JP4991637B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、配線基板上に半導体チップを搭載し、配線基板の半導体チップ搭載面(表面)とは反対側の面(裏面)に外部接続用端子を備える半導体装置およびその製造に適用して有効な技術に関するものである。
特開2006−190928号公報(特許文献1)には、配線基板に形成されたビアホールに空孔またはディンプルが形成されることを防止するBGA(Ball Grid Array)に関する技術が記載されている。この技術では、配線基板の内部に配線基板を貫通しないビア(ブラインドビア)が形成され、このビアと直接接続するように配線基板の裏面にランド(パッド)が形成されている。つまり、配線基板の裏面に形成されたランド上にビアが配置される、いわゆるパッドオンビア(Pad on via)の構造が開示されている。このとき、配線基板の裏面に形成されているランドの端部はソルダレジストで覆われ、ランドの中央部にソルダレジストを開口する開口部が形成されている。つまり、特許文献1に記載されているランドは、ランドの径よりもソルダレジストに形成されている開口部の径が小さく、この開口部が平面的にランドに内包されるように形成されている、いわゆるSMD(Solder Mask Defined)の構造をしている。このSMDの構造をしたランドに半田ボールが搭載されてBGAが形成される。
特開2002−368154号公報(特許文献2)には、配線基板を貫通するビアが形成され、このビアと直接接続するように配線基板の裏面にランド(パッド)が形成されている。つまり、特許文献2においても、いわゆるパッドオンビアの構造が開示されている。このとき、特許文献2で対象としているパッケージはLGA(Land Grid Array)であり、かつ、配線基板の裏面にはソルダレジストを塗布しないように構成されている。
特開2006−190928号公報 特開2002−368154号公報
近年、半導体チップのパッケージ形態には、例えば、BGA(Ball Grid Array)と呼ばれる形態がある。BGAは、まず、配線基板の表面に半導体チップを搭載し、この半導体チップに形成されているボンディングパッドと、配線基板の表面に形成される電極とをワイヤで接続している。そして、配線基板の表面に形成されている電極は、配線基板を貫通するビアと電気的に接続される。配線基板を貫通するビアは、配線基板の裏面に形成されているランドと接続される。このランド上には半田ボールが搭載され、外部接続端子を構成している。
このように構成されたBGAでは、配線基板の裏面にランドをマトリックス状に配置している。このため、リードフレームの四方向からのみリード(外部接続端子)を取り出すQFP(Quad Flat Package)に比べて、より小さな面積の配線基板で多くの外部接続端子を配置することができる。したがって、BGAではQFPよりも、半導体チップの高集積化および高機能化に伴う外部接続端子の増加に対して、小型化に向いているという利点を有する。
上述したBGAにおいて、配線基板の裏面に形成されるランドの構成について説明する。通常、BGAでは、配線基板を貫通するビアには配線基板の裏面に形成された配線の一端が接続し、この配線の他端にランドが接続されるように構成されている。このとき、ランドを覆うように配線基板の裏面にはソルダレジストが塗布されており、このソルダレジストにランドを露出する開口部が形成されている。この開口部の径とランドの径との関係により、SMD(Solder Mask Defined)とNSMD(Non Solder Mask Defined)に区別される。
SMDとは、ランドの径よりも開口部の径が小さく、かつ、ランドに開口部が平面的に内包される構造をいい、NSMDとは、ランドの径よりも開口部の径が大きく、かつ、開口部にランドが平面的に内包される構造をいう。つまり、SMDにおいて、ランドの端部はソルダレジストで覆われており、ランドの面積よりも小さな面積の開口部がランドの中央部に形成されている。これに対し、NSMDでは、ランド全体が開口部から露出している。BGAでは、ランドの構造をSMDやNSMDにする形態が存在するが、ランドと半田ボールとの密着性を向上する観点からは、SMDよりもNSMDの方が優れている。この理由について説明する。SMDの場合は、開口部がランドに内包されているため、開口部から露出するランドの領域はランドの上面だけである。これに対し、NSMDの場合は、ランド全体が開口部から露出しているので、開口部からランドの上面だけでなく側面も露出することになる。つまり、ランドは、例えば、金属膜から形成されるが、SMDの場合は金属膜の表面だけが露出するのに対し、NSMDの場合は金属膜の表面だけでなく、金属膜の膜厚方向の側面も露出することになる。したがって、NSMDの方がSMDよりも露出する面積が大きく、ランド上に搭載される半田ボールとの接着面積が大きくなるのである。このことから、NSMDはSMDに比べて半田ボールとの密着性を向上することができる。すなわち、ランドと半田ボールとの接着強度を向上することを考慮すると、SMDよりもNSMDを使用することが望ましいといえる。
ところが、NSMDでは、以下に示すような問題点がある。NSMDでは、ランドの径よりも開口部の径が大きくなる結果、開口部からは、ランドだけでなくランドと接続する配線の一部も露出することになる。この場合、例えば、ソルダレジストを開口して形成される開口部がランドに対してずれて形成されると、開口部から露出される配線の面積が変化する。つまり、開口部がランドを内包できる程度の小さなずれであっても、開口部から露出する配線の面積が変化するのである。このとき、開口部から露出するランドと配線とを合わせた露出面積が開口部ごとに相違することになる。すると、半田ボールと接触する(濡れる)露出面積が開口部ごとに変わることになる。この結果、開口部ごとに半田ボールの高さが異なることになり、配線基板の裏面に搭載される複数の半田ボールにおいて、高さばらつきが大きくなる。半田ボールの高さばらつきが大きくなると、配線基板をマザーボードに実装する際に実装不良が発生するおそれがある。
このため、現状では、配線基板とマザーボードの実装信頼性を確保する観点から、NSMDではなくSMDのランドが使用されている。しかし、SMDでは、ランドと半田ボールとの接着強度が弱くなることから、BGAをマザーボードへ実装した場合の接続寿命が低下することは避けられない。つまり、NSMDの方がSMDよりもランドと半田ボールとの接着強度を強くできるので、NSMDの方がSMDよりもBGAとマザーボードとの接続寿命を長くすることができるのである。したがって、NSMDの問題点である半田ボールの高さばらつきを抑制することができれば、NSMDを使用する利点が得られることになる。
本発明の目的は、半導体装置の特性を向上させることにあり、特に、ランドの構造としてNSMDを使用する場合に、半田ボールの高さばらつきを抑制することができる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
代表的な実施の形態による半導体装置は、(a)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る。ここで、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配線とを有する。さらに、前記配線基板は、(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ランドとを有する。そして、前記配線基板は、(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突起電極とを有することを特徴とするものである。
また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、(a)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を備える。さらに、(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る。ここで、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配線が形成されている。さらに、前記配線基板には、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ランドが形成されている。そして、前記配線基板には、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いる。このとき、前記(d)工程は、前記保護膜に形成された前記第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突起電極を形成することを特徴とするものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
ランドの構造としてNSMDを使用する場合に、半田ボールの高さばらつきを抑制することができる。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
(実施の形態1)
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。
アプリケーションプロセッサ2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)から構成され、携帯電話機1のアプリケーション機能を実現する機能を有している。具体的には、メモリ3から命令を読みだして解読し、解読した結果に基づいて各種の演算や制御することによりアプリケーション機能を実現している。メモリ3は、データを記憶する機能を有しており、例えば、アプリケーションプロセッサ2を動作させるプログラムや、アプリケーションプロセッサ2での処理データを記憶するように構成されている。また、メモリ3は、アプリケーションプロセッサ2だけでなく、ベースバンド部2ともアクセスできるようになっており、ベースバンド部で処理されるデータの記憶にも使用できるようになっている。
ベースバンド部4は、中央制御部であるCPUを内蔵し、送信時には、操作部を介したユーザ(通話者)からの音声信号(アナログ信号)をデジタル処理してベースバンド信号を生成できるように構成されている。一方、受信時には、デジタル信号であるベースバンド信号から音声信号を生成できるように構成されている。
RFIC5は、送信時にはベースバンド信号を変調して無線周波数の信号を生成し、受信時には、受信信号を復調してベースバンド信号を生成することができるように構成されている。電力増幅器6は、微弱な入力信号と相似な大電力の信号を電源から供給される電力で新たに生成して出力する回路である。SAWフィルタ7は、受信信号から所定の周波数帯の信号だけを通過させるように構成されている。
アンテナスイッチ8は、携帯電話機1に入力される受信信号と携帯電話機1から出力される送信信号とを分離するためのものであり、アンテナ9は、電波を送受信するためのものである。
携帯電話機1は、上記のように構成されており、以下に、その動作について簡単に説明する。まず、信号を送信する場合について説明する。ベースバンド部4で音声信号などのアナログ信号をデジタル処理することにより生成されたベースバンド信号は、RFIC5に入力する。RFIC5では、入力したベースバンド信号を、変調信号源およびミキサによって、無線周波数(RF(Radio Frequency)周波数)の信号に変換する。無線周波数に変換された信号は、RFIC5から電力増幅器(RFモジュール)6に出力される。電力増幅器6に入力した無線周波数の信号は、電力増幅器6で増幅された後、アンテナスイッチ8を介してアンテナ9より送信される。
次に、信号を受信する場合について説明する。アンテナ9により受信された無線周波数の信号(受信信号)は、SAWフィルタ7を通過した後、RFIC5に入力する。RFIC5では、入力した受信信号を増幅した後、変調信号源およびミキサによって、周波数変換を行なう。そして、周波数変換された信号の検波が行なわれ、ベースバンド信号が抽出される。その後、このベースバンド信号は、RFIC5からベースバンド部4に出力される。このベースバンド信号がベースバンド部4で処理され、音声信号が出力される。
上述したように、携帯電話機1から送信信号を送信する際、RFIC5では、ベースバンド信号を変調して無線周波数の信号を生成し、かつ、携帯電話機1から受信信号を受信する際、RFIC5では、無線周波数の信号を復調してベースバンド信号を生成する機能を有している。次に、このような機能を有するRFIC5の構成について説明する。
図2は、RFIC5の機能を説明するブロック図である。本実施の形態1における携帯電話機は、例えば、トリプルバンドの信号処理を行なうものであり、例えば、900MHz帯のGSM通信方式と、1800MHz帯のDCS1800通信方式と、1900MHz帯のPCS1900通信方式の信号処理を行なうことができる。このようなトリプルバンドの信号処理を行なうRFIC5が図2に示されている。
図2に示すRFIC5には、受信回路と送信回路が形成されている。まず、受信回路の構成について説明する。RFIC5の受信回路は、アンテナ9、アンテナスイッチ8およびアンテナスイッチ8に並列に接続される3個のSAWフィルタ7を介して配置されている。具体的に、RFIC5の受信回路は、SAWフィルタ7のそれぞれに接続される3つの低雑音増幅器(LNA(Low Noise Amplifier)10)と、この3つのLNA10に接続され、かつ、並列に接続される2つの可変増幅器11を有している。そして、この2つの可変増幅器11には、それぞれ、ミキサ12、ローパスフィルタ13、PGA(Programmable Gain Amplifier)14、ローパスフィルタ15、PGA16、ローパスフィルタ17、PGA18、ローパスフィルタ19および復調器20が接続される。PGA14、PGA16およびPGA18は、ADC/DAC&DCオフセット用制御論理回路部21によって制御される。さらに、2つのミキサ12は90度移相器(90度位相変換器)22で位相を制御されるようになっている。
90度移相器22および2つのミキサ12によって構成されるI/Q変調器は、各バンド帯域に対応するために、3つのLNA10に対応してそれぞれ設けられるが、図2では、簡略化のため1つにまとめて図示している。
RFIC5には、信号処理ICとして、RFシンセサイザ23およびIF(Intermediate Frequency)シンセサイザ24からなるシンセサイザが設けられている。RFシンセサイザ23は、バッファ25を介してRFVCO(無線波電圧制御発振器)26に接続され、RFVCO26がRFローカル信号を出力するように制御する。バッファ25には、直列に2つのローカル信号用の分周器27および分周器28が接続され、それぞれの出力端にはスイッチ29とスイッチ30が接続されている。RFVCO26から出力されたRFローカル信号は、スイッチ29の切り替えによって90度移相器22に入力する。このRFローカル信号によって、90度移相器22は、ミキサ12を制御するようになっている。
IFシンセサイザ24は、分周器31を介してIFVCO(中間波電圧制御発振器)32に接続され、IFVCO32がIFローカル信号を出力するように制御する。そして、RFシンセサイザ23およびIFシンセサイザ24によってVCXO(電圧制御水晶発振器)33を制御することにより、VCXO33から基準信号を出力してベースバンド部4に出力するように構成されている。
RFIC5の受信回路では、SAWフィルタ7を通過した無線周波数の信号をLNA10および可変増幅器11で増幅した後、ミキサ12によって中間周波数の信号に変換される。このミキサ12は、RFシンセサイザ23で制御されるRFVCO26からのRFローカル信号に基づいて90度移相器22により制御される。続いて、ミキサ12で変換された中間周波数の信号は、PGA14、16、18で増幅される。このとき、PGA14、16、18は、ADC/DAC&オフセット用制御論理回路部21により制御されている。そして、増幅された中間周波数の信号は、復調器20でベースバンド信号(I、Q信号)に変換されてベースバンド部4に出力される。このようにして、RFIC5の受信回路が動作する。
