(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号授受用のアンテナパターンが形成されたアンテナ基板と半導体素子とが電気的に接続されて接合された半導体装置を製造する際に、
前記半導体素子が所定配置で形成された第１ウエハに、半導体素子の平面形状と同形のアンテナ形成領域のみが前記半導体素子の所定配置と同じ配置で形成され、該アンテナ形成領域に信号授受用のアンテナとして作用するアンテナパターンが形成された第２ウエハを、前記半導体素子の電極端子が形成された面と前記アンテナパターンが形成された面とが対向した状態で、各々の半導体素子に形成された電極端子と各々のアンテナ形成領域に形成されたアンテナパターンとを電気的に接続して接合した後、
前記第１ウエハと前記第２ウエハを接合した状態で切断して、前記アンテナパターンが形成されたアンテナ基板と半導体素子とが電気的に接続されて接合された個片の半導体装置を得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体素子と前記アンテナ基板とを、異方導電性接着フィルムまたは異方導電性接着剤を使用して接合することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体素子と前記アンテナ基板とを、樹脂材を使用して接合することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体素子と前記アンテナ基板とを、前記電極端子と前記アンテナパターンを超音波ボンディングして接合することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触式ＩＣカード等に使用する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触式ＩＣカードは図１４に示すように、コイル状に形成したアンテナ１０と、アンテナ１０に接続された信号授受用の半導体素子１２をカード状に形成したフィルム１４で挟み、薄いカード体に形成したものである。
アンテナ１０は、電気的絶縁性を有するフィルムの表面に形成された導体層をエッチングし、あるいは金属薄板をプレス加工して所定のコイル状に形成される。半導体素子１２とアンテナ１０とはワイヤボンディングによって電気的に接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の非接触式ＩＣカードでは、図１４に示すように、アンテナ１０をカードの外周近傍に沿って配置している。これは、アンテナ１０の通信特性がアンテナのループが囲む面積とアンテナの巻き線数によって決まることから、アンテナ１０が囲む面積を広く確保できるようにするためである。
カード形のＩＣカードは携帯等の利便性を考慮してその形状が考慮されている。しかし、上記のようにアンテナ１０を配置する広い面積を確保することは、電子機器の小型化を制約し、他用途への応用を制約することになる。
【０００４】
本発明はこのような通信機能を備えた電子部品の特性に鑑み、これら通信機能を備えた電子部品の小型化を容易に図ることができ、種々の電子機器への応用利用が容易に可能な半導体装置の好適な製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、請求項１記載の半導体装置の製造方法は、信号授受用のアンテナパターンが形成されたアンテナ基板と半導体素子とが電気的に接続されて接合された半導体装置を製造する際に、前記半導体素子が所定配置で形成された第１ウエハに、半導体素子の平面形状と同形のアンテナ形成領域のみが前記半導体素子の所定配置と同じ配置で形成され、該アンテナ形成領域に信号授受用のアンテナとして作用するアンテナパターンが形成された第２ウエハを、前記半導体素子の電極端子が形成された面と前記アンテナパターンが形成された面とが対向した状態で、各々の半導体素子に形成された電極端子と各々のアンテナ形成領域に形成されたアンテナパターンとを電気的に接続して接合した後、前記第１ウエハと前記第２ウエハを接合した状態で切断して、前記アンテナパターンが形成されたアンテナ基板と半導体素子とが電気的に接続されて接合された個片の半導体装置を得ることを特徴とする。
ここで、半導体素子とアンテナ基板との接合は、異方導電性接着フィルムまたは異方導電性接着剤を使用して接合しても良く、樹脂材を使用して接合する構造としても良い。
或いは電極端子とアンテナパターンとを超音波ボンディングすることによって半導体素子とアンテナ基板とを接合する構造としても良い。
この様に、電気的に接合された半導体素子とアンテナ基板との背面側を、封止樹脂によて被覆することにより、半導体装置を保護できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来例と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
