特許 5797779 アンダーバンプメタライゼーションを含むＭＥＭＳデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5797779

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】アンダーバンプメタライゼーションを含むＭＥＭＳデバイス

(51)【国際特許分類】

   B81B 7/02 20060101AFI20151001BHJP

   H04R 19/04 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   B81B7/02

   H04R19/04

【請求項の数】15

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-552852(P2013-552852)

(86)(22)【出願日】2011年2月10日

(65)【公表番号】特表2014-507297(P2014-507297A)

(43)【公表日】2014年3月27日

(86)【国際出願番号】EP2011051977

(87)【国際公開番号】WO2012107094

(87)【国際公開日】20120816

【審査請求日】2013年8月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】エプコス アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＥＰＣＯＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヨハンセン，ライフ・スティーン

(72)【発明者】

【氏名】ラウンキルド，ヤン・トゥイ

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２７６７６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３４９３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００４８９０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０６４９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４０４０６４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−２３８５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８６５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０６５６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ８１Ｂ ７／０２

Ｈ０４Ｒ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＭＥＭＳデバイスであって、
フリップチップ接合を介して前記デバイスを基板と接触させるアンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ（４））を有する表面を含み、
前記ＵＢＭ（４）は、前記ＭＥＭＳデバイスの前記表面の角部に近接して前記表面上に配置され、
前記ＵＢＭ（４）の形状は、前記角部の形状に適合するように構成され、
前記ＭＥＭＳデバイスの前記表面は、有効部位（１）を含み、
前記ＵＢＭ（４）の形状は、前記角部の形状および前記有効部位（１）の形状に適合するように構成される、ＭＥＭＳデバイス。

【請求項2】

前記ＵＢＭ（４）は三角形に形成される、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項3】

前記ＵＢＭ（４）は、角部を丸くした三角形の形状を有する、請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項4】

前記ＵＢＭ（４）は、二等辺三角形の形状を有する、請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項5】

前記ＵＢＭ（４）の一辺は凹形である、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項6】

前記デバイスは、４つのＵＢＭ（４）を含み、これらのＵＢＭ（４）の各々は、前記デバイスの前記表面の各角部に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項7】

前記ＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳマイクチップである、請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項8】

前記ＭＥＭＳデバイスは、前記表面上において、前記ＵＢＭ（４）と、前記ＵＢＭ（４
）の下方に少なくとも１つの下地金属層および／または少なくとも１つの導電層とを備えるＵＢＭパッドを含み、
前記ＵＢＭパッドは、前記ＭＥＭＳデバイスの前記角部に近接して配置され、
前記ＵＢＭパッドの形状は、前記角部の形状に適合するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項9】

前記導電層は、高度にドープされたポリシリコンを含む、請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項10】

前記ＭＥＭＳデバイスの前記表面は、有効部位（１）を含み、
前記ＵＢＭパッドの形状は、前記角部の形状および前記有効部位（１）の形状に適合するように構成される、請求項８または９に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項11】

前記ＵＢＭパッドは三角形に形成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項12】

前記ＵＢＭパッドの一辺は凹形である、請求項８から１１のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項13】

前記デバイスは、４つのＵＢＭパッドを含み、これらのＵＢＭパッドの各々は、前記デバイスの各角部に配置される、請求項８から１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項14】

前記有効部位は膜を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項15】

前記ＵＢＭ（４）は、該ＵＭＢが前記有効部位と一定距離を隔てて前記有効部位の形状に沿う部分を含む、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）を含むＭＥＭＳデバイスに関する。このＵＢＭは、フリップチップ接合を介してデバイスを基板と接触させるために用いられる。

【背景技術】

【0002】

フリップチップ接合において、ＭＥＭＳデバイスは、はんだバンプを介して基板に接触させられる。ＵＢＭは、ＭＥＭＳデバイスのトップ金属層である。このトップ金属層は、はんだバンプと機械的かつ電気的に安定した接合を形成する。

【0003】

フリップチップ接合用の標準ＵＢＭは、円形である。バンプ配置に対するダイシング制限により、これらのＵＢＭは、ＭＥＭＳデバイスに使用されることができる有効領域を著しく減少する。通常、ＭＥＭＳデバイスの構造が脆弱であるため、ＭＥＭＳデバイスが製造されたウェハからこれらのデバイスをレーザダイシングを用いて分離することが有利である。しかし、レーザビームの光学特性により、ダイシングレーンの周りにかなり大きな金属クリアランスが必要とされる。隣接する２つのＭＥＭＳデバイスのＵＢＭパッド間のシリコンウェハの厚さの約４０％に相当する金属クリアランスが必要とされる。したがって、ＵＢＭパッドとＭＥＭＳデバイスの縁部との間には、シリコンウェハの厚さの約２０％に相当するクリアランスが必要とされる。

