクリーン印刷である。
【００１５】
接着材料１４０は貫通孔Ｔ内に完全にまたは部分的に充填されればよい。接着材料１４０を貫通孔Ｔ内に完全に充填すると、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０とスペーサ層１３０の接着性が改善される。接着材料１４０が貫通孔Ｔ内を部分的に充填していても、スペーサ層１３０と半導体ウェハ１１０またはパッケージ基板１２０のどちらか一つとの接着性を改善し、パッケージ工程の歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
スペーサ層１３０は粘性を有し、その材料は接着材料１４０と異なる。例えば、スペーサ層１３０の材料は、感光材料（例えば、フォトレジスト）またはエポキシ樹脂（Epoxy）で、接着材料１４０の材料は、その他の種類の高分子材料（例えば、ポリイミド（Polyimide））である。本実施形態ではこのような材料が接着材料１４０とスペーサ層に用いられるので、接着材料１４０の接着力がスペーサ層１３０の接着力より大きく、且つ、接着材料１４０の硬度がスペーサ層１３０の硬度より小さい。これにより、パッケージ基板１２０と半導体ウェハ１１０の接合時、スペーサ層１３０は十分なサポート力を提供し、接着材料１４０はスペーサ層１３０よりさらに大きい接著力を提供することができる。
【００１７】
詳細には、図１Ａに示されるように、本実施例では、パッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合する方法は、まず、スペーサ層１３０をパッケージ基板１２０上に形成する工程と、貫通孔Ｔ中に接着材料１４０を充填する工程と、その後、パッケージ基板１２０を、粘性を有するスペーサ層１３０と接着材料１４０により、半導体ウェハ１１０に接合する工程と、を含む。
【００１８】
このほか、その他の実施例では、パッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合する方法は、まず、スペーサ層１３０を半導体ウェハ１１０上に形成する工程と、貫通孔T中に接着材料１４０を充填する工程と、その後、半導体ウェハ１１０を、粘性を有するスペーサ層１３０と接着材料１４０により、パッケージ基板１２０に接合する工程と、を含む。
【００１９】
また、図２に示されるように、スペーサ層１３０は、さらに、スペーサ部分１３４中に、複数の空洞貫通孔Ｈを有し、接着材料１４０は空洞貫通孔Ｈ中に充填されていない場合がある。
【００２０】
当然わかることであるが、本実施例では、外環部１３２の貫通孔Ｔ中に接着材料１４０を充填するので、接着材料１４０は、外環部１３２と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０間の接着性を改善することができ、後続の加工工程（例えば、化学気相蒸着等の熱工程）中で、スペーサ層１３０、半導体ウェハ１１０およびパッケージ基板１２０から構成される積層構造が層間剥離現象（Delamination）をおこすのを防止して、ウェハダイス工程の信頼度を改善し、チップパッケージ工程の歩留まりを増大させる。
【００２１】
その後、選択的に、スペーサ層１３０と接着材料１４０に対し、硬化工程を実行して、スペーサ層１３０と接着材料１４０とを同時または異なる時に硬化させる。この硬化工程は、例えば、加熱硬化工程、光硬化工程、またはその他の適当な硬化工程である。
【００２２】
図１Ｂと図１Ｃからわかるように、次にスクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０とスペーサ層１３０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１００を形成する。チップパッケージ１００は、（ダイス後の）半導体基板１１０ａ、（ダイス後の）パッケージ基板１２０ａおよび（ダイス後の）スペーサ層１３０ａを含み、半導体基板１１０ａはデバイス領域１１２を有する。パッケージ基板１２０ａは半導体基板１１０ａ上に設けられ、スペーサ層１３０ａはパッケージ基板１２０ａと半導体基板１１０ａの間に設けられ、キャビティＣが区画される。
【００２３】
チップパッケージ１００が感光素子または発光素子である時、パッケージ基板１２０の材料は、透明材料、例えば、ガラス、石英、プラスチック、または、オパール（Opal）を含むものでよい。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の別の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
当然わかることであるが、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図１Ａ〜図１Ｃの製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態では、貫通孔Ｔと接着材料１４０とが、さらにスペーサ部分１３４内にも設けられていることである。
【００２５】
図５は、図３Ａの平面図、図３Ａは、図５中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であり、簡潔にするため、図５では、パッケージ基板を省略している。詳細には、図３Ａを参照すると、貫通孔Ｔはスペーサ部分１３４内に位置する。例えば、図５に示されるように、半導体ウェハ１１０は、中心領域１１４と中心領域１１４を囲繞する周辺領域１１６を有し、貫通孔Ｔは、周辺領域１１６中のスペーサ部分１３４内で、且つ、スクライブラインＳ上に位置する。接着材料１４０は、周辺領域１１６中の貫通孔Ｔ中に充填されている。さらに、本実施形態では、スペーサ層１３０の空洞貫通孔Ｈは、分布於中心領域１１４内のスペーサ部分１３４内に位置する。
【００２６】
本実施形態では、スペーサ部分１３４を貫通する接着材料１４０が周辺領域１１６中で中心領域１１４を取り囲むように配列されているので、周辺領域１１６中のスペーサ部分１３４の部分と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０間の接着性が改善される。この接着性の改善により、後続の加工工程中に積層構造中で層間剥離現象がおきることが防止される。そのため、本実施形態中のスペーサ層１３０は、接着材料１４０を充填する外環部１３２を有していなくてもよい。
【００２７】
図６は、図５の実施形態の変形例である。別の実施形態では、図６に示されるように、貫通孔Ｔは、スペーサ部分１３４全体中に設けられ（即ち、半導体ウェハ１１０の中心領域と周辺領域中に位置する）、接着材料１４０をこれらの貫通孔Ｔ中に充填し、この時、スペーサ部分１３４は空洞貫通孔を有さない。
【００２８】
当然わかることであるが、本実施形態では、スペーサ部分１３４の貫通孔Ｔ中に、接着材料１４０を充填するので、接着材料１４０は、スペーサ部分１３４と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０の間の接着性を増大させ、チップパッケージ工程の歩留まりを向上させる。
【００２９】
図３Ａと図３Ｂからわかるように、次にスクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、スペーサ層１３０および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ３００を形成する。
【００３０】
