特表 2023-544110 デバイス用ウェハレベルパッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-20

(54)【発明の名称】デバイス用ウェハレベルパッケージ

(51)【国際特許分類】

   B81B 7/00 20060101AFI20231013BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20231013BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

B81B7/00

B81C1/00

H01L23/02 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023518077

(86)(22)【出願日】2021-09-20

(85)【翻訳文提出日】2023-05-11

(86)【国際出願番号】 FI2021050619

(87)【国際公開番号】W WO2022058659

(87)【国際公開日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】20205914

(32)【優先日】2020-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】512068592

【氏名又は名称】テクノロギアン トゥトキムスケスクス ヴェーテーテー オイ

【氏名又は名称原語表記】ＴＥＫＮＯＬＯＧＩＡＮ ＴＵＴＫＩＭＵＳＫＥＳＫＵＳ ＶＴＴ ＯＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107364

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】リー，ジェ－ウン

【テーマコード（参考）】

3C081

【Ｆターム（参考）】

3C081AA01

3C081AA11

3C081AA17

3C081BA21

3C081BA22

3C081BA30

3C081BA32

3C081CA02

3C081CA14

3C081CA15

3C081CA27

3C081CA28

3C081CA29

3C081CA32

3C081DA03

3C081DA07

3C081DA27

3C081DA29

3C081DA30

3C081EA01

3C081EA03

3C081EA07

3C081EA22

3C081EA23

(57)【要約】

本発明の態様の一例によれば、デバイス用のウェハレベルパッケージ（１００）が提供され、このパッケージ（１００）は、第１基板（１０２）及び第２基板（１０３）と、第１基板（１０２）と第２基板（１０３）との間の少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）と、少なくとも一つのスタンドオフ構造（１０４）の上の接合層（１０８）と、第１基板（１０２）の表面上の第１横向き電気接続線（１０９）及び第２基板（１０３）の表面上の第２横向き電気接続線（１１０）とを具備し、少なくとも一つのスタンドオフ構造（１０４）の接合層（１０８）を介して第１横向き電気接続線（１０９）と第２横向き接続線（１１０）との間に電気接続が形成される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイス用のウェハレベルパッケージ（１００）であって、
第１基板（１０２）及び第２基板（１０３）と、
前記第１基板（１０２）と前記第２基板（１０３）との間の少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）と、
前記少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）の上の接合層（１０８）と、
前記第１基板（１０２）の表面上の第１横向き電気接続線（１０９）及び前記第２基板（１０３）の表面上の第２横向き電気接続線（１１０）と、
を具備するパッケージ（１００）であり、
前記少なくとも一つのスタンドオフ構造（１０４）の前記接合層（１０８）を介して前記第１横向き電気接続線（１０９）と前記第２横向き接続線（１１０）との間に電気接続が形成され、
前記接合層（１０８）が共晶合金を包含する、
ウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項2】

前記少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）の各々が、５μｍ未満など１０μｍ未満、例えば１～２μｍの高さを有する、請求項１に記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項3】

前記第１横向き電気接続線（１０９）の厚さが０．５～１μｍなど０．２～５μｍである、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項4】

前記第１横向き電気接続線（１０９）の厚さが前記少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）の高さより小さい、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項5】

前記接合層（１０８）の厚さが０．５～２μｍなど５μｍ未満である、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項6】

前記第１基板（１０２）が前記第１基板（１０２）の前記表面上に不動態化層（１１１）を具備する、及び／又は、前記第２基板（１０３）が前記第２基板（１０３）の前記表面上に不動態化層（１１２）を具備する、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項7】

前記パッケージ（１００，２００）が前記第１基板（１０２，２０２）に少なくとも一つの溝部（１１３，２０５，２１３）を具備する、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００，２００）。

【請求項8】

前記第２横向き接続線（１１０，２１０）を介して前記少なくとも一つの溝部（１１３，２０５，２１３）を越えて電気接続が形成される、請求項７に記載のウェハレベルパッケージ（１００，２００）。

【請求項9】

前記第２接合材料層（３０７）を介して前記少なくとも一つの溝部（３１３）を越えて電気接続が形成される、請求項７に記載のウェハレベルパッケージ（１００，２００）。

【請求項10】

前記パッケージ（２００）が少なくとも一つの密閉構造（２１９）を具備して、前記密閉構造（２１９）が、
前記第１基板（２０２）と前記第２基板（２０３）との間のシールリング（２２１）と、
前記第２基板の表面上の接合層（２２２）と、
前記接合層の融解金属をマイクロリングの間に閉じ込める前記シールリング内の複数のマイクロリング（２２３）と、
を具備する、
先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（２００）。

