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KR101957338B1 - Wafer level vacuum sealing method using conformal deposition - Google Patents

Wafer level vacuum sealing method using conformal deposition Download PDF

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KR101957338B1
KR101957338B1 KR1020120124466A KR20120124466A KR101957338B1 KR 101957338 B1 KR101957338 B1 KR 101957338B1 KR 1020120124466 A KR1020120124466 A KR 1020120124466A KR 20120124466 A KR20120124466 A KR 20120124466A KR 101957338 B1 KR101957338 B1 KR 101957338B1
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capping
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capping wafer
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삼성전자주식회사
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Abstract

등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법이 개시된다. 개시된 웨이퍼 레벨 진공밀봉 방법은 그 위에 복수의 검출소자로 이루어진 어레이가 복수로 배치된 판독 회로 웨이퍼를 마련하는 단계와, 상기 판독 회로 웨이퍼 상에 상기 검출소자 어레이를 진공으로 패키징하기 위한 캐핑 웨이퍼를 마련하는 단계와, 상기 판독 회로 웨이퍼에 상기 캐핑 웨이퍼를 본딩시키는 단계와, 등각 증착방법으로 상기 캐핑 웨이퍼에 형성된 비아홀을 비아물질로 밀봉하는 단계를 포함한다. A wafer level vacuum sealing method using conformal deposition methods is disclosed. The disclosed wafer level vacuum sealing method includes the steps of providing a readout circuit wafer having a plurality of arrays of a plurality of detection elements disposed thereon and a capping wafer for packaging the array of detectors in vacuum on the readout circuit wafer Bonding the capping wafer to the readout circuit wafer; and sealing the via hole formed in the capping wafer with a via material by a conformal deposition method.

Description

등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법{Wafer level vacuum sealing method using conformal deposition}[0001] The present invention relates to a wafer level vacuum sealing method using a conformal deposition method,

복수의 적외선 열상 감지기 어레이가 형성된 웨이퍼 상에 캐핑 웨이퍼를 웨이퍼 레벨로 진공 밀봉하는 방법에 관한 것이다.To a wafer level vacuum sealing of a capping wafer on a wafer having a plurality of infrared thermal detector arrays.

적외선 열상 감지기는 온도가 있는 물체에서 방사되는 적외선을 수광하여 이를 감지하여 검출신호를 발생한다. 임의의 온도(T)를 가진 물체는 흑체복사에 의해 특정파장에서 최대치를 나타내는 넓은 대역의 빛을 방사한다. 주위에 존재하는 상온의 물체에서 방사된 빛은 대략 10μm의 파장대역에서 최대치를 보이는 적외선을 방사하게 된다. 방사된 적외선이 열질량(thermal mass)에 입사하게 되면 온도가 증가하게 된다. 적외선 입사로 인한 온도변화로 열질량 물질에 따라 저항, 극성, 기전력, 휨 등이 변할 수 있으며, 이 변화를 계량화하여 이미지 어레이(image array)화할 수 있으며, 결국 열상 이미지를 얻게 된다. The infrared ray thermal sensor receives infrared rays emitted from an object having a temperature and detects the infrared ray to generate a detection signal. An object having an arbitrary temperature (T) emits a broad band of light that exhibits a maximum value at a specific wavelength by blackbody radiation. The light emitted from the ambient temperature object emits infrared rays having a maximum value in a wavelength band of approximately 10 mu m. When the radiated infrared rays are incident on the thermal mass, the temperature is increased. Polarity, electromotive force, and warpage can be changed depending on the thermal mass material due to the temperature change due to the infrared ray incident, and this change can be quantified to form an image array, resulting in a thermal image.

   적외선 입사로 열상 소자에서 발생하는 온도 변화는 주변부와의 열전도도에 의해 크게 좌우된다. 열전도도는 대류(convection) 및 전도(conduction)에 의해 결정되며, 전도에 의한 열전도도는 소자의 구조 및 재료에 의해 주로 결정되고, 대류에 의한 열전도도는 소자의 밀봉시 진공도에 의해 결정된다. The change in temperature that occurs in a thermal element due to infrared incidence largely depends on the thermal conductivity with the peripheral part. The thermal conductivity is determined by convection and conduction, and the thermal conductivity by conduction is mainly determined by the structure and material of the device, and the thermal conductivity by convection is determined by the degree of vacuum at the time of sealing the device.

