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公開番号2022091566
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-21
出願番号2020204469
出願日2020-12-09
発明の名称半導体装置
出願人株式会社村田製作所
代理人個人,個人
主分類H01L 21/331 20060101AFI20220614BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子に加わる熱応力を低減させることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】基板の上面に、半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタが配置されている。平面視において複数の第1トランジスタと重なる位置に、平面視における形状が一方向に長く、複数の第1トランジスタに接続された第1バンプが配置されている。第1バンプに対して、第1バンプの長手方向と直交する方向に間隔を隔てて第2バンプが配置されている。平面視において第1バンプと第2バンプとの間に第1金属パターンが配置されている。基板の上面を高さの基準として、第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、第1バンプの下面より低い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数の第1トランジスタに接続された第1バンプと、
前記第1バンプに対して、前記第1バンプの長手方向と直交する方向に間隔を隔てて配置された第2バンプと、
平面視において前記第1バンプと前記第2バンプとの間に配置された第1金属パターンと
を備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低い半導体装置。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記基板及び前記複数の第1トランジスタの上に配置され、複数の配線層を含む多層配線構造をさらに備えており、
前記第1バンプ及び前記第2バンプは、前記多層配線構造の最も上の配線層の金属パターンに接触しており、前記第1金属パターンは、前記多層配線構造の最も上の配線層に配置されている請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1バンプの長手方向に関して、前記第1金属パターンは、前記第1バンプが配置されている範囲の1/2以上の範囲を占めている配置されている請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第1バンプの長手方向に対して直交する方向に関して、前記第1金属パターンは、前記第1バンプと前記第2バンプとの間隔の1/2以上の範囲を占めている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項5】
平面視において前記第2バンプと重なる位置に配置された少なくとも1つの第2トランジスタをさらに備えており、
前記第2トランジスタは、前記基板の上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第2トランジスタは、前記第1バンプの長手方向と平行な方向に複数個並んで配置されており、
前記だ2バンプは、平面視において前記第1バンプの長手方向と平行な方向に長い形状を有する請求項5に記載の半導体装置。
【請求項7】
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数の第1トランジスタに接続された第1バンプと
を備え、
前記第1バンプ及び前記第1バンプを長手方向に延長した領域は、平面視において前記基板の幾何中心から外れており、
さらに、平面視において、前記第1バンプより前記幾何中心の側の領域に、前記第1バンプから間隔を隔てて配置された第1金属パターンを備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低い半導体装置。
【請求項8】
前記第1バンプの長手方向と直交する方向に関して、前記第1バンプから前記幾何中心までの間隔と前記第1金属パターンが配置されている範囲との重複範囲が、前記第1バンプから前記幾何中心までの間隔の1/2以上を占めている請求項7に記載の半導体装置。
【請求項9】
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数の第1トランジスタに接続された第1バンプと、
前記第1バンプに対して、前記第1バンプの長手方向と直交する方向に間隔を隔てて配置された第2バンプと、
平面視において前記第1バンプと前記第2バンプとの間に配置された第1金属パターンと
を備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低く、
前記第1バンプの長手方向に関して、前記第1金属パターンは、前記第1バンプが配置されている範囲の1/2以上の範囲を占めている半導体装置。
【請求項10】
前記基板及び前記複数の第1トランジスタの上に配置され、複数の配線層を含む多層配線構造をさらに備えており、
前記第1バンプ及び前記第2バンプは、前記多層配線構造の最も上の配線層の金属パターンに接触しており、前記第1金属パターンは、前記多層配線構造の最も上の配線層に配置されている請求項9に記載の半導体装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 2,700 文字)【背景技術】
【0002】
携帯端末等のパワーアンプモジュールを構成するトランジスタとして、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)が用いられる。このパワーアンプモジュールは、一般的にモジュール基板にフリップチップ実装される。また、バンプの位置の設計自由度を高めるために、いわゆる再配線層が用いられる。
【0003】
HBTで発生した熱を効率的にモジュール基板に伝導させるために、HBTに接続されるバンプはHBTの真上に配置される。このバンプが、HBTからモジュール基板に至る伝熱経路として機能する。このパワーアンプモジュールをモジュール基板に実装する際のハンダリフロー処理において熱応力が発生する。バンプの直下にHBTが配置されていると、HBT及びその近傍に熱応力が加わりやすくなるため、HBTまたはその近傍にクラックが生じやすくなる。このクラックは、パワーアンプモジュールの信頼性低下の要因になる。特許文献1に開示された半導体装置においては、再配線層に含まれる各配線の下に応力緩和層を配置することによって、HBT及びその近傍に加わる応力が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2019-149485号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
半導体装置の信頼性をより高めるために、半導体装置に含まれるHBT等の半導体素子に加わる熱応力をより低減させることが望ましい。本発明の目的は、半導体素子に加わる熱応力を低減させることが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一観点によると、
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数の第1トランジスタに接続された第1バンプと、
前記第1バンプに対して、前記第1バンプの長手方向と直交する方向に間隔を隔てて配置された第2バンプと、
平面視において前記第1バンプと前記第2バンプとの間に配置された第1金属パターンと
を備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低い半導体装置が提供される。
【0007】
本発明の他の観点によると、
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数のトランジスタに接続された第1バンプと
を備え、
前記第1バンプ及び前記第1バンプを長手方向に延長した領域は、平面視において前記基板の幾何中心から外れており、
さらに、平面視において、前記第1バンプより前記幾何中心の側の領域に、前記第1バンプから間隔を隔てて配置された第1金属パターンを備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低い半導体装置が提供される。
【0008】
本発明のさらに他の観点によると、
基板と、
前記基板の一方の面である上面に配置された半導体からなるメサ構造を含む複数の第1トランジスタと、
平面視において前記複数の第1トランジスタと重なる位置に配置され、平面視における形状が一方向に長く、前記複数のトランジスタに接続された第1バンプと、
前記第1バンプに対して、前記第1バンプの長手方向と直交する方向に間隔を隔てて配置された第2バンプと、
平面視において前記第1バンプと前記第2バンプとの間に配置された第1金属パターンと
を備え、
前記基板の上面を高さの基準として、前記第1金属パターンの厚さ方向の中心の高さは、前記複数の第1トランジスタのそれぞれに含まれるメサ構造の上面より高く、前記第1バンプの下面より低く、
前記第1バンプの長手方向に関して、前記第1金属パターンは、前記第1バンプが配置されている範囲の1/2以上の範囲を占めている半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【0009】
第1金属パターンが、第1トランジスタに加わる熱応力を緩和させる。これにより、熱応力に起因するクラックの発生を抑制し、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、第1実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図2は、図1の一点鎖線2-2における断面図である。
図3は、図1の一点鎖線3-3における断面図である。
図4A、図4B、及び図4Cは、第1実施例の変形例による半導体装置の第1バンプ、第2バンプ、及び第1金属パターンの配置及び形状を示す図である。
図5は、第1実施例の他の変形例による半導体装置の断面図である。
図6は、第2実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図7は、第3実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図8は、第4実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図9は、第5実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図10は、第5実施例の変形例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図11は、第6実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
図12は、第7実施例による半導体装置の主な構成要素の平面的な位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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