JP2002512436A - 集積回路デバイス - Google Patents

集積回路デバイス

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JP2002512436A JP2000530942A JP2000530942A JP2002512436A JP 2002512436 A JP2002512436 A JP 2002512436A JP 2000530942 A JP2000530942 A JP 2000530942A JP 2000530942 A JP2000530942 A JP 2000530942A JP 2002512436 A JP2002512436 A JP 2002512436A
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Abstract

(57)【要約】 集積回路ダイ（３２２）を含む一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路デバイス（３１０）であって、前記ダイは、放射エミッタと放射レシーバの少なくとも一方を含み、かつ、電気絶縁性の物理的保護材料で形成された上部表面と下部表面とを有し、この上部表面と下部表面との少なくとも一方（３１７）は放射に対して透過性であり、電気絶縁性の端縁表面（３１４）がパッドを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、集積回路デバイスを製造する方法および装置、およびこの方法およ
び装置により製造される集積回路デバイスに関し、さらに特に、一体状にパッケ
ージされる光電子工学的ダイに関する。
【０００２】 発明の背景 あらゆる積層回路デバイスの製造における不可欠な段階が「パッケージング」
として知られており、この段階は、集積回路の中心であるシリコンチップと、こ
のシリコンチップ上の予め決められた位置と外部の電気端子との間の電気的相互
接続とを、物理的かつ耐環境的に保護することを含む。
【０００３】 現時点では、半導体をパッケージするために、３つの主要な技術、すなわち、
ワイヤボンディングと、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）と、フリップチップ
とが使用されている。
【０００４】 ワイヤボンディングは、チップ上のボンディングパッドとパッケージ上の接点
との間に金のボンディングワイヤを溶着するために、熱と超音波エネルギーとを
使用する。
【０００５】 テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）は、ボンディングワイヤの代わりに銅箔テ
ープを使用する。この銅箔テープは、ダイとパッケージとの特定の組合せに応じ
て各々に形状構成されており、この組合せに適した銅トレースのパターンを含む
。チップ上の様々なボンディングパッドに対して個々の導線を個別にまたはグル
ープとして接続してもよい。
【０００６】 フリップチップは、ボンディングパッド上に形成されたはんだバンプを有する
集積回路ダイであり、したがって、このダイが回路側が下側になるように「フリ
ップされ」、基板に直接的にはんだ付けされることを可能にする。ワイヤボンデ
ィングは不要であり、パッケージ間隔の著しい節約が実現されるだろう。
【０００７】 前述の３つの技術は各々に幾つかの制約を有する。ワイヤボンディングとＴＡ
Ｂボンディングの両方では、不良ボンディングが発生しやすく、比較的高い温度
と機械的圧力とにダイがさらされる。ワイヤボンディング技術とＴＡＢボンディ
ング技術は両方とも、約１０％から約６０％の範囲内のダイ対パッケージ面積比
率を有する集積回路デバイスを製造する場合に、パッケージサイズの観点から問
題がある。
【０００８】 フリップチップは、パッケージングを実現するものではなく、むしろ相互接続
だけを提供するにすぎない。この相互接続は、はんだバンプの不均一性という問
題と熱膨張の不整合という問題に直面し、これらの問題のために、利用可能な基
板の使用が、シリコン、または、シリコンの熱膨張特性に類似した熱膨張特性を
有する材料に限定されることになる。
【０００９】 半導体用の光電子工学的パッケージは公知である。イメージング用に使用され
る従来の光電子工学的パッケージが、ハウジングを密閉する形で透明ウィンドウ
が上に取り付けられているセラミックのハウジングを使用する。低レベルのイメ
ージングと、光放出と、光検出を含む放射検出とのために使用される光電子パッ
ケージが、透明なプラスチックエンクロージャを使用する。
【００１０】 本出願人のＰＣＴ出願公開ＷＯ ９５／１９６４５には、放射透過性の保護層
を有する一体状にパッケージ実装されたダイを特に含む、集積回路デバイスを製
造するための方法と装置が開示されている。
【００１１】 発明の概要 本発明は、極めてコンパクトな光電子工学的集積回路デバイスと、この光電子
集積回路デバイスを製造するための装置および技術とを提供することを目的とす
る。
【００１２】 したがって、本発明の好ましい一実施形態に基づいて、 放射エミッタと放射レシーバの少なくとも一方を含み、電気絶縁性の物理的保
護材料で形成された上部表面と下部表面とを有し、かつ、この上部表面と下部表
面との少なくとも一方は放射に対して透過性であり、電気絶縁性の端縁表面がパ
ッドを有する集積回路ダイを含む、一体状にパッケージ実装された光電子工学的
集積回路デバイスが提供される。
【００１３】 この光電子工学的集積回路デバイスは、さらに、このデバイスの放射透過性の
保護表面に関連した少なくとも１つのスペクトルフィルタを含むことが好ましい
。 これに加えて、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路
デバイスは、背面照明に対してこの光電子工学的集積回路デバイスが応答するこ
とを可能にするのに十分なだけ薄い半導体基板を含む。
【００１４】 この光電子工学的集積回路デバイスは、さらに、この素子の放射透過性の保護
表面に関連した少なくとも１つの色フィルタを含むことが好ましい。 さらに、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路デバイ
スの透過性保護表面上にレンズを一体状に形成してもよい。
【００１５】 これに加えて、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路
デバイスの透過性保護表面上に光結合バンプを一体状に形成してもよい。 さらに、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路デバイ