적외선 열상 감지기 어레이의 밀봉시, 진공도를 일정하게 유지하고 열상 감지기 어레이의 보호를 위해 인해 열상 감지기 어레이를 포위하는 금속 캔 또는 세라믹 패키지를 하고 있으나, 고가의 비용 및 어레이 별로 일일이 봉합해야 하는 문제로 웨이퍼 레벨에서의 진공 봉합 방법이 요구된다.While sealing the infrared lumen sensor array, the metal can or ceramic package surrounds the lumen sensor array due to the constant degree of vacuum and the protection of the lumen sensor array. However, due to the high cost and the necessity of individual sealing for each array, Level vacuum sealing method is required.

본 발명의 일 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법은 웨이퍼 레벨로 열상 감지기 어레이가 형성된 판독회로 웨이퍼 상에 캐핑 웨이퍼를 진공밀봉하는 방법을 제공한다. A wafer level vacuum sealing method using conformal deposition methods in accordance with an embodiment of the present invention provides a method of vacuum sealing capping wafers on a readout circuit wafer on which a thermal sensor array is formed at a wafer level.

본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법은: A wafer level vacuum sealing method using a conformal deposition method in accordance with an embodiment of the present invention includes:

그 위에 복수의 검출소자로 이루어진 어레이가 복수로 배치된 판독 회로 웨이퍼를 마련하는 단계;Providing a readout circuit wafer on which a plurality of arrays of a plurality of detection elements are arranged;

상기 판독 회로 웨이퍼 상에 상기 검출소자 어레이를 진공으로 패키징하기 위한 캐핑 웨이퍼를 마련하는 단계;Providing a capping wafer for vacuum packaging the sensing element array on the readout circuit wafer;

상기 판독 회로 웨이퍼에 상기 캐핑 웨이퍼를 본딩시키는 단계; 및Bonding the capping wafer to the readout circuit wafer; And

등각 증착방법으로 상기 캐핑 웨이퍼에 형성된 비아홀을 비아물질로 밀봉하는 단계;를 포함한다. And sealing the via hole formed in the capping wafer with a via material by a conformal deposition method.

상기 검출소자는 적외선 열상 감지기일 수 있다. The detecting element may be an infrared luminescence detector.

상기 캐핑 웨이퍼 마련단계는 상기 검출소자 어레이에 대응되는 오목부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 오목부는 대응되는 상기 검출소자 어레이를 감싸는 캐버티를 형성할 수 있다. The capping wafer forming step may include forming a recess corresponding to the detecting element array, and the recess may form a cavity surrounding the corresponding detecting element array.

상기 비아홀은 상기 본딩 단계 이전 또는 상기 본딩 단계 이후에 형성된다. The via hole is formed before the bonding step or after the bonding step.

상기 비아홀은 상기 캐버티와 연통되게 형성될 수 있다. The via hole may be formed to communicate with the cavity.

상기 비아홀은 1~10㎛ 직경으로 형성될 수 있다. The via hole may have a diameter of 1 to 10 탆.

상기 판독 회로 웨이퍼 마련단계와 상기 캐핑 웨이퍼 마련단계는, 각각 상기 상기 검출소자 어레이를 포위하는 영역에 서로 대응되는 위치에 본딩 메탈을 증착하는 단계를 포함하며, Wherein the reading circuit wafer preparation step and the capping wafer preparation step each include depositing a bonding metal at positions corresponding to each other in an area surrounding the sensing element array,

상기 본딩 단계는 상기 판독 회로 웨이퍼와 상기 캐핑 웨이퍼 각각의 본딩 메탈이 서로 접촉하게 한 상태에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. The bonding step may include heat treating the read circuit wafer and the capping wafer in a state in which the bonding metal is in contact with each other.

상기 각각의 본딩 메탈은 금(Au) 또는 Au/주석(Sn)의 이중층 구조일 수 있다. Each of the bonding metals may be a double layer structure of gold (Au) or Au / tin (Sn).

