JP2003282791A - 接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明はセンサ部の周囲においてセンサ部の
露出面からの高さを低く抑えることができる接触型セン
サ内蔵半導体装置及びその製造方法を提供することを課
題とする。 【解決手段】 半導体チップ２２は、回路形成面２２ａ
に形成された指紋センサ２１と電極２２ｂとを有する。
電極２２ｂと半導体チップ２２とを貫通した貫通ビア２
４が、半導体チップ２２の背面２２ｃに形成された背面
電極２３まで延在する。背面電極２２は外部接続端子と
してのハンダボール７に接続される。半導体チップの回
路形成面２２ａは、指紋センサ２１が露出した状態で薄
い保護膜２５により覆われる。
露出面からの高さを低く抑えることができる接触型セン
サ内蔵半導体装置及びその製造方法を提供することを課
題とする。 【解決手段】 半導体チップ２２は、回路形成面２２ａ
に形成された指紋センサ２１と電極２２ｂとを有する。
電極２２ｂと半導体チップ２２とを貫通した貫通ビア２
４が、半導体チップ２２の背面２２ｃに形成された背面
電極２３まで延在する。背面電極２２は外部接続端子と
してのハンダボール７に接続される。半導体チップの回
路形成面２２ａは、指紋センサ２１が露出した状態で薄
い保護膜２５により覆われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に接触型セン
サ内蔵半導体装置に係り、特に半導体素子上に形成され
た接触型センサ素子が表面に露出した状態でパッケージ
された接触型センサ内蔵半導体装置に関する。
サ内蔵半導体装置に係り、特に半導体素子上に形成され
た接触型センサ素子が表面に露出した状態でパッケージ
された接触型センサ内蔵半導体装置に関する。
【０００２】電子情報通信が普及するなかで、個人情報
の機密性を守るために電子機器において個人認識を行う
という要求が高まっている。個人認識手段として様々な
技術が開発され実用化されているが、その中で、指紋を
判別する技術が注目されている。指紋を判別するための
小型の装置として、静電容量を利用した接触型センサが
組み込まれた半導体装置が開発されている。
の機密性を守るために電子機器において個人認識を行う
という要求が高まっている。個人認識手段として様々な
技術が開発され実用化されているが、その中で、指紋を
判別する技術が注目されている。指紋を判別するための
小型の装置として、静電容量を利用した接触型センサが
組み込まれた半導体装置が開発されている。
【０００３】
【従来の技術】一般に、静電型と称される指紋センサ
は、指先をセンサの面に直接接触させて静電容量の変化
に基づいて指紋を認識する。スイープタイプといわれる
指紋センサは、センサ面を指でなぞる（スイープする）
ことにより指紋像を読み取るセンサであり、例えば１ｍ
ｍ程度の小さな幅でも指をなぞることにより指紋像を認
識することができる。このため、小型の携帯機器等に組
み込む指紋センサとしては、スイープタイプが主流とな
っている。
は、指先をセンサの面に直接接触させて静電容量の変化
に基づいて指紋を認識する。スイープタイプといわれる
指紋センサは、センサ面を指でなぞる（スイープする）
ことにより指紋像を読み取るセンサであり、例えば１ｍ
ｍ程度の小さな幅でも指をなぞることにより指紋像を認
識することができる。このため、小型の携帯機器等に組
み込む指紋センサとしては、スイープタイプが主流とな
っている。
【０００４】指紋センサとなる静電容量センサは、半導
体素子と同様にシリコン基板上に形成することができ
る。すなわち、指紋センサはシリコン基板からつくられ
る半導体チップの一部として製造することができる。
体素子と同様にシリコン基板上に形成することができ
る。すなわち、指紋センサはシリコン基板からつくられ
る半導体チップの一部として製造することができる。
【０００５】図１は従来のスイープタイプの指紋センサ
装置１の断面図である。指紋センサとしてのセンサ部２
が形成された半導体チップ３は、ダイボンディング材４
を介してパッケージ基板５に搭載されている。センサ部
２は、半導体チップ３の回路形成面３ａの一部において
露出している。回路形成面３ａには電極パッド６が形成
されており、パッケージ基板５には外部接続端子（ハン
ダボール）７に電気的に接続されたパッド９が形成され
ている。半導体チップ３の電極パッド６は、金ワイヤ１
０によりパッケージ基板５のパッド９にワイヤボンディ
ングされている。そして、半導体チップ３と金ワイヤ１
０とはパッケージ基板５上で封止樹脂１１により封止さ
れる。
装置１の断面図である。指紋センサとしてのセンサ部２
が形成された半導体チップ３は、ダイボンディング材４
を介してパッケージ基板５に搭載されている。センサ部
２は、半導体チップ３の回路形成面３ａの一部において
露出している。回路形成面３ａには電極パッド６が形成
されており、パッケージ基板５には外部接続端子（ハン
ダボール）７に電気的に接続されたパッド９が形成され
ている。半導体チップ３の電極パッド６は、金ワイヤ１
０によりパッケージ基板５のパッド９にワイヤボンディ
ングされている。そして、半導体チップ３と金ワイヤ１
０とはパッケージ基板５上で封止樹脂１１により封止さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の構成の指紋セン
サ装置１において、半導体チップ３のセンサ部２は指を
直接接触させる部分であり、指紋センサ装置１の表面に
露出していなければならない。このため、半導体チップ
３は、センサ部２が封止樹脂１１に覆われないように樹
脂封止される。ただし、半導体チップ３の回路形成面３
ａには電極パッド６が設けられており、金ワイヤ１０が
接続されているため、この部分は樹脂封止しなければな
らない。したがって、センサ部２が露出した部分以外の
部分では、封止樹脂１１が金ワイヤ１０を覆うようにあ
る程度の厚みが要求される。すなわち、センサ部２の露
出面から、ある程度の高さが必要となる。