半導体装置の基本構造は、半導体素子とこの半導体素子の平面形状と略同形に形成されたアンテナとが、半導体素子とアンテナとが電気的に接続されて接合された構造である。
【０００７】
まず、図１を用いて半導体装置を製造する際に使用するアンテナ基板２０の構造を示す。
アンテナ基板２０は、半導体素子１２と同じ材質の板材（一般的に半導体素子１２はシリコンウエハから製造されるため、シリコンウエハ）を個片に切断して、半導体素子１２の平面形状と略同じ大きさに形成した基板２２の一方の面（図１中の上面）に、アンテナとして作用するアンテナパターン２４を形成した構造を有する。アンテナパターン２４は、チップサイズという狭い面積であっても良好な通信特性を得るため、基板２２の表面の全領域を利用してコイル状に形成している。基板２２の表面に形成するアンテナパターン２４の巻き数、パターン幅、パターン配置等は任意に選択することが可能である。
また、特にアンテナパターン２４の線幅を狭く形成したような場合には、半導体素子１２との電気的接続のためのパッド部２４ａを、アンテナパターン２４の両端部に形成しておくと、位置決めが行い易くなったり、また確実な接続が行い易くなり好適である。
【０００８】
ここで、アンテナパターン２４の形成方法は、例えば基板２２の一方の面にスパッタリング若しくは無電解金属めっき若しくは金属箔を貼り付けることにより金属層を形成し、金属層の表面に感光性レジストを塗布し、露光・現像してアンテナパターン２４として残す部位を被覆したレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出している金属層の部位をエッチングして除去することによりアンテナパターン２４が得られる。なお、基板２２の一方の面の表面のアンテナパターン２４となる部位に直接スパッタリングで金属層を形成し、アンテナパターン２４を形成することも可能である。
【０００９】
図２に示す半導体素子１２の能動素子面Ａには、アンテナパターンの両端部（パッド部２４ａが形成されている場合にはパッド部２４ａ）の位置に対応して、電極端子２６としてのバンプが形成されている。以下、能動素子面Ａを電極端子形成面とも言う。なお、バンプの材質としては金が考えられる。
【００１０】
半導体素子１２と略同サイズにアンテナ基板２０を形成する場合は、アンテナパターン２４をきわめて微細に形成することが求められる。エッチング法やスパッタ法によりアンテナパターン２４を形成する方法は、アンテナパターン２４をきわめて微細に形成でき、任意のパターンに容易に形成することができるという利点がある。
【００１１】
半導体装置２８は、前述のアンテナ基板２０と半導体素子１２とを、半導体素子１２の電極端子形成面Ａとアンテナ基板２０のアンテナパターン２４が形成された面（アンテナ形成面とも言う）Ｂとを対向させながら図３に示すように接近させ、図４〜図６に示すように半導体素子１２の電極端子２６とアンテナパターン２４の両端部２４ａとを電気的に接続させ、かつ半導体素子１２とアンテナ基板２０とを接合して構成される。
ここで、アンテナ基板２０と半導体素子１２とを一体的に接合すると共に、半導体素子１２の電極端子２６とアンテナパターン２４の両端部２４ａとを電気的に接続させる構造としては、図４に示すようにアンテナ基板２０と半導体素子１２との間に異方導電性接着フィルム３０（もしくは異方導電性接着剤）を介装し、アンテナ基板２０と半導体素子１２とを加熱下で加圧して接合する構造がある。
【００１２】
また、図５に示すように、アンテナ基板２０と半導体素子１２との間に樹脂材３２を介装し、アンテナ基板２０と半導体素子１２とを加熱下で加圧して、半導体素子１２の電極端子２６とアンテナパターン２４の両端部２４ａとを電気的に接触させて樹脂材３２を硬化させた構造がある。この構造では、硬化時の樹脂材３２の熱収縮により、樹脂材３２からアンテナ基板２０と半導体素子１２に、アンテナ基板２０と半導体素子１２とが互いに接近する方向の力が作用する。よって、半導体素子１２の電極端子２６とアンテナパターン２４の両端部２４ａとの電気的接続性が良好のまま維持できる。
また、図６に示すように、アンテナ基板２０のアンテナパターン２４の両端部２４ａと半導体素子１２の電極端子２６とを直接超音波ボンディングにより電気的に接続することによって、半導体素子１２とアンテナ基板２０とを接合する構造がある。
なお、上述した実施の形態では、半導体素子１２側の電極端子２６をバンプに形成し、アンテナ基板２０側は平面状のパッドに形成しているが、逆にアンテナ基板２０側をバンプに形成し、半導体素子１２側をパッドに形成しても良いし、また両方をバンプに形成しても良い。
【００１３】
次に、半導体装置２８の製造方法について説明する。
半導体装置２８を製造するにあたり、図３に示すように、一旦互いに個片に形成したアンテナ基板２０と半導体素子１２とを接合する方法も採りうるが、後述する製造方法を採用することによって、製造効率を向上させることが可能となる。
その第１の製造方法について図７を用いて説明する。
半導体素子１２が所定配置で形成されたウエハ３４を用意する。