スの透過性保護表面上に導波路および他の光学構成要素を一体状に形成してもよ
い。
【００１６】 これに加えて、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路
デバイスの透過性保護表面上に光格子を一体状に形成してもよい。 さらに、本発明の好ましい一実施形態では、この光電子工学的集積回路デバイ
スの透過性保護表面上に偏光子を一体状に形成してもよい。
【００１７】 さらに、本発明の好ましい一実施形態では、一体状にパッケージ実装された光
電子工学的集積回路デバイスが提供され、この光電子工学的集積回路デバイスは
、 放射エミッタと放射レシーバの少なくとも一方を含み、電気絶縁性の物理的保
護材料で形成された上部表面と下部表面とを有し、かつ、この上部表面と下部表
面との少なくとも一方は放射に対して透過性である集積回路ダイを含み、 この一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路デバイスは、その最
長寸法がダイの最長寸法を２０％を越えて上回ることがないことを特徴とする。
【００１８】 この一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイスは、その最長寸
法がダイの最長寸法を１０％を越えて上回ることがないことを特徴とすることが
好ましい。この一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路デバイスは
、その最長寸法がダイの最長寸法を５％を越えて上回ることがないことを特徴と
することがさらに好ましい。
【００１９】 本発明の好ましい一実施形態では、一体状にパッケージ実装された光電子工学
的集積回路デバイスを製造する方法も提供され、この方法は、 半導体ウェーハ上に電気回路を形成する段階と、 この電気回路の上を覆う形で、半導体ウェーハ上に少なくとも１つの透過性の
物理的保護層を形成する段階と、 半導体ウェーハ上にはんだ付け可能な接点を形成する段階と、 その後で、半導体ウェーハを個々のパッケージされたダイに切断する段階 とを含む。
【００２０】 次の添付図面を参照しながら行う後述の詳細な説明から、本発明がより詳細に
理解され認識されるだろう。
【００２１】 好適実施形態の詳細な説明 ここで図１Ａ〜図２２を参照すると、本発明の好適実施形態による集積回路デ
バイスの製造が例示される。 図１Ａ及び図１Ｂは共に、本発明の好適実施形態によって構成され動作する集
積回路デバイスの好適実施形態を例示する。この集積回路デバイスには、その縁
部表面１４に沿ってメッキされた多数の電気接点１２を有する、比較的薄く小型
で、環境に対して保護され機械的に強化された集積回路パッケージ１０が含まれ
る。
【００２２】 本発明の好適実施形態によれば、接点１２は縁部表面を越えてパッケージの平
面表面１６に延びる。この接点配置によって、回路基板へのパッケージ１０の平
面設置及び縁部設置の両方が可能になる。注意されるように、集積回路パッケー
ジ１０には、一体式に形成された二色性フィルタ、色フィルタ、反射防止被覆、
偏光子、光回折格子、集積導波管、及び光結合バンプといった要素（図示せず）
のうち１つかそれ以上が含まれる。
【００２３】 図１Ｃは、はんだ付け可能バンプ１７が各接点１２の端部に提供される、本発
明の代替実施形態を例示する。好適には、はんだ付け可能バンプ１７は所定の配
列に配置される。
【００２４】 本発明の好適実施形態によれば、図２及び図４Ａに例示されるように、従来の
技術によって形成された複数の仕上げ済ダイ２２を有する完全なシリコン・ウェ
ハ２０が、そのアクティブ表面２４で、エポキシの層２８によって放射線透過性
保護絶縁カバー・プレート２６に接着される。絶縁カバー・プレート２６は通常
、ガラス、石英、サファイアまたは何らかの他の適切な放射線透過性絶縁基板を
備えている。
【００２５】 カバー・プレート２６は、スペクトル・フィルタとして動作するため着色また
は淡い色合いを付けられることがある。また、二色性または着色スペクトル・フ
ィルタがカバー・プレート２６の少なくとも１つの表面に形成されることもある
。 カバー・プレート２６とエポキシ層２８が好適には光電子工学適用業務のため
に有用なスペクトル領域の放射線に対して透過性であることは本発明の特徴であ
る。
【００２６】 認識されるように、ウェハが本発明によって使用される場合、従来のシリコン
・ウェハ２０製造のいくつかのステップは除去される。こうしたステップには、
パッドの上の開口を通じてウェハ背面研磨とウェハ背面金属被覆を提供するステ
ップが含まれる。
【００２７】 完全なシリコン・ウェハ２０は、その適切な位置で、従来のリソグラフィ技術
によって一体式色フィルタ・アレイと共に形成されることがある。図４Ａの接着
ステップの前に、フィルタが従来の技術によってカバー・プレート２６の上に形
成及び構成され、フィルタ平面はカバー・プレート２６とエポキシ層２８の間に
置かれる。
【００２８】 上記で説明された接着ステップに続いて、シリコン・ウェハは好適には、図４
Ｂに示されるように通常１００ミクロンまで研磨によって厚さを減らされる。こ
のウェハ厚さの削減は、絶縁カバー・プレート２６の接着によって提供される追
加機械的強度によって可能になる。
【００２９】 任意選択である、ウェハ厚さの削減に続いて、ウェハは、フォトリソグラフィ
処理を使用して、個々のダイを分離する所定のダイス線沿いに背面に沿ってエッ
チングされる。こうしてエッチングされた溝３０が形成されるが、これは通常１
００ミクロンの、シリコン基板の厚さ全体を通じて延びる。エッチングされたウ
ェハは図４Ｃに示される。
【００３０】 上記のエッチングは通常、フッ化水素酸２．５％、硝酸５０％、酢酸１０％、
及び水３７．５％といった従来のシリコン・エッチング溶液で行われ、図４Ｃに
示されるようにシリコンをフィールド酸化膜層までエッチングする。 シリコン・エッチングの結果は複数の分離されたダイ４０であり、その各々に
は厚さ約１００ミクロンのシリコンが含まれる。
【００３１】 図４Ｄに見られるように、シリコン・エッチングに続いて、第２絶縁パッケー
ジ層４２が、絶縁パッケージ層２６の反対側の側面でダイ４０の上に接着される
。エポキシの層４４がダイ４０と層４２の間に置かれ、エポキシはまたダイ４０
間の隙間を埋める。図１２Ａ〜図１２Ｃの実施形態のようなある種の適用業務で
は、パッケージ層４２とエポキシ層４４はどちらも透過性である。
【００３２】 エッチングされたウェハ２０と第１及び第２絶縁パッケージ層２６及び４２の
サンドイッチはその後隣接するダイ４０間の隙間に沿って引かれた線５０に沿っ
