JP2004335958A

JP2004335958A - Semiconductor device

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Publication number: JP2004335958A
Application number: JP2003133232A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Hiramoto; 雅詳平本; Katsuhiro Makihata; 勝浩巻幡; Tatsuhiro Sawada; 龍宏澤田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a light blocking effect and prevent the deficit due to cracks. <P>SOLUTION: A bare IC 12 as a semiconductor element is mounted on a substrate 14 as a flip-flop. A shading layer 32 is provided so as to cover a region from a back surface 18 of the bare IC 12 to a side surface 20 thereof. The shading layer 32 is further provided so as to cover a region to an end 28 of a joining layer 26 of a gap between the bare IC 12 and the substrate 14. The shading layer 32 is made of epoxy material and contains a carbon black. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップ実装される半導体素子を備える装置に関し、特に、半導体素子の遮光に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型および軽量化が進む電子機器のＩＣ実装技術として、ベアチップ実装が注目されており、特に、ＩＣ、ＬＳＩ素子を高密度に実装できるフリップチップ実装が注目されている。
【０００３】
ベアチップ実装とは、パッケージを用いずに半導体素子を直接基板に実装することをいう。そして、フリップチップ実装は、半導体素子の回路面を基板に向けて両者を接続する技術をいう。すなわち、フリップチップ実装では、回路面である表（おもて）面が基板を向けて配置され、チップの裏面は基板と反対側を向けて配置される。
【０００４】
フリップチップ実装の適用例は特開平１１−２６６４９９号公報（特許文献１）に開示されている。そこでは、小型、低背化が求められる電子機器の一例としてのエレクトレットコンデンサマイクロホンに内蔵されるＦＥＴにフリップチップ実装が適用されている。
【０００５】
ところで、ベア実装された半導体素子の特性は、光の入射により影響を受けることが知られている。例えば、半導体素子がＦＥＴであれば、光の入射で感度が変化する場合がある。この現象は、光により発生する電子正孔対の発生や、それに伴う光起電力に起因していると推定される。
【０００６】
ベア実装される半導体素子への光入射の影響を低減するために、半導体素子の遮光を行うことが従来より提案されている。例えば、特開２００３−２８６４９号公報（特許文献２）では、同文献の図５に示されるように、基板が、光透過率の低い黒色有機樹脂材料で構成される。また、同文献の図８に示されるように、半導体素子と基板の隙間のアンダーフィルに、遮光性を有する樹脂を使うことも提案されている。
【０００７】
上記文献では、半導体素子の回路面が遮光される。一方、特開平１１−２９７９０３号公報（特許文献３）では、半導体素子の裏面が遮光される。同文献では、ＩＣチップの裏面にポリイミド樹脂が塗布され、あるいは、裏面が黒色に加工される。また、特開２００１−２７４１０号公報（特許文献４）も、半導体素子の裏面の遮光技術を開示しており、そこでは、アルミニウムまたは金からなる金属膜が半導体ウエハの裏面に形成される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２６６４９９号公報（第３、４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００３−２８６４９号公報（第４、５頁、図５、８）
【特許文献３】
特開平１１−２９７９０３号公報（第２頁、図１）
【特許文献４】
特開２００１−２７４１０号公報（第３頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、半導体素子の回路面とその裏面については、従来より遮光を行うことが提案されている。しかし、半導体素子の特性に対する要求のレベルが高くなっており、遮光性に対する要求も高くなっている。このような背景の中、遮光性のさらなる向上が求められる。
【００１０】
また、半導体素子の実装技術において、クラック対策は生産性および性能の観点から望まれる事項であり、より詳細には、クラックの発生を防止したり、クラックが発生したときの破片の剥離を防止して、クラックによる素子の欠損を防止することが望まれる。
【００１１】
また、アルミニウムまたは金からなる金属膜を半導体素子の裏面に設ける場合、フリップチップ実装を行うと、金属膜が損傷する可能性がある。
【００１２】
この点について、金からなる金属膜を例として説明すると、金の融点は１０６４度であり、フリップチップ実装での接合部分に必要な温度よりも大幅に高い。しかしながら、フリップチップ実装ではＡＣＰ接合およびＮＣＰ接合等の熱圧着が行われ、接合に必要な温度と圧力を接合部分に与えるために、高温下でのプレスが半導体素子の裏面に対して行われる。温度に加えて圧力が作用する結果、融点より低い温度でも、金属膜がプレス治具に付着し、損傷する場合がある。
【００１３】
このような損傷を避けることが求められるので、アルミニウムまたは金の金属膜を半導体素子の裏面に設ける遮光技術は、実際の製品への適用が容易でない。
【００１４】
本発明は上記背景の下でなされたものであり、その目的は、遮光性を向上するとともに、クラックによる欠損を防止可能な、フリップチップ実装の半導体装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の目的は、フリップチップ実装にて、金属での遮光を好適に行うことができる半導体装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、基板と、前記基板にフリップチップ実装される半導体素子と、前記半導体素子の裏面から側面に至る領域を覆う遮光層とを有する。
【００１７】
この構成により、遮光層が半導体素子の裏面から側面に至る領域を覆うので、側面から入射する光を低減でき、遮光性を向上できる。こうした素子側面の遮光により、遮光性の要求レベルの高まる中で、遮光性を効果的に向上できるという利点が得られる。さらに、本発明では遮光層が半導体素子を覆うので、半導体素子のクラックの発生を防止でき、また、クラックが生じたときの破片の剥離を防止できる。特に、裏面隅または端の角部におけるクラック対策を効果的に行える。このようにして、本発明によれば、遮光性を向上するとともに、クラックによる欠損も防止可能な、フリップチップ実装の半導体装置を提供できる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置において、前記遮光層は、前記半導体素子の前記裏面から前記側面を経て、さらに、前記半導体素子と前記基板の隙間の接合層の端部に至る領域を覆うように設けられる。
【００１９】
この構成により、遮光層が、半導体素子と基板の接合を補助するので、半導体素子と基板の接合が強化される。したがって、本発明によれば、半導体素子の裏面から側面を経て接合層に至る領域を遮光層で覆うという簡単な構成で、遮光性の向上と、クラック対策と、素子接合の強化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明において、前記遮光層は樹脂材料で構成される。樹脂材料は、熱硬化性、光硬化性など、液体状態から硬化反応を起こす材料であればよい。樹脂材料を使うことで、本発明の半導体装置を容易に実現できる。樹脂材料は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミアミド、ウレタンまたはエポキシである。
【００２１】
また、本発明において、遮光層の樹脂材料は、好ましくエポキシ材料である。エポキシ材料は接着性が高いので、遮光層を強固に設けられる。
【００２２】
また、本発明においては、前記接合層の材料が遮光性を有し、前記接合層が前記半導体素子の前記基板側の面を遮光する。この構成によれば、接合層が遮光性を有するので、接合層と上記の遮光層により半導体素子の周囲が遮光され、遮光性のさらなる向上が可能となる。
【００２３】
また、本発明において、前記基板が、少なくとも前記半導体素子と対向する部分で遮光性を有し、前記半導体素子の前記基板側の面を遮光する。この構成によれば、基板が遮光性を有するので、基板と上記の遮光層により半導体素子の周囲が遮光され、遮光性のさらなる向上が可能となる。
【００２４】
また、本発明の半導体装置は、前記半導体素子の裏面を覆う高融点金属遮光層を有する。この構成により、高融点金属遮光層の遮光作用が加わるので、さらなる遮光性の向上が可能となる。高融点金属遮光層は、下記のように、生産性の観点から有利である。
【００２５】
本発明の別の態様の半導体装置は、基板と、前記基板にフリップチップ実装される半導体素子と、前記半導体素子の裏面を覆う高融点金属遮光層とを有する。高融点金属としては金より融点が高い金属が好適である。
【００２６】
この構成により、フリップチップ実装の熱圧着にて高温下でのプレスが半導体素子の裏面に対して行われても、半導体素子の裏面の金属遮光層の損傷が避けられる。したがって、フリップチップ実装の製造条件下でも、金属遮光層を素子裏面に設けた半導体装置を提供できる。
【００２７】
また、本発明の半導体装置は、前記半導体素子の裏面を覆う金属遮光層を有し、前記金属遮光層の表面部が前記高融点金属遮光層である。この構成によっても、上述の効果が得られる。この構成では、半導体素子の裏面が少なくとも一層の金属遮光層で覆われてよい。高融点金属遮光層は、金属遮光層の表面部に配置される。このとき、高融点金属遮光層は最表面部、典型的には最表面の層のみに設けられてもよいが、本発明はこれに限定されない。また、一層のみの金属遮光層が設けられる場合、その一層が表面部であり、かつ、高融点金属遮光層であってよい。また、本発明の範囲内で、複数層からなる金属遮光層は、表面部の高融点金属遮光層で上記の熱厚着時の損傷防止能力を得ると共に、下方の層で遮光能力を得てもよい。
【００２８】
より詳細には、前記高融点金属遮光層は、前記半導体素子と前記基板の接合部へ接合温度と接合圧力を前記半導体素子を介して間接的に及ぼすために前記半導体素子の裏面に与えられる裏面温度と裏面圧力に耐えられる金属材料で構成される。
【００２９】
上記のように、フリップチップ実装では、熱圧着のための接合温度と接合圧力を半導体素子の裏面から間接的に接合部へ及ぼすために、高温下でのプレスが半導体素子の裏面に対して行われる。この場合、アルミニウムまたは金からなる金属層はプレスにより損傷する可能性がある。この損傷は、プレスの温度が融点より低いのにも拘わらず生じ、その理由は、温度に加えて圧力が作用する環境では低い温度で金属層が損傷するからと考えられる。この点を考慮し、本発明は、単に熱圧着の温度より融点が高い金属材料ではなく、熱圧着の温度が圧力と共に作用しても耐えられる程に融点が高い材料を採用する。このようにして、裏面金属遮光層の損傷を生じることなく半導体装置を製造できる。
【００３０】
本発明において、前記高融点金属遮光層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、ＰｔおよびＣｕから成る群から選ばれる少なくとも１種で構成される。これらの材料は、金（Ａｕ）と比べて融点が高く、フリップチップ実装で素子裏面に与えられる温度と圧力に耐えられる。
【００３１】
また、本発明において、前記高融点金属遮光層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕ、ＲｈおよびＰｔから成る群から選ばれる少なくとも１種で構成される。これらの材料は、金（Ａｕ）と比べて融点が高く、フリップチップ実装で素子裏面に与えられる温度と圧力に耐えられる。さらに、これらの材料は耐食性が高い点でも有利である。
【００３２】
本発明の別の態様は、上記の半導体装置を備えた音響変換器であり、音響変換器は例えばエレクトレットコンデンサマイクロフォンである。この構成によれば、上記の本発明の利点が音響変換器で得られる。
【００３３】
本発明の別の態様は半導体製造方法であり、この方法は、基板に半導体素子をフリップチップ実装するステップと、前記半導体素子の裏面から側面に至る領域を覆う遮光層を形成するステップとを含む。この構成により、本発明の利点が製造方法の態様で得られる。そして、上述のように遮光性が向上し、クラックによる欠損を防止可能な好適な半導体製造装置を製造し、提供できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３５】
「実施の形態１」
図１は、本実施の形態の半導体装置を示している。半導体装置１０においては、半導体素子であるベアＩＣ１２が基板１４にフリップチップ実装にて設けられている。ベアＩＣ１２は、回路面（アクティブ面、表（おもて）面）１６、裏面１８および側面２０を有する。ベアＩＣ１２は、回路面１６が基板１４を向くように配置されており、さらに、回路面１６のＡｕバンプ２２が基板１４のパターン電極２４と対向するように配置されている。
【００３６】
ベアＩＣ１２と基板１４は、接合層２６を介して接合されている。接合層２６の材料は接着剤である。接合層２６の端部２８は、ベアＩＣ１２と基板１４の隙間からはみ出ており、ベアＩＣ１２の側面２０の一部であって基板１４に近い部分を覆っている。この端部２８はフィレットと呼ばれる。
【００３７】
また、接合層２６は導電フィラー３０を含有しており、導電フィラー３０がベアＩＣ１２のＡｕバンプ２２と基板１４のパターン電極２４との間に介在し、Ａｕバンプ２２とパターン電極２４を導電可能に接続している。
【００３８】
さらに、図１に示されるように、本実施の形態の特徴として、遮光層３２が、ベアＩＣ１２の裏面１８から側面２０に至る領域を覆うように設けられている。遮光層３２は、さらに、側面２０から接合層２６の端部２８に至る領域を覆っている。端部２８は、上述のように、接合層２６のはみ出し部分である。そして、遮光層３２の端部３４は、接合層２６の端部２８の外側まで延び、基板１４に達している。上記構成により、遮光層３２は、ベアＩＣ１２と接合層２６の全体を覆い、端部３４で基板１４に接触している。
【００３９】
上記の遮光層３２は、ベアＩＣ１２に入射する光を低減するために設けられている。遮光層３２は、赤外線から可視光域の光を遮断できる性能をもつように設けられる。シリコンは赤外線の透過率が比較的高いので、上記のように遮光層３２が赤外線を遮断できることが好適である。
【００４０】
本実施の形態では、遮光層３２は樹脂材料で構成されている。樹脂材料は、熱硬化性、光硬化性など、液体状態から硬化反応を起こす材料であればよい。樹脂材料は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミアミド、ウレタンまたはエポキシである。本実施の形態では、エポキシ材料が採用されている。エポキシ材料は、接着性が高い点で有利である。
【００４１】
そして、樹脂材料は、遮光性をもつように着色されている。本実施の形態では、樹脂材料であるエポキシ材料がカーボンブラックを含有しており、これにより遮光性が得られる。含有量は１％〜４０％が好ましい。
【００４２】
また、遮光層３２の厚さの下限値は、遮光性を得られる値に設定される。また、上限値は、低背化というベアチップの利点が得られる値に設定される。好適には、遮光層３２の厚さは、ベアＩＣ１２の裏面１８において、０．００１以上、０．３ｍｍ以下である。
【００４３】
次に、本実施の形態の半導体装置１０の製造方法を説明する。ベアＩＣ１２は基板１４へと、通常のフリップチップ実装技術により実装される。この実装により、ベアＩＣ１２と基板１４の間に接合層２６が介在し、接合層２６の端部２８はベアＩＣ１２からはみ出す。
【００４４】
ベアＩＣ１２の接合後、遮光層３２の樹脂材料が塗布される。前述のように、樹脂材料はエポキシであり、遮光性を得るためのカーボンブラックが混ぜられている。樹脂材料は、ベアＩＣ１２の裏面１８の全体に塗布され、さらに、裏面１８から側面２０を経て接合層２６の端部２８に至る領域に塗布される。さらに、樹脂材料は、接合層２６の端部を覆い、基板１４まで達するように塗布される。樹脂材料の塗布後、硬化反応により樹脂材料が硬化し、遮光層２６が形成される。
【００４５】
以上により、本実施の形態の遮光層２６を備えた半導体装置１０が製造される。この半導体装置１０は電子機器に組み込まれ、使用される。
【００４６】
本実施の形態では、遮光層３２がベアＩＣ１２の裏面１８から側面２０に至る領域を覆っているので、側面２０から入射する光を低減でき、遮光性を向上できる。こうした素子側面の遮光は、遮光性の要求レベルの高まる中で、遮光性を効果的に向上できる。さらに、遮光層３２がベアＩＣ１２を覆うので、ベアＩＣ１２のクラックの発生を防止でき、また、クラックが生じたときの破片の剥離も防止できる。特に、裏面１８の隅および端の角部におけるクラック対策を効果的に行える。このようにして、本実施の形態によれば、遮光性を向上するとともに、クラックによる欠損も防止可能な技術を提供できる。
【００４７】
また、本実施の形態では、遮光層３２は、ベアＩＣ１２の裏面１８から側面２０にかけてだけでなく、さらに、側面２０から接合層２６の端部２８に至る領域を覆うように設けられている。端部２８は、ベアＩＣ１２と基板１４の隙間からはみ出る部分である。この構成により、遮光層３２が、ベアＩＣ１２と基板１４の接合を補助する。より詳細には、本実施の形態では、接合層２６の接着剤による接着を、遮光層３２が補助しており、遮光層３２が接着性のある材料なので、接合補助がさらに効果的に行われている。このようにして、本実施の形態によれば、遮光層３２によりベアＩＣ１２と基板１４の接合が強化される。したがって、本実施の形態によれば、ベアＩＣ１２の裏面１８から側面２０を経て接合層２６に至る領域を遮光層３２で覆うという簡単な構成で、遮光性の向上と、クラック対策と、素子接合の強化を図ることができる。
【００４８】
本実施の形態では、上記のような遮光効果が得られるので、フリップチップ実装を行った電子機器が確実に動作する。そして、低背化、小型化、軽量化といったフリップチップ実装の利点を効果的に活用して、例えば、シースルーの筐体を用いたデザイン性の高い電子機器を実現できる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、遮光層３２は樹脂材料で構成されているので、容易に遮光層３２を設けられる。さらに、樹脂材料が接着性の高いエポキシなので、接合を効果的に強化できる。
【００５０】
また、本実施の形態は、下記の点でも有利といえる。すなわち、仮に図１の接合層２６を拡大し、端部２８のフィレットでベアＩＣ１２の側面２０の全体を覆うとする。さらに、接合層２６に遮光性を持たせるとする。このような構成でも側面２０の遮光が理論的には可能である。しかしながら、接合時にベアＩＣ１２の裏面１８が高温下でプレスされるとき、接合層２６の端部２８の上端がプレス機に接触し、取り去られる可能性がある。したがって、上記のような構成は、実際に採用することは困難である。これに対して、図１の構成であれば、プレス時に接合層２６が取り去られることもなく、側面２０を遮光可能である。
【００５１】
なお、本発明において、ベアＩＣ１２のタイプは特に限定されなくてよい。ベアＩＣ１２は、ジャンクション型、ＣＭＯＳなど、半導体材料を用いて形成されたものであればよい。ただし、ベアＩＣ１２がＰＮジャンクションを有する半導体素子である場合に大きな効果が得られる。
【００５２】
また、フリップチップ実装の種類は限定されない。基板１４とベアＩＣ１２の接合は、ＡＣＰ接合でも、ＡＣＦ接合でも、ＮＣＦ接合でも、ＮＣＰ接合でもよい。
【００５３】
また、半導体装置１０は、例えば、音響変換器の一つであるエレクトロコンデンサマイクロフォンに備えられる。また、半導体装置１０は別のセンサに備えられてもよい。半導体装置１０が備えられる電子機器は限定されない。
【００５４】
「実施の形態２」
図２は、別の実施の形態の半導体装置を示しており、図１と同様の部材には同一の参照番号が付されている。半導体装置４０では、ベアＩＣ１２は、半田ボール４２を用いて基板１４に接合される。半田ボール４２は基板１４のパターン電極２４に接触し、これによりベアＩＣ１２と基板１４が電気的に接続される。
【００５５】
また、本実施の形態では、接合層４４は、半田ボール４２を使う接合に用いられるアンダーフィルである。アンダーフィルは、半導体素子であるベアＩＣ１２と基板１４の間に接合のために設けられる層であるので、本発明では接合層の一つに相当する。アンダーフィルの端部４６は、ベアＩＣ１２の回路面１６からはみ出ている。
【００５６】
遮光層３２は、上述の図１の実施の形態と同様に構成される。すなわち、遮光層３２は、ベアＩＣ１２の裏面１８から側面２０を経て、接合層４４の端部４６に至る領域を覆っている。さらに、遮光層３２は、上述の図１の実施の形態と同様にエポキシ材料で構成され、エポキシ材料にカーボンブラックが含有されている。
【００５７】
半導体装置４０の製造方法は、半田ボール４２を使い、アンダーフィルを充填する点において、上述の図１の実施の形態と異なる。しかし、遮光層３２を設ける方法は、図１の実施の形態と同様でよい。すなわち、樹脂材料が塗布され、硬化反応により遮光層３２が形成される。