상기 밀봉 단계는 진공 증착 장치에서 대략 1-10mm Torr의 공정 압력하에서 수행하여 상기 캐버티의 진공도가 상기 공정압력과 실질적으로 동일하게 하는 단계일 수 있다. The sealing step may be performed in a vacuum deposition apparatus under a process pressure of about 1-10 mm Torr so that the degree of vacuum of the cavity is substantially equal to the process pressure.

상기 밀봉 단계는 상기 캐핑 웨이퍼 상으로 형성된 비아 물질을 평탄화하여 상기 캐핑 웨이퍼의 일면을 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. The encapsulating step may include flattening the via material formed on the capping wafer to expose one side of the capping wafer.

상기 캐핑 웨이퍼는 실리콘으로 이루어질 수 있다. The capping wafer may be made of silicon.

본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법에 따르면 웨이퍼 레벨로 두 웨이퍼 사이를 진공 밀봉하므로, 종래의 메탈 캔 또는 세라믹 패키징과 비교하여 생산성이 향상된다. According to the wafer level vacuum sealing method using the conformal deposition method according to the embodiment of the present invention, since the space between the two wafers is vacuum-sealed at the wafer level, the productivity is improved as compared with the conventional metal can or ceramic packaging.

또한, 종래의 고가의 적외선 윈도우 대신에 비교적 저가의 실리콘 윈도우를 사용할 수 있다. In addition, a relatively inexpensive silicon window can be used instead of the conventional expensive infrared window.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 웨이퍼 레벨로 밀봉된 열상 감지기 어레이를 보여주는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법을 설명하는 도면이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a wafer level sealed lacquer sensor array fabricated in accordance with an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A through 2E are views for explaining a wafer level vacuum sealing method using a conformal deposition method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions shown in the figures are exaggerated for clarity of the description. The same reference numerals are used for substantially the same components throughout the specification and the detailed description is omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 웨이퍼 레벨로 밀봉된 열상 감지기 어레이를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a wafer level sealed lacquer sensor array fabricated in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 하부 웨이퍼(110) 및 상부 웨이퍼(120) 사이에 열상 감지기 어레이가 복수 개 배치된다. 도 1에는 편의상 두 개의 열상 감지기 어레이(130)를 도시하였다. 각 열상 감지기 어레이(130)는 하부 웨이퍼(110) 상의 복수의 열상 감지기(132)를 포함한다. 열상 감지기(132)는 행렬 어레이로 배치될 수 있으며, 도 1에서는 편의상 5개의 열상 감지기를 도시하였다. 열상 감지기(132)는 대략 10μm의 파장대역의 적외선을 감지하는 열상 감지기일 수 있다. Referring to FIG. 1, a plurality of luminescence sensor arrays are disposed between a lower wafer 110 and an upper wafer 120. FIG. 1 shows two liner array 130 for convenience. Each lath sensor array 130 includes a plurality of lath sensors 132 on a lower wafer 110. The lattice detectors 132 may be arranged in a matrix array, and in FIG. 1, five lattice detectors are shown for convenience. The luminescence sensor 132 may be a luminescence sensor for detecting infrared rays of a wavelength band of approximately 10 mu m.

하부 웨이퍼(110) 및 상부 웨이퍼(120)는 본딩 메탈(150)로 본딩된다. 본딩 메탈(150)은 하부 웨이퍼(110) 및 상부 웨이퍼(120)에 각각 단일층의 금(Au) 또는 Au/Sn(주석)의 이층 구조로 증착된 부분이 서로 접촉하는 상태에서 열처리하여 형성될 수 있다. 본딩 메탈(150)은 열상 감지기 어레이(130)를 감싸도록 형성하여 내부의 진공상태를 유지하도록 한다. The lower wafer 110 and the upper wafer 120 are bonded to the bonding metal 150. The bonding metal 150 is formed by heat-treating the lower wafer 110 and the upper wafer 120 in a state where a single layer of gold (Au) or a portion of Au / Sn (tin) . The bonding metal 150 is formed to enclose the lumen sensor array 130 to maintain a vacuum state therein.

