專利名稱：半導體裝置、半導體駐極體電容話筒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體裝置和半導體駐極體電容話筒。
在攜帶電話機中，大多使用容易實現(xiàn)小型化的駐極體電容話筒。作為該方式，例如在特開平11-88992號公報中記載了在被集成化的半導體襯底上形成導電膜(以下稱為固定電極層)并在該固定電極層上通過襯墊安裝了振動膜的例子。
在圖3中示出該結(jié)構(gòu)。在硅半導體襯底111上按順序?qū)盈B了固定電極層112、絕緣膜113、襯墊114和振動膜115，將該層疊體安裝在具有孔116的封裝體118內(nèi)。此外，117是布，根據(jù)需要被設(shè)置。在半導體襯底111的表面上，利用通常的半導體工藝集成了阻抗變換用的結(jié)型FET元件、放大電路或去除噪聲的電路等。振動膜115和固定電極層112形成的電容器的電容量根據(jù)因聲音引起的空氣振動使振動膜115振動的情況而變化，將該電容量的變化輸入到上述FET元件，變換成電信號。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，為了增大話筒的輸出，必須增大電容的值，當然最好盡可能擴大固定電極層112和振動膜115，增大其重疊面積，再者減小固定電極層112與振動膜115的間隔。因此，在半導體襯底111上固定電極層112占據(jù)其大部分的面積，在其余空白部位上配置集成化的元件。
但是，為了增大話筒的輸出而擴大固定電極層112的面積而增大固定電極層112與振動膜115的重疊面積的做法，必須增大半導體襯底本身的尺寸，存在制造成本高的缺點。
此外，如果為了抑制制造成本，打算保持半導體襯底現(xiàn)有的尺寸而增大固定電極層112和振動膜115，則振動膜115與電極焊區(qū)重疊，存在不能成為連接金屬細線的結(jié)構(gòu)的問題。
此外，在圖3中，由于襯墊114被配置在上述振動膜115的整個周邊上，故由固定電極層112、襯墊114和振動膜115構(gòu)成的空間是密閉的。由于沒有密閉空間內(nèi)的出入口，故振動膜115本身難以振動，即使來自外部的聲音傳遞到振動膜上，由于振動膜的振動小，故也存在其輸出不能增大的問題。
本發(fā)明是鑒于上述的課題而進行的，通過能在振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行設(shè)置來解決上述課題。
如果振動膜從半導體襯底的周圍伸出，則空氣振動被已伸出的振動膜的背面反射，容易進入由振動膜和固定電極層構(gòu)成的空間內(nèi)，可使振動膜以更大的振幅振動。
此外，通過在振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行設(shè)置、使在上述半導體襯底的周圍被形成的外部連接用的電極焊區(qū)露出，來解決上述課題。
為了不使振動膜與電極焊區(qū)重疊而使振動膜錯開，即使振動膜從半導體襯底伸出，空氣振動也被已伸出的振動膜的背面反射，容易進入由振動膜和固定電極層構(gòu)成的空間內(nèi)，可使振動膜以更大的振幅振動。而且，由于振動膜沒有與電極焊區(qū)重疊，故可進行金屬細線的連接。
此外，通過使襯墊不呈連續(xù)狀態(tài)而是分離的，來解決上述課題。
如果襯墊是分離的，則由振動膜、襯墊和固定電極層構(gòu)成的空間內(nèi)的空氣可通過上述襯墊的分離區(qū)域而出入。即，通過使上述空間內(nèi)的空氣的出入成為可能，振動膜容易上下地動作，容易發(fā)生振動。
此外，在半導體晶片上形成絕緣膜，在上述第1絕緣膜上以矩陣狀來形成固定電極層，在上述固定電極層的周圍形成了由絕緣性樹脂膜構(gòu)成的襯墊后，對上述半導體晶片進行劃片來制成半導體裝置，通過在上述半導體裝置的上述襯墊上設(shè)置振動膜來解決上述課題。
在對半導體晶片進行了劃片后，由于在襯墊上設(shè)置振動膜，故可使振動膜錯開，可從半導體襯底伸出。
