JP5407667B2 - 半導体装置 - Google Patents

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    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16235Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
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    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/4824Pads with extended contours, e.g. grid structure, branch structure, finger structure
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    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、移動体通信装置に搭載される電力増幅モジュールおよびそれに用いられる半導体装置とその製造技術に適用して有効な技術に関する。
近年、GSM方式、PCS方式、PDC方式、CDMA方式といった通信方式に代表される移動体通信装置(いわゆる携帯電話)が世界的に普及している。
一般に、この種の移動体通信装置は、電波の放射と受信をするアンテナ、電力変調された高周波信号を増幅してアンテナへ供給する高周波電力増幅器(RFパワーモジュール)、アンテナで受信した高周波信号を信号処理する受信部、これらの制御を行う制御部、そしてこれらに電源電圧を供給する電池(バッテリー)で構成される。
特開2008−42038号公報(特許文献1)には、RFパワーモジュールの電力増幅回路を構成するLDMOSFETが形成された半導体チップを配線基板の上面上にフリップチップ実装する技術が記載されている。
特開2003−273520号公報(特許文献2)には、PA積層モジュールのビアに関する技術が記載されている。
特開2001−244274号公報(特許文献3)には、HBTを形成した半導体チップを配線基板に実装する際、HBTの電極にかかる圧力を低減するとともに、取り出し電極とパッケージ基体(配線基板)とを確実に接触させて半導体装置の信頼性向上を図る技術が記載されている。
具体的には、複数のHBTの各エミッタ電極を共通接続するエミッタ取り出し電極が形成されている。そして、このエミッタ取り出し電極のうち、各エミッタ電極の上部にある領域に窪みを設けている。これにより、エミッタ取り出し電極をパッケージ基体に接触させるフリップチップ実装時に、窪みによりエミッタ電極にボンディング圧力がかからないようにしている。
特開2008−42038号公報 特開2003−273520号公報 特開2001−244274号公報
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
近年、移動体通信装置の小型化、薄型化および高性能化などの要求に伴い、そこに搭載するRFパワーモジュールにも、小型化、薄型化および高性能化が要求されている。RFパワーモジュールは、配線基板に半導体増幅素子チップや受動部品のような電子部品を実装した構造を有しており、各電子部品の小型化や薄型化が望まれるが、配線基板上に実装する電子部品を小型化するには限界があり、電子部品の小型化だけでRFパワーモジュールの小型化を図るのは効率が良くない。
そこで、半導体増幅素子チップを配線基板上にフリップチップ実装してRFパワーモジュールを構成することが考えられ、この場合、半導体増幅素子チップを配線基板上にフェイスアップボンディングして半導体増幅素子チップの電極と配線基板の端子をワイヤボンディングした場合に比べて、半導体増幅素子チップの実装面積が小さくなるため、配線基板の平面寸法を小型化してRFパワーモジュールの小型化を図ることができる。
しかしながら、半導体増幅素子チップを配線基板上にフリップチップ実装した場合は、半導体増幅素子チップを配線基板上にフェイスアップボンディングした場合に比べて、放熱特性の面では不利である。これは、半導体増幅素子チップをフェイスアップボンディングした場合には、半導体増幅素子チップの裏面全体を配線基板に接合して、半導体増幅素子チップ裏面全体から配線基板側に放熱できるのに対して、半導体増幅素子チップをフリップチップ実装した場合には、半導体増幅素子チップの発熱は、半導体増幅素子チップのバンプ電極を介して配線基板側に放熱することになるためである。半導体増幅素子チップに、電力増幅回路を構成するLDMOSFET素子が形成されていると、このLDMOSFET素子での発熱量はかなり大きい。このため、半導体増幅素子チップを配線基板上にフリップチップ実装した場合の放熱特性を向上させ、それによってRFパワーモジュールの性能や信頼性を高めることは、極めて重要である。
本発明の目的の一つは、半導体装置の小型化を可能とする技術を提供することである。
また、本発明の他の目的の一つは、半導体装置の特性、特に放熱特性を向上させることができる技術を提供することである。
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。
(1)代表的な実施の形態による半導体装置は、電力増幅回路用のLDMOSFET素子が形成され、前記LDMOSFET素子のソース用バンプ電極、ドレイン用バンプ電極およびゲート用バンプ電極を含む複数のバンプ電極を有する半導体装置である。そして、前記ソース用バンプ電極はLDMOSFET形成領域上に配置され、前記ソース用バンプ電極とソース用導体層の間、前記ドレイン用バンプ電極とドレイン用導体層の間、および前記ゲート用バンプ電極とゲート用導体層の間には、表面保護膜である樹脂膜が形成されていないことを特徴とするものである。
(2)また、代表的な他の実施の形態による半導体装置は、電力増幅回路用のLDMOSFETを含み、バンプ電極が形成された半導体チップを多層配線基板にフェイスダウンで搭載したものである。そして、この多層配線基板は、コア層に形成された第1ビアとプリプレグ層に形成された第2ビアが平面的に重なるように同一直線上に配置されていることを特徴とするものである。
(3)また、代表的な他の実施の形態による半導体装置は、電力増幅回路用のLDMOSFET素子が形成され、前記LDMOSFET素子のソース用バンプ電極、ドレイン用バンプ電極およびゲート用バンプ電極を含む複数のバンプ電極を有する半導体装置であって、前記ソース用バンプ電極の平面積が前記ドレイン用バンプ電極の2個分の平面積よりも大きいことを特徴とするものである。
(4)また、代表的な他の実施の形態の概要は、複数のヘテロ接合型バイポーラトランジスタと、複数のヘテロ接合型バイポーラトランジスタの各エミッタ電極を、2つ以上のヘテロ接合型バイポーラトランジスタからなるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ群のエミッタ電極を共通して一面につなぐエミッタ共通配線層と、エミッタ共通配線層に接続して任意の場所に配置するエミッタバンプ電極とを有する半導体チップと、半導体チップを実装する配線基板とを備え、エミッタバンプ電極は、配線基板を貫通するように設けられた複数のビアに接続しているものである。
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。
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の特性、特に放熱特性等を向上させることができる。
また、半導体装置の低コスト化、小型化および高放熱化を図ることができる。
デジタル携帯電話機の一例を示すブロック図である。 図1に示されるデジタル携帯電話機に用いられている電力増幅モジュールの構成例を模式的に示した回路ブロック図である。 本発明の一実施の形態である電力増幅モジュールの構造を示す概念的な上面図である。 本発明の一実施の形態である電力増幅モジュールの構造を示す概念的な下面図である。 本発明の一実施の形態である電力増幅モジュールの構造を示す概念的な断面図である。 本発明の一実施の形態である電力増幅モジュールを実装基板に実装した状態を模式的に示す側面図である。 比較例の電力増幅モジュールの構造を示す概念的な断面図である。 本発明の一実施の形態の半導体チップの平面図である。 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図9と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図9と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図12と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図14と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図14と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図14に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図17と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図17と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図20と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 図20に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図22に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図23に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図24に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図25と同じ半導体装置の製造工程中の他の要部断面図である。 図25と同じ半導体装置の製造工程中の他の要部断面図である。 図25と同じ半導体装置の製造工程中の要部平面図である。 第1の比較例の半導体チップの要部断面図である。 第2の比較例の半導体チップの要部断面図である。 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 本発明の一実施の形態の電力増幅モジュールに用いられる配線基板の要部断面図である。 配線基板上に半導体チップを搭載する直前の状態を模式的に示す要部断面図である。 配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装した状態を示す要部断面図である。 配線基板が搭載する半導体チップの要部平面図である。 本発明の一実施の形態の電力増幅モジュールに用いられる配線基板の第1の変形例を示す要部断面図である。 第1の比較例の配線基板の要部断面図である。 第2の比較例の配線基板の要部断面図である。 本発明の一実施の形態の電力増幅モジュールに用いられる配線基板の第2の変形例を示す要部断面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体チップの要部平面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体チップの要部平面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体チップの第1の変形例を示す要部平面図である。 本発明の他の実施の形態の半導体チップの第2の変形例を示す要部平面図である。 配線基板上に半導体チップを搭載する直前の状態を模式的に示す要部断面図である。 配線基板上に半導体チップを実装した状態を示す要部断面図である。 図36の配線基板上に図40の半導体チップを実装した状態を示す要部断面図である。 図39の配線基板上に図40の半導体チップを実装した状態を示す要部断面図である。 本発明の他の実施の形態の電力増幅モジュールに用いられる配線基板の第3の変形例を示す要部断面図である。 図48の配線基板上に図40の半導体チップを実装した状態を示す要部断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の構成を示す構成図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置のHBTの素子形成面を簡略化してエミッタ配線層の構造を示した平面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置のHBTのエミッタ配線層の構造と任意に形成したエミッタ電極バンプ、信号電極用バンプを示した例を表す図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の内部構造を示す図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の複数のHBTと第1配線層までを形成した様子を示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係る半導体装置(実施の形態3)の複数のHBTと第1配線層および第2配線層までを形成した様子を示す平面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の複数のHBT群、第1配線層、複数のHBT群にわたる第2配線層電極を形成した様子を示す平面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の変形例を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の変形例を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の変形例を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態(実施の形態3)に係る半導体装置の変形例を説明するための説明図である。 従来のワイヤボンディングによるモジュールを説明するための断面図である。 従来のVIAホールを説明するための説明図であり、HBTのデバイスを表面から見た場合のフィンガーと呼ぶトランジスタ群の配置を上から見た図である。
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良い。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。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態1)
本実施の形態は、例えばGSM方式などのネットワークを利用して情報を伝送するデジタル携帯電話(移動体通信装置)に使用(搭載)されるRF(Radio Frequency)パワーモジュールなどの電力増幅モジュール(半導体装置)およびそれに使用(搭載)される半導体チップ(半導体装置)である。
ここで、GSM(Global System for Mobile Communication)は、デジタル携帯電話に使用されている無線通信方式の1つまたは規格をいう。GSMには、使用する電波の周波数帯が3つある。このうち、900MHz帯(824〜915MHz)をGSM900または単にGSM、1800MHz帯(1710〜1910MHz)をGSM1800またはDCS(Digital Cellular System)1800若しくはPCN、1900MHz帯をGSM1900またはDCS1900若しくはPCS(Personal Communication Services)という。なお、GSM1900は主に北米で使用されている。北米ではその他に850MHz帯のGSM850を使用する場合もある。本実施の形態の電力増幅モジュール1は、例えばこれらの周波数帯(高周波帯)で使用される電力増幅モジュールである。
<デジタル携帯電話機の構成について>
図1は、標準的なデジタル携帯電話機(デジタル携帯電話機システム、移動体通信装置)DPSの一例を示すブロック図(説明図)である。
図1に示されるデジタル携帯電話機DPSにおいては、アンテナANTより受信した信号は、アンテナスイッチANT−SWを通って低雑音アンプLNAにより増幅され、受信ミクサRX−MIXにより150〜250MHz程度のIF周波数(中間周波数)に変換された後、IF回路IFCで更に周波数変換され、455kHz程度の第2IF周波数としてベースバンド部BB1へ導かれて復調回路DMDLで復調される。なお、図1において、符号COD1は音声CODEC(コーデック)、符号SPはスピーカ、符号MICはマイク、符号COD2はチャネルCODEC(コーデック)、符号MDLは変調回路である。
また、音声をデジタル化した信号は、ベースバンド部BB1のD/A変換回路DACでD−A変換(デジタル−アナログ変換)され、I/Q信号としてRFブロック部RFB1へ導かれ、直交変調器QMDによりIF周波数へ変調され、送信ミクサTX−MIXにより送信信号に変換された後、電力増幅モジュール1で増幅され、アンテナスイッチANT−SWを通してアンテナANTから送信される。受信ミクサRX−MIXおよび送信ミクサTX−MIXへは、発振器とPLL(位相同期回路)により構成されたシンセサイザよりローカル信号が供給されている。なお、図1において、符号AGCAMPはAGC(Automatic Gain Control)アンプ、符号FPL1はRF−PLL(RF周波数位相同期回路)、符号FPL2はIF−PLL(IF周波数位相同期回路)である。また、デジタル携帯電話機DPSは、液晶表示部LCD、マイコンMCNおよびメモリMRYなどで構成された表示・制御部CDPも備えている。
<電力増幅モジュールの回路構成について>
図2は、図1に示されるデジタル携帯電話機DPSのような移動体通信装置に用いられている電力増幅モジュール(半導体装置、電子装置、電力増幅器、高出力増幅器、高周波電力増幅器、高周波電力増幅装置、電力増幅器モジュール、RFパワーモジュール)1の構成例を模式的に示した回路ブロック図(説明図)である。この図には、例えばGSM900とDCS1800との2つの周波数帯が使用可能(デュアルバンド方式)で、それぞれの周波数帯でGMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)変調方式とEDGE(Enhanced Data GSM Environment)変調方式との2つの通信方式を使用可能な電力増幅モジュールの回路ブロック図(増幅回路)が示されている。なお、GMSK変調方式は、音声信号の通信に用いる方式で搬送波の位相を送信データに応じて位相シフトする方式である。また、EDGE変調方式は、データ通信に用いる方式でGMSK変調の位相シフトにさらに振幅シフトを加えた方式である。
図2に示されるように、電力増幅モジュール1の回路構成は、2系統の電力増幅回路(高周波電力増幅回路)LDML,LDMHと、周辺回路103と、整合回路105A,105B,107A,107Bと、ローパスフィルタ(ローパスフィルタ回路)108A,108Bと、スイッチ回路109A,109Bとを有している。
電力増幅回路LDMLは、GSM900用の電力増幅回路であり、複数の増幅段(増幅回路)、ここでは3つの増幅段(増幅回路)LDML1,LDML2,LDML3、を多段接続した多段構成を有している。電力増幅回路LDMHは、DCS1800用の電力増幅回路であり、複数の増幅段(増幅回路)、ここでは3つの増幅段(増幅回路)LDMH1,LDMH2,LDMH3、を多段接続した多段構成を有している。
整合回路(入力整合回路)105Aは、GSM900用の入力端子104aと電力増幅回路LDML(1段目の増幅段LDML1)の間に設けられ、整合回路(入力整合回路)105Bは、DCS1800用の入力端子104bと電力増幅回路LDMH(1段目の増幅段LDMH1)の間に設けられている。整合回路(出力整合回路)107Aは、GSM900用のスイッチ回路109Aと電力増幅回路LDML(3段目の増幅段LDML3)の間に設けられ、整合回路(出力整合回路)107Bは、DCS1800用のスイッチ回路109Bと電力増幅回路LDMH(3段目の増幅段LDMH3)の間に設けられている。
GSM900用のローパスフィルタ108Aは、整合回路107AとGSM900用のスイッチ回路109Aの間に設けられ、電力増幅回路LDMLの出力が整合回路107Aを経て入力されるようになっている。DCS1800用のローパスフィルタ108Bは、整合回路107BとDCS1800用のスイッチ回路109Bの間に設けられ、電力増幅回路LDMHの出力が整合回路107Bを経て入力されるようになっている。
また、GSM900用の電力増幅回路LDMLの増幅段LDML1と増幅段LDML2の間には段間用の整合回路102AM1が設けられ、増幅段LDML2と増幅段LDML3の間には段間用の整合回路102AM2が設けられている。また、DCS1800用の電力増幅回路LDMHの増幅段LDMH1と増幅段LDMH2の間には段間用の整合回路102BM1が設けられ、増幅段LDMH2と増幅段LDMH3の間には段間用の整合回路102BM2が設けられている。各整合回路はインピーダンスの整合を行う回路であり、ローパスフィルタ108A,108Bは高調波(電力増幅回路LDML,LDMHで発生した高調波成分)を減衰させる回路である。
このうち、GSM900用の電力増幅回路LDML(増幅段LDML1〜LDML3)と、DCS1800用の電力増幅回路LDMH(増幅段LDMH1〜LDMH3)と、周辺回路103とは、1つの半導体チップ(半導体増幅素子チップ、高周波用電力増幅素子チップ、半導体装置)2内に形成されている。なお、電力増幅回路LDMLを構成する増幅段LDML1〜LDML3と、電力増幅回路LDMHを構成する増幅段LDMH1〜LDMH3とは、半導体チップ2内に形成されるが、段間用の整合回路102AM1,102AM2,102BM1,102BM2は、半導体チップ2内に形成しても、半導体チップ2外に形成してもよい。
周辺回路103は、電力増幅回路LDML,LDMHの増幅動作の制御や補佐あるいはスイッチ回路109A,109Bの制御などを行う回路であり、制御回路103A,103Cと、上記増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3にバイアス電圧を印加するバイアス回路103Bなどを有している。
制御回路103Aは、上記電力増幅回路LDML,LDMHに印加する所望の電圧を発生する回路であり、電源制御回路103A1およびバイアス電圧生成回路103A2を有している。電源制御回路103A1は、上記増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3の各々の出力用の増幅素子(ここではLDMOSFET)のドレイン端子に印加される第1電源電圧を生成する回路である。また、上記バイアス電圧生成回路103A2は、上記バイアス回路103Bを制御するための第1制御電圧を生成する回路である。ここでは、電源制御回路103A1が外部のベースバンド回路から供給される出力レベル指定信号に基づいて上記第1電源電圧を生成すると、バイアス電圧生成回路103A2が電源制御回路103A1で生成された上記第1電源電圧に基づいて、上記第1制御電圧を生成するようになっている。上記ベースバンド回路は、上記出力レベル指定信号を生成する回路である。この出力レベル指定信号は、電力増幅回路LDML、LDMHの出力レベルを指定する信号で、携帯電話機と基地局との間の距離、すなわち、電波の強弱に応じた出力レベルに基づいて生成されているようになっている。
制御回路103Cは、スイッチ回路109A,109Bの制御を行う回路である。GSM900の送受信切り換え用スイッチ回路109Aは、制御回路103Cからの切換信号に応じて、GSM900の送信時には端子106をローパスフィルタ108Aの出力側に接続し、GSM900の受信時には端子106を端子110aに接続する。また、DCS1800の送受信切り換え用のスイッチ回路109Bは、制御回路103Cからの切換信号に応じて、DCS1800の送信時には端子106をローパスフィルタ108Bの出力側に接続し、DCS1800の受信時には端子106を端子110bに接続する。
電力増幅モジュール1のGSM900用の入力端子104aに入力されたRF入力信号は、整合回路105Aを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路LDML、すなわち3つの増幅段LDML1〜LDML3で増幅されて半導体チップ2から増幅されたRF信号(GSM900のRF信号)として出力される。この増幅されて半導体チップ2から出力されたGSM900のRF信号は、整合回路107Aおよびローパスフィルタ108Aを経てスイッチ回路109Aに入力される。スイッチ回路109Aが、端子106をローパスフィルタ108Aの出力側に接続するように切り換えていると、ローパスフィルタ108Aを経てスイッチ回路109Aに入力されたRF信号は、端子106からGSM900のRF出力信号として出力され、上記アンテナANTから送信される。
また、電力増幅モジュール1のDCS1800用の入力端子104bに入力されたRF入力信号は、整合回路105Bを経て半導体チップ2に入力され、半導体チップ2内の電力増幅回路LDMH、すなわち3つの増幅段LDMH1〜LDMH3で増幅されて半導体チップ2から増幅されたRF信号(DCS1800のRF信号)として出力される。この増幅されて半導体チップ2から出力されたDCS1800のRF信号は、整合回路107Bおよびローパスフィルタ108Bを経てスイッチ回路109Bに入力される。スイッチ回路109Bが、端子106をローパスフィルタ108Bの出力側に接続するように切り換えていると、ローパスフィルタ108Bを経てスイッチ回路109Bに入力されたRF信号は、端子106からDCS1800のRF出力信号として出力され、上記アンテナANTから送信される。
また、電力増幅モジュール1の入力端子104cに入力された入力信号(例えば制御用信号など)が周辺回路103に入力され、これに基づいて、周辺回路103は、電力増幅回路LDML,LDMHの制御やスイッチ回路109A,109Bの制御などを行うことができる。
スイッチ回路109A,109Bは、上記図1の上記アンテナスイッチANT−SWに対応するものであり、図2に示される本実施の形態の電力増幅モジュール1は、上記図1の上記アンテナスイッチANT−SWも、電力増幅モジュール1に内蔵させた場合に対応する。他の形態として、上記アンテナスイッチANT−SWを、電力増幅モジュール1の外部に設けることもできる。
上記電力増幅回路LDML,LDMHのそれぞれは、上記3段の増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3として、3個のnチャネル型のLDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor、横方向拡散MOSFET)を順次従属接続(多段接続)した回路構成を有している。すなわち、各増幅段LDML1,LDML2,LDML3,LDMH1,LDMH2,LDMH3がnチャネル型のLDMOSFET素子により形成されている。
そして、3個のnチャネル型LDMOSFET(すなわち増幅段LDML1を構成するnチャネル型LDMOSFETと増幅段LDML2を構成するnチャネル型LDMOSFETと増幅段LDML3を構成するnチャネル型LDMOSFET)が順次接続(多段接続)されて電力増幅回路LDMLが形成されている。
具体的には、GSM900用の入力端子104aが、整合回路105Aを介して、増幅段LDML1を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続され、増幅段LDML1を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路102AM1を介して、増幅段LDML2を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続されている。そして、増幅段LDML2を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路102AM2を介して、増幅段LDML3を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続され、増幅段LDML3を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路107Aを介してローパスフィルタ108Aに電気的に接続されている。
また、3個のnチャネル型LDMOSFET(すなわち増幅段LDMH1を構成するnチャネル型LDMOSFETと増幅段LDMH2を構成するnチャネル型LDMOSFETと増幅段LDMH3を構成するnチャネル型LDMOSFET)が順次接続(多段接続)されて電力増幅回路LDMHが形成されている。
具体的には、DCS1800用の入力端子104bが、整合回路105Bを介して、増幅段LDMH1を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続され、増幅段LDMH1を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路102BM1を介して、増幅段LDMH2を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続されている。そして、増幅段LDMH2を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路102BM2を介して、増幅段LDMH3を構成するnチャネル型LDMOSFETのゲートに電気的に接続され、増幅段LDMH3を構成するnチャネル型LDMOSFETのドレインが、整合回路107Bを介してローパスフィルタ108Bに電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、3段の増幅段が接続(多段接続)されて各電力増幅回路LDML,LDMHを形成しているが、他の形態として、2段の増幅段または4段以上の増幅段を接続(多段接続)して各電力増幅回路LDML,LDMHを形成することも可能であり、この場合、各電力増幅回路LDML,LDMHは2個または4個以上のnチャネル型LDMOSFETが従属接続した回路構成となる。
<電力増幅モジュールの構造について>
図3は、本実施の形態の電力増幅モジュール1の構造を示す概念的な上面図(上面透視図、平面図)であり、図4は、本実施の形態の電力増幅モジュール1の概念的な下面図(平面図)であり、図5は本実施の形態の電力増幅モジュール1の概念的な断面図(側面断面図)である。図3は封止樹脂7を透視した状態が示されている。また、図3は平面図、図5は断面図に対応するが、いずれも電力増幅モジュール1の概念的な構造が示されており、図3の構造を所定の位置で切断した断面と図5の断面図とは完全には一致していない。また、図3は、平面図であるが、図面を見易くするために、半導体チップ2,4、受動部品5および集積受動部品6に対してハッチングを付してある。
図3〜図5に示される本実施の形態の電力増幅モジュール1は、配線基板3と、配線基板3上に搭載(実装)された半導体チップ2,4と、配線基板3上に搭載された受動部品5と、配線基板3上に搭載された集積受動部品6と、半導体チップ2,4、受動部品5および集積受動部品6を含む配線基板3の上面を覆う封止樹脂(封止部、封止樹脂部)7とを有している。
半導体チップ2は、図1の回路ブロック図において半導体チップ2を示す破線で囲まれた回路構成に対応する半導体集積回路が形成された半導体チップである。従って、半導体チップ2内(または表層部分)には、電力増幅回路LDML,LDMHの増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3を構成する半導体増幅素子としてのLDMOSFET素子(後述するLDMOSFET形成領域REGL1〜REGL3,REGH1〜REGH3に対応)と、周辺回路103を構成する半導体素子とが形成されている。段間用の整合回路102AM1,102AM2,102BM1,102BM2は、半導体チップ2内に形成した受動素子によって形成しても、半導体チップ2外の受動部品5によって形成してもよい。
図5に示されるように、半導体チップ2の表面(半導体素子形成側の主面)2aには、複数のバンプ電極(突起状電極)BPが形成されている。バンプ電極BPは、例えば半田バンプなどである。バンプ電極BPとして金バンプなどを用いることもできる。バンプ電極BPは、半導体チップ2に形成された素子(半導体素子または受動素子)または半導体集積回路に電気的に接続されている。なお、半導体チップ2の表面2aと裏面2bとは、半導体チップ2の互いに反対側の主面であり、表面2aがバンプ電極BP形成側の主面(半導体素子形成側の主面)である。
半導体チップ2は、単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)に半導体集積回路を形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ2に分離したものである。半導体チップ2の製造工程や構造については、後でより詳細に説明する。
半導体チップ2は、配線基板3の上面(主面)3a上にフリップチップ実装(フリップチップ接続)されている。すなわち、半導体チップ2は、その裏面2bが上方を向き、その表面2aが配線基板3の上面3aに対向する向きで、配線基板3の上面3a上に搭載(実装)されている。従って、半導体チップ2は配線基板3の上面3aにフェイスダウンボンディングされている。半導体チップ2の表面2aのバンプ電極BPは、配線基板3の上面3aの導電性のランド(ランドパターン、端子、電極)LPに機械的に接続(接合)されかつ電気的に接続されている。
半導体チップ4は、図2の回路ブロック図において半導体チップ4を示す破線で囲まれた回路構成に対応する半導体集積回路が形成された半導体チップ4である。従って、半導体チップ4内には、スイッチ回路109A,109Bが形成されている。半導体チップ4内において、スイッチ回路109A,109Bは、HEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)素子などにより形成されている。半導体チップ4は、例えば、GaAsなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)に半導体集積回路を形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ4に分離したものである。
図3および図4に示されるように、半導体チップ4は配線基板3の上面3aのチップ搭載用導体パターン11に、例えば半田12などの接合材によりフェイスアップでダイボンディングされている。半導体チップ4の表面に形成された複数のパッド電極13は、それぞれ、ボンディングワイヤ(導電性ワイヤ)14を介して配線基板3の上面3aのランドLPに電気的に接続されている。また、他の形態として、半導体チップ4のパッド電極13をバンプ電極とし、半導体チップ4をフェイスダウンで配線基板3の上面3aに搭載し、半導体チップ4のバンプ電極を配線基板3の上面3aのランドLPに接続(フリップチップ接続)することもできる。