て部分的に切断され、複数の事前パッケージ集積回路の輪郭に沿った切り欠きを
画定する。切り欠きに沿ったダイの縁部がシリコン４０の外側限度から少なくと
も距離ｄだけ離れるように線５０が選択されることが本発明の特徴であり、これ
は図４Ｄ及び図５に示されているが、図５はここで追加して参照されるものであ
る。
【００３３】 線５０に沿った図４Ｄのサンドイッチの部分切断によってウェハ２０の多数の
パッド３４の縁部が露出されることが本発明の特徴であるが、このパッド縁部は
、そのように露出されると、ダイ４０の接点表面５１を画定する。
【００３４】 ここで特に図５を参照すると、フィールド酸化膜層を含む少なくとも１つの絶
縁層が参照符号３２で示され、金属パッドが参照符号３４で示される。金属の上
に置かれる絶縁層が参照符号３６で示される。色フィルタ平面が参照符号３８で
示される。
【００３５】 ここで図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明の好適
実施形態による集積回路素子製造のさらに別のステップが例示される。 図６は、参符５４で、図５に関連して上記で説明されたような部分切断によっ
て形成される切り欠きの好適断面形状を例示する。垂直線５６は、露出断面パッ
ド表面５１を画定する、切り欠き５４とパッド３４の交差を示す。垂直線５８は
、その後の段階でダイを個々の集積回路に分離する後続最終切断の位置を示す。
【００３６】 図７Ａ及び図７Ｂは傾斜縁部１４と上部表面１６に沿った金属接点１２の形成
を例示する。この接点は、何らかの適切な金属蒸着技術によって形成され、切り
欠き５４の内面に延びて、パッド３４の表面５１との電気接点を確立するのが見
られる。図７Ａははんだ付け可能バンプのない図１Ａ及び図１Ｂのものに対応す
る構成を示し、図７Ｂは図１Ｃに例示されるような、接点１２にはんだ付け可能
バンプ１７が提供されるものを示す。 初めにダイを個別チップに分割することなく、パッド３４の表面５１に電気接
触する金属接点がダイに形成されることが本発明の特徴である。
【００３７】 図８Ａ及び図８Ｂは、金属接点形成に続いて、ウェハ上の個々のダイを個々の
事前パッケージ集積回路素子にダイシングすることを例示する。図８Ａははんだ
付け可能バンプのない図１Ａ及び図１Ｂのものに対応する構成を示し、図８Ｂは
図１Ｃに例示されるような、接点１２にはんだ付け可能バンプ１７が提供される
ものを示す。
【００３８】 ここで図９、図１０Ａ及び図１０Ｂを共に参照すると、本発明の好適実施形態
による集積回路素子を製造するための装置が例示される。従来のウェハ製造設備
１８０が完全なウェハ２０を提供する。個々のウェハ２０は、そのアクティブ表
面で、エポキシ２８を使用し、接着装置１８２によって、ガラス層２６のような
保護層に接着されるが、この接着装置１８２は好適には、エポキシの均一な分布
が得られるようにウェハ２０、層２６及びエポキシ２８を回転させる設備を有す
る。
【００３９】 接着されたウェハ（図３）は英国のＳｐｅｅｄｆａｍ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃ
ｏ．，Ｌｔｄ．から市販されている、１２．５Ａ研磨材を使用するＭｏｄｅｌ
３２ＢＴＧＷといった研磨装置によってその非アクティブ表面で薄く研磨される
。 次にウェハは、ＡＺ ４５６２の商品名で、Ｈｏｅｃｈｓｔから市販されてい
る、従来のスピン塗布方式フォトレジストを使用するなど、好適にはフォトリソ
グラフィによって、その非アクティブ表面でエッチングされる。
【００４０】 フォトレジストは好適には、Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓ Ｍｏｄｅｌ ＫＳＭＡ６と
いった適切な紫外線照射システム１８５による照射を受けるマスクであり、リソ
グラフィ・マスク１８６を通じてエッチングされる溝３０が画定される。
【００４１】 次にフォトレジストは、現像槽（図示せず）内で現像され、ベーキングされた
後、温度管理槽１８８内に置かれたシリコン・エッチング溶液１９０でエッチン
グされる。この目的のための市販の機器にはＣｈｅｍｋｌｅｅｎ槽とＷＨＲＶサ
ーキュレータが含まれるが、これらはどちらも米国のＷａｆａｂ Ｉｎｃ．によ
って製造されている。適切な従来のシリコン・エッチング溶液は、英国のＭｉｃ
ｏｒ−Ｉｍａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．から市販されている、Ｉｓ
ｏｆｏｒｍ Ｓｉｌｉｃｏｎエッチング溶液である。ウェハは従来エッチングの
後洗浄される。結果として得られたエッチング済ウェハが図４Ｃに示される。 また、上記のウェット化学エッチング・ステップはドライ・プラズマ・エッチ
ングによって置換されることもある。
【００４２】 エッチング済ウェハは非アクティブ側面で、本質的に装置１８２と同じである
接着装置１９２によって別の保護層４２に接着され、図４Ｄに示されるような二
重接着ウェハ・サンドイッチが製造される。 切り欠き装置１９４は図４Ｄの接着ウェハ・サンドイッチを部分的に切断し、
図５に示される形状にする。
【００４３】 その後切り欠きされたウェハは、クロメーティング溶液１９８を収容する槽１
９６で腐食防止処理の対象となるが、これは米国特許第２，５０７，９５６号、
第２，８５１，３８５号、及び第２，７９６，３７０号の何れかで説明されてい
るようなものであり、それらの開示は引用によって本明細書の記載に援用する。 米国のＭａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによっ
て製造される、Ｍｏｄｅｌ ９０３Ｍスパッタリング機械のような、真空蒸着技
術によって動作する導電性層蒸着装置２００が利用され、図７に示されるように
ウェハの各ダイの１つかそれ以上の表面の導電性層を製造する。
【００４４】 図７に示されるような接点ストリップの形成は好適には、Ｐｒｉｍｅｃｏａｔ
の商品名でＤｕＰｏｎｔから、またＥａｇｌｅの商品名でＳｈｉｐｌｅｙから市
販されている、従来の電着フォトレジストを使用することで実行される。フォト
レジストは、ＤｕＰｏｎｔまたはＳｈｉｐｌｅｙから市販されているフォトレジ
スト槽組立体２０２内でウェハに塗布される。
【００４５】 フォトレジストは好適には、適切なエッチング・パターンを画定するマスク２
０５を使用して、システム１８５と同一の紫外線照射システム２０４によって光
で形成される。その後フォトレジストは現像槽２０６内で現像された後、エッチ
ング槽２１０内に置かれた金属エッチング溶液でエッチングされ、図１Ａ及び図
１ｂに示されるもののような導体構造が提供される。 次に、図７に示される露出した導電性ストリップは、好適には日本のＯｋｕｎ
