JP2002190545A - High-frequency integrated circuit device - Google Patents

High-frequency integrated circuit device

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JP2002190545A
JP2002190545A JP2000391413A JP2000391413A JP2002190545A JP 2002190545 A JP2002190545 A JP 2002190545A JP 2000391413 A JP2000391413 A JP 2000391413A JP 2000391413 A JP2000391413 A JP 2000391413A JP 2002190545 A JP2002190545 A JP 2002190545A
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integrated circuit
semiconductor chip
wiring board
circuit device
insulating adhesive
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Hiroshi Ogura
洋 小倉
Yuji Hashidate
雄二 橋立
Takeharu Urabe
丈晴 浦部
Ushio Sagawa
潮 寒川
Taku Fujita
卓 藤田
Kazuaki Takahashi
和晃 高橋
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Matsushita Communication Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an integrated circuit device wherein the deterioration of the performance of its circuit generated due to dielectrics can be reduced and its reliability relative to physical shocks is also made high. SOLUTION: In the integrated circuit device, a semiconductor chip 103 is subjected to flip-chip mounting on the surface of a wiring board 110, so as to joint it mechanically to the wiring board 110 by using an insulating bonding agent 104. In the wiring board 110, there is formed a cavity region 106, having such a shape/dimension that the insulating bonding agent will not penetrate to reach active circuits 10f7 provided in the semiconductor chip 103.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ実
装を用いて製作した集積回路装置に関し、特に、マイク
ロ波及びミリ波帯の高周波を対象とした高周波集積回路
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit device manufactured using flip-chip mounting, and more particularly to a high-frequency integrated circuit device for high frequencies in microwave and millimeter wave bands.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路が設けられた半導体チップの表
面を配線基板と対向させた状態(以下、この状態を単に
“フェースダウン”と称することがある)で、互いの電
極を接続するフリップチップ実装が広く知られている。
このフリップチップ実装は、ワイヤを用いて集積回路を
ボンディングするワイヤボンディング実装と比べて、実
装占有面積を小さくすることができるという優れた性質
を有する。また、フリップチップ実装による回路は、特
にマイクロ波及びミリ波帯の高周波を対象とした場合
に、ワイヤボンディング実装において発生するワイヤの
インダクタンスによる信号の波形の乱れを防止すること
が出来る。
2. Description of the Related Art Flip chips for connecting electrodes to each other in a state where the surface of a semiconductor chip provided with an integrated circuit is opposed to a wiring board (hereinafter, this state may be simply referred to as "face down"). The implementation is widely known.
This flip-chip mounting has an excellent property that the area occupied by the mounting can be reduced as compared with wire bonding mounting in which an integrated circuit is bonded using wires. In addition, a circuit formed by flip-chip mounting can prevent a signal waveform from being disturbed by wire inductance generated in wire bonding mounting, particularly when a high frequency in a microwave or millimeter wave band is targeted.

【0003】図7(a)〜図7(g)に、突起電極が形
成されている半導体チップをフェースダウンで配線基板
に接続する従来のフリップチップ実装方法を示す。図7
(a)〜図7(g)には、半導体チップ1、導電性接着
剤用容器5、及び配線基板6の断面図を、工程の順を追
って示す。
FIGS. 7A to 7G show a conventional flip-chip mounting method for connecting a semiconductor chip on which bump electrodes are formed face down to a wiring board. FIG.
7A to 7G are cross-sectional views of the semiconductor chip 1, the conductive adhesive container 5, and the wiring board 6 in the order of steps.

【0004】従来のフリップチップ実装方法において
は、まず、図7(a)に示すように、集積回路が設けら
れた半導体チップ1の表面に設けた電極3に突起電極2
(以下、“スタッドバンプ”と称することがある)を形
成する。突起電極2は、ワイヤボンディングの一種であ
るボールボンディングを応用して形成される。このボー
ルボンディングによれば、半導体チップ1の表面に設け
られた電極3上に、15〜30μm径程度の金ワイヤを
超音波を用いて接続させた後、金ワイヤを切断すること
により突起電極2が形成される。
In the conventional flip chip mounting method, first, as shown in FIG. 7A, a projection electrode 2 is provided on an electrode 3 provided on a surface of a semiconductor chip 1 provided with an integrated circuit.
(Hereinafter sometimes referred to as “stud bumps”). The protruding electrode 2 is formed by applying ball bonding, which is a type of wire bonding. According to this ball bonding, a gold wire having a diameter of about 15 to 30 μm is connected to the electrode 3 provided on the surface of the semiconductor chip 1 by using an ultrasonic wave, and then the gold wire is cut to form the protruding electrode 2. Is formed.

【0005】次に、図7(b)〜図7(d)に示すよう
に、半導体チップ1を後述する配線基板6に接続するた
めに、半導体チップ1に形成された突起電極2に導電性
接着剤4を供給する。この導電性接着剤4を供給する工
程においては、まず、突起電極2の高さよりも低い溝が
形成された導電性接着剤用容器5に、導電性接着剤4を
供給する(図7(b))。次いで、半導体チップ1に設
けられた突起電極2を、導電性接着剤用容器5の溝に供
給された導電性接着剤4に浸す(図7(c))。そし
て、突起電極2を導電性接着剤用容器5の溝から引き上
げることにより、導電性接着剤4が突起電極2に転写さ
れる(図7(d))。
Next, as shown in FIGS. 7 (b) to 7 (d), in order to connect the semiconductor chip 1 to a wiring board 6, which will be described later, conductive electrodes are formed on the projecting electrodes 2 formed on the semiconductor chip 1. The adhesive 4 is supplied. In the step of supplying the conductive adhesive 4, first, the conductive adhesive 4 is supplied to the conductive adhesive container 5 in which a groove lower than the height of the protruding electrode 2 is formed (see FIG. 7B )). Next, the protruding electrode 2 provided on the semiconductor chip 1 is immersed in the conductive adhesive 4 supplied to the groove of the conductive adhesive container 5 (FIG. 7C). Then, the conductive adhesive 4 is transferred to the projecting electrode 2 by pulling up the projecting electrode 2 from the groove of the conductive adhesive container 5 (FIG. 7D).

【0006】次に、上記工程において導電性接着剤4が
転写された突起電極2を備えた半導体チップ1と配線基
板6とを対向させて、両者を電気的かつ機械的に接続す
る。
Next, the semiconductor chip 1 provided with the protruding electrodes 2 to which the conductive adhesive 4 has been transferred in the above process is opposed to the wiring board 6, and both are electrically and mechanically connected.

【0007】ここではまず、導電性接着剤4が転写され
た突起電極2を備えた半導体チップ1の表面と配線基板
6とを対向させる(図7(e))。この際に、半導体チ
ップ1の表面に設けられた突起電極2が、半導体チップ
1の表面に垂直な方向から見た場合に、配線基板6の表
面に備えられた金属配線層7と投影座標上重なるように
位置を調整する。この位置調節後に、リフロー処理等を
用いて、配線基板6の金属配線層7上に半導体チップ1
をフリップチップ接続し、導電性接着剤4を硬化させる
ために加熱を行う(図7(f))。次いで、配線基板6
とチップ状の半導体チップ1の接続を強固とするため、
封止部材保持容器8を用いて封止部材9を配線基板6と
半導体チップ1との間隙に供給し、供給した封止部材9
を加熱して硬化させる(図7(f))。封止部材9は、
毛細管現象により配線基板6と半導体チップ1との間隙
に侵入する。以上により、従来のフリップチップを用い
た実装が完成する。
First, the surface of the semiconductor chip 1 provided with the bump electrodes 2 to which the conductive adhesive 4 has been transferred is opposed to the wiring board 6 (FIG. 7E). At this time, when the protruding electrodes 2 provided on the surface of the semiconductor chip 1 are viewed from a direction perpendicular to the surface of the semiconductor chip 1, the projected electrodes 2 are in projection coordinates with the metal wiring layer 7 provided on the surface of the wiring board 6. Adjust the position so that they overlap. After this position adjustment, the semiconductor chip 1 is placed on the metal wiring layer 7 of the wiring substrate 6 by using a reflow process or the like.
Are flip-chip connected, and heating is performed to cure the conductive adhesive 4 (FIG. 7F). Next, the wiring board 6
In order to strengthen the connection between the semiconductor chip 1 and the chip-shaped semiconductor chip 1,
The sealing member 9 is supplied to the gap between the wiring substrate 6 and the semiconductor chip 1 by using the sealing member holding container 8, and the supplied sealing member 9 is provided.
Is cured by heating (FIG. 7 (f)). The sealing member 9
It penetrates into the gap between the wiring board 6 and the semiconductor chip 1 by a capillary phenomenon. As described above, the mounting using the conventional flip chip is completed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したフリップチッ
プ実装方法は、すでに商用化されている集積回路の製造
方式として広く用いられている。しかしながら、マイク
ロ波以上の高周波帯の電磁波を扱う回路、特に30GH
z以上のミリ波帯の電磁波を扱う高周波集積回路装置に
ついては、以下に示す課題がある。
The above-described flip-chip mounting method is widely used as a method of manufacturing an integrated circuit which has already been commercialized. However, circuits that handle electromagnetic waves in the high frequency band of microwaves or higher, especially 30 GH
High-frequency integrated circuit devices that handle electromagnetic waves in the millimeter-wave band of z or more have the following problems.

