(57)【要約】【課題】本発明は指紋認識用半導体素子の指紋認識領域上を指でなぞることにより指紋認識を行なう指紋認識用半導体装置に関し、確実な指紋認識動作を実現すると共に信頼性の向上を図ることを課題とする。【解決手段】指紋認識を行なうセンサー部２６を有した半導体チップ２２Ａと、センサー部２６と対応する位置に開口部２９が形成された回路基板２３Ａとを設け、センサー部２６が開口部２９と対向するよう半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａにフリップチップ接合し、かつ、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａとの間に開口部２９の形成位置を除きアンダーフィル材３８を配設する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板とを設けてなり、
前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間に、前記開口部の形成位置を除きアンダーフィル材を配設したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項２】
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板と、
前記半導体チップ及び基板を保護する封止樹脂とを設けてなり、
前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板に配設すると共に、前記半導体チップと前記基板とを前記基板に形成したワイヤー用開口部を介してワイヤー接続し、
かつ、前記基板の半導体チップ配設面に対する反対側面に、前記封止樹脂を設けたことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項３】
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
該半導体チップを搭載する基板とを設けてなり、
前記半導体チップに貫通ビアを形成することにより、前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面が前記基板と対向するよう、前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間にアンダーフィル材を配設したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ材を基材としていることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ポリイミド樹脂を基材としていることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ＴＡＢ基板であることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板に設けられる外部接続端子をはんだボールにより構成したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項９】
指紋認識を行なう指紋認識領域を有すると共に貫通ビアが形成された半導体チップと、
前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面に形成されており、前記貫通ビアにより前記指紋認識領域と電気的に接続する再配線と、
前記再配線の外部接続端子形成部位を除き、前記反対側面を覆うように形成された絶縁層とを有することを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記半導体チップは、指で前記指紋認識領域をスイープすることにより指紋認識を行なう静電容量式の半導体チップであることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は指紋認識用半導体装置に係り、特に指紋認識用半導体素子の指紋認識領域上を指でなぞることにより指紋認識を行なう指紋認識用半導体装置に関する。
【０００２】
近年、携帯機器は高性能化が進み、特に携帯電話では記憶容量の増大に伴い、大量の個人情報が格納されておりプライバシー保護の点から本人以外の人間が携帯電話内に格納されている個人情報を閲覧出来ないようにする要求が高まっている。
【０００３】
また、携帯電話を端末として電子決済を行なうようなシステムも現実化してきており、簡単で確実に本人確認が可能な指紋による認証デバイスである指紋センサーが注目を集めている。
上記の指紋認識用半導体装置においては、指紋認識を高い信頼性を持って行なう必要がある。
【０００４】
【従来の技術】
従来、指紋照合システムを用いる指紋検出方法には、光学式検出法と、静電容量式検出法がある。この内、静電容量式検出法は、指紋認識用の半導体素子の指紋検出領域に形成された電極と指との間の静電容量値を検知する方法である。この静電容量式検出法を適用した指紋認識用半導体装置は、小型化を行ない易いため、小型電子機器等への適用が進められている。
【０００５】
この静電容量式の指紋認識用半導体装置は、指を電極に接触させて一方向になぞる（スイープする）ため、半導体素子の指紋検出領域を外部に露出させる必要がある。このため、半導体素子を封止する封止樹脂には開口部が形成されており、この開口部を介して上記指紋検出領域は装置外部に露出した構成となっている。
【０００６】
また、指紋認識用半導体装置のパッケージ構造としては、一般の半導体装置のパッケージ構造が利用されており、具体的にはＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプのパッケージ構造が多用されている。
【０００７】
図１は、この種の指紋認識用半導体装置（以下、指紋センサーという）の一例を示している。この指紋センサー１は、大略すると半導体チップ２，回路基板３，及び封止樹脂４等により構成されている。
【０００８】
半導体チップ２は、回路形成面（図中、上面）に指紋認識を行なう指紋認識領域（以下、センサー部６という）が形成されている。この半導体チップ２は、センサー部６上をスイープされることにより指との間の静電容量値を検知し、これにより指紋を検出する構成とされている。
【０００９】
回路基板３はガラスエポキシ基板であり、ガラスエポキシ材よりなる絶縁基材の上下両面に配線層が形成された構成とされている。半導体チップ２は、この回路基板３にダイボンディング材８を用いて固定される。
【００１０】