ｏから市販されている無電解メッキ装置２１２によってメッキされる。
【００４６】 次にウェハは個々の事前パッケージ集積回路素子にダイシングされる。好適に
は、ダイシング刃２１４は厚さ４〜１２ミルのダイアモンド・レジノイド刃であ
る。結果として得られたダイは一般に図１Ａ及び図１Ｂに例示されるようなもの
である。
【００４７】 図１０Ａは、はんだ付け可能バンプのない図１Ａ及び図１Ｂのものに対応する
集積回路構造を製造する装置を示し、図１０Ｂは、はんだ付け可能バンプを有す
る図１Ｃのものに対応する集積回路構造を製造する装置を示す。図１０Ｂの実施
形態は、無電解メッキ装置２１２の下流にバンプ形成装置２１３がさらに提供さ
れていること以外は、図１０Ａのものと同一である。
【００４８】 ここで図１１Ａ〜図１１Ｅを参照すると、本発明の別の好適実施形態によって
構成され動作し、その縁部表面３１４に沿ってメッキされた多数の電気接点を有
する、比較的薄く小型で、環境に対して保護され機械的に強化された集積回路パ
ッケージ３１０を含む集積回路素子の５つの代替好適実施形態が例示される。
【００４９】 図１１Ａは、透過性保護層３１７の外向き表面３１６の上に形成された二色性
フィルタ及び／または反射防止被覆３１５を示す。図１１Ｂは被覆３１８を例示
するが、これは被覆３１５と同一で、透過性保護層３１７の内向き表面３１９の
上に形成される。図１１Ｃは、透過性保護層３１７のそれぞれの表面３１６及び
３１９の上の両方の被覆３１５及び３１８を示す。光電子工学的構成要素は、通
常１００ミクロンである、従来の厚さのシリコン基板３２２の表面３２０上に形
成される。表面３２０は透過性保護層３１７に面している。
【００５０】 図１１Ｄは、透過性保護層３１７の外向き表面３１６の上に形成された吸収フ
ィルタ３２３を示す。図１１Ｅは、透過性保護層３１７の外向き表面３１６の上
に形成され、上に形成された反射防止被覆３２４を有する吸収フィルタ３２３を
示す。
【００５１】 ここで図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、その縁部表面３３４に沿ってメッキ
された多数の電気接点３３２を有する、比較的薄く小型で、環境に対して保護さ
れ機械的に強化された集積回路パッケージ３３０を含む集積回路素子の３つの代
替好適実施形態が例示される。 図１１Ａ〜図１１Ｅの実施形態とは対照的に、図１２Ａ〜図１２Ｃの集積回路
素子は背面照明用に設計されているので、通常１２〜１５ミクロンの厚さを有す
る薄型シリコン基板３３６を利用している。
【００５２】 図１１Ａ〜図１１Ｅの実施形態では、光電子工学的構成要素は透過性保護層３
１７に面する表面３２０の上に形成されているが、図１２Ａ〜図１２Ｂの実施形
態では、この構成要素は、基板３３６の表面３４０の上に形成され、その表面３
４０は対応する透過性保護層３３７に離れて面している。図１２Ａ〜図１２Ｃの
実施形態では、基板３３６の厚さは極度に薄いので、表面３４０の上の光電子工
学構成要素は背面照明により透過性保護層３３７を経て衝突する光の照射を受け
ることができる。
【００５３】 認識されるように、シリコンは赤外線放射のようなある種の放射線スペクトル
に対して透過性である。赤外線反応性素子が提供される場合、図１２Ａ〜図１２
Ｃの実施形態は薄型シリコン基板なしで構成できる。
【００５４】 図１２Ａは、透過性保護層３３７の外向き表面３４６の上に形成される二色性
フィルタ及び／または反射防止被覆３４５を示す。図１２Ｂは被覆３４８を例示
するが、これは被覆３４５と同一で、透過性保護層３３７の内向き表面３４９の
上に形成される。図１２Ｃは、透過性保護層３３７のそれぞれの表面３４６及び
３４９の上の両方の被覆３４５及び３４８を示す。 図１１Ｄ及び図１１Ｅに示される修正も図１２Ａ〜図１２Ｃの構造において実
施されうる。
【００５５】 ここで図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照すると、本発明の別の好適実施
形態によって構成され動作し、その縁部３５４に沿ってメッキされた多数の電気
接点３５２を有する、比較的薄く小型で、環境に対して保護され機械的に強化さ
れた集積回路パッケージ３５０を含む集積回路素子の３つの代替好適実施形態が
例示される。
【００５６】 図１３Ａは、透過性保護層３５７の外向き表面３５６の上に形成されたＲＧＢ
またはマスキング・フィルタといった色フィルタを示す。図１３Ｂはフィルタ３
５８を例示するが、これはフィルタ３５５と同一で、シリコン基板３６２の外向
き表面３５９の上に形成される。図１３Ｃは、それぞれの表面３５６及び３５９
の上の両方のフィルタ３５５及び３５８を示す。
【００５７】 認識されるように、フィルタ３５６はまた、透過性保護層３５７の内向き表面
の上に配置されることもある。
【００５８】 次に、図14A 、14B 、14C および14D を参照すると、その透明保護面にレンズ
が一体的に形成される、本発明の別の望ましい実施態様に従って構成され機能す
る一体パッケージの光電子工学的集積回路装置の4 つの代替実施態様が例示され
ている。
【００５９】 図14A の実施態様は、コーティングのない図11A の実施態様と同一と言え、さ
らにその外向き面374 にマイクロレンズ372 の配列が形成される透明保護層370
を持つ点でこれと区別される。
【００６０】 図14B の実施態様は、コーティングのない図12A の実施態様と同一と言え、さ
らにその外向き面384 にマイクロレンズ382 の配列が形成される透明保護層380
を持つ点でこれと区別される。
【００６１】 図14A および14B に示される実施態様においては、マイクロレンズ372 および
382 は、それぞれ、透明保護層370 および380 の材料と同じ材料で形成される。
その代わりに、マイクロレンズ372 および382 をそれぞれの透明保護層370 およ
び380 の材料と異なる材料で形成することができる。
【００６２】 図14C の実施態様は、図14A の実施態様に一致する。ただし、図14C の実施態
様においては、マイクロレンズ385 の配列が透明保護層370 の内向き面に形成さ
れる。図14C に示される実施態様において、マイクロレンズ385 は、透明保護層
370 の材料と異なる材料で形成される。その代わりに、マイクロレンズ385 を透
明保護層370 と同じ材料で形成することができる。
【００６３】 図14D の実施態様は、図14B の実施態様に一致する。ただし、図14D の実施態
様においては、図14C の実施態様と同様、マイクロレンズ387 の配列が透明保護
層380 の内向き面に形成される。図14D に示される実施態様において、マイクロ
