JPH11168172A - Manufacture of semiconductor chip, three-dimensional structure using semiconductor chip thereof, manufacture thereof and electrical connection thereof - Google Patents
Manufacture of semiconductor chip, three-dimensional structure using semiconductor chip thereof, manufacture thereof and electrical connection thereofInfo
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- JPH11168172A JPH11168172A JP33444197A JP33444197A JPH11168172A JP H11168172 A JPH11168172 A JP H11168172A JP 33444197 A JP33444197 A JP 33444197A JP 33444197 A JP33444197 A JP 33444197A JP H11168172 A JPH11168172 A JP H11168172A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板を用い
て作成されたマイクロマシン部品等の半導体チップの製
造方法及びその半導体チップによる3次元構造体、その
製造方法及びその電気的接続方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor chip such as a micromachine component formed using a semiconductor substrate, a three-dimensional structure using the semiconductor chip, a method of manufacturing the same, and an electrical connection method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、マイクロマシン、或いはMEMS
(Micro Electro Mechnical Systems)と呼ばれている
微小機械の研究が世界各国で鋭意研究開発されている。
この様な微小機械は、半導体の微細加工技術の応用によ
りミクロな機械(モータ等)が実現し、一気に注目を集
めるようになった。MEMSに代表されるように、半導
体プロセス(エッチングやリソグラフィー)を利用した
微小機械は、一般的には組立や調整が不要となり、電子
回路やセンサと集積化したシステムを一つの基板上に実
現可能であると云われている。但し、回路と微小機械を
同一の基板に集積することは非常に難しく、実際に実現
されているデバイスとしては、微小機械構造が単純であ
り、かつ、回路を作る半導体プロセスに適合した材料に
よって作成できる自動車用の圧力センサ、加速度センサ
等の非常に限られたデバイスだけである。さらには、異
種半導体材料よりなる部品、例えば、GaAsよりなる
レーザとシリコンよりなる回路を同一の基板に集積する
こと等は、さらに難しいことであり、それを実現するに
は非常に複雑な製造方法を用いる必要がある。また、半
導体プロセスを利用したMEMSの構造は、一般には3
次元構造にはほど遠いため、3次元の微小機械構造を作
成する方法が鋭意研究開発されているのが現状である。2. Description of the Related Art At present, micro machines or MEMS
Research on micromachines called (Micro Electro Mechnical Systems) has been earnestly researched and developed around the world.
Such micromachines have been realized as micromachines (motors and the like) by applying semiconductor microfabrication technology, and have come to attract attention at once. Micromachines using semiconductor processes (etching and lithography), as typified by MEMS, generally do not require assembly or adjustment, and can realize a system integrated with electronic circuits and sensors on a single substrate. It is said that However, it is very difficult to integrate circuits and micromachines on the same substrate, and as a device actually realized, the micromechanical structure is simple and made of a material suitable for the semiconductor process for making circuits. Only very limited devices such as possible automotive pressure sensors, acceleration sensors and the like. Further, it is more difficult to integrate components made of different semiconductor materials, for example, a laser made of GaAs and a circuit made of silicon on the same substrate. Must be used. The structure of a MEMS utilizing a semiconductor process is generally 3
Since it is far from a three-dimensional structure, a method of creating a three-dimensional micromechanical structure has been researched and developed at present.
【0003】このような状況において、特に、3次元の
MEMS構造を作成する方法として現在大きな注目を集
めているものがある。この代表的な方法としては、[IE
EE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.6,NO.12,DECEMB
ER 1994]に記載されている「Micro-Machined Three-Di
mensional Micro-Optical System」などの、表面マイク
ロマシニング法により作成したヒンジ構造を用い、部品
を持ち上げて立てるという方法である。この方法は、切
り貼りなしに紙の立体構造を作成する場合、立体構造の
展開図を紙に作成し、その形状に切断した後、互いの面
の接合部を折り曲げて立体構造を作成する方法と同じで
ある。但し、材料が多結晶シリコンという脆い材料であ
り、紙のように折り曲げる事が不可能であるため、折り
曲げ部位にヒンジ、即ち、蝶番構造を作成し、ある程度
自由に折り曲げ可能としているものである。単純に、微
小な部品を立てるという従来構造を図32に示す。これ
は、「Micro-Machined Three-Dimensional Micro-Optic
al System」に記載されている構造であり、微小な部品
であるフレネルレンズをほぼ基板面に対し垂直に立てた
3次元構造体である。詳細は記さないが、全ての薄板構
造体は基板1の面上の犠牲層上に平面的に作成される。
その後、薄膜構造体下の犠牲層をエッチング除去するこ
とにより、基板面より浮いた状態となったフレネルレン
ズ2を形成したフレネルレンズ板(ポリシリコン製)3
と基板(シリコン)1との接続部に設けたヒンジ(蝶
番)4構造を用い、このフレネルレンズ板3を略垂直に
立てる。その後、同様に作成された両サイドのストッパ
ー(Slide Latch)板5を持ち上げ、略垂直に立てられ
たフレネルレンズ板3側に倒し込むことにより、ストッ
パー板5に形成されたスリット6にフレネルレンズ板3
が挿入され、機械的に固定されるというわけである。こ
のストッパ板5の役目は、より正確な角度(この場合は
基板1の面に垂直な角度)を得るという目的もある。[0003] In such a situation, in particular, a method of creating a three-dimensional MEMS structure has attracted much attention at present. Typical examples of this are [IE
EE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.6, NO.12, DECEMB
ER 1994] "Micro-Machined Three-Di
This is a method in which a part is lifted and erected using a hinge structure created by a surface micromachining method such as "mensional Micro-Optical System". In this method, when creating a three-dimensional structure of paper without cutting and pasting, create a development view of the three-dimensional structure on paper, cut it into that shape, then bend the joint part of each surface and create a three-dimensional structure Is the same. However, since the material is a fragile material such as polycrystalline silicon and cannot be bent like paper, a hinge, that is, a hinge structure is formed at a bent portion, and the material can be freely bent to some extent. FIG. 32 shows a conventional structure in which minute components are simply erected. This is called `` Micro-Machined Three-Dimensional Micro-Optic
al System ", which is a three-dimensional structure in which a Fresnel lens, which is a minute component, stands almost perpendicular to the substrate surface. Although not described in detail, all the thin plate structures are formed on the sacrificial layer on the surface of the substrate 1 in a planar manner.
Thereafter, the sacrificial layer under the thin film structure is removed by etching to form a Fresnel lens plate (made of polysilicon) 3 on which the Fresnel lens 2 floating from the substrate surface is formed.
The Fresnel lens plate 3 is erected substantially vertically using a hinge (hinge) 4 structure provided at the connection between the substrate and the substrate (silicon) 1. Thereafter, the stopper (Slide Latch) plates 5 on both sides similarly prepared are lifted and fall down to the Fresnel lens plate 3 side which is set up substantially vertically, so that the Fresnel lens plate is formed in the slit 6 formed in the stopper plate 5. 3
Is inserted and mechanically fixed. The role of the stopper plate 5 is to obtain a more accurate angle (in this case, an angle perpendicular to the surface of the substrate 1).
【0004】前述の従来例は、マイクロマシンという観
点から見た3次元構造体についてであるが、以下に半導
体という観点から見た半導体チップの3次元構造体につ
いて説明する。コンピュータのコストを低減しかつ性能
(処理スピード)を向上させる為には、出来るだけ多く
の電子回路をなるべく小さな領域に実装する事が望まし
く、この様な観点から、半導体チップのための、最密な
パッキング構成は、半導体チップを立方体構造、即ち、
3次元構造体に構築することであり、各種の3次元構造
体が提案されている。以下に最も代表的な半導体チップ
の3次元構造体について説明する。[0004] The above-mentioned conventional example relates to a three-dimensional structure from the viewpoint of a micromachine. Hereinafter, a three-dimensional structure of a semiconductor chip from the viewpoint of a semiconductor will be described. In order to reduce the cost of a computer and improve its performance (processing speed), it is desirable to mount as many electronic circuits as possible in the smallest possible area. A simple packing configuration is a semiconductor chip having a cubic structure,
This is to construct a three-dimensional structure, and various three-dimensional structures have been proposed. The most typical three-dimensional structure of a semiconductor chip will be described below.
【0005】図33(a)は、USP5031072に開
示された半導体チップ7の3次元構造体8を示す。図3
3(b)は、図33(a)に示した3−3の断面図であり、
半導体チップ7が実装される前の状態、図33(c)
は、同様な断面図であり、半導体チップ7が実装された
所である。ここに示された半導体チップ7の3次元構造
体8は、シリコンよりなるベース基板9に、ちょうど半
導体チップ7が収まる連続した細長い凹部10を形成
し、この凹部10に4角形の半導体チップ7の一端部分
が挿入されることにより形成されている。この凹部10
は、シリコン(110)基板の異方性エッチングにより
形成されたものである。ここでシリコンよりなるベース
基板9には、電気配線11、3次元構造体としての電気
端子12、半導体チップ7との電気的接続用の電気端子
13が形成されている。半導体チップ7の電気端子13
は、半導体チップ7が凹部10に挿入されたとき、ちょ
うどベース基板9に設けられた配線端子14と同じ位置
に来るように形成されている。半導体チップ7を、ベー
ス基板9の凹部10に挿入し、ベース基板9上に形成さ
れた配線端子14と半導体チップ端子15とを半田16
により接合することで、半導体チップ7の電気的に接続
された3次元構造体8が作られる。半田16による端子
間の接合は、リフロー工程で行う。FIG. 33A shows a three-dimensional structure 8 of a semiconductor chip 7 disclosed in US Pat. No. 5,310,072. FIG.
3 (b) is a cross-sectional view taken along line 3-3 shown in FIG.
FIG. 33C shows a state before the semiconductor chip 7 is mounted.
Is a similar cross-sectional view, where the semiconductor chip 7 is mounted. In the three-dimensional structure 8 of the semiconductor chip 7 shown here, a continuous elongated recess 10 in which the semiconductor chip 7 is just fitted is formed in a base substrate 9 made of silicon. It is formed by inserting one end portion. This recess 10
Is formed by anisotropic etching of a silicon (110) substrate. Here, an electric wiring 11, an electric terminal 12 as a three-dimensional structure, and an electric terminal 13 for electric connection with the semiconductor chip 7 are formed on the base substrate 9 made of silicon. Electric terminal 13 of semiconductor chip 7
Are formed so that, when the semiconductor chip 7 is inserted into the concave portion 10, it comes to the same position as the wiring terminals 14 provided on the base substrate 9. The semiconductor chip 7 is inserted into the recess 10 of the base substrate 9, and the wiring terminals 14 formed on the base substrate 9 and the semiconductor chip terminals 15 are soldered 16
Thus, a three-dimensional structure 8 electrically connected to the semiconductor chip 7 is formed. The connection between the terminals by the solder 16 is performed in a reflow process.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図32に示した従来構
造においては、平面的に作成される3次元構造の展開図
に相当する平板状のフレネルレンズ板3は、通常多結晶
シリコンで製造され、その厚さは数ミクロンであり、レ
ンズ、ミラーなどは数百ミクロン角となり、その厚みに
比べ非常に大きい。この様な構造は、一般的には平面マ
イクロマシニング技術を用い作成されるわけだが、その
場合、犠牲層をエッチング除去し、前記フレネルレンズ
板3をベースとなる基板1より浮いた状態とするわけだ
が、この時、スティッキング(エッチング液などの表面
張力で、薄いフレネルレンズ板3が基板1の面に付着し
てしまう)が大きな問題となり、製造歩留まりが悪くな
る、或いは、スティッキングを防止するための複雑な工
程が必要となるなどの問題を持っている。また、多結晶
シリコンの薄膜を利用することから、多結晶シリコン自
身の内部応力により、フレネルレンズ2、或いは、ヒン
ジ4等が歪んでしまうという大きな問題もある。In the conventional structure shown in FIG. 32, a flat Fresnel lens plate 3 corresponding to an exploded view of a three-dimensional structure formed two-dimensionally is usually made of polycrystalline silicon. The thickness is several microns, and the thickness of lenses, mirrors, etc. is several hundred microns, which is much larger than the thickness. Such a structure is generally made by using a planar micromachining technique. In this case, the sacrificial layer is removed by etching, and the Fresnel lens plate 3 is floated from the base substrate 1. However, at this time, sticking (the thin Fresnel lens plate 3 adheres to the surface of the substrate 1 due to the surface tension of the etching solution or the like) becomes a serious problem, and the production yield is reduced, or sticking is prevented. It has problems such as the need for complicated processes. In addition, since a polycrystalline silicon thin film is used, there is a large problem that the Fresnel lens 2, the hinge 4, and the like are distorted by internal stress of the polycrystalline silicon itself.
【0007】一方、図33に示した公知例においては、
ベース基板9上に設けた連続的な凹部(シリコンの異方
性エッチング、機械的加工による)10に半導体チップ
7を挿入して立てる方法では、半導体チップ7が簡単に
倒れてしまい、挿入後のハンドリングが大きな問題とな
る。僅かな振動でも半導体チップ7が倒れてしまうこと
から、次工程への移動、或いは次工程の工程内容を、殆
ど振動が無い状態とせねばならない。On the other hand, in the known example shown in FIG.
In the method in which the semiconductor chip 7 is inserted into the continuous recesses (by anisotropic etching of silicon and mechanical processing) 10 provided on the base substrate 9 and the semiconductor chip 7 is easily erected, the semiconductor chip 7 easily falls down. Handling is a major issue. Since the semiconductor chip 7 falls down even with a slight vibration, the movement to the next step or the contents of the next step must be made to have almost no vibration.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
電気回路、電子回路、発光素子、受光素子、ミラー、レ
ンズ、微細電気−機械構造などが複数個形成された半導
体基板を個々に分割して形成された半導体チップのチッ
プ基板の外周にこのチップ基板よりなる少なくとも1個
以上の凸部を形成し、ベース基板に個々に分断して形成
された凹部又は開孔に前記凸部を挿入して前記ベース基
板に前記半導体チップを固定するようにした。従って、
非常に容易に、かつ、非常に高密度・最小体積で半導体
チップによる3次元構造体を製造することができる。According to the first aspect of the present invention,
This chip substrate is formed around a semiconductor chip formed by dividing a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures and the like are formed individually. At least one or more projections are formed, and the semiconductor chips are fixed to the base substrate by inserting the projections into recesses or openings formed by dividing the base substrate individually. Therefore,
A three-dimensional structure made of semiconductor chips can be manufactured very easily and with a very high density and a minimum volume.
【0009】請求項2記載の発明は、半導体基板から凸
部を有する半導体チップを多数個取りする際、互いの半
導体チップの凸部を向かい合わせて互い違いに配置し
た。従って、1枚の半導体基板から多数の半導体チップ
をとることができる。According to a second aspect of the present invention, when a large number of semiconductor chips having a convex portion are taken from a semiconductor substrate, the convex portions of the semiconductor chips are arranged alternately with facing each other. Therefore, a large number of semiconductor chips can be obtained from one semiconductor substrate.
【0010】請求項3記載の発明は、半導体基板の材料
を単結晶シリコンとした。従って、凸部の微細な加工を
容易に行なうことができる。According to a third aspect of the present invention, the material of the semiconductor substrate is single crystal silicon. Therefore, fine processing of the projection can be easily performed.
【0011】請求項4記載の発明は、凸部を有する半導
体チップを半導体基板から個々に分割する際、前記半導
体チップが半導体基板に少なくとも1個以上の梁により
固定されているようにした。従って、凸部を形成する際
に個々の半導体チップがばらばらになることがない。According to a fourth aspect of the present invention, when the semiconductor chip having the convex portion is individually divided from the semiconductor substrate, the semiconductor chip is fixed to the semiconductor substrate by at least one beam. Therefore, the individual semiconductor chips do not fall apart when the projections are formed.
