JP2005347411A - 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置 - Google Patents

素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005347411A
JP2005347411A JP2004163603A JP2004163603A JP2005347411A JP 2005347411 A JP2005347411 A JP 2005347411A JP 2004163603 A JP2004163603 A JP 2004163603A JP 2004163603 A JP2004163603 A JP 2004163603A JP 2005347411 A JP2005347411 A JP 2005347411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
element mounting
mounting substrate
type polymer
cardo type
resist layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004163603A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryosuke Usui
良輔 臼井
Takeshi Nakamura
岳史 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004163603A priority Critical patent/JP2005347411A/ja
Priority to TW094116427A priority patent/TWI267941B/zh
Priority to CNB2005100747330A priority patent/CN100433306C/zh
Priority to US11/143,297 priority patent/US8039948B2/en
Publication of JP2005347411A publication Critical patent/JP2005347411A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4652Adding a circuit layer by laminating a metal foil or a preformed metal foil pattern
    • H05K3/4655Adding a circuit layer by laminating a metal foil or a preformed metal foil pattern by using a laminate characterized by the insulating layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/145Organic substrates, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/285Permanent coating compositions
    • H05K3/287Photosensitive compositions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01Dielectrics
    • H05K2201/0183Dielectric layers
    • H05K2201/0191Dielectric layers wherein the thickness of the dielectric plays an important role
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4069Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in organic insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4652Adding a circuit layer by laminating a metal foil or a preformed metal foil pattern

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)

Abstract

【課題】 多層絶縁膜を備える半導体装置を小型・薄型化する。
【解決手段】 素子を搭載するための素子搭載基板であって、基材302と、基材302の一方の面上に設けられた複数の絶縁層からなる積層膜と、を備え、基材302側から数えて二層目以上の絶縁層のうちいずれかの絶縁層は、カルド型ポリマーを含有するフォトソルダーレジスト層328であり、フォトソルダーレジスト層328は、フォトソルダーレジスト層328と基材302との間に設けられている絶縁樹脂膜312よりも層厚が小さい素子搭載基板を提供する。
【選択図】 図10

Description

本発明は、素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置に関する。
携帯電話、PDA、DVC、DSCといったポータブルエレクトロニクス機器の高機能化が加速するなか、こうした製品が市場で受け入れられるためには小型・軽量化が必須となっており、その実現のために高集積のシステムLSIが求められている。一方、これらのエレクトロニクス機器に対しては、より使い易く便利なものが求められており、機器に使用されるLSIに対し、高機能化、高性能化が要求されている。このため、LSIチップの高集積化にともないそのI/O数が増大する一方でパッケージ自体の小型化要求も強く、これらを両立させるために、半導体部品の高密度な基板実装に適合した半導体パッケージの開発が強く求められている。こうした要求に対応するため、CSP(Chip
Size Package)と呼ばれるパッケージ技術が種々開発されている。
こうしたパッケージの例として、BGA(Ball Grid Array)が知られている。BGAは、パッケージ用基板の上に半導体チップを実装し、それを樹脂モールディングした後、反対側の面に外部端子としてハンダボールをエリア状に形成したものである。BGAでは、実装エリアが面で達成されるので、パッケージを比較的容易に小型化することができる。また、回路基板側でも狭ピッチ対応とする必要がなく、高精度な実装技術も不要となるので、BGAを用いると、パッケージコストが多少高い場合でもトータルな実装コストとしては低減することが可能となる。
