(57)【要約】【課題】  反りのある半導体装置で、リフロー技術による接合を可能としたことで、信頼性や生産性を向上した半導体装置、およびこれを備えた回路基板、電子機器を提供する。【解決手段】  反りのある基板１０と、基板１０の反り面上に複数の接続端子３５とを備え、接続端子３５が相手側基板１００上の電極にろう材を介して接続し、相手側基板１００上に実装される半導体装置１で、第１接続端子３５ａの基板中心Ｅからの距離をｒ１とする。第２接続端子３５ｂの基板中心Ｅからの距離をｒ２とし、基板反り中心Ｃから第１接続端子３５ａまでの距離をＲ１、第２接続端子３５ｂまでの距離をＲ２とし、接続端子３５が相手側基板１００上にろう材を介して接続される際のろう材の溶融時の厚さをｔとし、接続端子３５が次式、Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}−Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）} ＜ ｔを満足するように基板１０に設けられている。【選択図】        図３
2006013305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反りを有した基板と、この基板の前記反り面上に設けられた複数の接続端子とを備えてなり、前記接続端子が相手側基板上の電極にろう材を介して接続されることにより、前記相手側基板上に実装される半導体装置であって、
前記接続端子のうちの、前記基板の中心から最も近い位置となる第１接続端子の、前記基板の中心からの距離をｒ１とし、前記基板の中心から最も遠い位置となる第２接続端子の、前記基板の中心からの距離をｒ２とし、
前記基板の反り中心から前記第１の接続端子の先端までの距離をＲ１とし、前記基板の反り中心から前記第２接続端子の先端までの距離をＲ２とし、
前記接続端子が相手側基板上の電極にろう材を介して接続される際の前記ろう材の溶融時の厚さをｔとしたとき、
前記接続端子が次式、
Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}−Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）} ＜ ｔ
を満足するように基板に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板の厚さが、１００μｍ以下に形成され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】
前記基板の反り面と反対の側の面上に第２の端子が設けられ、前記接続端子は、前記第２の端子に導通していることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記接続端子は、前記基板を貫通する貫通孔に埋設された導体を介して前記第２の端子に導通してい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】
前記接続端子にはその先端部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の端子は、その先端面から側面にかけて導電部が露出していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の半導体装置が複数、上下に積層されてなり、上下に積層された半導体装置のうちの一方の半導体装置の第２の端子上に、ろう材を介して他方の半導体装置の接続端子が接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置が実装されてなることを特徴とする回路基板。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置または、請求項８記載の回路基板を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、回路基板及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal data assistance）などの携帯型の電子機器では、小型化や軽量化への要求に伴い、内部に設けられている半導体装置などの各種の電子部品の小型化が図られている。例えば半導体装置においては、そのパッケージング方法が工夫され、現在ではＣＳＰ（Chip Scale Package）といわれる超小型のパッケージングが提供されている。このＣＳＰ技術を用いて製造された半導体装置は、実装面積が半導体チップの面積と同程度となるため、高密度実装を実現している。
【０００３】
また、前記電子機器では、今後益々小型化及び多機能化が求められる傾向にあることから、半導体装置の実装密度を更に高める必要がある。このような背景の下で、三次元実装技術が提案されている。この三次元実装技術は、同様の機能を有する半導体装置同士、又は異なる機能を有する半導体装置を積層し、各半導体装置間を配線接続することで、基板上に半導体装置を高密度に実装する技術である。
