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特開2024-161341ダイサイズの低減、関連するデバイス及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024161341
(43)【公開日】2024-11-19
(54)【発明の名称】ダイサイズの低減、関連するデバイス及び方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/60 20060101AFI20241112BHJP
【FI】
H01L21/92 602F
H01L21/92 602J
H01L21/92 604S
【審査請求】未請求
【請求項の数】31
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024073350
(22)【出願日】2024-04-30
(31)【優先権主張番号】63/464575
(32)【優先日】2023-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】503031330
【氏名又は名称】スカイワークス ソリューションズ,インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】SKYWORKS SOLUTIONS,INC.
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100195257
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 一志
(72)【発明者】
【氏名】イ、 ジュンヒュン
(72)【発明者】
【氏名】ナンガリア、 サンディープ ナンド
(72)【発明者】
【氏名】ポルジャ、 ルドルフ
(57)【要約】      (修正有)
【課題】送受信器と、アンテナと、電気的に送受信器とアンテナとの間になるように実装された無線周波数デバイスと、を含む無線デバイスを提供する。
【解決手段】無線周波数デバイスは、半導体ダイを含み、半導体ダイは、一以上の基板層146の上に形成され、信号の引き回しを目的とする金属層130と、金属層の上に形成される導電パッド120と、を含むバンプ付き構成148を含む。バンプ付き構成は、導電パッドの上に形成されるアンダーバンプ金属化層111を含み、金属層は、バンプ110がアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に、導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【選択図】図3A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ダイのためのバンプ付きアセンブリであって、
一以上の基板層と、
前記一以上の基板層の上に形成された金属層であって、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する金属層と、
前記金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと、
前記導電パッドの上に形成されて側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層と
を含み、
前記金属層はバンプに、前記バンプが前記アンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に前記導電パッド及び前記アンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続され、
前記金属層の側方寸法は前記導電パッドの側方寸法よりも小さい、バンプ付きアセンブリ。
【請求項2】
前記導電パッドの側方寸法は、前記アンダーバンプ金属化層の側方寸法と等しいか又はそれよりも大きい、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項3】
前記導電パッドの側方寸法は、前記アンダーバンプ金属化層の側方寸法と等しいか又はそれよりも大きい、請求項2のバンプ付きアセンブリ。
【請求項4】
前記金属層の側方寸法が前記導電パッドの側方寸法よりも小さいことにより、前記バンプ付きアセンブリに関連付けられるダイにおける複数の金属層の輻輳が低減され、前記複数の金属層の輻輳の低減により前記ダイのサイズが低減される、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項5】
前記複数の金属層の輻輳の低減により、前記バンプ付きアセンブリなしの他のダイと比較した場合、前記ダイのサイズの低減が得られる、請求項4のバンプ付きアセンブリ。
【請求項6】
前記導電パッドの側方寸法に対する前記金属層の側方寸法の比は、0.95未満、0.90未満、0.85未満、0.80未満、0.75未満、0.70未満、0.65未満、又は0.60未満である、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項7】
前記バンプ付きアセンブリは、前記半導体ダイにフリップチップ取り付け機能を与えるように構成される、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項8】
前記導電パッドは、側方寸法を有するネック部分を通って金属層の上に配置される、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項9】
前記ネック部分の側方寸法は、前記金属層の側方寸法よりも小さい、請求項8のバンプ付きアセンブリ。
【請求項10】
前記ネック部分は、前記導電パッドと同じ材料から形成される、請求項8のバンプ付きアセンブリ。
【請求項11】
前記アンダーバンプ金属化層、前記導電パッド及び前記金属層のそれぞれのフットプリントが、それぞれの形状を有し、前記導電パッドのフットプリントと前記金属層のフットプリントとは同様の形状を有する、請求項1のバンプ付きアセンブリ。
【請求項12】
前記導電パッド及び金属層のフットプリントの前記同様の形状は、多角形の形状を含み、前記金属層のフットプリントの多角形の形状は、前記導電パッドのフットプリントの多角形の形状の中に存在する、請求項11のバンプ付きアセンブリ。
【請求項13】
半導体ダイを処理する方法であって、
一以上の基板層を設ける又は形成することと、
前記一以上の基板層の上に金属層を形成することであって、前記金属層は信号を引き回すように構成されて側方寸法を有することと、
前記金属層の上に導電パッドを形成することであって、前記導電パッドは側方寸法を有することと、
前記導電パッドの上にアンダーバンプ金属化層を形成することであって、前記アンダーバンプ金属化層は側方寸法を有することと
