JP2991168B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Description
波通信装置等に用いられるパッケージングあるいはモジ
ュール化された半導体装置および該装置の製造方法に関
する。
ある。
パッケージングあるいはモジュール化された半導体装置
が用いられる。従来、このような半導体装置では、図7
に示すように、個別トランジスタやマイクロ波モノリシ
ック集積回路(以下MMICという)チップ2を、マイ
クロ波・ミリ波入出力リード端子71,72およびバイ
アスリード端子73,74を有する金属やセラミック製
のパッケージ75内に装着し、ボンディングでこれら端
子に接続し、キャップ76を被せて封止することが行わ
れている。
うな方法では、パッケージが高価であり、また組み立て
工程が複雑で、量産化、低コスト化および超小型化に不
利であった。さらにMMIC等をチップ化してから組み
立てるために、MMICの半導体基板を薄化した後これ
らの工程を行うので、取り扱いが難しい欠点もあった。
本発明はこのような従来技術における欠点を解消するパ
ッケージングあるいはモジュール化された半導体装置お
よびその製造方法を提供するものである。
半導体基板上の個別トランジスタ、MMIC等の半導体
装置の能動領域を囲む絶縁体壁が設けられ、その絶縁体
壁上面にカバー基板が装着されて、パッケージングある
いはモジュール化されたことを特徴とする、半導体装置
である。
がSi基板であること、カバー基板がセラミック基板で
あること、あるいはカバー基板が金属板であることが好
ましい。
ライズされたあるいは導電性のカバー基板と、絶縁体壁
におけるメタライズとが使用されたものであることが好
ましく、さらに、入出力電極がビームリードであるこ
と、入出力電極にバンプが形成されていることも好まし
い。
は、 a)半導体ウェハー表面にトランジスタ、MMIC等半
導体装置を形成する工程、 b)これら装置の能動領域を囲む壁を樹脂等の絶縁体で
形成する工程、 c)壁の上面にカバー基板を接着する工程、 d)半導体基板の薄化,表面電極と裏面とを接続するビ
アホールの形成,裏面金属膜の形成等の工程、および e)半導体基板およびカバー基板をカットし、各半導体
装置を分離する工程を含むことを特徴とする、パッケー
ジングあるいはモジュール化された半導体装置の製造方
法である。
て図面を参照して説明する。
施形態例の斜視図、(b)は、(a)の中心部を左右に
通る垂直断面図である。
T(電界効果トランジスタ)をパッケージングしたもの
であり、(a)では、内部の様子が判るように、便宜上
カバーの中心部を欠損している。本実施形態例では、図
1に、FETチップ1が、半導体基板11上に形成さ
れ、接地裏面金属膜12、ゲート(入力)端子13、ド
レイン(出力)端子14、ソース(接地)端子15、絶
縁体壁16、カバー基板17が示されている。FETの
本体部分すなわち能動領域を囲んで絶縁体壁16が形成
され、その上にカバー基板17が装着されている。した
がって、FETの本体部分すなわち能動領域はシールさ
れ、チップレベルでパッケージングされた状態となって
いる。
明の技術をMMICに対して適用した場合の斜視図、図
3(a)〜(e)は、本実施形態例の製造方法を工程順
に示す、中心部左右に通る垂直断面図である。
ップ2は伝送線路や整合回路として、マイクロストリッ
プ線路を用いている。裏面接地層を兼ねる金メッキ放熱
層21、入力端子22、出力端子23、ビアホールによ
り金メツキ放熱層とつながっている接地端子24、バイ
アス端子25,26が示されている。ここでは入出力端
子22,23の構成として、RFプローバで特性の測定
が可能なようにしている。第1の実施の形態例と同様
に、MMIC2の能動領域を囲んで絶縁体壁16が形成
され、その上にカバー基板17が装着、シールされてい
る。したがって.MMICが送信や受信回路の場合に
は、チップレベルでモジュール化された状態となってい
る。
(a) 半導体ウエハー111 表面にMMIC2を多数
形成する工程、(b) MMICの能動領域を囲む壁1
6を、絶縁体の成膜およびドライエッチング等で形成す
る工程、(c) 壁の上面にSiウェハー、セラミック
基板等のカバー基板17を接着する工程、(d) 半導
体ウエハーの薄化、表面電極と裏面とを接続するビアホ
ールの形成、裏面金メッキ放熱層21形成等の裏面工
程、および(e) 半導体基板およびカバー基板をカッ
トし、各MMICを分離する工程である。
明では、個別トランジスタやMMICチップ内でパッケ
ージングあるいはモジュール化されるので超小型化が可
