半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

即使装置包含ＭＥＭＳ器件和半导体器件，也可以获得高度集成的薄装置。一种半导体装置包括：被接合芯片，其包括：第一芯片，包括形成于其中的ＭＥＭＳ器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括MEMS(微电子机械系统)器件和半导体器件的半导体装置以及制造该半导体装置的方法。
技术介绍
“MEMS(微电子机械系统)”是由硅微制造工艺制造的微结构的总称。预期MEMS可应用于各种领域，例如压力传感器、加速传感器、喷墨打印机、滤波器等。为构造具有这种MEMS结构的MEMS器件的系统，有必要在同一衬底上集成MEMS器件和其它器件(例如逻辑电路、模拟放大器以及存储器)。存在两种集成方法。一种是所谓的片上系统(SOC)，在一个芯片上直接形成所有器件，以便实现集成。由于所有器件都形成在一个芯片上，通过该方法可以实现高的器件集成度，并且可以形成连接器件的微细的全局布线(global wire)。因此，可以实现较高的集成度和较高的性能，并且可以形成较薄的封装。然而，该方法具有对可以被集成的器件类型的限制。例如，由于硅与GaAs之间的晶格常数和热膨胀率的差异，很难在硅衬底上形成由结晶材料例如GaAs制成的器件。并且，不能有效地在同一工艺中制成需要非常精确的设计的器件例如LSI和可通过粗略设计形成的器件。尤其当包括新的器件时，需要改变所有的工序。结果，用于新器件开发的成本变高，并且开发周期不方便地变长。另一种方法是所谓的封装内系统(SIP)。通过该方法，使芯片相互独立地形成，并且分开并安装在被称为“内插板(interposer)”的衬底上。由于可以相互独立地形成器件，因此对可以被集成的器件类型有较少的限制。并且，当开发新系统时，可以使用现有的芯片。因此，可以使开发成本较低，并且可以使开发周期较短。然而，由于采用接合布线或凸起(bump)连接内插板和芯片，通过该方法很难实现较高的芯片密度、微细的布线以及较薄的封装。通过对SIP的实例修改，将相互独立地形成的不同种类的芯片一起安装在同一半导体衬底上(见JP-A 2001-189424(KOKAI))。通过在该专利文件中所公开的技术，在半导体衬底上形成具有预定功能和一个或多个凹入部分的电路，并且在凹入部分中嵌入预先制备的半导体芯片。由于在凹入部分中嵌入半导体芯片，在JP-A 2001-189424(KOKAI)中所公开的技术对半导体芯片的断面形状具有限制。例如，除非每个半导体芯片的断面是锥形的(tapered)，否则很难使半导体芯片嵌入。如果每个半导体芯片的断面具有垂直形状，则很难使半导体芯片嵌入。如果每个半导体芯片的断面是反锥形的(reverse-tapered)，则不能使半导体芯片嵌入。该技术尤其不适于复杂结构例如MEMS。通过对SIP的另一实例修改，将不同种类的两个或多个芯片暂时固定在粘合性材料上。通过在芯片上方施加粘合剂，使芯片嵌入，并通过剥离粘合剂来集成芯片(见JP-A 2005-268453(KOKAI))。通过在JP-A2005-268453(KOKAI)中所公开的技术，各芯片的主面(器件面)位于与粘合性材料相反侧上。如果将具有不同厚度的芯片安装在一起，则粘合性材料的表面与芯片的上表面的距离变化。结果，芯片上的钝化膜的厚度变化，因此需要较厚的钝化膜。在厚钝化膜中，很难形成微细的通孔。在这种情况下，对于MEMS器件和半导体器件的集成还要求更复杂的功能、更高的集成度、更低的成本和更薄的封装。然而，MEMS器件的集成具有较多的问题。首先，各MEMS器件的结构很复杂。并且，将要封装的各MEMS器件需要具有中空的结构。因此，有必要在各MEMS芯片上形成帽。该帽需要具有大到足以耐受中空结构的厚度。为此，大多数MEMS器件比半导体器件更厚且形状更复杂。当集成这些器件时，所产生的芯片变为比常规芯片更厚，且布线连接变难。如上所述，当通过SOC集成不同种类的器件时，对可以被集成的器件类型具有限制，并且开发成本很高。通过SIP，不能获得高集成度，并且很难减小整个系统的尺寸且使封装较薄。特别地，当集成MEMS器件时，由于MEMS器件的大厚度和复杂形状，更难实现高集成度和较薄封装。
技术实现思路
根据这些情况进行了本专利技术，且本专利技术的一个目的是提供一种半导体装置，即使在该装置中包含MEMS器件和半导体器件，该半导体装置也可以被高度集成和减薄，并提供一种制造该半导体装置的方法。根据本专利技术第一方面的半导体装置包括被接合芯片，其包括第一芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量。根据本专利技术第二方面的半导体装置包括第一被接合芯片，其包括第一芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及第一粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量；以及第二被接合芯片，其包括第三芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第四芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及第二粘合层，将所述第三芯片的侧面接合到所述第四芯片的侧面，并具有低于所述第三和第四芯片的材料的杨式模量。