この際、指でスイープされるセンサー部６が外部に露出するよう、半導体チップ２の背面（センサー部６が形成された面と反対側の面）が回路基板３に固定される。また、半導体チップ２と回路基板３は、金ワイヤー７を用いて電気的に接続される。
【００１１】
封止樹脂４は、半導体チップ２及び金ワイヤー７を覆うように形成される。しかしながら、前記のように指でスイープされるセンサー部６は外部に露出させる必要があるため、封止樹脂４のセンサー部６と対向する位置には開口部９が形成されている。これにより、封止樹脂４を形成しても、センサー部６に指が触れることができるよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
図２は、封止樹脂４の形成方法を示す図である。上記のように封止樹脂４にはセンサー部６と対向する位置に開口部９を形成する必要がある。このため従来では、図示されるようにモールド金型１０にセンサー部６を覆うようにスペーサ１１を設けることが行なわれている。
【００１３】
このスペーサ１１は、プラスチック等の柔軟な材質により形成されている。そして、封止樹脂４の形成時にモールド金型１０をクランプする際、このスペーサ１１をセンサー部６に密着させることにより、センサー部６へ封止樹脂４が流れ込むことを防止することが行なわれていた。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２８９２６８号公報（第６頁、図１１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の指紋センサー１では、封止樹脂４の形成時に半導体チップ２とスペーサ１１との微小な隙間から樹脂が漏れ出すおそれがある。樹脂が漏れ出した場合には、図３のようにセンサー部６上に樹脂が付着してしまう（付着した樹脂を樹脂フラッシュ１２という）。この樹脂フラッシュ１２がセンサー部６に付着した場合には、半導体チップ２が適正に動作しなくなり、正確な指紋認識を行なうことができないという問題点があった。
【００１６】
また、封止樹脂４の形成時には、スペーサ１１がセンサー部６に直接接触し、このスペーサ１１はモールド金型１０により半導体チップ２に向け押圧される。スペーサ１１はプラスチック等の柔軟な材質により形成されてはいるものの、周知のようにモールド金型１０のクランプ時には大きなクランプ力が印加される。このため、スペーサ１１をセンサー部６に直接接触させる従来の構成では、センサー部６や半導体チップ２にクラック等の損傷が発生し信頼性が低下するという問題点もあった。
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、確実な指紋認識動作を行ないうると共に信頼性の向上を図りうる指紋認識用半導体装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１記載の発明に係る指紋認識用半導体装置は、
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板とを設けてなり、
前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間に、前記開口部の形成位置を除きアンダーフィル材を配設したことを特徴とするものである。
【００２０】
上記発明によれば、基板の指紋認識領域と対応する位置には予め開口部が形成されており、半導体チップは指紋認識領域が開口部と対向するよう基板にフリップチップ接合される。よって、従来のように封止樹脂を用いないため、半導体チップの指紋認識領域に封止樹脂が流入すること（樹脂フラッシュすること）を防止できる。
【００２１】
また、開口部の形成位置を除き半導体チップと基板との間にはアンダーフィル材が配設されるため、封止樹脂を用いなくても半導体チップと基板との機械的接合及び電気的接合位置の保護を確実に行なうことができ、よって指紋認識用半導体装置の信頼性を維持することができる。更に、半導体チップと基板との電気的接続にワイヤーを用いないため、ワイヤーループを形成する空間を確保する必要もなく、指紋認識用半導体装置の薄型化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項２記載の発明に係る指紋認識用半導体装置は、
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板と、
前記半導体チップ及び基板を保護する封止樹脂とを設けてなり、
前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板に配設すると共に、前記半導体チップと前記基板とを前記基板に形成したワイヤー用開口部を介してワイヤー接続し、
かつ、前記基板の半導体チップ配設面に対する反対側面に、前記封止樹脂を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明によれば、封止樹脂が基板の半導体チップ配設面に対する反対側面に設けられるため、封止樹脂が半導体チップ上に流入することはなく、よって指紋認識領域に封止樹脂が流入することはない。
【００２４】
また、半導体チップと基板とをワイヤー接続しても、ワイヤーは基板に形成したワイヤー用開口部を介して半導体チップと基板とを電気的に接続する。よって、ワイヤーループの高さの一部は、基板の厚さと重なった状態となるため、ワイヤーを用いても従来に比べて指紋認識用半導体装置の薄型化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項３記載の発明に係る指紋認識用半導体装置は、
指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
該半導体チップを搭載する基板とを設けてなり、
前記半導体チップに貫通ビアを形成することにより、前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面が前記基板と対向するよう、前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間にアンダーフィル材を配設したことを特徴とするものである。
【００２６】
上記発明によれば、半導体チップの指紋認識領域形成面が外側に向く構成となり、かつ貫通ビアにより指紋認識領域は基板と電気的に接続するため、ワイヤーを形成する必要はなく、よって半導体チップの指紋認識領域上に封止樹脂を形成する必要もない。このため、指紋認識用半導体装置の指紋認識領域形成面が平らになるため、指紋認識時の使用性を高めることができる。また、封止樹脂を用いないため、半導体チップの指紋認識領域に封止樹脂が流入すること（樹脂フラッシュすること）を防止できる。