【0009】一般に集積回路装置は、フェースダウンで
行われるフリップチップ実装を前提として製作されるの
ではなく、フェースアップで行われるワイヤボンディン
グ実装されることを前提として製作される。すなわち、
従来の集積回路装置は、半導体チップを配線基板にダイ
ボンディングした後、金やアルミニウムのワイヤを用い
て、半導体チップの電極と配線基板の伝送線路とを接続
することを想定して製作されているので、フリップチッ
プ実装に使用する封止部材の持つ物理的性質が回路モジ
ュール(集積回路装置)に与える影響については特別の
配慮がなされていない。この封止部材は絶縁体材料であ
るため、誘電率や誘電損失などの固有の物理的性質を有
する。比較的低い周波数帯の電磁波を扱う回路モジュー
ルは、回路モジュールにおける伝送線路の寸法が波長に
比べて無視できるほど小さいので集中定数回路として扱
うことが出来る。この集中定数回路においては、アンプ
等の能動回路素子の周波数特性を考慮する必要がなく、
また、受動回路素子も抵抗、容量、インダクタンス部品
等を用いて構成される。したがって、比較的低い周波数
帯の電磁波を扱う場合には、封止部材の物理的性質は、
フリップチップ実装を用いて製作した回路モジュールに
対し影響を及ぼさないか、または、回路モジュールにと
って無視できる程度のレベルの影響を与えるに過ぎな
い。
In general, an integrated circuit device is manufactured not on the assumption that flip-chip mounting is performed face down, but on the assumption that wire bonding mounting is performed face up. That is,
2. Description of the Related Art A conventional integrated circuit device is manufactured on the assumption that a semiconductor chip is die-bonded to a wiring board, and then a gold or aluminum wire is used to connect an electrode of the semiconductor chip to a transmission line of the wiring board. Therefore, no special consideration is given to the effect of the physical properties of the sealing member used for flip-chip mounting on the circuit module (integrated circuit device). Since this sealing member is an insulator material, it has inherent physical properties such as a dielectric constant and a dielectric loss. A circuit module that handles electromagnetic waves in a relatively low frequency band can be treated as a lumped constant circuit because the dimensions of the transmission line in the circuit module are so small as to be negligible compared to the wavelength. In this lumped constant circuit, there is no need to consider the frequency characteristics of active circuit elements such as amplifiers.
In addition, the passive circuit element is also configured using a resistor, a capacitor, an inductance component, and the like. Therefore, when dealing with electromagnetic waves in a relatively low frequency band, the physical properties of the sealing member are:
It has no effect on circuit modules fabricated using flip-chip mounting, or has only a negligible effect on circuit modules.

【0010】しかし、マイクロ波以上の高周波帯(特に
30GHz以上のミリ波帯)の電磁波を扱う高周波回路
は、波長に比べて回路モジュールにおける伝送線路の寸
法が無視できなくなるので、集中定数回路として扱うこ
とが出来ない。つまり、高周波回路には集中定数素子を
用いることが出来ない。したがって、回路モジュールに
おける伝送線路上の電磁波は、時間による電圧・電流の
変化と伝送線路上の位置による変化が同時に生じる波動
として取り扱うことが必要となる。これにより、マイク
ロ波以上の高周波帯の電磁波を扱う場合には、電磁波の
波形が伝送線路周辺の絶縁層間膜や封止部材の誘電体材
料としての物理的特性の影響を受けて乱れるので、回路
モジュールにおいて、利得の損失が生じたり、周波数特
性が変化してしまうという性能劣化が生じる。
However, a high-frequency circuit for handling electromagnetic waves in a high-frequency band of microwaves or higher (especially a millimeter-wave band of 30 GHz or higher) is treated as a lumped constant circuit because the size of the transmission line in the circuit module cannot be ignored compared to the wavelength. I can't do that. That is, a lumped constant element cannot be used in the high frequency circuit. Therefore, it is necessary to treat the electromagnetic wave on the transmission line in the circuit module as a wave in which a change in voltage and current with time and a change in position on the transmission line occur simultaneously. As a result, when dealing with electromagnetic waves in a high frequency band higher than microwaves, the waveform of the electromagnetic waves is disturbed by the physical properties of the insulating interlayer film around the transmission line and the dielectric material of the sealing member. In the module, performance loss such as loss of gain or change in frequency characteristics occurs.

【0011】この封止部材の影響による電磁波の波形の
乱れを防止してマイクロ波帯やミリ波帯の高周波帯の電
磁波を扱う集積回路をフリップチップ実装を用いて製作
する方法として、図7(a)〜図7(g)に示した工程
において、封止部材を供給する工程を省略して、導電性
接着剤を硬化させることによって生じる接着力のみで接
合を行う方法がある。しかしながら、この導電性接着剤
を硬化させることによって生じる接着力のみによる接合
では、物理的な衝撃力に対する信頼性に乏しいので、回
路モジュールの長期における信頼性を劣化させてしまう
問題がある。
FIG. 7 () shows a method of manufacturing an integrated circuit for handling electromagnetic waves in a high frequency band such as a microwave band or a millimeter wave band by using flip-chip mounting while preventing the disturbance of the waveform of the electromagnetic wave due to the influence of the sealing member. In the steps shown in FIGS. 7A to 7G, there is a method in which the step of supplying the sealing member is omitted, and the bonding is performed only by the adhesive force generated by curing the conductive adhesive. However, bonding using only the adhesive force generated by curing the conductive adhesive has poor reliability against physical impact force, and thus has a problem that the long-term reliability of the circuit module is deteriorated.

【0012】また、封止部材の影響による電磁波の波形
の乱れを防止してマイクロ波帯やミリ波帯の高周波帯の
電磁波を扱う集積回路をフリップチップ実装を用いて製
作する別の方法としては、半導体チップの表面にメッキ
により突起電極を形成し、このメッキにより突起電圧を
形成した半導体チップと配線基板とを250℃〜350
℃に加熱しながら加圧し、突起電極と配線基板上の配線
を金属拡散結合させることによりフリップチップ実装を
行う方法がある。この方法においては、半導体チップと
配線基板とが封止部材を用いずに突起電極と配線基板上
の配線との金属拡散結合のみで接合される。金属拡散結
合の結合力は、一般に導電性接着剤を硬化させたときに
生じる接着力よりも強いため、物理的衝撃力に対する回
路モジュールの信頼性を確保することが出来る。しかし
ながら、この金属拡散結合のみで結合する方法において
は、配線基板上の配線が有機材料を層間絶縁膜とした多
層構造線路である場合、有機材料の層間絶縁膜が加熱に
より変質し、加圧により変形するという問題が生じる。
Another method for manufacturing an integrated circuit that handles electromagnetic waves in a high frequency band such as a microwave band or a millimeter wave band by using flip-chip mounting while preventing disturbance of the waveform of electromagnetic waves due to the influence of a sealing member. A protruding electrode is formed on the surface of the semiconductor chip by plating, and the protruding voltage is formed by the plating on the semiconductor chip and the wiring substrate at 250 ° C. to 350 ° C.
There is a method of performing flip-chip mounting by applying pressure while heating to ° C. to cause metal diffusion bonding between the protruding electrode and the wiring on the wiring board. In this method, the semiconductor chip and the wiring substrate are joined only by metal diffusion bonding between the protruding electrode and the wiring on the wiring substrate without using a sealing member. Since the bonding force of the metal diffusion bonding is generally stronger than the bonding force generated when the conductive adhesive is cured, it is possible to ensure the reliability of the circuit module with respect to the physical impact force. However, in the method of coupling only by metal diffusion bonding, when the wiring on the wiring board is a multilayer structure line using an organic material as an interlayer insulating film, the interlayer insulating film of the organic material is deteriorated by heating and is pressed by pressure. The problem of deformation occurs.

【0013】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、誘電体による回路の性能劣化を低減することが出
来るとともに、物理的衝撃に対する信頼性が高い集積回
路装置を製作することが出来るフリップチップ実装方法
及びこのフリップチップ実装方法により製作される集積
回路装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of reducing the performance degradation of a circuit due to a dielectric substance and producing an integrated circuit device having high reliability against physical shock. It is an object of the present invention to provide a chip mounting method and an integrated circuit device manufactured by the flip chip mounting method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の高周波集積回路
装置は、表面に金属配線層が設けられている配線基板
と、集積回路が設けられた主面が前記配線基板の表面と
対向するようにフリップチップ実装された半導体チップ
と、前記配線基板と前記半導体チップとの間に供給さ
れ、前記配線基板と前記半導体チップとを機械的に接合
する絶縁性接着剤と、を具備し、前記配線基板における
前記集積回路と対向する位置に、この位置への前記絶縁
性接着剤の侵入を防止する深さの空洞領域を形成する構
成を採る。
According to a high frequency integrated circuit device of the present invention, a wiring board having a metal wiring layer provided on a surface thereof, and a main surface provided with an integrated circuit facing the surface of the wiring board. A flip-chip mounted semiconductor chip, and an insulating adhesive supplied between the wiring board and the semiconductor chip to mechanically join the wiring board and the semiconductor chip, A configuration is adopted in which a cavity region is formed at a position on the substrate facing the integrated circuit, the cavity region having a depth that prevents the insulating adhesive from entering the position.