レンズ387 は、透明保護層380 の材料と異なる材料で形成される。その代わりに
、マイクロレンズ387 を透明保護層380 の材料と同じ材料で形成することができ
る。
【００６４】 図14C および14D の実施態様において、マイクロレンズ385 および387 の屈折
率は、それぞれその下のエポキシ層388 の屈折率を上回らなければならない。
【００６５】 次に、図15A および15B を参照すると、その透明保護面に光結合バンプが一体
的に形成される、本発明の別の望ましい実施態様に従って構成され機能する一体
パッケージの光電子工学的集積回路装置の2 つの代替実施態様が単純化されて示
されている。
【００６６】 図15A の実施態様は、コーティングのない図11A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層392 に光結合バンプ390 が形成される点でこれと区別される。導
波管394 はバンプ390 を通じて透明保護層392 に光学的に結合されて示されてい
る。バンプ390 は、機械的圧力がこれをわずかに変形させて消失性の光波がその
間に形成される界面を通り抜けられるようにするために、多少従順性のある透明
な有機材料で形成されることが望ましい。
【００６７】 図15B の実施態様は、コーティングのない図12A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層398 に光結合バンプ396 が形成される点でこれと区別される。導
波管399 は、バンプ396 を通じて透明保護層398 に光学的に結合されて示されて
いる。
【００６８】 次に、図16A および16B を参照すると、その透明保護面に導波管およびその他
の光学コンポーネントが一体的に形成される、本発明のさらに別の望ましい実施
態様に従って構成され機能する一体パッケージの光電子工学的集積回路装置の2
つの代替実施態様が単純化されて示されている。
【００６９】 図16A の実施態様は、コーティングのない図11A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層402 に従来の集積光学技術などにより導波管400 およびその他の
光学素子( 図には示されていない) が形成される点でこれと区別される。この配
列により、透明保護層402 を通じてシリコン基質404 上に形成される光電子コン
ポーネントと導波管400 の間の光学的通信が可能になる。
【００７０】 図16B の実施態様は、コーティングのない図12A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層412 に従来の集積光学技術などにより導波管410 およびその他の
光学素子( 図には示されていない) が形成される点でこれと区別される。この配
列により、透明保護層412 を通じてシリコン基質414 上に形成される光電子工学
的コンポーネントと導波管410 の間の光学的通信が可能になる。
【００７１】 次に、図17A および17B を参照すると、偏光子が一体パッケージの光電子集積
回路装置と一体化した、本発明のさらに別の望ましい実施態様に従って構成され
機能する一体パッケージの光電子集積回路装置の2 つの代替実施態様が単純化さ
れて示されている。
【００７２】 図17A の実施態様は、コーティングのない図11A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層424 の外向き面422 に偏光子420 を持つ点でこれと区別される。
【００７３】 図17B の実施態様は、コーティングのない図12A の実施態様と同一と言え、さ
らに透明保護層434 の外向き面432 に偏光子430 を持つ点でこれと区別される。
【００７４】 次に、図18A および18B を参照すると、光学格子が一体パッケージの光電子集
積回路装置と一体化した、本発明のさらに別の望ましい実施態様に従って構成さ
れ機能する一体パッケージの集積回路装置の2 つの代替実施態様が単純化されて
示されている。
【００７５】 図18A の実施態様は、コーティングのない図11A の実施態様と同一と言え、さ
らにその外向き面444 に光学格子442 が形成される透明保護層440 を持つ点でこ
れと区別される。
【００７６】 図18B の実施態様は、コーティングのない図12A の実施態様と同一と言え、さ
らにその外向き面454 に光学格子452 が形成される透明保護層450 を持つ点でこ
れと区別される。
【００７７】 次に、図19A および19B を参照すると、これらの図はそれぞれ図11A および12
A とあらゆる点に関して全体的に類似すると言える。図19A および19B の実施態
様は、透明保護層460 が特殊なエッジ形態を持つことを特徴とし、これにより開
口部に取り付けることができる。図19A および19B において、透明保護層460 は
ステップ462 を形成する周縁を持つ。透明保護層460 は他の適切な形態を持つこ
とができることが分かる。
【００７８】 次に、図20A および20B を参照すると、パッケージのエッジに不透明なコーテ
ィングが施される、本発明のさらに別の望ましい実施態様に従って構成され機能
する一体パッケージの光電子工学的集積回路装置の2 つの実施態様が単純化され
て示されている。
【００７９】 図20A の実施態様は、図19A の実施態様に一致すると言え、透明保護層460 は
その周縁に不透明コーティング464 を施される。周縁はステップ462 を含み、さ
らにこれに隣接する外向き面のエッジも含むことができる。
【００８０】 図20B の実施態様は、全体的に図11A の実施態様に一致すると言え、透明保護
層470 はその周縁に不透明コーティング472 を施される。周縁は、これに隣接す
る外向き面のエッジも含むことができる。
【００８１】 次に、図21を参照すると、八角形の形態を持つ、本発明のさらに別の望ましい
実施態様に従って構成され機能する一体パッケージの光電子工学的集積回路装置
が単純化されて示されている。この形態は、高い密度の焦点面センサおよびエレ
クトロニクスが要求される内視鏡などコンパクトな用途にとって望ましい。
【００８２】 図22は、図21に示されるタイプの集積回路を生産するために使われるカッティ
ング・ パターンが単純化されて示されている。ウェハー480 の上に重ねられた状
態で示されている図22のカッティング・ パターンは、各ダイについて連続6 カッ
トから成る。
【００８３】 当業者であれば、本発明が、 特に図に示され以上に説明されるものに限定され
ないことが分かるだろう。本発明の範囲は、以上に説明した様々な特徴の組み合