また、上述した方法により、半導体素子１２の平面形状よりも小形に形成されると共に、半導体素子１２と同じ材質（通常はシリコン）から成る基板２２にアンテナパターン２４が形成されてなる個片のアンテナ基板２０を用意する。
【００１４】
そして、ウエハ３４の各半導体素子１２にアンテナ基板２０を、半導体素子１２が形成された面とアンテナ基板２０のアンテナパターン２４が形成された面とが対向し、かつ半導体素子１２に形成された電極端子２６とアンテナパターン２４とを電気的に接続した状態で、前述した接合方法のいずれかを使用して接合して行く。
そして、全ての半導体素子１２にアンテナ基板２０を接合し終えたら、ウエハ３４を切断し、各半導体素子１２を分離する。これにより、半導体素子１２の電極端子形成面Ａとアンテナ基板２０のアンテナ形成面Ｂとが対向した状態で、電極端子２６とアンテナパターン２４とが電気的に接続された個片の半導体装置２８を得ることができる。
【００１５】
第２の製造方法を図７を用いて説明する。
概要は、アンテナ基板２０と半導体素子１２との関係が第１の製造方法とは逆になる。
つまり、アンテナパターン２４が形成されたアンテナ形成領域Ｃ（通常は方形）が所定配置で形成されたウエハ３６を用意する。
アンテナ形成領域Ｃの平面形状よりも小形の個片に形成された半導体素子１２を用意する。
【００１６】
そして、ウエハ３６の各アンテナ形成領域Ｃに半導体素子１２を、半導体素子１２が形成された面とアンテナ領域Ｃのアンテナパターン２４が形成された面とが対向し、かつ半導体素子１２に形成された電極端子２６とアンテナパターン２４とを電気的に接続した状態で、前述した接合方法のいずれかを使用して接合して行く。
そして、全てのアンテナ形成領域Ｃに半導体素子１２を接合し終えたら、ウエハ３６を切断し、個片のアンテナ基板２０とする。これにより、半導体素子１２の電極端子形成面Ａとアンテナ基板２０のアンテナ形成面Ｂとが対向した状態で、電極端子２６とアンテナパターン２４とが電気的に接続された個片の半導体装置２８を得ることができる。
【００１７】
第３の製造方法を図８と図９を用いて説明する。
概要は、半導体素子１２とアンテナ基板２０とをそれぞれ別個のウエハ上に形成し、ウエハ同士を接合してから両ウエハを同時に切断して、個片の半導体装置２８とする方法である。
詳細には、半導体素子１２が所定配置で形成された第１ウエハ３４を用意する。
また、半導体素子１２の平面形状と同形のアンテナ形成領域Ｃが半導体素子１２の所定配置と同じ配置で形成され、アンテナ形成領域Ｃにアンテナパターン２４が形成された第２ウエハ３６を用意する。
【００１８】
そして、第１ウエハ３４と第２ウエハ３６を、半導体素子１２の電極端子形成面Ａとアンテナ形成面Ｂとを対向させた状態で接近させ、各半導体素子１２と各アンテナ形成領域Ｃが対応するように位置決めしながら、各々の半導体素子１２の電極端子２６と各々のアンテナパターン２４とを電気的に接続して接合する。
そして、図９に示すように、第１ウエハ３４と第２ウエハ３６を接合した状態で個片に切断する。
これにより、第１の製造方法や第２の製造方法と同様に、半導体装置２８が製造できる。なお、本製造方法では、半導体素子１２の外形はアンテナ基板２０の外形と同形状となる。
【００１９】
なお、第３の製造方法の場合には、第１ウエハ３４と第２ウエハ３６を接合した状態で、両ウエハ３４、３６若しくはいずれか一方のウエハを研磨して薄く形成することによって、全体の厚みがより薄い半導体装置２８とすることができる。
【００２０】
また、上述した第１〜第３の製造方法において、図６に示す接合構造の半導体装置２８を製造する場合には、半導体素子１２の電極端子（金バンプ）２６をアンテナ基板（もしくは個片に切断後はアンテナ基板となるアンテナ領域）２０に形成されたアンテナパターン２４に接触させた状態で、加熱加圧しながら超音波をかけ、電極端子２６とアンテナパターンの両端部２４ａとを接続するようにする。
また、超音波ボンディングした後に、接続部分の保護のため、半導体素子１２とアンテナ基板２０との間の隙間に樹脂を充填するようにしても良い。
【００２１】
また、製造された半導体装置２８の外周を図１０に示すように封止樹脂３６で被覆し、保護するようにすることも可能である。なお、図１０では一例として図５に示す半導体装置２８を封止樹脂３６で被覆しているが、図４や図６に示す半導体装置２８にも適用できる。
また、上述した第３の製造方法で製造される半導体装置２８の場合には、第１ウエハ３４と第２ウエハ３６を接合した状態で、両ウエハ３４、３６の背面を封止樹脂３６で被覆した後に、個片に切断し、図１１に示すような構成の半導体装置２８とすることも可能である。なお、ウエハを研磨して薄く形成する製造方法の場合には研磨工程後に封止樹脂３６で被覆する。
また、図７で示す第１、第２の製造方法で製造される半導体装置２８のように、半導体素子１２もしくはアンテナ形成領域が形成されたウエハ３６上に個片に形成されたアンテナ基板２０もしくは半導体素子１２を接合する工程を経て製造される半導体装置では、ウエハ３６の背面と、半導体素子１２もしくはアンテナ基板２０の背面とを封止樹脂３６で被覆した後に、ウエハ３６を切断するようにしても良い。この場合の半導体装置２８は図１２に示す構造となり、予め個片に形成された半導体素子１２もしくはアンテナ基板２０は、その背面のみならず側面側も封止樹脂３６で被覆される構造となる。
