JP4991637B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。図1に示すように、携帯電話機1は、アプリケーションプロセッサ2、メモリ3、ベースバンド部4、RFIC5、電力増幅器6、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ7、アンテナスイッチ8およびアンテナ9を有している。
と下部電極から構成される容量素子Cが形成されている。シリコン層52上には、窒化シリコン膜66と酸化シリコン膜67の積層膜からなる層間絶縁膜が形成されており、この層間絶縁膜を貫通するようにプラグPLGが形成されている。プラグPLGには、下部電極となるn型半導体領域61cと電気的に接続されるものや、上部電極63と電気的に接続されるもの(図示せず)がある。層間絶縁膜上には配線68が形成されており、配線68はプラグPLGと電気的に接続されている。これにより、容量素子Cの上部電極63および下部電極(n型半導体領域61c)は、配線68によりその他の素子と電気的に接続できるようになる。
本実施の形態2もハーフボールLGAを対象にしている。前記実施の形態1では、配線基板の裏面に形成されているランドのすべてについてランドオンビア構造を採用し、かつ、ランドの構成態様をNSMDとする例について説明している。これに対し、本実施の形態2では、配線基板の裏面に形成されているランドの一部についてだけランドオンビア構造を採用し、かつ、ランドの構成態様をNSMDとする一方、その他のランドについては、ランドオンビア構造を採用せず、かつ、ランドの構成態様をSMDとする例について説明する。
本実施の形態3もハーフボールLGAを対象にしている。前記実施の形態1では、配線基板の裏面に形成されているランドのすべてについてランドオンビア構造を採用し、かつ、ランドの構成態様をNSMDとする例について説明している。これに対し、本実施の形態3では、配線基板の裏面に形成されているランドの一部についてだけランドオンビア構造を採用し、かつ、ランドの構成態様をNSMDとする一方、その他のランドについては、ランドオンビア構造を採用せず、かつ、ランドの構成態様をSMDとする例について説明する。
本実施の形態4では、BGAに本発明を適用する例について説明する。前記実施の形態1〜3ではハーフボールLGAについて説明したが、これらは、本実施の形態4におけるBGAにも適用することができる。
本実施の形態5では、LGAに本発明を適用する例について説明する。図61は、本実施の形態5のLGAからなるパッケージPaの模式的な構成を示す断面図である。図61に示すパッケージPaは、図49に示す前記実施の形態1のハーフボールLGAからなるパッケージPaとほぼ同様の構成をしている。異なる点は、図61に示すパッケージPaではハーフボールが形成されていないのに対し、図49に示すパッケージPaではハーフボールHBaが形成されている点である。以下に、図61に示すパッケージPaの構成について説明する。図61に示すパッケージPaは、配線基板1Sを有しており、この配線基板1Sには、配線基板1Sを貫通するビアVが形成されている。ビアVの側面にはめっき膜からなる導電膜CF2が形成されている。そして、配線基板1Sの裏面(下面)には、ビアVと直接接続するようにランドLND3が形成されており、ランドLND3上に外部接続端子である半田ボールBaが形成されている。これにより、ランドオンビア構造が形成されていることになる。配線基板1Sの裏面(下面)にはソルダレジストSRが形成されており、ランドLND3は、ソルダレジストSRに形成された開口部Kの内部に形成されている。このとき、開口部Kの径はランドLND3の径よりも大きくなるように形成されており、ランドLND3の構成態様はNSMDとなっている。つまり、本実施の形態1におけるパッケージPa(LGA)は、ランドオンビア構造であり、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとするパッケージである。配線基板1Sの表面(上面)には、ビアVと接続するようにランドLND1が形成されており、このランドLND1と接続するように配線L1が形成されている。配線基板1Sの表面に形成されているランドLND1および配線L1はソルダレジストSRで覆われている。このソルダレジストSR上には樹脂Mが形成されている。詳細に説明すると、図57では図示していないが、配線基板1Sの表面(上面)上に形成されているソルダレジストSR上には半導体チップ(図示せず)が搭載され、この半導体チップを覆うように樹脂Mが形成されている。
1S 配線基板
2 アプリケーションプロセッサ
3 メモリ
4 ベースバンド部
5 RFIC
6 電力増幅器
7 SAWフィルタ
8 アンテナスイッチ
9 アンテナ
10 LNA
11 可変増幅器
12 ミキサ
13 ローパスフィルタ
14 PGA
15 ローパスフィルタ
16 PGA
17 ローパスフィルタ
18 PGA
19 ローパスフィルタ
20 復調器
21 ADC/DAC&DCオフセット用制御論理回路部
22 90度移相器
23 RFシンセサイザ
24 IFシンセサイザ
25 バッファ
26 RFVCO
27 分周器
28 分周器
29 スイッチ
30 スイッチ
31 分周器
32 IFVCO
33 VCXO
34 ミキサ
35 90度移相器
36 加算器
37 ミキサ
38 DPD
39 ループフィルタ
40 TXVCO
41 分周器
42 カプラ
43 増幅器
44 ミキサ
45 パッド
50 半導体基板
51 埋め込み絶縁膜
52 シリコン層
53 素子分離領域
54 トレンチ
55a n型半導体領域
55b n+型半導体領域
55c n型半導体領域
55d n+型半導体領域
55e p型半導体領域
55f n+型半導体領域
56a n型半導体領域
56b p+型半導体領域
56c p型半導体領域
56d p+型半導体領域
56e n型半導体領域
56f p型半導体領域
57a n型半導体領域
57b n+型半導体領域
57c n型半導体領域
57d n型半導体領域
57e p型半導体領域
58 ゲート絶縁膜
59 ゲート電極
60a n型半導体領域
60b p型半導体領域
60c n型半導体領域
