JP2007263677A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを有する半導体チップを備える半導体装置において、その小型化を容易に図ることができるようにする。
【解決手段】回路基板３の搭載面３ａに配置される半導体装置１であって、半導体チップ７と、回路基板３の搭載面３ａに配されて半導体チップ７を制御する回路チップ５とを備え、回路チップ５が回路基板３の搭載面３ａに対向する裏面５ｂから半導体チップ７に対向する表面５ａまで貫通する貫通電極１１を備え、半導体チップ７がダイヤフラム２９を回路チップ５に対向させた状態で回路チップ５の表面５ａに積層して配され、回路チップ５に対向する半導体チップ７の対向面７ｂに設けられた接続端子３５が貫通電極１１と接触して電気接続され、半導体チップ７及び回路チップ５をダイヤフラム２９の周囲に配置される環状の樹脂シート３７により互いに隙間無く接着した半導体装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体チップを備える半導体装置に関する。

従来、シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置では、音圧センサチップや圧力センサチップ等のように、音響等の圧力変動を振動により検出するダイヤフラムを有する半導体チップを回路基板の表面に実装している（例えば、特許文献１参照）。この種の半導体チップを回路基板の表面に配した状態においては、ダイヤフラムと回路基板の表面との間に空洞部が形成されることになる。

また、空洞部の容積が小さい場合には、空洞部の空気バネ定数が大きくなってダイヤフラムが振動しにくくなるため、ダイヤフラムの変位量が小さくなって圧力変動を精度良く検出することができなくなる。すなわち、ダイヤフラムを振動させて、空洞部として十分な大きさを確保する必要がある。また、空洞部の容積は、半導体チップの特性に応じて適宜変更する必要がある。従来の半導体装置では、回路基板の表面から窪んだ凹部を形成することで、空洞部の容積拡大を図っている。
また、上述した構成の半導体装置では、回路基板の表面に、半導体チップを制御する回路チップを上記半導体チップに並べて実装している。
特表２００４−５３７１８２号公報

しかしながら、上記従来の半導体装置においては、半導体チップ及び回路チップを回路基板の表面に並べて配置しているため、回路基板のサイズが大きくなって半導体装置の小型化が困難になるという問題がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型化を容易に図ることができる半導体装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、回路基板の搭載面に配置される半導体装置であって、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板の搭載面に配されて前記半導体チップを制御する回路チップとを備え、前記回路チップが前記回路基板の搭載面に対向する裏面から前記半導体チップに対向する表面まで貫通する貫通電極を備え、前記半導体チップが前記ダイヤフラムを前記回路チップに対向させた状態で前記回路チップの表面に積層して配され、前記回路チップに対向する前記半導体チップの対向面に設けられた接続端子が前記貫通電極と接触して電気接続され、前記半導体チップ及び前記回路チップが前記ダイヤフラムの周囲に配置される環状の樹脂シートにより互いに隙間無く接着されることを特徴とする半導体装置を提案している。

この発明に係る半導体装置によれば、ダイヤフラムが回路チップの表面に対向するように半導体チップを配置することで、ダイヤフラムと半導体チップの表面との間に中空の空洞部が形成されることになる。そして、半導体チップと回路チップとは環状の樹脂シートにより隙間無く接着されるため、上述の空洞部は半導体装置の外方に対して密封されることになる。ここで、空洞部の大きさは、予め形成された樹脂シートの寸法や形状に応じて容易に設定することができるため、半導体装置の製造に際して空洞部の容積が不意に変化することを防止して、ダイヤフラムの振動特性が変化することを防ぐことができる。