【請求項11】

前記パッケージ（１００）がＭＥＭＳデバイス用である、先行請求項のいずれか一つに記載のウェハレベルパッケージ（１００）。

【請求項12】

デバイス用のウェハレベルパッケージ（２００）を形成する為の方法であって、
第１基板（２０２）の表面上に第１横向き電気接続線（２０９）を作製することと、
第２基板（２０３）の表面上に第２横向き電気接続線（２１０）を作製することと、
前記第１横向き電気接続線（２０９）の一部分にわたって少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（２１４）を作製することと、
前記少なくとも一つのスタンドオフ構造（２１４）の前記表面上に第１接合材料層（２０６）を作製することと、
前記第１接合材料層（２０６）を前記第２横向き電気接続線（２１０）と接合して前記スタンドオフ構造（２１４）に接合層（２０８）を生成し、前記少なくとも一つのスタンドオフ構造（２１４）の前記接合層（２０８）を介して前記第１横向き電気接続線（２０９）と前記第２横向き接続線（２１０）との間に電気接続を生成することと、
を包含し、
前記第１接合材料層（２０６）と前記第２横向き電気接続線（２１０）との接合が共晶接合により設けられる、
方法。

【請求項13】

前記少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）の各々が、５μｍ未満など１０μｍ未満、例えば１～２μｍの高さを有する、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記第１横向き電気接続線（１０９）の厚さが０．５～１μなど０．２～５μｍである、先行請求項１２乃至１３のいずれか一つに記載の方法。

【請求項15】

前記第１横向き電気接続線（１０９）の厚さが、前記少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造（１０４）の高さより小さい、先行請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の方法。

【請求項16】

前記接合層（１０８）の厚さが０．５～２μｍなど５μｍ未満である、先行請求項１２乃至１５のいずれか一つに記載の方法。

【請求項17】

前記第１基板（２０２）の前記表面上に不動態化層（２１１）を作製すること、及び／又は、前記第２基板（２０３）の前記表面上に不動態化層（２１２）を作製することを包含する方法である、先行請求項１２乃至１６のいずれか一つに記載の方法。

【請求項18】

前記第２横向き電気接続線（２１０）の表面上に第２接合材料層（２０７）を作製することを包含する方法である、先行請求項１２乃至１７のいずれか一つに記載の方法。

【請求項19】

前記第１基板（２０２）に少なくとも一つの溝部（２０５，２１３）を作製することを包含する方法である、先行請求項１２乃至１８のいずれか一つに記載の方法。

【請求項20】

前記第１横向き電気接続線（２０９）の一部分にわたって少なくとも一つの密閉構造（２１９）を作製することを包含する方法である、先行請求項１２乃至１９のいずれか一つに記載の方法。

【請求項21】

前記ウェハレベルパッケージ（２００）がＭＥＭＳデバイス用である、先行請求項１２乃至２０のいずれか一つに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デバイス用のウェハレベルパッケージ、特に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）用のウェハレベルパッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小加工技術を使用して作製されるデバイス及び構造など、小型化された機械及び電気機械要素である。ＭＥＭＳは、１マイクロメートルと１００マイクロメートルの間のサイズのコンポーネントから成り、ＭＥＭＳデバイスのサイズは概ね２０マイクロメートルから１ミリメートルまでの範囲である。

【0003】

ＭＥＭＳデバイスは、その小型サイズ、構成、そして極めて要求の高い製造方法ゆえに、電気的不具合を起こし易い。例えば、ＴＳＶ（シリコン貫通電極）による電気相互接続の形成は、複雑で費用の掛かるプロセスである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

故に、ウェハパッケージングの改良構造及び製造方法が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

独立請求項の特徴により本発明が定義される。幾つかの具体的な実施形態は、従属請求項で定義される。

【0006】

本発明の第一態様によれば、デバイス用のウェハレベルパッケージが提供され、このパッケージは、第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間の少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造と、少なくとも一つのスタンドオフ構造の上の接合層と、第１基板の表面上の第１横向き電気接続線及び第２基板の表面上の第２横向き電気接続線とを具備する。少なくとも一つのスタンドオフ構造の接合層を介して、第１横向き電気接続線と第２横向き接続線との間に電気接続が形成される。接合層は共晶合金を包含する。