【００５８】
本実施の形態により、上述の図１の実施の形態と同様の利点が得られる。すなわち、遮光層３２を設ける簡単な構成で、遮光性の向上と、クラック対策と、素子接合の強化を図ることができる。
【００５９】
また、上記のように、本発明の範囲内で、半導体素子と基板は半田ボールを用いて接合されてもよく、この変形は、本発明の任意の実施の形態に適用可能である。したがって、以下に説明する他の実施の形態でも、半田ボールが接合に使われてもよい。
【００６０】
「実施の形態３」
図３は、本発明の別の実施の形態を示しており、図３の実施の形態は、図１の実施の形態の変形であり、そして、図１の実施の形態と同様の部材には同一の参照番号が付されている。
【００６１】
本実施の形態の半導体装置５０では、図１の実施の形態からの変形点として、接合層５２の樹脂材料に遮光のための着色が施されており、これにより、接合層５２の材料が遮光性を有する。そして、接合層５２が、半導体素子であるベアＩＣ１２の回路面１６、すなわち、基板１４を向いた面を遮光する。
【００６２】
また、接合層５２の端部５４は、ベアＩＣ１２と基板１４の隙間からはみ出ており、ベアＩＣ１２の側面２０の一部であって基板１４に近い部分をも覆っている。したがって、この側面２０の一部も接合層５２により遮光される。
【００６３】
このように、本実施の形態によれば、接合層５２が遮光性を有するので、接合層５２と上記の遮光層３２によりベアＩＣ１２の周囲が遮光され、遮光性のさらなる向上が可能となる。
【００６４】
なお、既に述べたように、本実施の形態においても、ベアＩＣ１２が半田ボールで基板１４に接合されてもよい。この場合、接合層５２はアンダーフィルである。そして、アンダーフィルの材料に遮光のための着色が施される。
【００６５】
「実施の形態４」
図４は、本発明の別の実施の形態を示しており、図４の実施の形態は、図１の実施の形態の変形であり、そして、図１の実施の形態と同様の部材には同一の参照番号が付されている。
【００６６】
本実施の形態の半導体装置６０では、図１の実施の形態からの変形点として、基板６２が遮光性を有している。ここでは、通常の緑色のガラスエポキシ基板を黒色に着色することにより遮光性が得られている。これにより、基板６２は、ベアＩＣ１２の回路面１６を遮光する。
【００６７】
そして、基板６２には、遮光層３２の端部３４が接している。したがって、ベアＩＣ１２の全体が、遮光層３２と基板６２により覆われ、これらにより遮光されている。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、基板６２が遮光性を有するので、基板６２と上記の遮光層３２によりベアＩＣ１２の周囲が遮光され、遮光性のさらなる向上が可能となる。
【００６９】
なお、基板６２の全体が遮光性を有しなくてもよい。すなわち、基板６２は、ベアＩＣ１２を十分に遮光可能な領域で遮光性を有していればよい。この点で、基板６２は、少なくともベアＩＣ１２と対向する部分で遮光性を有していればよい。図４では、遮光層３２の端部３４で囲まれる範囲内で基板６２が遮光性をもつことが好適である。
【００７０】
「実施の形態５」
図５は、本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態では、図１、図３、図４の実施の形態が組み合わされている。すなわち、本実施の形態の半導体装置７０では、ベアＩＣ１２が遮光層３２により覆われている。さらに、接合層５２が遮光性を有しており、基板６２も遮光性を有している。
【００７１】
本実施の形態によれば、遮光層３２、接合層５２および基板６２の遮光効果が得られるので、遮光性のさらなる向上が図れる。
【００７２】
半導体装置では、回路面への光が特性に影響しやすく、光の影響を低減する上では回路面の遮光が効果的である。したがって、本実施の形態は、回路面の遮光性が向上する点で特に有利である。
【００７３】
「実施の形態６」
図６は、本発明の別の実施の形態を示している。図６の実施の形態は、図１の実施の形態の変形であり、そして、図１の実施の形態と同様の部材には同一の参照番号が付されている。
【００７４】
本実施の形態の半導体装置８０では、図１の実施の形態からの変形点として、ベアＩＣ１２の裏面１８に、金属薄膜８２が設けられている。金属薄膜８２の厚さは、ＩＣ裏面をほぼ一様に覆う厚さであればよく（例えば０．０１〜３マイクロメートル）、本実施の形態では約３マイクロメートルである。金属薄膜８２は、融点の高い金属で構成されており、本発明の高融点金属遮光層８２に相当する。金属薄膜８２は、ベアＩＣ１２がフリップチップ実装される前に、ベアＩＣ１２がウエハの状態で、スパッタリングなどの蒸着法、あるいは蒸着法とメッキの組合せでベアＩＣ１２に設けられる。そして、金属薄膜８２を備えたベアＩＣ１２が、フリップチップ実装により、基板１４に実装される。
【００７５】
金属薄膜８２は高い遮光性を有する。また、金属薄膜８２は、ウエハをチップサイズにダイシングするときにクラックを防止する効果ももつ。したがって、本実施の形態によれば、遮光性のさらなる向上と、クラックによる欠損の防止を図ることができる。
【００７６】
ここで、金属薄膜８２の材料について詳細に説明する。本実施の形態では、金属薄膜８２は、単一金属でもよく、合金あるいは積層膜でもよいが、少なくとも最表面を融点の高い金属で構成することが好ましく、より詳細には、融点が１０６４度（Ａｕの融点）より高い金属が採用されている。
【００７７】
このような高い融点を有する単一元素材料としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、ＰｔおよびＣｕが挙げられる。したがって、これらの金属からなる群から選ばれる少なくとも１種が、金属薄膜８２の材料として選ばれる。
【００７８】
特に、金属薄膜８２の材料としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕ、ＲｈおよびＰｔが好ましい。これらの材料は、耐食性が高い点でさらに有利である。
【００７９】
また、既に述べたように、本実施の形態では、金属薄膜８２が合金であってもよい。この合金は、上述のような物質と同様に高い融点をもつことが求められる。そこで、合金は、上記の各種元素の少なくとも１種を含有することが好適である。
【００８０】
また、金属薄膜８２は単層のかたちで設けられてもよいが、既に説明した通り、他の膜とともに積層されてもよい。例えば、Ｓｉ／Ａｌ／Ｔａというような積層構造が考えられる。ここでは、熱融着および剥がれが起きる低融点材料の保護膜として金属薄膜８２が使用されている。そして、この積層は、半導体素子の裏面が金属遮光層で覆われ、金属遮光層の表面部が高融点金属遮光層である構成の一形態である。
【００８１】
さらに、上記構造でも、Ｔａなどの単一元素を、耐食性と高融点を備える合金に代えることも好適である。
【００８２】
次に、上記のように融点が高い金属を使う理由を説明する。本実施の形態では、例えばＡＣＰ接合またはＮＣＰ接合といった接合方法によってフリップチップ実装が行われる。
【００８３】
このような接合では、ベアＩＣ１２と基板１４の間に高温下で圧力を加える熱圧着が行われる。熱圧着の圧力と温度は、ベアＩＣ１２の裏面１８から、ベアＩＣ１２を介して間接的に与えられる。このために、高温下でのプレスがベアＩＣ１２の裏面１８に対して行われる。
【００８４】
ここで、接合部分に適当な温度と圧力（接合温度と接合圧力という）を与えるためには、相当に高い温度と圧力（裏面温度と裏面圧力という）がベアＩＣ１２の裏面１８に与えられる必要がある。裏面１８と回路面１６の温度差（温度勾配）を考慮すると、裏面温度は接合温度より高くなければならない。このような裏面温度と裏面圧力に対しては、アルミニウムまたは金のような比較的融点の低い金属の膜は耐えられない可能性がある。
【００８５】
より詳細には、フリップチップ実装において、ベアＩＣ１２の裏面温度は、例えば３００〜４００度である。一方、金の融点は１０６４度であり、裏面温度より大幅に高い。それにも拘わらず、熱圧着条件下では、金属膜が剥離してプレス治具に付着し、損傷する可能性がある。この付着の理由は、温度と共に圧力が作用することに起因すると考えられ、また、低温物質が高温物質に触れたときの付着作用も関係していると考えられる。
【００８６】
そこで、本実施の形態では、フリップチップ実装の熱圧着の裏面温度と裏面圧力に耐えられる材料として、上述したように、金よりも融点が高い金属を使っている。すなわち、本実施の形態は、単に熱圧着の温度より融点が高い金属材料ではなく、熱圧着の温度が圧力と共に作用しても耐えられる程に融点が高い材料を採用している。このような材料であれば、温度と圧力が複合的に作用する熱圧着の条件下でも、金属膜の損傷を避けられる。実際にＡｕにＣｕを添加し、１０６５度の融点を有するＡｕＣｕ合金を用いて本実施の形態の半導体製造装置を実施した結果、プレス治具への付着などは大きく軽減された。
【００８７】
以上のように、本実施の形態では、半導体素子の裏面に上述のように融点の高い金属遮光層を設けたので、フリップチップ実装の熱圧着の製造条件下でも、金属遮光層を素子裏面に設けた半導体装置を提供できる。すなわち、フリップチップ実装にて、金属での遮光を好適に行うことができる半導体装置を提供することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態でも、接合層２６に遮光性が与えられてもよく、また、基板１４に遮光性が与えられてもよい。すなわち、図３、図４または図５の実施の形態が本実施の形態に組み合わされてもよい。この点は、下記の実施の形態においても同様である。
【００８９】
また、本実施の形態では、金属薄膜８２がベアＩＣ１２の裏面１８を覆っているので、遮光層３２は、裏面１８の全体を覆わなくてもよい。遮光層３２は、裏面１８の縁部から側面２０を覆ってもよい。この例に見られるように、本発明の範囲内で、遮光層３２は、裏面、側面および接合層の各々の全体を覆わなくてもよい。この点も、他の実施の形態においても同様である。
【００９０】
「実施の形態７」
図７は、本発明の別の実施の形態を示している。図６の実施の形態と同様の部材には同一の参照番号が付されている。
【００９１】
本実施の形態の半導体装置９０では、図６の実施の形態との相違点として、遮光層３２が削除されている。ベアＩＣ１２の裏面１８は、専ら、本実施の形態の高融点金属遮光層に相当する金属薄膜８２により遮光されている。
【００９２】
金属薄膜８２の構成および形成方法は、図６の実施の形態と同様でよい。金属薄膜８２の適当な材料も、上述の図６の実施の形態と同様でよく、すなわち、熱圧着での裏面１８に作用する裏面温度と裏面圧力に耐えるように設定される。
【００９３】
本実施の形態では、図６の遮光層３２の遮光性は得られないが、金属薄膜８２の遮光性は得られる。そして、金属薄膜８２の材料を適切に設定したことにより、上述したように、フリップチップ実装の熱圧着の製造条件下でも、金属遮光膜を素子裏面に設けた半導体装置を提供できるという利点が得られ、そして、フリップチップ実装にて金属での遮光を好適に行うことができる。
【００９４】
なお、本実施の形態の変形例として、図７の構成にて、ベアＩＣ１２およびその周辺を覆う樹脂層が設けられてもよい。この樹脂層に遮光性をもたせると、図６の半導体装置が得られる。
【００９５】
「実施の形態８」
図８は、本発明の別の実施の形態を示す模式図である。本実施の形態では、エレクトレットコンデンサマイクロフォン（ＥＣＭ）１００に本発明が適用される。図示のように、ＥＣＭ１００は、筒型の導電性ケース１０２を有する。導電性ケース１０２の底部１０４には複数のケース音孔１０６が設けられている。底部１０４は、音が入射する面であり、底部１０４には面布１０８が被せられている。
【００９６】
導電性ケース１０２の内部には、環状の振動膜保持部１１０が配置されており、振動膜保持部１１０が振動膜１１２を保持している。導電性ケース１０２には、さらに、スペーサ１１４および固定電極１１６が挿入されている。固定電極１１６には、振動膜１１２と対向するようにエレクトレット材１１８が設けられている。また、固定電極１１６は導電体１２０を介して基板１２２に接続されており、導電体１２０および固定電極１１６の外側には絶縁体１２４が配置されている。
【００９７】
基板１２２は、導電性ケース１０２の端部１２６のカーリング加工によって導電性ケース１０２に固定されている。基板１２２には、ＦＥＴであるベアＩＣ１２８がフリップチップ実装されている。
【００９８】
上記の構成において、導電性ケース１０２のケース音孔１０６から音が入ると、振動膜１１２が振動し、これによる静電容量の変化が基板１２２の回路により検出される。
【００９９】
そして、本実施の形態では、基板１２２とベアＩＣ１２８が本発明の半導体装置１３０を構成している。半導体装置１３０は、図１の実施の形態と同様の構成を有する。すなわち、ベアＩＣ１２８を覆うように遮光層１３２が設けられている。
【０１００】
このように、本実施の形態では、図８のタイプのエレクトレットレットマイクロフォンにおいて本発明の利点が得られる。
【０１０１】
なお、本実施の形態のエレクトレットマイクロフォンは、上述の各種の実施の形態のうちの任意の実施の形態の半導体装置を備えてよい。すなわち、図２〜図７の任意の半導体装置が備えられてよく、また、それらの変形例の半導体装置が備えられてもよい。この点は、下記の他の実施の形態においても同様である。
【０１０２】
「実施の形態９」
図９は、本発明の別の実施の形態を示している。図９のＥＣＭは、図８のＥＣＭと異なるタイプである。
【０１０３】
図９を参照すると、ＥＣＭ１４０は、筒型の導電性ケース１４２を有し、導電性ケース１４２の底部１４４には複数のケース音孔１４６が設けられている。底部１４６は、音が入射する面であり、底部１４４には導電性面布１４８が被せられている。
【０１０４】
導電性ケース１４２の内側の面には、エレクトレット材１５０が設けられている。また、導電性ケース１４２内には、環状のスペーサ１５２および振動膜保持部１５４が配置され、振動膜保持部１５４に振動膜１５６が保持されている。なお、エレクトレット材１５０の代わりに絶縁体が設けられ、振動膜１５６の代わりにエレクトレット振動膜が設けられてもよい。
【０１０５】
導電性ケース１４２には、さらに基板１５８が挿入されており、基板１５８は、導電性ケース１４２の端部１６０のカーリング加工によって導電性ケース１４２に固定されている。基板１５８には、ＦＥＴであるベアＩＣ１６２がフリップチップ実装されている。
【０１０６】
上記構成においては、導電性ケース１４２の底部１４４が、固定電極として機能しており、そのために導電性ケース１４２の筒部を介して基板１５８に電気的に接続されている。そして、ケース音孔１４６から音が入ると、振動膜１５６が振動し、静電容量の変化が基板１５８の回路により検出される。
【０１０７】
本実施の形態では、基板１５８とベアＩＣ１６２が本発明の半導体装置１６４を構成している。半導体装置１６４は、図１の実施の形態と同様の構成を有する。すなわち、ベアＩＣ１６４を覆うように遮光層１６６が設けられている。
【０１０８】
このように、本実施の形態では、図９のタイプのエレクトレットレットマイクロフォンにおいて本発明の利点が得られる。
【０１０９】
また、図９のタイプでは、音の入射孔（ケース音孔）とベアＩＣの間に振動膜のみが介在している。このような構成では、より多くの光がベアＩＣに照射される傾向があるので、光の影響が大きい。したがって、本実施の形態の構成が特に有利であり、すなわち、遮光効果が有利に得られる。
【０１１０】
「実施の形態１０」
図１０は、本発明の別の実施の形態を示している。図１０のＥＣＭは、図８、図９のＥＣＭと異なるタイプである。
【０１１１】
図１０を参照すると、ＥＣＭ１７０は、筒型の導電性ケース１７２を有している。導電性ケース１７２の底部１７４は、音が入射する面であり、底部１７４には導電性面布１７６が被せられている。
【０１１２】
導電性ケース１７２の底部１７４には、比較的大きな開口１７８が設けられている。そして、導電性ケース１７２の内部には円板型の固定電極１８０が配置されており、固定電極１８０は底部１７４に接し、開口１７８を塞いでいる。そして、固定電極１８０に複数の音孔１８２が設けられている。また、固定電極１８０にはエレクトレット材１８４が設けられており、エレクトレット材１８４は、ース内部を向く面に設けられている。
【０１１３】
また、導電性ケース１７２の筒部の内周面には、絶縁体からなる絶縁膜１８６が設けられている。絶縁膜１８６は、例えば、ポリイミド等の樹脂材料の膜である。この絶縁膜１８６は、導電性ケース１７２の底部１７４には設けられていない。これにより、導電性ケース１７２と固定電極１８０は導通しており、固定電極１８０から後述する基板への接続は確保されている。
【０１１４】
上記構成において、導電性ケース１７２の材質が比較的柔らかい洋白であるのに対して、固定電極１８０の材質はステンレスである。これにより、本実施の形態では固定電極１８０が剛性を有しており、ＥＣＭ１７０の性能向上に寄与している。
【０１１５】
ＥＣＭ１７０のその他の構成は、概ね、図９の構成と同様である。導電性ケース１７２には、さらに、環状のスペーサ１８８および振動膜保持部１９０が配置され、振動膜保持部１９０に振動膜１９２が保持されている。
【０１１６】
そして、導電性ケース１７２には、さらに基板１９４が挿入されており、基板１９４は、導電性ケース１７２の端部１９６のカーリング加工によって導電性ケース１７２に固定されている。基板１９４には、ＦＥＴであるベアＩＣ１９８がフリップチップ実装されている。
【０１１７】
上記構成においても、音孔１８２から音が入ると、振動膜１９２が振動し、静電容量の変化が基板１９４の回路により検出される。
【０１１８】
本実施の形態では、基板１９４とベアＩＣ１９８が本発明の半導体装置２００を構成している。半導体装置２００は、図１の実施の形態と同様の構成を有する。すなわち、ベアＩＣ１９８を覆うように遮光膜２０２設けられている。
【０１１９】
このように、本実施の形態では、図１０のタイプのエレクトレットレットマイクロフォンにおいて本発明の利点が得られる。そして、このタイプでも、音の入射孔とベアＩＣの間に振動膜のみが介在しているので、本発明の構成が有利である。
【０１２０】
次に、図１１は、上述の実施の形態による遮光効果を示しており、特に、図９のタイプのＥＣＭに本発明を適用したときの遮光効果を示している。ただし、遮光のための構成は図９と同じではない。まず、比較例は従来技術の構成であり、すなわち、比較例には本実施の形態の遮光のための構成が設けられていない。実施例１では、基板が遮光性を有している。実施例２は、さらに、遮光層を備えた構成である。実施例３は、さらに、接合層の接着剤が遮光性を有する構成である。
【０１２１】
図１１は、これらの構成に１０万Ｌｘの光を照射したときのベアＩＣの感度変化を示している。図示のように、比較例の感度変化は−７ｄＢＶであるのに対して、実施例１の感度変化は−６ｄＢＶであり、実施例２の感度変化は−１ｄＢＶであり、実施例３の感度変化は−０．１ｄＢＶである。このように、本発明の適用によって遮光性が向上している。
【０１２２】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は当業者が本発明の範囲内で変形可能なことはもちろんである。
【０１２３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、半導体素子の裏面から側面に至る領域を覆う遮光層を設けたので、このような遮光層を設けるという簡単な構成により、遮光性を向上するとともに、クラックによる欠損も防止可能になるというすぐれた効果を有する半導体装置を提供することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図４】本発明の第４の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図５】本発明の第５の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図６】本発明の第６の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図７】本発明の第７の実施の形態の半導体装置を示す断面図
【図８】本発明の第８の実施の形態の半導体装置が設けられるエレクトレットコンデンサマイクロフォンを示す断面図
【図９】本発明の第９の実施の形態の半導体装置が設けられるエレクトレットコンデンサマイクロフォンを示す断面図
【図１０】本発明の第１０の実施の形態の半導体装置が設けられるエレクトレットコンデンサマイクロフォンを示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態における実施例の実験結果を示す図
【符号の説明】
１０半導体装置
１２ベアＩＣ
１４基板
１６回路面
１８裏面
２０側面
２２Ａｕバンプ
２４パターン電極
２６接合層
２８端部
３０導電フィラー
３２遮光層
３４端部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device having a semiconductor element mounted on a flip chip, and more particularly to light shielding of the semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
Bare-chip mounting has attracted attention as an IC mounting technology for electronic devices that are becoming smaller and lighter. In particular, flip-chip mounting, which enables high-density mounting of ICs and LSI elements, has attracted attention.
[0003]