サ装置１において、半導体チップ３のセンサ部２は指を
直接接触させる部分であり、指紋センサ装置１の表面に
露出していなければならない。このため、半導体チップ
３は、センサ部２が封止樹脂１１に覆われないように樹
脂封止される。ただし、半導体チップ３の回路形成面３
ａには電極パッド６が設けられており、金ワイヤ１０が
接続されているため、この部分は樹脂封止しなければな
らない。したがって、センサ部２が露出した部分以外の
部分では、封止樹脂１１が金ワイヤ１０を覆うようにあ
る程度の厚みが要求される。すなわち、センサ部２の露
出面から、ある程度の高さが必要となる。
【０００７】上述のようにセンサ部２は指で直接接触す
る部分であり、露出部の周囲部分が高いと指を完全に接
触させることができなくなるおそれがある。特にスイー
プタイプの指紋センサ装置の場合、センサ部２の幅（図
１のＸ方向）は１ｍｍ程度と非常に小さいため、周囲部
分が高いとうまく指が接触しないおそれがある。
る部分であり、露出部の周囲部分が高いと指を完全に接
触させることができなくなるおそれがある。特にスイー
プタイプの指紋センサ装置の場合、センサ部２の幅（図
１のＸ方向）は１ｍｍ程度と非常に小さいため、周囲部
分が高いとうまく指が接触しないおそれがある。
【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、センサ部の周囲においてセンサ部の露出面からの
高さを低く抑えることができる接触型センサ内蔵半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
あり、センサ部の周囲においてセンサ部の露出面からの
高さを低く抑えることができる接触型センサ内蔵半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
【００１０】請求項１記載の発明は、接触型センサ内蔵
半導体装置であって、回路形成面と回路形成面とは反対
側の背面とを有し、該回路形成面側に接触型センサと電
極とが形成され、該背面に背面電極が形成されたセンサ
内蔵半導体素子と、前記センサ内蔵半導体素子を貫通し
て前記電極から前記背面電極まで延在する導電部材と、
前記接触型センサの表面が露出した状態で前記回路形成
面を覆う保護膜と、前記背面電極に電気的に接続された
外部接続用端子とを有することを特徴とするものであ
る。
半導体装置であって、回路形成面と回路形成面とは反対
側の背面とを有し、該回路形成面側に接触型センサと電
極とが形成され、該背面に背面電極が形成されたセンサ
内蔵半導体素子と、前記センサ内蔵半導体素子を貫通し
て前記電極から前記背面電極まで延在する導電部材と、
前記接触型センサの表面が露出した状態で前記回路形成
面を覆う保護膜と、前記背面電極に電気的に接続された
外部接続用端子とを有することを特徴とするものであ
る。
【００１１】請求項１記載の発明によれば、回路形成面
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の接
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記導電部材は、
貫通穴内に充填された導電材であることを特徴とするも
のである。
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記導電部材は、
貫通穴内に充填された導電材であることを特徴とするも
のである。
【００１３】請求項２記載の発明によれば、貫通穴を利
用することにより、回路形成面側の電極を裏側の背面電
極へと容易に接続することができる。
用することにより、回路形成面側の電極を裏側の背面電
極へと容易に接続することができる。
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の接触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ
内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜が形成され、
且つ該絶縁性保護膜上に形成されたパターン配線を介し
て前記背面電極と前記外部接続用端子とが電気的に接続
されることを特徴とするものである。
載の接触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ
内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜が形成され、
且つ該絶縁性保護膜上に形成されたパターン配線を介し
て前記背面電極と前記外部接続用端子とが電気的に接続
されることを特徴とするものである。
【００１５】請求項３記載の発明によれば、外部接続用
端子をパターン配線により任意の位置に配置することが
できる。
端子をパターン配線により任意の位置に配置することが
できる。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
うちいずれか一項記載の接触型センサ内蔵半導体装置で
あって、前記センサ内蔵半導体素子のセンサ機能に関連
した機能を提供する少なくとも一つの制御用半導体素子
を更に有し、該制御用半導体装置は前記センサ内蔵半導
体素子の背面側に配置されたことを特徴とするものであ
る。
うちいずれか一項記載の接触型センサ内蔵半導体装置で
あって、前記センサ内蔵半導体素子のセンサ機能に関連
した機能を提供する少なくとも一つの制御用半導体素子
を更に有し、該制御用半導体装置は前記センサ内蔵半導
体素子の背面側に配置されたことを特徴とするものであ
る。
【００１７】請求項４記載の発明によれば、センサ内蔵
半導体素子をセンサ機能専用とし、センサ機能を制御す
るための制御用半導体素子を別個に製造することがで
き、各々の機能を有する半導体素子を効率的に製造する
ことができる。また、センサ内蔵半導体素子の下側（背
面側）に制御用半導体素子を配置することで、半導体装
置の投影面積を減少することができる。
半導体素子をセンサ機能専用とし、センサ機能を制御す
