(57)【要約】【課題】半導体装置の電気的接続の信頼性と耐衝撃性とを向上させる。【解決手段】携帯電話機用のＲＦパワーモジュール１は、配線基板３の上面３ａに、半導体チップ２が半田バンプ５を介してフリップチップ実装され、受動部品４が半田１７を介して実装されている。半田バンプ５間には、低弾性のシリコーン樹脂からなる第１樹脂部６が充填され、更に、半導体チップ２の側面と配線基板３の上面３ａとの間を固定する第２樹脂部７が、第１樹脂部６よりも高弾性率のエポキシ樹脂からなる第２樹脂部７が形成されている。低弾性の第１樹脂部６により、ＲＦパワーモジュール１の２次実装時の半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡を防止し、高弾性の第２樹脂部７により、耐衝撃性を向上できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面に複数の第１電極を有し、前記第１主面と反対側の第２主面に外部接続用の複数の第２電極を有する配線基板と、
前記配線基板の前記第１主面上に搭載され、複数の半田バンプを介して前記配線基板の前記複数の第１電極に電気的に接続された半導体チップと、
前記複数の半田バンプの間に充填された第１樹脂と、
前記半導体チップの側面と前記配線基板の前記第１主面との間を固定する第２樹脂と、
を有し、
前記第２樹脂の弾性率は前記第１樹脂の弾性率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半田バンプは鉛フリー半田からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、
前記半田バンプは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１樹脂は、１５０℃以上の温度において１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の弾性率を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第２樹脂は、常温において１０００ＭＰａ以上の弾性率を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１樹脂はシリコーン樹脂からなり、前記第２樹脂はエポキシ樹脂からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置において、
前記配線基板の前記複数の第２電極上に、半田形成可能であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置において、
前記配線基板の前記第１主面上に半田を介して搭載された受動部品を更に有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置において、
前記半導体チップと前記受動部品とを覆う第３樹脂を更に有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、
前記第３樹脂の弾性率は前記第２樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、携帯電話機に使用されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第２樹脂の常温における弾性率は、前記第１樹脂の常温における弾性率よりも大きく、
前記半田バンプの融点における前記第１樹脂の弾性率は、前記半田バンプの融点における前記第２樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
（ａ）複数の半田バンプを有する半導体チップと、前記半導体チップの前記複数の半田バンプにそれぞれ接続すべき複数の第１電極を第１主面に有し、前記第１主面と反対側の第２主面に外部接続用の複数の第２電極を有する第１配線基板とを準備する工程、
（ｂ）前記第１配線基板の前記第１主面上に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの前記複数の半田バンプを前記第１配線基板の前記複数の第１電極に電気的に接続する工程、
（ｃ）前記複数の半田バンプの間に第１樹脂を充填する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後で、前記半導体チップの側面と前記第１配線基板の前記第１主面との間に第２樹脂を形成する工程、
を有し、
前記第２樹脂の弾性率が前記第１樹脂の弾性率よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
（ｅ）主面に複数の第３電極を有する第２配線基板を準備する工程、
（ｆ）前記（ｄ）工程の後、前記第２配線基板の前記複数の第３電極上に前記第１配線基板の前記複数の第２電極を第１半田を介して配置する工程、
（ｇ）前記第１半田のリフロー処理を行って、前記第２配線基板の前記複数の第３電極と前記第１配線基板の前記複数の第２電極とを前記第１半田を介して電気的に接続する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記半田は、鉛フリー半田であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｇ）工程の前記リフロー処理で、前記半田バンプも溶融することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程の後で、前記（ｃ）工程の前に、
（ｂ１）前記第１配線基板の前記第１主面上に第２半田を介して受動部品を搭載する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程の後に、
（ｄ１）前記半導体チップと前記受動部品とを覆うように、前記配線基板の前記第１主面上に第３樹脂を形成する工程、
を更に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３樹脂の弾性率は前記第２樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
（ｅ）主面に複数の第３電極を有する第２配線基板を準備する工程、
（ｆ）前記（ｄ）工程の後、前記第２配線基板の前記複数の第３電極上に前記第１配線基板の前記複数の第２電極を第１半田を介して配置する工程、
（ｇ）前記第１半田のリフロー処理を行って、前記第２配線基板の前記複数の第３電極と前記第１配線基板の前記複数の第２電極とを前記第１半田を介して電気的に接続する工程、
を更に有し、
前記（ｇ）工程の前記リフロー処理で、前記半田バンプおよび前記第２半田も溶融することを特徴とする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、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した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。
【背景技術】
【０００２】
配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板間をワイヤボンディングし、樹脂封止して、半導体装置を製造する技術がある。
【０００３】
また、半田バンプを有する半導体チップを配線基板上にフリップチップ接続し、半導体チップと配線基板の間にアンダーフィルを充填して、半導体装置を製造する技術がある。
【０００４】
特開平８−５５９３８号公報（特許文献１）には、半導体素子（チップ）が半田バンプにより回路基板に取付けられ、回路基板の配線層に接続され、半導体素子と回路基板との間にはヤング率の異なる第１の樹脂と第２の樹脂とが充填され、チップと回路基板の間隙のチップ中央部分に充填されている第１樹脂はチップ周辺部に充填された第２の樹脂よりヤング率が高く堅いので、チップを十分固定できる技術が記載されている。
【０００５】
また、特開２００２−２０８６６８号公報（特許文献２）には、半導体チップと、チップ部品と、モジュール基板と、チップ部品とモジュール基板の基板側端子とを接続する半田接続部と、半導体チップとモジュール基板の基板側端子とを接続する金線と、半導体チップ、チップ部品、半田接続部および金線を覆うとともに絶縁性のシリコーン樹脂や低弾性エポキシ樹脂などの低弾性樹脂によって形成された封止部とから成り、半田接続部の半田の再溶融による流れ出しを防止する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平８−５５９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
【０００７】
移動通信機器（例えば携帯電話機等）が世界的に普及してきている。一般に、携帯電話機は、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）などで構成される。
【０００８】
近年、携帯電話機の小型化・薄型化に伴い、それに用いられるＲＦパワーモジュールの小型化・薄型化も要求されている。
【０００９】
配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板とをワイヤボンディングしてＲＦパワーモジュールを製造する場合、ボンディングワイヤのワイヤループの高さの分だけ、ＲＦパワーモジュールの厚みが厚くなり、また、ボンディングワイヤを延在させる面積が必要となるため、ＲＦパワーモジュールの平面寸法が大きくなってしまう。このため、ＲＦパワーモジュールの小型化・薄型化には不利となる。
【００１０】
そこで、配線基板上に半導体チップをフェイスダウンでフィリップチップ接続し、半田バンプを介して半導体チップを配線基板に接続することが考えられる。これにより、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、ＲＦパワーモジュールの小型化・薄型化が可能になる。
【００１１】
配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する場合、アンダーフィル樹脂を設けて、半導体チップと配線基板との接続部である半田バンプを保護することが好ましい。
【００１２】
しかしながら、顧客側でＲＦパワーモジュールを実装基板に実装する２次実装の半田リフローの際に、ＲＦパワーモジュールを実装基板に接続するための半田だけでなく、ＲＦパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融する可能性がある。
【００１３】
アンダーフィル樹脂を高弾性樹脂により形成した場合、２次実装の半田リフロー工程中にＲＦパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融すると、高弾性樹脂からなるアンダーフィル樹脂が、半田バンプの再溶融による体積膨張を吸収できず、半田フラッシュが生じる可能性がある。半田フラッシュとは、半田（ここでは半田バンプ）が再溶融すると、その溶融膨張圧力が、部品（ここでは半導体チップ）とレジン（樹脂）の界面、またはレジンとモジュール基板（配線基板）の界面を剥離させ、そこに半田が（フラッシュ状に）流れ込み、端子間（ここでは半導体チップの半田バンプ間、または半田バンプに接続した配線基板の端子間）が半田で繋がって短絡に至るものである。これは、ＲＦパワーモジュール内部の電気的接続の信頼性を低下させてしまう可能性がある。
【００１４】