また、半導体チップ及び回路チップを積層した構成の半導体装置を回路基板の搭載面に配置することで、貫通電極を介して半導体チップと回路基板とを電気接続することができるため、従来のように半導体チップ及び回路チップを個別に回路基板に搭載する必要が無くなる。したがって、半導体装置の小型化を容易に図ることができると共に、回路基板の搭載面に対する半導体装置の搭載面積を小さくすることが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記樹脂シートが前記半導体チップ及び前記回路チップよりも軟質な樹脂材料により形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、前記接続端子と前記貫通電極とが対向して配され、前記樹脂シートが、厚さ方向に導電性を有すると共に表面に沿う方向に絶縁性を有する異方性導電フィルムからなり、前記接続端子と前記貫通電極との間に配置されることを特徴とする半導体装置を提案している。

この発明に係る半導体装置によれば、半導体チップと回路チップとを接着する樹脂シートとして異方性導電フィルムを使用することで、樹脂シートを介して貫通電極と接続端子とを接触させて電気接続することができる、すなわち、異方性導電フィルムにより貫通電極と接続端子とを接合することができる。したがって、貫通電極と接続端子とを接合するための別途接合部材を用意する必要が無くなり、貫通電極と接続端子との電気接続を容易に行うことができる。
また、異方性導電フィルムを使用することで、相互に隣り合う貫通電極同士や接続端子同士が電気接続されることも容易に防止できるため、相互に隣り合う貫通電極間、あるいは、接続端子間のピッチを小さくすることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記ダイヤフラムに対向する前記回路チップの表面に、該表面から窪む凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。
この発明に係る半導体装置によれば、回路チップに、その表面から窪む凹部を形成しておくことで、ダイヤフラムと回路チップとにより画定される空洞部の容積を拡大することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記半導体チップの上面に固定されて、該上面と前記回路チップ及び前記半導体チップの周囲とを覆う蓋部材を備え、該蓋部材に、前記ダイヤフラムを外方に露出させる開口部が形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。

この発明に係る半導体装置においては、音響等の圧力変動が蓋部材の開口部を介してダイヤフラムに到達した際に、この圧力変動に基づいて半導体チップのダイヤフラムが振動することで、上記圧力変動を検出することができる。ここで、半導体チップ、回路チップ、及びこれらの接着部分が蓋部材により覆い隠されるため、半導体装置の保護を容易に図ることができる。そして、蓋部材は半導体チップに固定されるため、積層された半導体チップ及び回路チップが蓋部材により覆われた状態で、半導体装置の保護を図りながら容易に半導体装置を回路基板の搭載面に搭載することができる。
さらに、この蓋部材の内側の寸法は、半導体チップや回路チップの大きさと略等しくできるため、半導体装置の大型化を防ぎながら半導体装置の保護を図ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の半導体装置において、前記蓋部材が、導電性部材の表面に絶縁被膜を形成して構成されることを特徴とする半導体装置を提案している。
この発明に係る半導体装置によれば、蓋部材の導電性部材を回路基板のグランドパターンと電気的に接続することにより、外方から蓋部材の内側に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドを形成することができるため、ノイズが半導体チップや回路チップに到達することを確実に防止できる。
また、絶縁被膜を形成しておくことで、半導体チップや回路チップの電気回路が蓋部材によって短絡することを容易に防止できる。

請求項１に係る発明によれば、半導体チップ及び回路チップを積層して半導体装置が構成されるため、半導体装置の小型化を容易に図ることができると共に、回路基板の搭載面における半導体装置の搭載面積を小さくすることができる。
また、半導体装置の製造に際して空洞部の容積が不意に変化することを防止して、ダイヤフラムの振動特性が変化することを防ぐことができるため、半導体装置の歩留まりを向上させて、半導体装置の製造効率の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、互いに接着された半導体チップと回路チップとの間に発生する応力を樹脂シートの変形により緩和することができる。

請求項３に係る発明によれば、異方性導電フィルムにより貫通電極と接続端子とを接合することができるため、貫通電極と接続端子との電気接続を容易に行うことができる。
また、相互に隣り合う貫通電極間、あるいは、接続端子間のピッチを小さくすることができるため、半導体チップ及び回路チップの更なる小型化を図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、回路チップに凹部を形成することにより、空洞部の容積拡大を簡便に図ることができるため、ダイヤフラムが振動しにくくなることを抑制できる。したがって、音響等の圧力変動をダイヤフラムの振動により精度良く検出することが可能となる。
また、従来のように、回路基板に空洞部を拡大するための凹部を形成する必要が無いため、強度等を考慮して回路基板の厚さ寸法を大きくする必要も無くなり、半導体装置を搭載する回路基板の薄型化を容易に図ることが可能となる。

