JP2008147368A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、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に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and in particular, has a movable part or a vibrator on a functional surface such as a micro electro mechanical system (MEMS), a surface acoustic wave (SAW) element, or a thin film bulk acoustic wave resonator (F-BAR). The present invention relates to a semiconductor device having a functional element.
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。 In recent years, mobile devices typified by mobile phones and personal computers have been reduced in size and weight, and have increased functionality and functionality, and the components and substrates that make up these devices have been similarly reduced in size, thickness, and weight. High-density mounting is progressing. As for the mounting of devices such as semiconductors, as the mounting area is reduced and the transmission signal speed is increased, the bare chip of the device is mounted directly on the substrate by the so-called flip chip mounting technology from the mounting by the mold or the ceramic package, and sealed. Attempts have been made to stop.
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、たとえば、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、パッケージ化されたマイクロデバイスが実装基板に実装される構成となっていた。 However, this flip chip direct mounting method uses, for example, a movable part or a functional part such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), a SAW (Surface Acoustic Wave) element, or an F-BAR (Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators). In the case of a micro device having a vibrator, the functional surface cannot be covered with a sealing material or the like. Therefore, a package structure that hermetically seals using a substrate such as ceramic, metal, or glass is taken, and the packaged micro device The device was configured to be mounted on a mounting board.
例えば、凹部が設けられたセラミックなどの中空基板に、MEMSなどのマイクロデバイスが設けられた半導体チップが収容され、中空基板に設けられた電極とワイヤボンディングなどで接続され、金属などからなるリッド蓋がされて樹脂封止されて、パッケージ化される。 For example, a semiconductor lid provided with a micro device such as MEMS is accommodated in a hollow substrate such as ceramic provided with a recess, and is connected to an electrode provided on the hollow substrate by wire bonding or the like, and a lid lid made of metal or the like And then sealed with resin and packaged.
上記のパッケージ構造の場合、中空基板の凹部にマイクロデバイスを実装し、封止した構造であるので、実装基板に実装するための面積は本来のマイクロデバイスの大きさよりかなり大きな面積が必要であった。 In the case of the above package structure, since the micro device is mounted and sealed in the concave portion of the hollow substrate, the area for mounting on the mounting substrate needs to be much larger than the size of the original micro device. .
特許文献1には、マイクロデバイスと他のデバイスをスタック構造で一緒にパッケージ化して小型化した構造が開示されている。
特許文献1のパッケージ構造では、MEMS素子が形成されている面を上にしてMEMSデバイスが実装され、その上面に他のデバイスの裏面が向き合うように実装されている。このとき、MEMS素子部分が中空となるように実装される必要がある。さらに、MEMSデバイスと他のデバイスの間および各デバイスと中空基板間などがワイヤーボンドで接続され、キャップで封止されて中空構造を有するモジュール化されたパッケージが構成されている。
In the package structure of Patent Document 1, the MEMS device is mounted with the surface on which the MEMS element is formed facing up, and the back surface of the other device is mounted on the upper surface thereof. At this time, it is necessary to mount so that the MEMS element portion is hollow. Further, a modular package having a hollow structure is configured in which the MEMS device and other devices and between each device and the hollow substrate are connected by wire bonds and sealed with a cap.
しかし、特許文献1に記載のパッケージ構造では、MEMS素子の形成領域を中空にするために、MEMSデバイス上に、封止樹脂などで他のデバイスが張り合わされているが、封止樹脂の硬化時や硬化後の加熱によって封止樹脂からのアウトガス成分の影響で、MEMSデバイスの特性がシフトするなどの不具合が発生することがある。 However, in the package structure described in Patent Document 1, in order to make the formation region of the MEMS element hollow, another device is bonded on the MEMS device with a sealing resin or the like. In some cases, the characteristics of the MEMS device shift due to the influence of an outgas component from the sealing resin due to heating after curing.