【0004】

このＭＥＭＳデバイスがマイクである場合、典型的には、デバイスの表面上には膜が配置される。膜はバックプレートの真上に配置され、膜およびバックプレートは、コンデンサの２つの電極を構成する。ＭＥＭＳマイクの性能を向上させるために、膜にはできるだけ多くの表面領域を確保すべきである。しかし、ＵＢＭは、機械的に安定し、信頼できる接合を得るため、一定の領域を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、ＭＥＭＳデバイスの表面スペースをより効率よく使用することを可能にするＵＢＭを備えるＭＥＭＳデバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスは、この目的の解決策を提供する。本発明の有利な実施形態は、従属請求項により開示される。

【0007】

本発明に係るＭＥＭＳデバイスは、フリップチップ接合を介してデバイスを基板と接触させるＵＢＭを含む。このＵＢＭは、ＭＥＭＳデバイス表面の角部に近接して表面上に配置される。また、このＵＢＭの形状は、角部の形状に適合するように構成される。よって、表面スペースは無駄にされていない。

【0008】

角部に適合する形状とは、円形と異なる形状であると理解される。最も好ましい形状は、角部を形成する表面の縁部と平行する円の接線に沿う２つ縁部を有するものである。しかし、仮想の円形ＵＢＭと上記に定義された最も好ましい形状との間の一定の表面領域を覆うすべての形状を採用してもよい。それにより、円形の参照ＵＢＭに比べて、上記のように適合させたＵＢＭの中心は、角部のより近くに移され、角部から最も遠く離れたＵＢＭに隣接する一部の表面領域は、ＵＢＭ領域を減らすことがなく残される。

【0009】

通常、ＭＥＭＳデバイスの構造が脆弱であるため、ＭＥＭＳデバイスが製造されたウェハからこれらのデバイスをレーザダイシングを用いて分離することが有利である。しかし、レーザビームの光学特性により、ダイシングレーンの周りにかなり大きな金属クリアランスが必要とされる。このクリアランスは、ＵＢＭとダイシングレーンとの間の最小距離を定める。しかし、ＵＢＭの形状をデバイスの角部の形状に適合させることは、他のダイシング方法の使用にも有利である。

【0010】

ＭＥＭＳデバイスの表面は、有効領域を含んでもよい。さらに、ＵＢＭの形状を角部の形状だけでなく、有効領域の形状にも適合させてもよい。一実施形態において、有効領域は、ＭＥＭＳマイクの表面上かつ対電極の真上に配置された膜を含む。

【0011】

通常、ＭＥＭＳデバイスがウェハから分離されるとき、その表面は矩形の形状を有する。したがって、矩形状の表面の角部に嵌合するために、ＵＢＭは、略三角形に形成される。特定の実施形態において、略三角形に形成されたＵＢＭは、角部を丸くした三角形の形状、または、二等辺三角形の形状を有する。

【0012】

好ましくは、さらなる素子をデバイスの表面上に配置する場合、ＵＢＭの一辺は凹形である。ＵＢＭが１つの凹形辺を有すると、デバイスの中間部にさらなる要素のためにより多くのスペースを残すことができる。このようなＵＢＭは、最小許容設計距離を隔ててＭＥＭＳデバイスの有効部位の形状に沿うことができる。

【0013】

フリップチップ接合を介してＭＥＭＳデバイスを基板に接触可能にするために、ＵＢＭは、ＭＥＭＳデバイスの表面に設けられる。通常、ＵＢＭの下方には、別の金属層および／または導電層を配置する。導電層は、高度にドープされたポリシリコン層を含んでもよい。「ＵＢＭパッド」という用語は、すべての金属層、すなわち、ＵＢＭおよび下地金属層に加え、他の導電層を含む金属層を指す。ＵＢＭパッドのすべての層の配置がダイシングラインに近すぎると、ダイシング時にレーザビームを妨げる可能性がある。したがって、ＵＢＭに対する制限と同じ制限は、ＵＢＭパッドにも有効である。具体的には、ＵＢＭパッドとＭＥＭＳデバイスの縁部との間には、シリコンウェハの厚さの約２０％に相当するクリアランスが必要とされる。

