JP2005347635A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面電極チップを用いて安価で生産性に優れた構造を有し、かつ通信特性にも優れたＲＦＩＤタグを提供する。
【解決手段】整流回路部５０、クロック回路部５１、ロジック回路部５２及びメモリ回路部５３を含む無線通信用の両面電極チップ１０と送受信アンテナとを備え、両面電極チップ１０は、半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極１２と、第１の外部電極１２と送受信アンテナとを電気的に接続するために第１の外部電極１２上に形成された導電性バンプ１３と、回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極１４と、送受信アンテナを構成しかつ第１の外部電極１２及び第２の外部電極１４にそれぞれ接続される第１及び第２の導体２１，２２とを有し、導電性バンプ１３は、少なくとも、整流回路部５０及びクロック回路部５１を含むアナログ回路部の内、導電性バンプ１３との間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されている
【選択図】図４

Description

本発明は、ＩＣチップを搭載した非接触式固体識別装置に関して、安価で生産性に優れ、かつ良好な通信特性を得るのに好適な半導体装置に関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを用いる非接触式個体識別システムは、物のライフサイクル全体を管理するシステムとして、製造、物流、販売、リサイクルのすべての業態で注目されている。特にＵＨＦ波やマイクロ波を用いる電波方式のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップに外部アンテナを取り付けた構造で数メートルの通信距離が可能であるという特徴によって注目されており、現在、大量の商品の物流管理や製造物履歴管理等を目的にシステムの構築が進められている。

マイクロ波を用いる電波方式のＲＦＩＤタグとしては、例えば、株式会社日立製作所と株式会社ルネサステクノロジ社によって開発されたＴＣＰ（Tape Carrier Package）型インレットを用いたものが知られている。

また、その他のインレット構造として、例えば、株式会社日立製作所の宇佐美により、外部電極が表裏面に１個ずつ形成されたＩＣチップにおいて、各々の面に形成された各外部電極にダイポールアンテナを接続するガラスダイオード・パッケージ構造が開発されている（特許文献１参照）。さらに、宇佐美らにより、上記２個の外部電極が表裏面に形成されたＩＣチップ（以下、両面電極チップ）を励振スリット型ダイポールアンテナに実装する際に、アンテナによって ＩＣチップの外部電極を挟み込む構造が開発されている（特許文献２参照）。励振スリットを有するダイポールアンテナ構造は、このスリットの幅及び長さを変えることで、アンテナのインピーダンスとＩＣチップの入力インピーダンスとを整合することが可能であり、良好な通信特性を得ることができる。
特開２００２−２６９５２０号公報 特開２００４−１２７２３０号公報

ＲＦＩＤタグを用いた非接触式個体識別システムで大量の商品の物流及び物品管理を実現するためには、商品の１つ１つにＲＦＩＤタグを取り付ける必要があり、そのためには通信特性に優れたＲＦＩＤの安価かつ大量な生産が不可欠となる。

しかしながら、信号の入出力用の２個の外部電極が同一面内に形成されたＩＣチップを前記の励振スリット型ダイポールアンテナに実装する場合には、ＩＣチップの２個の外部電極を励振スリットの各々の側に接続する必要があるため、一般にはＩＣチップの２個の外部電極がスリットを跨いだ位置に配置され、ＩＣチップとアンテナを精度良く位置合わせしなければならない。そのため、従来はＴＡＢ（Tape Automated Bonding）工法を用いてＩＣチップを１個ずつアンテナに実装していたが、この工法ではダイシングフィルムからの真空吸着等のハンドリングや、アンテナとの位置合わせに時間がかかるという課題がある。またＩＣチップを小型化する場合にはこれらの課題がさらに大きくなるため、安価かつ大量な生産の妨げとなる。

一方、アンテナによって両面電極チップの２個の外部電極を挟み込む構造を用いれば、ＩＣチップとアンテナの高精度な位置合わせが不要となり、さらにチップの小型化に対しても何ら支障が生じないため、安価なＲＦＩＤタグの生産方法として有効である。