【００２７】
また、半導体チップと前記基板との間にはアンダーフィル材が配設されるため、封止樹脂を用いなくても半導体チップと基板との機械的接合及び電気的接合位置の保護を確実に行なうことができ、よって指紋認識用半導体装置の信頼性を維持することができる。
【００２８】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ材を基材としていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ポリイミド樹脂を基材としていることを特徴とするものである。
【００３０】
また、請求項６記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、フレキシブル基板であることを特徴とするものである。
【００３１】
また、請求項７記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ＴＡＢ基板であることを特徴とするものである。
【００３２】
上記の請求項４乃至請求項７記載の発明のように、基板は種々の材質及び構成の基板を適用することができる。
【００３３】
また、請求項８記載の発明は、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板に設けられる外部接続端子をはんだボールにより構成したことを特徴とするものである。
【００３４】
上記の請求項８記載の発明のように、基板に設けられる外部接続端子としては、一般に用いられている安価なはんだボール及びコネクターを用いることができる。
【００３５】
また、請求項９記載の発明に係る指紋認識用半導体装置は、
指紋認識を行なう指紋認識領域を有すると共に貫通ビアが形成された半導体チップと、
前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面に形成されており、前記貫通ビアにより前記指紋認識領域と電気的に接続する再配線と、
前記再配線の外部接続端子形成部位を除き、前記反対側面を覆うように形成された絶縁層とを有することを特徴とするものである。
【００３６】
上記発明によれば、指紋認識領域と外部接続端子とを電気的接続するインターポーザとして、基板を用いることなく、半導体チップに貫通形成された貫通ビアと、半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面に形成された再配線とを用いた構成としている。このため、指紋認識用半導体装置を半導体チップと略同等の形状まで薄型化及び小型化することができる。
【００３７】
また、請求項１０記載の発明は、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記半導体チップは、指で前記指紋認識領域をスイープすることにより指紋認識を行なう静電容量式の半導体チップであることを特徴とするものである。
【００３８】
上記発明によれば、指紋認識を行なうのに光学的指紋認識手段ではなく、静電容量式の半導体チップにより指紋認識を行なう構成としている。静電容量式の半導体チップは光学的指紋認識手段に比べて小型化が図れるため、指紋認識に静電容量式の半導体チップを用いることにより指紋認識用半導体装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００４０】
図４乃至図６は、本発明の第１実施例である指紋認識用半導体装置２０Ａ（以下、指紋認識用半導体装置を指紋センサーと略称するものとする）を示している。図４は指紋センサー２０Ａの断面図（図６におけるＡ−Ａ線に沿う断面図）であり、図５は指紋センサー２０Ａの正面図であり、図６は指紋センサー２０Ａの底面図である。
【００４１】
指紋センサー２０Ａは、大略すると半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａとにより構成されている。半導体チップ２２Ａは、回路形成面３０に指紋認識を行なう指紋認識領域となるセンサー部２６が形成されている。
【００４２】
この半導体チップ２２Ａは、指でセンサー部２６を図６中矢印Ｘ方向にスイープすることにより、指紋認識を行なう静電容量式の半導体チップである。この静電容量式の半導体チップ２２Ａは、Ｙ方向に短く、これと直行する矢印Ｘ方向には長い形状を有している。このため、他の指紋認識手段として知られている光学的指紋認識手段に比べて小型化を図ることができ、よって指紋認識に静電容量式の半導体チップ２２Ａを用いることにより、指紋センサー２０Ａの小型化を図ることができる。
【００４３】
回路基板２３Ａは、いわゆるガラスエポキシ基板である。図４に示されるように、この回路基板２３Ａは、コア材となるガラスエポキシ材３２の両面に配線層３４を形成すると共に、この配線層３４を絶縁層３３により保護した構成とされている。また、ガラスエポキシ材３２の上面に形成された配線層３４と下面に形成された配線層３４は、スルーホール電極４４により接続された構成とされている。
【００４４】
また、回路基板２３Ａには外部接続端子となるはんだボール２５が配設される。本実施例では、はんだボール２５は回路基板２３Ａのチップ搭載面３５に配設される構成とされている。このため、回路基板２３Ａのチップ搭載面３５で、はんだボール２５が形成される位置は、絶縁層３３が除去された構成となっている。
【００４５】
また、はんだボール２５のチップ搭載面３５Ａからの高さは、半導体チップ２２Ａのチップ搭載面３５からの高さよりも高くなるよう設定されている。尚、後述する半導体チップ２２Ａがワイヤボンディング接合される指紋センサーにおいても、半田ボール２５のチップ搭載面３５からの高さは、半導体チップ２Ａのチップ搭載面からの高さよりも高くなるように設定されている。
【００４６】
更に、回路基板２３Ａには、予め開口部２９が形成されている。この開口部２９は回路基板２３Ａを貫通して形成されており、またその形状及び大きさ（面積）は半導体チップ２２Ａに形成されたセンサー部２６と対応するよう構成されている。
【００４７】
前記した半導体チップ２２Ａは、回路基板２３Ａにフリップチップ接合される。具体的な半導体チップ２２Ａを、回路基板２３Ａにフリップチップ接合する手順は以下の通りである。回路基板２３Ａのチップ搭載面３５上には、予めアンダーフィル材３８となる樹脂シートを配設しておく。このアンダーフィル材３８となる樹脂シートは、開口部２９の形成位置を囲繞する形状とされている。
【００４８】
