(57)【要約】【課題】  半導体装置のせん断強度の劣化を抑制しつつ、衝撃に対する耐性を向上させる。【解決手段】  導電パターン１２ｃが形成されたキャリア基板１１上に半導体チップ１４を実装するとともに、キャリア基板１１の裏面に設けられたランド１２ａの接合面を、内側に向かって曲面状に低くなるとともに、外周部が鋭角状に切り立つように構成し、突出電極１８をランド１２ａに接合させるとともに、マザーボード１上に設けられたランド２に突出電極１８を接合させることにより、キャリア基板１１をマザーボード１上に実装する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが実装されたキャリア基板と、
前記キャリア基板に形成され、前記半導体チップの実装面と異なる領域に配置されたランドとを備え、
前記ランドの接合面が内側に向かって曲面状に低くなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ランドの外周部は鋭角状に切り立っていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ランドに接合された突出電極と、
前記突出電極を介して前記キャリア基板が搭載されたマザーボードとをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ランドの素地はＣｕ、前記突出電極は半田ボールまたは鉛フリーボールであることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体チップの実装面と異なる領域に配置されたランドをキャリア基板上に形成する工程と、
前記ランドの周囲をソルダーレジストで覆う工程と、
前記ランドの表面を曲面状に窪ませる工程と、
前記キャリア基板上に半導体チップを実装する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ランドに接合された突出電極を介し、前記半導体チップが実装されたキャリア基板をマザーボード上に搭載する工程をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ランドの表面を曲面上に窪ませる工程では、前記ランドを等方性エッチングすることにより、前記ランドの表面を曲面上に窪ませることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ランドの表面を曲面上に窪ませる工程では、前記ランドを機械的研磨することにより、前記ランドの表面を曲面上に窪ませることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）またはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、半導体パッケージの小型化を図るために、チップサイズパッケージまたはボールグリッドアレイを用いる方法がある。これらのチップサイズパッケージまたはボールグリッドアレイでは、半導体チップが実装されたキャリア基板を用いることにより、半導体パッケージを構成することができる。ここで、半導体チップが実装されたキャリア基板をマザーボード上に搭載する場合、半田ボールまたは鉛フリーボールを用いることにより、キャリア基板とマザーボードとの接合が行われる。そして、半田ボールまたは鉛フリーボールをキャリア基板およびマザーボードに接合させるために、キャリア基板およびマザーボードにランドが形成されている。
【０００３】
ここで、ランドの素材としては銅が一般的に用いられている。そして、温度サイクル耐性およびボールシェア強度を確保するために、ニッケルおよび金メッキをランドの素地上に施すことが行われている。
また、近年では、携帯電話などの小型化、高性能化および高機能化に対応して、チップサイズパッケージまたはボールグリッドアレイなどの半導体パッケージが携帯電話に搭載されるようになっている。このため、製品落下時の衝撃に対する耐性を向上させるために、ニッケルおよび金メッキをランドの素地上に施すことなく、半田ボールまたは鉛フリーボールを銅の素地上に直接接合させることが行われている。
【０００４】
また、例えば、特許文献１には、温度サイクル時に半田ボールにクラックが発生することを防止するため、ソルダーレジスト層の開口部の端部の形状をテーパ状に形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３４０９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半田ボールまたは鉛フリーボールを銅の素地上に直接接合させると、製品落下時の衝撃に対する耐性は向上するものの、せん断強度（横方向の強度）、温度サイクル耐性およびボールシェア強度が劣化するという問題があった。
一方、ニッケルおよび金メッキをランドに施すと、せん断強度、温度サイクル耐性およびボールシェア強度は確保することができるが、（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5という合金の引き剥がし方向の強度が弱いため、製品落下時の衝撃に対する耐性が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、せん断強度の劣化を抑制しつつ、衝撃に対する耐性を向上させることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体チップが実装されたキャリア基板と、前記キャリア基板に形成され、前記半導体チップの実装面と異なる領域に配置されたランドとを備え、前記ランドの接合面が内側に向かって曲面状に低くなっていることを特徴とする。
これにより、接合面積を増大させることを可能としつつ、ランドに接合される突出電極を周囲から支えることが可能となり、ランドに接合される突出電極が横方向に移動することを抑制することができる。このため、せん断強度の劣化を抑制しつつ、引き剥がし方向の強度を確保することが可能となり、温度サイクル耐性およびボールシェア強度を確保することが可能となるとともに、衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記ランドの外周部は鋭角状に切り立っていることを特徴とする。