【0007】

本発明の第二態様によれば、第１基板の表面上に第１横向き電気接続線を作製すること、第２基板の表面上に第２横向き電気接続線を作製すること、第１横向き電気接続線の一部分にわたって少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造を作製すること、少なくとも一つのスタンドオフ構造の表面上に第１接合材料層を作製すること、そして第１接合材料層を第２横向き電気接続線と接合してスタンドオフ構造に接合層を生成し、少なくとも一つのスタンドオフ構造の接合層を介して第１横向き電気接続線と第２横向き接続線との間に電気接続を生成することを包含する、デバイス用ウェハレベルパッケージを形成する方法が提供される。第１接合材料層と第２横向き電気接続線との接合は、共晶接合により設けられる。

【0008】

一実施形態によれば、パッケージは第１基板に少なくとも一つの溝部を具備する。

【0009】

一実施形態によれば、第２横向き接続線を介して少なくとも一つの溝部を越えて電気接続が形成される。

【0010】

一実施形態によれば、第２接合材料層を介して少なくとも一つの溝部を越えて電気接続が形成される。

【0011】

一実施形態によれば、パッケージは少なくとも一つの密閉構造を具備し、この密閉構造は、第１基板と第２基板との間のシールリングと、第２基板の表面上の接合層と、接合層の融解金属をマイクロリングの間に閉じ込めるシールリング内の複数のマイクロリングとを具備する。

【0012】

本発明はかなりの利点を提供する。本発明は、深溝部及び／又はキャビティを備える深溝部により電極とパッドとが分離されている時、或いはデバイスの電極がパッケージングの内側の深溝部とパッケージングの外側のパッドとを有する時には取り分け、デバイスの電極とパッドとの間に電気相互接続を設ける簡単でコスト効果の高い手法を可能にする。接合構造の加工中に構造が自動的に生成される。故に、こうして製造プロセスを一層複雑で費用の掛かるものにするであろう追加のリソグラフィ又はエッチングのプロセスが必要とされ無い。

【0013】

本発明の実施形態は、取り分け基板の共晶接合では、基板の接合におけるプロセスウィンドウを広げる。マイクロリングの正確な高さ故にマイクロリングには正確な間隙が設けられ、この間隙には、空所のように温度及び圧力の不均一性が見られ無い。

【発明の効果】

【0014】

本発明の実施形態は、局所的な圧入と摩擦の増大の故に接合基板の間での滑動による不整合を抑制し、こうして接合品質を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】及び

【図2A】乃至

【図2C】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるデバイス用ウェハレベルパッケージを図示している。

【図3A】乃至

【図3F】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるデバイス用ウェハレベルパッケージの第１構造の製造方法を図示している。

【図4A】乃至

【図4E】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるデバイス用ウェハレベルパッケージの第２構造の製造方法を図示している。

【図5】及び

【図6】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるデバイス用ウェハレベルパッケージを図示している。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本明細書の文脈において、「基板(substrate)」の語は、ＭＥＭＳデバイスウェハ及びキャップウェハなどのウェハを包含する。

【0017】

本明細書の文脈において、「第１構造(first structure)」の語は、デバイスウェハなどの第１基板と、接合前の第１基板上の層とを包含する。

【0018】

本明細書の文脈において、「第２構造(second structure)」の語は、キャップウェハなどの第２基板と、接合前の第２基板上の層とを包含する。

【0019】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の目的は、取り分け微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの為に、デバイスの電極とパッドとの間に簡単でコスト効果の高い電気相互接続を設けることである。

【0020】

図１は、一実施形態によるウェハレベルパッケージ１００の一部分を図示している。パッケージ１００は、第１基板１０２及び第２基板１０３と、第１基板１０２と第２基板１０３との間の少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造１０４と、少なくとも一つのスタンドオフ構造１０４の上の接合層１０８と、第１基板１０２の表面上の第１横向き電気接続線１０９及び第２基板１０３の表面上の第２横向き電気接続線１１０とを具備する。少なくとも一つのスタンドオフ構造１０４の接合層１０８を介して第１横向き電気接続線１０９と第２横向き接続線１１０との間に電気接続が形成される。これは、深溝部及び／又はキャビティを備える深溝部により電極とパッドとが分離されている時、或いは、デバイスの電極がパッケージングの内側の深溝部とパッケージングの外側のパッドとを有する時には取り分け、デバイスの電極とパッドとの間での電気相互接続を可能にする。接合構造の加工中に構造が自動的に生成される。故に、製造プロセスを一層複雑で費用の掛かるものにするであろう追加のリソグラフィ又はエッチングプロセスが必要とされ無い。