この工法における課題は、両面電極チップの回路面上の外部電極とアンテナとを電気的に接続する導電性バンプを、外部電極以外の半導体素子領域にまで形成すると、導電性バンプと両面電極チップ内部の半導体素子からなる回路との間に電気的な不要結合が生じ、電力の損失やクロストークノイズ等の発生により通信特性が低下することにある。特に両面電極チップ内部のアナログ回路は、振幅が連続的に変化するアナログ信号を処理するために、電圧の変化やノイズの影響を受けやすく、数μｍの絶縁膜を介してバンプと近接した場合には通信特性の低下は避けられない。

本発明は、前記に鑑みてなされたものであり、両面電極チップを用いて安価で生産性に優れた構造を有し、かつ通信特性にも優れたＲＦＩＤタグを提供するものである。

すなわち、本発明は以下の通りである。

第１に、整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、前記ＩＣチップは半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていることを特徴とする。

第２に、整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、前記ＩＣチップは半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面上に形成された電気的接続に寄与しない少なくとも１個以上の導電性ダミーバンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプ及び前記導電性ダミーバンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプ及び前記導電性ダミーバンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていることを特徴とする。

第３に、整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、前記ＩＣチップは半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面上に形成された少なくとも１個以上の非導電性ダミーバンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていることを特徴とする。

第４に、整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、前記ＩＣチップは半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記ＩＣチップの前記回路面と前記導電性バンプとの間に形成される絶縁膜の厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする。ここで、絶縁膜の厚みは、１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましい。

第５に、前記半導体装置において、前記導電性バンプが金で構成され、その高さが５μｍから４０μｍの範囲にあることを特徴とする。

第６に、前記半導体装置において、前記導電性バンプと送受信アンテナを構成する前記第１もしくは第２の導体との電気的接続と、前記第２の外部電極と送受信アンテナを構成する前記第２もしくは第１の導体との電気的接続と、前記送受信アンテナを構成する前記第１の導体と前記第２の導体との電気的接続の少なくとも１つが、導電性接着剤または異方導電性接着剤を介して行われることを特徴とする。

第７に、前記半導体装置において、前記第２の外部電極は前記ＩＣチップのＳｉベース基板の加工面で構成されることを特徴とする。

本発明の半導体装置によれば、次のような効果を得ることができる。整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップの回路面内に形成された第１の外部電極上に導電性バンプが形成され、回路面と対向する面に第２の外部電極が形成された両面電極チップの各々の電極を、アンテナを構成する第１及び第２の導体で挟み込んだ構造の半導体装置において、第１の外部電極上の導電性バンプを少なくとも、整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、導電性バンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成すること、もしくは回路面と導電性バンプとの間に形成される絶縁膜を１５μｍ以上とすることによって、ＩＣチップとアンテナとの高精度の位置合わせが不要であり、かつＩＣチップのアナログ回路と導電性バンプとの間の電気的不要結合を抑制できる安価で生産性に優れ、良好な通信特性が得られるＲＦＩＤタグ用インレットを実現することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

本実施の形態の半導体装置は、ＩＣチップの両面に各々の外部電極を備えた両面電極チップと、第１及び第２の２つの導体からなる送受信アンテナによって構成されている。図１に本実施の形態の半導体装置であるＲＦＩＤタグ用インレットの一例であり、送受信アンテナとなる励振スリット型ダイポールアンテナに両面電極チップを実装したインレットを上面から見た概略図を示す。アンテナは第１の導体２１と第２の導体２２から構成されており、これら２つの導体２１，２２はＡ部で両面電極チップ１０を挟み込む構造で電気的に接続されており、Ｂ部では２つの導体２１，２２が接続されている。第１の導体２１には、励振スリット２５が形成されており、この励振スリット２５の幅及び長さを変えることでアンテナと両面電極チップ１０のインピーダンスを整合することが可能である。