図12は、一般的なBGAの概略構成を示す図である。BGA100は、ガラスエポキシ基板106上に、接着層108を介してLSIチップ102が搭載された構造を有する。LSIチップ102は封止樹脂110によってモールドされている。LSIチップ102とガラスエポキシ基板106とは、金属線104により電気的に接続されている。ガラスエポキシ基板106の裏面には、半田ボール112がアレイ状に配列されている。この半田ボール112を介して、BGA100がプリント配線基板に実装される。
特許文献1には、他のCSPの例が記載されている。同公報記載には、高周波用LSIを搭載するシステム・イン・パッケージが開示されている。このパッケージは、コア基板上に多層配線構造が形成されてなるベース基板を備え、その上に高周波用LSIをはじめとする半導体素子が形成されている。多層配線構造は、コア基板や絶縁樹脂層付銅箔などが積層された構造となっている。
特開2002−94247号公報
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。すなわち、上記ベース基板のような素子形成基板が多層絶縁膜を含む場合には、多層絶縁膜の各絶縁樹脂層の厚みや線膨張係数などが異なる場合がある。このため、半導体装置の製造時または使用時におけるヒートサイクルなどにより、多層絶縁膜の各絶縁樹脂層の膨張収縮度合いが異なる場合がある。
その結果、多層絶縁膜の各絶縁樹脂層間の密着性の低下または層間剥離などが発生する場合がある。あるいは、素子搭載基板の反りが発生するため、フリップチップまたはワイヤーボンディングなどの接続方法により半導体素子を接続する際の位置精度が低下し、歩留まりが低下する場合がある。また、従来の素子搭載基板では、反りなどの問題を解消するためには、絶縁層の層厚を厚くせざるを得ず、素子搭載基板の薄型化、小型化が困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄型化、小型化を図りつつ、信頼性および耐熱性に優れ、半導体素子を搭載する際の位置精度に優れる素子搭載基板を安定的に提供することである。
本発明によれば、素子を搭載するための素子搭載基板であって、基材と、基材の一方の面上に設けられた複数の絶縁層からなる積層膜と、を備え、基材側から数えて二層目以上の絶縁層のうちいずれかの絶縁層は、カルド型ポリマーを含有し、カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、カルド型ポリマーを含有する絶縁層と基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さい素子搭載基板が提供される。
カルド型ポリマーは、嵩高い置換基が主鎖の運動を阻害することにより、優れた機械的強度、耐熱性および低い線膨張率を有する。よって、ヒートサイクルにおいて、素子搭載基板の多層絶縁膜の各絶縁樹脂層間の密着性の低下または層間剥離などが抑制される。このため、信頼性および耐熱性に優れる素子搭載基板を安定的に提供できる。
また、カルド型ポリマーを含有する絶縁層がカルド型ポリマーを含有する絶縁層と基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さいため、素子搭載基板の薄型化、小型化を図ることができる。カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、絶縁性、露光性に優れるとともに、剛性が高くかつ線膨張係数が低いため、基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さくても、素子搭載基板全体を固定し、素子搭載基板全体の反りを抑制することができる。このため、半導体素子を搭載する際の位置精度に優れる素子搭載基板が得られる。
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を素子搭載基板の製造方法または素子搭載基板を備える半導体装置などの他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
なお、本発明において、素子搭載基板とは、LSIチップやICチップなどの半導体素子、トランジスタやダイオードなどの能動素子、または抵抗、コイル、キャパシタなどの受動素子などを搭載するための基板を意味する。たとえば、後述するISB(登録商標)構造におけるインターポーザー基板などが挙げられる。また、素子搭載基板は、シリコン基板などの剛性を有するコア基板を備えてもよいが、コア基板を有さず、絶縁樹脂膜からなる多層絶縁膜を備えるコアレス構造であってもよい。
なお、本発明において、外部端子とは、外部の素子や基板などと接続可能な端子を意味し、例えば、電極パッドや半田ボールなどが挙げられる。もっとも、これらに限定されず、外部の素子や基板などと接続可能な配線の一部や他の導電部材などの一部などであってもよい。
また、LSIチップやICチップなどの半導体素子を上記の素子搭載基板の表面に搭載する場合には、フリップチップ接続またはワイヤーボンディング接続などにより接続することができる。いずれの接続方法であっても、上記素子搭載基板を用いれば、半導体素子を位置精度良く搭載することができる。
本発明によれば、特定の組成および構造を有する複数の絶縁膜の積層膜を備えるため、信頼性および耐熱性に優れ、半導体素子を搭載する際の位置精度に優れる素子搭載基板が安定的に提供される。
本発明において、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層(適宜、カルド型ポリマー含有樹脂膜と略記する)は、導電部材を埋設する絶縁層であってもよい。
一般に積層膜中に配線を設けると、各層における配線密度が異なることが多い。このため、ヒートサイクルにおいて、素子搭載基板の積層膜の各絶縁樹脂層間の密着性の低下、層間剥離または素子搭載基板の反りなどが生じやすくなる。
しかし、本発明においては、第一の絶縁層が第二の絶縁層よりも層厚が小さいカルド型ポリマーを含有する。カルド型ポリマーは、剛性が高くかつ線膨張係数が低いため、第一の絶縁層の層厚を第二の絶縁層よりも小さくすることにより、素子搭載基板の薄型化、小型化を図ることができるとともに、各層における配線密度が異なっていても、第一の絶縁層が多層絶縁膜全体を固定し、各絶縁樹脂層間の密着性の低下、層間剥離または素子搭載基板の反りなどを抑制することができる。
また、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、ソルダーレジスト層であってもよい。
カルド型ポリマーは、後述するように解像度が優れるため、厚膜化しても解像度の低下が抑制され、ソルダーレジスト層として好適に用いることができる。すなわち、厚膜化しても半田ボールを設ける際の半田ボール形成孔の位置精度を良好に維持できる。
