JP2003229512A - 半導体チップ搭載用基板およびその製造方法と半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体チップ搭載用基板およびその製造方法と半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
接合強度とが両立できる半導体チップ搭載用基板および
半導体装置を提供する。 【解決手段】 まず、型板となる銅板8に凹凸形状を形
成し、その凸状部分にBGAパッド5を形成する。この
銅板8上に絶縁層3を形成し、その表面に銅板8の凹凸
形状を転写することにより、絶縁層3に凹部3aを形成
するとともに、BGAパッド5を絶縁層3に配置する。
また、絶縁層3を貫通するヴィア18と、回路および配
線を構成する導電層2を形成し、導電層2とBGAパッ
ド5とをヴィア18を介して接続させる。銅板8を除去
すると、BGAパッド5は絶縁層3の凹部3aの内部に
位置し、その表面は、凹部3aの底面よりも高く、かつ
絶縁層3の表面よりも低い位置に位置する。この導電層
2上に半導体チップ6を搭載し、BGAパッド5上には
んだボール7を接合する。
Description
載する基板およびその製造方法と半導体装置およびその
製造方法に関し、具体的には、BGA(Ball Grid Arra
y)タイプのパッケージの半導体装置と、それに用いら
れる多層配線基板と、これらの製造方法に関する。
イプの半導体装置を構成するための基板としては、ガラ
スエポキシ多層配線板や、金属板からなる支持板上に導
体層と絶縁層を繰り返し積層した後支持板を除去して形
成されたビルドアップ多層配線基板などが用いられてい
る。
い有機材料をベースとしているため、加熱時に反りや歪
みを生じ、配線基板製造における微細配線化の障害とな
ったり、部品実装後の長期的接続信頼性の劣化の原因と
なるという欠点を有している。この欠点を解消したビル
ドアップ多層配線基板は、平坦な金属板の片面にビルド
アップ法によって多層回路を形成することによって、熱
による反りや歪みの要因をなくして、微細配線化を製造
面で可能にするとともに、長期的接続信頼性を改善して
いる。
形成した後、ビルドアップ法により多層回路化し、その
後金属板を除去する方法は、特開2001−36238
号公報,特開2001−44578号公報,特開200
1−44583号公報,特開2001−44589号公
報に開示されている。これらの公報に記載されているB
GAパッケージ(図17参照)の製造方法によると、図
示しない金属板上にBGAパッド31を形成した後、そ
の上に導電層32を形成し、さらにその上に絶縁層33
を形成するとともに、絶縁層33を貫通するヴィア34
を形成している。図示しないが、このヴィア34上にL
SI等の半導体チップを搭載し、金属板を除去する。導
電層32は、BGAパッド31の直上に位置しBGAパ
ッド31以上の面積を有する接続端子部32aと、接続
端子部32aから延びてヴィア34に至る配線32bと
を含む。
は、導電層32がBGAパッド31上に直接形成されて
いるので、ヴィア34を介して半導体チップに接続する
ための配線32bは、他のBGAパッド31と短絡しな
いようにその形成位置が制限される。すなわち、多数存
在する他のBGAパッド31上には配線が形成できず、
他のBGAパッド31の存在しないエリアのみに配線を
形成しなければならない。もちろん、他の接続端子部3
2aと接触しないように形成しなければならない。その
ため、列状に配置された複数のBGAパッド31から半
導体チップまで個々に接続する配線32bは、あまり高
密度化できないという欠点がある。具体的な配線32b
形成方法の一例として、BGAパッド31の列数とそれ
に対応する配線32bを、表1に示している。なお、B
GAパッド31は、直径250μm、ピッチ0.5mm
であり、ヴィア34の直径は75μmである。
につれて配線32bの幅および間隔が小さくなる。製造
上の問題で、配線32bの幅および間隔が20μm以下
になると形成不可能なので、この例では、BGAパッド
31は5列以下に制限される。
は、はんだボール搭載の生産性と、はんだボールの接合
強度という2つの要件を両立しなければならない。この
2つの要件について以下に詳細に説明する。
ッド31上にはんだボール35(図18参照)を載せる
工程の精度のことである。すなわち、この工程では、フ
ラックスまたははんだペーストを塗布したBGAパッド
31上に、はんだボール35を配置して整列させた後、
リフロー加熱してはんだ接合させる。このリフロー加熱
時に、フラックスの量や活性のばらつきによって、はん
だボール35が移動して、隣接するはんだボール35同
士が合体したり、BGAパッド31上からはんだボール
35が脱落するというはんだ接合不良が発生するおそれ
がある。
パッケージの半導体装置を他の基板に実装した後の、接
続の長期的な信頼性のことである。すなわち、半導体装
置と、それが実装される基板との間の熱膨張の差によ
り、BGAパッド31とはんだボール35との接続が不
確実になるおそれがある。特に、多ピンで外形サイズの
大きいBGAパッケージの半導体装置ほどはんだ接合強
度が小さく、はんだ接合部にクラックが生じやすい。
周囲の構成は、図18(a)〜(c)に示すように、絶
