(57)【要約】      （修正有）【課題】予め中空構造を有するように封止されたＭＥＭＳ素子と半導体素子とを組み合わせた半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ素子４０は、ＭＥＭＳ素子を構成する貫通電極４３の一部が、アイランド部２１とリード部２２とが形成する空間に配置されるように固着され、貫通電極の一部と半導体素子３０、及び、半導体素子とリード部は、一方の側において、導電体５０により電気的に接続されている半導体装置１０。【選択図】図１
2010067853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイランド部及び前記アイランド部の外側に配置されたリード部を有するリードフレームと、
前記アイランド部の一方の側に固着された半導体素子と、
前記アイランド部の他方の側に固着されたＭＥＭＳ素子と、を有し、
前記ＭＥＭＳ素子は、ＭＥＭＳ素子本体と、前記ＭＥＭＳ素子本体を中空構造をなすように封止する絶縁部と、前記絶縁部を貫通し前記ＭＥＭＳ素子本体と外部とを電気的に接続する貫通電極とを含んで構成され、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記ＭＥＭＳ素子を構成する前記貫通電極の一部が、前記アイランド部と前記リード部とが形成する空間に配置されるように固着され、
前記貫通電極の一部と前記半導体素子、及び、前記半導体素子と前記リード部は、前記一方の側において、導電体により電気的に接続されている半導体装置。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳ素子、前記半導体素子、及び前記導電体は、前記リード部の一部を露出させた状態で封止されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電体は、ボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
アイランド部及び前記アイランド部の外側に配置されたリード部を有するリードフレームの前記アイランド部の一方の側に、半導体素子を固着する第１工程と、
前記アイランド部の他方の側に、ＭＥＭＳ素子本体と、前記ＭＥＭＳ素子本体を中空構造をなすように封止する絶縁部と、前記絶縁部を貫通し前記ＭＥＭＳ素子本体と外部とを電気的に接続する貫通電極とを含んで構成されるＭＥＭＳ素子を、前記ＭＥＭＳ素子を構成する前記貫通電極の一部が、前記アイランド部と前記リード部とが形成する空間に配置されるように固着する第２工程と、
前記貫通電極の一部と前記半導体素子とを、前記一方の側において、導電体により電気的に接続する第３工程と、
前記半導体素子と前記リード部とを、前記一方の側において、導電体により電気的に接続する第４工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳ素子、前記半導体素子、及び前記導電体を、前記リード部の一部を露出させた状態で封止する第５工程を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記導電体は、ボンディングワイヤであることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１工程と前記第２工程とは、同一の工程であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第３工程と前記第４工程とは、同一の工程であることを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子及び半導体素子を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＥＭＳ素子及び半導体素子を備えたシステムインパッケージ（ＳＩＰ）と称される半導体装置が知られている。ここで、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステムズ）とは、シリコンの微細加工プロセスを用いて製作されるミクロな構造体を総称したものである。