再者，本發(fā)明是一種半導體駐極體電容話筒，通過將半導體裝置安裝在中間空的封裝體內(nèi)而構(gòu)成，上述半導體裝置具有在半導體襯底的表面上形成的固定電極層；在上述固定電極層的周圍至少設(shè)置了的三個襯墊；以及在上述襯墊上被設(shè)置的振動膜，上述半導體襯底側(cè)面與上述封裝體之間被分離開，由于該被分離開的空間與上述振動膜下的空間通過上述襯墊與襯墊間呈連續(xù)狀態(tài)，故振動膜下的空氣可出去而進入上述被分離開的空間內(nèi)，或相反，上述被分離開的空間可進入振動膜下的空間內(nèi)，可更容易地實現(xiàn)振動膜的振動性能。


圖1是說明本發(fā)明的半導體裝置的圖。
圖2是說明本發(fā)明的概要用的半導體裝置的圖。
圖3是說明封裝了現(xiàn)有的半導體裝置后的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是說明本發(fā)明的半導體裝置用的圖。
圖5是封裝了本發(fā)明的半導體裝置而構(gòu)成的半導體駐極體電容話筒的概略圖。
以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施例。
圖1的上圖是表示本發(fā)明的半導體裝置的平面圖，下圖是A-A線上的剖面圖。在具有大致為2×2mm的大小的半導體襯底11的表面上形成了直徑約為1.5mm的圓形的固定電極層12。利用通常的半導體工藝，在從固定電極層12的外側(cè)周邊到半導體襯底的周邊為止的區(qū)域上、在上述半導體襯底11的表面上集成了阻抗變換用的結(jié)型或MOS型的FET元件D、雙極型和/或MOS型的有源元件及電阻等的無源元件，與上述變換用的元件D一起，構(gòu)成放大電路及去除噪聲電路等的集成電路網(wǎng)。此外，在半導體襯底11的周邊部上配置了進行這些集成電路與外部電路的輸入輸出用的電極焊區(qū)20～23。
在圖1的下圖中，在上述固定電極層12上形成絕緣膜13，在其上配置了襯墊14，其具體的情況如圖4中所示。
如果一邊參照圖4一邊進行說明，則符號30是5000?！?0000的SiO2膜，是位于第1層的布線31的下層的膜。與第1層的布線31同時地形成固定電極層12，其材料例如是Al-Si。在其上形成了約4000的Si3N4膜32。此外，根據(jù)需要，形成了PIX或Si3N4膜等的鈍化膜34。該鈍化膜34幾乎不在固定電極層12的區(qū)域之上。其原因是，鈍化膜使電容的電介質(zhì)的厚度增加。
如果返回圖1，則如上所述，在半導體襯底11的整個表面上形成絕緣膜13，在其上形成了襯墊14。
該襯墊14由感光性樹脂、例如聚酰亞胺構(gòu)成，利用光刻技術(shù)進行構(gòu)圖。在此，在進行了烘烤處理后，形成了約13微米的厚度。
到以上為止，在半導體晶片上進行制造，其后，利用劃片分離成各個半導體裝置。
以下，敘述在上述半導體晶片上形成了襯墊14后進行劃片的原因。即，如果在使固定電極層12接近于上述電極焊區(qū)20至23的情況下盡可能將固定電極層12配置得大，再在其上配置振動膜16，則由于振動膜16的尺寸比固定電極層12的尺寸大，故振動膜16與電極焊區(qū)20至23重疊，不能連接未圖示的金屬細線。因此，將成為本發(fā)明的要點的振動膜16錯開，使電極焊區(qū)露出。其結(jié)果，振動膜16只能從半導體襯底11伸出。
假定在晶片的狀態(tài)下安裝振動膜16并進行劃片，則結(jié)果，振動膜16也一起被劃片，故不能使振動膜16從半導體襯底11伸出。
此外，如果振動膜16從半導體襯底11伸出，則空氣振動被已伸出的振動膜16的背面反射，同時，容易進入由振動膜16和半導體襯底11構(gòu)成的空間內(nèi)，振動膜16容易發(fā)生振動。
這里，振動膜例如是在單面上形成了Ni、Al或Ti等的電極材料的厚度約為5微米～12.5微米的高分子膜，作為材料，例如是FEP或PFA等的高分子材料。此外，現(xiàn)有的結(jié)果也好、本申請的結(jié)構(gòu)也好，當然最好是形成了駐極體膜的膜。此外，相對于固定電極層12的直徑，將振動膜16的直徑構(gòu)成為比固定電極層12的直徑約大1.2倍～1.5倍。