受動部品5は、抵抗素子(例えばチップ抵抗)、容量素子(例えばチップコンデンサ)またはインダクタ素子(例えばチップインダクタ)などの受動素子からなり、例えばチップ部品からなる。受動部品5は、例えば、図2に示される整合回路105A,105B,107A,107Bなどを構成する受動部品である。また、段間の整合回路102AM1,102AM2,102BM1,102BM1を構成する受動素子は、半導体チップ2内に形成しても、あるいは半導体チップ2内に形成せずに、受動部品5により形成してもよい。受動部品5は、配線基板3の上面3aのランドLPに半田12などの導電性の接合材により実装されている。
集積受動部品6は、上記ローパスフィルタ108A,108Bを構成する集積受動素子(IPD:Integrated Passive Device)である。集積受動部品6内に、上記ローパスフィルタ108A,108Bを構成するインダクタ素子および容量素子が形成されている。配線基板3上に集積受動部品6は2つ搭載されており、一方が上記ローパスフィルタ108A用、他方が上記ローパスフィルタ108B用である。
集積受動部品6の表面には、複数のバンプ電極15が形成されており、集積受動部品6は、配線基板3の上面3aにフリップチップ実装されている。すなわち、集積受動部品6は、フェイスダウンで配線基板3の上面3aに搭載され、集積受動部品6のバンプ電極15が配線基板3の上面3aのランドLPに接合されて電気的に接続されている。また、集積受動部品6のバンプ電極15をパッド電極とし、集積受動部品6をフェイスアップで配線基板3の上面3aに搭載し、集積受動部品6のパッド電極を配線基板3の上面3aのランドLPにボンディングワイヤで接続することもできる。
封止樹脂7は、半導体チップ2,4、受動部品5、集積受動部品6およびボンディングワイヤ14を覆うように配線基板3の上面3a上に形成されている。封止樹脂7は、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材料からなり、フィラーなどを含有することもできる。
配線基板3は、複数の絶縁体層(誘電体層)と複数の導体層(配線層)とを積層して一体化した多層配線基板(多層基板)である。ここでは、配線基板3は、絶縁層として、コア層(基材層、基体、支持絶縁層、絶縁層)CR1と、コア層CR1の上下両面に設けられたプリプレグ層(絶縁層)PP1,PP2とを有している。従って、コア層CR1、プリプレグ層PP1およびプリプレグ層PP2は、いずれも、配線基板2を構成する絶縁層である。配線基板3の上面(表面、主面)3a上と下面(裏面)3b上と絶縁体層間とには、導体層(後述の導体層71,72,73,74)が形成されているが、図5では、配線基板3の上面3a上と下面3b上の導体層(後述の導体層71,74)は図示しているが、絶縁体層間の導体層(後述の導体層72,73)は図示を省略してある。なお、配線基板3の上面3aと下面3bとは、配線基板3の互いに反対側の主面であり、上面3aが、半導体チップ2搭載側の主面である。
配線基板3の最上層の導体層(後述の導体層71に対応)のパターンによって、配線基板3の上面3aに、ランドLP、配線パターンWPおよびチップ搭載用導体パターン11が形成されている。配線基板3の最上層の導体層のうち、ランドLPは、半導体チップ2のバンプ電極BPに接続される部分、半導体チップ4のパッド電極13とボンディングワイヤ14を介して電気的に接続される部分、受動部品5の電極と接続される部分、および集積受動部品6のバンプ電極15と接続される部分であり、配線パターンWPは、必要に応じてランドLP間などを結線する部分である。また、チップ搭載用導体パターン11は、半導体チップ4を搭載する部分である。ランドLPのうち、半導体チップ2のバンプ電極BPに接続されるランドLPと、受動部品5の電極に接続されるランドLPと、集積受動部品6のバンプ電極15に接続されるランドLPとは、図5の断面図には示されているが、図3の平面図では、半導体チップ2、受動部品5および集積受動部品6に下に隠れているため、図示されていない。
また、配線基板3の上面3aには半田レジスト層(図3および図5では図示しないが、後述の半田レジスト層SR1に対応)が形成されており、ランドLPは、この半田レジスト層に設けられた開口から露出しているが、配線パターンWPはこの半田レジスト層で覆われている。
また、配線基板3の最下層の導体層(後述の導体層74に対応)のパターンによって、配線基板3の下面3bに裏面端子(端子、電極、外部接続端子)TE1および裏面端子(端子、電極、外部接続端子)TE2が形成されている。この裏面端子TE1,TE2は電力増幅モジュール1の外部接続端子に対応するものである。
図4および図5に示されるように、平面矩形状の配線基板3の下面3bにおいて、中央部に平面矩形状の裏面端子TE2が形成されており、この裏面端子TE2を囲む配線基板3の下面3bの周辺部に沿って、平面矩形状の複数の裏面端子TE1が形成されている。配線基板3の下面3bの中央部に形成されている裏面端子TE2は、配線基板3の下面3bの周辺部に形成されている裏面端子TE1よりもサイズが大きく、かつ、裏面端子TE2は基準電位(より具体的にはグランド(接地)電位)が印加される基準電位用端子として機能する。配線基板3の下面3bの周辺部に形成されている複数の裏面端子TE1は、信号用端子や電源電位用端子などが含まれている。また、配線基板3の下面3bには半田レジスト層(図4および図5では図示しないが、後述の半田レジスト層SR2に対応)が形成されており、裏面端子TE1,TE2は、この半田レジスト層に設けられた開口から露出している。
配線基板3を構成する各導体パターン(配線層)は、必要に応じて配線基板3を構成する絶縁体層に形成されたビア(ビアホール)VH1,VH2,VH3を通じて電気的に接続されている。このうち、ビアVH1は、コア層CR1に形成されたビアであり、ビアVH2は、プリプレグ層PP1に形成されたビアであり、ビアVH3は、プリプレグ層PP2に形成されたビアである。なお、本願において、配線基板におけるビアまたはビアホールを言うときは、配線基板を構成する絶縁層に形成された孔(貫通孔、開口部、スルーホール)だけではなく、その孔の内壁上にまたはその孔の内部を埋めるように形成された導体膜または導体部を含めたものを意味する。従って、配線基板3の上面3aに形成されているランドLPは、必要に応じて配線基板3の上面3aに形成されている配線パターンWP、配線基板3の内部に形成されている導体層のパターンやビアVH1,VH2,VH3などを介して結線され、配線基板3の下面3bに形成されている裏面端子TE1や裏面端子TE2と電気的に接続されている。
グランド電位を供給する裏面端子TE2は、配線基板3の上面3a上に搭載された半導体チップ2のバンプ電極BPのうちのいくつか(バンプ電極BPのうちのグランド電位を供給すべきバンプ電極BPに対応、後述のソース用バンプBPSも含まれる)と、配線基板3のビアVH1,VH2,VH3を介して電気的に接続されている。
本実施の形態においては、半導体チップ2の後述のソース用バンプBPSと配線基板3の裏面端子TE2との間をビアVH1,VH2,VH3を介して電気的に接続すると共に、ビアVH1,VH2,VH3を介して半導体チップ2の後述のソース用バンプBPSから配線基板3の裏面端子TE2に半導体チップ2の熱を伝導させるが、これについては、後で詳細に説明する。半導体チップ2からバンプ電極BPおよびビアVH1,VH2,VH3を介して裏面端子TE2に伝導した熱は、裏面端子TE2から電力増幅モジュール1の外部に放熱され、後述のように裏面端子TE2を実装基板21の端子23bに接続した場合には、実装基板21側に放熱される。このため、配線基板3の下面3bの中央部に形成されている裏面端子TE2は、放熱効率を向上させるため、面積が大きくなっている。ビアVH1,VH2,VH3の構成については、後でより詳細に説明する。
図6は、本実施の形態の電力増幅モジュール1を実装基板(配線基板、マザーボード、外部回路基板)21に実装した状態を模式的に示す側面図である。
図に示されるように、実装基板21の上面21a上に電力増幅モジュール1や他の部品22(例えば受動部品など)が実装される。この際、電力増幅モジュール1の裏面端子TE1は、実装基板21の端子23aに、半田24などの導電性の接合材を介して接合されて電気的に接続され、電力増幅モジュール1の裏面端子TE2は、実装基板21の端子(基準電位供給用端子)23bに半田24などの導電性の接合材を介して接合されて電気的に接続される。また、部品22の電極は、実装基板21の端子23cに、半田24などの導電性の接合材を介して接合されて電気的に接続される。このため、実装基板21の端子(基準電位供給用端子)23bから、半田24よび裏面端子TE2を介して、電力増幅モジュール1に基準電位(グランド電位、接地電位)を供給することができる。
次に、電力増幅モジュール1の製造工程の一例を簡単に説明する。
まず配線基板母体(後述の切断工程後に配線基板3となるもの)を準備し、この配線基板母体上に、半導体チップ2、半導体チップ4、受動部品5および集積受動部品6を実装(搭載)する。この際、半導体チップ2はフリップチップ実装し、半導体チップ2の複数のバンプ電極BPを配線基板母体の対応する複数のランドLPにそれぞれ電気的かつ機械的に接続する。それから、半導体チップ4の複数のパッド電極13と配線基板母体の対応する複数のランドLPとを、複数のボンディングワイヤ14を介してそれぞれ接続する。それから、半導体チップ2,4、受動部品5および集積受動部品6を覆うように配線基板母体の上面上に封止樹脂7を形成してから、配線基板母体と封止樹脂7をダイシングなどで切断することで、電力増幅モジュール1を製造することができる。切断後の配線基板母体が上記配線基板3に対応する。
<半導体チップと配線基板との接続方式>
図7は、比較例の電力増幅モジュール201を示す断面図(側面断面図)であり、本実施の形態の上記図5に対応するものである。
図7に示される比較例の電力増幅モジュール201は、配線基板203の上面に半導体チップ202,204(それぞれ半導体チップ2,4に相当するもの)や、受動部品205および集積受動部品206(それぞれ受動部品5および集積受動部品6に相当するもの)が実装され、それらを覆うように封止樹脂207(封止樹脂7に相当するもの)が形成されたものである。
しかしながら、本実施の形態とは異なり、図7の比較例の電力増幅モジュール201では、本実施の形態の半導体チップ2に相当する半導体チップ202は、配線基板203の上面にフェイスアップでダイボンディングされ、半導体チップ202の表面のパッド電極PDが、ボンディングワイヤ214を介して、配線基板203の上面のランドLP201と電気的に接続されている。更に、半導体チップ202の裏面に形成した裏面電極BEが、配線基板3の上面のチップ搭載用導体パターン211に半田212などの導電性の接合材を介して接続されている。なお、図7の符号213は、半導体チップ204のパッド電極であり、符号215は、集積受動部品206のバンプ電極であり、符号VH201は配線基板203のビア(ビアホール)であり、符号TE201,202は、それぞれ本実施の形態の裏面端子TE1,TE2に対応する裏面端子である。
図7の比較例の電力増幅モジュール201では、半導体チップ202のパッド電極PDと配線基板203のランドLP201との接続にボンディングワイヤ209を用いている。ボンディングツールを用いてワイヤボンディングを行うには、半導体チップ202の側面から、配線基板203のランドLP201とボンディングワイヤ209との接続部分まで、ある程度の距離(例えば数百μm程度)が必要となり、配線基板203において、半導体チップ202搭載領域の周囲に余分な領域(電気回路的には必要ないが、ボンディングワイヤ209を配置するために必要となる領域)が形成される。このため、配線基板の平面寸法が大きくなり、電力増幅モジュールの平面寸法が大型化してしまう。
そこで、図3〜図5に示される本実施の形態の電力増幅モジュール1では、上述のように、配線基板3に半導体チップ2をフェイスダウンボンディングしてフリップチップ実装し、半導体チップ2のバンプ電極BPを配線基板3のランドLPに接続しているため、配線基板3における半導体チップ2搭載領域の周囲に上記の余分な領域に相当するものを設ける必要がない。すなわち、バンプ電極BP接続用のランドLPを半導体チップ2の下方に配置させ、そこに半導体チップ2のバンプ電極BPを接続するので、半導体チップ2のバンプ電極BPと配線基板3のランドLPの接続部分が半導体チップ2の下に位置することになり、半導体チップ2搭載領域の周囲に上記余分な領域に相当する領域が生じない。
このため、本実施の形態の電力増幅モジュール1は、半導体チップ202と配線基板203のランドLP201との間の接続方式にワイヤボンディングを用いた図7の比較例の電力増幅モジュール201に比べて、配線基板3における半導体チップ2の実装面積を低減することができるので、配線基板3の平面寸法を小さくすることができ、電力増幅モジュール1の平面寸法を小型化することができる。
しかしながら、図7の比較例の電力増幅モジュール201では、半導体チップ202をフェイスアップボンディングするため、半導体チップ202の裏面(裏面電極BE)を配線基板3の上面のチップ搭載用導体パターン211に半田212などを介して直接接合することができる。このため、半導体チップ202で生じた熱を、半導体チップ202の裏面全体から、配線基板203に伝導させることができ、半導体チップ202の放熱特性に優れている。
一方、本実施の形態の電力増幅モジュール1は、半導体チップ2は配線基板3上にフェイスアップボンディングするため、半導体チップ2の裏面を配線基板3に直接的に接続することはできず、半導体チップ2で生じた熱は、バンプ電極BPを介して配線基板3に伝導される構造である。バンプBPの平面寸法(半導体チップ2の表面に平行な面での寸法または面積)は、半導体チップ2の平面寸法に比べて、かなり小さい。
このため、本実施の形態で半導体チップ2の接続方式に採用しているバンプ接続方式(フリップチップ実装方式)は、上記図7の比較例の電力増幅モジュール201で半導体チップ202の接続方式に採用しているフェイスアップダイボンディング方式に比べて、半導体チップの放熱特性の面では、不利である。そして、上述のように、半導体チップ2内には、上記増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3を構成するLDMOSFETが形成されているため、半導体チップ2の発熱量は非常に大きい。従って、本実施の形態の電力増幅モジュール1においては、半導体チップ2から配線基板3への放熱特性を向上させることは、極めて重要である。
そこで、本実施の形態では、半導体チップ2の構造を工夫することと、配線基板3の構造(特にビアの構成)を工夫することで、放熱特性の向上を図っている。まず、半導体チップ2の構造について説明する。
<半導体チップの構造について>
図8は、本実施の形態の半導体チップ2の平面図(平面レイアウト図)であり、半導体チップ2の回路配置例が示されている。なお、図8は平面図であるが、図面を見易くするために、LDMOSFET形成領域REGL1〜REGL3,REGH1〜REGH3およびバンプ電極BPについてはハッチングを付してある。
図8では、半導体チップ2において、GSM900用の1段目の増幅段LDML1を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGL1を付してLDMOSFET形成領域REGL1として示し、GSM900用の2段目の増幅段LDML2を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGL2を付してLDMOSFET形成領域REGL2として示している。そして、GSM900用の3段目(最終段)の増幅段LDML3を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGL3を付してLDMOSFET形成領域REGL3として示している。
また、DCS1800用の1段目の増幅段LDMH1を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGH1を付してLDMOSFET形成領域REGH1として示し、DCS1800用の2段目の増幅段LDMH2を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGH2を付してLDMOSFET形成領域REGH2として示している。そして、DCS1800用の3段目(最終段)の増幅段LDMH3を構成するLDMOSFET素子が形成された領域を、符号REGH3を付してLDMOSFET形成領域REGH3として示している。
更に、半導体チップ2は、容量素子、抵抗素子または制御用MOSFETなどが形成された素子形成領域133を有しており、素子形成領域133に形成された各素子は、上記周辺回路103などを構成する素子に対応する。また、半導体チップ2の表面には、複数のバンプ電極BPが形成されている。
バンプ電極BPは、ドレイン用のバンプ電極BPであるドレインバンプBPD1,BPD2,BPD3,BPD4,BPD5,BPD6、ソース用のバンプ電極BPであるソースバンプBPS1,BPS2,BPS3,BPS4,BPS5,BPS6、およびゲート用のバンプ電極BPであるゲートバンプBPG1,BPG2,BPG3,BPG4,BPG5,BPG6を含んでいる。また、それ以外に、バンプ電極BPは、制御信号の入力や検出信号の出力などに用いるためのバンプ電極BP1も含んでいる。
このうち、ゲートバンプBPG1は、LDMOSFET形成領域REGL1のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路105Aを介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD1は、LDMOSFET形成領域REGL1のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGL1で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS1は、LDMOSFET形成領域REGL1のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、ゲートバンプBPG2は、LDMOSFET形成領域REGL2のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路102AM1を介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD2は、LDMOSFET形成領域REGL2のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGL2で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS2は、LDMOSFET形成領域REGL2のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、ゲートバンプBPG3は、LDMOSFET形成領域REGL3のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路102AM2を介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD3は、LDMOSFET形成領域REGL3のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGL3で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS3は、LDMOSFET形成領域REGL3のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、ゲートバンプBPG4は、LDMOSFET形成領域REGH1のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路105Bを介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD4は、LDMOSFET形成領域REGH1のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGH1で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS4は、LDMOSFET形成領域REGH1のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、ゲートバンプBPG5は、LDMOSFET形成領域REGH2のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路102BM1を介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD5は、LDMOSFET形成領域REGH2のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGH2で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS5は、LDMOSFET形成領域REGH2のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、ゲートバンプBPG6は、LDMOSFET形成領域REGH3のゲート電極に電気的に接続された入力用のバンプ電極(上記整合回路102BM2を介してRF信号を入力するためのバンプ電極)である。ドレインバンプBPD6は、LDMOSFET形成領域REGH3のドレインに電気的に接続された出力用のバンプ電極(LDMOSFET形成領域REGH3で増幅したRF信号を出力するためのバンプ電極)である。ソースバンプBPS6は、LDMOSFET形成領域REGH3のソースに電気的に接続されたバンプ電極である。
また、半導体チップ2において、各LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3が形成された領域および各素子形成領域133は、各領域間に形成された埋込酸化膜などからなる素子分離領域(後述の素子分離領域32に対応)によって、それぞれ他の領域から電気的に分離されている。また、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3および素子形成領域133の間や、それらとバンプ電極BPとの間は、必要に応じて半導体チップ2の内部配線により電気的に接続されている。
半導体チップ2において、発熱しやすいのは、増幅回路を構成しているLDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3であり、その中でも特に最終段の増幅段LDML3,LDMH3に対応するLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3において、発熱量が大きくなる。本実施の形態では、半導体チップ2はバンプ電極BPを介して配線基板3に実装されるため、半導体チップ2の熱はバンプ電極BPを介して配線基板3側に放熱されることになる。このため、バンプ電極BPを半導体チップ2の発熱箇所の直上に配置すれば、半導体チップ2の発熱をバンプ電極BPを介して最短経路で配線基板3に放熱させることができ、放熱特性向上の観点から極めて好ましい。
そこで、本実施の形態では、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3において、特に最終段の増幅段LDML3,LDMH3に対応するLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3において、各LDMOSFET形成領域上にソースバンプを配置している。すなわち、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REGL3上にソースバンプBPS3を配置し、LDMOSFET形成領域REGH3上にソースバンプBPS6を配置している。また、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3上にソースバンプBPS3,BPS6を配置することに比べると効果は小さいが、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGH1,REGH2上にそれぞれソースバンプBPS1,BPS2,BPS4,BPS5を配置すれば、更に好ましい。
このようにすることで、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3(特にLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3)における発熱を、その直上に配置したソースバンプBPS1〜BPS6(特にソースバンプBPS3,BPS6)を介して配線基板3側に放熱させることができる。これにより、半導体チップ2の放熱特性を向上させることができ、電力増幅モジュール1の性能(放熱特性)を向上させることができる。
なお、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3の各々に対してソースバンプ、ゲートバンプおよびドレインバンプを設けるが、本実施の形態において、LDMOSFET形成領域上に配置するバンプ電極は、ゲートバンプやドレインバンプではなく、ソースバンプである。その理由は、次の通りである。
すなわち、半導体チップ2のソースバンプBPS1〜BPS6には、基準電位(グランド電位)を供給すればよいため、ソースバンプBPS1〜BPS6は、配線基板3のビアVH1,VH2,VH3を介して、配線基板3の下面3bの大面積の裏面端子TE2に電気的および熱的に接続することができる。このため、LDMOSFET形成領域上にソースバンプを設ければ、LDMOSFET形成領域での発熱を、半導体チップ2のソースバンプおよび配線基板3のビアVH1,VH2,VH3を介して、半導体チップ2の下方に存在する配線基板3の下面3bの裏面端子TE2に効率的に放熱することができる。裏面端子TE2に伝導された熱は、裏面端子TE2から電力増幅モジュール1の外部に放熱することができる。
一方、半導体チップ2のゲートバンプBPG1〜BPG6およびドレインバンプBPD1〜BPD6は、整合回路に接続する必要があるため、ゲートバンプBPG1〜BPG6およびドレインバンプBPD1〜BPD6に接続したランドLPは、配線基板3の配線パターンWPなどで配線基板3の上面3aにおける半導体チップ2搭載領域の外側に引き出すことになる。このため、ソースバンプBPS1〜BPS6に接続したランドLPは、ビアVH1,VH2,VH3を介して配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで熱的な放熱経路を確保することができるのに対して、ゲートバンプBPG1〜BPG6およびドレインバンプBPD1〜BPD6に接続したランドLPは、ビアVH1,VH2,VH3を介した配線基板3の下面3bの裏面端子までの放熱経路を確保することが困難である。
このため、本実施の形態のように、ゲートバンプやドレインバンプではなく、ソースバンプをLDMOSFET形成領域上に配置することで、LDMOSFET形成領域での発熱を、配線基板3の下面3b側まで効率的に伝導させることができ、それによって、半導体チップ2の放熱特性を向上させることができ、電力増幅モジュール1の性能(放熱特性)を向上させることができるのである。
また、本実施の形態のように、ソースバンプをLDMOSFET形成領域上に配置した場合には、ソースバンプをLDMOSFET形成領域外の上部に配置した場合に比べて、ソースバンプ配置領域を半導体チップに改めて確保する必要がなくなるため、半導体チップ2の小面積化(チップサイズの縮小)を図ることができる。
しかしながら、本発明者が検討したところ、単にLDMOSFET形成領域上にソースバンプを配置しただけでは、不具合が生じる可能性があることが分かった。例えば、ソースバンプの形成前にソースパッドに対してプローブ試験を行う際に、このソースパッドがLDMOSFET形成領域上にあると、プローブの外力(衝撃、圧力)がLDMOSFET形成領域に加わるため、LDMOSFET形成領域に形成されているLDMOSFET素子や配線構造に悪影響を与える可能性がある。
そこで、本実施の形態では、半導体チップ2におけるLDMOSFET形成領域およびそれに接続されソースバンプ、ドレインバンプおよびゲートバンプの構成を、以下のように工夫している。
<半導体チップにおけるLDMOSFET形成領域の構成について>
半導体チップ2におけるLDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3の構成について、その製造工程に絡めて説明する。図9〜図28は、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の製造工程中の要部断面図または要部平面図である。
半導体チップ2を製造するには、まず、図9に示されるように、例えばp型のシリコン(Si)単結晶からなり、その抵抗率(比抵抗)が例えば1〜10mΩcm程度の低抵抗基板とされている半導体基板(以下、単に基板という)31を準備する。それから、基板(半導体基板、半導体ウエハ)31の主面上に周知のエピタキシャル成長法を用いて、例えば抵抗率が20Ωcm程度で膜厚が2μm程度のp型単結晶シリコンからなるエピタキシャル層(半導体層)32を形成する。エピタキシャル層32は、半導体層であるが、エピタキシャル層32の不純物濃度は基板31の不純物濃度よりも低く、エピタキシャル層32の抵抗率は基板31の抵抗率よりも高い。基板31とエピタキシャル層32を合わせたものを半導体基板とみなすこともできる。
次に、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてエピタキシャル層32の一部をエッチングして、基板31に達する溝を形成してから、この溝の内部を含むエピタキシャル層32上にCVD法などを用いてp型多結晶シリコン膜を堆積した後、溝の外部のp型多結晶シリコン膜をエッチバック法などで除去する。これにより、溝内に埋め込まれたp型多結晶シリコン膜からなるp型埋め込み層(シンカー(Sinker)、p型半導体層)33が形成される。p型埋め込み層33は、エピタキシャル層32を貫通し、p型埋め込み層33の底部は基板31に到達している。
このように、不純物を高濃度でドープしたp型多結晶シリコン膜を溝の内部に埋め込むことにより、寄生抵抗の小さいp型埋め込み層33を形成することができる。従って、p型埋め込み層33の不純物濃度は、エピタキシャル層32の不純物濃度よりも高く、p型埋め込み層33の抵抗率は、エピタキシャル層32の抵抗率よりも低い。
なお、本実施の形態では、半導体チップ2の裏面には、裏面ソース電極を形成しないため、p型埋め込み層33の形成は必須ではないが、ソース抵抗をできるだけ低減させるためには、p型埋め込み層33を形成することが、より好ましい。また、多結晶シリコン膜に代えて溝の内部に金属膜を埋め込むことにより、さらに寄生抵抗の小さい埋め込み層を形成することもできる。
次に、エピタキシャル層32の主面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法またはLOCOS(Local Oxidization of Silicon )法などにより絶縁体からなる素子分離領域34を形成する。例えば、エッチングによりエピタキシャル層32に溝を形成し、その溝内に酸化シリコン膜などの絶縁膜を埋め込むことによって、エピタキシャル層32に素子分離領域34を形成することができる。素子分離領域34を形成することにより、図10に示されるように、基板31の主面(エピタキシャル層32の主面)ではLDMOSFETのセルが形成される活性領域35が規定される。活性領域35は、周囲を素子分離領域34によって囲まれている。
なお、図10および図11は平面図(要部平面図)であるが、図面を見易くするために活性領域35に対して、図10では斜線のハッチングを、図11ではドットのハッチングを付してある。また、一群の活性領域35から構成された領域REG1(図10の二点鎖線で囲まれた領域)が、後で上記LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3のいずれかに対応する領域となる。従って、領域REG1を、LDMOSFET形成領域REG1と称することとする。従って、図10に示されるのは、上記LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3のいずれか(特に上記LDMOSFET形成領域LREGL3,REGH3)と、そのLDMOSFET形成領域のLDMOSFET素子に接続されたドレイン用バンプ電極、ゲート用バンプ電極およびソース用バンプ電極が形成される領域である。また、図11は、図10において、一点鎖線で囲まれた領域REG2の拡大図に対応するが、図11においては、後で形成するゲート電極39を破線で示してある。図9に示される断面は、図11のA1−A1線にほぼ相当する位置の断面図である。また、図10および図11に示されるY方向は、LDMOSFET形成領域REG1に形成されるLDMOSFETの後述するゲート電極39、ドレイン領域(第1のn型ドレイン領域40、第2のn型ドレイン領域43およびn型ドレイン領域44)、およびソース領域(n型ソース領域41およびn型ソース領域45)の延在方向に対応し、X方向はY方向に直交する方向である。X方向およびY方向に関しては、以降の平面図についても同様である。また、図10および後述の図15、図18および図21においては、後述のソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGはまだ形成されていないが、各構成要素の位置関係が分かりやすいように、後で形成されるソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGの位置を破線で示してある。
次に、図12に示されるように、フォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクにしてエピタキシャル層32の一部にホウ素(B)などのp型の不純物をイオン注入することによって、パンチスルーストッパ用のp型ウエル(p型ベース領域、p型半導体領域)37を形成する。このp型ウエル37は、LDMOSFETのドレインからソースへの空乏層の延びを抑えるパンチスルーストッパとしての機能を有している。p型ウエル37は、主としてLDMOSFETのソース形成領域とチャネル形成領域とに形成される。また、p型ウエル37はLDMOSFETの閾値調整用としても用いられる。
次に、エピタキシャル層32の表面をフッ酸などで洗浄した後、基板31を例えば800℃程度で熱処理(熱酸化処理)することなどによって、エピタキシャル層32の表面に例えば膜厚11nm程度の酸化シリコン膜などからなるゲート絶縁膜38を形成する。ゲート絶縁膜38は、熱酸化膜に代えて、窒素を含む酸化シリコン膜、いわゆる酸窒化膜を適用してもよい。また、熱酸化膜の上部にCVD法で酸化シリコン膜を堆積し、これら2層の酸化膜でゲート絶縁膜38を構成してもよい。