縁層33の表面に対するBGAパッド31の表面の位置
関係が異なる3つの例が考えられる。図18(a)〜
(c)に示す各例のそれぞれの特性について表2に示し
ている。
絶縁層33より凹んでいると、リフロー時にはんだボー
ル35が脱落しないように保持されるので、はんだボー
ル35搭載の生産性がよく歩留まりが向上する。ただ
し、BGAパッド31の主面のみにおいてはんだ接合さ
れるので、BGAパッド31とはんだボール35との接
触面積、すなわち接合面積が小さく、はんだボール35
の接合強度が小さく、クラックが生じ易い。これに対
し、図18(c)に示すように、BGAパッド31の表
面が絶縁層33より突出していると、BGAパッド31
の主面のみならず側面においてもはんだ接合でき、BG
Aパッド31とはんだボール35との接合面積が大きい
ので、はんだボール35の接合強度が大きく、クラック
が生じ難い。しかし、リフロー時にはんだボール35が
安定して保持できず移動しやすいので、はんだボール3
5搭載の生産性が悪い。図18(b)に示すように、B
GAパッド31の表面と絶縁層33の表面が同一面に位
置していると、はんだボール35搭載の生産性も悪く、
はんだボール35の接合強度も小さい。このように、図
18(a)〜(c)に示す構成のいずれであっても、は
んだボール35搭載の生産性とはんだボール35の接合
強度の両立はできない。
BGAパッド31は平坦な絶縁層33上に形成されてい
る。そのため、絶縁層33上にソルダーレジスト36
(図19参照)を形成して、BGAパッド31の周囲の
面を任意の形状にする場合がある。
レジスト36の表面をBGAパッド31の表面より高く
した、いわゆるオーバーレジスト構造を採用すると、前
記した通り、BGAパッド31の外周をソルダーレジス
ト36で覆っているので、前記の通り、BGAボール3
5を移載してからリフローして固定するまではんだボー
ル35がずれたりせず、BGAパッド31と下地層の絶
縁層33との密着性に優れはんだボール35搭載の生産
性はよいが、はんだボール35の接合強度が劣る。一
方、図19(b)に示す、ソルダーレジスト36がBG
Aパッド31の表面を覆わない、いわゆるノンオーバー
レジスト構造(ノーマルレジスト構造)では、前記の通
り、はんだがBGAパッド31の側面にまで回り込んで
接合されるので、はんだボール35の接合強度に優れる
が、BGAパッド31と下地層の絶縁層33との密着性
が劣り、はんだボール35搭載の生産性が悪い。
報には、ソルダーレジスト36に楕円形の開口を形成す
ることにより、部分的にオーバーレジスト構造とノンオ
ーバーレジスト構造を組み合わせた構成が提案されてい
る。
には、オーバーレジスト構造において、BGAパッド3
1に十字型の凹みを形成して、はんだ接合強度を向上さ
せる構成が提案されている。
は、オーバーレジスト構造において、ソルダーレジスト
36のBGAパッド31周囲のみを、レーザアブレーシ
ョンによりBGAパッド31の表面の高さまたはそれ以
下まで削ることによって、BGAパッドの下部はソルダ
ーレジスト36に囲まれ、上部ははんだボール35と接
合される構成が提案されている。
にソルダーレジスト36を形成した構造を基本としてい
る。このように異なる材料を積層形成する場合には、応
力による歪の問題がある。つまり、両層33,36の界
面のコーナー部に応力が集中して発生し、例えば落下衝
撃によるクラック発生や、熱衝撃によるクラック発生な
どの破壊故障に至るおそれがある。また、仮に、ソルダ
ーレジスト36とその下地層の絶縁層33が同一材料で
あったとしても、有機材料の場合には熱履歴によって機
械物性値に違いがでるので、やはり両者の間に破損が生
じる可能性がある。従って、ソルダーレジスト36と絶
縁層33とに分離することなく、同一材料でかつ同一工
程で作り込まれることが望ましい。
の生産性とはんだボールとBGAパッドの接合強度とを
両立することができるとともに、容易に製造可能であ
り、破損のおそれが小さく、多数かつ高密度のBGAパ
ッド配置が可能な半導体チップ搭載用基板および半導体
装置とそれらの製造方法を提供することにある。
載用基板は、絶縁層と、絶縁層の一方の面に設けられて
いる電極パッドと、絶縁層の他方の面に設けられている
導電層と、絶縁層を貫通して前記電極パッドと前記導電
層とを接続するヴィアとを有し、電極パッドは、絶縁層
に形成された凹部の内部に設けられており、電極パッド
の表面は、凹部の底面よりも高く、かつ絶縁層の表面よ
りも低い位置に位置していることを特徴とする。
ールを搭載する際に、はんだボールが凹部内に安定して
保持されるので、はんだボール搭載の生産性が良好であ
るとともに、はんだボールは電極パッドの表面と側面の
一部を覆うようにはんだ接合されので、接合強度が大き
くなる。特に水平方向の応力に対する耐性が向上する。
また、電極パッド上に絶縁層を介して導電層が形成され
ているため、導電層の配線等の配置の自由度が高い。従
って、高密度配線が可能である。
写することにより形成されたものであることが好まし
い。この場合、型板は金属板であることが好ましい。
ていると、電極パッドの安定性が高い。
導体チップ搭載用基板と、導電層に接続されている半導
体チップと、電極パッドに接合されているはんだボール