請求項５に係る発明によれば、蓋部材を設けることで半導体装置の大型化を防ぎながら半導体装置の保護を図ることができる。
また、蓋部材は半導体チップに固定されるため、半導体装置の保護を図りながら容易に半導体装置を回路基板の搭載面に搭載することができる。

請求項６に係る発明によれば、半導体装置の外方側において発生した電気的なノイズが半導体チップに到達することを確実に防ぐため、ノイズに基づく半導体チップや回路チップの誤作動を確実に防止することができる。

図１，２は、本発明の一実施形態を示している。図１，２に示すように、この実施形態に係る半導体装置１は、回路基板３に搭載されるように構成されており、回路基板３の搭載面３ａに配されるＬＳＩチップ（回路チップ）５と、その表面５ａ側に積層されたシリコンマイクチップ（半導体チップ）７と、これらＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を覆う蓋部材９とを備えている。ここで、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７は同じサイズに形成されている。すなわち、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を積層した状態においては、シリコンマイクチップ７がＬＳＩチップ５の側部からはみ出さないようになっている。
ＬＳＩチップ５は、回路基板３の搭載面３ａに対向する裏面５ｂからシリコンマイクチップ７に対向する表面５ａまで貫通してシリコンマイクチップ７を回路基板３に電気接続させる貫通電極１１を有しており、その表面５ａ側をなすＬＳＩチップ本体１３と、裏面５ｂ側をなす配線パッケージ部１５とから構成されている。

ＬＳＩチップ本体１３は、例えばシリコンにより形成されており、シリコンマイクチップ７を制御する役割を果たしている。すなわち、ＬＳＩチップ本体１３は、例えばシリコンマイクチップ７からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、Ａ／Ｄ変換器等を含んでいる。
このＬＳＩチップ本体１３には、その厚さ方向に貫通してＬＳＩチップ本体１３の表面５ａ及び裏面１３ｂに露出する貫通ビア１７が設けられている。この貫通ビア１７は、ＬＳＩチップ本体１３の厚さ方向に貫通する貫通孔１７ａ内に導電性材料からなるメタル配線部１７ｂを形成して構成されており、このメタル配線部１７ｂがＬＳＩチップ本体１３の表面５ａ及び裏面１３ｂに露出している。なお、メタル配線部１７ｂは、貫通孔１７ａとＬＳＩチップ本体１３の厚さ方向に重なる位置にも形成されている。

配線パッケージ部１５は、ＬＳＩチップ本体１３の裏面１３ｂを覆う絶縁層１９と、絶縁層１９に封止されて貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂをＬＳＩチップ５の裏面５ｂまで配線する配線部２１とを備えている。すなわち、これら貫通ビア１７及び配線部２１により上述した貫通電極１１が構成されることになる。
配線部２１は、ＬＳＩチップ本体１３の裏面１３ｂに形成された再配線層２３や、再配線層２３からＬＳＩチップ５の裏面５ｂまで延びる銅ポスト２５により構成されている。銅ポスト２５の先端は、絶縁層１９からなるＬＳＩチップ５の裏面５ｂから外方に露出しており、上記先端には半田ボール２７が取り付けられている。これら半田ボール２７は、ＬＳＩチップ５の貫通電極１１を回路基板３の搭載面３ａに形成された電極パッド３ｂに接合させるものである。
なお、図示はしていないが、配線パッケージ部１５にはＬＳＩチップ本体１３の電気回路をＬＳＩチップ５の裏面５ｂまで配線するチップ配線部も封止されている。このチップ配線部は、上記配線部２１と同様の再配線層や銅ポストにより構成されている。