次に、ゲート絶縁膜38の上部にゲート電極39を形成する。ゲート電極39を形成するには、例えば、エピタキシャル層32の主面上(すなわちゲート絶縁膜38上)にCVD法などによりn型多結晶シリコン膜(ドープトポリシリコン膜)を堆積し、これをフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてパターニングする。これにより、パターニングされたn型多結晶シリコン膜からなるゲート電極39が、LDMOSFET形成領域REG1(活性領域35)のp型ウエル37の表面にゲート絶縁膜38を介して形成される。
次に、フォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いて、エピタキシャル層32の一部にリン(P)などのn型の不純物をイオン注入することによって、第1のn型ドレイン領域(第1の低濃度n型ドレイン領域、第1のn型LDD(Lightly Doped Drain)領域)40を形成する。第1のn型ドレイン領域40は、ゲート電極39に対して自己整合的に形成されるので、第1のn型ドレイン領域40は、その端部がチャネル形成領域と接するように、ゲート電極39の側壁下部で終端する。第1のn型ドレイン領域40の不純物濃度を低くすることにより、ゲート電極39とドレインとの間に空乏層が広がるようになるので、両者の間に形成される帰還容量(ドレインとゲート電極間の寄生容量、Cgd)が低減される。
次に、フォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いて、p型ウエル37の一部の表面にヒ素(As)などのn型の不純物をイオン注入することによって、n型ソース領域41を形成する。n型ソース領域41は、ゲート電極39に対して自己整合的に形成されるので、その端部がチャネル形成領域と接するように、ゲート電極39の側壁下部で終端する。低加速エネルギーでイオン注入を行うことで、n型ソース領域41を浅く形成することにより、ソースからチャネル形成領域への不純物の広がりを抑制できるので、しきい値電圧の低下を抑制することができる。n型ソース領域41の形成後、p型の不純物をイオン注入(例えば斜めイオン注入)することなどにより、n型ソース領域41の下部にp型ハロー領域(図示せず)を形成することもできる。
次に、ゲート電極39の側壁に酸化シリコン膜などの絶縁膜からなるサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)42を形成する。サイドウォールスペーサ42は、例えば、基板31上にCVD法などで酸化シリコン膜などの絶縁膜を堆積した後、この絶縁膜を異方性エッチングして形成することができる。
次に、ドレイン形成領域の上部に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いて、第1のn型ドレイン領域40の一部にリン(P)などのn型の不純物をイオン注入する。これにより、第1のn型ドレイン領域40の一部には、ゲート電極39のドレイン側の側壁に形成されたサイドウォールスペーサ42に対して自己整合的に第2のn型ドレイン領域(第2の低濃度n型ドレイン領域、第2のn型LDD(Lightly Doped Drain)領域)43が形成される。
第2のn型ドレイン領域43形成時に注入された不純物は、第1のn型ドレイン領域40形成時に注入された不純物と同じ導電型の不純物(P)なので、第2のn型ドレイン領域43の不純物濃度は、第1のn型ドレイン領域40の不純物濃度よりも高くなる。すなわち、第2のn型ドレイン領域43は、第1のn型ドレイン領域40よりも低抵抗となるので、オン抵抗(Ron)を低減することができる。
また、第1のn型ドレイン領域40は、ゲート電極39に対して自己整合的に形成されるのに対し、第2のn型ドレイン領域43は、ゲート電極39の側壁のサイドウォールスペーサ42に対して自己整合的に形成されることから、第2のn型ドレイン領域43は、ゲート長方向に沿ったサイドウォールスペーサ42の膜厚に相当する分、ゲート電極39から離間して形成される。従って、第2のn型ドレイン領域43の不純物濃度を高くしても、帰還容量(Cgd)に及ぼす影響は僅かである。また、第2のn型ドレイン領域43形成時のイオン注入の加速エネルギーは、第1のn型ドレイン領域40形成時のイオン注入の加速エネルギーと同じなので、第2のn型ドレイン領域43の接合深さは、第1のn型ドレイン領域40の接合深さとほぼ同じになる。
次に、第2のn型ドレイン領域43の一部とソース形成領域のp型ウエル37のそれぞれの上部に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いて、第2のn型ドレイン領域43の一部とソース形成領域のp型ウエル37にヒ素(As)などのn型の不純物をイオン注入する。
このイオン注入により、第2のn型ドレイン領域43の一部には、第2のn型ドレイン領域43よりも不純物濃度が高く、かつ第2のn型ドレイン領域43よりもさらにチャネル形成領域から離間したn型ドレイン領域(ドレイン高濃度領域、高濃度n型ドレイン領域)44が形成される。なお、このとき、高不純物濃度のn型ドレイン領域44を低不純物濃度の第2のn型ドレイン領域43や第1のn型ドレイン領域40に比べて浅く形成することにより、ソース、ドレイン間の寄生容量(ドレイン容量)を低減することができる。
また、このイオン注入により、p型ウエル7には、n型ソース領域41よりも不純物濃度が高く、かつn型ソース領域41よりも底部の位置が深いn型ソース領域45が形成される。n型ソース領域45は、ゲート電極39の側壁のサイドウォールスペーサ42に対して自己整合的に形成され、n型ソース領域41に接して形成される。このため、n型ソース領域45は、ゲート長方向に沿ったサイドウォールスペーサ42の膜厚に相当する分、チャネル形成領域から離間して形成される。
このように、ゲート電極39とn型ドレイン領域44との間に介在する低濃度n型ドレイン領域(n型LDD領域)を二重構造とし、ゲート電極39に最も近い第1のn型ドレイン領域40の不純物濃度を相対的に低く、ゲート電極39から離間した第2のn型ドレイン領域43の不純物濃度を相対的に高くしている。これにより、ゲート電極39とドレインとの間に空乏層が広がるようになる結果、ゲート電極39とその近傍の第1のn型ドレイン領域40との間に形成される帰還容量(Cgd)は小さくなる。また、第2のn型ドレイン領域43の不純物濃度が高いことから、オン抵抗(Ron)も小さくなる。第2のn型ドレイン領域43は、ゲート電極39から離間した位置に形成されているために、帰還容量(Cgd)に及ぼす影響は僅かである。このため、オン抵抗(Ron)と帰還容量(Cgd)を共に小さくすることができるので、増幅回路の電力付加効率を向上させることができる。
ここまでの工程により、第1のn型ドレイン領域40と第2のn型ドレイン領域43とn型ドレイン領域44とからなるドレイン(ドレイン領域)、n型ソース領域41とn型ソース領域45とからなるソース(ソース領域)、およびゲート電極39を有するLDMOSFETが、エピタキシャル層32の主面(活性領域35、LDMOSFET形成領域REG1)に形成される。
なお、本願において、MOSFETまたはLDMOSFETというときは、ゲート絶縁膜に酸化膜(酸化シリコン膜)を用いたMISFETだけでなく、酸化膜(酸化シリコン膜)以外の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いたMISFETも含むものとする。
ここで、LDMOSFETは、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor:MIS型電界効果トランジスタ)素子であるが、次のような特徴(第1〜第3の特徴)を有するMISFET素子である。
第1の特徴として、LDMOSFETは、短いチャネル長で高電圧動作を可能とするために、ゲート電極39のドレイン側にLDD(Lightly doped drain)領域が形成されている。すなわち、LDMOSFETのドレインは、高不純物濃度のn型領域(ここではn型ドレイン領域44)と、それよりも低不純物濃度のLDD領域(ここでは第1のn型ドレイン領域40および第2のn型ドレイン領域43)とから構成され、n型領域(n型ドレイン領域44)はLDD領域を介してゲート電極39(またはゲート電極39の下のチャネル形成領域)から離間して形成されている。これにより、高耐圧を実現することができる。ドレイン側のLDD領域における電荷量(不純物濃度)、およびゲート電極39の端部とn型ドレイン領域(ドレイン高濃度領域)44との間の平面(エピタキシャル層32の主面)に沿った距離は、LDMOSFETのブレークダウン電圧が最大値となるように最適化しなければならない。
第2の特徴として、LDMOSFETは、ソース側のソース形成領域(n型ソース領域41およびn型ソース領域45)とチャネル形成領域とに、パンチスルーストッパ用のp型ウエル(p型ベース領域)37が形成されている。LDMOSFETのドレイン側(ドレイン形成領域)では、このp型ウエル37は、形成されていないか、あるいはチャネル領域に近い側のドレイン形成領域の一部に接するようにしか形成されていない。
第3の特徴として、LDMOSFETは、ソース(ここではn型ソース領域41およびn型ソース領域45からなるソース領域)とドレイン(ここでは第1のn型ドレイン領域40、第2のn型ドレイン領域43およびn型ドレイン領域44からなるドレイン領域)とが、ゲート電極39に対して非対称な構造を有している。
次に、p型埋め込み層33の上部に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)をイオン注入阻止マスクとして用いて、p型埋め込み層33の表面にフッ化ホウ素(BF2)などのp型の不純物をイオン注入することにより、p型埋め込み層33の上部領域にp型半導体領域46を形成する。p型埋め込み層33の上部領域にp型半導体領域46を形成することで、p型埋め込み層33の表面を低抵抗化することができる。
ここまでの工程により、図12の構造が得られる。
図13は、図12の工程段階に対応する要部平面図であり、上記図11に対応する領域(すなわち上記図10の領域REG2に対応する領域)が示されている。図13には、p型埋め込み層33、活性領域35、ゲート電極39、n型ドレイン領域44およびn型ソース領域45の平面レイアウトが示され、他の構成要素は、図示を省略している。また、図13は、平面図であるが、図面を見易くするために、図13においては、ゲート電極39にドットのハッチングを付してある。
図13に示されるように、LDMOSFETのゲート電極39はY方向に延在している。LDMOSFETのドレイン領域(第1のn型ドレイン領域40、第2のn型ドレイン領域43およびn型ドレイン領域44)は、活性領域35において、隣り合うゲート電極39の間の領域に形成されてY方向に延在している。また、LDMOSFETのソース領域(n型ソース領域41およびn型ソース領域45)は、活性領域35において、隣り合うゲート電極39の他の間の領域に形成されてY方向に延在している。また、p型埋め込み層34は、隣り合うLDMOSFETのn型ソース領域45の間の領域に形成されている。また、図13では図示していないけれども、p型半導体領域46は、隣り合うLDMOSFETのn型ソース領域45の間の領域に形成されてY方向に延在している。
また、LDMOSFET形成領域REG1(活性領域35)では、図12および図13に示されるような単位セル(繰り返し単位、基本セル、単位領域、LDMOSFETの単位セル)50の構造(レイアウト)がX方向に繰り返されている。一つの単位セル50により2つの単位LDMOSFET(単位LDMOSFET素子、LDMOSFETセル、単位MISFET素子)50aが形成される。すなわち、繰り返しの単位は単位セル50であるが、各単位セル50は、n型ドレイン領域44を共通にしてX方向に対称な構造の2つの単位LDMOSFET50aにより構成されている。なお、LDMOSFETは、MISFET素子であるため、単位LDMOSFET50aを単位MISFET素子とみなすこともできる。
LDMOSFET形成領域REG1(従ってLDMOSFET形成領域REGL1〜REGL3,REGH1〜REGH3のそれぞれ)においては、単位セル50の構造(レイアウト)がX方向に繰り返されることで、多数(複数)の単位LDMOSFET50aが形成(配列)され、それら多数(複数)の単位LDMOSFET50aが並列に接続されている。すなわち、LDMOSFET形成領域REG1(従ってLDMOSFET形成領域REGL1〜REGL3,REGH1〜REGH3のそれぞれ)においては、単位LDMOSFET50aがX方向に繰り返し配列し、LDMOSFET形成領域REG1(従ってLDMOSFET形成領域REGL1〜REGL3,REGH1〜REGH3のそれぞれ)に配列したこれら複数の単位LDMOSFET50aが並列に接続されているのである。従って、上記電力増幅回路LDML,LDMHの各増幅段LDML1〜LDML3,LDMH1〜LDMH3を構成するLDMOSFET素子は、複数の単位LDMOSFET50aを並列に接続して構成されている。この並列接続は、後述のゲート配線M1G,M2G、ソース配線M1S,M2S、ソース用パッドM3S、ドレイン配線M1D,M2Dおよびプラグ53,56,59によってなされている。
次に、n型ソース領域45およびp型半導体領域46の表面(上面、上部)に、例えばコバルトシリサイドなどからなる金属シリサイド層(図示せず)を、必要に応じて形成する。
次に、図14に示されるように、基板31上にCVD法などを用いて相対的に薄い窒化シリコン膜とその上の相対的に厚い酸化シリコン膜の積層膜などからなる絶縁膜(層間絶縁膜)51を形成し、必要に応じてその表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)法などを用いて平坦化する。
次に、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜51をドライエッチングすることにより、絶縁膜51にコンタクトホール(貫通孔)を形成してから、このコンタクトホールの内部にタングステン(W)膜を主体とするプラグ(接続用導電体部)53を埋め込む。例えば、コンタクトホールの内部を含む絶縁膜51上に窒化チタン膜などのバリア膜を形成した後、タングステン膜をバリア膜上にコンタクトホールを埋めるように形成し、絶縁膜51上の不要なタングステン膜およびバリア膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去することにより、プラグ53を形成することができる。コンタクトホールおよびそれを埋め込むプラグ53は、p型埋め込み層33(p型半導体領域46)、ソース(n型ソース領域45)、ドレイン(n型ドレイン領域44)およびゲート電極39のそれぞれの上部に形成される。
次に、プラグ53が埋め込まれた絶縁膜51上に配線(第1層配線)M1を形成する。配線M1は、プラグ53が埋め込まれた絶縁膜51上に導電体膜を形成してから、この導電体膜をフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてパターニングすることにより形成することができる。配線M1は、タングステン(W)膜を主体としたタングステン配線またはアルミニウム(Al)膜を主体としたアルミニウム配線などとすることができる。
ここまでの工程により、図14の構造が得られる。図15および図16は、図14の工程段階に対応する要部平面図であり、図15には上記図10に対応する領域が示され、図16には上記図11に対応する領域が示されている。図15には、配線M1、すなわちソース配線M1S、ドレイン配線M1Dおよびゲート配線M1Gの平面レイアウトが示されている。また、図16にも、ソース配線M1S、ドレイン配線M1Dおよびゲート配線M1Gの平面レイアウトが示されているが、図16では、ソース配線M1S、ドレイン配線M1Dおよびゲート配線M1Gの下に位置するコンタクトホール(プラグ53を埋め込んだコンタクトホール)の位置も図示してある。また、図16は、平面図であるが、図面を見易くするために、ソース配線M1S、ドレイン配線M1Dおよびゲート配線M1Gにドットのハッチングを付してある。また、位置関係を理解しやすいように、図16および後述の図19においては、上記ゲート電極39の位置を破線で示してある。
図14〜図16に示されるように、配線M1は、プラグ53を介してn型ソース領域45およびp型半導体領域46の両者に電気的に接続するソース配線(ソース用配線)M1Sと、プラグ53を介してn型ドレイン領域44に電気的に接続するドレイン配線(ドレイン用配線)M1Dと、プラグ53を介してゲート電極39に電気的に接続するゲート配線(ゲート用配線)M1Gとを有している。
なお、図14の断面図では、ゲート配線M1Gがゲート電極39にプラグ53を介して接続された構造は示されていないが、図16に示されるようなゲート配線M1Gとゲート電極39との平面的な重なり領域(具体的にはY方向に延在するゲート電極39とX方向に延在するゲート配線M1Gとが交差する領域)にプラグ53が配置され、このプラグを介してゲート配線M1Gとゲート電極39とが電気的に接続されている。
次に、図17に示されるように、絶縁膜51上に、配線M1を覆うように、酸化シリコン膜などからなる絶縁膜(層間絶縁膜)54をCVD法などにより形成する。
次に、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして用いて絶縁膜54をドライエッチングすることにより、絶縁膜54に配線M1の一部を露出するスルーホール(貫通孔)を形成してから、このスルーホールの内部にタングステン(W)膜を主体とするプラグ(接続用導電体部)56を埋め込む。プラグ56は、上記プラグ53とほぼ同様にして形成することができる。プラグ56は、その底部で配線M1と接して電気的に接続されている。
次に、プラグ56が埋め込まれた絶縁膜54上に、配線(第2層配線)M2を形成する。配線M2は、プラグ56が埋め込まれた絶縁膜54上に、アルミニウム(Al)合金膜を主体とする導電体膜を形成し、この導電体膜をフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてパターニングすることで、パターニングされた導電体膜からなる配線M2を形成することができる。配線M2形成用の導電体膜としては、下から順にバリア導体膜(例えばチタン膜と窒化チタン膜の積層膜)、アルミニウム膜(またはアルミニウム合金膜)およびバリア導体膜(例えばチタン膜と窒化チタン膜の積層膜)の積層膜を用いることができる。この積層膜では、主導体膜であるアルミニウム膜の膜厚に比べて、その上下のバリア導体膜の膜厚は薄い。
他の形態として、絶縁膜54に配線M1の一部を露出するスルーホールを形成してから、このスルーホールを埋めるように配線M2形成用の導電体膜を形成し、この導電体膜をパターニングすることで配線M2を形成することもできる。この場合、上記プラグ56に相当する部分(ビア部)が、配線M2と同じ導電体膜により配線M2と一体的に形成されることになる。
ここまでの工程により、図17の構造が得られる。図18および図19は、図17の工程段階に対応する要部平面図であり、図18には上記図10に対応する領域が示され、図19には上記図11に対応する領域が示されている。図18および図19には、配線M2、すなわちソース配線M2S、ドレイン配線M2Dおよびゲート配線M2Gの平面レイアウトが示されている。また、図19は、平面図であるが、図面を見易くするために、図19においては、ソース配線M2Sおよびドレイン配線M2Dにドットのハッチングを付してある。
図17〜図19に示されるように、配線M2は、プラグ56を介してドレイン配線M1Dに電気的に接続するドレイン配線(ドレイン用配線)M2Dと、プラグ56を介してゲート配線M1Gに電気的に接続するゲート配線(ゲート用配線)M2Gと、プラグ56を介してソース配線M1Sに電気的に接続するソース配線(ソース用配線)M2Sとを有している。
また、図17の断面図では、ゲート配線M2Gがゲート配線M1Gにプラグ56を介して接続された構造は示されていないが、図15と図18とを比べると分かるように、ゲート配線M2Gとゲート配線M1Gとは、一部(X方向に延在する部分)が平面的に重なっており、この重なり領域にプラグ56が配置され、このプラグ56を介してゲート配線M2Gとゲート配線M1Gとが電気的に接続されている。
なお、プラグ56を形成せずにプラグ56用のスルーホールを配線M2の一部で埋め込んだ場合には、ソース配線M2Sは、そのビア部(スルーホールを埋める部分)を介してソース配線M1Sに電気的に接続され、ドレイン配線M2Dは、そのビア部を介してドレイン配線M1Dに電気的に接続され、ゲート配線M2Gは、そのビア部を介してゲート配線M1Gに電気的に接続されることになる。
次に、図20に示されるように、絶縁膜54上に、配線M2を覆うように、酸化シリコン膜などからなる絶縁膜(層間絶縁膜)57をCVD法などにより形成する。
次に、フォトレジストパターン(図示せず)をエッチングマスクとして用いて絶縁膜57をドライエッチングすることにより、絶縁膜57に配線M2の一部を露出するスルーホール(貫通孔)を形成してから、このスルーホールの内部にタングステン(W)膜またはアルミニウム膜などを主体とするプラグ(接続用導電体部)59を埋め込む。プラグ59は、上記プラグ53とほぼ同様にして形成することができる。プラグ59は、その底部で配線M2と接して電気的に接続されている。
次に、プラグ59が埋め込まれた絶縁膜57上に、配線(第3層配線)M3を形成する。配線M3は、パッド(パッド電極)用の導体膜を兼ねている。配線M3は、プラグ59が埋め込まれた絶縁膜57上に、アルミニウム(Al)合金膜を主体とする導電体膜を形成し、この導電体膜をフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてパターニングすることで、パターニングされた導電体膜からなる配線M3を形成することができる。配線M3形成用の導電体膜としては、下から順にバリア導体膜(例えばチタン膜と窒化チタン膜の積層膜)、アルミニウム膜(またはアルミニウム合金膜)およびバリア導体膜(例えばチタン膜と窒化チタン膜の積層膜)の積層膜を用いることができる。この積層膜では、主導体膜であるアルミニウム膜の膜厚に比べて、その上下のバリア導体膜の膜厚は薄い。このため、配線M3は、アルミニウム(Al)を主体として形成されている。
他の形態として、絶縁膜57に配線M2の一部を露出するスルーホールを形成してから、このスルーホールを埋めるように配線M3形成用の導電体膜を形成し、この導電体膜をパターニングすることで配線M3を形成することもできる。この場合、上記プラグ59に相当する部分(ビア部)が、配線M3と同じ導電体膜により配線M3と一体的に形成されることになる。
ここまでの工程により、図20の構造が得られる。図21は、図20の工程段階に対応する要部平面図であり、図21には上記図10に対応する領域が示されている。図21には、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gの平面レイアウトが実線で示されている。また、位置関係を理解しやすいように、図21においては、上記図10で示したLDMOSFET形成領域REG1を破線で示し、ゲート配線M2Gとドレイン配線M2Dのうちの連結配線部M2D2とを二点鎖線で示し、後で形成されるソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGを破線で示してある。
図20および図21に示されるように、配線M3は、プラグ59を介してドレイン配線M2Dに電気的に接続するドレイン用パッドM3Dと、プラグ59を介してゲート配線M2Gに電気的に接続するゲート用パッドM3Gと、プラグ59を介してソース配線M2Sに電気的に接続するソース用パッドM3Sとを有している。ドレイン用パッド(ドレイン用パッド電極、ドレイン用配線)M3Dとゲート用パッド(ゲート用パッド電極、ゲート用配線)M3Gとソース用パッド(ソース用パッド電極、ソース用配線)M3Sとは、同材料で同工程により互いに同層に形成されているが、互いに分離された孤立パターンである。また、配線M3は、図20や図21に示されない領域(上記LDMOSFET形成領域REG1以外の領域)において、素子間または回路間、あるいはバンプ電極BPと素子(回路)との間などを結線する配線としても形成されており、配線M3を使用してインダクタ素子などを形成することもできる。
また、図20の断面図では、ゲート用パッドM3Gがゲート配線M2Gにプラグ59を介して接続された構造は示されていないが、図21を見ると分かるように、ゲート用パッドM3Gとゲート配線M2Gとは、一部が平面的に重なっており、この重なり領域にプラグ59が配置され、このプラグ59を介してゲート用パッドM3Gとゲート配線M2Gとが電気的に接続されている。また、図20の断面図では、ドレイン用パッドM3Dがドレイン配線M2Dにプラグ59を介して接続された構造は示されていないが、図21を見ると分かるように、ドレイン用パッドM3Dとドレイン配線M2D(の連結配線部M2D2)とは、一部が平面的に重なっており、この重なり領域にプラグ59が配置され、このプラグ59を介してドレイン用パッドM3Dとドレイン配線M2Dとが電気的に接続されている。
従って、ソース配線M1S,M2Sは、基板31の主面上に上記ゲート電極39よりも上層でかつソース用パッドM3Sよりも下層に形成され、上記LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数のソース領域(n型ソース領域45)と、ソース用パッドM3Sとの間を電気的に接続する配線(ソース用配線)とみなすことができる。また、ドレイン配線M1D,M2Dは、基板31の主面上に上記ゲート電極39よりも上層でかつドレイン用パッドM3Dよりも下層に形成され、上記LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数のドレイン領域(n型ドレイン領域44)と、ドレイン用パッドM3Dとの間を電気的に接続する配線(ドレイン用配線)とみなすことができる。また、ゲート配線M1G,M2Gは、基板31の主面上に上記ゲート電極39よりも上層でかつゲート用パッドM3Gよりも下層に形成され、上記LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数のゲート電極39と、ゲート用パッドM3Gとの間を電気的に接続する配線(ゲート用配線)とみなすことができる。
なお、プラグ59を形成せずにプラグ59用のスルーホールを配線M3の一部で埋め込んだ場合には、ソース用パッドM3Sは、そのビア部(スルーホールを埋める部分)を介してソース配線M2Sに電気的に接続され、ドレイン用パッドM3Dは、そのビア部を介してドレイン配線M2Dに電気的に接続され、ゲート用パッドM3Gは、そのビア部を介してゲート配線M2Gに電気的に接続されることになる。但し、配線M3とプラグ59とは別々に形成することがより好ましく、これにより、ソース用パッドM3Sの平坦性を高めることができる。
ここで、配線M3形成後の工程について説明する前に、配線M1,M2,M3のレイアウトと接続関係について説明する。まず、ドレイン配線M1D,M2Dおよびドレイン用パッドM3Dのレイアウトと接続関係について説明する。
図13および図15〜図19に示されるように、活性領域35に形成されたLDMOSFETのドレイン領域(n型ドレイン領域44)上にドレイン配線M1Dが形成され、n型ドレイン領域44上に配置されたプラグ53を介して、ドレイン配線M1Dとその下方のLDMOSFETのドレイン領域(n型ドレイン領域44)とが電気的に接続されている。活性領域35において、ドレイン領域はY方向に延在しているので、ドレイン配線M1Dも活性領域35上をY方向に延在しているが、活性領域35の間の素子分離領34上にはドレイン配線M1Dは形成されていない。このため、ドレイン配線M1Dは、各活性領域35上にのみ形成された孤立パターンであるが、ドレイン配線M1Dの上部をY方向に延在するドレイン配線M2Dと、プラグ56を介して電気的に接続されている。
図17〜図19に示されるように、ドレイン配線M2Dは、Y方向に配列する複数の活性領域35(ドレイン領域)にまたがってY方向に延在する配線部(第1ドレイン配線部)M2D1と、X方向に延在して複数の配線部M2D1の一方の端部同士を連結する連結配線部(第2ドレイン配線部)M2D2とを有している。連結配線部M2D2の幅(Y方向の寸法)は、各配線部M2D1の幅(X方向の寸法)よりも大きい。これら複数の配線部M2D1と連結配線部M2D2とが一体的に形成されてドレイン配線M2Dが構成されている。従って、ドレイン配線M2Dは、いわゆる櫛歯状のパターンとなっている。各配線部M2D1は、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aの各ドレイン領域上に位置するようにY方向に延在し、かつプラグ56、ドレイン配線M1Dおよびプラグ53を介して、複数の単位LDMOSFET50aの各ドレイン領域と電気的に接続されている。すなわち、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aの各ドレイン領域(n型ドレイン領域44)を、プラグ53、ドレイン配線M1Dおよびプラグ56を介して、ドレイン配線M2Dの配線部M2D1まで引き上げてから、ドレイン配線M2Dの連結配線部M2D2によって互いに電気的に接続させているのである。
図21に示されるように、ドレイン用パッドM3Dは、その一部がドレイン配線M2Dの連結配線部M2D2と平面的に重なるように形成されており、この重なり領域に配置された上記プラグ59を介して、ドレイン用パッドM3Dとドレイン配線M2Dとが電気的に接続されている。ドレイン用パッドM3Dは、例えば平面矩形状であり、LDMOSFET形成領域REG1とは平面的に重ならない位置に形成されている。ドレイン用パッドM3Dは、LDMOSFET形成領域REG1に対して設けるドレイン用バンプ電極BPD毎に形成するため、LDMOSFET形成領域REG1に対してドレイン用バンプ電極BPDを複数設ける場合は、ドレイン用パッドM3Dも複数設けることができる。特に、LDMOSFET形成領域REG1が、最終段の増幅段を構成するLDMOSFET形成領域REGL3またはLDMOSFET形成領域REGL3である場合には、LDMOSFET形成領域REG1に対してドレイン用バンプ電極BPDを複数設けることが好ましく、このため、ドレイン用パッドM3Dも複数設けることになる。図21には、LDMOSFET形成領域REG1に対してドレイン用バンプ電極BPDを4つ設ける場合が示されているため、ドレイン用パッドM3Dも4つ設けている。
このように、LDMOSFET形成領域REG1に形成さている複数の単位LDMOSFET50aの複数のドレイン領域(n型ドレイン領域44)は、プラグ53,56およびドレイン配線M1D,M2Dを介して互いに電気的に接続されると共に、更にプラグ59を介してドレイン用パッドM3Dに電気的に接続されているのである。
次に、ソース配線M1S,M2Sおよびソース用パッドM3Sのレイアウトと接続関係について説明する。
図13および図15〜図19に示されるように、活性領域35に形成されたLDMOSFETのソース領域(n型ソース領域45)およびp型半導体領域46上にソース配線M1Sが形成され、ソース配線M1Sは、プラグ53を介してn型ソース領域45およびp型半導体領域46に電気的に接続されている。活性領域35において、ソース領域はY方向に延在しているので、ソース配線M1Sも活性領域35上をY方向に延在しているが、活性領域35の間の素子分離領域34上にはソース配線M1Sは形成されていない。このため、ソース配線M1Sは、各活性領域35上にのみ形成された孤立パターンであるが、ソース配線M1Sの上部をY方向に延在するソース配線M2Sと、プラグ56を介して電気的に接続されている。図17〜図19に示されるように、ソース配線M2Sは、Y方向に配列する複数の活性領域35(ソース領域)にまたがってY方向に延在しているが、各ソース配線M2S同士は連結されていない。
図21に示されるように、ソース用パッドM3Sは、LDMOSFET形成領域REG1の大半を覆うように形成されており、例えば平面矩形状である。ソース配線M2Sは、LDMOSFET形成領域REG1においてY方向に延在しているため、各ソース配線M2Sは、少なくとも一部がソース用パッドM3Sと平面的に重なっている。この重なり領域に配置されたプラグ59を介して、ソース配線M2Sとソース用パッドM3Sとが電気的に接続されている。LDMOSFET形成領域REG1においては、Y方向に延在するソース配線M2Sが、X方向に複数並んで配列しているが、これら複数のソース配線M2Sは、同じソース用パッドM3Sに複数のプラグ59を介して電気的に接続されている。すなわち、LDMOSFET形成領域REG1に形成さている複数の単位LDMOSFET50aの複数のソース領域(n型ソース領域45)を、プラグ53、ソース配線M1S、プラグ56、ソース配線M2Sおよびプラグ59を介してソース用パッドM3Sに電気的に接続し、このソース用パッドM3Sによって、互いに電気的に接続させているのである。ソース用パッドM3S上には、後述のように複数のソースバンプが形成されるため、ソース用パッドM3Sは、個々のドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gよりも大きな平面積を有している。
なお、p型埋め込み層33を形成している場合には、LDMOSFET形成領域REG1に形成されている複数の単位LDMOSFET50aの複数のソース領域(n型ソース領域45)同士は、p型埋め込み層33および基板31などを介しても互いに電気的に接続されている。
次に、ゲート配線M1G,M2Gおよびゲート用パッドM3Gのレイアウトと接続関係について説明する。
図13、図15〜図18に示されるように、ゲート電極39はY方向に延在し、活性領域35の周囲または間の素子分離領34上に位置する部分で、プラグ53を介して、ゲート配線M1Gに電気的に接続されている。ゲート配線M1Gは、活性領域35の周囲および間の素子分離領域34上をX方向およびY方向に延在している。LDMOSFET形成領域REG1において、Y方向に延在する各ゲート電極39は、ゲート配線M1GのX方向に延在する部分とプラグ53を介して電気的に接続され、ゲート配線M1GのX方向に延在する部分とY方向に延在する部分とが一体的に連結されていることで、各ゲート電極39は、ゲート配線M1Gを介して互いに電気的に接続されている。
ゲート配線M1Gはドレイン配線M1Dおよびソース配線M1Sと同層の配線であるが、図15および図16からも分かるように、活性領域35の間の素子分離領域34上にはドレイン配線M1Dおよびソース配線M1Sが形成されておらず、そこでゲート配線M1GがX方向に延在している。従って、ゲート配線M1GのX方向に延在する部分同士の間に、Y方向に延在するドレイン配線M1Dおよびソース配線M1Sが配置された状態となっている。