【0015】この構成によれば、集積回路にとって、空
洞領域が誘電体として機能するので、集積回路の誘電損
失を低減することが出来る。また、絶縁性接着剤を用い
て配線基板と半導体チップとの接合を行うので、物理的
な衝撃に対する信頼性を向上させることが出来る。
According to this configuration, since the cavity region functions as a dielectric for the integrated circuit, the dielectric loss of the integrated circuit can be reduced. In addition, since the wiring board and the semiconductor chip are joined using the insulating adhesive, the reliability against physical impact can be improved.

【0016】本発明の高周波集積回路装置は、上記高周
波集積回路装置において、空洞領域の深さを、絶縁性接
着剤の粘度及び密度に応じて決定する構成を採る。この
構成によれば、毛細管現象による絶縁性接着剤の侵入を
確実に防止することが出来る。
The high-frequency integrated circuit device according to the present invention employs a configuration in which the depth of the cavity region is determined according to the viscosity and density of the insulating adhesive. According to this configuration, it is possible to reliably prevent the insulating adhesive from entering due to the capillary phenomenon.

【0017】本発明の高周波集積回路装置は、上記高周
波集積回路装置において、空洞領域の深さは、50μm
以上である構成を採る。この構成によれば、空洞領域が
毛細管現象を起こさない十分な深さを有しており、絶縁
性接着剤の侵入を確実に防止することが出来る。また、
配線基板との間隔が十分得られるため、配線基板による
誘電損失の発生を防止することが出来る。
According to the high frequency integrated circuit device of the present invention, in the above high frequency integrated circuit device, the depth of the hollow region is 50 μm.
The configuration described above is adopted. According to this configuration, the hollow region has a sufficient depth that does not cause the capillary phenomenon, and the invasion of the insulating adhesive can be reliably prevented. Also,
Since a sufficient distance from the wiring board can be obtained, it is possible to prevent the occurrence of dielectric loss due to the wiring board.

【0018】本発明の高周波集積回路装置は、上記高周
波集積回路装置において、絶縁性接着剤に前記空洞領域
に存在する気体を外気に排出する通風孔を設けた構成を
採る。この構成によれば、実装の際に行う加熱処理の際
に、空洞領域に存在する空気等の気体が膨張して、回路
が破損することを防止することが出来る。
The high-frequency integrated circuit device according to the present invention employs the high-frequency integrated circuit device according to the above-described high-frequency integrated circuit device, wherein the insulating adhesive is provided with a ventilation hole for discharging gas present in the hollow region to the outside air. According to this configuration, it is possible to prevent the gas such as air existing in the hollow region from expanding during the heat treatment performed at the time of mounting, thereby preventing the circuit from being damaged.

【0019】本発明の高周波集積回路装置は、上記高周
波集積回路装置において、絶縁性接着剤を、配線基板の
表面に設けられた伝送線路以外の部分に供給する構成を
採る。この構成によれば、伝送線路に絶縁性接着剤が接
触しないので、絶縁性接着剤によって伝送線路に発生す
る誘電損失を低減することが出来る。
The high-frequency integrated circuit device according to the present invention employs a configuration in which, in the high-frequency integrated circuit device described above, the insulating adhesive is supplied to a portion other than the transmission line provided on the surface of the wiring board. According to this configuration, since the insulating adhesive does not come into contact with the transmission line, dielectric loss generated in the transmission line by the insulating adhesive can be reduced.

【0020】本発明の高周波集積回路装置は、上記高周
波集積回路装置において、半導体チップの表面に設けら
れた集積回路は、マイクロ波モノリシック集積回路又は
ミリ波モノリシック回路である構成を採る。この構成に
よれば、高周波帯を対象にした回路における誘電損失の
発生を低減することが出来る。
The high-frequency integrated circuit device of the present invention has a configuration in which the integrated circuit provided on the surface of the semiconductor chip is a microwave monolithic integrated circuit or a millimeter-wave monolithic circuit. According to this configuration, it is possible to reduce the occurrence of dielectric loss in a circuit intended for a high frequency band.

【0021】本発明の通信端末装置は、上記高周波集積
回路装置を備えた構成を採る。本発明の基地局装置は、
上記高周波集積回路装置を備えた構成を採る。本発明の
無線計測装置は、上記高周波集積回路装置を備えた構成
を採る。これらの構成によれば、信頼性の高い通信端末
装置、基地局装置、及びレーダー装置を製造することが
出来る。
A communication terminal device according to the present invention employs a configuration including the above-described high-frequency integrated circuit device. The base station apparatus of the present invention
A configuration including the high-frequency integrated circuit device is adopted. A wireless measurement device of the present invention employs a configuration including the high-frequency integrated circuit device. According to these configurations, a highly reliable communication terminal device, base station device, and radar device can be manufactured.

【0022】本発明の半導体チップの実装方法は、配線
基板に空洞領域を形成する工程と、主面に集積回路がも
うけられた半導体チップを、前記集積回路が前記空洞領
域に対向するように位置合わせしてフリップチップ実装
する工程と、絶縁性接着剤を前記配線基板と前記半導体
チップとの間に提供する工程と、を具備し、前記空洞領
域は、前記絶縁性接着剤の侵入を防止する深さを有する
ようにした。
In the method of mounting a semiconductor chip according to the present invention, a step of forming a hollow area in a wiring board and a step of positioning a semiconductor chip having an integrated circuit on a main surface so that the integrated circuit faces the hollow area. Flip-chip mounting together, and providing an insulating adhesive between the wiring substrate and the semiconductor chip, wherein the cavity region prevents the insulating adhesive from entering. It had a depth.

【0023】この方法によれば、集積回路にとって、空
洞領域が誘電体として機能するので、集積回路の誘電損
失を低減することが出来る。また、絶縁性接着剤を用い
て配線基板と半導体チップとの接合を行うので、物理的
な衝撃に対する信頼性を向上させることが出来る。
According to this method, since the cavity region functions as a dielectric for the integrated circuit, the dielectric loss of the integrated circuit can be reduced. In addition, since the wiring board and the semiconductor chip are joined using the insulating adhesive, the reliability against physical impact can be improved.

【0024】本発明の半導体チップの実装方法は、上記
半導体チップの実装方法において、マルチスパイラルコ
イルを用いて10-11cm-3を超える真空度の高密度プ
ラズマを生成する条件下でドライエッチングを行うこと
により、配線基板に空洞領域を形成するようにした。こ
の方法によれば、精度良く、均一な空洞領域を形成する
ことが出来る。
The method for mounting a semiconductor chip according to the present invention is the method for mounting a semiconductor chip according to the above method, wherein the dry etching is performed under the condition that high-density plasma having a degree of vacuum exceeding 10 −11 cm −3 is generated using a multi-spiral coil. As a result, a cavity region is formed in the wiring board. According to this method, a uniform cavity region can be formed with high accuracy.

【0025】本発明の半導体チップの実装方法は、上記
半導体チップの実装方法において、前記配線基板と前記
半導体チップとの間に提供された絶縁性接着剤に紫外線
を照射する工程を具備するようにした。この方法によれ
ば、絶縁性接着剤を配線基板と半導体チップとの間に供
給した後、直ちに紫外線を照射して絶縁性接着剤を硬化
させることが出来るので、絶縁性接着剤の空洞領域への
侵入を防止することが出来る。
According to the semiconductor chip mounting method of the present invention, the semiconductor chip mounting method further comprises a step of irradiating the insulating adhesive provided between the wiring substrate and the semiconductor chip with ultraviolet rays. did. According to this method, after supplying the insulating adhesive between the wiring board and the semiconductor chip, the insulating adhesive can be cured by immediately irradiating ultraviolet rays. Intrusion can be prevented.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の骨子は、配線基板の表面
に半導体チップをフリップチップ実装し、絶縁性接着剤
を用いて配線基板と半導体チップとを接合する高周波集
積回路装置において、半導体チップの集積回路が設けら
れた位置までに絶縁性接着剤が侵入しない形状/大きさ
の空洞領域を配線基板に形成することである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The gist of the present invention is a high-frequency integrated circuit device in which a semiconductor chip is flip-chip mounted on a surface of a wiring board and the wiring board and the semiconductor chip are joined using an insulating adhesive. Is to form a cavity region having a shape / size in which the insulating adhesive does not penetrate to the position where the integrated circuit is provided.

