TW200403885A - Semiconductor module structure incorporating antenna - Google Patents

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Description

玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於一種併有天線且能夠作用如一插入物 的半導體模組結構。本發明亦有關於一種製造該半導體模 組結構的方法。更特別地，本發明能夠被應用來製造—種 於其内一插入物係被使用的多晶片模組。 【先前技術;J 發明背景 習知地，用於無線通訊的天線係由導電材料或者陶瓷 與導電材料的组合物製成。然而，端視無線通訊的頻率= 定’該天線結構會被限制。例如，在無線通訊係利用—被 形成於由介電常數為大約4.5之—般玻璃環氧樹脂製成= 印刷板上之天線來在2.5 GHZ之頻帶中進行的情財，係必 須提供一長度為18 mm的天線。另—方面，在天線係 於-由介電常數為H)之陶£製成之板上的情況中，係必須 挺供一長度為大約13 mm的天線。 即使在必須使用高介電常數的材料於由陶究或印 製成的平面天料，財，胁鮮面天線讀料或印刷 板的介電常數係很少超過1〇〇。 一習知技術係被揭露於日本未審查專利公 8-56⑴號案中，在該專利公告案中，用於偵測毫米波的偵 測讀被描述。_這習知技術，—接料料膜和—介 電缚膜係被層疊於-個岭或砰化鎵製成的半導體板上， ζυ^4〇3885 而一平面天線與一用於把電力供應到這平面天線的微帶路 棱(micro-strip path)係形成於這介電薄膜上，且一由石申化鎵 製成的第二半導體板係憑藉覆晶黏接來被安裝於該微帶路 後上，一訊號偵測電路或一訊號產生電路係設置於該第二 5 半導體板上。 在這習知技術中，取代形成該平面天線於該設置在該 半導體板上的介電薄膜，一介電板被使用的結構係被揭 露，而形成於該板上的一天線係經由一貫孔來由一配置於 背面的端子供以電力。 1〇 如上所述，在用於進行無線電通訊的一天線係形成於 —印刷板上的情況中，習知地，係必須提供長度是為一預 疋值的天線。因此，例如，要把該天線併合到一石夕晶片内 疋不可能的’因為在該矽晶片内係無法確保有一足夠大的 天線形成區域。 15 【明内容】 發明概要 因此’本發明之目的是為提供一種半導體模組結構， 在邊結構中’當一天線的長度係藉由改進該於其上形成有 4天線之模組結構的材料來被縮減時，該天線係能夠形成 20 於一矽晶片内。 為了達成以上之目的，根據本發明，一種半導體模組 結構係被提供，該半導體模組結構包含··一個具有第一和 第一表面的；5夕板’一鐵電層係形成於該矽板之第一表面或 第一表面的至少一部份上；及一由形成於該鐵電層上之導 6 體薄膜構成的天線。當該天線係如上所述形成於該矽板上 的鐵電層上時，要縮減該天線的長度到不大於1·2 mm係變 成有可能的。 在這情況中’例如，錯酸鈦酸鹽（zirconate titanate)(PZT) 最好係用於該鐵電體。PZT是為由包含锆酸鈦酸鉛（lead zirconate titanate) Pb(ZrxTirx)〇3之混合陶瓷製成的材料。 PZT的介電常數係大約12〇〇。據此，即使在該矽板本身的介 電常數是為大約10時，當該鐵電層係形成於該矽板上時， 该天線的長度能夠被顯著地縮減到一個不大於12 的 值。 像電容器、SAW濾波器和電感般的電子元件係形成於 該在其上形成有天線的矽板上，而且係被併合到該模組結 構内。由於以上的結構，不僅該天線且具有各式各樣其他 功能的電子部件係能夠被安裝於一個模組結構上。例如， 如此之-種電子元件具有-形成如—在該魏上之圖案的 線圈狀結構。 一貫孔係形成於該在其上形成有__天線㈣板上一 導體層係經由-絕緣層來形成於該貫孔的内壁表面上，而 該導體層係與設置於㈣板之第1第二表面上的導體圖 案連接。當貫通财板之兩㈣該貫孔係如上所述形成於 該石夕板上時，設置於該板之兩側上的圖案係能夠彼此電氣 地連接。 在這情況中，-接地層係經由—第一絕緣層來形成於 該貫孔之内壁表面的下層上，-訊號層係經由_第二絕緣 200403885 層來形成於該接地層的上表面上，而該接地層與該訊號層 係分別與設置在該矽板之第一與第二表面上之接地層和訊 號圖案連接。 