(57)【要約】【課題】  小型で性能が高い受動素子を備えた半導体装置を実現する。【解決手段】  インダクタ１３などの受動素子が形成された絶縁基板１１を、第１の回路１２と電気的に接続された第２の回路２２が形成された半導体基板２１と積層して一体的に形成した半導体装置１０を構成する。これにより、受動素子の配線と基板間の寄生容量を低減し、配線の相互干渉を低減することができるため、受動素子の性能を向上させることができる。相互干渉を低減することができるため隣接する配線の間隔を狭くすることが可能で、アンテナの構成要素としてのインダクタ１３の専有面積を小さくすることができるので、半導体装置１０を小型化することができる。【選択図】  図１
2011192853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面または基板に設けられた凹部に形成された受動素子、を備えた第１の回路が形成された絶縁基板と、
半導体素子を備え、前記第１の回路と電気的に接続された第２の回路が形成された半導体基板と、を積層して一体的に形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁基板は、ガラス材料、セラミックス材料、または樹脂材料のいずれかからなる基板であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の回路は、受動素子として抵抗、コンデンサ、インダクタのうち少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の回路は、能動素子を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁基板の基板面または前記半導体基板の基板面の少なくとも一方に凹部が形成されており、前記絶縁基板と前記半導体基板とを積層することにより前記凹部に形成される空間に、前記第１の回路または前記第２の回路の少なくとも一方を封止したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板にはＭＥＭＳデバイスもしくはＭＥＭＳデバイスを少なくとも１つ以上包含した半導体装置が形成されており、前記ＭＥＭＳデバイスもしくはＭＥＭＳデバイスを少なくとも１つ以上包含した半導体装置は前記空間内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁基板は、前記第１の回路を複数個備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板と半導体基板を積層して形成される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコン基板などの半導体基板に各種受動素子、能動素子を形成することにより、例えば、ＬＣ共振回路型アンテナなどの半導体装置が製造されてきた。
例えば、特許文献１には、シリコン基板上に受動素子としてインダクタを形成したアンテナを備えた半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、受動素子を半導体基板に形成した場合には、受動素子を形成する金属配線と基板間の寄生容量が大きく、配線の相互干渉を低減することが困難であるため、受動素子の性能が十分に得られないことがあった。また、相互干渉の影響を避けるためには隣接する配線の間隔を狭くすることができないので、受動素子の専有面積が大きくなり、半導体装置の小型化の阻害要因にもなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、小型で性能が高い受動素子を備えた半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体装置において、基板表面または基板に設けられた凹部に形成された受動素子、を備えた第１の回路が形成された絶縁基板と、半導体素子を備え、前記第１の回路と電気的に接続された第２の回路が形成された半導体基板と、を積層して一体的に形成した、という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、受動素子を絶縁基板に形成するため、配線と基板間の寄生容量を低減することができる。また、配線の間が絶縁物であり、容量が小さく抵抗が高いため、配線の相互干渉を低減することができる。これらにより、受動素子の性能を向上させることができる。
また、相互干渉を低減することができるため隣接する配線の間隔を狭くすることが可能で、受動素子の専有面積を小さくすることができる。