각 열상 감지기 어레이(130)의 상부 웨이퍼(120)에는 비아홀(122)이 형성되어 있으며, 비아홀(122)은 금속 또는 유전체로 채워져서 밀봉되어 있다. 본딩 메탈(150)과 비아홀(122)을 채운 물질은 열상 감지기 어레이(130)의 주위를 소정의 진공도로 밀봉한다. 상부 웨이퍼(120)는 하부 웨이퍼(110) 상의 열상 감지기 어레이(130)를 감싸는 영역이 오목부(124)로 형성되어서 캐버티(128)를 제공할 수 있다. 비아홀(122)은 캐버티(128)에 연통되도록 형성된다. A via hole 122 is formed in the upper wafer 120 of each thermal image sensor array 130. The via hole 122 is filled with a metal or a dielectric and is sealed. The material filling the bonding metal 150 and the via hole 122 seals the lid array 130 at a predetermined degree of vacuum. The upper wafer 120 may be provided with a recess 128 to cover the lid array 130 on the lower wafer 110 to provide a cavity 128. The via hole 122 is formed to communicate with the cavity 128.

캐버티(128)는 상부 웨이퍼(120)에 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 하부 웨이퍼(110)에 형성될 수 있으며, 또한, 대응되는 하부 웨이퍼(110) 및 상부 웨이퍼(120)에 각각 오목부(124)를 형성하여 형성될 수 있다. The cavity 128 is formed in the upper wafer 120, but the present invention is not limited thereto. For example, the lower wafer 110 and the upper wafer 120 may be formed by forming the recess 124 in the lower wafer 110 and the upper wafer 120, respectively.

상부 웨이퍼(120)는 하부 웨이퍼(110) 상의 열상 감지기 어레이(130)를 덮는 것으로 캐핑 웨이퍼로도 칭한다. The upper wafer 120 covers the thermal sensor array 130 on the lower wafer 110 and is also referred to as a capping wafer.

하부 웨이퍼(110)는 판독회로 (read-out integrated circuit: ROIC) 웨이퍼일 수 있다. 하부 웨이퍼(110)는 이하에서는 판독 회로 웨이퍼로도 칭한다. 판독회로 웨이퍼(110)는 그 상면에 각 열상 감지기(132)와 연결되는 배선(미도시)이 있으며, 열상 감지기(132)로부터의 전기적 신호를 외부로 연결한다. 특히, 수백 개 이상의 픽셀로 이루어진 열상 감지기 어레이(130)로부터의 신호를 외부로 연결하기 위해서는 판독회로 웨이퍼(110)의 사용이 불가피하다. The lower wafer 110 may be a read-out integrated circuit (ROIC) wafer. The lower wafer 110 is hereinafter also referred to as a read circuit wafer. The readout circuit wafer 110 has a wiring (not shown) connected to each of the lath sensors 132 on the upper surface thereof and connects an electrical signal from the lath sensor 132 to the outside. In particular, the use of the readout circuit wafer 110 is inevitable in order to externally connect the signal from the array of the lid array 130 consisting of several hundred pixels or more.

하부 웨이퍼(110)는 플라스틱, 글래스, 반도체 물질 등 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 하부 웨이퍼(110)는 반도체 공정에서 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 사용하고, 배선 공정 및 비아 공정 등을 통하여 판독회로 웨이퍼(110)를 형성할 수 있다. The lower wafer 110 may be formed of various materials such as plastic, glass, and semiconductor materials. Particularly, the lower wafer 110 can be a silicon wafer widely used in a semiconductor process, and can form a readout circuit wafer 110 through a wiring process, a via process, or the like.

상부 웨이퍼(120)는 그 상부로부터의 적외선이 투과될 수 있는 물질, 예컨대, 실리콘으로 형성될 수 있다. The upper wafer 120 may be formed of a material, such as silicon, from which infrared radiation can be transmitted.

