专利名称：半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及其制造方法。
背景技术：
公知一些提供具有屏蔽功能或者天线功能的半导体器件的技术。这种技术的示例包括对安装在电路板上的半导体元件和其他部件屏蔽电磁波，为半导体元件和其他部件安装在上面的电路板提供天线，用屏蔽件覆盖安装在电路板上的半导体元件和其他部件，为电路板的第一表面提供天线，该第一表面在半导体元件和其他部件安装在上面的第二表面的相反侧，并为包括半导体元件和其他部件的封装的背面提供天线。此外，鉴于从天线发射并由天线接收的信号的传播特性而形成导电层以包围信号配线层也是公知的技术(例如，参见日本专利No. 4，379,004,国际专利申请的日本国家公报No. 2004-519916和日本公开
专利公报 No. 2009-158742,2001-292026 和 2007-005782)。例如，设置有用作屏蔽件的屏蔽部件的用作天线的天线部件的模块(包括半导体元件的半导体器件)可以安装在诸如母板的电路板上以构成器件。然而，在此情况下，器件的尺寸可以增大。屏蔽部件和天线部件可以一起集成以构成模块。然而，在此情况下，在模块组装过程中部件处理或者电子连接会变得复杂，并且模块会不能实现期望的性能和可靠性。
发明内容
根据本发明的一个方面，半导体器件包括电路板；半导体元件，其安装在所述电路板上；屏蔽层，其设置在半导体元件的上表面上；天线元件，其设置在屏蔽层的上方；以及连接部分，其经过屏蔽层，并电连接半导体元件和天线元件。
图I图示半导体器件的第一示例结构；图2图示半导体器件的第二示例结构；图3图示根据第一实施例的示例半导体模块；图4A和图4B图示在天线层中形成的示例波导图案；图5A至图5C图示天线元件和连接部分；图6A至图6D图示形成根据第一实施例的半导体模块的示例方法；图7A至图7C图示形成根据第一实施例的半导体模块的示例方法；图8A至图SC图示形成根据第一实施例的半导体模块的示例方法；图9图示形成根据第一实施例的半导体模块的示例方法；图10图示根据第二实施例的示例半导体模块；图11图示根据第二实施例的示例半导体模块；图12A至图12C图示形成根据第二实施例的半导体模块的示例方法；
图13A和图13B图示形成根据第二实施例的半导体模块的示例方法；图14A和图14B图示形成根据第二实施例的半导体模块的示例方法；图15A和图15B图示形成根据第二实施例的半导体模块的示例方法；图16A和图16B图示形成根据第二实施例的半导体模块的示例方法；图17图示另一形式的半导体模块；图18图示根据第三实施例的示例半导体模块；图19图示根据第三实施例的示例半导体模块；图20图示根据第四实施例的示例半导体模块；图21A和图21B图示根据第四实施例的半导体模块。
具体实施例方式图I图示半导体器件的第一示例结构。图I是具有第一示例结构的半导体器件的示意横截面。图I中图示的半导体器件(半导体模块)IOa包括电路板(模块板)11、半导体元件12、屏蔽层13、天线元件14和连接部分15。尽管未图示，模块板11在其内部具有预定电路。电路由诸如配线和过孔的导电部分形成。模块板11还具有设置在其顶部和底部表面上的电极垫11a。半导体元件12安装在此模块板11上。在此示例中，凸块12a和电极垫12b设置在半导体元件12的下表面(配线层等形成在上面的电路表面)上，以对应于模块板11的电极垫11a，并且半导体元件12倒装芯片安装在模块板11上，且凸块12a、电极垫12b和结合部分Ilb置于其间。屏蔽层13至少形成在如上所述安装在模块板11上的半导体元件12的上表面(半导体衬底的表面)上。屏蔽层13阻挡朝着半导体元件12传播的电磁波，或者阻止在半导体元件12产生的电磁波发射到外部。屏蔽层13由能阻挡电磁波的材料(例如，磁性材料或者金属材料)组成。屏蔽层13例如可以是由磁性颗粒分散在其中的树脂组成的层(板)、由磁性材料组成的磁性层或者由诸如铜(Cu)的金属材料组成的金属层。此外，屏蔽层13可以部分地包括由磁性颗粒分散在其中的树脂组成的板、磁性层或者金属层。在金属层用作屏蔽层13的一部分的情况下，期望金属层例如设置在屏蔽层13的最外表面。天线元件14设置在屏蔽层13上。天线元件14具有从外部接收电磁波的天线的功能。