61a n型半導体領域
61b n型半導体領域
61c n型半導体領域
62 容量絶縁膜
63 上部電極
64a n型半導体領域
65 ポリシリコン膜
66 窒化シリコン膜
67 酸化シリコン膜
68 配線
a 距離
b 距離
Ba 半田ボール
BK 下金型
BL 外部接続端子
C 容量素子
C1 コレット
C2 キャピラリ
CF1 導電膜
CF2 導電膜
CF3 導電膜
CHP 半導体チップ
DB ダイシングブレード
DF ドライフィルム
DFM ダイシングフレーム
DT ダイシングテープ
E 電極
G グラインダ
HBa ハーフボール
K 開口部
K2 開口部
L1 配線
L2 配線
L3 配線
LND1 ランド
LND2 ランド
LND3 ランド
LND4 ランド
LND5 ランド
M 樹脂
MB マザーボード
MS 基板
MSK メタルマスク
P 絶縁ペースト
Pa パッケージ
PLG プラグ
PT 保護テープ
Q1 PNPバイポーラトランジスタ
Q2 NPNバイポーラトランジスタ
Q3 pチャネル型MISFET
Q4 nチャネル型MISFET
R 抵抗素子
S1 スキージ
SB 接合半田
SP 半田ペースト
SP2 半田ペースト
SR ソルダレジスト
SR2 ソルダレジスト
UK 上金型
V ビア
V2 ビア
W ワイヤ
WF 半導体ウェハ
Claims (19)
- (a)矩形形状の配線基板と、
(b)前記配線基板の第1面上に搭載された半導体チップと、
(c)前記配線基板に形成された複数の電極と前記半導体チップに形成されている複数のボンディングパッドとをそれぞれ接続する複数のワイヤとを備え、
前記配線基板は、
(a1)前記配線基板の前記第1面に形成された前記複数の電極と、
(a2)前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と平面的に重ならないように設けられた複数の第1ランドと、
(a3)前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と前記複数の第1ランドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第1配線と、
(a4)前記複数の第1ランドのそれぞれに平面的に内包されるように形成され、かつ、前記配線基板を貫通する複数のビアと、
(a5)前記配線基板の前記第1面とは反対側の面である第2面に形成され、前記複数のビアのそれぞれを平面的に内包するように形成され、かつ、前記複数のビアのそれぞれと電気的に接続する複数の第2ランドと、
(a6)前記配線基板の前記第2面に形成された保護膜であって、前記複数の第2ランドのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、前記複数の第2ランドのそれぞれを内包する複数の第1開口部を有する前記保護膜と、
(a7)前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部のそれぞれに設けられ、前記複数の第2ランドのそれぞれと電気的に接続する複数の第1突起電極と、を有し、
前記配線基板の前記第2面には、さらに、
(a8)前記複数のビアのそれぞれと平面的に重ならないように設けられた複数の第3ランドと、
(a9)前記複数の第2ランドの一部と前記複数の第3ランドのそれぞれとを電気的に接続する第2配線と、
(a10)前記配線基板の前記第2面に形成された前記保護膜であって、前記複数の第3ランドのそれぞれの面積よりも小さく、かつ、前記第2配線を露出せずに前記複数の第3ランドに平面的に包含される複数の第2開口部を有する前記保護膜と、
(a11)前記保護膜に形成された前記複数の第2開口部のそれぞれに設けられ、前記複数の第3ランドのそれぞれと電気的に接続する複数の第2突起電極とを有し、
前記配線基板の前記第1面に形成されている前記複数の電極は、前記配線基板の辺に沿って配置され、
前記複数の第1ランドの一部は、前記複数の電極が配置されている前記配線基板の領域よりも外側領域に配置され、
前記複数の第1ランドの一部は、前記複数の電極が配置されている前記配線基板の領域よりも内側領域に配置され、
前記複数の第2ランドのうち、前記複数の第3ランドのそれぞれと電気的に接続しているランドは前記保護膜で覆われており、
前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第1突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも外側領域に配置されている一方、前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第2突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも内側領域に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さと前記複数の第2突起電極のそれぞれの高さは、ともに0.1mm以下であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さと前記複数の第2突起電極のそれぞれの高さは、ともに0.1mmよりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極は、前記配線基板のコーナ部に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極は、前記配線基板の最外周に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さは、0.1mm以下であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さは、0.1mmよりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記複数の電極のそれぞれは、矩形形状をしており、
前記複数の第2ランドのそれぞれと前記複数の第1開口部のそれぞれは、円形形状をしていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記配線基板は矩形形状をしており、