このような三次元実装技術において、例えば電極が微細な構造の半導体装置を積層する場合に、半導体装置を１層ずつ実装し、順次ハンダ付けを行い積層していく方法がある。しかし、このような手法では、ハンダ付けの工程が多くなり生産性が悪いといった問題があった。
そこで、このような問題を解消するため、すべての半導体装置を順次積層した後に加熱することで一括してハンダ付けを行う、リフロー技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リフロー技術による三次元実装技術においては、例えば両面に接続端子を備えた半導体装置を基板上に積層する際に、通常、パッケージングの薄型を追求するため、積層される半導体装置をできる限り薄型化している。しかし、薄型化された半導体装置は、半導体装置を形成する基板（半導体基板）の表面上に形成されている絶縁膜等と半導体基板との間で熱収縮率が異なる等の理由から、半導体基板に反りが生じてしまい、半導体基板を備えている半導体装置自体にも反りが発生してしまう。
すると、前記半導体装置に形成されている接続端子は、当初、各端子面の実装基板に対する高さレベルが一定になっているものの、半導体装置が反ることによって高さレベルに差が生じてしまう。
このため、前記高さレベルの低い接続端子部分のみが、実装基板に設けられているパッド部に接触でき、高さレベルの高い接続端子部分は、前記パッド部に接触することができなくなってしまう。
したがって、反りのある半導体装置では、一部の端子部分でしかハンダ付けが出来ず、全体を良好にハンダ付けすることが困難であった。
すなわち、加圧を伴わないリフロー技術では、半導体装置の反りを矯正出来ないため、反りを有した半導体装置をハンダ付けで良好に実装基板上に実装することができないのが現状である。
なお、加熱加圧方式を用いることで、半導体装置の反りを矯正することができ、反りのある半導体装置を実装基板上に実装することは可能であるが、前述したように半導体装置を１層毎にハンダ付けを行うために生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、反りのある半導体装置においても、リフロー技術による接合を可能とすることで、信頼性や生産性を向上した半導体装置、およびこれを備えた回路基板、電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、反りを有した基板と、この基板の前記反り面上に設けられた複数の接続端子とを備えてなり、前記接続端子が相手側基板上の電極にろう材を介して接続されることにより、前記相手側基板上に実装される半導体装置であって、前記接続端子のうちの、前記基板の中心から最も近い位置となる第１接続端子の、前記基板の中心からの距離をｒ１とし、前記基板の中心から最も遠い位置となる第２接続端子の、前記基板の中心からの距離をｒ２とし、前記基板の反り中心から前記第１の接続端子の先端までの距離をＲ１とし、前記基板の反り中心から前記第２接続端子の先端までの距離をＲ２とし、前記接続端子が相手側基板上の電極にろう材を介して接続される際の前記ろう材の溶融時の厚さをｔとしたとき、前記接続端子が次式、
Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}−Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）} ＜ ｔ
を満足するように基板に設けられていることを特徴としている。
【０００７】
この半導体装置によれば、その基板（半導体基板）の中心が相手側基板（実装基板）に接するようにして実装基板上に載置した際、半導体基板が反っていることにより、周辺部に位置する接続端子は平坦な実装基板に対して浮いた状態となり、隙間を持つようになる。ここで、半導体基板は、その反りの状態が略球面状になっているものとする。すると、前記の隙間は、半導体基板が略球面状に反っていることから、接続端子の形成された位置によってそれぞれに異なるものとなる。また、これら接続端子と実装基板との間の隙間は、各接続端子の先端（下端）の、実装基板に対する高さレベルによって決まる。
なお、前述したように半導体基板は略球面状に反っていることから、半導体基板の中心を通る半導体基板の垂線（法線）は、半導体基板の反りの中心（反り中心）を通るようになる。また、この半導体基板の中心を通る垂線（法線）は、実装基板に対しても垂線となるように、半導体基板を実装基板上に載置するものとする。
【０００８】
各接続端子の先端（下端）の高さレベルを、前記実装基板の面を基準面としての水平面とした場合の、前記半導体基板の中心を通る垂線（法線）の長さ方向（鉛直方向）での高さとする。そして、半導体基板の反りの中心（反り中心）の高さ、すなわち実装基板からの距離をＨとし、各接続端子の、前記半導体基板の反りの中心（反り中心）からの前記垂線（法線）上での長さ（距離）をｄとすると、各接続端子の高さレベル（隙間）は、（Ｈ−ｄ）によって表される。
【０００９】