【0021】

接合層１０８は共晶合金を包含する。共晶合金は二以上の金属を包含し得る。適当な共晶合金は、例えば、ゲルマニウム‐アルミニウム、金‐スズ、金‐ゲルマニウム、金‐シリコン、金‐インジウム、又は銅‐スズ合金を含む。

【0022】

一実施形態によれば、少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造１０４の各々は、５μｍ未満など１０μｍ未満であって、例えば１～２μｍの高さを有する。

【0023】

一実施形態によれば、第１横向き電気接続線１０９の厚さは０．５～１μｍなど０．２～５μｍである。

【0024】

一実施形態によれば、第１横向き電気接続線１０９の厚さは少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造１０４の高さより小さい。

【0025】

一実施形態によれば、接合層１０８の厚さは０．５～２μｍなど５μｍ未満である。

【0026】

一実施形態によれば、第１基板１０２は第１基板１０２の表面上に不動態化層１１１を具備する、及び／又は、第２基板１０３は第２基板１０３の表面上に不動態化層１１２を具備する。不動態化層は、例を挙げると、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を包含し得る。不動態化層は、基板要素の間での電気接触を防止することによりパッケージ又はパッケージデバイスの要素の短絡を防止する。

【0027】

一実施形態において、第１基板１０２及び第２基板１０３はシリコン又はセラミックを包含する。シリコンは、受ける疲労が非常に少なく、破損を起こさずに長期の使用寿命を有し得るので、非常に信頼できる基板材料である。単結晶形態において、シリコンは事実上ヒステリシスを有さず、その為、エネルギー散逸がほぼ生じ無い。適当なセラミック基板は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、又は炭化ケイ素である。ウルツ鉱型構造の窒化アルミニウムは、焦電気性及び圧電性の特性を示し、これは、例えば垂直力及び剪断力に対する感度を備えるセンサの生産を可能にする。窒化チタンは高い導電性と高い弾性率とを呈する。

【0028】

一実施形態によれば、第１横向き電気接続線１０９と第２電気接続線１１０とは、モリブデン、アルミニウム、又は銅などの金属を包含する。これらの金属は、パッケージの内側のデバイスとパッケージの外側の電気回路との間での横向き電気接続線における良好で信頼できる電気接続を可能にする。

【0029】

一実施形態によれば、絶縁スタンドオフ構造１０４は、セラミック材料などの誘電材料を包含する。スタンドオフ構造は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を包含し得る。これらの物質は、接合層１０８の為の良好な湿潤表面と良好な電気絶縁とを提供する。

【0030】

一実施形態において、パッケージ１００，２００は第１基板１０２，２０２に少なくとも一つの溝部１１３，２０５，２１３を具備する。そして、少なくとも一つのスタンドオフ構造１０４，２１４，２１５，２１６，２１７の接合層１０８を介して第１横向き電気接続線１０９，２０９と第２横向き接続線１１０，２１０との間に、又、第２横向き接続線を介して少なくとも一つの溝部１１３，２０５，２１３を越えて、電気接続が形成される。これは、溝部により分離されているデバイスの電気相互接続を提供する、簡単で費用効果の高い構造を可能にする。

【0031】

一実施形態によれば、ウェハレベルパッケージ２００は第２基板２０３にキャビティ２２４を具備する。

【0032】

一実施形態によれば、パッケージ２００はキャビティ２２４の表面上にゲッタ２２５を具備する。ゲッタ２２５は、真空を生成及び維持するのに使用され得る。ゲッタは薄膜ゲッタであり得る。ゲッタは、水蒸気、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、及び／又は、他の気体など、キャビティへ放出されると予測される気体の一部又は全てを吸収する。ゲッタは、気体を容易に吸収する金属を包含する。例えば、ゲッタは、以下のもの、すなわちチタン、アルミニウム、ジルコニウム、ホウ素、コバルト、カルシウム、ストロンチウム、又はトリウムのうち少なくとも一つを包含し得る。