前記複数の電極は、前記配線基板の外周部に配置されており、
前記複数の第1ランドは、前記複数の電極が配置されている前記配線基板の前記外周部よりも内側領域に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記配線基板を貫通する前記複数のビアのそれぞれは、前記配線基板の前記第1面での径よりも前記配線基板の前記第2面での径が小さく、前記配線基板の前記第1面から前記配線基板の前記第2面に進むにつれて前記複数のビアのそれぞれの径が小さくなっていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記半導体チップは、携帯電話機に使用されるRFICチップであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項11記載の半導体装置であって、
前記RFICチップは、送信時にベースバンド信号を無線周波数の送信信号に変調する機能と、受信時に無線周波数の受信信号をベースバンド信号に復調する機能を実現する回路が形成されたものであることを特徴とする半導体装置。 - (a)矩形形状の配線基板と、
(b)前記配線基板の第1面上に搭載された半導体チップと、
(c)前記配線基板に形成された複数の電極と前記半導体チップに形成されている複数のボンディングパッドとをそれぞれ接続する複数のワイヤとを備え、
前記配線基板は、
(a1)前記配線基板の前記第1面に形成された前記複数の電極と、
(a2)前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と平面的に重ならないように設けられた複数の第1ランドと、
(a3)前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と前記複数の第1ランドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第1配線と、
(a4)前記複数の第1ランドのそれぞれに平面的に内包されるように形成され、かつ、前記配線基板を貫通する複数のビアと、
(a5)前記配線基板の前記第1面とは反対側の面である第2面に形成され、前記複数のビアのそれぞれを平面的に内包するように形成され、かつ、前記複数のビアのそれぞれと電気的に接続する複数の第2ランドと、
(a6)前記配線基板の前記第2面に形成された保護膜であって、前記複数の第2ランドのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、前記複数の第2ランドのそれぞれを内包する複数の第1開口部を有する前記保護膜と、
(a7)前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部のそれぞれに設けられ、前記複数の第2ランドのそれぞれと電気的に接続する複数の第1突起電極と、を有し、
前記配線基板の前記第2面には、さらに、
(a8)前記複数のビアのそれぞれと平面的に重ならないように設けられた複数の第3ランドと、
(a9)前記複数の第2ランドの一部と前記複数の第3ランドのそれぞれとを電気的に接続する第2配線と、
(a10)前記配線基板の前記第2面に形成された前記保護膜であって、前記複数の第3ランドのそれぞれの面積よりも小さく、かつ、前記第2配線を露出せずに前記複数の第3ランドに平面的に包含される複数の第2開口部を有する前記保護膜と、
(a11)前記保護膜に形成された前記複数の第2開口部のそれぞれに設けられ、前記複数の第3ランドのそれぞれと電気的に接続する複数の第2突起電極とを有し、
前記複数の第2ランドのうち、前記複数の第3ランドのそれぞれと電気的に接続しているランドは前記保護膜で覆われており、
前記配線基板の前記第1面に形成されている前記複数の電極は、前記配線基板の辺に沿って配置され、
前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第1突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも外側領域に配置されている一方、前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第2突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも内側領域に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - (a)矩形形状の配線基板の第1面に半導体チップを搭載する工程と、
(b)前記配線基板に形成されている複数の電極と、前記半導体チップに形成されている複数のボンディングパッドとをそれぞれ複数のワイヤで接続する工程と、
(c)前記配線基板の前記第1面に搭載されている前記半導体チップを樹脂で封止する工程と、
(d)前記配線基板の前記第1面とは反対側の第2面にマスクを介して半田ペーストを塗布することにより、複数の第1突起電極を形成する工程とを備え、
前記(a)工程前に準備されている前記配線基板には、
前記配線基板の前記第1面に形成された前記複数の電極と、
前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と平面的に重ならないように設けられた複数の第1ランドと、
前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と前記複数の第1ランドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第1配線と、
前記複数の第1ランドのそれぞれに平面的に内包されるように形成され、かつ、前記配線基板を貫通する複数のビアと、
前記配線基板の前記第1面とは反対側の面である前記第2面に形成され、前記複数のビアのそれぞれを平面的に内包するように形成され、かつ、前記複数のビアのそれぞれと電気的に接続する複数の第2ランドと、
前記配線基板の前記第2面に形成された保護膜であって、前記複数の第2ランドのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、前記複数の第2ランドのそれぞれを内包する複数の第1開口部を有する前記保護膜が形成されており、