更に、この絶縁基板を、半導体素子を備え、第１の回路と電気的に接続された第２の回路が形成された半導体基板と積層して一体的に形成した半導体装置を構成するため、小型で性能が高い受動素子を備えた半導体装置を実現することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置において、前記絶縁基板は、ガラス材料、セラミックス材料、または樹脂材料のいずれかからなる基板である、という技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項２に記載の発明のように、絶縁基板を構成する材料として、ガラス材料、セラミックス材料、または樹脂材料を採用することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、前記第１の回路は、受動素子として抵抗、コンデンサ、インダクタのうち少なくとも１種を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項３に記載の発明のように、第１の回路として、抵抗、コンデンサ、インダクタのうち少なくとも１種を備えたものにより、例えば、アンテナなどを構成することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の半導体装置において、前記第１の回路は、能動素子を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項４に記載の発明のように、第１の回路が能動素子を備える構成を採用することができる。これにより、素子の配置の自由度を増大させ、例えば、半導体装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体装置において、前記絶縁基板の基板面または前記半導体基板の基板面の少なくとも一方に凹部が形成されており、前記絶縁基板と前記半導体基板とを積層することにより前記凹部に形成される空間に、前記第１の回路または前記第２の回路の少なくとも一方を封止した、という技術的手段を用いる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、第１の回路または第２の回路の少なくとも一方を、半導体基板と絶縁基板の凹部とにより形成される空間に封止することができる。これにより、外力の負荷や劣化環境から素子を保護することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の半導体装置において、前記半導体基板にはＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）が形成されており、前記ＭＥＭＳは前記空間内に配置されている、という技術的手段を用いる。
【００１７】
一般的に、ＭＥＭＳは、外部環境から遮断するために半導体装置に封止して設けられるので、請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の発明は、ＭＥＭＳを備えた半導体装置に特に好適に用いることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の半導体装置において、前記絶縁基板は、前記第１の回路を複数個備えた、という技術的手段を用いる。
【００１９】
請求項７に記載の発明のように、絶縁基板が、第１の回路を複数個備えた構成を採用することにより、半導体装置を多機能化したり、特性を向上させたりすることができる。例えば、複数のリレー及びアンテナを半導体装置内に形成すると、アンテナ毎に周波数を変えて幅広い帯域で使用したり、送信方向により使用するアンテナを切り替えたり、同時に複数のアンテナを動作させることにより、送信電力を大きくしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の半導体装置の構造を示す説明図である。図１（Ａ）は平面説明図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置のインダクタの高周波特性を評価するためスミスチャートにＳ１１をプロットした結果を示す図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置のインダクタの高周波特性をＱ値により評価した結果を示す図である。
【図４】第２実施形態の半導体装置の構造を示す断面説明図である。
【図５】第２実施形態の半導体装置（絶縁基板部分）の製造方法を示す断面説明図である。
【図６】第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面説明図である。