根据本专利技术第三方面的制造半导体装置的方法包括以下步骤在第一半导体衬底上形成多个半导体器件；形成覆盖所述多个半导体器件的第一保护膜；将所述第一保护膜暂时接合到形成在第一衬底的表面上的第一暂时粘合层，所述第一衬底独立于所述第一半导体衬底；通过切割所述第一半导体衬底并分开所述多个半导体器件，形成多个半导体芯片；通过选择性地挑选出所述半导体芯片中的一个，从所述第一暂时粘合层剥离所述一个半导体芯片；将所述被挑选出的半导体芯片暂时接合并转移到形成在第二衬底的表面上的第二粘合层上，所述第二衬底独立于所述第一衬底；在独立于所述第一半导体衬底的第二半导体衬底上形成多个MEMS器件；形成覆盖所述多个MEMS器件的第二保护膜；将所述第二保护膜暂时接合到形成在第三衬底的表面上的第三暂时粘合层，所述第三衬底独立于所述第一衬底和所述第二衬底；通过切割所述第二半导体衬底并分开所述多个MEMS器件，形成多个MEMS芯片；通过选择性地挑选出所述MEMS芯片中的一个，从所述第三暂时粘合层剥离所述一个MEMS芯片；将所述被挑选出的MEMS芯片暂时接合并转移到形成在所述第二衬底的表面上的所述第二暂时粘合层上；形成第一粘合层，以便覆盖所述MEMS芯片和所述半导体芯片并填充所述MEMS芯片与所述半导体芯片之间的间隔；通过抛光所述第一粘合层并抛光所述MEMS芯片和所述半导体芯片中的至少一者，使所述MEMS芯片和所述半导体芯片的相对于所述第二暂时粘合层的高度彼此相等；以及通过将所述MEMS芯片和所述半导体芯片接合到形成在支撑衬底上的第二粘合层，从所述第二暂时粘合层剥离所述MEMS芯片和所述半导体芯片。附图说明图1A至1C是示出根据第一实施例的半导体装置的制造方法的截面图；图2A至2C是示出根据第一实施例的半导体装置的制造方法的截面图；图3(a)至3(d)示例根据第一实施例的制造方法的构思；图4是示出常规半导体装置的示意图；图5示出通过根据第一实施例的制造方法制造的半导体装置的等效结构；图6A至6B是示出根据第二实施例的半导体装置的制造方法的截面图；图7A至7B是示出根据第二实施例的半导体装置的制造方法的截面图；图8A至8B是示出根据第二实施例的半导体装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：第一芯片，包括形成于其中的ＭＥＭＳ器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-29 091242/20061.一种半导体装置，包括第一芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量。2.根据权利要求1的装置，其中所述第一芯片的主面和所述第二芯片的主面位于基本上同一平面。3.根据权利要求2的装置，还包括另一粘合层，形成在所述第一芯片的底面、所述第二芯片的底面以及所述粘合层的在所述第一和第二芯片的底面侧的面上。4.根据权利要求2的装置，还包括绝缘层，设置为覆盖所述第一芯片的主面、所述第二芯片的主面以及所述粘合层的在所述第一和第二芯片的主面侧的面；以及布线，设置在所述绝缘层上并电连接所述MEMS器件和所述半导体器件。5.根据权利要求4的装置，其中所述粘合层上的所述布线的宽度大于所述第一和第二芯片上的所述布线的宽度。6.根据权利要求1的装置，其中所述第一芯片的底面和所述第二芯片的主面位于基本上同一平面。7.根据权利要求6的装置，还包括布线，电连接所述MEMS器件和所述半导体器件，并配置为从所述粘合层的一面到另一面贯穿所述粘合层。8.根据权利要求1的装置，其中所述第一芯片和所述第二芯片具有基本上相同的高度。9.根据权利要求1的装置，其中将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面的所述粘合层由环氧树脂制成。10.根据权利要求1的装置，其中将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面的所述粘合层具有小于等于10GPa的杨式模量。11.一种半导体装置，包括第一芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第二芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及第一粘合层，将所述第一芯片的侧面接合到所述第二芯片的侧面，并具有低于所述第一和第二芯片的材料的杨式模量；以及第二被接合芯片，其包括第三芯片，包括形成于其中的MEMS器件；第四芯片，包括形成于其中的半导体器件；以及第二粘合层，将所述第三芯片的侧面接合到所述第四芯片的侧面，并具有低于所述第三和第四芯片的材料的杨式模量。12.根据权利要求11的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野冢丰，山田浩，舟木英之，板谷和彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]