を含み、
前記金属層はバンプに、前記バンプが前記アンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に前記導電パッド及び前記アンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続され、
前記金属層の側方寸法は前記導電パッドの側方寸法よりも小さい、方法。
【請求項14】
前記金属層を形成することは、開口を有するパターン層を形成することと、前記開口の中に金属構造物を形成することとを含み、前記開口は、前記金属層の側方寸法と近似的に同じ側方寸法を有する、請求項13の方法。
【請求項15】
前記導電パッドを形成することは、
側方寸法が前記金属層の側方寸法よりも小さい開口を有する第1パターン状パッシベーション層を形成することと、
前記第1パターン状パッシベーション層の上に、開口を有する第2パターン状パッシベーション層を形成することと
を含み、
前記第2パターン状パッシベーション層の開口は、側方寸法が前記金属層の側方寸法よりも大きい、請求項14の方法。
【請求項16】
前記導電パッドを形成することはさらに、前記第1パターン状パッシベーション層及び前記第2パターン状パッシベーション層それぞれの開口の中に金属構造物を形成することを含む、請求項15の方法。
【請求項17】
前記第1パターン状パッシベーション層の開口の中の金属構造物と前記第2パターン状パッシベーション層の開口の中の金属構造物とは同じ材料から形成される、請求項16の方法。
【請求項18】
前記アンダーバンプ金属化層を形成することは、
少なくとも前記第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる前記金属構造物まわりにおいて、前記第2パターン状パッシベーション層を除去することと、
前記第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる前記金属構造物の上面の一部分を露出させるようにパッシベーション層を形成することと
を含む、請求項16の方法。
【請求項19】
前記アンダーバンプ金属化層を形成することはさらに、前記第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる前記金属構造物の上面の露出された一部分の上に前記アンダーバンプ金属化層を形成し、バンプを受容するバンプ空間を与えることを含む、請求項18の方法。
【請求項20】
半導体ダイであって、
一以上の基板層と、
前記一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスと、
前記一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリと
を含み、
各バンプ付きアセンブリが、前記一以上の基板層の上に形成された金属層であって、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する金属層を含み、
各バンプ付きアセンブリはさらに、前記金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと前記導電パッドの上に形成されて側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、
前記金属層はバンプに、前記バンプが前記アンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に前記導電パッド及び前記アンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続され、
前記金属層の側方寸法は前記導電パッドの側方寸法よりも小さい、半導体ダイ。
【請求項21】
各バンプ付きアセンブリの前記アンダーバンプ金属化層に固定されたバンプをさらに含む、請求項20の半導体ダイ。
【請求項22】
前記半導体ダイはフリップチップダイとして実装される、請求項20の半導体ダイ。
【請求項23】
前記金属層の側方寸法が前記導電パッドの側方寸法よりも小さいことにより、前記バンプ付きアセンブリに関連付けられる複数の金属層の輻輳の低減が得られ、前記複数の金属層の輻輳の低減により、前記半導体ダイのサイズが、前記バンプ付きアセンブリなしの他の半導体ダイと比較した場合に低減される、請求項20の半導体ダイ。
【請求項24】
パッケージモジュールであって、
パッケージング基板と、
前記パッケージング基板に取り付けられた半導体ダイと
を含み、
前記半導体ダイは、一以上の基板層、前記一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスを含み、
前記半導体ダイはさらに、前記一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリを含み、
各バンプ付きアセンブリが、前記一以上の基板層の上に形成された金属層であって、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する金属層を含み、
各バンプ付きアセンブリはさらに、前記金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと前記導電パッドの上に形成されて側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、
前記金属層はバンプに、前記バンプが前記アンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に前記導電パッド及び前記アンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続され、
前記金属層の側方寸法は前記導電パッドの側方寸法よりも小さい、パッケージモジュール。
【請求項25】
前記パッケージング基板は第1側及び第2側を含み、前記第2側は、前記パッケージモジュールを回路基板に取り付けることを許容するように構成される、請求項24のパッケージモジュール。
【請求項26】
前記半導体ダイは、前記パッケージング基板の第1側又は第2側に取り付けられる、請求項25のパッケージモジュール。
【請求項27】
前記パッケージング基板の第1側又は第2側に取り付けられた他の半導体ダイをさらに含む、請求項25のパッケージモジュール。
【請求項28】
前記半導体ダイは、前記パッケージング基板の第1側及び第2側の一側に取り付けられ、前記他の半導体ダイは、前記パッケージモジュールが両面モジュールとなるように前記パッケージング基板の他側に取り付けられる、請求項27のパッケージモジュール。
【請求項29】
前記パッケージング基板の少なくとも第1側に実装されたモールド構造物をさらに含む、請求項28のパッケージモジュール。