圖式簡單說明 5 第1圖是為能夠被使用作為一插入物之本發明之第一 實施例之半導體模組的立體圖； 第2圖是為顯示在第1圖中所示之半導體模組之貫孔部 份的剖視圖； 第3圖是為能夠被形成於本發明之半導體模組上之電 10 子部件之例子之電感的平面圖； 第4圖是為顯示本發明之第二實施例之半導體模組的 剖視圖；及 第5圖是為顯示本發明之第三實施例之半導體模組的 剖視圖。 15 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 請參閱該等附圖所示，本發明的一些實施例現在將會 詳細地被說明如下。 第1圖是為能夠被使用作為一插入物之本發明之第一 20 實施例之半導體模組的立體圖。該半導體板1必須是平且為 矩形。此外，該半導體板1的熱電阻必須高。再者，用於把 像1C晶片般之電子部件安裝於該半導體板1上的特性必須 高。為了以上的理由，本發明使用一矽板。該矽板1本身的 介電常數是為大約10。 200403885 在該石夕板1之表面上之一區域的一部份内，即，在沿著 該矩形形狀板1之右邊短側縱向地配置的矩形區域内，係設 置一鐵電層2。在這鐵電層2上，由一導體薄膜構成的天線3 係被形成。 5 該鐵電層2係由，例如，PZT製成。PZT是為一種由一 包含锆酸鈦酸鉛Pb(ZrxTirx)〇3之混合陶瓷製成的材料。 PZT的介電常數是為大約1200。 該天線3的平面輪廓係被形成成F狀圖案。該天線的尺 寸是為小，即，該F狀天線的長度L不大於1.2 mm，而該F 10 狀天線的寬度W係不大於1 mm。電力係經由形成於該板1 與該鐵電層2上的電力供應圖案4來被供應到這天線3。 在該板1上之形成有鐵電層2之區域之外的區域内，像 數個半導體晶片5、電感器6、電容器7和SAW濾波器8般的 電子電路單元或部件係被設置。這些電子部件係與該矽板1 15 一體地被併合以致於一個多晶片模組(MCM)係被構成。例 如，該是為該等電子電路部件中之一者的電感器6係習知地 被安裝於該板上作為該等部件中之一者。然而’在這實施 例中，該電感器6係一體地被併合到該石夕板1的表面上。 大量貫穿該矽板1之兩表面的貫孔9係被形成於該矽板 20 1上。雖然未在圖式中顯示，該石夕板1係設置有很多貫孔9在 大量晶片5之下表面的區域内。該等貝孔9係與電路圖案1〇 連接。這電路圖案10係與形成於該矽板1上的天線3連接而 且亦與像半導體矽晶片5、電感器6、電容器7和SAW濾波器 8般的電子電路圖案部件連接。由於用於電力供應、接地與 9 200403885 發送訊號的導線能夠被配置在該等貫孔9的内壁上或者在 該等貫孔9内，在設置於該板之表面上之電路圖案與設置於 該板之背面上之電路圖案之間的電氣連續性係有利地由該 等貫孔9達成。 5 第2圖是為顯示在第1圖中所示之半導體模組之貫孔部 份的放大橫截面圖。在該矽板1上，大量的貫孔9係事先地 憑藉雷射光束機械加工或鑽孔來被形成以致於該等貫孔9 能夠貫穿該板1。在該矽板1的兩側上和在該等貫孔9的壁面 上，由氧化矽（Si〇2)製成的絕緣薄膜11，其係藉著，例如， 10 碎板的熱氧化來被形成’係被形成。在這絕緣薄膜11上， 必要的導體墊12和導體圖案10係被形成。該等導體層和導 體圖案能夠藉由在一憑藉化學氣相沉積(CVD)或無電電鍵 來被形成的鍍鎳層上進行銅電解電鍍來被形成於該石夕板1 的兩側上和在該等貫孔9的内壁上。 15 於在第2圖中所示之貫孔9的情況中，在該絕緣層11 上，該接地層12，其是為一下層導線，係被形成。此外， 在該接地層12上，由氧化矽（Si02)製成的絕緣薄膜π係被形 成。再者，該訊號層14,其是為一表面層，係被形成於該 絕緣薄膜13上。該接地層12和該訊號層14，其係被形成於 2〇 該等貫孔9内，係分別與形成於該矽板1之兩側上的接地圖 案（下層導線）15和訊號圖案16連接。 作為要連接到外部的端子，例如，焊料凸塊18係被設 置在該等導體墊17上。如在第2圖中所示，該等導體墊17係 與設置在該矽板1之兩側上的訊號圖案16連接。此外，該等 10 200403885 導體墊17係經由該等貫孔的訊號層14來與設置在該板1之 相對側上的訊號圖案連接。在這實施例中，用於導線黏接 的屏蔽導線係不被使用但是該等導體係藉著如上所述的貫 孔來彼此連接。據此，沒有天線由雜訊影響的機率。 