(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路のチップ表面に半導体集積回路の機能を持った構造物を形成し、前記構造物に重ねて体積収縮材料層を形成し、前記半導体集積回路および体積収縮材料層を封止材料で封止した後に前記体積収縮材料の体積を減少させることにより前記構造物を前記半導体集積回路の表面から離れる方向に移動させる集積回路。
【請求項２】
構造物は金属パターンからなるコイルパターンであり、前記コイルパターンの全部あるいは一部の領域を体積収縮材料層に接着し、前記体積収縮材料層が収縮することにより前記コイルパターンの全部あるいは一部の領域を半導体集積回路から離れる方向に移動させる請求項１記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話、コードレス電話、トランシーバなどの通信機器の主要回路を構成する集積回路に関し、特にコイル部品を表面上に形成した半導体集積回路をパッケージングして構成される集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の集積回路について図面を参照しながら説明する。図７は、従来の集積回路の構成図である。
【０００３】
図７において、１は半導体集積回路、２はコイルパターンである。
【０００４】
シリコン基板上にトランジスタなどの能動デバイスが形成され、更に金属配線パターンやコンデンサなどの受動デバイスが形成されて半導体集積回路１のチップが構成されている。また、半導体集積回路１には金属パターンによりコイルパターン２が形成されている。ここでコイルパターンは高周波発振器のＬＣ共振器のインダクタ成分として機能するものである。以上のような半導体集積回路１は外部接続端子として金属製のリードフレームに配線された後に樹脂からなる封止材料により封止されてる。この様に半導体集積回路１のチップ上にコイルパターンを形成することにより高周波発振器を含む回路を小型に且つ安価に得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の集積回路ではパターンコイル１が半導体であるシリコン基板上に形成されている。半導体は絶縁体ではなく、抵抗成分を持っているため高周波信号が吸収されて信号の減衰が生じる。すなわちコイルのＱ値が低下するため、高周波発振器に用いた場合にはノイズ特性の劣化および発信出力レベルの低下などが課題となっていた。
【０００６】
以上のような理由から高性能な高周波発振器を半導体集積回路上に集積することが困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の集積回路は、半導体集積回路のチップ表面に半導体集積回路の機能を持った構造物を形成し、前記構造物に重ねて体積収縮材料層を形成し、前記半導体集積回路および体積収縮材料層を封止材料で封止した後に前記体積収縮材料の体積を減少させることにより前記構造物を前記半導体集積回路の表面から離れる方向に移動させるものである。
【０００８】
そして、構造物を半導体集積回路のチップ表面から離して構成できるため半導体集積回路のチップの影響でエネルギーが減衰することを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、半導体集積回路のチップ表面に半導体集積回路の機能を持った構造物を形成し、前記構造物に重ねて体積収縮材料層を形成し、前記半導体集積回路および体積収縮材料層を封止材料で封止した後に前記体積収縮材料の体積を減少させることにより前記構造物を前記半導体集積回路の表面から離れる方向に移動させるものである。そして、構造物を半導体集積回路のチップ表面から離して構成できるため半導体集積回路のチップの影響でエネルギーが減衰することを低減することができる。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、構造物は金属パターンからなるコイルパターンであり、前記コイルパターンの全部あるいは一部の領域を体積収縮材料層に接着し、前記体積収縮材料層が収縮することにより前記コイルパターンの全部あるいは一部の領域を半導体集積回路から離れる方向に移動させるものである。そして、コイルパターンが抵抗成分を持った半導体基板から離れているためエネルギーの減衰が小さく、低損失なすなわちＱ値が大きい共振器を得ることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１から図４は、本発明による実施例１の集積回路の構成を示している。
【００１３】