さらに、装置の大きさの面では、マイクロデバイスや他のデバイスがフェイスアップで中空基板に実装されているため、デバイスと基板の電気的な接続はワイヤーボンドで行われており、実装面積や高さの面で小型化の弊害となっている。 Furthermore, in terms of the size of the device, since microdevices and other devices are mounted face-up on a hollow substrate, the electrical connection between the device and the substrate is made by wire bonding, which increases the mounting area and height. In this respect, it is an adverse effect of miniaturization.
また、中空基板にダイボンドされたMEMSデバイスのMEMS素子形成面上に他のデバイスがダイボンドされているので、ダイボンド時に非常にセンシティブなMEMSデバイスの可動部分にダメージを与えてデバイスを破壊してしまう可能性があり、取り扱いに起因する工程不良が発生する恐れがある。 In addition, since other devices are die-bonded on the MEMS element forming surface of the MEMS device die-bonded to the hollow substrate, it is possible to damage the movable part of the MEMS device that is very sensitive at the time of die-bonding and destroy the device. There is a risk that process defects may occur due to handling.
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、機能素子へのアウトガスの影響を抑制して、小型化を実現できる半導体装置を提供することである。 An object of the present invention is that a microdevice having a functional element having a vibrator or a movable portion is incorporated in a functional surface such as a MEMS, SAW element, or F-BAR in a hermetically sealed manner, and the influence of outgas on the functional element. It is providing the semiconductor device which can suppress size and can implement | achieve size reduction.
上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成された第1半導体チップと、前記第1半導体チップよりも大きいサイズを有し、一主面が端子形成面であり、前記端子形成面上に、前記第1半導体チップが前記機能素子の形成面側から所定の間隔をもってマウントされた第2半導体チップと、前記第1半導体チップ用の凹部が形成され、前記凹部に前記第1半導体チップが挿入し、前記第2半導体チップが前記凹部を塞ぐようにして、前記第2半導体チップが前記端子形成面側から前記凹部の縁部上にマウントされた実装基板と、前記凹部の縁部において前記第2半導体チップと前記実装基板の間隙を気密封止するように形成された封止樹脂層とを有し、前記凹部の内壁面、前記第2半導体チップの前記端子形成面及び前記封止樹脂層から構成される中空部分に前記第1半導体チップが気密封止された状態で収容されている。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention has a first semiconductor chip in which a functional element having a movable part or a vibrator is formed on one main surface, and a size larger than the first semiconductor chip. A second semiconductor chip in which one main surface is a terminal formation surface, and the first semiconductor chip is mounted on the terminal formation surface at a predetermined interval from the formation surface side of the functional element; and the first semiconductor chip A recess is formed, and the second semiconductor chip is inserted into the recess from the terminal forming surface side so that the second semiconductor chip closes the recess. A mounting substrate mounted thereon; and a sealing resin layer formed so as to hermetically seal a gap between the second semiconductor chip and the mounting substrate at an edge of the recess, and an inner wall surface of the recess The second Conductor chip the terminal formation surface and the sealing said first semiconductor chip to the hollow portion consisting of the resin layer of is accommodated in a state of being hermetically sealed.
上記の本発明の半導体装置は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成された第1半導体チップが、第1半導体チップよりも大きいサイズを有し、一主面が端子形成面であり、端子形成面上に機能素子の形成面側から所定の間隔をもって第2半導体チップ上にマウントされており、さらに第1半導体チップ用の凹部が形成された実装基板に、凹部に第1半導体チップが挿入し、第2半導体チップが凹部を塞ぐようにして、第2半導体チップが端子形成面側から凹部の縁部上にマウントされている。さらに、凹部の縁部において第2半導体チップと実装基板の間隙を気密封止するように封止樹脂層が形成されており、凹部の内壁面、第2半導体チップの端子形成面及び封止樹脂層から構成される中空部分に第1半導体チップが気密封止された状態で収容された構成となっている。 In the semiconductor device of the present invention, the first semiconductor chip in which the functional element having the movable portion or the vibrator is formed on one main surface has a size larger than that of the first semiconductor chip, and the one main surface is formed with a terminal. Mounted on the second semiconductor chip at a predetermined interval from the functional element forming surface side on the terminal forming surface, and further on the mounting substrate on which the concave portion for the first semiconductor chip is formed. One semiconductor chip is inserted, and the second semiconductor chip is mounted on the edge of the recess from the terminal forming surface side so that the second semiconductor chip closes the recess. Further, a sealing resin layer is formed so as to hermetically seal the gap between the second semiconductor chip and the mounting substrate at the edge of the recess, and the inner wall surface of the recess, the terminal formation surface of the second semiconductor chip, and the sealing resin The first semiconductor chip is housed in a hermetically sealed state in a hollow portion composed of layers.