캐핑 웨이퍼(120)로 입사된 적외선은 열상 감지기 어레이(130)의 열상 감지기(132), 즉 미도시된 열질량에 입사된다. 입사된 적외선에 의해 열상 감지기(132)는 온도가 올라가며, 이 온도변화에 따라 열상 감지기(132)의 저항이 변할 수 있다. 이 변화된 저항은 판독회로 웨이퍼(110)에 형성된 배선을 통해서 검출되며, 외부로 신호가 전달된다. Infrared rays incident on the capping wafer 120 are incident on the thermal detector 132 of the thermal detector array 130, i.e., the thermal mass not shown. The incident infrared ray causes the temperature of the heat detector 132 to rise, and the resistance of the heat detector 132 may vary with the temperature change. The changed resistance is detected through a wiring formed on the readout circuit wafer 110, and a signal is transmitted to the outside.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 열상 감지기 웨이퍼의 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법을 설명하는 도면이다. Hereinafter, a wafer level vacuum sealing method using a conformal deposition method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 2A through 2E are views illustrating a wafer level vacuum sealing method of a thermal detector wafer using a conformal deposition method according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 판독회로 웨이퍼(210)를 마련한다. 판독회로 웨이퍼(210) 상에는 열상 감지기 어레이(230)가 복수 개 배치된다. 도 2a에서는 편의상 두 개의 열상 감지기 어레이(230)를 도시하였다. 각 열상 감지기 어레이(230)는 판독회로 웨이퍼(210) 상의 행렬 어레이로 배치된 복수의 열상 감지기(232)를 포함한다. 도 2a에서는 편의상 하나의 열상 감지기 어레이(230)로서 5개의 열상 감지기(232)를 도시하였다. Referring to FIG. 2A, a read circuit wafer 210 is provided. A plurality of thermal image sensor arrays 230 are disposed on the readout circuit wafer 210. In FIG. 2a, two liner array 230 are shown for convenience. Each lattice detector array 230 includes a plurality of lattice detectors 232 disposed in a matrix array on readout circuit wafer 210. In FIG. 2a, five lath detectors 232 are shown as a single lath array 230 for convenience.

판독회로 웨이퍼(210)에는 각 열상 감지기(232)의 하부에 배선(미도시)이 연결되며, 외부로 이 배선이 연결되어서 외부로의 전기적 접촉이 용이해진다. 판독회로 웨이퍼(210)로는 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 일 예로 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. Wiring (not shown) is connected to each of the readout circuit wafers 210 under the respective row-shaped sensors 232, and the wirings are connected to the outside, thereby facilitating electrical contact to the outside. As the readout circuit wafer 210, various materials can be used, and a silicon wafer, for example, can be used.

판독 회로 기판 상에는 각 열상 감지기 어레이(230)의 주위를 감싸도록 본딩 메탈(215)을 증착한다. 본딩 메탈(215)은 단일층의 금(Au) 또는 Au/Sn(주석)의 이층 구조로 형성될 수 있다. 본딩 메탈(215)의 증착은 반도체 공정에서 통상적으로 알려진 증착방법을 사용하며 상세한 설명은 생략한다. A bonding metal 215 is deposited on the readout circuit board so as to surround the periphery of each thermal image sensor array 230. The bonding metal 215 may be formed as a single layer of gold (Au) or Au / Sn (tin) in a two-layer structure. Deposition of the bonding metal 215 is performed using a deposition method commonly known in semiconductor processing, and a detailed description thereof will be omitted.

도 2b를 참조하면, 캐핑 웨이퍼(220)를 준비한다. 캐핑 웨이퍼(220)는 열상 감지기 어레이(230)를 덮는 뚜껑이며, 열상 감지기 어레이(230) 영역을 대략 1-10 mm Torr 진공도를 유지하기 위한 것이다. 캐핑 웨이퍼(220)에서 판독회로 웨이퍼(210)를 마주보는 내면에는 각 열상 감지기 어레이(230)에 대응되는 영역에 오목부(224)가 형성된다. 그리고, 내면의 평평한 부분에서 판독회로 웨이퍼(210)의 본딩 메탈(215)이 증착된 영역과 대응되는 영역에 본딩 메탈(225)이 증착된다. 이 본딩 메탈(225)은 판독회로 웨이퍼(210) 상의 본딩 메탈(215)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2B, a capping wafer 220 is prepared. The capping wafer 220 is a lid that covers the lumen sensor array 230 and is intended to maintain the lumen sensor array 230 area at a Torr vacuum degree of approximately 1-10 mm. On the inner surface facing the readout circuit wafer 210 from the capping wafer 220, recesses 224 are formed in the regions corresponding to the respective row-sensor arrays 230. Then, a bonding metal 225 is deposited on an area corresponding to the area where the bonding metal 215 of the readout circuit wafer 210 is deposited on the flat surface of the inner surface. The bonding metal 225 may be formed of the same material as the bonding metal 215 on the readout circuit wafer 210.