【0012】請求項5記載の発明は、個々の半導体チッ
プが半導体基板に梁で固定された状態で、少なくとも半
導体チップの分割面の絶縁処理を行なうようにした。従
って、凸部を形成しただけの半導体チップでも電気的な
接続は可能だが、より信頼性のある接続を行うために必
要な絶縁処理を、凸部形成後でも梁により全てが基板に
結合された状態で行うこととしたことから、工程の簡略
化を可能とした。According to a fifth aspect of the present invention, at least a divided surface of the semiconductor chip is subjected to insulation treatment in a state where the individual semiconductor chips are fixed to the semiconductor substrate by beams. Therefore, electrical connection is possible even with a semiconductor chip having only a convex portion formed thereon, but the insulating treatment necessary for more reliable connection is completely connected to the substrate by a beam even after the convex portion is formed. Since the process is performed in the state, the process can be simplified.
【0013】請求項6記載の発明は、半導体チップに設
けた梁を折ることで個々の半導体チップに分割するよう
にした。従って、個々のチップが固定された状態で、梁
を折ることにより個々のチップを分断することとしたた
め、接着用のテープ等が不要である。According to a sixth aspect of the present invention, the semiconductor chip is divided into individual semiconductor chips by folding beams. Therefore, since the individual chips are divided by folding the beam in a state where the individual chips are fixed, an adhesive tape or the like is not required.
【0014】請求項7記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された凹部、開孔の形状を、半導体チ
ップの凸部の挿入側の基板面近傍で拡開した形状とし
た。従って、凸部の滑らかな挿入を可能にした。According to a seventh aspect of the present invention, the shape of the individually divided concave portions and openings formed in the base substrate is expanded near the substrate surface on the side where the convex portion of the semiconductor chip is inserted. Therefore, the smooth insertion of the projection is made possible.
【0015】請求項8記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された開孔の形状を、ベース基板の裏
面近傍で拡開した形状とした。従って、半導体チップの
固定力を向上させることができる。According to an eighth aspect of the present invention, the shape of each of the divided holes formed in the base substrate is expanded near the back surface of the base substrate. Therefore, the fixing force of the semiconductor chip can be improved.
【0016】請求項9記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された凹部、開孔を、半導体チップ凸
部の挿入時に弾性的に広がる形状とした。従って、凸部
の滑らかな挿入を可能にし、かつ、半導体チップを安定
した状態で固定することができる。According to a ninth aspect of the present invention, the individually divided concave portions and openings formed in the base substrate are formed to have a shape that elastically expands when the semiconductor chip convex portion is inserted. Therefore, it is possible to smoothly insert the convex portion and to fix the semiconductor chip in a stable state.
【0017】請求項10記載の発明は、ベース基板の材
料をシリコンとした。従って、基板自身に電気・電子回
路などを形成することができ、さらに、微細な凹部、開
孔の形成が容易である。In a tenth aspect of the present invention, the base substrate is made of silicon. Therefore, an electric / electronic circuit or the like can be formed on the substrate itself, and further, minute concave portions and openings can be easily formed.
【0018】請求項11記載の発明は、ベース基板に形
成された個々に分断された凹部の底部形状を拡開した形
状とした。従って、凸部の先端に出っ張りを形成するこ
とにより、半導体チップの固定力を向上させることがで
きる。According to the eleventh aspect of the present invention, the shape of the bottom of each of the divided recesses formed in the base substrate is expanded. Therefore, by forming a protrusion at the tip of the projection, the fixing force of the semiconductor chip can be improved.
【0019】請求項12記載の発明は、ベース基板に形
成された凹部又は開孔の拡開箇所を、単結晶シリコンの
異方性エッチングを用いて形成した。従って、拡開部を
形成する工程を簡略化することができる。In the twelfth aspect of the present invention, the recessed portion or the opening of the opening formed in the base substrate is formed by using anisotropic etching of single crystal silicon. Therefore, the step of forming the enlarged portion can be simplified.
【0020】請求項13記載の発明は、半導体チップ基
板の外周に凸部、ベース基板に個々に分断された凹部、
開孔を形成する方法として、ICP−RIE(Inductiv
elycoupled plasma - Reactive ion etching)法を用い
た。従って、微細加工が可能であり、また、略垂直な側
壁加工をも可能にした。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor chip substrate comprising: a convex portion on an outer periphery of the semiconductor chip substrate;
ICP-RIE (Inductiv
elycoupled plasma-Reactive ion etching) method was used. Therefore, fine processing can be performed, and substantially vertical side wall processing can be performed.
【0021】請求項14記載の発明は、半導体チップの
縁部がベース基板の基板面に対して間隔のある状態でベ
ース基板の凹部又は開孔に半導体チップの凸部を挿入し
た。従って、半田を用いた電気的接続を行なう場合に、
半田ブリッジ等による電気的不良の発生を防止すること
ができる。According to a fourteenth aspect of the present invention, the projection of the semiconductor chip is inserted into the recess or the opening of the base substrate in a state where the edge of the semiconductor chip is spaced from the substrate surface of the base substrate. Therefore, when making an electrical connection using solder,
It is possible to prevent the occurrence of electrical failure due to a solder bridge or the like.
【0022】請求項15記載の発明は、半導体チップの
凸部に出っ張りを形成し、ベース基板の裏面あるいは個
々に分断された凹部の底部に形成された拡開部に前記出
っ張りを噛み合わせるようにした。従って、半導体チッ
プの固定力を向上させることができる。According to a fifteenth aspect of the present invention, a protrusion is formed on the convex portion of the semiconductor chip, and the protrusion is engaged with an enlarged portion formed on the back surface of the base substrate or on the bottom of the individually divided concave portion. did. Therefore, the fixing force of the semiconductor chip can be improved.
【0023】請求項16記載の発明は、半導体チップの
凸部の近傍に設けられた電極とベース基板の凹部又は開
孔の近傍に設けられた電極との電気的接続を行なうよう
にした。従って、容易に、かつ、微細に半導体チップと
基板との機械的・電気的接続を行なうことができる。According to a sixteenth aspect of the present invention, the electrode provided near the convex portion of the semiconductor chip is electrically connected to the electrode provided near the concave portion or opening of the base substrate. Therefore, the mechanical and electrical connection between the semiconductor chip and the substrate can be easily and finely made.
【0024】請求項17記載の発明は、半導体チップの
凸部の面に電極を設け、ベース基板の個々に分断された
凹部又は開孔の内壁に電極を設けて機械的接触だけで電
気的な接続を行なうようにした。従って、半導体チップ
と基板との電気的接続をきわめて容易に行なうことがで
きる。According to a seventeenth aspect of the present invention, an electrode is provided on a surface of a convex portion of a semiconductor chip, and an electrode is provided on an inner wall of a recess or an opening which is separated from each other on a base substrate, so that electrical contact is obtained only by mechanical contact. Added connection. Therefore, the electrical connection between the semiconductor chip and the substrate can be made very easily.
【0025】請求項18記載の発明は、ベース基板の凹
部又は開孔に半導体チップの凸部を挿入しただけの状態
でベース基板に実装された半導体チップの電気・電子的
な検査を行なうようにした。従って、半導体チップが不
良品である場合の交換を容易に行なうことができる。According to the present invention, an electric / electronic inspection of a semiconductor chip mounted on a base substrate is performed in a state where a projection of the semiconductor chip is simply inserted into a concave portion or an opening of the base substrate. did. Therefore, when the semiconductor chip is defective, replacement can be easily performed.
【0026】請求項19記載の発明は、ベース基板に、
半導体チップの凸部を挿入する個々に分断された開孔以
外に、放熱のための開孔を形成した。従って、半導体チ
ップを集積化しても高い熱放散性を持たせることがで
き、熱的悪影響を及ぼすことがない。According to a nineteenth aspect of the present invention, the base substrate
An opening for heat dissipation was formed in addition to the individually divided openings for inserting the protrusions of the semiconductor chip. Therefore, even if the semiconductor chips are integrated, high heat dissipation can be provided, and there is no adverse thermal effect.
【0027】請求項20記載の発明は、電気回路、電子
回路、発光素子、受光素子、ミラー、レンズ、微細電気
−機械構造などが複数個形成された半導体基板を個々に
分割して形成された半導体チップのチップ基板の外周に
このチップ基板よりなる少なくとも1個以上の凸部を形
成し、ベース基板に個々に分断して形成された凹部又は
開孔に前記凸部を挿入して前記ベース基板に前記半導体
チップを固定し、前記半導体チップの凸部の近傍に電極
を設け、ベース基板の凹部又は開孔の近傍に電極を設
け、これらの電極を互いに接続して半導体チップによる
3次元構造体を形成するようにしたものである。According to a twentieth aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures, etc. are formed is divided into individual parts. At least one or more protrusions made of the chip substrate are formed on the outer periphery of a chip substrate of a semiconductor chip, and the protrusions are inserted into recesses or openings formed by dividing the base substrate individually. The semiconductor chip is fixed to the semiconductor chip, electrodes are provided in the vicinity of the protrusions of the semiconductor chip, the electrodes are provided in the vicinity of the recesses or openings of the base substrate, and these electrodes are connected to each other to form a three-dimensional structure of the semiconductor chip. Is formed.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1乃至図
31に基づいて説明する。まず、図1は、チップ基板1
7の外周に凸部18を有する半導体チップ19を、ベー
ス基板20に形成された個々に分断された凹部21、或
いは、開孔22に挿入する方法により製造された3次元
構造体23を示す。ここでは、従来例に示したフレネル
レンズを立てたマイクロマシンの3次元構造体と同様の
構造を作成する手段について述べる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG.
7 shows a three-dimensional structure 23 manufactured by a method of inserting a semiconductor chip 19 having a convex portion 18 on the outer circumference of the base 7 into an individually divided concave portion 21 or an opening 22 formed in a base substrate 20. Here, means for creating a structure similar to the three-dimensional structure of the micromachine having the Fresnel lens set up in the conventional example will be described.
【0029】図1(a)は、この3次元構造体23を構成
する部材を示している。すなわち、個々に分断された凹
部21、或いは、開孔22を有するベース基板20と、
チップ基板17の外周に凸部18を形成し、かつ、フレ
ネルレンズ24を形成した半導体チップ19とを示して
いる。図1(b)は、これらの構成部材を用い、凸部18
を凹部21、或いは、開孔22に挿入する方法により作
成された3次元構造体23である。図1(c)は、図1
(b)に図示したC−C'で切断した断面図であり、半導
体チップ19が挿入される前の状態を示している。この
図からも解るように、半導体チップ19に形成された凸
部18が、ベース基板20に形成された凹部21、或い
は、開孔22に挿入されることにより、3次元構造体2
3が作成されるものである。この図では、半導体チップ
19の凸部18が全て凹部21、開孔22に挿入されて
いる所を示している。ベース基板20に設けられる凹部
21、開孔22は、凸部18の大きさ、ピッチに合わせ
て、それぞれ個々に分断され、独立した状態で形成され
ている。半導体チップ19の材料は、シリコンや化合物
半導体であり、ベース基板20の材料は、チップと同様
な半導体の他、セラミック、ガラス、或いは、プラスチ
ックなどでもかまわない。FIG. 1A shows members constituting the three-dimensional structure 23. That is, the base substrate 20 having the individually separated concave portions 21 or the openings 22,
A semiconductor chip 19 in which a convex portion 18 is formed on the outer periphery of a chip substrate 17 and a Fresnel lens 24 is formed is shown. FIG. 1B shows a projection 18 using these components.
Is a three-dimensional structure 23 created by a method of inserting the hole into the recess 21 or the opening 22. FIG. 1 (c)
It is sectional drawing cut | disconnected by CC 'shown in (b), and has shown the state before the semiconductor chip 19 is inserted. As can be seen from this figure, the projection 18 formed on the semiconductor chip 19 is inserted into the recess 21 or the opening 22 formed on the base substrate 20 so that the three-dimensional structure 2 is formed.
3 is created. This figure shows that the protrusions 18 of the semiconductor chip 19 are all inserted into the recesses 21 and the openings 22. The concave portion 21 and the opening 22 provided on the base substrate 20 are individually divided according to the size and pitch of the convex portion 18 and are formed independently. The material of the semiconductor chip 19 is silicon or a compound semiconductor, and the material of the base substrate 20 may be ceramic, glass, plastic, or the like in addition to the semiconductor similar to the chip.
【0030】本実施の形態におけるフレネルレンズ24
の拡大図を図2に示すと共に、以下に作成方法を説明す
る。半導体基板25としては、4インチ径の単結晶シリ
コンウエハ(100)上にシリコン酸化膜(SiO2 )
(2μm),単結晶シリコン(3μm)が形成されたS
OI(Silicon on insulator)基板を用いた。まず、こ
の半導体基板25の裏面にシリコン窒化膜(SiNx)
を減圧CVD(Low pressure chemical vapor depositi
on)により0.5μm、表面にクロム(Cr)をスパッ
タリングにより0.5μm形成し、その後、フレネルレ
ンズ24の開口に相当するシリコン基板部分のSiNx
をフォトリソグラフィー工程により除去し、SiNxを
マスクに水酸化カリウム(KOH)水溶液などを用いた
異方性のエッチングにより基板部分のシリコンを除去す
る。その後、クロム層をフォトリソグラフィー工程によ
り、フレネルレンズ24のパターンに形成する。その
後、このCrパターンをマスクにして、単結晶シリコン
(3μm)を六フッ化硫黄(SF6)ガスを用いたRI
EによりSiO2層に到達するまでエッチング除去す
る。リング部、ギャップは、それぞれ3μmとした。こ
の様な工程により、光が透過可能のリングを形成し、フ
レネルレンズ24となる。この図より明らかなように、
フレネルレンズ24は、4インチ径のSOI基板上に、
多数形成される。この多数形成されたフレネルレンズ2
4は、後に説明するように、半導体チップ19の外形と
して凸部18を有する形になるよう、個々に分割され
(ICP−RIEによる)、この分割された半導体チッ
プ(フレネルレンズ)19を、ベース基板20に形成さ
れた凹部21、或いは、開孔22に挿入することによ
り、公知例に示したものと同等の3次元構造体(フレネ
ルレンズがベース基板に対して垂直に立っている)23
を形成することが可能となる。本実施の形態において
は、半導体基板25の厚さは200μm(全体厚さ)、
凸部18は100μm幅、ピッチが200μm、であ
り、凸部18の長さ(出っ張り)は、200μmとし
た。フレネルレンズ24が形成された半導体チップ19
の外形は、幅が3000μm、高さが2000μmであ
った。また、ベース基板20については、同様に4イン
チ径の単結晶シリコンウエハ、ベース基板20の厚さと
しては、200μm、400μmを用い、フォトレジス
トを略4μm厚形成後、フォトレジストをマスクに、I
CP−RIEにより200μm深さまでシリコンをエッ
チング除去した。即ち、200μm厚のベース基板20
では開孔22となり、400μm厚さのベース基板20
では凹部21となる。開孔22、凹部21の寸法は、半
導体チップ19の凸部18の断面より10μm大きく形
成したので、110×210μmの4角形状であった。
ベース基板20としては、外形として5000×500
0μmとし、半導体チップ19と同様に、基板上に多数
形成されたものを個々に分割してベース基板20とし
た。ベース基板20の分割については、通常のダイシン
グ装置で行った。The Fresnel lens 24 in the present embodiment
2 is shown in FIG. 2 and the method of preparation will be described below. As the semiconductor substrate 25, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on a 4-inch diameter single crystal silicon wafer (100).
(2 μm), single crystal silicon (3 μm) formed S
An OI (Silicon on insulator) substrate was used. First, a silicon nitride film (SiNx) is formed on the back surface of the semiconductor substrate 25.
Of low pressure chemical vapor depositi
on), and chromium (Cr) is formed on the surface by sputtering to a thickness of 0.5 μm. Thereafter, the SiNx of the silicon substrate portion corresponding to the opening of the Fresnel lens 24 is formed.
Is removed by a photolithography process, and silicon on the substrate is removed by anisotropic etching using an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) using SiNx as a mask. Thereafter, a chromium layer is formed in a pattern of the Fresnel lens 24 by a photolithography process. Then, using this Cr pattern as a mask, the single crystal silicon (3 μm) is converted into an RI using sulfur hexafluoride (SF6) gas.
