JP2002270715A

JP2002270715A - 半導体装置の製造方法および半導体装置

Info

Publication number: JP2002270715A
Application number: JP2001067604A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Hara; 英貴原; Masaaki Kato; 正明加藤; Yoshitaka Okugawa; 良隆奥川; Hitoshi Aoki; 仁青木; Kensuke Nakamura; 謙介中村
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性フレーム上に電解メッキ法によって導
体配線層を形成し、半導体素子の実装、封止後に導電性
フレームを除去する工程を含む半導体装置の製造方法に
おいて、導体配線層の溶解や剥離などの不具合をなく
し、工程歩留まりの大幅な改善と回路間の絶縁信頼性の
向上を提供する。【解決手段】導電性フレーム上にメッキ用レジスト層
を形成する工程と、メッキ用レジスト層に導体配線を形
成するための開口部を形成する工程と、導電性フレーム
を電解メッキ用リードとして電解メッキにより導体配線
層を形成する工程と、前記同様にして電解メッキにより
半導体素子と接続するためのパッドを形成する工程と、
メッキ用レジストを剥離除去する工程と、半導体素子、
該導体配線層を樹脂封止する工程と、導電性フレームを
剥離する工程とからなることを基本とする半導体装置の
製造方法及びそれにより得られる半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高機能化並びに軽薄短
小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化と高密度実
装化が進んでいる。これらの電子機器に使用される半導
体装置は、小型化かつ多ピン化している。

【０００３】半導体装置は、その小型化に伴って、従来
のようなリードフレームを使用した形態の装置では、小
型化に限界があるため、最近では、半導体搭載用基板上
に半導体素子を実装したものとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ
ＧｒｉｄＡｒｒａｙ）やＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａ
ｌｅＰａｃｋａｇｅ）といったエリア実装型の新しい
装置方式が、提案されている。これらの半導体装置で
は、半導体素子の電極をエリア型に再配列して、実装基
板の配線端子とピッチを合わせるために、インターポー
ザと呼ばれる半導体搭載用基板上に、半導体素子を搭載
する構造が主流となっている。インターポーザには、フ
レキシブルプリント基板や、ガラスエポキシ樹脂積層板
が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構造を持つ
半導体装置内の半導体搭載用基板の製造方法の一つとし
て、主に導電性フレーム上に電解メッキ法によってイン
ターポーザの配線層を形成する方法が採られることがあ
る。例えば、（１）導電性フレーム上にフォト・リソ法
で回路形成用メッキレジストを形成する工程、（２）レ
ジスト開口部に電解メッキ法によって導体充填（回路形
成）する工程、（３）メッキレジストを剥離する工程、
（４）絶縁性樹脂による導体配線層埋め込み工程、
（５）半導体素子を実装し、封止する工程、（６）導電
性フレームを除去し配線を露出させる工程、（７）露出
した配線の外部接続用端子が形成される箇所以外に絶縁
層を形成する工程、（８）前記（７）の工程で絶縁層が
形成されていない箇所に外部接続用端子を形成する工程
から成る方法がある。

【０００５】このような工程で製造される半導体装置で
は、（４）絶縁性樹脂による導体配線層埋め込み工程、
あるいは（４）を省略した場合の（５）の封止樹脂が導
体配線層を埋め込む工程において、埋め込み樹脂と導体
配線層側面との密着性が悪いことがあった。また、メッ
キレジストが剥離されることなく、絶縁層として利用さ
れる場合はなおいっそう密着性の低下が懸念される。こ
れらの場合、（６）導電性フレームを除去し配線裏面を
露出させる工程において、エッチャントが導体配線側面
から浸入することにより、導体配線層の溶解、剥離など
の不具合が発生し、製造歩留まりを大きく低下させる問
題を引き起こす。

【０００６】また、溶解、剥離不良が起こらなかった場
合もあるが、導体配線層側面に薬液浸入によるイオン性
残留不純物が発生するため、回路間の絶縁信頼性が低く
なる問題も懸念される。