【請求項30】
前記モールド構造物と前記パッケージモジュールの両側面とを覆うように実装されたコンフォーマル遮蔽層をさらに含む、請求項29のパッケージモジュール。
【請求項31】
無線デバイスであって、
送受信器と、
アンテナと、
電気的に前記送受信器と前記アンテナとの間になるように実装された無線周波数デバイスと
を含み、
前記無線周波数デバイスは半導体ダイを含み、
前記半導体ダイは、一以上の基板層、前記一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスを含み、
前記半導体ダイはさらに、前記一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリを含み、
各バンプ付きアセンブリが、前記一以上の基板層の上に形成された金属層であって、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する金属層を含み、
各バンプ付きアセンブリはさらに、前記金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと前記導電パッドの上に形成されて側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、
前記金属層はバンプに、前記バンプが前記アンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に前記導電パッド及び前記アンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続され、
前記金属層の側方寸法は前記導電パッドの側方寸法よりも小さい、無線デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、2023年5月7日に出願された「ダイサイズの低減、関連するデバイス及び方法」との名称の米国仮出願第63/464,575号の優先権を主張し、その開示は、その対応する全体が参照によりここに明示的に組み込まれる。
【0002】
本開示は、半導体ダイのためのバンプ付きアセンブリ並びに関連するデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
多くのアプリケーションにおいて、半導体ダイを基板に取り付けるべく複数のバンプが利用されている。かかるバンプ付き構成は、例えば、フリップチップ取り付け構成であってよく、基材は、例えば、パッケージ基材、他のダイ、又は回路基板であってよい。
【発明の概要】
【0004】
一定数の実装例によれば、本開示は、半導体ダイのためのバンプ付きアセンブリに関する。バンプ付きアセンブリは、一以上の基板層と、当該一以上の基板層の上に形成された金属層とを含み、金属層は、信号の引き回しを目的として構成されて側方寸法を有する。バンプ付きアセンブリはさらに、金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと、導電パッドの上に形成された側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、金属層はバンプに、バンプがアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【0005】
いくつかの実施形態において、導電パッドの側方寸法は、アンダーバンプ金属化層の側方寸法と等しいか又はそれよりも大きくしてよい。導電パッドの側方寸法は、アンダーバンプ金属化層の側方寸法よりも大きくてよい。
【0006】
いくつかの実施形態において、導電パッドの側方寸法よりも小さい金属層の側方寸法は、バンプ付きアセンブリに関連付けられるダイにおける金属層の輻輳を低減することができ、この金属層の輻輳の低減によりダイのサイズの低減がもたらされる。金属層の輻輳の低減により、バンプ付きアセンブリなしの他のダイと比較した場合、ダイのサイズの低減が得られる。
【0007】
いくつかの実施形態において、導電パッドの側方寸法に対する金属層の側方寸法の比は、0.95未満、0.90未満、0.85未満、0.80未満、0.75未満、0.70未満、0.65未満、又は0.60未満となり得る。
【0008】
いくつかの実施形態において、バンプ付きアセンブリは、半導体ダイのフリップチップ取り付け機能を与えるように構成され得る。
【0009】
いくつかの実施形態において、導電パッドは、側方寸法を有するネック部分を通って金属層の上に配置され得る。ネック部分の側方寸法は、金属層の側方寸法よりも小さくてよい。ネック部分は、導電パッドと同じ材料から形成され得る。
【0010】
いくつかの実施形態において、アンダーバンプ金属化層、導電パッド及び金属層のそれぞれのフットプリントは、それぞれの形状を有してよく、導電パッドのフットプリントと金属層のフットプリントとは、同様の形状を有してよい。いくつかの実施形態において、導電パッド及び金属層のフットプリントの同様の形状は、例えば、多角形の形状を含んでよく、金属層のフットプリントの多角形の形状が、導電パッドのフットプリントの多角形の形状内に存在する。
【0011】
いくつかの実施形態において、本開示は、半導体ダイを処理する方法に関する。方法は、一以上の基板層を与え又は形成することと、一以上の基板層の上に金属層を形成することとを含み、金属層は、信号の引き回しを目的として構成されて側方寸法を有する。方法はさらに、金属層の上に側方寸法を有する導電パッドを形成することと、導電パッドの上に側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層を形成することとを含み、金属層はバンプに、バンプがアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【0012】
いくつかの実施形態において、金属層を形成することは、開口を有するパターン層を形成することと、開口の中に金属構造物を形成することとを含んでよく、開口は、金属層の側方寸法と近似的に同じ側方寸法を有する。導電パッドを形成することは、側方寸法が金属層の側方寸法よりも小さい開口を有する第1パターン状パッシベーション層を形成することと、第1パターン状パッシベーション層の上に開口を有する第2パターン状パッシベーション層を形成することとを含んでよく、第2パターン状パッシベーション層の開口は、側方寸法が金属層の側方寸法よりも大きい。導電パッドを形成することはさらに、第1パターン状パッシベーション層及び第2パターン状パッシベーション層それぞれの開口の中に金属構造物を形成することを含んでよい。第1パターン状パッシベーション層の開口の中の金属構造物と、第2パターン状パッシベーション層の開口の中の金属構造物とは、同じ材料から形成されてよい。
【0013】