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子はパッケージ化する上で中空構造をとる必要があるため、ＭＥＭＳ素子を備えた半導体装置では、例えばＭＥＭＳ素子及び半導体素子を別々に形成し、それぞれを基板等の上に実装し、その後、ＭＥＭＳ素子の部分が中空構造をとるように封止する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−７８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の半導体装置では、パッケージ化する過程でＭＥＭＳ素子の部分を中空構造をとすることはできるが、予め中空構造を有するように封止（キャッピング）されたＭＥＭＳ素子と半導体素子とを組み合わせて、システムインパッケージ化することは困難であった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、予め中空構造を有するように封止されたＭＥＭＳ素子と半導体素子とを組み合わせた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、アイランド部及び前記アイランド部の外側に配置されたリード部を有するリードフレームと、前記アイランド部の一方の側に固着された半導体素子と、前記アイランド部の他方の側に固着されたＭＥＭＳ素子と、を有し、前記ＭＥＭＳ素子は、ＭＥＭＳ素子本体と、前記ＭＥＭＳ素子本体を中空構造をなすように封止する絶縁部と、前記絶縁部を貫通し前記ＭＥＭＳ素子本体と外部とを電気的に接続する貫通電極とを含んで構成され、前記ＭＥＭＳ素子は、前記ＭＥＭＳ素子を構成する前記貫通電極の一部が、前記アイランド部と前記リード部とが形成する空間に配置されるように固着され、前記貫通電極の一部と前記半導体素子、及び、前記半導体素子と前記リード部は、前記一方の側において、導電体により電気的に接続されている半導体装置である。
【０００７】
第２の発明は、アイランド部及び前記アイランド部の外側に配置されたリード部を有するリードフレームの前記アイランド部の一方の側に、半導体素子を固着する第１工程と、前記アイランド部の他方の側に、ＭＥＭＳ素子本体と、前記ＭＥＭＳ素子本体を中空構造をなすように封止する絶縁部と、前記絶縁部を貫通し前記ＭＥＭＳ素子本体と外部とを電気的に接続する貫通電極とを含んで構成されるＭＥＭＳ素子を、前記ＭＥＭＳ素子を構成する前記貫通電極の一部が、前記アイランド部と前記リード部とが形成する空間に配置されるように固着する第２工程と、前記貫通電極の一部と前記半導体素子とを、前記一方の側において、導電体により電気的に接続する第３工程と、前記半導体素子と前記リード部とを、前記一方の側において、導電体により電気的に接続する第４工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、予め中空構造を有するように封止されたＭＥＭＳ素子と半導体素子とを組み合わせた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１０】
〈本発明に係る半導体装置の構造〉
始めに、本発明に係る半導体装置の構造について説明する。図１は、本発明に係る半導体装置の概略の構成を例示する断面図である。図１を参照するに、半導体装置１０は、リードフレーム２０と、半導体素子３０と、ＭＥＭＳ素子４０と、ボンディングワイヤ５０と、封止部６０とを有する所謂システムインパッケージ（ＳＩＰ）である。
【００１１】
半導体装置１０において、リードフレーム２０は、例えばＣｕ等にＡｕメッキ等が施されたものであり、アイランド部２１とその外側に配置されたリード部２２とから構成されている。リードフレーム２０のアイランド部２１の一方の面には接着剤等（図示せず）により半導体素子３０が固着されている。半導体素子３０は、例えば薄板化された半導体基板（図示せず）、半導体集積回路（図示せず）、複数の電極パッド（図示せず）等を有する。半導体基板（図示せず）は、例えば薄板化されたＳｉウエハが個片化されたものである。半導体集積回路（図示せず）は、例えば拡散層（図示せず）、絶縁層（図示せず）、ビア（図示せず）、配線（図示せず）等から構成されている。
【００１２】
リードフレーム２０のアイランド部２１の他方の面には接着剤等（図示せず）によりＭＥＭＳ素子４０が固着されている。ＭＥＭＳ素子４０は、ＭＥＭＳ素子本体４１と、絶縁部４２と、貫通電極４３と、導電部４４と、固着部４５とを有する。ＭＥＭＳ素子４０において、ＭＥＭＳ素子本体４１は、例えば加速度センサー等のマイクロセンサーやインクジェットプリンターのヘッド部等であり、絶縁部４２により中空構造を有するように封止（キャッピング）されている。絶縁部４２は、例えばガラス等の絶縁体から構成されており、固着部４５によりＭＥＭＳ素子本体４１に固定されている。固着部４５は、例えば絶縁性の接着剤等であり、ＭＥＭＳ素子本体４１を絶縁部４２で密封するように、ＭＥＭＳ素子本体４１の外縁部に設けられている。
【００１３】