E removes by etching until it reaches the SiO 2 layer. The ring portion and the gap were each 3 μm. Through such a process, a ring through which light can pass is formed, and the Fresnel lens 24 is obtained. As is clear from this figure,
Fresnel lens 24 is mounted on a 4 inch diameter SOI substrate,
Many are formed. This many formed Fresnel lens 2
As described later, the semiconductor chip 4 is individually divided (by ICP-RIE) so as to have a convex portion 18 as an outer shape of the semiconductor chip 19, and the divided semiconductor chip (Fresnel lens) 19 is used as a base. A three-dimensional structure (Fresnel lens stands upright with respect to the base substrate) 23 equivalent to that shown in the known example 23 by being inserted into the concave portion 21 or the opening 22 formed in the substrate 20.
Can be formed. In the present embodiment, the thickness of the semiconductor substrate 25 is 200 μm (total thickness),
The protrusion 18 had a width of 100 μm and a pitch of 200 μm, and the length (projection) of the protrusion 18 was 200 μm. Semiconductor chip 19 on which Fresnel lens 24 is formed
Had a width of 3000 μm and a height of 2000 μm. Similarly, the base substrate 20 is a single-crystal silicon wafer having a diameter of 4 inches, and the thickness of the base substrate 20 is 200 μm and 400 μm.
Silicon was removed by etching to a depth of 200 μm by CP-RIE. That is, the base substrate 20 having a thickness of 200 μm
In this case, an opening 22 is formed, and a 400 μm thick base substrate 20 is formed.
Thus, the recess 21 is formed. The dimensions of the opening 22 and the recess 21 were formed to be 10 μm larger than the cross section of the projection 18 of the semiconductor chip 19, so that they had a 110 × 210 μm square shape.
The base substrate 20 has an outer shape of 5000 × 500
As in the case of the semiconductor chip 19, a large number of chips formed on a substrate were individually divided to form a base substrate 20. The division of the base substrate 20 was performed using a normal dicing apparatus.
【0031】次に、本実施の形態の3次元構造体23を
作成する為の半導体チップ19について説明する。図3
は、本発明の3次元構造体23用の半導体チップ19の
形状を示すものである。図には示していないが、本半導
体チップ19には、その表面等に、電気・電子回路、発
光素子、受光素子、ミラー、レンズ、微細電気−機械構
造などが形成されている。一般的に、半導体チップ19
というとLSI、発光素子、受光素子などをが知られて
いるが、本実施の形態においては、半導体材料基板に形
成されたミラー、レンズ、或いは機械要素を含んだME
MS等も含まれる。Next, a semiconductor chip 19 for forming the three-dimensional structure 23 of the present embodiment will be described. FIG.
Shows the shape of the semiconductor chip 19 for the three-dimensional structure 23 of the present invention. Although not shown in the figure, the semiconductor chip 19 has an electric / electronic circuit, a light emitting element, a light receiving element, a mirror, a lens, a fine electro-mechanical structure, and the like formed on the surface thereof. Generally, the semiconductor chip 19
Although an LSI, a light emitting element, a light receiving element, and the like are known, in the present embodiment, an ME including a mirror, a lens, or a mechanical element formed on a semiconductor material substrate is used.
MS and the like are also included.
【0032】図より明らかなように、本実施の形態の大
きな特徴は、半導体チップ19の外周にその基板材料か
らなる凸部(厚さは、チップと同じ)18を形成したこ
とである。図では、半導体チップ19の下端に5個の凸
部18を形成したものを示したが、半導体チップ19の
外周であれば、左右の端、上端、或いは、角部に形成し
てもよく、また、形成する凸部18の数は1個でも複数
でもかまわない。また、その形状は、この図に示した長
方形状に限定されるものではない。図4に示すものは、
前記半導体チップ19に形成する凸部18の代表的な例
を示す。図4(a)は、凸部18の全体が先端に向かって
徐々に先細りとなる形状、図4(b)は、凸部18の先端
部近傍のみ先端部に向かって徐々に先細りとなる形状、
図4(c)は、凸部18の先端部近傍のみ先端部に向かっ
て曲率を持って先細りとなる形状である。図4(d)は、
凸部18の全体形状が、幅広の長方形状と幅狭の長方形
状が組合わさった形状であり、凸部18の先端部近傍の
み先端部に向かって曲率を持って先細りとなる形状であ
る。また、これら形状が組み合わされた様な形状でもよ
く、しかも、これらの形状に限定されるものではない。
この凸部18の先細り形状は、後に説明する半導体チッ
プ19の3次元構造体23を構成する場合、ベース基板
20に形成された個々に分断された凹部21、開孔22
に、凸部18を滑らかに挿入する事を可能とする。先端
の先細り部は、凹部21、開孔22の口より小さいの
で、凸部18、凹部21・開孔22の位置合わせが大ま
かであっても、先端部のみ挿入されれば、後は凸部18
の先端形状に導かれて、容易に挿入され、かつ、正確な
位置に挿入されることとなる。また、凸部18、凹部2
1のガタを小さく(互いのクリアランスを非常に小さ
く)した場合でも、前記の理由から、容易に挿入するこ
とを可能とし、即ち、特に挿入時の凸部18の破損を防
止し、3次元構造体23の製造歩留まりを大きく向上さ
せることができ、非常に寸法精度の良好な構造体で、且
つ、機械的接合強度の大きな3次元構造体23を構成す
ることを可能とする。As is apparent from the drawing, a major feature of the present embodiment is that a projection 18 made of the substrate material is formed on the outer periphery of the semiconductor chip 19 (the thickness is the same as that of the chip). Although the figure shows the case where five protrusions 18 are formed at the lower end of the semiconductor chip 19, the protrusions may be formed at the left and right ends, the upper end, or the corners as long as the outer periphery of the semiconductor chip 19 is provided. Further, the number of the convex portions 18 to be formed may be one or plural. Further, the shape is not limited to the rectangular shape shown in FIG. What is shown in FIG.
A representative example of the protrusion 18 formed on the semiconductor chip 19 is shown. FIG. 4A shows a shape in which the entirety of the projection 18 gradually tapers toward the tip, and FIG. 4B shows a shape in which only the vicinity of the tip of the projection 18 gradually tapers toward the tip. ,
FIG. 4C shows a shape in which only the vicinity of the distal end of the convex portion 18 is tapered with a curvature toward the distal end. FIG. 4 (d)
The overall shape of the convex portion 18 is a shape in which a wide rectangular shape and a narrow rectangular shape are combined, and only the vicinity of the distal end portion of the convex portion 18 is tapered with a curvature toward the distal end portion. Further, the shapes may be a combination of these shapes, and are not limited to these shapes.
When the three-dimensional structure 23 of the semiconductor chip 19 to be described later is formed, the tapered shape of the convex portion 18 is used to form an individually divided concave portion 21 and an open hole 22 formed on the base substrate 20.
In addition, it is possible to smoothly insert the projection 18. Since the tapered portion at the tip is smaller than the opening of the recess 21 and the opening 22, even if the positioning of the projection 18 and the recess 21 / the opening 22 is rough, if only the tip is inserted, the projection is the rest. 18
The tip shape is easily inserted, and inserted at an accurate position. In addition, the convex portion 18 and the concave portion 2
Even if the play of the first part is made small (the clearance between each other is very small), it is possible to easily insert the same for the above-mentioned reason, that is, to prevent the breakage of the convex part 18 particularly at the time of insertion, and to realize a three-dimensional structure. The manufacturing yield of the body 23 can be greatly improved, and a three-dimensional structure 23 having very good dimensional accuracy and high mechanical bonding strength can be formed.
【0033】図5は、前記凸部18にスリット26を形
成した代表的凸部18の形状を示す。図5(a)は、スリ
ット26が凸部18の付け根まで中央に1本形成されて
いる。図5(b)は、1本のスリット26が凸部18の中
央に位置してその凸部18の途中まで形成されている。
図5(c)は、1本のスリット26が凸部18の中央に位
置してその凸部18の付け根を通り過ぎ、半導体チップ
19内に侵入するまで形成されている。図5(d)は、凸
部18の中央と両側の付け根に、半導体チップ19内に
侵入するまで形成されている。図5(e)は、凸部18に
2本のスリット26が凸部18の付け根部まで形成され
ている。この図では、凸部18の全体の形状は4角形で
示しているが、その形状は、図4に示したような形状を
有していても何ら問題ない。また、スリット26の形状
においても、スリット26の数においても、スリット2
6の長さにおいても、図5に示す形状に限定されるもの
ではない。ここに示したようなスリット構造を採用する
ことにより、凸部18を個々に分断された凹部21、開
孔22に挿入する際、凸部18の破損を防止する。凸部
18の挿入時、個々に分断された凸部18は、スリット
26側にたわむ為、クリアランスが小さい場合などは、
この作用により、凸部18の破損を大きく減らすことが
出来る。また、凸部18の全体形状を凹部21、開孔2
2の形状よりわずかに大きくしておくことにより、機械
的接合強度をより大きくすることが出来る。スリット2
6の形状としては、特に図5(c)に示したように、スリ
ット26が凸部18の付け根よりも、半導体チップ19
の半導体基板25の内部まで延びている形状が望まし
い。但し、スリット26の部分には電気・電子回路を形
成することは不可能なので、半導体基板25内の電気・
電子回路に利用出来る基板面積がわずかではあるが減少
してしまう。FIG. 5 shows the shape of a typical convex portion 18 in which a slit 26 is formed in the convex portion 18. In FIG. 5A, one slit 26 is formed at the center up to the base of the projection 18. In FIG. 5B, one slit 26 is located at the center of the convex portion 18 and formed halfway through the convex portion 18.
In FIG. 5C, one slit 26 is formed at the center of the convex portion 18, passes through the base of the convex portion 18, and penetrates into the semiconductor chip 19. FIG. 5 (d) shows that the projection 18 is formed at the center and at the bases on both sides of the projection 18 until it enters the semiconductor chip 19. In FIG. 5E, two slits 26 are formed in the protrusion 18 up to the base of the protrusion 18. In this figure, the whole shape of the convex portion 18 is shown as a quadrangle, but there is no problem even if the shape has the shape shown in FIG. In addition, the shape of the slit 26 and the number of the slits 26, the slit 2
The length of 6 is not limited to the shape shown in FIG. By adopting the slit structure as shown here, the breakage of the convex portion 18 is prevented when the convex portion 18 is inserted into the individually separated concave portion 21 and opening 22. When the projection 18 is inserted, the individually divided projections 18 bend toward the slit 26 side, so when the clearance is small, for example,
By this action, breakage of the projection 18 can be greatly reduced. Further, the entire shape of the convex portion 18 is changed to the concave portion 21 and the opening 2
By making it slightly larger than the shape of 2, the mechanical joining strength can be further increased. Slit 2
In particular, as shown in FIG. 5C, the shape of the slit 6 is such that the slit 26 is smaller than the base of the projection 18 in the semiconductor chip 19.
The shape extending to the inside of the semiconductor substrate 25 is desirable. However, since it is impossible to form an electric / electronic circuit in the portion of the slit 26, the electric / electronic circuit in the semiconductor substrate 25 is not formed.
The substrate area available for electronic circuits is reduced, albeit slightly.
【0034】図6は、凸部18に前記したスリット26
を形成し、かつ、凸部18の両端の先端部に突起27を
設けた構造を示す。図6(a)は、凸部18が長方形状
で、スリット26が中央に設けられた凸部18の左右両
側の先端部に3角形状の突起27が形成されている。図
6(b)は、同様な突起27の先端に、曲率を持った形状
の出っ張りを形成した。出っ張りの形状、凸部18の全
体形状、或いは、スリット26の形状、長さ等は、この
図に示した形状に限定されるものではない。但し、図6
(a)(b)に示した凸部18の全体の形状、即ち、長方形
状の場合、先端部の出っ張り量というのは、両方の出っ
張り量の和が、スリット26の幅の量と同等程度か、む
しろ小さめにするのが望ましい。この出っ張りは、後に
説明するベース基板20に形成された凹部21の底部、
或いは、開孔22の裏面側の拡開部に噛み合わされ、半
導体チップ19が簡単に抜け落ちることを防止してい
る。この出っ張り部の前記噛み合い部の形状は、前記拡
開の角度と同程度が望ましい。FIG. 6 is a sectional view showing the slit
And a structure in which projections 27 are provided at the ends of both ends of the convex portion 18. In FIG. 6A, the projection 18 has a rectangular shape, and a triangular projection 27 is formed at the left and right ends of the projection 18 provided with the slit 26 at the center. In FIG. 6B, a protrusion having a curvature is formed at the tip of the similar projection 27. The shape of the protrusion, the entire shape of the projection 18, or the shape and length of the slit 26 are not limited to the shapes shown in FIG. However, FIG.
(a) In the case of the entire shape of the convex portion 18 shown in (b), that is, in the case of a rectangular shape, the amount of protrusion at the tip portion is equivalent to the sum of the amounts of both protrusions being equal to the width of the slit 26. Or rather, it is desirable to make it smaller. This protrusion is formed at the bottom of a concave portion 21 formed in a base substrate 20 described later,
Alternatively, the semiconductor chip 19 is engaged with the enlarged portion on the back surface side of the opening 22 to prevent the semiconductor chip 19 from easily falling off. It is desirable that the shape of the engagement portion of the projecting portion is substantially equal to the angle of the widening.
【0035】図7は、半導体チップ19に形成した凸部
18の付け根部にアールを形成した形状を示す。図7
(a)は、単純な長方形状の凸部18の両端の根本にアー
ルを形成した。図7(b)は、長方形状の凸部18の中央
に、半導体チップ19の半導体基板25内まで延びた1
本のスリット26を有する凸部18の両端の付け根と、
スリット26の付け根とにアールを形成した。アールの
大きさ(曲率半径など)、凸部18の全体形状などはこ
の図に示した形状に限定されるものではない。FIG. 7 shows a shape in which a radius is formed at the base of the convex portion 18 formed on the semiconductor chip 19. FIG.
3A, a radius is formed at the roots of both ends of a simple rectangular projection 18. FIG. 7 (b) shows a case in which the center of the rectangular projection 18 extends into the semiconductor substrate 25 of the semiconductor chip 19.
Roots at both ends of the convex portion 18 having the slits 26,
A radius was formed at the base of the slit 26. The size of the radius (radius of curvature and the like), the overall shape of the convex portion 18, and the like are not limited to the shapes shown in FIG.
【0036】図8は、半導体チップ19に形成された凸
部18に、付け根側に拡開した鋸歯状のギザギザ28を
設けた構造を示す。このギザギザ28は、凹部21、開
孔22への挿入が滑らかで、かつ、半導体チップ19が
抜けにくくなる目的で形成したものである。この鋸歯状
のギザギザ28の形状、凸部18の全体形状などは、こ
の図に示した形状に限定されるものではない。FIG. 8 shows a structure in which the protruding portion 18 formed on the semiconductor chip 19 is provided with a saw-toothed jaw 28 which is expanded toward the base. The knurls 28 are formed for the purpose of smooth insertion into the recess 21 and the opening 22 and to make it difficult for the semiconductor chip 19 to come off. The shape of the jagged teeth 28 and the overall shape of the projections 18 are not limited to the shapes shown in FIG.
【0037】図9は、前記までの面方向の構造とは異な
り、半導体チップ19の厚さ方向の構造を示す。図より
明らかなように、半導体チップ19の厚さに比べ、凸部
18が薄くなっている。凹部21、或いは、開孔22に
挿入される凸部18の断面積を減らすことにより、凹部
21、開孔22の断面積を小さくし、ベース基板20に
形成される回路の配線密度を向上することが可能とな
り、より高密度の3次元構造体23を構成することを可
能とする。また、厚さの段差を凸部18の中途に設ける
ことにより、図4(d)に示した形状と同様に、挿入停止
位置を規制することも可能となる。段差部の位置、形状
などはこの図に示した形状に限定されるものではない。FIG. 9 shows a structure in the thickness direction of the semiconductor chip 19, which is different from the structure in the plane direction described above. As is clear from the figure, the protrusion 18 is thinner than the thickness of the semiconductor chip 19. By reducing the cross-sectional area of the concave portion 21 or the convex portion 18 inserted into the opening 22, the cross-sectional area of the concave portion 21 and the opening 22 is reduced, and the wiring density of a circuit formed on the base substrate 20 is improved. This makes it possible to configure the three-dimensional structure 23 with higher density. Further, by providing a step of the thickness in the middle of the convex portion 18, it becomes possible to regulate the insertion stop position, similarly to the shape shown in FIG. The position, shape, and the like of the step portion are not limited to the shapes shown in FIG.