【図７】第２実施形態の半導体装置の変更例を示す断面説明図である。
【図８】第３実施形態の半導体装置の構造を示す断面説明図である。
【図９】図７および図８記載の半導体装置の製造方法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態として、絶縁基板の表面にインダクタを形成した例について図を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、第１実施形態の半導体装置１０は、受動素子たるインダクタ１３を備えた第１の回路１２が形成された絶縁基板１１と、半導体素子２３を備え、第１の回路１２と電気的に接続された第２の回路２２が形成された半導体基板２１と、を積層して一体的に形成されている。
【００２３】
絶縁基板１１としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化けい素、炭化けい素、酸化ジルコニウムなどからなるセラミックス基板、硼珪酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラスなどからなるガラス基板、ポリイミド、ガラスエポキシなどからなる樹脂基板などを用いる。
【００２４】
インダクタ１３は、後述する工程を経て、金属配線１４により絶縁基板１１の表面１１ａに形成されている。図１では、インダクタ１３としてスパイラルインダクタを用いた例を示す。インダクタ１３を形成する金属配線１４は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどにより、公知の方法を用いて、例えば、幅５０〜２００μｍに形成されている。ここで、金属配線１４は、厚さは幅とのアスペクト比が１以上の程度までの厚い膜として形成することもできる。
【００２５】
インダクタ１３は、スパイラル部１３ａと２つのポート１３ｂ、１３ｃとを備えており、スパイラル部１３ａの終端１３ｄは貫通電極１３ｅ、裏面１１ｂに形成された裏面配線１３ｆ及び貫通電極１３ｇを介して、ポート１３ｂに接続されている。
【００２６】
例えば、トランジスタ、ダイオードなどの能動素子を半導体素子２３として備えた第２の回路２２は、公知の方法により、Ｓｉなどからなる半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。第２の回路２２は、貫通電極や外部配線など図示しない導電体を介して、第１の回路１２と電気的に接続されている。これにより、半導体装置１０を、金属配線１４により絶縁基板１１上にインダクタ１３が形成されたアンテナとして構成することができる。
【００２７】
インダクタ１３は絶縁基板１１に形成されているため、配線と基板間の寄生容量を低減することができる。また、金属配線１４の間が絶縁物であり、容量が小さく抵抗が高いため、金属配線１４の相互干渉を低減することができる。これらにより、アンテナのＬ成分の特性を向上させることができるので、アンテナのＱ値（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ）を高くすることができる。また、相互干渉を低減することができるため隣接する金属配線１４の間隔を狭くすることが可能で、アンテナの構成要素としてのインダクタ１３の専有面積を小さくすることができるので、アンテナを小型化することができる。インダクタ１３の形状としては、ループ、メアンダまたはバッチ形状を採用することもできる。
【００２８】
上述のインダクタ１３は、例えば、以下の工程により形成することができる。
【００２９】
絶縁基板１１は３インチ角、板厚３００μｍの窒化アルミニウム基板を用いた。窒化アルミニウム基板には、ドリル加工を用いて、インダクタ１３を形成するための貫通孔及び凹部を形成した。形成した貫通孔の直径は７０μｍ、凹部の線幅は７０μｍ、深さは８０μｍである。
【００３０】
続いて、スパッタリングにより、窒化アルミニウム基板表面及び貫通孔、凹部の内面に中間膜を形成した。中間膜は２層形成し、窒化アルミニウム基板に形成される第1 層はＴｉ膜、第１ 層のＴｉ膜の上に形成される第２層はＣｕ膜を成膜した。各層の膜厚は、窒化アルミニウム基板の貫通孔及び凹部の内面において、Ｔｉ膜が５０ｎｍ、Ｃｕ膜が５００ｎｍとなるように成膜した。
【００３１】
続いて、窒化アルミニウム基板の片面に化学めっき用の紫外線硬化型フィルムレジスト（厚さ５０μｍ）をラミネートし、フォトリソグラフィにより前記貫通孔及び凹部に対応する位置に開口部を形成した。
【００３２】