天线元件14至少包括例如具有形成在其中的预定波导图案(波导)以接收电磁波的一个天线层。天线层可以由Cu或者主要由Cu组成的金属材料组成。天线层可以例如形成在由树脂等组成的介质层的顶部表面或者顶部和底部表面上。形成在顶部和底部表面上的天线层可以通过导电部分而电连接，该导电部分经过置于天线层之间的介质层。天线元件14通过连接部分15电连接到半导体元件12。在此示例中,连接部分15经过屏蔽层13，以到达半导体元件12的内部，并且天线元件14设置在屏蔽层13上以电连接到连接部分15。这使得半导体元件12和天线元件14能电互连。在此情况下,连接部分15用作娃通孔(TSV) (through-silicon via),其例如经过屏蔽层13和半导体元件12的半导体衬底，并连接到形成在半导体衬底上的配线层内部的导电部分(此处，与模块板11相邻)。以此方式，安装在模块板11和天线元件14上的半导体元件12通过形成在图I图示的半导体模块IOa中的半导体元件12的上表面上的屏蔽层13的导电部分15而电互连。从由天线元件14接收到的预定电磁波得到的电信号(例如，电流)通过连接部分15供应到半导体元件12。屏蔽层13阻止天线元件14接收到的电磁波入射在半导体元件12上，或者阻止在半导体元件12处产生的电磁波发射。在信号发射过程中，天线元件14从模块板11通过半导体元件12和连接部分15接收功率。以此方式，形成在半导体元件12上的屏蔽层13和设置在屏蔽层13上的天线元件14使得半导体模块IOa能具有带有屏蔽功能和天线功能两者的模块结构。与例如具有屏蔽功能的模块在其外部设置有附加天线部分的情况相比，这导致模块尺寸的减小。尽管在此情况下屏蔽层13仅仅形成在半导体元件12的上表面上，屏蔽层13还可以形成在半导体元件12的侧表面上。例如，当半导体元件12具有比较大的厚度或者当来自外部的电磁波入射在半导体元件12的侧表面上或者从半导体元件12的侧表面发射电磁波不被忽略时，屏蔽层13可以形成在半导体兀件12的上表面和侧表面上。
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图I图示的连接部分15的位置是示例，并且可以根据半导体元件12的结构和天线元件14的结构而适合地设定。例如，连接部分15可以形成在半导体元件12的外端部。附加地，如图2所示，连接部分15可以形成在半导体元件15的外部。图2图示半导体器件的第二示例结构。图2是具有第二示例结构的半导体器件的示意横截面。图2图示的半导体器件(半导体模块)IOb包括模块板I、安装在上面的半导体元件12、形成在半导体元件12的上表面上的屏蔽层13、设置在屏蔽层13上的天线元件14和连接部分15。模块板11和天线元件14通过连接部分15电互连。设置在模块板11和天线元件14之间的半导体元件12和连接部分15由密封树脂16密封。从天线元件14接收到的电磁波得到的电信号从连接部分15通过模块板11供应到半导体元件12。在信号发射过程中，天线元件14从模块板11通过连接部分15而接收功率。如在半导体模块IOa的情况那样，与例如在模块的外部添加天线部分的情况相t匕，具有上述结构的半导体模块IOb的尺寸还可以减小。现在将更详细地描述半导体模块。首先，将描述第一实施例。图3图示根据第一实施例的示例半导体模块。图3是根据第一实施例的半导体模块的示意横截面。图3图示的半导体模块(半导体器件)IOOa包括模块板(电路板)110、半导体元件120、屏蔽层130、天线元件140和连接部分150。尽管未图示，半导体模块IOOa中的模块板110在其内部具有预定的电路。该电路由诸如配线和过孔的导电部分形成。模块板110还具有用作设置在其顶部和底部表面上的外部连接的端子的电极垫111和112。半导体元件120安装在模块板110的一个表面上。电极垫121和凸块122设置在半导体元件120的下表面上(具有形成在上面的配线层等的电路表面)，以对应于模块板110的电极垫111，并且半导体元件120在电极垫121、凸块122和结合部分113置于其间情况下倒装芯片安装在模块板111上。底部填充树脂170填充半导体元件120和模块板110之间的空隙。屏蔽层130例如由含有磁性颗粒的树脂组成，并具有板状形状。屏蔽层130形成在半导体元件120的上表面(半导体衬底的表面)上。