とを有するものである。そして、はんだボールは、絶縁
層の凹部内に配置されている。
法は、型板に凹凸形状を形成する工程と、型板の凹凸形
状形成面に電極パッドを形成する工程と、型板の凹凸形
状および電極パッド形成面を覆うように絶縁層を形成す
る工程と、絶縁層を貫通するヴィアを形成する工程と、
絶縁層の、型板と反対側の面に、ヴィアを介して電極パ
ッドと接続される導電層を形成する工程と、型板を除去
する工程とを有し、絶縁層の表面に型板の凹凸形状を転
写することにより、絶縁層に凹部を形成するとともに、
電極パッドを凹部の内部に配置し、電極パッドの表面
を、凹部の底面よりも高く、かつ絶縁層の表面よりも低
い位置に位置させることを特徴とする。
して使用することにより、凹部を含む複雑な形状の絶縁
層を容易に形成できる。
の凸状部分に形成しておき、絶縁層に型板の凹凸形状を
転写する際に電極パッドを絶縁層の凹部の内部に配置す
ることが好ましい。
る際に、電極パッドの一部が絶縁層内に埋め込まれるよ
うにすることが好ましい。
た半導体チップ搭載用基板製造方法の各工程に加えて、
導電層上に半導体チップを搭載する工程と、型板を除去
した後に電極パッド上にはんだボールを接合する工程と
を有することを特徴とする。そして、はんだボールを絶
縁層の凹部内に配置することが好ましい。
て図面を参照して説明する。図1に本実施形態の半導体
装置1の断面図、図2にその半導体チップ搭載用基板4
の断面図を示している。
搭載用基板4は、導電層(回路層)2と絶縁層(層間絶
縁層)3が積層された多層配線板に、複数のBGAパッ
ド(電極パッド)5が形成された構成である。BGAパ
ッド5は絶縁層3の片面にのみ形成されており、導電層
2とBGAパッド5とは、絶縁層3を貫通するヴィア1
8により接続されている。絶縁層3には、BGAパッド
5を収容する凹部(凹み形状)3aが形成されており、
この凹部3aの底面からBGAパッド5が突出し、かつ
BGAパッド5の基部はこの絶縁層3中に埋め込まれて
いる。すなわち、図3に示すように、BGAパッド5側
を上側として表すと、BGAパッド5の上面の位置は、
絶縁層3の上面より低く、BGAパッド5周囲の凹部3
aの底面より高い。BGAパッド5の外周と凹部3aの
内周との間には隙間がある。そして、半導体チップ搭載
用基板4の、BGAパッド5形成面と反対側の面に半導
体チップ6が実装され、BGAパッド5にはんだボール
7が接合されることにより、他の基板に装着可能な半導
体装置1が完成する。なお、図1に示すように、半導体
チップ6のBGAパッド5への接続はバンプ6aを介し
て行われ、半導体チップ6はアンダーフィル樹脂20お
よびモールド樹脂19により封止されている。詳述しな
いが、導電層2は層内で様々な回路を構成するととも
に、接続用の配線を含んでいる。
逆版の凹凸形状に加工した金属板8を型板として用い
る。例えば、銅板8上に、絶縁層3の型を形成するため
のエッチングレジスト9(図7(b)〜(d)参照)を
フォトリソグラフィ法で形成して、銅板8をエッチング
した後、エッチングレジスト9を除去する。さらに、銅
板8に、BGAパッド5のパターンを形成するためのめ
っきレジスト12(図9(a)〜(d)参照)をフォト
リソグラフィ法で形成し、銅板8をエッチングする。こ
うして、所望の絶縁層3の逆版の凹凸形状を銅板8に形
成する。次に、金、ニッケル、銅の順で電解メッキして
BGAパッド5を銅板8に形成し、めっきレジスト12
を剥離する。そしてこの銅板8上に、絶縁樹脂を真空ラ
ミネーターにより熱圧着して、または積層プレスにより
加熱加圧して、絶縁層3を形成して硬化させる。このと
き、銅板8を型として、絶縁層3に凹凸形状を転写形成
する。さらに、絶縁層3に、レーザー照射により層間接
続用のヴィアホール17(図10(b)参照)を開口す
る。ヴィアホール17内および絶縁層3の表面に銅メッ
キしてからエッチングして、ヴィア18と導電層(回路
および配線)2を形成する。そして、導電層2に接続さ
れる半導体チップ6を実装してから、銅板8を化学エッ
チングで取り除いてBGAパッド5を露出させ、はんだ
ボール7を搭載して、BGAパッケージを構成する。な
お、実際には、図4に模式的に示すように、絶縁層3お
よび導電層2が交互に繰り返し形成された多層配線板に
より半導体チップ搭載用基板4が構成される場合が多い
が、本明細書および図面においては、簡略化のため、絶
縁層3および導電層2は1層のみ表している。
体装置1によると、図1〜3に示すように、絶縁層3の
凹部3aの内部にBGAパッド5が形成されており、B
GAパッド5側を上側として表すと、BGAパッド5の
上面は、絶縁層3の凹部3aの底面から上方に突出し、
かつ絶縁層3の上面よりも下方に位置している。そし
て、BGAパッド5の下部は、絶縁層3に埋め込まれた
状態にある。従って、この構成によれば、BGAパッド
5にはんだボール7を搭載する工程において、BGAパ
ッド5の周囲に位置する凹部3a内にはんだボール7を
安定して保持できる。従って、リフロー加熱時にはんだ
ボール7が移動することを防ぐことができ、はんだ接合
不良が少なく、はんだボール7搭載の生産性が向上す
る。
よび半導体装置1によると、図3に示すように、BGA
パッド5の上面が絶縁層3の凹部3aの底面よりも上方
