JP2008017421A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現でき、電波の通信を良好に行うことができるアンテナを備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップの一方の面２Ａ側に形成された第１の比誘電率を有する第１材料層３と、第１材料層の一方の面側に形成されたアンテナ４と、第１材料層の一方の面側で、半導体チップに対して第１材料層よりも離れた位置で、アンテナと接続するように形成された第１の比誘電率よりも高い第２の比誘電率を有する第２材料層５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナを備えた半導体装置に関する。

携帯電話等の携帯型電子機器、あるいはＲＦＩＤ（Radio frequency identification)タグ等の情報記録媒体等に搭載される半導体装置にはアンテナが形成される。下記特許文献には、アンテナを備えた半導体装置に関する技術の一例が開示されている。
特開２００２−０５７２９２号公報 特開２００２−３１９００８号公報 特開２００２−１６４４６８号公報 特開２００４−２６０２１７号公報 特開２００５−０１１３３０号公報

半導体装置の小型化を実現するためには、その半導体装置に形成されるアンテナも小型化する必要がある。また、アンテナを小型化した場合でも、電波の通信を良好に行うことができる技術の案出が望まれる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、小型化を実現でき、電波の通信を良好に行うことができるアンテナを備えた半導体装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。

本発明は、半導体チップと、前記半導体チップの一方の面側に形成された第１の比誘電率を有する第１材料層と、前記第１材料層の前記一方の面側に形成されたアンテナと、前記第１材料層の前記一方の面側で、前記半導体チップに対して前記第１材料層よりも離れた位置で、前記アンテナと接続するように形成された前記第１の比誘電率よりも高い第２の比誘電率を有する第２材料層と、を備えたことを特徴とする半導体装置を提供する。

本発明によれば、高い比誘電率を有する第２材料層によって電波を短波長化でき、これによりアンテナを小型化できる。したがって、そのアンテナが形成される半導体装置を小型化できる。また、低い比誘電率を有する第１材料層によって、第２材料層による半導体チップへの影響を抑え、アンテナの効率の低下を抑え、電波を良好に通信することができる。

本発明の半導体装置において、前記第２材料層は、前記第１材料層と前記アンテナとの間に形成されている構成を採用することができる。

こうすることにより、アンテナを小型化でき、電波の通信を良好に行うことができる。

本発明の半導体装置において、前記第２材料層は、前記アンテナに対して前記第１材料層の反対側に形成されている構成を採用することができる。

こうすることによっても、アンテナを小型化でき、電波の通信を良好に行うことができる。

本発明の半導体装置において、前記第２材料層は、前記第１材料層の前記一方の面側で、前記アンテナを包囲するように形成されている構成を採用することができる。

こうすることによっても、アンテナを小型化でき、電波の通信を良好に行うことができる。

本発明の半導体装置において、前記第１材料層の前記一方の面側で、前記アンテナを覆うように形成された保護層を有する構成を採用することができる。

こうすることにより、アンテナを保護できるとともに、アンテナを小型化でき、電波の通信を良好に行うことができる。

本発明の半導体装置において、前記保護層は、前記第１の比誘電率を有する構成を採用することができる。

こうすることにより、第１材料層と同じ材料を用いてアンテナを保護することができる。

本発明の半導体装置において、前記保護層は、前記第２の比誘電率を有する構成を採用することができる。

こうすることにより、第２材料層と同じ材料を用いてアンテナを保護することができる。

本発明の半導体装置において、前記第１材料層は、ポリイミドを含み、前記第２材料層は、ポリイミド及びチタン酸バリウムを含む構成を採用することができる。

こうすることにより、所望の比誘電率を有する第１材料層及び第２材料層のそれぞれを形成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図１において、半導体装置１は、第１面２Ａ及び第２面２Ｂを有する半導体チップ２と、半導体チップ２の第１面２Ａ側に形成された第１材料層３と、第１材料層３の第１面２Ａ側に形成されたアンテナ４と、第１材料層３の第１面２Ａ側で、半導体チップ２に対して第１材料層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された第２材料層５とを備えている。

本実施形態においては、第１面２Ａは、図中、半導体チップ２の＋Ｚ側の面であり、第２面２Ｂは、第１面２Ａと反対側の−Ｚ側の面である。そして、第１材料層３、アンテナ４、及び第２材料層５のそれぞれは、半導体チップ２の＋Ｚ側に配置されている。