Bare chip mounting refers to mounting a semiconductor element directly on a substrate without using a package. Flip-chip mounting refers to a technique of connecting a semiconductor element with its circuit surface facing the substrate. That is, in flip-chip mounting, the front surface, which is the circuit surface, is arranged with the substrate facing the substrate, and the back surface of the chip is arranged with the opposite side to the substrate.
[0004]
An application example of flip-chip mounting is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-266499 (Patent Document 1). In this case, flip-chip mounting is applied to an FET built in an electret condenser microphone as an example of an electronic device required to have a small size and a low profile.
[0005]
By the way, it is known that the characteristics of bare mounted semiconductor elements are affected by the incidence of light. For example, if the semiconductor element is an FET, the sensitivity may change depending on the incidence of light. This phenomenon is presumed to be caused by the generation of electron-hole pairs generated by light and the accompanying photoelectromotive force.
[0006]
In order to reduce the influence of light incident on a barely mounted semiconductor element, it has been conventionally proposed to shield the semiconductor element from light. For example, in JP-A-2003-28649 (Patent Document 2), as shown in FIG. 5 of the document, the substrate is made of a black organic resin material having a low light transmittance. Further, as shown in FIG. 8 of the document, it has been proposed to use a resin having a light-shielding property for an underfill in a gap between a semiconductor element and a substrate.
[0007]
In the above document, the circuit surface of the semiconductor element is shielded from light. On the other hand, in JP-A-11-297903 (Patent Document 3), the back surface of the semiconductor element is shielded from light. In this document, a polyimide resin is applied to the back surface of the IC chip, or the back surface is processed to be black. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-27410 (Patent Document 4) also discloses a light-shielding technique for the back surface of a semiconductor element, in which a metal film made of aluminum or gold is formed on the back surface of a semiconductor wafer.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-266499 (pages 3, 4; FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2003-28649 (pages 4, 5; FIGS. 5, 8)
[Patent Document 3]
JP-A-11-297903 (page 2, FIG. 1)
[Patent Document 4]
JP 2001-27410 A (page 3, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been conventionally proposed to shield the circuit surface of a semiconductor element and its back surface from light. However, the level of demands on the characteristics of semiconductor elements has been increasing, and the demands on light-shielding properties have also increased. Against such a background, further improvement in light-shielding properties is required.
[0010]
In the mounting technology of semiconductor devices, measures against cracks are desired from the viewpoints of productivity and performance.More specifically, cracks are prevented from occurring, and delamination of fragments when cracks occur is prevented. Therefore, it is desired to prevent the element from being lost due to cracks.
[0011]
In addition, when a metal film made of aluminum or gold is provided on the back surface of the semiconductor element, the flip-chip mounting may damage the metal film.
[0012]
If this point is described using a metal film made of gold as an example, the melting point of gold is 1064 ° C., which is much higher than the temperature required for a joint portion in flip chip mounting. However, in the flip-chip mounting, thermocompression bonding such as ACP bonding and NCP bonding is performed, and pressing at a high temperature is performed on the back surface of the semiconductor element in order to apply the temperature and pressure required for bonding to the bonding portion. As a result of pressure acting in addition to temperature, even at a temperature lower than the melting point, the metal film may adhere to the press jig and be damaged.
[0013]
Since it is required to avoid such damage, the light-shielding technique of providing an aluminum or gold metal film on the back surface of the semiconductor element is not easy to apply to an actual product.
[0014]
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a flip-chip mounted semiconductor device capable of improving light-shielding properties and preventing loss due to cracks.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suitably performing light shielding with metal in flip chip mounting.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device of the present invention includes a substrate, a semiconductor element mounted on the substrate by flip-chip, and a light-shielding layer covering a region from a back surface to a side surface of the semiconductor element.
[0017]
With this configuration, since the light-shielding layer covers a region from the back surface to the side surface of the semiconductor element, light incident from the side surface can be reduced, and light-shielding properties can be improved. The light shielding on the side surface of the element has an advantage that the light shielding property can be effectively improved while the required level of the light shielding property is increased. Further, in the present invention, since the light-shielding layer covers the semiconductor element, it is possible to prevent cracks from occurring in the semiconductor element and to prevent debris from peeling off when cracks occur. In particular, it is possible to effectively prevent cracks at the corners or corners of the back surface. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a flip-chip mounted semiconductor device capable of improving light-shielding properties and preventing loss due to cracks.
[0018]
Further, in the semiconductor device of the present invention, the light-shielding layer is provided so as to cover a region from the back surface of the semiconductor element through the side surface and further to an end of a bonding layer in a gap between the semiconductor element and the substrate. Can be
[0019]
With this configuration, the light-shielding layer assists the bonding between the semiconductor element and the substrate, so that the bonding between the semiconductor element and the substrate is strengthened. Therefore, according to the present invention, with a simple configuration in which a region from the back surface of the semiconductor element to the bonding layer via the side surface is covered with the light shielding layer, it is possible to improve the light shielding property, prevent cracks, and strengthen element bonding. it can.
[0020]
In the present invention, the light shielding layer is made of a resin material. The resin material may be any material that causes a curing reaction from a liquid state, such as a thermosetting property or a photosetting property. By using a resin material, the semiconductor device of the present invention can be easily realized. The resin material is, for example, polyimide, polyamide, polyamide, urethane, or epoxy.
[0021]
In the present invention, the resin material of the light-shielding layer is preferably an epoxy material. Since the epoxy material has high adhesiveness, the light-shielding layer can be provided firmly.
[0022]
In the present invention, the material of the bonding layer has a light-shielding property, and the bonding layer shields the substrate-side surface of the semiconductor element from light. According to this configuration, since the bonding layer has a light-shielding property, the periphery of the semiconductor element is shielded by the bonding layer and the light-shielding layer, and the light-shielding property can be further improved.
[0023]
In the present invention, the substrate has a light-shielding property at least at a portion facing the semiconductor element, and shields a surface of the semiconductor element on the substrate side from light. According to this configuration, since the substrate has a light-shielding property, the periphery of the semiconductor element is shielded by the substrate and the light-shielding layer, and the light-shielding property can be further improved.
[0024]
Further, the semiconductor device of the present invention has a refractory metal light-shielding layer covering the back surface of the semiconductor element. With this configuration, the light-shielding effect of the high-melting-point metal light-shielding layer is added, so that the light-shielding property can be further improved. The refractory metal light-shielding layer is advantageous from the viewpoint of productivity as described below.
[0025]
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a substrate, a semiconductor element flip-chip mounted on the substrate, and a refractory metal light-shielding layer covering a back surface of the semiconductor element. As the high melting point metal, a metal having a higher melting point than gold is preferable.
[0026]
With this configuration, even if pressing is performed at a high temperature on the back surface of the semiconductor element by thermocompression bonding of flip chip mounting, damage to the metal light shielding layer on the back surface of the semiconductor element can be avoided. Therefore, a semiconductor device in which a metal light-shielding layer is provided on the back surface of the element can be provided even under the manufacturing conditions of flip-chip mounting.
[0027]