に位置しているため、はんだボール7を接合する際に、
BGAパッド5の上面のみならず側面の一部も覆うよう
にはんだ接合することができ、はんだボール7とBGA
パッド5の接合強度が大きく、良好な接続信頼性が得ら
れる。
逆版の凹凸形状に加工した金属板8を型板として、この
金属板8上に絶縁層3を形成することにより、絶縁層3
の、BGAパッド5を形成する面に、金属板8の型を転
写して形成された凹凸形状を持たせることができる。こ
れにより、前記したようにはんだボール7搭載の生産性
とはんだボール7とBGAパッド5の接合強度とを両立
した半導体チップ搭載用基板4を、ごく簡単に製造する
ことができる。
に、導電層32がBGAパッド31上に直接形成されて
いるので、配線32bの形成位置の制限が大きく、あま
り高密度配線ができなかった。そのため、例えば表1に
示す例で製造可能にするためには、BGAパッド31が
5列以下の構成にしなければならなかった。
BGAパッド5上に絶縁層3を介して導電層2が形成さ
れており、絶縁層3と導電層2とはヴィア18で接続さ
れている構成である。したがって、多数配置されたBG
Aパッド5から半導体チップ6まで引き出す導電層2の
配線は、小径のヴィア18のみを除く広いエリアに形成
することができる。すなわち、図17に示す従来例では
大径の導電端子部32aおよびBGAパッド31を除く
狭いエリアに多数の配線32bを配置しなければならな
かったが、図5に示すように、本発明ではそれよりもは
るかに広いエリアに配線を配置できるので、配線収容性
に優れており、従来よりも多数かつ高密度のBGAパッ
ド5の配置が可能になる。
Aパッド5の列数とそれに対応する配線を、表3に示し
ている。なお、条件は従来例(表1)とほぼ同じであ
り、BGAパッド5は、直径250μm、ピッチ0.5
mmであり、ヴィアの直径は150μmである。
つれて配線の幅および間隔が小さくなるが、本発明で
は、BGAパッド5が9列であっても、配線の幅および
間隔が20μmであり、通常の製造方法で形成可能であ
る。また、従来と同数のBGAパッド列および配線を形
成する場合には、配線の幅および間隔を大きくとれるの
で、製造歩留が向上する。
り詳細かつ具体的な実施例を以下に述べる。
置1の製造方法について、図6に示すフローチャートと
図7〜10に示す工程図を参照して説明する。
7(a)参照)を用意する。例えば、米国CDA規格C
19210に相当する銅板である、神戸製鋼製KFC
(商品名、板厚0.25mm)を用意する。なお、金属
板8は、この材質および板厚に限定されるものではな
い。後工程で電気めっきを行うための陰極となるように
導電性が良好であり、かつ、エッチング液により化学的
に溶解可能であり、かつ、絶縁層3と導電層2を積み上
げるための支持板になり得るものであればよいので、銅
板以外でも、鉄板、ニッケル板、ステンレス板や、これ
らの合金板またはこれらのめっき板等が使用できる。そ
して、板厚は、製造すべき半導体装置のサイズに応じ
て、0.05〜1.0mmの範囲で選択できる。
磨する(ステップS1)。これは銅板8表面の汚れを除
去し清浄にすることと、感光性エッチングレジスト9,
10の密着性を向上させてエッチング液の浸み込みを防
ぐためである。なお、バフロール研磨に変えて、ブラシ
研磨、ソフトエッチングなどの化学研磨を採用しても良
い。
グレジスト9,10を銅板8の両面にラミネートする
(ステップS2)。ここでは、アルカリ現像型の感光性
エッチングレジストである、デュポンMRCドライフィ
ルム製リストンFX125(商品名、厚さ25μm)
や、日立化成工業製フォテックH−N150(商品名、
厚さ50μm)が用いられる。なお、このエッチングレ
ジスト9,10の厚さは15〜50μmが適当であり、
より薄い方が画像形成精度が向上し、より厚い方がキズ
や異物の影響を受け難く取り扱いが容易である。
には、後で形成されるBGAパッド5の位置に対応する
円形の開口部が配列されたパターンのマスクフィルム
(図示せず)を当接させ、他方の面のエッチングレジス
ト10はマスクフィルムなしのまま、紫外線で露光す
る。続いて、炭酸ナトリウム水溶液による現像処理を行
って未露光部を溶出させ、エッチングレジスト9をパタ
ーニングする(ステップS3)。これによって、図7
(c)に示すように、銅板8の片面には、後で形成され
るBGAパッド5の位置に対応する位置のみがエッチン
グレジスト9にて覆われ、他方の面は全面がエッチング
レジスト10で覆われている。エッチングレジスト9の
残存部の大きさは、BGAパッド5のピッチや径に依存
する。その好適な組み合わせの例は表4に示されてい
る。
ながらスプレーして、図7(d)に示すように、銅板8
の、エッチングレジスト9に覆われていない部分を、均
一な深さにエッチングする(ステップS4)。通常のエ
ッチング深さは10〜30μmであるが、最終的にでき
あがる半導体装置1のBGAパッド5のピッチや径に応
じて、エッチング時間を変えることにより、エッチング
深さを変更可能である。また、エッチング液として、塩
化第二銅と塩酸の混合水溶液や、過硫酸塩類の水溶液
や、硫酸と過酸化水素の混合水溶液や、銅アンモニウム
錯イオンのアルカリ性水溶液などを使用しても良い。
7(e)に示すように感光性エッチングレジスト9,1
0を剥離して除去する(ステップS5)。