【０００７】本発明は、導電性フレーム上に電解メッキ
法によって導体配線層を形成し、半導体素子の実装、封
止後に導電性フレームを除去する工程を含む半導体装置
の製造方法において、導体配線層の溶解や剥離などの不
具合をなくし、工程歩留まりの大幅な改善と回路間の絶
縁信頼性の向上を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性フレー
ム上にメッキ用レジスト層を形成する工程（１）と、前
記メッキ用レジスト層に導体配線を形成するための開口
部を形成する工程（２）と、該開口部の導電性フレーム
表面にエッチング処理を行う工程（３）と、前記導電性
フレームを電解メッキ用リードとして少なくとも２層以
上の電解メッキにより導体配線層を形成する工程（４）
と、前記同様にして電解メッキにより半導体素子と接続
するためのパッドを形成する工程（５）と、前記メッキ
用レジストを剥離除去する工程（６）と、該導体配線層
側面を粗化処理する工程（７）と、半導体素子、及び該
導体配線層を樹脂封止する工程（８）と、導電性フレー
ムを剥離する工程（９）とからなることを特徴とする半
導体装置の製造方法である。

【０００９】好ましくは、該開口部の導電性フレーム表
面にエッチング処理する工程（３）において、０．５μ
ｍ以上の厚みでエッチング処理を行うことを特徴とし、
また、該導体配線層の側面を粗化処理する工程（７）に
おいて、配線層側面に対して、１．０μｍ以下の粗化処
理を施すことを特徴とするものである。

【００１０】更に、本発明は、前記いずれかに記載の半
導体装置の製造方法により得られる半導体装置である。

【００１１】本発明の半導体装置を得るための製造方法
の１例について、図１を用いて述べると、まず、導電性
フレーム１０１の回路形成面に、予め用意したメッキレ
ジスト用のドライフィルムをラミネーション等によって
積層しメッキレジスト層１０２を形成する（図１
（ｂ））。次いで、メッキレジスト層１０２をマスク露
光、現像により、レジストパターンニングを行い導体配
線層を形成するための開口部１１１を形成する（図１
（ｃ））。パターンニングは１個でも良いが、通常は１
枚の導電性フレーム上に複数個のパターン形成がなされ
る。つぎに、前記開口部１１１に露出した導電性フレー
ム１０１表面に対して、エッチング処理を行うことによ
り、開口部にエッチバック形状が形成される（図１
（ｄ））。つぎに、レジスト開口部１１１を電解メッキ
で充填し、電解メッキの第一層１０３と銅メッキ層１０
４とからなる導体配線層を形成する（図１（ｅ））。電
解メッキ層としては１種類の場合もあるが、通常、バリ
アメタル層となる電解メッキの第一層１０３を含む、数
種類のメッキ層から形成される。さらにメッキレジスト
層１０２を苛性ソーダ等のアルカリ剥離によって除去す
る。これらの工程によって導体配線層が露出したフレー
ム付半導体搭載用配線板１０５が得られる。

【００１２】次いで、フレーム付半導体搭載用配線板１
０５の導体配線層の側面に対して、粗化処理を行う（図
示なし）。その後、半導体素子１０６の端子１０７と電
解メッキの第一層１０３と銅メッキ層１０４とからなる
導体配線層とが電気的に接合され（図２（ｇ））、半導
体素子１０６と導体配線層の樹脂封止がなされる（図２
（ｈ））。ついで、導電性フレーム１０１をエッチング
により除去し（図２（ｉ））、さらに半導体装置裏面の
外部接続用パッド１０８以外の部分に、ソルダーレジス
ト層１０９を形成し（図２（ｊ））、半田ボール１１０
をリフロー搭載し、目的とする半導体装置が得られる
（図２（ｋ））。

【００１３】本発明に用いる導電性フレーム１０１とし
ては、電解メッキ時のカソード電極として機能するもの
であれば何であれ使用できるが、一般にレジストとの密
着性，導通抵抗の面から、銅もしくは銅ベースの合金材
料が好ましい。