図２に、図１のＣ−Ｃ’の断面概略図を示す。両面電極チップ１０は半導体素子からなる回路面１１と回路面１１内に形成された第１の外部電極１２と、第１の外部電極１２上に形成された導電性バンプ１３と、回路面１１と対向する面に形成された第２の外部電極１４から構成されている。両面電極チップ１０は導電性バンプ１３と第２の外部電極１４によって、異方導電性接着剤４０に含有される導電粒子４１を介してアンテナを構成する第１の導体２１と第２の導体２２に各々接続されている。なお、図２には両面電極チップ１０の導電性バンプ１３が第２の導体２２と、第２の外部電極１４が第１の導体２１と接続された構造を示したが、両面電極チップ１０の上下面が反転した構造であっても、インレットの性能に変わりはない。また、第１の導体２１と第２の導体２２は各々第１のベース基材２３と第２のベース基材２４に支持されている構成を示したが、ベース基材２３，２４はなくてもよい。

図１及び図２に示したアンテナによって両面電極チップ１０の２個の外部電極１３，１４を挟み込んで接続する構造を用いれば、両面電極チップ１０チップ１０とアンテナの高精度な位置合わせが不要となり、さらに両面電極チップ１０の小型化に対しても何ら支障が生じないため、安価なＲＦＩＤタグの生産を実現できる。

図３は本実施の形態の半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。本実施の形態の半導体装置の使用例はＲＦＩＤタグ用インレットであり、アンテナ２０、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２、メモリ回路５３などから構成される。アンテナ２０から入力された電磁波は、整流回路５０において整流されて直流電圧を発生する。クロック回路５１は電磁波に乗せられてきた信号からクロックを抽出するものであり、ロジック回路５２はデータの書き込みや読み出し等を制御する。メモリ回路５３はカウンタ、デコーダ、メモリセル等から構成される。

また、両面電極チップ１０の内部回路は、振幅が連続的に変化するアナログ信号によって動作する、整流回路５０、クロック回路５１の如きアナログ回路と、アナログ信号を０と１に変換したディジタル信号によって動作する、ロジック回路５２、メモリ回路５３の如きディジタル回路から構成される。

両面電極チップ１０の内部回路が動作するとき、内部回路と導電性バンプ１３が近接していると、両者の間に電気的な不要結合が生じ、電力の損失やクロストークノイズ等が発生することで通信特性が低下する。特に両面電極チップ１０内部のアナログ回路は、電圧の変化やノイズの影響を受けやすく、数μｍの絶縁膜を介して導電性バンプ１３と近接した場合には通信特性の低下は避けられないことから、本実施の形態の半導体装置では、この電気的不要結合の影響を抑制するために、電気的不要結合を生じ得るアナログ回路領域上を除く領域に選択的に導電性バンプ１３を形成すること、もしくは内部回路と導電性バンプ１３との間に形成する絶縁膜を１５μｍ以上とすることを特徴とする。

図４に、本実施の形態の半導体装置を構成する両面電極チップの実施の形態の第１の例として、回路領域の外に導電性バンプと導電性ダミーバンプを形成した両面電極チップを示す。図４（ａ）に両面電極チップ１０を導電性バンプ１３面から見た平面図を、図４（ｂ）には図４（ａ）のＤ−Ｄ’部の断面図を示す。図４に示す導電性バンプ１３は、回路面１１内の第１の外部電極１２上に形成され、絶縁膜１６の第１の外部電極１２上に形成された開口部を介して第１の外部電極１２と接続されている。また、アンテナと導電性バンプ１３を接続する際に両面電極チップ１０とアンテナとの平行性を保つために、両面電極チップ１０の内部回路とアンテナとの電気的接続には寄与しない３個の導電性ダミーバンプ１５が回路領域の外に形成されている。図４（ｂ）から、内部回路と導電性バンプ１３が断面構造的に重なっておらず、電気的に大きな不要結合が生じないことがわかる。

後述する図１０には、比較のために回路領域全体に導電性バンプを形成した従来構造の例を示す。図１０（ａ）に両面電極チップ１１０を導電性バンプ１１８面から見た平面図を、図１０（ｂ）には図１０（ａ）のＩ−Ｉ’部の断面図を示す。図１０（ａ）に示す従来構造の導電性バンプ１１８は、両面電極チップ１１０のほぼ全面に形成されており、絶縁膜１１６の第１の外部電極１１２上に形成された開口部を介して第１の外部電極１１３と接続されている。図１０（ｂ）から、導電性バンプ１１８と、整流回路部１５０、クロック回路部１５１、ロジック回路部１５２及びメモリ回路１５３の如き内部回路の回路面１１１とは絶縁膜１１６を介して断面構造的に重なっている。一般的な半導体チップの絶縁膜はスパッタにて形成され、その厚みは１μｍから数μｍ程度と、高周波で動作する電気信号の相関を遮断するには非常に薄いことから、導電性バンプ１１８と内部回路との間には電気的な不要結合が発生する。