いくつかの実施形態において、アンダーバンプ金属化層を形成することは、少なくとも第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる金属構造物まわりにおいて、第2パターン状パッシベーション層を除去することと、第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる金属構造物の上面の一部分を露出させるようにパッシベーション層を形成することとを含んでよい。アンダーバンプ金属化層を形成することはさらに、第2パターン状パッシベーション層の開口に関連付けられる金属構造物の上面の露出された一部分の上にアンダーバンプ金属化層を形成し、バンプを受容するバンプ空間を与えることを含んでよい。
【0014】
いくつかの教示によれば、本開示は、一以上の基板層と、一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスとを含む半導体ダイに関する。半導体ダイはさらに、一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリを含む。各バンプ付きアセンブリは、一以上の基板層の上に形成された金属層を含み、金属層は、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する。バンプ付きアセンブリはさらに、金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと、導電パッドの上に形成された側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、金属層はバンプに、バンプがアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【0015】
いくつかの実施形態において、半導体ダイはさらに、それぞれのバンプ付きアセンブリのアンダーバンプ金属化層に固定されたバンプを含んでよい。いくつかの実施形態において、半導体ダイはフリップチップダイとして実装されてよい。
【0016】
いくつかの実施形態において、金属層の側方寸法が導電パッドの側方寸法よりも小さいことにより、バンプ付きアセンブリに関連付けられる複数の金属層の輻輳の低減が得られ、複数の金属層の輻輳の低減により、半導体ダイのサイズが、バンプ付きアセンブリなしの他の半導体ダイと比較した場合に低減される。
【0017】
いくつかの実装例において、本開示は、パッケージング基板と当該パッケージング基板に取り付けられた半導体ダイとを含むパッケージモジュールに関する。半導体ダイは、一以上の基板層と、一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスとを含む。半導体ダイはさらに、一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリを含む。各バンプ付きアセンブリは、一以上の基板層の上に形成された金属層を含み、金属層は、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する。バンプ付きアセンブリはさらに、金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと、導電パッドの上に形成された側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、金属層はバンプに、バンプがアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【0018】
いくつかの実施形態において、パッケージング基板は、第1側と、パッケージモジュールを回路基板に取り付けることを許容するように構成された第2側を含んでよい。いいくつかの実施形態において、半導体ダイは、パッケージング基板の第1側又は第2側に取り付けられてよい。
【0019】
いくつかの実施形態において、パッケージモジュールはさらに、パッケージング基板の第1側又は第2側に取り付けられた他の半導体ダイを含んでよい。
【0020】
いくつかの実施形態において、パッケージモジュールが両面モジュールとなるように、半導体ダイがパッケージング基板の第1側及び第2側の一方に取り付けられ、他の半導体ダイがパッケージング基板の他側に取り付けられてよい。
【0021】
いくつかの実施形態において、パッケージモジュールはさらに、パッケージング基板の少なくとも第1側に実装されたモールド構造物を含んでよい。いくつかの実施形態において、パッケージモジュールはさらに、モールド構造物とパッケージモジュールの両側面とを覆うように実装されたコンフォーマル遮蔽層を含んでよい。
【0022】
いくつかの実装例によれば、本開示は、送受信器と、アンテナと、電気的に送受信器とアンテナとの間になるように実装された無線周波数デバイスとを含む無線デバイスに関する。無線周波数デバイスは半導体ダイを含み、この半導体ダイは、一以上の基板層と、当該一以上の基板層の一側に実装されて無線周波数機能を与えるように構成された集積回路及び/又はデバイスとを含む。半導体ダイはさらに、一以上の基板層の他側に実装された一アレイのバンプ付きアセンブリを含む。各バンプ付きアセンブリは、一以上の基板層の上に形成された金属層を含み、金属層は、信号を引き回すように構成されて側方寸法を有する。バンプ付きアセンブリはさらに、金属層の上に形成されて側方寸法を有する導電パッドと、導電パッドの上に形成された側方寸法を有するアンダーバンプ金属化層とを含み、金属層はバンプに、バンプがアンダーバンプ金属化層の上に実装される場合に導電パッド及びアンダーバンプ金属化層を通して電気的に接続される。金属層の側方寸法は、導電パッドの側方寸法よりも小さい。
【0023】
本開示をまとめることを目的として、本発明の所定の側面、利点、及び新規な特徴がここに記載されてきた。かかる利点の必ずしもすべてが、本発明のいずれかの特定の実施形態に従って達成されるわけではないことを理解すべきである。すなわち、本発明は、ここに教示又は示唆され得る他の利点を必ずしも達成することなく、ここに教示される一つの利点又は複数の利点の一群を達成又は最適化する態様で具体化し又は実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1A】従来型バンプ付き構成の断面側面図を、バンプありで示す。
図1B図1Aのバンプ付き構成の平面図を、バンプなしで示す。
図2A】バンプ付き構成の断面側面図を、バンプありで示す。
図2B図2Aのバンプ付き構成の平面図を、バンプなしで示す。
図3A】ここに記載される一以上の特徴を有する例示バンプ付き構成の断面側面図を、バンプありで示す。
図3B図3Aのバンプ付き構成の平面図を、バンプなしで示す。
図4図1から図3の3つの例示バンプ付き構成に関連付けられる様々な側方寸法のフットプリントを示す。