るための制御用半導体素子を別個に製造することがで
き、各々の機能を有する半導体素子を効率的に製造する
ことができる。また、センサ内蔵半導体素子の下側（背
面側）に制御用半導体素子を配置することで、半導体装
置の投影面積を減少することができる。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の接
触型センサ内蔵半導体装置であって、複数の前記制御用
半導体素子は複数個設けられ、前記センサ内蔵半導体素
子のセンサ機能を制御する制御用半導体素子と、前記セ
ンサ機能に関連したデータを格納するメモリ用半導体素
子とを含むことを特徴とするものである。
触型センサ内蔵半導体装置であって、複数の前記制御用
半導体素子は複数個設けられ、前記センサ内蔵半導体素
子のセンサ機能を制御する制御用半導体素子と、前記セ
ンサ機能に関連したデータを格納するメモリ用半導体素
子とを含むことを特徴とするものである。
【００１９】請求項５記載の発明によれば、制御用半導
体素子を論理演算回路用の半導体素子とメモリ専用の半
導体素子とに分けて別個に製造することができ、より効
率的に各半導体素子を製造することができる。また、ま
た、センサ内蔵半導体素子の下側（背面側）に複数の制
御用半導体素子を積層した状態で配置することで、半導
体装置の投影面積を減少することができる。
体素子を論理演算回路用の半導体素子とメモリ専用の半
導体素子とに分けて別個に製造することができ、より効
率的に各半導体素子を製造することができる。また、ま
た、センサ内蔵半導体素子の下側（背面側）に複数の制
御用半導体素子を積層した状態で配置することで、半導
体装置の投影面積を減少することができる。
【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１記載の接
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ内蔵半
導体素子は、前記背面電極を介してパッケージ基板に搭
載された状態で封止されてボールグリッドアレイ型の半
導体装置として形成されたことを特徴とするものであ
る。
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ内蔵半
導体素子は、前記背面電極を介してパッケージ基板に搭
載された状態で封止されてボールグリッドアレイ型の半
導体装置として形成されたことを特徴とするものであ
る。
【００２１】請求項６記載の発明によれば、背面電極を
利用することでボールグリッドアレイ型の接触型センサ
内蔵半導体装置を容易に製造することができる。
利用することでボールグリッドアレイ型の接触型センサ
内蔵半導体装置を容易に製造することができる。
【００２２】請求項７記載の発明は、請求項１記載の接
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ内蔵半
導体素子は、リードフレーム上に搭載された状態で封止
され、且つ前記背面電極はボンディングワイヤにより前
記外部接続用端子としてのリード端子に電気的に接続さ
れたことを特徴とするものである。
触型センサ内蔵半導体装置であって、前記センサ内蔵半
導体素子は、リードフレーム上に搭載された状態で封止
され、且つ前記背面電極はボンディングワイヤにより前
記外部接続用端子としてのリード端子に電気的に接続さ
れたことを特徴とするものである。
【００２３】請求項７記載の発明によれば、背面電極を
利用することでリード端子型の接触型センサ内蔵半導体
装置を用意に製造することができる。
利用することでリード端子型の接触型センサ内蔵半導体
装置を用意に製造することができる。
【００２４】請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の
うちいずれか一項記載の接触型センサ内蔵半導体装置で
あって、前記接触型センサは静電容量センサよりなる指
紋センサであることを特徴とするものである。
うちいずれか一項記載の接触型センサ内蔵半導体装置で
あって、前記接触型センサは静電容量センサよりなる指
紋センサであることを特徴とするものである。
【００２５】請求項８記載の発明によれば、特に指をセ
ンサ面に接触させながら移動するスイープタイプの指紋
センサにおいて、センサ面の周囲部分の高さを低くでき
るため、指のスイープ動作を確実に行うことができ、確
実な指紋検出又は認識を行うことができる。
ンサ面に接触させながら移動するスイープタイプの指紋
センサにおいて、センサ面の周囲部分の高さを低くでき
るため、指のスイープ動作を確実に行うことができ、確
実な指紋検出又は認識を行うことができる。
【００２６】請求項９記載の発明は、接触型センサ内蔵
半導体装置の製造方法であって、回路形成面と回路形成
面とは反対側の背面とを有し、該回路形成面側に接触型
センサと電極とが形成されたセンサ内蔵半導体素子を準
備し、該センサ内蔵半導体素子の前記背面に背面電極を
形成するとともに、前記センサ内蔵半導体素子を貫通し
て前記電極から前記背面電極まで延在する貫通穴を形成
し、前記貫通穴に導電材を充填して前記電極と前記背面
電極とを電気的に接続し、前記接触型センサの表面が露
出した状態で前記回路形成面を保護膜で覆い、前記背面
電極に電気的に接続された外部接続用端子を前記背面側
に形成する各工程を有することを特徴とするものであ
る。
半導体装置の製造方法であって、回路形成面と回路形成
面とは反対側の背面とを有し、該回路形成面側に接触型
センサと電極とが形成されたセンサ内蔵半導体素子を準
備し、該センサ内蔵半導体素子の前記背面に背面電極を
形成するとともに、前記センサ内蔵半導体素子を貫通し
て前記電極から前記背面電極まで延在する貫通穴を形成
し、前記貫通穴に導電材を充填して前記電極と前記背面
電極とを電気的に接続し、前記接触型センサの表面が露
出した状態で前記回路形成面を保護膜で覆い、前記背面
電極に電気的に接続された外部接続用端子を前記背面側
に形成する各工程を有することを特徴とするものであ