屏蔽层130还可以根据半导体元件120的形成而形成在半导体元件120的侧表面上。天线元件140设置在屏蔽层130上。天线元件140包括第一天线层141、第二天线层142、介质层143和导电部分(过孔)144。第一天线层141形成在屏蔽层130上，并且第二天线层142形成在第一 天线层141的上方，且介质层143置于它们之间。第一天线层141和第二天线层142由Cu或者主要由Cu组成的金属材料组成。第一天线层141和第二天线层142通过导电部分144电互连。导电部分144由Cu、焊料等组成，并经过介质层143。例如，第一天线层141未图案化，并且第二天线层142具有传播接收到的电磁波的预定波导图案。第二天线层142的波导图案将在以下描述。天线元件140通过连接部分150而电连接到半导体元件120。连接部分150可以是TSV。此连接部分150经过天线元件140的第一天线层141和第一天线层141下方的屏蔽层130，以到达半导体元件120的内部。连接部分150连接到半导体元件120的预定部分。在此示例中，连接部分150连接到与配线(未图示)链接的电极垫121中的一者。连接部分150的上端连接到天线元件140的导电部分144a (144)。具有以上描述的结构的半导体模块IOOa通过由焊料等组成的凸块101电连接到母板300的电极垫301，由此安装在母板300上。如上所述，预定波导图案形成在半导体模块IOOa的天线元件140的第二天线层142 中。图4A和图4B图示在天线层中形成的示例波导图案。图4A和图4B是天线层的示例不意平面视图。形成在图4A和图4B中的天线层400中的波导图案包括槽对401，每个槽对由一对矩形槽(开口 ；通孔)401a形成，该矩形槽布局成使得其纵向方向彼此相交。图4A图示所谓的多个槽对天线的波导图案。波导图案包括多个平行布置的槽对401。图4B图示所谓径向线槽对天线的波导图案。波导图案包括多个螺旋(虚线所示)布置的槽对401。槽对401中的每个槽401a的平面尺寸和布局和多个槽对401的布局例如基于天线层400要发射和接收的电磁波的频率(波长)而设计。在信号发射和接收过程中，天线层400通过与槽对401相邻设置的导电部分144或者通过处于中央区域中的导电部分144a (144)而交换电信号。半导体模块IOOa中的天线元件140的第二天线层142可以具有类似于在图4A和图4B中图示的天线层400中形成的波导图案的波导图案。图5A至图5C图示天线元件和连接部分。图5A至图5C是天线元件和连接部分的示意横截面。图5A图示包括未被图案化的第一天线层141和具有包括形成在其中的槽401a(槽对401)的波导图案的第二天线层142。第一天线层141和第二天线层142通过形成在与槽对410对应的位置处的导电部分144而电互连。位于中央部分处的导电部分144a (144)电连接到连接部分150。
如图5A至图5C图示，中空部分145可以留在导电部分144a的周边的周围，该导电部分144a在中央部分处电连接到连接部分150。诸如用于将连接部分150与第一天线层141绝缘的绝缘膜的结构或者用于将第一天线层141的边缘与连接部分150的侧表面分开的结构可以设置在连接部分150和第一天线层141之间。如图5B所示，天线元件不需要在第一天线层141和第二天线层142之间包括导电部分144 (除了连接到连接部分150的连接部分144a)，并且第一天线层141和第二天线层142可以电容耦合到彼此以构成天线元件。如图5C所示，在屏蔽层130是部分地(最外表面)或者全部由例如Cu组成的金属层的情况下，天线元件不需要包括第一天线层141。在此情况下，屏蔽层130、包括导电部分144的介质层143和第二天线层142构成天线元件。即，屏蔽层130代替第一天线层141而用作天线元件的一部分。同样在此情况下，天线元件不需要包括到导电部分144(除了导