図5A-5C】図5Aから図5Cは、ここに記載される一以上の特徴を有するバンプ付き構成が、異なるフットプリント形状によって実装され得ることを示す。
図6A-6E】図6Aから図6Iは、ここに記載される一以上の特徴を有するバンプ付き構成を形成するべく実装され得るプロセスの様々な段階を示す。
図6F-6I】図6Aから図6Iは、ここに記載される一以上の特徴を有するバンプ付き構成を形成するべく実装され得るプロセスの様々な段階を示す。
図7】一の基板と複数のバンプとを有するパッケージダイの一例を示す。これらのバンプの一部又はすべてが、ここに記載されるバンプ付き構成によって当該基板に取り付けられ得る。
図8】ここに記載されるバンプ付き構成を有する一以上のダイが、パッケージング基板のいずれか又は双方の側に取り付けられ得るパッケージモジュールの一例を示す。
図9】ここに記載される一以上のダイを有する例示無線デバイスを描く。
【発明を実施するための形態】
【0025】
ここに与えられる見出しは、あったとしても便宜上にすぎず、必ずしも特許請求される発明の範囲又は意味に影響を与えるわけではない。
【0026】
ここに記載されるのは、バンプ下にある下方レベルの金属において小さなパッドを利用することによりサイズが低減された、半導体ダイのようなダイに関する様々な例である。かかる構成において、頂部金属層がその側方サイズを維持することにより、例えば標準的なバンプ積層構成を許容するバンプ関連信頼性が得られる。
【0027】
図1Aは従来型バンプ付き構成48の断面側面図をバンプ10ありで示し、図1Bは同バンプ付き構成48の平面図をバンプなしで示す。一定数のこのようなバンプ付き構成が利用されることにより、ダイが、パッケージング基板、他のダイ、回路基板等のような基板への当該ダイの取り付け(例えばフリップチップ取り付け)を許容することができる。
【0028】
いくつかの例が、ボール形状のバンプの文脈でここに記載されるにもかかわらず、本開示の一以上の特徴は、銅ピラー(CuP)のようなピラーバンプにも利用できることが理解される。
【0029】
図1A及び図1Bを参照すると、従来型バンプ付き構成48は、パッシベーション層40と導電パッド20の露出表面との上に形成されたアンダーバンプ金属化(Under Bump Metallization(UBM))層11を含み、露出表面は一般に、パッシベーション層40の開口によって画定される。一般に理解されることだが、UBM層11は、バンプ(例えば図1Aにおける10)と導電パッド20との間に望ましい界面を与える。
【0030】
図1A及び図1Bを参照すると、導電パッド20は、パッシベーション層40と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパッシベーション層42のパターン状の開口を通して、下方レベルの金属層30の上に形成されるように示される。金属層30は、層42と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパターン状の層44を含む層の一部であるように示される。金属層30及びパターン状の層44を有する層は、まとめて46として示される一以上の基板層の上に形成されるように示される。
【0031】
したがって、電気接続が、バンプ10がUBM11の上に形成された場合に、金属層30とバンプ10との間に、導電パッド20及びUBM11を通して与えられるように示される。
【0032】
図1A及び図1Bの例において、図1Bの平面図で見たときに、UBM11は、円形状のフットプリント12を有するように示され、導電パッド20は、八角形状のフットプリント22を有するように示され、金属層30は、八角形状のフットプリント32を有するように示される。図1A及び図1Bのバンプ付き構成48のUBM11、導電パッド20及び金属層30の、このような例示のフットプリント形状に対し、代表的な側方寸法が、図4において左側のフットプリント描写に示される。
【0033】
図2Aはバンプ付き構成88の断面側面図をバンプ50ありで示し、図2Bは同バンプ付き構成88の平面図をバンプなしで示す。かかる構成は、導電パッド及び下方レベルの金属層の双方に対しては低減された側方寸法を含むが、UBMは、図1A及び図1Bの従来型バンプ付き構成48と同様の側方寸法を有する。
【0034】
詳しくは、図2A及び図2Bを参照すると、バンプ付き構成88は、パッシベーション層80と導電パッド60の露出表面との上に形成されたアンダーバンプ金属化(UBM)層51を含み、露出表面は一般に、パッシベーション層80の開口によって画定される。よって、UBM層51は、バンプ(例えば図2Aにおける50)と導電パッド60との間に望ましい界面を与える。
【0035】
図2A及び図2Bを参照すると、導電パッド60は、パッシベーション層80と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパッシベーション層82のパターン状の開口を通して、下方レベルの金属層70の上に形成されるように示される。金属層70は、層82と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパターン状の層84を含む層の一部であるように示される。金属層70及びパターン状の層84を有する層は、まとめて86として示される一以上の基板層の上に形成されるように示される。
【0036】
したがって、電気接続が、バンプ50がUBM51の上に形成された場合に、金属層70とバンプ50との間に、導電パッド60及びUBM51を通して与えられるように示される。
【0037】
図2A及び図2Bの例において、図2Bの平面図で見たときに、UBM51は、円形状のフットプリント52を有するように示され、導電パッド60は、八角形状のフットプリント62を有するように示され、金属層70は、八角形状のフットプリント72を有するように示される。図2A及び図2Bのバンプ付き構成88のUBM51、導電パッド60及び金属層70の、このような例示のフットプリント形状に対し、代表的な側方寸法が、図4において右側のフットプリント描写に示される。
【0038】
図2A及び図2Bの例を参照し、UBMフットプリント52の側方寸法が、図1A及び図1BのUBMフットプリント12の側方寸法と近似的に同じであると仮定すると、導電パッドフットプリント62及び金属層フットプリント72の側方寸法はそれぞれが、UBMフットプリント52の側方寸法よりも小さいことに気づく。
【0039】
さらに、かかる構成が、パッケージの信頼性及び/又は有効性の問題をもたらし得ることに気づく。例えば、導電パッドフットプリント62の、UBMフットプリント52に対する側方寸法の低減により、高い信頼性でUBMをそれぞれのコンタクトパッドに形成するときの困難性が増加し得る。さらに、導電パッドフットプリント62及び金属層フットプリント72の側方寸法の低減に対応するべく、パッシベーションの増加(例えば倍増)が必要となり得るので、対応するダイのコストが増大し得る。