前記接続端子のうち、半導体基板の中心から最も近い位置となる第１接続端子の、前記垂線（法線）上での反り中心からの長さ（距離）ｄ１は、前記式中における、（Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}）によって表される。同様に、半導体基板の中心から最も遠い位置となる第２接続端子については、その長さ（距離）ｄ２は、（Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）}）によって表される。
【００１０】
したがって、これら第１接続端子、第２接続端子の、実装基板上に対する高さレベル、すなわち実装基板との間の隙間は、それぞれ、（Ｈ−ｄ１）、（Ｈ−ｄ２）によって表される。ここで、前述したように半導体基板は、その反りの状態が略球面状になっていることから、各接続端子は基板の中心から遠いほど実装基板との間の隙間が大きくなっている。
そして、全ての接続端子間での、実装基板からの高さレベルの差は、各接続端子の実装基板との間の隙間の差によって表され、この差は、実装基板との間で最大の隙間をもつ第２接続端子と、最小の隙間をもつ第１接続端子との高さレベルの差、すなわち、以下に示すようにそれぞれの隙間の差によって求められる。
第２接続端子と第１接続端子との高さレベルの差＝（Ｈ−ｄ２）−（Ｈ−ｄ１）
＝ｄ１−ｄ２
＝Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１／Ｒ１）}−Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２/Ｒ２）}
そして、本発明では、この第２接続端子と第１接続端子との高さレベルの差を、前記式に示したように、ろう材の溶解時の厚さ（ｔ）より小さくしている。
したがって、前記第１接続端子と前記第２接続端子とは、半導体装置の反りを矯正することなく溶融時のろう材に接触するので、これらの接続端子は、ろう材を介して実装基板に確実に接続するようになる。
また、半導体基板の中心からの距離が前記第１接続端子と第２接続端子との間に配置されている他の接続端子も、ろう材を介して実装基板に確実に接続するようになる。
よって、本発明の半導体装置は、リフロー技術によって実装基板上に確実に実装されるので、生産性が向上したものとなる。
また、加圧による基板の反りの矯正を行わずにリフロー技術で実装できるので、接合部に加わる負荷が低減し、接続信頼性が向上する。
【００１１】
また、前記基板の厚さが、１００μｍ以下に形成されていることが好ましい。
基板の厚さをこのように薄くすると、基板表面に形成されてた絶縁膜との熱収縮率の違いによる基板の反りが大きくなって、リフロー技術による実装が困難となる。
しかし、前述したように、反りがろう材による接合を妨げないため、半導体装置に形成された各接続端子は、ろう材により確実に相手側基板に接続される。したがって、反りの矯正を行わずに、リフロー技術によって薄い半導体装置を実装することができる。
【００１２】
また、前記基板の反り面と反対の側の面上に第２の端子が設けられ、前記接続端子は、前記第２の端子に導通していることが好ましい。
このようにすれば、基板の両面に導通した接続端子が設けられているので、半導体装置を容易に積層することができ、実装密度の高い半導体装置を得ることができる。
【００１３】
また、前記接続端子は、前記基板を貫通する貫通孔に埋設された導体を介して前記第２の端子に導通しているようにしてもよい。
このようにすれば、半導体装置は、基板の両面に設けられた接続端子が基板を貫通して導通しているので、基板の大きさをより小さくして積層できるので、より小型で実装密度
の高い半導体装置を得ることができる。
【００１４】
また、前記接続端子にはその先端部に凹部が形成されていることが好ましい。
このようにすれば、例えば平坦形状の電極上にろう材を設けた場合に比べて、半導体装置を積層した場合に、接続端子に接続される端子部の高さのばらつきを吸収できる。
【００１５】
また、前記第２の端子は、その先端面から側面にかけて導電部が露出していることが好ましい。
このようにすれば、前記接続端子の先端面から側面の部分が導電部となっているので、ろう材との接触面積が増加し、例えば、ハンダ（ろう材）の濡れ性が良くなり、半導体装置の実装基板上に対する接続信頼性を向上することができる。
また、前記第２の端子は、その側面部の一部が露出しているので、ハンダが側面部の周囲に集まることにより、溶融時にも形状が安定するため、ハンダ垂れによる半導体基板とが接触することを防止し、短絡が防止できる。
【００１６】
また、半導体装置が複数、上下に積層されてなり、上下に積層された半導体装置のうちの一方の半導体装置の第２の端子上に、ろう材を介して他方の半導体装置の接続端子が接
続されていることが好ましい。
このようにすれば、積層された半導体装置間を、反りの矯正を行わずにリフローによって一括に接合することが可能となり、したがって生産性が向上し、また接続信頼性も向上したものとなる。
【００１７】
本発明の回路基板では、前記の半導体装置が実装されてなることを特徴としている。