図５には、本実施の形態の半導体装置を構成する両面電極チップの実施の形態の第２の例として、導電性バンプを第１の外部電極上から回路領域には重ならない領域に拡大して形成し、回路領域の外及びディジタル回路からなるロジック回路及びメモリ回路の領域の一部に導電性ダミーバンプを形成した両面電極チップを示す。図５（ａ）に両面電極チップ１０を導電性バンプ１３面から見た平面図を、図５（ｂ）には図５（ａ）のE−E’部の断面図を示す。図５に示す導電性バンプ１３は、回路面１１内の第１の外部電極１２上から回路領域には重ならない領域に拡大して形成され、絶縁膜１６の第１の外部電極１２上に形成された開口部を介して第１の外部電極１２と接続されている。また、アンテナと導電性バンプ１３を接続する際に両面電極チップ１０とアンテナとの平行性を保つために、両面電極チップ１０の内部回路とアンテナとの接続には寄与しない１個の導電性ダミーバンプ１５が、回路領域の外及びディジタル回路からなるロジック回路及びメモリ回路の領域の一部に形成されている。

導電性ダミーバンプ１５もアンテナを構成する導体を介して導電性バンプ１３と同じ電位になるために、絶縁膜１６を介して内部回路の回路面１１と電気的な不要結合を生じ得るが、ディジタル信号によって動作するロジック回路及びメモリ回路上であればその影響は小さい。

図５に示した第２の例によれば、まず、導電性バンプ１３を拡大することによって、導電性バンプ１３とアンテナとの接続面積が増大し、接続抵抗の減少及び接続信頼性の向上が期待できる。また、導電性ダミーバンプ１５を拡大することによって、導電性バンプ１３と合わせたバンプ面積が増大し、例えばアンテナを構成する２つの導体２１，２２と、それらに挟み込まれた両面電極チップ１０の導電性バンプ１３面及び回路面と対向する面の全面に金蒸着等によって形成された第２の外部電極１４とを異方導電性接着剤を介して一括して接続する際に、２つの接続面の圧着圧力の差が小さくなるために、良好な接続状態を得ることができる。

図６には、本実施の形態の半導体装置を構成する両面電極チップの実施の形態の第３の例として、導電性バンプを第１の外部電極上から回路領域の外及びディジタル回路からなるロジック回路及びメモリ回路の領域の一部に拡大し、ロの字型に形成した両面電極チップを示す。図６（ａ）に両面電極チップ１０を導電性バンプ１３面から見た平面図を、図６（ｂ）には図６（ａ）のF−F’部の断面図を示す。図６に示す導電性バンプ１３は、回路面１１内の第１の外部電極１２上から回路領域には重ならない領域及びディジタル回路からなるロジック回路及びメモリ回路の領域の一部に拡大して形成され、絶縁膜１６の第１の外部電極１２上に形成された開口部を介して第１の外部電極１２と接続されている。

図６に示した第３の例によれば、導電性バンプ１３を両面電極チップ１０の周囲に拡大することによって、第２の例で示した構造以上にバンプとアンテナとの接続面積が増大し、接続抵抗の減少及び接続信頼性の向上がより一層期待できる。また、両面電極チップ１０とアンテナを接続する際の平行性を保てる点や、例えばアンテナと両面電極チップ１０の２つの接続面とを異方導電性接着剤を介して一括して接続する際の圧着圧力の差が小さくできる点においても、良好な接続状態を得ることができる。