第１材料層３は、第１の比誘電率を有し、第２材料層５は、第１の比誘電率よりも高い第２の比誘電率を有している。以下の説明においては、第１材料層３を適宜、低誘電率層３、と称し、第２材料層５を適宜、高誘電率層５、と称する。

本実施形態においては、高誘電率層５は、低誘電率層３とアンテナ４との間に形成されている。低誘電率層３は、半導体チップ２の＋Ｚ側の第１面２Ａ上に形成されている。高誘電率層５は、低誘電率層３上（低誘電率層３の＋Ｚ側）に形成されている。アンテナ４は、高誘電率層５上（高誘電率層５の＋Ｚ側）に形成されている。

そして、アンテナ４と高誘電率層５とは接触している。一方、半導体チップ２と高誘電率層５とは接触していない。高誘電率層５は、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置に配置されている。

本実施形態においては、低誘電率層３は樹脂を含む層であり、高誘電率層５も樹脂を含む層である。本実施形態においては、低誘電率層３は、ポリイミド樹脂によって形成される。高誘電率層５は、ポリイミド樹脂及びチタン酸バリウムを含む。すなわち、高誘電率層５は、ポリイミド樹脂にチタン酸バリウムを所定量分散したものである。

本実施形態においては、低誘電率層３の比誘電率は、例えば３〜４である。高誘電率層５の比誘電率は、例えば５０〜６０である。なお、高誘電率層５の比誘電率は、例えばポリイミド樹脂に分散するチタン酸バリウムの量を調整することによって、調整することができる。

なお、上述のポリイミド樹脂及びチタン酸バリウムは一例であり、低誘電率層３及び高誘電率層５を形成する材料は適宜選択可能である。例えば、低誘電率層３としてエポキシ系樹脂を用いることができる。

半導体チップ２は、シリコン基板を含む。本実施形態においては、半導体チップ２の第２面２Ｂは、少なくとも電子回路（集積回路）が形成された能動面を含む。また、半導体チップ２には、第１面２Ａと第２面２Ｂとを貫通する貫通電極６が形成されている。

半導体チップ２の第２面２Ｂの一部の領域には、貫通電極６の下端（−Ｚ側の端）に形成された接続端子６Ｂが配置されている。また、第２面２Ｂのうち接続端子６Ｂ以外の所定領域には第１絶縁層７が形成されている。

第１絶縁層７上（第１絶縁層７の−Ｚ側）には、第１配線９が形成されている。第１配線９の一部は、貫通電極６の下端の接続端子６Ｂと電気的に接続されている。また、第１絶縁層７上には、第１配線９及び第２面２Ｂの一部を覆うように、第２絶縁層８が形成されている。

また、第２絶縁層８の一部の領域には、第１配線９の一部によって形成されたランド部９Ｒが配置されている。ランド部９Ｒ上は第２配線１０が設けられており、第１配線９のランド部９Ｒと第２配線１０とは電気的に接続されている。

第２配線１０上には、外部機器との接続端子であるバンプ１１が設けられている。バンプ１１は、半導体チップ２の第２面２Ｂ側に設けられている。貫通電極６とバンプ１１とは、第１配線９及び第２配線１０を介して電気的に接続されている。半導体装置１は、バンプ１１を介して、プリント配線板Ｐ等の外部機器と電気的に接続可能である。

半導体チップ２の第１面２Ａの一部の領域には、貫通電極６の上端（＋Ｚ側の端）に形成された接続端子６Ａが配置されている。低誘電率層３は、第１面２Ａのうち接続端子６Ａ以外の所定領域に形成されている。

低誘電率層３上には、第３配線１３が形成されている。第３配線１３は、低誘電率層３の一部に形成された貫通電極１４を介して、貫通電極６の上端の接続端子６Ａと電気的に接続されている。そして、高誘電率層５は、第３配線１３を覆うように、低誘電率層３上に形成されている。

アンテナ４は、高誘電率層５上に形成されており、そのアンテナ４の一部は、第３配線１３と電気的に接続されている。すなわち、アンテナ４は、第３配線１３を介して貫通電極６と電気的に接続されており、ひいては、バンプ１１及びそのバンプ１１に接続されるプリント配線板Ｐと電気的に接続される。

アンテナ４は、例えば銅（Ｃｕ）等の金属で形成されており、所定の形状に形成（パターニング）されている。例えば、アンテナ４は、半導体チップ２の第１面２Ａと平行なＸＹ平面内において、スパイラル状に形成される。なお、アンテナ４は、例えばトロイダル状に形成されていてもよい。