この回路基板によれば、前述したように、生産性が高く、また接続信頼性も高い半導体装置を備えているので、この回路基板自体も生産性が高く、信頼性が高いものとなる。
【００１８】
本発明の電子機器は、前記の半導体装置、または前記の回路基板を備えたことを特徴としている。
この電子機器によれば、前述したように生産性、接続信頼性の高い半導体装置または回路基板を備えているので、この電子機器自体も生産性が高く、信頼性が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態としての半導体装置１を模式的に示した平面図である。
本実施形態の半導体装置１は、矩形状の半導体基板１０と後述する条件を満たすように配置された複数の接続電極３０とを備えて構成されたものである。
また、前記半導体基板１０は矩形状であるため、対角線の交点部分が基板中心Ｄとなっている。
また、図１（ｂ）は、前記接続電極３０の要部拡大断面図である。
図１（ｂ）に示すように、前記半導体基板１０は、シリコンからなり、厚みが５０μｍ程度となっている。前記接続電極３０は、前記半導体基板１０に形成された貫通孔Ｈ４内に絶縁膜２２を介して設けられた貫通電極である。ここで、貫通孔Ｈ４は、半導体基板１０の能動面１０ａ側から裏面１０ｂ側にかけて貫通して形成されたものである。半導体基板１０は、その能動面１０ａ側にトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路（図示せず）を形成したものであり、この能動面１０ａ側の表面に絶縁膜１２を形成し、さらにその上に硼酸珪酸ガラス（以下、ＢＰＳＧという）等からなる層間絶縁膜１４を形成したものである。
【００２０】
この層間絶縁膜１４の表面の所定箇所には、電極パッド１６が形成されている。この電極パッド１６は、Ｔｉ（チタン）等からなる第１層１６ａ、ＴｉＮ（窒化チタン）等からなる第２層１６ｂ、ＡｌＣｕ（アルミニウム／銅）等からなる第３層１６ｃ、ＴｉＮ等からなる第４層（キャップ層）１６ｄがこの順に積層されて形成されたものである。尚、この電極パッド１６の構成材料については、電極パッド１６に必要とされる電気的特性、物理的特性、及び化学的特性に応じて適宜変更が可能である。例えば、集積化用の電極として一般に用いられるＡｌのみを用いて電極パッド１６を形成してもよく、また電気抵抗の低い銅のみを用いて電極パッド１６を形成してもよい。
【００２１】
ここで、電極パッド１６は半導体装置１の周辺部に配列して形成され、又はその中央部に配列して形成されており、これら電極パッド１６の下方には集積回路が形成されないようになっている。これら電極パッド１６を覆うようにして、上記層間絶縁膜１４の表面にはパッシベーション膜１８が形成されている。パッシベーション膜１８は、酸化珪素や窒化珪素、ポリイミド樹脂等から形成されたもので、例えば１μｍ程度の厚さに形成されたものである。
【００２２】
また、電極パッド１６の中央部にはパッシベーション膜１８の開口部Ｈ１が形成され、さらに電極パッド１６の開口部Ｈ２も形成されている。尚、開口部Ｈ１の内径は１００μｍ程度に形成されており、開口部Ｈ２の内径は開口部Ｈ１の内径よりも小さい６０μｍ程度に形成されている。一方、パッシベーション膜１８の表面並びに開口部Ｈ１及び開口部Ｈ２の内面には、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜２０が形成されている。このような構成により、電極パッド１６の中央部には、絶縁膜２０、層間絶縁膜１４、絶縁膜１２、及び半導体基板１０を貫通する孔部Ｈ３が形成されている。孔部Ｈ３の内径は、開口部Ｈ２の内径より小さく、例えば５０μｍ程度に形成されている。尚、孔部Ｈ３は、本実施形態では平面視円形状であるものの、これに限定されることなく、例えば平面視矩形状であってもよい。
【００２３】
孔部Ｈ３の内壁面及び絶縁膜２０の表面には、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜２２が形成されている。この絶縁膜２２は、電流リークの発生、酸素や水分等による浸食等を防止するためのものであり、本実施形態では例えば１μｍ程度の厚さに形成されている。また、絶縁膜２２は、特に孔部Ｈ３の内壁面を覆っている側において、その一端側が半導体基板１０の裏面１０ｂから突出した状態となっている。
【００２４】
一方、電極パッド１６の第３層１６ｃの表面に形成された絶縁膜２０及び絶縁膜２２は、開口部Ｈ２の周縁に沿って一部除去されており、露出した電極パッド１６の第３層１６ｃの表面及び絶縁膜２２の表面（内面）には、下地膜２４が形成されている。下地膜２４は、絶縁膜２２等の表面（内面）に形成されたバリア層（バリアメタル）と、バリア層の表面（内面）に形成されたシード層（シード電極）とによって構成されたものである。バリア層は、後述する接続電極３０形成用の導電材料が半導体基板１０に拡散するのを防止するためのもので、ＴｉＷ（チタンタングステン）やＴｉＮ（窒化チタン）等によって形成されたものである。一方、シード層は、後述する接続電極３０をメッキ処理によって形成する際の電極になるもので、ＣｕやＡｕ（金），Ａｇ（銀）等によって形成されたものである。