次に、送信回路の構成について説明する。RFIC5の送信回路は、ベースバンド部4から出力されるI、Q信号を入力信号とする2つのミキサ34と、この2つのミキサ34の位相を制御する90度移相器35とを有する。さらに、送信回路は、2つのミキサ34の出力信号を加算する加算器36と、加算器36の出力信号をいずれも入力信号とするミキサ37およびDPD(デジタルフェイズディテクタ)38を有する。そして、ミキサ37およびDPD38の出力信号をともに入力するループフィルタ39と、ループフィルタ39の出力信号をともに入力信号とする2つのTXVCO(送信波電圧制御発振器)40とを有している。
ミキサ34、90度移相器35および加算器36によって直交変調器を構成している。90度移相器35は、分周器41を介して分周器31に接続され、IFVCO32から出力されるIFローカル信号により制御されるように構成されている。
2つのTXVCO40から出力される出力信号は、カプラ42によって電流値を検出される。このカプラ42によって検出された検出信号は、増幅器43を介してミキサ44に入力する。このミキサ44は、スイッチ30を介してRFVCO26から出力されるRFローカル信号によって制御される。ミキサ44からの出力信号は、加算器36の出力信号とともにミキサ37およびDPD38に入力する。このミキサ37とDPD38により、オフセットPLL(Phase-Locked Loop)回路が構成されている。
RFIC5の送信回路では、ベースバンド部4から出力されたI、Q信号(ベースバンド信号)を直交変調器で変調する。その後、オフセットPLL回路およびTXVCO40を経て無線周波数の信号に変換される。この無線周波数の信号は、電力増幅器6で増幅された後、アンテナスイッチ8を介してアンテナ9から送信される。このようにして、RFIC5の送信回路が動作する。なお、図2では、TXVCO40が2つ記載されているが、2つのTXVCO40のうち一方のTXVCO40は、GSM通信方式のものであり、出力信号の周波数は、例えば、880〜915MHzである。一方、他のTXVCO40は、DCS通信方式およびPCS通信方式のものであり、出力信号の周波数は、1710〜1785MHzまたは1850MHz〜1910MHzである。したがって、本実施の形態1では、RFIC5からの出力信号を増幅する電力増幅器6は、高周波用増幅器と低周波用増幅器を内蔵している。すなわち、電力増幅器6は、低周波増幅器で880〜915MHzの信号を増幅し、高周波増幅器で1710〜1785MHzまたは1850MHz〜1910MHzの信号を増幅するように構成されている。
以上のようにRFIC5は、送受信信号を変調および復調する機能を有しており、この機能を実現する変復調回路などは半導体チップに形成されている。以下では、RFIC5の機能を実現する集積回路を形成した半導体チップのレイアウトについて説明する。
図3は、RFIC5を形成した半導体チップCHPのレイアウト構成を示す図である。図3に示すように、半導体チップCHPは矩形形状をしており、4辺に沿ってパッド45が配置されている。そして、パッド45が形成されている領域の内側領域にRFIC5の機能を実現する集積回路が形成されている。具体的には、例えば、半導体チップCHPの中央部にADC/DAC&オフセット用制御論理回路部21が形成されており、この領域の左側にミキサ12およびミキサ37と、3つのLNA10が並んで形成されている。ADC/DAC&オフセット用制御論理回路部21が形成されている領域の上側領域には、RFVCO26が形成され、ADC/DAC&オフセット用制御論理回路部21が形成されている領域の右側には上から下にかけてRFシンセサイザ23、VCXO33、IFシンセサイザ24およびIFVCO32が形成されている。さらに、ADC/DAC&オフセット用制御論理回路部21が形成されている領域の下側には、オフセットPLL(回路)とTXVCO40が形成されている。このようにして、半導体チップCHPにRFIC5の機能を実現する集積回路が形成されている。
半導体チップCHPには、RFIC5の機能を実現する集積回路が形成されているが、次に、この集積回路を構成する素子について説明する。図4は、半導体チップCHPの模式的な断面を示す断面図である。図4に示すように、例えば、p型不純物を導入した半導体基板50上に埋め込み絶縁膜51が形成され、この埋め込み絶縁膜51上にシリコン層52が形成されている。そして、このシリコン層52に各素子が形成されている。つまり、本実施の形態1では、半導体基板50と埋め込み絶縁膜51とシリコン層52とからなるSOI(Silicon On Insulator)基板上に素子が形成されている。SOI基板に形成されている素子は、例えば、図4の左側から右側にわたって、NPNバイポーラトランジスタQ1、PNPバイポーラトランジスタQ2、pチャネル型MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)Q3、nチャネル型MISFETQ4、容量素子Cおよび抵抗素子Rが形成されている。それぞれの素子は、例えば、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)からなる素子分離領域53によって分離されており、さらに、素子分離領域53から埋め込み絶縁膜51に達するトレンチ54が形成されている。トレンチ54には絶縁膜が埋め込まれており、これによって、各素子形成領域は互いに電気的に分離されていることになる。
以下に、それぞれの素子の構成について説明する。まず、NPNバイポーラトランジスタQ1の構成について説明する。図4に示すように、NPNバイポーラトランジスタQ1の形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域55aが形成されており、このn型半導体領域55a上にn型半導体領域55bが形成されている。n型半導体領域55bは、n型半導体領域55aよりも高濃度にn型不純物が導入されている。続いて、n型半導体領域55b上にn型半導体領域55cが形成されている。そして、このn型半導体領域55cの表面の一部からn型半導体領域55bに達するようにn型半導体領域55dが形成されている。このとき、n型半導体領域55bがNPNバイポーラトランジスタQ1のコレクタ領域となり、n型半導体領域55dがコレクタ引き出し領域となる。さらに、n型半導体領域55cの一部上には、p型半導体領域55eが形成されており、このp型半導体領域55eの表面にn型半導体領域55fが形成されている。p型半導体領域55eはNPNバイポーラトランジスタQ1のベース領域となり、n型半導体領域55fはNPNバイポーラトランジスタQ1のエミッタ領域となる。このようにして、シリコン層52にNPNバイポーラトランジスタQ1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、コレクタ引き出し領域となるn型半導体領域55dと電気的に接続されるものや、ベース領域となるp型半導体領域55eと電気的に接続されるものがある。さらに、エミッタ領域となるn型半導体領域55fと電気的に接続されるプラグPLGも存在する。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、NPNバイポーラトランジスタQ1のコレクタ領域、ベース領域およびエミッタ領域は、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。
続いて、PNPバイポーラトランジスタQ2の構成について説明する。図4に示すように、PNPバイポーラトランジスタQ2の形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域56aが形成されており、このn型半導体領域56a上にp型半導体領域56bが形成されている。p型半導体領域56bには、ボロン(B)などのp型不純物が高濃度に導入されている。続いて、p型半導体領域56b上にp型半導体領域56cが形成されている。このp型半導体領域56cには、p型半導体領域56bよりもp型不純物の濃度が小さくなっている。そして、このp型半導体領域56cの表面の一部からp型半導体領域56bに達するようにp型半導体領域56dが形成されている。このとき、p型半導体領域56bがPNPバイポーラトランジスタQ2のコレクタ領域となり、p型半導体領域56dがコレクタ引き出し領域となる。さらに、p型半導体領域56cの一部上には、n型半導体領域56eが形成されており、このn型半導体領域56eの表面にp型半導体領域56fが形成されている。n型半導体領域56eはPNPバイポーラトランジスタQ2のベース領域となり、p型半導体領域56fはPNPバイポーラトランジスタQ2のエミッタ領域となる。このようにして、シリコン層52にPNPバイポーラトランジスタQ2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、コレクタ引き出し領域となるp型半導体領域56dと電気的に接続されるものや、ベース領域となるn型半導体領域56eと電気的に接続されるものがある。さらに、エミッタ領域となるp型半導体領域55fと電気的に接続されるプラグPLGも存在する。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、PNPバイポーラトランジスタQ2のコレクタ領域、ベース領域およびエミッタ領域は、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。
次に、pチャネル型MISFETQ3の構成について説明する。図4に示すように、pチャネル型MISFETQ3の形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域57aが形成されており、このn型半導体領域57a上にn型半導体領域57bが形成されている。このn型半導体領域57bには、n型半導体領域57aよりも高濃度にn型不純物が導入されている。そして、n型半導体領域57b上にn型半導体領域57cが形成されており、このn型半導体領域57c上にn型半導体領域57dが形成されている。このn型半導体領域57dは、例えば、pチャネル型MISFETQ3のウェル領域となる。そして、n型半導体領域57dの表面に一定距離だけ離間した一対のp型半導体領域57eが形成されている。この一対のp型半導体領域57eは、pチャネル型MISFETQ3のソース領域とドレイン領域となり、ソース領域とドレイン領域の間にチャネル領域が形成される。このチャネル領域上には、例えば、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜58が形成されており、ゲート絶縁膜58上に、例えば、ポリシリコン膜からなるゲート電極59が形成されている。このようにして、シリコン層52にpチャネル型MISFETQ3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、ドレイン領域となるp型半導体領域57eと電気的に接続されるものや、ソース領域となるp型半導体領域57eと電気的に接続されるものがある。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、pチャネル型MISFETQ3のソース領域およびドレイン領域は、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。
続いて、nチャネル型MISFETQ4の構成について説明する。図4に示すように、nチャネル型MISFETQ4の形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域60aが形成されており、このn型半導体領域60a上にp型半導体領域60bが形成されている。p型半導体領域60bには、ボロン(B)などのp型不純物が導入されており、nチャネル型MISFETQ4のウェル領域となっている。そして、p型半導体領域60bの表面に一定距離だけ離間した一対のn型半導体領域60cが形成されている。この一対のn型半導体領域60cは、nチャネル型MISFETQ4のソース領域とドレイン領域となり、ソース領域とドレイン領域の間にチャネル領域が形成される。このチャネル領域上には、例えば、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜58が形成されており、ゲート絶縁膜58上に、例えば、ポリシリコン膜からなるゲート電極59が形成されている。このようにして、シリコン層52にnチャネル型MISFETQ4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、ドレイン領域となるn型半導体領域60cと電気的に接続されるものや、ソース領域となるn型半導体領域60cと電気的に接続されるものがある。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、nチャネル型MISFETQ4のソース領域およびドレイン領域は、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。
次に、容量素子Cの構成について説明する。図4に示すように、容量素子Cの形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域61aが形成されており、このn型半導体領域61a上にn型半導体領域61bが形成されている。さらに、n型半導体領域61b上にn型半導体領域61cが形成されている。このn型半導体領域61cが容量素子Cの下部電極として機能する。下部電極となるn型半導体領域61c上には、例えば、酸化シリコン膜からなる容量絶縁膜62が形成されており、容量絶縁膜62上に、例えば、ポリシリコン膜からなる上部電極63が形成されている。このようにして、上部電極と容量絶縁膜
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。
さらに、抵抗素子Rの構成について説明する。図4に示すように、抵抗素子Rの形成領域では、埋め込み絶縁膜51上に形成されたシリコン層52にリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入したn型半導体領域64aが形成されており、このn型半導体領域64a上に素子分離領域53が形成されている。素子分離領域53上には、ポリシリコン膜65が形成されている。このポリシリコン膜65が抵抗素子Rとなる。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、抵抗素子Rとなるポリシリコン膜65と電気的に接続されるものがある。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、抵抗素子Rを構成するポリシリコン膜65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。
以上のように図4(断面図)を用いて、半導体チップCHPに形成されている代表的な素子について説明しているが、実際には、これらの素子を組み合わせて集積回路が形成されている。つまり、図4に示す代表的な素子を組み合わせることにより、RFIC5の各機能を実現する集積回路が半導体チップCHPに形成されていることになる。