【0040】
図3はバンプ付き構成148の断面側面図をバンプ110ありで示し、図3Bは同バンプ付き構成148の平面図をバンプなしで示す。かかる構成は、下方レベルの金属層に対しては低減された側方寸法を含むが、UBM及び導電パッドは、図1A及び図1Bの従来型バンプ付き構成48のUBM及び導電パッドと同様の側方寸法を有する。
【0041】
詳しくは、図3A及び図3Bを参照すると、バンプ付き構成148は、パッシベーション層140と導電パッド120の露出表面との上に形成されたアンダーバンプ金属化(UBM)層111を含み、露出表面は一般に、パッシベーション層140の開口によって画定される。よって、UBM層111は、バンプ(例えば図3Aにおける110)と導電パッド120との間に望ましい界面を与える。
【0042】
図3A及び図3Bを参照すると、導電パッド120は、パッシベーション層140と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパッシベーション層142のパターン状の開口を通して、下方レベルの金属層130の上に形成されるように示される。金属層130は、層142と同じ材料から形成されてもされなくてもよいパターン状の層144を含む層の一部であるように示される。金属層130及びパターン状の層144を有する層は、まとめて146として示される一以上の基板層の上に形成されるように示される。
【0043】
したがって、電気接続が、バンプ110がUBM111の上に形成されたときに、金属層130とバンプ110との間に、導電パッド120及びUBM111を通して与えられるように示される。
【0044】
図3A及び図3Bの例において、図3Bの平面図で見たときに、UBM111は、円形状のフットプリント112を有するように示され、導電パッド120は、八角形状のフットプリント122を有するように示され、金属層130は、八角形状のフットプリント132を有するように示される。図3A及び図3Bのバンプ付き構成148のUBM111、導電パッド120及び金属層130のこのような例示のフットプリントに対し、代表的な側方寸法が、図4において中央のフットプリント描写に示される。
【0045】
図3A及び図3Bの例を参照すると、金属層130のような下方レベルの金属層の低減された側方寸法の使用により、一定数の望ましい特徴が得られることに気づく。例えば、複数の金属層の輻輳が低減されるので、バンプ付き構成の対応レベルにおける余白スペースが低減され得る。したがって、ダイサイズの低減も得られる。
【0046】
さらに気づくのは、(UBMの側方寸法に対して)非低減の側方寸法を有する導電パッド120の使用により、図1A及び図1Bの例と比較した場合、バンプに関連する信頼性が影響を受けない結果となるということである。
【0047】
上述したように、図4は、図1から図3の3つの例示バンプ付き構成に関連付けられる様々な側方寸法のフットプリントを示す。詳しくは、図4の左側が、図1A及び図1Bのバンプ付き構成48の(UBM層11の)フットプリント12、(導電パッド20の)フットプリント22、及び(金属層30の)フットプリント32の側方寸法を示す。d12として示される寸法がUBM層11のフットプリント12の寸法であり、d22aとして示される寸法が、導電パッド20のフットプリント22及び金属層30のフットプリント32の八角形状の対向する2辺間の距離であり、d22bとして示される寸法が、導電パッド20のフットプリント22及び金属層30のフットプリント32の八角形状の対向する2頂点間の距離である。
【0048】
図4の右側が、図2A及び図2Bのバンプ付き構成88の(UBM層51の)フットプリント52、(導電パッド60の)フットプリント62、及び(金属層70の)フットプリント72の側方寸法を示す。d52として示される寸法がUBM層51のフットプリント52の寸法であり、d62aとして示される寸法が、導電パッド60のフットプリント62及び金属層70のフットプリント72の八角形状の対向する2辺間の距離であり、d62bとして示される寸法が、導電パッド60のフットプリント62及び金属層70のフットプリント72の八角形状の対向する2頂点間の距離である。
【0049】
図4の中央部分が、図3A及び図3Bのバンプ付き構成148の(UBM層111の)フットプリント112、(導電パッド120の)フットプリント122、及び(金属層130の)フットプリント132の側方寸法を示す。d112として示される寸法が、UBM層111のフットプリント112の直径である。d122aとして示される寸法が、導電パッド120のフットプリント122の八角形状の対向する2辺間の距離であり、d132aとして示される寸法が、金属層130のフットプリント132の八角形状の対向する2辺間の距離である。d122bとして示される寸法が、導電パッド120のフットプリント122の八角形状の対向する2辺間の距離であり、d132bとして示される寸法が、金属層130のフットプリント132の八角形状の対向する2頂点間の距離である。
【0050】
例として、図1A及び図1Bのバンプ付き構成48にとって、UBM層の寸法d12は近似的に70μmであってよく、導電パッド及び金属層の寸法d22aは近似的に80μmであってよい。図2A及び図2Bのバンプ付き構成88にとって、UBM層の寸法d52は近似的に70μmであってよく、導電パッド及び金属層の寸法d62aは近似的に55μmであってよい。図3A及び図3Bのバンプ付き構成148にとって、UBM層の寸法d112は近似的に70μmであってよく、導電パッドの寸法d122aは近似的に80μmであってよく、金属層の寸法d132aは近似的に55μmであってよい。図3A及び図3Bの例において、導電パッド120のネック部分は、近似的に51μmの側方寸法を有してよい。
【0051】
図1から図4の例を参照すると、いくつかの実施形態において、ここに記載される一以上の特徴を有するバンプ付き構成は、側方寸法dUBMを有するUBM層と、UBM層の下にあって側方寸法dpadを有する導電パッドと、導電パッドの下にあって側方寸法dを有する金属層とを有する。ここで、dUBMはdpad以下であり、dはdpad未満である。いくつかの実施形態において、d/dpadが0.95未満、0.90未満、0.85未満、0.80未満、0.75未満、0.70未満、0.65未満、又は0.60未満となるように、dをdpadよりも小さくしてよい。
【0052】
図1から図4の例において、導電パッド(図1Aの20、図2Aの60、図3Aの120)及び金属層(図1Aの30、図2Aの70、図3Aの130)それぞれのフットプリントが八角形状を有するように描かれ、UBM層(図1Aの11、図2Aの51、図3Aの111)それぞれのフットプリントが円形状を有するように描かれる。理解されることだが、かかる形状は例であって、他の形状もまた、ここに記載される一以上の特徴を実装するべく利用されてよい。