アンダーフィル樹脂を低弾性樹脂により形成した場合、２次実装の半田リフロー工程中にＲＦパワーモジュールのアンダーフィル内の半田バンプが再溶融しても、低弾性樹脂からなるアンダーフィル樹脂が、半田バンプの再溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）が生じるのを防止できる。しかしながら、ＲＦパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機を落下したときに、半田バンプに加わる衝撃ストレスを、低弾性の柔らかいアンダーフィル樹脂では緩和することができず、半田バンプと半導体チップとの間、あるいは半田バンプと配線基板の基板側端子との間にクラックなどが発生して、電気的接続の信頼性が低下する可能性がある。このため、ＲＦパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機における落下などの物理的な衝撃に対する耐性（耐衝撃性）が低くなってしまう。
【００１５】
本発明の目的は、半導体装置の電気的接続の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、半導体装置の物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる技術を提供することにある。
【００１７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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。
【００１９】
本発明は、配線基板と、複数の半田バンプを介して前記配線基板の主面上に実装された半導体チップと、前記複数の半田バンプの間に充填された第１樹脂と、前記半導体チップの側面と前記配線基板の主面との間を固定する第２樹脂とを有し、前記第２樹脂の弾性率が前記第１樹脂の弾性率よりも大きいものである。
【００２０】
また、本発明は、複数の半田バンプを介して配線基板の主面上に半導体チップを実装し、前記複数の半田バンプの間に第１樹脂を充填し、その後、前記半導体チップの側面と前記配線基板の主面との間に、前記第１樹脂よりも弾性率が高い第２樹脂を形成するものである。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
半導体装置の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
また、半導体装置の物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、平面図や斜視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。
【００２７】
（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（移動通信機器、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）である。
【００２８】
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つあり、９００ＭＨｚ帯をＧＳＭ９００または単にＧＳＭ、１８００ＭＨｚ帯を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。本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール１は、例えばこれらの周波数帯（高周波帯）で使用されるＲＦパワーモジュールである。なお、高周波とは概ね５００ＭＨｚ以上の周波数を言う。
【００２９】
図１は、本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール（高周波電力増幅器、高周波電力増幅装置、高周波電力増幅モジュール、高周波パワーアンプモジュール、電力増幅モジュール、電力増幅器モジュール、ＲＦモジュール、ＨＰＡ（High Power Amplifier）、電子装置）１を構成する増幅回路の回路ブロック図を示している。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ＲＦパワー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。
【００３０】
図１に示されるように、ＲＦパワーモジュール１の回路構成は、３つの増幅段１０２Ａ１，１０２Ａ２，１０２Ａ３からなるＧＳＭ９００（８２４〜９１５ＭＨｚ）用の電力増幅回路１０２Ａと、３つの増幅段１０２Ｂ１，１０２Ｂ２，１０２Ｂ３からなるＤＣＳ１８００（１７１０〜１９１０ＭＨｚ）用の電力増幅回路１０２Ｂと、それら電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂの増幅動作の制御や補佐などを行う周辺回路１０３とを有している。ＲＦパワーモジュール１の回路構成は、更に、ＧＳＭ９００用の入力端子１０４ａおよび電力増幅回路１０２Ａ間の整合回路（入力整合回路）１０５Ａと、ＤＣＳ１８００用の入力端子１０４ｂおよび電力増幅回路１０２Ｂ間の整合回路（入力整合回路）１０５Ｂとを有している。ＲＦパワーモジュール１の回路構成は、更に、ＧＳＭ９００用の出力端子１０６ａおよび電力増幅回路１０２Ａ間の整合回路（出力整合回路）１０７Ａおよびローパスフィルタ１０８Ａと、ＤＣＳ１８００用の出力端子１０６ｂおよび電力増幅回路１０２Ｂ間の整合回路（出力整合回路）１０７Ｂおよびローパスフィルタ１０８Ｂとを有している。また、ＧＳＭ９００用の電力増幅回路１０２Ａの増幅段１０２Ａ１と増幅段１０２Ａ２の間には段間用の整合回路（段間整合回路）１０２ＡＭ１が設けられ、増幅段１０２Ａ２と増幅段１０２Ａ３の間には段間用の整合回路（段間整合回路）１０２ＡＭ２が設けられている。また、ＤＣＳ１８００用の電力増幅回路１０２Ｂの増幅段１０２Ｂ１と増幅段１０２Ｂ２の間には段間用の整合回路（段間整合回路）１０２ＢＭ１が設けられ、増幅段１０２Ｂ２と増幅段１０２Ｂ３の間には段間用の整合回路（段間整合回路）１０２ＢＭ２が設けられている。
【００３１】
このうち、ＧＳＭ９００用の電力増幅回路１０２Ａと、ＤＣＳ１８００用の電力増幅回路１０２Ｂと、周辺回路１０３とは、１つの半導体チップ２内に形成されている。他の形態として、ＧＳＭ９００用の電力増幅回路１０２Ａ、ＤＣＳ１８００用の電力増幅回路１０２Ｂおよび周辺回路１０３を、複数の半導体チップにより形成することもでき、例えば、増幅段１０２Ａ１，１０２Ｂ１が形成された半導体チップと、増幅段１０２Ａ２，１０２Ｂ２が形成された半導体チップと、増幅段１０２Ａ３，１０２Ｂ３が形成された半導体チップとを個別に形成することもできる。
【００３２】
周辺回路１０３は、制御回路１０３Ａと、上記増幅段１０２Ａ１〜１０２Ａ３，１０２Ｂ１〜１０２Ｂ３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１０２Ａ，１０２Ｂ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１０２Ａ１〜１０２Ａ３，１０２Ｂ１〜１０２Ｂ３の各々の出力用の増幅素子（例えばＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor））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１０２Ａ、１０２Ｂの出力レベルを指定する信号で、携帯電話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。
【００３３】
ＲＦパワーモジュール１のＧＳＭ９００用の入力端子１０４ａに入力されたＲＦ（高周波）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１０２Ａ、すなわち３つの増幅段１０２Ａ１〜１０２Ａ３で増幅されて半導体チップ２から出力され、整合回路１０７Ａおよびローパスフィルタ１０８Ａを経てＧＳＭ９００用の出力端子１０６ａからＲＦ（高周波）出力信号として出力される。また、ＲＦパワーモジュール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１０２Ｂ、すなわち３つの増幅段１０２Ｂ１〜１０２Ｂ３で増幅されて半導体チップ２から出力され、整合回路１０７Ｂおよびローパスフィルタ１０８Ｂを経てＤＣＳ１８００用の出力端子１０６ｂからＲＦ出力信号として出力される。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（ローパスフィルタ回路、バンドパスフィルタ回路）１０８Ａ，１０８Ｂは高調波を減衰させる回路である。
【００３４】
このように、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１は２系統（すなわちＧＳＭ９００用およびＤＣＳ１８００用）の電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂを有し、２系統の電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂの送信周波数帯は、それぞれ０．９ＧＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯である。
【００３５】
次に、図２は、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１を用いたデジタル携帯電話機システムＤＰＳ（電子装置）の一例を示している。このデジタル携帯電話システムＤＰＳは、例えばＧＳＭ方式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機システムであり、マザーボード（実装基板）ＭＢ上に搭載されたモジュール、回路および素子等によって構築されている。
【００３６】
図２の符号ＡＮＴは信号電波の送受信用のアンテナ、符号１５１はフロントエンド・モジュール、符号１５２は音声信号をベースバンド信号に変換したり、受信信号を音声信号に変換したり、変調方式切換信号やバンド切換信号を生成したりするベースバンド回路である。符号１５３は受信信号をダウンコンバートして復調し、ベースバンド信号を生成したり、送信信号を変調したりする変復調用回路、ＦＬＴ１，ＦＬＴ２は受信信号からノイズや妨害波を除去するフィルタである。フィルタＦＬＴ１はＧＳＭ用、フィルタＦＬＴ２はＤＣＳ用である。ベースバンド回路１５２は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やマイクロプロセッサ、半導体メモリ等の複数の半導体集積回路で構成されている。フロントエンド・モジュール１５１は、スイッチ回路（アンテナスイッチ、アンテナスイッチ回路）１５４ａ，１５４ｂ、コンデンサＣ５，Ｃ６および分波器１５６を有している。スイッチ回路１５４ａ，１５４ｂは送受信切り換え用のスイッチ回路、コンデンサＣ５，Ｃ６は受信信号から直流成分をカットする素子、分波器１５６は、ＧＳＭ９００帯の信号と、ＤＣＳ１８００帯の信号とを分波する回路であり、これら回路および素子は１つの配線基板上に搭載されてモジュールとされている。なお、スイッチ回路１５４ａ，１５４ｂの切換信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２は上記ベースバンド回路１５２から供給される。図２からも分かるように、電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂの出力が整合回路１０７Ａ，１０７Ｂおよびローパスフィルタ１０８Ａ，１０８Ｂを経てＲＦパワーモジュール１（出力端子１０６ａ，１０６ｂ）から出力され、この出力がスイッチ回路（アンテナスイッチ回路）１５４ａ，１５４ｂに接続されている。
【００３７】
図３は、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１の構造を示す概念的な上面図（平面図）であり、図４は本実施の形態のＲＦパワーモジュール１の概念的な断面図（側面断面図）である。なお、図４は断面図に対応するが、ＲＦパワーモジュール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は完全には一致していない。