本実施の形態1における半導体装置の一例であるRFIC5は、送受信信号を変調および復調する機能を有しており、この機能を実現する変復調回路などは半導体チップCHPに形成されている。そして、この半導体チップCHPをパッケージングすることによりRFIC5が製品として完成することになる。RFIC5のパッケージングは、例えば、BGA(ball grid Array)やハーフボールLGA(land grid Array)になっている。BGAやハーフボールLGAとはICパッケージの一種で、パッケージからの外部接続用電極を半田などの金属を球状にして、配線基板の裏面(チップ搭載面とは反対側の面)に格子状に配置した形態をいい、表面実装型のパッケージの一種である。以下に、RFIC5の実装構成について説明する。
図5は、本実施の形態1における半導体装置のパッケージを示した図である。図5に示すように、本実施の形態1における半導体装置は、矩形形状をした配線基板1S上に半導体チップCHPが搭載されている。半導体チップCHPは、矩形形状をしており、上述したRFICの機能を実現する集積回路が形成されている。配線基板の4辺に沿って矩形形状をしている電極Eが形成されており、この電極Eは、半導体チップCHPの4辺に沿って形成されているパッドPDとワイヤWで電気的に接続されている。このように半導体チップCHPと配線基板1Sとは電気的に接続されている。
続いて、図6は配線基板1Sの裏面を示す図である。すなわち、図6は、半導体チップCHPが搭載されている配線基板の表面(チップ搭載面)とは反対側の裏面を示す図である。図6に示すように、配線基板1Sの裏面には、複数の外部接続端子BLが形成されており、この外部接続端子BLは配線基板1Sの裏面に格子状に配置されている。図6に示す外部接続端子BLは、図5に示す配線基板1Sの表面に形成された電極Eと電気的に接続されている。したがって、半導体チップCHPに形成された集積回路への入出力信号は、半導体チップCHPの表面に形成されているパッドPDからワイヤWを介して配線基板1Sの表面に形成されている電極Eと伝わる。そして、配線基板1Sの表面に形成された電極Eへと伝達された入出力信号は、電極Eと、例えば、配線基板1Sを貫通するビアを介して配線基板1Sの裏面に形成されている外部接続端子BLへと伝わるようになっている。すなわち、半導体チップCHPへの入出力信号は、配線基板1Sに形成されている外部接続端子BLを介して外部に伝わるように構成されている。
本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に外部接続端子BLが形成されているが、この外部接続端子BLの状態によって複数の異なるパッケージ形態が実現される。図7は、図5および図6で示される半導体装置のパッケージ形態の一例を断面で説明する図である。図7に示すように、配線基板1Sの表面(上面)には、半導体チップCHPが搭載されており、この半導体チップCHPと配線基板1SとはワイヤWで接続されている。そして、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)は、樹脂Mで封止されている。一方、配線基板1Sの裏面(チップ搭載面とは反対側の面)には、外部接続端子BLが形成されている。図7に示すパッケージ形態では、外部接続端子BLを半田ボールBaから形成している。この図7に示すパッケージ形態をBGA(Ball Grid Array)と呼び、BGAの特徴は、半田ボールBaの高さが0.1mmよりも高くなるように形成されている点である。
これに対し、図8も、図5および図6で示される半導体装置のパッケージ形態の一例を断面で説明する図である。図8に示す半導体装置のパッケージでも、配線基板1Sの表面(上面)には、半導体チップCHPが搭載されており、この半導体チップCHPと配線基板1SとはワイヤWで接続されている。そして、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)は、樹脂Mで封止されている。一方、配線基板1Sの裏面(チップ搭載面とは反対側の面)には、外部接続端子BLが形成されている。図8に示すパッケージ形態では、外部接続端子BLを半田よりなるハーフボールHBaから形成している。この図8に示すパッケージ形態をハーフボールLGA(Land Grid Array)と呼び、ハーフボールLGAの特徴は、ハーフボールHBaの高さが0.1mm以下になるように形成されている点である。
このように、外部接続端子BLの構成によって、半導体装置のパッケージ形態がBGAとハーフボールLGAに分けることができる。以下に説明する本実施の形態1では、ハーフボールLGAを例に挙げて説明することにする。
図9は、本発明者が検討したハーフボールLGAにおける配線基板1Sの構成を示す図である。図9は、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)の構成と配線基板1Sのチップ搭載面とは反対側の面(裏面)の構成とを重ね合わせて図示している。つまり、図9において、配線基板1Sの4辺に沿って配置されている電極Eと、電極Eの内側領域に格子状に配置されているランドLND1が配線基板1Sの表面に形成されている構成要素である。ここで、配線基板1Sの表面に形成されている電極EとランドLND1とは、配線で接続されているが、図9では煩雑となるため、電極EとランドLND1とを接続する配線の図示を省略している。
これに対し、図9において、配線L2および格子状に配置されているランドLND3は、配線基板1Sの裏面に形成されている構成要素である。そして、配線基板1Sの表面と配線基板1Sの裏面とを貫通するビアVが図示されている。以上の構成要素により、配線基板1Sの表面に形成されたランドLND1は、ランドLND1の直下に形成されているビアVに接続されていることがわかる。そして、配線基板1Sの裏面に達したビアVは、配線基板1Sの裏面に形成されている配線L2と接続されており、この配線L2は、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3と接続されている。配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3には、半田よりなるハーフボールが搭載されるが、図9ではハーフボールの図示を省略している。
ここで、強調したいことは、本発明者が検討した技術において、ビアVと、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3との位置関係についてである。すなわち、図9に示すように、ビアVと、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とは平面的に重ならないようにずれて配置されており、ビアVとランドLND3とは、配線基板1Sの裏面に形成されて配線L2で接続されるように構成されている。このようなビアVとランドLND3との位置関係は、本発明者が検討した技術で一般的となっている。
以上のように配線基板1Sの裏面にはランドLND3が形成されているが、このランドLND3の構成態様には複数の態様がある。以下では、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様について説明する。
図10は、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様の一例を示す図である。図10では、配線基板1Sの裏面に形成されている1つのランドLND3と1つのビアVとを拡大して示している。図10に示すように、配線基板1Sの裏面はソルダレジストSRで覆われており、このソルダレジストSRに開口部Kが形成されている。そして、この開口部Kに内包されるようにランドLND3が配置されている。つまり、開口部KおよびランドLND3は円形形状から構成されているが、開口部Kの径がランドLND3の径よりも大きくなるように形成されている。このようなランドLND3の構成態様をNSMD(Non Solder Mask Defined)と呼ぶ。NSMDは、ソルダレジストSRに形成された開口部Kの径よりもランドLND3の径が小さく、かつ、ランドLND3の全体が開口部Kに内包されてランドLND3が露出している構成態様ということができる。開口部Kから露出しているランドLND3には、配線L2が接続されており、この配線L2はビアVと接続されている。具体的には、配線基板1Sの裏面にビアVと平面的に重なるようにビアVを内包するランドLND2が形成されており、このランドLND2とランドLND3が配線L2で接続されている。ビアVとランドLND2および配線L2の一部はソルダレジストSRで覆われている。一方、ソルダレジストSRに形成された開口部Kに内包されるようにランドLND3が形成されていることから、ランドLND3とこのランドLND3に接続する配線L2の一部が開口部Kから露出している。
図11は、図10のA−A線で切断した断面図である。図11に示すように、配線基板1SにはビアVが形成されており、このビアの側面に導電膜CF2が形成されている。導電膜CF2が形成されたビアV上には、ランドLND2、配線L2およびランドLND3が一体的に形成されている。そして、一体的に形成されたランドLND2および配線L2の一部はソルダレジストSRに覆われている一方、配線L2の一部およびランドLND3は、ソルダレジストSRに形成された開口部Kから露出していることがわかる。このようなランドLND3の構成態様がNSMDである。
続いて、ランドLND3の別の構成態様について説明する。図12では、配線基板1Sの裏面に形成されている1つのランドLND3と1つのビアVとを拡大して示している。図12に示すように、配線基板1Sの裏面はソルダレジストSRで覆われており、このソルダレジストSRに開口部Kが形成されている。そして、開口部KからはランドLND3が露出している。図12に示すランドLND3は、ソルダレジストSRに形成された開口部Kよりも大きく形成されており、ランドLND3の外周領域はソルダレジストSRで覆われている。すなわち、ランドLND3および開口部Kは円形形状をしており、ランドLND3の径が開口部Kの径よりも大きくなっている。このようなランドLND3の構成態様をSMD(Solder Mask Defined)と呼ぶ。SMDは、ランドLND3の径が開口部Kの径よりも小さくなっているNSMDと異なり、ランドLND3の径の方が開口部Kの径よりも大きくなっているものである。したがって、SMDではソルダレジストSRに形成された開口部KからランドLND3の全体が露出しているのではなく、ランドLND3の中央領域だけが露出し、ランドLND3の周辺領域はソルダレジストSRで覆われておりことになる。つまり、SMDは、ソルダレジストSRに形成された開口部Kの径よりもランドLND3の径が大きく、かつ、開口部KがランドLND3に内包されてランドLND3の一部が露出している構成態様ということができる。
ランドLND3には、配線L2が接続されており、この配線L2はビアVと接続されている。具体的には、配線基板1Sの裏面にビアVと平面的に重なるようにビアVを内包するランドLND2が形成されており、このランドLND2とランドLND3が配線L2で接続されている。ビアVとランドLND2および配線L2はソルダレジストSRで覆われているすなわち、SMDでは、ランドLND3の一部だけが開口部Kから露出しており、ランドLND3に接続している配線L2、ランドLND2およびビアVはすべてソルダレジストで覆われていることになる。
図13は、図12のA−A線で切断した断面図である。図13に示すように、配線基板1SにはビアVが形成されており、このビアの側面に導電膜CF2が形成されている。導電膜CF2が形成されたビアV上には、ランドLND2、配線L2およびランドLND3が一体的に形成されている。そして、一体的に形成されたランドLND2、配線L2の全体およびランドLND3の一部(外周領域)はソルダレジストSRに覆われている一方、ランドLND3の一部(中央領域)は、ソルダレジストSRに形成された開口部Kから露出していることがわかる。このようなランドLND3の構成態様がSMDである。
以上のように配線基板1Sの裏面に形成されたランドLND3は、ソルダレジストSRに形成された開口部Kとの関係によりNSMDとSMDのいずれかの構成態様に分けられる。NSMDは、ソルダレジストSRに形成された開口部KからランドLND3の全体が露出しており、かつ、ランドLND3に接続する配線L2の一部も開口部Kから露出している構成態様ということができる。一方、SMDは、ソルダレジストSRに形成された開口部KからランドLND3の一部(中央領域)だけが露出しており、ランドLND3に接続する配線L2はソルダレジストSRに覆われている構成態様ということができる。
上述したように、本発明者が検討した技術によれば、配線基板1Sの裏面に形成するランドLND3の構成態様には、NSMDとSMDがあるが、ランドLND3とハーフボールとの密着性を向上する観点からは、SMDよりもNSMDの方が優れている。この理由について説明する。SMDの場合は、開口部KがランドLND3に内包されているため、開口部Kから露出するランドLND3の領域はランドLND3の上面だけである(図13参照)。これに対し、NSMDの場合は、ランドLND3の全体が開口部Kから露出しているので、開口部KからランドLND3の上面だけでなく側面も露出することになる(図11参照)。つまり、ランドLND3は、例えば、金属膜から形成されるが、SMDの場合は金属膜の表面だけが露出するのに対し、NSMDの場合は金属膜の表面だけでなく、金属膜の膜厚方向の側面も露出することになる。したがって、NSMDの方がSMDよりも露出する面積が大きく、ランドLND3上に搭載されるハーフボールとの接着面積が大きくなるのである。このことから、NSMDはSMDに比べてハーフボールとの密着性を向上することができる。すなわち、ランドLND3とハーフボールとの接着強度を向上することを考慮すると、SMDよりもNSMDを使用することが望ましいといえる。
ところが、NSMDでは、以下に示すような問題点がある。この点について図14を用いて、具体的に説明する。図14(a)は、ランドLND3に対して正常に開口部Kが形成されているNSMDを示す図である。これに対し、図14(b)は、ランドLND3に対して開口部Kが紙面下側方向にずれて開口部Kが形成されているNSMDを示しており、図14(c)は、ランドLND3に対して開口部Kが紙面上側方向にずれて開口部Kが形成されているNSMDを示している。
NSMDでは、図14(a)〜図14(c)に示すように、ランドLND3の径よりも開口部Kの径が大きくなる結果、開口部Kからは、ランドLND3だけでなくランドLND3と接続する配線L2の一部も露出している。この場合、例えば、図14(b)や図14(c)に示すように、ソルダレジストSRを開口して形成される開口部KがランドLND3に対してずれて形成されると、開口部Kから露出される配線L2の面積が変化する。例えば、図14(b)に示すように、開口部KがランドLND3に対して紙面下側方向にずれると、開口部Kから露出する配線L2の面積が小さくなる。一方、図14(c)に示すように、開口部KがランドLND3に対して紙面上側方向にずれると、開口部Kから露出する配線L2の面積が大きくなる。この結果、ランドLND3に対して開口部Kがずれて形成されると、開口部Kから露出するランドLND3の面積と開口部Kから露出する配線L2の面積とをあわせた全体面積が変化することになる。つまり、開口部KがランドLND3を内包できる程度の小さなずれであっても、開口部Kから露出する配線L2の面積が変化するのである。この場合、ハーフボールと接触する(濡れる)露出面積が開口部Kごとに変わることになる。このことから、開口部Kごとにハーフボールの高さが異なることになり、配線基板1Sの裏面に搭載される複数のハーフボールにおいて、高さばらつきが大きくなる。ハーフボールの高さばらつきが大きくなると、配線基板1Sをマザーボードに実装する際に実装不良が発生するおそれがある。