Further, the semiconductor device of the present invention has a metal light-shielding layer covering the back surface of the semiconductor element, and a surface portion of the metal light-shielding layer is the high-melting-point metal light-shielding layer. With this configuration also, the above-described effects can be obtained. In this configuration, the back surface of the semiconductor element may be covered with at least one metal light shielding layer. The refractory metal light-shielding layer is disposed on the surface of the metal light-shielding layer. At this time, the refractory metal light-shielding layer may be provided only on the outermost surface, typically only on the outermost layer, but the present invention is not limited to this. When only one metal light-shielding layer is provided, one layer may be a surface portion and may be a high-melting-point metal light-shielding layer. Further, within the scope of the present invention, the metal light-shielding layer composed of a plurality of layers may obtain the above-mentioned damage prevention ability at the time of thermal thickening with the high melting point metal light-shielding layer on the surface portion, and may obtain the light-shielding ability with the lower layer. Good.
[0028]
More specifically, the refractory metal light-shielding layer is provided on a back surface of the semiconductor element in order to indirectly apply a bonding temperature and a bonding pressure to a bonding portion between the semiconductor element and the substrate via the semiconductor element. It is composed of a metal material that can withstand temperature and back pressure.
[0029]
As described above, in flip-chip mounting, pressing at a high temperature is performed on the back surface of the semiconductor element in order to indirectly apply the bonding temperature and bonding pressure for thermocompression bonding from the back surface of the semiconductor element to the bonding portion. Is In this case, the metal layer made of aluminum or gold may be damaged by the pressing. This damage occurs in spite of the fact that the temperature of the press is lower than the melting point, which is presumably because the metal layer is damaged at a lower temperature in an environment where pressure is applied in addition to temperature. In consideration of this point, the present invention employs not a metal material whose melting point is higher than the temperature of thermocompression bonding but a material whose melting point is high enough to withstand the temperature of thermocompression bonding together with the pressure. In this manner, a semiconductor device can be manufactured without causing damage to the back metal light shielding layer.
[0030]
In the present invention, the refractory metal light shielding layer is made of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt and Cu. It is composed of at least one selected from the group consisting of: These materials have a higher melting point than gold (Au) and can withstand the temperature and pressure applied to the back surface of the element in flip chip mounting.
[0031]
In the present invention, the refractory metal light-shielding layer is composed of at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Ru, Rh and Pt. These materials have a higher melting point than gold (Au) and can withstand the temperature and pressure applied to the back surface of the element in flip chip mounting. Further, these materials are advantageous in that they have high corrosion resistance.
[0032]
Another embodiment of the present invention is an acoustic transducer including the above-described semiconductor device, and the acoustic transducer is, for example, an electret condenser microphone. According to this configuration, the above advantages of the present invention can be obtained in the acoustic transducer.
[0033]
Another embodiment of the present invention is a semiconductor manufacturing method, which includes a step of flip-chip mounting a semiconductor element on a substrate and a step of forming a light-shielding layer covering a region from a back surface to a side surface of the semiconductor element. . With this configuration, the advantages of the present invention are obtained in the form of a manufacturing method. As described above, it is possible to manufacture and provide a suitable semiconductor manufacturing apparatus capable of improving light-shielding properties and preventing loss due to cracks.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
"Embodiment 1"
FIG. 1 shows a semiconductor device of the present embodiment. In the semiconductor device 10, a bare IC 12, which is a semiconductor element, is provided on a substrate 14 by flip-chip mounting. The bare IC 12 has a circuit surface (active surface, front (front) surface) 16, a back surface 18, and a side surface 20. The bare IC 12 is disposed so that the circuit surface 16 faces the substrate 14, and further, the Au bump 22 on the circuit surface 16 is disposed so as to face the pattern electrode 24 of the substrate 14.
[0036]
The bare IC 12 and the substrate 14 are joined via a joining layer 26. The material of the bonding layer 26 is an adhesive. The end 28 of the bonding layer 26 protrudes from the gap between the bare IC 12 and the substrate 14 and covers a part of the side surface 20 of the bare IC 12 and close to the substrate 14. This end 28 is called a fillet.
[0037]
In addition, the bonding layer 26 contains a conductive filler 30, and the conductive filler 30 is interposed between the Au bump 22 of the bare IC 12 and the pattern electrode 24 of the substrate 14 so that the Au bump 22 and the pattern electrode 24 can be conductive. Connected.
[0038]
Further, as shown in FIG. 1, as a feature of the present embodiment, a light shielding layer 32 is provided so as to cover a region from the back surface 18 to the side surface 20 of the bare IC 12. The light shielding layer 32 further covers a region from the side surface 20 to the end 28 of the bonding layer 26. The end portion 28 is a protruding portion of the bonding layer 26 as described above. The end 34 of the light shielding layer 32 extends to the outside of the end 28 of the bonding layer 26 and reaches the substrate 14. With the above configuration, the light shielding layer 32 covers the entirety of the bare IC 12 and the bonding layer 26, and is in contact with the substrate 14 at the end 34.
[0039]
The light shielding layer 32 is provided to reduce light incident on the bare IC 12. The light shielding layer 32 is provided so as to have a performance of blocking light in a visible light range from infrared light. Since silicon has a relatively high transmittance of infrared rays, it is preferable that the light-shielding layer 32 can block infrared rays as described above.
[0040]
In the present embodiment, the light shielding layer 32 is made of a resin material. The resin material may be any material that causes a curing reaction from a liquid state, such as a thermosetting property or a photosetting property. The resin material is, for example, polyimide, polyamide, polyamide, urethane, or epoxy. In the present embodiment, an epoxy material is used. Epoxy materials are advantageous in that they have high adhesion.
[0041]
The resin material is colored so as to have a light shielding property. In this embodiment, the epoxy material, which is a resin material, contains carbon black, whereby light-shielding properties can be obtained. The content is preferably 1% to 40%.
[0042]
The lower limit of the thickness of the light-shielding layer 32 is set to a value at which light-shielding properties can be obtained. The upper limit is set to a value at which the advantage of the bare chip, that is, a reduction in height, is obtained. Preferably, the thickness of the light shielding layer 32 is 0.001 or more and 0.3 mm or less on the back surface 18 of the bare IC 12.
[0043]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment will be described. The bare IC 12 is mounted on the substrate 14 by a normal flip chip mounting technique. By this mounting, the bonding layer 26 is interposed between the bare IC 12 and the substrate 14, and the end 28 of the bonding layer 26 protrudes from the bare IC 12.
[0044]
After the bonding of the bare IC 12, the resin material of the light shielding layer 32 is applied. As described above, the resin material is epoxy, and carbon black for obtaining light shielding properties is mixed. The resin material is applied to the entire back surface 18 of the bare IC 12 and further applied to a region from the back surface 18 to the end 28 of the bonding layer 26 via the side surface 20. Further, the resin material is applied so as to cover the end of the bonding layer 26 and reach the substrate 14. After the application of the resin material, the resin material is cured by a curing reaction, and the light shielding layer 26 is formed.
[0045]
As described above, the semiconductor device 10 including the light shielding layer 26 of the present embodiment is manufactured. The semiconductor device 10 is incorporated in an electronic device and used.
[0046]
In the present embodiment, since the light shielding layer 32 covers the region from the back surface 18 to the side surface 20 of the bare IC 12, light incident from the side surface 20 can be reduced, and the light shielding property can be improved. Such light shielding on the side surface of the element can effectively improve the light shielding property as the required level of the light shielding property increases. Further, since the light-shielding layer 32 covers the bare IC 12, the occurrence of cracks in the bare IC 12 can be prevented, and the debris can be prevented from being separated when the crack occurs. In particular, cracks at corners and corners of the back surface 18 can be effectively prevented. As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a technique capable of improving the light shielding property and preventing the loss due to the crack.