【0014】

ＵＢＭパッドは、ＵＢＭと同じ形状を有してもよく、またはＵＢＭと重なってもよい。
典型的には、ＵＢＭパッドは、ＭＥＭＳデバイスの角部に近接して基板上に配置される。好ましくは、ＵＢＭパッドの形状は、デバイスの角部の形状に適合するように構成される。さらに、ＵＢＭパッドの形状を角部の形状だけでなく、有効領域の形状にも適合させてもよい。したがって、ＵＢＭパッドは、略三角形に構成されることができおよび／または１つの凹形辺を有することができる。

【0015】

ＭＥＭＳデバイスは、４つのＵＢＭおよびＵＢＭに対応する４つのＵＢＭパッドを含むことができ、これらのＵＢＭまたはＵＢＭパッドの各々が、デバイスの各角部に配置される。これらＵＢＭの各々は、それぞれの角部に適合させることができる。しかし、ＭＥＭＳデバイスは、他の個数のＵＢＭを有することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】従来技術における公知のＭＥＭＳマイクを示す断面図であり、円形のＵＢＭがＭＥＭＳマイクの角部に配置されている。

【図2】本発明に係る、ＵＢＭを含むＭＥＭＳマイクを示す断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る、ＵＢＭを含むＭＥＭＳマイクを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付の図面を参照して本発明をさらに説明する。
図１は、従来技術における公知のＭＥＭＳマイクを示す断面図である。ＭＥＭＳマイクの表面が有効部位１と円形のＵＢＭ２とを含む。有効部位は、膜を備える。膜は、バックプレートの真上に配置される。バックプレートと膜は、２つの電極を構成し、コンデンサを形成する。コンデンサの静電容量を監視することによって、デバイスは、音響波を検出し、マイクとして使用することができる。さらに、有効部位１は、図１には示されていないさらなる要素を含むことができる。

【0018】

ダイシング制限によって、ＵＢＭ２は、表面の縁部３までの最小距離ａを有する必要がある。さらに、ＵＢＭ２は、有効部位１までの最小距離ｂを有する必要がある。

【0019】

ＵＢＭ２は、その形状が円形であるため、ＭＥＭＳマイクダイの比較的大きな領域を占める。円形のＵＢＭ２の形状は、有効部位１の形状または角部の形状と適合するように調整されていないため、多くの表面スペースが無駄にされ、空きのままにするしかない。

【0020】

図２は、ＭＥＭＳマイクの表面の断面を示している。表面において、ＵＢＭ４は、角部および有効部位１の形状と適合するように調整された形状を有する。したがって、ＵＢＭ４は略三角形である。既知のＵＢＭ２の仮想円形領域は、参照用に点線のみで描かれている。図２から分かるように、有効部位１とＵＢＭ４との間の最小距離ｂおよびＵＢＭ４と角部に隣接する縁部３との間の最小距離ａを確保しながら、有効部位１の大きさを増加することができる。

【0021】

ＭＥＭＳマイクは、ダイで形成される。ＵＢＭ４の形状は、ダイの形状と適合するように調整される。典型的には、ダイは矩形に形成される。したがって、ＵＢＭ４は、ダイの角部と適合するように、三角形に形成される。

【0022】

図２に示すように、ＵＢＭ４は、図１に示されたＵＢＭ２と同様の仮想円形ＵＢＭ２と同じ領域またはそれ以上の領域を占めることができる。したがって、円形ＵＢＭ２と同様の安定した接合が得られる。

【0023】

また、図３は、ＵＢＭ４の第２の実施形態を示している。ここでは、ＵＢＭ４の形状は、角部だけではなく有効部位１の形状と適合するように調節されている。したがって、ＵＢＭ４の形状は、有効部位１とＵＢＭ４とが互いに略平行になり、点線の点Ｐ１とＰ２との間に一定の距離ｂを有するように、凹形に形成される。Ｐ１とＰ２との間において、ＵＢＭ４は、ＭＥＭＳデバイスの有効部位１とは最小許容設計距離ｂを隔ててＭＥＭＳデバイスの有効部位１の形状に沿うことができる。

【0024】

ＵＢＭパッドの他の層は、図１〜図３には示されていない。通常、ＵＢＭパッドは、ＵＢＭ２または４、少なくとも１つの下地金属層および／または少なくとも１つの導電層を備える。ＵＢＭパッドは、ＵＢＭ２または４と同じ形状を有することができ、または、ＵＢＭ２または４と重なることができる。

【0025】

本発明に係るＵＢＭ４またはＵＢＭ４を含むＵＢＭパッドは、基板に対する安定した接合を確保しながら、ＭＥＭＳマイクのためにより多くの有効表領域を用いることを可能にする。したがって、本発明に係るＵＢＭ４またはＵＢＭ４を含むＵＢＭパッドは、より良いマイク電気音響性能をもたらす。

【図1】

【図2】

【図3】