る。
【００２７】請求項９記載の発明によれば、回路形成面
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
【００２８】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法であって、前記
センサ内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜を形成
し、該絶縁性保護膜上にパターン配線を形成し、該パタ
ーン配線の所定位置に前記外部接続用端子を形成する各
工程を更に有することを特徴とするものである。
接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法であって、前記
センサ内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜を形成
し、該絶縁性保護膜上にパターン配線を形成し、該パタ
ーン配線の所定位置に前記外部接続用端子を形成する各
工程を更に有することを特徴とするものである。
【００２９】請求項１０記載の発明によれば、外部接続
用端子をパターン配線により任意の位置に配置すること
ができる。
用端子をパターン配線により任意の位置に配置すること
ができる。
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
て図面と共に説明する。
【００３０】図２は本発明の第１実施例による指紋セン
サ内蔵半導体装置２０の断面図である。半導体装置２０
は、スイープタイプの指紋センサ２１を有する半導体チ
ップ２２（接触型センサ内蔵半導体素子）をパッケージ
してハンダボール７（外部接続用端子）を形成したもの
である。
サ内蔵半導体装置２０の断面図である。半導体装置２０
は、スイープタイプの指紋センサ２１を有する半導体チ
ップ２２（接触型センサ内蔵半導体素子）をパッケージ
してハンダボール７（外部接続用端子）を形成したもの
である。
【００３１】指紋センサ２１は、シリコンウェハから形
成された半導体チップ２２の回路形成面２２ａに形成さ
れている。回路形成面２２ａには、指紋センサ２１の機
能を達成するための回路が形成され、また、この回路へ
の信号入出力用及び電源供給用の電極２２ｂが設けられ
ている。従来は、この電極２２ｂに対してボンディング
ワイヤを接続していたが、本実施例では、ボンディング
ワイヤは用いず、貫通ビアにより半導体チップ２２の背
面２２ｃへと導いている。
成された半導体チップ２２の回路形成面２２ａに形成さ
れている。回路形成面２２ａには、指紋センサ２１の機
能を達成するための回路が形成され、また、この回路へ
の信号入出力用及び電源供給用の電極２２ｂが設けられ
ている。従来は、この電極２２ｂに対してボンディング
ワイヤを接続していたが、本実施例では、ボンディング
ワイヤは用いず、貫通ビアにより半導体チップ２２の背
面２２ｃへと導いている。
【００３２】すなわち、本実施例では、回路形成面２２
ａに形成された電極２２ｂに対応した背面２２ｃ上の位
置に、背面電極２３を形成する。そして、電極パッド２
２ｂと対応する背面電極２３との間に導電部材よりなる
貫通ビア２４を設け、電極パッド２２ｂと背面電極２３
とを電気的に接続する。
ａに形成された電極２２ｂに対応した背面２２ｃ上の位
置に、背面電極２３を形成する。そして、電極パッド２
２ｂと対応する背面電極２３との間に導電部材よりなる
貫通ビア２４を設け、電極パッド２２ｂと背面電極２３
とを電気的に接続する。
【００３３】したがって、背面電極２３及び貫通ビアを
介して信号の受け渡しを行うことができ、また電源の供
給も行うことができる。半導体チップ２２の回路形成面
２２ａは、指紋センサ２１が露出する部分を除いて、ポ
リイミドのような絶縁性の保護膜２５で覆われる。これ
により半導体装置２０の表面において、指紋センサ２１
のみが露出し、その他の部分は保護膜２５で覆われるこ
ととなる。
介して信号の受け渡しを行うことができ、また電源の供
給も行うことができる。半導体チップ２２の回路形成面
２２ａは、指紋センサ２１が露出する部分を除いて、ポ
リイミドのような絶縁性の保護膜２５で覆われる。これ
により半導体装置２０の表面において、指紋センサ２１
のみが露出し、その他の部分は保護膜２５で覆われるこ
ととなる。
【００３４】回路形成面にはボンディングワイヤのよう
な突出するものがないため、保護膜２５は非常に薄くす
ることができる。したがって、指紋センサ２１の周囲部
分を低く抑えることができ、確実に指を指紋センサ２１
の露出面に接触させることができ、確実な指紋認識を行
うことができる。
な突出するものがないため、保護膜２５は非常に薄くす
ることができる。したがって、指紋センサ２１の周囲部
分を低く抑えることができ、確実に指を指紋センサ２１
の露出面に接触させることができ、確実な指紋認識を行
うことができる。
【００３５】背面電極２３が形成された背面２３ｃにも
ポリイミドのような絶縁性の保護膜２６が設けられる。
そして、保護膜２６の上にパターン配線２７が形成さ
れ、パターン配線２７に対してメタルポスト２８が形成
される。メタルポスト２８はその端部を残して耐熱性の
樹脂２９に埋め込まれ、メタルポスト２８の先端に外部
接続用端子としてハンダボール７が設けられる。
ポリイミドのような絶縁性の保護膜２６が設けられる。
そして、保護膜２６の上にパターン配線２７が形成さ
れ、パターン配線２７に対してメタルポスト２８が形成
される。メタルポスト２８はその端部を残して耐熱性の
樹脂２９に埋め込まれ、メタルポスト２８の先端に外部
接続用端子としてハンダボール７が設けられる。
【００３６】以上のような構成の指紋センサ内蔵半導体
装置２０は、携帯電話などの電子機器の基板に実装さ
れ、指紋センサ２１の露出面が電子機器の筐体に設けら
れた開口部に配置されるように、電子機器内に組み込ま
れる。
装置２０は、携帯電話などの電子機器の基板に実装さ
れ、指紋センサ２１の露出面が電子機器の筐体に設けら