5 第3圖是為一電感器的平面圖，該電感器是為能夠被形 成於在第1圖中所示之半導體模組之矽板丨上之電子部件的 例子。這線圈狀電感器6能夠，例如，藉由對一形成於該矽 板1上之由銅製成的導電薄膜進行化學蝕刻來被形成。 第4圖是為顯示本發明之第二實施例之半導體模組的 10圖示。這半導體模組在於第1圖中所說明的板被使用作為一 插入物時是適合的。第4圖顯示一晶片電容器（去耦電容器） 被安裝作為一電子部件的情況。一晶片電容器30係憑藉覆 晶黏接來被安裝於另一個晶片電容器或一插入物31上。這 晶片電谷器或该插入物31具有前述的貫孔3 5。此外，這石夕 15晶片或該插入物31係如上所述憑藉覆晶黏接來被安裝於又 另一個晶片電容器或插入物32上。這晶片電容器或插入物 32亦具有如上所述的貫孔35。該晶片電容器或插入物32係 在與以上所述相同的形式下憑藉覆晶黏接來被安裝於該印 刷板或封t體33上。在第4圖中，標號36是為一用於覆晶黏 20接的導體焊墊，而標號37是為重新導線或第二導線。 第5圖是為顯示本發明之第三實施例之半導體模組的 圖示。在與於第4圖中所示之第二實施例之形式相同的形式 下，該板在這實施例中係被使用作為一插入物。第5圖之這 實施例與第4圖之實施例不同的點係被說明如下。被配置在 11 200403885 该中間部份的矽晶片或插入物31係被省略，而該晶片電容 器（去耦電容器）30,其是為一電子部件，係憑藉覆晶黏接來 被安裝於另一個矽晶片32上。這矽晶片32亦具有如上所述 之那些相同的貫孔。該矽晶片32係在與先前所述之形式相 5同的形式下憑藉覆晶黏接來被安裝於該印刷板或封裝體33 上。 如上所述，根據本發明，一天線能夠被作成微型並且 體地被併合到一石夕晶片（石夕插入物）内。因此，一通訊裝置 能夠被作成非常小。此外，像電容器、SAW濾波器與電感 10益般的電子部件係能夠與該天線的形成同時地被形成於該 插入物上。因此，該多晶片模組(MCM)能夠在降低的成本 下被製成。 【圖式簡單說明】 第1圖是為能夠被使用作為一插入物之本發明之第一 15實施例之半導體模組的立體圖； 第2圖是為顯示在第丨圖中所示之半導體模組之貫孔部 份的剖視圖； 第3圖是為能夠被形成於本發明之半導體模組上之電 子部件之例子之電感的平面圖； 20 第4圖是為顯示本發明之第二實施例之半導體模組的 剖視圖；及 第5圖是為顯示本發明之第三實施例之半導體模組的 剖視圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 12 200403885 1 半導體板 3 天線 5 半導體晶片 7 電容器 9貫孔 11絕緣薄膜 13絕緣薄膜 15接地圖案 17導體墊 30晶片電容器 32插入物 35貫孔 37第二導線 2 鐵電層 4 電力供應圖案 6 電感器 8 SAW濾波器 10電路圖案 12接地層 14訊號層 16訊號圖案 18焊料凸塊 31插入物 33封裝體 36導體墊
13

Claims (1)

  1. 拾、申請專利範圍： 1·一種半導體模組結構，包含： 一矽板，該矽板具有第一和第二表面，一鐵電層，該 鐵電層係形成於該矽板之第一表面或第二表面之至少一 部份上；及 一天線，該天線係由形成於該鐵電層上的一導體薄膜 構成。 2·如申請專利範圍第1項所述之半導體模組結構，其中，該 鐵電層係由鍅酸鈦酸鉛(PZT)製成。 3.如申請專利範圍第1項所述之半導體模組結構，其中，像 電容器、SAW慮波器和電感器般的電子元件係形成於該 矽板上且係被併合到該模組結構内。 4·如申請專利範圍第3項所述之半導體模組結構，其中，一 電子元件具有一個被形成於該矽板上作為一圖案的線圈 狀結構。 5·如申請專利範圍第1項所述之半導體模組結構，其中，一 貫孔係形成於該矽板内，一導體層係經由一絕緣層來形 成於該貫孔的内壁表面上，而該導體層係與設置在該矽 板之第一和第二表面上的導體圖案連接。 6·如申請專利範圍第5項所述之半導體模組結構，其中，一 接地層係經由一第一絕緣層來被形成於該貫孔之内壁表 面的下層上，一訊號層係經由一第二絕緣層來被形成於 該接地層的上表面上，而該接地層與該訊號層係分別與 設置在該石夕板之第一和第二表面上的接地層與訊號圖案 200403885
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