ング液を揺動しながらスプレーして、銅板8表面の全面
を0.1〜5μm程度再度エッチングする。これによっ
て、エッチングによりレジスト端部の銅板に発生したオ
ーバーハング部11を取り除き、かつ銅板8表面の鋭角
な角部をなくす(ステップS6)。この点について詳述
すると、ステップS4におけるエッチング時に、図8
(a)に示すように、エッチングレジスト9に覆われて
いる部分も、エッチング液の回り込みにより多少除去さ
れるが、その際に、エッチングレジスト9と密着した部
分は除去されずに残存し、それがオーバーハング部11
となる。ステップS5においてエッチングレジスト9を
剥離すると、図8(b)に示すようにオーバーハング部
11が鋭角な角部として残り、この銅板8を型板として
絶縁層3を形成すると、絶縁層3に鋭角な角部が転写形
成される。そこで、図8(c)に示すように、ステップ
S6において再エッチングしてオーバーハング部11を
取り除き、銅板8表面の鋭角な角部をなくすことによ
り、後工程で絶縁層3に鋭角な角部が転写形成されるこ
とを防ぐ。なお、図8(c)に示すように、オーバーハ
ング部11が除去された後の銅板8の表面の角部が、1
〜5μm程度の曲率半径で丸みを帯びるように加工する
ことが好ましい。
ゾールからなる銅粗化液で、銅板8表面を1〜2μm程
度エッチングして、化学的に粗化する(ステップS
7)。これは、次工程で形成されるめっきレジスト用感
光性フィルム12,13の密着性を向上させ、めっきの
浸み込みを防止するために行う。
ジスト用感光性フィルム12,13を、銅板8の両面に
ラミネートする(ステップS8)。感光性フィルム1
2,13としては、日立化成工業製フォテックH−N6
40(商品名、厚さ40μm)などが使用できる。銅板
8の一方の面の感光性フィルム12には、後で形成され
るBGAパッド5の位置に対応する円形のパターンを有
するマスクフィルム(図示せず)を当接させ、他方の面
の感光性フィルム13はマスクフィルムなしのまま、紫
外線で露光する。続いて炭酸ナトリウム水溶液による現
像処理を行って、感光性フィルム12の未露光部を溶出
させパターニングし、開口部12aを形成する(ステッ
プS9)。これによって、図9(b)に示すように、銅
板8の片面には、後で形成されるBGAパッド5の位置
に対応する開口部12aを有するめっきレジスト(感光
性フィルム)12が形成され、他方の面は全面がめっき
レジスト13で覆われている。開口部12aの大きさは
BGAパッド5のピッチや径に依存する。その好適な組
み合わせの例は表4に示されている。
グ液を揺動しながらスプレーして、図9(c)に示すよ
うに、銅板8の、めっきレジスト12の開口部12a内
に露出した部分を、均一な深さにエッチングする(ステ
ップS10)。通常のエッチング深さは5〜15μmで
あるが、最終的にできあがる製品のBGAパッド5のピ
ッチや径に応じて、エッチング時間を変えることによ
り、エッチング深さを変更可能である。
を行う。まず、脱脂を行い、金ストライクめっきを行っ
た後、純金めっき浴中で電解めっきを行って、1〜2μ
mの金めっき層14を形成する。続いて、スルファミン
酸ニッケル浴で電気めっきして2〜5μmのニッケルめ
っき層15を形成する。最後に、硫酸銅めっき浴で電気
めっきして10〜25μmの銅めっき層16を積み上げ
ることにより、図9(d)に示すようにBGAパッド5
を形成する(ステップS11)。
図9(e)に示すように、めっきレジスト(感光性フィ
ルム)12,13を剥離して除去する(ステップS1
2)。
を塗布して半硬化状態にした厚さ35〜80μmの絶縁
樹脂層を有する銅箔付き樹脂シートを、銅板8に重ね、
真空油圧プレスを使用して積層プレスする。そして、公
知の銅エッチング法で銅箔を除去して、図10(a)に
示すように、絶縁層3を形成する(ステップS13)。
ここで、絶縁層3は、銅箔付き樹脂シートにより形成さ
れるものに限定されない。銅箔付き樹脂シートを用いる
代わりに、プリプレグと銅箔を重ねて積層プレスした後
に、銅箔をエッチングしても良い。あるいは、絶縁樹脂
シートを真空ラミネートした後、熱硬化して形成しても
良い。
Gレーザを照射して、図10(b)に示すように、絶縁
層3に、ヴィアホール17を開口する。レーザで開口し
たヴィアホール17の底には、レーザで焼き付いたエポ
キシ樹脂スカムが付着するので、この後でデスミア処理
を行ってこれを除去する。そして、銅板8をカソードと
して電気銅めっきを行い、公知のセミアディティブ法で
パターン形成を行って、図10(c)に示すように、ヴ
ィアホール17内を埋めるヴィア18と、回路を構成す
る導電層2を形成する(ステップS14)。または、銅
板8をカソードとして電気銅めっきを行った後、公知の
サブトラクティブ法でパターン形成を行っても良い。
ステップS14を繰り返して、絶縁層3および導電層2
が交互に複数形成された多層配線板を形成してもよい。
層2に接続される半導体チップ6を実装する(ステップ
S15)。具体的には、半導体チップ6のバンプ6aを
導電層2に接続させた状態で、アンダーフィル樹脂20
およびモールド樹脂19を注入し硬化させて、半導体チ
ップ6を封止している。
8を化学エッチングで取り除く(ステップS16)。こ
れによって、BGAパッド5が露出する。最後に、他の