【００３８】
図３および図４に示される本実施の形態のＲＦパワーモジュール１は、配線基板（第１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（半導体素子、能動素子）２と、配線基板３上に搭載（実装）された受動部品（受動素子、チップ部品）４と、半導体チップ２の複数の半田バンプ５の間に充填された第１樹脂部６と、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間を固定する第２樹脂部７とを有している。
【００３９】
配線基板（多層基板、多層配線基板、モジュール基板）３は、例えば、複数の絶縁体層（誘電体層）１１と、複数の導体層または配線層（図示せず）とを積層して一体化した多層基板（多層配線基板）である。図３では、４つの絶縁体層１１が積層されて配線基板３が形成されているが、積層される絶縁体層１１の数はこれに限定されるものではなく種々変更可能である。配線基板３の絶縁体層１１を形成する材料としては、例えばアルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）などのようなセラミック材料を用いることができる。この場合、配線基板３はセラミック多層基板である。配線基板３の絶縁体層１１の材料は、セラミック材料に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばガラスエポキシ樹脂などを用いても良い。
【００４０】
配線基板３の上面（表面、主面、第１主面）３ａ上と下面（上面３ａとは反対側の主面、裏面、第２主面）３ｂ上と絶縁体層１１間とには、配線形成用の導体層（配線層、配線パターン、導体パターン）が形成されている。配線基板３の最上層の導体層によって、配線基板３の上面３ａに導電体からなる基板側端子（電極、端子、配線パターン、第１電極）１２が複数形成され、配線基板３の最下層の導体層によって、配線基板３の下面３ｂに導電体からなる外部接続端子（端子、電極、モジュール電極、第２電極）１３が複数形成されている。外部接続端子１３は、例えば、図１における入力端子１０４ａ，１０４ｂ、出力端子１０６ａ，１０６ｂなどに対応するものである。配線基板３の内部、すなわち絶縁体層１１の間にも導体層（配線層、配線パターン、導体パターン）が形成されているが、図３では簡略化のために図示を省略している。また、配線基板３の導体層により形成される配線パターンのうち、基準電位供給用の配線パターン（例えば配線基板３の下面３ｂの基準電位供給用端子１３ａなど）は、絶縁体層１１の配線形成面の大半の領域を覆うような矩形パターンで形成し、伝送線路用の配線パターンは帯状のパターンで形成することができる。なお、外部接続端子１３だけでなく、基準電位供給用端子１３ａも、ＲＦパワーモジュール１の外部接続用の端子または電極とみなすことができる。
【００４１】
配線基板３を構成する各導体層（配線層）は、必要に応じて絶縁体層１１に形成されたビアホール（図示省略）内の導体または導体膜を通じて電気的に接続されている。従って、配線基板３の上面３ａの基板側端子１２は、必要に応じて配線基板３の上面３ａおよび／または内部の配線層やビアホール内の導体膜などを介して結線され、配線基板３の下面３ｂの外部接続端子１３または基準電位供給用端子１３ａに電気的に接続されている。また、半導体チップ２で生じた熱を配線基板３の下面３ｂ側に伝導させるためのサーマルビアとして機能するビアホールを、半導体チップ２の下方の配線基板３に設けることもできる。
【００４２】
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を示す点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２である。従って、半導体チップ２は増幅回路（電力増幅回路）を含んでいる。半導体チップ２内（または表層部分）には、電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂの各増幅段を構成する半導体増幅素子（例えばＭＩＳＦＥＴ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタまたはＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）など）、周辺回路１０３を構成する半導体素子、および段間の整合回路１０２ＡＭ１，１０２ＡＭ２，１０２ＢＭ１，１０２ＢＭ１を構成する受動素子などが形成されている。このように、ＲＦパワーモジュール１は電力増幅回路（１０２Ａ，１０２Ｂ）を有し、半導体チップ２はその電力増幅回路（１０２Ａ，１０２Ｂ）を構成する能動素子である。半導体チップ２の表面（素子形成側の主面）には、複数の半田バンプ（半田バンプ電極、半田からなるバンプ電極、半田からなる突起状電極）５が形成されている。半田バンプ５は、鉛（Ｐｂ）を含有しない鉛（Ｐｂ）フリー半田により形成されていれば、より好ましい。例えば、半田バンプ５を構成する材料として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田を用いることができる。各半田バンプ５は、半導体チップ２内に形成された半導体集積回路に電気的に接続されている。
【００４３】
図５は、一例として、上記電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂ（の増幅段１０２Ａ１〜１０２Ａ３，１０２Ｂ１〜１０２Ｂ３）を構成する半導体増幅素子をＬＤＭＯＳＦＥＴ(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor、横方向拡散ＭＯＳＦＥＴ)により形成した場合の半導体チップ２の要部断面図である。
【００４４】
図５に示されるように、ｐ＋型単結晶シリコンからなる半導体基板２０１の主面には、ｐ−型単結晶シリコンからなるエピタキシャル層２０２が形成され、エピタキシャル層２０２の主面の一部には、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するｐ型ウエル２０６が形成されている。ｐ型ウエル２０６の表面には、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜２０７を介してＬＤＭＯＳＦＥＴのゲート電極２０８が形成されている。ゲート電極２０８は、例えばｎ型の多結晶シリコン膜あるいはｎ型の多結晶シリコン膜と金属シリサイド膜の積層膜などからなり、ゲート電極２０８の側壁には、酸化シリコンなどからなるサイドウォールスペーサ２１１が形成されている。
【００４５】
エピタキシャル層２０２の内部のチャネル形成領域を挟んで互いに離間する領域には、ＬＤＭＯＳＦＥＴのソース、ドレインが形成されている。ドレインは、チャネル形成領域に接するｎ−型オフセットドレイン領域２０９と、ｎ−型オフセットドレイン領域２０９に接し、チャネル形成領域から離間して形成されたｎ型オフセットドレイン領域２１２と、ｎ型オフセットドレイン領域２１２に接し、チャネル形成領域からさらに離間して形成されたｎ＋型ドレイン領域２１３とからなる。これらｎ−型オフセットドレイン領域２０９、ｎ型オフセットドレイン領域２１２およびｎ＋型ドレイン領域２１３のうち、ゲート電極２０８に最も近いｎ−型オフセットドレイン領域２０９は不純物濃度が最も低く、ゲート電極２０８から最も離間したｎ＋型ドレイン領域２１３は不純物濃度が最も高い。
【００４６】
ＬＤＭＯＳＦＥＴのソースは、チャネル形成領域に接するｎ−型ソース領域２１０と、ｎ−型ソース領域２１０に接し、チャネル形成領域から離間して形成され、ｎ−型ソース領域２１０よりも不純物濃度が高いｎ＋型ソース領域２１４とからなる。ｎ−型ソース領域２１０の下部には、ｐ型ハロー領域（図示せず）を形成することもできる。
【００４７】
ｎ＋型ソース領域２１４の端部（ｎ−型ソース領域２１０と接する側と反対側の端部）には、ｎ＋型ソース領域２１４と接するｐ型打抜き層２０４が形成されている。ｐ型打抜き層２０４の表面近傍には、ｐ＋型半導体領域２１５が形成されている。ｐ型打抜き層２０４は、ＬＤＭＯＳＦＥＴのソースと半導体基板２０１とを電気的に接続するための導電層であり、例えばエピタキシャル層２０２に形成した溝２０３の内部に埋め込んだｐ型多結晶シリコン膜によって形成される。
【００４８】
ＬＤＭＯＳＦＥＴのｐ型打抜き層２０４（ｐ＋型半導体領域２１５）、ソース（ｎ＋型ソース領域２１４）およびドレイン（ｎ＋型ドレイン領域２１３）のそれぞれの上部には、絶縁膜（層間絶縁膜）２２１に形成されたコンタクトホール２２２内のプラグ２２３が接続されている。ｐ型打抜き層２０４（ｐ＋型半導体領域２１５）およびソース（ｎ＋型ソース領域２１４）には、プラグ２２３を介してソース電極２２４ａ（配線２２４）が接続され、ドレイン（ｎ＋型ドレイン領域２１３）には、プラグ２２３を介してドレイン電極２２４ｂ（配線２２４）が接続されている。
【００４９】
ソース電極２２４ａおよびドレイン電極２２４ｂのそれぞれには、ソース電極２２４ａおよびドレイン電極２２４ｂを覆う絶縁膜（層間絶縁膜）２２５に形成されたスルーホール２２６内のプラグ２２７を介して配線２２８が接続されている。絶縁膜２２５上に、配線２２８を覆うように、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜からなる表面保護膜（絶縁膜）２２９が形成されている。表面保護膜２２９には、開口部２３０が複数形成され、各開口部２８０から露出する配線２２８上に、金膜などのＵＢＭ（Under Bump Metal、バンプ下地金属層）膜２３１を介して半田バンプ２３２（上記半田バンプ５に対応するもの）が形成されている。また、半導体基板２０１の裏面には裏面電極（ソース裏面電極）２３３が形成されている。
【００５０】
図６は、他の一例として、上記電力増幅回路１０２Ａ，１０２Ｂ（の増幅段１０２Ａ１〜１０２Ａ３，１０２Ｂ１〜１０２Ｂ３）を構成する半導体増幅素子をヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）により形成した場合の半導体チップ２の要部断面図である。
【００５１】
図６に示されるように、半絶縁性のＧａＡｓ基板（半導体基板）２５１上にｎ＋型ＧａＡｓ層よりなるサブコレクタ層２５２が形成され、サブコレクタ層２５２上にＨＢＴ２５３が形成されている。
【００５２】
各ＨＢＴ２５３は、サブコレクタ層２５２上に形成された金などからなるコレクタ電極２５４と、このコレクタ電極２５４とは所定間隔だけ離間して形成されたコレクタメサ２５５を有している。コレクタメサ２５５は、例えばｎ型ＧａＡｓ層より形成され、コレクタメサ２５５とコレクタ電極２５４はサブコレクタ層２５２を介して電気的に接続されている。
【００５３】
コレクタメサ２５５上には、例えばｐ型ＧａＡｓ層よりなるベースメサ２５６が形成されている。ベースメサ２５６上の周辺領域には金等よりなるベース電極２５７が形成されている。ベースメサ２５６の略中央部上にエミッタ層２５８が形成され、エミッタ層２５８上にエミッタ電極２５９が形成されている。エミッタ層２５８は、例えば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２５９は、例えばタングステンシリサイドから形成されている。このように、ベースメサ(ｐ型ＧａＡｓ層)２５６とエミッタ層（ｎ型ＩｎＧａＰ層）２５８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。
【００５４】
コレクタ電極２５４には、絶縁膜２６１に形成されたコンタクトホール２６２を介してコレクタ配線２６３が接続されている。エミッタ電極２５９には、絶縁膜２６４，２６１に形成されたスルーホール２６５を介してエミッタ配線２６６が接続されている。エミッタ配線２６６よりも上層の構造については、ここでは図示およびその説明を省略するが、この場合も、半導体チップ２の表面には、上記半田バンプ５に対応するものが形成されている。