また、上記カルド型ポリマーは、カルボン酸基とアクリレート基とを同一分子鎖内に有するポリマーが架橋してなるポリマーであってもよい。
この構成によれば、上記カルド型ポリマーは、現像性を持つカルボン酸基と、架橋基であるアクリレート基とを同一分子鎖中に有する化学架橋型のポリマーであって、さらに主鎖に嵩高い置換基を持ちラジカル拡散し難いため、高解像度を有する光硬化型ポリマーとなる。この場合、ポリマーに紫外線(UV)または熱が加わると、アクリレート基が架橋してアクリル基を形成することにより、ポリマーが露光・現像する。
また、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、ガラス転移温度が180℃以上220℃以下であってもよい。
この構成によれば、耐熱性に優れる絶縁膜が安定的に得られるため、高温条件下における信頼性に優れる半導体装置が得られる。
また、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、線膨張係数が50ppm/℃以上80ppm/℃以下であってもよい。
ここで、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層には、フィラーまたは繊維等の充填材を含めることができる。フィラーとしては、たとえば粒子状または繊維状のSiO2やSiNを用いることができる。この場合、熱膨張係数が20ppm/K以下の樹脂組成物からなる絶縁層を得ることもできる。
この構成によれば、ヒートサイクルによる他の部材との密着性の低下が抑制された絶縁膜が安定して得られるので、信頼性および製造安定性に優れる半導体装置が得られる。
また、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電正接が0.001以上0.04以下であってもよい。
この構成によれば、絶縁膜の高周波特性をはじめとする誘電特性が優れるため、全体としても誘電特性に優れる半導体装置を得ることができる。
また、本発明において、上記素子搭載基板は、上記基材の他方の面上に設けられた複数の絶縁層からなる第二の積層膜をさらに備え、第二の積層膜において、基材側から数えて二層目以上の絶縁層のうちいずれかの絶縁層は、カルド型ポリマーを含有し、カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、カルド型ポリマーを含有する絶縁層と基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さい構成とすることができる。
この構成によれば、カルド型ポリマーを含有する絶縁層が両側から素子搭載基板全体を固定するため、素子搭載基板の薄型化、小型化を図りつつ、各絶縁樹脂層間の密着性の低下、層間剥離または素子搭載基板の反りなどを抑制する効果が向上する。
また、本発明においては、素子搭載基板と、素子搭載基板に搭載されている半導体素子と、を備える半導体装置も提供される。
この構成によれば、薄型化、小型化が図られ、かつ、反りなどが抑制された素子搭載基板上に、フリップチップ接続やワイヤーボンディング接続などにより半導体素子を接続するため、半導体素子を搭載する際の位置精度が向上する。
なお、上記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、カルド型ポリマーを母材として含有する絶縁層であることが好ましく、例えば、カルド型ポリマーを30質量%以上含有してもよく、特に好ましくは、カルド型ポリマーを50質量%以上含有する。この範囲の含有量であれば、上記諸特性を安定して実現できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
はじめに、後述する各実施形態の半導体装置に用いるISB構造について説明する。ISB(Integrated System in Board;登録商標)は、本出願人の従業者等により開発された独自のパッケージである。ISBは、半導体ベアチップを中心とする電子回路のパッケージングにおいて、銅による配線パターンを持ちながら回路部品を支持するためのコア(基材)を使用しない独自のコアレスシステム・イン・パッケージである。
図1はISBの一例を示す概略構成図である。ここではISBの全体構造をわかりやすくするため、単一の配線層のみ示しているが、実際には、複数の配線層が積層した構造となっている。このISBでは、LSIベアチップ201、Trベアチップ202およびチップCR203が銅パターン205からなる配線により結線された構造となっている。LSIベアチップ201は、引き出し電極や配線に対し、金線ボンディング204により導通されている。LSIベアチップ201の直下には、導電性ペースト206が設けられ、これを介してISBがプリント配線基板に実装される。ISB全体はエポキシ樹脂などからなる樹脂パッケージ207により封止された構造となっている。
このパッケージによれば、以下の利点が得られる。
(i)コアレスで実装できるため、トランジスタ、IC、LSIの小型・薄型化を実現できる。
(ii)トランジスタからシステムLSI、さらにチップタイプのコンデンサや抵抗を回路形成し、パッケージングすることができるため、高度なSIP(System in
Package)を実現できる。
(iii)現有の半導体素子を組合せできるため、システムLSIを短期間に開発できる。
(iv)半導体ベアチップが直下の銅材に直接マウントされており、良好な放熱性を得ることができる。
(v)回路配線が銅材でありコア材がないため、低誘電率の回路配線となり、高速データ転送や高周波回路で優れた特性を発揮する。
(vi)電極がパッケージの内部に埋め込まれる構造のため、電極材料のパーティクルコンタミの発生を抑制できる。
(vii)パッケージサイズはフリーであり、1個あたりの廃材を64ピンのSQFPパッケージと比較すると、約1/10の量となるため、環境負荷を低減できる。
(viii)部品を載せるプリント回路基板から、機能の入った回路基板へと、新しい概念のシステム構成を実現できる。
(ix)ISBのパターン設計は、プリント回路基板のパターン設計と同じように容易であり、セットメーカーのエンジニアが自ら設計できる。
次にISBの製造プロセス上のメリットについて説明する。図2は、従来のCSPおよび本発明に係るISBの製造プロセスの対比図である。
図2(B)は、従来のCSPの製造プロセスを示す。はじめにベース基板上にフレーム132を形成し、各フレームに区画された素子形成領域にチップ134が実装される。その後、各素子について熱硬化性樹脂によりパッケージが設けられ、その後、素子毎に金型を利用して打ち抜きを行うことにより製品138を得る。最終工程の打ち抜きでは、モールド樹脂およびベース基板が同時に切断されるようになっており、切断面における表面荒れなどが生じる場合がある。また打ち抜きを終わった後の廃材136が多量に生じる場合もあるため、環境負荷の点で課題を有していた。