図１は本実施例の集積回路の構成要素である半導体集積回路のチップの構造図であり、後に述べる封止材料による封止工程が行われる前の状態を示している。図１において、１は半導体集積回路、２はコイルパターン、３は体積収縮材料層である。
【００１４】
図１に示すように、シリコン基板上にトランジスタなどの能動デバイスが形成され、更に金属配線パターンやコンデンサなどの受動デバイスが形成されて半導体集積回路１のチップが構成されている。そして半導体集積回路１には金属パターンによりコイルパターン２が形成されている。更にコイルパターン２が形成されている領域に重ねて体積収縮材料層３が形成されている。コイルパターン２および体積収縮材料層３付近の構造については後に詳しく述べる。
【００１５】
上記のように構成された半導体集積回路１は外部接続端子として機能する金属製のリードフレームに配線された後に樹脂からなる封止材料により封止される。
【００１６】
図２は封止材料により封止された後の集積回路の外観図である。図２において４は封止材料、５は外部接続端子である。
【００１７】
図２に示す集積回路はプリント基板上に実装され、外部接続端子５がプリント基板上の配線パターンに半田などで接続されて用いられる。
【００１８】
図３および図４は、図１および図２におけるＡ−Ａ’線での断面図である。図３は体積収縮材料層の収縮が行われる前の状態をしめす断面図である。また、図４は体積収縮材料層の収縮が行われた後の状態をしめす断面図である。
【００１９】
図３および図４において、６は第１の接着材料層、７は第２の接着材料層である。また図１および図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００２０】
図３に示すように、半導体集積回路１のチップ上に金属パターンによりコイルパターン２が形成されている。そして、コイルパターン２に重ねて体積収縮材料層３が形成されている。ここで、コイルパターン２と体積収縮材料層３の間に第１の接着材料層６が挿入されている。第１の接着材料層６はコイルパターン２と体積収縮材料層３を接着する役割を果たすもので、後で述べるように体積収縮材料層３の体積が収縮するときに体積収縮材料層３とコイルパターン２が離れることを防ぐためのものである。
【００２１】
そして、体積収縮材料層３に重ねて第２の接着材料層７が形成された後、樹脂からなる封止材料４で全体が封止される。次に体積収縮材料層３の体積を収縮させる。本実施例では体積収縮材料層３に熱膨張性材料が用いられている。そして高温下において封止材料による封止が行われる。その後、常温まで冷却することにより体積収縮材料層３の体積が減少する。
【００２２】
別の方法として体積収縮材料層３に加熱すると反応して体積が収縮する熱反応性材料を用いることができる。この場合、樹脂材料による封止の後に全体を加熱することにより体積収縮材料層３の体積収縮を行うことができる。
【００２３】
また、電磁波を照射する事により体積が収縮する電磁波反応性材料、あるいは化学物質を加えることにより体積が収縮する化学反応性材料などを用いることができる。
【００２４】
図４に体積収縮材料層３の体積を収縮させた後の状態を示す。
【００２５】
第２の接着材料層７により体積収縮材料層３と封止材料４が接着されているため、体積収縮材料層３が収縮するときに体積収縮材料層３と接着材料層７が離れない。また、体積収縮材料層３とコイルパターン２が第１の接着材料層６により接着されているため、体積収縮材料層３が収縮するときに体積収縮材料層３とコイルパターン２が離れない。そのためコイルパターン２は半導体集積回路１の表面から離れる方向に移動する。ここで予めコイルパターン２が半導体集積回路１の表面から剥離しやすいように半導体プロセスに考慮がなされている。たとえばコイルパターン層の下層に半導体基板との密着度を下げるための剥離層が加えられている。
【００２６】
このような構成によりコイルパターン２を半導体集積回路１のチップ表面から離れた位置に配置することができるため、コイルパターン２での高周波信号の減衰を低減することができる。すなわちＱ値が大きくなる。
【００２７】
（実施例２）
図５および図６は、本発明による実施例２の集積回路の構成を示している。
【００２８】
図５は本実施例の集積回路の構成要素である半導体集積回路のチップの構造図であり、封止材料による封止工程が行われる前の状態である。
【００２９】
図５および図６において図１と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００３０】
本実施例の特徴はコイル構造の形にある。図５でコイルパターン２はミアンダ型に形成されており、体積収縮材料層３はコイルパターン全体ではなく一部の領域にのみ重ねて形成されている。つまりミアンダ形状の折り返しパターンの一つ置きごとに体積収縮材料層３が形成されている。
【００３１】