アンテナ４と、プリント配線板Ｐ等の外部機器とは、バンプ１１、第２配線１０、第１配線９、貫通電極６、及び第３配線１３等を介して、電力及び電波（電波に基づく信号）を受給可能である。アンテナ４は、アンテナ４と第３配線１３とが接続された接続点（給電点）を介して電力及び電波（電波に基づく信号）を受給可能である。

次に、半導体装置１を製造する手順の一例について説明する。例えば、半導体チップ２の第２面２Ｂ上に、スピンコート法等によって第１絶縁層７を形成し、露光処理、現像処理、及びエッチング処理等を行って、貫通電極６を形成するための開口を形成するとともに、第１絶縁層７を所定の形状にする。第１絶縁層７は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等で形成可能である。開口が形成された後、例えばめっき法により、その開口に銅（Ｃｕ）等の金属が配置され、貫通電極６の少なくとも一部が形成される。

次に、第１絶縁層７上に、銅（Ｃｕ）等の金属によって、第１配線９が形成される。第１配線９は、例えばめっき法を用いて形成可能である。

次に、第１配線９、及び第１絶縁層７を覆うように、例えばスピンコート法等によって、第２絶縁層８が設けられる。第２絶縁層８は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等で形成可能である。

次に、露光処理、現像処理、及びエッチング処理等を行って、第２絶縁層８のうち、ランド部９Ｒに対応する領域が除去され、第１配線９の一部が露出されてランド部９Ｒが形成される。そして、ランド部９Ｒに接続するように、第２絶縁層８上に第２配線１０が形成される。

また、半導体チップ２の第１面２Ａに対して研磨処理、ドライエッチング処理、あるいはウエットエッチング処理等の所定の処理が必要に応じて実行される。これにより、半導体チップ２の厚みが調整される。また、第１面２Ａには貫通電極６の上端が形成される。

次に、半導体チップ２の第１面２Ａ上に、スピンコート法等によって低誘電率層３が形成される。上述のように、本実施形態においては、低誘電率層３は、ポリイミド樹脂によって形成される。そして、形成された低誘電率層３に対して、露光処理、現像処理、及びエッチング処理等を行って、貫通電極１４を形成するための開口を形成する等、低誘電率層３が所定の形状に形成（パターニング）される。開口が形成された後、例えばめっき法により、その開口に銅（Ｃｕ）等の金属が配置され、貫通電極１４が、貫通電極６の接続端子６Ａと接続される。

次に、低誘電率層３上に、銅（Ｃｕ）等の金属によって、第３配線１３が形成される。第３配線１３は、例えばめっき法を用いて形成可能である。

次に、第３配線１３、及び低誘電率層３を覆うように、例えばスピンコート法によって、高誘電率層５が設けられる。上述のように、本実施形態においては、高誘電率層５は、ポリイミド樹脂及びチタン酸バリウムを含む。

次に、形成された高誘電率層５に対して、露光処理、現像処理、及びエッチング処理等を行って、高誘電率層５の一部が除去され、第３配線１３の一部が露出される。

次に、例えばめっき法を用いて、高誘電率層５上に、所定のパターンでアンテナ４が形成される。また、アンテナ４の一部が第３配線１３の一部と接続される。以上により、半導体装置１が製造される。

本実施形態においては、１つのシリコン基板（例えば直径が３００ｍｍのシリコンウエハ）上に、上述の手順で半導体装置１が複数形成され、その後、形成された半導体装置１毎にダイシング（切断）が実行される。これにより、半導体装置１を低コストで製造できる。製造された半導体装置１は、バンプ１１を介してプリント配線板Ｐ等に搭載される。

これにより、半導体チップ２の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package）のアンテナ４を備えた半導体装置１が形成される。

なお、アンテナ４は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）等で形成されてもよい。

また、第１配線９、第２配線１０、第３配線１３、及び貫通電極６等は、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、Ｐｂ（鉛）のうち少なくとも１つを含む、導電性を有する任意の材料によって形成可能である。

なお、第１面２Ａ及び第２面２Ｂの少なくとも一方に、例えば二酸化珪素等の絶縁性材料からなる下地層を設けてもよい。本実施形態においては、半導体チップ２の第１面２Ａと低誘電率層３との間、及び半導体チップ２の第２面２Ｂと第１絶縁層７及び第２絶縁層８との間の少なくとも一方に、下地層を設けることができる。

本実施形態によれば、アンテナ４を小型化でき、ひいてはそのアンテナ４が形成される半導体装置１を小型化できる。また、アンテナ４の効率の劣化を抑え、電波の通信（受信）を良好に行うことができる。