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、機能素子が形成された第1半導体チップには封止樹脂層が接していないので、機能素子へのアウトガスの影響を抑制して、また、第2半導体チップ自体を中空部分の蓋として用いることができるので半導体装置の小型化を実現できる。 In the semiconductor device of the present invention, a microdevice having a functional element having a vibrator or a movable part is incorporated in a functional surface such as a MEMS, SAW element, or F-BAR in a hermetically sealed manner to form a functional element. Since the sealing resin layer is not in contact with the first semiconductor chip, the influence of outgas on the functional element can be suppressed, and the second semiconductor chip itself can be used as a cover for the hollow portion, so that the semiconductor device can be made compact. Can be realized.
以下に、本発明の半導体装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。本実施形態に係る半導体装置は、MEMS、SAW素子あるいはF−BARなどの機能素子を有する第1半導体チップと他の第2半導体チップをパッケージ化してモジュールとしたものである。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to this embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment is a module obtained by packaging a first semiconductor chip having a functional element such as a MEMS, SAW element, or F-BAR and another second semiconductor chip.
例えば、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成された第1半導体チップ10が、第2半導体チップ20上にマウントされている。
For example, the
例えば、第1半導体チップ10は、チップ本体11の一主面に可動部または振動子を有する機能素子12が形成されており、機能素子12あるいはチップ本体11に形成された他の電子素子などに接続して第1端子13が形成されており、第1端子13に接続してハンダなどからなるバンプ14が形成されている。
For example, in the
また、例えば、第2半導体チップ20は、第1半導体チップ10よりも大きいサイズを有し、チップ本体21の活性面に電子素子が形成されており、活性面上に絶縁層22と絶縁層22内に埋め込まれた再配線層23が形成され、絶縁層22の表面が端子形成面となって、絶縁層22の表面に露出するように、第1半導体チップに接続するための第2内周端子24と実装基板に実装するための第2外周端子25が再配線層23に接続して形成されており、第2外周端子25に接続してハンダなどからなるバンプ26が形成されている。
Further, for example, the
ここで、バンプ14を介して第1端子13と第2内周端子24が接続され、バンプ14の高さに相当する所定の間隔をもって、第1半導体チップ10が機能素子12の形成面側から第2半導体チップ20の端子形成面上にマウントされている。ここで、第1端子13と第2内周端子24を接続するバンプ14は、第1半導体チップ10の第1端子13に形成されていたものとして説明しているが、第2半導体チップ20の第2内周端子24に形成されていたものであってもよい。
Here, the
また、例えば、上記のように第1半導体チップ10がマウントされた第2半導体チップ20が、モジュール基板である実装基板30に実装されている。
Further, for example, the
例えば、実装基板30は積層樹脂基板であり、第1樹脂基板31と第2樹脂基板32が積層しており、第1樹脂基板31の表面、第1樹脂基板31と第2樹脂基板32の界面、第2樹脂基板32の表面に、それぞれ配線層(33,34,35)が形成され、また、第1樹脂基板31と第2樹脂基板32をそれぞれ貫通する貫通配線(36,37)が形成されて、構成されている。
また、例えば、実装基板30には、第1半導体チップ用の凹部38が形成されている。
For example, the
Further, for example, a
例えば、凹部38に第1半導体チップ10が挿入し、第2半導体チップ20が凹部38を塞ぐようにして、実装基板30の一主面に形成された配線層33の一部などからなる実装基板端子と第2外周端子25とがバンプ26を介して接続されて、第1半導体チップ10がマウントされた第2半導体チップ20が端子形成面側から実装基板30の凹部38の縁部上にマウントされている。ここで、第2外周端子25と実装基板端子(配線層33の一部)を接続するバンプ26は、第2半導体チップ20の第2外周端子25に形成されていたものとして説明しているが、実装基板30の実装基板端子(配線層33の一部)に形成されていたものであってもよい。