図７には、本実施の形態の半導体装置を構成する両面電極チップの実施の形態の第４の例として、導電性バンプを第１の外部電極上から回路領域には重ならない領域に拡大して形成し、アナログ回路領域を含む領域の一部に非導電性ダミーバンプを形成した両面電極チップを示す。図７（ａ）に両面電極チップ１０を導電性バンプ１３面から見た平面図を、図７（ｂ）には図７（ａ）のG−G’部の断面図を示す。図７に示す導電性バンプ１３は、回路面内の第１の外部電極１２上から回路領域には重ならない領域に拡大して形成され、絶縁膜１６の第1の外部電極１２上に形成された開口部を介して第１の外部電極１２と接続されている。また、アンテナと導電性バンプ１３を接続する際に両面電極チップ１０とアンテナとの平行性を保つために、非導電性ダミーバンプ１７が、回路領域を含む領域の一部に形成されている。

図７に示した第４の例によれば、図５に示した第２の例と同様に、導電性バンプ１３を拡大することによって、バンプとアンテナとの接続面積が増大し、接続抵抗の減少及び接続信頼性の向上が期待できる。また、非導電性ダミーバンプ１７を両面電極チップ１０の回路面に形成すれば、非導電性ダミーバンプ１７と両面電極チップ１０の内部回路との電気的不要結合を生じることなく、両面電極チップ１０とアンテナを接続する際の平行性を保てる点や、例えばアンテナと両面電極チップ１０の２つの接続面とを異方導電性接着剤を介して一括して接続する際の圧着圧力の差が小さくできる点においても、良好な接続状態を得ることができる。

図８には、本実施の形態の半導体装置を構成する両面電極チップの実施の形態の第５の例を構成する両面電極チップを示す。図８（ａ）に両面電極チップ１０を導電性バンプ１３面から見た平面図を、図８（ｂ）には図８（ａ）のＨ−Ｈ’部の断面図を示す。図８（ａ）に示すように導電性バンプ１３は従来の導電性バンプ１１８（図１０）と同様に、第１の外部電極１２上からアナログ回路領域を含む両面電極チップ１０のほぼ全面に形成されている。一方、図８（ｂ）に示すように、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２及びメモリ回路５３の如き回路面１１と導電性バンプ１３との間に形成された絶縁膜１６は、ポリイミド樹脂等をコーティングすることによって１５μｍ以上の厚みで形成されている。

図８に示した第５の例によれば、後述の図１０に示す従来の構造と同様に、導電性バンプを両面電極チップ１０のほぼ全面に形成することによって、バンプとアンテナとの接続面積が増大し、接続抵抗の減少及び接続信頼性の向上が期待でき、かつ両面電極チップ１０とアンテナを接続する際の平行性を保てる点や、例えばアンテナと両面電極チップ１０の２つの接続面とを異方導電性接着剤を介して一括して接続する際の圧着圧力の差が小さくできる点においても、良好な接続状態を得ることができる。また、内部回路の回路面１１と導電性バンプ１３との間に介在する絶縁膜を従来構造の１μｍから数μｍの厚みに比べ、１５μｍ以上と厚くしたことで、両者の間の電気的不要結合を抑制できる。

前記第１から第５の例において、両面電極チップ１０の導電性バンプ１３面及び第２の外部電極１４面のうちのどちらがアンテナを構成する第１の導体２１に接続しても、また、両面電極チップ１０が回路面の方向に回転しても半導体装置としての性能に変わりはなく、両面電極チップ１０を特定の方向に並べる必要がないため、本実施の形態の構造は大量生産を実現する上で好適である。

前記第１から第５の例において、両面電極チップ１０とアンテナを構成する第１及び第２の２つの導体２１，２２との接続部及びアンテナを構成する２つの導体２１，２２の接続部の少なくとも１つは、導電性接着剤または異方導電性接着剤を介して形成される。前記導電性接着剤は熱硬化性のマトリクス樹脂と、粒状もしくはりん片状もしくは針状の金属片を含有する。また、前記異方導電性接着剤はマトリクス樹脂と、金属粒子もしくは表面に金属層が形成された有機樹脂粒子からなる導電性粒子を含有する。両面電極チップ１０とアンテナもしくはアンテナを構成する２つの導体２１，２２を加熱圧着する際に、マトリクス樹脂４０中に含有される金属片もしくは導電性粒子４１が各導体２１，２２に密着した状態で固定されるため、良好な電気的接続を得ることができる。特に、アンテナを構成する２つの導体２１，２２の間の両面電極チップ１０の周囲を充填するのに十分な樹脂量をもつ異方導電性接着剤を用いれば、電気的接続と同時に両面電極チップ１０の封止効果が得られ、高い信頼性を実現する上で好適である。