一方、図2(A)は、ISBの製造プロセスを示す図である。はじめに、金属箔の上にフレーム122を設け、各モジュール形成領域に、配線パターンを形成し、その上にLSIなどの回路素子を搭載する。続いて各モジュール毎にパッケージを施し、ISB基本ブロック126を複数備えるフレーム122を得る。次いで、スクライブ領域に沿ってフレームのダイシングを行い、製品130を得る。パッケージ終了後、スクライブ工程の前に、下地となる金属箔を除去するので、スクライブ工程におけるダイシングでは、樹脂層のみの切断となる。このため、切断面の荒れを抑制し、ダイシングの正確性を向上させることが可能となる。また、ISBの製造プロセスでは、廃材128は少量しか生じないため、環境負荷の点で有利である。
<実施形態1>
図10(b)は、本実施形態に係る4層ISB構造を備える素子搭載基板を示す断面図である。本実施形態に係る素子搭載基板は、基材302の上面に、絶縁樹脂膜312、フォトソルダーレジスト層328を順に積層してなる構造を有する。また、基材302の下面に、絶縁樹脂膜312、フォトソルダーレジスト層328を順に積層してなる構造を有する。
また、これらの基材302、絶縁樹脂膜312、フォトソルダーレジスト層328を貫通する貫通孔327が設けられている。
また、基材302には、銅膜308からなる配線の一部、銅膜320からなる配線の一部、ビア311の一部などが埋め込まれている。絶縁樹脂膜312には、銅膜308からなる配線の一部、銅膜320からなる配線の一部、配線309、ビア311の一部、ビア323の一部などが埋め込まれている。フォトソルダーレジスト層328には、銅膜320からなる配線の一部、ビア323の一部などが埋め込まれている。また、フォトソルダーレジスト層328には、開口部326が設けられている。
ここで、基材302に用いる材料としては、特にガラスエポキシ基板に限定されず、適度な剛性を有する材料であれば使用可能である。例えば、基材302として、樹脂基板やセラミック基板などを用いることができる。より具体的には、低誘電率であるため高周波特性に優れた基材を用いることができる。すなわち、ポリフェニールエチレン(PPE)、ビスマレイドトリアジン(BT−resin)、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))、ポリイミド、液晶ポリマー(LCP)、ポリノルボルネン(PNB)、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、セラミックあるいはセラミックと有機基材の混合体などを用いることができる。
絶縁樹脂膜312に用いる材料としては、加熱により軟化する樹脂材料であり、絶縁樹脂膜312をある程度薄膜化させることができる樹脂材料が用いられる。特に、低誘電率であり高周波特性に優れた樹脂材料を好適に用い得る。
ここで、絶縁樹脂膜312には、フィラーまたは繊維等の充填材を含めることができる。フィラーとしては、たとえば粒子状または繊維状のSiO2やSiNを用いることができる。
また、フォトソルダーレジスト層328は、カルド型ポリマーを含有している。また、フォトソルダーレジスト層328は、絶縁樹脂膜312よりも層厚が小さい。
ここで、カルド型ポリマーは、嵩高い置換基が主鎖の運動を阻害することにより、優れた機械的強度、耐熱性および低い線膨張率を有する。よって、ヒートサイクルにおいて、基材302、絶縁樹脂膜312、フォトソルダーレジスト層328間の密着性の低下または層間剥離などが抑制される。このため、本実施形態に係る素子搭載基板の信頼性および耐熱性が良好となる。
また、カルド型ポリマーを含有するフォトソルダーレジスト層328がフォトソルダーレジスト層328と基材302との間に設けられている絶縁樹脂膜312よりも層厚が小さいため、素子搭載基板の薄型化、小型化を図りつつ、フォトソルダーレジスト層328が素子搭載基板全体を固定し、素子搭載基板全体の反りを抑制する。このため、本実施形態に係る素子搭載基板に半導体素子を搭載する際の位置精度が良好となる。
また、カルド型ポリマーは、後述するように解像度が優れるため、このようにフォトソルダーレジスト層328を厚膜化しても解像度の低下が抑制され、ソルダーレジスト層として好適に用いることができる。すなわち、フォトソルダーレジスト層328の層厚を絶縁樹脂膜312の層厚より小さくしても半田ボールを設ける際の半田ボール形成孔として用い得る開口部326の位置精度を良好に維持できる。
また、上記の銅膜308からなる配線、銅膜320からなる配線、配線309、ビア311、ビア323などからなる多層配線構造としては、例えば銅配線などに限定されず、アルミニウム配線、アルミニウム合金配線、銅合金配線、ワイヤーボンディングされた金配線、金合金配線、またはこれらの混合配線などを用いることもできる。
また、上記の4層ISB構造の表面または内部には、トランジスタやダイオードなどの能動素子、キャパシタや抵抗などの受動素子が設けられていてもよい。これらの能動素子または受動素子は、4層ISB中の多層配線構造に接続し、ビア323などを通じて外部の導電部材と接続可能としてもよい。
図3から図10は、本実施形態に係る4層ISB構造を備える素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。
本実施形態に係る4層ISB構造を備える素子搭載基板を製造するには、まず、図3(a)に示すように、ドリルで直径150μm程度の孔を開口した銅箔304が接着されたガラスエポキシ基板などからなる基材302を用意する。ここで、基材302の厚さは、たとえば、37.5μmから42.5μm程度とし、銅箔304の厚さは、たとえば、10μmから15μm程度とする。
また、銅箔304の代わりに、アルミニウム箔を用いてもよい。あるいは、銅合金箔またはアルミニウム合金箔なども用いることができる。なお、銅含有導電部材の代わりにアルミニウムなどの他の金属またはその合金を含有する導電部材を用いてもよい。
次いで、図3(b)に示すように、銅箔304の上面に、フォトエッチングレジスト層306をラミネートする。
続いて、図示しないが、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトエッチングレジスト層306をパターニングする。その後、図4(a)に示すように、フォトエッチングレジスト層306をマスクとして、銅箔304をパターニングする。
次いで、図4(b)に示すように、フォトエッチングレジスト層306をマスクとして、基材302をパターニングし、たとえば、直径150μm程度のビアホール307などを形成する。