続いて、めっき槽に前記基板を固定し、電解めっきにより、前記貫通孔及び凹部にＣｕを充填した。めっき液中の銅イオンの濃度は、硫酸銅・５水和物の重量換算で、２１０ｇ／Ｌとした。液温は４０℃とし、貫通孔内部においても均一にＣｕ膜が成長するように、めっき液を攪拌しながら電解めっきを行った。
【００３３】
続いて、窒化アルミニウム基板両面からの研磨加工により、レジスト及び窒化アルミニウム基板表面から突出するＣｕ膜を削って平坦化した。研磨加工には両面ラップ盤を使用し、平均粒径３μｍのアルミナ砥粒を含むラップ液を用いて、窒化アルミニウム基板の両面から突出するＣｕ膜を研磨した。
【００３４】
上述の工程により窒化アルミニウム基板上に形成されたインダクタの高周波特性と、シリコン基板上に形成したインダクタ（従来型）の高周波特性とを比較した。高周波特性の評価は、プローバとネットワークアナライザを接続して実施し、プローブにはＧＳＧ型の３端子プローブを用い、３００ｋＨｚ〜３ＧＨｚにおいてスミスチャートにＳ１１をプロットした。
【００３５】
従来のシリコン基板上に形成したインダクタでは、インダクタとしての動作範囲が３００ｋＨｚ〜８３３ＭＨｚであったのに対し、窒化アルミニウム基板上に形成したインダクタでは、図２のＳ１１スミスチャート特性に示すように、３００ｋＨｚ〜２．７ＧＨｚと、より広い周波数においてインダクタとして動作した。
【００３６】
次に、３００ｋＨｚ〜３ＧＨｚにおいてＱ値を評価した結果、従来のシリコン基板上に形成したインダクタでは、Ｑ値が０．２２であったのに対し、窒化アルミニウム基板上に形成したインダクタでは図３に示すように２．４５となり、約１桁特性が向上した。
【００３７】
作動周波数範囲の拡大及びＱ値の向上は、絶縁基板上にインダクタを形成することにより、配線と基板間の寄生容量が低減した効果であると考えられる。
【００３８】
なお、貫通孔及び凹部の形成方法、インダクタの形成方法は、上述の記載の方法に限定されるものではなく、公知の方法を適宜選択して採用することができる。
【００３９】
（変更例）
絶縁基板１１には、インダクタ１３以外にも、抵抗、コンデンサ、などの受動素子を形成することができる。これら受動素子と、他の能動素子を組み合わせることにより、各種機能性素子を作製することができる。
【００４０】
［第１実施形態の効果］
受動素子たるインダクタ１３は絶縁基板１１に形成されているため、配線と基板間の寄生容量を低減することができる。また、金属配線１４の間が絶縁物であり、容量が小さく抵抗が高いため、金属配線１４の相互干渉を低減することができる。これらにより、アンテナのＬ成分の特性を向上させることができるので、アンテナのＱ値を高くすることができる。また、相互干渉を低減することができるため隣接する金属配線１４の間隔を狭くすることが可能で、アンテナの構成要素としてのインダクタ１３の専有面積を小さくすることができるので、アンテナを小型化することができる。
絶縁基板１１を、第１の回路１２と電気的に接続された第２の回路２２が形成された半導体基板２１と、を積層して一体的に形成した半導体装置１０を構成するため、小型で性能が高い受動素子を備えた半導体装置１０を実現することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態として、絶縁基板にインダクタ、コンデンサ及び金属配線からなるＬＣ共振回路型アンテナを形成した例について図を参照して説明する。
【００４２】
図４に示すように、第２実施形態の半導体装置３０は、インダクタ３３、コンデンサ３４及び金属配線３５を備えた第１の回路３２が形成された絶縁基板３１と、半導体素子４３を備え、第１の回路３２と電気的に接続された第２の回路４２が形成された半導体基板４１と、を積層して一体的に形成されている。
【００４３】
絶縁基板３１としては、第１実施形態の絶縁基板１１同様、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化けい素、炭化けい素、酸化ジルコニウムなどからなるセラミックス基板、硼珪酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラスなどからなるガラス基板、ポリイミド、ガラスエポキシなどからなる樹脂基板などを用いる。本実施形態では、高性能のＬＣ共振回路型アンテナを形成するためには、容量が小さく抵抗が高い特性を有するガラス基板を用いることが好ましい。
【００４４】
インダクタ３３は、例えば後述する工程を経て、絶縁基板３１の表面３１ａに形成されており、貫通電極３６と接続されている。インダクタ３３は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどにより、ペースト、スパッタ等の公知の方法やコールドスプレー法を用いて形成されている。