【0027】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照して詳細に説明する。 (実施の形態1)図1には、本発明の実施の形態1に係
るフリップチップ実装方式を用いて製作した集積回路装
置の一部を示している。図1(a)は集積回路を配線基
板110の表面に垂直な方向(図1(b)の上方)から
見た上面図であり、図1(b)は集積回路の図1(a)
に示すA−A′線に沿った断面図である。図1(a)に
おいて、見えない部分は点線で示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a part of an integrated circuit device manufactured by using a flip-chip mounting method according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a top view of the integrated circuit viewed from a direction perpendicular to the surface of the wiring board 110 (above FIG. 1B), and FIG. 1B is a diagram of the integrated circuit shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. In FIG. 1A, an invisible portion is indicated by a dotted line.

【0028】図1(b)に示すように、配線基板110
の表面には、空洞領域106が形成されている。配線基
板110の表面には伝送線路101及び接地電極である
金属配線層102が設けられている。伝送線路101と
しては、例えばコプレーナー線路が用いられる。尚、伝
送線路101はコプレーナー線路に限られず、マイクロ
ストリップ線路等を用いることも可能である。半導体チ
ップ103は略直方体に形成されており、この半導体チ
ップ103の主面には、集積回路として例えば能動回路
107が設けられている。半導体チップ103は、その
主面が配線基板110の表面と対向するように配置さ
れ、能動回路107が配線基板110に形成された空洞
領域106と対向するように位置合わせをして配線基板
110にフリップチップ実装される。半導体チップ10
3の主面に設けられた電極108には、導電性接着剤1
09が転写された突起電極105が形成される。半導体
チップ103は、この電極108及び突起電極105を
介して配線基板110に設けられた金属配線層102に
接続される。また、半導体チップ103は、絶縁性接着
剤104を用いて金属配線層102(配線基板110)
に機械的に接続される。
As shown in FIG. 1B, the wiring board 110
A cavity region 106 is formed on the surface of the substrate. On the surface of the wiring board 110, a transmission line 101 and a metal wiring layer 102 serving as a ground electrode are provided. As the transmission line 101, for example, a coplanar line is used. Note that the transmission line 101 is not limited to a coplanar line, and a microstrip line or the like can be used. The semiconductor chip 103 is formed in a substantially rectangular parallelepiped. On the main surface of the semiconductor chip 103, for example, an active circuit 107 is provided as an integrated circuit. The semiconductor chip 103 is disposed so that its main surface faces the surface of the wiring board 110, and the active circuit 107 is aligned with the cavity area 106 formed in the wiring board 110 so as to face the wiring board 110. Flip chip mounting. Semiconductor chip 10
3 is provided on the electrode 108 provided on the main surface of the conductive adhesive 1.
The projection electrode 105 to which the image 09 is transferred is formed. The semiconductor chip 103 is connected to the metal wiring layer 102 provided on the wiring substrate 110 via the electrodes 108 and the protruding electrodes 105. Further, the semiconductor chip 103 is formed on the metal wiring layer 102 (wiring substrate 110) by using the insulating adhesive 104.
Mechanically connected to

【0029】突起電極105は、ワイヤボンディングの
一種であるボールボンディングを応用して形成される。
このボールボンディングによれば、半導体チップ103
の主面に設けられた電極108上に、15〜30μm径
程度の金ワイヤを超音波を用いて接続させた後、金ワイ
ヤを切断することにより突起電極105が形成される。
The protruding electrode 105 is formed by applying ball bonding which is a kind of wire bonding.
According to this ball bonding, the semiconductor chip 103
After connecting a gold wire having a diameter of about 15 to 30 μm using an ultrasonic wave on the electrode 108 provided on the main surface of the above, the protruding electrode 105 is formed by cutting the gold wire.

【0030】尚、図1においては突起電極105と金属
配線層102が接続されているが、半導体チップ103
の伝送線路と配線基板110の伝送線路101とが突起
電極105及び導電性接着剤を介して接続されても良
い。
Although the protruding electrodes 105 and the metal wiring layers 102 are connected in FIG.
May be connected to the transmission line 101 of the wiring board 110 via the protruding electrode 105 and a conductive adhesive.

【0031】図1(b)に示す実装状態において、配線
基板110に形成された空洞領域106はその大部分が
空気によって占められているので、能動回路107にと
っては、空気が誘電体として働く。空気は誘電損失が0
であるため、この空洞領域106は、回路モジュールに
おいて発生する誘電損失を小さくする効果が得られる。
この効果を奏するには、空洞領域106の深さ(厚み)
は、突起電極の高さを含めておよそ100μm以上ある
ことが望ましい。突起電極105の高さのみでは、空洞
領域106の深さを100μm以上にすることができな
い場合に、基板110に空洞領域106を形成すること
より十分な深さを得る。また、空洞領域106を設ける
ことにより、半導体チップ103と配線基板110との
間隔が広がって、毛細管現象により絶縁性接着剤104
が空洞領域106に侵入することを防止することが出来
る。これにより、能動回路107と絶縁性接着剤104
とが接触しないので、回路性能の劣化を防止することが
出来る。空洞領域106の深さは、毛細管現象により空
洞領域106に絶縁性接着剤106が侵入しない程度と
することが好ましく、特に50μm以上にすることが好
ましい。
In the mounting state shown in FIG. 1B, most of the cavity area 106 formed in the wiring board 110 is occupied by air, so that the air acts as a dielectric for the active circuit 107. Air has zero dielectric loss
Therefore, the cavity region 106 has an effect of reducing dielectric loss generated in the circuit module.
To achieve this effect, the depth (thickness) of the cavity region 106 is required.
Is preferably about 100 μm or more including the height of the bump electrode. When the depth of the cavity region 106 cannot be made 100 μm or more only by the height of the protruding electrode 105, a sufficient depth can be obtained by forming the cavity region 106 on the substrate 110. Further, by providing the cavity region 106, the distance between the semiconductor chip 103 and the wiring substrate 110 is increased, and the insulating adhesive 104 is formed by a capillary phenomenon.
Can be prevented from entering the cavity region 106. Thereby, the active circuit 107 and the insulating adhesive 104
Is not in contact with the circuit, so that deterioration of circuit performance can be prevented. The depth of the cavity 106 is preferably such that the insulating adhesive 106 does not penetrate into the cavity 106 due to capillary action, and particularly preferably 50 μm or more.

【0032】尚、上述した基板110に形成する空洞領
域106の深さは、絶縁性接着剤104が能動回路10
7付近に流れこまないように、絶縁性接着剤104の粘
度(付着張力)や密度を考慮して決定される。上述した
100μm以上、及び50μm以上の深さは一例であり、
これに限定されるものではない。
The depth of the cavity 106 formed in the substrate 110 is determined by the insulating adhesive 104 and the active circuit 10.
The viscosity is determined in consideration of the viscosity (adhesive tension) and density of the insulating adhesive 104 so that the insulating adhesive 104 does not flow near 7. The above-mentioned depth of 100 μm or more, and 50 μm or more is an example,
It is not limited to this.

【0033】また、図1には、絶縁性接着剤104を略
直方体に形成された半導体チップ103の側面のうち2
面のみに供給する場合を一例として示した。これによ
り、空洞領域106は、絶縁性接着剤104が供給され
なかった面を介して外気と繋がる。したがって、絶縁性
接着剤104を硬化させる加熱工程において空洞領域1
06にある空気が膨張することにより、絶縁性接着剤1
04の一部もしくは全部が突き破られることを防止する
ことが出来る。つまり、絶縁性接着剤104が供給され
なかった面から空洞領域106に至る通風路が形成さ
れ、加熱処理が行われた際に、空洞領域106に存在す
る気体がこの通風路を通って外気に排出される。
FIG. 1 shows two of the side surfaces of the semiconductor chip 103 in which the insulating adhesive 104 is formed in a substantially rectangular parallelepiped.
The case of supplying only to the surface is shown as an example. As a result, the cavity region 106 is connected to the outside air via the surface to which the insulating adhesive 104 has not been supplied. Therefore, in the heating step of curing the insulating adhesive 104, the hollow region 1
06 expands, the insulating adhesive 1
04 can be prevented from being partially or entirely pierced. In other words, a ventilation path is formed from the surface to which the insulating adhesive 104 has not been supplied to the cavity area 106, and when heat treatment is performed, gas existing in the cavity area 106 passes through this ventilation path to outside air. Is discharged.