シリコンマイクチップ７は、音響を電気信号に変換するシリコン製の音圧センサチップである。すなわち、このシリコンマイクチップ７は、半導体装置１の外側に位置する外方空間からの音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム２９を備えている。ダイヤフラム２９は、シリコンマイクチップ７の厚さ方向に振動するように構成されている。なお、このシリコンマイクチップ７には、その表面（上面）７ａから窪む凹部３１が形成されており、この凹部３１の底面が上記ダイヤフラム２９により構成されている。この凹部３１は、例えばシリコンエッチングにより形成されている。
このシリコンマイクチップ７は、上記ダイヤフラム２９をＬＳＩチップ５に対向させた状態でＬＳＩチップ５の表面５ａに配置されている。なお、シリコンマイクチップ７のダイヤフラム２９に対向するＬＳＩチップ５の表面５ａには、この表面５ａから窪む凹部３３が形成されている。

また、ＬＳＩチップ５の表面５ａに対向するシリコンマイクチップ７の裏面（対向面）７ｂには、接続端子３５が突出して設けられている。この接続端子３５は、裏面７ｂに形成された電極パッド３５ａに突出するスタッドバンプ３５ｂを設けて構成されている。ここで、スタッドバンプ３５ｂは、ボンディングワイヤーの製法によって形成される高さ３０〜４０μｍの突起構造物であり、金（Ａｕ）により形成されている。
このように構成された接続端子３５は、ＬＳＩチップ５の表面５ａに露出する貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂに対向して配置されており、ＬＳＩチップ５の貫通電極１１と電気接続されるようになっている。より具体的には、貫通孔１７ａと重なる位置に配されたメタル配線部１７ｂに接続端子３５が対向するようになっている。
すなわち、このシリコンマイクチップ７は、貫通電極１１を介して回路基板３と電気接続できるようになっている。また、接続端子３５を貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂ上に配置した状態においては、ＬＳＩチップ５の表面５ａとシリコンマイクチップ７の裏面７ｂとの間にスタッドバンプ３５ｂによる隙間が形成されることになる。

これらＬＳＩチップ５の貫通電極１１とシリコンマイクチップ７の接続端子３５との間には、ダイヤフラム２９の周囲に配置される環状の樹脂シート３７が設けられている。この樹脂シート３７は、ＬＳＩチップ５とシリコンマイクチップ７とを接着する役割を果たしており、その厚さ方向に導電性を有すると共に表面に沿う方向に絶縁性を有する異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）により構成されている。
この異方性導電フィルムは、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７よりも軟質な樹脂材料に導電性を有する導電粒子を含んで構成されている。ここで、樹脂材料は例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等からなり、導電粒子は例えば金めっきや銀めっきを施したプラスチック粒子やＮｉ粒子等により構成されている。

ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７は、上記樹脂シート３７を構成する樹脂材料によって互いに隙間無く接着されており、貫通電極１１及び接続端子３５は、上記樹脂シート３７に含まれる導電粒子を介して相互に接触して電気接続されている。
したがって、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を積層した状態においては、ダイヤフラム２９とＬＳＩチップ５との間に中空の空洞部Ｓ１が形成されることになる。この空洞部Ｓ１は、樹脂シート３７によって囲まれたＬＳＩチップ５の表面５ａとシリコンマイクチップ７の裏面７ｂとの隙間、及び、ＬＳＩチップ５の表面５ａから窪んだ凹部３３により構成されている。ここで、ＬＳＩチップ５とシリコンマイクチップ７とは樹脂シート３７により隙間無く接着されているため、上記空洞部Ｓ１は半導体装置１の外方に対して密封されることになる。

蓋部材９は、シリコンマイクチップ７の表面７ａとＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の周囲とを覆うように構成されている。すなわち、蓋部材９は、シリコンマイクチップ７の表面７ａに接着剤３９により固定される底壁部４１と、底壁部４１の周縁からＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の積層方向に延びてＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の周囲を囲む筒状部４３とから構成されている。そして、底壁部４１には、シリコンマイクチップ７を外方に露出させる開口部４１ａが形成されている。