わせおよびそのまた組み合わせ、ならびに以上の明細書を読めば当業者が思い浮
かべるであろう先行技術にないその修正および変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する、一体状にパッケー
ジされた光電子工学的集積回路素子の頂部を示す外観略示図である。
【図１Ｂ】 本発明の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する、一体状にパッケー
ジされた光電子工学的集積回路素子の底部とを示す外観略示図である。
【図１Ｃ】 本発明の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する、図１Ａと図１Ｂと
に示されるタイプの一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の底部
を示す外観略示図である。
【図２】 複数の集積回路ダイを含むウェーハに対する透過性の保護パッケージング層の
付着を示す外観略示図である。
【図３】 ウェーハ上に付着した透過性保護パッケージング層を通して見た場合の、ウェ
ーハ上の個々のダイを示す外観略示図である。
【図４Ａ】 本発明の好ましい実施形態による一体状にパッケージされた光電子工学的集積
回路素子の製造における様々な段階を示す断面図である。
【図４Ｂ】 図４Ａと同様の図である。
【図４Ｃ】 図４Ａと同様の図である。
【図４Ｄ】 図４Ａと同様の図である。
【図５】 図４Ｄのウェーハから製造された一体状にパッケージされた光電子工学的集積
回路素子の、一部分が切り取られた形で示されている詳細な外観図である。
【図６】 図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図５とに示されている一体状にパッケージされた光
電子工学的集積回路素子の製造における様々な段階を示す断面図である。
【図７Ａ】 図６と同様の図である。
【図７Ｂ】 図６と同様の図である。
【図８Ａ】 図６と同様の図である。
【図８Ｂ】 図６と同様の図である。
【図９】 本発明の方法を実行するための装置の簡略的なブロック図を示す。
【図１０Ａ】 本発明の方法を実行するための装置の簡略的なブロック図を示す。
【図１０Ｂ】 本発明の方法を実行するための装置の簡略的なブロック図を示す。
【図１１Ａ】 本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作し、かつ、ス
ペクトルフィルタおよび／または反射防止コーティングを含む、集積回路素子の
１つの実施形態の外観略示図である。
【図１１Ｂ】 本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作し、かつ、ス
ペクトルフィルタおよび／または反射防止コーティングを含む、集積回路素子の
他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１１Ｃ】 本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作し、かつ、ス
ペクトルフィルタおよび／または反射防止コーティングを含む、集積回路素子の
他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１１Ｄ】 本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作し、かつ、ス
ペクトルフィルタおよび／または反射防止コーティングを含む、集積回路素子の
他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１１Ｅ】 本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作し、かつ、ス
ペクトルフィルタおよび／または反射防止コーティングを含む、集積回路素子の
他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１２Ａ】 背面照明のために設計されている一体状にパッケージ実装された光電子工学的
集積回路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１２Ｂ】 背面照明のために設計されている一体状にパッケージ実装された光電子集積回
路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１２Ｃ】 背面照明のために設計されている一体状にパッケージ実装された光電子工学的
集積回路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１３Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子に色アレイフィルタ
が一体化されている、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成さ
れ動作する一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の１つの実
施形態の外観略示図である。
【図１３Ｂ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子に色アレイフィルタ
が一体化されている、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成さ
れ動作する一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の他の１つ
の実施形態の外観略示図である。
【図１３Ｃ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子に色アレイフィルタ
が一体化されている、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成さ
れ動作する一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の他の１つ
の実施形態の外観略示図である。
【図１４Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されているレンズを有する、本発明のさらに別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージ実装された光電子工学的集