また、半導体チップ２２Ａの回路形成面３０には、予めスタッドバンプ３７が形成されている。このスタッドバンプ３７は金等の金属により形成されており、ワイヤーボンディング技術を利用して回路形成面３０の所定位置に形成されている。
【００４９】
半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａに搭載する際、アンダーフィル材３８となる樹脂シートが軟化し接着力を発揮しうる温度まで加熱し、半導体チップ２２Ａのセンサー部２６と回路基板２３Ａの開口部２９とが一致するよう位置決めし、その上で半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａにフリップチップ接合する。
【００５０】
これにより、スタッドバンプ３７は配線層３４に電気的に接続し、よって半導体チップ２２Ａは回路基板２３Ａに電気的に接続される。この際、配線層３４とスタッドバンプ３７との接合は、アンダーフィル材３８により保護されるため、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａは、高い信頼性を持って電気的に接続される。また、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａは、アンダーフィル材３８により接着された状態となる。このため、アンダーフィル材３８により、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａは機械的に接合（搭載）される。
【００５１】
また、上記したように半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａに接合する際、アンダーフィル材３８となる樹脂シートは加熱されるが、その加熱温度はアンダーフィル材３８が軟化し接着力を発揮しうる温度であり、溶融する温度までは加熱しない。このため、アンダーフィル材３８となる樹脂シートを加熱しても、この樹脂シートが溶融してセンサー部２６上に漏洩し、樹脂フラッシュが発生するようなことはない。
【００５２】
上記のように半導体チップ２２Ａが回路基板２３Ａに搭載された状態で、半導体チップ２２Ａのセンサー部２６は、図４及び図６に示されるように、回路基板２３Ａに形成された開口部２９から露出した状態となる。よって、指紋検出時には、この開口部２９を介してセンサー部２６上をスイープすることにより、指紋認識を行なうことができる。
【００５３】
上記した本実施例に係る指紋センサー２０Ａによれば、回路基板２３Ａのセンサー部２６と対応する位置には予め開口部２９が形成されており、半導体チップ２２Ａはセンサー部２６がこの開口部２９と対向するよう回路基板２３Ａにフリップチップ接合される。よって、本実施例に係る指紋センサー２０Ａは、従来のようにモールド金型による封止樹脂４（図１乃至図３参照）を用いないため、半導体チップ２２Ａのセンサー部２６に封止樹脂が流入し樹脂フラッシュが発生することを完全に防止することができる。
【００５４】
また、本実施例の構成では、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ａとの電気的接続にワイヤーを用いていない。このため、指紋センサー２０Ａ内にワイヤーループを形成する空間を確保する必要がなく、よって指紋センサー２０Ａの薄型化を図ることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図７は、本発明の第２実施例である指紋センサー２０Ｂを示す断面図である。尚、図７において、図４乃至図６に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
前記した第１実施例に係る指紋センサー２０Ａでは、半導体チップ２２Ａを搭載する基板としてガラスエポキシ基板である回路基板２３Ａを用いた。これに対して本実施例に係る指紋センサー２０Ｂは、半導体チップ２２Ａを搭載する基板としてポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｂを用いたことを特徴としている。
【００５７】
この回路基板２３Ｂは、チップ搭載面３５に所定のパターンで配線層３４が形成されており、この配線層３４に形成された電極部に半導体チップ２２Ａのスタッドバンプ３７がフリップチップ接合される。また、回路基板２３Ｂには開口部２９が形成されており、センサー部２６が開口部２９と対向するよう、半導体チップ２２Ａは回路基板２３Ｂに搭載される。
【００５８】
本実施例で用いているポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｂは、ガラスエポキシ基板である回路基板２３Ａに比べて薄型化することができる。このため、本実施例のように半導体チップ２２Ａを搭載する基板としてポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｂを用いることにより、指紋センサー２０Ｂの薄型化を図ることができる。
【００５９】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
図８は、本発明の第３実施例である指紋センサー２０Ｃを示す断面図である。尚、図８において、図４乃至図６に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
前記した第１実施例に係る指紋センサー２０Ａでは、半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａにスタッドバンプ３７を用いてフリップチップ接合した。これに対して本実施例に係る指紋センサー２０Ｃは、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ｃとを金ワイヤー２７を用いてワイヤー接続したことを特徴としている。また、本実施例では、この金ワイヤー２７を保護するため、封止樹脂２４を形成していることも特徴としている。
【００６１】
本実施例においても回路基板２３Ｃには開口部２９が形成されており、半導体チップ２２Ａはセンサー部２６が開口部２９と対向するよう回路基板２３Ｃに搭載される。本実施例においては、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ｃとの接合は、接着剤４１を用いて行なっている。
【００６２】
この際、半導体チップ２２Ａの金ワイヤー２７がボンディングされる位置は回路形成面３０であり、この回路形成面３０は回路基板２３Ｃのチップ搭載面３５に接着固定される。このため、回路基板２３Ｃには開口部２９と共に、ワイヤー用開口部４０が形成されている。このワイヤー用開口部４０は、半導体チップ２２Ａの金ワイヤー２７がボンディングされる位置と対向するよう構成されている。
