TW200945546A - Semiconductor device - Google Patents

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200945546 六、發明說明： 本申請案主張2008年4月24日在日本專利局所提出之日 本專利申請案第2008-113333號之優先權。以提及方式併入 該曰本專利申請案第2008-113333號之全部。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種半導體裝置’以及更特別地，是有關 於一種内部形成有一天線及用於無線通信之半導體装置。 【先前技術】 在下面專利文件1中已提出圖5所示之半導體裝置做為一 具有用於無線通信的一天線之半導體裝置。在圖5所示之半 導體裝置中，以一密封樹脂層1〇6密封在一佈線板1〇〇之一 表面側上所提供之一做為主動元件之半導體元件1〇2及一 做為被動元件之晶片電容器1 〇4。在該密封樹脂層1 〇6之一 表面上形成一天線10 8。該天線10 8經由接線端11 〇及11 〇 電性連接至該佈線板1〇〇。 以一保護膜112覆蓋該天線1〇8及在該佈線板1〇0之另一 表面上形成外部連接端114及114。 [專利文件1] JP-A-2007-42978刊物 可減少圖5所示之半導體裝置的尺寸及使該半導體裝置 使用於一像可攜式電話之無線模組中。 在圖5所示之半導體裝置中’從在該佈線板100之該表面 侧上所提供之該做為主動元件之半導體元件 102經由該佈 098113278 200945546 線板10 0或該松封樹脂層1 〇 6輕射熱。 基於此理由，在一設有該射頻半導體元件1〇2之半導體裝 置的情況申，來自該半導體元件1〇2之熱的輻射可能是不夠 的。因此，期望提高圖5所示之半導體裝置的熱輻射特性。 【發明内容】 本發明之示範性具體例提供一種半導體裝置，該半導體裝 置設有一可快速輻射來自一在該半導體裝置上所提供之半 ❹ 導體元件的熱之天線。 本發明者試驗圖6所示之半導體裝置。在圖6所示之半導 體裝置中，在一佈線板200之一表面側上提供一天線202、 一半導體元件204及做為被動元件之一晶片電容器206和一 石英振盪器208,以及以一密封樹脂層21〇密封該半導體元 件204、該晶片電容器2〇6及該石英振蘯器2〇8 ^ 再者’為了快速輻射所提供之半導體元件204的熱，形成 ❿複數個穿過該佈線板200之熱輻射介層 212 及 212。 田在一母板上安裝圖6所示之半導體裝置時，可將該半導 體元件204之熱經由該等熱輻射介層212及212快速地輻射 至該母板。 致於增加該佈線板200之尺寸。名 及212係形成於該佈線板200上， 之設計的自由度。 然而，該天線202係形成於該佈線板200之該表面上，以 再者，該等熱輻射介層212 ，以致於限制該佈線板2〇〇 098113278 5 200945546 基於此理由，本發明者認為：在一矽基板上提供一半導體 元件，該矽基板相較於一由樹脂或陶瓷所形成之佈線板具有 較高導熱率及能形成一導體圖案，以及在一佈線板上提供一 像晶片電容器之被動元件，以及因此可快速輻射該半導體元 件之熱，以及重複研究，因而產生本發明。 更特別地，本發明提供一半導體裝置，包括： 一矽基板； 一天線’形成於該矽基板之一表面側上； 一半導體元件，做為一主動元件，其設置在該矽基板之另 一表面側上； 一貫穿介層，穿過該矽基板及彼此電性連接該天線與該半 導體元件； 一佈線板，與該矽基板個別形成； 一被動元件，設置在該佈線板之一表面側上；以及 連接構件’ S又置在该佈線板之該表面侧與該石夕基板之另 一表面侧間及彼此電性連接該矽基板與該佈線板。 在本發明中，藉由在一包括該石夕基板之一通孔的内周面之 外周面上提供-由二氧化石夕（sioo或氮化石夕（siN)所形成之 絕緣層’可在該梦基板之—表面上輕易形成—饰線圖案。 、藉由使用-在其芯部之外周面上形成有焊料層之焊球做 為該連接構件，可以可靠地使财基板與該佈線板間之間具 有一預定寬度之間隔。 098113278 200945546 2由以#封樹脂密封該⑦基板與該佈線板間之部分，可 可罪地密封該半導體元件與該被動元件。 