【0034】また、絶縁性接着剤104は、伝送線路1
01以外の部分(金属配線層102の部分)に供給され
る。伝送線路101に誘電損失をもつ絶縁性接着剤10
4が接触して、伝送線路内の電磁波に誘電損失及び周波
数特性ずれが発生するのを防止するためである。なお図
1においては、絶縁性接着剤104を、略直方体に形成
された半導体チップ103の側面全体に供給している
が、図2に示すように半導体チップ103の主面に垂直
な辺に沿って絶縁性接着剤104を供給しても同様な効
果が得られる。以上説明した絶縁性接着剤の供給方法は
一例である。絶縁性接着剤104は、空洞領域を密閉し
ないように供給されれば良い。
The insulating adhesive 104 is used for the transmission line 1.
It is supplied to portions other than 01 (the portion of the metal wiring layer 102). Insulating adhesive 10 having dielectric loss on transmission line 101
This is to prevent dielectric loss and frequency characteristic deviation from occurring in the electromagnetic waves in the transmission line due to contact with the electromagnetic wave 4. In FIG. 1, the insulating adhesive 104 is supplied to the entire side surface of the semiconductor chip 103 formed in a substantially rectangular parallelepiped, but as shown in FIG. 2, along the side perpendicular to the main surface of the semiconductor chip 103. The same effect can be obtained even if the insulating adhesive 104 is supplied. The method of supplying the insulating adhesive described above is an example. The insulating adhesive 104 may be supplied so as not to seal the hollow area.

【0035】絶縁性接着剤104の硬化タイプとして
は、紫外線硬化型または紫外線硬化型と熱硬化型を併用
するタイプが望ましい。これらの硬化タイプを用いるこ
とにより、半導体チップ103の側面に絶縁性接着剤を
形成した後直ちに紫外線により絶縁性接着剤を硬化もし
くは半硬化の状態にすることで、絶縁性接着剤の濡れ広
がりを防ぐことが出来る。これにより、空洞領域106
に絶縁性接着剤104が侵入し、侵入した絶縁性接着剤
104が半導体チップ103に形成されている能動回路
107の表面部分へ接触することを防止することが出来
る。
As the curing type of the insulating adhesive 104, an ultraviolet curing type or a type using both an ultraviolet curing type and a thermosetting type is desirable. By using these curing types, the insulating adhesive is cured or semi-cured by ultraviolet rays immediately after the insulating adhesive is formed on the side surface of the semiconductor chip 103, so that the insulating adhesive can be spread wet. Can be prevented. Thereby, the cavity region 106
The insulating adhesive 104 can be prevented from entering the surface of the active circuit 107 formed on the semiconductor chip 103.

【0036】また本発明の回路モジュールにおいては、
マイクロ波以上の高周波帯の電磁波を取り扱うことを想
定しているので、半導体チップ103には、例えば、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(HBT: Heterojunctio
n bipolar transistor)、マイクロ波モノリシック集積
回路(MMIC: Microwave monolithic integrated circui
t)、又はミリ波モノリシック集積回路(MMIC: Millime
ter-wave monolithicintegrated circuit)等を用いる
ことが好ましい。尚、半導体チップ103に適用可能な
回路は上述した回路に限定されず、マイクロ波以上の高
周波を取り扱うのに適した回路であれば良い。
In the circuit module of the present invention,
Since it is assumed that electromagnetic waves in a high frequency band higher than microwaves are handled, the semiconductor chip 103 includes, for example, a heterojunction bipolar transistor (HBT: Heterojunctio).
n bipolar transistor), Microwave monolithic integrated circui (MMIC)
t) or millimeter-wave monolithic integrated circuit (MMIC: Millime)
It is preferable to use a ter-wave monolithic integrated circuit) or the like. Note that a circuit applicable to the semiconductor chip 103 is not limited to the above-described circuit, and may be any circuit suitable for handling a high frequency of microwave or higher.

【0037】さらに、図1おけるフリップチップ実装方
法においては、ボールボンディングを応用して突起電極
105を形成したが、本発明はこれに限られず、突起電
極105をメッキやはんだボールを用いて形成しても良
い。また、突起電極105と配線基板110との接続
は、はんだを溶かしたり、異方性導電樹脂を用いて行っ
ても良い。さらに、突起電極105と配線基板110と
を、加熱や超音波を用いて直接接合しても良い。
Further, in the flip chip mounting method in FIG. 1, the bump electrode 105 is formed by applying ball bonding. However, the present invention is not limited to this, and the bump electrode 105 is formed by plating or using solder balls. May be. Further, the connection between the protruding electrode 105 and the wiring board 110 may be performed by melting solder or using an anisotropic conductive resin. Further, the bump electrode 105 and the wiring substrate 110 may be directly joined by using heating or ultrasonic waves.

【0038】次に、上記構成の集積回路装置の製造工程
について説明する。まず、能動回路107が設けられた
半導体チップ103の主面に設けた電極108に突起電
極105を形成する。次いで、半導体チップ103を配
線基板110に接続するために、半導体チップ103に
形成された突起電極105に導電性接着剤104を形成
する。また、マルチスパイラルコイルを用いて10-11
cm- 3を超える真空度の高密度プラズマを生成する条件
下で、ドライエッチングを行い、配線基板110に開口
部を形成する。
Next, the manufacturing process of the integrated circuit device having the above configuration will be described. First, the protruding electrode 105 is formed on the electrode 108 provided on the main surface of the semiconductor chip 103 provided with the active circuit 107. Next, in order to connect the semiconductor chip 103 to the wiring substrate 110, a conductive adhesive 104 is formed on the protruding electrodes 105 formed on the semiconductor chip 103. In addition, 10 -11 using a multi-spiral coil
cm - 3 under conditions to produce a high-density plasma of a vacuum of greater than, subjected to dry etching to form an opening in the wiring substrate 110.

【0039】次いで、上記工程において導電性接着剤1
04が転写された突起電極105を備えた半導体チップ
103の主面を配線基板110と対向させる。この際
に、半導体チップ103の主面に設けられた能動回路1
07が、空洞領域106に対向するように位置合わせを
する。この位置合わせ後に、リフロー処理等を用いて、
配線基板110に設けられた金属配線層102上に半導
体チップ103をフリップチップ接続し、導電性接着剤
109を硬化させるために加熱を行う。次いで、配線基
板110とチップ状の半導体チップ103の接続を強固
にして回路モジュールの物理的衝撃に対する信頼性を高
めるために、絶縁性接着剤104を配線基板110と半
導体チップ103との間に供給し、供給した絶縁性接着
剤104を加熱して硬化させる。以上により、本実施の
形態に係るフリップチップ実装が完成する。
Next, in the above process, the conductive adhesive 1
The main surface of the semiconductor chip 103 provided with the projecting electrode 105 to which 04 has been transferred is made to face the wiring substrate 110. At this time, the active circuit 1 provided on the main surface of the semiconductor chip 103
07 is positioned so as to face the cavity region 106. After this alignment, using a reflow process or the like,
The semiconductor chip 103 is flip-chip connected to the metal wiring layer 102 provided on the wiring substrate 110, and heating is performed to cure the conductive adhesive 109. Next, an insulating adhesive 104 is supplied between the wiring substrate 110 and the semiconductor chip 103 in order to strengthen the connection between the wiring substrate 110 and the chip-shaped semiconductor chip 103 and increase the reliability of the circuit module against physical impact. Then, the supplied insulating adhesive 104 is heated and cured. As described above, the flip chip mounting according to the present embodiment is completed.

【0040】このように、本実施の形態によれば、空洞
領域106を形成した配線基板110に半導体チップ1
03をフェースダウンで接合し、配線基板110と半導
体チップ103とを絶縁性接着剤104で機械的に接合
するので、物理的衝撃に対する信頼性が高く、回路モジ
ュールの高周波特性に乱れが生じない集積回路装置(回
路モジュール)を製作することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, the semiconductor chip 1 is mounted on the wiring substrate 110 in which the cavity region 106 is formed.
03 is bonded face down, and the wiring board 110 and the semiconductor chip 103 are mechanically bonded by the insulating adhesive 104, so that the reliability against physical impact is high and the high frequency characteristics of the circuit module are not disturbed. A circuit device (circuit module) can be manufactured.

【0041】(実施の形態2)図3は、本発明の実施の
形態2に係るフリップチップ実装方式を用いて製作した
集積回路装置の一部を示す断面図である。図3において
実施の形態1と異なるのは、空洞領域111が配線基板
110を貫通して形成される点である。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of an integrated circuit device manufactured by using a flip-chip mounting method according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 differs from the first embodiment in that cavity region 111 is formed penetrating wiring substrate 110.

【0042】このように設けられた空洞領域111はそ
の大部分が空気によって占められているので、実施の形
態1と同様に空気が能動回路107にとって誘電体とし
て機能する。空洞領域111を配線基板110を貫通す
るように形成したので、空洞領域106は、空気が誘電
体として働き、回路モジュールに損失を与えないために
十分な深さとなっている。また、空洞領域111は毛細
管現象が起こらないだけの十分な深さを有しており、絶
縁性接着剤104が空洞領域111に侵入することを防
止することが出来る。さらに、絶縁性接着剤104によ
り半導体チップ103と配線基板110とが機械的に接
合されているので、物理的衝撃に対する信頼性も確保さ
れている。
Since most of the cavity region 111 provided in this way is occupied by air, the air functions as a dielectric for the active circuit 107 as in the first embodiment. Since the cavity region 111 is formed so as to penetrate the wiring board 110, the cavity region 106 has a sufficient depth so that air acts as a dielectric and does not cause loss to the circuit module. Further, the cavity region 111 has a depth sufficient to prevent the capillary phenomenon from occurring, and it is possible to prevent the insulating adhesive 104 from entering the cavity region 111. Further, since the semiconductor chip 103 and the wiring board 110 are mechanically joined by the insulating adhesive 104, reliability against physical impact is also ensured.