【0033】

一実施形態において、ウェハレベルパッケージ２００は少なくとも一つの密閉構造２１９を具備する。密閉構造２１９は、第１基板２０２と第２基板２０３との間のシールリング２２１と、第２基板の表面上の接合層２２２と、接合層の融解金属をマイクロリングの間に閉じ込めるシールリング内の複数のマイクロリング２２３とを具備し得る。

【0034】

シールリング及び他の関連構造についての詳しい情報は、参照により本明細書に援用されるフィンランド特許出願第２０２０５０７５号に提示されている。

【0035】

密閉構造２１９のマイクロリングは、基板の接合における、取り分け基板の共晶接合におけるプロセスウィンドウを広げる。又、マイクロリングの正確な高さ故にマイクロリングでは正確な間隙が設けられ、この間隙には、空所のように温度及び圧力の不均一性が見られない。密閉構造は、局所的圧入及び摩擦の増大の故に接合基板の間での滑動による不整合を抑制し、こうして接合品質を向上させる。

【0036】

シールリング２２１は、誘電材料又はセラミック材料、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を包含し得る。

【0037】

接合層２２２は共晶合金を包含し得る。共晶合金は二以上の金属を包含し得る。適当な共晶合金は、例えば、ゲルマニウム‐アルミニウム、金‐スズ、金‐ゲルマニウム、金‐シリコン、金‐インジウム、又は銅‐スズ合金を含む。

【0038】

次に実施形態例によってデバイス用のウェハパッケージの構造がより詳しく考察される。

【0039】

図２Ａ乃至２Ｃは、パッケージ２００が第１基板２０２と第２基板２０３との間に四つのスタンドオフ構造２１４，２１５，２１６，２１７を具備することを図示している。パッケージは、スタンドオフ構造２１４，２１５，２１６，２１７の上に接合層２０８を具備する。第１横向き電気接続線２０９は第１基板２０２の表面上にあり、第２横向き電気接続線２１０は第２基板２０３の表面上にある。

【0040】

図２Ａ乃至２Ｃは、パッケージ２００が第１基板２０２に少なくとも一つの溝部２０５，２１３を具備することを図示している。パッケージは、絶縁スタンドオフ構造２１４，２１５の間の溝部２０５と、絶縁スタンドオフ構造２１６，２１７の間の溝部２１３とを具備し得る。そして、スタンドオフ構造２１４，２１５の接合層２０８と溝部２０５を越える第２横向き電気接続線２１０とを介して、またスタンドオフ構造２１６，２１７の接合層２０８と共に溝部２１３を越える第２横向き電気接続線２１０を介して、第１横向き電気接続線２０９と第２横向き接続線２１０との間に電気接続が形成される。

【0041】

図２Ａ乃至２Ｃは、キャビティ２２６を備える溝部２１３をパッケージ２００が具備することを図示している。

【0042】

図２Ｂは、スタンドオフ構造２１５の接合層２０８を通って、及びスタンドオフ構造２１４，２１５の間の溝部２０５を越える第２横向き電気接続線２１０を通って、第１電気横向き接続線２０９から第２横向き電気接続線２１０へ電気信号が通過できることを図示している。それぞれにおいて、スタンドオフ構造２１４の接合層２０８を通って第２横向き電気接続線２１０から第１横向き電気接続線２０９へ電気信号が通過できる。

【0043】

図２Ｃは、スタンドオフ構造２１６の接合層を通って、及びスタンドオフ構造２１６，２１７の間の溝部２１３を越える第２横向き電気接続線２１０を通って、第１横向き電気接続線から第２横向き電気接続線へ電気信号が通過できることを図示している。それぞれにおいて、スタンドオフ構造２１７の接合層２０８を通って第２横向き電気接続線２１０から第１横向き電気接続線２０９へ電気信号が通過できる。

【0044】

更に、図２Ａは、ウェハレベルパッケージ２００が第２基板２０３にキャビティ２２４を具備することを図示している。加えて、パッケージ２００はキャビティ２２４の表面上にゲッタ２２５を具備する。