[0047]
In the present embodiment, the light-shielding layer 32 is provided so as to cover not only the area from the back surface 18 to the side surface 20 of the bare IC 12 but also the region from the side surface 20 to the end 28 of the bonding layer 26. The end portion 28 is a portion protruding from the gap between the bare IC 12 and the substrate 14. With this configuration, the light shielding layer 32 assists in joining the bare IC 12 and the substrate 14. More specifically, in the present embodiment, the light-shielding layer 32 assists the bonding of the bonding layer 26 with the adhesive, and the light-shielding layer 32 is made of an adhesive material. ing. Thus, according to the present embodiment, the bonding between bare IC 12 and substrate 14 is strengthened by light-shielding layer 32. Therefore, according to the present embodiment, with a simple configuration in which the region from the back surface 18 of the bare IC 12 to the bonding layer 26 via the side surface 20 is covered with the light shielding layer 32, the light shielding property can be improved, cracks can be prevented, and element bonding can be performed. Can be strengthened.
[0048]
In the present embodiment, since the light-shielding effect as described above is obtained, the electronic device on which the flip-chip mounting has been performed operates reliably. By effectively utilizing the advantages of flip-chip mounting such as reduction in height, size, and weight, for example, an electronic device with high design using a see-through housing can be realized.
[0049]
Further, in the present embodiment, since the light shielding layer 32 is made of a resin material, the light shielding layer 32 can be easily provided. Further, since the resin material is epoxy having high adhesiveness, the bonding can be effectively strengthened.
[0050]
This embodiment is also advantageous in the following points. That is, it is assumed that the bonding layer 26 of FIG. 1 is enlarged and the entire side surface 20 of the bare IC 12 is covered by the fillet at the end 28. Further, it is assumed that the bonding layer 26 has a light shielding property. Even with such a configuration, light shielding on the side surface 20 is theoretically possible. However, when the back surface 18 of the bare IC 12 is pressed at a high temperature during bonding, the upper end of the end 28 of the bonding layer 26 may come into contact with the press and be removed. Therefore, it is difficult to actually adopt the above configuration. On the other hand, in the configuration of FIG. 1, the side surface 20 can be shielded from light without the bonding layer 26 being removed during pressing.
[0051]
In the present invention, the type of the bare IC 12 is not particularly limited. The bare IC 12 may be formed by using a semiconductor material such as a junction type or a CMOS. However, a great effect can be obtained when the bare IC 12 is a semiconductor element having a PN junction.
[0052]
Further, the type of flip chip mounting is not limited. The bonding between the substrate 14 and the bare IC 12 may be ACP bonding, ACF bonding, NCF bonding, or NCP bonding.
[0053]
Further, the semiconductor device 10 is provided in, for example, an electrocapacitor microphone that is one of acoustic converters. Further, the semiconductor device 10 may be provided in another sensor. The electronic device provided with the semiconductor device 10 is not limited.
[0054]
"Embodiment 2"
FIG. 2 shows a semiconductor device according to another embodiment, and the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the semiconductor device 40, the bare IC 12 is joined to the substrate 14 using the solder balls 42. The solder balls 42 come into contact with the pattern electrodes 24 on the substrate 14, thereby electrically connecting the bare IC 12 and the substrate 14.
[0055]
Further, in the present embodiment, the bonding layer 44 is an underfill used for bonding using the solder balls 42. The underfill is a layer provided for bonding between the bare IC 12 which is a semiconductor element and the substrate 14, and thus corresponds to one of the bonding layers in the present invention. An end portion 46 of the underfill protrudes from the circuit surface 16 of the bare IC 12.
[0056]
The light shielding layer 32 is configured in the same manner as in the above-described embodiment of FIG. That is, the light-shielding layer 32 covers a region from the back surface 18 of the bare IC 12 to the end portion 46 of the bonding layer 44 via the side surface 20. Further, the light shielding layer 32 is made of an epoxy material as in the embodiment of FIG. 1 described above, and the epoxy material contains carbon black.
[0057]
The method of manufacturing the semiconductor device 40 differs from the above-described embodiment of FIG. 1 in that the underfill is filled using the solder balls 42. However, the method of providing the light shielding layer 32 may be the same as that of the embodiment of FIG. That is, a resin material is applied, and the light shielding layer 32 is formed by a curing reaction.
[0058]
According to the present embodiment, the same advantages as those of the above-described embodiment of FIG. 1 can be obtained. That is, with a simple configuration in which the light-shielding layer 32 is provided, it is possible to improve the light-shielding property, prevent cracks, and strengthen element bonding.
[0059]
Further, as described above, within the scope of the present invention, the semiconductor element and the substrate may be joined using solder balls, and this modification can be applied to any embodiment of the present invention. Therefore, solder balls may be used for bonding in other embodiments described below.
[0060]
"Embodiment 3"
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 3 is a modification of the embodiment of FIG. 1, and the same members as those of the embodiment of FIG. The same reference numbers are given.
[0061]
In the semiconductor device 50 of the present embodiment, as a modification from the embodiment of FIG. 1, the resin material of the bonding layer 52 is colored for shading, whereby the material of the bonding layer 52 is shaded. Has the property. Then, the bonding layer 52 shields the circuit surface 16 of the bare IC 12 as a semiconductor element, that is, the surface facing the substrate 14 from light.
[0062]
Further, the end portion 54 of the bonding layer 52 protrudes from the gap between the bare IC 12 and the substrate 14, and also covers a part of the side surface 20 of the bare IC 12 and near the substrate 14. Therefore, a part of the side surface 20 is also shielded from light by the bonding layer 52.
[0063]
As described above, according to the present embodiment, since the bonding layer 52 has a light-shielding property, the periphery of the bare IC 12 is shielded from light by the bonding layer 52 and the light-shielding layer 32, and the light-shielding property can be further improved.
[0064]
As described above, also in the present embodiment, bare IC 12 may be joined to substrate 14 with solder balls. In this case, the bonding layer 52 is underfill. Then, the material for the underfill is colored for shading.
[0065]
"Embodiment 4"
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 4 is a modification of the embodiment of FIG. 1, and the same members as those of the embodiment of FIG. The same reference numbers are given.
[0066]
In the semiconductor device 60 of the present embodiment, as a modification from the embodiment of FIG. 1, the substrate 62 has a light shielding property. Here, light shielding properties are obtained by coloring a normal green glass epoxy substrate black. Thereby, the substrate 62 shields the circuit surface 16 of the bare IC 12 from light.
[0067]
The end 34 of the light shielding layer 32 is in contact with the substrate 62. Therefore, the entire bare IC 12 is covered by the light-shielding layer 32 and the substrate 62, and is shielded from light by these.
[0068]
As described above, according to the present embodiment, since the substrate 62 has a light-shielding property, the periphery of the bare IC 12 is shielded by the substrate 62 and the light-shielding layer 32, and the light-shielding property can be further improved.
[0069]
Note that the entire substrate 62 does not have to have light-shielding properties. That is, the substrate 62 only needs to have a light-shielding property in a region where the bare IC 12 can sufficiently shield the light. At this point, the substrate 62 only needs to have a light-shielding property at least at a portion facing the bare IC 12. In FIG. 4, it is preferable that the substrate 62 has a light-shielding property within a range surrounded by the end 34 of the light-shielding layer 32.
[0070]
"Embodiment 5"
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the embodiments of FIGS. 1, 3, and 4 are combined. That is, in the semiconductor device 70 of the present embodiment, the bare IC 12 is covered with the light shielding layer 32. Further, the bonding layer 52 has a light-shielding property, and the substrate 62 also has a light-shielding property.
[0071]
According to the present embodiment, the light-shielding effect of the light-shielding layer 32, the bonding layer 52, and the substrate 62 can be obtained, so that the light-shielding properties can be further improved.
[0072]
In a semiconductor device, light on a circuit surface easily affects characteristics, and light shielding on a circuit surface is effective in reducing the influence of light. Therefore, this embodiment is particularly advantageous in that the light-shielding property of the circuit surface is improved.