【００６３】
従って、金ワイヤー２７は、その一端が半導体チップ２２Ａの回路形成面３０の所定ボンディング位置に接合され、他端はワイヤー用開口部４０を挿通した上で回路基板２３Ｃの反対面３６（回路基板２３Ｃの半導体チップ２２Ａが搭載される面と反対側の面）に形成された配線層３４に接合される。
【００６４】
また、回路基板２３Ｃの反対面３６には、金ワイヤー２７を保護するために封止樹脂２４が形成されている。この封止樹脂２４は、開口部２９の形成位置を除き、回路基板２３Ｃの反対面３６を覆うよう形成されている。また、この封止樹脂２４はワイヤー用開口部４０内にも形成されており、よって金ワイヤー２７を保護している。
【００６５】
この封止樹脂２４は、モールド金型（図示せず。図２参照）を用いて形成されるが、この際にモールド金型と回路基板２３Ｃとの間には開口部２９を形成するためのスペーサ５６（図中、一点鎖線で示す）が配設される。図２に示した従来の指紋センサー１では、図２に示すように、スペーサ１１を直接半導体チップ２のセンサー部６と当接する構成としていた。このために、半導体チップ２及びセンサー部６に損傷が発生することがあった。
【００６６】
これに対して本実施例では、封止樹脂２４の形成時に用いられるスペーサ５６は、回路基板２３Ｃの反対面３６に当接する構成とされている。このように本実施例では、スペーサ５６はセンサー部２６ではなく回路基板２３Ｃに当接するため、封止樹脂２４の形成時に半導体チップ２２Ａ及びセンサー部２６に損傷が発生することはなく、指紋センサー２０Ｃの信頼性を高めることができる。
【００６７】
また、スペーサ５６との当接部から仮に樹脂漏れが発生したとしても、樹脂フラッシュは回路基板２３Ｃの反対面３６上に発生し、センサー部２６に発生することはない。よって、半導体チップ２２Ａの適正動作を確保でき、これによっても指紋センサー２０Ｃの信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、本実施例では金ワイヤー２７を用いているが、この金ワイヤー２７は回路基板２３Ａに形成したワイヤー用開口部４０を挿通することにより、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ｃを電気的に接続している。よって、ワイヤーループの高さの一部は、回路基板２３Ｃの厚さと重なった状態となるため、金ワイヤー２７を用いても従来の゜指紋センサー１（図１参照）に比べて指紋センサー２０Ｃの薄型化を図ることができる。
【００６９】
次に、本発明の第４実施例について説明する。
図９は、本発明の第４実施例である指紋センサー２０Ｄを示す断面図である。尚、図９において、図４乃至図７及び図８に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｄは、図８に示した第３実施例に係る指紋センサー２０Ｃにおいて、半導体チップ２２Ａを搭載する基板として、ポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｄを用いたことを特徴とするものである。
【００７１】
この回路基板２３Ｄは、開口部２９が形成されると共にワイヤー用開口部４０が形成されている。半導体チップ２２Ａは、回路基板２３Ｄのチップ搭載面３５に接着剤４１を用いて接着固定される。
【００７２】
また、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ｄは金ワイヤー２７を用いて電気的に接続される。この金ワイヤー２７は、回路基板２３Ｄに形成されたワイヤー用開口部４０を挿通することにより、半導体チップ２２Ａと回路基板２３Ｄを電気的に接続する。更に、回路基板２３Ｃの反対面３６上には、金ワイヤー２７を保護する封止樹脂２４が形成されている。
【００７３】
前記したと同様に、ポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｄは、ガラスエポキシ基板である回路基板２３Ｃに比べて薄型化することができる。このため、本実施例のように半導体チップ２２Ａを搭載する基板としてポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｄを用いることにより、指紋センサー２０Ｄの薄型化を図ることができる。
【００７４】
次に、本発明の第５実施例について説明する。
図１０は、本発明の第５実施例である指紋センサー２０Ｅを示す断面図である。尚、図１０において、図４乃至図６に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
上記した各実施例では、半導体チップ２２Ａの回路形成面３０が回路基板２３Ａ〜２３Ｄのチップ搭載面３５と対向するよう、半導体チップ２２Ａを回路基板２３Ａ〜２３Ｄに搭載する構成としていた。これに対して本実施例に係る指紋センサー２０Ｅは、半導体チップ２２Ｂの回路形成面ではない裏面３１を回路基板２３Ｅのチップ搭載面３５と対向するよう、半導体チップ２２Ｂを回路基板２３Ｅに搭載したことを特徴とするものである。
【００７６】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｅでは、半導体チップ２２Ｂの回路形成面３０及びセンサー部２６は外側（図中、上方）に向く構成となる。このため、回路形成面３０に形成された電子回路及びセンサー部２６を回路基板２３Ｅと電気的に接続するため、本実施例では半導体チップ２２Ｂに貫通ビア４３を形成している。
【００７７】
この貫通ビア４３は、半導体チップ２２Ｂに上下に貫通形成された孔に導電性金属が配設された構成とされている。よって、貫通ビア４３は、半導体チップ２２Ｂの回路形成面３０と裏面３１を電気的に接続する配線として機能する。この貫通ビア４３の上端部は回路形成面３０に形成されたセンサー部２６及び他の電子回路に接続されており、下端部にははんだバンプ４２が配設されている。
【００７８】
上記構成とされた半導体チップ２２Ｂは、はんだバンプ４２が回路基板２３Ｅに形成された配線層３４に接合されることにより、回路基板２３Ｅに搭載される。また、半導体チップ２２Ｂと回路基板２３Ｅとの機械的接合性を高めると共に、貫通ビア４３と配線層３４の接合位置を保護するため、半導体チップ２２Ｂと回路基板２３Ｅとの間にはアンダーフィル材３８が配設されている。尚、上記説明から明らかなように、本実施例ではセンサー部２６が外側に向く構成となるため、回路基板２３Ｅには開口部２９が設けられていない。