ビアホール307を形成する方法として、本実施形態では薬液による化学エッチング加工によったが、そのほか、機械加工、プラズマを用いたドライエッチング法、レーザ加工などを用いることもできる。なお、エッチング後にはフォトエッチングレジスト層306を除去する。
その後、図4(c)に示すように、ビアホール307内をウェット処理により粗化および洗浄する。つづいて、高アスペクト比対応の無電解めっき、次いで電解めっきにより、ビアホール307内を導電性材料で埋め込み、ビア311を形成した後に、全面に銅膜308を形成する。
ビア311は、たとえば以下のようにして形成することができる。まず、無電解銅めっきにより全面に0.5〜1μm程度の薄膜を形成した後、電解めっきにより約20μm程度の膜を形成する。無電解めっき用触媒は、通常パラジウムを用いることが多く、可とう性の絶縁樹脂に無電解用めっき用触媒を付着させるには、パラジウムを錯体の状態で水溶液に含ませ、可とう性の絶縁基材を浸漬して表面にパラジウム錯体を付着させ、そのまま、還元剤を用いて、金属パラジウムに還元することによって可とう性の絶縁基材表面にめっきを開始するための核を形成することができる。
次いで、図5(a)に示すように、銅膜308の上下の表面にフォトエッチングレジスト層310をラミネートする。つづいて、図示しないが、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトエッチングレジスト層310をパターニングする。
その後、図5(b)に示すように、フォトエッチングレジスト層310をマスクとして銅めっき層からなる銅膜308をエッチングすることにより、銅からなる配線309を形成する。たとえば、レジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して不要な銅めっきをエッチング除去し、配線パターンを形成することができる。なお、エッチング後にフォトエッチングレジスト層310を除去する。
次いで、図6(a)に示すように、絶縁樹脂膜312を形成するために、銅箔314付きの樹脂フィルムを、配線309の上下から接着する。ここで、絶縁樹脂膜312を形成するための樹脂フィルムの厚さは、たとえば、35μm〜50μm程度とし、銅箔314の厚さは、たとえば、10μm〜15μm程度とする。
接着の方法としては、銅箔付き絶縁樹脂膜312を基材302および配線309に当接し、絶縁樹脂膜312内に基材302および配線309を嵌入する。次に、図6(b)に示すように、絶縁樹脂膜312を真空下または減圧下で加熱して基材302および配線309に接着する。
なお、絶縁樹脂膜312は、接着により形成される必要はなく、例えば、液状の樹脂組成物を塗布、乾燥して形成してもよい。すなわち、塗布均一性、厚み制御性などに優れるスピンコート法、カーテンコート法、ロールコート法、あるいはディップコート法などを用いて形成してもよい。この場合、銅箔は、絶縁樹脂膜312形成後に別途形成することができる。
つづいて、図6(c)に示すように、銅箔314にX線を照射することで、銅箔314、絶縁樹脂膜312、配線309、基材302を貫通する孔315を開口する。あるいはレーザ照射またはドリル穿孔により孔315を開口してもよい。
その後、図7(a)に示すように、銅箔314の上下の表面にフォトエッチングレジスト層316をラミネートする。つづいて、図示しないが、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトエッチングレジスト層316をパターニングする。
そして、図7(b)に示すように、フォトエッチングレジスト層316をマスクとして、銅箔314をエッチングすることにより、銅からなる配線319を形成する。たとえば、レジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して不要な銅箔をエッチング除去し、配線パターンを形成することができる。なお、エッチング後にフォトエッチングレジスト層316を除去する。
次いで、図8(a)に示すように、配線319の上下の表面にフォトエッチングレジスト層317をラミネートする。つづいて、図示しないが、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトエッチングレジスト層317をパターニングする。
その後、図8(b)に示すように、フォトエッチングレジスト層317をマスクとして、配線319および絶縁樹脂膜312をパターニングし、たとえば、直径150μm程度のビアホール322を形成する。なお、パターニング後、フォトエッチングレジスト層317を除去する。
ビアホール322を形成する方法として、本実施形態では薬液による化学エッチング加工によったが、そのほか、機械加工、プラズマを用いたドライエッチング法、レーザ加工などを用いることもできる。
その後、図8(c)に示すように、ビアホール322内をウェット処理により粗化および洗浄する。つづいて、高アスペクト比対応の無電解めっき、次いで電解めっきにより、ビアホール322内を導電性材料で埋め込み、ビア323を形成した後に、全面に銅膜320を形成する。
ビア323は、たとえば以下のようにして形成することができる。まず、無電解銅めっきにより全面に0.5〜1μm程度の薄膜を形成した後、電解めっきにより約20μm程度の膜を形成する。無電解めっき用触媒は、通常パラジウムを用いることが多く、可とう性の絶縁樹脂に無電解用めっき用触媒を付着させるには、パラジウムを錯体の状態で水溶液に含ませ、可とう性の絶縁基材を浸漬して表面にパラジウム錯体を付着させ、そのまま、還元剤を用いて、金属パラジウムに還元することによって可とう性の絶縁基材表面にめっきを開始するための核を形成することができる。
図9(a)に示すように、銅膜320の上下の表面に、フォトエッチングレジスト層318をラミネートする。つづいて、図示しないが、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトエッチングレジスト層318をパターニングする。
その後、図9(b)に示すように、フォトエッチングレジスト層318をマスクとして、銅膜320をエッチングすることにより、銅からなる配線324を形成する。たとえば、レジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して不要な銅箔をエッチング除去し、配線パターンを形成することができる。
そして、図10(a)に示すように、配線324の上下の表面に、カルド型ポリマーを含み、絶縁樹脂膜312よりも層厚が小さいフォトソルダーレジスト層328をラミネートする。