絶縁部４２は、絶縁部４２を貫通する貫通電極４３を有する。貫通電極４３は、例えばＣｕ等の導電体から構成されている。貫通電極４３の一端４３ａは、絶縁部４２のＭＥＭＳ素子本体４１と対向する面から露出しており、導電部４４によりＭＥＭＳ素子本体４１の配線（図示せず）と電気的に接続されている。導電部４４は、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金等の導電体から構成されている。貫通電極４３の他端４３ｂは、絶縁部４２の半導体素子３０と対向する面から露出している。
【００１４】
ＭＥＭＳ素子４０は、ＭＥＭＳ素子４０を構成する貫通電極４３の他端４３ｂがアイランド部２１とリード部２２とが形成する空間に配置されるように、アイランド部２１の他方の面に固着されている。その結果、貫通電極４３の他端４３ｂは、リードフレーム２０のアイランド部２１とリード部２２とが形成する空間から半導体素子３０側に露出している。
【００１５】
半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とＭＥＭＳ素子４０の貫通電極４３の他端４３ｂとは、ボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とリードフレーム２０のリード部２２とは、ボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ５０は、例えばＡｕ等から構成されている。リードフレーム２０と、半導体素子３０と、ＭＥＭＳ素子４０と、ボンディングワイヤ５０とは、リードフレーム２０のリード部２２の一部を露出するように、封止部６０により封止されている。封止部６０の材料としては、例えばエポキシ系熱硬化性樹脂等を用いることができる。
【００１６】
なお、リードフレーム２０のリード部２２の封止部６０に封止されている部分をインナーリードと、封止部６０から露出している部分をアウターリードと称する場合がある。アウターリードは、半導体装置１０を外部に設けられた配線基板等と電気的に接続する際に外部接続端子として機能する。
【００１７】
〈本発明に係る半導体装置の製造方法〉
続いて、本発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。図２〜図６は、本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。図２〜図６において、図１に示す半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図２〜図６を参照しながら、本発明に係る半導体装置１０の製造方法について説明する。
【００１８】
始めに、図２に示す工程では、リードフレーム２０を準備する。リードフレーム２０は、例えばＣｕ等にＡｕメッキ等が施されたものであり、アイランド部２１とその外側に配置されたリード部２２とから構成されている。アイランド部２１とリード部２２との間には、空間が形成されている。
【００１９】
次いで、図３に示す工程では、リードフレーム２０のアイランド部２１の一方の面に、接着剤等（図示せず）により半導体素子３０を固着する。半導体素子３０は、例えば薄板化された半導体基板（図示せず）、半導体集積回路（図示せず）、複数の電極パッド（図示せず）等を有する。半導体基板（図示せず）は、例えば薄板化されたＳｉウエハが個片化されたものである。半導体集積回路（図示せず）は、例えば拡散層（図示せず）、絶縁層（図示せず）、ビア（図示せず）、配線（図示せず）等から構成されている。接着剤等（図示せず）は、例えば液状の接着剤やフィルム状の接着剤等どのようなものを用いてもよく、必要に応じ加熱や押圧をしても構わない。
【００２０】
次いで、図４に示す工程では、リードフレーム２０のアイランド部２１の他方の面に、接着剤等（図示せず）によりＭＥＭＳ素子４０を固着する。ＭＥＭＳ素子４０は、ＭＥＭＳ素子本体４１と、絶縁部４２と、貫通電極４３と、導電部４４と、固着部４５とを有する。ＭＥＭＳ素子４０において、ＭＥＭＳ素子本体４１は、例えば加速度センサー等のマイクロセンサーやインクジェットプリンターのヘッド部等であり、絶縁部４２により中空構造を有するように封止（キャッピング）されている。絶縁部４２は、例えばガラス等の絶縁体から構成されており、固着部４５によりＭＥＭＳ素子本体４１に固定されている。固着部４５は、例えば絶縁性の接着剤等であり、ＭＥＭＳ素子本体４１を絶縁部４２で密封するように、ＭＥＭＳ素子本体４１の外縁部に設けられている。
【００２１】
絶縁部４２は、絶縁部４２を貫通する貫通電極４３を有する。貫通電極４３は、例えばＣｕ等の導電体から構成されている。貫通電極４３の一端４３ａは、絶縁部４２のＭＥＭＳ素子本体４１と対向する面から露出しており、導電部４４によりＭＥＭＳ素子本体４１の配線（図示せず）と電気的に接続されている。導電部４４は、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金等の導電体から構成されている。貫通電極４３の他端４３ｂは、絶縁部４２の半導体素子３０と対向する面から露出している。