図４は、図３Ｂのチップパッケージの斜視図である。簡潔にするため、図４では、パッケージ基板を省略している。図３Ｂと図４からわかるように、チップパッケージ３００は、（ダイス後の）半導体基板１１０ａ、（ダイス後の）パッケージ基板１２０ａ、（ダイス後の）スペーサ層１３０ａおよび互いに独立した複数の接着材料構造１４０ａを含み、半導体基板１１０ａはデバイス領域１１２を有する。
【００３１】
パッケージ基板１２０ａが半導体基板１１０ａ上に設置される。スペーサ層１３０ａが半導体基板１１０ａとパッケージ基板１２０ａの間に設置され、キャビティＣを区画し、キャビティＣはデバイス領域１１２を露出させる。複数の接着構造１４０ａはスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれ、キャビティＣ外に位置し、スペーサ層１３０ａの一部分がこれらの接着材料構造１４０ａの間を隔てている。スペーサ層１３０ａの材料は、接着構造１４０ａの材料と異なる。
【００３２】
注意すべきことは、ここで、『複数の接着構造１４０ａがスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれる』というのは、接着構造１４０ａがスペーサ層１３０ａ中に位置し、且つ、スペーサ層１３０ａが接着構造１４０ａの一部表面を露出させることを意味するということである。例えば、スペーサ層１３０ａは、キャビティＣから離れた面に側壁１３８を有し、接着構造１４０ａは側壁１３８上に埋め込まれる。詳細には、側壁１３８は、半導体基板１１０ａからパッケージ基板１２０ａに延伸する複数の凹部Ｒを有し、接着構造１４０ａが凹部Ｒ中に充填されている。接着構造１４０ａはスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれるので、両者間の接着性はよい。
【００３３】
本実施形態では、複数の接着構造１４０ａは、キャビティＣと反対側の面に側壁Ｆを有し、側壁Ｆと側壁１３８は面一である。本実施形態では、スペーサ層１３０ａは、直接、半導体基板１１０ａとパッケージ基板１２０ａに接触し、かつ、各接着構造１４０ａは、半導体基板１１０ａからパッケージ基板１２０ａにまで延設されている。
【００３４】
図４では、複数の接着材料構造１４０ａが凹部Ｒを完全に充填している状態を示しているが、その他の実施例では、複数の接着材料構造１４０ａは凹部Ｒを部分的に充填している。例えば、複数の接着材料構造１４０ａは、凹部Ｒの半導体基板１１０ａに隣接する一端にだけ位置し、半導体基板１１０ａとスペーサ層１３０ａを連接する。また、その代わりに、複数の接着構造１４０ａは、凹部Ｒのパッケージ基板１２０ａに隣接する一端だけに位置し、パッケージ基板１２０ａとスペーサ層１３０ａを連接させることもできる。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｂは、本発明のまた別の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
注意すべきことは、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図３Ａ〜図３Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態のスペーサ層１３０は複数の内環構造１３６を有することである。
【００３６】
図８は図７Ａの平面図、図７Ａは、図８中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。簡潔にするため、図８はパッケージ基板を省略している。詳細には、図７Ａと図８からわかるように、内環構造１３６はキャビティＣ中に位置するとともに、デバイス領域１１２を環繞し、且つ、貫通孔Ｔは内環構造１３を貫通する。接着材料１４０は貫通孔Ｔを充填する。
【００３７】
当然わかることであるが、図８は、周辺領域１１６中に設けられる内環構造１３６が、貫通孔Ｔにより貫通され、かつ、貫通孔Ｔ中に接着材料１４０が充填され、中心領域１１４中に位置する内環構造１３６が空洞貫通孔Ｈにより貫通されることを示している。もちろん、その他の実施形態では、すべての内環構造１３６が、接着材料１４０が充填されている貫通孔Ｔにより貫通されている。
【００３８】
続いて、図７Ａと図７Ｂからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、スペーサ層１３０および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージ７００が形成されている。
【００３９】
本実施形態のチップパッケージ７００は、図３Ｂのチップパッケージ３００に類似し、両者の差異は、チップパッケージ７００のスペーサ層１３０ａがさらに内環構造１３６を有することである。内環構造１３６はキャビティＣ中に位置して、複数の貫通孔Ｔを有し、且つ、互いに独立した複数の接着材料構造１４０ａが、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填される。
【００４０】
図９Ａ〜図９Ｂは、本発明のさらに別の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
注意すべきことは、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図３Ａ〜図３Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、貫通孔Ｔの配列方式が異なることである。
【００４１】
図１１は図９Ａの平面図、図９Ａは、図１１中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図１１ではパッケージ基板を省略している。詳細には、図９Ａと図１１を同時に参照すると、各スクライブラインＳに対して、複数の貫通孔Ｔが、互いに平行な二列の貫通孔Ｔとなって、スクライブラインＳの両側に配置されている。その他の実施形態では、貫通孔Ｔは、さらに多くの偶数列の貫通孔Ｔ（例えば、４、６、８列）を含み、且つ、それぞれ、これら偶数列の貫通孔ＴはスクライブラインＳの両側に配置されている。
【００４２】
続いて、図９Ａと図９Ｂからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０と二列の貫通孔Ｔ間に位置するスペーサ層１３０の一部をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ９００が形成されている。
【００４３】
図１０は、図９Ｂのチップパッケージの斜視図で、簡潔にするため、図１０では、パッケージ基板を省略している。図９Ｂと図１０からわかるように、本実施形態のチップパッケージ９００は、図３Ｂのチップパッケージ３００に類似し、両者の差異は、チップパッケージ９００のスペーサ層１３０ｂは複数の貫通孔Ｔを有し、且つ、接着材料構造１４０ａは、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填されていることである。
【００４４】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
当然わかることであるが、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図９Ａ〜図９Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、貫通孔Ｔの配列方式が異なることである。
【００４５】