基板等と接続するためのはんだボール7を搭載する(ス
テップS17)。こうして、図1に示すBGAパッケー
ジタイプの半導体装置1が完成する。
表面のオーバーハング部11を取り除いて鋭角な角部を
なくしているため、この金属板8を型として形成される
絶縁層3に鋭角な角部が生じない。すると、応力が角部
に集中して破壊を誘発することがなく、絶縁層3が緩や
かな曲面になることで応力が分散し、応力緩和効果が得
られる。また、ソルダーレジストとその下層の絶縁層と
に区別することなく、同一材料でかつ同一工程で絶縁層
3を形成するため、応力に起因する歪により損傷するこ
とがなく、構成が簡単で製造コストが安い。さらに、フ
ォトリソグラフィ法を用いてめっきレジスト12のパタ
ーニングを行うため、BGAパッド5形成用の開口部1
2aを多数一括して容易に形成できる。
施例である半導体装置の製造方法について、図11に示
すフローチャートと、図7,8,12,13に示す工程
図を参照して説明する。ただし、第1の実施例と同じ工
程については説明を簡略化する。
に示す銅板8の表面を研磨し(ステップS1)、図7
(b)に示すように、エッチングレジスト9,10を銅
板8の両面にラミネートし(ステップS2)、図7
(c)に示すように、一方のエッチングレジスト9をパ
ターニングする(ステップS3)。次に、図7(d)に
示すように、銅板8の、エッチングレジスト9に覆われ
ていない部分を、均一な深さにエッチングし(ステップ
S4)、図7(e)に示すように、感光性エッチングレ
ジスト9,10を除去する(ステップS5)。続いて、
図8に示すように、銅板8表面の全面を再度エッチング
して、オーバーハング部11を除去する(ステップS
6)。そして、硫酸と過酸化水素とアルキルイミダゾー
ルからなる銅粗化液で、銅板8表面を1〜2μm程度エ
ッチングして、化学的に粗化する(ステップS7)。こ
れは、次工程で形成される第1絶縁層21の密着性を向
上させるために行う。なお、化学的粗化の方法として
は、ブラックオキサイド処理やブラウンオキサイド処理
を行っても良い。
を塗布して半硬化状態にした厚さ35〜80μmの絶縁
樹脂層を有する銅箔付き樹脂シートを、銅板8に重ね、
真空油圧プレスを使用して積層プレスする。そして、公
知の銅エッチング法で銅箔を除去して、図12(a)に
示すように、第1絶縁層21を形成する(ステップS1
8)。ここで、第1絶縁層21は、銅箔付き樹脂シート
により形成されるものに限定されない。銅箔付き樹脂シ
ートを用いる代わりに、プリプレグと銅箔を重ねて積層
プレスした後に、銅箔をエッチングしても良い。あるい
は、絶縁樹脂シートを真空ラミネートした後、熱硬化し
て形成しても良い。
Gレーザを照射して、図12(b)に示すように、第1
絶縁層21に、銅板8の表面に達する開口部21aを形
成する(ステップS19)。レーザで開口した開口部2
1aの底には、レーザで焼き付いたエポキシ樹脂スカム
が付着するので、デスミア処理を行ってこれを除去す
る。
反対側の面には、粘着フィルム22を全面に貼り付けて
マスキングする(ステップS20)。これによって、図
12(c)に示すように、銅板8の片面には、後で形成
されるBGAパッド5の位置に対応する開口部21aを
有する第1絶縁層21が形成され、他方の面は全面が粘
着フィルム22で覆われている。
グ液を揺動しながらスプレーして、図12(d)に示す
ように、銅板8の、第1絶縁層21の開口部21a内に
露出した部分を、均一な深さにエッチングする(ステッ
プS21)。エッチング深さは、最終的にできあがる製
品のBGAパッド5のピッチや径に応じて、エッチング
時間を調整して設定される。
として電気めっきを行い、図12(e)に示すように、
金めっき層14、ニッケルめっき層15、銅めっき層1
6からなるBGAパッド5を形成する(ステップS2
2)。そして、図12(f)に示すように、粘着フィル
ム22を剥離して除去する(ステップS23)。
にした厚さ35〜80μmの絶縁樹脂層を有する銅箔付
き樹脂シートを、第1絶縁層21に重ねて積層プレス
し、銅エッチング法で銅箔を除去して、図13(a)に
示すように、第2絶縁層23を形成する(ステップS2
4)。これにより、本実施例では、第1絶縁層21と第
2絶縁層23からなる2層構造の絶縁層(層間絶縁層)
24が構成される。
縁層23に、ヴィアホール23aを開口し、デスミア処
理によりエポキシ樹脂スカムを除去する。そして、銅板
8をカソードとして電気銅めっきを行い、パターニング
して、図13(c)に示すように、ヴィアホール23a
を埋めるヴィア18と、回路を構成する導電層2を形成
する(ステップS14)。
層2に接続される半導体チップ6を実装し(ステップS
15)、銅板8を化学エッチングで取り除き(ステップ
S16)、図13(e)に示すように、はんだボール7
を搭載する(ステップS17)。こうして、BGAパッ
ケージタイプの半導体装置が完成する。
2絶縁層23からなる2層構造の絶縁層24に凹部24
aが形成され、BGAパッド5側を上側として表すと、
BGAパッド5の上面は、絶縁層24の凹部24aの底
面から上方に突出し、かつ絶縁層24の上面よりも下方
に位置しており、はんだボール7搭載の生産性と、はん
だボール7とBGAパッド5の接合強度とがともに向上