図６は図５におけるＡ−Ａ’線での断面図である。ただし、封止材料による封止が行われ、更に体積収縮材料層３の収縮が完了した状態を示している。図６に示すように体積収縮材料層３が形成された直下のコイルパターン３は体積収縮材料層３の収縮に伴って半導体集積回路１のチップ表面から離れる方向に移動する。このときコイルパターンの変形が同時に起こる。一方、体積収縮材料層３が形成されていない部分のコイルパターン２は半導体集積回路１のチップ表面に配置されたままであるので、コイルパターン全体としてヘリカル上のコイル構造ができあがる。つまり、半導体集積基板１のチップ表面に平行な方向にコイルの軸すなわち磁界方向をもったコイルを形成することができる。
【００３２】
半導体集積回路１のチップ上に形成されたコイルが動作すると磁界が発生し、電磁誘導により半導体集積回路１に電流が流れる。そして、半導体基板の抵抗成分により減衰を受けるため、コイルのＱ値が低下する。しかし本実施例ではコイルの軸が半導体集積基板１に平行であるため、コイルで発生する磁界が半導体集積回路１のチップ上に集中しない。従って半導体集積回路１の抵抗成分の影響を低減することができ、Ｑ値を大きくできる。
【００３３】
一般に、半導体プロセスにより立体的なコイル構造を形成する場合には、配線層の多層化などによる方法が用いられるが、半導体基板の表面から大きく離れた位置までにわたってコイル構造を形成することは困難である。従って、半導体基板による減衰の影響が大きくＱ値は１０程度である。
【００３４】
しかし、本実施例では体積収縮材３の収縮によりコイルパターンを大きく移動させることにより、半導体基板の表面から大きく離れた位置までにわたってコイル構造を形成することができる。そして上述のようにコイルの軸が半導体基板に平行であるため、Ｑ値は２０程度を得ることができる。
【００３５】
尚、本実施例では半導体集積回路１上に形成された構造物として、パターンコイル２の場合を示したが、他の機能を持った構造物も用いることができる。構造物としてコンデンサ電極パターンや高周波信号を伝達するストリップライン構造、導波管構造、空洞共振器、または各種センサーなどを形成することができる。また無線機の機能を集積した半導体集積回路においてアンテナ構造を形成し、封止材料による封止後にアンテナ構造を半導体集積回路のチップ表面から離してアンテナ性能を改善することができる。
【００３６】
また、体積収縮材料層が収縮後もある程度の弾力性を有する様に選んで、コイルパターンまたはコンデンサ電極パターンを半導体集積回路のチップ表面から離れた位置になるように配置することにより、衝撃検知センサーとしての機能を得ることができる。つまり、外部から衝撃などの加速度が加えられた場合にはコイルパターンまたはコンデンサ電極パターンと半導体集積回路のチップ表面との距離が変動する。コイルに電流を印加するかコンデンサに電圧を印加しておけば、上記距離の変動を電圧の変化あるいは電荷量の変化として検出することができる。
【００３７】
また、体積収縮材料層を収縮させた後に封止材料を厚さ方向に研磨することで体積収縮材料層が形成された領域の直下の半導体集積回路部分を外部に露出させることができる。たとえばＣＭＯＳ撮像素子などのセンサーを半導体集積回路のチップ上に集積した場合には、センサー領域のみを外部に露出させることが可能となる。ただし、この場合には必ずしも構造物の形成は必要ではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の集積回路によれば、半導体集積回路のチップ上に形成したコイルパターンで高周波信号に対して高いＱ値を持ったコイルを得ることができるできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における半導体集積回路の封止工程が行われる前の構造図
【図２】本発明の実施例１における集積回路の完成品の外観図
【図３】体積収縮材料層の体積収縮前の図２のＡ−Ａ’線の位置での断面図
【図４】体積収縮材料層の体積収縮後の図２のＡ−Ａ’線の位置での断面図
【図５】本発明の実施例２における半導体集積回路の封止工程が行われる前の構造図
【図６】体積収縮材料層の体積収縮後の図５のＡ−Ａ’線の位置での断面図
【図７】従来の集積回路の半導体集積回路の封止工程が行われる前の構造図
【符号の説明】
１  半導体集積回路
２  コイルパターン（構造物）
３  体積収縮材料層
４  封止材料
５  外部接続端子
６  第１の接着材料層
７  第２の接着材料層
【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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