【0053】
図5Aから図5Cは、ここに記載される導電パッド及び金属層が異なる形状を有し得る非限定的な例を示す。例えば、図5Aは、図3Bのバンプ付き構成148と同様のバンプ付き構成148を示す。ここで、導電パッド(図3Aの120)は八角形状のフットプリント122を有し、金属層(図3Aの130)もまた八角形状のフットプリント132を有する。かかるフットプリントに対し、八角形フットプリント122の対向する2辺間の例示寸法がd122として示され、八角形フットプリント132の対向する2辺間の等価寸法がd132として示される。
【0054】
他例において、図5Bは、導電パッド(図3Aの120)が矩形(例えば正方形)の形状のフットプリント122を有し、金属層(図3Aの130)もまた矩形(例えば正方形)の形状のフットプリント132を有するバンプ付き構成148を示す。かかるフットプリントに対し、正方形フットプリント122の対向する2辺間の例示寸法がd122として示され、正方形フットプリント132の対向する2辺間の等価寸法がd132として示される。
【0055】
他例において、図5Cは、導電パッド(図3Aの120)が円形状フットプリント122を有し、金属層(図3Aの130)もまた円形状フットプリント132を有するバンプ付き構成148を示す。かかるフットプリントに対し、円形フットプリント122の直径の例示寸法がd122として示され、円形フットプリント132の直径の等価寸法がd132として示される。
【0056】
図5Aから図5Cの各例において、それぞれの導電パッドのフットプリント122及びそれぞれの金属層のフットプリント132は、小さなフットプリント(132)が大きなフットプリント(122)の中に対称的に入れ子状になるような配向で示される。理解されることだが、いくつかの実施形態において、一のフットプリントが、他のフットプリントに対する対称性を有しても有さなくてもよい。
【0057】
例えば、図5A及び図5Bのフットプリント構成のそれぞれにおいて、(図示のように見た場合)小さなフットプリント(132)が大きなフットプリント(122)に対し、これら2つのフットプリントが互いに対して非対称となるように回転されてよい。いくつかの実施形態において、このような導電パッド及び金属層の2つのフットプリントの非対称な配列において、等価寸法d122及びd132は、d132がd122未満となるように選択されてよい。
【0058】
図5Aから図5Cの各例において、それぞれのUBM層(図3Aの111)のフットプリント112は、円形状を有するように描かれる。理解されることだが、かかる円形状は一例であり、他のフットプリントもまた、UBM層がここに記載される一以上の特徴を実装するように利用されてよい。
【0059】
図6Aから図6Iは、ここに記載される一以上の特徴を有するバンプ付き構成を形成するプロセスの様々な段階を示す。
【0060】
図6Aは、まとめて146として示される一以上の基板層を含むアセンブリ200を示す。
【0061】
図6Bは、一の又は複数の基板層146の上に開口を有するパターン層202が設けられてアセンブリ206が形成される段階を示す。
【0062】
図6Cは、側方寸法を有する金属層130がパターン層202の開口(図6Bの204)の中に形成されてアセンブリ210が形成される段階を示す。金属層130は、上面208を有するように示される。
【0063】
図6Dは、第1パターン状パッシベーション層212が、パターン層202及び金属層130の上に、金属層130の側方寸法未満の側方寸法を有する開口214を設けるように形成されてアセンブリ216が形成される段階を示す。
【0064】
図6Eは、第2パターン状パッシベーション層218が、第1パッシベーション層212の上に、金属層130の側方寸法よりも大きな側方寸法を有する開口220を設けるように形成されてアセンブリ222が形成される段階を示す。
【0065】
図6Fは、第1パッシベーション層212の開口(図6Eの214)及び第2パッシベーション層218の開口220を充填するべく金属構造物224が形成されて上面226が設けられ、アセンブリ228が形成される段階を示す。
【0066】
図6Gは、金属構造物224の大きな側方寸法部分まわりに空間230を設けるべく第2パッシベーション層218が除去されてアセンブリ232が形成される段階を示す。
【0067】
図6Hは、パッシベーション層238が金属構造物224の上に形成されて金属構造物224の上面(図6Fの226)の露出部分236が形成され、アセンブリ240が形成される段階を示す。
【0068】
図6Iは、バンプを受容するバンプ空間242を設けるべくUBM層111が金属構造物(図6Hの224)及びパッシベーション層(図6Hの238)の上に形成され、図3A及び図3Bのバンプ構成148と同様のアセンブリ244が形成される段階を示す。したがって、図6Iにおいて、図6Fから図6Hの金属構造物224が120として示される。
【0069】
図7は、基板302及びその上の集積回路を有するダイ300の一例を示す。かかるダイは、複数のバンプ110が設けられるように示され、かかるバンプはそれぞれが、バンプ付き構成100に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、バンプ付き構成100は、図3A図3B図4図5Aから図5C、及び図6Aから図6Iを参照してここに記載される特徴の一部又はすべてを含んでよい。いくつかの実施形態において、図7のダイ300は、フリップチップダイとして実装してよい。
【0070】
図8は、パッケージング基板402の第1側及び第2側それぞれに取り付けられた第1ダイ300a及び第2ダイ300bを有するパッケージモジュール400の一例を示す。図8の例において、第1ダイ300a及び第2ダイ300bはそれぞれが、バンプ付き構成100の文脈において図7の例示のダイ300と同様となるように示される。
【0071】
図8の例において、パッケージング基板402の第1側は、第1モールド構造物404が設けられるように示され、パッケージング基板402の第2側は、第2モールド構造物412が設けられるように示される。パッケージング基板402の第2側はまた、金属ポストのような複数の導電性取り付け特徴部410が設けられるように示される。
【0072】
図8の例において、パッケージモジュール400は、当該モジュールの上面及び側壁を覆うコンフォーマル遮蔽層406も含むように示される。かかる遮蔽層は、モジュール400の中の箇所とモジュール400の外側の箇所との間を電磁的に遮蔽することができる。
【0073】