【００７９】
上記した本実施例に係る指紋センサー２０Ｅによれば、センサー部２６が外側に向く構成となり、かつ半導体チップ２２Ｂと回路基板２３Ｅとの電気的接続は貫通ビア４３を用いて行なわれる。即ち、本実施例では、センサー部２６を外側に向く構成としても、従来構成の指紋センサー１（図１参照）のように、ワイヤー７を用いることなく半導体チップ２２Ｂと回路基板２３Ｅとを電気的に接続することができる。また、金ワイヤー７を用いる必要がなくなるため、この金ワイヤー７を保護する封止樹脂４を設ける必要もなくなる。
【００８０】
このため、本実施例に係る指紋センサー２０Ｅでは、センサー部２６が形成された回路形成面３０上に封止樹脂等の他の構成要素がなく平らになる。よって、指紋認識時にセンサー部２６上を指でスイープする際、指に当たるものが無いため使用性を高めることができる。また、封止樹脂を用いないため樹脂フラッシュが発生を抑制できると共に、指紋センサー２０Ｅの薄型化を図ることもできる。
【００８１】
次に、本発明の第６実施例について説明する。
図１１は、本発明の第６実施例である指紋センサー２０Ｆを示す断面図である。尚、図１１において、図４乃至図７及び図１０に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｆは、図１０に示した第５実施例に係る指紋センサー２０Ｅにおいて、半導体チップ２２Ｂを搭載する基板として、ポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｆを用いたことを特徴とするものである。
【００８３】
前記したと同様に、ポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｆは、ガラスエポキシ基板である回路基板２３Ｅに比べて薄型化することができる。このため、本実施例のように半導体チップ２２Ｂを搭載する基板としてポリイミドテープ３９をベース材とする回路基板２３Ｆを用いることにより、指紋センサー２０Ｆの薄型化を図ることができる。
【００８４】
次に、本発明の第７乃至第１２実施例について説明する。
図１２乃至図１７は本発明の第７乃至第１２実施例である指紋センサー２０Ｇ〜２０Ｌを示す断面図である。尚、図１２乃至図１７において、図４乃至図１１に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
第７乃至第１２実施例である指紋センサー２０Ｇ〜２０Ｌは、図４乃至図１１に示した第１乃至第６実施例に係る２０Ａ〜２０Ｆにおいて、半導体チップ２２Ａ，２２Ｂを搭載する基板としてフレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆを用いたことを特徴とするものである。この各フレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆは、例えばポリイミド等の樹脂からなる絶縁樹脂テープ４６上に、プリント配線４７を所定のパターンで形成した構成とされている。
【００８６】
図１２乃至図１５に示される指紋センサー２０Ｇ〜２０Ｊは、半導体チップ２２Ａのセンサー部２６がフレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｊに対向するよう搭載される構成である。このため、フレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｊの開口部２９の形成位置と対応する位置には、開口部２９が形成されている。
【００８７】
また、図１２及び図１３に示す第７及び第８実施例に係る指紋センサー２０Ｇ，２０Ｈは、スタッドバンプ３７を用いてフレキシブル基板４５Ａ，４５Ｂに半導体チップ２２Ａがフリップチップ接合される。これに対して図１４及び図１５に示す第９及び第１０実施例に係る指紋センサー２０Ｉ，２０Ｊでは、半導体チップ２２Ａは金ワイヤー２７を用いてフレキシブル基板４５Ｃ，４５Ｄにフリップチップ接合される。このため、指紋センサー２０Ｉ，２０Ｊは、封止樹脂２４が形成された構成とされている。
【００８８】
また、図１６及び図１７に示す指紋センサー２０Ｋ，２０Ｌは、センサー部２６が外側に向いた状態で半導体チップ２２Ｂがフレキシブル基板４５Ｅ，４５Ｆに搭載される。このため、貫通ビア４３の下端に形成されたはんだバンプ４２を用いて半導体チップ２２Ｂはフレキシブル基板４５Ｅ，４５Ｆに接続される。
【００８９】
更に、図１２，図１４，及び図１６に示す指紋センサー２０Ｇ，２０Ｉ，２０Ｋでは、フレキシブル基板４５Ａ，４５Ｃ，４５Ｅに配設される外部接続端子としてはんだボール２５が用いられている。このはんだボール２５は、絶縁樹脂テープ４６に形成された貫通孔４９を介してプリント配線４７に接合した構成とされている。
【００９０】
一方、図１３，図１５，及び図１７に示す指紋センサー２０Ｈ，２０Ｊ，２０Ｌでは、フレキシブル基板４５Ｂ，４５Ｄ，４５Ｆに配設される外部接続端子としてコネクター部４８が用いられている。このコネクター部４８は、フレキシブル基板４５Ｂ，４５Ｄ，４５Ｆの各図における右端部に形成されている。尚、図１３（Ｂ），図１５（Ｂ），及び図１７（Ｃ）は、コネクター部４８を平面視した状態を示している。
【００９１】
上記のように、半導体チップ２２Ａ，２２Ｂを搭載する基板としてフレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆを用いることにより、フレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆは可撓することができるため、指紋センサー２０Ｇ〜２０Ｌを搭載する電子機器の形状により任意に可撓させることができる。
【００９２】
このため、電子機器に対する指紋センサー２０Ｇ〜２０Ｌの実装性を高めることができる。また、半導体チップ２２Ａ，２２Ｂを搭載する基板としてフレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆを用いても、外部接続端子としては一般に用いられている安価なはんだボール２５及びコネクター部４８を用いることができるため、安価にフレキシブル基板４５Ａ〜４５Ｆを実現することができる。
【００９３】
次に、本発明の第１３実施例について説明する。
図１８は、本発明の第１３実施例である指紋センサー２０Ｍを示す断面図である。尚、図１８において、図４乃至図６に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｍは、半導体チップ２２Ａを搭載する基板として、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ５０を用いたことを特徴とするものである。