図１４は図１２の平面図、図１２は、図１４中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図１４では、パッケージ基板を省略している。詳細には、図１２と図１４を同時に参照すると、各スクライブラインＳにとって、複数の貫通孔Ｔは互いに平行な三列の貫通孔Ｔとなっており、且つ、この三列の貫通孔Ｔのうちの一列の貫通孔ＴがスクライブラインＳ上に位置し（以下で中間列と称する）、他の二列の貫通孔Ｔが、それぞれ、スクライブラインＳの両側に配置されている。
【００４６】
続いて、図１２Ａと図１２Ｂとからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、二列の貫通孔Ｔの間に位置するスペーサ１３０の一部および貫通孔Ｔの中間列中の接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１２００が形成されている。
【００４７】
図１３は、図１２Ｂのチップパッケージの斜視図で、簡潔にするため、図１３では、パッケージ基板を省略している。図１２Ｂと図１３からわかるように、本実施形態のチップパッケージ１２００は、図３Ｂのチップパッケージ３００と図９Ｂのチップパッケージ９００に類似し、その差異は、チップパッケージ１２００のスペーサ層１３０ｃが、図３Ｂのチップパッケージ３００の凹部Ｒと図９Ｂのチップパッケージ９００の貫通孔Ｔを同時に有し、且つ、接着材料構造１４０ａが、それぞれ、貫通孔Ｔと凹部Ｒ中に充填されることである。
【００４８】
図１５〜１６は、本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図で、簡潔にするため、図１６では、パッケージ基板を省略している。当然わかることであるが、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図１２Ａ〜図１２Ｂと図１４の製造工程に類似していることで、図１５に示されるように、両者の差異は、本実施例では、スペーサ層１３０を貫通する連続トレンチＡにより、スクライブラインＳ上に位置する複数の貫通孔Ｔを代替していることである（図１４を参照）。詳細には、本実施例では、各スクライブラインＳにとって、貫通孔Ｔは、選択的に、互いに平行な二列の貫通孔Ｔを含み、且つ、トレンチＡ（またはスクライブラインＳ）は、この互いに平行な二列の貫通孔Ｔの間を隔てている。
【００４９】
このほか、本実施形態では、選択的に、スペーサ層１３０の外環部１３２上に、環状の外環トレンチＢを形成し、外環トレンチＢは外環部１３２を貫通する。一実施形態では、貫通孔Ｔは、さらに選択的に、外環部１３２内に位置する二列の貫通孔Ｔを含んでもよく、且つ、この二列の貫通孔Ｔは、それぞれ、外環トレンチＢの両側に位置する。
【００５０】
当然わかることであるが、本実施形態は、二列の貫通孔Ｔを一例として記載しているが、貫通孔ＴとトレンチＡ（或は外環トレンチＢ）の相対的な位置はこれに限定されるものではない。すなわち、その他の実施形態では、必要に応じて、貫通孔ＴとトレンチＡ（または外環トレンチＢ）の相対位置を調整する。
【００５１】
半導体ウェハ１１０上にスペーサ層１３０を形成後、接着材料１４０をトレンチＡ、外環トレンチＢおよび貫通孔Ｔ中に充填する。その後、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板、およびトレンチＡ中に位置する接着材料１４０をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージ１６００（図１６に示される）を形成する。
【００５２】
図１６を参照すると、チップパッケージ１６００は、図１３のチップパッケージに類似し、その差異は、チップパッケージ１６００のスペーサ層１３０ｄが凹部を有さず、連続した環状接着材料構造１４０ｂがスペーサ層１３０ｄの側壁を囲みかつ被覆し、キャビティＣ外に配置されている。このほか、接着材料構造１４０ａのすべてが、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填される。
【００５３】
図１７〜１８は、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の概略図で、簡潔にするため、図１８では、パッケージ基板を省略している。当然わかることであるが、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図１２Ａ〜図１２Ｂと図１４の製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態は、スペーサ層１３０を貫通する複数の環状トレンチＤにより、スクライブラインＳ外に位置する複数の貫通孔Ｔを代替していることである（図１４を参照する）。詳細には、図１７を参照すると、各環状トレンチＤは、対応するキャビティＣ（またはデバイス領域１１２）を囲繞し、貫通孔Ｔは二個の隣接する環状トレンチＤの間に位置する。
【００５４】
当然わかることであるが、本実施形態は、二個の隣接する環状トレンチＤの間に複数の貫通孔Ｔがあるものを例として説明しているが、貫通孔Ｔと環状トレンチＤの相対的な位置を限定するものではない。つまり、その他の実施形態では、必要に応じて、貫通孔Ｔと環状トレンチＤの相対的な位置を調整する。
【００５５】
半導体ウェハ１１０上にスペーサ層１３０を形成後、接着材料１４０を環状トレンチＤと貫通孔Ｔ中に充填する。その後、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板、二個の隣接する環状トレンチＤの間のスペーサ層１３０の一部および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１８００を形成する（図１８に示される）。
【００５６】
図１８を参照すると、チップパッケージ１８００は、図１３のチップパッケージに類似し、その差異は、チップパッケージ１８００のスペーサ層１３０ｅが連続した環状トレンチＤを有し、貫通孔Ｔを有さないことである。環状トレンチＤはスペーサ層１３０ｅを貫通し、且つ、キャビティＣ（またはデバイス領域）を環繞し、且つ、連続した環状接着材料構造１４０ｃが環状トレンチＤ中に充填される。さらに、接着材料構造１４０ａは、それぞれ、凹部Ｒ中に充填される。
【００５７】
上述のように、本発明は、接着材料が、半導体ウェハの外縁に隣接するスペーサ層を貫通するので、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の外縁間の接着性を効果的に改善し、後続の加工工程（例えば、熱工程）中で、積層構造が層間剥離現象を生じるのを防止し、チップパッケージ工程の製造工程の歩留まりを向上させる。
【００５８】
このほか、本発明は、接着材料をスペーサ層のスペーサ部分に貫通させて、スペーサ部分と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の間の接着性を改善し、チップパッケージ工程の歩留まりを増大させることができる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５９】
１００、３００、７００、９００、１２００、１６００、１８００ チップパッケージ
１１０ 半導体ウェハ
１１０ａ （ダイス後の）半導体基板
１１２ デバイス領域
１１４ 中心領域
１１６ 周辺領域
１２０ パッケージ基板
１２０ａ （ダイス後の）パッケージ基板
１３０ スペーサ層
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０e （ダイス後の）スペーサ層