一般に、アンテナは共振現象によって電波を受信し、アンテナの大きさ（長さ）は、受信しようとする電波の波長に応じて定められる。アンテナで電波を良好に受信するために、アンテナの長さは、例えば受信しようとする電波の波長の半分に設定される。したがって、アンテナで受信しようとする電波の波長が短いほど、アンテナを小型化することができる。

本実施形態においては、アンテナ４を小型化するために、高誘電率層５を用いて電波の波長を短くする。アンテナ４は、その高誘電率層５によって短波長化された電波を受信する。

図２は、電波が伝わる媒体に応じて、電波の波長が変化する様子を示す模式図である。電波は、媒体の比誘電率に応じて、その波長を変化させる。例えば、図２（Ａ）に示すように、第１の比誘電率を有する第１の媒体中を伝わるときの電波の波長と、図２（Ｂ）に示すように、第２の比誘電率を有する第２の媒体中を伝わるときの電波の波長とは、互いに異なる。一般に、媒体の比誘電率が高いほど、電波の波長は短くなる。また、高い比誘電率を有する媒体の近傍を通過することによっても、電波の波長が短くなる現象が生じる。

図２に示す例では、第２の比誘電率のほうが第１の比誘電率よりも高く、図２（Ｂ）に示す第２の媒体中を伝わる電波の波長のほうが、図２（Ａ）に示す第１の媒体中を伝わる電波の波長よりも短くなる。すなわち、図２（Ｂ）に示す状態においては、電波は短波長化される。したがって、図２（Ｂ）に示す状態においては、アンテナ４の長さを短くしても、そのアンテナ４で短波長化された電波を良好に受信可能である。

本実施形態においては、アンテナ４は高誘電率層５の近傍に配置され、高誘電率層５はアンテナ４と接続するように配置されている。したがって、アンテナ４が受信しようとする電波の波長は、そのアンテナ４の近傍に配置されている高誘電率層５の作用によって短くなる。したがって、小さい（短い）アンテナ４であっても、そのアンテナ４は、高誘電率層５の作用を受けた（短波長化された）電波を良好に受信することができる。したがって、アンテナ４の小型化を実現でき、ひいては半導体装置１を小型化できる。

そして、本実施形態においては、半導体チップ２に対して高誘電率層５よりも近い位置に低誘電率層３が配置されており、高誘電率層５は、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置に配置されている。半導体チップ２の近傍に、高い比誘電率を有する物体が存在していると、その物体がキャパシタとして機能し、半導体チップ２の動作に影響を与えたり、アンテナ４の効率を劣化させる可能性がある。

本実施形態の半導体装置１は、高誘電率層５によって、アンテナ４が受信しようとする電波を短波長化して、アンテナ４の小型化を実現するとともに、低誘電率層３によって、アンテナ４の効率の劣化等を抑制する。したがって、半導体装置１は、小型化と円滑な動作との両方を実現することができる。

また、本実施形態においては、アンテナ４は半導体チップ２上に形成されており、ＣＳＰの半導体装置１の一部として形成されている。したがって、例えばアンテナ用の部材を別途実装する必要が無いため、実装面積を小さくすることができる。これにより、半導体装置１が搭載される例えば携帯型電子機器等も小型化できる。

また、アンテナ４のパターンを銅（Ｃｕ）を用いてめっき法で形成することによって、配線抵抗を小さくすることができ、アンテナ４の効率の劣化を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図３は、第２実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図３において、半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成された低誘電率層３と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成されたアンテナ４と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された高誘電率層５とを備えている。

そして、本実施形態の半導体装置１は、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、アンテナ４を覆うように形成された保護層３’を備えている。

本実施形態においては、保護層３’は、第１の比誘電率を有する。すなわち、保護層３’は、低誘電率層３と同じ材料で形成されている。本実施形態においては、低誘電率層３及び保護層３’は、ポリイミド樹脂によって形成されている。保護層３’は、高誘電率層５及びアンテナ４と接続するように、高誘電率層５及びアンテナ４のほぼ全域を覆っている。

本実施形態においても、高誘電率層５によって、アンテナ４に供給される電波を短波長化してアンテナ４の小型化が実現されるとともに、低誘電率層３によってアンテナ４の効率の劣化が抑制される。また、アンテナ４を保護層３’で保護することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図４は、第３実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図４において、半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成された低誘電率層３と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成されたアンテナ４と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された高誘電率層５とを備えている。