このＴＡＢテープ５０は、中央部分に開口部２９を有したポリイミドテープ５１と、このポリイミドテープ５１上に形成された配線５２とにより構成されている。また、配線５２の一部は開口部２９内に接続端子５３として延出しており、半導体チップ２２Ａに形成されたはんだバンプ４２がこの接続端子５３にフリップチップ接合された構成とされている。
【００９５】
ＴＡＢテープ５０は配線５２を微細に高密度で形成することができるため、本実施例のように、半導体チップ２２Ａを搭載する基板として、ＴＡＢテープ５０を用いることにより、半導体チップ２２Ａの端子数（はんだバンプ４２の数）が増大してもこれに対応することができる。
【００９６】
次に、本発明の第１４実施例について説明する。
図１９は、本発明の第１４実施例である指紋センサー２０Ｎを示す断面図である。尚、図１９において、図４乃至図６に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００９７】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｎは、いわゆるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）構造とされたものである。半導体チップ２２Ｂは貫通ビア４３が形成されており、回路形成面３０に形成されたセンサー部２６及び電子回路は、この貫通ビア４３により半導体チップ２２Ｂの裏面３１に形成された再配線層５４に接続されている。この再配線層５４の一端部には外部接続端子となるはんだボール２５が配設される。
【００９８】
本実施例に係る指紋センサー２０Ｎによれば、センサー部２６とはんだボール２５とを電気的接続するインターポーザとして、上記した他の実施例のように基板を用いることなく、半導体チップ２２Ｂに貫通形成された貫通ビア４３と、半導体チップ２２Ｂの裏面３１に形成された再配線層５４とを用いた構成としている。
【００９９】
このため、指紋センサー２０Ｎを半導体チップ２２Ｂと略同等の形状まで薄型化及び小型化することができ、小型化及び薄型化された電子機器に実装することが可能となる。また、ウェーハレベルで指紋センサー２０Ｎを製造することが可能となり、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【０１００】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
【０１０１】
（付記１）  指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板とを設けてなり、前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間に、前記開口部の形成位置を除きアンダーフィル材を配設したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０２】
（付記２）  指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
前記指紋認識領域と対応する位置に開口部が形成された基板と、
前記半導体チップ及び基板を保護する封止樹脂とを設けてなり、
前記指紋認識領域が前記開口部と対向するよう前記半導体チップを前記基板に配設すると共に、前記半導体チップと前記基板とを前記基板に形成したワイヤー用開口部を介してワイヤー接続し、
かつ、前記基板の半導体チップ配設面に対する反対側面に、前記封止樹脂を設けたことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０３】
（付記３）  指紋認識を行なう指紋認識領域を有した半導体チップと、
該半導体チップを搭載する基板とを設けてなり、
前記半導体チップに貫通ビアを形成することにより、前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面が前記基板と対向するよう、前記半導体チップを前記基板にフリップチップ接合し、
かつ、前記半導体チップと前記基板との間にアンダーフィル材を配設したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０４】
（付記４）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ材を基材としていることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０５】
（付記５）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ポリイミド樹脂を基材としていることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０６】
（付記６）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０７】
（付記７）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板は、ＴＡＢ基板であることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０８】
（付記８）  付記１乃至７のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板に設けられる外部接続端子をはんだボールにより構成したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１０９】
（付記９）  付記１乃至７のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記基板に設けられる外部接続端子をコネクターにより構成したことを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１１０】
（付記１０）  指紋認識を行なう指紋認識領域を有すると共に貫通ビアが形成された半導体チップと、
前記半導体チップの指紋認識領域形成面に対する反対側面に形成されており、前記貫通ビアにより前記指紋認識領域と電気的に接続する再配線と、
前記再配線の外部接続端子形成部位を除き、前記反対側面を覆うように形成された絶縁層とを有することを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１１１】