For example, the mounting substrate formed of a part of the
また、例えば、実装基板30の凹部38の縁部において、第2半導体チップ20と実装基板30の間隙を気密封止するように、封止樹脂層40が形成されている。
上記によって、凹部38の内壁面、第2半導体チップ20の端子形成面及び封止樹脂層40から構成される中空部分Sに、第1半導体チップ10が気密封止された状態で収容された構成となっている。中空部分S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。
For example, the sealing
By the above, the
さらに、例えば、本実施形態においては実装基板30がモジュール基板であって、実装基板30の一主面に形成された配線層35の一部などからなる実装基板端子に、他の実装基板に実装するためのバンプ50が形成されている。
Further, for example, in the present embodiment, the
以上のようにして、本実施形態に係る第1半導体チップと他の第2半導体チップをパッケージ化してモジュールとした半導体装置が構成されている。
例えば、バンプ50を介して他の実装基板などにマウントされて用いることができる。
As described above, the semiconductor device is configured by packaging the first semiconductor chip according to the present embodiment and another second semiconductor chip into a module.
For example, it can be used by being mounted on another mounting substrate or the like via the
上記の第1半導体チップ10に形成されている機能素子12は、例えば、MEMS、SAW素子あるいはF−BARなどであり、図面上は特にMEMSを示している。
本実施形態の半導体装置において、第1半導体チップ10の機能素子12は中空部分Sにおいて気密封止された構成となっており、従来技術のような中空部分Sを構成するための中空基板は不要であり、第1半導体チップとスタックさせる第2半導体チップを中空部分Sを構成する蓋として利用することにより、半導体装置として小型化や薄型化が可能である。
The
In the semiconductor device of the present embodiment, the
また、機能素子を有する半導体チップ(第1半導体チップ10)に封止樹脂が接していると、封止樹脂から放出されるアウトガスに起因して機能素子に不具合が発生しやすい不利益があるが、本実施形態においては、機能素子12が形成された第1半導体チップ10には封止樹脂層40が接していないので、封止樹脂層40から放出されるアウトガスの機能素子12への影響を抑制することができる。
Further, when the sealing resin is in contact with the semiconductor chip having the functional element (first semiconductor chip 10), there is a disadvantage that the functional element is likely to fail due to outgas released from the sealing resin. In this embodiment, since the sealing
上記のように第1半導体チップを収容する中空部分の蓋として第2半導体チップを利用することから、第2半導体チップは第1半導体チップよりも大きなサイズであることが必要である。 As described above, since the second semiconductor chip is used as a lid for the hollow portion that houses the first semiconductor chip, the second semiconductor chip needs to be larger in size than the first semiconductor chip.
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、図2〜6を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る第1半導体チップ10及び第2半導体チップ20をそれぞれの工程で形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the
図2(a)は本実施形態に係る第1半導体チップの機能素子の形成面における平面図であり、図2(b)は断面図である。
例えば、第1半導体チップ10を構成するチップ本体11の一主面に可動部または振動子を有する機能素子12及び必要に応じてその他の電子素子を形成し、これらに接続して第1端子13を形成し、さらに第1端子13に接続してハンダなどからなるバンプ14を形成する。以上のようにして、第1半導体チップ10を形成する。
2A is a plan view of the functional element forming surface of the first semiconductor chip according to the present embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view.