上述した問題は、ランドLND3に対して開口部Kの合わせずれが生じることを前提にしたものであるが、実際に半導体装置の製造工程では、ランドLND3と開口部Kとの合わせずれが生じる。このため、NSMDでは、ランドLND3上に形成されるハーフボールの高さばらつきが重要な問題となるのである。これに対し、SMDでは上述した問題は生じない。図15(a)は、ランドLND3に対して正常に開口部Kが形成されているSMDを示す図である。これに対し、図15(b)は、ランドLND3に対して開口部Kが紙面下側方向にずれて開口部Kが形成されているSMDを示しており、図15(c)は、ランドLND3に対して開口部Kが紙面上側方向にずれて開口部Kが形成されているSMDを示している。
SMDでは、図15(a)〜図15(c)に示すように、ランドLND3の径よりも開口部Kの径が小さくなる結果、開口部Kからは、ランドLND3だけが露出することになる。例えば、図15(b)や図15(c)に示すように、ソルダレジストSRを開口して形成される開口部KがランドLND3に対してずれて形成されても、開口部Kから露出するのはランドLND3の一部だけであり、開口部Kから露出する露出面積が変化することはない。このため、SMDでは、開口部KがランドLND3に対してずれて形成されても、ハーフボールと接触する(濡れる)露出面積が複数の開口部Kで同一となる。このことから、開口部Kごとにハーフボールの高さが異なることはなく、配線基板1Sの裏面に搭載される複数のハーフボールにおいて、高さばらつきが問題となることはないといえる。
このことから、現状では、配線基板1Sとマザーボードの実装信頼性を確保するために、NSMDではなくSMDのランドLND3が使用されている。しかし、SMDでは、ランドLND3とハーフボールとの接着強度が弱くなることから、ハーフボールLGAをマザーボードへ実装した場合の接続寿命が低下することは避けられない。つまり、NSMDの方がSMDよりもランドLND3とハーフボールとの接着強度を強くできるので、NSMDの方がSMDよりもハーフボールLGAとマザーボードとの接続寿命を長くすることができるのである。したがって、NSMDの問題点であるハーフボールの高さばらつきを抑制することができれば、NSMDを使用する利点が得られることになる。そこで、本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様をNSMDとし、ランドLND3の構成態様としてNSMDを使用することによるハーフボールの高さばらつきを抑制できる工夫をしている。以下では、NSMDをランドLND3の構成態様として使用しつつも、ハーフボールの高さばらつきを抑制すること実現している実施の形態1における半導体装置について説明する。
図16は、本実施の形態1における配線基板1Sの模式的な構成を示す図である。図16は、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)の主要構成と配線基板1Sのチップ搭載面とは反対側の面(裏面)の主要構成とを重ね合わせて図示している。つまり、図16において、配線基板1Sの4辺に沿って配置されている電極Eと、電極Eの内側領域に格子状に配置されているランドLND1が配線基板1Sの表面に形成されている構成要素である。ここで、配線基板1Sの表面に形成されている電極EとランドLND1とは、配線で接続されているが、図16では煩雑となるため、電極EとランドLND1とを接続する配線の図示を省略している。
これに対し、図16において、格子状に形成されているランドLND3(点線で示している)は、配線基板1Sの裏面に形成されている構成要素である。そして、配線基板1Sの表面と配線基板1Sの裏面とを貫通するビアVが図示されている。以上の構成要素により、配線基板1Sの表面に形成されたランドLND1は、ランドLND1の直下に形成されているビアVに接続されていることがわかる。そして、配線基板1Sの裏面に達したビアVは、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3と直接接続されている。すなわち、配線基板1Sの裏面には、ビアVを平面的に包含するランドLND3がビアVの直上に形成されているのである。この点が図9で説明した技術との相違点であり、本実施の形態1の特徴の1つである。図16に示すように、本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面において、ビアVとランドLND3とを配線L2で接続することなく、直接ビアV上にランドLND3を形成している点に特徴がある。本明細書では、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3をビアVと平面的に重なるように形成し、かつ、ビアVを平面的に内包するようにランドLND3を形成する構造を、「ランドオンビア(land on via)構造」と呼ぶことにする。このランドオンビア構造は、いわゆるパッドオンビア(pad on via)とも呼ばれるものである。つまり、ランドオンビアとパッドオンビアとは同じ意味である。
なお、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3には、半田よりなるハーフボールが搭載されるが、図16ではハーフボールの図示を省略している。
次に、図17は、配線基板1Sの裏面を示す図である。図17に示すように、配線基板1Sの裏面には格子状に複数のランドLND3が形成されている。このランドLND3は、ランドLND3に平面的に内包されるビアV上に直接形成されるというランドオンビア構造をしており、かつ、ランドLND3はNSMDとなっている。つまり、ランドLND3を平面的に内包するようにソルダレジストSRに開口部Kが形成されている。以上のように、本実施の形態1における配線基板1Sの裏面では、ソルダレジストSRに形成された開口部Kに平面的に内包されるようにランドLND3が形成され、このランドLND3に平面的に内包されるようにビアVが形成されている。言い換えれば、ランドLND3とビアVの電気的な接続に配線(例えば、図9の配線L2)を使用していないのである。
続いて、図18は、配線基板1Sの裏面に形成されたランドオンビア構造で、かつ、ランドLND3の構成態様がNSMDである構造を示す断面図である。図18において、配線基板1Sを貫通するようにビアVが形成されており、このビアVの側面に導電膜CF2が形成されている。そして、配線基板1Sの裏面(図18の下面)には、ビアVと直接接続するようにランドLND3が形成されている。つまり、ランドLND3上に直接ビアVが形成されたランドオンビア構造を構成している。そして、ランドLND3を包含するように開口部Kが形成されている。この開口部Kは、配線基板1Sの裏面に形成されたソルダレジストSRを開口するように形成されており、ランドLND3の構成態様をNSMDとするように、ランドLND3の径よりも開口部Kの径が大きくなっている。NSMDとなっているランドLND3上にはハーフボールHBaが配置されている。
一方、配線基板1Sの表面(図18の上面)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が延在している。配線基板1Sの表面にはソルダレジストSRが形成されており、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に覆われている。
次に、図19は、配線基板1Sの裏面に形成されている1つのランドLND3の構成を拡大して示す図である。図19に示すように、ソルダレジストSRに円形形状の開口部Kが形成されており、この開口部Kの内部に包含されるように、円形形状のランドLND3が形成されている。したがって、本実施の形態1におけるランドLND3の構成態様は、NSMDとなっているが、開口部Kからは、ランドLND3の全体が露出するだけで、例えば、配線は露出していない。これは、本実施の形態1では、ランドLND3とビアとを配線を用いずに、直接ビア上にランドLND3を形成するランドオンビア構造をしているからである。つまり、本実施の形態1の特徴は、ランドLND3の構成態様をNSMDとしているのにもかかわらず、開口部Kから露出するのはランドLND3の全体面積だけである点にある。
図20は、図19のA−A線で切断した断面図である。図20に示すように、配線基板1Sには、配線基板1Sを貫通するビアVが形成されており、ビアVの側面に導電膜CF2が形成されている。このビアVと直接接続するようにランドLND3が形成されている。すなわち、ランドLND3をビアVの直上に配置することにより、ビアVとランドLND3とは配線を使用せずに電気的に接続されている。このため、配線基板1Sの裏面(図20の上面)において、ランドLND3の径よりも開口部Kの径を大きくしたNSMDとしても、開口部KにはランドLND3しか露出しないことになる。一方、配線基板1Sの表面(図20の下面)には、図18でも説明したように、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が延在している。配線基板1Sの表面にはソルダレジストSRが形成されており、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に覆われている。
以上のことから、本実施の形態1の特徴は、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3をビアV上に直接形成するというランドオンビア構造を採用し、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとしていることにある。これにより、ランドLND3の構成態様をNSMDとしながらも、ソルダレジストSRに形成された開口部Kから露出する構成要素(部材)を円形形状のランドLND3だけとすることができる。以下に、本実施の形態1における特徴に基づく効果について図面を参照しながら説明する。
図21(a)は、本実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドLND3に対して正常に開口部Kが形成されているNSMDを示す図である。これに対し、図21(b)は、本実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドLND3に対して開口部Kが紙面下側方向にずれて開口部Kが形成されているNSMDを示しており、図21(c)は、本実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドLND3に対して開口部Kが紙面上側方向にずれて開口部Kが形成されているNSMDを示している。図21(a)〜図21(c)のいずれにおいても、ソルダレジストSRに形成された開口部Kからは、円形形状のランドLND3だけが露出している。すなわち、図21(a)〜図21(c)に示すように、本実施の形態1におけるランドオンビア構造では、ランドLND3に対する開口部Kの形成が多少ずれたとしても、開口部Kからは円形形状のランドLND3だけが露出することになる。このことは、NSMDのランドLND3に対する開口部Kの形成がずれたとしても、開口部Kから露出する金属膜の露出面積は変化しないことになる。つまり、図14(a)〜図14(c)に示した通常のNSMDでは、ランドLND3に対する開口部Kの形成位置がずれると、ランドLND3に接続する配線L2の露出面積が変化することが必然的に生じることになる。これに対し、本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとを直接接続するランドオンビア構造を採用しているので、ランドLND3とビアVとを接続する配線が必要なくなる。このため、ランドLND3の構成態様をNSMDとしても、開口部Kから露出する金属膜は円形形状のランドLND3だけになるのである。したがって、本実施の形態1では、ランドLND3に対する開口部Kのずれが生じた場合であっても、開口部Kから露出するランドLND3の露出面積を複数の開口部Kで均一にすることができる。このことから、ランドLND3の構成形態をNSMDにしたとしても、ランドLND3上に形成されるハーフボールとの接触面積(濡れる面積)を各ランドLND3で均一にすることができる。この結果、ランドLND3の構成態様をNSMDとしたとしても、ランドLND3上に形成されるハーフボールの高さばらつきを抑制することができ、ハーフボールLGAをマザーボードに実装する際の接続信頼性を向上することができる。
つまり、本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造にすることで、ランドLND3の構成態様をNSMDとしても、ランドLND3上に配置されるハーフボールの高さばらつきを抑制することができる。言い換えれば、本実施の形態1の特徴的構成を採用することにより、配線基板1S(ランドLND3)とハーフボールの接続強度を確保できるNSMDを使用しつつ、NSMDの弱点であったハーフボールの高さばらつきを低減することができるという顕著な効果を奏するのである。
特に、本実施の形態1のようにランドオンビア構造を採用することは、ランドLND3の構成態様をNSMDとすることを前提とすることにより顕著な効果を奏するのである。例えば、ランドオンビア構造をSMDのランドLND3に対して使用しても有益ではないのである。図15に示すように、ランドLND3の構成態様をSMDとする場合には、そもそも、ランドLND3とビアVとを接続する配線がソルダレジストSRに形成された開口部Kから露出することはないので、開口部Kの合わせずれよって開口部Kから露出するランドLND3と配線L2を合わせた露出面積が変化するという本発明の前提となる課題が存在しないのである。したがって、たとえ、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様がSMDである場合を前提として、ランドオンビア構造を採用する技術が存在するとしても、本実施の形態1のようにNSMDのランドLND3で、ランドオンビア構造にする技術を容易に想到する動機付けは存在しないのである。すなわち、本実施の形態1では、前提として、SMDよりもNSMDの方がランドLND3とハーフボールの接続強度を向上することができることから、ハーフボールLGAとして、NSMDのランドLND3を採用したいということがある。しかし、NSMDのランドLND3には、ハーフボールの高さばらつきを発生させるという弱点があることを知ったうえで、その弱点を克服するという課題(動機付け)があるのである。この動機づけは、ランドLND3の構成態様をSMDとすることを前提とする技術では存在し得ないものである。つまり、ランドLND3の構成態様をSMDとする場合には、ランドLND3とビアVとの構成をランドオンビア構造にしても有意義な利点は存在しないのである。本実施の形態1のように、ランドオンビア構造をNSMDのランドLND3に適用することで、初めて、NSMDの弱点であるハーフボールの高さばらつきを抑制することができつつ、ランドLND3とハーフボールの実装強度の向上を図ることができるというNSMDの利点を生かす顕著な効果を得ることができるのである。
さらに、NSMDのランドLND3にランドオンビア構造を採用することにより、新たな効果を奏する。この効果について説明する。例えば、ランドオンビア構造ではなく、配線を使用してランドLND3とビアVとを接続する場合には、ソルダレジストSRに形成した開口部からはランドLND3と配線の一部が露出することになる。したがって、ハーフボールは、露出しているランドLND3と露出している配線の一部を覆うように形成される。このとき、ランドLND3は、円形形状をしており面積も大きいので、ランドLND3とハーフボールとの接着強度は高いものとなる。しかし、配線は細く面積も小さいので、配線とハーフボールとを接着した部分では、ハーフボールに加わる応力によって、配線ごと配線基板1Sからハーフボールがむしりとられてしまうことが生じやすくなる。この場合、ハーフボールがハーフボールLGAから取れてしまい実装不良となる。