（付記１１）  付記１乃至１０のいずれか１項に記載の指紋認識用半導体装置において、
前記半導体チップは、指で前記指紋認識領域をスイープすることにより指紋認識を行なう静電容量式の半導体チップであることを特徴とする指紋認識用半導体装置。
【０１１２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【０１１３】
請求項１記載の発明によれば、従来のように封止樹脂を用いないため、半導体チップの指紋認識領域に封止樹脂が流入すること（樹脂フラッシュすること）を防止でき、また封止樹脂を用いなくても指紋認識用半導体装置の信頼性を維持することができる。更に、ワイヤーを用いないため、ワイヤーループを形成する空間を確保する必要もなく、指紋認識用半導体装置の薄型化を図ることができる。
【０１１４】
また、請求項２記載の発明によれば、封止樹脂が基板の反対側面に設けられるため、封止樹脂が半導体チップ上に流入することはなく、よって指紋認識領域に封止樹脂が流入することはない。また、ワイヤーループの高さの一部は基板の厚さと重なった状態となるため、ワイヤーを用いても従来に比べて指紋認識用半導体装置の薄型化を図ることができる。
【０１１５】
また、請求項３記載の発明によれば、指紋認識用半導体装置の指紋認識領域形成面が平らになるため、指紋認識時の使用性を高めることができる。また、封止樹脂を用いないため、半導体チップの指紋認識領域に封止樹脂が流入することを防止できる。
【０１１６】
また、請求項４乃至請求項７記載の発明のように、基板は種々の材質及び構成の基板を適用することができる。
【０１１７】
また、請求項８記載の発明のように、基板に設けられる外部接続端子としては、一般に用いられている安価なはんだボール及びコネクターを用いることができる。
【０１１８】
また、請求項９記載の発明によれば、指紋認識用半導体装置を半導体チップと略同等の形状まで薄型化及び小型化することができる。
【０１１９】
また、請求項１０記載の発明によれば、指紋認識を行なうのに光学的指紋認識手段ではなく、静電容量式の半導体チップにより指紋認識を行なう構成としているため、指紋認識用半導体装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例である指紋認識用半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】従来の一例である指紋認識用半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】従来の指紋認識用半導体装置の問題点を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の第１実施例である指紋認識用半導体装置の正面図である。
【図６】本発明の第１実施例である指紋認識用半導体装置の底面図である。
【図７】本発明の第２実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図８】本発明の第３実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図９】本発明の第４実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１１】本発明の第６実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１２】本発明の第７実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１３】本発明の第８実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１４】本発明の第９実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１５】本発明の第１０実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１６】本発明の第１１実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１７】本発明の第１２実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１８】本発明の第１３実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【図１９】本発明の第１４実施例である指紋認識用半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
２０Ａ〜２０Ｎ  指紋センサー
２２Ａ，２２Ｂ  半導体チップ
２３Ａ〜２３Ｆ  回路基板
２４  封止樹脂
２５  はんだボール
２６  センサー部
２７  金ワイヤー
２９  開口部
３０  回路形成面
３１  裏面
３２  ガラスエポキシ材
３４  配線層
３５  チップ搭載面
３６  反対面
３７  スタッドバンプ
３８  アンダーフィル材
３９  ポリイミドテープ
４０  ワイヤー用開口部
４２  はんだバンプ
４３  貫通ビア
４５Ａ〜４５Ｈ  フレキシブル基板
４６  絶縁樹脂テープ
４７  プリント配線
４８  コネクター部
４９  貫通孔
５０  ＴＡＢテープ
５１  ポリイミドテープ
５４  再配線層
５５  絶縁層
【図１】
2004304054.tif 000003
【図２】
2004304054.tif 000004
【図３】
2004304054.tif 000005
【図４】
2004304054.tif 000006
【図５】
2004304054.tif 000007
【図６】
2004304054.tif 000008
【図７】
2004304054.tif 000009
【図８】
2004304054.tif 000010
【図９】
2004304054.tif 000011
【図１０】
2004304054.tif 000012
【図１１】
2004304054.tif 000013
【図１２】
2004304054.tif 000014
【図１３】
2004304054.tif 000015
【図１４】
2004304054.tif 000016
【図１５】
2004304054.tif 000017
【図１６】
2004304054.tif 000018
【図１７】
2004304054.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004304054.tif 000021