For example, a
図3(a)は本実施形態に係る第2半導体チップの端子形成面側における平面図であり、図3(b)は断面図である。
例えば、第1半導体チップ10よりも大きいサイズを有するチップ本体21の活性面に電子素子を形成し、活性面上に絶縁層22と絶縁層22内に埋め込まれた再配線層23を形成する。このとき、再配線層に接続して、絶縁層22の表面に露出するように、第2内周端子24と第2外周端子25を形成して、絶縁層22の表面を端子形成面とする。次に、第2外周端子25に接続してハンダなどからなるバンプ26を形成する。以上のようにして、第2半導体チップ20を形成する。
上記の絶縁層22は、例えばポリイミドやPBO(ポリベンゾオキサゾール)などから構成されるが、上記のように中空部分Sの壁面となる部材であるので、熱硬化型樹脂などの放出するアウトガスが少ない種類を用いることが好ましい。
FIG. 3A is a plan view on the terminal forming surface side of the second semiconductor chip according to the present embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view.
For example, an electronic element is formed on the active surface of the
The insulating
図4〜6は本実施形態の半導体装置の製造方法の製造工程の断面図である。
上記のようにして第1半導体チップ10及び第2半導体チップ20を形成した後、図4(a)に示すように、例えば、バンプ14及び第1端子13と第2内周端子24を位置合わせして第2半導体チップ20上に第1半導体チップ10を戴置し、リフロー処理などを行って、バンプ14を介して第1端子13と第2内周端子24を接続することにより、図4(b)に示すように、第1半導体チップ10を機能素子12の形成面側から第2半導体チップ20の端子形成面上にマウントする。
上記のマウントにおいては、バンプ14を介して行うことで、第1半導体チップ10の機能素子12形成面と第2半導体チップ20の端子形成面の間にバンプ14の高さに相当する所定の間隔を確保することができる。
ここで、上記のバンプ14は予め第2半導体チップ20の第2内周端子24側に形成されていたものであってもよい。
4 to 6 are cross-sectional views of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment.
After the
In the mount described above, a predetermined distance corresponding to the height of the
Here, the
上記の第1半導体チップ10の第2半導体チップ20へのマウント工程は、第2半導体チップ20についてウェハレベルのままで行い、第1半導体チップ10のマウント終了後に、第2半導体チップのダイシング加工を行うようにすると取り扱いが容易となって好ましい。
The mounting process of the
次に、図5(a)に示すように、例えば、上記のように第1半導体チップ10がマウントされた第2半導体チップ20を、モジュール基板である実装基板30に実装する。
Next, as shown in FIG. 5A, for example, the
上記の実装基板30は積層樹脂基板であり、以下のようにして予め形成しておく。
まず、例えば、両面に銅箔などが貼り合わされた第1樹脂基板31に凹部38となるうちぬき穴を加工し、銅箔のパターン加工による配線層(33,34)の形成及び貫通配線36の形成などを行う。さらに、配線層34を介して、一方の面に銅箔などが貼り合わされた第2樹脂基板32を第1樹脂基板31に積層し、銅箔のパターン加工による配線層35の形成及び貫通配線37の形成などを行う。以上のようにして、実装基板30を形成する。
The mounting
First, for example, a hollow hole that becomes a
上記のようにして実装基板30を形成した後、例えば、凹部38に第1半導体チップ10を挿入させ、第2半導体チップ20が凹部38を塞ぐようにして、実装基板30の一主面に形成された配線層33の一部などからなる実装基板端子バンプ26及び第2外周端子25を位置合わせして実装基板30上に第2半導体チップ20を戴置し、リフロー処理などを行って、バンプ26を介して実装基板30の一主面に形成された配線層33の一部などからなる実装基板端子と第2外周端子25とを接続することにより、図5(b)に示すように、第1半導体チップ10がマウントされた第2半導体チップ20を端子形成面側から実装基板30の凹部38の縁部上にマウントする。
ここで、上記のバンプ26は予め実装基板30の実装基板端子側に形成されていたものであってもよい。
After forming the mounting
Here, the
次に、図6(a)に示すように、例えば、実装基板30の凹部38の縁部において、第2半導体チップ20と実装基板30の間隙を気密封止するように、封止樹脂層40を形成する。
封止樹脂層40の形成は、例えば液体状の樹脂を第2半導体チップ20と実装基板30の間隙に供給し、固化処理などを施して形成する。
液体状の樹脂は、例えば粘度を10〜20Pa・S程度に調整することなどにより、液体状の樹脂が第2半導体チップ20と実装基板30の幅の狭い間隙に毛細管現象で隅までいきわたるが、凹部38の縁までいきわたると凹部38の存在により急激に空間が広がるので、それ以上の進入を起こさないように形成することができる。
上記によって、凹部38の内壁面、第2半導体チップ20の端子形成面及び封止樹脂層40から構成される中空部分Sに、第1半導体チップ10が気密封止された状態で収容された構成となっている。
Next, as shown in FIG. 6A, for example, the sealing
The sealing
For example, by adjusting the viscosity to about 10 to 20 Pa · S, the liquid resin spreads to the corner by capillary action in the narrow gap between the
By the above, the
上記の封止樹脂層の形成工程は、例えば、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気下で行い、これにより中空部分S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することができる。 The sealing resin layer forming step is performed, for example, in a vacuum, reduced pressure, reducing atmosphere, or inert gas atmosphere, thereby holding the hollow portion S in a vacuum, reduced pressure, reducing atmosphere, or inert gas atmosphere. be able to.