[0073]
"Embodiment 6"
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 6 is a modification of the embodiment of FIG. 1, and the same members as those of the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0074]
In the semiconductor device 80 of the present embodiment, a metal thin film 82 is provided on the back surface 18 of the bare IC 12 as a modification from the embodiment of FIG. The thickness of the metal thin film 82 may be a thickness that covers the back surface of the IC almost uniformly (for example, 0.01 to 3 micrometers), and is about 3 micrometers in the present embodiment. The metal thin film 82 is made of a metal having a high melting point, and corresponds to the high melting point metal light shielding layer 82 of the present invention. Before the bare IC 12 is flip-chip mounted, the metal thin film 82 is provided on the bare IC 12 by an evaporation method such as sputtering or a combination of an evaporation method and plating in a state where the bare IC 12 is in a wafer state. Then, the bare IC 12 including the metal thin film 82 is mounted on the substrate 14 by flip-chip mounting.
[0075]
The metal thin film 82 has high light-shielding properties. Further, the metal thin film 82 also has an effect of preventing cracks when dicing the wafer to a chip size. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to further improve the light shielding property and to prevent loss due to cracks.
[0076]
Here, the material of the metal thin film 82 will be described in detail. In the present embodiment, the metal thin film 82 may be a single metal, an alloy or a laminated film, but it is preferable that at least the outermost surface is formed of a metal having a high melting point, and more specifically, the melting point is 1064 degrees ( Metals higher than the melting point of Au).
[0077]
As a single element material having such a high melting point, for example, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt and Cu. Therefore, at least one selected from the group consisting of these metals is selected as the material of the metal thin film 82.
[0078]
In particular, as the material of the metal thin film 82, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Ru, Rh, and Pt are preferable. These materials are further advantageous in that they have high corrosion resistance.
[0079]
Further, as described above, in the present embodiment, the metal thin film 82 may be an alloy. This alloy is required to have a high melting point like the above-mentioned substances. Therefore, the alloy preferably contains at least one of the above-mentioned various elements.
[0080]
Further, the metal thin film 82 may be provided in the form of a single layer, but may be stacked with other films as described above. For example, a laminated structure such as Si / Al / Ta can be considered. Here, a metal thin film 82 is used as a protective film of a low melting point material that undergoes thermal fusion and peeling. This lamination is an example of a configuration in which the back surface of the semiconductor element is covered with a metal light shielding layer, and the surface of the metal light shielding layer is a high melting point metal light shielding layer.
[0081]
Further, in the above structure, it is also preferable to replace a single element such as Ta with an alloy having corrosion resistance and a high melting point.
[0082]
Next, the reason for using a metal having a high melting point as described above will be described. In the present embodiment, flip-chip mounting is performed by a bonding method such as ACP bonding or NCP bonding.
[0083]
In such bonding, thermocompression bonding for applying pressure between the bare IC 12 and the substrate 14 at a high temperature is performed. The pressure and temperature of the thermocompression bonding are indirectly applied from the back surface 18 of the bare IC 12 via the bare IC 12. For this purpose, a press at a high temperature is performed on the back surface 18 of the bare IC 12.
[0084]
Here, in order to apply an appropriate temperature and pressure (referred to as a joining temperature and a joining pressure) to the joining portion, it is necessary to apply a considerably high temperature and pressure (referred to as a back surface temperature and a back pressure) to the back surface 18 of the bare IC 12. is there. In consideration of the temperature difference (temperature gradient) between the back surface 18 and the circuit surface 16, the back surface temperature must be higher than the junction temperature. A film of a metal having a relatively low melting point, such as aluminum or gold, may not be able to withstand such back surface temperature and back surface pressure.
[0085]
More specifically, in flip-chip mounting, the back surface temperature of bare IC 12 is, for example, 300 to 400 degrees. On the other hand, the melting point of gold is 1064 degrees, which is much higher than the back surface temperature. Nevertheless, under thermocompression bonding conditions, the metal film may peel off and adhere to the press jig, causing damage. The reason for this adhesion is considered to be due to the pressure acting together with the temperature, and it is also considered that the adhesion effect when the low-temperature substance touches the high-temperature substance is involved.
[0086]
Therefore, in the present embodiment, as described above, a metal having a higher melting point than gold is used as a material that can withstand the back surface temperature and back surface pressure of the thermocompression bonding of flip chip mounting. That is, in the present embodiment, a material having a melting point that is high enough to withstand the temperature of the thermocompression bonding together with the pressure is used instead of a metal material whose melting point is higher than the temperature of the thermocompression bonding. With such a material, damage to the metal film can be avoided even under conditions of thermocompression in which temperature and pressure act in combination. When Cu was actually added to Au and the semiconductor manufacturing apparatus of the present embodiment was implemented using an AuCu alloy having a melting point of 1065 degrees, adhesion to a press jig and the like was greatly reduced.
[0087]
As described above, in the present embodiment, the metal light-shielding layer having a high melting point is provided on the back surface of the semiconductor element as described above. The provided semiconductor device can be provided. That is, it is possible to provide a semiconductor device capable of suitably performing light shielding with metal by flip-chip mounting.
[0088]
Note that, also in the present embodiment, the bonding layer 26 may be provided with a light-shielding property, or the substrate 14 may be provided with a light-shielding property. That is, the embodiment of FIG. 3, FIG. 4, or FIG. 5 may be combined with the present embodiment. This is the same in the following embodiments.
[0089]
In the present embodiment, since the metal thin film 82 covers the back surface 18 of the bare IC 12, the light shielding layer 32 does not have to cover the entire back surface 18. The light shielding layer 32 may cover the side surface 20 from the edge of the back surface 18. As can be seen in this example, within the scope of the present invention, the light-blocking layer 32 need not cover the entire back surface, side surfaces, and the bonding layer. This is the same in the other embodiments.
[0090]
"Embodiment 7"
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. Members similar to those in the embodiment of FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
[0091]
The semiconductor device 90 of the present embodiment differs from the semiconductor device of FIG. 6 in that the light shielding layer 32 is omitted. The rear surface 18 of the bare IC 12 is exclusively shielded from light by the metal thin film 82 corresponding to the high-melting point metal light shielding layer of the present embodiment.
[0092]
The configuration and forming method of the metal thin film 82 may be the same as in the embodiment of FIG. The suitable material of the metal thin film 82 may be the same as that of the embodiment of FIG. 6 described above, that is, is set so as to withstand the back surface temperature and the back surface pressure acting on the back surface 18 in thermocompression bonding.
[0093]
In the present embodiment, the light-shielding property of the light-shielding layer 32 in FIG. 6 cannot be obtained, but the light-shielding property of the metal thin film 82 can be obtained. By appropriately setting the material of the metal thin film 82, as described above, there is an advantage that it is possible to provide a semiconductor device in which a metal light-shielding film is provided on the back surface of the element even under the manufacturing conditions of flip-chip mounting thermocompression bonding. In addition, light shielding with metal can be suitably performed by flip-chip mounting.
[0094]
As a modification of the present embodiment, a resin layer that covers bare IC 12 and its periphery may be provided in the configuration of FIG. When the resin layer is provided with light shielding properties, the semiconductor device shown in FIG. 6 is obtained.
[0095]
"Embodiment 8"
FIG. 8 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to an electret condenser microphone (ECM) 100. As shown, the ECM 100 has a tubular conductive case 102. A plurality of case sound holes 106 are provided in the bottom 104 of the conductive case 102. The bottom 104 is a surface on which sound is incident, and the bottom 104 is covered with a face cloth 108.