そして、本実施形態の半導体装置１は、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、アンテナ４を覆うように形成された保護層５’を備えている。

本実施形態においては、保護層５’は、第２の比誘電率を有する。すなわち、保護層５’は、高誘電率層５と同じ材料で形成されている。本実施形態においては、高誘電率層５及び保護層５’は、ポリイミド樹脂及びチタン酸バリウムを含む。保護層５’は、高誘電率層５及びアンテナ４と接続するように、高誘電率層５及びアンテナ４のほぼ全域を覆っている。

本実施形態においては、保護層５’は、その保護層５’と同じ第２の比誘電率を有する材料である高誘電率層５と接続されており、アンテナ４は、その第２の比誘電率を有する材料で包囲されている。

すなわち、本実施形態においては、第２の比誘電率を有する層５（５’）が、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、アンテナ４を包囲するように形成されている。

本実施形態においても、高誘電率層５及び保護層５’によって、アンテナ４に供給される電波を短波長化してアンテナ４の小型化が実現されるとともに、低誘電率層３によってアンテナ４の効率の劣化が抑制される。また、アンテナ４を保護層５’で保護することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図５は、第４実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図５において、半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成された低誘電率層３と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成されたアンテナ４と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された高誘電率層５とを備えている。

本実施形態においては、アンテナ４は、低誘電率層３上に形成されており、高誘電率層５は、アンテナ４に対して低誘電率層３の反対側に形成されている。すなわち、本実施形態においては、アンテナ４が、低誘電率層３と高誘電率層５との間に形成されている。また、高誘電率層５は、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、アンテナ４を覆うように形成されている。高誘電率層５は、低誘電率層３及びアンテナ４と接続するように、低誘電率層３及びアンテナ４のほぼ全域を覆っており、保護層としても機能する。

本実施形態においても、高誘電率層５によって、アンテナ４に供給される電波を短波長化してアンテナ４の小型化が実現されるとともに、低誘電率層３によってアンテナ４の効率の劣化が抑制される。また、アンテナ４を高誘電率層５で保護することができる。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図６は、第５実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図６において、半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成された低誘電率層３と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）に形成されたアンテナ４と、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された高誘電率層５とを備えている。

上述の第４実施形態と同様、本実施形態においても、アンテナ４は、低誘電率層３上に形成されており、高誘電率層５は、アンテナ４に対して低誘電率層３の反対側に形成されている。すなわち、本実施形態においては、アンテナ４が、低誘電率層３と高誘電率層５との間に形成されている。

本実施形態においては、高誘電率層５は、低誘電率層３の第１面２Ａ側（＋Ｚ側）で、アンテナ４の一部を覆うように形成されている。高誘電率層５と、アンテナ４の少なくとも一部とは接触している。

本実施形態においても、高誘電率層５によって、アンテナ４に供給される電波を短波長化してアンテナ４の小型化が実現されるとともに、低誘電率層３によってアンテナ４の効率の劣化が抑制される。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

上述の第１〜第５実施形態においては、アンテナ４は、半導体チップ２の第１面２Ａ側（裏面側）に形成されているが、本実施形態の特徴的な部分は、アンテナ４が第２面２Ｂ側（能動面側）に形成されている点にある。

図７は、第６実施形態に係る半導体装置１を示す図である。図７において、半導体装置１は、第１面２Ａ及び第２面２Ｂを有する半導体チップ２と、半導体チップ２の第２面２Ｂ側に形成された低誘電率層３と、低誘電率層３の第２面２Ｂ側（−Ｚ側）に形成されたアンテナ４と、低誘電率層３の第２面２Ｂ側（−Ｚ側）で、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置で、アンテナ４と接続するように形成された高誘電率層５とを備えている。

第１面２Ａは、図中、半導体チップ２の＋Ｚ側の面であり、第２面２Ｂは、第１面２Ａと反対側の−Ｚ側の面である。そして、低誘電率層３、アンテナ４、及び高誘電率層５のそれぞれは、半導体チップ２の−Ｚ側に配置されている。

本実施形態においては、低誘電率層３は、半導体チップ２の−Ｚ側の第２面２Ｂ上に形成されている。高誘電率層５は、低誘電率層３上（低誘電率層３の−Ｚ側）に形成されている。アンテナ４は、高誘電率層５上（高誘電率層５の−Ｚ側）に形成されている。高誘電率層５は、低誘電率層３とアンテナ４との間に形成されている。