図15および図18を参照すると分かるように、ゲート配線M1Gは、ドレイン配線M2Dの連結配線部M2D2と反対側(連結配線部M2D2から遠い側)に位置しかつX方向に延在する部分において、素子分離領域34上をX方向に延在するゲート配線M2Gと、プラグ56を介して電気的に接続されている。すなわち、X方向に延在するゲート配線M2Gの少なくとも一部が、X方向に延在する部分のゲート配線M1Gと平面的に重なっており、その重なり領域に配置されたプラグ59を介して、上層のゲート配線M2Gと下層のゲート配線M1Gとが電気的に接続されている。
図21に示されるように、ゲート用パッドM3Gは、ドレイン用パッドM3Dと同様、LDMOSFET形成領域REG1とは平面的に重ならない位置に形成されており、ドレイン用パッドM3Dとほぼ同様の平面形状(例えば平面矩形状)および平面寸法を有している。図21では、複数のドレイン用パッドM3Dとゲート用パッドM3Gとが一列に並ぶように配置されている場合が示されている。ゲート配線M2Gは、LDMOSFET形成領域REG1とは平面的に重ならないよう、LDMOSFET形成領域REG1の周囲を延在して、その一部がゲート用パッドM3Gと平面的に重なっている。この重なり領域に配置された上記プラグ59を介して、ゲート用パッドM3Gとゲート配線M2Gとが電気的に接続されている。
このように、LDMOSFET形成領域REG1に形成さている複数の単位LDMOSFET50aの複数のゲート電極39は、プラグ53およびゲート配線M1Gを介して互いに電気的に接続されると共に、更に、プラグ56、ゲート配線M2Gおよびプラグ59を介してゲート用パッドM3Gに電気的に接続されているのである。
続いて、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3G形成後の工程について、説明する。
上述のように配線3(ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3G)を形成した後、図22に示されるように、絶縁膜57上に、配線M3を覆うように、絶縁膜61を形成する。この絶縁膜61は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜、あるいは酸化シリコン膜とその上の窒化シリコン膜との積層膜などからなり、CVD法などにより形成することができる。
次に、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて絶縁膜61の一部を選択的に除去して、絶縁膜61に開口部(貫通孔)62を形成し、開口部62の底部で配線M3を露出させる。
絶縁膜61の開口部62は、ソース用パッドM3S上に形成された開口部62Sと、図22の断面図には示されていないが、後述の図26に示されるように、ドレイン用パッドM3D上に形成された開口部62Dと、後述の図27にも示されるように、ゲート用パッドM3G上に形成された開口部62Gとを有している。各開口部62S,62D,62Gは、例えば円形状の平面形状(開口形状)を有している。
形成すべきバンプ電極BP毎に開口部62を設けるため、ドレインバンプを複数設ける場合には、複数のドレイン用パッドM3Dの各々上に開口部62Dが形成される。各ドレイン用パッドM3D上に設けられた開口部62Dは、そのドレイン用パッドM3Dに平面的に内包されており、その開口部62Dの底部でドレイン用パッドM3Dの一部が露出されている。
また、同じソース用パッドM3S上に複数のソースバンプを設ける場合には、同じソース用パッドM3S上に複数の開口部62Sが形成される。同じソース用パッドM3S上に設けられた複数の開口部62Sの各々は、そのソース用パッドM3Sに平面的に内包されており、各開口部62の底部でソース用パッドM3Sの一部が露出されている。
また、ゲート用パッドM3G上に設けられた開口部62は、そのゲート用パッドM3Gに平面的に内包されており、その開口部62の底部でゲート用パッドM3Gの一部が露出されている。
次に、図23に示されるように、基板31上に、クロム(Cr)膜などの導電体膜からなるシード膜63を形成する。これにより、各開口部62で露出するソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3G上を含む絶縁膜61上にシード膜63が形成される。それから、フォトリソグラフィ法を用いてシード膜63上にフォトレジストパターン(フォトレジスト層)PR1を形成する。このフォトレジストパターンPR1は、後述する銅膜64を形成すべき領域以外の領域に形成され、銅膜64を形成すべき領域に開口部PR1aを有してそこでシード膜63を露出させている。
次に、めっき法などを用いて、導電体膜として銅(Cu)膜64を形成する。例えば、シード膜63を電極として、フォトレジストパターンPR1で覆われずに露出されたシード膜63上に、銅膜64を電解めっき法により形成することができる。それから、銅膜64上にニッケル(Ni)膜65を、めっき法などを用いて形成する。
次に、図24に示されるように、フォトレジストパターンPR1を除去し、それから軽いエッチングを行うことで、シード膜63の銅膜64で覆われていない部分(すなわち除去前のフォトレジストパターンPR1によって覆われていた部分のシード膜63)を除去する。
このようにして、下から順にシード膜63、銅膜64およびニッケル膜65の積層膜からなる導体層(導体膜)CNDが形成される。導体層CNDにおいて、シード膜63およびニッケル膜65の各厚みよりも、銅膜64の厚みの方が厚い。
形成すべきバンプ電極BP毎に導体層CND形成領域を設ける。導体層CNDは、ドレイン用導体層(ドレイン用導体膜)CNDD、ゲート用導体層(ゲート用導体膜)CNDGおよびソース用導体層(ソース用導体膜)CNDSを含んでいる。なお、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGは、図22の断面図には示されていないが、後述の図26および図27に示されている。
ドレイン用導体層CNDDとゲート用導体層CNDGとソース用導体層CNDSとは、導体層CNDとして同材料で同工程により互いに同層に形成されているが、互いに分離された孤立パターンである。ドレイン用導体層CNDDは、ドレイン用パッドM3Dの上部に形成され、かつ開口部62Dの底部でドレイン用パッドM3Dに接して電気的に接続された導体層CNDであり、開口部62Dを平面的に内包している。ゲート用導体層CNDGは、ゲート用パッドM3Gの上部に形成され、かつ開口部62Gの底部でゲート用パッドM3Gに接して電気的に接続された導体層CNDであり、開口部62Gを平面的に内包している。ソース用導体層CNDSは、ソース用パッドM3Sの上部に形成され、かつ開口部62Sの底部でソース用パッドM3Sに接して電気的に接続された導体層CNDであり、開口部62Sを平面的に内包している。ドレイン用導体層CNDD、ゲート用導体層CNDGおよびソース用導体層CNDSは、それぞれ例えば円形状の平面形状を有している。
ドレインバンプを複数設ける場合には、複数のドレイン用パッドM3Dの各々の上部に開口部62Dとその開口部62Dを平面的に内包するドレイン用導体層CNDDとが形成され、各ドレイン用導体層CNDDが、各開口部62Dの底部で各ドレイン用パッドM3Dに接して電気的に接続される。また、同じソース用パッドM3S上に複数のソースバンプを設ける場合には、同じソース用パッドM3S上に、開口部62Sとその開口部62Sを平面的に内包するソース用導体層CNDSとの対が複数形成され、各ソース用導体層CNDSが、各開口部62Sの底部で同じソース用パッドM3S上に接して電気的に接続される。
次に、基板31(絶縁膜61)上に、導体層CNDを覆うように、表面保護膜(最上層保護膜)として、例えばポリイミド樹脂などの樹脂材料膜(樹脂膜)からなる絶縁膜(樹脂膜、樹脂絶縁膜、パッシベーション膜)PI1を形成する。これにより、導体層CNDが、表面保護膜としての絶縁膜PI1により被覆される。この絶縁膜PI1は、半導体チップ2の最上層の膜となり、半導体チップ2を保護する最上層保護膜として機能する。最上層の絶縁膜PI1をポリイミド樹脂などのような樹脂膜(有機系絶縁膜)とすることで、比較的軟らかい樹脂膜を最上層として半導体チップ2の取り扱いを容易にすることができる。
次に、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、絶縁膜PI1に、導体層CNDの一部を露出する開口部(バンプ用開口部)OPを形成する。開口部OPの底部では、導体層CND(のニッケル膜65)が露出する。
次に、図25に示されるように、開口部OPで露出する導体層CND(のニッケル膜65)上に、導電体からなるUBM(Under Bump Metal)膜(バンプ下地金属層、導電体膜)69を形成する。UBM膜69は、例えばパラジウム(Pd)膜とチタン(Ti)膜の積層膜あるいはクロム(Cr)膜とニッケル(Ni)系合金膜と金(Au)膜の積層膜などから形成される。UBM膜69は、めっき法またはスパッタリング法などにより形成することができる。スパッタリング法でUBM膜69を形成した場合には、不要な領域のUBM膜69は、エッチングなどで除去することができる。
また、上記図23の段階ではニッケル膜65を形成せず、絶縁膜PI1に開口部OPを形成した後に、開口部OPで露出する銅膜64上に上記ニッケル膜65を形成し、このニッケル膜65上にUBM膜69を形成することもでき、この場合には、上記ニッケル膜65は、銅膜64の上面において、開口部OPから露出する部分にのみ形成されることになる。この場合、導体層CNDは、開口部OPから露出する部分は、シード膜63、銅膜64およびニッケル膜65の積層膜で形成され、絶縁膜PI1で覆われている部分は、シード膜63および銅膜64の積層膜で形成されることになる。
次に、開口部OPで露出する銅膜64上のUBM膜69上にバンプ電極BPを形成する。バンプ電極BPは、例えば半田バンプなどからなる。半田バンプ(バンプ電極BP)は、例えば、UBM膜69上に半田ペーストを印刷した後、熱処理(半田リフロー処理)を施すことによって、UBM膜69上に球形の半田バンプ(バンプ電極BP)を形成することができる。UBM膜69は、バンプ電極BPの一部とみなすこともできる。
図26および図27は、図25と同じ工程段階の他の要部断面図である。また、図28は、図25〜図27の工程段階に対応する要部平面図であり、図28には上記図10に対応する領域が示されている。図28には、バンプ電極BP、すなわちソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGの平面レイアウトが実線で示されている。また、位置関係を理解しやすいように、図28においては、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGを破線で示し、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gを二点鎖線で示し、上記図10で示したLDMOSFET形成領域REG1を破線で示してある。なお、図26は、図28のB1−B1線の断面図にほぼ対応し、図27は、図28のC1−C1線の断面図にほぼ対応する。また、図25および上記図22〜図24は、ソース用バンプ電極BPSの一部が図示されるように、図28のA2−A2線の位置の断面図にほぼ対応したものとなっている。
図25〜図28に示されるように、バンプ電極BPは、ドレイン用バンプ電極(ドレインバンプ)BPDと、ゲート用バンプ電極(ゲートバンプ)BPGと、ソース用バンプ電極(ソースバンプ)BPSとを含んでいる。ドレイン用バンプ電極BPDは、ドレイン用導体層CNDD上に形成されたバンプ電極BP、すなわち、ドレイン用パッドM3Dの上部にドレイン用導体層CNDDを介して形成されたバンプ電極BPである。ゲート用バンプ電極BPGは、ゲート用導体層CNDG上に形成されたバンプ電極BP、すなわち、ゲート用パッドM3Gの上部にゲート用導体層CNDGを介して形成されたバンプ電極BPである。ソース用バンプ電極BPSは、ソース用導体層CNDS上に形成されたバンプ電極BP、すなわち、ソース用パッドM3Sの上部にソース用導体層CNDSを介して形成されたバンプ電極BPである。
ソース用バンプ電極BPSは、LDMOSFET形成領域REG1上に形成されているので、ソース用バンプ電極BPSは、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aの複数のソース領域(n型ソース領域45)、複数のドレイン領域(n型ドレイン領域44)および複数のゲート電極39の少なくとも一部と平面的に重なっている。一方、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、LDMOSFET形成領域REG1に平面的に重ならない位置に配置されている。
ドレイン用バンプ電極BPDを複数設ける場合には、複数のドレイン用パッドM3Dの各々の上部にドレイン用導体層CNDDを介してドレイン用バンプ電極BPDが形成される。また、複数のソース用バンプ電極BPSを設ける場合には、LDMOFET形成領域REG1に平面的に重なるように配置された共通の(同じ)ソース用パッドM3S上に、複数のソース用バンプ電極BPSが、各々ソース用導体層CNDSを介して形成され、各ソース用バンプ電極BPSは、LDMOSFET形成領域REG1に平面的に内包されている。
LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGL1に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS1、上記ドレインバンプBPD1および上記ゲートバンプBPG1に対応する。LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGL2に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS2、上記ドレインバンプBPD2および上記ゲートバンプBPG2に対応する。LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGL3に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS3、上記ドレインバンプBPD3および上記ゲートバンプBPG3に対応する。LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGH1に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS4、上記ドレインバンプBPD4および上記ゲートバンプBPG4に対応する。LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGH2に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS5、上記ドレインバンプBPD5および上記ゲートバンプBPG5に対応する。LDMOSFET形成領域REG1が、上記LDMOSFET形成領域REGH3に対応する場合は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、それぞれ上記ソースバンプBPS6、上記ドレインバンプBPD6および上記ゲートバンプBPG6に対応する。バンプ電極BPの高さT3(絶縁膜27の上面からバンプ電極BPの頂点までの基板31の主面に垂直な方向の高さであり、図26に図示してある)は、例えば30〜50μm程度であり、これはソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGに共通である。
その後、ダイシングなどにより基板1を切断して各半導体チップ2に分離(個片化)するが、ここではその詳細な説明は省略する。また、ダイシングの前に、基板31の裏面研削を行うこともできる。なお、基板31のエピタキシャル層32を形成した側とは反対側の主面(半導体チップ2の裏面2bに対応)には、裏面電極(金属電極層)は形成されない。個片化された半導体チップ2は、上記配線基板3にフリップチップ実装されて、電力増幅モジュール1が製造される。
<第1の比較例の半導体チップについて>
図29は、第1の比較例の半導体チップ202の要部断面図である。
図29は、本実施の形態の図25に相当するものであり、図29に示される第1の比較例の半導体チップ202は、ソース用パッドM3Sおよびそれよりも下の構造については、図25に示される本実施の形態の半導体チップ2と同様であるので、ここではその説明は省略する。
図29の第1の比較例の半導体チップ202では、ソース用パッドM3Sを形成した後、本実施の形態とは異なり、上記導体層CNDに相当するものを形成しない。そして、第1の比較例の半導体チップ202では、図29に示されるように、ソース用パッドM3Sを覆うように表面保護用の樹脂絶縁膜PI2(本実施の形態の絶縁膜PI1に相当するもの)を形成し、この樹脂絶縁膜PI2に、ソース用パッドM3Sの一部を露出するバンプ用開口部OP2を形成する。そして、図29に示されるように、バンプ用開口部OP2で露出するソース用パッドM3S上に、UBM膜269(本実施の形態のUBM膜69に相当するもの)およびソース用バンプ電極BP202(本実施の形態のソース用バンプ電極BPSに相当するもの)を形成する。
一般に、バンプ電極はパッド部上に直接的に形成される。このため、上記LDMOSFET形成領域REG1にソース用バンプ電極を形成することを考えた場合、図29の第1の比較例の半導体チップ202のように、上記LDMOSFET形成領域REG1にソース用パッドM3Sを配置し、このソース用パッドM3S上に、上記導体層CNDを形成することなく、直接的にソース用バンプ電極BP202を形成することが考えられる。しかしながら、この場合には、次のような不具合が生じる可能性があることが、本発明者の検討により分かった。
すなわち、パッド部を形成した後には、バンプ電極を形成する前に、このパッド部に検査用のプローブを当てて行うプローブ検査を行うことが一般的である。しかしながら、図29の第1の比較例の半導体チップ202のように、上記LDMOSFET形成領域REG1にソース用パッドM3Sを配置した場合には、このソース用パッドM3Sにプローブを当てて押圧すると、プローブによる外力がソース用パッドMS3の下方に位置する配線構造や複数の上記単位LDMOSFET50aに応力を生じさせ、配線構造や素子の変形を招く可能性がある。これは、製造される半導体チップ202の信頼性を低下させてしまう可能性がある。
<第2の比較例の半導体チップについて>
図30は、第2の比較例の半導体チップ302の要部断面図である。
図30には、第2の比較例の半導体チップ302において、上記LDMOSFET形成領域REG1における上記図25の一部に相当する部分の断面図(図30において符号REG1で示された範囲の断面図)と、上記LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域における断面図(図30において符号REG3で示された範囲の断面図)とが並べて図示されている。
図30に示される第2の比較例の半導体チップ302は、ソース配線M1Sおよびそれよりも下の構造については、図25に示される本実施の形態の半導体チップ2と同様であるので、ここではその説明は省略する。
第2の比較例の半導体チップ302においては、図30に示されるように、ソース用パッドM3S302は、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域REG3に配置されている。このため、バンプ電極を形成する前に、このソース用パッドM3S302に検査用のプローブを当ててプローブ検査を行っても、LDMOSFET形成領域REG1の素子や配線構造に変形などが生じる可能性が低い。
しかしながら、第2の比較例の半導体チップ302においては、LDMOSFET形成領域REG1上にソース用バンプ電極BP302を配置可能とするために、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域REG3のソース用パッドM3S302を、いわゆる再配線技術を用いて、LDMOSFET形成領域REG1上まで再配線366で引き回している。そして、LDMOSFET形成領域REG1上の部分の再配線366上にソース用バンプ電極BP302を配置している。
具体的には、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域REG3において、窒化シリコンなどの絶縁膜ILと樹脂膜(樹脂絶縁膜)PI3との積層膜に形成された開口部362の底部でソース用パッドM3S302に接して電気的に接続されるように、樹脂膜PI3上に再配線366を形成し、この再配線366をLDMOSFET形成領域REG1上にまで延在させている。この再配線366は、メッキ電極として機能するクロム(Cr)膜などのシード膜363と、シード膜363上にめっき法で形成された銅(Cu)膜364と、銅膜64上にめっき法で形成されたニッケル(Ni)膜365との積層膜からなる。そして、LDMOSFET形成領域REG1上において、半導体チップ302の表面保護用の最上層の樹脂絶縁膜PI4にソースバンプ用の開口部OP3を設け、この開口部OP3から露出する部分の再配線366上に、UBM膜369およびソース用バンプ電極BP302を形成している。
図30の第2の比較例の半導体チップ302のように、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域REG3にソース用パッドM3S302を配置し、LDMOSFET形成領域REG1上にソース用バンプ電極BP302を配置した場合、両者を繋ぐ再配線366の延在距離が長くなり、再配線366の大部分(ソース用パッドM3S302に接する部分以外)は、樹脂膜PI3上に位置することになる。樹脂膜PI3を設けている理由は、再配線366と絶縁膜ILの接着性が低いことや、再配線366をめっき法で形成する際の応力保護の観点からである。このため、LDMOSFET形成領域REG1の複数の上記単位LDMOSFET50aで発生した熱がLDMOSFET形成領域REG1上のソース用バンプ電極BP302に伝わるには、樹脂膜PI3を経由することになるが、ポリイミド樹脂のような樹脂膜PI3は熱伝導率が非常に低い。従って、LDMOSFET形成領域REG1の複数の上記単位LDMOSFET50aで発生した熱を、ソース用バンプ電極BP302から上記配線基板3に放熱しようとすると、低熱伝導率の樹脂膜PI3が邪魔をし、放熱特性を低下させてしまう。このことは、図30において、ソース用パッドM3S302をソース配線M2Sと同層に設けた場合(この場合には絶縁膜57は省略可能)においても、同様である。
<本実施の形態の半導体チップの特徴>
本実施の形態の半導体チップ2は、上述したように、LDMOSFET形成領域REG1に形成されたLDMOSFET素子(複数の単位LDMOSFET50aを並列に接続して構成されたLDMOSFET素子)のソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGのうち、ソース用バンプ電極BPSを、LDMOSFET形成領域REG1上に配置している。これにより、半導体チップ2の特性、特に放熱特性を向上させることができ、それによって、電力増幅モジュール1の性能(特性)、特に放熱特性を向上させることができる。
そして、本実施の形態の半導体チップ2では、LDMOSFET形成領域REG1に平面的に重なるようにソース用パッドM3Sを配置し、LDMOSFET形成領域REG1上の領域において、ソース用パッドM3S上に、ソース用パッドM3Sよりも厚いソース用導体層CNDSを介して、ソース用バンプ電極BPSを形成(配置)している。また、LDMOSFET形成領域REG1の近傍ではあるが、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域上に、ドレイン用パッドM3Dを配置し、ドレイン用パッドM3D上に、ドレイン用パッドM3Dよりも厚いドレイン用導体層CNDDを介して、ドレイン用バンプ電極BPDを形成(配置)している。また、LDMOSFET形成領域REG1の近傍ではあるが、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域上に、ゲート用パッドM3Gを配置し、ゲート用パッドM3G上に、ゲート用パッドM3Gよりも厚いゲート用導体層CNDGを介して、ゲート用バンプ電極BPGを形成(配置)している。
すなわち、LDMOSFET形成領域REG1上において、図25に示されるように、ソース用パッドM3Sと、ソース用導体層CNDSと、ソース用バンプ電極BPS(UBM膜69を含む)とが、下から順に積層された状態となっている。また、LDMOSFET形成領域REG1の近傍ではあるが、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域上において、図26に示されるように、ドレイン用パッドM3Dと、ドレイン用導体層CNDDと、ドレイン用バンプ電極BPD(UBM膜69を含む)とが、下から順に積層された状態となっている。また、LDMOSFET形成領域REG1の近傍ではあるが、LDMOSFET形成領域REG1の外部の領域上において、図27に示されるように、ゲート用パッドM3Gと、ゲート用導体層CNDGと、ゲート用バンプ電極BPG(UBM膜69を含む)とが、下から順に積層された状態となっている。
このため、本実施の形態では、バンプ電極BPを形成する前に行うプローブ検査を、上記図24の工程段階、すなわち、絶縁膜PI1に複数の開口部OPを形成して、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGの各一部を各開口部OPから露出させた段階(UBM膜69およびバンプ電極BPを形成する前の段階)で行うことができる。
図31は、本実施の形態の半導体装置(上記半導体チップ2に対応)の製造工程中の要部断面図であり、上記図24までの工程を行ってから、図25の工程(UBM膜69およびバンプ電極BPの形成工程)を行う前に、プローブ検査工程を行う様子が模式的に示されている。
本実施の形態においては、プローブ検査工程は、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3G上のソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGにプローブ(探針)PRBを当接させて行う。図31では、ソース用導体層CNDSにプローブPRBを当接した状態が模式的に示されている。
なお、プローブ検査とは、半導体ウエハ(ここでは基板31に対応)をダイシング(切断)する前において、プローブ(探針)を当てて半導体装置の電気的特性を検査する工程を言い、上記第1および第2の比較例の半導体チップ202,302の場合は、プローブPRBは、ソースパッドM3S,M3S302に当てるが、本実施の形態では、プローブPRBは、ソースパッドM3S上のソース用導体層CNDSに当てる。
ソース用導体層CNDSに当てられたプローブPRBは、図31の矢印70で示される方向に押圧される。LDMOSFET形成領域REG1上の領域にプローブPRBを当てた場合には、上記図29の第1の比較例の半導体チップ202に関連して説明したように、プローブPRBによる外力が、LDMOSFET形成領域REG1上の配線構造や素子に応力を与えて、これらを変形させてしまう可能性がある。
それに対して、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上にソース用パッドM3Sを配置するが、このソース用パッドM3S上にソース用パッドM3Sよりも厚いソース用導体層CNDSを介して、ソース用バンプ電極BPSを形成(配置)している。このため、LDMOSFET形成領域REG1上にソース用パッドM3Sを配置したとしても、プローブ検査は、ソース用パッドM3Sよりも厚いソース用導体層CNDSにプローブPRBを当てて行うことができ、この厚いソース用導体層CNDSが、プローブPRBの外力(圧力、衝撃)やそれに起因した応力がソース用パッドM3Sの下の配線構造や素子に作用するのを、抑制(緩和)する。
すなわち、本実施の形態では、厚いソース用導体層CNDSがある分、この厚いソース用導体層CNDSがプローブPRBの外力を吸収または緩和できるため、上記図29の第1の比較例の半導体チップ202の場合のように、ソース用導体層CNDS無しでソース用パッドM3Sに直接プローブを当接する場合に比べて、ソース用パッドM3Sの下の配線構造や素子に応力が作用するのを抑制できる。従って、LDMOSFET形成領域REG1上の配線構造やLDMOSFET形成領域REG1に形成されたLDMOSFET素子の変形を抑制または防止でき、製造される半導体チップ2の信頼性を向上させることができる。
このため、本実施の形態では、ソース用導体層CNDSがプローブPRBの外力を吸収(緩和)できるようにするために、ソース用導体層CNDSの厚みT2が、ソース用パッドM3Sの厚みT2よりも厚い(T2>T1)ことが好ましい。ここで、ソース用導体層CNDSとドレイン用導体層CNDDとゲート用導体層CNDGの厚みT2は互いにほぼ同じで、ソース用パッドM3Sとドレイン用パッドM3Dとゲート用パッドM3Gの厚みT1は互いにほぼ同じである。このため、ソース用導体層CNDSの厚みT2を、ソース用パッドM3Sの厚みT1よりも厚く、ドレイン用導体層CNDDの厚みT2を、ドレイン用パッドM3Dの厚みT1よりも厚く、ゲート用導体層CNDGの厚みT2を、ゲート用パッドM3Gの厚みT1よりも厚くするのである。ソース用パッドM3Sの厚みT1は、好ましくは2μm程度であり、ソース用導体層CNDSの厚みT2は、好ましくは6μm程度である。また、ソース用導体層CNDSの厚みT2は主として銅膜64の厚みが占めているため、銅膜64の厚みは、好ましくは4μm程度となる。
なお、厚みT1,T2は、上記図23および図25〜図27に示してある。ここで、ソース用導体層CNDSの厚みT2とソース用パッドM3Sの厚みT1とは、ソース用バンプ電極BPSの直下の領域での厚みを指し、ドレイン用導体層CNDDの厚みT2とドレイン用パッドM3Dの厚みT1とは、ドレイン用バンプ電極BPDの直下の領域での厚みを指し、ゲート用導体層CNDGの厚みT2とドレイン用パッドM3Gの厚みT1とは、ゲート用バンプ電極BPGの直下の領域での厚みを指すものとする。
また、上記図30の第2の比較例の半導体チップ302に関連して説明したように、ソース用バンプ電極BPSの直下の領域において、ソース用導体層CNDSの下にもし樹脂膜が存在していると、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aからソース用バンプ電極BPSまでの熱抵抗が大きくなってしまう。
それに対して、本実施の形態では、図25〜図27からも分かるように、ソース用パッドM3Sとソース用導体層CNDSとの間、ドレイン用パッドM3Dとドレイン用導体層CNDDとの間、およびゲート用パッドM3Gとゲート用導体層CNDGとの間には、樹脂膜である絶縁膜PI1はもちろん、他の樹脂膜も形成されていない。
すなわち、ソース用導体層CNDSとソース用パッドM3Sの両方とも、ソース用バンプ電極BPSを平面的に内包しているため、ソース用バンプ電極BPS(UBM膜69を含む)の直下の領域には、ソース用導体層CNDSとその下のソース用パッドM3Sの積層構造が存在している。更にその下には、ソース配線M2S,M1Sおよびドレイン配線M2D,M1Dや層間絶縁膜(57,54,51)などからなる多層配線構造と、複数の上記単位LDMOSFET50aの複数のゲート電極39、複数のソース領域および複数のドレイン領域が存在している。また、上記開口部62Sがソース用バンプ電極BPSを平面的に内包していれば、より好ましく、これにより、図25に示されるように、ソース用導体層CNDSとソース用パッドM3Sとの間に絶縁膜61が介在する部分は、ソース用バンプ電極BPSの直下の領域外となり、ソース用バンプ電極BPSの直下の領域では、樹脂膜はもちろん、絶縁膜もソース用導体層CNDSとソース用パッドM3Sとの間に介在しなくなる。これにより、ソース用バンプ電極BPSとソース用パッドM3Sとの間の熱抵抗を更に低減することができる。
このため、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aで発生した熱は、LDMOSFET形成領域REG1上の配線構造を介してLDMOSFET形成領域REG1上のソース用パッドM3Sに伝わり、更にソース用導体層CNDSを介してソース用バンプ電極BPSに伝わる。ソース用バンプ電極BPSに平面的に重なる領域において、ソース用バンプ電極BPSからソース用導体層CNDSを介してソース用パッドM3Sに達するまでの上下方向の熱伝導経路に、樹脂膜が介在していないため、ソース用パッドM3Sからソース用バンプ電極BPSまでの熱抵抗を低減できる。また、ソース用バンプ電極BPSだけでなくソース用パッドM3SもLDMOSFET形成領域REG1上に配置されているため、ソース用パッドM3Sと、その直下のLDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aの間に、ソース配線M2S,M1Sおよびドレイン配線M2D,M1Dやプラグ59,56,53などが介在する。このため、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aからソース用パッドM3Sまでの熱抵抗を低減することができる。
従って、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数の単位LDMOSFET50aで発生した熱を、LDMOSFET形成領域REG1上に形成されたソース用バンプ電極BPSまで効率的に伝導させ、ソース用バンプ電極BPSから、上記配線基板3に効率的に放熱できるようになる。
また、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGとは、ソース用バンプ電極BPSほど半導体チップ2の放熱特性には影響しないが、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGもソース用バンプ電極BPSと同工程で形成するため、同様の構成とすることが好ましい。すなわち、ドレイン用導体層CNDDとドレイン用パッドM3Dの両方ともドレイン用バンプ電極BPDを平面的に内包しているため、図26に示されるように、ドレイン用バンプ電極BPD(UBM膜69を含む)の直下の領域には、ドレイン用導体層CNDDとその下のドレイン用パッドM3Dの積層構造が存在している。そして、好ましくは上記開口部62Dがドレイン用バンプ電極BPDを平面的に内包することで、ドレイン用バンプ電極BPDの直下の領域では、ドレイン用導体層CNDDとドレイン用パッドM3Dとの間に樹脂膜はもちろん絶縁膜も介在しなくなる。また、ゲート用導体層CNDGとゲート用パッドM3Gの両方とも、ゲート用バンプ電極BPGを平面的に内包しているため、図27に示されるように、ゲート用バンプ電極BPG(UBM膜69を含む)の直下の領域には、ゲート用導体層CNDGとその下のゲート用パッドM3Gの積層構造が存在している。そして、好ましくは上記開口部62Gがゲート用バンプ電極BPGを平面的に内包することで、ゲート用バンプ電極BPGの直下の領域では、ゲート用導体層CNDGとゲート用パッドM3Gとの間に樹脂膜はもちろん絶縁膜も介在しなくなる。