【００５５】
本実施の形態では、図３および図４に示されるように、半導体チップ２が配線基板３の上面３ａにフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ２は、その裏面（半田バンプ５形成側の主面とは反対側の主面）２ｂ側が上方を向き、その表面（半田バンプ５形成側の主面）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の複数の半田バンプ５は、配線基板３の上面３ａの複数の基板側端子１２（のうちの複数の基板側端子１２ａ）に、それぞれ接合され、電気的に接続されている。従って、半導体チップ２（半導体チップ２に形成された半導体集積回路）は、複数の半田バンプ５を介して配線基板３の複数の基板側端子１２（１２ａ）に電気的に接続されている。
【００５６】
また、複数の半田バンプ５の間（隣接する半田バンプ５間）には、第１樹脂部（第１樹脂）６が充填されている。第１樹脂部６は、半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間に注入（充填、供給）されて、隣接する半田バンプ５間を満たす（充填する）ように形成されており、アンダーフィル樹脂として機能することができる。第１樹脂部６により、半田バンプ５（または半田バンプ５の接続部）を保護したり、あるいは、半導体チップ２と配線基板３との熱膨張率の差による半田バンプ５への負担を緩衝することができる。
【００５７】
本実施の形態では、更に、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間を固定する第２樹脂部（第２樹脂）７が設けられている。第２樹脂部７は、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａの両方に接触（密着）するように形成されている。
【００５８】
半導体チップ２の４つの側面２ｃに第２樹脂部７が接触（密着）していれば、より好ましい。また、第２樹脂部７は、半導体チップ２の側面２ｃの少なくとも一部に接触（密着）していればよいが、半導体チップ２の側面２ｃと第２樹脂部７とが接触（密着）する面積は大きいほど好ましく、半導体チップ２の側面２ｃの全面に第２樹脂部７が接触（密着）していれば、更に好ましい。また、第２樹脂部７が、第１樹脂部６にも接触（密着）し、第１樹脂部６を覆うように形成されていれば、より好ましい。これにより、第２樹脂部７によって半導体チップ２を配線基板３にしっかりと固定することができる。
【００５９】
第１樹脂部６と第２樹脂部７は、絶縁性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。フィラーとしては、シリカなどを用いることができる。第１樹脂部６と第２樹脂部７を構成する樹脂材料は、熱硬化性の樹脂材料であれば、より好ましい。
【００６０】
本実施の形態では、第２樹脂７の弾性率は、第１樹脂６の弾性率よりも大きい。第１樹脂部６を構成する樹脂材料と、第２樹脂部７を構成する樹脂材料とに、異なる樹脂材料を用いることなどにより、第２樹脂７の弾性率を第１樹脂６の弾性率よりも大きくすることができる。第１樹脂部６を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いればより好ましく、これにより、低弾性率の第１樹脂部６を容易に実現でき、また、第２樹脂部７を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用いればより好ましく、これにより高弾性率の第２樹脂部７を容易に実現できる。すなわち、第２樹脂部７を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用い、第１樹脂部６を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いることで、第２樹脂７の弾性率を第１樹脂６の弾性率よりも大きくすることができる。第１樹脂部６および第２樹脂部７の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
【００６１】
受動部品４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４は、例えば整合回路（入力整合回路）１０５Ａ，１０５Ｂや整合回路（出力整合回路）１０７Ａ，１０７Ｂなどを構成する受動部品である。また、整合回路（段間整合回路）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４により形成してもよい。受動部品４は、配線基板３の上面３ａ上に半田１７を介して搭載（実装）されている。すなわち、受動部品４は、配線基板３の上面３ａの基板側端子１２（のうちの基板側端子１２ｂ）に半田１７のような導電性の良い接合材により実装され、受動部品４の電極が基板側端子１２（のうちの基板側端子１２ｂ）に半田１７を介して電気的に接続されている。半田１７は、鉛（Ｐｂ）を含有しない鉛（Ｐｂ）フリー半田により形成されていれば、より好ましく、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田を用いることができる。
【００６２】
半導体チップ２や受動部品４が電気的に接続された配線基板３の上面３ａの基板側端子１２間は、必要に応じて配線基板３の上面３ａまたは内部の配線層やビアホール内の導体膜などを介して結線され、配線基板３の下面３ｂの外部接続端子１３または基準電位供給用端子１３ａに電気的に接続されている。
【００６３】
次に、本実施の形態のＲＦパワーモジュール（半導体装置）１の製造工程（製造方法）を図面を参照して説明する。
【００６４】
図７は、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。図８〜図１６は、ＲＦパワーモジュール１の製造工程中の要部断面図または要部平面図である。なお、図８〜図１６のうち、図１１および図１３は平面図であり、それ以外は断面図である。また、図１１と図１２は、同じ工程段階の平面図と断面図に対応し、図１３と図１４は、同じ工程段階の平面図と断面図に対応する。
【００６５】
本実施の形態のＲＦパワーモジュール１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００６６】
まず、半導体チップ２と配線基板３を準備（用意）する（ステップＳ１）。半導体チップ２は、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板（半導体ウエハ）に半導体集積回路や半田バンプを形成した後、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ２に分離することなどにより、形成することができる。半導体チップ２は、半導体チップ２内に形成された半導体集積回路（半導体素子）に電気的に接続された複数の半田バンプ５を、半導体チップ２の表面２ａに有している。半田バンプ５は、鉛（Ｐｂ）を含有しない鉛（Ｐｂ）フリー半田により形成すれば、より好ましい。また、配線基板３は、例えば印刷法、シート積層法またはビルドアップ法などを用いて製造することができる。図８に示されるように、配線基板３は、半導体チップ２の複数の半田バンプ５にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子１２ａと、受動部品４の電極にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子１２ｂとを含む複数の基板側端子１２を上面３ａに有し、複数の外部接続端子１３と単数または複数の基準電位供給用端子１３ａを下面３ｂに有している。配線基板３より半導体チップ２を先に製造しても、半導体チップ２より配線基板３を先に製造しても、あるいは、半導体チップ２と配線基板３を同時に製造してもよい。
【００６７】
次に、図９に示されるように、配線基板３（の基板側端子１２）上に半田２１を供給する（ステップＳ２）。このステップＳ２の半田２１供給工程では、配線基板３の受動部品４を搭載（接続）予定の基板側端子１２ｂ上に、印刷法または塗布法などにより半田２１を供給する。基板側端子１２ｂ上に供給する半田２１としては、例えば半田ペーストなどを用いることができ、鉛（Ｐｂ）を含有しない鉛（Ｐｂ）フリー半田であれば、より好ましい。
【００６８】
また、図示はしないけれども、ステップＳ２で、基板側端子１２ｂ上だけでなく、半導体チップ２を搭載予定の複数の基板側端子１２ａ上に、迎え半田として半田２１を供給することもできる。これにより、半導体チップ２の半田バンプ５と配線基板３の基板側端子１２ａの接続を、より的確に行うことが可能となる。
【００６９】
次に、配線基板３の上面３ａ上に受動部品４および半導体チップ２を配置（搭載）する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、配線基板３上に、半導体チップ２を先に配置しても、受動部品４を先に配置しても、あるいは両者を同時に配置してもよい。ステップＳ３では、半導体チップ２は、裏面２ｂ側が上方を向き、表面２ａ側が下方（配線基板３の上面３ａ側）を向くように、フェイスダウンで配線基板３の上面３ａ上に配置され、半導体チップ２の複数の半田バンプ５が配線基板３の上面３ａの複数の基板側端子１２ａにそれぞれ対向するように位置合わせされる。
【００７０】
次に、半田リフロー処理（リフロー処理、熱処理）を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の半田リフロー工程では、配線基板３と配線基板３上の受動部品４、半導体チップ２（半田バンプ５を含む）および半田２１が加熱される。例えば、半導体チップ２および受動部品４を搭載した配線基板３をヒートブロック（図示せず）上に配置し、ヒートブロックに内蔵されたヒータなどによりヒートブロックを加熱することにより、配線基板３、受動部品４、半導体チップ２（半田バンプ５を含む）および半田２１を加熱することができる。
【００７１】
ステップＳ４の半田リフロー工程により、半導体チップ２の半田バンプ５と半田２１がリフロー（半田リフロー、溶融・固化、再溶融）される。すなわち、ステップＳ４の半田リフロー処理により、図１０に示されるように、半田バンプ５および半田２１が一旦溶融してから固化することで、半導体チップ２の複数の半田バンプ５と複数の基板側端子１２ａとが、それぞれ接合（接続、半田接続）されて電気的に接続され、また、複数の受動部品４の電極と複数の基板側端子１２ｂとが、それぞれ接合（接続、半田接続）されて電気的に接続される。換言すれば、半導体チップ２の端子（電極）と配線基板３の基板側端子１２ａとが、半田バンプ５を介して接合（接続、半田接続）され、電気的に接続される。なお、溶融後に固化した半田２１が上記半田１７となり、受動部品４は配線基板３の上面３ａ上に半田１７（第２半田）を介して搭載（実装）された状態となる。また、ステップＳ２で基板側端子１２ａ上にも半田２１を供給した場合は、ステップＳ４の半田リフローにより、基板側端子１２ａ上の半田２１は、その基板側端子１２ａと接続すべき半田バンプ５と一体化する。
【００７２】
次に、第１樹脂部６形成用の第１樹脂材料６ａを半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間に供給（注入）し、複数の半田バンプ５の間（隣接する半田バンプ５間）に第１樹脂材料６ａを充填する（ステップＳ５）。例えば、図１１および図１２に示されるように、半導体チップ２の横方向（半導体チップ２の側面２ｃ側）から、樹脂注入ノズル２２により、第１樹脂材料６ａを半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間に注入（供給）する。この際、隣接する半田バンプ５間が第１樹脂材料６ａで満たされる（充填される）ようにし、隣接する半田バンプ５間にボイドなどが形成されないようにすることが好ましい。