캐핑 웨이퍼(220)는 적외선이 투과할 수 있는 물질, 예컨대 실리콘으로 이루어질 수 있다. The capping wafer 220 may be made of a material that is transparent to infrared light, such as silicon.

캐핑 웨이퍼(220)에서, 각 열상 감지기 어레이(230)에는 deep RIE 방법으로 적어도 하나의 비아홀(222)을 형성한다. 비아홀(222)의 직경은 대략 1~10㎛ 일 수 있다. 캐핑 웨이퍼(220)의 두께가 수십~수백 ㎛ 일 수 있다. 비아홀(222)의 직경이 1㎛ 이하일 경우, 비아홀(222)의 고단면비로 인해 비아홀(222) 형성이 어려울 수 있다. 비아홀(222)의 직경이 10㎛ 이상일 경우, 후술되는 등각 증착에 사용되는 물질이 증가하고, 증착시간이 증가할 수 있다. At capping wafer 220, at least one via hole 222 is formed in each lath array 230 by a deep RIE method. The diameter of the via hole 222 may be approximately 1 to 10 mu m. The capping wafer 220 may have a thickness of several tens to several hundreds of micrometers. When the diameter of the via hole 222 is 1 탆 or less, the via hole 222 may be difficult to form due to the high cross-sectional area of the via hole 222. When the diameter of the via hole 222 is 10 占 퐉 or more, the material used for the conformal deposition described later increases, and the deposition time may increase.

비아홀(222)의 형성공정은 캐핑 웨이퍼(220)를 마련하는 공정에서 수행되거나, 또는 후술되는 본딩 공정 이후에 수행할 수도 있다. The formation process of the via hole 222 may be performed in the process of providing the capping wafer 220, or may be performed after the bonding process described below.

또한, 캐버티(228) 형성을 위한 오목부(224)를 반드시 캐핑 웨이퍼(220)에 형성하여야 하는 것은 아니다. 예컨대, 판독회로 웨이퍼(210)에 형성할 수도 있다. In addition, the recess 224 for forming the cavity 228 does not necessarily have to be formed on the capping wafer 220. For example, it may be formed on the readout circuit wafer 210.

도 2c를 참조하면, 판독회로 웨이퍼(210) 상에 캐핑 웨이퍼(220)를 본딩한다. 이 경우 판독회로 웨이퍼(210)의 본딩 메탈(215)과 캐핑 웨이퍼(220)의 본딩 메탈(225)이 접촉하도록 배치한 다음, 본딩 메탈(225, 225)에 따라서 일정 온도로 열처리하여 본딩한다. 예컨대, 본딩 메탈(215, 225)로 Au 단일층을 사용한 경우 Au 의 용융온도 이하인 대략 600℃에서 본딩공정을 수행한다. Referring to FIG. 2C, the capping wafer 220 is bonded onto the readout circuit wafer 210. In this case, the bonding metal 215 of the readout circuit wafer 210 and the bonding metal 225 of the capping wafer 220 are brought into contact with each other. Then, the bonding metal 215 is heat-treated at a predetermined temperature according to the bonding metals 225 and 225 and bonded. For example, when Au single layer is used for the bonding metals 215 and 225, the bonding process is performed at about 600 ° C, which is below the melting temperature of Au.