本実施の形態の半導体チップ2において、樹脂膜(樹脂材料膜)であるのは最上層保護膜である絶縁膜PI1である。この樹脂膜(絶縁膜PI1)は、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGが配置されていない部分のソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGとソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gとを覆うように形成されている。しかしながら、この樹脂膜(すなわち絶縁膜PI1)は、ソース用パッドM3Sとソース用導体層CNDSとの間、ドレイン用パッドM3Dとドレイン用導体層CNDDとの間、およびゲート用パッドM3Gとゲート用導体層CNDGとの間には、介在していない(形成されていない)。
最上層保護膜である絶縁膜PI1は、半導体チップ2の保護や取り扱いやすさなどの観点から、樹脂膜とすることが好ましいが、絶縁膜PI1以外の絶縁膜51,54,57,61は、放熱特性などの観点から、樹脂材料では形成しない方が好ましい。これにより、基板31上において、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGの直下の領域、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGの直下の領域、およびソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gの直下の領域のいずれにおいても、樹脂膜である絶縁膜PI1はもちろん、他の樹脂膜も存在しない状態となる。
また、開口部62S,62D,62Gの底部において、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDD、およびゲート用導体層CNDGは、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gに密着しており、その密着面積は開口部62S,62D,62Gの面積に対応する。この密着面積が大きくすれば、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDD、およびゲート用導体層CNDGの剥離防止効果が大きくなる。このため、開口部62S,62D,62Gを、ソース用バンプ電極BPG、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGをそれぞれ平面的に内包するような平面形状とすれば、密着面積を大きくしてソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDD、およびゲート用導体層CNDGの剥離を的確に防止することができる。
また、上記図29の第1の比較例の半導体チップ202において、ソース用パッドM3Sの厚みを厚くすることで、例えば、ソース用パッドM3Sの厚みを上記厚みT1と厚みT2との和に相当する厚みまで厚くすることで、プローブ検査でプローブPRBをソース用パッドM3Sに当接させたときのプローブPRBの外力をソース用パッドM3S自身で吸収(緩和)させることも考えられる。しかしながら、ソース用導体層CNDSを設けずにソース用パッドM3S自身の厚みを厚くした場合には、配線M3(ソース用パッドM3Sと同層の配線)を使用した単体素子(例えば配線M3で形成したインダクタ素子など)の特性変動や、あるいは配線M3の配線ルール(配線ピッチルール)の見直しが必要となりチップサイズ拡大に繋がるなどという不具合が生じる可能性がある。
それに対して、本実施の形態では、ソース用パッドM3S上にソース用導体層CNDSを形成し、このソース用導体層CNDSによってプローブPRBの外力を収(緩和)させることができるため、上記不具合を生じることがない。
また、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDG(すなわち導体層CND)は、銅(Cu)を主体として形成されている。すなわち、導体層CNDの主導体膜を銅膜64により構成し、上記シード膜63およびニッケル膜65よりも銅膜64の厚みを厚くしている。すなわち、導体層CNDの過半は銅膜64で構成されている。これにより、熱伝導率の良い銅を使用することで熱抵抗低減という利点を得られる。
<配線基板の構成>
本実施の形態の配線基板3の構成、特に配線基板3におけるビアVH1,VH2,VH3について、より詳細に説明する。
図32は、本実施の形態の電力増幅モジュール1に用いられている配線基板3の要部断面図である。図32には、主として、半導体チップ2の上記ソース用バンプ電極BPSに接続されるソース用ビアVH2S, VH1S,VH3Sを横切る断面が示されている。図33は、配線基板3上に半導体チップ2を搭載する直前の状態を模式的に示す要部断面図、図34は、配線基板3上に半導体チップ2をフリップチップ実装した状態を示す要部断面図である。従って、図34は、電力増幅モジュール1の要部断面図にも対応するが、図34では、封止樹脂7は図示されていない。図35は、配線基板3が搭載する上記半導体チップ2の要部平面図であり、上記図28に相当する領域が示され、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGのレイアウトが実線で示され、上記LDMOSFET形成領域REG1が破線で示されている。なお、図35は、平面図であるが、理解を簡単にするために、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGに斜線のハッチングを付してある。半導体チップ2を配線基板3上にフリップチップ実装した際に、図35のA3−A3線に沿った断面になるのが、図32〜図34の断面図に対応する。また、図33および図34と、後述の図44〜図47および図49においては、半導体チップ2における上記LDMODFET形成領域REG1とソース用バンプ電極BPSとの位置関係が分かりやすいように、上記LDMODFET形成領域REG1に相当する位置(領域、範囲)を破線で模式的に示してある。
本実施の形態で用いられる配線基板3は、多層配線基板であり、上述のように、多層配線基板を構成する絶縁層として、コア層CR1と、コア層CR1の上面側に配置されたプリプレグ層PP1と、コア層CR1の下面側に配置されたプリプレグ層PP2とを有している。配線基板3は、更に、プリプレグ層PP1の上面上の導体層73と、コア層CR1とプリプレグ層PP1との間の導体層72と、コア層CR1とプリプレグ層PP2との間の導体層73と、プリプレグ層PP2の下面上の導体層74とを有している。図32には、配線基板3が、3つの絶縁層(すなわちコア層CR1およびプリプレグ層PP1,PP2)の層間と上下両面に導体層が合計4層(すなわち導体層71,72,73,74)形成された、いわゆる4層基板の場合が示されている。コア層CR1は、例えばガラス織布を含有する樹脂層(樹脂基材層)からなり、樹脂材料としてはエポキシ樹脂などを用いることができる。プリプレグ層PP1,PP2は、樹脂層であるが、補強材としてガラス織布を含有する樹脂層とすることもでき、樹脂材料としてはエポキシ樹脂などを用いることができる。導体層71,72,73,74は、例えば銅(Cu)層である。各層の厚みの一例をあげると、コア層CR1は例えば100μm程度、各プリプレグ層PP1,PP2は例えば60μm程度、各導体層71,72,73,74は例えば20〜30μm程度とすることができる。
導体層71,72,73,74は、それぞれ所定のパターンにパターン化されている。プリプレグ層PP1上の導体層71が配線基板3の最上層の導体層71であり、この導体層71によって、上記ランドLP、上記配線パターンWPおよび上記チップ搭載用導体パターン11が形成されている。また、プリプレグ層PP2の下面上の導体層74が配線基板3の最下層の導体層74であり、この導体層74によって、上記裏面端子TE1,TE2が形成されている。
更に、配線基板3は、プリプレグ層PP1の上面上に形成された半田レジスト層(ソルダレジスト層)SR1と、プリプレグ層PP2の下面上に形成された半田レジスト層(ソルダレジスト層)SR2とを有している。なお、半田レジスト層SR1は、上記ランドLPおよび上記チップ搭載用導体パターン11を(半田レジスト層SR1の開口部から)露出しかつ上記配線パターンWPは半田レジスト層SR1で覆われるように、プリプレグ層PP1の上面上に形成されている。また、半田レジスト層SR2は、上記裏面端子TE1,TE2が半田レジスト層SR2で覆われずに露出されるように、プリプレグ層PP2の下面上に形成されている。
また、コア層CR1には、導体層72と導体層73との間を電気的に接続するためのビア(ビアホール、バイアホール)VH1が複数形成されている。ビアVH1は、コア層CR1に形成された孔(貫通孔、開口部、スルーホール)と、その孔の内部を埋めるように形成された導体膜または導体部とで構成されている。このビアVH1を構成する導体膜または導体部によって、配線基板3の内部において、上下の導体層72,73間が電気的に接続されるのである。このビアVH1を構成する導体膜または導体部は、例えば銅メッキ膜のようなメッキ膜で形成されている。
コア層CR1に形成されたビアVH1は、配線基板3の内部の導体層(配線層)間、ここでは導体層72と導体層73との間、を接続するビアであり、いわゆるインナビアホールである。インナビアホールであるビアVH1は、配線基板3の上面3aおよび下面3b(の導体層71,74)には達していない。
また、プリプレグ層PP1には、導体層71と導体層72との間を電気的に接続するためのビア(ビアホール、バイアホール)VH2が複数形成されている。各ビアVH2は、プリプレグ層PP1に形成された孔(貫通孔、開口部、スルーホール)と、その孔の内部を埋めるように形成された導体膜または導体部とで構成されている。このビアVH2を構成する導体膜または導体部によって、上下の導体層71,72間が電気的に接続されるのである。このビアVH2を構成する導体膜または導体部は、例えば銅メッキ膜のようなメッキ膜で形成されている。
プリプレグ層PP1に形成されたビアVH2は、配線基板3の上面に形成された導体層(配線基板3を構成する複数の導体層のうちの最上層の導体層、ここでは導体層71)と、その1つ下の導体層(ここでは導体層72)との間を接続するビアであり、いわゆるブラインドビアホールである。ブラインドビアホールであるビアVH2は、上端が配線基板3の上面3a(の導体層71)に達し、下端は配線基板3の下面3b(の導体層74)には達せずに、配線基板3の内部(の導体層72)で終端している。
また、プリプレグ層PP2には、導体層73と導体層74との間を電気的に接続するためのビア(ビアホール、バイアホール)VH3が複数形成されている。各ビアVH3は、プリプレグ層PP2に形成された孔(貫通孔、開口部、スルーホール)と、その孔の内部を埋めるように形成された導体膜または導体部とで構成されている。このビアVH3を構成する導体膜または導体部によって、上下の導体層73,74間が電気的に接続されるのである。このビアVH3を構成する導体膜または導体部は、例えば銅メッキ膜のようなメッキ膜で形成されている。
プリプレグ層PP2に形成されたビアVH3は、配線基板3の下面に形成された導体層(配線基板3を構成する複数の導体層のうちの最下層の導体層、ここでは導体層74)と、その1つ上の導体層(ここでは導体層73)との間を接続するビアであり、いわゆるブラインドビアホールである。ブラインドビアホールであるビアVH3は、下端が配線基板3の下面3b(の導体層74)に達し、上端は配線基板3の上面3a(の導体層71)には達せずに、配線基板3の内部(の導体層73)で終端している。
なお、インナビアホールとは、多層配線基板の内部の導体層間を接続するビアのことを言い、ブラインドビアホールとは、多層配線基板の上面または下面の導体層と内部の導体層とを接続するビアのことを言う。
配線基板3のランドLPには、半導体チップ2のバンプ電極BPが接続されるランドLPと、上記ボンディングワイヤ14が接続されるランドLPと、上記受動部品5の電極が接続されるランドLPと、上記集積受動部品6の上記バンプ電極15が接続されるランドLPとがある。半導体チップ2のバンプ電極BPが接続されるランドLPには、ソース用バンプ電極BPSが接続されるランドLPと、ドレイン用バンプ電極BPDが接続されるランドLPと、ゲート用バンプ電極BPGが接続されるランドLPとが含まれている。このうち、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSが接続されるランドLPを、符号LPSを付してソース用ランドLPSと称し、半導体チップ2のドレイン用バンプ電極BPDが接続されるランドLPを、符号LPDを付してドレイン用ランドLPDと称することとし、図32には、これらソース用ランドLPSおよびドレイン用ランドLPDが示されている。
各ドレイン用ランドLPDは、図32に示されるように、パターン化された導体層71の一部であるドレインランド用導体パターン(ランドパターン、導体層部分、導体パターン)71Dが、半田レジストSR1の開口部から露出することで形成されている。半田レジスト層SR1で覆われた領域において、パターン化された導体層71の一部からなる配線WPの一端が、ドレインランド用導体パターン71Dに一体的に連結(接続)されている。この配線WPを介して、ドレイン用ランドLPDは、半導体チップ2搭載領域(配線基板3上に半導体チップ2をフリップチップ実装した際に半導体チップ2の下方に位置する領域)の外部に引き出されている。
各ソース用ランドLPSは、図32に示されるように、パターン化された導体層71の一部であるソースランド用導体パターン(ランドパターン、導体層部分、導体パターン)71Sが、ソルダレジストSR1の開口部から露出することで形成されている。図32では、各ソース用ランドLPSを構成するソースランド用導体パターン71Sが互いに分離された孤立パターンである場合が図示されている。
図36は、本実施の形態の配線基板3の第1の変形例(他の形態)を示す要部断面図であり、上記図32に対応するものである。ソース用バンプ電極BPS同士は、等電位(グランド電位)とされるため、各ソース用ランドLPSを構成するソースランド用導体パターン71S同士は、等電位とされる。このため、図36に示されるように、半田レジスト層SR1で覆われた領域において、各ソース用ランドLPSを構成するソースランド用導体パターン71S同士を一体的に連結(接続)することもでき、この場合、一体的なソースランド用導体パターン上に、半田レジスト層SR1の開口部が複数設けられ、各開口部から露出される同じソースランド用導体パターンによって、複数のソース用ランドLPSが形成されることになる。
<配線基板の特徴>
次に、ソース用バンプ電極BPSから配線基板3へ伝導した熱の配線基板3における放熱経路に関連して、本実施の形態の配線基板3の特徴について説明する。
本実施の形態では、半導体チップ2の上記LDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子によって発生した熱を、ソース用バンプ電極BPSを介して配線基板3に放熱し、この熱を更に配線基板3の下面3bに伝導して、配線基板3の下面3bから電力増幅モジュール1の外部に放熱するようにしている。このため、図32などに示されるように、配線基板3において、各ソース用ランドLPS(ソースランド用導体パターン71S)は、ソース用ビアVH2S、導体層72、ソース用ビアVH1S、導体層73およびソース用ビアVH3Sを介して、配線基板3の下面3bに形成されている裏面端子TE2に電気的に接続されるとともに、熱的にも接続されている。
なお、ソース用ビアVH2Sは、プリプレグ層PP1形成された上記ビアVH2であるが、ソース用ランドLPS(ソースランド用導体パターン71S)に電気的に接続されたビアVH2である。また、ソース用ビアVH1Sは、コア層CR1形成された上記ビアVH1であるが、ソース用ビアVH2Sに電気的に接続されたビアVH2である。また、ソース用ビアVH3Sは、プリプレグ層PP2形成された上記ビアVH3であるが、ソース用ビアVH1Sに電気的に接続されたビアVH3である。
本実施の形態では、図33〜図35にも示されるように、半導体チップ2の同じLDMOSFET形成領域REG1(に形成されたLDMOSFET素子)に対して複数のソース用バンプ電極BPSが形成され、これら複数のソース用バンプ電極BPSが、配線基板3の複数のソース用ランドLPSにそれぞれ電気的かつ機械的に接続される。また、半導体チップ2の同じLDMOSFET形成領域REG1(に形成されたLDMOSFET素子)に対してドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGも形成されるが、これらドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGは、配線基板3のドレイン用ランドLPDおよびゲート用ランド(図32〜図34ではゲート用ランドは図示されていない)にそれぞれ電気的かつ機械的に接続される。
バンプ電極BPが半田バンプである場合には、半田リフロー処理により、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGを構成する半田が、それぞれソース用ランドLPS、ドレイン用ランドLPDおよびゲート用ランドに濡れ広がって接合され、電気的かつ機械的に接続される。
そして、本実施の形態の配線基板3では、複数のソース用ビアVH2Sが、複数のソース用ランドLPS(すなわち複数のソース用バンプBPSがそれぞれ接合された複数のソース用ランドLPS)の下(直下)にそれぞれ配置され、かつ、それら複数のソース用ランドLPSにそれぞれ電気的に接続されている。更に、複数のソース用ビアVH1Sが、複数のソース用ビアVH2Sの下(直下)にそれぞれ配置され、かつ、それら複数のソース用ビアVH2Sにそれぞれ電気的に接続されている。更に、複数のソース用ビアVH3Sが、複数のソース用ビアVH1Sの下(直下)にそれぞれ配置され、かつ、それら複数のソース用ビアVH1Sにそれぞれ電気的に接続されている。
すなわち、複数のソース用ビアVH2Sと複数のソース用ビアVH1Sと複数のソース用ビアVH3Sとが、それぞれ配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に(上下に並んで)配置されている。従って、配線基板3上に半導体チップ2をフリップチップ実装した電力増幅モジュール1においては、半導体チップ2の複数のソース用バンプ電極BPSの下(直下)に、複数のソース用ランドLPS、複数のソース用ビアVH2S、複数のソース用ビアVH1Sおよび複数のソース用ビアVH3Sが、それぞれ配線基板3の上面3aに直交する直線上に位置して上下に並んで配置されている。
ソース用ビアVH2Sとその直下のソースビアVH1Sとの間の電気的接続は、ソース用ビアVH2Sおよびソース用ビアVH1Sを構成する各孔内の導体層または導体部とソース用ビアVH2S,VH1S間に介在する導体層72とによってなされている。ソース用ビアVH1Sとその直下のソース用ビアVH3Sとの間の電気的接続は、ソース用ビアVH1Sおよびソース用ビアVH3Sを構成する各孔内の導体層または導体部とソース用ビアVH1S,VH3S間に介在する導体層73とによってなされている。また、各ソース用ランドLPSの下にソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sが配線基板3の上面3aに直交する直線上に上下に並んで確実に配置されるように、ソース用ランドLPSの直径をビアVH2の直径よりも大きくして、各ソース用ランドLPSが、その下に配置された各ビアVH2を平面的に内包するようにすることが好ましい。
上記図4および図5を参照すると分かるように、配線基板3において、半導体チップ2搭載領域の下方には、裏面端子TE2が存在しており、この裏面端子TE2は、配線基板3の下面3bにおける半導体チップ2の直下に位置する領域を全て含むように形成されている。すなわち、裏面端子TE2は、配線基板3の上面3aに平行な平面で見て、半導体チップ2を平面的に内包するように、半導体チップ2よりも大面積のパターンで配線基板3の下面3bに形成されている。
このため、ソース用ビアVH3Sの下には、導体層74で構成された裏面端子TE2が存在しており、ソース用ビアVH3Sはこの裏面端子TE2に電気的に接続されている。このため、ソース用バンプ電極BPSの各々は、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に上下に並んで配置されたソース用ランドLPS、ソース用ビアVH2S、ソース用ビアVH1Sおよびソース用ビアVH3Sを介して配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで、一直線かつ最短経路で電気的かつ熱的に接続されることになる。このため、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSを配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで電気的に接続するだけでなく、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子によって生じた熱を、ソース用バンプ電極BPSから、ソース用ランドLPS及びソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sを介して配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで効率的に伝導させ、そこから放熱することができる。なお、配線基板3の裏面端子TE2は、ソース用ビアVH3S,VH1S,VH2Sを介して半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSに電気的に接続されるため、ソース用端子とみなすこともできる。
<比較例の配線基板について>
図37は、第1の比較例の配線基板203の要部断面図、図38は、第2の比較例の配線基板303の要部断面図であり、いずれも本実施の形態の上記図32に対応するものである。
図37に示される第1の比較例の配線基板203は、3つの絶縁層203c,203d,203eと、絶縁層203c,203d,203eの間および絶縁層203c上と絶縁層203eの下とに形成された導体層を有する多層配線基板である。絶縁層203c,203d,203e間の導体層は、図37では示されていないが、絶縁層203c上の導体層によって、ソース用ランドLPS203およびドレイン用ランドLPDが形成され、絶縁層203eの下の導体層によって、裏面端子TE203が形成されている。ソース用ランドLPS203、ドレイン用ランドLPD203および裏面端子TE203は、それぞれ本実施の形態のソース用ランドLPS、ドレイン用ランドLPDおよび裏面端子TE2に相当するものである。
図37に示される第1の比較例の配線基板203では、本実施の形態とは異なり、ソース用ランドLPSの下に、サーマルビアとして、配線基板203全体を貫通する貫通ビアVH203を形成している。貫通ビアVH203では、配線基板203全体を貫通する孔の側壁上に導体膜が形成されている。すなわち、配線基板203を構成する絶縁層203c,203d,20e全体を貫通するように貫通ビアVH203を設け、この貫通ビアVH203を介して、配線基板203の上面のソース用ランドLPS203と配線基板203の下面の裏面端子TE2とを電気的かつ熱的に接続している。
配線基板203全体を貫通する貫通ビアVH203を形成する場合、貫通ビアVH203用の孔を絶縁層203c,203d,203e全体に形成する必要があるため、ドリルによって孔を形成することが一般的である。しかしながら、ドリルによる孔形成は、孔の位置精度がよくない。このため、貫通ビアVH203の位置精度が低くなることを考慮して、配線基板203におけるランドの寸法や間隔をある程度大きくする必要がある。
しかしながら、電力増幅モジュール1の小面積化や低コスト化のために、半導体チップ2のチップ面積を縮小しようとすると、半導体チップ2におけるバンプ電極BPの配列間隔が狭くなる。上述したように、貫通ビアVH203の位置精度が低くなることを考慮して、配線基板203におけるランドの寸法や間隔を大きくすることは、半導体チップ2の面積の縮小には不利となり、また、半導体チップ2におけるバンプ電極BPの配置位置を含めたチップ設計に対して、著しい制約を与えてしまう。
特に、本実施の形態のように、ソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に配置した場合には、ソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域の外部の領域上に配置した場合に比べて、ソース用バンプ電極BPSとドレイン用バンプ電極BPDとの間の間隔が短くなる。ソース用バンプ電極BPS同士、あるいはドレイン用バンプ電極BPD同士は、短絡しても電気的な問題は生じないが、ソース用バンプ電極BPSとドレイン用バンプ電極BPDとの間が短絡するのは、電気的に問題であるため必ず防止する必要がある。しかしながら、第1の比較例の配線基板203では、貫通ビアVH203の位置精度が低いことから、ソース用のランドLPS203用の導体パターンの寸法を大きくする必要があるため、ソース用ランドLPS203とドレイン用ランド203との間のピッチ(中心間距離)を大きくする必要がある。このため、第1の比較例の配線基板203上に本実施の形態の半導体チップ2をフリップチップ実装しようとすると、ソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に配置した分、ドレイン用バンプ電極BPDをLDMOSFET形成領域REG1から遠ざける必要が生じてしまう。これは、半導体チップ2の面積の大型化を招く可能性がある。
ドリルによる孔形成に比べて、レーザによる孔形成やフォトリソグラフィを用いたエッチングによる孔形成は、孔の位置精度が高い。しかしながら、配線基板203において、貫通ビアVH203用の孔形成にレーザ技術やフォトリソグラフィを用いたエッチング技術を適用することは困難である。それは、配線基板の総厚が通常0.3〜0.4mmあるため、レーザ等では、この厚さを貫通させるのは困難なためである。
図38に示される第2の比較例の配線基板303は、コア層CR1、プリプレグ層PP1,PP2、導体層71,72,73,74および半田レジスト層SR1,SR2で構成されている点は、本実施の形態の配線基板3と同様である。しかしながら、図38に示される第2の比較例の配線基板303では、プリプレグ層PP1に形成されたソース用ビアVH302と、コア層CR1に形成されたソース用ビアVH301と、プリプレグ層PP3に形成されたソース用ビアVH303とは、本実施の形態とは異なり、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に配置されておらず、平面的にずれて配置されている。なお、ソース用ビアVH301,VH302,VH303は、それぞれ本実施の形態のソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sに相当するものである。
図38に示される第2の比較例の配線基板303上に上記半導体チップ2をフリップチップ実装した場合には、ソース用バンプ電極BPSからの熱は、ソース用ランドLPSからソース用ビアVH302を介して導体層72に伝導し、この導体層72を介して配線基板303内で一旦横方向に伝導してから、ソース用ビアVH301に伝導する。そして、このソース用ビアVH301から導体層73に伝導した熱は、この導体層73を介して配線基板303内でまた横方向に伝導してから、ソース用ビアVH303を介して裏面端子TE2に伝導する。配線基板303において、ビアを介した上下方向の熱伝導に比べて、導体層を介した横方向の熱伝導は、導体層が薄いこともあり、熱抵抗が大きく、放熱効率を低下させる要因となる。このため、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSから、配線基板303の裏面端子TE2までの熱抵抗が大きくなり、放熱効率(放熱特性)が低くなってしまう。
<配線基板について>
それに対して、本実施の形態では、配線基板3において、コア層CR1とプリプレグ層PP1とプリプレグ層PP2とに、それぞれ複数のビアVH1と複数のビアVH2と複数のビアVH3とを設けており、ビアVH1とビアVH2とビアVH3とは、個別に形成している。すなわち、配線基板3において、ソース用ビアVH2Sとソース用ビアVH1Sとソース用ビアVH3Sとは、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に位置しているが、同工程で一緒に形成された貫通ビアではない。
ソース用ビアVH1Sは、配線基板3の内部の導体層間(ここでは導体層72と導体層73との間)を接続するインナビアホールである。そして、ソース用ビアVH2Sは、配線基板3の上面に形成された導体層(ここでは導体層71)とその1つ下の導体層(ここでは導体層72)との間を接続するブラインドビアホールであり、ソース用ビアVH3Sは、配線基板3の下面に形成された導体層(ここでは導体層74)とその1つ上の導体層(ここでは導体層73)との間を接続するブラインドビアホールである。これら3層のビア(ソース用ビアVH2Sとソース用ビアVH1Sとソース用ビアVH3S)は、別個に形成されるが、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に位置するように配置しているのである。
例えば、配線基板3を作製するには、まず、導体層72,73およびビアVH1を形成したコア層CR1(硬化済)を用意してから(なおビアVH1用の孔はメッキ膜で埋めてある)、これをプリプレグ層PP1(未硬化)および導体層71用銅箔とプリプレグ層PP2(未硬化)および導体層74用銅箔とで上下に挟み、この積層体を加熱、加圧してプリプレグ層PP1,PP2を硬化させて積層体を一体化させる。その後、ビアVH2用の孔とビアVH3用の孔の一方を形成してから、他方を形成する。プリプレグ層PP1,PP2にビアVH2,VH3用の孔を形成した後には、この孔の内部をメッキ膜で埋め、更に、導体層71用銅箔および導体層74用銅箔をフォトリソグラフィを利用したエッチングによってパターニングして所定のパターンの導体層71,74を形成する。更に、ソルダレジスト層SR1,SR2を形成することで、配線基板3が作製される。このように、ビアVH1(ソース用ビアVH1Sを含む)とビアVH2(ソース用ビアVH2Sを含む)とビアVH3(ソース用ビアVH3Sを含む)とは、別工程で別個に形成される。コア層CR1におけるビアVH1用の孔は、レーザを用いて位置精度良く形成することができ、また、プリプレグ層PP1,PP2におけるビアVH2,VH3用の孔は、フォトリソグラフィを利用したエッチングを用いて位置精度良く形成することができる。このため、ソース用ビアVH2Sとソース用ビアVH1Sとソース用ビアVH3Sとは、別個に形成されても、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上位置するように、上下に並んで配置させることができる。
本実施の形態では、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSに接続されるソース用ランドLPSと、配線基板303の裏面端子TE2との間を接続する配線基板3のビアを、配線基板3全体を貫通する貫通ビアではなく、ブラインドビアホールであるソース用ビアVH1Sと、インナビアホールであるソース用ビアVH1Sと、ブラインドビアホールであるソース用ビアVH3Sとで電気的に接続している。このため、本実施の形態では、コア層CR1のビアVH1とプリプレグ層PP1のビアVH2とプリプレグ層PP2とのビアVH3とを別個に(別工程で)形成することができるため、位置精度が低いドリルを用いずに、位置精度が高いレーザ技術あるいはフォトリソグラフィを用いたエッチング技術などによって、各ビアVH1,ビアVH2,ビアVH3用の孔を形成することができる。従って、配線基板3におけるランドLP(ソース用ランドLPS、ドレイン用ランドLPDおよびゲート用ランドを含む)の寸法や間隔を小さくすることができる。
これにより、半導体チップ2におけるバンプ電極BPの配列間隔を狭くすることができるため、半導体チップ2の小面積化を図ることができ、また、半導体チップ2におけるバンプ電極BPの配置位置を含めたチップ設計に対する自由度を高めることができる。
特に、ソース用ランドLPSとドレイン用ランドLPDとの間のピッチ(中心間距離)を短くすることができるため、ソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に配置した半導体チップ2を配線基板3上にフリップチップ実装しても、配線基板3側の制約でソース用バンプ電極BPSとドレイン用バンプ電極BPDとの間の間隔を離す必要がなくなる。このため、半導体チップ2において、ソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に配置しても、ドレイン用バンプ電極BPDをLDMOSFET形成領域REG1から遠ざけなくともよくなり、半導体チップ2の面積を縮小することができる。
また、本実施の形態では、上述のように、半導体チップ2の上記LDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子によって生じた熱を、ソース用バンプ電極BPSから、ソース用ランドLPSおよびソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sを介して配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで効率的に伝導させ、そこから放熱させる。このソース用ビアVH2Sとソース用ビアVH1Sとソース用ビアVH3Sとは、上下に並んで配置されている、すなわち、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に位置している。このため、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSからの熱を、配線基板3の内部において、上下に直線的に並んだソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sを介して上下方向に直線的に配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで伝導させることができる。このため、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSの各々は、配線基板3の下面3bの裏面端子TE2まで、一直線かつ最短経路で電気的かつ熱的に接続されることになるため、電力増幅モジュール1の放熱効率(放熱特性)を高めることができる。