【００７３】
第１樹脂材料６ａは、粘度が所定の値に調整されており、樹脂注入ノズル２２から半導体チップ２と配線基板３との間に注入する際に、第１樹脂材料６ａが半導体チップ２と配線基板３との間に流入するような方向に、配線基板３を傾斜させて作業を行い、短時間で半導体チップ２と配線基板３との間に第１樹脂材料６ａが回りこんで充填するように条件出しされている。また、配線基板３の上面３ａのうち、樹脂注入ノズル２２を半導体チップ２に近づけるための領域には、受動部品４などを配置しないような設計にされており、これにより、受動部品４が邪魔することなく樹脂注入ノズル２２を半導体チップ２に近づけて、半導体チップ２と配線基板３との間に第１樹脂材料６ａを注入することができる。
【００７４】
第１樹脂材料６ａは、樹脂材料からなり、フィラー（例えばシリカ）などを含有することができる。また、第１樹脂材料６ａを構成する樹脂材料は、熱硬化性樹脂からなることが好ましく、シリコーン樹脂であればより好ましい。
【００７５】
次に、図１３および図１４に示されるように、ベーク処理（熱処理、樹脂硬化のための熱処理）を行って、第１樹脂材料６ａを硬化させて第１樹脂部６を形成する（ステップＳ６）。上記のように第１樹脂材料６ａは熱硬化性樹脂からなるので、ステップＳ６のベーク処理によって第１樹脂材料６ａが硬化し、硬化された第１樹脂部６となる。なお、ステップＳ５で供給する第１樹脂材料６ａの量は、半導体チップ２および配線基板３間を充填し、複数の半田バンプ５の間（隣接する半田バンプ５間）を第１樹脂材料６ａで充填するのに必要な最低限の量とし、必要以上に過剰に第１樹脂材料６ａを供給しないようにすることが好ましい。これにより、半導体チップ２の各側面２ｃの少なくとも一部は、第１樹脂部６によって覆われずに露出した状態となる。半導体チップ２の各側面２ｃのこの露出部分に、後で形成される第２樹脂部７が密着する。
【００７６】
次に、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間に第２樹脂材料７ａを供給（注入、塗布、配置、形成）する（ステップＳ７）。例えば、図１５に示されるように、半導体チップ２の上方（裏面２ｂ側）から樹脂注入ノズル２４を半導体チップ２の４つの側面２ｃに近づけ、半導体チップ２の四辺の周囲（４つの側面２ｃの近辺）に第２樹脂材料７ａを樹脂注入ノズル２４から塗布する。これにより、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間に、第１樹脂部６を覆うように、第２樹脂材料７ａを配置する。
【００７７】
ステップＳ５では、配線基板３を傾斜させた状態で第１樹脂材料６ａを注入したが、ステップＳ７では、配線基板３を傾斜させずに、水平状態としていることが好ましい。樹脂注入ノズル２４は、半導体チップ２の寸法に合わせて作製されており、樹脂注入ノズル２４から第２樹脂材料７ａを半導体チップ２の４つの側面２ｃの近辺に供給または配置できるようになっている。半導体チップ２に応じた専用の樹脂注入ノズル２４を用いて第２樹脂材料７ａを供給することにより、合理的かつ効率的に第２樹脂材料７ａの塗布作業を行うことができ、また、不要な第２樹脂材料７ａが、半導体チップ２の裏面２ｂなどに付着するのを防止できる。また、第２樹脂材料７ａの粘度も所定の値に調整されており、適量塗布後は、半導体チップ２の側面２ｃに第２樹脂材料７ａが充分に塗られ、半導体チップ２の４つの側面２ｃと、第１樹脂部６と、配線基板３の上面３ａとに、第２樹脂材料７ａが充分に接触した状態となる。
【００７８】
なお、ステップＳ７では、上記のように半導体チップ２に合わせて設計された専用ノズル（樹脂注入ノズル２４）により第２樹脂材料７ａを供給し、供給する第２樹脂材料７ａの量と供給範囲は、半導体チップ２と配線基板３との間の固定（の補強）の目的を達成するのに必要な最低限の量および範囲とし、必要以上に過剰に第２樹脂材料７ａを供給しないようにすることが好ましい。これにより、必要な領域に第２樹脂材料７ａを的確に供給でき、また、不要な第２樹脂材料７ａが、受動部品４などに付着するのを防止できる。
【００７９】
第２樹脂材料７ａは、樹脂材料からなり、フィラー（例えばシリカ）などを含有することができる。また、第２樹脂材料７ａを構成する樹脂材料は、熱硬化性樹脂からなることが好ましく、エポキシ樹脂であればより好ましい。
【００８０】
次に、図１６に示されるように、ベーク処理（熱処理、樹脂硬化のための熱処理）を行って、第２樹脂材料７ａを硬化させて第２樹脂部７を形成する（ステップＳ８）。上記のように第２樹脂材料７ａは熱硬化性樹脂からなるので、ステップＳ７のベーク処理によって第２樹脂材料７ａが硬化し、硬化された第２樹脂部７となる。上記のように、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間に、第１樹脂部６を覆うように、第２樹脂材料７ａが配置されていたので、第２樹脂部７は、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間に、第１樹脂部６を覆うように形成される。
【００８１】
硬化後の第２樹脂部７の弾性率が硬化後の第１樹脂部６の弾性率よりも大きくなるように、第１樹脂材料６ａを構成する材料と第２樹脂材料７ａを構成する材料とが調整されている。硬化後の第１樹脂部６および第２樹脂部７の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
【００８２】
このようにして、本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール１が製造される。１枚の配線基板３から複数のＲＦパワーモジュール１を製造する場合は、ステップＳ８のベーク処理工程による樹脂硬化（第２樹脂部７形成）を行った後、配線基板３を所定の位置で分割（切断）し、各個片としてのＲＦパワーモジュール１を得ることができる。
【００８３】
本実施の形態のＲＦパワーモジュール１は、実装基板（マザーボード）などに実装可能である。すなわち、ＲＦパワーモジュール１の配線基板３の複数の外部接続端子１３および基準電位供給用端子１３ａ上に半田形成可能であり、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に半田を介して実装することができる。図１７は、ＲＦパワーモジュール１の実装工程を示す実装プロセスフロー図である。図１８〜図２１は、ＲＦパワーモジュール１の実装工程中の要部断面図である。
【００８４】
本実施の形態のＲＦパワーモジュール１は、次のようにして実装基板３１に実装することができる。
【００８５】
まず、実装基板（配線基板、第２配線基板）３１を準備（用意）する（ステップＳ１１）。実装基板３１準備は、ＲＦパワーモジュール１の製造の前、途中、後または同時に行うことができる。
【００８６】
図１８に示されるように、実装基板３１は、例えば多層配線構造を有する配線基板（プリント配線基板）などからなる。実装基板３１は、ＲＦパワーモジュール１の複数の外部接続端子１３にそれぞれ接続すべき複数の基板側端子（電極）３３と、ＲＦパワーモジュール１の基準電位供給用端子１３ａに接続すべき基板側端子（電極）３３ａとを、主面（上面、表面）３１ａに有している。実装基板３１は、例えば、上記図１のマザーボードＭＢなどに対応する。従って、図１７〜図２１の実装工程は、携帯電話機（例えば上記図１のデジタル携帯電話機システムＤＰＳ）におけるＲＦパワーモジュール１の実装工程に適用できる。
【００８７】
次に、図１９に示されるように、実装基板３１の基板側端子３３，３３ａ上に半田（例えば半田ペースト）３４を供給する（ステップＳ１２）。
【００８８】
次に、図２０に示されるように、実装基板３１の主面３１ａ上にＲＦパワーモジュール１を配置（搭載）する（ステップ１３）。この際、ＲＦパワーモジュール１は、配線基板３の下面３ｂ側を実装基板３１の主面３１ａ側に向けた状態で、実装基板３１上に配置される。これにより、ＲＦパワーモジュール１の配線基板３（第１配線基板）の複数の外部接続端子１３（第２電極）が実装基板３１（第２配線基板）の複数の基板側端子３３（第３電極）上にそれぞれ半田３４（第１半田）を介して配置され、ＲＦパワーモジュール１の配線基板３の基準電位供給用端子１３ａ（第２電極）が実装基板３１の基板側端子３３ａ（第３電極）上に半田３４（第１半田）を介して配置される。
【００８９】
次に、半田リフロー処理（リフロー処理、熱処理）を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の半田リフロー工程により、半田３４がリフロー（半田リフロー、溶融・固化、再溶融）され、半田３４が一旦溶融してから固化する。ステップＳ１４の半田リフローにより、図２１に示されるように、ＲＦパワーモジュール１の複数の外部接続端子１３（第２電極）が実装基板３１の複数の基板側端子３３（第３電極）にそれぞれ半田３４（第１半田）を介して接合（接続、半田接続）されて電気的に接続され、また、ＲＦパワーモジュール１の基準電位供給用端子１３ａが実装基板３１の基板側端子３３ａに半田３４を介して接合されて電気的に接続される。半田３４は、鉛（Ｐｂ）を含有しない鉛（Ｐｂ）フリー半田であれば、より好ましい。例えば、半田３４として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田を用いることができる。
【００９０】
このようにして、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１上に実装することができる。また、ＲＦパワーモジュール１を製造した後に出荷し、顧客側でＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装することができるので、図１７〜図２１のような実装基板３１上へのＲＦパワーモジュール１の実装を２次実装と称することができる。
【００９１】
次に、本実施の形態の効果について、より詳細に説明する。
【００９２】
本実施の形態とは異なり、配線基板上に半導体チップをフェイスアップボンディングし、半導体チップと配線基板とをワイヤボンディングしてＲＦパワーモジュールを製造する場合、ボンディングワイヤのワイヤループの高さの分だけ、ＲＦパワーモジュールの厚みが厚くなってしまう。また、配線基板の上面において、半導体チップを配置する面積に加えてボンディングワイヤを延在させる面積が必要となるため、ＲＦパワーモジュールの平面寸法が大きくなってしまう。携帯電話機の小型化や薄型化に伴い、それに使用されるＲＦパワーモジュールにも小型化・薄型化が要求されているが、ワイヤボンディングを用いてＲＦパワーモジュールを形成することは、ＲＦパワーモジュールの小型化・薄型化には不利となる。
【００９３】
それに対して、本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール１では、配線基板３の上面３ａ上に半導体チップ２をフェイスダウンでフィリップチップ接続し、半導体チップ２を半田バンプ５を介して配線基板３の基板側端子１２に電気的に接続している。このため、ワイヤボンディングを用いる必要がなく、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、ＲＦパワーモジュール１の厚みを薄くすることができ、また、平面寸法を縮小することができる。従って、ＲＦパワーモジュールおよびそれを用いた携帯電話機（電子装置）などの小型化や薄型化が可能となる。
【００９４】
配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する場合、配線基板と半導体チップとの熱膨張率（熱膨張係数）の差により、半田バンプと配線基板との間、あるいは半田バンプと半導体チップとの間に、クラックなどが発生する可能性がある。このため、アンダーフィル樹脂を設けて、アンダーフィル樹脂により、半導体チップと配線基板との接続部（半田バンプ）を保護し、また、半導体チップと配線基板との熱膨張率の差による半田バンプへの負担を緩衝することが好ましい。