これにより、ランドに接合される突出電極をランドの外周部で安定して支えることが可能となる。このため、引き剥がし方向の強度を確保するために、突出電極をランドの素地上に直接接合させた場合においても、せん断強度の劣化を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記ランドに接合された突出電極と、前記突出電極を介して前記キャリア基板が搭載されたマザーボードとをさらに備えることを特徴とする。
これにより、半導体パッケージの実装面積を低減することを可能としつつ、せん断強度および衝撃に対する耐性を確保することができ、携帯電話などの携帯機器の小型化、高性能化および高機能化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記ランドの素地はＣｕ、前記突出電極は半田ボールまたは鉛フリーボールであることを特徴とする。
これにより、半田ボールまたは鉛フリーボールを銅の素地上に直接接合させることが可能となり、製品落下時の衝撃に対する耐性を向上させることが可能となるとともに、半田ボールまたは鉛フリーボールをランドの表面形状にて支えることを可能として、せん断強度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの実装面と異なる領域に配置されたランドをキャリア基板上に形成する工程と、前記ランドの周囲をソルダーレジストで覆う工程と、前記ランドの表面を曲面状に窪ませる工程と、前記キャリア基板上に半導体チップを実装する工程とを備えることを特徴とする。
これにより、ランドの等方性エッチングまたは機械的研磨を行うことにより、複数のランドの表面を一括して曲面状に窪ませることが可能となる。このため、製造工程の増大を抑制しつつ、引き剥がし方向の強度を確保することが可能となるとともに、せん断強度の劣化を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記ランドに接合された突出電極を介し、前記半導体チップが実装されたキャリア基板をマザーボード上に搭載する工程をさらに備えることを特徴とする。
これにより、半導体パッケージの実装面積を低減することを可能としつつ、せん断強度および衝撃に対する耐性を確保することができ、携帯電話などの携帯機器の小型化、高性能化および高機能化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記ランドの表面を曲面状に窪ませる工程では、前記ランドを等方性エッチングすることにより、前記ランドの表面を曲面上に窪ませてもよい。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記ランドの表面を曲面上に窪ませる工程では、前記ランドを機械的研磨することにより、前記ランドの表面を曲面上に窪ませてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、キャリア基板１１の表面には導電パターン１２ｃが形成されるとともに、キャリア基板１１の裏面にはランド１２ａが形成されている。ここで、ランド１２ａの接合面１９は、内側に向かって曲面状に低くなるとともに、ランド１２ａの外周部は鋭角状に切り立つように構成することができる。
【００１５】
また、キャリア基板１１内には内部配線１２ｂが形成され、導電パターン１２ｃとランド１２ａとは内部配線１２ｂを介して接続されている。また、キャリア基板１１上には、ランド１２ａの周囲を被覆するソルダーレジスト層１３が形成されている。そして、キャリア基板１１上には、接着層１５を介し半導体チップ１４がフェースアップ実装されている。ここで、半導体チップ１４には、パッド電極１４ａが設けられ、パッド電極１４ａは、ボンディングワイヤ１６を介して導電パターン１２ｃに接続されている。また、キャリア基板１１上に実装された半導体チップ１４は封止樹脂１７で封止されている。なお、封止樹脂１７で半導体チップ１４を封止する場合、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いたモールド成形などを用いることができる。
【００１６】
また、キャリア基板１１の裏面に設けられたランド１２ａ上には、キャリア基板１１をマザーボード１上に実装するための突出電極１８が設けられている。そして、マザーボード１上に設けられたランド２に突出電極１８を接合させることにより、キャリア基板１１がマザーボード１上に実装されている。
なお、キャリア基板１１としては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、キャリア基板１１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、導電パターン１２ｃおよびランド２、１２ａの素材としては、例えば、Ｃｕを用いることができる。また、突出電極１８としては、例えば、半田ボールや鉛フリーボールの他、Ａｕバンプ、半田材などで被覆されたＣｕバンプやＮｉバンプなどを用いることができ、ボンディングワイヤ１６としては、例えば、ＡｕワイヤやＡｌワイヤなどを用いることができる。また、接着層１５としては、例えば、Ａｇペーストなどを用いることができる。鉛フリーボールとしては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの合金を用いてもよい。
【００１７】
また、半導体チップ１４をキャリア基板１１上にフェースアップ実装する方法の他、半導体チップ１４をキャリア基板１１上にフリップチップ実装するようにしてもよい。例えば、半導体チップ１４をキャリア基板１１上にフリップチップ実装する場合、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよく、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。