而且，與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相同，將本裝置安裝在封裝體內(nèi)，電極焊區(qū)20～23通過金屬細線與在封裝體內(nèi)形成的電極導電性地連接。當然，將封裝體內(nèi)的電極延伸到封裝體外，成為可與安裝基板的電極進行固定的結(jié)構(gòu)。此外，在封裝體的上表面上設(shè)置了孔，再者，根據(jù)需要，粘貼布。
這里，符號21是Vcc，22是GND，20是輸出端子，23是輸入端子。
本發(fā)明的特征在二個方面。第1，是使振動膜16從半導體襯底11伸出。
第2，是利用振動膜16的配置的改進，使電極焊區(qū)20～23露出。
前者的第1特征在于，如圖1的下圖中示出的箭頭那樣，可將振動通過振動膜16的背面?zhèn)鬟f到由振動膜16和半導體襯底11構(gòu)成的空間17內(nèi)?？墒拐駝幽?6的振動的大小變得較大。
此外，后者的第2特征根據(jù)以下的原因而成立。在以引線鍵合方式連接了電極焊區(qū)20至23與封裝體內(nèi)的電極之后，將振動膜以約13微米的高度放置在襯墊14上。即，振動膜16不與金屬細線相接。
此外，如果形成振動膜16從半導體襯底11伸出的結(jié)構(gòu)，則如圖1中所示，可使電極焊區(qū)露出，沒有必要增大半導體襯底11的尺寸。
圖2是開發(fā)過程中的半導體裝置，上圖是平面圖，下圖是A-A線的剖面圖。在圖2中，為了增大電容的變化，在盡可能增大固定電極層12的尺寸的情況下，固定電極層12如一點劃線的12a所示，接近于電極焊區(qū)20至23的某一個而被配置。在圖中，接近于電極焊區(qū)配置了固定電極層12a。但是，由于設(shè)置了支撐振動膜16的框15，故至少將振動膜16設(shè)計成比該框15大了該框15的寬度的部分。如果將該設(shè)計得較大的振動膜定為用點線示出的假想的振動膜40，則如圖2中所示，與電極焊區(qū)重疊了比固定電極層12的尺寸大了振動膜40的尺寸的部分。因而，在以引線鍵合方式將金屬細線連接到該電極焊區(qū)21上之后，金屬細線成為妨礙，發(fā)生不能配置振動膜40的問題。因此，為了避免電極焊區(qū)21與振動膜40的重疊，必須增大半導體襯底11的尺寸，將電極焊區(qū)21的位置配置在更靠外的外側(cè)。結(jié)果，必須增大半導體襯底11的尺寸。
但是，如果向圖2的箭頭的方向偏移，則使振動膜40從半導體襯底11伸出，同時，也可使電極焊區(qū)21從振動膜40露出。即，雖然認為不得不增大半導體襯底11的尺寸，但由于能用現(xiàn)有的尺寸來實現(xiàn)，故結(jié)果可防止芯片尺寸的增大。
此外，在圖2中，在框體15的內(nèi)側(cè)的進行實質(zhì)性振動的振動膜16的正下方，如果將具有襯墊的高度的空區(qū)域定義為空間17，則上述空間17位于半導體襯底11的內(nèi)側(cè)，與此不同，如圖1的符號100所示，上述空間17位于半導體襯底11的側(cè)面或在該側(cè)面的外側(cè)。即，通過實際上進行振動振動膜16的一部分從半導體襯底11伸出，成為直接傳遞振動的、更容易振動的結(jié)構(gòu)。
此外，如符號101那樣，可以是框15的一部分從半導體襯底11伸出的結(jié)構(gòu)，但由于聲音的振動不直接與實際上進行振動的振動膜相接，故振動的大小有一些減弱。
當然，在幾個電極焊區(qū)20至23中，有設(shè)置用探針方式進行測定檢查的測試焊區(qū)的情況。由于該測試焊區(qū)與其它電極焊區(qū)不同，不與金屬細線連接，故振動膜16可以與這樣的測試焊區(qū)重疊。
其次，說明固定電極層12和振動膜16的形狀、形成位置。兩者的形狀可以是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的四角形、特別可用正方形、圓形來實施。
在圖2中，固定電極層12的中心、振動膜16的中心和半導體襯底11的中心一致。在該結(jié)構(gòu)中，只要固定電極層12的整個區(qū)域與振動膜16重疊，如果使振動膜16的中心偏移，則就可使振動膜16從半導體襯底11的側(cè)邊伸出。
圖1中，使固定電極層12的中心S2與半導體襯底11的中心S1錯開。通過這樣做，可使振動膜16從半導體襯底11伸出。在此，最好使固定電極層12的中心點S2與振動膜的中心點S3一致。這是為了使振動膜16的中心以最大的振幅振動。