前記第１から第５の例において、アンテナを構成する第１及び第２の２つの導体２１，２２のうち、少なくとも励振スリットを形成する第１の導体２１はアルミニウムもしくは銅であることが、エッチングや打ち抜き加工による良好なアンテナ回路加工性と低コスト性を実現する上で好ましい。

また、アンテナを構成する２つの導体２１，２２は、金属板単体や、薄い金属層が有機樹脂または紙からなるベース基材に支持されたものでもよい。本実施の形態の半導体装置をＲＦＩＤタグ用インレットの形態で使用する際には、導体２１，２２が有機樹脂または紙からなるベース基材２３，２４で支持されていることが、アンテナを保護してショート等を防止する点で好ましい。特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は低コストインレットを実現する上で好適である。

すなわち、本実施の形態の半導体装置は、整流回路部５０、クロック回路部５１、ロジック回路部５２、メモリ回路部５３を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置であって、前記両面電極チップ１０は半導体素子が形成された回路面１１上に形成された第１の外部電極１２と、前記第１の外部電極１２と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために第１の外部電極１２上に形成された導電性バンプ１３と、前記回路面１１と対向する面上に形成された第２の外部電極１４と、アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極１２及び第２の外部電極１４に接続される第１の導体２１及び第２の導体２２とを有し、前記導電性バンプ１３は、少なくとも、前記整流回路部５０、クロック回路部５１を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプ１３との間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていること、もしくは前記回路面１１と前記導電性バンプ１３との間に形成される絶縁膜１６が１５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置である。

図１から図８を用いて説明したように、両面電極チップ１０がアンテナを構成する２つの導体２１，２２に挟み込まれた構造を持ち、両面電極チップ１０の回路面上に形成された導電性バンプ１３と内部回路の回路面１１との間の電気的不要結合を抑制することによって、安価で生産性に優れ、かつ良好な通信特性を持つＲＦＩＤタグ用インレットが実現できる。

以下、本発明の好適な実施例について図面を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
実施例１を図４に示す両面電極チップのバンプ配置図及び図９に示す工程図を用いて説明する。

まず、図４に示すように、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２、メモリ回路５３、回路面内の外部電極１２等を含む縦横各４８０μｍの両面電極チップ１０の左上の外部電極１２が形成された回路面上の領域に金による縦横各６５μｍの導電性バンプ１３と、回路が形成されていない領域に金による縦横各６５μｍの３つの導電性ダミーバンプ１５を両面電極チップの４隅に形成した。各々のバンプの高さは１５μｍであり、めっきにて形成した。（図９（ａ））
次に、アルミニウム箔による第１の導体２１とポリエチレンテレフタレート基材２３を貼り合わせた基材を用意し、塩化鉄溶液を用いて所定の寸法に励振スリットをエッチング加工した第１の回路層を作製した。ポリエチレンテレフタレート基材２３に支持された第１の導体は、アンテナを構成する。（図９（ｂ））
次に、第１の導体２１の両面電極チップ１０を実装する所定の位置に、マトリクス樹脂４０中に導電性粒子４１を含有する異方導電性接着フィルム（ＡＣ−２０５６Ｔ−４５、日立化成工業（株）製）を仮接着した。（図９（ｃ））
次に、第１の導体２１上の異方導電性接着フィルム上の所定の位置に両面電極チップ１０を仮固定した。（図９（ｄ））
次に、アルミニウム箔による第２の導体２２とポリエチレンテレフタレート基材２４を貼り合わせた基材による第２の回路層のアルミニウム箔面の所定の位置にマトリクス樹脂４０中に導電性粒子４１を含有する異方導電性接着フィルム（ＡＣ−２０５６Ｔ−４５、日立化成工業（株）製）を仮接着した、アンテナを構成する第２の導体２１を用意し、異方導電性フィルム面が両面電極チップ１０と対向する向きで重ね、さらに第２の導体２２の上から両面電極チップ１０の厚みに等しい突起を形成した圧着ヘッド６０を所定の位置に合わせた。（図９（ｅ））
次に、圧着ヘッド９０を降下し、温度１８０℃、荷重２Ｎの条件で２０秒間圧着し、図８（ｆ）に示す構造を得た。