れた開口部に配置されるように、電子機器内に組み込ま
れる。
【００３７】次に、図２に示す指紋センサ内蔵半導体装
置２０の製造工程について、図３乃至図５を参照しなが
ら説明する。
置２０の製造工程について、図３乃至図５を参照しなが
ら説明する。
【００３８】まず、図３(ａ）に示すように、指紋セン
サ２１を有する半導体チップ２２を準備する。半導体チ
ップ２２の回路形成面２２ａには、電極２２ｂが形成さ
れている。次に、図３（ｂ）に示すように、電極２２ｂ
の上から貫通穴２４ａを形成する。貫通穴２４ａは、電
極２２ｂと半導体チップ２２を貫通して、半導体チップ
２２の背面２２ｃまで延在する。貫通穴２４ａの形成
は、レーザ加工やエッチングなどにより行う。
サ２１を有する半導体チップ２２を準備する。半導体チ
ップ２２の回路形成面２２ａには、電極２２ｂが形成さ
れている。次に、図３（ｂ）に示すように、電極２２ｂ
の上から貫通穴２４ａを形成する。貫通穴２４ａは、電
極２２ｂと半導体チップ２２を貫通して、半導体チップ
２２の背面２２ｃまで延在する。貫通穴２４ａの形成
は、レーザ加工やエッチングなどにより行う。
【００３９】貫通穴２４ａが形成されたら、図３（ｃ）
に示すように、背面２２ｃの貫通穴２４ａが開口した部
分に背面電極２３を形成し、貫通穴２４ａ内に導電材を
充填することにより貫通ビア２４を形成する。導電材と
しては例えば銅を用いてメッキ法により貫通穴２４ａ内
に銅メッキ層を堆積させることができる。また、ハンダ
を溶融して貫通穴２４ａ内に充填することとしてもよ
い。あるいはハンダペースト等の導電性ペーストを貫通
穴２４ａ内に充填することとしてもよい。
に示すように、背面２２ｃの貫通穴２４ａが開口した部
分に背面電極２３を形成し、貫通穴２４ａ内に導電材を
充填することにより貫通ビア２４を形成する。導電材と
しては例えば銅を用いてメッキ法により貫通穴２４ａ内
に銅メッキ層を堆積させることができる。また、ハンダ
を溶融して貫通穴２４ａ内に充填することとしてもよ
い。あるいはハンダペースト等の導電性ペーストを貫通
穴２４ａ内に充填することとしてもよい。
【００４０】以上の工程により、半導体チップ２２の背
面２２ｃに形成された背面電極２３と回路形成面に形成
された電極２２ｂが電気的に接続される。
面２２ｃに形成された背面電極２３と回路形成面に形成
された電極２２ｂが電気的に接続される。
【００４１】次に、図３（ｄ）に示すように、半導体チ
ップ２２の回路形成面にポリイミド樹脂等を塗布して硬
化させ、保護膜２５を形成する。この際、指紋センサ２
１にはポリイミド樹脂が塗布されないように処理してお
き、保護膜２５が指紋センサ２１上に形成されないよう
にする。また、半導体チップ２２の背面２２ｃにも、ポ
リイミド樹脂を塗布して保護膜２６を形成する。この
際、背面電極２３が露出するようにマスキングを施して
おく。
ップ２２の回路形成面にポリイミド樹脂等を塗布して硬
化させ、保護膜２５を形成する。この際、指紋センサ２
１にはポリイミド樹脂が塗布されないように処理してお
き、保護膜２５が指紋センサ２１上に形成されないよう
にする。また、半導体チップ２２の背面２２ｃにも、ポ
リイミド樹脂を塗布して保護膜２６を形成する。この
際、背面電極２３が露出するようにマスキングを施して
おく。
【００４２】続いて、図４（ａ）に示すように保護膜２
６の上に再配置配線用レジスト３０を塗布して配線パタ
ーン２７の形状に加工し、図４（ｂ）に示すように配線
パターン（再配置線）２７を銅メッキ等により形成す
る。その後、図４（ｃ）に示すようにレジスト３０を除
去することにより、保護膜２６上に配線パターン２７が
形成される。その後、図４（ｄ）に示すように、配線パ
ターン２７上にポスト形成用レジスト３１を形成し、メ
タルポスト２８を形成する部分のみレジスト３１を除去
する。
６の上に再配置配線用レジスト３０を塗布して配線パタ
ーン２７の形状に加工し、図４（ｂ）に示すように配線
パターン（再配置線）２７を銅メッキ等により形成す
る。その後、図４（ｃ）に示すようにレジスト３０を除
去することにより、保護膜２６上に配線パターン２７が
形成される。その後、図４（ｄ）に示すように、配線パ
ターン２７上にポスト形成用レジスト３１を形成し、メ
タルポスト２８を形成する部分のみレジスト３１を除去
する。
【００４３】そして、図５（ａ）に示すようにレジスト
３１を除去した部分に銅メッキを堆積してメタルポスト
２８を形成する。メタルポスト２８を形成した後、レジ
スト３１を全て除去することにより、図５（ｂ）に示す
ように配線パターン２７の所定の位置からメタルポスト
２８が延在した状態となる。続いて、絶縁性及び耐熱性
を有する樹脂２９により保護膜２６及び配線パターン２
７を封止する。この際、図５（ｃ）に示すように、メタ
ルポスト２８の端部のみ露出するように封止する。最後
に、図５（ｄ）に示すように、メタルポスト２８の端部
にハンダボール７を形成して外部接続用端子とする。
３１を除去した部分に銅メッキを堆積してメタルポスト
２８を形成する。メタルポスト２８を形成した後、レジ
スト３１を全て除去することにより、図５（ｂ）に示す
ように配線パターン２７の所定の位置からメタルポスト
２８が延在した状態となる。続いて、絶縁性及び耐熱性
を有する樹脂２９により保護膜２６及び配線パターン２
７を封止する。この際、図５（ｃ）に示すように、メタ
ルポスト２８の端部のみ露出するように封止する。最後
に、図５（ｄ）に示すように、メタルポスト２８の端部
にハンダボール７を形成して外部接続用端子とする。
【００４４】以上は、一つの半導体装置２０が形成され
る工程を示しながら説明したが、多数の半導体装置２０
が形成されたウェハ状態で、上述の製造工程を実施して
もよい。この場合、ハンダボール７を形成した後にダイ
シング等により個々の半導体装置２０に切り出す工程が
必要となる。
る工程を示しながら説明したが、多数の半導体装置２０
が形成されたウェハ状態で、上述の製造工程を実施して
もよい。この場合、ハンダボール７を形成した後にダイ
シング等により個々の半導体装置２０に切り出す工程が
必要となる。
【００４５】以上のように、本実施例による指紋センサ
内蔵半導体装置２０は、半導体チップ２２の回路形成面
２２ａから突出するものがないため、保護膜２５を非常
に薄くすることができる。したがって、指紋センサ２１
の周囲部分を低く抑えることができ、確実に指を指紋セ
ンサ２１の露出面に接触させることができ、確実な指紋
認識を行うことができる。
内蔵半導体装置２０は、半導体チップ２２の回路形成面
２２ａから突出するものがないため、保護膜２５を非常
に薄くすることができる。したがって、指紋センサ２１
の周囲部分を低く抑えることができ、確実に指を指紋セ
ンサ２１の露出面に接触させることができ、確実な指紋
認識を行うことができる。
【００４６】次に、本発明の第２実施例による指紋セン
サ内蔵半導体装置について図６を参照しながら説明す
る。図６は本発明の第２実施例による指紋センサ内蔵半
導体装置４０の断面図である。図６において、図２に示
す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明
は省略する。
サ内蔵半導体装置について図６を参照しながら説明す
る。図６は本発明の第２実施例による指紋センサ内蔵半
導体装置４０の断面図である。図６において、図２に示
す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明
は省略する。
【００４７】本実施例による半導体装置４０は、半導体
チップを２段重ねにしたものである。上側の半導体チッ
プ２２が設けられる上側部分４１は、図２に示す半導体
装置２０とほぼ同じ構成を有する。この場合、半導体チ
ップ２２には、指紋センサ２１とその機能を達成するた
めの回路とが形成される。また、下側部分４２に設けら
れる半導体チップ４３には、半導体チップ２２（センサ
機能）を制御するための回路やメモリが形成される。
チップを２段重ねにしたものである。上側の半導体チッ
プ２２が設けられる上側部分４１は、図２に示す半導体
装置２０とほぼ同じ構成を有する。この場合、半導体チ
ップ２２には、指紋センサ２１とその機能を達成するた
めの回路とが形成される。また、下側部分４２に設けら
れる半導体チップ４３には、半導体チップ２２（センサ
機能）を制御するための回路やメモリが形成される。
【００４８】下側部分４２は、上側部分４１（すなわ
ち、図２に示す半導体装置２０）と基本的に同じ構成で
あり、同様な工程により製造することができる。ただ
し、下側部分に設けられる半導体チップは指紋センサ２
１を有しておらず、保護膜２５はから露出する部分は電
極部分のみである。
ち、図２に示す半導体装置２０）と基本的に同じ構成で
あり、同様な工程により製造することができる。ただ
し、下側部分に設けられる半導体チップは指紋センサ２
１を有しておらず、保護膜２５はから露出する部分は電
極部分のみである。
【００４９】以上のように、本実施例による半導体装置
では、指紋センサ２１を形成する半導体チップとその半
導体チップを制御する回路を有する半導体チップとを分
離して形成し、これらを積層して一体化し、一つの半導
体装置としている。一般にセンサ機能（センサ部）を有
する半導体チップと、制御機能を有する半導体チップと
は、製造工程がかなり異なっており、これらを一つの半
導体チップに一緒に形成することは効率的ではない。本
実施例のように、機能（センサ部）を有する半導体チッ
プと、制御機能を有する半導体チップとを分けて製造す
ることにより、個々の半導体チップを効率的に製造する
ことができる。また、センサ機能用半導体チップと制御
機能用半導体チップ４３とを積層することにより、半導
体装置の投影面積が減少し、この半導体装置が組み込ま
れる機器の小型化に寄与することができる。
では、指紋センサ２１を形成する半導体チップとその半
導体チップを制御する回路を有する半導体チップとを分
離して形成し、これらを積層して一体化し、一つの半導
体装置としている。一般にセンサ機能（センサ部）を有
する半導体チップと、制御機能を有する半導体チップと
は、製造工程がかなり異なっており、これらを一つの半
導体チップに一緒に形成することは効率的ではない。本
実施例のように、機能（センサ部）を有する半導体チッ
プと、制御機能を有する半導体チップとを分けて製造す
ることにより、個々の半導体チップを効率的に製造する
ことができる。また、センサ機能用半導体チップと制御
機能用半導体チップ４３とを積層することにより、半導
体装置の投影面積が減少し、この半導体装置が組み込ま
れる機器の小型化に寄与することができる。
【００５０】なお、図７に示すように、半導体チップを
更に積層することも可能である。図７に示す半導体装置
の場合、例えば最下段部分５１の半導体チップ５２をメ
モリ専用のチップとし、下側部分４２の半導体チップ４
３を制御回路（論理演算）専用とし、上側部分４１の半
導体チップ２２をセンサ機能専用とする。
更に積層することも可能である。図７に示す半導体装置
の場合、例えば最下段部分５１の半導体チップ５２をメ
モリ専用のチップとし、下側部分４２の半導体チップ４
３を制御回路（論理演算）専用とし、上側部分４１の半
導体チップ２２をセンサ機能専用とする。
【００５１】図８は図２に示す指紋センサ内蔵半導体装
置２０の第１変形例を示す断面図である。図８に示す第
１変形例では、背面電極２３にバンプ６１を形成し、バ
ンプを６１介して半導体チップ２２をパッケージ基板６
２に搭載している。そして、パッケージ基板６２上で半
導体チップを樹脂封止し、パッケージ基板６２に外部接
続用端子としてハンダボール７を形成する。これによ
り、指紋センサ内蔵半導体装置を、ＢＧＡタイプの半導
体装置としている。
置２０の第１変形例を示す断面図である。図８に示す第
１変形例では、背面電極２３にバンプ６１を形成し、バ
ンプを６１介して半導体チップ２２をパッケージ基板６
２に搭載している。そして、パッケージ基板６２上で半
導体チップを樹脂封止し、パッケージ基板６２に外部接
続用端子としてハンダボール７を形成する。これによ
り、指紋センサ内蔵半導体装置を、ＢＧＡタイプの半導
体装置としている。
【００５２】図９は図２に示す指紋センサ内蔵半導体装
置２０の第２変形例を示す断面図である。図９に示す第
２変形例では、半導体チップ２２リードフレーム７１に
搭載し、背面電極２３をボンディングワイヤ７２により
リードに接続している。そして、リードフレームとボン
ディングワイヤ７２と半導体チップとを樹脂封止するこ
とにより、指紋センサ内蔵半導体装置をいわゆるガルウ
ィングタイプの半導体装置としている。
置２０の第２変形例を示す断面図である。図９に示す第
２変形例では、半導体チップ２２リードフレーム７１に
搭載し、背面電極２３をボンディングワイヤ７２により
リードに接続している。そして、リードフレームとボン
ディングワイヤ７２と半導体チップとを樹脂封止するこ
とにより、指紋センサ内蔵半導体装置をいわゆるガルウ
ィングタイプの半導体装置としている。
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。請求項１記載の発
明によれば、回路形成面にはボンディングワイヤのよう
な突出するものがないため、回路形成面を覆う保護膜を
非常に薄くすることができる。したがって、接触型セン
サが露出する部分の周囲部分の高さを小さくすることが
できる。これにより、接触型センサの露出面への接触を
確実に行うことができ、接触型センサによる検出を確実
に行うことができる。
種々の効果を実現することができる。請求項１記載の発
明によれば、回路形成面にはボンディングワイヤのよう
な突出するものがないため、回路形成面を覆う保護膜を
非常に薄くすることができる。したがって、接触型セン
サが露出する部分の周囲部分の高さを小さくすることが
できる。これにより、接触型センサの露出面への接触を
確実に行うことができ、接触型センサによる検出を確実
に行うことができる。
【００５３】請求項２記載の発明によれば、貫通穴を利
用することにより、回路形成面側の電極を裏側の背面電
極へと容易に接続することができる。
用することにより、回路形成面側の電極を裏側の背面電
極へと容易に接続することができる。
【００５４】請求項３記載の発明によれば、外部接続用
端子をパターン配線により任意の位置に配置することが
できる。
端子をパターン配線により任意の位置に配置することが
できる。
【００５５】請求項４記載の発明によれば、センサ内蔵
半導体素子をセンサ機能専用とし、センサ機能を制御す
るための制御用半導体素子を別個に製造することがで
き、各々の機能を有する半導体素子を効率的に製造する
ことができる。また、センサ内蔵半導体素子の下側（背
面側）に制御用半導体素子を配置することで、半導体装
置の投影面積を減少することができる。
半導体素子をセンサ機能専用とし、センサ機能を制御す
るための制御用半導体素子を別個に製造することがで
き、各々の機能を有する半導体素子を効率的に製造する
ことができる。また、センサ内蔵半導体素子の下側（背
面側）に制御用半導体素子を配置することで、半導体装
置の投影面積を減少することができる。
【００５６】請求項５記載の発明によれば、制御用半導
体素子を論理演算回路用の半導体素子とメモリ専用の半
導体素子とに分けて別個に製造することができ、より効
率的に各半導体素子を製造することができる。また、ま
た、センサ内蔵半導体素子の下側（背面側）に複数の制
御用半導体素子を積層した状態で配置することで、半導
体装置の投影面積を減少することができる。
体素子を論理演算回路用の半導体素子とメモリ専用の半
導体素子とに分けて別個に製造することができ、より効
率的に各半導体素子を製造することができる。また、ま
た、センサ内蔵半導体素子の下側（背面側）に複数の制
御用半導体素子を積層した状態で配置することで、半導
体装置の投影面積を減少することができる。
【００５７】請求項６記載の発明によれば、背面電極を
利用することでボールグリッドアレイ型の接触型センサ
内蔵半導体装置を容易に製造することができる。
利用することでボールグリッドアレイ型の接触型センサ
内蔵半導体装置を容易に製造することができる。
【００５８】請求項７記載の発明によれば、背面電極を
利用することでリード端子型の接触型センサ内蔵半導体
装置を用意に製造することができる。
利用することでリード端子型の接触型センサ内蔵半導体
装置を用意に製造することができる。
【００５９】請求項８記載の発明によれば、特に指をセ
ンサ面に接触させながら移動するスイープタイプの指紋
センサにおいて、センサ面の周囲部分の高さを低くでき
るため、指のスイープ動作を確実に行うことができ、確
実な指紋検出又は認識を行うことができる。
ンサ面に接触させながら移動するスイープタイプの指紋
センサにおいて、センサ面の周囲部分の高さを低くでき
るため、指のスイープ動作を確実に行うことができ、確
実な指紋検出又は認識を行うことができる。
【００６０】請求項９記載の発明によれば、回路形成面
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
にはボンディングワイヤのような突出するものがないた
め、回路形成面を覆う保護膜を非常に薄くすることがで
きる。したがって、接触型センサが露出する部分の周囲
部分の高さを小さくすることができる。これにより、接
触型センサの露出面への接触を確実に行うことができ、
接触型センサによる検出を確実に行うことができる。
【００６１】請求項１０記載の発明によれば、外部接続
用端子をパターン配線により任意の位置に配置すること
ができる。
用端子をパターン配線により任意の位置に配置すること
ができる。
【図１】従来のスイープタイプの指紋センサ装置の断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第１実施例による指紋センサ内蔵半導
体装置の断面図である。
体装置の断面図である。
【図３】図２に示す指紋センサ内蔵半導体装置の製造工
程を説明するための図である。
程を説明するための図である。
【図４】図２に示す指紋センサ内蔵半導体装置の製造工
程を説明するための図である。
程を説明するための図である。
【図５】図２に示す指紋センサ内蔵半導体装置の製造工
程を説明するための図である。
程を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例による指紋センサ内蔵半導
体装置の断面図である。
体装置の断面図である。
【図７】図６に示す指紋センサ内蔵半導体装置の変形例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】図２に示す指紋センサ内蔵半導体装置の第１変
形例を示す断面図である。
形例を示す断面図である。
【図９】図２に示す指紋センサ内蔵半導体装置の第２変
形例を示す断面図である。
形例を示す断面図である。
２０，４０，５０ 指紋センサ内蔵半導体装置
２１ 指紋センサ
２２，４３，５２ 半導体チップ
２２ａ 回路形成面
２２ｂ 電極
２２ｃ 背面
２３ 背面電極
２４ 貫通ビア
２４ａ 貫通穴
２５，２６ 保護膜
２７ パターン配線
２８ メタルポスト
２９ 樹脂
４１ 上側部分
４２ 下側部分
５１ 最下段部分
６１ バンプ
６２ パッケージ基板
７１ リードフレーム
７２ ボンディングワイヤ
７３ リード
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F063 AA41 BA29 BB08 CA34 DA02
DA05 DB02 DB05 DD07 HA01
4C038 FF01
5F033 HH11 JJ07 JJ11 MM30 PP27
PP28 RR22 VV00 VV07
Claims (10)
- 【請求項１】 回路形成面と回路形成面とは反対側の背
面とを有し、該回路形成面側に接触型センサと電極とが
形成され、該背面に背面電極が形成されたセンサ内蔵半
導体素子と、 前記センサ内蔵半導体素子を貫通して前記電極から前記
背面電極まで延在する導電部材と、 前記接触型センサの表面が露出した状態で前記回路形成
面を覆う保護膜と、 前記背面電極に電気的に接続された外部接続用端子とを
有することを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体
装置であって、 前記導電部材は、貫通穴内に充填された導電材であるこ
とを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の接触型センサ内蔵
半導体装置であって、 前記センサ内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜が
形成され、且つ該絶縁性保護膜上に形成されたパターン
配線を介して前記背面電極と前記外部接続用端子とが電
気的に接続されることを特徴とする接触型センサ内蔵半
導体装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の
接触型センサ内蔵半導体装置であって、 前記センサ内蔵半導体素子のセンサ機能に関連した機能
を提供する少なくとも一つの制御用半導体素子を更に有
し、該制御用半導体装置は前記センサ内蔵半導体素子の
背面側に配置されたことを特徴とする接触型センサ内蔵
半導体装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の接触型センサ内蔵半導体
装置であって、 複数の前記制御用半導体素子は複数個設けられ、前記セ
ンサ内蔵半導体素子のセンサ機能を制御する制御用半導
体素子と、前記センサ機能に関連したデータを格納する
メモリ用半導体素子とを含むことを特徴とする接触型セ
ンサ内蔵半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体
装置であって、 前記センサ内蔵半導体素子は、前記背面電極を介してパ
ッケージ基板に搭載された状態で封止されてボールグリ
ッドアレイ型の半導体装置として形成されたことを特徴
とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体
装置であって、 前記センサ内蔵半導体素子は、リードフレーム上に搭載
された状態で封止され、且つ前記背面電極はボンディン
グワイヤにより前記外部接続用端子としてのリード端子
に電気的に接続されたことを特徴とする接触型センサ内
蔵半導体装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載
の接触型センサ内蔵半導体装置であって、 前記接触型センサは静電容量センサよりなる指紋センサ
であることを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 【請求項９】 接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法
であって、 回路形成面と回路形成面とは反対側の背面とを有し、該
回路形成面側に接触型センサと電極とが形成されたセン
サ内蔵半導体素子を準備し、 該センサ内蔵半導体素子の前記背面に背面電極を形成す
るとともに、前記センサ内蔵半導体素子を貫通して前記
電極から前記背面電極まで延在する貫通穴を形成し、 前記貫通穴に導電材を充填して前記電極と前記背面電極
とを電気的に接続し、 前記接触型センサの表面が露出した状態で前記回路形成
面を保護膜で覆い、 前記背面電極に電気的に接続された外部接続用端子を前
記背面側に形成する各工程を有することを特徴とする接
触型センサ内蔵半導体装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の接触型センサ内蔵半導
体装置の製造方法であって、 前記センサ内蔵半導体素子の前記背面に絶縁性保護膜を
形成し、 該絶縁性保護膜上にパターン配線を形成し、 該パターン配線の所定位置に前記外部接続用端子を形成
する各工程を更に有することを特徴とする接触型センサ
内蔵半導体装置の製造方法。
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