在圖1中，關(guān)于半導體襯底11的中心S1、固定電極層12的中心S2、振動膜16的中 S3的配置，整理出可能的結(jié)構(gòu)來敘述。
①通過使半導體襯底11的中心S1與固定電極層12的中心S2實質(zhì)上一致、振動膜16的中心S3偏移從而使振動膜16從半導體襯底11伸出的結(jié)構(gòu)。
②通過使半導體襯底11的中心S1偏離固定電極層12的中心S2、固定電極層12的中心S2與振動膜16的中心S3實質(zhì)上一致從而使振動膜16從半導體襯底11伸出的結(jié)構(gòu)(參照圖1)。
③通過使半導體襯底11的中心S1偏離固定電極層12的中心S2、固定電極層12的中心S2偏離振動膜16的中心S3從而使振動膜16從半導體襯底11伸出的結(jié)構(gòu)。
這里所述的“實質(zhì)上”，指的是中心可不完全一致。
此外，根據(jù)電極焊區(qū)的數(shù)目或形成位置的不同，振動膜的偏移方向可以是各種不同的方向。
接著，簡單地說明半導體駐極體電容話筒的制造方法。
首先，使用通常的半導體工藝，在半導體晶片內(nèi)形成阻抗變換用的元件D及上述的集成電路網(wǎng)。此時，由于在以后配置固定電極層12，故在固定電極層12的周邊形成這些元件。
然后，在第1層上被形成的Si氧化膜30上形成上述元件D、電路網(wǎng)的電極及布線31，同時形成多個固定電極層12。
然后，形成在第2層上被形成的絕緣膜32及鈍化膜34，再在其上并在各固定電極層12的周圍形成對感光性聚酰亞胺膜進行了構(gòu)圖而構(gòu)成的襯墊14。
接著，如圖4中所示，進行劃片，分離為各個小片作為半導體裝置。然后，將上述半導體裝置安裝在封裝體118中，通過金屬細線來連接半導體裝置的電極焊區(qū)20至23與封裝體內(nèi)的電極。
再者，在襯墊14上設(shè)置振動膜16。由于將振動膜16設(shè)置成從半導體襯底11的周邊伸出，而且電極焊區(qū)20至23避開振動膜16的配置區(qū)域而被露出，故可在振動膜16不與金屬細線接觸的情況下進行配置。
然后，將封裝體118封上蓋，從而完成其制造。
圖5中示出半導體駐極體電容話筒的概略圖。該圖是將設(shè)置了振動膜16的半導體襯底11封裝起來后的概略圖。在圖1中，將襯墊14設(shè)置成位于框15之下。而且，為了支撐一個平面，襯墊14的數(shù)目至少為2個。
在此，將襯墊14設(shè)置在振動膜16的整個周邊上，不是由振動膜16、半導體襯底11和襯墊形成密閉空間，而是位于框15的內(nèi)側(cè)的振動膜16的正下方的空間17和半導體襯底11的側(cè)邊與封裝體118之間被形成的空間102通過被分離的襯墊14與襯墊14間而連續(xù)。
因而，由于處于空間17內(nèi)的空氣可通過襯墊14間容易進入空間102中或從空間102出來，故振動膜16容易振動。
如以上所說明的那樣，通過振動膜從半導體襯底伸出，可使其電容的變化變得較大。
此外，如果為了增大電容值而增大固定電極層和振動膜的尺寸，則為了避免伴隨該振動膜的變大而發(fā)生的振動膜與電極焊區(qū)的重疊，必須增大半導體襯底的尺寸。但是，通過配置成使振動膜從半導體襯底伸出，同時使電極焊區(qū)露出，可防止該半導體襯底的尺寸的增大，可實現(xiàn)輕薄短小，可防止提高制造成本。
再者，由于設(shè)計成使電極焊區(qū)從振動膜露出，故即使在將金屬細線連接到電極焊區(qū)上之后來設(shè)置振動膜，振動膜也不會與金屬細線接觸。
權(quán)利要求
1.一種半導體裝置，具備集成了電子電路的半導體襯底；在上述半導體襯底的表面上形成了的固定電極層；以及在上述固定電極層的周圍設(shè)置的、用來設(shè)置與上述固定電極層分離的振動膜的襯墊，其特征在于這樣來配置上述襯墊，使之能在上述振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行設(shè)置。
