JP2004213196A - 半導体モジュール、非接触ｉｃタグ、半導体モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、アンテナコイルの開口面を大きく設けることができ、またアンテナコイルによって発生された電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることを防止でき、更に優れた強度を有する半導体モジュールと非接触型ＩＣタグ、及びこの半導体モジュールを容易に製造できる方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体モジュール１は、コイル３が、ＩＣチップ２上に螺旋状に形成された配線３１，３２からなる構成とする。前記コイル３の螺旋中心軸３３は、前記ＩＣチップ２の主面に沿った方向となることが好ましい。また、少なくとも前記コイル３に囲まれた領域に、磁性材料が設けられたことが好ましい。本発明の非接触ＩＣタグは、本発明の半導体モジュール１が組み込まれた構成とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の半導体モジュール１は、コイル３が、ＩＣチップ２上に螺旋状に形成された配線３１，３２からなる構成とする。前記コイル３の螺旋中心軸３３は、前記ＩＣチップ２の主面に沿った方向となることが好ましい。また、少なくとも前記コイル３に囲まれた領域に、磁性材料が設けられたことが好ましい。本発明の非接触ＩＣタグは、本発明の半導体モジュール１が組み込まれた構成とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルを有する半導体モジュールに関し、特にＩＣチップ上にアンテナコイルが立体的に形成された半導体モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルを有し、このアンテナコイルによって信号の送受信が行えるようにした半導体モジュールが提案されている。この半導体モジュールは、ＩＣチップによる高い情報処理能力を有し、また非接触で信号の読み取りや書き込みができるため、高いセキュリティ性能を有する。このため、近年では、交通、流通情報通信などの分野で普及が進んでおり、例えば、非接触型ＩＣカードとして交通手段の定期券、非接触のＩＤカード、カードキーなどに広く利用されている。
このような半導体モジュールは、一般に図７に示されたようにＩＣチップ２０１が設けられた絶縁基板２０２上の同一面内に、渦巻き状にアンテナコイル２０３が形成されたものであり、カード形、タグ形、コイン形などがある。
また、半導体モジュールの小型化を行うために、図８に示されたように、電極２０４が設けられたＩＣチップ２０１上の同一面内に、アンテナコイル２０３が渦巻き状に形成されたオンチップコイル形も提案されている。
また、アンテナコイル２０３として螺旋状に形成された配線を用いたものも提案されている（特許文献１参照。）。これは、基板上に第１層配線，絶縁層，空隙のエアーブリッジ，第２層配線が順に設けられ、第１層配線と第２層配線を電気的に接続することで螺旋状の配線とし、アンテナコイル２０３として用いている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３５４４０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようにアンテナコイル２０３が同一面内に渦巻き状に形成された従来の半導体モジュールでは、アンテナコイル２０３の巻き数増加と共に開口面３６が小さくなってしまうため、この開口面３６を大きくすることが難しい。このため、例えば、半導体モジュールの外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりアンテナコイル２０３に交流電流を発生させる場合、アンテナコイル２０３の開口面３６が小さいため、このアンテナコイル２０３を鎖交する磁束が少なくなり、電磁誘導による電力の供給が小さい。
【０００５】
また、図８に示されたオンチップコイル形では、アンテナコイル２０３によって電磁界を発生させる場合、電磁界がＩＣチップ２０１を貫通する方向に発生するため、ＩＣチップ２０１内に不要な誘導起電力が発生するなどの不具合が生じる場合がある。また、通信機器等のデバイスに、前記オンチップコイル形の半導体モジュールを貼付して使用する場合、半導体モジュールのアンテナコイル２０３によって発生した電磁界は、デバイスを貫通する方向にあり、デバイス内部の他の素子に影響を与える場合がある。
【０００６】
また、特許文献１では、アンテナコイル２０３がＩＣプロセスにより形成されており、絶縁層としてＳｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮが用いられている。このため絶縁層の厚さは１μｍ程度であり、厚く設けることが難しい。また、第１層配線と第２層配線間には空隙が設けられており、アンテナコイル２０３の強度が弱く、素子などに組み込む際、アンテナコイルの変形や配線の断線などが生じやすい。
【０００７】
本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわちアンテナコイルの開口面を大きく設けることができ、これにより電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができ、またアンテナコイルによって発生された電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることを防止でき、更に優れた強度を有する半導体モジュールと非接触型ＩＣタグ、及びこの半導体モジュールを容易に製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、前記コイルが、ＩＣチップ上に螺旋状に形成された配線からなることを特徴とする半導体モジュールである。
請求項２に係る発明は、ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、前記ＩＣチップ上に形成された配線からなる第１の導電層と、前記第１の導電層上に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に形成された配線からなる第２の導電層とを有し、前記コイルが、前記第１の導電層の配線と前記第２の導電層の配線とを、電気導通可能に接続して螺旋状としたものであることを特徴とする半導体モジュールである。
請求項３に係る発明は、前記コイルの螺旋中心軸がＩＣチップの主面に沿った方向となるように形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュールである。
請求項４に係る発明は、ＩＣチップ上に設けられている絶縁層、樹脂層のうち少なくとも１つが磁性材料よりなるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュールである。
請求項５に係る発明は、非接触ＩＣタグに用いられる半導体モジュールであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体モジュールである。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体モジュールが組み込まれたことを特徴とする非接触ＩＣタグである。
請求項７に係る発明は、電極が設けられたＩＣチップ上に前記電極に整合する領域に開口部が設けられた第１の絶縁層を形成する工程と、複数の配線からなる第１の導電層を前記第１の絶縁層上に形成する工程と、前記配線の端部に整合する位置に開口部が設けられた第２の絶縁層を前記第１の導電層上に形成する工程と、前記第２の絶縁層上に複数の配線からなる第２の導電層を形成し、前記第２の絶縁層に設けられた開口部を介して前記第１の導電層と第２の導電層の配線を電気導通可能に接続して螺旋状の配線とする工程を有することを特徴とする半導体モジュールの製造方法である。