１３２ 外環部
１３４ スペーサ部分
１３６ 内環構造
１３８ 側壁
１４０ 接着材料
１４０ａ 接着材料構造
１４０ｂ、１４０ｃ 環状接着材料構造
Ａ トレンチ
Ｂ 外環トレンチ
Ｃ キャビティ
Ｄ 環状トレンチ
Ｈ 空洞貫通孔
Ｐ 外縁
Ｒ 凹部
Ｓ スクライブライン
Ｔ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップパッケージに関するものであって、特に、ウェハスケールのパッケージプロセスにより形成されるチップパッケージとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チップパッケージは、パッケージされるチップの保護に用いられ、チップと外部電子素子間の導電経路を提供する。現在のウェハスケールのパッケージ工程中、ウェハ外周に位置するチップパッケージは、接合度が悪いおよび／または水分が浸入しやすいという問題が起こり、パッケージするチップの操作に影響する。
よって、チップパッケージの信頼度を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、チップパッケージとその製造方法を提供し、チップパッケージの信頼度を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例はチップパッケージの製造方法を提供し、複数のスクライブラインにより分割される複数のデバイス領域を有する半導体ウェハを提供する工程と、パッケージ基板を半導体ウェハに接合し、スペーサ層をパッケージ基板と半導体ウェハの間に設置し、スペーサ層は、それぞれデバイス領域を露出する複数のキャビティを区画し、且つ半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を有する工程と、貫通孔中に接着材料を充填し、スペーサ層は粘性を有し、材料は接着材料と異なる工程と、スクライブラインに沿って、半導体ウェハ、パッケージ基板とスペーサ層をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージを形成する工程と、を含む。
【０００５】
本発明の別の実施例はチップパッケージを提供し、デバイス領域を有する半導体基板と、半導体基板上に設置されるパッケージ基板と、半導体基板とパッケージ基板の間に設置され、デバイス領域を露出するキャビティを定義するスペーサ層と、スペーサ層中に埋め込まれると共にキャビティ外に位置する互いに独立した複数の接着材料構造と、を含み、スペーサ層の材料は、接着材料構造の材料と異なる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の外縁間の接着性を効果的に改善し、後続の加工工程中で、積層構造が層間剥離現象を生じるのを防止し、チップパッケージ工程の製造工程の歩留まりを向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図２】図１Ｂの平面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図４】図３Ｂのチップパッケージの斜視図である。
【図５】図３Ａの平面図である。
【図６】図５の実施例の変化例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１０】図９Ｂのチップパッケージの立体図である。
【図１１】図９Ａの平面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１３】図１２Ｂのチップパッケージの斜視図である。
【図１４】図１２の平面図である。
【図１５】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１６】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１７】本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
【図１８】本発明の実施例によるチップパッケージの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下で本発明の実施例による製造および使用方式を説明する。注意すべきことは、本発明はさらに多くの応用可能な発明概念を提供し、それらは多種の特定方式で実施する。明細書中で説明する特定の実施例は本発明を製造および使用する特定方式を説明するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。このほか、異なる実施例中で、重複した参照符号または表記を使用している。これらの重複は本発明を簡単にはっきりと説明するためのものであり、説明する異なる実施例および／または構造間の関連性を示すものではない。また、第一材料層が第二材料層上にあるというのは、第一材料層と第二材料層が直接接触しているかまたは一つ以上のその他の材料により隔てられている状況を含む。図式中、実施例の形状または厚さは拡大可能で、表示を簡潔にまたは分かりやすくしている。さらに、図示されないまたは描写されない素子は、当業者に理解されている形式で存在する。
【０００９】
本発明の実施例によるチップパッケージは、光センサー装置または発光装置のパッケージに用いられる。本発明はこれに限るものではない。例えば、本発明のチップパッケージの実施例中、能動素子または受動素子 (Active or Passive Elements)、デジタル回路またはアナログ回路 (Digital or Analog Circuits)等の集積回路を含む電子素子(Electronic Components)、例えば、光電子デバイス(Optoelectronic Devices)、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical System; MEMS)、マイクロ流体システム(micro Fluidic Systems)、熱、光線および圧力を検出する物理センサー(Physical Sensor)に応用することができる。特に、ウェハスケールのパッケージ(Wafer scale package; WSP)工程を、イメージセンサー素子、発光ダイオード(Light-Emitting Diodes; LEDs)、太陽電池(Solar Cells)、RF回路(RF Circuits)、加速器(Accelerators)、ジャイロスコープ(Gyroscopes)、マイクロアクチュエータ(Micro Actuators)、表面音響波デバイス(Surface Acoustic Wave Devices)、圧力センサー(Pressure Sensors)またはインクプリンターヘッド(Ink Printer Heads)等の半導体チップに実行する。
【００１０】
上述のウェハスケールのパッケージ工程は、主に、ウェハ段階で、パッケージ工程を完成後、チップを有するウェハを独立したパッケージ体に分断するものである。しかし、特定の実施例中、例えば、既に分離した半導体チップを搭載ウェハ上に再分布して、パッケージ工程を実行することも、ウェハスケールのパッケージ工程と称する。また、上述のウェハスケールのパッケージ工程は、スタック(Stack)方式により、集積回路を有する複数のウェハを設置して、マルチレイヤ集積回路(Multi-layer Integrated Circuit Devices)のチップパッケージを形成するのにも適用する。
【００１１】