【００９５】
また、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装（２次実装）するためのステップＳ１４の半田リフローの際に、ＲＦパワーモジュール１実装用の半田３４だけでなく、ＲＦパワーモジュール１内の半田バンプ５が溶融する可能性がある。
【００９６】
本実施の形態とは異なり、半田バンプ５間を充填するようにアンダーフィル樹脂を形成し、このアンダーフィル樹脂を高弾性率のエポキシ樹脂により形成していた場合、ステップＳ１４の半田リフローの際にＲＦパワーモジュール内の半田バンプ５が再溶融すると、高弾性のエポキシ樹脂のアンダーフィル樹脂が、半田バンプ５の溶融による体積膨張を吸収できず、半田膨張による端子間の短絡が生じる可能性がある。すなわち、半田バンプ５が再溶融して体積が膨張しても、その膨張体積の分だけ高弾性エポキシ樹脂が収縮することはできず、半田バンプ５の溶融膨張圧力によりアンダーフィル樹脂と配線基板３または半導体チップ２との界面が剥離し、そこに溶融した半田がフラッシュ状に流れ込んで、隣接する半田バンプ５間または隣接する基板側端子１２ａ間の短絡（いわゆる半田フラッシュ）などを発生させてしまう可能性がある。これを防止するためには、アンダーフィル樹脂を、低弾性率のシリコーン樹脂により形成することが考えられ、これにより、ＲＦパワーモジュールを実装基板３１に実装するための半田リフローの際にＲＦパワーモジュール１内の半田バンプ５が再溶融しても、低弾性率のアンダーフィル樹脂が、半田バンプ５の溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による端子間（半田バンプ５間または基板側端子１２ａ間）の短絡が生じるのを防止できる。
【００９７】
しかしながら、本実施の形態とは異なり、アンダーフィル樹脂を低弾性率のシリコーン樹脂だけで形成した場合、ＲＦパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機を落下したときに半田バンプ５に加わる衝撃を、低弾性の柔らかいアンダーフィル樹脂では緩和できず、半田バンプ５と半導体チップ２の間、あるいは半田バンプ５と配線基板３の基板側端子１２の間にクラックなどが発生して、電気的接続の信頼性が低下する可能性がある。半導体チップ２の半田バンプ５の寸法は小さいので、半田バンプ５と半導体チップ２との間、あるいは半田バンプ５と配線基板３の基板側端子１２との間の接続部が、ＲＦパワーモジュール１の半田接続部のうちで接続強度が最も弱く、ＲＦパワーモジュール１に物理的な衝撃が加わると、そこに接続不良（断線不良）が発生しやすい。このため、ＲＦパワーモジュールやそれを用いた携帯電話機（電子装置）における落下などの物理的な衝撃に対する耐性（耐衝撃性）が低くなってしまう。特に、携帯電話機は、使用環境を考えると、落下などの物理的な衝撃が加わり易いので、携帯電話機やそれに用いられるＲＦパワーモジュール（半導体装置）は、耐衝撃性が重要である。
【００９８】
それに対して、本実施の形態では、複数の半田バンプ５の間に充填された低弾性の第１樹脂部６と、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間を固定する高弾性の第２樹脂部７とを設けており、封止樹脂（アンダーフィル樹脂）が低弾性の第１樹脂部６と第１樹脂部６よりも高弾性の第２樹脂部７との二重構造となっている。
【００９９】
本実施の形態では、第１樹脂部６を、半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間を充填して、隣接する半田バンプ５間を満たす（充填する）ように形成することで、アンダーフィル樹脂として機能させている。この第１樹脂部６を低弾性の樹脂により構成することで、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装（２次実装）するための半田リフロー（上記ステップＳ１４）の際に、周囲を第１樹脂部６で覆われた半田バンプ５が再溶融しても、低弾性率の第１樹脂部６が、半田バンプ５の溶融による体積膨張を吸収できる（半田バンプ５が膨張した分、第１樹脂部６が収縮できる）ので、半田膨張による端子間（半田バンプ５間または基板側端子１２ａ間）の短絡（いわゆる半田フラッシュ）が生じるのを防止できる。半田膨張による隣接半田バンプ５間または基板側端子１２ａ間の短絡を防止できるので、ＲＦパワーモジュール１内の半導体チップ２と配線基板との間の半田バンプ５を介した電気的接続の信頼性を向上でき、ＲＦパワーモジュール１の２次実装（実装基板３１への半田実装）の信頼性を向上できる。
【０１００】
このため、第１樹脂部６は、低弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装するための半田リフロー（上記ステップＳ１４）の温度で、低弾性率であることが好ましい。換言すれば、ステップＳ１４の半田リフロー時に半田バンプ５が再溶融する温度である半田バンプ５の融点または融点以上の温度において、第１樹脂部６の弾性率が低いことが好ましい。より具体的には、２次リフロー（ステップＳ１４の半田リフロー）の温度や温度サイクルテストの高温印加時の条件などを考慮して、第１樹脂部６が、１５０℃以上の温度において１〜１０００ＭＰａ（１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下）の弾性率を有していれば、より好ましく、１５０℃以上の温度において１〜２００ＭＰａ（１ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下）の弾性率を有していれば、更に好ましい。第１樹脂部６が、１５０℃以上の温度において、好ましくは１０００ＭＰａ以下、更に好ましくは２００ＭＰａ以下の弾性率を有していれば、半田バンプ５の再溶融による体積膨張を第１樹脂部６がより的確に吸収でき、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）が生じるのをより的確に防止できる。また、第１樹脂部６が、１５０℃以上の温度において、１ＭＰａ以上の弾性率を有していれば、第１樹脂部６による半田バンプ５の保護機能を確保できる。
【０１０１】
本実施の形態では、更に、半導体チップ２の側面２ｃと配線基板３の上面３ａとの間を固定する第２樹脂部７を設けることにより、半導体チップ２を配線基板３に固定している。この第２樹脂部は、半導体チップ２と配線基板３との間の接続（固定）の補強用樹脂（機械的補強用樹脂）として機能させている。この第２樹脂部７を高弾性の樹脂により構成することで、半導体チップ２を、第２樹脂部７を介して、しっかりと（強固に）配線基板３に固定することができる。このため、ＲＦパワーモジュール１やそれを用いた携帯電話機などに対して、落下などの物理的な衝撃が加わっても、半導体チップ２は第２樹脂部７を介して強固に配線基板３に固定されているので、この衝撃（衝撃ストレス）は第２樹脂部７により緩和されて半田バンプ５に伝わりにくく、半田バンプ５と半導体チップ２の間、あるいは半田バンプ５と配線基板３の基板側端子１２の間の接続部に加わる応力（衝撃ストレス）を緩和できる。従って、落下などの物理的な衝撃により、半田バンプ５と半導体チップ２との間、あるいは半田バンプ５と配線基板３の基板側端子１２との間の接続部にクラックなど（接続不良）が発生するのを防止でき、電気的接続の信頼性を向上することができる。これにより、ＲＦパワーモジュール１やそれを用いた携帯電話機（電子装置）における落下などの物理的な衝撃に対する耐性（耐衝撃性）を向上することができる。
【０１０２】
このため、第２樹脂部７は、高弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、落下などが起き得る実使用時の温度である常温（室温、２０〜３０℃程度、代表的な温度は２５℃）での弾性率が高いことが好ましい。より具体的には、第２樹脂部７が、常温（室温、２０〜３０℃程度、代表的な温度は２５℃）において１０００ＭＰａ（１ＧＰａ）以上の弾性率を有していれば、より好ましい。第２樹脂部７が、常温において１０００ＭＰａ以上の弾性率を有していれば、ＲＦパワーモジュール１やそれを用いた携帯電話機（電子装置）の耐衝撃性を、より的確に高めることができる。
【０１０３】
このように、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１では、第２樹脂部７の弾性率を第１樹脂部６の弾性率よりも大きくしており、第１樹脂部６を低弾性率とすることで、２次実装（ステップＳ１４の半田リフロー工程）時の半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）を防止するとともに、第２樹脂部７を第１樹脂部よりも高弾性率とすることで、落下などの物理的な衝撃に対する耐性を向上させることができる。これにより、ＲＦパワーモジュール１の電気的接続の信頼性の向上（または２次実装の信頼性向上）と、ＲＦパワーモジュール１およびそれを使用（搭載）した電子装置（携帯電話機）の物理的な衝撃に対する耐性の向上の両立が可能となる。
【０１０４】
また、上記のように、ステップＳ１４の半田リフロー工程において、半田バンプ５が再溶融して固体（固相）状態から液体（液相）状態に変化するときに、半田バンプ５の体積が膨張し、この相状態の変化による体積膨張が、端子間の短絡の原因となる。第１樹脂部６を低弾性率とするのは、この半田バンプ５の再溶融時の体積膨張を第１樹脂部６により吸収させるためなので、半田バンプ５の融点（融点温度）における第１樹脂部６の弾性率が、半田バンプ５の融点（融点温度）における第２樹脂部７の弾性率よりも小さいことが必要である。また、第２樹脂部７を高弾性率とするのは、実使用時の耐衝撃性を高めるためなので、実使用時の温度である常温における第２樹脂部７の弾性率が、常温における第１樹脂部６の弾性率よりも大きいことが必要である。従って、本実施の形態では、第２樹脂部７の弾性率が第１樹脂部６の弾性率よりも大きいが、少なくとも、第２樹脂部７の常温における弾性率が、第１樹脂部６の常温における弾性率よりも大きく、かつ、半田バンプ５の融点における第１樹脂部６の弾性率が、半田バンプ５の融点における第２樹脂部７の弾性率よりも小さいことが必要である。
【０１０５】
また、本実施の形態とは異なり、第１樹脂部６が形成されていない状態で第２樹脂材料７ａを供給した場合、第２樹脂材料７ａが半田バンプ５の周囲にまで到達して、隣接する半田バンプ５間が第２樹脂材料７ａで充填される可能性がある。この場合、隣接する半田バンプ５間を充填するように高弾性率の第２樹脂部７が形成されることになるので、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装するためのステップ１４の半田リフローの際にＲＦパワーモジュール１内の半田バンプ５が再溶融すると、半田バンプ５の溶融による体積膨張を高弾性樹脂が吸収できず、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）が生じる可能性がある。
【０１０６】
それに対して、本実施の形態では、隣接する半田バンプ５間を充填する第１樹脂部６を先に形成してから、ステップＳ７で第２樹脂部７形成用の第２樹脂材料７ａを供給して第２樹脂部７を形成している。このため、ステップＳ７で供給した第２樹脂材料７ａが、半田バンプ５の周囲に到達せず、隣接する半田バンプ５間に第２樹脂材料７ａが入り込まないようにすることができる。従って、隣接する半田バンプ５間が高弾性率の第２樹脂部７で充填されるのを防止し、隣接する半田バンプ５間は低弾性率の第１樹脂部６で充填されることになるので、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装するためのステップ１４の半田リフローの際に半田バンプ５が再溶融しても、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）が生じるのを防止することができる。