再者藉由附著-外部連接端至該佈線板之另一表面側 上，可在一母板上輕易安裝該半導體裝置。 藉由使用一由樹脂所形成之佈線板做為該佈線板，可減少 該半導體裝置之重量。 在依據本發明之半導體裝置中，該做為主動元件之半導體 ©元件係設置在财基板之另—表面側上，财基板在相對於 該佈線板之上面設置有該像晶片電容器之被動元件的該表 面側之表面側上形成有該天線。 用以形成該矽基板之矽具有Γ之導熱率。另一方 面 做為用以形纟該佈線板之材料的環氧樹脂具有 〇:〇3W.m .Κ之導熱率及氧化鋁陶瓷具有之導熱 率。因此’該由賴形成之發基板係為比一由樹脂或陶究所 _ 形成之佈線板更佳之熱輻射特性。 因此’在依據本發明之半導體裝置中，可直接從該石夕基板 快速地輻射該半導體it件之^結果，可提供—射頻半導體 元件。 此外，在依據本發明之半導體裝置中，在該佈線板上沒有 設置該半導體元件，但是只提供該像晶片電容器之被動元件 及不需要形成-熱輻射介層。結果’可提高該佈線板之設計 的自由度。 098113278 7 200945546 從下面詳細敘述、所附圖式及申請專利範圍可明顯易 它特徵及優點。 【實施方式] 圖1顯示依據本發明之一半導體裝置的_實施例。在圖工 所示之半導體裝置中’在—由樹脂所形成之多層佈線板 1 〇(以下將稱為一佈線板1〇)的一表面側上提供像晶片電容 器12山及12及之與―石英振盪器14之被航件。使做為外ς 連接端之焊球16及16附著至該佈線板1G之另-表面側上。 一矽基板18係設置成相對於該佈線板10之該表面側。該 矽基板18具有200至300μιη之厚度及由具有比構成該佈線 板1〇之樹脂高的導熱率之矽所形成，以及具有一上面提供 有一由二氧化矽（SiCb)所形成之絕緣層29的表面層。 该矽基板18在其一表面侧上形成有一天線24及在其另一 表面側上設置有一半導體元件20。以一底部填充劑22密封 5亥半導體元件20之一電極侧與該矽基板18之另一表面侧間 之部分。 再者’在該矽基板18之該表面側上所形成之該天線24 藉由一穿過該矽基板18之貫穿介層26電性連接至一在該矽 基板18之另一表面側上所形成之導體圖案25。在一内部形 成該貫穿介層26之通孔的内壁面上提供有該由二氧化矽 (SiCb)所形成之絕緣層29。該導體圖案25亦電性連接至該 石夕基板18上所設置之該半導體元件2〇。 098113278 〇 200945546 至於該天線24 ’可形成一採取適合於使用目的之任意形 狀的天線。例如，可形成一採取倒L型形狀或倒F型形狀之 天線。 使該佈線板10之上面設置該等晶片電容器12及12的表 面侧與該矽基板18之上面設置該半導體元件2〇的另一表面 側在它們彼此相對配置之狀態中經由做為連接構件之銅芯 焊球34及34來彼此電連接。該銅芯焊球34係為一在其由 ❹ 銅所製成之芯部的外周面上形成有焊料層之焊球。 在該佈線板10與該矽基板18間經由該等銅怒焊球34及 34形成一預定間隙。以一密封樹脂28密封在該間隙中所設置 之該等像晶片電容器12及12之被動元件及該半導體元件2〇。 因此’使該佈線板10與該矽基板18經由該等銅芯焊球 34及34彼此電性連接。因此，使在該佈線板1〇之該表面 侧上所設置之該等像晶片電容器12及12之被動元件、在該 ❹矽基板18之另一表面側上所設置之該半導體元件2〇及在該 石夕基板18之該表面側上所形成之該天線24彼此電性連接。 依據圖1所示之半導體裝置’從該半導體元件2〇經由該 矽基板18直接輪射熱。因此，縱使提供一具有高發熱能力 之射頻半導體元件做為該半導體元件20,可充分地維持熱 輻射量。 再者’可使用該石夕基板18之該表面側上的整個表面做為 上面要形成該天線24之表面。結果’可提高該天線24之設 098113278 9 200945546 計的自由度。此外’對於該梦基板18而&，可充分確保該 半導體元件20之散熱板的面積。因此，可減少該半導體裝 置之尺寸。 此外，對於設有該晶片電容器12之該佈線板而言，不 需要考量該半導體元件20之熱輻射特性。因此’亦可提高 該佈線板10之設計的自由度。 圖1所示之半導體裝置可適用於一像可攜式電話之無線 模組。