【００４５】
コンデンサ３４は、図示しない配線によりインダクタ３３などと接続されており、金属電極部３４ａ、３４ａに誘電体膜３４ｂが挟み込まれて形成されている。誘電体膜３４ｂとしては、誘電率が高い材料、例えば、ＢａＴｉＯ３などが好適に用いられる。
【００４６】
絶縁基板３１の裏面３１ｂには、貫通電極３６及び貫通電極３７と電気的に接続される金属配線３５が形成されている。これら、インダクタ３３、コンデンサ３４及び金属配線３５からＬＣ共振回路型アンテナが構成されている。
【００４７】
半導体基板４１の表面４１ａには、凹部４１ｂが形成されており、外周部が絶縁基板３１と接合されている。これにより、絶縁基板３１の裏面３１ｂと半導体基板４１の表面４１ａとに囲まれて空間Ａが形成されている。凹部４１ｂに半導体素子４３として能動素子であるＶＣＯ（電圧制御発信器：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が形成されている。半導体素子４３は、金属配線４４を介して第１の回路３２と電気的に接続されている。
【００４８】
上述の構造により半導体装置３０をＬＣ共振回路型アンテナとして構成することができる。半導体装置３０は、例えば、以下の工程により形成することができる。
【００４９】
絶縁基板３１としては、φ４インチ、板厚７７５μｍのガラス基板を用いた。図５（Ａ）に示すように、ガラス基板の片面全面にブラスト用の紫外線硬化型フィルムレジスト（厚さ１００μｍ）をラミネートし、フォトリソグラフィによりレジスト８１に開口部を形成した。開口部３７の寸法は、貫通孔の形成部は直径５００μｍ、コンデンサ３４の形成部は直径２５０μｍ、インダクタ３３の形成部及び金属配線の形成部の線幅は１００μｍ
とした。
【００５０】
続いて、ブラスト加工により、絶縁基板３１全面に砥粒を高速で噴射し、レジスト８１の開口部に凹部３１ｃを形成した。ブラスト加工の結果、凹部３１ｃの深さは、貫通電極３６、３７の形成部は５０５μｍ、コンデンサ３４の形成部は３１０μｍ、インダクタ３３の形成部及び金属配線の形成部は１８０μｍ
となった。
【００５１】
続いて、スパッタリングにより、凹部３１ｃの内面に中間膜（Ａｌ膜：厚さ１０００ｎｍ)を形成した。続いて、図５（Ｂ）に示すように、コールドスプレー法により凹部３１ｃにＣｕを膜厚が１５０μｍになるまで充填した。Ｃｕは水アトマイズ法で作製された平均粒子径が５μｍの純銅粉末を使用し、粉末供給量は３０ｇ／ｍｉｎに設定した。噴射ガスは３００℃に加熱したヘリウムを用いた。絶縁基板３１から３０ｍｍ離れた位置にノズルを設置し、純銅粉末を速度４７０ｍ／ｓｅｃで噴射して、凹部３１ｃに膜厚が１５０μｍになるまでＣｕを充填した。
【００５２】
続いて、コンデンサ３４の形成部に直径２５０μｍの開口を設けたφ４インチ、厚さ２ｍｍのメタルマスクをレジスト８１上から密着させ、コールドスプレー法により、コンデンサ３４の誘電体膜ＢａＴｉＯ３を形成した。ＢａＴｉＯ３は、固相法で作製された平均粒子径が０．４μｍの粉末を使用し、粉末供給量は５ｇ／ｍｉｎに設定した。噴射ガスは６００℃に加熱したヘリウムガスを用いた。メタルマスクから３０ｍｍ離れた位置にノズルを設置し、ＢａＴｉＯ３粉末を速度５３０ｍ／ｓｅｃで噴射して、Ｃｕ上に膜厚１．６μｍの薄膜を形成した。続いて、前記メタルマスクを取り外し、凹部３１ｃをＣｕで完全に充填した。
【００５３】
続いて、図５（Ｃ）に示すように、絶縁基板３１を両面から研磨加工し、レジスト及び基板表面から突出するＣｕ膜を削って平坦化した。これにより、インダクタ３３、コンデンサ３４及び貫通電極３６、３７が形成された。
【００５４】
続いて、図６（Ｄ）に示すように、スパッタリングにより、絶縁基板３１の裏面３１ｂに貫通電極３６、３７を接続する金属配線３５を形成した。これにより、ＬＣ共振回路型アンテナを備えた第１の回路３２が形成された。
【００５５】
続いて、図６（Ｅ）に示すように、ＬＣ共振回路型アンテナが形成された絶縁基板３１と、ＶＣＯ４３が形成されたシリコンからなる半導体基板４１とを陽極接合により接合し、半導体装置３０を作製した。
【００５６】
本発明の半導体装置３０と、シリコン基板上にＬＣ共振回路型アンテナとＶＣＯを形成した従来の半導体装置の電波伝送特性を比較評価した。電波伝送特性の評価は、電波暗室内において、送信側に本発明の半導体装置３０を、受信側には標準ダイポールアンテナとスペクトルアナライザを接続して評価を実施した。
【００５７】