この点に関し、本実施の形態1では、ランドLND3とビアVとの構成をランドオンビア構造にしている。このため、ランドLND3の構成態様をNSMDとする場合であっても、ソルダレジストSRに形成された開口部から露出する金属膜はランドLND3だけとなる。このことから、本実施の形態1では、円形形状をしたランドLND3とだけハーフボールが接着することになる。つまり、本実施の形態1では、ランドLND3の構成態様をNSMDとしても、ランドLND3とビアVを接続する配線が存在しないことから、配線とハーフボールが接着することはないのである。したがって、ハーフボールは、面積が大きく配線基板としっかり固着しているランドLND3とだけ接着するので、ハーフボールが配線基板1Sからむしりとられてしまうということを防止できるのである。
NSMDのランドLND3にランドオンビア構造を採用することにより、本実施の形態1では別の効果も奏する。例えば、ハーフボールLGAに搭載される半導体チップCHPは、高周波信号を取り扱うRFICの機能を実現されている集積回路が形成されている。このとき、高周波信号では、配線長が長くなると、インピーダンス(インダクタンス)の上昇を招き高周波回路の電気的特性を劣化させる原因となる。このことから、例えば、配線を使用してランドLND3とビアVとを接続する場合には、配線によるインピーダンス(インダクタンス)の上昇が問題となる。これに対し、本実施の形態1では、ランドLND3とビアVとの構成をランドオンビア構造にしている。このため、ランドLND3とビアVとを接続する配線を省くことができる。このことは、ハーフボールLGAにおける配線長が短くなることを意味し、特に、高周波回路の電気的特性の劣化を抑制できるのである。つまり、本実施の形態1では、例えば、ハーフボールLGAに、RFICなどの高周波回路を組み込んだ半導体チップCHPを搭載する場合に、ハーフボールLGAの実装信頼性を向上させるだけでなく、高周波回路の電気的特性の劣化を抑制できるという顕著な効果を得ることができるのである。
次に、配線基板1Sの表面(チップ搭載面)における配線のレイアウトについて説明する。図22は、本実施の形態1における配線基板1Sをチップ搭載面(表面)側から見た図である。図22に示すように、矩形形状をした配線基板1Sの4辺に沿って矩形形状をした電極Eが並んで配置されている。そして、この電極Eの内側領域にランドLND1およびビアVが配置されている。ランドLND1およびビアVは、配線基板1Sの表面に格子状に複数形成されている。これらの電極EおよびランドLND1は、配線基板1Sの表面に形成されている構成要素であり、ビアVは配線基板1Sを貫通するように形成されているものである。このとき、配線基板1Sの4辺に沿って形成されている電極Eは、配線基板1Sの表面上に搭載される半導体チップ(図示せず)と、例えば、ワイヤで接続されるものである。そして、この電極Eは、配線基板1Sの表面に形成されているランドLND1と接続され、その後、ランドLND1はビアVを介して配線基板1Sの裏面に形成されている外部接続端子(例えば、ハーフボール)と接続される。
以下では、配線基板1Sの表面において、電極EとランドLND1とを接続する配線レイアウトについて説明する。図22に示すように、電極EとランドLND1とは、配線基板1Sの表面に形成されている配線L1によって電気的に接続されている。図22では、簡略化のため、一部に配線L1だけを図示しているが、実際には、すべての電極EとランドLND1に対して配線L1が接続している。ここで、ランドLND1は電極Eの内側に格子状に配置されているので、例えば、最も内側に配置されているランドLND1と電極Eとを接続する配線L1は、格子状に配置された外側のランドLND1を避けて、ランドLND1間のスペースを通るように形成される。したがって、配線L1を延在させるスペースを確保することが必要となる。
ここで、本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に形成されるランド(ランドLND3(図22では図示されず))とビアVとをランドオンビア構造としている点に特徴がある。このようにランドオンビア構造にするということは、配線基板1Sの裏面に形成されるランド(ランドLND3)上にビアVを配置することになる。言い換えれば、配線基板1Sの裏面に配置されるランド(ランドLND3)上には、外部接続端子であるハーフボールが搭載されるので、ハーフボールの搭載位置に対応して配線基板1Sの裏面に形成されるランド(ランドLND3)の配置位置が規定される。そして、ランドオンビア構造では、配線基板1Sの裏面に形成されているランド(ランドLND3)上にビアVが配置されるので、ビアVの配置位置は、ハーフボールの搭載位置に規定される。つまり、本実施の形態1において、ビアVの配置位置は、ハーフボールの搭載位置と平面的に重なる位置に規定される。このようにビアVの位置は規定される結果、配線基板1Sの表面において、ビアV上に形成されるランドLND1は、ハーフボールの搭載位置と平面的に重なる位置に配置される。つまり、本実施の形態1では、ビアVの配置位置がハーフボールの搭載位置と平面的に重なるように規定されるので、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1もハーフボールの搭載位置に対応して規定されることになる。したがって、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1は、配線基板1Sの表面に形成される電極Eとの接続に使用する配線L1を容易に引き回せるように自由に配置することができなくなるのである。このように本実施の形態1では、ビアVの配置位置が規定されることに起因して、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1と電極Eとの接続する配線L1のレイアウト自由度が低下する副作用が生じることになる。
例えば、図23は、ランドオンビア構造を使用しない場合の電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト構成を示している。具体的に、図23では、配線基板1Sの表面に形成されている電極E、ランドLND1および配線L1を示すとともに、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3と配線L2を示している。つまり、図23に示すように、配線基板1Sの裏面には、ハーフボールの搭載位置に対応してランドLND3が配置されている。しかし、図23では、ランドオンビア構造を採用していないので、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の位置に対応してビアVは設けられていない。つまり、ビアVの配置位置は、ハーフボールを搭載するランドLND3の配置位置に規定されることなく自由に配置することができる。配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとは配線基板の裏面に形成されている配線L2で接続されているので、ビアVを配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の位置に対応して設ける必要がないのである。ビアVの位置は、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1に対応して自由に設けることができるのである。このことは、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1の配置自由度が向上することを意味しており、例えば、図23に示すように、配線基板1Sの表面にランドLND1を配置することができる。このため、配線基板1Sの表面に形成される電極EとランドLND1とを接続する配線L1を比較的容易に引き回すことができるのである。
ところが、本実施の形態1では、ランドオンビア構造を採用しているので、例えば、図24に示すように、ビアVは、ハーフボールの搭載位置と平面的に重なるように配置位置が規定されることになる。このようにビアVの配置位置が規定されるということは、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1の配置位置も規定されてしまうことを意味する。すなわち、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1の配置位置が規定される結果、配線基板1Sの表面において、電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト自由度が低下することになるのである。
そこで、本実施の形態1では、配線基板1Sの表面において、電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト自由度の低下を軽減できる工夫を施している。この点について、図25を用いて説明する。図25は、ランドオンビア構造を使用する場合の電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト構成を示している。具体的に、図25では、配線基板1Sの表面に形成されている電極E、ランドLND1および配線L1を示している。図25において、ビアVは、図示しない配線基板1Sの裏面に搭載されるハーフボールの搭載位置に対応して設けられている。したがって、ビアVに対応して配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1も、ハーフボールの搭載位置に対応してランドLND1の配置位置が規定されていることになる。ここで、図24と図25の相違点は、配線基板1Sの外周線からランドLND1が配列されている最外列との間の距離が異なることである。つまり、図24では、配線基板1Sの外周線からランドLND1が配列されている最外列までの距離が距離aであるのに対し、図25では、配線1Sの外周線からランドLND1が配列されている最外列までの距離が距離bである。距離bは距離aに比べて大きくなっている。具体的には、図24に示す距離aはランドLND1のピッチ(ランドLND3のピッチともいえる)より小さく、図25に示す距離bはランドLND1のピッチ(ランドLND3のピッチともいえる)よりも大きくなっている。
このため、本実施の形態1における工夫を施している図25では、図24に比べて電極EとランドLND1が配列されている最外列までのスペースが確保されることになる。このことから、図25では図24に比べて配線基板1Sの表面に形成される配線L1のレイアウト自由度を向上することができるのである。電極EとランドLND1が配列されている最外列までのスペースが確保されることから、配線L1の引き回し領域を充分に確保できるのである。例えば、図24ではランドLND1間を通る配線L1の本数は2本であるが、図25ではランドLND1間を通る配線L1の本数を3本にすることができ、より配線基板1Sの内側領域に配置されているランドLND1まで容易に配線L1を引き回すことができる構成となっている。
以上のように、電極EとランドLND1が配列されている最外列までのスペースを充分確保することにより、本実施の形態1では、ランドオンビア構造を採用することに起因して、配線基板1Sの表面に形成される配線L1の自由度が低下するという副作用を軽減することができる。
本実施の形態1では、半導体装置としてハーフボールLGAを例に挙げて説明しているが、本発明はハーフボールLGAに限らず、例えば、BGAにも適用することができる。BGAとハーフボールLGAは、外部接続端子の高さが相違する以外の構成は同様であるからである。ただし、本実施の形態1のように、特に、ハーフボールLGAに本発明を適用すると以下に示す有用な効果を奏するのである。
第1に、ハーフボールLGAでは、外部接続端子(ハーフボール)の高さがBGAの外部接続端子(半田ボール)の高さよりも低くなっているので、ハーフボールLGAをマザーボード(実装基板)に実装した場合のトータルの厚さを、BGAを実装したマザーボードに実装した場合のトータルの厚さよりも薄くすることができる。このことは、ハーフボールLGAを使用することにより、半導体装置の薄板化を実現することができることを意味している。
第2に、ハーフボールLGAは、BGAに比べて、マザーボードに実装した場合の衝撃力に対する衝撃強度が強くなるのである。本実施の形態1では、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造にすることで、ランドLND3の構成態様をNSMDとしても、ランドLND3上に配置されるハーフボールの高さばらつきを抑制することができる。この効果は、ハーフボールLGAとBGAの両方で得ることができるが、さらに、ハーフボールLGAでは、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様をNSMDとすることで、BGAに比べて衝撃強度が向上するのである。このことについて図26を参照しながら説明する。
図26は、ハーフボールLGAとBGAの衝撃力に対する耐性を測定した結果を示す表である。測定は、1500Gの衝撃力を0.5ms間印加する条件で行なっている。測定対象は、NSMDのBGAとNSMDのハーフボールLGAを対象にしている。まず、NSMDのBGAに対する評価結果について説明する。図26に示すように、NSMDのBGAでは、評価回数が30回、50回の場合にはマザーボードからBGAが取れるという不良は発生していない。ところが、評価回数が100回になると、不良が1個存在し、さらに、評価回数が150回になると、不良が2個存在することとなる。そして、評価回数が200回になると、BGAでは不良が3個存在することとなっている。これに対し、図26に示すように、NSMDのハーフボールLGAでは、評価回数が30回、50回、100回、150回および200回のいずれの場合にもマザーボードからハーフボールLGAが取れるという不良は発生していない。このことは、ハーフボールLGAのほうがBGAに比べて衝撃力に対する耐性が高いことを示している。したがって、本実施の形態1のように、ランドオンビア構造で、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとする構成をハーフボールLGAに適用することにより、ハーフボールの実装強度の向上とランドLND3上に配置されるハーフボールの高さばらつきの抑制を両立できるとともに、ハーフボールLGAの衝撃力に対する耐性を高めることができることがわかる。
本実施の形態1における半導体装置は上記のように構成されており、以下にその製造方法について説明する。まず、ハーフボールLGAを構成する配線基板1Sの製造工程について説明する。
図27に示すように、例えば、銅箔からなる導電膜CF1を両面に貼り付けた配線基板1Sを用意する。このとき、配線基板を構成する基材は、例えば、ガラス−BT材あるいはガラス−耐熱エポキシ材から構成される。続いて、図28に示すように、ビア形成領域にビアVを形成する。ビアVは、ドリルによる穴あけによって実施され、両面に導電膜CF1を貼り付けた配線基板1Sを貫通するように形成される。
次に、図29に示すように、配線基板1Sに貼り付けた導電膜CF1の両面に銅めっき膜からなる導電膜CF2を形成する。銅めっき膜からなる導電膜CF2は、例えば、無電解めっき法あるいは電解めっき法で形成することができる。この銅めっき膜からなる導電膜CF2は、配線基板1Sを貫通するビアVの側面にも形成される。なお、配線基板1Sの両面に形成された導電膜CF1上にも導電膜CF2が形成されるが、図29以降の図では導電膜CF1と導電膜CF2を一体的に導電膜CF1として記載する。
続いて、図30に示すように、導電膜CF1の表面を研磨した後、両面の導電膜CF1上にドライフィルムDFを貼り付ける。このドライフィルムDFは、紫外線が照射されると硬化するフィルムであり、導電膜CF1をパターニングする際のマスクを形成するために使用される。