積回路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１４Ｂ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されているレンズを有する、本発明のさらに別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージ実装された光電子工学的集
積回路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１４Ｃ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されているレンズを有する、本発明のさらに別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工学的集積回
路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１４Ｄ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されているレンズを有する、本発明のさらに別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工学的集積回
路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１５Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されている光結合バンプを有する、本発明の別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工学的集積回
路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１５Ｂ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されている光結合バンプを有する、本発明の別の好ましい実施形
態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子集積回路素子
の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１６Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上
に一体状に形成されている導波路と他の光学構成要素とを有する、本発明のさら
に別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージ実装
された光電子工学的集積回路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１６Ｂ】 一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上に一
体状に形成されている導波路と他の光学構成要素とを有する、本発明のさらに別
の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光
電子工学的集積回路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１７Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子集積回路素子と偏光子が一体化されてい
る、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体状
にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の１つの実施形態の外観略示図で
ある。
【図１７Ｂ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子と偏光子が一体化さ
れている、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する
一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の他の１つの実施形態の外
観略示図である。
【図１８Ａ】 一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路素子と光格子が一体化さ
れている、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する
一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の１つの実施形態の外観略
示図である。
【図１８Ｂ】 一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子と光格子が一体化されて
いる、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体
状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の他の１つの実施形態の外観略
示図である。
【図１９Ａ】 パッケージが所望の幾何学的形状に形成されている、本発明のさらに別の好ま
しい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工
学的集積回路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図１９Ｂ】 パッケージが所望の幾何学的形状に形成されている、本発明のさらに別の好ま
しい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工
学的集積回路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図２０Ａ】 パッケージの端縁が不透明コーティングで被覆されている、本発明のさらに別
の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光
電子工学的集積回路素子の１つの実施形態の外観略示図である。
【図２０Ｂ】 パッケージの端縁が不透明コーティングで被覆されている、本発明のさらに別
の好ましい実施形態にしたがって構成され動作する一体状にパッケージされた光
電子工学的集積回路素子の他の１つの実施形態の外観略示図である。
【図２１】 八角形の形状構成を有する、本発明のさらに別の好ましい実施形態にしたがっ
て構成され動作する一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路素子の実施
形態の外観略示図である。
【図２２】 図２１に示されているタイプの集積回路を製造するために使用する切断パター