本発明は、半導体ウェハとパッケージ基板間のスペーサ層に、半導体ウェハの外縁に隣接する複数の貫通孔を形成すると共に、これらの貫通孔中に、接着材料を充填して、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の間の接着性を増加させる。
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図で、図２は、図１Ｂの平面図である。図１Ｂは、図２中のＩ-Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図２では、パッケージ基板を省略している。
【００１２】
まず、図１Ａを参照すると、半導体ウェハ１１０とパッケージ基板１２０を提供し、半導体ウェハ１１０は、複数のスクライブラインＳにより隔てられた複数のデバイス領域１１２を有する。
【００１３】
図１Ｂと図２からわかるように、次にパッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合し、パッケージ基板１２０と半導体ウェハ１１０の間にスペーサ層１３０を設ける。スペーサ層１３０は、それぞれ、デバイス領域１１２を露出させる複数のキャビティＣを区画する。スペーサ層１３０は、半導体ウェハ１１０の外縁部Ｐに隣接する複数の貫通孔Ｔを有する。
【００１４】
本実施形態では、スペーサ層１３０は、外環部１３２とスペーサ部分１３４を含み、外環部１３２は、半導体ウェハ１１０の外縁部Ｐに隣接し、スペーサ部分１３４は、デバイス領域１１２間のスクライブラインＳ上に位置し、貫通孔Ｔは外環部１３２内に位置する。また、貫通孔Ｔ中に、接着材料１４０を充填してもよく、接着材料１４０の充填方法は、例えば、スクリーン印刷である。
【００１５】
接着材料１４０は貫通孔Ｔ内に完全にまたは部分的に充填されればよい。接着材料１４０を貫通孔Ｔ内に完全に充填すると、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０とスペーサ層１３０の接着性が改善される。接着材料１４０が貫通孔Ｔ内を部分的に充填していても、スペーサ層１３０と半導体ウェハ１１０またはパッケージ基板１２０のどちらか一つとの接着性を改善し、パッケージ工程の歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
スペーサ層１３０は粘性を有し、その材料は接着材料１４０と異なる。例えば、スペーサ層１３０の材料は、感光材料（例えば、フォトレジスト）またはエポキシ樹脂（Epoxy）で、接着材料１４０の材料は、その他の種類の高分子材料（例えば、ポリイミド（Polyimide））である。本実施形態ではこのような材料が接着材料１４０とスペーサ層に用いられるので、接着材料１４０の接着力がスペーサ層１３０の接着力より大きく、且つ、接着材料１４０の硬度がスペーサ層１３０の硬度より小さい。これにより、パッケージ基板１２０と半導体ウェハ１１０の接合時、スペーサ層１３０は十分なサポート力を提供し、接着材料１４０はスペーサ層１３０よりさらに大きい接著力を提供することができる。
【００１７】
詳細には、図１Ａに示されるように、本実施例では、パッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合する方法は、まず、スペーサ層１３０をパッケージ基板１２０上に形成する工程と、貫通孔Ｔ中に接着材料１４０を充填する工程と、その後、パッケージ基板１２０を、粘性を有するスペーサ層１３０と接着材料１４０により、半導体ウェハ１１０に接合する工程と、を含む。
【００１８】
このほか、その他の実施例では、パッケージ基板１２０を半導体ウェハ１１０に接合する方法は、まず、スペーサ層１３０を半導体ウェハ１１０上に形成する工程と、貫通孔T中に接着材料１４０を充填する工程と、その後、半導体ウェハ１１０を、粘性を有するスペーサ層１３０と接着材料１４０により、パッケージ基板１２０に接合する工程と、を含む。
【００１９】
また、図２に示されるように、スペーサ層１３０は、さらに、スペーサ部分１３４中に、複数の空洞貫通孔Ｈを有し、接着材料１４０は空洞貫通孔Ｈ中に充填されていない場合がある。
【００２０】
当然わかることであるが、本実施例では、外環部１３２の貫通孔Ｔ中に接着材料１４０を充填するので、接着材料１４０は、外環部１３２と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０間の接着性を改善することができ、後続の加工工程（例えば、化学気相蒸着等の熱工程）中で、スペーサ層１３０、半導体ウェハ１１０およびパッケージ基板１２０から構成される積層構造が層間剥離現象（Delamination）をおこすのを防止して、ウェハダイス工程の信頼度を改善し、チップパッケージ工程の歩留まりを増大させる。
【００２１】
その後、選択的に、スペーサ層１３０と接着材料１４０に対し、硬化工程を実行して、スペーサ層１３０と接着材料１４０とを同時または異なる時に硬化させる。この硬化工程は、例えば、加熱硬化工程、光硬化工程、またはその他の適当な硬化工程である。
【００２２】
図１Ｂと図１Ｃからわかるように、次にスクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０とスペーサ層１３０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１００を形成する。チップパッケージ１００は、（ダイス後の）半導体基板１１０ａ、（ダイス後の）パッケージ基板１２０ａおよび（ダイス後の）スペーサ層１３０ａを含み、半導体基板１１０ａはデバイス領域１１２を有する。パッケージ基板１２０ａは半導体基板１１０ａ上に設けられ、スペーサ層１３０ａはパッケージ基板１２０ａと半導体基板１１０ａの間に設けられ、キャビティＣが区画される。
【００２３】
チップパッケージ１００が感光素子または発光素子である時、パッケージ基板１２０の材料は、透明材料、例えば、ガラス、石英、プラスチック、または、オパール（Opal）を含むものでよい。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の別の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
当然わかることであるが、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図１Ａ〜図１Ｃの製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態では、貫通孔Ｔと接着材料１４０とが、さらにスペーサ部分１３４内にも設けられていることである。
【００２５】
図５は、図３Ａの平面図、図３Ａは、図５中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であり、簡潔にするため、図５では、パッケージ基板を省略している。詳細には、図３Ａを参照すると、貫通孔Ｔはスペーサ部分１３４内に位置する。例えば、図５に示されるように、半導体ウェハ１１０は、中心領域１１４と中心領域１１４を囲繞する周辺領域１１６を有し、貫通孔Ｔは、周辺領域１１６中のスペーサ部分１３４内で、且つ、スクライブラインＳ上に位置する。接着材料１４０は、周辺領域１１６中の貫通孔Ｔ中に充填されている。さらに、本実施形態では、スペーサ層１３０の空洞貫通孔Ｈは、分布於中心領域１１４内のスペーサ部分１３４内に位置する。
【００２６】