なお、蓋部材９の内側の寸法は、積層したＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の大きさと略等しくなっている。すなわち、蓋部材９の底壁部４１がシリコンマイクチップ７の表面７ａとの間に接着剤３９を介して対向配置されると共に、蓋部材９の筒状部４３がＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の側面との間に微小な隙間を介して対向配置されている。
また、この蓋部材９は、上述の形状に形成された導電性部材９ａの表面に絶縁被膜９ｂを形成して構成されている。具体的には、アルミニウムからなる導電性部材９ａにアルマイト処理を施すことで絶縁被膜９ｂが形成されている。

以上のように構成された半導体装置１を製造する際には、はじめに、凹部３３の周囲に位置してＬＳＩチップ５の表面５ａに樹脂シート３７を仮止めしておく。この際には、樹脂シート３７が各貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂ上にも配置される。また、上記樹脂シート３７の仮止めと同時若しくは前後に、シリコンマイクチップ７の電極パッド３５ａにスタッドバンプ３５ｂを形成して接続端子３５を構成しておく。
次いで、各接続端子３５を各貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂに対向させた状態で、ＬＳＩチップ５の表面５ａにシリコンマイクチップ７を積層する。

この際には、シリコンマイクチップ７側から圧力をかけながら樹脂シート３７を加熱する。これにより、樹脂シート３７を構成する樹脂材料が溶融して、スタッドバンプ３５ｂが樹脂シート３７内に沈み込むと共に、樹脂シート３７の導電粒子が相互に対向するメタル配線部１７ｂとスタッドバンプ３５ｂとの間に挟み込まれることになる。以上により、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７が相互に接着固定されると共に、各貫通電極１１と各接続端子３５とが電気接続されることになる。
最後に、蓋部材９をＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７に被せると共に、接着剤３９を介して蓋部材９の底壁部４１をシリコンマイクチップ７の表面７ａに固定することで、半導体装置１の製造が完了する。

以上のように製造された半導体装置１を回路基板３に搭載する際には、ＬＳＩチップ５の裏面５ｂを搭載面３ａに対向させると共に半田ボール２７を電極パッド３ｂに接触させた状態で、半田ボール２７を加熱しながら半導体装置１を回路基板３に押しつける。これにより、半導体装置１が回路基板３の搭載面３ａに固定されると共にＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７が回路基板３と電気接続されることになる。
この半導体装置１においては、音響等の圧力変動が蓋部材９の開口部４１ａを介してシリコンマイクチップ７のダイヤフラム２９に到達した際に、この圧力変動に基づいてダイヤフラム２９が振動することで、上記圧力変動を検出することができる。

上記の半導体装置１によれば、シリコンマイクチップ７及びＬＳＩチップ５を積層した構成の半導体装置１を回路基板３の搭載面３ａに配置するだけで、貫通電極１１を介してシリコンマイクチップ７と回路基板３とを電気接続することができるため、従来のようにシリコンマイクチップ７及びＬＳＩチップ５を個別に回路基板３に搭載する必要が無くなる。したがって、半導体装置１の小型化を容易に図ることができると共に、回路基板３の搭載面３ａにおける半導体装置１の搭載面積を小さくすることが可能となる。具体的には、半導体装置１や上記搭載面積をチップサイズパッケージの大きさとすることができる。
また、ダイヤフラム２９とＬＳＩチップ５との間に形成される空洞部Ｓ１の大きさは、予め形成された樹脂シート３７の寸法や形状に応じて容易に設定することができるため、半導体装置１の製造に際して空洞部Ｓ１の容積が不意に変化することを防止して、ダイヤフラム２９の振動特性が変化することを防ぐことができる。したがって、半導体装置１の歩留まりを向上させて、半導体装置１の製造効率の向上を図ることができる。