ンの外観略示図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイスで
    あって、 放射エミッタと放射レシーバの少なくとも一方を含み、電気絶縁性の物理的保
    護材料で形成された上部表面と下部表面とを有し、前記上部表面と前記下部表面
    との少なくとも一方は放射に対して透過性であり、電気絶縁性の端縁表面がパッ
    ドを有する集積回路ダイ、 を含む一体状にパッケージ実装された光電子工学的集積回路デバイス。
  2. 【請求項２】 前記光電子集積回路デバイスの放射透過性の保護表面に関連
    した少なくとも１つのスペクトルフィルタをさらに含む請求項１に記載の一体状
    にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  3. 【請求項３】 背面照明に対して前記光電子工学的集積回路デバイスが応答
    することを可能にするのに十分なだけ薄い半導体基板を含む請求項１または２に
    記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  4. 【請求項４】 色アレイフィルタをさらに含む請求項１から３のいずれかに
    記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  5. 【請求項５】 前記光電子工学的集積回路デバイスの透過性保護表面上に一
    体状に形成されているレンズをさらに含む請求項１から４のいずれかに記載の一
    体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  6. 【請求項６】 前記光電子工学的集積回路デバイスの透過性保護表面上に形
    成されている光結合バンプをさらに含む請求項１から５のいずれかに記載の一体
    状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  7. 【請求項７】 前記光電子工学的集積回路デバイスの透過性保護表面上に一
    体状に形成されている導波路および他の光学構成要素をさらに含む請求項１〜６
    のいずれかに記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  8. 【請求項８】 前記光電子工学的集積回路素子の透過性保護表面上に形成さ
    れている光格子をさらに含む請求項１〜７のいずれかに記載の一体状にパッケー
    ジされた光電子工学的集積回路デバイス。
  9. 【請求項９】 前記光電子工学的集積回路素子と一体化されている偏光子を
    さらに含む請求項１〜８のいずれかに記載の一体状にパッケージされた光電子集
    積回路デバイス。
  10. 【請求項１０】 一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス
    であって、 放射エミッタと放射レシーバの少なくとも一方を含み、電気絶縁性の物理的保
    護材料で形成された上部表面と下部表面とを有し、かつ、前記上部表面と前記下
    部表面との少なくとも一方は放射に対して透過性である集積回路ダイを含み、前
    記一体状にパッケージされた光電子集積回路デバイスは、その最長寸法が前記ダ
    イの最長寸法を２０％を越えて上回ることがない、 ことを特徴とする一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  11. 【請求項１１】 前記一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバ
    イスの最長寸法が前記ダイの最長寸法を１０％を越えて上回ることがない請求項
    １０に記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス。
  12. 【請求項１２】 前記一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバ
    イスの最長寸法が前記ダイの最長寸法を５％を越えて上回ることがない請求項１
    ０に記載の一体状にパッケージされた光電子集積回路デバイス。
  13. 【請求項１３】 前記レンズは前記透過性保護表面の材料と同じ材料で形成
    されている請求項５に記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デ
    バイス。
  14. 【請求項１４】 前記レンズは前記透過性保護表面の材料と同じ材料で形成
    されていない請求項５に記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路
    デバイス。
  15. 【請求項１５】 前記レンズは前記透過性保護表面の外向きの表面上に形成
    されている請求項５、１３および１４のいずれかに記載の一体状にパッケージさ
    れた光電子工学的集積回路デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記レンズは前記透過性保護表面の内向きの表面上に形成
    されている請求項５、１３および１４のいずれかに記載の一体状にパッケージさ
    れた光電子工学的集積回路デバイス。
  17. 【請求項１７】 前記回路素子は八角形の形状に形成されている請求項１〜
    １６のいずれかに記載の一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイ
    ス。
  18. 【請求項１８】 一体状にパッケージされた光電子工学的集積回路デバイス
    を製造する方法であって、 半導体ウェーハ上に電気回路を形成する段階、 前記電気回路の上を覆う形で、前記半導体ウェーハ上に少なくとも１つの透過
    性の物理的保護層を形成する段階、 前記半導体ウェーハ上にはんだ付け可能な接点を形成する段階、および、 その後で、前記半導体ウェーハを個々のパッケージされたダイに切断する段階
    、 を含む方法。
  19. 【請求項１９】 実質的に上記で示され説明されている通りの請求項１〜１
    ８のいずれかに記載の装置。
  20. 【請求項２０】 実質的に添付図面のいずれかに示されている通りの請求項
    １〜１９のいずれかに記載の装置。
  21. 【請求項２１】 実質的に上記で示され説明されている通りの方法。
  22. 【請求項２２】 実質的に添付図面のいずれかに示されている通りの方法。
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