본딩 메탈(215, 225)로 Au/Sn 이중층을 사용하는 경우 조성에 따른 공융 온도, 예컨대, 270℃에서 본딩공정을 수행할 수 있다. 판독회로 웨이퍼(210)의 본딩 메탈(215)와 캐핑 웨이퍼(220)의 본딩 메탈(225)이 본딩되어서 본딩 메탈(250)이 형성된다. When the Au / Sn double layer is used as the bonding metals 215 and 225, the bonding process may be performed at a eutectic temperature depending on the composition, for example, 270 ° C. The bonding metal 215 of the readout circuit wafer 210 and the bonding metal 225 of the capping wafer 220 are bonded to form the bonding metal 250.

도 2d를 참조하면, 판독회로 웨이퍼(210) 및 캐핑 웨이퍼(220)가 본딩된 결과물을 진공 상태에서 증착하는 진공증착 챔버(미도시) 내에 배치한 다음, 공정 압력을 대략 1~10 mmTorr 로 유지한 상태에서 캐핑 웨이퍼(220) 상으로 등각 증착을 한다. 증착방법은 통상의 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 또는 물리 기상 증착(physical vapor deposition: PVD)을 수행한다. 이 과정에서 캐버티(228) 내의 진공도는 진공증착 챔버내의 공정 진공도인 대략 1~10 mmTorr로 유지되며, 이와 동시에 비아홀(222)로 등각 증착이 이루어진다. 비아홀(222)을 채우는 비아 물질(240)은 증착공정에서 일반적으로 사용되는 금속 또는 유전체가 이용될 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 2d, the readout circuit wafer 210 and the capping wafer 220 bonded product are placed in a vacuum deposition chamber (not shown) for depositing in vacuum, and then the process pressure is maintained at approximately 1 to 10 mm Torr The capping wafer 220 is subjected to conformal deposition. The deposition method is performed by conventional chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). In this process, the degree of vacuum in the cavity 228 is maintained at about 1 to 10 mmTorr, which is the process vacuum degree in the vacuum deposition chamber, and at the same time, conformal deposition is performed with the via hole 222. The via material 240 filling the via hole 222 may be a metal or a dielectric material commonly used in a deposition process and is not particularly limited.

진공 상태로 밀봉을 위해서 비아홀(222)을 비아 물질(240)로 채우는 과정에서 캐핑 웨이퍼(220) 상으로 비아 물질(242)이 증착될 수 있다. The via material 242 may be deposited on the capping wafer 220 in the process of filling the via hole 222 with the via material 240 for sealing in a vacuum state.

도 2e를 참조하면, 통상의 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing: CMP) 방법으로 캐핑 웨이퍼(220) 상의 비아 물질(242)을 제거한다. 비아 물질(242)의 제거는 그라인딩 방법으로도 할 수 있다. Referring to FIG. 2E, via material 242 on capping wafer 220 is removed by a conventional chemical mechanical polishing (CMP) process. The removal of the via material 242 may be accomplished by a grinding method.

이후에는 통상의 다이싱 방법을 사용하여 각 열상 소자 어레이(230)를 포함하는 소자로 개별화할 수 있으며, 상세한 설명은 생략한다. Thereafter, an element including each array element 230 can be individually formed using a conventional dicing method, and a detailed description thereof will be omitted.

위에서는 검출소자 어레이의 일 예로 열상 감지기 어레이(230)를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 판독회로 웨이퍼(210) 및 캐핑 웨이퍼(220) 사이에 다른 검출 소자 어레이가 배치되며, 각 어레이를 포함하는 영역이 소정의 진공도를 필요로 하는 웨이퍼 레벨 진공 밀봉방법에 적용될 수 있다. Although the thermal sensor array 230 is described above as an example of the detection element array, the present invention is not limited thereto. That is, another detection element array is disposed between the readout circuit wafer 210 and the capping wafer 220, and the area including each array may be applied to a wafer level vacuum sealing method requiring a predetermined degree of vacuum.

본 발명의 실시예에 따른 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉방법에 따르면, 웨이퍼 레벨로 두 웨이퍼 사이를 진공 밀봉하므로, 종래의 메탈 캔 또는 세라믹 패키징과 비교하여 생산성이 향상된다. According to the wafer level vacuum sealing method using the conformal deposition method according to the embodiment of the present invention, productivity is improved as compared with the conventional metal can or ceramic packaging because the vacuum between the two wafers is sealed at the wafer level.