【００２２】
アイランド部２１の他方の面にＭＥＭＳ素子４０を固着する際には、ＭＥＭＳ素子４０を、ＭＥＭＳ素子４０を構成する貫通電極４３の他端４３ｂがアイランド部２１とリード部２２とが形成する空間に配置されるように固着する。接着剤等（図示せず）は、例えば液状の接着剤やフィルム状の接着剤等どのようなものを用いてもよく、必要に応じ加熱や押圧をしても構わない。なお、図３に示す工程と図４に示す工程とは順番を入れ替えても構わないし、同一の工程としても構わない。
【００２３】
次いで、図５に示す工程では、半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とＭＥＭＳ素子４０の貫通電極４３の他端４３ｂとを、ボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続する。又、半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とリードフレーム２０のリード部２２とを、ボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続する。電気的な接続は、所謂ワイヤボンディングにより行う。ボンディングワイヤ５０は、例えばＡｕ等から構成されている。
【００２４】
前述の図３及び図４に示す工程により、貫通電極４３の他端４３ｂは、リードフレーム２０のアイランド部２１とリード部２２との間からアイランド部２１の一方の面側（半導体素子３０側）に露出している。その結果、図５に示す工程において、半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とＭＥＭＳ素子４０の貫通電極４３の他端４３ｂ、及び、半導体素子３０の電極パッド（図示せず）とリードフレーム２０のリード部２２を電気的に接続することが容易になる。
【００２５】
次いで、図６に示す工程では、リードフレーム２０と、半導体素子３０と、ＭＥＭＳ素子４０と、ボンディングワイヤ５０とを、リードフレーム２０のリード部２２の一部を露出するように、封止部６０により封止する。封止部６０の材料としては、例えばエポキシ系熱硬化性樹脂等を用いることができる。次いで、封止部６０から露出するリードフレーム２０のリード部２２を所定の形状に加工することにより、図１に示す半導体装置１０が完成する。以上が、半導体装置１０の製造方法である。
【００２６】
本発明の実施の形態によれば、アイランド部及びアイランド部の外側に配置されたリード部を有するリードフレームのアイランド部の一方の側に半導体素子を固着し、アイランド部の他方の側にＭＥＭＳ素子を固着する。この際、ＭＥＭＳ素子を、ＭＥＭＳ素子を構成する貫通電極の他端がアイランド部とリード部とが形成する空間に配置されるように固着する。その結果、半導体素子の電極パッドとＭＥＭＳ素子の貫通電極の他端、及び、半導体素子の電極パッドとリードフレームのリード部を電気的に接続することが容易になる。
【００２７】
又、封止（キャッピング）された構造を有するＭＥＭＳ素子を用いて半導体装置を構成することができるため、半導体装置の製造工程において、ＭＥＭＳ素子の内部に異物等が入り込むことを防止することが可能となる。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る半導体装置の概略の構成を例示する断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図３】本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図６】本発明に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  半導体装置
２０  リードフレーム
２１  アイランド部
２２  リード部
３０  半導体素子
４０  ＭＥＭＳ素子
４１  ＭＥＭＳ素子本体
４２  絶縁部
４３  貫通電極
４３ａ  貫通電極の一端
４３ｂ  貫通電極の他端
４４  導電部
４５  固着部
５０  ボンディングワイヤ
６０  封止部
【図１】
2010067853.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010067853.tif 000006
【図５】
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【図６】
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