【0038】図10は、半導体基板25から凸部18を
有する半導体チップ19を切り出す状態を示すもので、
半導体材料ウエハよりなる半導体基板25から半導体チ
ップ19の形状に従ってその外周の全周をエッチングし
てしまうと、半導体チップ19自身がウエハから分離さ
れてしまうので、エッチング後の半導体チップ19をウ
エハに固定しておくために梁29を設けた構造を示す。
図11に示すものは、凸部18を有する半導体チップ1
9を多数個ウエハに形成した模式図である。実際の半導
体チップ19の形状は、略数千ミクロン角程度なので、
梁29は非常に細くてもかまわない。また、1箇所だけ
でなく複数個設けても良い。また梁29の形状は、ここ
に示した長方形状に限定されるものではない。但し、こ
の梁29を設ける部位は、3次元構造体を構成すると
き、邪魔にならない部位、本実施の形態では凸部18を
有しない辺に設けるのが望ましい。これは、以下に説明
するように、この梁29を折ることで、半導体チップ1
9をウエハより分離する為、その梁29が存在していた
部分に凹凸が発生するからである。FIG. 10 shows a state in which a semiconductor chip 19 having a projection 18 is cut out from a semiconductor substrate 25.
If the entire outer periphery of the semiconductor chip 19 is etched from the semiconductor substrate 25 made of a semiconductor material wafer in accordance with the shape of the semiconductor chip 19, the semiconductor chip 19 itself is separated from the wafer, so that the etched semiconductor chip 19 is fixed to the wafer. This shows a structure in which a beam 29 is provided.
FIG. 11 shows a semiconductor chip 1 having a projection 18.
9 is a schematic diagram in which a number 9 is formed on a plurality of wafers. Since the actual shape of the semiconductor chip 19 is approximately several thousand microns square,
The beam 29 may be very thin. Further, not only one place but also a plurality of places may be provided. The shape of the beam 29 is not limited to the rectangular shape shown here. However, it is desirable that the portion where the beam 29 is provided is provided in a portion that does not obstruct the three-dimensional structure, that is, in the present embodiment, on a side having no convex portion 18. This is achieved by folding the beam 29, as will be described below.
This is because unevenness occurs in the portion where the beam 29 was present because 9 is separated from the wafer.
【0039】図12は、凸部18を有する半導体チップ
19を、ウエハから多数個取りする場合、単純にチップ
を並べると、凸部18の分だけ、取り数が減少してしま
うので、凸部18を向かい合わせ、且つ互い違いに配置
する構造を示している。こうすることで、所定の面積の
ウエハから取ることができる半導体チップ19の数を増
すことができる。図13は、複数の半導体チップ19を
ウエハに形成した場合の模式図である。FIG. 12 shows that, when a large number of semiconductor chips 19 having the convex portions 18 are taken from the wafer, simply arranging the chips reduces the number of chips by the amount of the convex portions 18. 18 shows a structure in which 18 are faced and staggered. By doing so, the number of semiconductor chips 19 that can be obtained from a wafer having a predetermined area can be increased. FIG. 13 is a schematic diagram when a plurality of semiconductor chips 19 are formed on a wafer.
【0040】今まで述べてきたような凸部18を有する
半導体チップ19の多数個形成されたウエハからのチッ
プ分離方法について説明する。説明を容易にするため、
半導体材料ウエハ上には、既に回路(前記実施例におい
てはフレネルレンズ)などが多数形成されているとす
る。また、この様な半導体チップ19のウエハ上の配置
は、前記図13で示したような、取り数を工夫したレイ
アウトになっているものとする。また、半導体ウエハ材
料はシリコンとする。A method of separating a semiconductor chip 19 having a plurality of protrusions 18 from a wafer on which a plurality of semiconductor chips 19 have been formed as described above will be described. For ease of explanation,
It is assumed that a large number of circuits (Fresnel lenses in the above embodiment) and the like are already formed on the semiconductor material wafer. It is assumed that the layout of the semiconductor chips 19 on the wafer has a layout as shown in FIG. The semiconductor wafer material is silicon.
【0041】回路などを形成した半導体ウエハにフォト
レジストを塗布し、フォトレジストをベークした後、凸
部18を有する半導体チップ19の形状を描いた(勿
論、梁29の部分も描かれている)ガラスマスクによ
り、露光・現像する。その後、フォトレジストをベーク
し、このフォトレジストをマスクに用いて、チップ外形
部分を半導体基板25の厚さ分だけ、エッチング除去す
る。エッチング方法としては、フッ素系のガスを用いた
ドライエッチングプロセス(RIE:reactive ion e
tching)が適用される。このプロセスの代表的な方法と
して、基板温度を−100度程度に冷却し、エッチング
壁の垂直性を向上させた、cryo-etch(冷却するので、
フォトレジストのクラックが問題となり、メタルマスク
を使用するのが望ましい)、或いは、常温、低真空、高
密度プラズマによって、高異方性エッチングを可能とし
たICP−RIE(inductively coupled plasma react
ive ion etching)装置がある。半導体チップ19の厚
さ(ウエハの厚さに相当)が100ミクロン以下であれ
ばcryo-etchでもそれなりに可能であるが、数百ミクロ
ンの場合は、ICP−RIE装置を利用するのが望まし
い。本実験では、高密度プラズマICP−RIE装置を
用いた。この装置を利用すると、シリコンのエッチング
レートは2μm/min以上、フォトレジストマスクとの選
択比は75以上までが得られ、且つ側壁の垂直性が非常
に高いものが得られる。本実験では、回路などを形成し
たシリコンウエハを200ミクロンになるまで裏面を研
磨し、その後上記方法でエッチングを行った。本実験条
件では、200ミクロンエッチングするのに約90分
(約2.2μm/min)要した。エッチング面は、基板面に
対してほとんど垂直であった。前記した各種形状も非常
に精度良く作成する事ができた。ウエハ上に配列された
半導体チップ19は、個々に梁29を有する構造でウエ
ハに固定されているものとしたので、エッチング後のフ
ォトレジスト除去などが、個々の分割されたチップ単位
ではなく、1枚のウエハとして処理する事が可能であっ
たため、作業が容易であった。作業終了後、個々の半導
体チップ19に分割するには、前記梁29を折ることで
分割作業ができるので、この点も非常に作業を容易とし
た。A photoresist is applied to a semiconductor wafer on which circuits and the like are formed, and after baking the photoresist, the shape of the semiconductor chip 19 having the convex portion 18 is drawn (of course, the portion of the beam 29 is also drawn). Exposure and development are performed using a glass mask. Thereafter, the photoresist is baked, and the outer shape of the chip is etched away by the thickness of the semiconductor substrate 25 using the photoresist as a mask. As an etching method, a dry etching process using a fluorine-based gas (RIE: reactive ion
tching) is applied. As a typical method of this process, the temperature of the substrate is cooled to about -100 degrees, and the verticality of the etching wall is improved.
Cracking of the photoresist causes a problem, and it is preferable to use a metal mask.) Or ICP-RIE (inductively coupled plasma reactant) which enables highly anisotropic etching by room temperature, low vacuum, and high density plasma.
ive ion etching) equipment. If the thickness of the semiconductor chip 19 (corresponding to the thickness of the wafer) is 100 microns or less, cryo-etch can be used as such, but if it is several hundred microns, it is desirable to use an ICP-RIE apparatus. In this experiment, a high-density plasma ICP-RIE device was used. When this apparatus is used, a silicon etching rate of 2 μm / min or more, a selectivity with respect to a photoresist mask of 75 or more can be obtained, and an extremely high verticality of a side wall can be obtained. In this experiment, the back surface of a silicon wafer on which circuits and the like were formed was polished to 200 μm, and then etched by the above method. Under this experimental condition, it took about 90 minutes (about 2.2 μm / min) to etch 200 microns. The etched surface was almost perpendicular to the substrate surface. The various shapes described above could also be created with very high accuracy. Since the semiconductor chips 19 arranged on the wafer are fixed to the wafer in a structure having individual beams 29, the removal of the photoresist after the etching is performed not by individual chip units but by one chip. The operation was easy because it could be processed as a single wafer. After the work is completed, the work can be divided into individual semiconductor chips 19 by folding the beam 29. This also greatly facilitates the work.
【0042】図14は、ベース基板20に形成した凹部
21、或いは、開孔22の、凸部18を挿入する面近傍
に拡開部30を形成した構造を示す。図14(a)は、凹
部21に拡開部30を形成した場合であり、図14(b)
は、開孔22に拡開部30を形成した場合である。この
ような拡開部30を形成することにより、半導体チップ
19の凸部18の凹部21、或いは、開孔22への初期
の挿入を非常にスムーズに行うことができる。この拡開
部30は、凸部18のガイドの役目をしている。3次元
構造体23を製造する場合、少々凸部18と凹部21、
或いは、開孔22の位置合わせがずれていても(拡開部
30内に収まっていれば)、この拡開部30の斜面に沿
って案内されることとなる。拡開部30は、エッチング
で形成することが出来るが、ベース基板20にシリコ
ン、特に(100)ウエハを用いた場合は、KOH水溶
液、望ましくは回路との整合性(不純物汚染が少ない)
という点からテトラメチルアンモニウム水和物水溶液な
どのアルカリ溶液を用いた異方性エッチングで行うと、
作業が容易であるし、その異方性エッチングの特徴か
ら、前記したような拡開部30を容易に得ることができ
る。製造工程としては、まず異方性のエッチングにより
拡開部30を形成し、その後ICP−RIEにより凹部
21、或いは、開孔22を形成する。FIG. 14 shows a structure in which an enlarged portion 30 is formed in the concave portion 21 or the open hole 22 formed in the base substrate 20 in the vicinity of the surface where the convex portion 18 is inserted. FIG. 14A shows a case where the expanding portion 30 is formed in the concave portion 21, and FIG.
5 shows a case where the enlarged portion 30 is formed in the opening 22. By forming such an expanded portion 30, the initial insertion of the convex portion 18 of the semiconductor chip 19 into the concave portion 21 or the opening 22 can be performed very smoothly. The expanding portion 30 serves as a guide for the convex portion 18. When the three-dimensional structure 23 is manufactured, the convex portions 18 and the concave portions 21
Alternatively, even if the position of the opening 22 is misaligned (if it is within the widening portion 30), it is guided along the slope of the widening portion 30. The enlarged portion 30 can be formed by etching. However, when silicon, particularly a (100) wafer, is used for the base substrate 20, a KOH aqueous solution, desirably, compatibility with a circuit (less impurity contamination).
From the point of performing anisotropic etching using an alkali solution such as tetramethyl ammonium hydrate aqueous solution,
The work is easy, and the above-described enlarged portion 30 can be easily obtained due to the characteristics of the anisotropic etching. In the manufacturing process, first, the enlarged portion 30 is formed by anisotropic etching, and then the concave portion 21 or the opening 22 is formed by ICP-RIE.
【0043】図15は、凹部21の底部、開孔22のベ
ース基板20の裏面側近傍に、拡開部31を設けた構造
である。図15(a)に示すように、凹部21の底部に拡
開部31を作るには、まず、ICP−RIEで凹部21
を形成し、この凹部21の側壁、底部、ベース基板20
の面にシリコン窒化膜(SiNx )などをCVD(chem
ical vapor deposition)等により形成し、その後、凹
部21の底部のシリコン窒化膜(SiNx )のみICP
−RIEでエッチング除去する。この後、KOH水溶液
などのアルカリ液中に前記凹部21を形成したベース基
板20を浸し、底部のみウエットエッチングを行う。こ
うすることで、図に示したような菱形形状の拡開部31
を形成することができる。この形状は、円形にすること
も可能である。その後、側壁に形成されたシリコン窒化
膜(SiNx )を除去することで凹部21ができ上が
る。図15(b)に示すように、開孔22の部分のベース
基板20の裏面近傍の拡開部31は、前記同様、シリコ
ンの異方性エッチングを用いることで容易に作成するこ
とができる。この拡開部31は、ベース基板20の裏面
に回路などが形成されていない場合などは、図15(c)
に示すように、より大きく形成しても何ら問題はない。
この場合は、ベース基板の材料厚さを厚くしても、開孔
をICP−RIEでエッチングする厚さが少なくなるこ
とから、ベース基板20の機械的強度の増加、エッチン
グ時間の短縮に大きく寄与する。FIG. 15 shows a structure in which an enlarged portion 31 is provided at the bottom of the concave portion 21 and near the back surface side of the base substrate 20 in the opening 22. As shown in FIG. 15A, in order to form the enlarged portion 31 at the bottom of the concave portion 21, first, the concave portion 21 is formed by ICP-RIE.
Are formed, and the side wall and the bottom of the concave portion 21 and the base substrate 20
Of silicon nitride (SiNx) etc. on the surface of
ical vapor deposition), and thereafter, only the silicon nitride film (SiNx) at the bottom of the concave portion 21 is subjected to ICP.
-Etching removal by RIE. Thereafter, the base substrate 20 on which the concave portions 21 are formed is immersed in an alkaline liquid such as a KOH aqueous solution, and wet etching is performed only on the bottom. By doing so, the rhombus-shaped expanding portion 31 as shown in the figure is obtained.
Can be formed. This shape can also be circular. Then, the silicon nitride film (SiNx) formed on the side wall is removed to form the concave portion 21. As shown in FIG. 15B, the enlarged portion 31 near the back surface of the base substrate 20 at the portion of the opening 22 can be easily formed by using anisotropic etching of silicon as described above. The enlarged portion 31 is provided when the circuit or the like is not formed on the back surface of the base substrate 20 as shown in FIG.
As shown in FIG.
In this case, even if the material thickness of the base substrate is increased, the thickness of the opening to be etched by ICP-RIE is reduced, so that the mechanical strength of the base substrate 20 is increased and the etching time is greatly reduced. I do.
【0044】図16は、ベース基板20に形成する凹部
21、或いは、開孔22に、凸部18が挿入される時、
その挿入口32が拡開する様な、いわゆる弾性的な柔軟
構造とした凹部21、開孔22の構造を示している。こ
の場合、凹部21、開孔22が占める面積が大きくなる
ので、ベース基板20上に形成する電気・電子回路など
を形成できる面積が減るが、挿入口32が柔軟構造とな
ることから、凸部18の挿入を容易に行うことが可能と
なり、且つ、凸部18を挿入口32より僅かに大きくし
ておくことで、機械的な結合強度を大きくすることもで
きる。ここに示した形状に限定されるものではなく、そ
の他の形状でも何ら問題はない。ベース基板20の材料
自身の弾性を利用して、いわゆるバネ構造としたもので
ある。開孔22については、前記したように、この様な
形状でICP−RIEによりエッチングすれば製造でき
るが、凹部21の場合は、図16(c)に示したような犠
牲層33、例えば、SiO2 などの中間膜を必要とす
る。この場合、ベース基板20としては、SiO2 付き
のシリコンウエハと、シリコンウエハを陽極接合などの
方法を用いて接合し、この上部Si部に電気・電子回路
などを形成する。この後、ICP−RIE装置により、
中間層であるSiO2 層に至るまで凹部21をエッチン
グ除去する。この状態では、支持部34はSiO2 に接
合された状態であるため、可動しない。そこで、この接
着層である犠牲層33のSiO2 をエッチング除去し、
シリコンよりなる支持部34を浮いた状態とする。この
様な方法により、支持部34がベース基板20より浮い
た状態となり、支持部34がバネ構造となる。FIG. 16 shows a state in which the projection 18 is inserted into the recess 21 or the opening 22 formed in the base substrate 20.