以上の工程にて得たＲＦＩＤタグ用インレットを、ＲＦＩＤタグリーダ（ＭＲＪ３００、出力３００ｍＷ、日立国際電気（株）製）とＲＦＩＤタグリーダ用アンテナ（円形１パッチ直線偏波アンテナ、日立国際電気（株）製）を用いて通信距離を測定したところ、２６０ｍｍの最大通信距離を得た。

＜実施例２＞
実施例２を図５に示す両面電極チップのバンプ配置図及び図９に示す工程図を用いて説明する。

まず、図５に示すように、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２、メモリ回路５３、回路面内の外部電極１２等を含む縦横各４８０μｍの両面電極チップ１０の上部の外部電極１２が形成された領域及び回路が形成されていない領域に金による縦６５μｍ、横４００μｍの導電性バンプ１３と、両面電極チップ１０下部の回路が形成されていない領域とロジック回路及びメモリ回路が形成された領域の一部の縦１５０μｍ、横４００μｍの範囲に金による凹型の導電性ダミーバンプ１５を形成した。各々のバンプの高さは１５μｍであり、めっきにて形成した。（図９（ａ））
以下、図９に従い、圧着条件を温度１８０℃、荷重３．５Ｎ、圧着時間２０秒とした他は第１の実施例と同じ工程でＲＦＩＤタグ用インレットを作製した。

以上の工程にて得たインレットを、実施例１と同じリーダ及びアンテナを用いて通信距離を測定したところ、２５５ｍｍの最大通信距離を得た。

＜実施例３＞
実施例３を図６に示す両面電極チップのバンプ配置図及び図９に示す工程図を用いて説明する。

まず、図６に示すように、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２、メモリ回路５３、回路面内の外部電極１２等を含む縦横各４８０μｍの両面電極チップ１０の上部の外部電極１２が形成された領域及び回路が形成されていない領域とロジック回路及びメモリ回路が形成された領域の一部の縦４２０μｍ、横４００μｍの範囲に金によるロの字型の導電性バンプ１３を形成した。バンプの高さは１５μｍであり、めっきにて形成した。（図９（ａ））
以下、図９に従い、圧着条件を温度１８０℃、荷重４．５Ｎ、圧着時間２０秒とした他は第1の実施例と同じ工程でＲＦＩＤタグ用インレットを作製した。

以上の工程にて得たインレットを、実施例１と同じリーダ及びアンテナを用いて通信距離を測定したところ、２５５ｍｍの最大通信距離を得た。

＜実施例４＞
実施例４を図７に示す両面電極チップのバンプ配置図及び図９に示す工程図を用いて説明する。

まず、図７に示すように、整流回路５０、クロック回路５１、ロジック回路５２、メモリ回路５３、回路面内の外部電極等を含む縦横各４８０μｍの両面電極チップ１０の上部の外部電極１２が形成された領域及び回路が形成されていない領域に金による縦６５μｍ、横４００μｍの導電性バンプ１３を形成した。バンプの高さは１５μｍであり、めっきにて形成した。

次に、チップ下部の各回路が形成された領域を含む縦３００μｍ、横４００μｍの範囲に球状の二酸化珪素フィラーを含有したエポキシ樹脂をディスペンサを用いてポッティングし、続いて１５０℃、１時間の条件で硬化し、非導電性ダミーバンプ１７を形成した。非導電性ダミーバンプ１７の最大高さは２０μｍであった。（図９（ａ））
以下、図９に従い、圧着条件を温度１８０℃、荷重４．５Ｎ、圧着時間２０秒とした他は実施例１と同じ工程でＲＦＩＤタグ用インレットを作製した。