[0096]
Inside the conductive case 102, an annular vibration film holding portion 110 is arranged, and the vibration film holding portion 110 holds the vibration film 112. Spacer 114 and fixed electrode 116 are further inserted into conductive case 102. An electret material 118 is provided on the fixed electrode 116 so as to face the vibration film 112. Further, the fixed electrode 116 is connected to the substrate 122 via the conductor 120, and an insulator 124 is disposed outside the conductor 120 and the fixed electrode 116.
[0097]
The substrate 122 is fixed to the conductive case 102 by curling an end 126 of the conductive case 102. A bare IC 128 as an FET is flip-chip mounted on the substrate 122.
[0098]
In the above configuration, when sound enters through the case sound hole 106 of the conductive case 102, the vibrating film 112 vibrates, and a change in capacitance due to the vibration is detected by the circuit of the substrate 122.
[0099]
Further, in the present embodiment, the substrate 122 and the bare IC 128 constitute the semiconductor device 130 of the present invention. The semiconductor device 130 has a configuration similar to that of the embodiment of FIG. That is, the light shielding layer 132 is provided so as to cover the bare IC 128.
[0100]
Thus, in the present embodiment, the advantages of the present invention can be obtained in an electret microphone of the type shown in FIG.
[0101]
Note that the electret microphone according to the present embodiment may include the semiconductor device according to any one of the above-described various embodiments. That is, any of the semiconductor devices shown in FIGS. 2 to 7 may be provided, and semiconductor devices according to modifications thereof may be provided. This is the same in other embodiments described below.
[0102]
"Embodiment 9"
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. The ECM of FIG. 9 is a type different from the ECM of FIG.
[0103]
Referring to FIG. 9, the ECM 140 has a cylindrical conductive case 142, and a plurality of case sound holes 146 are provided in a bottom 144 of the conductive case 142. The bottom 146 is a surface on which sound is incident, and the bottom 144 is covered with a conductive face cloth 148.
[0104]
The electret material 150 is provided on the inner surface of the conductive case 142. In the conductive case 142, an annular spacer 152 and a vibration film holding portion 154 are arranged, and the vibration film 156 is held by the vibration film holding portion 154. Note that an insulator may be provided instead of the electret material 150, and an electret vibration film may be provided instead of the vibration film 156.
[0105]
A substrate 158 is further inserted into the conductive case 142, and the substrate 158 is fixed to the conductive case 142 by curling an end 160 of the conductive case 142. A bare IC 162 as an FET is flip-chip mounted on the substrate 158.
[0106]
In the above configuration, the bottom 144 of the conductive case 142 functions as a fixed electrode, and is therefore electrically connected to the substrate 158 via the cylindrical portion of the conductive case 142. Then, when a sound enters through the case sound hole 146, the vibration film 156 vibrates, and a change in the capacitance is detected by the circuit of the substrate 158.
[0107]
In the present embodiment, the substrate 158 and the bare IC 162 constitute a semiconductor device 164 of the present invention. The semiconductor device 164 has the same configuration as the embodiment of FIG. That is, the light shielding layer 166 is provided so as to cover the bare IC 164.
[0108]
Thus, in the present embodiment, the advantages of the present invention can be obtained in the electret microphone of the type shown in FIG.
[0109]
In the type shown in FIG. 9, only the vibrating film is interposed between the sound entrance hole (case sound hole) and the bare IC. In such a configuration, more light tends to irradiate the bare IC, so that the influence of the light is great. Therefore, the configuration of the present embodiment is particularly advantageous, that is, the light-shielding effect is advantageously obtained.
[0110]
"Embodiment 10"
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. The ECM of FIG. 10 is of a different type from the ECM of FIGS.
[0111]
Referring to FIG. 10, the ECM 170 has a cylindrical conductive case 172. The bottom 174 of the conductive case 172 is a surface on which sound is incident, and the bottom 174 is covered with a conductive face cloth 176.
[0112]
A relatively large opening 178 is provided at the bottom 174 of the conductive case 172. A disc-shaped fixed electrode 180 is arranged inside the conductive case 172, and the fixed electrode 180 is in contact with the bottom 174 and closes the opening 178. A plurality of sound holes 182 are provided in the fixed electrode 180. The fixed electrode 180 is provided with an electret material 184, and the electret material 184 is provided on a surface facing the inside of the source.
[0113]
An insulating film 186 made of an insulator is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the conductive case 172. The insulating film 186 is, for example, a film of a resin material such as polyimide. The insulating film 186 is not provided on the bottom 174 of the conductive case 172. As a result, the conductive case 172 and the fixed electrode 180 are electrically connected, and the connection from the fixed electrode 180 to a substrate described later is secured.
[0114]
In the above configuration, the material of the conductive case 172 is relatively soft nickel white, whereas the material of the fixed electrode 180 is stainless steel. Thus, in the present embodiment, the fixed electrode 180 has rigidity, which contributes to the performance improvement of the ECM 170.
[0115]
Other configurations of the ECM 170 are substantially the same as the configurations in FIG. In the conductive case 172, an annular spacer 188 and a vibration film holding portion 190 are further arranged, and the vibration film 192 is held by the vibration film holding portion 190.
[0116]
The board 194 is further inserted into the conductive case 172, and the board 194 is fixed to the conductive case 172 by curling an end 196 of the conductive case 172. A bare IC 198 as an FET is flip-chip mounted on the substrate 194.
[0117]
Also in the above configuration, when sound enters through the sound hole 182, the vibration film 192 vibrates, and a change in the capacitance is detected by the circuit of the substrate 194.
[0118]
In the present embodiment, the substrate 194 and the bare IC 198 constitute the semiconductor device 200 of the present invention. The semiconductor device 200 has the same configuration as the embodiment of FIG. That is, the light shielding film 202 is provided so as to cover the bare IC 198.
[0119]
As described above, in the present embodiment, the advantages of the present invention can be obtained in the electret microphone of the type shown in FIG. Also in this type, the configuration of the present invention is advantageous because only the vibrating film is interposed between the sound entrance hole and the bare IC.
[0120]
Next, FIG. 11 shows a light-shielding effect according to the above embodiment, and particularly shows a light-shielding effect when the present invention is applied to the ECM of the type shown in FIG. However, the configuration for shading is not the same as in FIG. First, the comparative example has a configuration of the related art, that is, the comparative example does not include the light-shielding configuration of the present embodiment. In the first embodiment, the substrate has a light shielding property. Example 2 has a configuration further including a light shielding layer. Example 3 has a configuration in which the adhesive of the bonding layer has a light-shielding property.
[0121]
FIG. 11 shows a change in sensitivity of the bare IC when these structures are irradiated with 100,000 Lx of light. As shown in the drawing, the change in sensitivity in the comparative example is -7 dBV, the change in sensitivity in Example 1 is -6 dBV, the change in sensitivity in Example 2 is -1 dBV, and the change in sensitivity in Example 3 is Is -0.1 dBV. As described above, the light-shielding property is improved by applying the present invention.
[0122]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, it is obvious that those skilled in the art can modify the above embodiments within the scope of the present invention.
[0123]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the light shielding layer covering the region from the back surface to the side surface of the semiconductor element is provided, the light shielding property is improved by a simple configuration in which such a light shielding layer is provided. In addition, it is possible to provide a semiconductor device having an excellent effect that a defect due to a crack can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a sectional view showing an electret condenser microphone provided with a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a sectional view showing an electret condenser microphone provided with a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a sectional view showing an electret condenser microphone provided with a semiconductor device according to a tenth embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a view showing experimental results of an example in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Semiconductor device
12 Bear IC
14 Substrate
16 Circuit side
18 Back
20 sides
22 Au bump
24 pattern electrodes
26 joining layer
28 end
30 conductive filler
32 Shading layer
34 end