【００１４】メッキ用レジストとしては、感光によるパ
ターンニングが可能であるものなら適宜使用可能であ
る。メッキレジストの開口部のエッチング処理に用いる
薬液としては、導電性フレーム１０１をエッチングでき
るものであれば適用可能である。この処理により、レジ
スト開口部１１１がエッチバック形状となる。このエッ
チバック形状に沿ったメッキ充填によって、導電性フレ
ームをエッチング除去する工程の際に、エッチャントの
導体配線側面への浸入を立体障害効果により防ぐことが
可能となる。エッチバックの量としては、通常０．５μ
ｍ程度あれば十分であるが、それ以上のエッチングを行
っても良い。

【００１５】導体配線が複数のメッキ層で形成される場
合について、更に詳しく説明すると、主に銅メッキ層１
０４からなる配線層の電解メッキの第１層１０３には、
導電性フレームをエッチング除去する際のエッチングバ
リヤメタルとして機能を持たせるため、導電性フレーム
とは異なる金属のメッキがなされる。例えば、金、ニッ
ケル、共晶半田、非共晶半田、錫、錫−銀系メッキなど
である。特に金メッキは、配線層表面の酸化、腐食を防
止できるため好ましい。金メッキの場合、コストの増加
が懸念されるがバリヤメタルとしては、厚さ数百ｎｍ程
度で十分であるため、大幅なコスト増加を避けられる見
込みがある。また、ワイヤーボンディングを行うために
は、導体配線層１０３，１０４の最外表面に金メッキ層
を形成するのが好ましい。銅メッキ層の表面に金メッキ
層を形成した場合には、ワイヤーボンディングを行った
時の圧力によって接合用パッドが変形してしまう可能性
があるが、ワイヤーボンディング条件の最適化により回
避することが可能となる場合がある。

【００１６】接合用パッドの変形を極力回避するには、
銅メッキ層の表面にニッケルメッキ層を形成したのち、
ニッケルメッキ層の表面にさらに金メッキ層を形成すれ
ば良い。ニッケル層は硬度が高いため、ワイヤーボンデ
ィングや金スタッドバンプなどの接続用端子を介した一
括ボンディング時の圧力に対して、接合用パッドの変形
を抑制することができる。この場合は、導体配線層は４
層の金属層から形成されるが、これにより限定を受ける
ものではなく、任意の層数が形成できる。

【００１７】電気メッキにより導体配線層を形成した
後、メッキレジスト１０２を剥離除去する。メッキレジ
スト剥離工程において用いられる薬液としては、苛性ソ
ーダ系、エタノールアミン系のアルカリ膨潤作用をもつ
ものが、剥離効果が高いため望ましい。このとき、スプ
レーによる薬液噴出、噴流攪拌、超音波などを併用する
と、剥離効果がさらに向上する場合がある。

【００１８】露出した導体配線層側面は、複数の層から
形成される場合であっても、主に銅メッキ層１０４から
なっている。この銅メッキ層１０４の粗化処理に用いる
薬液としては、絶縁（封止）樹脂との密着性向上のため
のアンカー効果を発現させることを目的とするため、蟻
酸系、硫酸と過酸化水素の混合系、過硫酸系、などを用
いるのが望ましい。これら薬液による粗化処理量として
は、１μｍ程度で十分なアンカー効果が得られる。この
ため、１０μｍ程度のファインパターンであっても、粗
化処理による回路細り、あるいは断線などの不具合は回
避できる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明を実施例により、さらに詳細
を説明するが、本発明は、これにより何ら限定されな
い。