【００２５】
このような下地膜２４の内側には、ＣｕやＷ等の電気抵抗が低い導電材料からなる接続電極３０が、開口部Ｈ１、開口部Ｈ２、及び孔部Ｈ３からなる貫通孔Ｈ４内に埋め込まれた状態で形成されている。尚、接続電極３０を形成する導電材料としては、ポリシリコンにＢ（ホウ素）やＰ（リン）等の不純物をドープした材料を用いることもでき、かかる材料を用いて形成した場合には半導体基板１０への金属の拡散を防止する必要がなくなるので、前述したバリア層を不要にすることができる。
【００２６】
また、この接続電極３０と上記電極パッド１６とは、図１（ｂ）中のＰ１部において電気的に接続したものとなっている。接続電極３０の半導体基板１０の裏面１０ｂ側におけるプラグ部３６（第２の端子）は、半導体基板１０の裏面１０ｂよりも突出した状態となっている。また、半導体基板１０の裏面１０ｂから絶縁膜２２も突出しており、前記プラグ部３６の側面部の一部を覆っている。よって、接続電極３０の端面および側面部の一部は、導電部が絶縁膜２２から露出した状態となっている。
【００２７】
一方、接続電極３０は、半導体基板１０のプラグ部３６の反対側の面（能動面１０ａ）にも突出して形成されており、この突出したポスト部３５（接続端子）の外形は、前記プラグ部３６の外径より大きい外径に形成されたものであり、本実施形態では平面視円形状又は正方形状等に形成されたものである。この能動面１０ａ側に突出した前記ポスト部３５上にはろう材としてのハンダ層４０が形成されている。ハンダ層４０の形成方法（被着方法）としては、例えば、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、金属箔の接合等が挙げられるが、これらの中でも、特に湿式メッキ法が好ましい。湿式メッキ法によれば、容易にハンダ層４０を形成する。
なお、ハンダ層４０は、例えば鉛フリーハンダであるが、これ以外にもスズ・銀、更には金属ペーストや溶融ペースト等も使用可能である。
【００２８】
図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視した半導体装置１の模式的な側部断面図である。
図２においては、半導体基板１０の能動面１０ａ上には、前述したような複数の絶縁膜からなる絶縁膜層１５が形成されているものとして模式的に説明する。
前述したように、接続電極３０は貫通電極であり、この接続電極３０は、前記絶縁膜層１５側から突出したポスト部３５と前記半導体基板１から反対側に突出したプラグ部３６とを備えている。
半導体装置１は、パッケージングの薄型化の必要性から前記半導体基板１０の厚さが前述したように、５０μｍとなっていて、薄型化されている。
この半導体装置１にあっては、前記絶縁膜層１５と半導体基板１０との間において、前記半導体基板１０の方が、前記絶縁膜層１５より熱収縮率が大きくなっている。そのため、製造上前記絶縁膜層１５側（能動面１０ａ側）が凸状となるように、半導体基板１０は反っている。なお、本実施形態の半導体基板１０は、半導体基板１０の反り中心Ｃを中心に、略球面状に反っているものとする。
したがって、この半導体基板１０を備えた半導体装置１自体も、反り中心Ｃを中心として球面状に反ったものとなっている。
【００２９】
図３は、図１（ａ）をＡ−Ｂ線矢視した半導体装置１の模式的な要部側断面であり、接続電極３０の配置条件を示した図である。
本実施形態の半導体装置１は、接続電極３０のポスト部３５が以下に示す関係を満たすように配置形成されたものである。
図３に示すように、半導体装置１における半導体基板１０は、前述したように反り中心Ｃを中心とした略球面状の反りを有するので、半導体基板１０の面上における基板中心Ｄを通る半導体基板１０の垂線（法線）は、半導体基板１０の反り中心Ｃを通る。なお、前記反り中心と前記基板中心Ｄとを通る直線が、絶縁膜層１５の面上と交わる点を基板中心Ｅとする。
【００３０】
ここで、前記基板中心Ｅが実装基板１００が略接するようにして実装基板１００上に配置されると、半導体基板１０が反っていることにより、その周辺部に配置する接続電極３０のポスト部３５は、平坦な実装基板１００に対して浮いた状態となる。
ただし、実際には前記ポスト部３５は、ハンダ層４０を介して実装基板１００と接触するため、基板中心Ｅは実装基板１００に対して完全に接することはない。
よって、各ポスト部３５は実装基板１００に対して隙間を持つようになる。また、前記の隙間は、半導体基板１０が略球面状に反っているので、各ポスト部３５の形成された位置によってそれぞれに異なるものとなる。
これらポスト部３５と実装基板１００との間の隙間は、各ポスト部３５の先端部の、実装基板１００上における高さレベルで定まる。
【００３１】
各ポスト部３５の先端部の実装基板１００に対する高さレベルは、前記実装基板１００の面を基準面Ｓとしたとき、前記半導体基板１００の基板中心Ｄ，Ｅを通る垂線（法線）の長さ方向、すなわち図２におけるＺ方向での距離となる。また、半導体基板１０の反り中心Ｃから基準面Ｓまでの距離をＨとする。また、前記半導体基板１０の反り中心Ｃからの各ポスト部３５の先端中心部におけるＺ方向の距離をｄとする。