次に、図6(b)に示すように、例えば、実装基板30の一主面に形成された配線層35の一部などからなる実装基板端子に、他の実装基板に実装するためのバンプ50を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, for example, bumps for mounting on a mounting board terminal formed of a part of the
以上のようにして、本実施形態に係る第1半導体チップと他の第2半導体チップをパッケージ化してモジュールとした半導体装置を製造することができる。 As described above, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the first semiconductor chip according to the present embodiment and another second semiconductor chip are packaged to form a module.
本実施形態の半導体装置の製造方法において、機能素子12を保持するための中空部分Sの蓋として第2半導体チップ20を利用することにより、小型化や薄型化を実現した半導体装置を製造できる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, by using the
また、機能素子を有する半導体チップに封止樹脂が接していると、封止樹脂から放出されるアウトガスに起因して機能素子に不具合が発生しやすい不利益があるが、本実施形態においては、機能素子12が形成された第1半導体チップ10に封止樹脂層40が接しないように形成できるので、封止樹脂層40から放出されるアウトガスの機能素子12への影響を抑制することができる。
Further, when the sealing resin is in contact with the semiconductor chip having the functional element, there is a disadvantage that the functional element is likely to fail due to the outgas released from the sealing resin. Since it can form so that the sealing
第2実施形態
図7は第2実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
実質的に第1実施形態と同様の構成であるが、半導体装置を構成する実装基板30aがモジュールを構成するための基板ではなく、他の電子部品を実装できる通常の実装基板であることが異なる。
実装基板30aは、第1樹脂基板31aと第2樹脂基板32aを積層して、表面や界面などに配線層(33,34,35)がパターン形成され、さらに貫通配線(36,37)などが形成されている。
実装基板30aは、第1半導体チップ10及び第2半導体チップ20を実装した領域のほかに十分広い実装領域を有しており、ここに他の半導体チップや電子部品などを実装することができる。
Second Embodiment FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.
The configuration is substantially the same as that of the first embodiment, except that the mounting
The mounting
The mounting
本実施形態の半導体装置においても、中空部分Sを構成する蓋として第2半導体チップを利用することにより、半導体装置として小型化や薄型化が可能であり、また、機能素子が形成された第1半導体チップには封止樹脂層が接していないので、封止樹脂層から放出されるアウトガスの機能素子12への影響を抑制することができる。
Also in the semiconductor device of the present embodiment, by using the second semiconductor chip as a lid constituting the hollow portion S, the semiconductor device can be reduced in size and thickness, and the first in which the functional element is formed. Since the sealing resin layer is not in contact with the semiconductor chip, the influence of the outgas released from the sealing resin layer on the
第3実施形態
図8は第3実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
実質的に第1実施形態と同様の構成であるが、第2半導体チップ20に複数個(図面上2個)の第1半導体チップ(10a,10b)がマウントされ、実装基板30の凹部38内に挿入された状態で第2半導体チップ20が実装基板30にマウントされ、封止樹脂で気密封止されて、形成される中空部分Sに第1半導体チップ(10a,10b)が保持されている構成である。
Third Embodiment FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.