Claims

Board and
A semiconductor element flip-chip mounted on the substrate,
A light-shielding layer covering a region from the back surface to the side surface of the semiconductor element,
A semiconductor device comprising:

2. The light-shielding layer is provided so as to cover a region extending from the back surface of the semiconductor element through the side surface and further to an end of a bonding layer in a gap between the semiconductor element and the substrate. 3. The semiconductor device according to claim 1.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the light shielding layer is made of a resin material.

The semiconductor device according to claim 3, wherein the resin material is an epoxy material.

3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a material of the bonding layer has a light blocking property, and the bonding layer blocks a surface of the semiconductor element on the substrate side. 4.

3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the substrate has a light shielding property at least at a portion facing the semiconductor element, and shields a surface of the semiconductor element on the substrate side. 4.

The semiconductor device according to claim 1, further comprising a refractory metal light-shielding layer that covers a back surface of the semiconductor element.

Board and
A semiconductor element flip-chip mounted on the substrate,
A refractory metal light-shielding layer covering the back surface of the semiconductor element,
A semiconductor device comprising:

9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a metal light shielding layer covering a back surface of the semiconductor element, wherein a surface portion of the metal light shielding layer is the high melting point metal light shielding layer.

The refractory metal light-shielding layer has a back surface temperature and a back surface applied to a back surface of the semiconductor element to indirectly apply a bonding temperature and a bonding pressure to a bonding portion between the semiconductor element and the substrate via the semiconductor element. The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor device is made of a metal material that can withstand pressure.

The refractory metal light shielding layer is selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt and Cu. The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor device comprises at least one of the following.

The refractory metal light-shielding layer is made of at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Ru, Rh and Pt. The semiconductor device according to any one of the above.

An acoustic transducer comprising the semiconductor device according to claim 1.

Flip-chip mounting a semiconductor element on a substrate;
Forming a light-shielding layer covering a region from the back surface to the side surface of the semiconductor element;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: