JP2007134636A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスが気密封止して組み込まれてなり、中空部分を構成するための中空基板が不要であり、小型化や薄型化が可能である半導体装置と、その製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０に電極１１が形成されており、機能面１４ｓに可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面１４ｓに形成されたバンプ１５とを有するマイクロデバイス１４が、バンプ１５が電極１１に接続して、機能面１４ｓが基板１０に接しないようにマウントされており、液晶ポリマーを含み、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆し、機能面１４ｓが封止されて中空部分Ｃを構成するように樹脂層１８が形成されている構成とする。
【選択図】図１
【解決手段】基板１０に電極１１が形成されており、機能面１４ｓに可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面１４ｓに形成されたバンプ１５とを有するマイクロデバイス１４が、バンプ１５が電極１１に接続して、機能面１４ｓが基板１０に接しないようにマウントされており、液晶ポリマーを含み、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆し、機能面１４ｓが封止されて中空部分Ｃを構成するように樹脂層１８が形成されている構成とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子、あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表されるモバイル機器においては、小型軽量化や多機能および高機能化が進んでおり、これらの機器を構成する部品や基板も同様に小型、薄型、軽量化や高密度実装化が進んでいる。また、半導体等のデバイスの実装に関しても、実装面積の小型化や伝達信号の高速化に伴い、モールドやセラミックパッケージによる実装から、いわゆるフリップチップ実装技術によりデバイスのベアチップを直接基板に実装し、封止する試みがとられている。
ところが、このフリップチップによるデバイスのダイレクト実装方法は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つマイクロデバイスの場合、機能面を封止材等で覆うことができないため、セラミックや金属、あるいはガラスなどの基板を用いて気密封止するパッケージ構造がとられている。
図５はＭＥＭＳなどのパッケージ構造の従来例を示す断面図である。
例えば、セラミック、金属、ガラスなどの中空基板部材（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）を積層して凹部１００ｄが設けられた中空基板１００に、ＭＥＭＳなどの機能面１０１ａに可動部または振動子を持つマイクロデバイスが設けられた半導体チップ１０１が機能面１０１ａを上面にして収容され、外部との電気的な接続のために凹部内に設けられた電極１０２にワイヤボンディング１０３で接続されている。
さらに、金属、セラミックあるいはガラスなどからなるリッド１０４で凹部１００ｄが覆われて、封止剤１０５で封止され、凹部１００ｄとリッド１０４から気密封止された中空部分１０６が構成される。中空部分１０６は、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
例えば、セラミック、金属、ガラスなどの中空基板部材（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）を積層して凹部１００ｄが設けられた中空基板１００に、ＭＥＭＳなどの機能面１０１ａに可動部または振動子を持つマイクロデバイスが設けられた半導体チップ１０１が機能面１０１ａを上面にして収容され、外部との電気的な接続のために凹部内に設けられた電極１０２にワイヤボンディング１０３で接続されている。
さらに、金属、セラミックあるいはガラスなどからなるリッド１０４で凹部１００ｄが覆われて、封止剤１０５で封止され、凹部１００ｄとリッド１０４から気密封止された中空部分１０６が構成される。中空部分１０６は、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
また、特許文献１には、絶縁層と配線層とが積層された配線基板内の中空部分に、機能面に振動子または可動部を持つマイクロデバイスが設けられた半導体チップが実装されており、中空部分に露出する絶縁層の表面、及び中空部内面における絶縁層と配線層との境界を覆うようにして中空部分内面に疎水性材料の膜が形成され、中空部分の上面が金属膜で覆われて構成されている素子内蔵基板が開示されている。
しかしながら、図５及び特許文献１に示された構造では、半導体チップをスムーズに収容するために、半導体チップの大きさよりも中空部分を相当大きくする必要があることから、マイクロデバイスを組み込んだモジュールまたは半導体装置のサイズや厚みが大きくなってしまうという不利益があり、また、製造するときに、マイクロデバイスを気密封止するためのセラミック基板や樹脂基板などの中空部分を構成するための中空基板が予め必要であることから、製造工程が多いという不利益がある。
特開２００４−１７９５７３号公報
本発明の目的は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスが気密封止して組み込まれてなり、中空部分を構成するための中空基板が不要であり、小型化や薄型化が可能である半導体装置と、その製造方法を提供することである。
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板に形成された電極と、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有し、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないように前記基板上にマウントされたマイクロデバイスと、液晶ポリマーを含み、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように形成された樹脂層とを有する。
上記の本発明の半導体装置は、基板に電極が形成されており、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスが、バンプが電極に接続して、機能面が基板に接しないようにマウントされている。
さらに、液晶ポリマーを含み、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように樹脂層が形成されている。
さらに、液晶ポリマーを含み、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように樹脂層が形成されている。
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、基板と、前記基板に形成された電極と、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有し、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないように前記基板上にマウントされたマイクロデバイスと、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含み、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように形成された樹脂層とを有する。
上記の本発明の半導体装置は、基板に電極が形成されており、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスが、バンプが電極に接続して、機能面が基板に接しないようにマウントされている。
さらに、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含み、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように樹脂層が形成されている。
さらに、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含み、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように樹脂層が形成されている。
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントし、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成してなる。
上記の本発明の半導体装置は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスが、バンプが電極に接続して、機能面が基板に接しないようにマウントされ、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層が形成されて構成されている。
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントし、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成してなる。
上記の本発明の半導体装置は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスが、バンプが電極に接続して、機能面が基板に接しないようにマウントされ、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層が形成されて構成されている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントする工程と、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成する工程とを有する。
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、バンプが前記電極に接続して、機能面が前記基板に接しないようにマウントする。
次に、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成する。
次に、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成する。
また、上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントする工程と、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成する工程とを有する。
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、バンプが前記電極に接続して、機能面が前記基板に接しないようにマウントする。
次に、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成する。
次に、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆し、機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成する。
本発明の半導体装置は、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆して、液晶ポリマーや溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層が形成されて、機能面が封止されて中空部分が構成されており、中空部分を構成するための中空基板が不要で小型化や薄型化が可能である。
本発明の半導体装置の製造方法は、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆して、液晶ポリマーや溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成して、機能面を封止して中空部分を構成しており、中空部分を構成するための中空基板が不要となり、小型化や薄型化した半導体装置を製造することが可能である。
以下に、本発明の半導体装置及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は本実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
例えば、絶縁樹脂などからなる基板１０の一方の面に、第１電極１１が形成され、他方の面に第２電極１２が形成されている。第１電極１１と第２電極１２は配線として機能する。さらに、基板１０中には第１電極１１と第２電極１２とを接続する垂直配線１３が形成されている。
図１は本実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
例えば、絶縁樹脂などからなる基板１０の一方の面に、第１電極１１が形成され、他方の面に第２電極１２が形成されている。第１電極１１と第２電極１２は配線として機能する。さらに、基板１０中には第１電極１１と第２電極１２とを接続する垂直配線１３が形成されている。
例えば、上記の構成の基板１０に、機能面１４ｓに可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面１４ｓに形成されたバンプ１５とを有するマイクロデバイス１４がマウントされている。マイクロデバイス１４は、バンプ１５が第１電極１１に接続して、機能面１４ｓが基板１０に接しないようにして、マウントされている。
例えば、上記のマイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆して、機能面１４ｓが封止されて中空部分Ｃを構成するように樹脂層１８が形成されている。
樹脂層１８は、例えば液晶ポリマーを含んで構成される。この液晶ポリマーは、例えば、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂である。また、中空部分Ｃは、例えば、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
樹脂層１８は、例えば液晶ポリマーを含んで構成される。この液晶ポリマーは、例えば、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂である。また、中空部分Ｃは、例えば、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
具体的には、例えば、樹脂層１８の少なくともマイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆して封止するように、上記の溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂である液晶ポリマーからなる樹脂フィルムを含んで構成されている。
例えば、プリント配線基板の基板材料として広く用いられているガラス繊維を含有するエポキシ樹脂の収縮率が３〜５％であるのに対して、上記の液晶ポリマーは、例えば収縮率が０．２〜０．３％程度と非常に小さい収縮率を有する。
例えば、プリント配線基板の基板材料として広く用いられているガラス繊維を含有するエポキシ樹脂の収縮率が３〜５％であるのに対して、上記の液晶ポリマーは、例えば収縮率が０．２〜０．３％程度と非常に小さい収縮率を有する。
樹脂フィルムを除く部分の樹脂層１８は、例えば樹脂フィルムとは異なる樹脂で形成されていてもよいが、樹脂フィルムと同じ液晶ポリマーで形成されていることが好ましい。樹脂層１８のうちの樹脂フィルムと残りの部分を同じ液晶ポリマーからなる樹脂で形成されていると、成形後には一体化して境界が分からない状態となっている。
上記の樹脂層１８には第１電極１１に達するコンタクトホール１８ａが開口されており、コンタクトホール１８ａを埋め込んで第１電極に接続するようにプラグ１９が形成されており、さらにプラグ１９に接続するように樹脂層１８の上層に第３電極２０が形成されている。第３電極２０は配線としても機能する。
上記のマイクロデバイス１４に形成されている機能素子は、例えば、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどである。
本実施形態の半導体装置において、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓは中空部分Ｃにおいて気密封止された構成となっており、中空部分Ｃを構成するための中空基板は不要であり、上記のようにマイクロデバイスを組み込んだ半導体装置として小型化や薄型化が可能である。
本実施形態の半導体装置において、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓは中空部分Ｃにおいて気密封止された構成となっており、中空部分Ｃを構成するための中空基板は不要であり、上記のようにマイクロデバイスを組み込んだ半導体装置として小型化や薄型化が可能である。
本実施形態の半導体装置は、第２電極１２及び第３電極２０に他の電子部品を実装してチップ内蔵基板として用いることができる。また、第２電極１２及び第３電極２０から他の実装基板上に実装してマイクロデバイスをベアチップでパッケージ化したＣＳＰ（チップサイズパッケージ）として用いることもできる。
次に、上記の本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、絶縁樹脂からなり、一方の面に第１電極１１が形成され、他方の面に第２電極１２が形成されており、内部に第１電極１１と第２電極１２とを接続する垂直配線１３が形成されている基板１０に、マイクロデバイス１４をマウントする。
マイクロデバイス１４は、機能面１４ｓに可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面１４ｓに形成されたバンプ１５とを有しており、バンプ１５が第１電極１１に接続して、機能面１４ｓが基板１０に接しないように機能面１４ｓと基板１０の実装面で中空となる空間を確保して、フリップチップでマウントする。バンプ１５と第１電極１１の接合は、例えばバンプ１５と第１電極１１の接合面にそれぞれＡｕ層を設けておき、超音波接合により接合する。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、絶縁樹脂からなり、一方の面に第１電極１１が形成され、他方の面に第２電極１２が形成されており、内部に第１電極１１と第２電極１２とを接続する垂直配線１３が形成されている基板１０に、マイクロデバイス１４をマウントする。
マイクロデバイス１４は、機能面１４ｓに可動部または振動子が形成された機能素子と、機能面１４ｓに形成されたバンプ１５とを有しており、バンプ１５が第１電極１１に接続して、機能面１４ｓが基板１０に接しないように機能面１４ｓと基板１０の実装面で中空となる空間を確保して、フリップチップでマウントする。バンプ１５と第１電極１１の接合は、例えばバンプ１５と第１電極１１の接合面にそれぞれＡｕ層を設けておき、超音波接合により接合する。
次に、図２（ｂ）に示すように、例えば液晶ポリマーからなる樹脂フィルム１６により、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を封止して、基板全体を被覆する。さらにマイクロデバイス１４の厚みに応じてマイクロデバイス１４以外の部分に樹脂シート１７を供給する。
上記の液晶ポリマーの樹脂フィルム１６は、例えば溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂である液晶ポリマーをフィルム化したものであり、５０μｍ程度以下の膜厚を有する。例えば、プリント配線基板の基板材料として広く用いられているガラス繊維を含有するエポキシ樹脂の収縮率が３〜５％であるのに対して、上記の液晶ポリマーは、例えば収縮率が０．２〜０．３％程度と非常に小さい収縮率を有する。
液晶ポリマーの分子鎖は折れ曲がり難い棒状であるが、通常はある程度の固まりごとにランダムな方向に配列している。しかし、溶融時に、僅かなせん断応力を受けるだけで、一方向に配列する。それをそのまま冷却すると分子が配向したまま固化し、その状態が安定に保たれる。
本実施形態では、５０μｍ以下になるよう、ローラーなどで加熱成形することにより、一方向に配向した液晶ポリマーの樹脂フィルムを得る。
本実施形態では、５０μｍ以下になるよう、ローラーなどで加熱成形することにより、一方向に配向した液晶ポリマーの樹脂フィルムを得る。
次に、図３（ａ）に示すように、例えば樹脂シート１７及び樹脂フィルム１６の上面から加圧及び加熱成形して、樹脂シート１７及び樹脂フィルム１６からなる樹脂層１８を形成する。加圧加熱成形により、樹脂層１８の表面は平坦で滑らかな面とすることができる。
例えば、上記の成形において、３２０℃、１００ｋｇ／ｃｍ２の加圧及び加熱成形を行う。
上記の加圧加熱成形において、液晶ポリマーの樹脂フィルム１６は流動性が低いため、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓ側に樹脂が流れ込むことなく成形でき、これにより機能面１４ｓと基板１０の実装面で中空となる空間が封止されて中空部分Ｃが構成される。
上記のようにして、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆して、機能面１４ｓが封止されて中空部分Ｃを構成するように樹脂層１８を形成する。
例えば、上記の成形において、３２０℃、１００ｋｇ／ｃｍ２の加圧及び加熱成形を行う。
上記の加圧加熱成形において、液晶ポリマーの樹脂フィルム１６は流動性が低いため、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓ側に樹脂が流れ込むことなく成形でき、これにより機能面１４ｓと基板１０の実装面で中空となる空間が封止されて中空部分Ｃが構成される。
上記のようにして、マイクロデバイス１４の機能面１４ｓを除く面を被覆して、機能面１４ｓが封止されて中空部分Ｃを構成するように樹脂層１８を形成する。
上記の加圧加熱成形による樹脂層１８の形成工程を、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気で行うことにより、中空部分Ｃを、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持して形成することができる。
上記の樹脂シート１７は、例えば樹脂フィルムとは異なる樹脂で形成されていてもよいが、樹脂フィルムと同じ液晶ポリマーで形成されていることが好ましい。樹脂フィルム１６と樹脂シート１７を同じ液晶ポリマーからなる樹脂で形成すると、成形後の樹脂層１８においては一体化して境界が分からない状態となる。
次に、図３（ｂ）に示すように、例えば、樹脂層１８に対して、第１電極１１に達するコンタクトホール１８ａを開口する。
さらに、図３（ｃ）に示すように、例えば、コンタクトホール１８ａを埋め込んで第１電極に接続するようにプラグ１９を形成し、さらにプラグ１９に接続するように樹脂層１８の上層に第３電極２０を形成する。プラグ１９及び第３電極２０は、例えばＣｕメッキ及び得られたＣｕ層のパターン加工などにより形成できる。
以上で、本実施形態に係る図１の構成の半導体装置を製造することができる。
さらに、図３（ｃ）に示すように、例えば、コンタクトホール１８ａを埋め込んで第１電極に接続するようにプラグ１９を形成し、さらにプラグ１９に接続するように樹脂層１８の上層に第３電極２０を形成する。プラグ１９及び第３電極２０は、例えばＣｕメッキ及び得られたＣｕ層のパターン加工などにより形成できる。
以上で、本実施形態に係る図１の構成の半導体装置を製造することができる。
上記の本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、マイクロデバイスの機能面を除く面を被覆して、液晶ポリマーや溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成して、機能面を封止して中空部分を構成することにより、従来のような中空部分を構成するための中空基板が不要となり、小型化や薄型化した半導体装置を製造することが可能である。
上記のように、本実施形態によれば、流動性の低い液晶ポリマーを基板材料とすることにより、基板の積層成形とマイクロデバイスの基板内蔵、および中空構造の形成を同時に行うことができる。
マイクロデバイスをベアチップ状態で樹脂層に内蔵しても、液晶ポリマーの透過性が低いので、基板材料を透過する水分を抑えることができ、マイクロデバイスの機能面は外部環境の影響を受けることなく、より信頼性の高い中空構造を形成することができ、特性、品質を維持することができる。
基板の積層成形とマイクロデバイスの基板内蔵を一括で行うことができるので、製造工程の削減及びコストダウンを実現することができる。
マイクロデバイスをベアチップ状態で樹脂層に内蔵しても、液晶ポリマーの透過性が低いので、基板材料を透過する水分を抑えることができ、マイクロデバイスの機能面は外部環境の影響を受けることなく、より信頼性の高い中空構造を形成することができ、特性、品質を維持することができる。
基板の積層成形とマイクロデバイスの基板内蔵を一括で行うことができるので、製造工程の削減及びコストダウンを実現することができる。
また、基板内蔵ではなく、セラミック基板や金属基板上にマイクロデバイスを実装したのち、液晶ポリマーの樹脂フィルムを積層して中空封止することによる、パッケ−ジの製造も可能である。
本実施形態の半導体装置の構造と、従来の０−Ｌｅｖｅｌパッケージでは、実装エリアでＸＹともに０．２ｍｍ以上小さく、装置の厚みで、少なくとも０．２５ｍｍ薄くすることができる。
また、ＦＲ−４などの他の有機材料を使用した基板と比較して、パッケージ後のアウトガス成分もなく、ポリイミドやフッ素系樹脂等の材料と比較しても、気密性（透過性）の評価として用いられる、Ｈｅリーク測定においても、２桁程度低い値を示している。
以上、気密性の高い構造を有し、サイズメリットだけではなく、単純な製造工程で中空構造を形成することができ、総じて、製品のコストダウンを実現することができる。
また、ＦＲ−４などの他の有機材料を使用した基板と比較して、パッケージ後のアウトガス成分もなく、ポリイミドやフッ素系樹脂等の材料と比較しても、気密性（透過性）の評価として用いられる、Ｈｅリーク測定においても、２桁程度低い値を示している。
以上、気密性の高い構造を有し、サイズメリットだけではなく、単純な製造工程で中空構造を形成することができ、総じて、製品のコストダウンを実現することができる。
第２実施形態
上記の実施形態では、図面上、機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとしてＭＥＭＳについて示しているが、これに限らず、例えば図４に示す構造のＦ−ＢＡＲや、ＳＡＷ素子などを備えたマイクロデバイスを内蔵するようにしてもよい。
図４は、Ｆ−ＢＡＲの一例の構成を示す模式断面図である。
例えば、デバイス基板４０に、所定の共振領域を構成する空隙４１を介して、下部電極４２、圧電膜４３および上部電極４４の積層体からなる弾性共振膜が形成されている。
下部電極４２および上部電極４４は、例えばＡｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉなどの導電性材料からなり、例えば０．１〜０．５μｍの膜厚で形成されている。
また、圧電膜４３は窒化アルミニウムや酸化亜鉛などの圧電材料からなり、ｃ軸に高配向した緻密な膜となっており、優れた圧電特性と弾性特性を備えた圧電膜であり、例えば１．５μｍ以下の膜厚で形成されている。
空隙４１は、下部電極４２の端部に屈曲して形成された足部により支えられており、空隙４１の高さは例えば数μｍ程度である。
下部電極４２、上部電極４４および圧電膜４３の膜厚や空隙４１の高さなどは、共振周波数に合わせて適宜調整することができる。
上記の実施形態では、図面上、機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとしてＭＥＭＳについて示しているが、これに限らず、例えば図４に示す構造のＦ−ＢＡＲや、ＳＡＷ素子などを備えたマイクロデバイスを内蔵するようにしてもよい。
図４は、Ｆ−ＢＡＲの一例の構成を示す模式断面図である。
例えば、デバイス基板４０に、所定の共振領域を構成する空隙４１を介して、下部電極４２、圧電膜４３および上部電極４４の積層体からなる弾性共振膜が形成されている。
下部電極４２および上部電極４４は、例えばＡｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉなどの導電性材料からなり、例えば０．１〜０．５μｍの膜厚で形成されている。
また、圧電膜４３は窒化アルミニウムや酸化亜鉛などの圧電材料からなり、ｃ軸に高配向した緻密な膜となっており、優れた圧電特性と弾性特性を備えた圧電膜であり、例えば１．５μｍ以下の膜厚で形成されている。
空隙４１は、下部電極４２の端部に屈曲して形成された足部により支えられており、空隙４１の高さは例えば数μｍ程度である。
下部電極４２、上部電極４４および圧電膜４３の膜厚や空隙４１の高さなどは、共振周波数に合わせて適宜調整することができる。
本発明によれば、絶縁樹脂膜を、配線を積層させる際の絶縁膜として、かつ中空構造を形成するために気密封止剤として使用している。ＭＥＭＳなどが形成されたマイクロデバイスの機能面を気密接合面とすることにより、少工程数、少材料数により生産性に優れた半導体装置の提供が可能である。
また、樹脂により中空部分を形成することにより、中空部分のデッドスペースを最小限にすることで低背かつ小型な半導体装置の提供を可能にし、さらにＭＥＭＳなどのマイクロデバイスを個別にシリコン半導体素子基板上へ搭載することにより、中空構造を備えた一つの半導体装置上に多種多様な半導体チップ搭載が可能であり、自由度の高い半導体装置の提供が可能である。
また、気密封止はシリコン基板、ＭＥＭＳなどのマイクロデバイス及び気密封止樹脂で封止されるので、複合材料により形成された有機樹脂基板を使用する方法よりも脱ガスが少なく、ＭＥＭＳの駆動部への悪影響が少なくなり、長寿命化が見込まれる。
上記の本実施形態によれば、以下の効果を享受できる。
（１）気密性を有した中空構造が要求される部品の、基板への内蔵化が可能になる。
（２）上記の結果、より高密度の実装が可能となり、製品の小型化が実現する。
（３）単純な工程で、気密性の高い中空実装が可能となる。
（４）製品のコストダウンを実現する。
（１）気密性を有した中空構造が要求される部品の、基板への内蔵化が可能になる。
（２）上記の結果、より高密度の実装が可能となり、製品の小型化が実現する。
（３）単純な工程で、気密性の高い中空実装が可能となる。
（４）製品のコストダウンを実現する。
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、ＭＥＭＳの他、ＳＡＷ素子やＦ−ＢＡＲなどの機能素子を有するマイクロデバイスを内蔵した半導体装置とすることも可能である。
樹脂層や配線を積層させる層数は実施形態に限らず、何層であってもよい。
静電容量素子やインダクタンス、電気抵抗素子などの受像素子を適宜組み込むことが可能である。さらに、トランジスタなどの能動素子が形成された半導体チップを適宜組み込むことが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、ＭＥＭＳの他、ＳＡＷ素子やＦ−ＢＡＲなどの機能素子を有するマイクロデバイスを内蔵した半導体装置とすることも可能である。
樹脂層や配線を積層させる層数は実施形態に限らず、何層であってもよい。
静電容量素子やインダクタンス、電気抵抗素子などの受像素子を適宜組み込むことが可能である。さらに、トランジスタなどの能動素子が形成された半導体チップを適宜組み込むことが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
本発明の半導体装置は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ半導体素子を有する半導体装置に適用できる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ半導体素子を有する半導体装置を製造するのに適用できる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ半導体素子を有する半導体装置を製造するのに適用できる。
１０…基板、１１…第１電極、１２…第２電極、１３…垂直配線、１４…マイクロデバイス、１４ｓ…機能面、１５…バンプ、１６…樹脂フィルム、１７…樹脂シート、１８…樹脂層、１８ａ…コンタクトホール、１９…プラグ、２０…第３電極、４０…デバイス基板、４１…空隙、４２…下部電極、４３…圧電膜、４４…上部電極、１００…中空基板、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…中空基板部材、１００ｄ…凹部、１０１ａ…機能面、１０１…半導体チップ、１０２…電極、１０３…ワイヤボンディング、１０４…リッド、１０５…封止剤、１０６…中空部分、Ｃ…中空部分
Claims (16)
- 基板と、
前記基板に形成された電極と、
機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有し、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないように前記基板上にマウントされたマイクロデバイスと、
液晶ポリマーを含み、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように形成された樹脂層と
を有する半導体装置。 - 前記樹脂層の少なくとも前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆する部分が前記液晶ポリマーからなる樹脂フィルムで構成されている
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記液晶ポリマーが、溶解状態においてエポキシ樹脂の５〜１０倍の粘度を有する樹脂である
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記樹脂層中に埋め込まれて配線が形成されている