能であり、またこれらは半導体ウェハープロセスで製造
できるので、量産化、低コスト化が可能である。さらに
Siウェハー、アルミナ基板等のカバー基板が接着され
た状態で、すなわちカバー基板を支持板として、半導体
ウェハーの薄化、ビアホール形成、金メッキ放熱層の形
成等の裏面工程およびチップ化ができるので、ウェハー
およびチップの取り扱いが容易である。ここにおいてS
iウェハーを用いれば、完全に半導体ウェハープロセス
となるので、量産化、高歩留まりが期待できる。
が装着される直前の状態の斜視図である。
び能動領域を囲む壁16によって電気シールドをとるた
めに、MMIC2上に設けた接地電極41に壁16にお
けるビアホール42によって、カバー基板を接続してい
る。ここで本例では、カバー基板に接地用金属膜43を
設けているが、より良いシールドをとるために金属板そ
のものを用いても良い。ここでは入出力端子22,23
はAu厚メッキ層を用い、ビ−ムリード型として、外部
回路との接続を容易にしている。
が装着される直前の状態の斜視図である。
び能動領域を囲む壁16によって電気シールドをとるた
めに、MMIC2上に設けた接地電極41に壁16にお
ける)表面メタライズ51によって、カバー基板を接続
している。ここで本例では、カバー基板に導電性の低抵
抗Si基板52を用いているが、より良いシールドをと
るために金属板そのものを用いても良い。ここで本例の
場合はMMICの線路の形式としてコプレーナ線路を用
い、接地電極41を広く採り、カバー基板の接地を容易
にしている。
1(b)と同様な垂直断面図である。
よって入出力電極62,63およびバイアス電極(図示
せず)をMMIC2の基板の裏側に形成している。さら
に外部回路との接続、実装を容易に、かつ高信頼にする
ようバンプ64,65を設けている。この構成では、能
動領域を囲む壁16全体にメタライズすることができ、
電気シールドが良い。また前述の図3の工程を適用した
場合、半導体基板11およびカバー基板17を同時にカ
ットできるので、各MMIC2の分離が容易である。
説明する。
形態例に対応するもので、GaAs基板11上に形成し
た低雑音FETの周囲を、幅50μm、高さ50μmの
ポリイミドの壁16で囲む。その上を厚さ250μmの
アルミナ基板17でカバーする。なおGaAs基板11
の厚さは150μmで、裏面に接地およびマウント用の
Au層12を形成している。したがって、能動領威は封
止され、パッケージングされた状態が実現できる。
形態例に対応するもので、GaAs基板11上にAlG
aAs/InGaAsヘテロ接合FETを能動素子とし
て、FM変調用の電圧制御発振器と出力増幅器とからな
る送信MMICチップ2のべ−スバンド信号入力端子2
2、RF出力端子23およびバイアス端子25,26の
内側を幅80μm、高さ100μmの非晶質弗化カーボ
ンの壁で囲む。その上を厚さ300μmのSi基板17
でカバーする。なおGaAs基板11の厚さは50μm
で、裏面に接地および放熱用のAuメッキ層を形成して
いる。これにより、超小型の送信モジュールが実現され
る。
実施形態例の製造工程に対応するもので、厚さ660μ
mのGaAs基板11上に能動層をエピタキシャル成長
したウェハー111 を用いてMMIC2の表面工程を行
う。ウェハー111 表面全面にCVDによって100μ
mの厚さの非晶質弗化カーボン膜および0.5μmの厚
さのSiO2 膜を形成する。MMIC2の能動領域を囲
む幅80μmのSiO 2 膜のパターンを形成し、それを
マスクにO2 のプラズマエッチングによって非晶質弗化
カーボン膜をエッチングし、絶縁体壁16を形成する。
次いでその上に厚さ300μmのSi基板17を接着す
る。次いでSi基板17を支持板として、GaAs基板
11を厚さ50μmまで研磨し、接地用ビアホールを形
成し、さらに裏面に接地および放熱用のAuメッキ層2
1を形成する。次いでSi基板17、さらにGaAs基
板11をカットすればモジュール化されたMMIC2が
完成する。
に対応するもので、MMIC2の能動領域を囲む幅80
μm、高さ30μmの非晶質弗化カーボン膜の絶縁体壁
16に直径20μmのビアホールを多数設け、Auのメ
タライズによってMMIC2の接地電極41とSiカバ
ー基板17とを接続している。ここでSiカバー基板1
7の内側にはAu層43が形成されている。入出力端子
22,23はGaAs基板11上に20μm厚のAuメ
ッキ層を形成して、ビームリード型として引き出してい
る。この製造工程としては、第3の実施例(図3)にお
いて、SiO2膜マスクを用いたO2 のプラズマエッチ
ングによる非晶質弗化カーボン膜の絶縁体壁16形成の