また、配線基板のビアには、配線基板を構成する絶縁層に形成された孔の内壁上に導体膜を形成するが、その孔内を導体膜で完全には埋めないビアと、配線基板を構成する絶縁層に形成された孔内を導体膜または導体部で埋めたビアとがある。ブラインドビアホールであるソース用ビアVH2S,VH3S(従ってビアVH2,VH3も)は、ランドや裏面端子を形成しやすくするために、後者のビア(孔内を導体膜または導体部で埋めたビア)とすることが好ましい。これにより、ソース用ビアVH2S,VH3Sを介した放熱効率の向上効果も得られる。一方、インナビアホールであるソース用VH1Sは、ランドや裏面端子に直接接続するのではないため、前者のビア(孔の内壁上に導体膜を形成するが、その孔内を導体膜で完全には埋めないビア)とすることもできるが、ソース用ビアVH1を介した放熱効率をより向上させる観点から、後者のビア(孔内を導体膜または導体部で埋めたビア)とすることが、より好ましい。
また、半導体チップ2において、発熱しやすいのは、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3の中でも、特に最終段の増幅段LDML3,LDMH3に対応するLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3である。このため、電力増幅モジュール1の放熱特性向上のためには、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3での発熱を、ソース用バンプ電極BPSから配線基板3に放熱し、更にビアVH2S,VH1S,VH3Sを介して配線基板3の下面3b側に放熱することが重要である。従って、上記LDMOSFET形成領域REG1が、最終段の増幅段LDML3,LDMH3に対応するLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3である場合に本実施の形態(バンプ電極などを含めた上述したLDMOSFET形成領域REG1の構成やソース用バンプ電極BPSに接続する上述したソース用ビアVH1S、VH2S,VH3Sの構成など)を適用することが、極めて有効である。この場合、LDMOSFET形成領域REG1、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BP及びゲート用バンプ電極BPGの組が、LDMOSFET形成領域REGL3、ソースバンプBPS3、ドレインバンプBPD3及びゲートバンプBPG3の組と、LDMOSFET形成領域REGH3、ソースバンプBPS6、ドレインバンプBPD6及びゲートバンプBPG6の組との一方または両方(好ましくは両方)に対応する。
また、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3に加えて、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3よりは効果は大きくはないが、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGH1,REGH2についても、本実施の形態1を適用すれば、放熱効果をより向上させることができる。但し、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGH1,REGH2は、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3に比べて面積が小さいため、LDMOSFET形成領域REG1に対して設けるソース用バンプ電極BPSやドレイン用バンプ電極BPDの数は、それぞれ1つとしてもよい。
図39は、本実施の形態の配線基板3の第2の変形例(他の形態)を示す要部断面図であり、上記図32に対応するものである。
上記図32の場合は、配線基板3において、ビアVH2の直径とビアVH1の直径とビアVH3Sの直径とを同じにしている。このため、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に位置した(すなわち上下に並んで配置された)ソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sにおいて、ソース用ビアVH2Sの直径とソース用ビアVH1Sの直径とソース用ビアVH3Sの直径とが、同じとされている。これにより、ソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sによって形成された放熱経路による放熱効率(放熱特性)を、より向上させることができ、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSから配線基板3の裏面端子TE2へ、より効率的に放熱することができるようになる。
一方、図39の第2の変形例の配線基板3では、ビアVH2の直径およびビアVH3Sの直径を、ビアVH1の直径よりも小さくしている。このため、配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に位置した(すなわち上下に並んで配置された)ソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sにおいて、ソース用ビアVH2Sの直径およびソース用ビアVH3Sの直径が、ソース用ビアVH1Sの直径よりも小さくなっている。一例をあげると、ソース用ビアVH2Sの直径およびソース用ビアVH3Sの直径をそれぞれ100μm程度とし、ソース用ビアVH1Sの直径を150μm程度とすることができる。
ソース用ビアVH2Sは、その直上にソース用ランドLPS(ソースランド用導体パターン71S)を配置し、また、ソース用ビアVH3Sは、その直下に裏面端子TE2を配置しているため、ソース用ビアVH2S,VH3Sは、ビア内を埋める導体部の表面(ソース用ビアVH2Sの場合は導体部の上面、ソース用ビアVH3Sの場合は導体部の下面)ができるだけ窪まないようにすることが好ましい。そうすることで、ソース用ランドLPSや裏面端子TE2の平坦性を高めることができる。一方、ソース用ビアVH1は、配線基板3の内部の導体層のみに接続しているため、ソース用ビアVH1内を埋める導体部の上面および下面が多少窪んでいても、その影響は少ない。ビアを埋める導体部の表面の平坦性を向上させるには、ビアの直径を小さくする方が有利であり、一方、ビアを介した放熱特性を向上させるには、ビアの直径を大きくした方が有利である。
そこで、図39の第2の変形例の配線基板3では、平坦性が要求されるソース用ビアVH2S,VH3は、その直径を小さくして平坦性を高め、平坦性が要求されないソース用ビアVH1Sは、その直径を大きくして放熱性を高めている。すなわち、図39の第2の変形例の配線基板3では、ソース用ビアVH2Sの直径およびソース用ビアVH3Sの直径をソース用ビアVH1Sの直径よりも小さくしている。これにより、ソース用ビアVH2S,VH3内を埋める導体部の表面が窪むのを防止でき、ソース用ランドLPSや裏面端子TE2の平坦性を高めることができるとともに、ソース用ビアVH2S,VHS1,VHS3によって形成された放熱経路による放熱効率(放熱特性)を向上させることができる。
(実施の形態2)
図40は、本実施の形態の半導体チップ2の要部平面図であり、上記実施の形態1の上記図28に対応するものである。上記図28と同様、図40においても、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGの平面レイアウトが実線で示されている。また、位置関係を理解しやすいように、図40においては、ソース用導体層CNDS、ドレイン用導体層CNDDおよびゲート用導体層CNDGを破線で示し、ソース用パッドM3S、ドレイン用パッドM3Dおよびゲート用パッドM3Gを二点鎖線で示し、LDMOSFET形成領域REG1を破線で示してある。図41は、図40と同じ領域を示す本実施の形態の半導体チップ2の要部平面図であるが、上記図35に対応するものであり、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGのレイアウトが実線で示され、上記LDMOSFET形成領域REG1が破線で示され、他の構成要素の図示を省略したものである。なお、図41は、平面図であるが、理解を簡単にするために、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGに斜線のハッチングを付してある。
上記実施の形態1では、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数のソース領域(n型ソース領域45)にソース用配線M1S,M2Sなどを介して電気的に接続されたソース用バンプ電極BPSを、そのLDMOSFET形成領域REG1上に複数配置していた。そして、ソース用バンプ電極BPSの各々の平面形状は、他のバンプ電極BP(ドレイン用バンプ電極BPDやゲート用バンプ電極BPGなど)と同様であり、略円形形状であった。
それに対して、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1に形成された複数のソース領域(n型ソース領域45)にソース用配線M1S,M2Sなどを介して電気的に接続されたソース用バンプ電極BPSを、そのLDMOSFET形成領域REG1上に1つ配置し、このソース用バンプ電極BPSの平面形状を工夫している。
本実施の形態の半導体チップ2の他の構成は、上記実施の形態1と同様であるので、ここでは相違点について説明する。
図40と上記図28あるいは図41と上記図35を比べると分かるように、本実施の形態におけるソース用バンプ電極BPSの平面形状は、上記実施の形態1の半導体チップ2において、LDMOSFET形成領域REG1上に配置した複数のソース用バンプ電極BPS同士をX方向に繋げて一体化した平面形状を有している。これに伴い、本実施の形態におけるソース用導体層CNDSの平面形状は、上記実施の形態1の半導体チップ2において、LDMOSFET形成領域REG1上に配置した複数のソース用バンプ電極BPSの各々について設けられたソース用導体層CNDS同士をX方向に繋げて一体化した平面形状を有している。
ソース用バンプ電極BPSから配線基板3側への放熱を考えた場合、ソース用バンプ電極BPSの平面寸法(面積)が大きい方が、放熱特性は向上する。そして、LDMOSFET形成領域REG1上に配置したソース用バンプ電極BPSの合計の面積は、ソース用バンプ電極BPSを複数設けるよりも、それらを繋げて1つにした平面形状のソース用バンプ電極BPSとした方が、より大きくなる。そこで、個々のドレイン用バンプ電極BPDの面積よりも大きな面積を有するソース用バンプ電極BPSを、LDMOSFET形成領域REG1上に配置するのである。
すなわち、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上に、ドレイン用バンプ電極BPDと同面積(同平面寸法)のソース用バンプ電極を2つ以上配置するよりも、それらを繋いで大面積のソース用バンプ電極BPSとした方が、放熱特性上有利であることに基づいて、大面積のソース用バンプ電極BPSを設計している。このため、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上に配置されたソース用バンプ電極BPSの面積(平面積)は、ドレイン用バンプ電極BPD(LDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子のドレインに接続されたドレイン用バンプ電極BPD)の2個分の面積(平面積)よりも大きくなっている。すなわち、LDMOSFET形成領域REG1に対してドレイン用バンプ電極BPDが複数形成されても、ドレイン用バンプ電極BPD同士の面積はほぼ同じであるが、そのうちの2つのドレイン用バンプ電極BPDの面積の和(すなわち1つのドレイン用バンプ電極BPDの面積の2倍)よりも、ソース用バンプ電極BPSの面積の方が大きいのである。
このように、LDMOSFET形成領域REG1上に配置するソース用バンプ電極BPSの面積を上述のように大きくすることにより、電力増幅モジュール1において、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子によって生じた熱を、大面積のソース用バンプ電極BPSから配線基板3に効率よく放熱させることができ、放熱特性を更に高めることができる。
図42は、本実施の形態の半導体チップ2の第1の変形例を示す要部平面図、図43は、本実施の形態の半導体チップ2の第2の変形例を示す要部平面図であり、いずれも上記図41に対応するものである。図42および図43では、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGのレイアウトが実線で示され、上記LDMOSFET形成領域REG1が破線で示され、他の構成要素の図示が省略されている。また、上記図41と同様に、図42および図43も、平面図であるが、理解を簡単にするために、ソース用バンプ電極BPS、ドレイン用バンプ電極BPDおよびゲート用バンプ電極BPGに斜線のハッチングを付してある。
上記図40および図41の場合、図42の場合および図43の場合のいずれの場合でも、ソース用バンプ電極BPSの平面形状は略長方形状である。具体的には、X方向が長辺で、Y方向が短辺となる略長方形状である。従って、ソース用バンプ電極BPSの長辺の長さ(長辺の寸法、すなわちX方向の寸法)L1がソース用バンプ電極BPSの短辺の長さ(短辺の寸法、すなわちY方向の寸法)L2よりも長くなっている(L1>L2)。
ここで、略長方形状とは、同じ長さの2本の長辺と同じ長さの2本の短辺とが、長辺と短辺が直角を成すように形成された厳密な長方形のみを意味するのではなく、図42のソース用バンプ電極BPSのように、長方形の角に丸みを持たせたもの、図40および図41のソース用バンプ電極BPSのように、長方形の短辺を半円状にしたもの、図43のソース用バンプ電極BPSのように、長辺が直線でないものなどを含む。但し、図43のソース用バンプ電極BPSのように長辺が直線でない場合よりも、図41のソース用バンプ電極BPSや図42のソース用バンプ電極BPSのように長辺(X方向に長さL1で延在する辺)が直線である場合の方が、ソース用バンプ電極BPSの面積を効率的に大きくすることができ、ソース用バンプ電極BPSから配線基板3への放熱効率を高めることができるため、より好ましい。また、ソース用バンプ電極BPSの平面形状を、4つの角部が90度の厳密な長方形とするよりも、図41や図42のように、角に丸みを持たせた方が、ソース用バンプ電極BPSを安定的に形成できるため、より好ましい。
このため、略長方形状のソース用バンプ電極BPSという場合は、短辺の長さL2よりも長辺の長さL1が長い平面形状を意味するが、ソース用バンプ電極BPSの長辺の長さL1は、以下のような特徴(すなわちL1>L3×2,L1>L4)を有している。
上述のように、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上に、ドレイン用バンプ電極BPDと同面積(同平面寸法)のソース用バンプ電極を2つ以上配置するよりも、それらを繋いで略長方形状のソース用バンプ電極BPSとした方が、放熱特性上有利であることに基づいて、略長方形状のソース用バンプ電極BPSを設計している。このため、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上に配置されたソース用バンプ電極BPSの長辺の長さL1は、ドレイン用バンプ電極BPDの直径L3の2倍よりも長くなっている(L1>L3×2)。あるいは、本実施の形態では、LDMOSFET形成領域REG1上に配置されたソース用バンプ電極BPSの長辺の長さL1は、複数のドレイン用バンプ電極BPDのうちの隣り合う2個のドレイン用バンプ電極BPDの中心間の距離L4よりも長くなっている(L1>L4)。ソース用バンプ電極BPSの短辺の長さL2は、ドレイン用バンプ電極BPDの直径L3とほぼ同程度とすることができる。
このように、LDMOSFET形成領域REG1上に配置するソース用バンプ電極BPSを略長方形状とし、長辺の長さL1を上述のように長くすることにより、電力増幅モジュール1において、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子によって生じた熱を、ソース用バンプ電極BPSから配線基板3に効率よく放熱させることができ、放熱特性を更に高めることができる。
図44は、本実施の形態の半導体チップ2を配線基板3上に搭載する直前の状態を模式的に示す要部断面図、図45は、本実施の形態の半導体チップ2を配線基板3上にフリップチップ実装した状態を示す要部断面図である。従って、図45は、電力増幅モジュール1の要部断面図にも対応するが、図45では、封止樹脂7は図示されていない。図44および図45は、それぞれ上記実施の形態1の上記図33および図34に対応するものである。従って、半導体チップ2を配線基板3上にフリップチップ実装した際に、図41のA4−A4線に沿った断面になるのが、図44および図45の断面図に対応する。
上記実施の形態1で説明したように、図44および図45に示されるように本実施の形態の半導体チップ2を配線基板3にフリップチップ実装して電力増幅モジュール1が構成される。図44および図45に示される配線基板3は、上記実施の形態1で使用した上記図32の配線基板3と同じであるので、ここでは配線基板3の構造についての説明は省略する。以下、配線基板3上への半導体チップ2の実装の仕方で、本実施の形態が上記実施の形態1と異なる点について説明する。
上記実施の形態1では、ソース用バンプ電極BPSとソース用ランドLPSとを一対一で接合していた。すなわち、LDMOSFET形成領域REG1上に複数のソース用バンプ電極BPSを形成して、これら複数のソース用バンプ電極BPSの各々を、複数のソース用ランドLPSの各々に電気的かつ機械的に接続しており、1つのソース用バンプ電極BPSが接合されるのは、1つのソース用ランドLPSであった。
それに対して、本実施の形態では、ソース用バンプ電極BPSとソース用ランドLPSとを一対複数で接合している。すなわち、上記図40〜図43を参照して説明したような平面形状のソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に形成して、このソース用バンプ電極BPSを、複数のソース用ランドLPSに電気的かつ機械的に接続しており、1つのソース用バンプ電極BPSが複数のソース用ランドLPSに接合されている。これは、本実施の形態では、上記図40〜図43を参照して説明したように、ソース用バンプ電極BPSが大面積であるため、あるいは長辺の長さL1が長いために、容易に実現可能である。これ以外については、配線基板3上への半導体チップ2の実装の仕方は、上記実施の形態1と同様であるので、ここではその説明は省略する。
半導体チップ2から配線基板3の下面3bまでの放熱経路については、本実施の形態も、上記実施の形態1と同様である。すなわち、上記実施の形態1と同様、本実施の形態でも、半導体チップ2のLDMOSFET形成領域REG1のLDMOSFET素子で発生した熱を、ソース用バンプ電極BPから、ソース用ランドLPS(ソースランド用導体パターン71S)、ソース用ビアVH2S、導体層72、ソース用ビアVH1S、導体層73およびソース用ビアVH3Sを介して、裏面端子TE2に伝導させ、そこから電力増幅モジュール1外に放熱している。ソース用ランドLPS、ソース用ビアVH2S、ソース用ビアVH1S、ソース用ビアVH3Sおよび裏面端子TE2の位置関係については、上記実施の形態1と同様であるので、ここではその説明は省略する。
但し、本実施の形態では、上述のように、ソース用バンプ電極BPSを複数のソース用ランドLPSに接合しているため、電力増幅モジュール1においては、1つのソース用バンプ電極BPSの下(直下)に、複数のソース用ランドLPS、複数のソース用ビアVH2S、複数のソース用ビアVH1Sおよび複数のソース用ビアVH3Sが、それぞれ配線基板3の上面3aに直交する直線上に位置して上下に並んで配置されている。このため、ソース用バンプ電極BPSから、複数の直線的放熱経路(上下に並んだソース用ビアVH2S,VH1S,VH3Sで構成される放熱経路)を介して配線基板3の下面3bの裏面端子TE2に放熱され、そこから電力増幅モジュール1外に放熱されることになる。
本実施の形態は、上記実施の形態1と同様の効果を得られるのに加えて、ソース用ランドLPSの平面形状を工夫したことにより、更に、電力増幅モジュール1の放熱特性を向上させることができる。
また、上述したように、半導体チップ2において、発熱しやすいのは、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGL3,REGH1,REGH2,REGH3の中でも、特にLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3であり、面積もLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3が大きい。このため、上記LDMOSFET形成領域REG1が、最終段の増幅段LDML3,LDMH3に対応するLDMOSFET形成領域REGL3,REGH3である場合に本実施の形態を適用することが、極めて有効である。この場合、ソースバンプBPS3,BPS6の一方または両方が、上述した平面形状のソース用バンプ電極BPSに対応したものとなる。LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGH1,REGH2のソースバンプBPS1,BPS2,BPS4,BPS5についても、本実施の形態を適用することもできるが、LDMOSFET形成領域REGL1,REGL2,REGH1,REGH2は、LDMOSFET形成領域REGL3,REGH3に比べて面積が小さい。このため、ソースバンプBPS1,BPS2,BPS4,BPS5は、ドレインバンプと同形状、同面積としてもよい。
図46は、上記実施の形態1の上記図36の第1の変形例の配線基板3上に本実施の形態の半導体チップ2をフリップチップ実装した状態を示す要部断面図であり、上記図45に対応するものである。本実施の形態においても、図46に示されるように、半田レジスト層SR1で覆われた領域において、各ソース用ランドLPSを構成するソースランド用導体パターン71S同士を一体的に連結(接続)することもできる。
図47は、上記実施の形態1の上記図39の第2の変形例の配線基板3上に本実施の形態の半導体チップ2をフリップチップ実装した状態を示す要部断面図であり、上記図45に対応するものである。本実施の形態においても、図47に示されるように、ビアVH2の直径およびビアVH3Sの直径をビアVH1の直径よりも小さくして、ソース用ビアVH2Sの直径およびソース用ビアVH3Sの直径をソース用ビアVH1Sの直径よりも小さくすることで、上記図39に関連して説明したような効果を得ることができる。
図48は、第3の変形例の配線基板3の要部断面図であり、上記図32に対応するものであるが、図48の第3の変形例の配線基板3は、上記実施の形態1の半導体チップ2のフリップチップ実装に使用するのではなく、本実施の形態2の半導体チップ2をフリップチップ実装する場合に使用することができる。図49は、図48の第3の変形例の配線基板3上に本実施の形態2の半導体チップ2をフリップチップ実装した状態を示す要部断面図であり、上記図45に対応するものである。
本実施の形態においては、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSの平面形状を上記図41〜図43のような平面形状としているが、図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3では、このソース用バンプ電極BPSを接続するソース用ランドLPSの平面形状を、ソース用バンプ電極BPSの平面形状に対応する(ソース用バンプ電極BPSの平面形状とほぼ同じ)平面形状としている。このため、図49に示されるように、ソース用バンプ電極BPSとソース用ランドLPSとを一対一で接合する。すなわち、図49では、上記図40〜図43を参照して説明したような平面形状のソース用バンプ電極BPSをLDMOSFET形成領域REG1上に形成して、このソース用バンプ電極BPSを、ソース用バンプ電極BPSに対応する平面形状のソース用ランドLPSに電気的かつ機械的に接続しており、1つのソース用バンプ電極BPSが1つのソース用ランドLPSに接合されている。そして、図49では、このソース用ランドLPSの下(直下)に複数のソース用ビアVH2Sが配置されている。図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3の他の構成は、上記図32の配線基板3、上記図36の第1の変形例の配線基板3または上記図39の第2の変形例の配線基板3のいずれかと同様である。従って、図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3においても、ソース用ビアVH2S、ソース用ビアVH1S、ソース用ビアVH3Sおよび裏面端子TE2の位置関係については、上記実施の形態1で説明したものと同様である。
このため、図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3の場合は、1つのソース用ランドLPSの下(直下)に複数のソース用ビアVH2Sが配置され、複数のソース用ビアVH1Sが、複数のソース用ビアVH2Sの下(直下)にそれぞれ配置され、複数のソース用ビアVH3Sが、複数のソース用ビアVH1Sの下(直下)にそれぞれ配置されている。すなわち、第3の変形例の配線基板3では、1つのソース用ランドLPSの下(直下)において、複数のソース用ビアVH2Sと複数のソース用ビアVH1Sと複数のソース用ビアVH3Sとが、それぞれ配線基板3の上面3aに直交する同一の直線上に(上下に並んで)配置されている。従って、図48の第3の変形例の配線基板3上に本実施の形態2の半導体チップ2をフリップチップ実装した電力増幅モジュール1においては、半導体チップ2のソース用バンプ電極BPSの下(直下)に、複数のソース用ランドLPS、複数のソース用ビアVH2S、複数のソース用ビアVH1Sおよび複数のソース用ビアVH3Sが、それぞれ配線基板3の上面3aに直交する直線上に位置して上下に並んで配置されている。
本実施の形態の半導体チップ2のフリップチップ実装用に、図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3を用いた場合にも、上記図45の場合とほぼ同様の放熱特性向上効果を得ることができる。
但し、本実施の形態のようにソース用バンプ電極BPSの平面積を大きくした場合には、図48および図49に示される第3の変形例の配線基板3よりも、上記図32の配線基板3、上記図36の第1の変形例の配線基板3および上記図39の第2の変形例の配線基板3を用いる方が、配線基板3にフリップチップ実装した際の半導体チップ2の接続の安定性や半導体チップ2の傾斜防止などの点で、有利である。その理由は、次のようなものである。
すなわち、本実施の形態のようにソース用バンプ電極BPSの平面積を大きくした場合には、ソース用バンプ電極BPSの半田量がかなり大きくなる。この場合には、図49のように半田量が多い大面積のソース用バンプ電極BPSを大面積のソース用ランドLPSに半田接続すると、大面積のソース用ランドLPS内で半田接続状態に偏りができ、フリップチップ実装した半導体チップ2が傾いてしまいやすい。それに対して、上記図45〜図47のように、半田量が多い大面積のソース用バンプ電極BPSを複数のソース用ランドLPSに半田接続すると、複数のソース用ランドLPSの各々における半田接続状態が均一になりやすく、フリップチップ実装した半導体チップ2が傾きにくくなる。このため、図48および図49の第3の変形例の配線基板3よりも、上記図32の配線基板3、上記図36の第1の変形例の配線基板3および上記図39の第2の変形例の配線基板3を用いる方が、半導体チップ2の接続安定性や傾斜防止などの点で有利となる。このため、図48および図49の第3の変形例の配線基板3を用いる場合には、ソース用バンプ電極BPSの半田量の適正化を行うことにより、半導体チップ2の傾きを防止する必要がある。
また、本実施の形態の半導体チップ2の代わりに、後述の実施の形態3の半導体チップ19を配線基板3上に搭載(フリップチップ実装)して、電力増幅モジュール1を構成することもできる。この場合、後述のエミッタバンプ電極419bが本実施の形態におけるソース用バンプ電極BPSに相当するものとなり、図45、図46、図47あるいは図49などにおいて、ソース用バンプ電極BPSに相当するエミッタバンプ電極419bが、ソース用ランドLPSに相当するエミッタ用ランドに接続されることになり、ソース用ビアVH1S,VH2S,VH3Sは、それぞれエッミタ用ビアとなる。後述のコレクタバンプ電極419aおよびベースバンプ電極419cは、配線基板3のランドLPのうち、コレクタバンプ電極419aおよびベースバンプ電極419cがそれぞれ接続されるべきランドLP(コレクタ用ランドおよびベース用ランド)に接続される。
(実施の形態3)
本実施の形態は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)を含む半導体装置およびその製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
例えば、ガリウム砒素(GaAs)などのIII−V族化合物半導体を使用した半導体素子がある。化合物半導体はシリコン(Si)に比べて移動度が大きく、半絶縁性結晶が得られる特徴を有する。また、化合物半導体は、混晶を作ることが可能であり、ヘテロ接合を形成することができる。
ヘテロ接合を使用した半導体素子として、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(以下、HBTという)がある。このHBTは、ガリウム砒素をベース層に用い、インジウムガリウムリン(InGaP)またはアルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)などをエミッタ層に用いたバイポーラトランジスタである。すなわち、HBTは、ベース層とエミッタ層で異なる半導体材料を使用してヘテロ接合を形成したバイポーラトランジスタである。
このヘテロ接合により、ベースエミッタ接合におけるエミッタの禁制帯幅をベースの禁制帯幅より大きくすることができる。したがって、エミッタからベースへのキャリアの注入をベースからエミッタへの逆電荷のキャリアの注入に比べて極めて大きくすることができるので、HBTの電流増幅率は極めて大きくなる特徴がある。
HBTは、上記したように電流増幅率が極めて大きくなることから、例えば、携帯電話機に搭載される高周波増幅装置(パワーアンプモジュール)に使用されている。パワーアンプモジュールでは、HBTを形成した半導体チップが配線基板に実装されている。
近年、携帯電話機などの通信端末機器には多くの電子部品が組み込まれており、そのうち、携帯電話機の送信部に組み込まれるパワーアンプモジュールにおいては、急速な小型・高機能化が進んで来ている。
RF部において処理される送受信電波の周波数は、次の通りである。
日本でのそれぞれの通信規格においての周波数は、PDC(Personal Digital Cellular)は800MHz帯、cdmaOne(Code Division Multiple Access One)は1.5GHz帯、CDMA2000は1.7GHz帯、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)は2100MHz帯が使用されている。
また、ヨーロッパを中心とした世界的な通信方式GSM(Global System for Mobile Communications)系の周波数は、900MHz帯、1800〜1900MHz帯が使用され、アメリカ、カナダで用いられる通信方式D−AMPS(Digital Advanced Mobile Phone System)では、800MHz帯、900MHz帯が使用されている。
これらの各周波数になるよう、電話機から基地局へ電波を送るために、送信波を増幅させる部品がパワーアンプである。用途や地域別に前出の周波数を選んで組み合せた様々な通信方式/周波数対応タイプが存在する。
EDGE(Enhanced Data GSM Environment)は3世代技術(3G)の1つでGPRSの後継技術である。GSM方式、TDMA(Time Division Multiple Access;時分割多元接続)方式を使った通信方式であり、すでに広く普及しているGSMをベースとした方式であるため、既存の通信設備を活用することが可能である。
これらCDMAやEDGEの分野において、パワーアンプモジュールのサイズは、現状では縦6mm、横6mmであるが、次世代のパワーアンプモジュールでは縦4mm、横4mmのサイズが主流となると想定される。
一方、GSMの分野も機能は同じで、サイズの小型化を図る要求がある。このようにパワーアンプモジュールの小型化が進むと、半導体チップと配線基板を電気接続するワイヤボンド領域も取れなくなりつつある。
ここで、例えば、HBTは上記したように携帯電話機に搭載されるパワーアンプモジュールに使用されるが、このパワーアンプモジュールは、GSM方式の周波数と、DCS方式の周波数それぞれでICを構成しモジュールに2つのICを搭載しており、それらは、例えば3段階の増幅回路とこれらの増幅回路を制御する制御回路を含んでいる。
そして、3段階の増幅回路(GSMの増幅回路を402a、402b、402c、DCSの増幅回路を403a、403b、403cとする)のうち高増幅率が要求される終段(3段目の402c、403c)の増幅回路にHBTが使用されていた。パワーアンプモジュールに含まれる3段階の増幅回路と制御回路とは、1つの半導体チップに形成されてはおらず、2つの半導体チップに分かれて形成されている。
すなわち、2段目と終段の増幅回路が化合物半導体よりなる半導体チップに形成され、制御回路と初段の増幅回路がシリコンよりなる第2の半導体チップに形成されている。そして、これら半導体チップと第2の半導体チップは、配線基板に2次元状に(平面状に)実装され、ワイヤボンディングによって配線基板と電気接続されている。
ここで、図68により、従来のワイヤボンディングによるモジュールについて説明する。図68は従来のワイヤボンディングによるモジュールを説明するための断面図である。
チップの数が、制御回路+初段の増幅回路IC、レギュレータIC、GSMの2段目増幅回路と3段目増幅回路構成HBT、DCSの2段目増幅回路と3段目増幅回路構成HBTの2個のデバイスがワイヤボンディング421で接続されていて、電極基板上の配線413には、コンデンサ、抵抗、リアクタンス、コイルなどのチップ部品414が搭載されているモジュールである。
HBTを形成した半導体チップ419は、素子形成面とは反対側の面を配線基板に向けて実装されている。すなわち、半導体チップは素子形成面を上にしたフェイスアップで実装されている。このため、HBTなどの素子で発生した熱は、半導体チップ中を通って半導体チップの裏面に伝わる。それから、接続用はんだもしくは高熱伝導接着剤415を通して基板表面電極416に熱が伝わった後、基板を貫通するように形成されているビア418を通って配線基板の裏面電極のGND用外部配線412へ伝わって放熱されている。