為了製造圖1所示之半導體裝置，首先，如圖2A及2B 所示’在一具有200至3〇〇μηι厚度之矽基板18上提供一用 以形成一貫穿介層之通孔27。可以由雷射或蝕刻形成該通 孔27。 再者，在該矽基板18之一表面層（包括該通孔27之内壁 面）上提供一由二氧化矽（Si〇2)所形成之絕緣層卩吖圖2〇。 可藉由在一氧氣環境中熱處理該石夕基板18來形成該絕緣層 29。 c 苗 隨後，如圖2D所示，以銅填充在該矽基板18上所形成之 該通孔27，以形成一貫穿介層26及在該絕緣層29之兩個 表面側上之銅層23及23。 以下面方式形成該貫穿介層26及該等銅層23及Μ。由 無電銅電鍵或藏鏡在該石夕基板18之該絕緣層29的整個表面 上形成-銅膜，及然後由使用該薄銅膜做為—饋電層之電 098113278 200945546 解銅電鍍在該貫穿孔27中填充銅，以及在該矽基板18之兩 個表面侧上形成該等銅層23及23。 再者’在該矽基板18之兩個表面側上所形成之銅層23 及23中之一上實施圖案化，以形成一天線24，以及在另一 表面側上之銅層23上實施圖案化，以形成一導體圖案25 及焊墊31及31(圖2E)。對於該天線24，可形成一採取適 用於使用目的之任意形狀的天線。例如，可形成一倒L-型 鲁 天線或一倒F-型天線。 然後，如圖2F所示，經由一覆晶法在該矽基板18之另一 表面侧上的一預定位置中之該等預定焊墊31及31上設置一 半導體元件20及之後，以一底部填充劑22密封在該半導體 元件20之一電極側與該矽基板18之另一表面侧間的部分。 如圖3所述’在一要與圖2所示之製程中所製造之該矽基 板一起使用之佈線板10上設置一像晶片電容器之被動元 件。 如圖3A所示，首先，形成該多層佈線板10。該佈線板10 可以疋一經由增層法由樹脂所形成之佈線板或町以是一藉 &以黏著劑疊合複數個陶£板之在兩個表面侧上提供有-預疋佈圖案所形成之陶究的佈線板。 在該佈線板1Q之—表面侧上形成上面要設置該晶片電容 器之焊墊30及30’以及在其另一表面側上形成〆至一做為 外部連接端之焊球16的焊墊32。 098113278 200945546 如圖3B所示’在該佈線板1〇之該表面側上所形成之該等 焊墊30及30上設置晶片電容器12及12及一石英振盪器 關於圖2F所示之石夕基板18及圖3B所示之佈線板1〇，如 圖4所示’經由做為連接構件之銅芯焊球％及料使該矽基 板18之上面設置有該半導體元件2〇的表面側電性連接至^ 佈線板10之上面設置有該等像晶片電容器12及12之被動 元件的另一表面側。該等銅芯焊球34及34係放置及設置在 該佈線板10之焊墊30與該矽基板18之焊墊31間及然後 經歷回焊（reflow)，以便可使它們兩個彼此電性連接。、 因此，藉由使用該等銅芯焊球34及34做為該等連接構 件’可可靠地在該矽基板18與該佈線板1〇間形成一具有 定間隔之空隙。 隨後’以-成型樹脂（mold resin)密封該石夕基板18與該 佈線板1G間之部分’以及紐在該佈線板1{)之焊塾Μ = 32的每-焊墊上提供該等做為外部連接端之焊球，以實施 回知。結果，可獲得圊1所示之半導體裝置。 雖然在圖1及4中該等銅芯焊球34及34用以做為該等連 接構件，但是亦可顧-使㈣崎料做為钟之芯材 脂芯焊球。 f 此外，雖然在該表面層（包括在該石夕基板18中之該等通 27的内壁面）上形成該由二氧切⑽2)所形成之絕 29,但是可以形成該由氮化石夕（SiN)所形成之絕緣層烈。可 098113278 _ 200945546 藉由在一氮氣環境中熱處理設有該通孔27之該矽基板18， 以形成該由氮化矽（SiN)所構成之絕緣層29。 雖然已描述關於有限數目之具體例的本發明，但是具有此 揭露之益處的熟習該項技藝者將察覺到可設計不脫離在此 所揭露之本發明的範圍之其它具體例。於是，本發明應該只 侷限於所附申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 ❿ 圖1係用以說明依據本發明之一半導體裝置的一實施例 之縱向剖面圖， 圖2A至2F係用以說明一構成圖1所述之半導體裝置的矽 基板18之製造步驟的視圖， 圖3A及3B係用以說明一構成圖1所述之半導體裝置的佈 線板10之製造步驟的一部分之視圖， 圖4係用以說明在圖2所述之製造步驟所獲得之該矽基板 G 18與在圖3所述之製造步驟所獲得之該佈線板10的整合步 驟之視圖， 圖5係用以說明一設有一天線之相關技藝半導體裝置的 縱向剖面圖，以及 圖6係顯示一藉由改善該相關技藝半導體裝置所獲得之 半導體裝置的縱向剖面圖。 【主要元件符號說明】 10 佈線板 098113278 13 200945546 12 晶片電容Is 14 石英振盪器 16 焊球 18 砍基板 20 半導體元件 22 底部填充劑 23 銅層 24 天線 25 導體圖案 26 貫穿介層 27 通孔 28 密封樹脂 29 絕緣層 30 焊墊 31 焊墊 32 焊墊 34 銅芯焊球 100 佈線板 102 半導體元件 104 晶片電容器 106 密封樹脂層 108 天線