【0043】(実施の形態3)図4は、本発明の実施の
形態3に係るフリップチップ実装方式を用いて製作した
集積回路装置の一部を示す断面図である。図4におい
て、実施の形態1と異なる点は、空洞領域111が配線
基板110を貫通して形成されるとともに、配線基板1
10と金属配線層102との間に絶縁膜112を形成し
た点である。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a sectional view showing a part of an integrated circuit device manufactured by using a flip-chip mounting method according to Embodiment 3 of the present invention. 4 differs from the first embodiment in that cavity region 111 is formed penetrating wiring board 110 and wiring
The point is that the insulating film 112 is formed between the metal wiring layer 10 and the metal wiring layer 102.

【0044】絶縁膜112の厚みは、配線基板110の
厚みと比べて極めて薄いため、図4の構造において、絶
縁膜112の誘電体としての影響は無視できる。一例を
挙げると、絶縁膜112の厚みは約10μmであり、配
線基板110の厚みは約300〜1000μmである。
Since the thickness of the insulating film 112 is extremely smaller than the thickness of the wiring board 110, the effect of the insulating film 112 as a dielectric in the structure of FIG. 4 can be ignored. For example, the thickness of the insulating film 112 is about 10 μm, and the thickness of the wiring board 110 is about 300 to 1000 μm.

【0045】このように設けられた空洞領域111にお
いては、実施の形態1と同様に空気が能動回路107に
とって誘電体として機能する。これにより、回路モジュ
ールに発生する損失を減少させることが出来る。
In the cavity region 111 provided as described above, air functions as a dielectric for the active circuit 107 as in the first embodiment. As a result, the loss generated in the circuit module can be reduced.

【0046】(実施の形態4)図5は、本発明の実施の
形態4に係るフリップチップ実装方式を用いて製作した
集積回路装置の一部を示す断面図である。図5において
実施の形態1と異なるのは、配線基板110に設けられ
た金属配線膜を多層膜構造にした点である。
(Embodiment 4) FIG. 5 is a sectional view showing a part of an integrated circuit device manufactured by using a flip-chip mounting method according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 5 differs from the first embodiment in that the metal wiring film provided on wiring substrate 110 has a multilayer structure.

【0047】図5に示すように、本実施の形態に係る配
線基板110の上面(表面)に第1の絶縁膜502が形
成されており、この第1の絶縁膜502と配線基板11
0との間に接地電極である第1の金属配線層501が形
成されている。また、第1の絶縁膜502の上面には第
2の絶縁膜504が形成され、この第2の絶縁膜504
と第1の絶縁膜502との間に接地電極である第2の金
属配線層503が形成されている。さらに、第2の絶縁
膜504の上面には第3の絶縁膜506が形成され、こ
の第3の絶縁膜506と第2の絶縁膜504との間に接
地電極である第3の金属配線層505が形成されてい
る。そして、第3の絶縁膜506の上面には第4の金属
配線層507が形成されている。このようにして、配線
基板110の伝送線路が多層膜構造になっている。尚、
本明細書において、第1の絶縁膜502、第2の絶縁膜
504、及び第3の絶縁膜506を層間絶縁膜と称する
ことがある。
As shown in FIG. 5, a first insulating film 502 is formed on the upper surface (front surface) of wiring substrate 110 according to the present embodiment.
A first metal wiring layer 501 serving as a ground electrode is formed between the first metal wiring layer 501 and the first metal wiring layer 501. In addition, a second insulating film 504 is formed on the upper surface of the first insulating film 502, and the second insulating film 504 is formed.
A second metal wiring layer 503 serving as a ground electrode is formed between the first metal wiring layer 503 and the first insulating film 502. Further, a third insulating film 506 is formed on the upper surface of the second insulating film 504, and a third metal wiring layer serving as a ground electrode is provided between the third insulating film 506 and the second insulating film 504. 505 are formed. A fourth metal wiring layer 507 is formed on the upper surface of the third insulating film 506. Thus, the transmission line of the wiring board 110 has a multilayer structure. still,
In this specification, the first insulating film 502, the second insulating film 504, and the third insulating film 506 may be referred to as an interlayer insulating film.

【0048】図5に示す第1の金属配線層501、第2
の金属配線層503、第3の金属配線層505、及び第
4の金属配線層507は、伝送線路上での電磁波の導体
損を防ぐため、金、銀、銅の貴金属のいずれかを、又は
これらの貴金属を組み合わせて用いることが望ましい。
これらの貴金属は、半導体の配線に一般的に用いられる
アルミニウムよりも電気抵抗が小さいので、アルミニウ
ムの伝送線路と比べて導体損を低減することが出来る。
尚、貴金属の電気抵抗は、金:2.3ラ10-6Ω・cm、銀:1.6
ラ10-6Ω・cm、銅:1.7ラ10-6Ω・cmであり、アルミニウム
の電気抵抗は2.7ラ10-6Ω・cmである。
The first metal wiring layer 501 shown in FIG.
The metal wiring layer 503, the third metal wiring layer 505, and the fourth metal wiring layer 507 are made of any of gold, silver, and copper noble metals in order to prevent conductor loss of electromagnetic waves on the transmission line. It is desirable to use these noble metals in combination.
Since these noble metals have lower electric resistance than aluminum generally used for semiconductor wiring, conductor loss can be reduced as compared with aluminum transmission lines.
The electrical resistance of the noble metal was 2.3 La 10 -6 Ω · cm for gold and 1.6 for Silver.
La 10 -6 Ω · cm, copper: 1.7 La 10 -6 Ω · cm, and the electrical resistance of aluminum is 2.7 La 10 -6 Ω · cm.

【0049】これらの貴金属は、単独では層間絶縁膜と
の密着性が低いので、金属配線層と層間絶縁膜との間に
下地膜を形成する。これにより、金属配線層と層間絶縁
膜との密着性を向上させることが出来、信頼性の高い配
線形成が可能となる。下地膜には、チタン、クロム、タ
ングステンのいずれかを用いることが出来、また、これ
らの金属を組み合わせて用いることも出来る。尚、これ
ら下地膜に使用する金属は、前述のアルミニウムよりも
導電率が悪い(電気抵抗が高い)が、下地膜は貴金属を
使用した金属配線層(伝送線路及び接地電極)よりも極
めて薄く形成されるので、下地膜における導体損は、実
際の集積回路装置(回路モジュール)では発生しない
か、又は発生しても無視できる程度である。上述した接
地電極の厚みは例えば1〜10μm程度であり、下地膜
の厚みは例えば0.02〜0.05μm程度である。
Since these precious metals alone have low adhesion to the interlayer insulating film, a base film is formed between the metal wiring layer and the interlayer insulating film. Thereby, the adhesion between the metal wiring layer and the interlayer insulating film can be improved, and highly reliable wiring can be formed. Any of titanium, chromium, and tungsten can be used for the base film, and a combination of these metals can also be used. The metal used for these underlayers has a lower conductivity (higher electrical resistance) than the aforementioned aluminum, but the underlayer is formed to be extremely thinner than a metal wiring layer using a noble metal (transmission line and ground electrode). Therefore, the conductor loss in the base film does not occur in an actual integrated circuit device (circuit module) or is negligible even if it occurs. The thickness of the above-described ground electrode is, for example, about 1 to 10 μm, and the thickness of the base film is, for example, about 0.02 to 0.05 μm.

【0050】上述した金属配線層と、同じく上述した下
地膜との間に、白金、又はパラジウムから成る中間層を
形成することにより、本実施の形態に係る実装工程にお
いて加熱を施す際に、この中間層が金属配線層と下地膜
の合金化を防ぐバリア層として機能する。例えば、中間
層を形成せずに金属配線層として金を用い、下地膜とし
てチタンを用いた場合には、加熱工程の際に、金とチタ
ンが250〜350℃という比較的低温で合金化してし
まう。この場合に、白金又はパラジウムから成る中間層
が金とチタンの合金化を防ぐバリア層として機能する。
By forming an intermediate layer made of platinum or palladium between the above-mentioned metal wiring layer and the above-mentioned base film, when heating is performed in the mounting process according to the present embodiment, The intermediate layer functions as a barrier layer that prevents alloying between the metal wiring layer and the underlying film. For example, when gold is used for the metal wiring layer and titanium is used for the base film without forming the intermediate layer, gold and titanium are alloyed at a relatively low temperature of 250 to 350 ° C. during the heating step. I will. In this case, the intermediate layer made of platinum or palladium functions as a barrier layer for preventing alloying of gold and titanium.