【0045】

図２Ａ乃至２Ｃは、ウェハレベルパッケージ２００が密閉構造２１９を具備することを図示している。密閉構造２１９はキャビティ２２４を囲繞し得る。

【0046】

一実施形態によれば、デバイス用のウェハレベルパッケージ１００，２００を形成する為の方法が提供され、この方法は、第１基板１０２，２０２の表面上に第１横向き電気接続線１０９，２０９を作製することと、第２基板１０３，２０３の表面上に第２横向き電気接続線１１０，２１０を作製することと、第１横向き電気接続線１０９，２０９の一部分にわたって少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造１０４，２１４，２１５，２１６，２１７を作製することと、少なくとも一つのスタンドオフ構造１０４，２１４，２１５，２１６，２１７の表面上に第１接合材料層１０６，２０６を作製することと、第１接合材料層１０６，２０６を第２横向き電気接続線１１０，２１０と接合してスタンドオフ構造１０４，２１４，２１５，２１６，２１７に接合層１０８，２０８を生成し、少なくとも一つのスタンドオフ構造１０４，２１４，２１５，２１６，２１７の接合層１０８，２０８を介して第１横向き電気接続線１０９，２０９と第２横向き接続線１１０，２１０との間に電気接続を生成することとを包含する。これは、デバイスの為の電気相互接続を設ける簡単でコスト効果の高い手法を可能にする。

【0047】

第１接合材料層１０６，２０６と第２横向き電気接続線１１０，２１０との接合は、共晶接合により設けられる。最初に、共晶合金の共晶温度より低い値まで温度が上げられ得る。そして、第１基板と第２基板の両方の均一な加熱を達成するように短時間にわたって温度が一定に維持され得る。その後、共晶点を超える温度まで温度が上げられ得る。最後に、共晶温度を下回る温度まで構造が冷却され得る。

【0048】

共晶接合は、接合中に高い一定の力の使用を必要としない。共晶接合プロセスは液相を経るので、直接ウェハ接合方法と比較して、共晶結合は、表面平坦性の不規則性、傷と共に粒子に影響を受け難い。

【0049】

一実施形態によれば、第２横向き電気接続線１１０，２１０は、第２横向き電気接続線１１０，２１０の表面上に第２接合材料層１０７，２０７を具備する。故に、第１接合材料層１０６，２０６が第２接合材料層１０７，２０７と接合されて接合層１０８，２０８が生成され得る。

【0050】

一実施形態によれば、この方法は、第１基板１０２，２０２の表面上に不動態化層１１１，２１１を作製すること、及び／又は、第２基板１０３，２０３の表面上に不動態化層１１２，２１２を作製することを包含する。層が酸素及び／又は蒸気に露出されて薄い表面層を層に成長させる熱酸化により、不動態化層１１１，１１２が成長され得る。

【0051】

一実施形態によれば、この方法は、第１基板１０２，２０２に少なくとも一つの溝部１１３，２０５，２１３を作製することを包含する。この方法は、絶縁スタンドオフ構造２１４，２１５の間に溝部２０５を、そして絶縁スタンドオフ構造２１６，２１７の間に溝部２１３を作製することを包含し得る。溝部は、例えばシリコン湿式又は乾式エッチングにより形成され得る。

【0052】

この方法は、第２基板２０３にキャビティ２２４を形成することを包含し得る。キャビティは、例えばシリコン湿式又は乾式エッチングにより形成され得る。

【0053】

更に、この方法は、第２基板２０３のキャビティ２２４にゲッタ２２５を形成することを包含し得る。ゲッタ２２５は、ゲッタ蒸着プロセスにより形成され得る。例えば、スパッタリング、抵抗蒸発、Ｅビーム蒸発、又は他の適当な蒸着技術により、ゲッタが蒸着され得る。

【0054】

一実施形態において、この方法は、第１横向き電気接続線２０９の一部分にわたって少なくとも一つの密閉構造２１９を作製することを包含する。最初に、密閉構造２１９のシールリング２２１が第１横向き電気接続線２０９の一部分にわたって形成される。そして、シールリング２２１の表面上に第１接合材料層２０６が形成される。その後、第２基板２０３の表面上に第２接合材料層２０７が形成される。最後に、第１接合材料層が第２接合材料層と接合されて接合層２０８が生成される。

【0055】

少なくとも一つの密閉構造２１９の層は、少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造１０４，２１４～２１７の層と同時に形成され得る。例えば、絶縁スタンドオフ構造１０４，２１４～２１７が形成されている間に、密閉構造２１９のシールリング２２１が形成され得る。従って、密閉構造の第１接合材料層２０６及び第２接合材料層２０７と絶縁スタンドオフ構造とが同時に形成され得る。