標準ダイポールアンテナと前記半導体装置間の距離を３ｍとして、周波数５００ＭＨｚにおいて評価を実施した結果、従来の半導体装置では、測定距離３ｍにおける受信電力が−２８ｄＢｍであったのに対し、本発明の半導体装置では−５０ｄＢｍに向上した。第１実施形態のアンテナと同様に、絶縁基板３１上にインダクタ３３を形成することで、配線と基板間の寄生容量が低減した効果であると考えられる。
【００５８】
（変更例）
本実施形態では、絶縁基板３１上にコンデンサ３４を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば半導体基板４１上に半導体素子４３を形成する際に同時にコンデンサを形成し、貫通電極を通じて絶縁基板３１に形成したインダクタ３３と接続することでＬＣ共振回路型アンテナを形成することができる。また、コンデンサ３４は、くし場型構造の物なども用いることができる。また、半導体基板４１には、半導体素子４３としてＶＣＯを形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、電源回路、センサ、信号処理回路を形成することにより、ＬＣ共振回路型アンテナと合わせて、無線通信機能を有するセンサ端末を形成することができる。誘電体膜３４ｂの形成にはコールドスプレー法を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばスパッタリング法などを用いて形成することもできる。また、空間Ａに封止される素子は、第１の回路３２に形成される素子、半導体素子４３のいずれであってもよい。
【００５９】
図７に示すようなＭＥＭＳが形成された半導体装置を構成することもできる。半導体装置６０は、Ｓｉ基板に片持ち梁状に形成された可動部５１が表面に設けられた半導体基板５０と、ガラス回路基板７０とが電気的に接続されて構成されている。ガラス回路基板７０の裏側には凹部が形成されており、外周部が半導体基板５０と陽極接合されている。可動部５１は、ガラス回路基板７０の凹部と半導体基板５０とから形成される空間内に配置されている。貫通電極５６ａ、５６ｂは、ガラス回路基板７０表面に形成された図示しない半導体素子などと電気的に接続されている。可動部５１は、配線５２を介して貫通電極５６ａと電気的に接続されている。可動部５１のガラス回路基板７０側の表面端部には表面電極５３が形成されている。配線５２と表面電極５３とは図示しない配線により電気的に接続されている。ガラス回路基板７０の裏面には、この表面電極５３に対向する位置に貫通電極５６ｂと接続された対向電極５４が形成されている。上述の構成により、リレーとして作用する半導体装置６０が構成される。この構成によれば、可動部５１が配置される空間内を真空状態にすることができるため、可動部５１の応答性を向上させることもできる。
【００６０】
半導体装置６０は、例えば、図９に示すように、ＭＥＭＳを形成した半導体基板５０を用意し、ガラス回路基板７０を接合し、ＭＥＭＳを封止した後に、ダイシングを行い、チップを作製するウェハレベルパッケージ技術により製造することができる。これにより、チップの一括形成が可能であり、製造コストを下げることができる。
【００６１】
［第２実施形態の効果］
（１）インダクタ３３、コンデンサ３４及び金属配線３５で構成されるＬＣ共振回路型アンテナを絶縁基板３１上に形成することにより、配線と基板間の寄生容量を低減することができるため、インダクタ３３、コンデンサ３４の高周波特性を向上させることができるので、ＬＣ共振回路型アンテナを備えた半導体装置３０において電力伝送特性を向上させることができる。
【００６２】
（２）絶縁基板３１と半導体基板４１とを積層することにより凹部に形成される空間Ａに、第１の回路３２に形成される素子または半導体素子４３が封止されているので、素子を外部環境から遮断することができるので、外力の負荷や劣化環境から素子を保護することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態として、絶縁基板が、第１の回路を複数個備えた構成について説明する。ここでは、絶縁基板にインダクタ、コンデンサ及び金属配線からなるＬＣ共振回路型アンテナを、また半導体基板に電源、センサ、信号処理回路、およびＭＥＭＳリレーを形成した例について図を参照して説明する。
【００６４】
図８に示すように、第３実施形態の半導体装置９０は、２つのアンテナ９１ａ、９１ｂが形成された絶縁基板９２と、電源回路９３、センサ９４、信号処理回路９５、を備え、図示されない金属配線を通じて、２つのＭＥＭＳリレー９６ａ、９６ｂと電気的に接続された半導体基板９８と、を積層して一体的に形成されている。
【００６５】