つづいて、図10(b)に示すように、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することでフォトソルダーレジスト層328をパターニングする。その後、フォトソルダーレジスト層328をマスクとして、ビアホール322内に形成されたビア323を露出するように、配線324をエッチングして、たとえば、直径150μm程度の開口部326を形成する。
開口部326を形成する方法として、本実施形態では薬液による化学エッチング加工によったが、そのほか、機械加工、プラズマを用いたドライエッチング法、レーザ加工などを用いることもできる。その後、露出されたビア323に金メッキを施す(不図示)。あるいは露出されたビア323に直接半田ボールを形成してもよい。
なお、説明の便宜のために半導体素子についての記載は省略したが、一般的には、こうして得られた4層ISB構造の表面には、LSIチップ、ICチップをはじめとする半導体素子がフリップチップ接続またはワイヤーボンディング接続により搭載される。
以下、通常のフォトソルダーレジスト層を用いる場合の製造手順を、比較のために説明する。通常のフォトソルダーレジスト層を用いる場合には、図3から図9に示した製造手順の後に、図11に示す製造手順を行う。
すなわち、通常のフォトソルダーレジスト層を用いる場合には、図9(b)に示した製造工程の後に、図11(a)に示すように、配線324の上下の表面に、通常のフォトソルダーレジスト層340を膜厚が約35μmとなるようにラミネートする。あるいは、通常の液状のフォトソルダーレジスト液をスピンコート法などにより塗布、乾燥してフォトソルダーレジスト層340を形成してもよい。
つづいて、図11(b)に示すように、遮光領域を有するガラスをマスクとして露光することで通常のフォトソルダーレジスト層340をパターニングする。その後、通常のフォトソルダーレジスト層340をマスクとして、ビアホール322内に形成されたビア323を露出するように、配線324をエッチングして、たとえば、直径150μm程度の開口部326を形成する。
開口部326を形成する方法として、この製造手順では、薬液による化学エッチング加工によったが、そのほか、機械加工、プラズマを用いたドライエッチング法、レーザ加工などを用いることもできる。その後、露出されたビア323に金メッキを施す(不図示)。あるいは露出されたビア323に直接半田ボールを形成してもよい。
以下、本実施形態において、カルド型ポリマーを含み、所定の改質剤を添加することにより得られる樹脂材料からなる絶縁樹脂膜を用いることの効果について説明する。
本実施形態では、上記フォトソルダーレジスト層328は、ネガ型であってもポジ型であってもよい。もっとも、上記カルド型ポリマーが、カルボン酸基とアクリレート基とを同一分子鎖内に有する場合には、フォトソルダーレジスト層328は、一般にはネガ型として用いられる。
ネガ型のフォトソルダーレジスト層328とは、具体的には、感光した部分だけを構造変化させ、溶媒に溶けなくする感光性樹脂を使った絶縁用被膜を意味する。
ここで、フォトソルダーレジスト層328は、ハンダ付けの際に用いられるため、耐熱性や高弾性などの優れた耐久性が求められる。本実施形態では、後述する特定のポリマーを含有するネガ型のフォトソルダーレジスト層328を用いているため、耐熱性や高弾性などの優れた耐久性を有する。
なお、本実施形態に用いるラミネートタイプのフォトソルダーレジスト層328とは、通常の液状の原液を塗布してなるフォトソルダーレジスト層とは異なり、薄膜状のフォトソルダーレジスト層を接着してなるラミネートタイプのフォトソルダーレジスト層328である。この際、フォトソルダーレジスト層328はある程度軟化した状態で適当な温度、圧力条件下で半導体基板などに接着される。
また、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の接着前の材料フィルムの膜厚は、特に限定するものではないが、例えば5μm以上とすることができ、特に好ましくは10μm以上である。また、材料フィルムを接着して得られるラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の層厚は、例えば5μm以上とすることができ、特に好ましくは10μm以上である。材料フィルムまたはラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の層厚がこれらの範囲であれば、機械的強度、信頼性、および生産性が向上する。
また、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の接着前の材料フィルムの膜厚は、例えば25μm以下とすることができ、特に好ましくは20μm以下である。また、材料フィルムを接着して得られるラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の層厚は、例えば25μm以下とすることができ、特に好ましくは20μm以下である。材料フィルムまたはラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の層厚がこれらの範囲であれば、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の絶縁性と基板表面の平坦性とが向上する。
また、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の層厚が絶縁樹脂膜312の層厚よりも小さくても、これらの範囲であれば、後述する解像度の優れるカルド型ポリマーを含む材料フィルムを用いることにより、フォトソルダーレジスト層328のUV照射による光硬化処理などの際の加工性が良好となる。
ここで、通常、フォトソルダーレジスト層として用いられている樹脂材料の厚さの約35μmと比較すると、本実施形態のフォトソルダーレジスト層328は約0.14〜0.71倍の厚さである。また、通常、フォトソルダーレジスト層直下の絶縁樹脂膜312として用いられている樹脂材料の厚さの約35μm〜50μmと比較すると、本実施形態のフォトソルダーレジスト層328は約0.1〜0.71倍の厚さである。
また、フォトソルダーレジスト層328の厚さは、素子搭載基板全体の厚さに対して、例えば30%以下とすることができ、特に好ましくは25%以下である。ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の相対的な厚さがこれらの範囲であれば、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の接着の際の圧力も小さくてすみ、素子搭載基板全体にかかるストレスも抑制できる。
なお、カルド型ポリマーを含有するラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328は、一般的に、上記露光・現像工程とは別に、適当な条件によるアフターベーク工程により硬化させることにより、後述する望ましい諸特性を備えるようになる。