本実施形態では、スペーサ部分１３４を貫通する接着材料１４０が周辺領域１１６中で中心領域１１４を取り囲むように配列されているので、周辺領域１１６中のスペーサ部分１３４の部分と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０間の接着性が改善される。この接着性の改善により、後続の加工工程中に積層構造中で層間剥離現象がおきることが防止される。そのため、本実施形態中のスペーサ層１３０は、接着材料１４０を充填する外環部１３２を有していなくてもよい。
【００２７】
図６は、図５の実施形態の変形例である。別の実施形態では、図６に示されるように、貫通孔Ｔは、スペーサ部分１３４全体中に設けられ（即ち、半導体ウェハ１１０の中心領域と周辺領域中に位置する）、接着材料１４０をこれらの貫通孔Ｔ中に充填し、この時、スペーサ部分１３４は空洞貫通孔を有さない。
【００２８】
当然わかることであるが、本実施形態では、スペーサ部分１３４の貫通孔Ｔ中に、接着材料１４０を充填するので、接着材料１４０は、スペーサ部分１３４と半導体ウェハ１１０および／またはパッケージ基板１２０の間の接着性を増大させ、チップパッケージ工程の歩留まりを向上させる。
【００２９】
図３Ａと図３Ｂからわかるように、次にスクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、スペーサ層１３０および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ３００を形成する。
【００３０】
図４は、図３Ｂのチップパッケージの斜視図である。簡潔にするため、図４では、パッケージ基板を省略している。図３Ｂと図４からわかるように、チップパッケージ３００は、（ダイス後の）半導体基板１１０ａ、（ダイス後の）パッケージ基板１２０ａ、（ダイス後の）スペーサ層１３０ａおよび互いに独立した複数の接着材料構造１４０ａを含み、半導体基板１１０ａはデバイス領域１１２を有する。
【００３１】
パッケージ基板１２０ａが半導体基板１１０ａ上に設置される。スペーサ層１３０ａが半導体基板１１０ａとパッケージ基板１２０ａの間に設置され、キャビティＣを区画し、キャビティＣはデバイス領域１１２を露出させる。複数の接着構造１４０ａはスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれ、キャビティＣ外に位置し、スペーサ層１３０ａの一部分がこれらの接着材料構造１４０ａの間を隔てている。スペーサ層１３０ａの材料は、接着構造１４０ａの材料と異なる。
【００３２】
注意すべきことは、ここで、『複数の接着構造１４０ａがスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれる』というのは、接着構造１４０ａがスペーサ層１３０ａ中に位置し、且つ、スペーサ層１３０ａが接着構造１４０ａの一部表面を露出させることを意味するということである。例えば、スペーサ層１３０ａは、キャビティＣから離れた面に側壁１３８を有し、接着構造１４０ａは側壁１３８上に埋め込まれる。詳細には、側壁１３８は、半導体基板１１０ａからパッケージ基板１２０ａに延伸する複数の凹部Ｒを有し、接着構造１４０ａが凹部Ｒ中に充填されている。接着構造１４０ａはスペーサ層１３０ａ中に埋め込まれるので、両者間の接着性はよい。
【００３３】
本実施形態では、複数の接着構造１４０ａは、キャビティＣと反対側の面に側壁Ｆを有し、側壁Ｆと側壁１３８は面一である。本実施形態では、スペーサ層１３０ａは、直接、半導体基板１１０ａとパッケージ基板１２０ａに接触し、かつ、各接着構造１４０ａは、半導体基板１１０ａからパッケージ基板１２０ａにまで延設されている。
【００３４】
図４では、複数の接着材料構造１４０ａが凹部Ｒを完全に充填している状態を示しているが、その他の実施例では、複数の接着材料構造１４０ａは凹部Ｒを部分的に充填している。例えば、複数の接着材料構造１４０ａは、凹部Ｒの半導体基板１１０ａに隣接する一端にだけ位置し、半導体基板１１０ａとスペーサ層１３０ａを連接する。また、その代わりに、複数の接着構造１４０ａは、凹部Ｒのパッケージ基板１２０ａに隣接する一端だけに位置し、パッケージ基板１２０ａとスペーサ層１３０ａを連接させることもできる。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｂは、本発明のまた別の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
注意すべきことは、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図３Ａ〜図３Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態のスペーサ層１３０は複数の内環構造１３６を有することである。
【００３６】
図８は図７Ａの平面図、図７Ａは、図８中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。簡潔にするため、図８はパッケージ基板を省略している。詳細には、図７Ａと図８からわかるように、内環構造１３６はキャビティＣ中に位置するとともに、デバイス領域１１２を環繞し、且つ、貫通孔Ｔは内環構造１３を貫通する。接着材料１４０は貫通孔Ｔを充填する。
【００３７】
当然わかることであるが、図８は、周辺領域１１６中に設けられる内環構造１３６が、貫通孔Ｔにより貫通され、かつ、貫通孔Ｔ中に接着材料１４０が充填され、中心領域１１４中に位置する内環構造１３６が空洞貫通孔Ｈにより貫通されることを示している。もちろん、その他の実施形態では、すべての内環構造１３６が、接着材料１４０が充填されている貫通孔Ｔにより貫通されている。
【００３８】
続いて、図７Ａと図７Ｂからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、スペーサ層１３０および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージ７００が形成されている。
【００３９】
本実施形態のチップパッケージ７００は、図３Ｂのチップパッケージ３００に類似し、両者の差異は、チップパッケージ７００のスペーサ層１３０ａがさらに内環構造１３６を有することである。内環構造１３６はキャビティＣ中に位置して、複数の貫通孔Ｔを有し、且つ、互いに独立した複数の接着材料構造１４０ａが、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填される。
【００４０】
図９Ａ〜図９Ｂは、本発明のさらに別の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
注意すべきことは、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図３Ａ〜図３Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、貫通孔Ｔの配列方式が異なることである。
【００４１】
図１１は図９Ａの平面図、図９Ａは、図１１中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図１１ではパッケージ基板を省略している。詳細には、図９Ａと図１１を同時に参照すると、各スクライブラインＳに対して、複数の貫通孔Ｔが、互いに平行な二列の貫通孔Ｔとなって、スクライブラインＳの両側に配置されている。その他の実施形態では、貫通孔Ｔは、さらに多くの偶数列の貫通孔Ｔ（例えば、４、６、８列）を含み、且つ、それぞれ、これら偶数列の貫通孔ＴはスクライブラインＳの両側に配置されている。