또한, 종래의 고가의 적외선 윈도우 대신에 비교적 저가의 실리콘 윈도우를 사용할 수 있다. In addition, a relatively inexpensive silicon window can be used instead of the conventional expensive infrared window.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

210: 판독 회로 웨이퍼 220: 캐핑 웨이퍼
222: 비아홀 224: 오목부
223: 캐버티 230: 열상 감지기 어레이
232: 열상 감지기 240: 비아 물질
250: 본딩 메탈
210: readout circuit wafer 220: capping wafer
222: via hole 224:
223: Cavity 230: Thermal sensor array
232: Thermal sensor 240: Via material
250: Bonding metal

Claims (11)

복수의 검출소자로 이루어진 어레이가 복수로 배치된 판독 회로 웨이퍼를 마련하는 단계;
상기 판독 회로 웨이퍼 상에 상기 검출소자 어레이를 진공으로 패키징하기 위한 캐핑 웨이퍼를 마련하는 단계;
상기 캐핑 웨이퍼에 상기 검출소자 어레이에 대응되는 캐버티를 형성하는 오목부를 형성하고, 상기 오목부를 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
상기 판독 회로 웨이퍼에 상기 캐핑 웨이퍼를 본딩시키는 단계; 및
등각 증착방법으로 상기 비아홀을 비아물질로 밀봉하는 단계;를 포함하는 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
Providing a readout circuit wafer having a plurality of arrays of a plurality of detection elements arranged therein;
Providing a capping wafer for vacuum packaging the sensing element array on the readout circuit wafer;
Forming a cavity for forming a cavity corresponding to the detection element array on the capping wafer and forming a via hole passing through the cavity;
Bonding the capping wafer to the readout circuit wafer; And
And sealing the via hole with a via material by a conformal deposition method.
제 1 항에 있어서,
상기 검출소자는 적외선 열상 감지기인 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the detecting element is a wafer level vacuum sealing method using a conformal deposition method which is an infrared ray thermal image sensor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 비아홀은 1~10㎛ 직경으로 형성되는 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the via hole is formed with a diameter of 1 to 10 占 퐉.
제 1 항에 있어서,
상기 판독 회로 웨이퍼 마련단계와 상기 캐핑 웨이퍼 마련단계는, 각각 상기 상기 검출소자 어레이를 포위하는 영역에 서로 대응되는 위치에 본딩 메탈을 증착하는 단계를 포함하며,
상기 본딩 단계는 상기 판독 회로 웨이퍼와 상기 캐핑 웨이퍼 각각의 본딩 메탈이 서로 접촉하게 한 상태에서 열처리하는 단계를 포함하는 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reading circuit wafer preparation step and the capping wafer preparation step each include depositing a bonding metal at positions corresponding to each other in an area surrounding the sensing element array,
Wherein the bonding step comprises heat treating the readout circuit wafer and the capping wafer in a state in which the bonding metals of the capping wafer and the capping wafer are in contact with each other.
제 7 항에 있어서,
상기 본딩 메탈은 금(Au) 또는 Au/주석(Sn)의 이중층으로 형성된 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the bonding metal is a double layer of gold (Au) or Au / tin (Sn).
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉 단계는 진공 증착 장치에서 1-10mm Torr의 공정 압력하에서 수행하여 상기 캐버티의 진공도가 상기 공정압력과 실질적으로 동일하게 하는 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sealing step is performed in a vacuum deposition apparatus under a process pressure of 1-10 mm Torr so that the vacuum degree of the cavity is substantially equal to the process pressure.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉 단계는 상기 캐핑 웨이퍼 상으로 형성된 비아 물질을 평탄화하여 상기 캐핑 웨이퍼의 일면을 노출시키는 단계를 포함하는 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the encapsulating step includes planarizing the via material formed on the capping wafer to expose one side of the capping wafer. ≪ RTI ID = 0.0 >< / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 캐핑 웨이퍼는 실리콘으로 이루어진 등각 증착방법을 이용한 웨이퍼 레벨 진공 밀봉 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the capping wafer is a silicon wafer.
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