一方、図11に示したような、通常のフォトソルダーレジスト層340を用いる場合には、通常のフォトソルダーレジスト層340直下の絶縁樹脂膜312および基材302の各層における配線密度や厚みや材料の違いによる4層ISB全体の反り量は、4層ISBの各層の膜厚を薄くしていった場合に、大きくなる傾向がある。
このため、上記の4層ISBの反り量を抑制するためには、4層ISBの各層の膜厚を厚くせざるを得ず、結果的に4層ISB全体の薄型化、小型化が困難になる。
また、上記の4層ISBの反り量を抑制する対策をとらない場合には、4層ISBの平坦性が低下する。そのため、フリップチップなどで配線基板に接続する場合に、コンタクト性が低下する場合がある。
これに対して、本実施形態の4層ISBでは、後述する解像度および剛性に優れるカルド型ポリマーを用いるために、解像度を低下させずに、フォトソルダーレジスト層328を絶縁樹脂膜312の層厚より薄くすることが可能になる。このため、4層ISB全体の厚さを薄くしつつ、フォトソルダーレジスト層直下の絶縁樹脂膜312および基材302の各層における配線密度や厚みや材料の違いによる4層ISB全体の反り量を抑制することができる。
また、上記樹脂材料は、従来の材料と比較して吸湿特性に優れるので、フォトソルダーレジスト層328と接する部材との密着性を改善することができる。この結果、素子信頼性が高く、高密度化された4層ISBを提供することができる。
また、4層ISBの平坦性が優れるため、フリップチップ接続などで配線基板に接続する場合のコンタクト性が良好となる。あるいは、フリップチップ接続などで半導体素子を搭載する場合のコンタクト性も良好となる。そのため、本実施形態の4層ISBを用いれば、薄型化、小型化された信頼性の高い半導体装置を提供できる。
なお、このような通常のラミネートタイプフォトソルダーレジスト層よりも薄いラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328を実現するためには、後述する特定の構造を有するカルド型ポリマーを用いることが有効である。後述するカルド型ポリマーは加工性および剛性が良好であるため、優れた絶縁性を有する材料フィルムを通常よりも薄く形成可能だからである。
そして、上記ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328は、カルド型ポリマーを含有してもよい。カルド型ポリマーとは、式(I)に示すように、環状の基がポリマー主鎖に直接結合した構造を有するポリマーの総称である。
Figure 2005347411
なお、式(I)において、R1、R2はアルキレン基、芳香環を含む基などの二価の基を表す。
すなわち、このカルド型ポリマーとは、四級炭素を有する嵩高い置換基が、主鎖に対して、ほぼ直角に存在する構造を有しているポリマーのことである。
ここで、環状部は、飽和結合でも不飽和結合を含んでいてもよく、炭素の他、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子等の原子を含んでいてもよい。また、環状部は多環であってもよく、縮合環であってもよい。また、環状部は、他の炭素鎖と結合していても、更には、架橋していてもよい。
なお、嵩高い置換基としては、たとえば、式(II)に示すように、五員環の両側に六員環が結合し、五員環の残り一つの炭素原子が主鎖と結合した構造を有する縮合環を有するフルオレニル基などの環状の基が挙げられる。
Figure 2005347411
フルオレニル基とは、フルオレンの9位の炭素原子が脱水素化された基であり、カルド型ポリマーにおいては、式(I)に示すように、脱水素化された炭素原子の位置で、主鎖であるアルキル基の炭素原子と結合している。
カルド型ポリマーは、上記構造を有するポリマーであるため、
(1)ポリマー主鎖の回転拘束
(2)主鎖及び側鎖のコンフォメーション規制
(3)分子間パッキングの阻害
(4)側鎖の芳香族置換基導入等による芳香族性の増加
といった効果を奏する。
したがって、カルド型ポリマーは、高耐熱性、溶剤溶解性、高透明性、高屈折率、低複屈折率、更には、より高い気体透過性といった特徴を有する。
ここで、ラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328の接着前の材料フィルムは、カルド型ポリマーと所定の添加剤とを用いて、ボイドや凹凸などの発生が抑制された状態で厚膜として成形可能である。また、カルド型ポリマーを含む材料フィルムは、ガラス転移温度の高いカルド型ポリマーを含有しているため、流動性の高い他成分を多く含むことが可能となっている。そのため、カルド型ポリマーを含む材料フィルムは、加熱することにより材料を軟化することが容易なため、埋め込み性が良く、接着された素子搭載基板のラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328にもボイドや凹凸は少ない。そして、ボイドが少ないラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328によれば、膜厚が保障できる。
ここで、通常のフォトソルダーレジスト層は、薄膜化すると反りが生じる場合がある。一方、本実施形態では、後述の剛性および解像度が優れ、線膨張係数の低いカルド型ポリマーを含む材料フィルムを用いるので、薄膜化しても優れた解像度を得られるラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328を形成できる。
なお、上記カルド型ポリマーは、カルボン酸基とアクリレート基とを同一分子鎖内に有するポリマーが架橋してなるポリマーであってもよい。従来の一般的な感光性ワニスとしては、現像性を持つカルボン酸基オリゴマーと多官能アクリルとのブレンドが用いられているが、解像度の面でさらなる改善の余地があった。一般的な感光ワニスの代わりに、カルボン酸基とアクリレート基とを同一分子鎖内に有するポリマーが架橋してなるカルド型ポリマーを用いると、現像性を持つカルボン酸と架橋基であるアクリレート基とを同一分子鎖中に有し、主鎖に嵩高い置換基を持ちラジカル拡散し難いため、カルド型ポリマーを含有するフォトソルダーレジスト層328の解像度が向上する利点がある。
また、上記カルドポリマー含有樹脂膜からなるフォトソルダーレジスト層328は、以下に示す諸物性値を満たすことが望ましい。なお、以下の物性値はフィラーなどを含まない樹脂部分についての値であり、フィラーなどを添加することにより、適宜調整可能である。