【0056】

次にデバイス用のウェハパッケージを形成する為の方法が実施形態例によってより詳しく考察される。

【0057】

図３Ａ乃至３Ｆは、幾つかの実施形態による第１構造の製造方法を図示している。最初に、ＭＥＭＳ構造を用意する為の第１基板２０２が得られる。この構造は、図３Ａに図示されているように、共に接合されて内側にキャビティを包囲する二つのシリコン層を具備する。そして、第１基板２０２の上に不動態化層２１１が設けられる（図３Ｂ）。不動態化層２１１の上に第１横向き電気接続線２０９が蒸着される（図３Ｃ）。その後、第１横向き電気接続線２０９の上に少なくとも一つの絶縁スタンドオフ構造２１４，２１５，２１６，２１７が蒸着される。更に又、第１横向き電気接続線２０９には少なくとも一つの密閉構造２１９も蒸着され得る（図３Ｄ）。そして、図３Ｅに図示されているように、少なくとも一つのスタンドオフ構造２１４，２１５，２１６，２１７及び／又は少なくとも一つの密閉構造２１９の表面上に、第１接合材料層２０６が蒸着される。最後に、例えばシリコン湿式又は乾式エッチングにより、溝部２０５，２１３とＭＥＭＳデバイス２１８とが第１基板２０２に形成される。

【0058】

図４Ａ乃至４Ｅは、幾つかの実施形態による第２構造の製造方法を図示している。最初に、第２基板２０３の上に不動態化層２１２が設けられる（図４Ａ）。そして、第２横向き電気接続線２１０と第２接合材料層２０７とが不動態化層２１２の上に蒸着される（図４Ｂ）。図４Ｃに図示されているように、例えば、プラズマ洗浄、湿式化学エッチング、又は乾式化学エッチングにより、不動態化層２１２が部分的に除去され得る。その後、例えばシリコン湿式又は乾式エッチングにより、第２基板２０３にキャビティ２２４が形成され得る（図４Ｄ）。最後に、そして任意で、図４Ｅに図示されているように、キャビティ２２４の表面上にゲッタ２２５が蒸着され得る。

【0059】

第１接合材料層１０６，２０６及び第２接合材料層１０７，２０７のようなウェハレベルパッケージ１００，２００の層の蒸着は、蒸着プロセスにより実行され得る。蒸着プロセスは、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）を包含し得る。

【0060】

図５は、ウェハレベルパッケージを形成する為の代替実施形態を図示している。第１基板３０２は、第１基板の表面上に不動態化層３１１を具備する。加えて、第１基板３０２は、密閉構造３１９と第１横向き接続線３０９とを第１基板の表面上に具備する。密閉構造３１９は、シールリング３２１と、シールリングの表面上の第１接合材料層３０６とを具備する。第２基板３０３はスタンドオフ構造３０４を具備する。スタンドオフ構造３０４は、第２接合材料層３０７をスタンドオフ構造の表面上に具備する。密閉構造とスタンドオフ構造３０４との間の第１基板には、溝部３１３が形成される。

【0061】

密閉リング３２１上の第１接合材料層３０６を第２接合材料層３０７と接合して接合層を形成することにより、ウェハレベルパッケージが形成される。そして、第２接合材料層３０７を介して少なくとも一つの溝部３１３を越えて電気接続が形成される。

【0062】

図６は、ウェハレベルパッケージの為の代替実施形態を図示している。第１基板４０２はスタンドオフ構造４０４を具備する。第１接合材料層４０６は、スタンドオフ構造４０４の表面と第１基板４０２との上に部分的に設けられている。第２基板４０３は、第２横向き電気接続線４１０と密閉構造４１９とを具備する。密閉構造４１９はシールリング４２１を具備する。第２接合材料層４０７は、シールリングの表面上に、そして第２横向き電気接続線４１０の表面上に部分的に設けられている。第１基板は更に第１基板の表面上に不動態化層４１１を具備し、第２基板は更に第２基板の表面上に不動態化層４１２を具備し得る。スタンドオフ構造４０４と密閉構造４１９との間の第１基板には、溝部４１３が設けられている。

