[發明專利]半導體復合裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 200910005061.6
• 申請日: 2006-06-23
• 公開（公告）號: CN101477983A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 御手洗俊;池田浩一;多田正裕;秋葉朗;盛田伸也
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/98;B81B7/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 馬高平

本申請是索尼株式會社于2006年6月23日申請的名稱為“半導體復合裝置及其制造方法”、申請號為200610093250.X的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及易于將微機電裝置(MEMS)和半導體元件形成在同一基板上的半導體復合裝置及其制造方法。

背景技術

從1970年代開始的對微機電裝置(MEMS：Micro?Electro?Mechanic?A1Systems)的研究開發，目前已經開展到了傳感器元件、驅動器、光學元件、生物元件、RF元件以及功率元件等各個領域，加速度傳感器及微鏡器件等一部分器件已經被商品化，在日常生活中也可以見到。

與此同時，近年來所謂復合器件化的進展也很活躍。例如，在目前為止為單功能的MEMS器件上裝入周邊電路而使之具備作為系統的功能，或是在其他器件上裝入MEMS以提高附加值等。這是因為，MEMS基本上以半導體工藝為基礎，而現在還可以利用目前為止被利用在其他的半導體器件的復合化中的SiP(System?in?Package：系統封裝)或SoC(System?on?Chip：系統芯片)的方法。特別地，關于SoC，適用尖端工藝的MEMS器件近年來逐漸減少，在安裝時的操作方面也很有利。例如，在近年來快速研究·開發的RF-MEMS等中，最終必須要在通信功能上進行模塊化，所以容易在SoC的單芯片化中受益。

但是，在將MEMS元件和其他器件作為SoC而形成在同一塊晶片上時，由于MEMS元件的材料或尺寸而使得制造方法受到很大的限制。特別是，在現有的標準化了的工藝中混載MEMS的情況下，MEMS工藝的插入及現有工序的改變成為電路的特性變動的原因。在今后的高性能化電路形成工藝中其影響也很大，會成為MEMS元件和尖端半導體器件的混載的障礙。

因此，目前為止有很多利用SiP或與其類似的方法(晶片彼此的接合等)試著進行功能復合化的例子。例如，通過構成可將形成有半導體元件的層在事后從基板分離的結構，實現了抑制膜厚增加的MEMS晶片和半導體元件晶片的接合(例如專利文獻1)。但是，例如接合時需要配合余量等的、與SiP類似的方法，不能充分地激發以尖端工序制造的MEMS和半導體器件的復合器件的性能。

另一方面，作為假定SoC的制造方法，主要是使用可在對配線層不造成損傷的低溫區域形成的材料，將MEMS元件形成在電路的配線上的方法。但是，若該低溫材料不能在其他工序中共用，則相應地耗費成本，并且材料常量上也不會得到規定的特性，可靠性也會變差。理論上可以進行混載，但考慮到成本和可靠性，在實用性上不得不具體問題具體分析。

另外，也提案有如下的制造方法，即，預先由保護膜包覆電路形成部，在形成MEMS元件后除去保護膜，然后形成電路，由配線將二者連接(例如，參照專利文獻2)。但是，由于在MEMS元件殘留有較大的階梯差的狀態下，進行尺寸控制嚴格的電路制作的前半工序(FEOL：Front?End?OfLine)，故顯然會產生光刻法的尺寸不均或蝕刻殘留等的問題。并且必須對每個混載MEMS之前的電路的制造工序進行改良，所以存在不可能向多個品種開展等的缺點。

專利文獻1：特開2004-221285號公報

專利文獻2：特開平9-162462號公報

發明內容

本發明需要解決的問題點是：由于微機電裝置(MEMS)和由晶體管、電容器等半導體元件以及配線構成的半導體電路沒有裝入同一基板上，故作為復合模塊的特性不充分。

在本發明的半導體復合裝置以及其制造方法的課題在于：在同一基板上制作半導體元件和微機電裝置，然后形成連接半導體元件和微機電裝置的配線，由此，可將半導體元件和微機電裝置搭載于同一基板上。

本發明的半導體復合裝置包括：形成在基板上的半導體元件；包覆所述半導體元件，并形成在所述基板上的絕緣膜；形成在所述絕緣膜上的微機電裝置；與所述半導體元件和所述微機電裝置連接的配線層。

在該半導體復合裝置中，由于將半導體元件和微機電裝置形成于同一基板上，并且形成有連接半導體元件和微機電裝置的配線層，從而使目前為止為單一功能元件的微機電裝置具備了復合化了的功能。

本發明的半導體復合裝置包括：形成在基板上的半導體元件；形成在所述基板上的微機電裝置；與所述半導體元件和所述微機電裝置連接的配線層，所述微機電裝置經由空間層被保護膜包圍，所述半導體元件和所述微機電裝置被絕緣膜覆蓋。