电部分144a)。在半导体模块IOOa中，从天线元件140接收到的电磁波得到的电信号通过连接部分150供应到半导体元件120。在信号发射过程中，天线元件140通过半导体元件120和连接部分150而从模块板110接收功率。具有上述结构的半导体模块IOOa安装在母板(电路板)300上。在半导体模块IOOa中，屏蔽层130和天线元件140设置在安装在模块板110上的半导体元件120上。此结构导致模块的尺寸的减小。接着，将参照图6A至图9描述形成根据第一实施例的半导体模块IOOa的示例方法。首先，准备图6A中图示的半导体元件120。图6A仅仅图示一个半导体元件120。然而，在此预备阶段，半导体元件120可以是要分切成多个半导体元件120的晶片(以下称为“晶片状态”)。接着，如图6B所示，屏蔽层130形成在半导体元件120 (晶片状态)的上表面(半导体衬底的表面)。随后，第一天线层141形成在屏蔽层130上。此处，屏蔽层130是由磁性颗粒(磁性金属粉末)分散在其中的树脂组成的板。预先生产的这种板结合到半导体元件120的上表面，同时树脂半固化。可选地，包括磁性颗粒分散在其中的树脂的树脂复合膏涂覆到半导体元件120的上表面。板或者膏然后固化以形成屏蔽层130。第一天线层141使用Cu等通过无电镀或者蒸气沉积而形成在屏蔽层130上。接着，如图6C图示，开口 151通过激光照射形成在要形成连接部分150的位置处。开口 151经过第一天线层141和屏蔽层130，并到达半导体元件120内部。在此示例中，由激光照射形成的开口 151到达通过半导体元件120的下表面(具有形成在其上的配线层等的电路表面)而露出的电极垫121中的一者。例如如图9所示，此激光照射引起屏蔽层130中的开口 151的侧壁部分碳化，造成碳化层133。此处，屏蔽层130由磁性颗粒131分散在其中的的树脂132组成。屏蔽层130在此碳化层133的部分处变成导电，而屏蔽层130在非碳化层133的部分处电绝缘或者高阻抗。此外，此激光照射引起半导体元件120 (半导体衬底124)中的开口 151的侧壁部分氧化，造成氧化层(未图示)。例如，在半导体衬底123是硅(Si)板的情况下，形成氧化硅(SiO)层。此外，此激光照射可以引起要形成在第一天线层141中的开口 151的侧壁部分处的氧化层(未图示)。在开口 151通过激光照射形成之后，可以执行使用氧(O2)等离子体气体的灰化处理。此灰化处理使通过开口 151的内表面露出的半导体衬底124的表面氧化或者使在激光照射过程中形成的氧化层稳定，并增大开口 151中半导体衬底124的表面的绝缘性能。此灰化处理还可以造成第一天线层141的表面(开口 151的上表面和内表面)氧化。接着，如图6D所示，导电材料施加到开口 151中以形成导电部分150。例如，焊料基导电膏施加到开口 151中，并回流以形成连接部分150。此时， 半导体衬底(图9图示的半导体衬底)和第一天线层141通过形成在开口 151的内表面处的半导体衬底和第一天线层141上的氧化层而与连接部分150电绝缘。接着，如图7A所示，介质层143和导电部分144形成在第一天线层141 (晶片状态)上。例如，预先形成包括介质层143的板和经过该板的导电部分144，并结合到第一天线层141。此板可以例如通过激光照射在由树脂等组成的介质层143中钻通孔，并将焊料基导电膏施加到通孔中以形成导电部分144而形成。此板到第一天线层141的结合和回流处理使得导电部分144连接到第一天线层141和连接部分150。在第一天线层141的表面和连接部分150的表面被氧化的情况下，板可以在还原处理之后结合到第一天线层141。接着，如图7B所示，具有波导图案(包括如上所述的槽对)的第二天线层142形成在包括导电部分144的介质层143(晶片状态)上。第二天线层142可以例如通过无电镀或者蒸气沉积而在包括导电部分144的介质层143上形成由Cu等组成的层，并通过例如激光照射在该层中形成预定波导图案(槽对401的开口)而形成。可选地，第二天线层142可以使用支撑带而形成。在此情况下，由Cu等组成的层通过无电镀或者蒸气沉积而形成在支撑带上，预定波导图案形成在该层中，并且该层结合到包括导电部分144的介质层143上。天线元件140的形成通过第二天线层142的形成而完成。此处，包括导电部分144的介质层143形成在第一天线层141上，随后具有预定波导图案的第二天线层142形成在其上。由此，包括介质层143和形成在其上的第二天线层142的板、包括导电部分144和具有形成在其中的预定波导图案的第二天线层142的介质层143可以预先产生，并结合到第一天线层141上。接着，如图7C所示，凸块122形成在半导体元件120的电极垫121上。各种类型的凸块可以用作凸块122。例如，凸块122可以是柱形凸块、球凸块或者柱电极。