する。
1を除去することなくその上に第2の絶縁層23を形成
するので、絶縁層24全体の平滑性に優れている。
施例である半導体装置の製造方法について、図14に示
すフローチャートと、図7,8,15,16に示す工程
図を参照して説明する。ただし、第1,2の実施例と同
じ工程については説明を簡略化する。
(a)に示す銅板8の表面を研磨し(ステップS1)、
図7(b)に示すように、エッチングレジスト9,10
を銅板8の両面にラミネートし(ステップS2)、図7
(c)に示すように、一方のエッチングレジスト9をパ
ターニングする(ステップS3)。次に、図7(d)に
示すように、銅板8の、エッチングレジスト9に覆われ
ていない部分を、均一な深さにエッチングし(ステップ
S4)、図7(e)に示すように、感光性エッチングレ
ジスト9,10を除去する(ステップS5)。続いて、
図8に示すように、銅板8表面の全面を再度エッチング
して、オーバーハング部11を除去する(ステップS
6)。そして、硫酸と過酸化水素とアルキルイミダゾー
ルからなる銅粗化液で、銅板8表面を1〜2μm程度エ
ッチングして、化学的に粗化する(ステップS7)。こ
れは、次工程で形成されるパーマネントマスク25の密
着性を向上させるために行う。なお、化学的粗化の方法
としては、ブラックオキサイド処理やブラウンオキサイ
ド処理を行っても良い。
トマスク用樹脂25をスピンコーターで塗布する。本実
施例では、図15(a)に示すように、アルカリ現像型
の感光性パーマネントマスク用樹脂である太陽インキ製
造製PVI−500(商品名)を塗布した後に、溶剤分
を揮発させて、厚さ40μmに仕上げる(ステップS2
5)。
5に、後で形成されるBGAパッド5の位置に対応する
円形のパターンを有するマスクフィルム(図示せず)を
当接させ、紫外線で露光する。続いて炭酸ナトリウム水
溶液による現像処理を行って、パーマネントマスク用樹
脂25の未露光部を溶出させパターニングして、開口部
25aを形成する(ステップS26)。こうして、図1
5(b)に示すように、銅板8の片面に、後で形成され
るBGAパッド5の位置に対応する開口部25aを有す
るパーマネントマスク25を形成する。
したのと反対側の面には、粘着フィルム22を全面に貼
り付けてマスキングする(ステップS27)。これによ
って、図15(c)に示すように、銅板8の片面には、
後で形成されるBGAパッド5の位置に対応する開口部
25aを有するパーマネントマスク25が形成され、他
方の面は全面が粘着フィルム22で覆われている。
グ液を揺動しながらスプレーして、図15(d)に示す
ように、銅板8の、パーマネントマスク25の開口部2
5a内に露出した部分を、均一な深さにエッチングする
(ステップS28)。エッチング深さは、最終的にでき
あがる製品のBGAパッド5のピッチや径に応じて、エ
ッチング時間を調整して設定される。
として電気めっきを行い、図15(e)に示すように、
金めっき層14、ニッケルめっき層15、銅めっき層1
6からなるBGAパッド5を形成する(ステップS2
9)。そして、図15(f)に示すように、粘着フィル
ム22を剥離して除去する(ステップS30)。
にした厚さ35〜80μmの絶縁樹脂層を有する銅箔付
き樹脂シートを、パーマネントマスク25に重ねて積層
プレスし、銅エッチング法で銅箔を除去して、図16
(a)に示すように、上部絶縁層26を形成する(ステ
ップS31)。これにより、本実施例では、パーマネン
トマスク25と上部絶縁層26からなる2層構造の絶縁
層(層間絶縁層)27が構成される。次に、図16
(b)に示すように、上部絶縁層26に、ヴィアホール
26aを開口し、デスミア処理によりエポキシ樹脂スカ
ムを除去する。そして、銅板8をカソードとして電気銅
めっきを行い、パターニングして、図16(c)に示す
ように、ヴィアホール26aを埋めるヴィア18と、回
路を構成する導電層2を形成する(ステップS14)。
層2に接続される半導体チップ6を実装し(ステップS
15)、銅板8を化学エッチングで取り除き(ステップ
S16)、図16(e)に示すように、はんだボール7
を搭載する(ステップS17)。こうして、BGAパッ
ケージタイプの半導体装置が完成する。
25と上部絶縁層26からなる2層構造の絶縁層27に
凹部27aが形成され、BGAパッド5側を上側として
表すと、BGAパッド5の上面は、絶縁層27の凹部2
7aの底面から上方に突出し、かつ絶縁層27の上面よ
りも下方に位置しており、はんだボール7搭載の生産性
と、はんだボール7とBGAパッド5の接合強度とがと
もに向上する。
スク25を除去することなくその上に上部絶縁層26を
形成するので、絶縁層27全体の平滑性に優れている。
さらに、本実施例では、フォトリソグラフィ法を用いて
パーマネントマスク25のパターニングを行うため、B
GAパッド5形成用の開口部25aを多数一括して容易
に形成できる。
体チップ6を実装した後に銅板8を除去しているが、銅
板8を除去した後に半導体チップ6を実装することも可
能である。また、第2,3の実施例において、粘着フィ
ルム22を剥離するタイミングは、前記した例に限られ
ず、銅板8のエッチング(ステップS21,S28)よ
りも後であればいつでも構わない。
ールを接合する際に、絶縁層の凹部にはんだボールを安