The structure of the recess 21 and the opening 22 having a so-called elastic flexible structure in which the insertion opening 32 is expanded is shown. In this case, since the area occupied by the concave portion 21 and the opening 22 increases, the area in which an electric / electronic circuit or the like formed on the base substrate 20 can be reduced, but the convex portion is formed because the insertion port 32 has a flexible structure. The insertion of the projection 18 can be easily performed, and the mechanical coupling strength can be increased by making the projection 18 slightly larger than the insertion opening 32. The shape is not limited to the shape shown here, and other shapes have no problem. This is a so-called spring structure utilizing the elasticity of the material of the base substrate 20 itself. As described above, the opening 22 can be manufactured by etching in such a shape by ICP-RIE. In the case of the recess 21, however, a sacrifice layer 33 as shown in FIG. Requires an intermediate film such as 2 . In this case, as the base substrate 20, a silicon wafer with SiO 2 and a silicon wafer are bonded by using a method such as anodic bonding, and an electric / electronic circuit or the like is formed on the upper Si portion. After this, the ICP-RIE device
The recess 21 is removed by etching until reaching the SiO 2 layer as an intermediate layer. In this state, the support portion 34 is not movable because it is bonded to SiO 2 . Therefore, the SiO 2 of the sacrifice layer 33 serving as the adhesive layer is removed by etching.
The support portion 34 made of silicon is set in a floating state. With such a method, the support portion 34 is floated above the base substrate 20, and the support portion 34 has a spring structure.
【0045】図17は、半導体チップ19に形成した凸
部18が完全に挿入されていない構造を示す。図面で
は、単なる長方形状の凸部18が、凹部21に途中まで
挿入された構造を示しているが、図4(d)に示した2段
構造の凸部18の形状としてもよい。FIG. 17 shows a structure in which the protrusions 18 formed on the semiconductor chip 19 are not completely inserted. Although the drawing shows a structure in which a mere rectangular protrusion 18 is partially inserted into the recess 21, the shape of the protrusion 18 having a two-stage structure shown in FIG.
【0046】図18は、ベース基板20の開孔22の基
板面の裏面近傍に拡開部35を形成し、半導体チップ1
9の凸部18の先端に形成した出っ張り36が、開孔2
2の拡開部35に噛み合う状況を示した。図18(a)は
挿入前の状態を示し、図18(b)は挿入後を示してい
る。この図からも解るように、半導体チップ19に形成
された凸部18の出っ張り36は、拡開部35の形状に
マッチした形(特に角度)とするのが望ましい。この図
面では、裏面の拡開部35をシリコン(100)の異方
性エッチングで形成したので、この拡開部35の角度は
54.7度となり、このことから出っ張り36の部分の
角度は、35.7度が理想であることとなる。この図で
は、開孔22について示したが、凹部21の底部近傍に
拡開部を設けた場合においても同様に適用することがで
きる。また、この図では異方性エッチングによる形状を
示したが、前記ICP−RIEにより、拡開部35の形
状を長方形(裏面から中途までエッチングし、その後表
面からこれより小さい開孔を形成)としても良い。この
場合は、出っ張り36の角度は、90度となる。FIG. 18 shows an enlarged portion 35 formed near the back surface of the opening 22 of the base substrate 20 on the substrate surface.
The protrusion 36 formed at the tip of the projection 18 of the opening 9
2 shows a situation in which the second engaging portion 35 is engaged. FIG. 18A shows a state before insertion, and FIG. 18B shows a state after insertion. As can be seen from this figure, it is desirable that the protrusion 36 of the convex portion 18 formed on the semiconductor chip 19 has a shape (especially an angle) that matches the shape of the enlarged portion 35. In this drawing, since the enlarged portion 35 on the back surface is formed by anisotropic etching of silicon (100), the angle of the enlarged portion 35 is 54.7 degrees. 35.7 degrees would be ideal. In this figure, the opening 22 is shown, but the present invention can be similarly applied to a case where an enlarged portion is provided near the bottom of the recess 21. In this figure, the shape by anisotropic etching is shown, but by the ICP-RIE, the shape of the enlarged portion 35 is rectangular (etched from the back surface to halfway, and then a smaller opening is formed from the front surface). Is also good. In this case, the angle of the protrusion 36 is 90 degrees.
【0047】図19は、前述のベース基板20と半導体
チップ19とにより形成した3次元構造体23を積層し
た構造を示す。半導体チップ19は、それぞれベース基
板20に略垂直に互いに平行に立てられている。中間の
ベース基板20には、上面、下面にそれぞれ凹部21が
形成されている。この図では、両面に形成される凹部2
1が、同一の位置に形成されているが、これらは互い違
いでも良いし、また、開孔22であってもかまわない。
この様に積層することにより、より高密度に半導体チッ
プ19を集積することが可能となる。FIG. 19 shows a structure in which three-dimensional structures 23 formed by the above-described base substrate 20 and semiconductor chip 19 are stacked. The semiconductor chips 19 are erected substantially perpendicular to the base substrate 20 and parallel to each other. A concave portion 21 is formed on the upper and lower surfaces of the intermediate base substrate 20, respectively. In this figure, the concave portions 2 formed on both surfaces are shown.
1 are formed at the same position, but they may be alternated or may be the opening 22.
By stacking in this manner, it is possible to integrate the semiconductor chips 19 at a higher density.
【0048】図20は、半導体チップ19と同様にベー
ス基板20に形成された前述の図示しない凹部21又は
開孔22に嵌り込む凸部18を備えたガイドチップ37
を用いて形成した3次元構造体23の一例を示すもので
ある。すなわち、ベース基板20に半導体チップ19を
垂直に立てた構造であり、非常に精度良く凸部18、凹
部21、開孔22を形成するので、その位置精度は非常
に良い。特に、光学的な利用、例えば、レーザ光の反射
ミラーなどでは、この垂直というのが非常に重要な利点
となる。この様な場合は、図より明らかなように、スリ
ット38を有するガイドチップ37を用い、更に角度の
精度を上げている。ここでは、片側のみガイドチップ3
7を用いた構造を示したが、両側に用いても良い。位置
精度の向上ばかりでなく、更なる半導体チップ19の倒
れ防止、構造体の強度向上にも効果がある。FIG. 20 shows a guide chip 37 provided with a projection 18 which fits into the above-mentioned not-shown recess 21 or opening 22 formed on the base substrate 20 similarly to the semiconductor chip 19.
3 shows an example of a three-dimensional structure 23 formed by using the method shown in FIG. In other words, the semiconductor chip 19 has a structure in which the semiconductor chip 19 is set upright on the base substrate 20, and the projections 18, the recesses 21, and the openings 22 are formed with very high accuracy, so that the positional accuracy is very good. In particular, in the case of optical use, for example, a reflection mirror of laser light, this perpendicularity is a very important advantage. In such a case, as can be seen from the figure, a guide tip 37 having a slit 38 is used to further increase the accuracy of the angle. Here, only one side of the guide tip 3
Although the structure using 7 is shown, it may be used on both sides. This is effective not only for improving the positional accuracy but also for further preventing the semiconductor chip 19 from falling down and improving the strength of the structure.
【0049】図21に示す3次元構造体23は、ベース
基板20に2枚の半導体チップ19を所定間隔をおいて
平行に設け、これらの半導体チップ19の上縁にスリッ
ト39を形成してこれらのスリット39にストッパー4
0を嵌め込んで補強したものである。In the three-dimensional structure 23 shown in FIG. 21, two semiconductor chips 19 are provided in parallel on a base substrate 20 at a predetermined interval, and a slit 39 is formed at the upper edge of these semiconductor chips 19 to form a three-dimensional structure. Stopper 4 on slit 39
0 is inserted and reinforced.
【0050】図22に示す3次元構造体23は、ベース
基板20に一枚の半導体チップ19を立設し、ベース基
板20からストッパー41を切り起こしてその半導体チ
ップ19を固定するようにしたものである。A three-dimensional structure 23 shown in FIG. 22 has a structure in which one semiconductor chip 19 is erected on a base substrate 20 and a stopper 41 is cut out from the base substrate 20 to fix the semiconductor chip 19. It is.
【0051】図23に示す3次元構造体23は、半導体
チップ19として光学的な利用で良く用いられる45度
の反射ミラーを用いた例である。この場合、45度の角
度を有する3角形状のガイドチップ42(凸部を有しベ
ース基板の凹部、開孔に挿入される)の一部に切り欠き
43を設け、この切り欠き43の部分に凸部44を有す
る半導体チップ19(ミラーチップ)を挿入したこと
で、45度反射ミラーを形成した。ここでは切り欠き4
3を1個としたが、複数個設けた方が、角度の精度を出
すには望ましい。この方法により、望みの角度を有する
3次元構造体23を作成することが可能である。The three-dimensional structure 23 shown in FIG. 23 is an example using a 45-degree reflecting mirror often used for optical use as the semiconductor chip 19. In this case, a notch 43 is provided in a part of a triangular guide chip 42 having an angle of 45 degrees (having a convex portion and inserted into a concave portion or opening of the base substrate), and a portion of the notch 43 is provided. The semiconductor chip 19 (mirror chip) having the convex portion 44 was inserted into the substrate to form a 45-degree reflecting mirror. Here is notch 4
Although one number 3 is provided, it is preferable to provide a plurality of the number 3 in order to increase the angle accuracy. With this method, it is possible to create the three-dimensional structure 23 having a desired angle.
【0052】図24は、他の形式の3次元構造体23を
示すものである。ベース基板20の上に半導体チップ1
9が垂直に立てられ、この半導体チップ19にさらに他
の半導体チップ19が垂直に立てられた構造である。ベ
ース基板20に立てられた半導体チップ19は、もう一
つの半導体チップ19のベース基板20の役割も持って
いる。FIG. 24 shows a three-dimensional structure 23 of another type. Semiconductor chip 1 on base substrate 20
9 is vertically set, and another semiconductor chip 19 is further vertically set on the semiconductor chip 19. The semiconductor chip 19 erected on the base substrate 20 also has the role of the base substrate 20 of another semiconductor chip 19.
【0053】なお、前述の例においては、半導体チップ
19に形成された凸部18を、ベース基板20に形成さ
れた個々に分断された凹部21、開孔22に挿入するこ
とで半導体チップ19による3次元構造体23を作成す
ることができることを説明したが、凸部18を挿入する
だけではその3次元構造体23の接合強度が十分でない
場合等は、接合部、即ち挿入部を接着剤やメッキなどで
固定するのが望ましい。In the above-described example, the semiconductor chip 19 is formed by inserting the convex portions 18 formed on the semiconductor chip 19 into individually separated concave portions 21 and openings 22 formed on the base substrate 20. Although it has been described that the three-dimensional structure 23 can be formed, if the bonding strength of the three-dimensional structure 23 is not sufficient just by inserting the projection 18, the bonding part, that is, the insertion part, may be formed of an adhesive or the like. It is desirable to fix by plating or the like.
【0054】図25は、半導体チップ19による3次元
構造体23における電気的な接続方法を示す。図25
(a)は、端部が電極としても作用する電気配線45が形
成されたベース基板20に設けられた凹部21、或い
は、開孔22に、凸部18を有する半導体チップ19
(例えば、加速度センサ46が形成されている)が挿入
される前の状態を示している。ベース基板20上には、
加速度センサ46の出力などを検知するためのC−Fコ
ンバータなどの電子回路47が形成されており、この電
子回路47に接続された電気配線45は、個々に分断さ
れた凹部21、開孔22の近傍に形成されたベース基板
20上の電気配線45の端子(図では配線として示し
た)に接続されている。本実施の形態においては、電気
端子はベース基板20の表面にのみ(凹部21、開孔2
2の側壁などには形成されていない)に形成されてお
り、また、加速度センサ46が形成された半導体チップ
19においては、凸部18近傍の、ちょうど良い高さ
(完全に挿入した時に、ベース基板20の近傍に位置す
る)の部位に、電極として作用するチップ端子(電気的
接続用端子)48が形成されている。本実施の形態にお
いては、個々に分断された凹部21、或いは、開孔22
とすることで、図面より明らかなように、奥の半導体チ
ップ19からの電気配線45(C−Fコンバーター:容
量−周波数変換回路につながっている)を、前方の半導
体チップ19の凸部18の間を通して配線することがで
きる。すなわち、個々に分断された凹部21、開孔22
であることから、ベース基板20に穴が開かない(へこ
んだ)部位を残すことができ、この様な電気的配線が可
能となっている。複数枚の半導体チップ19を並設する
ようにした公知例における電気配線は、半導体チップ1
9を横切る配線が不可能であり、これにより、半導体チ
ップ19に平行な配線しかできないことから、複雑な半
導体チップ19間の配線は不可能であり、複雑な配線を
可能とするには、挿入する半導体チップ19の間のギャ
ップを大きくせねばならず(半導体チップ19に平行な
配線が多くなるため)、ベース基板20の面積が大きく
なり、3次元構造体23の体積が大きくなってしまう。
また、配線長が長くなることから、3次元半導体23の
高速化は難しい。この様な大きな問題点を解決すること
が、図25に示した構造のものでは可能である。この図
には示していないが、勿論配線上には端子部を除いて絶
縁膜が形成されている。FIG. 25 shows a method of electrically connecting the three-dimensional structure 23 by the semiconductor chip 19. FIG.
(a) shows a semiconductor chip 19 having a convex portion 18 in a concave portion 21 or an opening 22 provided in a base substrate 20 on which an electric wiring 45 whose end also functions as an electrode is formed.
This shows a state before the insertion of the acceleration sensor 46 (for example, in which the acceleration sensor 46 is formed). On the base substrate 20,
An electronic circuit 47 such as a C-F converter for detecting the output of the acceleration sensor 46 and the like is formed. The electric wiring 45 connected to the electronic circuit 47 includes the individually divided concave portion 21 and opening 22. Is connected to a terminal (shown as a wiring in the figure) of an electric wiring 45 on the base substrate 20 formed in the vicinity of. In the present embodiment, electric terminals are provided only on the surface of base substrate 20 (recess 21, opening 2).
In the semiconductor chip 19 on which the acceleration sensor 46 is formed, the semiconductor chip 19 on which the acceleration sensor 46 is formed has a suitable height (when the base is completely inserted) near the protrusion 18. A chip terminal (terminal for electrical connection) 48 that functions as an electrode is formed at a position (located near the substrate 20). In the present embodiment, each of the separated recesses 21 or the openings 22
Thus, as is clear from the drawing, the electric wiring 45 (CF converter: connected to the capacitance-frequency conversion circuit) from the back semiconductor chip 19 is connected to the projection 18 of the front semiconductor chip 19. It can be wired through. That is, the recess 21 and the opening 22 which are individually divided
Therefore, a portion where a hole is not formed (dented) can be left in the base substrate 20, and such electric wiring can be performed. In a known example in which a plurality of semiconductor chips 19 are arranged side by side, the semiconductor chip 1
9 is impossible, so that only wiring parallel to the semiconductor chip 19 can be performed. Therefore, wiring between the complicated semiconductor chips 19 is impossible. The gap between the semiconductor chips 19 must be increased (because the number of wirings parallel to the semiconductor chip 19 increases), the area of the base substrate 20 increases, and the volume of the three-dimensional structure 23 increases.
Further, since the wiring length is long, it is difficult to increase the speed of the three-dimensional semiconductor 23. Such a large problem can be solved by the structure shown in FIG. Although not shown in this figure, an insulating film is formed on the wiring except for the terminal portion.