例如，凸块122可以在晶片状态下形成在半导体元件120上，随后半导体元件120可以分割成单独的半导体元件120。可选地，凸块120可以在分割之后形成在单独的半导体元件120上。接着，如图8A所示，结合部分113例如使用焊料基导电膏形成在模块板110的电极垫111上，并且凸块122如上所述形成在上面的半导体元件120暂时安装在模块板110上。随后，如图8B所示，执行回流处理，使得半导体元件120倒装芯片安装在模块板110上。最后，如图8C所示，底部填充树脂170施加到半导体元件120和模块板110之间的空间，并固化。图3所示的半导体模块IOOa通过以上步骤而形成。此半导体模块IOOa安装在母板300上。
在此示例的半导体模块IOOa中，由磁性颗粒分散在其中的树脂组成的板用作屏蔽层130。在金属层部分地(最外表面)或者全部用作屏蔽层130的情况下，即在屏蔽层130用作天线元件的一部分的情况下，模块还可以通过类似的程序而形成。S卩，在图6B图示的步骤中，金属层或者包括金属层的屏蔽层130通过电镀或者蒸气沉积而形成在半导体元件120的上表面上。在图6C图示的步骤中，开口 151通过激光照射而形成以经过屏蔽层130，并到达半导体元件120的内部。随后，执行使用O2等离子体气体的灰化处理，使得开口151的内表面(半导体元件120的半导体衬底和屏蔽层130)被电绝缘，并且通过施加导电材料而形成连接部分150。随后的步骤可以类似于以上所述的执行。接着，将描述第二实施例。图10和图11图示根据第二实施例的示例半导体模块。图10是根据第二实施例的半导体模块的示意横截面。图11是根据第二实施例的示例半导体模块的示意顶视图。此处，图10是沿着图11中的线Ll-Ll所取的示意横截面。图10图示的半导体模块(半导体器件)100b包括模块板110、半导体元件120、屏蔽层130、天线元件140、连接部分150和密封树脂160。如图10所示，半导体元件120倒装芯片安装在模块板110上。此外，电子元件180在由焊料等组成的结合部分113置于其间的情况下安装在模块板110上。电子元件180例如包括诸如电容、电感和电阻的无源部件。连接部分150在其中的一个结合部分113置于其间的情况下设置在模块板110上。安装在模块板110上的半导体元件120、形成在半导体元件120上的屏蔽层130、电子元件180和连接部分150由密封树脂160密封，使得连接部分150的上端通过密封树脂160而露出。包括第一天线层141、包括导电部分144的介质层143和第二天线层142的天线元件140设置在密封树脂160上。连接部分150通过位于连接部分150的上端的第一天线层141 (从第一天线层141的其他部分分离)和导电部144a(144)而电连接到第二天线层142。天线元件不需要包括导电部分144(除了导电部分144a)。例如，如图11所示，多个(此处为三个)半导体元件120安装在模块板110上。屏蔽层130形成在半导体元件120的上表面(半导体衬底的表面)上，并还可以形成在半导体元件120的侧表面上。连接部分150形成在这个半导体模块IOOb的大致中央部分中。连接部分150的位置基于半导体元件120和电子元件180的布局而设定。此外，例如可以基于要发射和接收的电磁波的频率、连接部分150的布局和其他条件而设定要形成在天线元件140的第二天线层142中的槽对中槽的尺寸和槽对的布局。在半导体模块IOOb中，从天线元件140接收到的电磁波得到的电信号从连接部分150通过模块板110而供应到半导体元件120。在信号发射过程中，天线元件140从模块板110通过连接部分150而接收功率。具有以上所述结构的半导体元件IOOb通过由焊料等组成的凸块101而电连接到母版(电路板)300的电极垫301，由此安装在母板300上。接着，将参照图12A至图16B描述形成根据第二实施例的半导体模块IOOb的示例方法。首先，准备如图12A图示的半导体元件120(晶片状态)。接着，如图12B图示，屏蔽层130形成在半导体元件120的上表面(半导体衬底的表面)上。屏蔽层13可以例如是由磁性颗粒分散在其中的树脂组成的板、部分地或者全部地由磁性层形成的板或者部分地或者全部地由金属层形成的板。随后，如图12C所示，凸块122形成在设置在半导体元件120的下表面(具有形成在其上的配线层等的电路表面)上的电极垫121。