定的に保持することができるため、はんだボール搭載の
生産性が良く、また、電極パッドの表面のみならず側面
の一部も利用してはんだ接合できるため、はんだボール
の接合強度が高い。また、このような半導体チップ搭載
用基板および半導体装置の製造が容易であり製造コスト
が安価であるとともに、応力に起因する歪による破損の
おそれが小さい。
配置の自由度が高くなるため、多数の配線を引き回すこ
とができ、電極パッドの高密度化が可能になる。
る。
BGAパッド形成面を示す平面図、(b)はその要部拡
大斜視図、(c)はその要部拡大断面図、(d)はその
はんだボール搭載状態を示す要部拡大断面図である。
の断面図である。
略断面図、(b)はその回路層の配線を示す拡大平面図
である。
を示すフローチャートである。
施例の前半の工程を示す断面図である。
施例のオーバーハング部除去工程を説明する説明図であ
る。
の中盤の工程を示す断面図である。
例の後半の工程を示す断面図である。
例を示すフローチャートである。
例の中盤の工程を示す断面図である。
例の後半の工程を示す断面図である。
例を示すフローチャートである。
例の中盤の工程を示す断面図である。
例の後半の工程を示す断面図である。
路層の配線を示す概略断面図、(b)はその拡大平面図
である。
半導体チップと絶縁層とはんだボールとの関係を例示す
る要部拡大断面図である。
ト構造を説明する概略断面図、(b)はノンオーバーレ
ジスト構造を説明する概略断面図である。
ク用樹脂) 26 上部絶縁層
Claims (12)
- 【請求項1】 絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設け
られている電極パッドと、前記絶縁層の他方の面に設け
られている導電層と、前記絶縁層を貫通して前記電極パ
ッドと前記導電層とを接続するヴィアとを有し、 前記電極パッドは、前記絶縁層に形成された凹部の内部
に設けられており、前記電極パッドの表面は、前記凹部
の底面よりも高く、かつ前記絶縁層の表面よりも低い位
置に位置している、半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項2】 前記絶縁層の前記凹部は、型板の凹凸形
状を転写することにより形成されたものである、請求項
1に記載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項3】 前記型板は金属板である、請求項2に記
載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項4】 前記電極パッドの一部は、前記絶縁層内
に埋め込まれている、請求項1〜3のいずれか1項に記
載の半導体チップ搭載用基板。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半
導体チップ搭載用基板と、前記導電層に接続されている
半導体チップと、前記電極パッドに接合されているはん
だボールとを有する、半導体装置。 - 【請求項6】 前記はんだボールは、前記絶縁層の前記
凹部内に配置されている、請求項5に記載の半導体装
置。 - 【請求項7】 型板に凹凸形状を形成する工程と、前記
型板の前記凹凸形状形成面に電極パッドを形成する工程
と、前記型板の前記凹凸形状および前記電極パッド形成
面を覆うように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を
貫通するヴィアを形成する工程と、前記絶縁層の、前記
型板と反対側の面に、前記ヴィアを介して前記電極パッ
ドと接続される導電層を形成する工程と、前記型板を除
去する工程とを有し、 前記絶縁層の表面に前記型板の前記凹凸形状を転写する
ことにより、前記絶縁層に凹部を形成するとともに、前
記電極パッドを前記凹部の内部に配置し、前記電極パッ
ドの表面を、前記凹部の底面よりも高く、かつ前記絶縁
層の表面よりも低い位置に位置させる、半導体チップ搭
載用基板の製造方法。 - 【請求項8】 前記電極パッドの形成工程で前記電極パ
ッドを前記型板の凸状部分に形成しておき、前記絶縁層
に前記型板の前記凹凸形状を転写する際に前記電極パッ
ドを前記絶縁層の前記凹部の内部に配置する、請求項7
に記載の半導体チップ搭載用基板の製造方法。 - 【請求項9】 前記型板は金属板である、請求項7また
は8に記載の半導体チップ搭載用基板の製造方法。 - 【請求項10】 前記電極パッドを前記絶縁層の前記凹
部の内部に配置する際に、前記電極パッドの一部が前記
絶縁層内に埋め込まれるようにする、請求項7〜9のい
ずれか1項に記載の半導体チップ搭載用基板の製造方
法。 - 【請求項11】 請求項7〜10のいずれか1項に記載
の半導体チップ搭載用基板の製造方法の各工程に加え
て、前記導電層上に半導体チップを搭載する工程と、前
記型板を除去した後に前記電極パッド上にはんだボール
を接合する工程とを有する、半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記はんだボールを、前記絶縁層の前
記凹部内に配置する、請求項11に記載の半導体装置の
製造方法。
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