その後、図31に示すように配線基板1Sの両側にマスク(図示せず)を配置し、このマスクを介して紫外線を照射する。これにより、マスクに形成されているパターンがドライフィルムDFに転写される。そして、パターンが転写されたドライフィルムDFを現像することにより、ドライフィルムDFがパターニングされる。例えば、ドライフィルムDFの紫外線が当たらなかった領域が現像処理によって除去される。
次に、図32に示すように、パターニングしたドライフィルムDFをマスクにして導電膜CF1をエッチングする。これにより、ドライフィルムDFに形成されているパターンが、導電膜CF1に反映される。具体的には、配線基板1Sの表面(上面)にビアVに接続するランドLND1とランドLND1と接続して延在する配線L1とを形成する。一方、配線基板1Sの裏面(下面)にビアVに接続するランドLND3を形成する。これにより、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3上にビアVが配置されるランドオンビア構造が形成されることになる。
その後、図33に示すように、パターニングしたドライフィルムDFを除去する。これにより、配線基板1Sの表面(上面)にビアVに接続するランドLND1とランドLND1と接続して延在する配線L1が露出し、配線基板1Sの裏面(下面)にビアVに接続するランドLND3が露出する。この段階でパターンが正常に形成されているか検査する。検査には、例えば、光学式検査機などが使用される。
続いて、図34に示すように、配線基板1Sの両面にソルダレジストSRを塗布する。配線基板1Sの両面にソルダレジストSRを塗布するには、まず、配線基板1Sの一方の面にソルダレジストSRを塗布し仮乾燥させる。そして、ソルダレジストSRが仮乾燥したら、配線基板1Sの他方の面にソルダレジストSRを塗布して仮乾燥させる。これにより、配線基板1Sの両面にソルダレジストSRを形成することができる。このとき、配線基板1Sの表面(上面)では、ランドLND1および配線L1がソルダレジストSRで覆われる。同様に、配線基板1Sの裏面(下面)では、ランドLND3がソルダレジストSRで覆われる。
次に、図35に示すように、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、ソルダレジストSRに開口部Kを形成する。すなわち、配線基板1Sの裏面(下面)に開口部Kを形成する。この開口部Kは配線基板1Sの裏面(下面)に形成されているランドLND3を露出するように行なわれる。具体的に、開口部Kの径はランドLND3の径よりも大きくなり、かつ、開口部KがランドLND3を平面的に内包するように形成される。これにより、配線基板1Sの裏面(下面)に形成されているランドLND3の構成態様をNSMDとすることができる。そして、ソルダレジストSRを本硬化(本乾燥)させた後、開口部Kから露出するランドLND3上にニッケル/金めっき膜を形成する。このようにして、ランドLND3上にニッケル/金めっき膜を形成した端子を形成することができる。その後、配線基板1Sを洗浄し、外観検査を実施することにより、配線基板1Sが完成する。以上のようにして、本実施の形態1における配線基板1Sを製造することができる。
なお、本実施の形態1では、図28に示すように、配線基板1Sを貫通するビアVを形成する方法としてドリルによる穴あけで形成しているが、ビアVをレーザ照射によって形成することもできる。このレーザ照射によって形成されるビアVを図36に示す。図36に示すように、レーザ照射によって形成されるビアVは、配線基板1Sの表面(上面)側の穴径よりも配線基板1Sの裏面(下面)側の穴径が小さくなる特徴がある。つまり、配線基板1Sの表面側からレーザを照射すると、配線基板1Sの表面に形成される穴径が最も大きくなり、その後、配線基板1Sの裏面に進むにつれて穴径が次第に小さくなる。そして、配線基板1Sの裏面でビアVの穴径が最も小さくなる。この結果、配線基板1Sの裏面でビアV上に形成されるランドLND3の窪みを小さくすることができる。つまり、レーザ照射によるビアVの形成では、配線基板1Sの裏面での穴径が小さくすることができるので、ビアVの表面を塞ぐランドLND3に発生する窪みを小さくすることができる。このことは、ランドLND3上に形成されるハーフボールの高さばらつきを低減できることを意味する。すなわち、本実施の形態1では、ランドオンビア構造によるハーフボールの高さばらつきを低減できる効果に加えて、レーザ照射によってビアVを形成する方法を適用することにより、ビアV上に形成されるランドLND3に発生する窪みを小さくすることによるハーフボールの高さばらつきを低減できる相乗効果を得ることができる。
引き続き、上述した配線基板1Sを使用することによりハーフボールLGA(半導体装置)を形成する製造工程について図面を参照しながら説明する。図37は、ハーフボールLGAを形成する製造工程の流れを示すフローチャートである。まず、半導体ウェハ上に通常の半導体製造技術を用いて、トランジスタ(MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)や多層配線を形成することにより、RFICを構成する集積回路を形成する。
その後、図38に示すように、半導体ウェハWFの裏面を研削する(バックグラインド)(図37のS101)。半導体ウェハWFの裏面の研削は以下に示すようにして実施される。すなわち、保護テープPTで半導体ウェハWFの素子形成面(表面)を覆った後、半導体ウェハWFの素子形成面(表面)とは反対側の裏面を上にしてステージ上に配置する。そして、グラインダGによって半導体ウェハWFの裏面を研削することにより、半導体ウェハWFの厚さを薄くする。これにより、半導体ウェハWFの研削を行なうことができる。
次に、図39に示すように、半導体ウェハWFをダイシングすることにより、個々の半導体チップに個片化する(図37のS102)。半導体ウェハWFのダイシングは以下に示すようにして実施される。まず、同心円状のダイシングフレームDFMにダイシングテープDTを貼り付けた後、このダイシングテープDT上に半導体ウェハWFを配置する。そして、ダイシングブレードDBを使用することにより、半導体ウェハWFをダイシングラインに沿って切断することで、半導体ウェハWFを半導体チップに個片化する。
そして、図40に示すように、個片化した半導体チップCHPを上述した工程で形成した配線基板1S上に搭載する(ダイボンディング)(図37のS103)。半導体チップCHPのダイボンディングは、コレットC1で半導体チップCHPを吸着した後、半導体チップCHPを配線基板1S上に配置し、この半導体チップCHPと配線基板1Sとを絶縁ペーストPで接着することにより行なわれる。このとき、配線基板1Sは、複数のハーフボールLGAを形成できるように一体化されており、個々のハーフボールLGA取得領域に半導体チップCHPをそれぞれ搭載する。その後、半導体チップCHPと配線基板1Sとの接着強度を高めるために熱処理(ベーク)が行なわれる(図37のS104)。
続いて、半導体チップCHPを搭載した配線基板1Sの表面(チップ搭載面)に対してプラズマクリーニングを実施する(図37のS105)。プラズマクリーニングは、その後に実施されるモールド工程での樹脂と配線基板1Sとの密着性を向上させる目的で行なわれるものである。
その後、図41に示すように、配線基板1Sに形成されている電極と半導体チップCHPのパッドとをワイヤWで接続する(ワイヤボンディング)(図37のS106)。具体的には、キャピラリC2で半導体チップCHPのパッドにファーストボンディングし、その後、キャピラリC2を移動させることにより、配線基板1Sの電極にセカンドボンディングする。これにより、配線基板1Sの電極と半導体チップCHPのパッドとは、例えば、金線からなるワイヤWで電気的に接続される。
次に、図42に示すように、配線基板1Sのチップ搭載面全体を樹脂Mで封止する(モールド)(図37のS107)。具体的には、半導体チップCHPを搭載した配線基板1Sを上下から上金型UKと下金型BKで挟み、挿入口から樹脂Mを配線基板1Sのチップ搭載面へ流し込むことにより、配線基板1Sのチップ搭載面を樹脂Mで封止する。その後、樹脂Mを硬化させるため、配線基板1Sに対して熱処理(ベーク)を行なう(図37のS108)。
続いて、図43に示すように、配線基板1Sの裏面に半田印刷で半田ペーストSPを塗布する(図37のS109)。具体的には、配線基板1Sの裏面にメタルマスクMSKを配置し、このメタルマスクMSK上に、スキージS1で半田ペーストSPを印刷する。これにより、図44に示すように、配線基板1Sのランド(ランドLND3(図示せず))上に半田ペーストSPが形成されることになる。そして、図45に示すように、配線基板1Sに対してリフローを施す(図37のS110)。これにより、配線基板1Sの裏面に形成されている半田ペーストSPは半球状のハーフボールHBaとなる。このようにして配線基板1Sの裏面にハーフボールHBaからなる外部接続端子を形成することができる。
次に、図46に示すように、配線基板1Sをダイシングする(パッケージダイシング)(図37のS111)。配線基板1Sのダイシングは以下に示すように行なわれる。まず、同心円状のダイシングフレームDFMにダイシングテープDTを貼り付けた後、このダイシングテープDT上に配線基板1Sを配置する。そして、ダイシングブレードDBを使用することにより、配線基板1Sを切断することで、個々のパッケージを得ることができる。図47は以上の工程を経ることにより製造されたパッケージPaを示す断面図である。図47に示すように、パッケージPaは、ハーフボールLGAであり、配線基板1Sのチップ搭載面を樹脂Mで封止している。一方、配線基板1Sのチップ搭載面とは反対側の面には、ハーフボールHBaからなる外部接続端子が形成されている。このようにして、ハーフボールLGAからなるパッケージPaを製造することができ、製造されたパッケージPaは、収納されて出荷される(図37のS112)。
続いて、ハーフボールLGAからなるパッケージPaをマザーボード(実装基板)に実装する工程について説明する。図48は、ハーフボールLGAからなるパッケージPaをマザーボードMBに実装している様子を示す断面図である。図48に示すように、ハーフボールLGAからなるパッケージPaは、外部接続端子であるハーフボールHBaを介して、マザーボードMBに実装されていることがわかる。
図49は、ハーフボールLGAからなるパッケージPaをマザーボード(実装基板)に実装する様子を説明する拡大断面図である。図49において、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ハーフボールHBa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(ハーフボール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49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。
これに対し、マザーボードMBの構成について説明する。マザーボードMBは基板MSを有しており、この基板MSには、基板MSを貫通するビアV2が形成されている、このビアV2の側面には導電膜CF3が形成されている。配線基板1Sの表面(上面)には、ビアV2に接続するようにランドLND4が形成されている。配線基板1Sの表面(上面)には、ソルダレジストSR2が形成されており、このソルダレジストSR2に形成された開口部K2の内部にランドLND4が形成されている。ここで、開口部K2の径はランドLND4の径よりも大きく、かつ、開口部K2はランドLND4を内包するように形成されている。このようにマザーボードMBに形成されているランドLND4は、ビアV2の直上に形成されているランドオンビア構造をしており、かつ、ランドLND4はNSMDとなっている。本実施の形態1では、マザーボードMBに形成されるランドLND4の構成をランドオンビア構造で、かつ、NSMDにすることにも特徴がある。一方、基板MSの裏面(下面)にはビアV2に接続するランドLND5と、ランドLND5に接続する配線L3が形成されている。このランドLND5と配線L3はソルダレジストSRで覆われている。
以上のように構成されているパッケージPaとマザーボードMBとを接着する。具体的に、まず、図50に示すように、マザーボードMBに形成されているランドLND4上に半田ペースト(迎え半田)SP2を形成する。そして、図51に示すように、マザーボードMBに形成されている半田ペーストSP2とパッケージPaに形成されているハーフボールHBaとを接続する。その後、図52に示すように、マザーボードMBおよびパッケージPaをリフロー(熱処理)することにより、パッケージPaに形成されているハーフボールHBaとマザーボードMBに形成されている半田ペーストSP2を一体化させて、接合半田SBを形成する。このようにして、パッケージPaとマザーボードMBとを接着することができる。
ここで、本実施の形態1では、マザーボードMBに形成されるランドLND4の構成をランドオンビア構造で、かつ、NSMDにすることにも特徴がある。具体的には、マザーボードMBに形成しているランドLND4をランドオンビア構造とすることにより、パッケージPaとマザーボードMBとを接合している接合半田SBの形状を、接合半田SBの上部の径や下部の径よりも中央部の径が大きくなっている形状にすることができ、パッケージPaとマザーボードMBとの接合強度の向上を図ることができるのである。例えば、マザーボードMBに形成されているランドLND4がランドオンビア構造をしていない場合には、開口部K2から露出するのは、ランドLND4と、ランドLND4とビアVを接続する配線の一部である。この場合、パッケージPaとマザーボードMBとを接合している接合半田SBは、マザーボードMB側で、円形形状のランドLND4だけでなく、ランドLND4とビアVを接続する配線の一部とも接触することになる。このため、接合半田SBの形状は、ランドLND4とビアVを接続する配線の一部と接触することに起因して接合半田SBの上部の径や下部の径よりも中央部の径が大きくなっている形状とならず実装強度が低下する。そこで、本実施の形態1では、マザーボードMBに形成しているランドLND4をランドオンビア構造とすることにより、マザーボードMB側で接合半田SBと接触する構成要素を円形形状のランドLND4だけとすることができる。この結果、本実施の形態1では、接合半田SBの形状を上部の径や下部の径よりも中央部の径が大きくなっている形状にすることができ、パッケージPaとマザーボードMBとの接合強度の向上を図ることができるのである。
(実施の形態2)
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。
図53は、本実施の形態2のハーフボールLGAにおける配線基板1Sの構成を示す図である。図53は、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)の構成と配線基板1Sのチップ搭載面とは反対側の面(裏面)の構成とを重ね合わせて図示している。つまり、図53において、配線基板1Sの4辺に沿って配置されている電極Eと、電極Eの内側領域に格子状に配置されているランドLND1が配線基板1Sの表面に形成されている構成要素である。ここで、配線基板1Sの表面に形成されている電極EとランドLND1とは、配線で接続されているが、図53では煩雑となるため、電極EとランドLND1とを接続する配線の図示を省略している。
これに対し、図53において、配線L2と格子状に配置されているランドLND3は、配線基板1Sの裏面に形成されている構成要素である。そして、配線基板1Sの表面と配線基板1Sの裏面とを貫通するビアVが図示されている。