請求項８に係る発明は、前記第１の導電層を形成する工程と第２の導電層を形成する工程は、前記配線を形成する位置に整合するように開口部が設けられたレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとして電解メッキにより前記配線を形成する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［半導体モジュール］
図１は、本実施形態の半導体モジュールの斜視図である。この半導体モジュール１は、ＩＣチップ２と、このＩＣチップ２上に形成されたアンテナコイル３から構成される。アンテナコイル３は、螺旋状に形成された配線３１，３２からなり、この螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように、立体的に形成されたものである。
【００１０】
また、ＩＣチップ２は、集積回路が保護カバー内に収容され、一方の主面上のうち離れた位置に２つの電極が設けられたものである。本実施形態では、ＩＣチップ２として、非接触ＩＣタグに用いられるものを使用する。この非接触ＩＣタグ用のＩＣチップとは、送受信回路，制御回路，メモリなどを構成する集積回路が形成された半導体チップであり、アンテナコイルと接続することによって、リーダ／ライタとのデータの送受信などが行えるようになっている。
なお、図１中、ｚ軸は、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向を示し、ｘ軸は、このｙ軸と垂直な方向であり、ｙ軸は、ｚ軸とｘ軸に垂直な方向をそれぞれ示す。
【００１１】
図２は、図１に示された半導体モジュール１のＡＡ’線における断面模式図である。ＩＣチップ２の一方の主面上には、Ａｌパッドからなる第１の電極４１と第２の電極４２が離れた位置に設けられている。このＩＣチップ２の一方の主面上に、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する領域に開口部５ａを有する第１の絶縁層５が設けられている。この第１の絶縁層５は、例えばポリイミド、エポキシ、シリコーン樹脂、感光性樹脂などからなる。
この第１の絶縁層５上には、ｘ軸と平行とならず、このｘ軸から傾斜した方向に、長手方向を揃えて並行に配列された複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４が設けられている。この複数の配線３１のうち２つの配線３１は、第１の電極４１と第２の電極４２のいずれか一方に第１の絶縁層５の開口部５ａを介して電気的に接続されている。
【００１２】
前記第１のＣｕメッキ層３４上には、この第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の端部に整合する位置に開口部６ａが設けられた第２の絶縁層６が設けられている。この第２の絶縁層６は、第１の絶縁層と同一のものからなる。
ここで、図１において、ｚ軸方向から配線３１，３２を見たとき、右側に位置する端部を右端、左側に位置する端部を左端とする。
第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、右端が第１の電極４１と接続された配線３１の左端と、隣り合う配線３１の右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、左端が第２の電極４２と接続された配線３１の右端と、隣り合う配線３１の左端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
更に第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない配線３１の左端と、隣り合う配線３１の右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
【００１３】
以上のように、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左端と、隣り合う配線３１の１つの右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、配線３１の右端と、隣り合う配線３１の１つの左端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
このような複数の配線３２からなる第２のＣｕメッキ層３５が第２の絶縁層６上に設けられる。更に、少なくとも前記第２のＣｕメッキ層３５を被覆するように、封止樹脂層７が設けられている。
【００１４】
前記配線３１，３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル３として機能するようになっている。この配線３１，３２の螺旋中心軸３３は、ＩＣチップ２の主面に沿った方向となる。
【００１５】
第１の電極４１から第２の電極４２へ交流電流を通電すると、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向に、電磁界が発生する。また、外部から交流電磁界を印加すると、電磁誘導によりアンテナコイル３に交流電流が発生する。これにより、アンテナコイル３を用いることによって、例えば、外部のリーダ／ライタとの信号の送受信や、ＩＣチップ２への電力供給を行うことができ、非接触ＩＣタグとして用いることができる。
ここで、非接触ＩＣタグとは、ＩＣチップとアンテナを内蔵し、リーダ／ライタと接触せずに電波で交信して信号の送受信ができるようにしたものである。
【００１６】
本実施形態では、第１のＣｕメッキ層３４、第２の絶縁層６、第２のＣｕメッキ層３５がＩＣチップ２上に順に形成されたものであり、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２とが電気導通可能に接続されて立体的な螺旋状となり、アンテナコイル３として機能するようになっている。このため、第２の絶縁層６を厚くすることによって、アンテナコイル３の開口面３６を容易に大きくすることができ、アンテナコイル３を鎖交する磁束が多く、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。
また、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２は、第２の絶縁層６上に設けられており、アンテナコイル３は優れた強度を有し、素子などに組み込む際、アンテナコイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【００１７】
また、アンテナコイル３は、その螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向に電磁界が発生する。従って、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることが無い。
更に、半導体モジュール１を生体や金属物体などの表面に配置し、信号の送受信が行えるようにした場合、外部から発信された電波信号のうち、半導体モジュール１の垂直方向の電界は、生体や金属物体などの表面によるミラー効果によって強度が減衰しやすい。このとき、半導体モジュール１の垂直方向の電界が減衰した分、半導体モジュール１の水平方向の磁界は増加することとなり、本実施形態の半導体モジュール１では、この強度が増加した磁界を有効に捉えることができる。
【００１８】
［半導体モジュールの製造方法］
次に半導体モジュール１の製造方法について説明する。図３〜５は本実施形態の半導体モジュール１の製造工程を示す図である。まず図３（ａ）に示されたように、第１の電極４１と第２の電極４２が設けられたＩＣチップ２の全面にＳｉＯ２などのパッシベーション膜８を形成したものを準備する。そして、このパッシベーション膜８のうち、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する位置に開口部８ａを形成し、第１の電極４１と第２の電極４２を露出させる。