凸块122可以在晶片状态下形成在半导体元件120上，或者可以形成在通过切割而分开的每个半导体元件120上。在凸块122在晶片状态下形成在半导体元件120上的情况下，半导体元件120在凸块122形成之后分割成多个单独的半导体元件120。接着，如图13A图示，多个半导体元件120、连接部分150和诸如无源部件的电子元件180安装在模块板110上。此处图示的模块板110由两个在截面彼此结合的模块板110组成。例如，结合部分113形成在模块板110上的电极垫111上，并且凸块122如上所述形成在上面的半导体元件120、连接部分150和电子元件180暂时安装在模块板110上。随后，执行回流处理，使得这些部件安装在模块板110上。连接部分150还可以通过这样形成在上面没有安装部件的模块板110上形成掩膜层，该掩膜在要形成连接部分150的位置处具有开口，通过印刷或者电镀将导电材料施
加到开口，然后移除掩膜层。具有形成在上面的屏蔽层130的半导体元件120和电子元件180然后安装在如上形成连接部分150的模块板110上。在具有形成在上面的屏蔽层130的半导体元件120、连接部分150和电子元件180安装在模块板Iio之后，如图13B所示，底部填充树脂170设置在模块板Iio和半导体元件120之间。随后，半导体元件120、形成在半导体元件120上的屏蔽层130、连接部分150和电子元件180通过密封树脂160密封。底部填充树脂170的布置可以省略。接着，如图14A图示，移除密封树脂160的最外表面，使得由密封树脂160覆盖的连接部分150的上端通过密封树脂160而露出。例如，在密封树脂160上执行激光照射，以灰化和移除密封树脂160的最外表面。这使得连接部分150能通过密封树脂160而露出。接着，如图14B所示，光阻掩膜500形成在密封树脂160上连接部分150的周边的周围。光阻掩膜500可以例如通过在连接部分150露出所通过的密封树脂160上形成光阻膜，并通过曝光和显影(图案化)光阻膜而形成。接着，如图15A图示，由例如Cu组成的第一天线层141通过无电镀或者蒸气沉积而形成。随后，如图15B所示，移除光阻掩膜500，使得第一天线层141具有其中形成在连接部分150上的部分与其他周边部分分开的最终图案。接着，如图16A图示，包括导电部分144的介质层143和第二天线层142形成在第一天线层141上。此时，例如，包括导电部分144的介质层143形成在第一天线层141上，并且随后，在其上形成具有预定波导图案的第二天线层142。可选地，可以预先生产包括介质层143和形成在上面的第二天线层142的板，介质层143包括导电部分144，并且第二天线层142具有形成在其中的预定波导图案，该板可以结合到第一天线层141上。这完成了天线元件140的形成。最终，如图16B图示，通过切割获得单独的半导体模块100b。图10图示的半导体模块IOOb通过以上所述的步骤来形成。此半导体模块IOOb安装在母板300上。具有以上所述的结构的半导体模块IOOb在母板300上的小的空间中设置有屏蔽功能和天线功能两者。为了比较，将参照图17描述其他形式的半导体模块。
在图17图示的半导体器件(电子设备)1000中，具有屏蔽功能的半导体模块1100和天线部分1200通过由焊料等组成的凸块101而电连接到母板300的电极垫301，由此安装在母板300上。半导体模块1100包括模块板1110、安装在模块板1110上的半导体元件1120、诸如无源部件的电子兀件1180和用于阻挡电磁波的金属壳1190。金属壳1190覆盖半导体兀件1120和电子元件1180。天线部分1200与半导体模块1100分开地安装在母板300上。半导体模块1100中的半导体元件1120和天线部分1200通过母板300而电互连。在图17图示的电子设备1000中，半导体元件1120和电子元件1180通过金属壳1190而与电磁波屏蔽，而天线部分1200安装在金属壳1190外侧的母板300上以从外部接收电磁波。由于半导体模块1100和天线部分1200在电子设备1000的不同区域上安装在母板300上，母板300需要比较的空间以实施屏蔽功能和天线功能。相反，根据第二实施例的半导体模块IOOb设置有屏蔽功能和天线功能两者，并能在母板300上的小空间中实施这两个功能。·