図53において、本実施の形態2における特徴は、配線基板1Sの四隅(コーナー部)に形成されているランドLND1とビアVとランドLND3との配置関係にある。つまり、本実施の形態2では、配線基板1Sのコーナー部において、配線基板1Sの表面(チップ搭載面)に形成されているランドLND1と平面的に重なり、かつ、ランドLND1に内包されるようにビアVが形成されている。そして、このビアVは配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3と直接接続されている。すなわち、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3は、ビアVの直上に形成されており、ビアVを平面的に内包するように配置されている。そして、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様はNSMDとなっている。このように、配線基板1Sのコーナー部に形成されているランドLND3とビアVとはランドオンビア構造をしており、かつ、ランドLND3の構成態様はNSMDとなっている。これにより、配線基板1Sのコーナー部において、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とこのランドLND3上に搭載されるハーフボール(図示せず)との接続強度を向上することができるのである。
配線基板1Sのコーナー部に配置されるランドLND3をランドオンビア構造とし、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとするのは以下の理由による。矩形形状をした配線基板1Sのコーナー部は、配線基板1Sにかかる応力が集中しやすくなっている。例えば、配線基板1Sにかかる温度サイクルによる膨張と収縮の繰り返しが生じ、この膨張と収縮により応力が発生するが、この応力は配線基板1Sのコーナー部において最も大きくなることが知られている。このことから、配線基板1Sのコーナー部に配置されたランドLND3とこのランドLND3上に搭載されるハーフボールは、応力によって離れやすくなるのである。つまり、配線基板1Sのコーナー部では、応力集中により、ランドLND3とハーフボールとの接続強度が低下するのである。配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3からハーフボールが取れると不良となってしまう。
このように、ハーフボールLGAの不良を低減する観点から、応力が集中する配線基板1Sのコーナー部でランドLND3とハーフボールの接続強度の向上を図る必要があることがわかる。そこで、本実施の形態2では、応力が集中する配線基板1Sのコーナー部に配置されるランドLND3の構成態様をNSMDとすることにより、ランドLND3とハーフボールの接続強度の向上を図っているのである。ただし、ランドLND3の構成態様をNSMDとすると、ランドLND3上に搭載されるハーフボールの高さばらつきが顕在化することから、本実施の形態2では、ランドLND3とビアVとの接続に配線を使用しないランドオンビア構造を採用している。以上のように、本実施の形態2では、配線基板1Sのコーナー部でのランドLND3とハーフボールとの実装強度を向上させるため、配線基板1Sのコーナー部に配置されるランドLND3の構成態様をNSMDとし、ランドLND3の構成態様をNSMDとすることによるハーフボールの高さばらつきを低減するため、ランドLND3とビアVとをランドオンビア構造で接続するように構成しているのである。
続いて、配線基板1Sのコーナー部以外に配置されているランドLND3の構成について説明する。本実施の形態2では、図53に示すように、配線基板1Sのコーナー部以外に配置されているランドLND3については、ランドオンビア構造を採用せず、ランドLND3の構成態様をSMDとしている。図53に示すように、配線基板1Sのコーナー部以外に配置されているランドLND3は、ビアVと平面的に重ならないように配置されており、このランドLND3とビアVとは、配線基板1Sの裏面に形成されている配線L2で接続されている。以上のように、配線基板1Sのコーナー部以外に配置されているランドLND3とビアVとの接続にはランドオンビア構造を採用していない。したがって、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の位置に対応してビアVは設けられていない。つまり、ビアVの配置位置は、ハーフボールを搭載するランドLND3の配置位置に規定されることなく自由に配置することができる。配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとは配線基板の裏面に形成されている配線L2で接続されているので、ビアVを配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の位置に対応して設ける必要がないのである。ビアVの位置は、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1に対応して自由に設けることができるのである。このことは、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1の配置自由度が向上することを意味している。
図54は、配線基板1Sの表面において、電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト構成を示す図である。図54のように、ビアVの位置を配線L1が引き回しをしやすいように配置できることから、配線L1のレイアウト自由度を向上することができるのである。つまり、本実施の形態2では、配線基板1Sの表面に配置される配線L1のレイアウト自由度を向上する観点から、図53に示すように、配線基板1Sのコーナー部以外の領域に配置されるランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造にしていないのである。ただし、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3とビアVとをランドオンビア構造としない場合、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様をNSMDとすると、ランドLND3上に配置されるハーフボールの高さばらつきが顕在化する。そこで、本実施の形態2では、配線基板1Sの表面に配置される配線L1のレイアウト自由度を向上するため、配線基板1Sのコーナー部以外の領域に配置されるランドLND3とビアVとの接続をランドオンビア構造としていない。一方、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとの接続にランドオンビア構造を採用しない場合にランドLND3の構成態様をNSMDとすると、ランドLND3上に搭載されるハーフボールの高さばらつきが問題となることから、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様をSMDとしているのである。
本実施の形態2の特徴的構成をまとめると、配線基板1Sのコーナー部に配置されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とし、かつ、コーナー部に配置されているランドLND3の構成態様をNSMDとする。一方、配線基板1Sのコーナー部以外の領域に配置されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とせず、かつ、コーナー部以外の領域に配置されているランドLND3の構成態様をSMDとしている。このように構成することにより、本実施の形態2では、応力の集中しやすい配線基板1Sのコーナー部において、ハーフボールの高さばらつきを抑制しつつ、ランドLND3とハーフボールの接着強度を向上できるとともに、配線基板1Sの表面に形成される配線L1のレイアウト自由度を確保することができる顕著な効果を奏するのである。
(実施の形態3)
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。
図55は、本実施の形態3のハーフボールLGAにおける配線基板1Sの構成を示す図である。図55は、配線基板1Sのチップ搭載面(表面)の構成と配線基板1Sのチップ搭載面とは反対側の面(裏面)の構成とを重ね合わせて図示している。つまり、図55において、配線基板1Sの4辺に沿って配置されている電極Eと、電極Eの内側領域に格子状に配置されているランドLND1が配線基板1Sの表面に形成されている構成要素である。ここで、配線基板1Sの表面に形成されている電極EとランドLND1とは、配線で接続されているが、図53では煩雑となるため、電極EとランドLND1とを接続する配線の図示を省略している。
これに対し、図55において、配線L2と格子状に配置されているランドLND3は、配線基板1Sの裏面に形成されている構成要素である。そして、配線基板1Sの表面と配線基板1Sの裏面とを貫通するビアVが図示されている。
図55において、本実施の形態3における特徴は、配線基板1Sの最外列に形成されているランドLND1とビアVとランドLND3との配置関係にある。つまり、本実施の形態3では、配線基板1Sの最外列において、配線基板1Sの表面(チップ搭載面)に形成されているランドLND1と平面的に重なり、かつ、ランドLND1に内包されるようにビアVが形成されている、そして、このビアVは配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3と直接接続されている。すなわち、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3は、ビアVの直上に形成されており、ビアVを平面的に内包するように配置されている。そして、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様はNSMDとなっている。このように、配線基板1Sの最外列に形成されているランドLND3とビアVとはランドオンビア構造をしており、かつ、ランドLND3の構成態様はNSMDとなっている。これにより、配線基板1Sの最外列において、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とこのランドLND3上に搭載されるハーフボール(図示せず)との接続強度を向上することができるのである。
配線基板1Sの最外列に配置されるランドLND3をランドオンビア構造とし、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとするのは以下の理由による。前記実施の形態2で説明したように、矩形形状をした配線基板1Sのコーナー部で、配線基板1Sにかかる応力が最も集中しやすくなっているが、配線基板1Sの4辺周辺でも応力が大きくなるのである。すなわち、配線基板1Sの4辺周辺でも応力集中によりハーフボールがランドLND3からとれてしまう可能性があるのである。
そこで、本実施の形態3では、配線基板1Sの最外列でのランドLND3とハーフボールとの実装強度を向上させるため、配線基板1Sの最外列に配置されるランドLND3の構成態様をNSMDとし、ランドLND3の構成態様をNSMDとすることによるハーフボールの高さばらつきを低減するため、ランドLND3とビアVとをランドオンビア構造で接続するように構成しているのである。
続いて、配線基板1Sの最外列以外に配置されているランドLND3の構成について説明する。本実施の形態3では、図55に示すように、配線基板1Sの最外列以外に配置されているランドLND3については、ランドオンビア構造を採用せず、ランドLND3の構成態様をSMDとしている。図55に示すように、配線基板1Sの最外列以外に配置されているランドLND3は、ビアVと平面的に重ならないように配置されており、このランドLND3とビアVとは、配線基板1Sの裏面に形成されている配線L2で接続されている。以上のように、配線基板1Sの最外列以外に配置されているランドLND3とビアVとの接続にはランドオンビア構造を採用していない。したがって、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の位置に対応してビアVは設けられていない。つまり、ビアVの配置位置は、ハーフボールを搭載するランドLND3の配置位置に規定されることなく自由に配置することができる。配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとは配線基板の裏面に形成されている配線L2で接続されているので、ビアVを配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の位置に対応して設ける必要がないのである。ビアVの位置は、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1に対応して自由に設けることができるのである。このことは、配線基板1Sの表面に形成されるランドLND1の配置自由度が向上することを意味している。
図56は、配線基板1Sの表面において、電極EとランドLND1とを接続する配線L1のレイアウト構成を示す図である。本実施の形態3の特徴は、配線基板1Sの表面(チップ搭載面)に配置されている電極Eが配線基板1Sの最外周に配置されていないことである。つまり、図56に示すように、矩形形状をした配線基板1Sの4辺に沿って電極Eが配列されているが、この電極Eの外側領域にランドLND1およびビアVが形成され、かつ、電極Eの内側領域にもランドLND1およびビアVが形成されている。このように構成することにより、配線基板1Sの表面に形成されているランドLND1と電極Eとを接続する配線L1のレイアウト自由度を向上することができるのである。つまり、電極Eから外側領域に延在する配線L1と電極Eから内側領域に延在する配線L1とが存在することから、電極Eの内側領域にすべての配線L1を配置する場合にくらべて、配線L1のレイアウトがしやすくなるのである。
さらに、本実施の形態3では、配線基板1Sの表面に配置される配線L1のレイアウト自由度を向上するため、図55に示すように、電極Eの内側領域に配置されるランドLND3とビアVとの接続をランドオンビア構造としていない。一方、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとの接続にランドオンビア構造を採用しない場合にランドLND3の構成態様をNSMDとすると、ランドLND3上に搭載されるハーフボールの高さばらつきが問題となることから、配線基板1Sの裏面に形成されるランドLND3の構成態様をSMDとしているのである。
以上より、本実施の形態3の特徴的構成をまとめると、配線基板1Sの最外列に配置されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とし、かつ、配線基板1Sの最外列に配置されているランドLND3の構成態様をNSMDとする。一方、配線基板1Sの最外列以外の領域に配置されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とせず、かつ、最外列以外の領域に配置されているランドLND3の構成態様をSMDとしている。そして、配線基板1Sの表面に形成される電極Eの内側領域だけでなく外側領域にもビアVを設ける構造とする。
このように構成することにより、本実施の形態3では、応力の集中しやすい配線基板1Sの最外列において、ハーフボールの高さばらつきを抑制しつつ、ランドLND3とハーフボールの接着強度を向上できるとともに、配線基板1Sの表面に形成される配線L1のレイアウト自由度を確保することができる顕著な効果を奏するのである。
(実施の形態4)
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。