さらに、ＬＳＩチップ５に凹部３３を形成することにより、空洞部Ｓ１の容積拡大を簡便に図ることができるため、ダイヤフラム２９が振動しにくくなることを抑制できる。したがって、音響等の圧力変動をダイヤフラム２９の振動により精度良く検出することが可能となる。
また、従来のように、回路基板３に空洞部Ｓ１を拡大するための凹部を形成する必要が無いため、強度等を考慮して回路基板３の厚さ寸法を大きくする必要も無くなり、半導体装置１を搭載する回路基板３の薄型化を容易に図ることが可能となる。

さらに、シリコンマイクチップ７とＬＳＩチップ５とを接着する樹脂シート３７として異方性導電フィルムを使用することで、樹脂シート３７を介して貫通ビア１７のメタル配線部１７ｂと接続端子３５とを接触させて電気接続することができる、すなわち、異方性導電フィルムにより貫通ビア１７と接続端子３５とを接合することができる。したがって、貫通ビア１７と接続端子３５とを接合するための別途接合部材を用意する必要が無くなり、貫通ビア１７と接続端子３５との電気接続を容易に行うことができる。
また、異方性導電フィルムを使用することで、ＬＳＩチップ５の表面５ａ上で相互に隣り合う貫通ビア１７同士や、シリコンマイクチップ７の裏面７ｂ上で相互に隣り合う接続端子３５同士が電気接続されることも容易に防止できるため、相互に隣り合う貫通ビア１７間、あるいは、接続端子３５間のピッチを小さくすることができる。したがって、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の更なる小型化を図ることができる

また、異方性導電フィルムを構成してＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を相互に接着させる樹脂材料は、ＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７よりも軟質であるため、互いに接着されたＬＳＩチップ５とシリコンマイクチップ７との間に発生する応力を樹脂シート３７の変形により緩和することができる。
さらに、蓋部材９によりＬＳＩチップ５、シリコンマイクチップ７、及びこれらの接着部分が覆い隠されるため、半導体装置１の保護を容易に図ることができる。そして、蓋部材９はシリコンマイクチップ７に固定されるため、積層されたＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７が蓋部材９により覆われた状態で、半導体装置１の保護を図りながら容易に半導体装置１を回路基板３の搭載面３ａに搭載することができる。
また、この蓋部材９の内側の寸法は、ＬＳＩチップ５やシリコンマイクチップ７の大きさと略等しくできるため、半導体装置１の大型化を防ぎながら半導体装置１の保護を図ることができる。

さらに、蓋部材９は導電性部材９ａにより構成されているため、導電性部材９ａを回路基板３のグランドパターンと電気的に接続することにより、外方から蓋部材９の内側に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドを形成することができ、ノイズがＬＳＩチップ５やシリコンマイクチップ７に到達することを確実に防止できる。したがって、ノイズに基づくＬＳＩチップ５やシリコンマイクチップ７の誤作動を確実に防止することができる。
また、導電性部材９ａの表面に絶縁被膜９ｂを形成しておくことで、ＬＳＩチップ５やシリコンマイクチップ７の電気回路が蓋部材９によって短絡することを容易に防止できる。

なお、上記実施形態においては、同じサイズのＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を備える半導体装置１について述べたが、これに限ることはなく、異なるサイズのＬＳＩチップ及びシリコンマイクチップを備える半導体装置に適用することができる。すなわち、シリコンマイクチップ７は、例えば図３に示すように、ＬＳＩチップ５よりも小さいサイズに形成される、すなわち、ＬＳＩチップ５がシリコンマイクチップ７の側部からはみ出すような大きさに形成されるとしても構わない。
この構成の場合には、積層したＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７を覆う蓋部材４９の筒状部５１に段差部５１ｃを形成しておくことで、筒状部５１をＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７の側面との間に微小な隙間を介して対向配置させることができる。