【００２０】銅合金フレーム（古河電工（株）製，ＥＦ
ＴＥＣ６４Ｔ：商品名）上にメッキ用レジストとして、
アルカリ現像型ドライフィルムレジスト（ニチゴー・モ
ートン（株）製，ＮＩＴ１０１５：商品名）を形成し、
マスク露光、現像によりパターン形成した後、パターン
開口部に対して、エッチング処理（メルテックス（株）
製，ＡＤ−４８５：商品名）をエッチバック量０．５μ
ｍ相当行った。続いて、裏面の銅合金フレームを電極と
して、金メッキ２０１を１μｍの厚みで付着させ、続い
て銅メッキ２０２で１２μｍの高さまで開口部を充填し
た。次に銅メッキの表面に、ニッケル２０３を電解メッ
キによって２μｍの厚みで付着させ、さらに、このニッ
ケル表面に金２０４を電解メッキにより０．５μｍ付着
させた。苛性ソーダによるメッキ用レジスト剥離除去の
後、露出した導体配線部側面の銅メッキ層にたいして、
粗化処理を１μｍ（メック（株）製，ＣＺ８１００：商
品名）行った。このようにして得られた半導体搭載用基
板に半導体素子２０５をフリップチップ実装し、アンダ
ーフィル２０６（住友ベークライト（株）製，ＣＲＰ−
４０５５：商品名）を注入、封止樹脂２０７（住友ベー
クライト（株）製，ＥＭＥ−６３００：商品名）により
モールド封止を実施後、銅合金フレームを塩化第二銅溶
液によりエッチング除去し、導体配線層の裏面を露出さ
せた。回路面にソルダーレジスト２０８（太陽インキ
（株）製，ＰＳＲ−４０００：商品名）を塗布し、半田
ボール２０９をリフロー搭載し半導体装置（図３）を得
た。

【００２１】実施例の製造方法では、導体配線部側面の
粗化処理によって、アンダーフィル、封止樹脂として用
いた配線間絶縁樹脂との密着力が向上し、さらに導体配
線層の第１層のエッチングバリア金のエッチバック形状
により、銅合金フレームのエッチング除去の際に塩化第
二銅溶液の回路側面への浸入を立体的にも防止でき、回
路溶解、剥離、腐食などの不具合が発生せず、製造歩留
まりが大幅に向上した。

【００２２】実施例の半導体装置では、導体配線側面の
粗化処理によるアンカー効果のため、電解メッキによる
導体配線部と配線間の絶縁樹脂の界面に、非常に高い密
着性が発現し、半導体装置の実装信頼性が大きく向上し
た。

【００２３】

【発明の効果】本発明の半導体装置とその製造方法によ
れば、導電性フレーム除去工程における不具合を大幅に
減少させることができ、高い歩留まりによる製造コスト
低減が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法の例を示す断面
図である。

【図２】本発明の半導体装置の製造方法の例を示す断面
図である（図１の続き）。

【図３】実施例で得た半導体装置の構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０１導電性フレーム１０２メッキレジスト層１０３電解メッキの第一層１０４銅メッキ層１０５フレーム付半導体搭載用配線板１０６，２０５半導体素子１０７端子１０８外部接続用パッド１０９，２０８ソルダーレジスト層１１０，２０９半田ボール１１１開口部２０１，２０４金めっき層２０２銅メッキ層２０３ニッケルメッキ層２０６アンダーフィル２０７封止樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木仁東京都品川区東品川２丁目５番８号住友ベークライト株式会社内 (72)発明者中村謙介東京都品川区東品川２丁目５番８号住友ベークライト株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性フレーム上にメッキ用レジスト層
を形成する工程（１）と、前記メッキ用レジスト層に導
体配線を形成するための開口部を形成する工程（２）
と、該開口部の導電性フレーム表面にエッチング処理を
行う工程（３）と、前記導電性フレームを電解メッキ用
リードとして少なくとも２層以上の電解メッキにより導
体配線層を形成する工程（４）と、前記同様にして電解
メッキにより半導体素子と接続するためのパッドを形成
する工程（５）と、前記メッキ用レジストを剥離除去す
る工程（６）と、該導体配線層側面を粗化処理する工程
（７）と、半導体素子、及び該導体配線層を樹脂封止す
る工程（８）と、導電性フレームを剥離する工程（９）
とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】該開口部の導電性フレーム表面にエッチ
ング処理する工程（３）において、０．５μｍ以上の厚
みでエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】該導体配線層の側面を粗化処理する工程
（７）において、配線層側面に対して、１．０μｍ以下
の粗化処理を施すことを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法により得られる半導体装置。