Although the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, a plurality (two in the drawing) of the first semiconductor chips (10a, 10b) are mounted on the
複数個の第1半導体チップ(10a,10b)はいずれも機能素子を有しており、たとえば両者がともにMEMS素子などの同じ種類の機能素子を有する場合、あるいは一方がMEMS素子を有し、他方がSAW素子を有するなど、異なる種類の機能素子を有する場合など、種々の組み合わせが可能である。
また、機能素子を有さない半導体チップを第2半導体チップ20上にマウントしてもよい。
Each of the plurality of first semiconductor chips (10a, 10b) has a functional element. For example, when both have the same type of functional element such as a MEMS element, or one has a MEMS element and the other has Various combinations are possible, such as when having different types of functional elements, such as having a SAW element.
A semiconductor chip that does not have a functional element may be mounted on the
本実施形態の半導体装置においても、中空部分Sを構成する蓋として第2半導体チップを利用することにより、半導体装置として小型化や薄型化が可能であり、また、機能素子が形成された第1半導体チップには封止樹脂層が接していないので、封止樹脂層から放出されるアウトガスの機能素子12への影響を抑制することができる。
Also in the semiconductor device of the present embodiment, by using the second semiconductor chip as a lid constituting the hollow portion S, the semiconductor device can be reduced in size and thickness, and the first in which the functional element is formed. Since the sealing resin layer is not in contact with the semiconductor chip, the influence of the outgas released from the sealing resin layer on the
第4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8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9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60に、所定の共振領域を構成する空隙61を介して、下部電極62、圧電膜63および上部電極64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62および上部電極64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63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61は、下部電極62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61の高さは例えば数μm程度である。
下部電極62、上部電極64および圧電膜63の膜厚や空隙61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。
Fourth Embodiment In the above-described embodiment, MEMS is shown as a micro device having a functional element having a vibrator or a movable part on the functional surface in the drawing. However, the present invention is not limited to this. For example, F having the structure shown in FIG. -You may make it incorporate the microdevice provided with BAR, a SAW element, etc.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an exemplary configuration of the F-BAR.
For example, an elastic resonance film made of a laminate of a
The
The
The
The film thickness of the
上記の本発明の各実施形態に係る半導体装置によれば、以下の効果を享受できる。
(1)中空構造を要求されるような部品を含む、マルチチップパッケージが可能になる。
(2)樹脂で充填することなく、チップを積層した構造を得ることができる。
(3)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。
(4)機能素子と封止樹脂の距離を取ることができ、アウトガス成分の影響を受けないパッケージが可能となる。
(5)MEMSデバイス等の、ハンドリングによる工程不良を低減できる。
(6)総じて、コストダウンが実現する。
According to the semiconductor device according to each embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) A multi-chip package including parts that require a hollow structure is possible.
(2) A structure in which chips are stacked can be obtained without filling with resin.
(3) As a result, higher-density mounting is possible, and the product can be downsized.
(4) The distance between the functional element and the sealing resin can be increased, and a package that is not affected by the outgas component is possible.
(5) It is possible to reduce process defects due to handling such as MEMS devices.
(6) Overall, cost reduction is realized.
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半導体チップを組み込んだ半導体装置とすることも可能である。
第2半導体チップの再配線層を埋め込んでいる樹脂層中には、静電容量素子やインダクタンス、電気抵抗素子などの受動素子や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。
また、第2半導体チップは能動素子を有するチップに限らず、IPD(Integrated Passive Device)などの受動素子チップなどでもよい。
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。
The present invention is not limited to the above description.
For example, a semiconductor device incorporating a semiconductor chip having a functional element such as a SAW element or F-BAR in addition to the MEMS can be used.
A semiconductor chip in which a passive element such as a capacitance element, an inductance or an electric resistance element or an active element such as a transistor is formed can be appropriately incorporated in the resin layer in which the rewiring layer of the second semiconductor chip is embedded. It is.
The second semiconductor chip is not limited to a chip having an active element, and may be a passive element chip such as an IPD (Integrated Passive Device).