いくつかの実装において、ここに記載される一以上の特徴を有するデバイス及び/又は回路が、無線デバイスのようなRF電子デバイスに含まれてよい。いくつかの実施形態において、かかる無線デバイスは、例えば、携帯電話機、スマートフォン、電話機能あり又はなしのハンドヘルド無線デバイス、無線タブレット等を含み得る。
【0074】
図9は、ここに記載される一以上の有利な特徴を有する無線デバイス1400の一例を描く。図9の例において、ここに記載される一以上の特徴を有するRFモジュールが、一定数の場所に実装され得る。例えば、RFモジュールが、400aとして示されるフロントエンドモジュール(FEM)として実装されてよい。他例において、RFモジュールが、400bとして示される電力増幅器モジュール(PAM)として実装されてよい。他例において、RFモジュールが、400cとして示されるアンテナスイッチモジュール(ASM)として実装されてよい。他例において、RFモジュールが、400dとして示されるダイバーシティ受信(DRx)モジュールとして実装されてよい。理解されることだが、ここに記載される一以上の特徴を有するRFモジュールが、他のコンポーネントの組み合わせとともに実装されてよい。
【0075】
図9を参照すると、複数の電力増幅器(PA)1420が、対応するRF信号を送受信器1410から受信し得る。送受信器1410は、増幅及び送信されるRF信号を生成するべく、及び受信した信号を処理するべく、構成され及び動作し得る。送受信器1410は、ベース帯域サブシステム1408と相互作用するように示される。ベース帯域サブシステム1408は、ユーザにとって適切なデータ及び/又は音声信号と、送受信器1410にとって適切なRF信号との変換を与えるように構成される。送受信器1410はまた、無線デバイス1400の動作のための電力を管理するように構成される電力管理コンポーネント1406と通信することができる。
【0076】
ベース帯域サブシステム1408は、ユーザへ与えられ及びユーザから受信される音声及び/又はデータの様々な入出力を容易にするべくユーザインタフェイス1402に接続されるように示される。ベース帯域サブシステム1408はまた、無線デバイスの動作を容易にするべく、及び/又はユーザのために情報を格納するべく、データ及び/又は命令を格納するように構成されるメモリ1404にも接続される。
【0077】
無線デバイス1400の例において、複数のPA1420の出力が、(対応する整合回路1422を介して)整合されてその対応するデュプレクサ1424まで引き回されるように示される。このような増幅されてフィルタリングされた信号が、送信を目的としてアンテナスイッチ1414を通して一次アンテナ1416まで引き回される。いくつかの実施形態において、デュプレクサ1424は、共通アンテナ(例えば一次アンテナ1416)を使用して同時に行われる送信及び受信の動作を許容し得る。図9において、受信信号は、例えば低雑音増幅器(LNA)を含む「Rx」経路へと引き回されるように示される。
【0078】
図9の例において、無線デバイス1400はまた、ダイバーシティアンテナ1426と、ダイバーシティアンテナ1426から信号を受信する遮蔽されたDRxモジュール400dとを含む。遮蔽されたDRxモジュール400dは、受信した信号を処理し、処理された信号を、伝送線路1435を介してダイバーシティRFモジュール400eまで送信する。ダイバーシティRFモジュール400eは、信号をさらに処理した後にその信号を送受信器1410に供給する。
【0079】
文脈が明確にそうでないことを要求しない限り、明細書及び特許請求の範囲全体を通して、「含む」、「備える」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは逆の、包括的な意味で、すなわち「~を含むがこれに限られない」意味で解釈されるべきである。ここで一般に使用される用語「結合」は、2つ以上の要素が、直接に接続されるか、又は一以上の中間要素を経由して接続されるかのいずれかとなり得ることを言及する。加えて、本願において使用される場合、用語「ここで」、「上」、「下」、及び同様の意味の用語は、本願全体を言及するものとし、本願のいずれか特定の部分を言及するわけではない。文脈上許容される場合、単数又は複数の数を使用する上記の説明における用語は、それぞれ複数又は単数の数も含み得る。2つ以上の項目のリストを参照する「又は」及び「若しくは」という用語は、その用語の以下の解釈、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目のすべて、及びリスト内の項目の任意の組み合わせ、のすべてをカバーする。
【0080】
本発明の実施形態の上記説明は、網羅的であることを意図したものではなく、又は上記開示の正確な形態に本発明を限定することを意図したものでもない。本発明の特定の実施形態及び例は、説明目的のために上述されているが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で様々な等価な修正例が可能である。例えば、プロセス又はブロックが所与の順序で提示される一方、代替の実施形態が異なる順序でステップを有するルーチンを実行し又はブロックを有するシステムを用いることができ、いくつかのプロセス又はブロックは、削除、移動、追加、細分化、結合及び/又は修正され得る。これらのプロセス又はブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装してよい。また、プロセス又はブロックは、直列に実行されるように示されることがある一方、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに並列に実行されてもよく、又は異なる時刻に実行されてもよい。
【0081】
ここに与えられる本発明の教示は、必ずしも上述のシステムというわけではない他のシステムに適用することができる。上述の様々な実施形態の要素及び作用は、さらなる実施形態を与えるべく組み合わせてよい。
【0082】
本発明の一定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は例としてのみ提示されており、本開示の範囲を限定することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法及びシステムは、様々な他の形式で具体化してよく、さらには、ここに記載される方法及びシステムの形式の様々な省略、置換及び変更を、本開示の要旨から逸脱することなく行ってよい。添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物は、本開示の範囲及び要旨に収まるような形式又は修正をカバーすることが意図される。
図1A
図1B
図2A
図2B
図3A
図3B
図4
図5A-5C】
図6A-6E】
図6F-6I】
図7
図8
図9
【外国語明細書】