此外，此半导体模块IOOb不需要部件的复杂处理或者部件之间复杂的电连接。结构和形成根据第二实施例的结构的方法使得具有期望特性和可靠性的小半导体模块IOOb能以相对简单的方式形成。接着，将描述第三实施例。图18和图19图示根据第三实施例的示例半导体模块。图18是根据第三实施例的半导体模块的示意横截面。图19是根据第三实施例的示例半导体模块的示意顶视图。此处，图18是沿着图19中的线L2-L2所取的示意横截面。在图18和图19图示的半导体模块(半导体器件)IOOc中，模块板110和天线元件140的第一天线层141通过第二连接部分150c和其中的一个结合部分113而电互连。在此方面，根据第三实施例的半导体模块IOOc与根据第二实施例的半导体模块IOOb (图10和图11)不同。同样在这个根据第三实施例的半导体模块IOOc中，天线元件不需要包括导电部分144(除了导电部分144a)。这个半导体模块IOOc使得从电磁波得到的电信号以不同的频带通过连接部分150c和连接部分150而供应到半导体元件120。例如，MHz范围内的电磁波的电信号可以使用连接部分150由半导体元件120发射和接收，并且GHz范围内的电磁波的电信号可以使用连接部分150c由半导体元件120发射和接收。连接部分150和150c的位置可以基于半导体元件120和电子元件180的布局而设定。要形成在天线元件140的天线层142中的槽对中的槽的尺寸和槽对的布局例如可以基于要被发射和接收的电磁波的频率、连接部分150和150c的布局和其他条件而设定。半导体模块IOOc可以通过参照图12A至图16B描述的用于形成半导体模块IOOb的类似程序而形成。即，为了形成具有第二连接部分150c的半导体模块100c，第二连接部分150c如图13A图示的步骤中的第一连接部分150那样安装或者形成在模块板110上。随后的步骤可以类似于以上所述地执行。类似于第二实施例，结构和用于形成根据第三实施例的结构的方法还使得以比较简单的方式形成具有期望特性和可靠性的小半导体模块100c。接着，将描述第四实施例。
图20、图21A和21B图示根据第四实施例的示例半导体模块。图20示根据第四实施例的示例半导体模块的示意横截面。图21A和图21B是根据第四实施例的示例半导体模块的示意顶视图。此处，图20是沿着图21B中的线L3-L3所取的示意横截面。图20图示的半导体模块(半导体器件)包括模块板110、半导体元件120、屏蔽层130、天线元件140、连接部分150和密封树脂160。此半导体模块IOOd的天线元件140具有以下所述的结构。即，天线元件140包括形成在密封树脂160上的第一天线层141、形成在密封树脂160的侧表面上和第一天线层141的一部分上的介质层142、形成在介质层143上各具有预定波导形状的第二天线层142。
天线元件140的第一天线层141通过连接部分150而电连接到模块板110。介质层143可以例如是树脂层。各种波导图案可以采纳为第二天线层142的形状。波导图案例如包括如图21A和21B图示的线性天线图案。例如，如图21A图示，每个第二天线层142可以具有单极天线图案。每个单极天线图案的端部通过由焊料等组成的结合部分113d中的一者而电连接到模块板110，并通过模块板110而电连接到相应的半导体元件120。可选地，如图21B所示，每个第二天线层142可以具有倒F形天线图案。每个倒F形天线图案的两个点通过结合部分113d连接到模块板 110。从由此天线图案140接收到的电磁波得到的电信号从连接部分150和结合部分113d通过模块板110供应到半导体元件120。在信号发射过程中，天线元件140通过结合部分113d和连接部分150接收功率。当在设置介质层143和第二天线层142的区域的中央部分中馈送功率时，功率的增益增大。在根据第四实施例的天线元件140中，第二天线元件层142在介质层143置于之间的情况下设置在第一天线层141的上方。天线元件140通过适合地设计介质层143的介质常数和厚度和第二天线层142的图案的布局和长度而变得能发射和接收电信号。在具有以上结构的半导体模块IOOd的天线元件140中，连接到连接部分150的第一天线层141形成在密封树脂160上，并且介质层143和第二天线层142形成在上面。例如，由聚酰亚胺等组成的膜用作介质层143，并且具有天线图案的第二天线层142预先形成在膜上。随后，具有形成在上面的第二天线层141介质层143结合到形成在密封树脂160上的第一天线层141，并结合到密封树脂160的侧表面。第二天线层142的预定端子使用由焊料等组成的结合部分113d而电连接到模块板110。以此方式，获得图20、21A和21B图示的半导体模块IOOcL结构和形成根据第四实施例的结构的方法还使得以比较简单的方式形成具有期望特性和可靠性的小半导体模块lood。根据以上所述的技术，以更简单的方式制造具有期望特性和可靠性的小半导体器件。