【0055】本実施の形態におけるベース基板20の作
製方法を簡単に説明する。ベース基板20の凹部21、
開孔22は、前述の場合と同様に形成した。但し、この
場合用いたシリコンウエハは、既にICプロセスにより
特定の場所にC−Fコンバーター等の電子回路が形成さ
れたシリコンウエハである。このウエハ上には、図25
(a)で示した、ベース基板20の電気配線45、配線端
子(凹部21、開孔22が形成される部分には電極膜は
ない、ドーナツ的に中が開いている)も前記電子回路4
7と一緒に形成されており、かつ、配線端子部を除い
て、電気配線45上には絶縁膜が形成されている。この
ウエハの特定の個所(配線端子部内)に、ICP−RI
Eを用い、凹部21、開孔22を形成した。マスクとし
ては、フォトレジストを用いた。この様にして作られた
ベース基板20用のウエハは、個々に分割されてベース
基板20となる。A method for manufacturing base substrate 20 in the present embodiment will be briefly described. Concave portion 21 of base substrate 20,
The opening 22 was formed in the same manner as described above. However, the silicon wafer used in this case is a silicon wafer on which an electronic circuit such as a CF converter has already been formed at a specific location by an IC process. On this wafer, FIG.
The electric circuit 45 and the wiring terminals (there is no electrode film in the portion where the concave portion 21 and the opening 22 are formed and the inside is donut-shaped) shown in FIG.
7, and an insulating film is formed on the electric wiring 45 except for the wiring terminal portion. An ICP-RI is placed at a specific location (in the wiring terminal) of this wafer.
Using E, a concave portion 21 and an opening 22 were formed. A photoresist was used as a mask. The wafer for the base substrate 20 manufactured in this manner is divided individually into the base substrate 20.
【0056】図25(b)は、加速度センサ46が形成さ
れた凸部18を有する半導体チップ19が、電子回路4
7(C−Fコンバータ)、電気配線45、電気接続用の
端子が形成されたベース基板20の個々に分断された凹
部21、開孔22に挿入された状態を示している。ここ
では詳細を示さないが、挿入された後、半田、或いは導
電性接着剤などで半導体チップ19の電気端子とベース
基板20の配線端子を電気的に接続する。FIG. 25B shows that the semiconductor chip 19 having the convex portion 18 on which the acceleration sensor 46 is formed is mounted on the electronic circuit 4.
7 (C-F converter), the electric wiring 45, and the state of being inserted into the individually divided concave portion 21 and opening 22 of the base substrate 20 on which the terminals for electric connection are formed. Although not shown in detail here, after the insertion, the electric terminals of the semiconductor chip 19 and the wiring terminals of the base substrate 20 are electrically connected with solder or a conductive adhesive.
【0057】図26(a)は、本実施の形態における加速
度センサ46の拡大図を示している。作成方法を以下に
説明する。半導体基板25としては、4インチ径の単結
晶シリコンウエハを用い、この上面にまず減圧CVDに
よりSiNxを0.5μm、続いてSiO2 を1μm成
膜する。次に、加速度センサ46の重り49を固定す
る、ばね部50、櫛歯電極51の固定部52(アンカ
ー)、及び、チップ上配線53、電極となる端子パッド
54の為の開孔をSiO2 をエッチングすることで形成
する。次に、同様に減圧CVDでn型多結晶シリコン
(導伝率が高い)を2μm成膜し、熱処理を行うことで
多結晶シリコンの内部応力を非常に小さくする。この
後、チップ上配線53、端子パッド54の為の電極を成
膜し、配線、パッド形状にパターニングを行う。その
後、櫛歯電極51、重り49、ばね部50、チップ上配
線53、端子パッド54の形状に多結晶シリコンをフォ
トリソグラフィー工程によりエッチング除去(RIE使
用)する。この後、前記実施の形態と同様、凸部18を
有する個々の半導体チップ19に分割され(梁によりつ
ながっている)、最後に、犠牲層であるシリコン酸化膜
(SiO2 )をエッチング除去し、切り離しする(梁を
折る)ことにより、図26(b)に示すように、櫛歯電極
51、重り49、ばね部50を基板上に浮かせた構造を
有する加速度センサとなる。FIG. 26A is an enlarged view of the acceleration sensor 46 according to the present embodiment. The creation method will be described below. As the semiconductor substrate 25, a single-crystal silicon wafer having a diameter of 4 inches is used, and first, 0.5 μm of SiNx and 1 μm of SiO 2 are formed on the upper surface by low pressure CVD. Next, openings for the spring portion 50 for fixing the weight 49 of the acceleration sensor 46, the fixing portion 52 (anchor) of the comb electrode 51, the on-chip wiring 53, and the terminal pad 54 serving as an electrode are formed of SiO 2. Is formed by etching. Next, similarly, 2 μm of n-type polycrystalline silicon (having a high conductivity) is formed by low-pressure CVD and heat treatment is performed to greatly reduce the internal stress of the polycrystalline silicon. Thereafter, electrodes for the on-chip wiring 53 and the terminal pad 54 are formed, and patterning is performed into wiring and pad shapes. Thereafter, the polycrystalline silicon is removed by etching (using RIE) in the shape of the comb-tooth electrode 51, the weight 49, the spring portion 50, the on-chip wiring 53, and the terminal pad 54 by a photolithography process. Thereafter, similarly to the above-described embodiment, the semiconductor chip 19 is divided into individual semiconductor chips 19 each having a convex portion 18 (connected by a beam). Finally, a silicon oxide film (SiO 2 ) serving as a sacrificial layer is removed by etching. By separating (bending the beam), as shown in FIG. 26B, an acceleration sensor having a structure in which the comb-tooth electrode 51, the weight 49, and the spring portion 50 are floated on the substrate is obtained.
【0058】ここで示した半導体チップ19は、加速度
センサ46の機械要素部分だけ(配線部は勿論作られて
いる)が作り込まれたチップであることから、前記図で
説明したように、センサ出力を検出するための電子回路
47が必要となり、即ち、他の部材に対する電気的な接
続が必要となるわけである。この加速度センサ46で
は、加速度により重り49が左右どちらかに移動する
と、櫛歯電極51間の間隙が変化することから、静電容
量が変化するので、この静電容量変化を検知するための
回路が必要となる。この回路が、図25に示したC−F
コンバータによる電子回路47である。Since the semiconductor chip 19 shown here is a chip in which only the mechanical element portion of the acceleration sensor 46 (the wiring portion is formed) is used, as described with reference to FIG. An electronic circuit 47 for detecting the output is required, that is, an electrical connection to another member is required. In the acceleration sensor 46, when the weight 49 moves to the left or right due to acceleration, the gap between the comb-tooth electrodes 51 changes, so that the capacitance changes. Therefore, a circuit for detecting the change in the capacitance is used. Is required. This circuit corresponds to the C-F shown in FIG.
It is an electronic circuit 47 using a converter.
【0059】図27は、前記図25の断面構造を示して
いる。図27(a)は挿入前の状態であり、図27(b)は
挿入後半田付けを行った状態である。ここに示した構造
では、凸部18を挿入するだけでは、電気的な接続がで
きない為、半田55、或いは、導電性の接着剤などによ
り、半導体チップ19の電気端子とベース基板20の電
極となる配線端子56を電気的に接続する必要がある。
図には示していないが、半導体チップ19の凸部18の
側壁、裏面等が絶縁されていない場合は、凹部21、開
孔22の内側(側壁、底)を絶縁しておいた方が望まし
い。すなわち、半導体チップ19とベース基板20とが
短絡することを防止でき、導電性接着剤を用いた場合な
どは、僅かな挿入箇所のギャップに薬剤が侵入して電気
端子と基板自身が短絡する場合を防止することができ
る。なお、半田付けを用いる場合は、半田リフロー工程
を利用することができる。FIG. 27 shows the sectional structure of FIG. FIG. 27A shows a state before insertion, and FIG. 27B shows a state after soldering after insertion. In the structure shown here, an electrical connection cannot be made only by inserting the convex portion 18, so that the electric terminals of the semiconductor chip 19 and the electrodes of the base substrate 20 are connected to each other by the solder 55 or a conductive adhesive. Wiring terminals 56 need to be electrically connected.
Although not shown in the figure, when the side wall and the back surface of the projection 18 of the semiconductor chip 19 are not insulated, it is desirable to insulate the inside (side wall, bottom) of the recess 21 and the opening 22. . That is, a short circuit between the semiconductor chip 19 and the base substrate 20 can be prevented, and when a conductive adhesive is used, for example, when a chemical penetrates into a slight gap of the insertion portion and the electric terminal and the substrate itself are short-circuited. Can be prevented. When soldering is used, a solder reflow process can be used.
【0060】図28は、半導体チップ19に形成した凸
部18が完全に凹部21、或いは、開孔22に挿入され
てしまわない場合を示している。電気的接続方法など
は、前記と同じ方法で行うことが可能である。この場
合、半田付けをリフロー工程で行った場合、端子間の半
田ブリッジによるショートを非常に少なくすることが可
能となる。半導体チップ19の縁部とベース基板20間
にギャップ57を形成することにより、半田ブリッジ形
成を大きく低減することが可能となる。ここでは、凸部
18の形状は単純なる4角形であり、凹部21の深さを
制限する(凸部18の出っ張りより浅い深さとする)こ
とで、前記ギャップ57を形成しているが、図4(d)に
示した様な段差を設けた凸形状を利用することで、開孔
22の場合でも、容易にギャップ57を形成することが
できる。FIG. 28 shows a case where the protrusion 18 formed on the semiconductor chip 19 is not completely inserted into the recess 21 or the opening 22. The electrical connection method and the like can be performed in the same manner as described above. In this case, when the soldering is performed in the reflow process, it is possible to greatly reduce the short circuit due to the solder bridge between the terminals. By forming the gap 57 between the edge of the semiconductor chip 19 and the base substrate 20, the formation of solder bridges can be greatly reduced. Here, the shape of the convex portion 18 is a simple quadrangle, and the gap 57 is formed by limiting the depth of the concave portion 21 (to a depth shallower than the protrusion of the convex portion 18). By using a convex shape having a step as shown in FIG. 4D, the gap 57 can be easily formed even in the case of the opening 22.
【0061】本実施の形態で示した図25は、加速度セ
ンサ46を設けた半導体チップ19を2個(測定範囲の
異なるセンサ)ベース基板20に挿入しているが、1個
でも、更に多くが挿入されてもかまわない。また、圧力
センサなどの異なるセンサチップが挿入されてもかまわ
ない。この場合、勿論ベース基板20上には圧力検出用
の電子回路47が形成されている必要がある。ベース基
板20に形成された電子回路47については、1個所に
まとめる必要はなく、複数個であれば、その近傍に個々
まとめて形成してもかまわない。In FIG. 25 shown in this embodiment, two semiconductor chips 19 provided with the acceleration sensor 46 are inserted into the base substrate 20 (sensors having different measurement ranges). It can be inserted. Further, a different sensor chip such as a pressure sensor may be inserted. In this case, needless to say, an electronic circuit 47 for pressure detection needs to be formed on the base substrate 20. The electronic circuits 47 formed on the base substrate 20 do not need to be integrated in one place, and may be formed integrally in the vicinity of a plurality of electronic circuits as long as there are a plurality.
【0062】また、加速度センサの代わりに、電極、受
光層などを形成した受光素子でもかまわない。また、半
導体チップの半導体ウェハ材料として化合物半導体を用
い、電極、発光層などを形成した発光素子でもかまわな
い。これらの場合は、受光素子の駆動回路、又は発光素
子の駆動回路などがベース基板に形成されていればよ
い。Further, instead of the acceleration sensor, a light receiving element having an electrode, a light receiving layer and the like may be used. Further, a light emitting element using a compound semiconductor as a semiconductor wafer material of a semiconductor chip and forming electrodes, a light emitting layer, and the like may be used. In these cases, a drive circuit for the light-receiving element, a drive circuit for the light-emitting element, or the like may be formed over the base substrate.
【0063】図29は、機械的な電気接続を示した。凸
部18を挿入するだけで、電気的な接続を可能とするも
のである。凸部18を有する半導体チップ19は、その
全ての側壁(梁構造部は除く)を絶縁膜58で絶縁処理
する。すなわち、裏面、及びエッチング領域の側壁全て
をPCVD(プラズCVD)法などにより、低温でSi
O2 等の絶縁膜58を形成する。凸部18の端子部59
が露出されているのは云うまでもない。ベース基板20
に形成される凹部21、或いは、開孔22の内壁もま
た、絶縁膜58で絶縁処理されている。前記同様、PC
VDなどにより、SiO2 等の絶縁膜58を形成する。
その後、内壁、或いは、底部に電極となる端子部60を
形成する。この様な構造とすることで、凸部18、凹部
21、或いは、開孔22に形成された端子部59,60
は、個々に独立した構造なり、図で示したように、凸部
18を挿入するだけで、機械的に電気接続が可能とな
る。この場合、形成される端子部59,60の電極は、
金などの自然酸化膜が形成されにくい金属が望ましい。
挿入された半導体チップ19が正常に動作するかは、こ
の状態(機械的な電気接続)で検査することとする。こ
の状態で検査を行えば、仮に不良チップであった場合
は、単に引き抜けば良いので、ベース基板20の電極を
痛める事が少ない。凸部18に形成される電極が、凹部
21、開孔22の内壁に形成される電極よりも柔らかい
のが望ましい。これにより、抜き差しによる凹部21、
開孔22の内壁電極の破壊を低減することが出来る。こ
の場合、金の成膜方法を変えることで対処可能である。
凸部18はスパッタ、蒸着などの薄膜で形成し、凹部2
1、開孔22の内壁は、メッキで形成するなどである。
または、金の純度を変えるなどの方法でもかまわない。FIG. 29 shows a mechanical electrical connection. The electrical connection is made possible only by inserting the projection 18. The semiconductor chip 19 having the convex portions 18 is subjected to insulation treatment on all side walls (excluding the beam structure portion) with the insulating film 58. That is, the back surface and the entire sidewall of the etching region are formed at a low temperature by PCVD (plasma CVD) or the like.
An insulating film 58 such as O 2 is formed. Terminal part 59 of convex part 18
Needless to say, is exposed. Base substrate 20
The insulating film 58 also insulates the concave portion 21 formed on the inside or the inner wall of the opening 22. PC as above
An insulating film 58 such as SiO 2 is formed by VD or the like.
Thereafter, a terminal portion 60 serving as an electrode is formed on the inner wall or the bottom. With such a structure, the terminal portions 59, 60 formed in the convex portion 18, the concave portion 21, or the opening 22.
Have independent structures, and as shown in the figure, the electrical connection can be made mechanically only by inserting the projections 18. In this case, the electrodes of the terminal portions 59 and 60 formed are
A metal such as gold, on which a natural oxide film is unlikely to be formed, is desirable.
In this state (mechanical electrical connection), it is determined whether the inserted semiconductor chip 19 operates normally. If the inspection is performed in this state, if the chip is defective, the electrode on the base substrate 20 is less likely to be damaged because the chip may be simply pulled out. It is desirable that the electrode formed on the convex portion 18 is softer than the electrode formed on the inner wall of the concave portion 21 and the opening 22. Thereby, the concave portion 21 due to insertion / removal,
Breakage of the inner wall electrode of the opening 22 can be reduced. In this case, it can be dealt with by changing the method of forming the gold film.
The convex portion 18 is formed by a thin film such as sputtering or vapor deposition, and the concave portion 2 is formed.
1. The inner wall of the opening 22 is formed by plating.
Alternatively, a method such as changing the purity of gold may be used.
【0064】図30は、機械的+導電性材料を用いた電
気接続を示す。前記した機械的な電気接続だけでは、接
続の信頼性がまだ不十分であるため、半田55などの導
電性材料やメッキ工程を用いて更に固定した。不良半導
体チップ19を交換した後、リフローなどにより固定す
ることで、非常に歩留まり高く、半導体チップ19の電
気的接続された3次元構造体23を製造することが可能
である。FIG. 30 shows an electrical connection using a mechanical + conductive material. Since the reliability of the connection is still insufficient with only the mechanical electrical connection described above, the connection is further fixed using a conductive material such as solder 55 or a plating process. By fixing the defective semiconductor chip 19 by reflow or the like after replacement, it is possible to manufacture the three-dimensional structure 23 in which the semiconductor chip 19 is electrically connected at a very high yield.