【００４２】
続いて、図９Ａと図９Ｂからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０と二列の貫通孔Ｔ間に位置するスペーサ層１３０の一部をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ９００が形成されている。
【００４３】
図１０は、図９Ｂのチップパッケージの斜視図で、簡潔にするため、図１０では、パッケージ基板を省略している。図９Ｂと図１０からわかるように、本実施形態のチップパッケージ９００は、図３Ｂのチップパッケージ３００に類似し、両者の差異は、チップパッケージ９００のスペーサ層１３０ｂは複数の貫通孔Ｔを有し、且つ、接着材料構造１４０ａは、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填されていることである。
【００４４】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の断面図である。
当然わかることであるが、本実施例のチップパッケージの製造工程は、図９Ａ〜図９Ｂの製造工程に類似し、両者の差異は、貫通孔Ｔの配列方式が異なることである。
【００４５】
図１４は図１２の平面図、図１２は、図１４中のＩ−Ｉ’線に沿った断面図で、簡潔にするため、図１４では、パッケージ基板を省略している。詳細には、図１２と図１４を同時に参照すると、各スクライブラインＳにとって、複数の貫通孔Ｔは互いに平行な三列の貫通孔Ｔとなっており、且つ、この三列の貫通孔Ｔのうちの一列の貫通孔ＴがスクライブラインＳ上に位置し（以下で中間列と称する）、他の二列の貫通孔Ｔが、それぞれ、スクライブラインＳの両側に配置されている。
【００４６】
続いて、図１２Ａと図１２Ｂとからわかるように、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板１２０、二列の貫通孔Ｔの間に位置するスペーサ１３０の一部および貫通孔Ｔの中間列中の接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１２００が形成されている。
【００４７】
図１３は、図１２Ｂのチップパッケージの斜視図で、簡潔にするため、図１３では、パッケージ基板を省略している。図１２Ｂと図１３からわかるように、本実施形態のチップパッケージ１２００は、図３Ｂのチップパッケージ３００と図９Ｂのチップパッケージ９００に類似し、その差異は、チップパッケージ１２００のスペーサ層１３０ｃが、図３Ｂのチップパッケージ３００の凹部Ｒと図９Ｂのチップパッケージ９００の貫通孔Ｔを同時に有し、且つ、接着材料構造１４０ａが、それぞれ、貫通孔Ｔと凹部Ｒ中に充填されることである。
【００４８】
図１５〜１６は、本発明の実施例によるチップパッケージの製造工程の断面図で、簡潔にするため、図１６では、パッケージ基板を省略している。当然わかることであるが、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図１２Ａ〜図１２Ｂと図１４の製造工程に類似していることで、図１５に示されるように、両者の差異は、本実施例では、スペーサ層１３０を貫通する連続トレンチＡにより、スクライブラインＳ上に位置する複数の貫通孔Ｔを代替していることである（図１４を参照）。詳細には、本実施例では、各スクライブラインＳにとって、貫通孔Ｔは、選択的に、互いに平行な二列の貫通孔Ｔを含み、且つ、トレンチＡ（またはスクライブラインＳ）は、この互いに平行な二列の貫通孔Ｔの間を隔てている。
【００４９】
このほか、本実施形態では、選択的に、スペーサ層１３０の外環部１３２上に、環状の外環トレンチＢを形成し、外環トレンチＢは外環部１３２を貫通する。一実施形態では、貫通孔Ｔは、さらに選択的に、外環部１３２内に位置する二列の貫通孔Ｔを含んでもよく、且つ、この二列の貫通孔Ｔは、それぞれ、外環トレンチＢの両側に位置する。
【００５０】
当然わかることであるが、本実施形態は、二列の貫通孔Ｔを一例として記載しているが、貫通孔ＴとトレンチＡ（或は外環トレンチＢ）の相対的な位置はこれに限定されるものではない。すなわち、その他の実施形態では、必要に応じて、貫通孔ＴとトレンチＡ（または外環トレンチＢ）の相対位置を調整する。
【００５１】
半導体ウェハ１１０上にスペーサ層１３０を形成後、接着材料１４０をトレンチＡ、外環トレンチＢおよび貫通孔Ｔ中に充填する。その後、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板、およびトレンチＡ中に位置する接着材料１４０をダイスし、互いに分離した複数のチップパッケージ１６００（図１６に示される）を形成する。
【００５２】
図１６を参照すると、チップパッケージ１６００は、図１３のチップパッケージに類似し、その差異は、チップパッケージ１６００のスペーサ層１３０ｄが凹部を有さず、連続した環状接着材料構造１４０ｂがスペーサ層１３０ｄの側壁を囲みかつ被覆し、キャビティＣ外に配置されている。このほか、接着材料構造１４０ａのすべてが、それぞれ、貫通孔Ｔ中に充填される。
【００５３】
図１７〜１８は、本発明の実施形態によるチップパッケージの製造工程の概略図で、簡潔にするため、図１８では、パッケージ基板を省略している。当然わかることであるが、本実施形態のチップパッケージの製造工程は、図１２Ａ〜図１２Ｂと図１４の製造工程に類似し、両者の差異は、本実施形態は、スペーサ層１３０を貫通する複数の環状トレンチＤにより、スクライブラインＳ外に位置する複数の貫通孔Ｔを代替していることである（図１４を参照する）。詳細には、図１７を参照すると、各環状トレンチＤは、対応するキャビティＣ（またはデバイス領域１１２）を囲繞し、貫通孔Ｔは二個の隣接する環状トレンチＤの間に位置する。
【００５４】
当然わかることであるが、本実施形態は、二個の隣接する環状トレンチＤの間に複数の貫通孔Ｔがあるものを例として説明しているが、貫通孔Ｔと環状トレンチＤの相対的な位置を限定するものではない。つまり、その他の実施形態では、必要に応じて、貫通孔Ｔと環状トレンチＤの相対的な位置を調整する。
【００５５】
半導体ウェハ１１０上にスペーサ層１３０を形成後、接着材料１４０を環状トレンチＤと貫通孔Ｔ中に充填する。その後、スクライブラインＳに沿って、半導体ウェハ１１０、パッケージ基板、二個の隣接する環状トレンチＤの間のスペーサ層１３０の一部および貫通孔Ｔ中に位置する接着材料１４０をダイスして、互いに分離した複数のチップパッケージ１８００を形成する（図１８に示される）。
【００５６】
図１８を参照すると、チップパッケージ１８００は、図１３のチップパッケージに類似し、その差異は、チップパッケージ１８００のスペーサ層１３０ｅが連続した環状トレンチＤを有し、貫通孔Ｔを有さないことである。環状トレンチＤはスペーサ層１３０ｅを貫通し、且つ、キャビティＣ（またはデバイス領域）を環繞し、且つ、連続した環状接着材料構造１４０ｃが環状トレンチＤ中に充填される。さらに、接着材料構造１４０ａは、それぞれ、凹部Ｒ中に充填される。
【００５７】
上述のように、本発明は、接着材料が、半導体ウェハの外縁に隣接するスペーサ層を貫通するので、スペーサ層と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の外縁間の接着性を効果的に改善し、後続の加工工程（例えば、熱工程）中で、積層構造が層間剥離現象を生じるのを防止し、チップパッケージ工程の製造工程の歩留まりを向上させる。
【００５８】