权利要求
1.一种半导体器件，包括 电路板； 半导体元件，其安装在所述电路板上； 屏蔽层，其设置在所述半导体元件的上表面上； 天线元件，其设置在所述屏蔽层的上方；以及 连接部分，其经过所述屏蔽层，并电连接所述半导体元件和所述天线元件。
2.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述连接部分包括硅通孔。
3.根据权利要求I所述的半导体器件，其中 所述连接部分具有柱状形状，并经过所述屏蔽层以电连接到所述半导体元件，并且 所述天线元件电连接到所述连接部分。
4.根据权利要求I所述的半导体元件，还包括 密封树脂，其密封所述半导体元件，其中 所述天线元件设置在所述密封树脂上， 所述连接部分具有柱状形状，并经过所述密封树脂以电连接到所述电路板，并且 所述天线元件电连接到所述连接部分。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的半导体器件，其中 所述天线元件包括 第一天线层，其设置在所述屏蔽层的上方， 第二天线层，其设置在所述第一天线层的上方，和 介质层，其设置在所述第一天线层和所述第二天线层之间。
6.根据权利要求I至3中任一项所述的半导体器件，其中 所述天线元件包括 天线层，其设置在所述屏蔽层的上方，和 介质层，其设置在所述屏蔽层和所述天线层之间。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述天线元件包括经过所述介质层的导电部分。
8.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述屏蔽层包括包含磁性颗粒的树脂层。
9.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述屏蔽层包括由磁性材料组成的磁性层。
10.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述屏蔽层包括由金属材料组成的金属层。
11.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括 在半导体元件的上表面形成屏蔽层； 形成柱状连接部分，以经过所述屏蔽层，并电连接到所述半导体元件； 在所述屏蔽层的上方形成天线元件，以电连接到所述连接部分；以及 在形成所述天线元件之后将所述半导体元件安装在电路板上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述柱状连接部分包括经过所述半导体元件的硅通孔。
13.—种制造半导体器件的方法，所述方法包括在半导体元件的上表面形成屏蔽层；在形成所述屏蔽层之后将所述半导体元件安装在电路板上；将柱状连接部分电连接到所述电路板；用密封树脂密封所述半导体元件和所述连接部分；并且 在所述密封树脂的上方形成天线元件，以电连接到所述连接部分。
全文摘要
本发明公开一种半导体器件及其制造方法。半导体器件(半导体模块)包括电路板(模块板)和安装在电路板上的半导体元件。阻挡电磁波的屏蔽层设置在半导体元件的上表面上，并且天线元件设置在屏蔽层的上方。半导体元件和天线元件通过连接部分电连接到彼此。此结构使得半导体器件减小尺寸，并具有电磁波阻挡功能和天线功能。
文档编号H01L23/552GK102881680SQ20121023936
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月10日 优先权日2011年7月14日
发明者松木浩久, 作间正雄 申请人:富士通半导体股份有限公司