ときに、ビアホールの開口パターンをSiO2 膜マスク
に形成しておけば、同時にビアホールが形成でき、次い
でビアホールおよび絶縁体壁16上面にメタライズすれ
ば良い。
態に対応するもので、MMIC2の能動領域を囲む幅8
0μm、高さ30μmの非晶質弗化カーボン膜の絶縁体
壁の、入出力電極およびバイアス電極の引き出し部分以
外の上面および側面にAu膜を設け、カバー基板52に
厚さ300μmの抵抗率0.01Ωcmのn型低抵抗S
iを用い電気的シールドを得ている。
態に対応するもので、MMIC2の表面電極の外側に表
面メタライズされた幅80μm、高さ30μmの非晶質
弗化カーボン膜の絶縁体壁16を設け、入出力電極6
2,63およびバイアス電極を厚さ40μmのGaAs
基板11の裏側に設け、表面側の線路と直径30μmの
ビアホールで接続している。さらに裏面の各電極62,
63には、Auメッキによる高さ40μm、直径50μ
mのバンプ64,65を設けている。
置の能動領域を囲む絶縁体壁およびこれらのカバーを設
ける構造とすること等により、半導体ウェハー工程を用
いて個別トランジスタやMMICをチップ内で封止でき
るので、超小型、低コストのパッケージングあるいはモ
ジュール化された半導体装置が量産でき、マイクロ波・
ミリ波通信装置の量産化、低コスト化に大きく寄与する
半導体装置およびその製造方法を提供できる効果があ
る。
の斜視図、(b)は、(a)の中心部を左右に通る垂直
断面図である。
MICに対して適用した場合の斜視図である。
法を工程順に示す、中心部を左右に通る垂直断面図であ
る。
直前の状態の斜視図である。
直前の状態の斜視図である。
様な垂直断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体装置において、 半導体基板上の個別トランジスタ、マイクロ波モノリシ
ック集積回路等の半導体装置の能動領域を囲む絶縁体壁
が設けられ、該絶縁体壁上面にカバー基板が装着され
て、前記半導体装置がパッケージングあるいはモジュー
ル化されたことを特徴とする、半導体装置。 - 【請求項2】 カバー基板がSi基板である請求項1記
載の半導体装置。 - 【請求項3】 カバー基板がセラミック基板である請求
項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 カバー基板が金属板である請求項1記載
の半導体装置。 - 【請求項5】 カバー基板を接地するために、メタライ
ズされたあるいは導電性のカバー基板と、絶縁体壁にお
けるメタライズとが使用された、請求項1ないし4記載
の半導体装置。 - 【請求項6】 入出力電極がビームリードである請求項
1ないし5記載の半導体装置。 - 【請求項7】 入出力電極にバンプが形成されている請
求項1ないし5記載の半導体装置。 - 【請求項8】 入出力電極が半導体基板の裏面に設けら
れている請求項1ないし7記載の半導体装置。 - 【請求項9】 半導体装置の製造方法において、 a)半導体ウェハー表面にトランジスタ、マイクロ波モ
ノリシック集積回路等半導体装置を形成する工程、 b)該装置の能動領域を囲む壁を樹脂等の絶縁体で形成
する工程、 c)該壁の上面にカバー基板を接着する工程、 d)半導体基板の薄化,表面電極と裏面とを接続するビ
アホールの形成,裏面金属膜の形成等の工程、および e)半導体基板およびカバー基板を所定位置毎にカット
し、カットされた各半導体装置を分離する工程を含むこ
とを特徴とする、パッケージングあるいはモジュール化
された半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP9258597A JP2991168B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1197564A JPH1197564A (ja) | 1999-04-09 |
JP2991168B2 true JP2991168B2 (ja) | 1999-12-20 |
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Family Applications (1)
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1997
- 1997-09-24 JP JP9258597A patent/JP2991168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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