すなわち、この筒状部５１は、シリコンマイクチップ７の周囲に配置されてシリコンマイクチップ７の側面との間に微小な隙間を介して対向する筒状の小径部５１ａと、この周囲に配置されてＬＳＩチップ５の側面との間に微小な隙間を介して対向する筒状の大径部５１ｂと、これら小径部５１ａ及び大径部５１ｂを連結する環状の段差部５１ｃとを備えている。
なお、上述のようにシリコンマイクチップ７のサイズがＬＳＩチップ５よりも小さい場合には、図示のように接続端子３５が貫通孔１７ａからずれた位置に形成されることがあるが、この場合には、メタル配線部１７ｂを貫通孔１７ａの形成位置から接続端子３５に対向する位置までＬＳＩチップ５の表面５ａに延ばして形成すればよい。なお、この場合には、貫通孔１７ａとＬＳＩチップ５の厚さ方向に重なる位置にメタル配線部１７ｂを形成する必要はない。

また、シリコンマイクチップ７は、例えば図４に示すように、ＬＳＩチップ５よりも大きいサイズに形成される、すなわち、シリコンマイクチップ７がＬＳＩチップ５の側部からはみ出すような大きさに形成されるとしても構わない。この構成の場合には、シリコンマイクチップ７の側面との間に微小な隙間を介して対向配置させるように蓋部材５３の筒状部５５を形成すればよい。この場合には、相互に対向するＬＳＩチップ５の側面と筒状部５５との隙間が大きくなる。
なお、この構成の場合には、シリコンマイクチップ７の接続端子３５がＬＳＩチップ５の表面５ａに設けられるメタル配線部１７ｂに対向するように、シリコンマイクチップ７の裏面７ｂにおける接続端子３５の形成位置を考慮する必要がある。

また、蓋部材９，４９，５３は、導電性部材９ａの表面に絶縁被膜９ｂを形成して構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも外方から蓋部材９，４９，５３の内側に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドを形成する構成であればよい。すなわち、蓋部材９は、例えばカーボンマイクロコイルからなる導電膜により構成されるとしても構わない。
さらに、ＬＳＩチップ５には、その裏面５ｂから突出する半田ボール２７が設けられるとしたが、これに限ることはなく、少なくともＬＳＩチップ５を回路基板３と電気的に接続するための接続端子が上記裏面５ｂに設けられていればよい。すなわち、ＬＳＩチップ５の裏面５ｂには、例えば銅ポスト２５が突出して形成されるとしても構わない。

また、ＬＳＩチップ５は、ＬＳＩチップ本体１３及び配線パッケージ部１５から構成されるとしたが、これに限ることはなく、例えばＬＳＩチップ本体１３のみにより構成されるとしても構わない。この構成の場合には、例えば貫通電極１１が貫通ビア１７のみにより構成されることになる。
さらに、樹脂シート３７は、異方性導電フィルムにより構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともＬＳＩチップ５及びシリコンマイクチップ７よりも軟質な樹脂材料により構成されていればよい。ただし、この構成の場合には、半田や導電性接着剤等の別途接合部材により貫通電極１１と接続端子３５とを接合させることが好ましい。なお、導電性接着剤はエポキシ樹脂等の樹脂材料を主成分としたものである。

例えば、上述した半田を用いて上記接合を行う場合には、予めＬＳＩチップ５の表面５ａに露出する貫通ビア１７に半田を印刷した上で、上記実施形態と同様に樹脂シートをＬＳＩチップ５の表面５ａに仮止めしておく。次いで、上記実施形態と同様に、ＬＳＩチップ５の表面５ａにシリコンマイクチップ７を積層して、シリコンマイクチップ７側から圧力をかけながら樹脂シート及び半田を加熱する。
この際には、スタッドバンプ３５ｂが樹脂シート内に沈み込んで半田に接触する。また、この加熱の際には半田も溶融するため、スタッドバンプ３５ｂと貫通ビア１７とが半田により接合されることになる。