【０１０７】
また、第１樹脂部６は、複数の半田バンプ５の間（隣接する半田バンプ５間）に充填されているが、半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間を第１樹脂部６で充填して、半導体チップ２の表面２ａと配線基板３の上面３ａとの間にボイド（空間、隙間）が生じないように形成されていれば、より好ましい。これにより、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装するためのステップ１４の半田リフローの際に、樹脂部で囲まれたボイド内の気体（空気）が膨張して悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【０１０８】
図２２は、第１樹脂部６および第２樹脂部７に用いられる樹脂の温度特性の一例を示すグラフ（特性図）である。図２２のグラフの横軸は温度に対応し、縦軸は弾性率に対応する。図２２のグラフには、１種類のシリコーン樹脂Ａと、４種類のエポキシ樹脂Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｔの弾性率の温度依存性が示されている。
【０１０９】
第２樹脂部７の弾性率が第１樹脂部６のよりも大きければ、２次実装時の半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡（半田フラッシュ）の防止効果と、耐衝撃性の向上効果を得ることが可能である。このため、図２２に示される５種類の樹脂のうち、例えば、低弾性のシリコーン樹脂Ａにより第１樹脂部６を形成しかつエポキシ樹脂Ｂ，Ｃ，Ｄにより第２樹脂部７を形成した場合や、低弾性のエポキシ樹脂Ｂ，Ｃ，Ｄにより第１樹脂部６を形成しかつ高弾性のエポキシ樹脂Ｔにより第２樹脂部７を形成した場合も、有効である。あるいは、エポキシ樹脂Ｃにより第１樹脂部６を形成しかつエポキシ樹脂Ｄにより第２樹脂部７を形成した場合などであっても、有効である。
【０１１０】
しかしながら、２次実装時の半田リフロー（ステップＳ１４の半田リフロー）で半田バンプ５が再溶融する温度（半田バンプ５の融点）での第１樹脂部６の弾性率はできるだけ低いほうが、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）の防止効果が大きく、実使用状態である常温での第２樹脂部７の弾性率はできるだけ高いほうが、耐衝撃性の向上効果が大きい。このため、図２２に示される５種類の樹脂のうち、最も低弾性のシリコーン樹脂Ａにより第１樹脂部６を形成し、最も高弾性のエポキシ樹脂Ｔにより第２樹脂部７を形成した場合が、２次実装時の半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡の防止効果と、耐衝撃性の向上効果が最も大きくなるので、より好ましい。
【０１１１】
また、本実施の形態は、半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡を防止できるので、ＲＦパワーモジュール１を実装基板３１に実装するためのステップＳ１４の半田リフロー工程中に半田バンプ５が溶融（再溶融）する場合、すなわちステップＳ１４の半田リフローの温度（最高温度）が半田バンプ５の融点よりも高い場合に適用すれば、効果が大きい。
【０１１２】
また、鉛（Ｐｂ）フリー半田は、鉛含有半田に比べて、融点が高い傾向にあり、鉛（Ｐｂ）フリー半田を上記半田３４（実装基板３１への実装用半田）として使用した場合、ステップＳ１４の半田リフロー（２次実装の半田リフロー）の温度（最高温度）を高くする必要がある（例えば２６０℃程度）。このため、ステップＳ１４の半田リフロー中に半田バンプ５が再溶融しやすくなるが、本実施の形態を適用することにより、半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡を防止できるので、鉛（Ｐｂ）フリー半田を上記半田３４として使用した場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。
【０１１３】
（実施の形態２）
図２３は、本実施の形態の半導体装置１ａの断面図（側面断面図）であり、上記実施の形態１の図４に対応するものである。
【０１１４】
本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール１ａは、配線基板３の上面３ａ上に、半導体チップ２と受動部品４とを覆うように第３樹脂部８が形成されていること以外は、上記実施の形態１のＲＦパワーモジュール１と、ほぼ同様の構成を有している。このため、第３樹脂部８以外の構成については、ここではその説明は省略する。
【０１１５】
第３樹脂部８は、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。フィラーとしては、シリカなどを用いることができる。第３樹脂部８を構成する樹脂材料は、熱硬化性の樹脂材料であれば、より好ましく、シリコーン樹脂であれば、更に好ましい。本実施の形態では、第３樹脂８の弾性率は、第２樹脂７の弾性率よりも小さい。第３樹脂部８を構成する樹脂材料と、第２樹脂部７を構成する樹脂材料とに、異なる樹脂材料を用いることにより、第３樹脂８の弾性率を第２樹脂７の弾性率よりも小さくすることができる。例えば、第２樹脂部７を構成する樹脂材料としてエポキシ樹脂を用い、第３樹脂部８を構成する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いることで、第２樹脂７よりも小さな弾性率を有する第３樹脂８を、容易に形成できる。
【０１１６】
このように、本実施の形態では、封止樹脂が、低弾性の第１樹脂部６と、高弾性の第２樹脂部７と、低弾性の第３樹脂部８との三重構造となっており、第２樹脂部７の弾性率は第１樹脂部６の弾性率よりも大きく、第３樹脂部８の弾性率は第２樹脂部７の弾性率よりも小さい。
【０１１７】
本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ａを製造するには、上記実施の形態１のステップＳ１〜Ｓ８と同様の工程を行って、図１６の構造を得た後、半導体チップ２と受動部品４とを覆うように、配線基板３の上面３ａ上に第３樹脂部８形成用の第３樹脂材料８ａを供給（塗布、配置、形成）する。
【０１１８】
次に、ベーク処理（熱処理、樹脂硬化のための熱処理）を行って、第３樹脂材料８ａを硬化させて第８樹脂部８を形成する。上記のように第３樹脂材料８ａは熱硬化性樹脂からなるので、このベーク処理によって第３樹脂材料８ａが硬化し、硬化された第３樹脂部８となる。上記のように、第３樹脂材料８ａは、半導体チップ２と受動部品４とを覆うように、配線基板３の上面３ａ上に配置されていたので、第３樹脂部８は、半導体チップ２と受動部品４とを覆うように、配線基板３の上面３ａ上に形成される。
【０１１９】
硬化後の第３樹脂部８の弾性率が硬化後の第２樹脂部７の弾性率よりも小さくなるように、第３樹脂材料８ａを構成する材料が調整されている。硬化後の第３樹脂部８の好ましい弾性率の範囲については、後で詳述する。
【０１２０】
このようにして、図２３に示されるような本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ａが製造される。１枚の配線基板３から複数のＲＦパワーモジュール１ａを製造する場合は、ベーク処理による第３樹脂材料８ａの硬化（第３樹脂部８形成）を行った後、配線基板３を所定の位置で分割（切断）し、各個片としてのＲＦパワーモジュール１ａを得ることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ａも、上記実施の形態１のＲＦパワーモジュール１（ステップＳ１１〜Ｓ１４）と同様にして、実装基板３１に実装することができる。
【０１２２】
本実施の形態では、上記実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、更に次のような効果を得ることができる。
【０１２３】
本実施の形態とは異なり、第３樹脂部８を、第２樹脂部７と同様の高弾性率の樹脂により形成した場合、ＲＦパワーモジュール１ａを実装基板３１に実装するためのステップＳ１４の半田リフローの際に、受動部品４実装用の半田１７が再溶融すると、高弾性の第３樹脂部８が半田１７の溶融による体積膨張を吸収できず、半田膨張による端子間の短絡（半田フラッシュ）が生じる可能性がある。すなわち、第３樹脂部３の弾性率が高いと、半田１７が再溶融して体積が膨張しても、その膨張体積の分だけ高弾性の第３樹脂部８が収縮することはできず、半田１７の溶融膨張圧力により第３樹脂部８と配線基板３または受動部品４との界面が剥離し、そこに溶融した半田がフラッシュ状に流れ込んで、受動部品４の電極間または隣接する基板側端子１２ｂ間の短絡などを発生させる可能性がある。
【０１２４】
それに対して、本実施の形態では、半導体チップ２および受動部品４を覆う第３樹脂部８を、第２樹脂部７よりも低弾性率の樹脂により形成している。このため、ＲＦパワーモジュール１ａを実装基板３１に実装するためのステップＳ１４の半田リフローの際に受動部品４実装用の半田１７が再溶融しても、低弾性率の第３樹脂部８が、半田１７の溶融による体積膨張を吸収できるので、半田膨張による受動部品４の電極間または隣り合う基板側端子１２ｂ間の短絡などを防止することができる。
【０１２５】
このため、第３樹脂部８は、第１樹脂部６と同様に低弾性率の樹脂であることが好ましく、特に、ＲＦパワーモジュール１ａを実装基板３１に実装するための半田リフロー（上記ステップＳ１４）の温度で、低弾性率であることが好ましい。換言すれば、ステップＳ１４の半田リフロー時に半田１７が再溶融する温度である半田１７の融点または融点以上の温度において、第３樹脂部８の弾性率が低いことが好ましい。従って、本実施の形態では、第３樹脂部８の弾性率が第２樹脂部７よりも小さいが、少なくとも、半田１７の融点における第３樹脂部８の弾性率が、半田１７の融点における第２樹脂部７の弾性率よりも小さいことが必要である。より具体的には、２次リフロー（ステップＳ１４の半田リフロー）の温度や温度サイクルテストの高温印加時の条件などを考慮して、第３樹脂部８が、１５０℃以上の温度において１〜１０００ＭＰａ（１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下）の弾性率を有していれば、より好ましく、１５０℃以上の温度において１〜２００ＭＰａ（１ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下）の弾性率を有していれば、更に好ましい。第３樹脂部８が、１５０℃以上の温度において、好ましくは１０００ＭＰａ以下、更に好ましくは２００ＭＰａ以下の弾性率を有していれば、半田１７の再溶融による体積膨張を第３樹脂部８がより的確に吸収でき、半田膨張による端子間の短絡が生じるのをより的確に防止できる。また、第３樹脂部８が、１５０℃以上の温度において、１ＭＰａ以上の弾性率を有していれば、第３樹脂部８による受動部品４および半導体チップ２の保護機能を確保できる。また、低弾性率が要求される第１樹脂材料６ａ（第１樹脂部６）と第３樹脂材料８ａ（第３樹脂部８）とを同じ材料（樹脂材料）により構成すれば、半導体装置１ａの製造をより合理的または効率的に行うことできる。
【０１２６】
また、受動部品４の電極と配線基板３の基板側端子１２ｂとの間の半田１７を介した接続領域の寸法は、半田バンプ５の寸法に比べて大きく、受動部品４は半田１７によってしっかりと配線基板４に固定されている。このため、ＲＦパワーモジュール１ａやそれを用いた携帯電話機に落下などの衝撃が加わっても、受動部品４の電極と配線基板３の基板側端子１２ｂとの間の半田１７による接続を維持することができ、第３樹脂部８が低弾性率であっても、受動部品４の電極と配線基板３の基板側端子１２ｂとの間の電気的接続の信頼性は低下しない。