絶縁基板９２としては、第１実施形態の絶縁基板１１同様、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化けい素、炭化けい素、酸化ジルコニウムなどからなるセラミックス基板、硼珪酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラスなどからなるガラス基板、ポリイミド、ガラスエポキシなどからなる樹脂基板などを用いる。本実施形態では、高性能のＬＣ共振回路型アンテナを形成するためには、容量が小さく抵抗が高い特性を有するガラス基板を用いることが好ましい。
【００６６】
アンテナ９１は、第２の実施形態と同様、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどにより、ペースト、スパッタ等の公知の方法やコールドスプレー法を用いて形成されている。
【００６７】
半導体基板９８の表面には、凹部が形成されており、外周部が絶縁基板９１と接合されている。これにより、絶縁基板９２の裏面と半導体基板９８の表面とに囲まれて空間Ｂが形成されている。凹部には電源回路９３、センサ９４、信号処理回路９５、リレー９６が形成されており、これらは図示されない金属配線を介して相互に電気的に接続されている。
【００６８】
上述の構造により半導体装置９０をセンサ端末として構成することができる。半導体装置９０は、例えば、以下の工程により形成することができる。
【００６９】
絶縁基板９２へのアンテナ９１、および貫通電極９７の形成方法は第２実施形態と同様の方法にて行った。
【００７０】
続いて、アンテナが形成された絶縁基板９２と、電源回路９３、センサ９４、信号処理回路９５が形成されたシリコンからなる半導体基板９８とを陽極接合により接合し、半導体装置９０を作製した。
【００７１】
半導体装置９０は、例えば、図９に示すように、ＭＥＭＳを形成した半導体基板５０を用意し、ガラス回路基板７０を接合し、ＭＥＭＳを封止した後に、ダイシングを行い、チップを作製するウェハレベルパッケージ技術により製造することができる。これにより、チップの一括形成が可能であり、製造コストを下げることができる。
【００７２】
［第３実施形態の効果］
本実施形態のように、絶縁基板が、第１の回路を複数個備えた構成を採用することにより、半導体装置を多機能化したり、特性を向上させたりすることができる。ここでは、絶縁基板上にアンテナを形成し、半導体基板上に電源回路、センサ、信号処理回路、リレー等を形成して、これを接合し半導体装置とする。センサによりセンシングされた情報は、信号処理回路で処理され、アンテナを通じて遠隔にある端末に伝送される。このとき、複数のリレー及びアンテナを半導体装置内に形成することにより、以下の様な効果を得ることができる。
【００７３】
（１）アンテナ毎に周波数を変えて幅広い帯域で使用することができる。
【００７４】
（２）また、送信方向により使用するアンテナを切り替えることもできる。
【００７５】
（３）また、同時に複数のアンテナを動作させることにより、送信電力を大きくすることもできる。
【００７６】
［その他の実施形態］
能動素子は絶縁基板に形成することもできる。これにより、素子の配置の自由度を増大させ、例えば、半導体装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  半導体装置
１１  絶縁基板
１２  第１の回路
１３  インダクタ
１４  金属配線
２１  半導体基板
２２  第２の回路
２３  半導体素子
３０  半導体装置
３１  絶縁基板
３２  第１の回路
３３  インダクタ
３４  コンデンサ
３５  金属配線
３６  貫通電極
３７  貫通電極
４１  半導体基板
４２  第２の回路
４３  半導体素子
４４  金属配線
５０  半導体基板
５１  可動部
５２  配線
５３  表面電極
５４  対向電極
５６  貫通電極
６０  半導体装置
７０  ガラス回路基板
８１  レジスト
９０  半導体装置
９１  アンテナ
９２  絶縁基板
９３  電源回路
９４  センサ
９５  信号処理回路
９６  リレー
９７  貫通電極
９８  半導体基板
Ａ  空間
Ｂ  空間
【図１】
2011192853.tif 000003
【図２】
2011192853.tif 000004
【図３】
2011192853.tif 000005
【図４】
2011192853.tif 000006
【図５】
2011192853.tif 000007
【図６】
2011192853.tif 000008
【図７】
2011192853.tif 000009
【図８】
2011192853.tif 000010
【図９】
2011192853.tif 000011