その後、図３（ｂ）に示すように、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する位置に開口部５ａを有する第１の絶縁層５を形成する。第１の絶縁層５としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコーン樹脂、感光性樹脂などが好適に用いられる。
【００１９】
この第１の絶縁層５は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。開口部５ａは、例えば絶縁層５を構成するポリイミドなどの膜を全面に成膜した後に、フォトリソグラフィー技術によりパターニングすることにより形成できる。
また、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることにより、開口部５ａを有する第１の絶縁層５を形成しても構わない。
【００２０】
次に、図３（ｃ）に示されたように、電界メッキ用の第１のシード層９１を全面又は必要な領域に形成する。この第１のシード層９１は、例えばスパッタ法により形成されたＣｕ層及びＣｒ層の積層体又はＣｕ層及びＴｉ層の積層体である。また、無電解Ｃｕメッキ層でもよく、蒸着法、塗布法、化学気相成長（ＣＶＤ）法などにより形成された金属薄膜層であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【００２１】
そして、第１のシード層９１上に電解メッキ用のレジスト膜（図示省略）を形成する。このレジスト膜は、アンテナコイル３となる第１のＣｕメッキ層３４を形成する領域に整合する領域に開口部を有している。本実施形態では、並列に並んだ複数の線状の開口部が設けられている。
このレジスト膜は、例えばフィルムレジストをラミネートする方法、又は液体レジストを回転塗布する方法などを使用して形成することができる。
【００２２】
その後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されたように、レジスト膜をマスクとして露出した第１のシード層９１上に、複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４を電解Ｃｕメッキにより形成する。ここで、まず第１の絶縁層５の開口部５ａにのみＣｕメッキ層を形成し、第１のシード層９１の上面が平坦となるようにした後に、この上面に第１のＣｕメッキ層３４を形成することが好ましく、これにより第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の厚さを均一で精度良く所望の値とすることができる。
以上の工程により、ＩＣチップ２上に第１のＣｕメッキ層３４の配線３１を形成する。第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の厚さは例えば５〜５０μｍであり、線幅は、例えば２０〜１００μｍである。
続いて、レジスト膜を剥離し、ＩＣチップ２の面上に露出している不要な第１のシード層９１をエッチングにより除去して、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１以外の部分に第１の絶縁層５を露出させる。
このようにして、図４（ｂ）に示されたように、ｘ軸と平行とならず、このｘ軸から傾斜した方向に、長手方向を揃えて並行に配列された複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４がＩＣチップ２上に形成される。この複数の配線３１のうち少なくとも２つの配線３１の端部は、それぞれ第１電極の４１と第２の電極４２のいずれか一方に第１の絶縁層５の開口部５ａを介して電気的に接続されている。
【００２３】
そして、前述した方法と同様にして、図５（ａ）〜（ｃ）に示されたように、再び絶縁層、電解メッキ用シード層、Ｃｕメッキ層を順に形成していく。
まず、図５（ａ）に示されたように、線状の第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の端部に整合する位置に開口部６ａを有する第２の絶縁層６を形成する。
【００２４】
次に、図５（ｂ）に示されたように、電界メッキ用の第２のシード層９２を全面又は必要な領域に形成する。そして、第２のシード層９２上に電解メッキ用のレジスト膜（図示省略）を形成する。このレジスト膜は、アンテナコイル３となる第２のＣｕメッキ層３５を形成する領域に整合する領域に開口部を有している。本実施形態では、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左側の端部と整合する位置と、隣り合う配線３１の１つの右側の端部と整合する位置を接続するように、開口部が設けられている。また、配線３１の右側の端部と整合する位置と、隣り合う配線３１の１つの左側の端部と整合する位置とを接続するように、開口部が設けられている。
【００２５】
その後、図５（ｃ）に示されたように、レジスト膜をマスクとして露出した第２のシード層９２上に、導電層である第２のＣｕメッキ層３５の配線３２を電解Ｃｕメッキにより形成する。この第２のＣｕメッキ層３５の配線３２の厚さ、線幅は、第１のＣｕメッキ層３４の場合と同一である。
続いて、レジスト膜を剥離し、面上に露出している不要な第２のシード層９２１をエッチィングにより除去して導電層以外の部分に第２の絶縁層６を露出させる。
このようにして、図１に示されたように、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左側の端部と、隣り合う配線３１の１つの右側の端部とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、配線３１の右側の端部と、隣り合う配線３１の１つの左側の端部とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。以上により配線３１，３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル３として機能するようになっている。
【００２６】
その後、図５（ｃ）に示されたように、表面保護用の封止樹脂層７を被覆する。この封止樹脂層７には、第１の絶縁層５，第２の絶縁層６と同様に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂が好適に用いられる。
【００２７】
本実施形態では、レジスト膜をマスクとして露出したシード層９１，９２上に、アンテナコイル３の配線３１，３２となるＣｕメッキ層３４，３５を電解Ｃｕメッキにより形成するため、このアンテナコイル３の配線３１，３２の線幅、厚さ、位置などを精度良く調整でき、更に比較的容易に形成できる。
また、第１のＣｕメッキ層３４上に形成する第２の絶縁層６の厚さを厚くすることによって、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と第２のＣｕメッキ層３５の配線３２との間隔を広げることができ、半導体モジュール１のアンテナコイル３の開口面３６を容易に大きくすることができる。このように、第１のＣｕメッキ層３４上に形成する第２の絶縁層６の厚さを調整することによって、アンテナコイル３の開口面３６を容易に調整できる。
【００２８】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図６に示されたように第１のＣｕメッキ層１３４の配線１３１と、第２のＣｕメッキ層１３５の配線１３２を、Ｌ字型に形成し、長手方向を揃えて並行に配列するように配線１３１，１３２を設けても構わない。