そして、アンテナ４と高誘電率層５とは接触している。一方、半導体チップ２と高誘電率層５とは接触していない。高誘電率層５は、半導体チップ２に対して低誘電率層３よりも離れた位置に配置されている。

また、本実施形態の半導体装置１は、低誘電率層３の第２面２Ｂ側（−Ｚ側）で、アンテナ４を覆うように形成された保護層３’を備えている。

本実施形態においては、保護層３’は、第１の比誘電率を有する。すなわち、保護層３’は、低誘電率層３と同じ材料で形成されている。保護層３’は、高誘電率層５及びアンテナ４と接続するように、高誘電率層５及びアンテナ４のほぼ全域を覆っている。

保護層３’上（保護層３’の−Ｚ側）には、第１配線９が形成されている。第１配線９の一部は、保護層３’に形成された貫通電極１５、高誘電率層５に形成された貫通電極１６、及び低誘電率層３に形成された貫通電極１７を介して、半導体チップ２の第２面２Ｂ（集積回路の少なくとも一部）と電気的に接続されている。また、保護層３’上には、第１配線９及び保護層３’を覆うように、絶縁層８が形成されている。

また、絶縁層８の一部の領域には、第１配線９の一部によって形成されたランド部９Ｒが配置されている。ランド部９Ｒ上には第２配線１０が設けられており、第１配線９のランド部９Ｒと第２配線１０とは電気的に接続されている。

第２配線１０上には、外部機器との接続端子であるバンプ１１が設けられている。バンプ１１は、半導体チップ２の第２面２Ｂ側に設けられている。半導体チップ２の第２面２Ｂとバンプ１１とは、第２配線１０、第１配線９、貫通電極１５、貫通電極１６、及び貫通電極１７を介して電気的に接続されている。半導体装置１は、バンプ１１を介して、プリント配線板Ｐ等の外部機器と電気的に接続可能である。

アンテナ４は、高誘電率層５上（高誘電率層５の−Ｚ側）に形成されており、そのアンテナ４の一部は、第３配線１３と電気的に接続されている。第３配線１３は、低誘電率層３上（低誘電率層３の−Ｚ側）に形成されている。第３配線１３は、低誘電率層３の一部に形成された貫通電極１８を介して、半導体チップ２の第２面２Ｂと電気的に接続されている。

すなわち、アンテナ４は、第３配線１３を介して、半導体チップ２と電気的に接続されている。上述のように、半導体チップ２は、貫通電極１５、１６、１７、及び第１、第２配線９、１０等を介してバンプ１１（プリント配線板Ｐ）と電気的に接続可能である。したがって、アンテナ４は、半導体チップ２を介して、プリント配線板Ｐ等の外部機器と電気的に接続される。

本実施形態においても、高誘電率層５によって、アンテナ４に供給される電波を短波長化してアンテナ４の小型化が実現されるとともに、低誘電率層３によってアンテナ４の効率の劣化が抑制される。

第１実施形態に係る半導体装置を示す図である。 第１実施形態に係る半導体装置の原理を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る半導体装置を示す図である。 第３実施形態に係る半導体装置を示す図である。 第４実施形態に係る半導体装置を示す図である。 第５実施形態に係る半導体装置を示す図である。 第６実施形態に係る半導体装置を示す図である。

符号の説明

１…半導体装置、２…半導体チップ、２Ａ…第１面、２Ｂ…第２面、３…第１材料層、３’…保護層、４…アンテナ、５…第２材料層、５’…保護層

Claims (8)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップの一方の面側に形成された第１の比誘電率を有する第１材料層と、
   前記第１材料層の前記一方の面側に形成されたアンテナと、
   前記第１材料層の前記一方の面側で、前記半導体チップに対して前記第１材料層よりも離れた位置で、前記アンテナと接続するように形成された前記第１の比誘電率よりも高い第２の比誘電率を有する第２材料層と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記第２材料層は、前記第１材料層と前記アンテナとの間に形成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。
3. 前記第２材料層は、前記アンテナに対して前記第１材料層の反対側に形成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。
4. 前記第２材料層は、前記第１材料層の前記一方の面側で、前記アンテナを包囲するように形成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。
5. 前記第１材料層の前記一方の面側で、前記アンテナを覆うように形成された保護層を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
6. 前記保護層は、前記第１の比誘電率を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
7. 前記保護層は、前記第２の比誘電率を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
8. 前記第１材料層は、ポリイミドを含み、前記第２材料層は、ポリイミド及びチタン酸バリウムを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の半導体装置。
   

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