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記中空部分が、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている
請求項１に記載の半導体装置。 - 基板と、
前記基板に形成された電極と、
機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有し、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないように前記基板上にマウントされたマイクロデバイスと、
溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含み、前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように形成された樹脂層と
を有する半導体装置。 - 前記樹脂層の少なくとも前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆する部分が、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である前記樹脂からなる樹脂フィルムで構成されている
請求項６に記載の半導体装置。 - 電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントし、
前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成してなる
半導体装置。 - 電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントし、
前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成してなる
半導体装置。 - 電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントする工程と、
前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、液晶ポリマーを含む樹脂層を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記樹脂層を形成する工程が、前記液晶ポリマーからなる樹脂フィルムにより、前記樹脂層の少なくとも前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆する工程と含む
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記液晶ポリマーとして、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を用いる
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記樹脂層を形成する工程において、前記樹脂層中に配線を埋め込んで形成する
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記中空部分が、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されるように、前記樹脂層を形成する工程を、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気下で行う
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。 - 電極が形成された基板に、機能面に可動部または振動子が形成された機能素子と、前記機能面に形成されたバンプとを有するマイクロデバイスを、前記バンプが前記電極に接続して、前記機能面が前記基板に接しないようにマウントする工程と、
前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆し、前記機能面が封止されて中空部分を構成するように、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である樹脂を含む樹脂層を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記樹脂層を形成する工程が、溶解状態における粘度がエポキシ樹脂の５〜１０倍である前記樹脂からなる樹脂フィルムにより、前記樹脂層の少なくとも前記マイクロデバイスの前記機能面を除く面を被覆する工程を含む
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005328653A JP2007134636A (ja) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005328653A JP2007134636A (ja) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007134636A true JP2007134636A (ja) | 2007-05-31 |
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ID=38156017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005328653A Pending JP2007134636A (ja) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2007134636A (ja) |
-
2005
- 2005-11-14 JP JP2005328653A patent/JP2007134636A/ja active Pending
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