このモジュールサイズを小型化するために、従来、EDGAの、GSM方式とDCS方式の両方の周波数に対応する多段増幅回路を1つのHBTに形成し、制御用ICやLDO(low drop−out)レギュレータ回路をICに形成して小型化および価格化を実現していた。
すなわち、EDGEやW-CDMAの方式で、所望の通信周波数を1つのICに形成する場合、デバイス設計と構造から小型化が必須となっていた。
ハイパワーアンプに用いられる半導体チップは化合物半導体より形成されているが、化合物半導体はシリコンに比べて熱伝導率が悪い。すなわち、HBTのエミッタ付近の領域で発生した熱は放熱効率が悪いため、放熱効率を高める目的で、半導体チップの厚さを約80μm程度に薄くしなくてはならない。
半導体チップの薄型化が必要なもうひとつの理由は、GaAs基材にVIAホールを形成して裏面のグランド電極への接続をとる必要性である。
図69により、従来のVIAホールについて説明する。図69は従来のVIAホールを説明するための説明図であり、HBTのデバイスを表面から見た場合のフィンガーと呼ぶトランジスタ群の配置を上から見た図である。
図69において、トランジスタ群の中央位置にあるVIAホール417はGaAs基板のウエットエッチング加工により形成される。これらエッチングプロセスの反応にかかわる工程時間や、VIA形状を最適に形成する観点からGaAs基板は薄くなくてはならない。
以上の理由で、GaAs基材を所定の薄さにするため裏面側から研削する、バックグラインドが必要となる。しかしながら、この工程は半導体チップの加工コストを高くする要因の1つである。
次に、VIAホール形成後に、エミッタ電極435やエミッタ配線を形成し、この配線はVIAホール側面配線を通して裏面電極へ接続している。これら配線材料にはAuを用いるために非常にコストがかかる。このAu配線やAu裏面電極はおもにめっきで形成するため、プロセスのコストが掛かることがもうひとつの問題点である。
このように、GaAs基材にスルーホールと裏面電極を有するHBT構造には、これらのスルーホールと裏面電極を形成するプロセスに起因してウエハの薄型化が必要である。
チップもしくはウエハレベルでGaAs基材を薄くした結果、GaAsの脆さのため、割れやすくなり、ウエハレベルでの取り扱いが非常に困難になるという問題点があった。
また、例えば、特開平6−349846号公報(特許第3268064号公報)に記載の技術のように、フィンガー状の中央にGaAs裏面電極に貫通するVIAホールとエミッタ配線を有するエミッタに群の略直行する方向にエミッタバンプを形成するものがあった。
しかし、図69に示すようなバンプピッチが狭く、バンプ間距離が小さい場合には、バンプ幅が小さいほど、基板の平坦性の影響をうけて未接続の確率が高くなり、バンプ下にアンダーフィルを入れる場合充填しにくいという問題があった。
そこで、本実施の形態の目的の一つは、HBT半導体と、HBT半導体を搭載したパワーアンプモジュールの両方に関して、低コスト、高放熱、小型化を兼ね備えた半導体装置を提供することにある。
図50により、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の構成について説明する。図50は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の構成を示す構成図であり、半導体装置として、携帯電話機などに搭載されるパワーアンプモジュールにおける高周波増幅器の回路ブロックを示している。
図50において、高周波増幅器は、LDO(レギュレータ回路)を含む制御回路401、増幅器402a〜402cおよび増幅器403a〜403cを有している。この高周波増幅器は、2種類の周波数帯域の信号を増幅できるようになっている。すなわち、一方は、第1の周波数を利用したGSM(Global System for Mobile Communication)方式であり、周波数帯域として880MHz〜915MHzを使用している信号を増幅できるようになっている。
また、他方は、第2の周波数を利用したDCS(Digital Communication System 1800)方式であり、周波数帯域として1710MHz〜1785MHzを使用している信号を増幅できるようになっている。
高周波増幅器の中にある制御回路401は、制御信号を入力し、入力した制御信号に基づいて出力される電圧・電流を常に一定に保つように制御しながら、増幅器402a〜402cおよび増幅器403a〜403cの各増幅器を制御するように構成されている。
この制御回路401は、増幅器402a〜402cを制御する制御信号(Vcontrol(GSM))と増幅器403a〜403cを制御する制御信号(Vcontrol(DCS))とをそれぞれ別に入力することができるようになっており、増幅器402a〜402cを使用する場合は、Vcontrol(GSM)に基づいて制御し、増幅器403a〜403cを使用する場合は、Vcontrol(DCS)に基づいて制御するようになっている。このようにして、本実施の形態の高周波増幅器は、2種類の周波数帯域における信号の増幅を制御している。
増幅器402a〜402c(第1回路)は、GSM方式の入力電力(入力信号)Pin(GSM)を入力し、この入力電力Pin(GSM)を3段階にわたって増幅するように構成されている。
すなわち、入力電力Pin(GSM)をまず増幅器402aで増幅した後、増幅器402aで増幅した電力を増幅器402bで増幅する。そして、増幅器402bで増幅した電力は、終段の増幅器402cで増幅された後、高周波増幅器から出力される。このように、増幅器402a〜402cでは、GSM方式による電力を増幅することができるようになっている。
このため、制御回路401や初段に使用される増幅器402aの消費電力は数十ミリワットであるのに対し、終段に使用される増幅器402cの消費電力は数ワットである。なお、中段に使用される増幅器402bは、例えばMOSFETやHBTのどちらを使用してもよく、消費電力は数百ミリワットである。
同様に、増幅器403a〜403c(第2回路)は、DCS方式の入力電力(入力信号)Pin(DCS)を入力して、3段階にわたって増幅するように構成されている。
すなわち、入力電力Pin(DCS)を増幅器403aで増幅した後、さらに増幅器403bで増幅する。続いて、増幅器403bで増幅された電力は、増幅器403cでさらに増幅された後、高周波増幅器から出力される。このように増幅器403a〜403cでは、DCS方式による電力を増幅することができるようになっている。
なお、初段に使用される増幅器402aおよび増幅器403aと制御回路401、増幅器402bと終段に使用される増幅器402c、増幅器403bと終段に使用される増幅器403cは1つのチップに形成されている。
次に、図51〜図53により、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の構造について説明する。図51は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の構造を示す断面図であり、パワーアンプモジュールの構造を示している。図52は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置のHBTの素子形成面を簡略化してエミッタ配線層の構造を示した平面図、図53は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置のHBTのエミッタ配線層の構造と任意に形成したエミッタ電極バンプ、信号電極用バンプを示した例を表す図である。
図51において、半導体装置であるパワーアンプモジュールは、まず、外観的な構造を見ると、配線基板410と、この配線基板410の表面(主面)上に重ねて形成された封止部423と、配線基板410の裏面に設けられた複数の外部配線411およびGND用外部配線412を有している。
配線基板410上には、チップ部品414、半導体チップ419、制御IC428が配置されている。
このパワーアンプモジュールは、その組み立てにおいて、複数の配線基板410が並んでなる多数個取り基板上に、半導体チップ419を含む電子部品を搭載し、その後、搭載した電子部品を覆うよう一定の高さの封止部423を樹脂により形成する。
そして、封止部423を形成した多数個取り基板を縦横に切断分離して一度に複数のパワーアンプモジュールを形成する。このことから、配線基板410の側面と封止部423の側面は一致し、封止部423の端部は、配線基板410の端部より外側に位置していない構造になる。
配線基板410は、例えばプリント配線基板から構成されており、3層の誘電体層(絶縁層)を貼り合せた構造をしている。この配線基板410には、表面(主面)や裏面および内部に所定の配線が形成されているとともに、配線基板410の表面に形成された一部の配線と配線基板410の裏面に形成された一部の配線とは、配線基板410の厚さ方向に延在するビア418を介して電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、誘電体層は3層で説明しているが、これに限定されないことはいうまでもない。
また、パワーアンプモジュールにおける配線基板410の表面には、配線413が形成されており、配線413に接続するようにチップ部品414が形成されている。このチップ部品414は例えば抵抗やコンデンサなどの受動部品から構成され、接続端子414aによって配線基板410の表面に形成された配線413と電気接続している。また、配線416は、配線基板410の中に形成されたビア418を介して、配線基板410の裏面に形成されているGND用外部配線412に接続している。
さらに、配線基板410の表面上には、半導体チップ419が実装され、半導体チップ419は、素子形成面を下側に向けた状態(フェイスダウン)で、コレクタバンプ電極419a、エミッタバンプ電極419b、ベースバンプ電極419cを介して配線基板410に実装されている。
このように、半導体チップ419は、素子形成面を下側に向けた状態(フェイスダウン)で配線基板410に実装されている。このとき、素子のエミッタ電極から形成されるME3層上の接続用バンプは、はんだや金属めっきや金属粉を含む接着剤や、それらの組み合せにより作られている。このエミッタ電極付近の発熱部とバンプと配線基板410上内部の放熱用VIAが放熱経路としてなるべくZ方向に一直線に並ぶような構成に形成することが望ましい。
また、本実施の形態におけるパワーアンプモジュールは、配線基板410上に実装されたチップ部品414、半導体チップ419を覆うように樹脂よりなる封止部423が形成されている。
半導体チップ419には、図50で示した回路の増幅器402a、402b、402cと、403a、403b、403cが形成されている。このため、半導体チップ419の消費電力は従来と比べて相対的に大きくその発熱量も相対的に多くなる。
ここで、図68、図69に示す従来型のフェイスアップ接続したデバイスのHBTの発生した熱の放熱割合をシミュレーションにより計算すると、実際の放熱経路は、エミッタ電極付近で発生した熱の大半は、GaAs基板を通して裏面電極に至りモジュール実装基板貫通スルーホールを通って裏面に逃げる放熱経路をとっていた。このGaAs基板を経由する裏面方向への放熱がほとんどであって、GaAs基材を貫通するVIAホールを通してはほとんど熱が逃げない。
これらの結果から、裏面にVIAホールを廃止しても放熱には影響ない点から、本実施の形態では、小型化のためにフリップチップにした構造では、GaAs基材の貫通VIAを廃止した。フィンガー内のVIA部分の面積をシュリンクし、放熱のためエミッタ配線上に直接ME3配線層を形成し、GaAsHBTの隣り合うトランジスタ群のエミッタ電極を一面につないで覆う形のエミッタ配線を形成し、高放熱な熱拡散と任意場所にバンプ形成することでモジュール基板の放熱用VIAに対して最も高放熱になる位置にバンプ形成を行った。
本実施の形態では、さらなるGaAsHBT群エリアの小型化をねらい、図52に示すように、VIAホールをなくした構造とした。その結果、VIAホール距離だけフィンガー部分が密接するため、発熱密度が上がりより高効率な放熱構造が必要となる。これを解決するために、図53に示すようにストライプバンプを形成した。
これは発熱部分からの基板放熱部分への放熱経路空間がより熱伝導性の高い材料で構成されている必要があるため、隣り合う球状のバンプを金属でつなげたストライプ形状のバンプを用いている。このバンプを基板の放熱用VIAにはんだで接続するが、このストライプバンプ配置を任意の位置に作成できるように、図52に示すようにME3配線層の隣り合うエミッタ電極435のフィンガー群501を一面で形成した。
このバンプは、30μm〜50μm程度の微細なピッチの信号電極用バンプ420を基板と接続する実装を妨げないよう形成される必要がある。
例えば、放熱用のバンプの形は、略長方形状の形状をしていて、複数のビア(例えば3個)に接続するようになっている。熱抵抗が小さくなるようバンプ高さは低いほどよい。半導体チップ419の接続後にアンダーフィルをチップ下に浸透させる場合、図53に示すように、バンプが同じ方向を向いている方がチップ下にアンダーフィルが入りやすくボイドができにくい。
次に、図54〜図57より、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の内部構造について説明する。図54は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の内部構造を示す図であり、半導体チップ419内に形成されているHBT25〜HBT27を示した平面図である。図55は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の複数のHBTと第1配線層までを形成した様子を示す平面図、図56は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の複数のHBTと第1配線層および第2配線層までを形成した様子を示す平面図、図57は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の複数のHBT群、第1配線層、複数のHBT群にわたる第2配線層電極を形成した様子を示す平面図である。
図54において、HBT25〜HBT27は、例えば、メサアイソレーション500で他の素子から分離されたn型GaAs層よりなるサブコレクタ層431上に所定間隔を置いて形成されている。ここで、HBT25〜HBT27は同様の構成をしているため、HBT25〜HBT27のうち、例えば、左端に形成されているHBT25の構成について説明する。
HBT25は、サブコレクタ層431上に形成されたコレクタ電極437とこのコレクタ電極437とは所定間隔だけ離間して形成されたコレクタメサ432を有している。コレクタ電極437は、例えば、金(Au)等から構成される。
コレクタメサ432は、例えば、n型GaAs層より形成され、このコレクタメサ432とコレクタ電極437はサブコレクタ層431を介して電気的に接続されている。そして、コレクタメサ432上には、例えば、p型GaAs層よりなるベースメサ433が形成されている。
ベースメサ433上の周辺領域には金等よりなるベース電極436が形成されている。すなわち、ベースメサ433上にコの字形状を反時計周りに90度回転させた形状をしたベース電極436が形成されている。そして、ベースメサ433の略中央部上にエミッタ層434が形成され、このエミッタ層434上にエミッタ電極435が形成されている。
例えば、エミッタ層434はn型InGaP層、GaAs層およびInGaAs層を積層した層より形成され、エミッタ電極435は、例えば、タングステンシリサイド(WSi)から形成されている。
このように、ベースメサ(p型GaAs層)433とエミッタ層(n型InGaP層)434との間には異種半導体接合(ヘテロ接合)が形成されている。また、本実施の形態におけるHBT25は、コレクタ電極437が一番下層に形成され、一番上層にエミッタ電極435が形成された構造をしており、中間層にベース電極436が形成された構造となっている。
HBT25はこのように構成されており、このHBT25と同様の構成を有するHBT26、HBT27が横方向に並んで形成されている。
続いて、HBT25〜HBT27と第1配線層までを形成した平面図を図55に示す。図55に示すように、HBT25〜HBT27の各コレクタ電極437は導電材料を埋め込んだ接続孔439aによって第1コレクタ配線ME1cに共通接続している。すなわち、第1コレクタ配線ME1cは、HBT25〜HBT27の各コレクタ電極437を電気的に接続するものであり、第1配線層に形成されている。また、HBT25〜HBT27の各ベース電極436は、導電材料を埋め込んだ接続孔439bによって第1ベース配線ME1bに共通接続している。この第1ベース配線ME1bも第1コレクタ配線ME1cと同層である第1配線層に形成されている。
次に、HBT25〜HBT27、第1配線層および第2配線層までを形成した平面図を図56に示す。図56に示すように、HBT25〜HBT27の各エミッタ電極435は、導電性材料を埋め込んだ接続孔442aによって、エミッタ配線ME2eに共通接続している。すなわち、エミッタ配線ME2eは、HBT25〜HBT27が並んでいる方向に延在していおり、導電性材料を埋め込んだ接続孔442aを介して各エミッタ電極435と接続している。このエミッタ配線ME2eは、第1配線層の上部にある第2配線層に形成されている。エミッタ配線ME2eが第2配線層に形成されているのは、エミッタ電極435がベース電極436やコレクタ電極437よりも高い位置に形成されているためである。また、第1コレクタ配線ME1cは、導電性材料を埋め込んだ接続孔442bによって第2コレクタ配線ME2cに接続し、第1ベース配線ME1bは、導電性材料を埋め込んだ接続孔442cによって、第2ベース配線ME2bに接続している。これら第2コレクタ配線ME2cや第2ベース配線ME2bは第2配線層に形成されている。
次に、HBT25〜HBT27、第1配線層、第2配線層および第3配線層(バンプ電極)を形成した平面図を図57に示す。図57に示すように、第2配線層に形成されたエミッタ配線ME2e上に直接エミッタバンプ電極419bが形成されている。すなわち、エミッタバンプ電極419bは、第3配線層に形成されるが、この第3配線層は、第2配線層との間に接続孔を介さずに直接第2配線層上に形成されている。
エミッタバンプ電極419bは、HBT25〜HBT27が並んでいる方向に延在しており、第2配線層に形成されたエミッタ配線ME2eを介して、各エミッタ電極435に電気接続している。このように所定方向に延在しているため熱容量や発熱密度が大きくなったエミッタ電極群501に対して共通エミッタ配線層ME3およびエミッタバンプ電極419bを形成することにより、各エミッタ電極435の近傍で発生した熱は速やかに共通エミッタ配線層ME3およびエミッタバンプ電極419bに拡散する。このため、HBT25〜HBT27で発生した熱の放熱効率を高めることができる。
また、第2コレクタ配線ME2c上には直接コレクタバンプ電極419a(図示せず)が形成されている。第2ベース配線ME2b上には直接ベースバンプ電極419c(図示せず)が形成されている。これらコレクタバンプ電極419a、エミッタバンプ電極419bおよびベースバンプ電極419cは、同じ第3配線層に形成されているため、半導体チップ19の素子形成面は平坦化されている。ME2e層はME3層と同じ工程で形成することが可能である。ME2e層はME3層のそれぞれの配線は一体形成してもよいし、別々に形成してもよい。
次に、図58〜図63により、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法について説明する。図58〜図63は、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
まず、図54のA−A線で切断した断面図を図58に示す。図58に示すように、半絶縁性のGaAs基板(半導体ウエハ)430上に有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法を使用して、n型GaAs層よりなるサブコレクタ層431を形成する。そして、サブコレクタ層431上にある各チップ領域にHBT25〜HBT27を形成する。以下に、HBT25〜HBT27を形成する工程を簡単に説明する。
サブコレクタ層431上に、MOCVD法を使用することにより、n型GaAs層よりなるコレクタ層およびp型GaAs層よりなるベース層を積層して形成する。そして、ベース層上に、MOCVD法を使用することにより、n型InGaP層、GaAs層およびInGaAs層を順次形成する。
続いて、InGaAs層上に導電性膜として、例えばタングステンシリサイド膜を形成する。タングステンシリサイド膜の形成には、例えば、スパッタリング法を使用することができる。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、タングステンシリサイド膜をパターニングして、エミッタ電極435を形成する。
次に、エミッタ電極435をマスクとして、n型InGaAs層、GaAs層およびInGaP層を順次エッチングすることにより、エミッタ層434を形成する。そして、露出したベース層上に、例えば金などよりなるベース電極436を形成する。
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してベースメサ433を形成し、その後、コレクタメサ432を形成する。そして、露出しているサブコレクタ層431上に金などよりなるコレクタ電極437を形成する。このようにして、HBT25〜HBT27を形成することができる。最後に、メサアイソレーション500を形成し、他の素子との電気的分離を行う。
次に、図59に示すように、HBT25〜HBT27を形成したGaAs基板430の素子形成面に絶縁膜438を形成する。絶縁膜438は、例えばP−CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)法およびSOG(Spin On Glass)法を使用した積層の酸化シリコン膜より形成される。すなわち、SOG法はシリカをアルコールなどの溶媒に溶かした液をGaAs基板430の素子形成面に回転塗布した後、熱処理で溶媒を蒸発させることにより、絶縁膜438となる酸化シリコン膜を形成する。
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、絶縁膜438に接続孔439aを形成する。接続孔439aは、コレクタ電極437の上部を開口するように形成され、接続孔439aの底部にコレクタ電極437が露出する。このとき、図59には現れないが、ベース電極436に貫通する接続孔439bも形成される。
次に、図55のA−A線で切断した断面図を図60に示す。図60に示すように、めっき技術およびフォトリソグラフィ技術を使用することにより、接続孔439a内を含む絶縁膜438上にモリブデン膜440a、金膜440bおよびモリブデン膜440cを順次形成して、第1コレクタ配線ME1cを形成する。この第1コレクタ配線ME1cは、第1配線層に形成され、各コレクタ電極437を共通接続している。
また、図60には現れないが、接続孔439bを含む絶縁膜438上に第1ベース配線ME1bも形成される(図55参照)。第1コレクタ配線ME1cや第1ベース配線ME1bは、例えばスパッタリング法を使用して形成してもよい。
続いて、図56のA−A線で切断した断面図を図61に示す。図61に示すように、第1コレクタ配線ME1cを形成した絶縁膜438上に絶縁膜441を形成する。絶縁膜441は、例えば、絶縁膜438と同様に、P−CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)法およびSOG法を使用した積層の酸化シリコン膜より形成される。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、絶縁膜438および絶縁膜441にエミッタ電極435へ到達する接続孔442aを形成する。このとき、図56に示すような第1コレクタ配線ME1cへ到達する接続孔442bおよび第1ベース配線ME1bへ到達する接続孔442cも形成される。
次に、図61に示すように、めっき技術およびフォトリソグラフィ技術を使用することにより、接続孔442a内を含む絶縁膜441上にモリブデン膜443a、金膜443bおよびモリブデン膜443cを順次形成して、エミッタ配線ME2eを形成する。このエミッタ配線ME2eは、HBT25〜HBT27が並んでいる方向に延在しており、各エミッタ電極435に共通接続される。
このエミッタ配線ME2eは、第2配線層に形成される。ここで、図61には現れないが、図56に示すように、導電性材料を埋め込んだ接続孔442bを介して第1コレクタ配線ME1c上に第2コレクタ配線ME2cが形成され、導電性材料を埋め込んだ接続孔442cを介して第1ベース配線ME1b上に第2ベース配線ME2bが形成される。第2コレクタ配線ME2cや第2ベース配線ME2bも第2配線層に形成される。
なお、エミッタ配線ME2e、第2コレクタ配線ME2cおよび第2ベース配線ME2bは、めっき技術ではなくスパッタリング法などを使用して形成してもよい。
次に、図57のA−A線で切断した断面図を図62に示す。ここでは、まずエミッタ配線ME2eを含む絶縁膜441上にパッシベーション膜となる窒化シリコン膜(図示せず)を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、窒化シリコン膜をパターニングする。パターニングは、バンプ電極形成領域を開口するように行われる。
続いて、モリブデンおよび金よりなるモリブデン/金膜445aを例えば、スパッタリング法を使用してエミッタ配線ME2e上を含む領域に形成する。その後、フォトリソグラフィ技術、および、めっき技術を使用して、モリブデン/金膜445a上に金膜445bを形成してエミッタバンプ電極419bを形成し、図63に示すように、その上にはんだ46を形成する。
このエミッタバンプ電極419bは、HBT25〜HBT27が並んだ方向に延在しているエミッタ配線ME2eを含むように形成されている。その上のHBT25〜HBT27が並んだ方向と隣り合うエミッタ群501をつなぐように任意の方向に延在するように形成される前面にME3層が形成されている。
したがって、エミッタバンプ電極419bはHBT25〜HBT27が並んだエミッタ群501の方向と関係なく任意の場所に形成することができる。本実施の形態の場合、隣り合うエミッタ群に対して直行する方向に延在するように形成される。
なお、エミッタバンプ電極419bを形成する際、図56に示すようなコレクタバンプ電極419a(442a)やベースバンプ電極419c(442c)も形成される。
次に、GaAs基板430を切断分離して個々の半導体チップに切り分ける。ここで、切り取られた個々の半導体チップは、例えば、図51に示す半導体チップ419となる。
続いて、図51に示す配線基板410が複数形成された多数個取り基板に半導体チップ419を実装する。多数個取り基板内にある各配線基板410への半導体チップ419の実装は、半導体チップ419に形成されたエミッタバンプ電極419bを配線基板410に形成された複数のビア418を内包して接続するように行われる。この複数のビア418は、図51に示す配線基板410の裏面に形成されたGND用外部配線412に接続されている。
続いて、図51に示すように各配線基板410へ実装したチップ部品414と半導体チップ419を、たとえば、Sn3Ag0.5Cu(含有される金属組成がSnが約96.5wt%、Agが約3wt%、Cuが約0.5wt%で構成される)はんだペーストで接続し、多数個取り基板の部品実装面を樹脂で封止した後、個々の配線基板410に切断分離する。このようにして、図51に示すようなパワーアンプモジュールを形成することができる。
本実施の形態におけるパワーアンプモジュールにおいて、エミッタ群501に関して、1つのエミッタ群の中央にVIAホールがないエミッタ群の方向に延在するエミッタバンプ電極419bは、複数のビア418を介してGND用外部配線412に接続されている。
このため、HBT25〜HBT27で発生した熱は、HBT25〜HBT27が並ぶ方向に直行する方向に延在しているエミッタバンプ電極419bに伝わった後、複数のビア418を通ってGND用外部配線412で放熱される。したがって、複数のビア418を介して熱が放熱されるので、放熱効率を向上させることができる。
また、本実施の形態におけるパワーアンプモジュールは、半導体チップ419をフリップチップ接続するように実装したので、パワーアンプモジュールのワイヤボンディングエリアの小型化を図ることができる。
このように構成することにより、例えば、エミッタバンプ電極419bを伝わってきた熱は、複数のビア418を通ってGND用外部配線412へ伝わるので、放熱効率を向上させることができる。
また、例えば、エミッタバンプ電極419bがGSM方式の回路内にあり、もう1つのエミッタバンプ電極がDCS方式の回路にある場合では、一方の回路が使用されている場合、他方の回路は使用されていないため、例えばGSM方式の回路が使用されてエミッタバンプ電極419bが発熱しているとき、この熱をDCS方式の回路側のエミッタバンプ電極側にあるビアも使って効率的にGND用外部配線412へ伝えることができる。
一般的な金属バンプとして、Auスタッドバンプ、AuめっきバンプやCuめっきバンプにはんだめっき形成したものや、CuボールにめっきしたものやCu金属片をはんだで形成したものがある。
このような形状のバンプを、共通エミッタ配線層(M3)の上に任意に形成することができる。基板側に形成可能スルーホールの大きさは、スルーホールの直径や、スルーホール側壁のCu厚さ、周辺に配置すべき信号配線の数等により制限される。このため最も放熱しやすい基板スルーホール直上にバンプ形成できるようエミッタ配線上の任意の場所にバンプ形成することができる。
また、エミッタバンプのAu配線の表面に、Mo、Ti、Pt、AuGe、W、Ni-W等の単体や合金や異種混合物含有の金属層を形成した後、金属めっきによるバンプを形成してもよい。このバンプ上にPd、Niはんだ拡散バリア層を設け、Sn系のはんだめっきを形成すればよい。Niめっきは電気Niめっき、無電解Ni-Pめっき、無電解Ni-Bめっき等が用いられ、これらに限定されない。
また、これらのはんだめっきの種類は、Sn、Sn−Cu、Sn−Bi、Sn−Ag、Sn−Ag−Cu,Sn−Zn、Sn−Pb等でよく、その組成は限定されない。めっきの代わりにはんだペーストを用いてもよい。はんだペーストの種類はSnをベースに構成されたペーストであればよく、またAu−SnやAuGeはんだでもよい。その組成は限定されない。有機接着剤系材料と金属、金属酸化物フィラーの混合物である、Agペースト、Cuペースト、Auペースト、有機接着剤系材料とカーボンナノチューブの混合物が形成されていてもよい。
次に、図64〜図67により、本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の変形例について説明する。図64〜図67は本発明の一実施の形態(本実施の形態3)に係る半導体装置の変形例を説明するための説明図である。
まず、図64に示す変形例は、一連のバンプが一定の方向に並んでいて、略長方形バンプの長さを、図53に示す例と比べて短く配置したものである。
このような構造とすることにより、アンダーフィル樹脂がチップ下に流入しやすく、巻き込みボイドがアンダーフィル中にできにくい傾向にあるため実装プロセスでの高信頼性を得ることができる。
また、図65は一群のエミッタ電極群がそれぞれ異なる方向性を持ち、一連のバンプが一定の方向に並んでいる構造としたものである。
この構造の方が、アンダーフィル樹脂がチップ下に流入しやすく、巻き込みボイドがアンダーフィル中にできにくい傾向にあるため実装プロセスでの高信頼性を得ることができる。
また、図65に示す変形例の場合に、一連の略直行バンプが配置される位置に対して、例えばや45度の方向に配置してもよい。また、放熱を第一優先した場合、基板の設計にたいして任意の角度にバンプが配列されていてもよい。この場合、アンダーフィルのボイドをできにくくするために、アンダーフィルを先に塗布形成して、仮止めさせる効果を持たせる方法が有効である。
また、図66は一群のエミッタ電極群がそれぞれ異なる方向性を持ち、一連のバンプが一定の方向に並んでいない構造としたものである。
この構造の場合、アンダーフィルのボイドをできにくくするために、アンダーフィルを先に塗布形成し、仮止め効果を持たせる方法とすることにより、実装プロセス設計の点で、製造プロセス時間が短縮できる。
また、図66に示す変形例の場合に、アンダーフィルのボイドをできにくくするために、アンダーフィルを先注入のとき、半導体チップにアンダーフィルを注入する際の反対側を真空に引いてアンダーフィル充填を促進する方法とすることにより、アンダーフィル形成するプロセスでの高信頼性を得ることができる。
また、図66に示す変形例の場合に、アンダーフィルのボイドをできにくくするために、アンダーフィルを封止樹脂で兼ねる、すなわち、モールド樹脂封止する際の型の樹脂流入口と反対側を真空に引いて真空モールドする方法とすることにより、アンダーフィル形成するプロセスでの高信頼性を図ることができ、高信頼性な利点がある。
また、図67は、共通エミッタ配線層(ME3)上にAuやCuの柱(めっき、金属片等)のはんだめっき502を形成して、その形状が上に凸な、例えば矩形等の突起505を有するバンプ形状としたものである。
このように、例えば薄膜プロセスで金属突起を共通エミッタ配線層(ME3)の上に任意に形成することで、狭ピッチは接続高さが数ミクロン〜数十ミクロンのはんだ接続に対して、基板の反りを吸収し、高歩留まりな接続が確保できる。
本実施の形態では、npn型のバイポーラトランジスタについて説明したが、pnp型のバイポーラトランジスタに適用してもよい。また、GaAs基板上に形成されたバイポーラトランジスタについて説明したが、その他の化合物半導体を使用してもよい。
また、本実施の形態では、GaAs基板を使用し、エミッタ層としてInGaP層を含む場合について説明したが、GaAs基板を使用し、エミッタ層としてAlGaAs(アルミニウムガリウム砒素)を含むHBTに本発明を適用してもよい。
以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。
1 電力増幅モジュール
2 半導体チップ
2a 表面
2b 裏面
3 配線基板
3a 上面
3b 下面
4 半導体チップ
5 受動部品
6 集積受動部品
7 封止樹脂
11 チップ搭載用導体パターン
12 半田
13 パッド電極
14 ボンディングワイヤ
15 バンプ電極
21 実装基板
21a 上面
22 部品
23a,23b,23c 端子
24 半田
31 半導体基板
32 エピタキシャル層
33 p型埋め込み層
34 素子分離領域
35 活性領域
37 p型ウエル
38 ゲート絶縁膜
39 ゲート電極
40 第1のn型ドレイン領域
41 n型ソース領域41
42 サイドウォールスペーサ
43 第2のn型ドレイン領域
44 n型ドレイン領域
45 n型ソース領域
46 p型半導体領域
50 単位セル
50a 単位LDMOSFET
51,54,57 絶縁膜
53,56,59 プラグ
61 絶縁膜