このとき、各ポスト部３５の高さレベル（隙間）は、（Ｈ−ｄ）である。
【００３２】
前記各ポスト部３５のうち、半導体基板１０における基板中心Ｅに対して、最も近い位置に形成される第１ポスト部３５ａ（第１接続端子）の先端中心部から、前記反り中心Ｃまでの距離をＲ１、前記基板中心ＥまでのＸ方向の距離をｒ１とする。
このとき、反り中心ＣからのＺ方向の距離ｄ１は、（Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}）で表される。
同様にして、前記基板中心ＥからＸ方向に最も遠い位置に形成される第２ポスト部３５ｂ（第２接続端子）の先端中心部において、前記反り中心Ｃまでの距離をＲ２、前記基板中心ＥまでのＸ方向の距離をｒ２とすると、反り中心ＣからのＺ方向による距離ｄ２は、（Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）}）と表される。
【００３３】
したがって、これら第１ポスト部３５ａ、第２ポスト部３５ｂの、前記基準面Ｓに対する高さレベル、すなわち実装基板１００との間の隙間は、それぞれ、（Ｈ−ｄ１）、（Ｈ−ｄ２）によって表される。
ここで、前述したように半導体基板１０は、その反りの状態が略球面状になっていることから、各ポスト部３５は基板中心Ｅから遠いほど実装基板１００との間の隙間が大きくなる。
そして、全てのポスト部３５における基準面Ｓからの高さレベルの差は、各ポスト部３５の実装基板１００との間の隙間の差によって表される。すなわち、反りによって生じた高さレベルの最大の差は、実装基板１００との間で最大の隙間をもつ第２ポスト部３５ｂと、最小の隙間をもつ第１ポスト部３５ａとの、以下に示すそれぞれの隙間の差である。
第２ポスト部３５ｂと第１ポスト部３５ａとの高さレベルの差（Δ）＝（Ｈ−ｄ２）−（Ｈ−ｄ１）
＝ｄ１−ｄ２
＝Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１／Ｒ１）}−Ｒ１・cos{sin-1（ｒ２/Ｒ２）}
そして、本発明における半導体装置１は、この第２ポスト部３５ｂと第１ポスト部３５ａとの高さレベルの差（Δ）がポスト部３５上に形成されているハンダ層４０が溶解した時の厚さ（ｔ）より小さくなっている。
したがって、前記ポスト部３５は、次式
Ｒ１・cos{sin-1（ｒ１/Ｒ１）}−Ｒ２・cos{sin-1（ｒ２／Ｒ２）} ＜ ｔ
を満たす。
よって、前記半導体装置１に形成されたポスト部３５は、図１に示したように基板中心Ｄから半径がｒ１〜ｒ２の円の内側にポスト部３５の中心部が形成配置されたものとなる。
【００３４】
次に、前述した半導体装置１を実装基板１００上に実装する方法について説明する。
図４（ａ）は、半導体装置１を実装基板１００上に実装した模式的な側部断面図である。
図４（ｂ）は、実装された半導体装置１の接合部の拡大図である。
図４（ａ）に示すように、前記実装基板１００の上面には電極５１が形成されている。前記半導体装置１は、この半導体装置１のポスト部３５（接続端子）上に形成されたハンダ層４０と前記電極５１との位置を合わせることで積層される。
前記ハンダ層４０はポスト部３５上に固化した状態で形成されていて、その時のハンダ層４０の厚みがｔ´となっている。また、前記ハンダ層４０は、溶融した際には、ハンダ層４０は膨張することで、厚みがｔとなる。つまり、ハンダ層４０は、固化時と溶融時において、その厚みはｔ´＜ｔとなる。
前記ハンダ層４０を溶融し、半導体装置１と実装基板１００とを接合する方法として、リフロー技術を用いた。
このとき、図４（ｂ）に示すように、この半導体装置１は実装基板１００に対し反った状態となっている。
前述したように、前記半導体装置１と実装基板１００との接合部においては、半導体装置１のポスト部３５の先端部は形成された位置によって、前記電極５１に対する高さレベルに差が生じたものとなっている。
本実施形態における半導体装置１は、このような高さレベルの最大の差（Δ）が、ハンダ層４０が溶融した際の厚さｔより小さくなる。よって、前記ポスト部３５と前記電極５１との間は、溶融したハンダ層４０を介して接続する。その後、前記ハンダ層４０を固化することで、半導体装置１は実装基板１００上に実装されたものとなる。
【００３５】
具体的にリフロー技術では、例えば熱風、赤外線等により積層体６０を間接的に加熱して、前記ハンダ層４０を溶融させる。その後、室温に向けて徐々に冷却することで再度、ハンダ層４０を固化（硬化）させる。これにより、接続電極３０と前記電極５１とが接合するようになる。
この場合、加熱の最高温度（リフロー炉内の温度）は、１８０〜２５０℃程度であるのが好ましく、２１０〜２５０℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、１０秒〜１０分程度であるのが好ましく、１分〜８分程度であるのがより好ましい。加熱条件（処理条件）を前記範囲とすることにより、隣接する端子や配線等の接合性（密着性）をより良好なものとなる。