また、例えば、上述した導電性接着剤を用いて上記接合を行う場合には、予めシリコンマイクチップ７のスタッドバンプ３５ｂに導電性接着剤を付着させておき、上記実施形態と同様に樹脂シートをＬＳＩチップ５の表面５ａに仮止めする。次いで、上記実施形態と同様に、ＬＳＩチップ５の表面５ａにシリコンマイクチップ７を積層して、シリコンマイクチップ７側から圧力をかけながら樹脂シート及び導電性接着剤を加熱する。
この際には、スタッドバンプ３５ｂが樹脂シート内に沈み込んで導電性接着剤に接触する。また、この加熱の際には導電性接着剤の樹脂材料も溶融するため、スタッドバンプ３５ｂと貫通ビア１７とが導電性接着剤により接合されることになる。

さらに、ＬＳＩチップ５には、表面５ａから窪んでダイヤフラム２９に対向する凹部３３が形成されるとしたが、これに限ることはなく、空洞部Ｓ１を構成するＬＳＩチップ５の表面５ａとシリコンマイクチップ７の裏面７ｂとの隙間が、音響等の圧力変動をダイヤフラム２９の振動により精度良く検出できる程度の大きさであれば、特に形成しなくてもよい。
また、シリコンマイクチップ７は、ダイヤフラム２９を備えた音圧センサチップからなるとしたが、これに限ることはなく、少なくともシリコンマイクチップ７を構成するダイヤフラム２９のような可動部分を有していればよい。したがって、半導体チップは、例えば、半導体装置１の外方空間の圧力や圧力変化を計測する圧力センサチップであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の一実施形態に係る半導体装置を回路基板に搭載した状態を示す側断面図である。 図１の半導体装置を蓋部材、シリコンマイクチップ及びＬＳＩチップに分解した様子を示す側断面図である。 この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す側断面図である。 この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す側断面図である。

符号の説明

１・・・半導体装置、３・・・回路基板、３ａ・・・搭載面、５・・・ＬＳＩチップ（回路チップ）、５ａ・・・表面、５ｂ・・・裏面、７・・・シリコンマイクチップ（半導体チップ）、７ａ・・・表面（上面）、７ｂ・・・裏面（対向面）、９，４９，５３・・・蓋部材、９ａ・・・導電性部材、９ｂ・・・絶縁被膜、１１・・・貫通電極、２９・・・ダイヤフラム、３３・・・凹部、３５・・・接続端子、３７・・・樹脂シート、４１ａ・・・開口部

Claims (6)

1. 回路基板の搭載面に配置される半導体装置であって、
   圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと、前記回路基板の搭載面に配されて前記半導体チップを制御する回路チップとを備え、
   前記回路チップが、前記回路基板の搭載面に対向する裏面から前記半導体チップに対向する表面まで貫通する貫通電極を備え、
   前記半導体チップが、前記ダイヤフラムを前記回路チップに対向させた状態で前記回路チップの表面に積層して配され、
   前記回路チップに対向する前記半導体チップの対向面に設けられた接続端子が、前記貫通電極と接触して電気接続され、
   前記半導体チップ及び前記回路チップが、前記ダイヤフラムの周囲に配置される環状の樹脂シートにより互いに隙間無く接着されることを特徴とする半導体装置。
2. 前記樹脂シートが、前記半導体チップ及び前記回路チップよりも軟質な樹脂材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記接続端子と前記貫通電極とが対向して配され、
   前記樹脂シートが、厚さ方向に導電性を有すると共に表面に沿う方向に絶縁性を有する異方性導電フィルムからなり、前記接続端子と前記貫通電極との間に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記ダイヤフラムに対向する前記回路チップの表面に、該表面から窪む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記半導体チップの上面に固定されて、該上面と前記回路チップ及び前記半導体チップの周囲とを覆う蓋部材を備え、
   該蓋部材に、前記ダイヤフラムを外方に露出させる開口部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記蓋部材が、導電性部材の表面に絶縁被膜を形成して構成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
   
   

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