【0051】また、図5に示す層間絶縁膜の材料として
高周波帯でも誘電損失の小さいポリイミド又はベンゾシ
クロブテン等の有機材料を用いることにより、回路モジ
ュール全体の誘電損失の低下を防ぐことができる。ポリ
イミド及びベンゾシクロブテンの誘電損失は、1GHz
でtanδ:0.001程度である。
Further, by using an organic material such as polyimide or benzocyclobutene having a small dielectric loss even in a high frequency band as a material of the interlayer insulating film shown in FIG. 5, a decrease in the dielectric loss of the entire circuit module can be prevented. Dielectric loss of polyimide and benzocyclobutene is 1GHz
And tan δ: about 0.001.

【0052】さらに、上記ポリイミド又はベンゾシクロ
ブテンの下地膜として、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を0.02〜0.05μm程度の厚みで形成することにより、
金属配線層と、ポリイミド膜又はベンゾシクロブテン膜
との密着性の向上が図ることが出来、信頼性の高い回路
モジュールの製作が可能となる。
Further, by forming a silicon oxide film or a silicon nitride film as a base film of the above-mentioned polyimide or benzocyclobutene with a thickness of about 0.02 to 0.05 μm,
The adhesion between the metal wiring layer and the polyimide film or benzocyclobutene film can be improved, and a highly reliable circuit module can be manufactured.

【0053】このように、本実施の形態によれば、層間
絶縁膜により多層構造化した配線基板に半導体チップを
フリップチップ実装しても、層間絶縁膜が加熱により変
質したり、加圧により変形することがないという有利な
効果を得ることが出来る。
As described above, according to this embodiment, even when a semiconductor chip is flip-chip mounted on a wiring board having a multilayer structure with an interlayer insulating film, the interlayer insulating film is deteriorated by heating or deformed by pressing. An advantageous effect of not performing can be obtained.

【0054】(実施の形態5)本実施の形態において
は、上記各実施の形態における空洞領域106及び空洞
領域111の形成方法について説明する。
(Embodiment 5) In this embodiment, a method for forming the cavity region 106 and the cavity region 111 in each of the above embodiments will be described.

【0055】図1に示す空洞領域106並びに図3及び
図4に示す空洞領域111は、ウエットエッチングを用
いて形成することも可能である。しかし、ウエットエッ
チングにおいては、環境や人体に悪影響を及ぼすことが
考えられる。また、ウエットエッチングにおいては、加
工形状が配線基板の結晶方位に依存してしまうことも考
えられる。
The cavity region 106 shown in FIG. 1 and the cavity region 111 shown in FIGS. 3 and 4 can be formed by wet etching. However, in wet etching, it is conceivable that the environment and the human body are adversely affected. In wet etching, the processed shape may depend on the crystal orientation of the wiring substrate.

【0056】そこで、ガスを用いたドライエッチングに
より加工を行って、環境や人体への悪影響を低減し、配
線基板の結晶方位に依存しない自由な加工形状を得るこ
とを図る。このドライエッチングを行うために、高周波
電圧をコイルに印加してプラズマを発生させ、発生させ
たプラズマによりエッチングを行うプラズマエッチング
装置を用いる。
Therefore, processing is performed by dry etching using gas to reduce adverse effects on the environment and the human body, and to obtain a free processed shape independent of the crystal orientation of the wiring substrate. In order to perform the dry etching, a plasma etching apparatus is used in which a high frequency voltage is applied to a coil to generate plasma, and etching is performed using the generated plasma.

【0057】ところで、一般的に用いられるプラズマエ
ッチング装置ではエッチングレートが低いため、精度良
く空洞領域を形成することが出来ない。例えば、反応性
イオンエッチング装置を用いたエッチングでは、生成で
きるプラズマ密度が10-10cm-3程度であり、良好に
基板を凹加工又は貫通加工することが出来ない。そこで
本実施の形態では10-12cm-3程度の高密度のプラズ
マが生成できる誘導結合型プラズマ源を用いて、配線基
板を凹加工又は貫通加工して空洞領域を形成する。一般
の誘導結合型プラズマ源を搭載したプラズマエッチング
装置は、構造による制約から大面積基板に対する均一な
エッチングが難しいので、本実施の形態では図6に示す
エッチング装置を用いる。
Incidentally, a generally used plasma etching apparatus has a low etching rate, so that a cavity region cannot be formed accurately. For example, in the etching using a reactive ion etching apparatus, the plasma density that can be generated is about 10 −10 cm −3 , and the substrate cannot be satisfactorily processed by recessing or penetrating. Therefore, in the present embodiment, a hollow region is formed by recessing or penetrating a wiring substrate using an inductively coupled plasma source capable of generating high-density plasma of about 10 −12 cm −3 . In a plasma etching apparatus equipped with a general inductively coupled plasma source, it is difficult to perform uniform etching on a large-area substrate due to structural restrictions. Therefore, in this embodiment, the etching apparatus illustrated in FIG. 6 is used.

【0058】図6はマルチスパイラルコイルを設け、プ
ラズマ源として誘導結合型プラズマ源を用いたプラズマ
エッチング装置の概略構成図である。この図6におい
て、円筒状に形成されたエッチング室602の上面には
石英板603が設けられ、底面には、電極605が設け
られている。この電極605は、絶縁体を介して数百k
Hz〜13.56MHzの高周波を印加する高周波電源
606が接続された電極605が設けられている。この
電極605の上面には加工用の配線基板607が設置さ
れる。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus provided with a multi-spiral coil and using an inductively coupled plasma source as a plasma source. In FIG. 6, a quartz plate 603 is provided on an upper surface of an etching chamber 602 formed in a cylindrical shape, and an electrode 605 is provided on a bottom surface. This electrode 605 has several hundred k
An electrode 605 to which a high-frequency power source 606 for applying a high frequency of 13 Hz to 13.56 MHz is provided. A wiring substrate 607 for processing is provided on the upper surface of the electrode 605.

【0059】また、石英板603にはマルチスパイラル
コイル601が設けられている。マルチスパイラルコイ
ル601は、一端が夫々接地された複数の渦上のコイル
が電気的に並列に接続されて構成される。このマルチス
パイラルコイル601は、マッチング回路608を介し
て高周波電源604に接続されている。高周波電源60
4は、マッチング回路608を介してマルチスパイラル
コイル601に高周波を印加する。マッチング回路60
8は、高周波電源604が印加する高周波の電力の整合
を取る。
The quartz plate 603 is provided with a multi-spiral coil 601. The multi-spiral coil 601 is configured by electrically connecting a plurality of coils on a vortex whose one ends are grounded, respectively, in parallel. The multi-spiral coil 601 is connected to a high frequency power supply 604 via a matching circuit 608. High frequency power supply 60
4 applies a high frequency to the multi-spiral coil 601 via the matching circuit 608. Matching circuit 60
Numeral 8 matches the high frequency power applied by the high frequency power supply 604.

【0060】上記構成のドライエッチング装置において
配線基板607にエッチング処理を施す場合の動作につ
いて説明する。まず、エッチング室602内の電極60
5上に配線基板607を設置し、エッチング室602内
に図示しないガス供給部からエッチングガスを導入す
る。また、図示しない真空排気系を用いて、エッチング
室602内を1〜10Pa程度の真空状態にした後、高
周波電源604によりマルチスパイラルコイル601に
高周波を印加する。これによりエッチング室602内に
10-12cm-3程度の高密度プラズマが発生する。
The operation in the case where the wiring substrate 607 is subjected to an etching process in the dry etching apparatus having the above configuration will be described. First, the electrode 60 in the etching chamber 602
The wiring substrate 607 is set on the substrate 5, and an etching gas is introduced into the etching chamber 602 from a gas supply unit (not shown). After the inside of the etching chamber 602 is evacuated to about 1 to 10 Pa using a vacuum exhaust system (not shown), a high frequency is applied to the multi-spiral coil 601 by the high frequency power supply 604. Thereby, high-density plasma of about 10 −12 cm −3 is generated in the etching chamber 602.

【0061】このように、本実施の形態によれば、マル
チスパイラルコイル601を使用することにより、通常
のシングルスパイラルコイルよりも高いイオン飽和電流
密度が得られる。また、マルチスパイラルコイルは、複
数の渦上のコイルが並列に接続されて構成されるため、
コイル全体のインダクタンスがシングルスパイラルコイ
ルよりも低く、大面積のプラズマ発生に適している。こ
のようなマルチスパイラルコイル601を設けたプラズ
マエッチング装置を用いることにより、均一性を確保し
て配線基板607をエッチングすることができる。
As described above, according to the present embodiment, by using the multi-spiral coil 601, it is possible to obtain a higher ion saturation current density than a normal single spiral coil. In addition, since the multi-spiral coil is configured by connecting a plurality of coils on the vortex in parallel,
The inductance of the entire coil is lower than that of a single spiral coil, and is suitable for generating a large-area plasma. By using a plasma etching apparatus provided with such a multi-spiral coil 601, the wiring substrate 607 can be etched while ensuring uniformity.