【0065】図31は、半導体チップ19の3次元構造
体23において、ベース基板20に冷媒循環用の開孔6
1を形成した構造を示す。半導体チップ19は、今まで
に説明したように、凸部18を凹部21、或いは、開孔
22に挿入することで3次元構造に組み立てられるが、
半導体チップ19を高密度に集積すると、各チップ及び
全体としての熱の放散が非常に問題となる。そこで、ベ
ース基板20の電気配線45などを形成していない不要
な部分に開孔61を形成し、この開孔61により、3次
元構造体23を冷却用媒体を入れ封入した際、この開孔
61があることにより、冷媒の循環を効率よく行うこと
ができ、熱の放散に大きく寄与する。FIG. 31 shows the three-dimensional structure 23 of the semiconductor chip 19 in which the opening 6
1 shows the structure formed. The semiconductor chip 19 is assembled into a three-dimensional structure by inserting the protrusion 18 into the recess 21 or the opening 22 as described above.
When the semiconductor chips 19 are integrated at a high density, heat dissipation of each chip and the whole becomes very problematic. Therefore, an opening 61 is formed in an unnecessary portion of the base substrate 20 where the electric wiring 45 and the like are not formed. When the cooling medium is filled in the three-dimensional structure 23 by the opening 61, the opening 61 is formed. The presence of 61 makes it possible to efficiently circulate the refrigerant and greatly contributes to heat dissipation.
【0066】[0066]
【発明の効果】請求項1記載の発明は、電気回路、電子
回路、発光素子、受光素子、ミラー、レンズ、微細電気
−機械構造などが複数個形成された半導体基板を個々に
分割して形成された半導体チップのチップ基板の外周に
このチップ基板よりなる少なくとも1個以上の凸部を形
成し、ベース基板に個々に分断して形成された凹部又は
開孔に前記凸部を挿入して前記ベース基板に前記半導体
チップを固定するようにしたので、非常に容易に、か
つ、非常に高密度・最小体積で半導体チップによる3次
元構造体を製造することができると云う効果を有する。According to the first aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures, etc. are formed is divided into individual parts. Forming at least one projection formed of the chip substrate on the outer periphery of the chip substrate of the semiconductor chip, and inserting the projection into a recess or opening formed by dividing the base substrate individually. Since the semiconductor chip is fixed to the base substrate, a three-dimensional structure using the semiconductor chip can be manufactured very easily and with a very high density and a minimum volume.
【0067】請求項2記載の発明は、半導体基板から凸
部を有する半導体チップを多数個取りする際、互いの半
導体チップの凸部を向かい合わせて互い違いに配置した
ので、1枚の半導体基板から多数の半導体チップをとる
ことができると云う効果を有する。According to the second aspect of the present invention, when a large number of semiconductor chips having convex portions are taken from the semiconductor substrate, the convex portions of the semiconductor chips are arranged alternately so as to face each other. This has the effect that a large number of semiconductor chips can be obtained.
【0068】請求項3記載の発明は、半導体基板の材料
を単結晶シリコンとしたので、凸部の微細な加工を容易
に行なうことができると云う効果を有する。According to the third aspect of the present invention, since the material of the semiconductor substrate is single crystal silicon, there is an effect that fine processing of the projection can be easily performed.
【0069】請求項4記載の発明は、凸部を有する半導
体チップを半導体基板から個々に分割する際、前記半導
体チップが半導体基板に少なくとも1個以上の梁により
固定されているようにしたので、凸部を形成する際に個
々の半導体チップがばらばらになることがないと云う効
果を有する。According to a fourth aspect of the present invention, when the semiconductor chip having the convex portion is individually divided from the semiconductor substrate, the semiconductor chip is fixed to the semiconductor substrate by at least one beam. This has the effect that individual semiconductor chips do not fall apart when the projections are formed.
【0070】請求項5記載の発明は、個々の半導体チッ
プが半導体基板に梁で固定された状態で、少なくとも半
導体チップの分割面の絶縁処理を行なうようにしたの
で、凸部を形成しただけの半導体チップでも電気的な接
続は可能だが、より信頼性のある接続を行うために必要
な絶縁処理を、凸部形成後でも梁により全てが基板に結
合された状態で行うこととしたことから、工程の簡略化
を行なうことができると云う効果を有する。According to a fifth aspect of the present invention, at least a divisional surface of the semiconductor chip is subjected to insulation treatment in a state where the individual semiconductor chips are fixed to the semiconductor substrate by beams, so that only the protrusions are formed. Although electrical connection is possible even with a semiconductor chip, the insulation process required for more reliable connection is performed after all the parts are joined to the substrate by beams even after forming the convex part, This has the effect that the process can be simplified.
【0071】請求項6記載の発明は、半導体チップに設
けた梁を折ることで個々の半導体チップに分割するよう
にしたので、個々のチップが固定された状態で、梁を折
ることにより個々のチップを分断することとしたため、
接着用のテープ等が不要であると云う効果を有する。According to the sixth aspect of the present invention, since the beam provided on the semiconductor chip is divided into individual semiconductor chips by folding, the beam is folded by folding the beam in a state where the individual chips are fixed. Because I decided to cut the chip,
This has the effect of eliminating the need for an adhesive tape or the like.
【0072】請求項7記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された凹部、開孔の形状を、半導体チ
ップの凸部の挿入側の基板面近傍で拡開した形状とした
ので、凸部の滑らかな挿入を可能にすることができると
云う効果を有する。According to the seventh aspect of the present invention, the shape of the individually divided concave portions and openings formed in the base substrate is expanded in the vicinity of the substrate surface on the side where the convex portion of the semiconductor chip is inserted. This has the effect that smooth insertion of the projections can be made possible.
【0073】請求項8記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された開孔の形状を、ベース基板の裏
面近傍で拡開した形状としたので、半導体チップの固定
力を向上させることができると云う効果を有する。According to the eighth aspect of the present invention, the shape of the individually divided openings formed in the base substrate is expanded near the back surface of the base substrate, so that the fixing force of the semiconductor chip is improved. It has the effect that it can be done.
【0074】請求項9記載の発明は、ベース基板に形成
された個々に分断された凹部、開孔を、半導体チップ凸
部の挿入時に弾性的に広がる形状としたので、凸部の滑
らかな挿入を可能にし、かつ、半導体チップを安定した
状態で固定することができると云う効果を有する。According to the ninth aspect of the present invention, the individually divided recesses and openings formed in the base substrate are formed to have a shape which is elastically expanded when the semiconductor chip projection is inserted, so that the projection can be smoothly inserted. And the semiconductor chip can be fixed in a stable state.
【0075】請求項10記載の発明は、ベース基板の材
料をシリコンとしたので、基板自身に電気・電子回路な
どを形成することができ、さらに、微細な凹部、開孔の
形成が容易であると云う効果を有する。According to the tenth aspect of the present invention, since the base substrate is made of silicon, an electric / electronic circuit or the like can be formed on the substrate itself, and fine concave portions and apertures can be easily formed. The effect is as follows.
【0076】請求項11記載の発明は、ベース基板に形
成された個々に分断された凹部の底部形状を拡開した形
状としたので、凸部の先端に出っ張りを形成することに
より、半導体チップの固定力を向上させることができる
と云う効果を有する。According to the eleventh aspect of the present invention, the bottom shape of the individually divided concave portions formed on the base substrate is expanded, so that a protrusion is formed at the tip of the convex portion, so that the semiconductor chip of the semiconductor chip is formed. This has the effect that the fixing force can be improved.
【0077】請求項12記載の発明は、ベース基板に形
成された凹部又は開孔の拡開箇所を、単結晶シリコンの
異方性エッチングを用いて形成したので、拡開部を形成
する工程を簡略化することができると云う効果を有す
る。According to the twelfth aspect of the present invention, the step of forming the enlarged portion is performed by forming the enlarged portion of the concave portion or the opening formed in the base substrate by using anisotropic etching of single crystal silicon. This has the effect of being able to simplify.
【0078】請求項13記載の発明は、半導体チップ基
板の外周に凸部、ベース基板に個々に分断された凹部、
開孔を形成する方法として、ICP−RIE(Inductiv
elycoupled plasma - Reactive ion etching)法を用い
たので、微細加工が可能であり、また、略垂直な側壁加
工をも可能であると云う効果を有する。According to a thirteenth aspect of the present invention, there are provided a semiconductor chip substrate, a convex portion on the outer periphery, a concave portion individually divided on the base substrate,
ICP-RIE (Inductiv
Since the elycoupled plasma (reactive ion etching) method is used, it is possible to perform fine processing, and it is possible to perform substantially vertical side wall processing.
【0079】請求項14記載の発明は、半導体チップの
縁部がベース基板の基板面に対して間隔のある状態でベ
ース基板の凹部又は開孔に半導体チップの凸部を挿入し
たので、半田を用いた電気的接続を行なう場合に、半田
ブリッジ等による電気的不良の発生を防止することがで
きると云う効果を有する。According to a fourteenth aspect of the present invention, since the convex portion of the semiconductor chip is inserted into the concave portion or the opening of the base substrate in a state where the edge portion of the semiconductor chip is spaced from the substrate surface of the base substrate, the solder is removed. When the used electrical connection is performed, there is an effect that occurrence of electrical failure due to a solder bridge or the like can be prevented.
【0080】請求項15記載の発明は、半導体チップの
凸部に出っ張りを形成し、ベース基板の裏面あるいは個
々に分断された凹部の底部に形成された拡開部に前記出
っ張りを噛み合わせるようにしたので、半導体チップの
固定力を向上させることができると云う効果を有する。According to a fifteenth aspect of the present invention, a protrusion is formed on a convex portion of a semiconductor chip, and the protrusion is engaged with an enlarged portion formed on the back surface of the base substrate or on the bottom of a separately divided concave portion. Therefore, there is an effect that the fixing force of the semiconductor chip can be improved.
【0081】請求項16記載の発明は、半導体チップの
凸部の近傍に設けられた電極とベース基板の凹部又は開
孔の近傍に設けられた電極との電気的接続を行なうよう
にしたので、容易に、かつ、微細に半導体チップと基板
との機械的・電気的接続を行なうことができると云う効
果を有する。According to the sixteenth aspect of the present invention, the electrode provided near the convex portion of the semiconductor chip is electrically connected to the electrode provided near the concave portion or opening of the base substrate. This has the effect that mechanical and electrical connection between the semiconductor chip and the substrate can be easily and finely made.
【0082】請求項17記載の発明は、半導体チップの
凸部の面に電極を設け、ベース基板の個々に分断された
凹部又は開孔の内壁に電極を設けて機械的接触だけで電
気的な接続を行なうようにしたので、半導体チップと基
板との電気的接続をきわめて容易に行なうことができる
と云う効果を有する。According to a seventeenth aspect of the present invention, an electrode is provided on a surface of a convex portion of a semiconductor chip, and an electrode is provided on an inner wall of a recessed portion or an opening of a base substrate, which is electrically separated only by mechanical contact. Since the connection is made, there is an effect that the electrical connection between the semiconductor chip and the substrate can be made very easily.
【0083】請求項18記載の発明は、ベース基板の凹
部又は開孔に半導体チップの凸部を挿入しただけの状態
でベース基板に実装された半導体チップの電気・電子的
な検査を行なうようにしたので、半導体チップが不良品
である場合の交換を容易に行なうことができると云う効
果を有する。According to the eighteenth aspect of the present invention, the semiconductor chip mounted on the base substrate is subjected to an electric / electronic inspection in a state where the projection of the semiconductor chip is simply inserted into the recess or the opening of the base substrate. Therefore, there is an effect that replacement when a semiconductor chip is defective can be easily performed.
【0084】請求項19記載の発明は、ベース基板に、
半導体チップの凸部を挿入する個々に分断された開孔以
外に、放熱のための開孔を形成したので、半導体チップ
を集積化しても高い熱放散性を持たせることができ、熱
的悪影響を及ぼすことがないと云う効果を有する。According to a nineteenth aspect of the present invention, the base substrate
Openings for heat dissipation are formed in addition to the individually divided openings for inserting the protrusions of the semiconductor chip, so even if the semiconductor chip is integrated, it can have high heat dissipation even if the semiconductor chip is integrated. Has the effect of not having any effect.
【0085】請求項20記載の発明は、電気回路、電子
回路、発光素子、受光素子、ミラー、レンズ、微細電気
−機械構造などが複数個形成された半導体基板を個々に
分割して形成された半導体チップのチップ基板の外周に
このチップ基板よりなる少なくとも1個以上の凸部を形
成し、ベース基板に個々に分断して形成された凹部又は
開孔に前記凸部を挿入して前記ベース基板に前記半導体
チップを固定し、前記半導体チップの凸部の近傍に電極
を設け、ベース基板の凹部又は開孔の近傍に電極を設
け、これらの電極を互いに接続して半導体チップによる
3次元構造体を形成したので、微細加工部分の電気的接
続を容易に行なうことができると云う効果を有する。According to a twentieth aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures and the like are formed is divided into individual parts. At least one or more protrusions made of the chip substrate are formed on the outer periphery of a chip substrate of a semiconductor chip, and the protrusions are inserted into recesses or openings formed by dividing the base substrate individually. The semiconductor chip is fixed to the semiconductor chip, electrodes are provided in the vicinity of the protrusions of the semiconductor chip, the electrodes are provided in the vicinity of the recesses or openings of the base substrate, and these electrodes are connected to each other to form a three-dimensional structure of the semiconductor chip. Has the effect that electrical connection of the microfabricated portion can be easily performed.
【図1】本発明の一実施の形態を示すもので、(a−1)
はベース基板の平面図、(a−2)は半導体チップの正面
図、(b)はベース基板に半導体チップを取り付けて形成
した3次元構造体の斜視図、(c−1)は凹部が形成され
たベース基板に半導体チップを取り付ける直前の縦断側
面図、(c−2)は開孔が形成されたベース基板に半導体
チップを取り付ける直前の縦断側面図である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which (a-1)
Is a plan view of the base substrate, (a-2) is a front view of the semiconductor chip, (b) is a perspective view of a three-dimensional structure formed by attaching the semiconductor chip to the base substrate, and (c-1) has a recess. FIG. 7C is a vertical sectional side view immediately before attaching the semiconductor chip to the formed base substrate, and (c-2) is a vertical sectional side view immediately before attaching the semiconductor chip to the base substrate in which the opening is formed.
【図2】半導体チップをフレネルレンズとした場合であ
り、(a)はその正面図、(b)は縦断側面図である。FIGS. 2A and 2B show a case where a semiconductor chip is a Fresnel lens, wherein FIG. 2A is a front view thereof, and FIG.
【図3】半導体チップを示すもので、(a)は正面図、
(b)は図3(a)のA−A’線断面図である。FIG. 3 shows a semiconductor chip, (a) is a front view,
FIG. 3B is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【図4】(a)〜(d)は、半導体チップの凸部の形状を示
す正面図である。FIGS. 4A to 4D are front views showing the shapes of convex portions of a semiconductor chip.
【図5】(a)〜(d)は、半導体チップの凸部の他の形状
を示す正面図である。FIGS. 5A to 5D are front views showing other shapes of the protrusions of the semiconductor chip.
【図6】(a)、(b)は半導体チップの凸部の先端に出っ
張りを形成した状態の正面図である。FIGS. 6A and 6B are front views showing a state in which a protrusion is formed at the tip of a convex portion of a semiconductor chip.
【図7】(a)、(b)は半導体チップの凸部の根本にアー
ル部を形成した状態の正面図である。FIGS. 7 (a) and 7 (b) are front views showing a state where a round portion is formed at the root of a convex portion of a semiconductor chip.
【図8】半導体チップの凸部にギザギザを形成した状態
の正面図である。FIG. 8 is a front view showing a state in which a protrusion is formed on a convex portion of the semiconductor chip.
【図9】半導体チップの他の例を示すもので、(a)は正
面図、(b)は図9(a)のB−B’線断面図である。9A and 9B show another example of a semiconductor chip, in which FIG. 9A is a front view, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 9A.
【図10】半導体基板から半導体チップを切り出す場合
に、梁を残した状態で切り出すようにした状態を示す平
面図である。FIG. 10 is a plan view showing a state in which a semiconductor chip is cut out from a semiconductor substrate while leaving a beam.