098113278 14 200945546 110 接線端 112 保護膜 114 外部連接端 200 佈線板 202 天線 204 半導體元件 206 晶片電容器 208 石英振盪器 210 密封樹脂層 212 熱輻射介層 098113278 15

Claims (1)

1. 200945546 七、申請專利範圍·· 1· 一種半導體裝置，包括： 一矽基板； 一天線，形成於該矽基板之一表面側上； 一半導體元件’做為一主動元件且設置在該矽基板之另 表面側上； 一貫穿介層，穿過該矽基板及彼此電性連接該天 導體元件；

   一佈線板，與該矽基板個別形成； 一被動元件，設置在該佈線板之一表面側上；以及 一連接構件’設置在該佈線板之該表面侧與該石夕基板之 -表面侧間’及彼此電性連接該矽基板與該佈線板。 2·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，進-步包括. 由二氧切⑽2)或氮切（_

   置^一由包括在财基板中之—通孔的内周面之外周面上。 接盖二請專利範圍第1或2項之半導體裝置，其中，該. 芯狀外周面上^有焊㈣之烊球。 4·如申請專職圍第丨或2項之 線板係由樹脂所形成。 、，〜 申請專利範圍第“戈2項之半導體裝置 1、封樹脂’密封該佈線板之該 表面侧間之部分。 U矽基板之另 098113278 16 200945546 6.如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置，其中，一外 部連接端附著至該佈線板之另一表面側。

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