【０１２７】
また、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ａは、配線基板３の上面３ａ上に、半導体チップ２と受動部品４とを覆うように第３樹脂部８が形成されているので、ＲＦパワーモジュール１ａをピックアップする際に、第３樹脂部８の上面８ｂを吸着することができる。図２４は、ＲＦパワーモジュール１ａをピックアップ用ノズル（吸着ノズル）４０で吸着した状態を模式的に示す断面図である。第３樹脂部８を設けたことにより、図２４に示されるように、第３樹脂部８の広い上面８ｂをピックアップ用ノズル４０で吸着することでＲＦパワーモジュール１ａをピックアップすることが可能となる。このため、ＲＦパワーモジュール１ａを実装基板３１に実装する際に、ＲＦパワーモジュール１ａのピックアップが容易となる。
【０１２８】
また、第３樹脂部８を設けたことにより、第３樹脂部８の広い上面８ｂへマーキングを行うことができるので、ＲＦパワーモジュール１ａへの製造番号などの付与が容易となる。
【０１２９】
また、本実施の形態は、半田バンプ５の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡だけでなく、受動部品４実装用の半田１７の再溶融による体積膨張に起因した端子間の短絡も防止できる。このため、ＲＦパワーモジュール１ａを実装基板３１に実装するためのステップＳ１４の半田リフロー工程中に、半田バンプ５と受動部品４実装用の半田１７とが溶融（再溶融）する場合、すなわち、ステップＳ１４の半田リフローの温度（最高温度）が、半田バンプ５の融点と受動部品４実装用の半田１７の融点の両方よりも高い場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。また、上記実施の形態１と同様に、鉛（Ｐｂ）フリー半田を上記半田３４として使用した場合に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。
【０１３０】
（実施の形態３）
図２５は、本実施の形態の半導体装置１ｂの断面図（側面断面図）であり、上記実施の形態１の図４に対応するものである。
【０１３１】
図２５に示されるように、本実施の形態の半導体装置であるＲＦパワーモジュール１ｂは、放熱用の金属キャップ４１を、配線基板３の上面３ａに、半導体チップ２を覆うように搭載している。
【０１３２】
金属キャップ４１の底部の一部が配線基板３の基板側端子１２ｃ（基板側端子１２のうちの金属キャップ４１に接続すべき基板側端子１２ｃ）に導電性の接合材４２（例えば半田）を介して接合され、金属キャップ４１の天井部の内面に半導体チップ２の裏面２ｂが導電性の接合材４３を介して接合される。これにより、半導体チップ２の熱を、半導体チップ２の裏面２ｂから金属キャップ４１を介して、配線基板３に伝導（放熱）することができる。また、図２５に示されるように半導体チップ２の裏面２ｂに裏面電極２ｄが形成されている場合は、金属キャップ４１を介して、半導体チップ２の裏面電極２ｄに所定の電位を供給することができる。例えば、配線基板３の下面３ｂの基準電位供給用端子１３ａから供給された基準電位が、配線基板３の上面３ａの基板側端子１２ｃおよび金属キャップ４１を介して半導体チップ２の裏面２ｂの裏面電極２ｄに供給される。
【０１３３】
ＲＦパワーモジュール１ｂの他の構成は、上記実施の形態１のＲＦパワーモジュール１とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
【０１３４】
なお、上記実施の形態１のステップＳ１〜Ｓ８と同様の工程を行って上記図１６の構造を得てから、図２５のように、配線基板３上に金属キャップ２０を搭載することで、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ｂを製造することができる。
【０１３５】
また、本実施の形態のＲＦパワーモジュール１ｂも、上記実施の形態１のＲＦパワーモジュール１（ステップＳ１１〜Ｓ１４）と同様にして、実装基板３１に実装することができる。
【０１３６】
本実施の形態では、上記実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、更に次のような効果を得ることができる。
【０１３７】
半導体チップ２の熱を、半導体チップ２の裏面２ｂから金属キャップ２０を介して、配線基板３に伝導（放熱）することができるので、ＲＦパワーモジュール１ｂの放熱特性をより向上させることができる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
例えば、以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＲＦパワーモジュールに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々適用可能であり、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した種々の半導体装置およびその製造技術に適用できる。また、携帯電話機に使用される半導体装置に適用すれば、特に効果が大きい。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、半導体チップを半田バンプを介して配線基板に接続した半導体装置およびその製造技術に適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールを構成する増幅回路の回路ブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールを用いたデジタル携帯電話機システムの一例の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールの上面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールの断面図である。
【図５】半導体増幅素子をＬＤＭＯＳＦＥＴにより形成した場合の半導体チップの要部断面図である。
【図６】半導体増幅素子をヘテロ接合型バイポーラトランジスタにより形成した場合の半導体チップの要部断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態のＲＦパワーモジュールの製造工程を示す製造プロセスフロー図である。
【図８】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図９】図８に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１０】図９に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１１】図１０に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部平面図である。
【図１２】図１１と同じＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１３】図１１に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部平面図である。
【図１４】図１３と同じＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１５】図１４に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１６】図１５に続くＲＦパワーモジュールの製造工程中の要部断面図である。
【図１７】本発明の一実施の形態のＲＦパワーモジュールの実装工程を示す実装プロセスフロー図である。
【図１８】本発明の一実施の形態であるＲＦパワーモジュールの実装工程中の要部断面図である。
【図１９】図１８に続くＲＦパワーモジュールの実装工程中の要部断面図である。
【図２０】図１９に続くＲＦパワーモジュールの実装工程中の要部断面図である。
【図２１】図２０に続くＲＦパワーモジュールの実装工程中の要部断面図である。
【図２２】樹脂の温度特性の一例を示すグラフである。
【図２３】本発明の他の実施の形態であるＲＦパワーモジュールの断面図である。
【図２４】図２３のＲＦパワーモジュールを吸着した状態を示す断面図である。
【図２５】本発明の更に他の実施の形態であるＲＦパワーモジュールの断面図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１  ＲＦパワーモジュール
１ａ  ＲＦパワーモジュール
１ｂ  ＲＦパワーモジュール
２  半導体チップ
２ａ  表面
２ｂ  裏面
２ｃ  側面
２ｄ  裏面電極
３  配線基板
３ａ  上面
３ｂ  下面
４  受動部品
５  半田バンプ
６  第１樹脂部
６ａ  第１樹脂材料
７  第２樹脂部
７ａ  第２樹脂材料
８  第３樹脂部
８ａ  第３樹脂材料
１１  絶縁体層
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  基板側端子
１３  外部接続端子
１３ａ  基準電位供給用端子
１７  半田
２１  半田
２２  樹脂注入ノズル
２４  樹脂注入ノズル
３１  実装基板
３１ａ  主面
３３，３３ａ  基板側端子
３４  半田
４０  ピックアップ用ノズル
４１  金属キャップ
４２  接合材
４３  接合材
１０２Ａ，１０２Ｂ  電力増幅回路
１０２Ａ１，１０２Ａ２，１０２Ａ３，１０２Ｂ１，１０２Ｂ２，１０２Ｂ３  増幅段
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
１０４ａ，１０４ｂ  入力端子
１０５Ａ，１０５Ｂ  整合回路
１０６ａ，１０６ｂ  出力端子
１０７Ａ，１０７Ｂ  整合回路
１０８Ａ，１０８Ｂ  ローパスフィルタ
１５１  フロントエンド・モジュール
１５２  ベースバンド回路
１５３  変復調用回路
ＦＬＴ１，ＦＬＴ２  フィルタ
１５４ａ  スイッチ回路
１５４ｂ  スイッチ回路
１５６  分波器
２０１  半導体基板
２０２  エピタキシャル層
２０３  溝
２０４  ｐ型打抜き層
２０５  素子分離領域
２０６  ｐ型ウエル
２０７  ゲート絶縁膜
２０８  ゲート電極
２０９  ｎ−型オフセットドレイン領域
２１０  ｎ−型ソース領域
２１１  サイドウォールスペーサ
２１２  ｎ型オフセットドレイン領域
２１３  ｎ＋型ドレイン領域
２１４  ｎ＋型ソース領域
２１５  ｐ＋型半導体領域
２２１  絶縁膜
２２２  コンタクトホール
２２３  プラグ
２２４  配線
２２４ａ  ソース電極
２２４ｂ  ドレイン電極
２２５  絶縁膜
２２６  スルーホール
２２７  プラグ
２２８  配線
２２９  表面保護膜
２３０  開口部
２３１  ＵＢＭ膜
２３２  半田バンプ
２３３  裏面電極
２５１  ＧａＡｓ基板
２５２  サブコレクタ層
２５３  ＨＢＴ
２５４  コレクタ電極
２５５  コレクタメサ
２５６  ベースメサ
２５７  ベース電極
２５８  エミッタ層
２５９  エミッタ電極
２６１  絶縁膜
２６２  コンタクトホール
２６３  コレクタ配線
２６４  絶縁膜
２６５  スルーホール
２６６  エミッタ配線
Ｃ５，Ｃ６  コンデンサ
ＣＮＴ１，ＣＮＴ２  切換信号
ＤＰＳ  デジタル携帯電話機システム
ＦＬＴ１，ＦＬＴ２  フィルタ
ＭＢ  マザーボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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