また、ハンダ接合の後に、これら実装基板１００と半導体装置１との間には絶縁性のアンダーフィル４３を充填する。これによって半導体装置１は、実装基板１００上に安定して保持固定されると同時に、電極間の接合以外の箇所では絶縁がなされたものとなる。
【００３６】
このような半導体装置１によれば、半導体基板１０の反りにより高さレベルに差が生じる場合でも、リフロー技術により実装基板１００上に実装でき、生産性が向上できる。
また、実装する際に、加圧による半導体装置１の反りの矯正が不要であり、リフロー技術でハンダの溶融固化が行われるので、ハンダ接合部に加わる負荷を低減することができ、接続信頼性が向上できる。
【００３７】
また、前記半導体基板１０の厚さが、本実施形態のように１００μｍ以下に形成されている場合には、前述したように半導体基板１０の表面に形成されてた絶縁膜層１５との熱収縮率の違いから半導体基板１０の反りが大きくなり、リフロー技術による実装が困難となる。
しかし、本実施形態の半導体装置１は、ポスト部３５（接続端子）が反りの影響の少ない領域に配置され、前記ポスト部３５の先端の実装基板１００に対する高さレベルの違いによらず、溶解したハンダ層４０と接触するので、リフロー技術によるハンダ付けができ、半導体装置１を実装基板１００上に実装でき、生産性が向上し、接続信頼性が向上できる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、ろう材（ハンダ）の溶融したときの厚さ（ｔ）が決まっていて、前記ポスト部３５の配置される位置の満たす条件である基板中心Ｅから第１接続端子までの距離ｒ１と、第２接続端子までの距離ｒ２の値とを決定するようにしたが、反対に、各半導体装置１における定数である第１接続端子までの距離ｒ１と、第２接続端子までの距離ｒ２とからろう材の溶融したときの厚さ（ｔ）を決めるようにしても良い。
【００３９】
次に、本発明の半導体装置の別の実施形態を示す。
図５（ａ）は、半導体装置１を積層して３次元実装した積層半導体装置２を模式的に示す断面図である。
図５（ｂ）は、積層半導体装置２の積層部分における模式的な断面図である。
図５（ａ）に示すように、この積層半導体装置２は、実装基板１００上に複数（図５（ａ）では３層）の前記半導体装置１が積層され、さらにその上に異種の半導体装置３が積層されて構成されている。
半導体実装基板１００の上面には配線４１が形成されており、またその下面には配線４１に電気的に接続されたハンダボール４２が設けられている。前記実装基板１００の上面には、前記配線４１を介して半導体装置１が実装されている。
前記半導体装置１のポスト部３５の先端部には、凹部７０が形成され、前記凹部７０内に形成されたハンダ層４０によって前記配線４１に接合されている。これによって半導体装置１は実装基板１００上に積層されたものとなっている。
また、半導体装置１の接続電極３０は貫通電極であり、ポスト部３５と他の半導体装置１のプラグ部３６とが当接するように位置あわせを行い、半導体装置１が積層されている。
また、最上層の半導体装置３には電極４が形成されている。この電極は、半導体装置１のポスト部３５と同様の構成を有しており、その先端部には凹部が形成されており、その内部にはハンダ層４０が形成されている。この電極４が下層の半導体装置１に形成されたプラグ部３６にハンダ層４０を介して接合させられ半導体装置１が積層されている。
【００４０】
ハンダ接合の方法としては、前述した実施形態と同様に、リフロー技術によりハンダ層４０を溶融した後に固化し、前記ポスト部３５と前記プラグ部３６とを接合した。
また、ハンダ接合時は、図５（ｂ）に示すように半導体装置１のプラグ部３６は、その側面部が絶縁膜２２よりさらに突出してその側面が露出しているので、この突出して露出した側にハンダがより濡れ易く接合しやすくなっている。
したがって、前記凹部７０に形成されているハンダ層４０が良好にプラグ部３６と接合してフィレット４０ａを形成し、積層された半導体装置１を高い強度で接合するようになる。
リフロー技術によりハンダ接合を行った後、半導体装置１の間にアンダーフィル４３を充填して各半導体装置１をさらに安定して保持するようなる。
よって、反りのある半導体装置１が複数積層された積層半導体装置２を形成した。
【００４１】
このような積層半導体装置２によれば、半導体装置１のプラグ部３６と他の半導体装置１のポスト部３５とがハンダ層４０を介して積層した後、リフロー技術によって半導体装置１が一括してハンダ接合するので、生産性が向上し、また接続信頼性も向上した積層半導体装置２を得ることができる。
また、反りの矯正を行わずに、半導体装置１を積層し、リフロー技術により実装基板１００上に一括して実装できるので、接合部に加わる負荷が低減し、接続信頼性が向上できる。
【００４２】
また、本実施形態では、前記接続電極３０は貫通電極となっているので、半導体装置１のプラグ部３６とポスト部３５とを接合するだけで電気的に接続でき、配線の引き回しが不要となるため、半導体装置１を小さくして、より小型で実装密度の高い積層半導体装置２を得ることができる。