前記(d)工程は、前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部を介して前記複数の第2ランドのそれぞれと接続するように前記複数の第1突起電極を形成し、
前記配線基板の前記第2面には、さらに、
前記複数のビアのそれぞれと平面的に重ならないように設けられた複数の第3ランドと、
前記複数の第2ランドの一部と前記複数の第3ランドのそれぞれとを電気的に接続する第2配線と、
前記配線基板の前記第2面に形成された前記保護膜であって、前記複数の第3ランドのそれぞれの面積よりも小さく、かつ、前記第2配線を露出せずに前記複数の第3ランドに平面的に包含される複数の第2開口部を有する前記保護膜が形成され、
前記(d)工程は、前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部を介して前記複数の第2ランドのそれぞれと接続するように前記複数の第1突起電極を形成し、かつ、前記保護膜に形成された前記複数の第2開口部を介して前記複数の第3ランドのそれぞれと接続するように複数の第2突起電極を形成し、
前記配線基板の前記第1面に形成されている前記複数の電極は、前記配線基板の辺に沿って配置されており、
前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第1突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも外側領域に配置されている一方、前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第2突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも内側領域に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さは、0.1mm以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法であって、
前記複数の第1突起電極は、前記配線基板のコーナ部に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法であって、
前記複数の第1突起電極は、前記配線基板の最外周に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (a)矩形形状の配線基板の第1面に半導体チップを搭載する工程と、
(b)前記配線基板に形成されている複数の電極と、前記半導体チップに形成されている複数のボンディングパッドとをそれぞれ複数のワイヤで接続する工程と、
(c)前記配線基板の前記第1面に搭載されている前記半導体チップを樹脂で封止する工程と、
(d)前記配線基板の前記第1面とは反対側の第2面に半田ボールを搭載することにより、複数の第1突起電極を形成する工程とを備え、
前記(a)工程前に準備されている前記配線基板には、
前記配線基板の前記第1面に形成された前記複数の電極と、
前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と平面的に重ならないように設けられた複数の第1ランドと、
前記配線基板の前記第1面に形成され、前記複数の電極と前記複数の第1ランドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第1配線と、
前記複数の第1ランドのそれぞれに平面的に内包されるように形成され、かつ、前記配線基板を貫通する複数のビアと、
前記配線基板の前記第1面とは反対側の面である前記第2面に形成され、前記複数のビアのそれぞれを平面的に内包するように形成され、かつ、前記複数のビアのそれぞれと電気的に接続する複数の第2ランドと、
前記配線基板の前記第2面に形成された保護膜であって、前記複数の第2ランドのそれぞれの面積よりも大きく、かつ、前記複数の第2ランドのそれぞれを内包する複数の第1開口部を有する前記保護膜が形成されており、
前記(d)工程は、前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部を介して前記複数の第2ランドのそれぞれと接続するように前記複数の第1突起電極を形成し、
前記配線基板の前記第2面には、さらに、
前記複数のビアのそれぞれと平面的に重ならないように設けられた複数の第3ランドと、
前記複数の第2ランドの一部と前記複数の第3ランドのそれぞれとを電気的に接続する第2配線と、
前記配線基板の前記第2面に形成された前記保護膜であって、前記複数の第3ランドのそれぞれの面積よりも小さく、かつ、前記第2配線を露出せずに前記複数の第3ランドに平面的に包含される複数の第2開口部を有する前記保護膜が形成され、
前記(d)工程は、前記保護膜に形成された前記複数の第1開口部を介して前記複数の第2ランドのそれぞれと接続するように前記複数の第1突起電極を形成し、かつ、前記保護膜に形成された前記複数の第2開口部を介して前記複数の第3ランドのそれぞれと接続するように複数の第2突起電極を形成し、
前記配線基板の前記第1面に形成されている前記複数の電極は、前記配線基板の辺に沿って配置されており、
前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第1突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも外側領域に配置されている一方、前記配線基板の前記第2面に形成されている前記複数の第2突起電極は、平面的に、前記複数の電極が配置されている領域よりも内側領域に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18記載の半導体装置の製造方法であって、
前記複数の第1突起電極のそれぞれの高さは、0.1mmよりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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