【0063】

ウェハレベルパッケージは、第１接合材料層４０６と第２接合材料層４０７とを接合することにより形成される。そして、第２横向き電気接続線４１０を介して溝部を越えて電気接続が形成される。

【0064】

幾つかの実施形態によれば、密閉構造はＭＥＭＳデバイスの為のものである。しかしながら、自動車用デバイス、例えばライダーコンポーネント及びタイヤ圧センサと、ＲＦコンポーネント、例えばスイッチ、フィルタ、インダクタ、アンテナと、受動光素子、例えばシリコン導波管及びモジュレータと、マイクロ分光計と、プラズモニックデバイスのような他のデバイスで、密閉構造が使用され得る。

【0065】

開示される本発明の実施形態は、本明細書に開示される特定の構造、プロセス、ステップ、又は材料に限定されず、当業者により認識されるであろうその同等物にも拡張されることが理解されるはずである。本明細書で採用される用語は特定の実施形態を記述することのみを目的として使用され、限定の意図は無いことも理解されるべきである。

【0066】

「一実施形態(one embodiment)」又は「実施形態(an embodiment)」についての本明細書全体での言及は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味している。故に、明細書全体の様々な箇所に「一実施形態において」又は「実施形態において」という語句が現れても、必ずしも全てが同じ実施形態に言及している訳では無い。

【0067】

本明細書で使用される際に、複数の物品、構造要素、構成要素、及び／又は、材料は、利便性の為に共通のリストで提示され得る。しかしながら、リストの各部材が別々の固有の部材として個々に識別されるものであるかのようにこれらのリストが解釈されるべきでは無い。故に、逆の指摘が無い限り、共通グループでの提示にのみ基づいて、このようなリストの個々の部材が同じリストの他の部材の事実上の同等物として解釈されるべきでは無い。加えて、本発明の様々な実施形態及び例が、本明細書でのその様々なコンポーネントの代替物と共に、本明細書で言及され得る。このような実施形態、例、そして代替物が互いの事実上の同等物として解釈されてはならず、本発明の別々の自立した代表例と見なされるものであることは理解されている。

【0068】

更に、記載された特徴、構造、又は特性が一以上の実施形態において何らかの適当な形で組み合わされてもよい。以下の記載では、発明の実施形態の完全な理解を提供するように、長さ、幅、形状等の例のように多数の具体的な詳細が提供される。しかしながら当業者は、具体的詳細のうち一以上を含まずに、或いは他の方法、コンポーネント、材料等と共に発明が実践され得ることを認識するだろう。他の事例では、発明の態様を曖昧にすることを避けるように、周知の構造、材料、又は操作が示されないか詳しく記載されない。

【0069】

上記の例は、一以上の特定の用途において本発明の原理を例示するものであるが、発明力の行使を伴わずに、そして発明の原理及び概念から逸脱せずに、形態、使用、及び実装の詳細における様々な修正が行われ得ることは当業者には明白であろう。従って、下に提示される請求項によるものを除いて本発明が限定されることは意図されていない。

【0070】

「具備／包含する(to comprise)」と「含む(to include)」という動詞は、本書において、記載されていない特徴の存在を除外することも必要とすることも無い、開かれた限定として使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、そうでは無いことが明記されていない限り、相互に自由な組み合わせが可能である。更に、本書全体において“ａ”又は“ａｎ”つまり単数形の使用が複数を除外していないことが理解されるはずである。

【符号の説明】

【0071】

１００，２００ ウェハレベルパッケージ
１０２，２０２，３０２，４０２ 第１基板
１０３，２０３，３０３，４０３ 第２基板
１０４，３０４，４０４ スタンドオフ構造
１０６，２０６，３０６，４０６ 第１接合材料層
１０７，２０７，３０７，４０７ 第２接合材料層
１０８，２０８ 接合層
１０９，２０９，３０９ 第１横向き電気接続線
１１０，２１０，４１０ 第２横向き電気接続線
１１１，１１２，２１１，２１２，３１１，４１１，４１２ 不動態化層
１１３，２０５，２１３，３１３，４１３ 溝部
２１４～２１７ スタンドオフ構造
２１８ ＭＥＭＳデバイス
２１９，３１９，４１９ 密閉構造
２２１，３２１，４２１ シールリング
２２２ 接合層
２２３ マイクロリング
２２４，２２６ キャビティ
２２５ ゲッタ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】