【図11】半導体基板から多数の半導体チップを切り出
す状態の平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a state in which a large number of semiconductor chips are cut out from a semiconductor substrate.
【図12】半導体基板から半導体チップを切り出す場合
に、凸部を向き合わせて切り出すようにした状態を示す
平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a state in which when a semiconductor chip is cut out from a semiconductor substrate, the protrusions are cut out with facing each other.
【図13】半導体基板から多数の半導体チップを切り出
す状態の平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a state in which a large number of semiconductor chips are cut out from a semiconductor substrate.
【図14】ベース基板を示すもので、(a)は平面図、
(b)は拡開部を有する凹部を備えたベース基板の断面
図、(c)は拡開部を有する開孔を備えたベース基板の断
面図である。14A and 14B show a base substrate, wherein FIG. 14A is a plan view,
(b) is a sectional view of a base substrate provided with a concave portion having an enlarged portion, and (c) is a sectional view of a base substrate provided with an opening having an enlarged portion.
【図15】ベース基板を示すもので、(a)は底部に拡開
部を有する凹部を備えたベース基板の断面図、(b)は裏
面に拡開部を有する開孔を備えたベース基板の断面図、
(c)は大きな拡開部を有する開孔を備えたベース基板の
断面図である。15A and 15B show a base substrate, wherein FIG. 15A is a cross-sectional view of a base substrate having a concave portion having an enlarged portion at a bottom portion, and FIG. 15B is a base substrate having an opening having an enlarged portion on a back surface. Cross section of the
(c) is a cross-sectional view of a base substrate provided with an opening having a large expanded portion.
【図16】弾性的な柔軟構造を備えたベース基板を示す
もので、(a)は平面図、(b)は開孔の場合の縦断側面
図、(c)は凹部の場合に縦断側面図である。16A and 16B show a base substrate having an elastic flexible structure, wherein FIG. 16A is a plan view, FIG. 16B is a vertical side view in the case of an opening, and FIG. 16C is a vertical side view in the case of a recess. It is.
【図17】半導体チップの凸部が完全に挿入されない状
態の3次元構造体を示すもので、(a)は正面図、(b)は
側面図である。FIGS. 17A and 17B show the three-dimensional structure in a state where the protrusions of the semiconductor chip are not completely inserted, wherein FIG. 17A is a front view and FIG. 17B is a side view.
【図18】出っ張りを有する凸部が開孔に嵌り込む状態
を示すもので、(a)は挿入前の状態を示す断面図、(b)
は嵌り込んだ状態を示す断面図である。18A and 18B are views showing a state in which a protruding portion having a protrusion fits into an opening, and FIG. 18A is a cross-sectional view showing a state before insertion, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fitted state.
【図19】積層した3次元構造体を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a stacked three-dimensional structure.
【図20】ストッパーで支持した3次元構造体の斜視図
である。FIG. 20 is a perspective view of a three-dimensional structure supported by a stopper.
【図21】2枚の半導体チップをストッパーで支持した
3次元構造体の斜視図である。FIG. 21 is a perspective view of a three-dimensional structure in which two semiconductor chips are supported by stoppers.
【図22】ベース基板から立ち上げたストッパーで半導
体チップを支持した3次元構造体の斜視図である。FIG. 22 is a perspective view of a three-dimensional structure in which a semiconductor chip is supported by a stopper raised from a base substrate.
【図23】半導体チップを傾斜させて固定した3次元構
造体の斜視図である。FIG. 23 is a perspective view of a three-dimensional structure in which a semiconductor chip is inclined and fixed.
【図24】2枚の半導体チップを組み合わせた3次元構
造体の斜視図である。FIG. 24 is a perspective view of a three-dimensional structure obtained by combining two semiconductor chips.
【図25】ベース基板に対する半導体チップの電気的接
続を示すもので、(a)は分解斜視図、(b)は組み立てた
状態の斜視図である。25 (a) is an exploded perspective view, and FIG. 25 (b) is an assembled perspective view showing an electrical connection of a semiconductor chip to a base substrate.
【図26】半導体チップを加速度センサとした状態を示
すもので、(a)は正面図、(b)は図26(a)のC−C’
線断面図である。26A and 26B show a state in which a semiconductor chip is used as an acceleration sensor, where FIG. 26A is a front view, and FIG.
It is a line sectional view.
【図27】半導体チップの電気的接続を示すもので、
(a)は組立前の縦断側面図、(b)は組み立てた状態の縦
断側面図である。FIG. 27 shows an electrical connection of a semiconductor chip;
(a) is a longitudinal sectional side view before assembling, and (b) is a longitudinal sectional side view in an assembled state.
【図28】凸部を完全に挿入しない状態の半導体チップ
の電気的接続を示すもので、(a)は組立前の縦断側面
図、(b)は組み立てた状態の縦断側面図である。FIGS. 28A and 28B show the electrical connection of the semiconductor chip in a state where the protrusions are not completely inserted, wherein FIG. 28A is a longitudinal sectional side view before assembling, and FIG. 28B is a longitudinal sectional side view of the assembled state.
【図29】ベース基板に半導体チップを挿入するだけで
電気的接続をも行なうことができるようにした状態の縦
断側面図である。FIG. 29 is a vertical sectional side view showing a state where electrical connection can be made only by inserting a semiconductor chip into a base substrate.
【図30】ベース基板に半導体チップを挿入することと
導電性材料を用いることとで電気的接続を行なうように
した状態の縦断側面図である。FIG. 30 is a longitudinal sectional side view showing a state where electrical connection is made by inserting a semiconductor chip into a base substrate and using a conductive material.
【図31】冷媒循環用の開孔を形成した状態の斜視図で
ある。FIG. 31 is a perspective view showing a state in which an opening for circulating a refrigerant is formed.
【図32】従来の一例を示す斜視図である。FIG. 32 is a perspective view showing an example of the related art.
【図33】従来の他の例を示すもので、(a)は全体の斜
視図、(b)はベース基板に半導体チップを挿入する前の
断面図、(c)は挿入後の断面図である。FIGS. 33A and 33B show another conventional example, in which FIG. 33A is an overall perspective view, FIG. 33B is a sectional view before inserting a semiconductor chip into a base substrate, and FIG. is there.
17 チップ基板 18 凸部 19 半導体チップ 20 ベース基板 21 凹部 22 開孔 25 半導体基板 29 梁 36 出っ張り 45 電極 48 電極 54 電極 56 電極 Reference Signs List 17 chip substrate 18 convex portion 19 semiconductor chip 20 base substrate 21 concave portion 22 opening 25 semiconductor substrate 29 beam 36 protrusion 45 electrode 48 electrode 54 electrode 56 electrode
フロントページの続き (72)発明者 年吉 洋 神奈川県中郡二宮町中里2−16−36 ハイ ネス井上105号室 (72)発明者 小川 実 静岡県三島市南町6番78号 株式会社テッ ク技術研究所内 (72)発明者 三田 吉郎 広島県呉市焼山桜ヶ丘2−10−2Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Toshiyoshi 2-16-36 Nakazato, Ninomiya-cho, Naka-gun, Kanagawa Prefecture Highness Inoue Room 105 (72) Inventor Minoru Ogawa 6-78, Minamicho, Mishima-shi, Shizuoka Prefecture Inside the research institute (72) Inventor Yoshiro Mita 2-10-2 Sakuragaoka, Yakiyama, Kure City, Hiroshima Prefecture
Claims (20)
子、ミラー、レンズ、微細電気−機械構造などが複数個
形成された半導体基板を個々に分割して形成された半導
体チップのチップ基板の外周にこのチップ基板よりなる
少なくとも1個以上の凸部を形成し、ベース基板に個々
に分断して形成された凹部又は開孔に前記凸部を挿入し
て前記ベース基板に前記半導体チップを固定するように
したことを特徴とする半導体チップによる3次元構造体
の製造方法。1. A chip substrate of a semiconductor chip formed by individually dividing a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures and the like are formed. At least one projection formed of the chip substrate is formed on the outer periphery, and the projection is inserted into a recess or opening formed by dividing the base substrate individually, and the semiconductor chip is fixed to the base substrate. A method for manufacturing a three-dimensional structure using a semiconductor chip.
プを多数個取りする際、互いの半導体チップの凸部を向
かい合わせて互い違いに配置することを特徴とした半導
体チップの製造方法。2. A method for manufacturing a semiconductor chip, comprising: forming a plurality of semiconductor chips having convex portions from a semiconductor substrate; and disposing the semiconductor chips with the convex portions of the semiconductor chips facing each other.
ることを特徴とする請求項2記載の半導体チップの製造
方法。3. The method according to claim 2, wherein the material of the semiconductor substrate is single crystal silicon.
から個々に分割する際、前記半導体チップが半導体基板
に少なくとも1個以上の梁により固定されていることを
特徴とする請求項2記載の半導体チップの製造方法。4. The semiconductor according to claim 2, wherein when the semiconductor chip having the convex portion is individually divided from the semiconductor substrate, the semiconductor chip is fixed to the semiconductor substrate by at least one beam. Chip manufacturing method.
固定された状態で、少なくとも半導体チップの分割面の
絶縁処理を行なうようにしたことを特徴とする請求項4
記載の半導体チップの製造方法。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein at least a divided surface of the semiconductor chip is subjected to insulation treatment in a state where the individual semiconductor chips are fixed to the semiconductor substrate by beams.
The manufacturing method of the semiconductor chip described in the above.
々の半導体チップに分割するようにしたことを特徴とす
る請求項4記載の半導体チップの製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor chip according to claim 4, wherein a beam provided on the semiconductor chip is broken to divide the semiconductor chip into individual semiconductor chips.
た凹部、開孔の形状を、半導体チップの凸部の挿入側の
基板面近傍で拡開した形状としたことを特徴とする請求
項1記載の半導体チップによる3次元構造体の製造方
法。7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the shape of each of the divided recesses and openings formed in the base substrate is expanded in the vicinity of the substrate surface on the insertion side of the projection of the semiconductor chip. A method for manufacturing a three-dimensional structure using the semiconductor chip according to claim 1.
た開孔の形状を、ベース基板の裏面近傍で拡開した形状
としたことを特徴とする請求項1記載の半導体チップに
よる3次元構造体の製造方法。8. The three-dimensional structure of a semiconductor chip according to claim 1, wherein the shape of each of the divided holes formed in the base substrate is expanded near the back surface of the base substrate. How to make the body.
た凹部、開孔を、半導体チップ凸部の挿入時に弾性的に
広がる形状としたことを特徴とする請求項1記載の半導
体チップによる3次元構造体の製造方法。9. The semiconductor chip according to claim 1, wherein each of the divided recesses and openings formed in the base substrate is elastically widened when the semiconductor chip projection is inserted. A method for manufacturing a three-dimensional structure.
とを特徴とする請求項1記載の半導体チップによる3次
元構造体の製造方法。10. The method according to claim 1, wherein the material of the base substrate is silicon.
れた凹部の底部形状を拡開した形状としたことを特徴と
する請求項1記載の半導体チップによる3次元構造体の
製造方法。11. The method for manufacturing a three-dimensional structure by using a semiconductor chip according to claim 1, wherein the bottom shape of each of the divided recesses formed in the base substrate is expanded.
の拡開箇所を、単結晶シリコンの異方性エッチングを用
いて形成したことを特徴とする請求項7,8又は11記
載の半導体チップによる3次元構造体の製造方法。12. The semiconductor chip according to claim 7, wherein the recessed portion or the opening of the opening formed in the base substrate is formed by using anisotropic etching of single-crystal silicon. A method for producing a three-dimensional structure according to the above.
ス基板に個々に分断された凹部、開孔を形成する方法と
して、ICP−RIE(Inductively coupled plasma -
Reactive ion etching)法を用いたことを特徴とする
請求項3又は10記載の半導体チップ及び半導体チップ
による3次元構造体の製造方法。13. A method for forming a convex portion on the outer periphery of a semiconductor chip substrate, a separately divided concave portion and an opening in a base substrate, using an inductively coupled plasma (ICP-RIE).
The method of manufacturing a three-dimensional structure using a semiconductor chip and the semiconductor chip according to claim 3, wherein a reactive ion etching method is used.
板面に対して間隔のある状態でベース基板の凹部又は開
孔に半導体チップの凸部を挿入したことを特徴とする請
求項1記載の半導体チップによる3次元構造体の製造方
法。14. The semiconductor chip according to claim 1, wherein the semiconductor chip has a convex portion inserted into a concave portion or an opening of the base substrate in a state where an edge portion of the semiconductor chip is spaced from a substrate surface of the base substrate. A method for manufacturing a three-dimensional structure using a semiconductor chip.
し、ベース基板の裏面あるいは個々に分断された凹部の
底部に形成された拡開部に前記出っ張りを噛み合わせる
ようにしたことを特徴とする請求項1記載の半導体チッ
プによる3次元構造体の製造方法。15. A protrusion is formed on a convex portion of the semiconductor chip, and the protrusion is engaged with an enlarged portion formed on the back surface of the base substrate or on the bottom of a separately divided concave portion. A method for manufacturing a three-dimensional structure using the semiconductor chip according to claim 1.
た電極とベース基板の凹部又は開孔の近傍に設けられた
電極との電気的接続を行なうようにしたことを特徴とす
る請求項1記載の半導体チップによる3次元構造体の製
造方法。16. An electrical connection between an electrode provided near a convex portion of a semiconductor chip and an electrode provided near a concave portion or an opening of a base substrate. A method for manufacturing a three-dimensional structure using the semiconductor chip described in the above.
け、ベース基板の個々に分断された凹部又は開孔の内壁
に電極を設けて機械的接触だけで電気的な接続を行なう
ようにしたことを特徴とする請求項16記載の半導体チ
ップによる3次元構造体及び電気的接続方法。17. An electrode is provided on a surface of a convex portion of a semiconductor chip, and an electrode is provided on an inner wall of a separately divided concave portion or opening of a base substrate so that electrical connection is made only by mechanical contact. A three-dimensional structure and an electrical connection method using a semiconductor chip according to claim 16.
ップの凸部を挿入しただけの状態でベース基板に実装さ
れた半導体チップの電気・電子的な検査を行なうように
したことを特徴とする請求項17記載の半導体チップに
よる3次元構造体の製造方法。18. An electric / electronic inspection of a semiconductor chip mounted on a base substrate in a state where a projection of the semiconductor chip is simply inserted into a concave portion or an opening of the base substrate. A method for manufacturing a three-dimensional structure using the semiconductor chip according to claim 17.
挿入する個々に分断された開孔以外に、放熱のための開
孔を形成したことを特徴とする請求項16記載の半導体
チップによる3次元構造体の製造方法。19. The semiconductor chip according to claim 16, wherein an opening for heat radiation is formed in the base substrate, in addition to the individually divided openings for inserting the projections of the semiconductor chip. A method for manufacturing a three-dimensional structure.
素子、ミラー、レンズ、微細電気−機械構造などが複数
個形成された半導体基板を個々に分割して形成された半
導体チップのチップ基板の外周にこのチップ基板よりな
る少なくとも1個以上の凸部を形成し、ベース基板に個
々に分断して形成された凹部又は開孔に前記凸部を挿入
して前記ベース基板に前記半導体チップを固定し、前記
半導体チップの凸部の近傍に電極を設け、ベース基板の
凹部又は開孔の近傍に電極を設け、これらの電極を互い
に接続したことを特徴とする半導体チップによる3次元
構造体。20. A chip substrate of a semiconductor chip formed by individually dividing a semiconductor substrate on which a plurality of electric circuits, electronic circuits, light emitting elements, light receiving elements, mirrors, lenses, micro-electro-mechanical structures and the like are formed. At least one projection formed of the chip substrate is formed on the outer periphery, and the projection is inserted into a recess or opening formed by dividing the base substrate individually, and the semiconductor chip is fixed to the base substrate. An electrode is provided near a convex portion of the semiconductor chip, an electrode is provided near a concave portion or an opening of the base substrate, and these electrodes are connected to each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33444197A JPH11168172A (en) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | Manufacture of semiconductor chip, three-dimensional structure using semiconductor chip thereof, manufacture thereof and electrical connection thereof |
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