62,62D,62G,62S 開口部
63 シード膜
64 銅膜
65 ニッケル膜
69 UBM膜
70 矢印
71,72,73,74 導体層
71D ドレインランド用導体パターン
71S ソースランド用導体パターン
102AM1,102AM2,102BM1,102BM2 整合回路
103 周辺回路
103A 制御回路
103A1 電源制御回路
103A2 バイアス電圧生成回路
103B バイアス回路
103C 制御回路
104a,104b,104c 入力端子
105A,105B 整合回路
106 端子
107A,107B 整合回路
108A,108B ローパスフィルタ
109A,109B スイッチ回路
110a,110b 端子
133 素子形成領域
201 電力増幅モジュール
202 半導体チップ
203 配線基板
203c,203d,203e 絶縁層
204 半導体チップ
205 受動部品
206 集積受動部品
207 封止樹脂
211 チップ搭載用導体パターン
212 半田
213 パッド電極
214 ボンディングワイヤ
215 バンプ電極
269 UBM膜
362 開口部
363 シード膜
364 銅膜
365 ニッケル膜
366 再配線
369 UBM膜
401 制御回路
402a〜402c 増幅器
403a〜403c 増幅器
410 配線基板
411 外部配線
412 GND用外部配線
413 配線
414 チップ部品
414a 接続端子
415 接続用はんだもしくは高熱伝導接着剤
416 基板表面電極
417 VIAホール
418 ビア
419 半導体チップ
419a コレクタバンプ電極
419b エミッタバンプ電極
419c ベースバンプ電極
420 信号電極用バンプ
423 封止部
425〜427 HBT
428 制御IC
430 GaAs基板
431 サブコレクタ層
432 コレクタメサ
433 ベースメサ
434 エミッタ層
435 エミッタ電極
436 ベース電極
437 コレクタ電極
438 絶縁膜
439a,439b 接続孔
440a モリブデン膜
440b 金膜
440c モリブデン膜
441 絶縁膜
442a,442b,442c 接続孔
443a モリブデン膜
443b 金膜
443c モリブデン膜
445a モリブデン/金膜
445b 金膜
502 はんだめっき
505 矩形等の突起
ANT アンテナ
ANT−SW アンテナスイッチ
AGCAMP AGCアンプ
BB1 ベースバンド部
BP,BP1 バンプ電極
BPD,BPD1,BPD2,BPD3,BPD4,BPD5,BPD6 バンプ電極
BPG,BPG1,BPG2,BPG3,BPG4,BPG5,BPG6 バンプ電極
BPS,BPS1,BPS2,BPS3,BPS4,BPS5,BPS6 バンプ電極
BP202,BP302 ソース用バンプ電極
CDP 表示・制御部
CND 導体層
CNDD ドレイン用導体層
CNDG ゲート用導体層
CNDS ソース用導体層
COD1 音声CODEC
COD2 チャネルCODEC
CR1 コア層
DAC D/A変換回路
DMDL 復調回路
DPS デジタル携帯電話機
FPL1 RF−PLL
FPL2 IF−PLL
IFC IF回路
IL 絶縁膜
L1,L2 長さ
L3 直径
L4 距離
LCD 液晶表示部
LDML,LDMH 電力増幅回路
LDML1,LDML2,LDML3,LDMH1,LDMH2,LDMH3 増幅段
LNA 低雑音アンプ
LP,LP201 ランド
LPD,LPD203 ドレイン用ランド
LPS,LPS203 ソース用ランド
M1,M2,M3 配線
M1D,M2D ドレイン配線
M1G,M2G ゲート配線
M1S,M2S ソース配線
M2D1 配線部
M2D2 連結配線部
M3D ドレイン用パッド
M3G ゲート用パッド
M3S,M3S302 ソース用パッド
MCN マイコン
MDL 変調回路
MIC マイク
MRY メモリ
RFB1 RFブロック部
OP 開口部
OP2 バンプ用開口部
OP3 開口部
PI1 絶縁膜
PI2 樹脂絶縁膜
PI3 樹脂膜
PI4 樹脂絶縁膜
PR1 レジストパターン
PR1a 開口部
PP1,PP2 プリプレグ層
QMD 直交変調器
REG1 LDMOSFET形成領域
REG2,REG3 領域
REGL1,REGL2,REGL3 LDMOSFET形成領域
REGH1,REGH2,REGH3 LDMOSFET形成領域
RPB プローブ
RX−MIX 受信ミクサ
SR1,SR2 半田レジスト層
SP スピーカ
T1,T2 厚み
T3 高さ
TE1,TE2,TE201,TE202 裏面端子
TX−MIX 送信ミクサ
VH,VH1、VH2,VH3,VH201 ビア
VH1S,VH2S,VH3S ソース用ビア
VH203 貫通ビア
VH301,VH302,VH303 ソース用ビア
WP 配線パターン

Claims (28)

  1. 電力増幅回路用のLDMOSFET素子が形成され、前記LDMOSFET素子のソース用バンプ電極、ドレイン用バンプ電極およびゲート用バンプ電極を含む複数のバンプ電極を有する半導体装置であって、
    半導体基板と、
    前記半導体基板の主面の第1LDMOSFET形成領域に形成された、前記LDMOSFET素子用の複数のソース領域および複数のドレイン領域と、
    前記半導体基板の前記主面の前記第1LDMOSFET形成領域上にそれぞれゲート絶縁膜を介して形成された、前記LDMOSFET素子用の複数のゲート電極と、
    前記半導体基板の前記主面上に前記複数のゲート電極よりも上層に形成されたソース用パッド、ドレイン用パッドおよびゲート用パッドと、
    前記半導体基板の前記主面上に前記複数のゲート電極よりも上層でかつ前記ソース用パッド、前記ドレイン用パッドおよび前記ゲート用パッドよりも下層に形成され、前記複数のソース領域と前記ソース用パッドとの間を電気的に接続するソース用配線、前記複数のドレイン領域と前記ドレイン用パッドとの間を電気的に接続するドレイン用配線、および前記複数のゲート電極と前記ゲート用パッドとの間を電気的に接続するゲート用配線と、
    前記ソース用パッド上に前記ソース用パッドよりも厚いソース用導体層を介して形成された前記ソース用バンプ電極と、
    前記ドレイン用パッド上に前記ドレイン用パッドよりも厚いドレイン用導体層を介して形成された前記ドレイン用バンプ電極と、
    前記ゲート用パッド上に前記ゲート用パッドよりも厚いゲート用導体層を介して形成された前記ゲート用バンプ電極と、
    前記ソース用バンプ電極、前記ドレイン用バンプ電極および前記ゲート用バンプ電極が配置されていない部分の前記ゲート用導体層、前記ソース用導体層および前記ドレイン用導体層と前記ゲート用パッド、前記ソース用パッドおよび前記ドレイン用パッドとを覆うように形成された樹脂膜と、
    を備え、
    前記ソース用バンプ電極は、前記第1LDMOSFET形成領域上に配置され、
    前記ソース用バンプ電極と前記ソース用導体層の間、前記ドレイン用バンプ電極と前記ドレイン用導体層の間、および前記ゲート用バンプ電極と前記ゲート用導体層の間には、前記樹脂膜が形成されていないことを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記ゲート用パッド、前記ソース用パッドおよび前記ドレイン用パッドは、互いに同層に形成され、
    前記ゲート用導体層、前記ソース用導体層および前記ドレイン用導体層は、互いに同層に形成されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記ゲート用パッド、前記ソース用パッドおよび前記ドレイン用パッドは、アルミニウムを主体として形成されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項3記載の半導体装置において、
    前記ゲート用導体層、前記ソース用導体層および前記ドレイン用導体層は、銅を主体として形成されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記LDMOSFET素子は、前記半導体基板の前記第1LDMOSFET形成領域に形成された複数の単位LDMOSFET素子を並列に接続して構成されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記ソース用バンプ電極は、前記複数のソース領域、前記複数のドレイン領域および前記複数のゲート電極の少なくとも一部と平面的に重なっていることを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項6記載の半導体装置において、
    前記ドレイン用バンプ電極および前記ゲート用バンプ電極は、前記第1LDMOSFET形成領域に平面的に重ならない位置に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項7記載の半導体装置において、
    前記樹脂膜は最上層保護膜であることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記ソース用バンプ電極が前記第1LDMOSFET形成領域上に複数形成されていることを特徴とする半導体装置。
  10. 請求項9記載の半導体装置において、
    前記第1LDMOSFET形成領域に平面的に重なるように配置された共通の前記ソース用パッド上に、複数の前記ソース用バンプ電極が、それぞれ前記ソース用導体層を介して配置されていることを特徴とする半導体装置。
  11. 請求項10記載の半導体装置において、
    前記樹脂膜はポリイミド樹脂からなることを特徴とする半導体装置。
  12. 請求項11記載の半導体装置において、
    前記電力増幅回路は複数の増幅回路を多段接続した多段構成を有しており、
    前記各増幅回路を構成するLDMOSFET素子が前記半導体装置に形成され、
    前記第1LDMOSFET形成領域に形成された前記複数の単位LDMOSFET素子は、多段構成の前記複数の増幅回路のうちの最終段の増幅回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
  13. 請求項8記載の半導体装置において、
    前記ドレイン用バンプ電極は複数形成されていることを特徴とする半導体装置。
  14. 請求項13記載の半導体装置において、
    前記ソース用バンプ電極の平面積は、前記複数のドレイン用バンプ電極のうちの2個の前記ドレイン用バンプ電極の平面積の和よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  15. 請求項14記載の半導体装置において、
    前記ソース用バンプ電極の平面形状は略長方形状であり、その長辺の長さは、前記複数のドレイン用バンプ電極のうちの隣り合う2個の前記ドレイン用バンプ電極の中心間の距離よりも長いことを特徴とする半導体装置。
  16. 電力増幅回路を有する半導体装置であって、
    コア層、前記コア層の上に形成された第1絶縁層、および前記コア層の下に形成された第2絶縁層を含む多層配線基板と、
    前記電力増幅回路用のLDMOSFET素子を含み、前記多層配線基板上に搭載された半導体チップと、
    を備え、
    前記多層配線基板は、前記コア層に形成された複数の第1ビアと、前記第1絶縁層に形成された複数の第2ビアと、前記第2絶縁層に形成された複数の第3ビアと、前記多層配線基板の上面に形成された複数のランドとを有しており、
    前記半導体チップは、前記半導体チップの第1主面に、前記LDMOSFET素子のソース用バンプ電極、ドレイン用バンプ電極およびゲート用バンプ電極を含む複数のバンプ電極を有し、かつ前記第1主面が前記多層配線基板の前記上面に対向するように搭載されており、
    前記ソース用バンプ電極は、前記複数のランドのうちの複数のソース用ランドに電気的かつ機械的に接続されており、
    前記複数の第2ビアのうちの複数のソース用第2ビアが、前記複数のソース用ランドの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用ランドにそれぞれ電気的に接続され、
    前記複数の第1ビアのうちの複数のソース用第1ビアが、前記複数のソース用第2ビアの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用第2ビアにそれぞれ電気的に接続され、
    前記複数の第3ビアのうちの複数のソース用第3ビアが、前記複数のソース用第1ビアの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用第1ビアにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項16記載の半導体装置において、
    前記複数のソース用第2ビアと前記複数のソース用第1ビアと前記複数のソース用第3ビアとは、前記多層配線基板の前記上面に直交する同一の直線上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  18. 請求項17記載の半導体装置において、
    前記LDMOSFET素子は、前記半導体チップの第1LDMOSFET形成領域に形成された複数の単位LDMOSFET素子を並列に接続して構成されており、
    前記半導体チップにおいて、前記ソース用バンプ電極は、前記第1LDMOSFET形成領域上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  19. 請求項18記載の半導体装置において、
    前記多層配線基板の下面にソース用端子が形成されており、
    前記複数のソース用ランドは、前記多層配線基板の前記上面に直交する同一の直線上に配置された前記複数のソース用第1ビア、前記複数のソース用第2ビアおよび前記複数のソース用第3ビアを介して、前記ソース用端子に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  20. 請求項19記載の半導体装置において、
    前記ソース用端子は、前記多層配線基板の下面における前記半導体チップの直下の領域を全て含むように形成されていることを特徴とする半導体装置。
  21. 請求項20記載の半導体装置において、
    前記複数のソース用第2ビアおよび前記複数のソース用第3ビアの各々は、ブラインドビアホールであり、
    前記複数のソース用第1ビアの各々は、インナビアホールであることを特徴とする半導体装置。
  22. 請求項21記載の半導体装置において、
    前記半導体チップには、前記ドレイン用バンプ電極が複数形成されており、
    前記ソース用バンプ電極の平面積は、前記複数のドレイン用バンプ電極のうちの2個の前記ドレイン用バンプ電極の平面積の和よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  23. 請求項21記載の半導体装置において、
    前記半導体チップには、前記ドレイン用バンプ電極が複数形成されており、
    前記ソース用バンプ電極の平面形状は略長方形状であり、その長辺の長さは、前記複数のドレイン用バンプ電極のうちの隣り合う2個の前記ドレイン用バンプ電極の中心間の距離よりも長いことを特徴とする半導体装置。
  24. 電力増幅回路を有する半導体装置であって、
    コア層、前記コア層の上に形成された第1絶縁層、および前記コア層の下に形成された第2絶縁層を含む多層配線基板と、
    前記電力増幅回路用のLDMOSFET素子を含み、前記多層配線基板上に搭載された半導体チップと、
    を備え、
    前記多層配線基板は、前記コア層に形成された複数の第1ビアと、前記第1絶縁層に形成された複数の第2ビアと、前記第2絶縁層に形成された複数の第3ビアと、前記多層配線基板の上面に形成された複数のランドとを有しており、
    前記半導体チップは、前記半導体チップの第1主面に、前記LDMOSFET素子のソース用バンプ電極、ドレイン用バンプ電極およびゲート用バンプ電極を含む複数のバンプ電極を有し、かつ前記第1主面が前記多層配線基板の前記上面に対向するように搭載されており、
    前記半導体チップには、前記ソース用バンプ電極が複数形成されており、
    前記複数のソース用バンプ電極は、前記複数のランドのうちの複数のソース用ランドにそれぞれ電気的かつ機械的に接続されており、
    前記複数の第2ビアのうちの複数のソース用第2ビアが、前記複数のソース用ランドの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用ランドにそれぞれ電気的に接続され、
    前記複数の第1ビアのうちの複数のソース用第1ビアが、前記複数のソース用第2ビアの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用第2ビアにそれぞれ電気的に接続され、
    前記複数の第3ビアのうちの複数のソース用第3ビアが、前記複数のソース用第1ビアの下にそれぞれ配置されかつ前記複数のソース用第1ビアにそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  25. 請求項24記載の半導体装置において、
    前記複数のソース用第2ビアと前記複数のソース用第1ビアと前記複数のソース用第3ビアとは、前記多層配線基板の前記上面に直交する同一の直線上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  26. 請求項25記載の半導体装置において、
    前記LDMOSFET素子は、前記半導体チップの第1LDMOSFET形成領域に形成された複数の単位LDMOSFET素子を並列に接続して構成されており、
    前記半導体チップにおいて、前記複数のソース用バンプ電極は、前記第1LDMOSFET形成領域上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  27. 請求項26記載の半導体装置において、
    前記多層配線基板の下面にソース用端子が形成されており、
    前記ソース用端子は、前記多層配線基板の下面における前記半導体チップの直下の領域を全て含むように形成されており、
    前記複数のソース用ランドは、前記多層配線基板の前記上面に直交する同一の直線上に配置された前記複数のソース用第1ビア、前記複数のソース用第2ビアおよび前記複数のソース用第3ビアを介して、前記ソース用端子に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  28. 請求項27記載の半導体装置において、
    前記複数のソース用第2ビアおよび前記複数のソース用第3ビアの各々は、ブラインドビアホールであり、
    前記複数のソース用第1ビアの各々は、インナビアホールであることを特徴とする半導体装置
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Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9084377B2 (en) * 2007-03-30 2015-07-14 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit package system with mounting features for clearance
JP5405785B2 (ja) * 2008-09-19 2014-02-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2010258366A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Renesas Electronics Corp 半導体装置
JP2010272689A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Renesas Electronics Corp 電界効果トランジスタ
JP5240155B2 (ja) * 2009-10-06 2013-07-17 三菱電機株式会社 実装回路基板
JP5355380B2 (ja) * 2009-12-25 2013-11-27 新光電気工業株式会社 多層配線基板
JP5644286B2 (ja) * 2010-09-07 2014-12-24 オムロン株式会社 電子部品の表面実装方法及び電子部品が実装された基板
JP5447453B2 (ja) 2010-11-03 2014-03-19 株式会社デンソー スイッチングモジュール
US8304916B1 (en) * 2011-07-06 2012-11-06 Northrop Grumman Systems Corporation Half-through vias for suppression of substrate modes
US8628636B2 (en) * 2012-01-13 2014-01-14 Advance Materials Corporation Method of manufacturing a package substrate
US8670671B2 (en) * 2012-01-30 2014-03-11 Oracle International Corporation Energy-efficient optical source
US9717146B2 (en) * 2012-05-22 2017-07-25 Intersil Americas LLC Circuit module such as a high-density lead frame array (HDA) power module, and method of making same
KR101338015B1 (ko) * 2012-07-27 2013-12-09 숭실대학교산학협력단 스택 구조를 가지는 전력 증폭기
US9035194B2 (en) * 2012-10-30 2015-05-19 Intel Corporation Circuit board with integrated passive devices
JP6093556B2 (ja) * 2012-11-13 2017-03-08 富士通株式会社 半導体装置および半導体集積回路装置、電子装置
US20140167900A1 (en) 2012-12-14 2014-06-19 Gregorio R. Murtagian Surface-mount inductor structures for forming one or more inductors with substrate traces
CN104009772A (zh) * 2013-02-26 2014-08-27 民瑞科技股份有限公司 Gsm移动通讯前端模块电路装置
KR102116962B1 (ko) * 2013-06-25 2020-05-29 삼성전자주식회사 반도체 패키지
CN104425571B (zh) * 2013-09-10 2017-03-01 台达电子工业股份有限公司 半导体装置
US9613921B2 (en) * 2013-10-18 2017-04-04 Globalfoundries Inc. Structure to prevent solder extrusion
US9343418B2 (en) * 2013-11-05 2016-05-17 Xilinx, Inc. Solder bump arrangements for large area analog circuitry
US10868155B2 (en) 2014-11-27 2020-12-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Compound semiconductor device
US11508834B2 (en) 2014-11-27 2022-11-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Compound semiconductor device
JP6071009B2 (ja) 2014-11-27 2017-02-01 株式会社村田製作所 化合物半導体装置
US20180130841A1 (en) * 2015-03-27 2018-05-10 Kyocera Corporation Imaging component and imaging module provided with same
FR3036917B1 (fr) * 2015-05-28 2018-11-02 IFP Energies Nouvelles Dispositif electronique comprenant une carte de circuit imprime avec un refroidissement ameliore.
CN105899003B (zh) * 2015-11-06 2019-11-26 武汉光谷创元电子有限公司 单层电路板、多层电路板以及它们的制造方法
KR102454892B1 (ko) 2015-12-09 2022-10-14 삼성전자주식회사 반도체 칩, 이를 포함하는 반도체 패키지, 및 반도체 칩의 제조 방법
US10165682B2 (en) * 2015-12-28 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Opening in the pad for bonding integrated passive device in InFO package
JP6617590B2 (ja) * 2016-02-03 2019-12-11 富士通株式会社 半導体装置
JP6577910B2 (ja) * 2016-06-23 2019-09-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置
JP6881726B2 (ja) * 2016-06-28 2021-06-02 株式会社Joled 実装基板
JP2018098487A (ja) * 2016-12-14 2018-06-21 株式会社村田製作所 半導体モジュール
WO2018168653A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 株式会社村田製作所 高周波モジュール
JP2018181943A (ja) 2017-04-05 2018-11-15 株式会社村田製作所 電力増幅モジュール
US11393692B2 (en) * 2017-08-17 2022-07-19 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package electrical contact structures and related methods
US10727391B2 (en) 2017-09-29 2020-07-28 International Business Machines Corporation Bump bonded cryogenic chip carrier
US10510694B2 (en) * 2018-04-18 2019-12-17 Analog Devices, Inc. Radio frequency communication systems
JP2019192729A (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 株式会社村田製作所 半導体装置
JP2020027973A (ja) 2018-08-09 2020-02-20 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
JP2020027974A (ja) 2018-08-09 2020-02-20 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
JP2020027975A (ja) * 2018-08-09 2020-02-20 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
KR20200087479A (ko) * 2019-01-11 2020-07-21 스템코 주식회사 다층 기판 및 그 제조 방법
JP2020120080A (ja) 2019-01-28 2020-08-06 株式会社村田製作所 半導体素子
CN113424312A (zh) * 2019-02-08 2021-09-21 ams国际有限公司 降低集成电路和传感器对射频干扰的敏感性
JP2020150026A (ja) 2019-03-11 2020-09-17 株式会社村田製作所 多層配線基板
JP7091555B2 (ja) * 2019-04-01 2022-06-27 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 電力増幅装置
CN111162069B (zh) * 2019-12-23 2022-04-01 美的集团(上海)有限公司 一种智能功率模块及其制备方法
JP2021103713A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 株式会社村田製作所 高周波モジュール及び通信装置
JP2023520028A (ja) 2020-04-03 2023-05-15 ウルフスピード インコーポレイテッド ソース、ゲート及び/又はドレイン導電性ビアを有するiii族窒化物ベースの高周波トランジスタ増幅器
US11837559B2 (en) 2020-04-03 2023-12-05 Wolfspeed, Inc. Group III nitride-based radio frequency amplifiers having back side source, gate and/or drain terminals
JP2021170582A (ja) * 2020-04-15 2021-10-28 株式会社村田製作所 増幅モジュール
US20210328552A1 (en) * 2020-04-17 2021-10-21 Nxp Usa, Inc. Power amplifier modules including topside cooling interfaces and methods for the fabrication thereof
WO2021241339A1 (ja) * 2020-05-27 2021-12-02 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
US11387169B2 (en) 2020-08-04 2022-07-12 Nxp Usa, Inc. Transistor with I/O ports in an active area of the transistor
WO2022071009A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
CN116097428A (zh) * 2020-09-30 2023-05-09 株式会社村田制作所 高频模块以及通信装置
CN116114058A (zh) * 2020-09-30 2023-05-12 株式会社村田制作所 高频模块以及通信装置
WO2022071005A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
WO2022071010A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 株式会社村田製作所 高周波モジュールおよび通信装置
US11587852B2 (en) 2020-10-12 2023-02-21 Nxp Usa, Inc. Power amplifier modules with flip-chip and non-flip-chip power transistor dies
US11502026B2 (en) 2020-10-12 2022-11-15 Nxp Usa, Inc. Transistor with flip-chip topology and power amplifier containing same
JP2022071925A (ja) * 2020-10-29 2022-05-17 ローム株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
WO2022202004A1 (ja) * 2021-03-26 2022-09-29 株式会社村田製作所 半導体装置及び半導体モジュール
WO2022202003A1 (ja) * 2021-03-26 2022-09-29 株式会社村田製作所 半導体装置及び半導体モジュール
WO2022224957A1 (ja) * 2021-04-23 2022-10-27 株式会社村田製作所 半導体装置
WO2022224956A1 (ja) * 2021-04-23 2022-10-27 株式会社村田製作所 半導体装置
TWI769090B (zh) * 2021-10-03 2022-06-21 郭明騰 光源模組
EP4195259A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-14 Nexperia B.V. Lateral power semiconductor device
WO2023112486A1 (ja) * 2021-12-17 2023-06-22 株式会社村田製作所 バイポーラトランジスタ及び半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3689613B2 (ja) 2000-03-02 2005-08-31 シャープ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2003273520A (ja) 2002-03-14 2003-09-26 Tdk Corp 積層モジュール
JP2005327805A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2007188916A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP4892253B2 (ja) * 2006-02-28 2012-03-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置
JP2008042038A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Renesas Technology Corp 電子装置および半導体装置
US20100019324A1 (en) * 2006-12-22 2010-01-28 Hiroyuki Ohara Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device

Also Published As

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