以上の工程にて得たインレットを、第１の実施例と同じリーダ及びアンテナを用いて通信距離を測定したところ、２６０ｍｍの最大通信距離を得た。

＜比較例＞
比較例を図１０に示す両面電極チップのバンプ配置図及び図９に示す工程図を用いて説明する。

まず、図１０に示すように、整流回路１５０、クロック回路１５１、ロジック回路１５２、メモリ回路１５３、回路面内の外部電極等を含む縦横各４８０μｍの両面電極チップ１１０の上部の外部電極１１２が形成された領域及び各回路が形成された領域を含む縦横各４００μｍの範囲に金による導電性バンプ１１３を形成した。バンプの高さは１５μｍであり、めっきにて形成した。（図９（ａ））
以下、図９に従い、圧着条件を温度１８０℃、荷重４．５Ｎ、圧着時間２０秒とした他は第１の実施例と同じ工程でＲＦＩＤタグ用インレットを作製した。

以上の工程にて得たインレットを、実施例１と同じリーダ及びアンテナを用いて通信距離を測定したところ、２００ｍｍの最大通信距離を得た。

第１から第４の実施の形態及び比較例の結果を表１にまとめて示す。

本実施の形態の半導体装置の構造を示す平面図である。 本実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図である。 本実施の形態の半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。 本実施の形態の第１の例の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。 本実施の形態の第２の例の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。 本実施の形態の第３の例の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。 本実施の形態の第４の例の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。 本実施の形態の第5の例の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。 本実施の形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。 従来の両面電極チップのバンプ配置を示す図である。

符号の説明

１０：両面電極チップ
１１：両面電極チップの内部回路
１２：第１の外部電極
１３：導電性バンプ
１４：第２の外部電極
１５：導電性ダミーバンプ
１６：絶縁膜
１７：非導電性ダミーバンプ
１８：導電性バンプ
２０：アンテナ
２１：アンテナを構成する第１の導体
２２：アンテナを構成する第２の導体
２３：第１の導体を支持するベース基材
２４：第２の導体を支持するベース基材
２５：第１の導体に形成された励振スリット
４０：異方導電性接着剤
４１：導電性粒子
５０：整流回路
５１：クロック回路
５２：ロジック回路
５３：メモリ回路
６０：圧着ヘッド

Claims (7)

1. 整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、
   前記ＩＣチップは、半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていること
   を特徴とする半導体装置。
2. 整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、
   前記ＩＣチップは、半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面上に形成された電気的接続に寄与しない少なくとも１個以上の導電性ダミーバンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプ及び前記導電性ダミーバンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプ及び前記導電性ダミーバンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていること
   を特徴とする半導体装置。
3. 整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、
   前記ＩＣチップは、半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面上に形成された少なくとも１個以上の非導電性ダミーバンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記導電性バンプは、少なくとも、前記整流回路部及びクロック回路部を含むアナログ回路部の内、前記導電性バンプとの間に電気的不要結合が生じ得る領域を選択的に除く領域に形成されていること
   を特徴とする半導体装置。
4. 整流回路部、クロック回路部、ロジック回路部及びメモリ回路部を含む無線通信用のＩＣチップと送受信アンテナとを有する半導体装置において、
   前記ＩＣチップは、半導体素子が形成された回路面上に形成された第１の外部電極と、前記第１の外部電極と前記送受信アンテナとを電気的に接続するために前記第１の外部電極上に形成された導電性バンプと、前記回路面と対向する面上に形成された第２の外部電極と、前記送受信アンテナを構成しかつ前記第１の外部電極及び第２の外部電極にそれぞれ接続される第１の導体及び第２の導体とを有し、前記ＩＣチップの前記回路面と前記導電性バンプとの間に形成される絶縁膜の厚みが１５μｍ以上であること
   を特徴とする半導体装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置において、前記導電性バンプが金で構成され、その高さが５μｍから４０μｍの範囲にあることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置において、前記導電性バンプと前記送受信アンテナを構成する前記第１もしくは第２の導体との電気的接続と、前記第２の外部電極と前記送受信アンテナを構成する前記第２もしくは第１の導体との電気的接続と、前記送受信アンテナを構成する前記第１の導体と前記第２の導体との電気的接続の少なくとも１つが、導電性接着剤または異方導電性接着剤を介して行われることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置において、前記第２の外部電極は前記ＩＣチップのＳｉベース基板の加工面で構成されることを特徴とする半導体装置。

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