この場合も、本実施の形態と同様に、第１のＣｕメッキ層１３４の配線１３１のうち、第１の電極１４１と第２の電極１４２とは接続していない端部において、配線１３１の左側の端部と、隣り合う配線１３１の１つの右側の端部とを接続するように、第２の絶縁層上に配線１３２を設ける。また、配線１３１の右側の端部と、隣り合う配線１３１の１つの左側の端部とを接続するように、第２の絶縁層上に配線１３２を設ける。これにより、配線１３１，１３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル１０３として機能するようになっている。このアンテナコイル１０３の螺旋中心軸１３３は、ＩＣチップ２の主面に沿った方向となる。
また、配線３１，３２は、曲線状であってもよく、また、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と整合する位置に、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２の一部が重なるように配線３２を設けても構わない。
【００２９】
また、第１の絶縁層５，第２の絶縁層６，封止樹脂層７として、磁性材料からなるものも使用できる。磁性材料としては、例えば、微細なフェライトなどの磁性粉末と、ポリイミドなどの樹脂とからなる樹脂組成物などが挙げられる。
また、予め前記樹脂組成物を成形し、磁石成形体として用いても構わない。この場合、磁石成形体を所定の位置に配し、その表面に樹脂を被覆して絶縁層や樹脂層とすることができる。これにより磁石材料を所定の位置に設置でき、かつ磁性材料の表面を樹脂により被覆でき、高い絶縁性が得られる。
絶縁層、樹脂層のうち少なくとも１つが磁性材料よりなるものとすることによって、アンテナコイル３の相互インダクタンスを向上させることができる。このため、例えば、半導体モジュール１の外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりアンテナコイル３に交流電流を発生させる場合、この電磁誘導による電力の供給量を増大させることができる。
上記磁性材料は、少なくともアンテナコイル３に囲まれた領域に設けることが好ましい。これにより効率良くアンテナコイル３の相互インダクタンスを向上させることができる。
【００３０】
［非接触ＩＣタグ］
本実施形態の非接触ＩＣタグは、前述した本実施形態の半導体モジュールが組み込まれたものであり、形状，大きさは特に限定されないが、例えばシート状やカード型などが挙げられる。
リーダ／ライタと接触せずに電波で交信して信号の送受信ができる。また、外部から印加された交流電磁界によって電磁誘導が生じ電力供給を受けることができる。
特に本実施形態の半導体モジュールが用いられており、アンテナコイル３の開口面３６が大きく、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。また、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることが無い。また、アンテナコイル３は優れた強度を有し、アンテナコイル３の変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の半導体モジュールによれば、コイルが、立体的に設けられた螺旋状の配線からなるため、コイルの開口面を容易に大きくすることができる。このため、コイルを鎖交する磁束が多く、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。
【００３２】
ＩＣチップ上に形成された複数の配線からなる第１の導電層と、開口部を有し第１の導電層上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に形成された複数の配線からなる第２の導電層とを有し、この第１の導電層の配線と第２の導電層の配線を電気導通可能に接続し、螺旋状のコイルとした構成にすることによって、コイルは優れた強度を有し、素子などに組み込む際、コイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。また、絶縁層を厚くすることで、コイルの開口面を容易に大きくすることができる。
【００３３】
また、コイルの螺旋中心軸がＩＣチップの主面に沿った方向となるように形成することによって、電磁界はＩＣチップの主面に沿った方向に発生する。従って、電磁界分布がＩＣチップに与える影響が少なく、このＩＣチップ内に不具合が生じることが無い。
更に、半導体モジュールを生体や金属物体などの表面に配置し、信号の送受信が行えるようにした場合、外部から発信された電波信号のうち、半導体モジュールの垂直方向の電界は、生体や金属物体などの表面によるミラー効果によって強度が減衰し、その分、半導体モジュールの水平方向の磁界は増加することとなり、本発明の半導体モジュール１では、この強度が増加した磁界を有効に捉えることができる。
【００３４】
更に、少なくとも前記コイルに囲まれた領域に、磁性材料を設けることによって、コイルの相互インダクタンスを向上させることができる。このため、例えば、半導体モジュールの外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりコイルに交流電流を発生させる場合、この電磁誘導による電力の供給量を増大させることができる。
【００３５】
本発明の半導体モジュールの製造方法によれば、第１の導電層上に形成する第２の絶縁層の厚さを厚くすることによって、第１の導電層と第２の導電層との間隔を広げることができ、半導体モジュールのアンテナコイルの開口面を大きくすることができる。このように、第１の導電層上に形成する第２の絶縁層の厚さを調整することによって、アンテナコイルの開口面を容易に調整できる。
また、レジスト膜をマスクとして電解メッキにより第１の導電層と第２の導電層の配線を形成することによって、アンテナコイルの配線の線幅、厚さ、位置などを精度良く調整でき、更に比較的容易に形成できる。
【００３６】
本発明の非接触ＩＣタグは、本発明の半導体モジュールが組み込まれたものであるため、コイルの開口面が大きく、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。また、コイルの螺旋中心軸がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ内に不具合が生じることが無い。またコイルは優れた強度を有し、コイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の半導体モジュールの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示された半導体モジュールのＡＡ’線における断面図である。
【図３】本実施形態の半導体モジュールの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、図３に示された工程の次工程を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。
【図５】図４に示された工程の次工程を工程順に示す断面図である。
【図６】本実施形態の半導体モジュールの他の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の半導体モジュールの一例を示す平面図である。
【図８】従来の半導体モジュールの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１０１‥‥半導体モジュール、２‥‥ＩＣチップ、３，１０３‥‥アンテナコイル、４１‥‥第１の電極、４２‥‥第２の電極、５‥‥第１の絶縁層、５ａ‥‥第１の絶縁層の開口部、６‥‥第２の絶縁層、６ａ‥‥第２の絶縁層の開口部、３１，３２，１３１，１３２‥‥配線、３３，１３３‥‥中心軸、３４，１３４‥‥第１の導電層、３５，１３５‥‥第２の導電層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルを有する半導体モジュールに関し、特にＩＣチップ上にアンテナコイルが立体的に形成された半導体モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルを有し、このアンテナコイルによって信号の送受信が行えるようにした半導体モジュールが提案されている。この半導体モジュールは、ＩＣチップによる高い情報処理能力を有し、また非接触で信号の読み取りや書き込みができるため、高いセキュリティ性能を有する。このため、近年では、交通、流通情報通信などの分野で普及が進んでおり、例えば、非接触型ＩＣカードとして交通手段の定期券、非接触のＩＤカード、カードキーなどに広く利用されている。
このような半導体モジュールは、一般に図７に示されたようにＩＣチップ２０１が設けられた絶縁基板２０２上の同一面内に、渦巻き状にアンテナコイル２０３が形成されたものであり、カード形、タグ形、コイン形などがある。
また、半導体モジュールの小型化を行うために、図８に示されたように、電極２０４が設けられたＩＣチップ２０１上の同一面内に、アンテナコイル２０３が渦巻き状に形成されたオンチップコイル形も提案されている。
また、アンテナコイル２０３として螺旋状に形成された配線を用いたものも提案されている（特許文献１参照。）。これは、基板上に第１層配線，絶縁層，空隙のエアーブリッジ，第２層配線が順に設けられ、第１層配線と第２層配線を電気的に接続することで螺旋状の配線とし、アンテナコイル２０３として用いている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３５４４０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようにアンテナコイル２０３が同一面内に渦巻き状に形成された従来の半導体モジュールでは、アンテナコイル２０３の巻き数増加と共に開口面３６が小さくなってしまうため、この開口面３６を大きくすることが難しい。このため、例えば、半導体モジュールの外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりアンテナコイル２０３に交流電流を発生させる場合、アンテナコイル２０３の開口面３６が小さいため、このアンテナコイル２０３を鎖交する磁束が少なくなり、電磁誘導による電力の供給が小さい。
【０００５】
また、図８に示されたオンチップコイル形では、アンテナコイル２０３によって電磁界を発生させる場合、電磁界がＩＣチップ２０１を貫通する方向に発生するため、ＩＣチップ２０１内に不要な誘導起電力が発生するなどの不具合が生じる場合がある。また、通信機器等のデバイスに、前記オンチップコイル形の半導体モジュールを貼付して使用する場合、半導体モジュールのアンテナコイル２０３によって発生した電磁界は、デバイスを貫通する方向にあり、デバイス内部の他の素子に影響を与える場合がある。
【０００６】
また、特許文献１では、アンテナコイル２０３がＩＣプロセスにより形成されており、絶縁層としてＳｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮが用いられている。このため絶縁層の厚さは１μｍ程度であり、厚く設けることが難しい。また、第１層配線と第２層配線間には空隙が設けられており、アンテナコイル２０３の強度が弱く、素子などに組み込む際、アンテナコイルの変形や配線の断線などが生じやすい。
【０００７】
本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわちアンテナコイルの開口面を大きく設けることができ、これにより電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができ、またアンテナコイルによって発生された電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることを防止でき、更に優れた強度を有する半導体モジュールと非接触型ＩＣタグ、及びこの半導体モジュールを容易に製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、前記コイルが、ＩＣチップ上に螺旋状に形成された配線からなることを特徴とする半導体モジュールである。
請求項２に係る発明は、ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、前記ＩＣチップ上に形成された配線からなる第１の導電層と、前記第１の導電層上に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に形成された配線からなる第２の導電層とを有し、前記コイルが、前記第１の導電層の配線と前記第２の導電層の配線とを、電気導通可能に接続して螺旋状としたものであることを特徴とする半導体モジュールである。
請求項３に係る発明は、前記コイルの螺旋中心軸がＩＣチップの主面に沿った方向となるように形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュールである。
請求項４に係る発明は、ＩＣチップ上に設けられている絶縁層、樹脂層のうち少なくとも１つが磁性材料よりなるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュールである。
請求項５に係る発明は、非接触ＩＣタグに用いられる半導体モジュールであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体モジュールである。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体モジュールが組み込まれたことを特徴とする非接触ＩＣタグである。
請求項７に係る発明は、電極が設けられたＩＣチップ上に前記電極に整合する領域に開口部が設けられた第１の絶縁層を形成する工程と、複数の配線からなる第１の導電層を前記第１の絶縁層上に形成する工程と、前記配線の端部に整合する位置に開口部が設けられた第２の絶縁層を前記第１の導電層上に形成する工程と、前記第２の絶縁層上に複数の配線からなる第２の導電層を形成し、前記第２の絶縁層に設けられた開口部を介して前記第１の導電層と第２の導電層の配線を電気導通可能に接続して螺旋状の配線とする工程を有することを特徴とする半導体モジュールの製造方法である。
請求項８に係る発明は、前記第１の導電層を形成する工程と第２の導電層を形成する工程は、前記配線を形成する位置に整合するように開口部が設けられたレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとして電解メッキにより前記配線を形成する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［半導体モジュール］
図１は、本実施形態の半導体モジュールの斜視図である。この半導体モジュール１は、ＩＣチップ２と、このＩＣチップ２上に形成されたアンテナコイル３から構成される。アンテナコイル３は、螺旋状に形成された配線３１，３２からなり、この螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように、立体的に形成されたものである。
【００１０】
また、ＩＣチップ２は、集積回路が保護カバー内に収容され、一方の主面上のうち離れた位置に２つの電極が設けられたものである。本実施形態では、ＩＣチップ２として、非接触ＩＣタグに用いられるものを使用する。この非接触ＩＣタグ用のＩＣチップとは、送受信回路，制御回路，メモリなどを構成する集積回路が形成された半導体チップであり、アンテナコイルと接続することによって、リーダ／ライタとのデータの送受信などが行えるようになっている。
なお、図１中、ｚ軸は、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向を示し、ｘ軸は、このｙ軸と垂直な方向であり、ｙ軸は、ｚ軸とｘ軸に垂直な方向をそれぞれ示す。
【００１１】
図２は、図１に示された半導体モジュール１のＡＡ’線における断面模式図である。ＩＣチップ２の一方の主面上には、Ａｌパッドからなる第１の電極４１と第２の電極４２が離れた位置に設けられている。このＩＣチップ２の一方の主面上に、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する領域に開口部５ａを有する第１の絶縁層５が設けられている。この第１の絶縁層５は、例えばポリイミド、エポキシ、シリコーン樹脂、感光性樹脂などからなる。
この第１の絶縁層５上には、ｘ軸と平行とならず、このｘ軸から傾斜した方向に、長手方向を揃えて並行に配列された複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４が設けられている。この複数の配線３１のうち２つの配線３１は、第１の電極４１と第２の電極４２のいずれか一方に第１の絶縁層５の開口部５ａを介して電気的に接続されている。
【００１２】
前記第１のＣｕメッキ層３４上には、この第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の端部に整合する位置に開口部６ａが設けられた第２の絶縁層６が設けられている。この第２の絶縁層６は、第１の絶縁層と同一のものからなる。
ここで、図１において、ｚ軸方向から配線３１，３２を見たとき、右側に位置する端部を右端、左側に位置する端部を左端とする。
第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、右端が第１の電極４１と接続された配線３１の左端と、隣り合う配線３１の右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、左端が第２の電極４２と接続された配線３１の右端と、隣り合う配線３１の左端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
更に第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない配線３１の左端と、隣り合う配線３１の右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
【００１３】
以上のように、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左端と、隣り合う配線３１の１つの右端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、配線３１の右端と、隣り合う配線３１の１つの左端とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。
このような複数の配線３２からなる第２のＣｕメッキ層３５が第２の絶縁層６上に設けられる。更に、少なくとも前記第２のＣｕメッキ層３５を被覆するように、封止樹脂層７が設けられている。
【００１４】
前記配線３１，３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル３として機能するようになっている。この配線３１，３２の螺旋中心軸３３は、ＩＣチップ２の主面に沿った方向となる。
【００１５】
第１の電極４１から第２の電極４２へ交流電流を通電すると、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向に、電磁界が発生する。また、外部から交流電磁界を印加すると、電磁誘導によりアンテナコイル３に交流電流が発生する。これにより、アンテナコイル３を用いることによって、例えば、外部のリーダ／ライタとの信号の送受信や、ＩＣチップ２への電力供給を行うことができ、非接触ＩＣタグとして用いることができる。
ここで、非接触ＩＣタグとは、ＩＣチップとアンテナを内蔵し、リーダ／ライタと接触せずに電波で交信して信号の送受信ができるようにしたものである。
【００１６】
本実施形態では、第１のＣｕメッキ層３４、第２の絶縁層６、第２のＣｕメッキ層３５がＩＣチップ２上に順に形成されたものであり、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２とが電気導通可能に接続されて立体的な螺旋状となり、アンテナコイル３として機能するようになっている。このため、第２の絶縁層６を厚くすることによって、アンテナコイル３の開口面３６を容易に大きくすることができ、アンテナコイル３を鎖交する磁束が多く、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。
また、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２は、第２の絶縁層６上に設けられており、アンテナコイル３は優れた強度を有し、素子などに組み込む際、アンテナコイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【００１７】
また、アンテナコイル３は、その螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３の方向に電磁界が発生する。従って、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることが無い。
更に、半導体モジュール１を生体や金属物体などの表面に配置し、信号の送受信が行えるようにした場合、外部から発信された電波信号のうち、半導体モジュール１の垂直方向の電界は、生体や金属物体などの表面によるミラー効果によって強度が減衰しやすい。このとき、半導体モジュール１の垂直方向の電界が減衰した分、半導体モジュール１の水平方向の磁界は増加することとなり、本実施形態の半導体モジュール１では、この強度が増加した磁界を有効に捉えることができる。
【００１８】
［半導体モジュールの製造方法］
次に半導体モジュール１の製造方法について説明する。図３〜５は本実施形態の半導体モジュール１の製造工程を示す図である。まず図３（ａ）に示されたように、第１の電極４１と第２の電極４２が設けられたＩＣチップ２の全面にＳｉＯ２などのパッシベーション膜８を形成したものを準備する。そして、このパッシベーション膜８のうち、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する位置に開口部８ａを形成し、第１の電極４１と第２の電極４２を露出させる。
その後、図３（ｂ）に示すように、第１の電極４１と第２の電極４２に整合する位置に開口部５ａを有する第１の絶縁層５を形成する。第１の絶縁層５としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコーン樹脂、感光性樹脂などが好適に用いられる。
【００１９】
この第１の絶縁層５は、例えば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。開口部５ａは、例えば絶縁層５を構成するポリイミドなどの膜を全面に成膜した後に、フォトリソグラフィー技術によりパターニングすることにより形成できる。
また、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることにより、開口部５ａを有する第１の絶縁層５を形成しても構わない。
【００２０】
次に、図３（ｃ）に示されたように、電界メッキ用の第１のシード層９１を全面又は必要な領域に形成する。この第１のシード層９１は、例えばスパッタ法により形成されたＣｕ層及びＣｒ層の積層体又はＣｕ層及びＴｉ層の積層体である。また、無電解Ｃｕメッキ層でもよく、蒸着法、塗布法、化学気相成長（ＣＶＤ）法などにより形成された金属薄膜層であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【００２１】
そして、第１のシード層９１上に電解メッキ用のレジスト膜（図示省略）を形成する。このレジスト膜は、アンテナコイル３となる第１のＣｕメッキ層３４を形成する領域に整合する領域に開口部を有している。本実施形態では、並列に並んだ複数の線状の開口部が設けられている。
このレジスト膜は、例えばフィルムレジストをラミネートする方法、又は液体レジストを回転塗布する方法などを使用して形成することができる。
【００２２】
その後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されたように、レジスト膜をマスクとして露出した第１のシード層９１上に、複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４を電解Ｃｕメッキにより形成する。ここで、まず第１の絶縁層５の開口部５ａにのみＣｕメッキ層を形成し、第１のシード層９１の上面が平坦となるようにした後に、この上面に第１のＣｕメッキ層３４を形成することが好ましく、これにより第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の厚さを均一で精度良く所望の値とすることができる。
以上の工程により、ＩＣチップ２上に第１のＣｕメッキ層３４の配線３１を形成する。第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の厚さは例えば５〜５０μｍであり、線幅は、例えば２０〜１００μｍである。
続いて、レジスト膜を剥離し、ＩＣチップ２の面上に露出している不要な第１のシード層９１をエッチングにより除去して、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１以外の部分に第１の絶縁層５を露出させる。
このようにして、図４（ｂ）に示されたように、ｘ軸と平行とならず、このｘ軸から傾斜した方向に、長手方向を揃えて並行に配列された複数の配線３１からなる第１のＣｕメッキ層３４がＩＣチップ２上に形成される。この複数の配線３１のうち少なくとも２つの配線３１の端部は、それぞれ第１電極の４１と第２の電極４２のいずれか一方に第１の絶縁層５の開口部５ａを介して電気的に接続されている。
【００２３】
そして、前述した方法と同様にして、図５（ａ）〜（ｃ）に示されたように、再び絶縁層、電解メッキ用シード層、Ｃｕメッキ層を順に形成していく。
まず、図５（ａ）に示されたように、線状の第１のＣｕメッキ層３４の配線３１の端部に整合する位置に開口部６ａを有する第２の絶縁層６を形成する。
【００２４】
次に、図５（ｂ）に示されたように、電界メッキ用の第２のシード層９２を全面又は必要な領域に形成する。そして、第２のシード層９２上に電解メッキ用のレジスト膜（図示省略）を形成する。このレジスト膜は、アンテナコイル３となる第２のＣｕメッキ層３５を形成する領域に整合する領域に開口部を有している。本実施形態では、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左側の端部と整合する位置と、隣り合う配線３１の１つの右側の端部と整合する位置を接続するように、開口部が設けられている。また、配線３１の右側の端部と整合する位置と、隣り合う配線３１の１つの左側の端部と整合する位置とを接続するように、開口部が設けられている。
【００２５】
その後、図５（ｃ）に示されたように、レジスト膜をマスクとして露出した第２のシード層９２上に、導電層である第２のＣｕメッキ層３５の配線３２を電解Ｃｕメッキにより形成する。この第２のＣｕメッキ層３５の配線３２の厚さ、線幅は、第１のＣｕメッキ層３４の場合と同一である。
続いて、レジスト膜を剥離し、面上に露出している不要な第２のシード層９２１をエッチィングにより除去して導電層以外の部分に第２の絶縁層６を露出させる。
このようにして、図１に示されたように、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１のうち、第１の電極４１と第２の電極４２とは接続していない端部において、配線３１の左側の端部と、隣り合う配線３１の１つの右側の端部とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。また、配線３１の右側の端部と、隣り合う配線３１の１つの左側の端部とを接続するように、第２の絶縁層６上に配線３２が設けられている。以上により配線３１，３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル３として機能するようになっている。
【００２６】
その後、図５（ｃ）に示されたように、表面保護用の封止樹脂層７を被覆する。この封止樹脂層７には、第１の絶縁層５，第２の絶縁層６と同様に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂が好適に用いられる。
【００２７】
本実施形態では、レジスト膜をマスクとして露出したシード層９１，９２上に、アンテナコイル３の配線３１，３２となるＣｕメッキ層３４，３５を電解Ｃｕメッキにより形成するため、このアンテナコイル３の配線３１，３２の線幅、厚さ、位置などを精度良く調整でき、更に比較的容易に形成できる。
また、第１のＣｕメッキ層３４上に形成する第２の絶縁層６の厚さを厚くすることによって、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と第２のＣｕメッキ層３５の配線３２との間隔を広げることができ、半導体モジュール１のアンテナコイル３の開口面３６を容易に大きくすることができる。このように、第１のＣｕメッキ層３４上に形成する第２の絶縁層６の厚さを調整することによって、アンテナコイル３の開口面３６を容易に調整できる。
【００２８】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図６に示されたように第１のＣｕメッキ層１３４の配線１３１と、第２のＣｕメッキ層１３５の配線１３２を、Ｌ字型に形成し、長手方向を揃えて並行に配列するように配線１３１，１３２を設けても構わない。
この場合も、本実施の形態と同様に、第１のＣｕメッキ層１３４の配線１３１のうち、第１の電極１４１と第２の電極１４２とは接続していない端部において、配線１３１の左側の端部と、隣り合う配線１３１の１つの右側の端部とを接続するように、第２の絶縁層上に配線１３２を設ける。また、配線１３１の右側の端部と、隣り合う配線１３１の１つの左側の端部とを接続するように、第２の絶縁層上に配線１３２を設ける。これにより、配線１３１，１３２は、電気導通可能に接続されて螺旋状となっており、アンテナコイル１０３として機能するようになっている。このアンテナコイル１０３の螺旋中心軸１３３は、ＩＣチップ２の主面に沿った方向となる。
また、配線３１，３２は、曲線状であってもよく、また、第１のＣｕメッキ層３４の配線３１と整合する位置に、第２のＣｕメッキ層３５の配線３２の一部が重なるように配線３２を設けても構わない。
【００２９】
また、第１の絶縁層５，第２の絶縁層６，封止樹脂層７として、磁性材料からなるものも使用できる。磁性材料としては、例えば、微細なフェライトなどの磁性粉末と、ポリイミドなどの樹脂とからなる樹脂組成物などが挙げられる。
また、予め前記樹脂組成物を成形し、磁石成形体として用いても構わない。この場合、磁石成形体を所定の位置に配し、その表面に樹脂を被覆して絶縁層や樹脂層とすることができる。これにより磁石材料を所定の位置に設置でき、かつ磁性材料の表面を樹脂により被覆でき、高い絶縁性が得られる。
絶縁層、樹脂層のうち少なくとも１つが磁性材料よりなるものとすることによって、アンテナコイル３の相互インダクタンスを向上させることができる。このため、例えば、半導体モジュール１の外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりアンテナコイル３に交流電流を発生させる場合、この電磁誘導による電力の供給量を増大させることができる。
上記磁性材料は、少なくともアンテナコイル３に囲まれた領域に設けることが好ましい。これにより効率良くアンテナコイル３の相互インダクタンスを向上させることができる。
【００３０】
［非接触ＩＣタグ］
本実施形態の非接触ＩＣタグは、前述した本実施形態の半導体モジュールが組み込まれたものであり、形状，大きさは特に限定されないが、例えばシート状やカード型などが挙げられる。
リーダ／ライタと接触せずに電波で交信して信号の送受信ができる。また、外部から印加された交流電磁界によって電磁誘導が生じ電力供給を受けることができる。