また、前記ポスト部３５とプラグ部３６とが例えば、貫通電極の代わりに配線などにより基板の両面が電気的に導通して接続電極３０を形成している場合においても、前記ポスト部３５と前記プラグ部３６とが重ねて接続され、半導体装置１を積層でき、実装密度の高い積層半導体装置２を得ることができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、ポスト部３５の先端部の凹部７０にハンダ層４０が形成されているので、平坦形状のポスト部３５上にハンダ層４０を設けた場合に比べて、半導体装置１を積層する際に前記ポスト部３５に接続される前記プラグ部３６の反りによる高さのばらつきがより吸収できる。
【００４４】
また、接続電極３０のプラグ部３６は、その側面部の一部が露出しているので、半導体装置１を積層した際、この部分にハンダがより濡れ易くハンダとの接触面積が増加でき、ハンダ接合部における接続信頼性が向上できる。
また、接続電極３０のプラグ部３６は、その側面部の一部が露出しているので、ハンダが側面部の周囲に集まることにより、溶融時にも形状が安定するため、ハンダ垂れによる半導体基板１０とが接触することを防止し、短絡が防止できる。
【００４５】
次に、積層半導体装置２を備えた回路基板及び電子機器の例について説明する。図６は、本発明の一実施形態による回路基板の概略構成を示す斜視図である。図６に示す通り、この実施形態の回路基板１５０には、上記の積層半導体装置２が搭載されている。回路基板１５０は、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板からなるもので、例えば銅等からなる配線パターン（図示せず）が所望の回路となるように形成され、更にこれら配線パターンに電極パッド（図示せず）が接続されている。
【００４６】
そして、この電気パッドに積層半導体装置２におけるハンダボール４２が電気的に接続されることにより、半導体装置２は回路基板１５０上に実装されたものとなっている。ここで、回路基板１５０上への積層半導体装置２の実装は、回路基板１５０側の上記電極パッドに対し、前記ハンダボール４２をリフロー技術で接続することにより行っている。
【００４７】
本発明の回路基板でよれば、リフロー技術による実装による接合が行われており、生産性が高く、また接続信頼性が高い半導体装置２を備えているので、回路基板自体も生産性が高く、信頼性が高いものとなる。
なお、積層半導体装置２ではなく、１層のみの半導体装置１を実装してもよい。
【００４８】
本発明の実施形態による半導体装置を有する電子機器として、図７にはノート型パーソナルコンピュータ２００、図８には携帯電話３００が示されている。上記の半導体装置１又は回路基板１５０は、パーソナルコンピュータ２００又は携帯電話３００の内部に設けられる。かかる構成のパーソナルコンピュータ２００及び携帯電話３００にあっても、生産性が高く、信頼性が高い半導体装置２、または半導体装置１を備えていることから、これを備えた電子機器も生産性が高く、信頼性が高いものとなる。
この電子機器によれば、生産性、接続信頼性の高い半導体装置１、２または回路基板を備えているので、この電子機器自体も生産性が高く、信頼性が高いものとなる。
【００４９】
尚、電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【００５０】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが
可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）は、半導体装置の平面図、（ｂ）は、接続電極の詳細断面図。
【図２】半導体装置の模式的側部断面図。
【図３】接続電極の配置条件の説明図。
【図４】（ａ）は、半導体装置の実装図、（ｂ）は、図４（ａ）の要部拡大図。
【図５】（ａ）は、積層半導体装置の模式断面図、（ｂ）は、積層部断面の拡大図。
【図６】本発明の実施形態による回路基板。
【図７】本発明の実施形態による電子機器であるパーソナルコンピュータ。
【図８】本発明の実施形態による電子機器である携帯電話。
【符号の説明】
【００５２】
１…半導体装置、２…積層半導体装置（半導体装置）、１０…半導体基板（基板）、３５…ポスト部（接続端子）、３５ａ…第１ポスト部（第１接続端子）、３５ｂ…第２ポスト部（第２接続端子）、３６…プラグ部（第２の端子）、４０…ハンダ層（ろう材）、５１…電極、７０…凹部、１００…実装基板（相手側基板）、１５０…回路基板、２００…パーソナルコンピュータ（電子機器）、３００…携帯電話（電子機器）、Ｃ…反り中心（基板反り中心）、Ｄ…基板中心（基板の中心）、Ｅ…基板中心（基板の中心）、Ｈ４…貫通孔
【図１】
2006013305.tif 000003
【図２】
2006013305.tif 000004
【図３】
2006013305.tif 000005
【図４】
2006013305.tif 000006
【図５】
2006013305.tif 000007
【図６】
2006013305.tif 000008
【図７】
2006013305.tif 000009
【図８】
2006013305.tif 000010