【００２２】
ところで、半導体装置２８においては、その回路構成上、コンデンサや抵抗等の他の電子部品が補助回路として必要とされる場合がある。
しかしながら、上述した各実施の形態では、半導体素子１２とアンテナ基板２０との間には、両部材を接着するための接着手段（異方導電性接着フィルム３０や樹脂材３２）のみが介在するか若しくは何も介在しない構造であるため、補助回路を構成する電子部品を半導体装置２８に一体的に実装できないという課題がある。
このような場合には、図１３に示すように、上記のような補助回路３８を組み込んだ別基板（少なくとも両面に半導体素子１２とアンテナ基板２０と電気的に接続される配線パターンが形成された両面若しくは多層基板）４０を用意し、この別基板４０を介して半導体素子１２とアンテナ基板２０とを樹脂材３２を用いて接合する構造とすることも考えられる。別基板４０にはスルーホール４２が形成されて、半導体素子１２とアンテナ基板２０との電気的接続が図られる。図１３では一例として各部材は樹脂材３２を用いて接合されているが、異方導電性接着フィルムや異方導電性接着剤や超音波ボンディングで接合される場合にも適用できる。また、補助回路３８を別基板４０自体に作り込む構造とすることも可能である。
なお、この場合の別基板４０の材質は半導体素子１２やアンテナ基板２０の材質の熱膨張係数に近いものを選択することが望ましい。また、半導体装置２８を小型化するため、別基板４０も半導体素子１２やアンテナ基板２０と略同じ大きさに設定することが望ましい。
【００２３】
本発明に係る半導体装置は、半導体素子１２と略同サイズに形成され、非接触通信用のアンテナを備えた半導体装置としてきわめて小型に形成されるという特徴を有する。したがって、非接触式のＩＣカードとして使用するといった場合でも従来のようなカード形とする必要はなく、切手サイズもしくはさらに小型に形成して使用することが可能になる。また、アンテナを組み込んだＩＣとして形成することにより、ＩＣとＩＣとの間で非接触により信号を授受することが可能となる。これによって、ＩＣとＩＣとを接続する配線が不要になり、ＩＣを実装する実装基板を小型化することが可能になる等の種々の用途が開発される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アンテナ基板を備えた半導体装置を容易にかつ効率的に製造することが可能になる。また、半導体素子と接合されるアンテナ基板の材質は半導体素子の材質と同じであるから、熱膨張係数の差に基づく故障が減少するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置に使用するアンテナ基板の一実施の形態の構造を示す説明図である。
【図２】半導体装置に使用する半導体素子の一実施の形態の構造を示す説明図である。
【図３】アンテナ基板と半導体素子の接合構造を説明するための説明図である。
【図４】半導体装置の一実施の形態の構造を示す断面図である。
【図５】半導体装置の他の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図６】半導体装置の他の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図７】半導体装置の製造方法を説明する説明図である。
【図８】本発明に係る半導体装置の製造方法を説明する説明図であり、ウエハ同士を対向させ、接近させる工程を示す説明図である。
【図９】図８のウエハ同士を接合し、個片に切断して半導体装置とする工程を示す説明図である。
【図１０】全体が封止樹脂で封止された半導体装置の構成を説明するための説明図である。
【図１１】半導体素子とアンテナ基板のそれぞれの背面だけが封止樹脂で封止された半導体装置の構成を説明するための説明図である。
【図１２】半導体素子とアンテナ基板の内のいずれか一方の背面と側面が封止樹脂で封止された半導体装置の構成を説明するための説明図である。
【図１３】補助回路を組み込んだ別基板を、半導体素子とアンテナ基板との間に挟み、この別基板を介して半導体素子とアンテナ基板とを接合した半導体装置の構成を説明するための説明図である。
【図１４】従来のＩＣカードの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  アンテナ
１２  半導体素子
２０  アンテナ基板
２４  アンテナパターン
２４ａ  アンテナパターンの両端部（パッド部）
２６  電極端子
２８  半導体装置
３０  異方導電性接着フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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