【００１８】
そして、突出電極１８をランド１２ａに接合させる場合、ランド１２ａの素地に突出電極１８を直接接合させることができる。ここで、ランド１２ａの素地としてＣｕを用いることにより、Ｎｉ／Ａｕなどのメッキをランド１２ａに施した場合に比べて、引き剥がし方向の強度を確保することが可能となり、衝撃に対する耐性を向上させることができる。
また、内側に向かって曲面状に低くなるようにランド１２ａの接合面１９を構成することにより、突出電極１８とランド１２ａとの接合面積を増大させることを可能としつつ、ランド１２ａに接合される突出電極１８を周囲から支えることが可能となり、ランド１２ａに接合される突出電極１８が横方向に移動することを抑制することができる。このため、ランド１２ａの素地に突出電極１８を直接接合させた場合においても、せん断強度の劣化を抑制することが可能となり、温度サイクル耐性およびボールシェア強度を確保することを可能としつつ、衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【００１９】
なお、Ｃｕを素地とするランド１２ａに半田ボールや鉛フリーボールを接合させる場合、ＣｕＯＳＰなどの有機皮膜をランド１２ａ上に形成するようにしてもよい。また、マザーボード１上に設けられたランド２に突出電極１８を接合させる場合、ランド２の素地に突出電極１８を直接接合させるようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態では、マザーボード１上に設けられたランド２については、ランド２の接合面が平坦となるように構成する方法について説明したが、マザーボード１上に設けられたランド２についても、接合面が内側に向かって曲面状に低くなるとともに、ランド２の外周部が鋭角状に切り立つように構成するようにしてもよい。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図２（ａ）において、キャリア基板１１の両面に銅箔１２、１２´をそれぞれ貼り付ける。そして、図２（ｂ）に示すように、銅箔１２、１２´をそれぞれパターニングすることにより、キャリア基板１１上に導電パターン１２ｃを形成するとともに、キャリア基板１１の裏面にランド１２ａを形成する。
【００２１】
なお、キャリア基板１１上に導電パターン１２ｃを形成する場合、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、導電パターン１２ｃの形状に対応した第１のフォトレジストを銅箔１２上に形成する。そして、第１のフォトレジストをマスクとして銅箔１２をエッチングすることにより、キャリア基板１１上に導電パターン１２ｃを形成することができる。また、キャリア基板１１の裏面にランド１２ａを形成する場合、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、ランド１２ａの形状に対応した第２のフォトレジストを銅箔１２´上に形成する。そして、第２のフォトレジストをマスクとして銅箔１２´をエッチングすることにより、キャリア基板１１の裏面にランド１２ａを形成することができる。
【００２２】
ここで、導電パターン１２ｃ上には、例えば、Ｎｉ／Ａｕの積層構造からなるメッキ層を形成するようにしてもよい。また、ランド１２ａ上にはメッキを施すことなく、Ｃｕの素地が露出されたままの状態にしておくことができる。また、ランド１２ａの厚みは、例えば、１０〜３０μｍ程度、ランド１２ａの径は、例えば、３００〜４００μｍ程度とすることができる。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、キャリア基板１１を貫通させる開口部を形成し、導電性材料を開口部内に埋め込むことにより、キャリア基板１１に内部配線１２ｂを形成する。なお、開口部内に埋め込む導電性材料としては、例えば、Ｃｕペーストなどを用いることができる。
次に、図２（ｄ）に示すように、ランド１２ａの周囲を被覆するソルダーレジスト層１３をキャリア基板１１上に形成する。なお、キャリア基板１１上にソルダーレジスト層１３を形成する場合、ランド１２ａ上を覆うように構成されたマスクを介して、キャリア基板１上に絶縁性樹脂を塗布することができる。
【００２４】
次に、図２（ｅ）に示すように、ランド１２ａの等方性エッチングまたは機械的研磨を行うことにより、内側に向かって低くなるようにランド１２ａの表面を曲面状に窪ませる。なお、ランド１２ａの中心部の厚みは、ランド１２ａの外周部の厚みの５０％程度とすることが好ましい。ここで、ランド１２ａの等方性エッチングとしては、例えば、ケミカルエッチング、サンドブラスト処理あるいはウォータジェット処理などの方法を用いることができる。あるいは、ソルダーレジスト層１３に比べてランド１２ａの方の研磨レートが大きな研磨剤を用いて、ランド１２ａの表面を研磨するようにしてもよい。
【００２５】
次に、図２（ｆ）に示すように、接着層１５を介し半導体チップ１４をキャリア基板１１上に実装する。そして、ボンディングワイヤ１６を介してパッド電極１４ａと導電パターン１２ｃとを接続した後、封止樹脂１７にて半導体チップ１４を封止する。そして、図１に示すように、突出電極１８をランド２、１２ａに接合させることにより、キャリア基板１１をマザーボード１上に実装する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  マザーボード、２、１２ａ  ランド、１１  キャリア基板、１２ｂ  内部配線、１２ｃ  導電パターン、１２、１２´  銅箔、１３  ソルダーレジスト層、１４  半導体チップ、１４ａ  パッド電極、１５  接着層、１６  ボンディングワイヤ、１７  封止樹脂、１８  突出電極、１９  接合面
【図１】
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【図２】
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