特に本実施形態の半導体モジュールが用いられており、アンテナコイル３の開口面３６が大きく、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。また、アンテナコイル３の螺旋中心軸３３がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ２内に不具合が生じることが無い。また、アンテナコイル３は優れた強度を有し、アンテナコイル３の変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の半導体モジュールによれば、コイルが、立体的に設けられた螺旋状の配線からなるため、コイルの開口面を容易に大きくすることができる。このため、コイルを鎖交する磁束が多く、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。
【００３２】
ＩＣチップ上に形成された複数の配線からなる第１の導電層と、開口部を有し第１の導電層上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に形成された複数の配線からなる第２の導電層とを有し、この第１の導電層の配線と第２の導電層の配線を電気導通可能に接続し、螺旋状のコイルとした構成にすることによって、コイルは優れた強度を有し、素子などに組み込む際、コイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。また、絶縁層を厚くすることで、コイルの開口面を容易に大きくすることができる。
【００３３】
また、コイルの螺旋中心軸がＩＣチップの主面に沿った方向となるように形成することによって、電磁界はＩＣチップの主面に沿った方向に発生する。従って、電磁界分布がＩＣチップに与える影響が少なく、このＩＣチップ内に不具合が生じることが無い。
更に、半導体モジュールを生体や金属物体などの表面に配置し、信号の送受信が行えるようにした場合、外部から発信された電波信号のうち、半導体モジュールの垂直方向の電界は、生体や金属物体などの表面によるミラー効果によって強度が減衰し、その分、半導体モジュールの水平方向の磁界は増加することとなり、本発明の半導体モジュール１では、この強度が増加した磁界を有効に捉えることができる。
【００３４】
更に、少なくとも前記コイルに囲まれた領域に、磁性材料を設けることによって、コイルの相互インダクタンスを向上させることができる。このため、例えば、半導体モジュールの外部から交流電磁界を印加し、電磁誘導によりコイルに交流電流を発生させる場合、この電磁誘導による電力の供給量を増大させることができる。
【００３５】
本発明の半導体モジュールの製造方法によれば、第１の導電層上に形成する第２の絶縁層の厚さを厚くすることによって、第１の導電層と第２の導電層との間隔を広げることができ、半導体モジュールのアンテナコイルの開口面を大きくすることができる。このように、第１の導電層上に形成する第２の絶縁層の厚さを調整することによって、アンテナコイルの開口面を容易に調整できる。
また、レジスト膜をマスクとして電解メッキにより第１の導電層と第２の導電層の配線を形成することによって、アンテナコイルの配線の線幅、厚さ、位置などを精度良く調整でき、更に比較的容易に形成できる。
【００３６】
本発明の非接触ＩＣタグは、本発明の半導体モジュールが組み込まれたものであるため、コイルの開口面が大きく、電磁誘導による電力の供給量を大きくすることができる。また、コイルの螺旋中心軸がＩＣチップ２の主面に沿った方向となるように形成されているため、電磁界分布がＩＣチップ２に与える影響が少なく、このＩＣチップ内に不具合が生じることが無い。またコイルは優れた強度を有し、コイルの変形や配線の断線などが生じることがほとんど無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の半導体モジュールの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示された半導体モジュールのＡＡ’線における断面図である。
【図３】本実施形態の半導体モジュールの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、図３に示された工程の次工程を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。
【図５】図４に示された工程の次工程を工程順に示す断面図である。
【図６】本実施形態の半導体モジュールの他の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の半導体モジュールの一例を示す平面図である。
【図８】従来の半導体モジュールの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１０１‥‥半導体モジュール、２‥‥ＩＣチップ、３，１０３‥‥アンテナコイル、４１‥‥第１の電極、４２‥‥第２の電極、５‥‥第１の絶縁層、５ａ‥‥第１の絶縁層の開口部、６‥‥第２の絶縁層、６ａ‥‥第２の絶縁層の開口部、３１，３２，１３１，１３２‥‥配線、３３，１３３‥‥中心軸、３４，１３４‥‥第１の導電層、３５，１３５‥‥第２の導電層
Claims (8)
- ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、
前記コイルが、ＩＣチップ上に螺旋状に形成された配線からなることを特徴とする半導体モジュール。 - ＩＣチップ上に形成されたコイルを有する半導体モジュールであって、
前記ＩＣチップ上に形成された配線からなる第１の導電層と、前記第１の導電層上に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に形成された配線からなる第２の導電層とを有し、
前記コイルが、前記第１の導電層の配線と前記第２の導電層の配線とを、電気導通可能に接続して螺旋状としたものであることを特徴とする半導体モジュール。 - 前記コイルの螺旋中心軸がＩＣチップの主面に沿った方向となるように形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
- ＩＣチップ上に設けられている絶縁層、樹脂層のうち少なくとも１つが磁性材料よりなるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュール。
- 非接触ＩＣタグに用いられる半導体モジュールであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体モジュール。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体モジュールが組み込まれたことを特徴とする非接触ＩＣタグ。
- 電極が設けられたＩＣチップ上に前記電極に整合する領域に開口部が設けられた第１の絶縁層を形成する工程と、
複数の配線からなる第１の導電層を前記第１の絶縁層上に形成する工程と、
前記配線の端部に整合する位置に開口部が設けられた第２の絶縁層を前記第１の導電層上に形成する工程と、
前記第２の絶縁層上に複数の配線からなる第２の導電層を形成し、前記第２の絶縁層に設けられた開口部を介して前記第１の導電層と第２の導電層の配線を電気導通可能に接続して螺旋状の配線とする工程を有することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。 - 前記第１の導電層を形成する工程と第２の導電層を形成する工程は、前記配線を形成する位置に整合するように開口部が設けられたレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして電解メッキにより前記配線を形成する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法。
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