図57は、本実施の形態4のBGA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57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57に示すパッケージPaでは半田ボールBaの高さが0.1mmよりも高くなるように形成されているのに対し、図49に示すパッケージPaではハーフボールHBaの高さが0.1mm以下になるように形成されている点である。以下に、図57に示すパッケージPaの構成について説明する。図57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(BGA)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。
このように構成されている本実施の形態4におけるBGAにおいても、前記実施の形態1と同様に、ランドオンビア構造で、かつ、ランドLND3の構成態様をNSMDとする構成をBGAに適用することにより、半田ボールBaの実装強度の向上とランドLND3上に配置される半田ボールBaの高さばらつきの抑制を実現できる。
本実施の形態4におけるBGAの利点について説明する。BGAでは、外部接続端子として半田ボールBaを使用している。この半田ボールBaの高さは0.1mmよりも高くなっており、ハーフボールLGAの外部接続端子であるハーフボールに比べて高さが高くなっている。このため、BGAではハーフボールLGAに比べて外部接続端子のスタンドオフ(高さ)を大きくとれる利点がある。つまり、BGAでは半田ボールBaの高さが高くなっているので、BGAをマザーボードに実装する際、実装がしやすくなるという特徴がある。具体的に説明すると、マザーボードに部品を実装する際、マザーボード上の端子に迎え半田を塗布して部品を実装するが、この迎え半田を厚く形成しても、BGAでは半田ボールの高さが高くなっているので、隣接する半田ボール間にわたって迎え半田が形成される(半田ブリッジ)ことが抑制され、隣接する半田ボール間のショート不良を防止できるのである。つまり、マザーボードにはBGAなどの半導体装置の他に、チップコンデンサや抵抗などの受動部品も搭載する。この受動部品を確実にマザーボードに実装するため、マザーボードに塗布する迎え半田の厚さが厚くなる傾向がある。この場合であっても、BGAであれば、外部接続端子(半田ボールBa)の高さが高くなっているので、隣接する半田ボール間での迎え半田によるショート不良を低減できるのである。このように、BGAでは、マザーボードに実装する際の実装容易性が高いという利点がある。
次に、本実施の形態4におけるBGAの製造工程について説明するが、本実施の形態4におけるBGAの製造工程は、前記実施の形態1におけるハーフボールLGAとほぼ同様である。すなわち、図58は、本実施の形態4におけるBGAの製造工程を示すフローチャートであるが、図58に示すS201〜S212は、図37に示すS101〜S112とほぼ同様である。異なる点は、半田ボール搭載工程(S209)である。この半田ボール搭載工程について説明する。
図38〜図42までは前記実施の形態1と同様である。続いて、図59に示すように、半田ボールBaをピックアップし、図60に示すように、配線基板1Sの裏面に半田ボールBaを搭載する。そして、配線基板1Sに対してリフローを施す(図58のS210)。これにより、配線基板1Sの裏面に形成されている半田ボールBaはBGAの外部接続端子となる。その後の工程は前記実施の形態1と同様である。このようにして、本実施の形態4におけるBGAを製造することができる。
(実施の形態5)
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。
本実施の形態5におけるLGAでは、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND上にハーフボールが搭載されていない。このため、ランドLND3上に搭載されるハーフボールの高さばらつきを低減するという課題は、本実施の形態5におけるLGAでは存在しないことになる。それにもかかわらす、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とし、かつ、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様をNSMDとする構成は、本実施の形態5におけるLGAでも有用である。この点について説明する。
LGAをマザーボードに実装する場合には、マザーボードに迎え半田を塗布して、この迎え半田によりマザーボード上にLGAを実装することになる。このため、露出しているランドLND3もLGAをマザーボードに実装する際には半田接続されることになる。
ここで、例えば、LGAに形成されているランドLND3がランドオンビア構造ではなく、配線を使用してランドLND3とビアVとを接続する場合、ソルダレジストSRに形成した開口部からはランドLND3と配線の一部が露出することになる。したがって、マザーボードに塗布されている迎え半田は、露出しているランドLND3と露出している配線の一部を覆うように形成される。このとき、ランドLND3は、円形形状をしており面積も大きいので、ランドLND3と迎え半田との接着強度は高いものとなる。しかし、配線は細く面積も小さいので、配線と迎え半田とを接着した部分では、LGAやマザーボードに加わる応力によって、配線ごと配線基板1Sから配線を含むランドLND3がむしりとられてしまうことが生じやすくなる。この場合、LGAがマザーボードから取れてしまい実装不良となる。
この点に関し、本実施の形態5では、ランドLND3とビアVとの構成をランドオンビア構造にしている。このため、ランドLND3の構成態様をNSMDとする場合であっても、ソルダレジストSRに形成された開口部から露出する金属膜はランドLND3だけとなる。このことから、本実施の形態5では、円形形状をしたランドLND3とだけ迎え半田が接着することになる。つまり、本実施の形態5では、ランドLND3の構成態様をNSMDとしても、ランドLND3とビアVを接続する配線が存在しないことから、配線と迎え半田が接着することはないのである。したがって、迎え半田は、面積が大きく配線基板としっかり固着しているランドLND3とだけ接着するので、ランドLND3が配線基板1Sからむしりとられてしまうということを防止できるのである。以上のことから、本実施の形態5におけるLGAにおいても、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3とビアVとの接続構成をランドオンビア構造とし、かつ、配線基板1Sの裏面に形成されているランドLND3の構成態様をNSMDとする構成は有用であることがわかる。
次に、本実施の形態5におけるLGAの製造工程について説明するが、本実施の形態5におけるLGAの製造工程は、前記実施の形態1におけるハーフボールLGAとほぼ同様である。すなわち、図62は、本実施の形態5におけるLGAの製造工程を示すフローチャートであるが、図62に示すS301〜S310は、図37に示すS101〜S112とほぼ同様である。異なる点は、配線基板にハーフボールを形成する工程が存在しない点である。このようにして、本実施の形態5におけるLGAを製造することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
前記実施の形態では、例えば、RFICの機能を有する半導体チップを搭載したパッケージを具体的に取り上げて説明しているが、本発明はこれに限らず、RFIC以外の機能を有する半導体チップを搭載したパッケージ(例えば、BGA、ハーフボールLGA、LGA)などに幅広く適用することができる。
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。 RFICの機能を説明するブロック図である。 RFICを形成した半導体チップのレイアウト構成を示す図である。 半導体チップの模式的な断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態1における半導体装置のパッケージを示した図である。 配線基板の裏面を示す図である。 図5および図6で示される半導体装置のパッケージ形態の一例を断面で説明する図である。 図5および図6で示される半導体装置のパッケージ形態の一例を断面で説明する図である。 本発明者らが検討したハーフボールLGAにおける配線基板の構成を示す図である。 配線基板の裏面に形成されているランドの構成態様の一例を示す図である。 図10のA−A線で切断した断面図である。 配線基板の裏面に形成されているランドの構成態様の一例を示す図である。 図12のA−A線で切断した断面図である。 (a)は、ランドに対して正常に開口部が形成されているNSMDを示す図であり、(b)は、ランドに対して開口部が紙面下側方向にずれて開口部が形成されているNSMDを示す図である。そして、(c)は、ランドに対して開口部が紙面上側方向にずれて開口部が形成されているNSMDを示す図である。 (a)は、ランドに対して正常に開口部が形成されているSMDを示す図であり、(b)は、ランドに対して開口部が紙面下側方向にずれて開口部が形成されているSMDを示す図である。そして、(c)は、ランドに対して開口部が紙面上側方向にずれて開口部が形成されているSMDを示す図である。 実施の形態1における配線基板の模式的な構成を示す図である。 配線基板の裏面を示す図である。 配線基板の裏面に形成されたランドオンビア構造で、かつ、ランドの構成態様がNSMDである構造を示す断面図である。 配線基板の裏面に形成されている1つのランドの構成を拡大して示す図である。 図19のA−A線で切断した断面図である。 (a)は、実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドに対して正常に開口部が形成されているNSMDを示す図である。(b)は、実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドに対して開口部が紙面下側方向にずれて開口部が形成されているNSMDを示す図である。(c)は、実施の形態1におけるランドオンビア構造において、ランドに対して開口部が紙面上側方向にずれて開口部が形成されているNSMDを示す図である。 実施の形態1における配線基板1Sをチップ搭載面(表面)側から見た図である。 ランドオンビア構造を使用しない場合の電極とランドとを接続する配線のレイアウト構成を示す拡大図である。 ランドオンビア構造を使用する場合の電極とランドとを接続する配線のレイアウト構成を示す拡大図である。 ランドオンビア構造を使用する場合の電極とランドとを接続する配線のレイアウト構成を示す拡大図である。 ハーフボールLGAとBGAの衝撃力に対する耐性を測定した結果を示す表である。 実施の形態1における配線基板の製造工程を示す断面図である。 図27に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図28に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図29に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図30に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図31に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図32に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図33に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図34に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 図35に続く配線基板の製造工程を示す断面図である。 ハーフボールLGAを形成する製造工程の流れを示すフローチャートである。 ハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図38に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図39に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図40に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図41に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図42に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図43に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図44に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 図45に続くハーフボールLGAの製造工程を示す断面図である。 ハーフボールLGAを示す断面図である。 ハーフボールLGAをマザーボードに実装する様子を示す断面図である。 ハーフボールLGAをマザーボードに実装する実装工程を示す断面図である。 図49に続く実装工程を示す断面図である。 図50に続く実装工程を示す断面図である。 図51に続く実装工程を示す断面図である。 実施の形態2のハーフボールLGAにおける配線基板の構成を示す図である。 配線基板の表面において、電極とランドとを接続する配線のレイアウト構成を示す図である。 実施の形態3のハーフボールLGAにおける配線基板の構成を示す図である。 配線基板の表面において、電極とランドとを接続する配線のレイアウト構成を示す図である。 実施の形態4のBGAからなるパッケージの模式的な構成を示す断面図である。 実施の形態4におけるBGAの製造工程を示すフローチャートである。 BGAの製造工程を示す断面図である。 図59に続くBGAの製造工程を示す断面図である。 実施の形態5のLGAからなるパッケージの模式的な構成を示す断面図である。 実施の形態5におけるLGAの製造工程を示すフローチャートである。
符号の説明
1 携帯電話機
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)

  1. (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。
  2. 請求項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。
  3. 請求項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。
  4. 請求項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。
  5. 請求項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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. (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。
  14. (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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. (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。
  19. 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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