このほか、本発明は、接着材料をスペーサ層のスペーサ部分に貫通させて、スペーサ部分と半導体ウェハおよび／またはパッケージ基板の間の接着性を改善し、チップパッケージ工程の歩留まりを増大させることができる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５９】
１００、３００、７００、９００、１２００、１６００、１８００ チップパッケージ
１１０ 半導体ウェハ
１１０ａ （ダイス後の）半導体基板
１１２ デバイス領域
１１４ 中心領域
１１６ 周辺領域
１２０ パッケージ基板
１２０ａ （ダイス後の）パッケージ基板
１３０ スペーサ層
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０e （ダイス後の）スペーサ層
１３２ 外環部
１３４ スペーサ部分
１３６ 内環構造
１３８ 側壁
１４０ 接着材料
１４０ａ 接着材料構造
１４０ｂ、１４０ｃ 環状接着材料構造
Ａ トレンチ
Ｂ 外環トレンチ
Ｃ キャビティ
Ｄ 環状トレンチ
Ｈ 空洞貫通孔
Ｐ 外縁
Ｒ 凹部
Ｓ スクライブライン
Ｔ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップパッケージであって、
デバイス領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設置されるパッケージ基板と、
前記半導体基板と前記パッケージ基板の間に設置され、かつ、前記デバイス領域を露出させるキャビティを区画するスペーサ層と、
前記スペーサ層中に埋め込まれるとともに、前記キャビティ外に位置する互いに独立した複数の接着材料構造と、を含み、
前記スペーサ層の材料は前記複数の接着材料構造の材料と異なることを特徴とするチップパッケージ。
【請求項２】
前記スペーサ層は、前記キャビティから離れた面に側壁を有し、前記側壁は、前記半導体基板から前記パッケージ基板にまで延伸する複数の凹部を有し、かつ、前記複数の接着材料構造は、それぞれ、前記複数の凹部中を充填することを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項３】
前記複数の接着材料構造のそれぞれは、前記キャビティから離れた面に第二側壁を有し、前記第二側壁は前記スペーサ層の前記側壁と同一面となっていることを特徴とする請求項２に記載のチップパッケージ。
【請求項４】
前記スペーサ層は複数の貫通孔を有し、前記複数の接着材料構造のそれぞれは、前記複数の貫通孔を充填することを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項５】
前記スペーサ層は、さらに、前記キャビティ中に内環構造を有し、前記内環構造は複数の貫通孔を有し、
前記チップパッケージは、さらに、それぞれ、前記貫通孔中に充填される互いに独立した複数の第二接着材料構造を有し、前記スペーサ層の材料は、前記第二接着材料構造の材料と異なることを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項６】
前記スペーサ層は、前記半導体基板と前記パッケージ基板とに物理的に接触しており、前記接着材料構造のそれぞれは、前記半導体基板から前記パッケージ基板にまで延出していることを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項７】
さらに、前記スペーサ層の前記側壁を囲みかつ被覆し、かつ、前記キャビティ外に位置する連続した環状接着材料構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項８】
前記スペーサ層は、前記スペーサ層を貫通し、かつ、前記キャビティを環繞する環状トレンチを有し、
前記チップパッケージは、さらに、前記環状トレンチ中に充填される連続した環状接着材料構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項１】
チップパッケージであって、
デバイス領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設置されるパッケージ基板と、
前記半導体基板と前記パッケージ基板の間に設置され、かつ、前記デバイス領域を露出させるキャビティを区画するスペーサ層と、
前記スペーサ層中に埋め込まれるとともに、前記キャビティ外に位置する互いに独立した複数の接着材料構造と、を含み、
前記スペーサ層の材料は前記複数の接着材料構造の材料と異なることを特徴とするチップパッケージ。
【請求項２】
前記スペーサ層は、前記キャビティから離れた面に側壁を有し、前記側壁は、前記半導体基板から前記パッケージ基板にまで延伸する複数の凹部を有し、かつ、前記複数の接着材料構造は、それぞれ、前記複数の凹部中を充填することを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項３】
前記複数の接着材料構造のそれぞれは、前記キャビティから離れた面に第二側壁を有し、前記第二側壁は前記スペーサ層の前記側壁と同一面となっていることを特徴とする請求項２に記載のチップパッケージ。
【請求項４】
前記スペーサ層は複数の貫通孔を有し、前記複数の接着材料構造のそれぞれは、前記複数の貫通孔を充填することを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項５】
前記スペーサ層は、さらに、前記キャビティ中に内環構造を有し、前記内環構造は複数の貫通孔を有し、
前記チップパッケージは、さらに、それぞれ、前記貫通孔中に充填される互いに独立した複数の第二接着材料構造を有し、前記スペーサ層の材料は、前記第二接着材料構造の材料と異なることを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項６】
前記スペーサ層は、前記半導体基板と前記パッケージ基板とに物理的に接触しており、前記接着材料構造のそれぞれは、前記半導体基板から前記パッケージ基板にまで延出していることを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項７】
さらに、前記スペーサ層の前記側壁を囲みかつ被覆し、かつ、前記キャビティ外に位置する連続した環状接着材料構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【請求項８】
前記スペーサ層は、前記スペーサ層を貫通し、かつ、前記キャビティを環繞する環状トレンチを有し、
前記チップパッケージは、さらに、前記環状トレンチ中に充填される連続した環状接着材料構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のチップパッケージ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２２２３６６（Ｐ２０１２−２２２３６６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９２２６４（Ｐ２０１２−９２２６４）
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（５０９１４４６８３）精材科技股▲ふん▼有限公司 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（５０９１４４６８３）精材科技股▲ふん▼有限公司 (7)
【Ｆターム（参考）】
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