【0062】尚、このようなエッチングを実現させるた
めには少なくとも10-11cm-3を超える真空度の高密
度プラズマを生成させることことが必要となる。
In order to realize such etching, it is necessary to generate high-density plasma with a degree of vacuum exceeding at least 10 −11 cm −3 .

【0063】本発明に係るフリップチップ実装を用いて
製作された高周波集積回路装置を、無線通信システムに
おける通信端末装置及び基地局装置、並びにレーダー装
置に搭載する。これにより、信頼性の高い通信端末装
置、基地局装置、及びレーダー装置(無線計測装置)を
製造することが出来る。
The high-frequency integrated circuit device manufactured by using the flip-chip mounting according to the present invention is mounted on a communication terminal device, a base station device, and a radar device in a wireless communication system. Thereby, highly reliable communication terminal devices, base station devices, and radar devices (wireless measurement devices) can be manufactured.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップに設けられた能動回路(集積回路)にとっ
て、空洞領域が誘電体として機能するので、集積回路の
誘電損失を低減することが出来る。また、絶縁性接着剤
を用いて配線基板と半導体チップとの接合を行うので、
物理的な衝撃に対する信頼性を向上させることが出来
る。
As described above, according to the present invention,
For the active circuit (integrated circuit) provided in the semiconductor chip, the cavity region functions as a dielectric, so that the dielectric loss of the integrated circuit can be reduced. Also, since the bonding between the wiring board and the semiconductor chip is performed using an insulating adhesive,
The reliability against physical impact can be improved.

【0065】また、層間絶縁膜により多層構造化した配
線基板に半導体チップをフリップチップ実装しても、層
間絶縁膜が加熱により変質したり、加圧により変形する
ことがないという有利な効果を得ることが出来る。
Further, even when a semiconductor chip is flip-chip mounted on a wiring board having a multilayer structure with an interlayer insulating film, an advantageous effect that the interlayer insulating film is not deteriorated by heating or deformed by pressure is obtained. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)本発明の実施の形態1に係る集積回路装
置の上面図 (b)本発明の実施の形態1に係る集積回路装置の断面
FIG. 1A is a top view of an integrated circuit device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view of the integrated circuit device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】絶縁性接着剤の塗布部分を変更した本発明の実
施の形態1に係る集積回路装置の上面図
FIG. 2 is a top view of the integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention in which an application portion of an insulating adhesive is changed.

【図3】本発明の実施の形態2に係る集積回路装置の断
面図
FIG. 3 is a sectional view of an integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態3に係る集積回路装置の断
面図
FIG. 4 is a sectional view of an integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態4に係る集積回路装置の断
面図
FIG. 5 is a sectional view of an integrated circuit device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態5に係るプラズマエッチン
グ装置の概略構成図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来のフリップチップ実装の実装工程を示す図FIG. 7 is a diagram showing a mounting process of a conventional flip chip mounting.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 伝送線路 102 金属配線層 103 半導体チップ 104 絶縁性接着剤 105 突起電極 106、111 空洞領域 107 能動回路 108 電極 109 導電性接着剤 110 配線基板 112 絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Transmission line 102 Metal wiring layer 103 Semiconductor chip 104 Insulating adhesive 105 Projecting electrode 106, 111 Hollow area 107 Active circuit 108 Electrode 109 Conductive adhesive 110 Wiring board 112 Insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦部 丈晴 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 寒川 潮 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 藤田 卓 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 高橋 和晃 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 5F044 LL07 LL11 QQ04 RR18 RR19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takeharu Urabe 3-1, Tsunashimahigashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shio Samukawa, Tsunashima-Higashiyoshi, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (3-1) Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Taku Fujita 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Kazuaki Takahashi Kohoku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 4-3-1 Tsunashima-ku, Ward Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 5F044 LL07 LL11 QQ04 RR18 RR19

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に金属配線層が設けられている配線
基板と、集積回路が設けられた主面が前記配線基板の表
面と対向するようにフリップチップ実装された半導体チ
ップと、前記配線基板と前記半導体チップとの間に供給
され、前記配線基板と前記半導体チップとを機械的に接
合する絶縁性接着剤と、を具備し、前記配線基板におけ
る前記集積回路と対向する位置に、この位置への前記絶
縁性接着剤の侵入を防止する深さの空洞領域を形成する
ことを特徴とする高周波集積回路装置。
A wiring board having a metal wiring layer provided on a surface thereof; a semiconductor chip mounted by flip-chip such that a main surface on which an integrated circuit is provided is opposed to a surface of the wiring board; And an insulating adhesive that is supplied between the semiconductor chip and the wiring board and mechanically joins the wiring board and the semiconductor chip. The wiring board has a position facing the integrated circuit. A high-frequency integrated circuit device, wherein a cavity region having a depth that prevents the insulative adhesive from penetrating into the cavity is formed.
【請求項2】 空洞領域の深さを、絶縁性接着剤の粘度
及び密度に応じて決定することを特徴とする請求項1記
載の高周波集積回路装置。
2. The high-frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein the depth of the cavity region is determined according to the viscosity and density of the insulating adhesive.
【請求項3】 空洞領域の深さは、50μm以上である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の高周波集
積回路装置。
3. The high-frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein the depth of the cavity region is 50 μm or more.
【請求項4】 絶縁性接着剤に前記空洞領域に存在する
気体を外気に排出する通風孔を設けたことを特徴とする
請求項1から請求項3のいずれかに記載の高周波集積回
路装置。
4. The high-frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein a ventilation hole is provided in the insulating adhesive to discharge gas present in the hollow region to the outside air.
【請求項5】 絶縁性接着剤を、配線基板の表面に設け
られた伝送線路以外の部分に供給することを特徴とする
請求項1から請求項4のいずれかに記載の高周波集積回
路装置。
5. The high-frequency integrated circuit device according to claim 1, wherein the insulating adhesive is supplied to a portion other than the transmission line provided on the surface of the wiring board.
【請求項6】 半導体チップの表面に設けられた集積回
路は、マイクロ波モノリシック集積回路又はミリ波モノ
リシック回路であることを特徴とする請求項1から請求
項5のいずれかに記載の高周波集積回路装置。
6. The high-frequency integrated circuit according to claim 1, wherein the integrated circuit provided on the surface of the semiconductor chip is a microwave monolithic integrated circuit or a millimeter-wave monolithic circuit. apparatus.
【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
の高周波集積回路装置を備えたことを特徴とする通信端
末装置。
7. A communication terminal device comprising the high-frequency integrated circuit device according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
の高周波集積回路装置を備えたことを特徴とする基地局
装置。
8. A base station device comprising the high-frequency integrated circuit device according to claim 1. Description:
【請求項9】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
の高周波集積回路装置を備えたことを特徴とする無線計
測装置。
9. A wireless measuring device comprising the high-frequency integrated circuit device according to claim 1. Description:
【請求項10】 配線基板に空洞領域を形成する工程
と、主面に集積回路が設けられた半導体チップを、前記
集積回路が前記空洞領域に対向するように位置合わせし
てフリップチップ実装する工程と、絶縁性接着剤を前記
配線基板と前記半導体チップとの間に提供して前記配線
基板と前記半導体チップとを接合する工程と、を具備
し、前記空洞領域は、前記絶縁性接着剤の侵入を防止す
る深さを有することを特徴とする半導体チップの実装方
法。
10. A step of forming a cavity region in a wiring board, and a step of flip-chip mounting a semiconductor chip provided with an integrated circuit on a main surface thereof such that the integrated circuit faces the cavity region. And bonding the wiring substrate and the semiconductor chip by providing an insulating adhesive between the wiring substrate and the semiconductor chip, wherein the cavity region is formed of the insulating adhesive. A method for mounting a semiconductor chip having a depth for preventing intrusion.
【請求項11】 マルチスパイラルコイルを用いて10
-11cm-3を超える真空度の高密度プラズマを生成する
条件下でドライエッチングを行うことにより、配線基板
に空洞領域を形成することを特徴とする請求項10記載
の半導体チップの実装方法。
11. Use of a multi-spiral coil for 10
11. The method of mounting a semiconductor chip according to claim 10, wherein the hollow region is formed in the wiring board by performing dry etching under a condition for generating high-density plasma having a degree of vacuum exceeding -11 cm -3 .
【請求項12】 前記配線基板と前記半導体チップとの
間に提供された絶縁性接着剤に紫外線を照射する工程を
具備することを特徴とする請求項10又は請求項11記
載の半導体チップの実装方法。
12. The mounting of the semiconductor chip according to claim 10, further comprising a step of irradiating the insulating adhesive provided between the wiring board and the semiconductor chip with ultraviolet rays. Method.
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