2.一種半導體裝置，具備集成了電子電路的半導體襯底；在上述半導體襯底的表面上形成了的固定電極層；以及在上述固定電極層的周圍設(shè)置的、用來設(shè)置與上述固定電極層分離的振動膜的襯墊，其特征在于這樣來配置上述襯墊，使之不與在上述半導體襯底的周圍被形成的電極焊區(qū)重疊，并使之能在上述振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行設(shè)置。
3.一種半導體駐極體電容話筒，至少具有集成了電子電路的半導體襯底；在上述半導體襯底的表面上形成了的固定電極層；在上述固定電極層的周圍設(shè)置了的襯墊；以及在上述襯墊上被設(shè)置的振動膜，其特征在于在上述振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行了設(shè)置。
4.一種半導體駐極體電容話筒，至少具有集成了電子電路的半導體襯底；在上述半導體襯底的表面上形成了的固定電極層；在上述固定電極層的周圍設(shè)置了的襯墊；以及在上述襯墊上被設(shè)置的振動膜，其特征在于通過在上述振動膜的一部分從上述半導體襯底的端部伸出的狀態(tài)下進行設(shè)置，使在上述半導體襯底的周圍被形成的電極焊區(qū)露出。
5.如權(quán)利要求1或2中所述的半導體裝置，其特征在于上述振動膜的中心偏離上述半導體襯底的中心而被設(shè)置。
6.如權(quán)利要求3或4中所述的半導體駐極體電容話筒，其特征在于上述振動膜的中心偏離上述半導體襯底的中心而被設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1、2或5中所述的半導體裝置，其特征在于上述固定電極層的中心偏離上述半導體襯底的中心而被形成，上述固定電極層的中心偏離上述振動膜的中心而被形成。
8.如權(quán)利要求3、4或6中所述的半導體駐極體電容話筒，其特征在于上述固定電極層的中心偏離上述半導體襯底的中心而被形成，上述固定電極層的中心偏離上述振動膜的中心而被形成。
9.如權(quán)利要求1、2、5或7中所述的半導體裝置，其特征在于上述襯墊不連續(xù)，是分離的。
10.如權(quán)利要求3、4、6或8中所述的半導體駐極體電容話筒，其特征在于上述襯墊不連續(xù)，是分離的。
11.如權(quán)利要求1、2、5、7或9中所述的半導體裝置，其特征在于上述振動膜的直徑為上述固定電極層的直徑的約1.2倍～約1.5倍。
12.如權(quán)利要求3、4、6、8或10中所述的半導體駐極體電容話筒，其特征在于上述振動膜的直徑為上述固定電極層的直徑的約1.2倍～約1.5倍。
13.一種半導體駐極體電容話筒的制造方法，其特征在于在半導體晶片上形成絕緣膜，在上述絕緣膜上形成多個固定電極層，在上述固定電極層的周圍形成了由絕緣性樹脂膜構(gòu)成的襯墊后，對上述半導體晶片進行劃片來制成半導體裝置，在上述半導體裝置的上述襯墊上設(shè)置振動膜。
14.如權(quán)利要求13中所述的半導體駐極體電容話筒的制造方法，其特征在于上述振動膜的一部分從上述半導體襯底伸出而被設(shè)置。
15.一種半導體駐極體電容話筒，將半導體裝置安裝在中空的封裝體內(nèi)而構(gòu)成，上述半導體裝置至少具有在半導體襯底的表面上形成的固定電極層；在上述固定電極層的周圍設(shè)置了的多個襯墊；以及在上述襯墊上被設(shè)置的振動膜，其特征在于上述半導體襯底側(cè)面與上述封裝體之間被分離開，該被分離開的空間與上述振動膜下的空間通過上述襯墊與襯墊間是連續(xù)的。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于增大半導體駐極體電容話筒的電容值、使振動膜容易振動,同時防止制造成本的上升。在半導體襯底11上形成固定電極層12,在襯墊14上設(shè)置了振動膜16。該振動膜16被配置成從半導體襯底11的端部伸出,電極焊區(qū)20～23被配置成從振動膜16露出。
文檔編號H04R19/00GK1289220SQ0012875
公開日2001年3月28日 申請日期2000年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者大川重明, 大古田敏幸, 大林義昭, 安田護, 佐伯真一, 大澤周治 申請人:三洋電機株式會社, 星電株式會社