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
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機能素子を有する半導体チップを組み込んだ半導体装置に適用できる。
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機能素子を有する半導体チップを組み込んだ半導体装置の製造方法に適用できる。
The semiconductor device of the present invention can be applied to a semiconductor device in which a semiconductor chip having a functional element having a movable portion or a vibrator on a functional surface such as a MEMS, SAW element, or F-BAR is incorporated.
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be applied to a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip having a functional element having a movable part or a vibrator on a functional surface such as a MEMS, SAW element, or F-BAR is incorporated.
10,10a,10b…第1半導体チップ、11…チップ本体、12…機能素子、13…第1端子、14…バンプ、20…第2半導体チップ、21…チップ本体、22…絶縁層、23…再配線層、24…第2内周端子、25…第2外周端子、26…バンプ、30,30a…実装基板、31,31a…第1樹脂基板、32,32a…第2樹脂基板、33,34,35…配線層、36,37…貫通配線、38…凹部、40…封止樹脂層、50…バンプ、S…中空部分
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1半導体チップよりも大きいサイズを有し、一主面が端子形成面であり、前記端子形成面上に、前記第1半導体チップが前記機能素子の形成面側から所定の間隔をもってマウントされた第2半導体チップと、
前記第1半導体チップ用の凹部が形成され、前記凹部に前記第1半導体チップが挿入し、前記第2半導体チップが前記凹部を塞ぐようにして、前記第2半導体チップが前記端子形成面側から前記凹部の縁部上にマウントされた実装基板と、
前記凹部の縁部において前記第2半導体チップと前記実装基板の間隙を気密封止するように形成された封止樹脂層と
を有し、
前記凹部の内壁面、前記第2半導体チップの前記端子形成面及び前記封止樹脂層から構成される中空部分に前記第1半導体チップが気密封止された状態で収容されている
半導体装置。 A first semiconductor chip in which a functional element having a movable part or a vibrator is formed on one main surface;
The first semiconductor chip has a size larger than the first semiconductor chip, one main surface is a terminal formation surface, and the first semiconductor chip is mounted on the terminal formation surface at a predetermined interval from the formation surface side of the functional element. A second semiconductor chip,
A recess for the first semiconductor chip is formed, the first semiconductor chip is inserted into the recess, and the second semiconductor chip closes the recess, so that the second semiconductor chip is viewed from the terminal formation surface side. A mounting substrate mounted on the edge of the recess;
A sealing resin layer formed so as to hermetically seal a gap between the second semiconductor chip and the mounting substrate at an edge of the recess,
A semiconductor device in which the first semiconductor chip is hermetically sealed in a hollow portion constituted by an inner wall surface of the recess, the terminal forming surface of the second semiconductor chip, and the sealing resin layer.
前記第2半導体チップには前記端子形成面に第2内周端子及び第2外周端子が形成されており、
前記実装基板には前記凹部の縁部に実装基板端子が形成されており、
前記第1端子と前記第2内周端子がバンプで接続され、
前記第2内周端子と前記実装基板端子がバンプで接続されている
請求項1に記載の半導体装置。 The first semiconductor chip has a first terminal formed on an outer periphery of the functional element in the functional surface,
A second inner peripheral terminal and a second outer peripheral terminal are formed on the terminal forming surface of the second semiconductor chip;
A mounting board terminal is formed on the edge of the recess on the mounting board,
The first terminal and the second inner peripheral terminal are connected by a bump,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second inner peripheral terminal and the mounting board terminal are connected by a bump.
請求項1に記載の半導体装置。 The second semiconductor chip includes a chip body, an insulating layer formed on an active surface of the chip body, and is connected to the chip body and embedded in the insulating layer. The semiconductor device according to claim 1.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the mounting substrate is a module substrate on which bumps for mounting on another mounting substrate are formed.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein another electronic component is mounted on the mounting substrate.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the functional element is a MEMS element, a SAW element, or an F-BAR element.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the hollow portion is held in a vacuum, a reduced pressure, a reducing atmosphere, or an inert gas atmosphere.
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