ここで、カルド型ポリマー含有樹脂膜のガラス転移温度(Tg)は、例えば180℃以上とすることができ、特に好ましくは190℃以上である。ガラス転移温度がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の耐熱性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜のガラス転移温度(Tg)は、例えば220℃以下とすることができ、特に好ましくは210℃以下である。ガラス転移温度がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。ガラス転移温度は、例えばバルク試料の動的粘弾性測定(DMA)により測定可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜のTg以下の領域における線膨張係数(CTE)は、例えば80ppm/℃以下とすることができ、特に好ましくは75ppm/℃以下である。線膨張係数がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜と、他の部材などとの密着性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜のTg以下の領域における線膨張係数(CTE)は、例えば50ppm/℃以上とすることができ、特に好ましくは55ppm/℃以上である。また、上記カルド型ポリマー含有樹脂膜にフィラーを配合することにより、CTEを20ppm/℃以下の樹脂組成物を得ることもできる。線膨張係数がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。線膨張係数は、例えば熱機械分析装置(TMA)による熱膨張測定により測定可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の熱伝導率は、例えば0.50W/cm2・sec以下とすることができ、特に好ましくは0.35W/cm2・sec以下である。熱伝導率がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の耐熱性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の熱伝導率は、例えば0.10W/cm2・sec以上とすることができ、特に好ましくは0.25W/cm2・sec以上である。熱伝導率がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。熱伝導率は、例えば円板熱流計法(ASTM E1530)により測定可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の10〜200μm直径のビアにおけるビアアスペクト比は、例えば0.025〜2.5とすることができ、特に好ましくは0.5〜1.5である。ビアアスペクト比がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の解像度が向上する。
また、ビアアスペクト比がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電率は、例えば4以下とすることができ、特に好ましくは3以下である。誘電率がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の高周波特性をはじめとする誘電特性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電率は、例えば0.1以上とすることができ、特に好ましくは2.7以上である。誘電率がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電正接は、例えば0.04以下とすることができ、特に好ましくは0.029以下である。誘電正接がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の高周波特性をはじめとする誘電特性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電正接は、例えば0.001以上とすることができ、特に好ましくは0.027以上である。誘電正接がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の24時間吸水率(wt%)は、例えば3wt%以下とすることができ、特に好ましくは1.5wt%以下である。24時間吸水率(wt%)がこの範囲にあると、カルド型ポリマー含有樹脂膜の耐湿性が向上する。
また、カルド型ポリマー含有樹脂膜の24時間吸水率(wt%)は、例えば0.5wt%以上とすることができ、特に好ましくは1.3wt%以上である。24時間吸水率(wt%)がこの範囲のカルド型ポリマー含有樹脂膜であれば、通常の製法により安定的に製造可能である。
これら上記の複数の特性をカルド型ポリマーが満たす場合には、カルド型ポリマーを含むラミネートタイプフォトソルダーレジスト層328に要求される、機械的強度、耐熱性、他の部材との密着性、解像度、誘電特性、耐湿性などの諸特性がバランス良く実現される。そのため、信頼性および耐熱性に優れ、半導体素子を搭載する際の位置精度に優れる素子搭載基板が安定的に提供される。
<実施形態2>
図13は、実施形態1において説明した素子搭載基板上に半導体素子を搭載してなる各種の半導体装置を模式的に示した断面図である。
上記の実施形態1で説明した素子搭載基板に半導体素子を搭載してなる半導体装置には、多くの形式がある。例えば、フリップチップ接続やワイヤーボンディングにより接続して搭載する形式がある。また、素子搭載基板に半導体素子をフェイスアップ構造やフェイスダウン構造により搭載する形式がある。また、素子搭載基板の片面や両面に半導体素子を搭載する形式がある。さらには、これらの各種形式を組み合わせてなる形式もある。
具体的には、例えば図13(a)に示すように、実施形態1の素子搭載基板400の上部にLSIなどの半導体素子500をフリップチップ形式で搭載し得る。このとき、素子搭載基板400上面の電極パッド402a、402bと、半導体素子500の電極パッド502a、502bとがそれぞれ互いに直接に接続する。
また、図13(b)に示すように、素子搭載基板400の上部にLSIなどの半導体素子500をフェイスアップ構造で搭載し得る。このとき、素子搭載基板400上面の電極パッド402a、402bは、半導体素子500上面の電極パッド502a、502bと、それぞれ金線504a、504bによりワイヤーボンディング接続されている。
また、図13(c)に示すように、素子搭載基板400の上部にLSIなどの半導体素子500をフリップチップ形式で搭載し、素子搭載基板400の下部にICなどの半導体素子600をフリップチップ形式で搭載し得る。このとき、素子搭載基板400上面の電極パッド402a、402bは、半導体素子500の電極パッド502a、502bとそれぞれ互いに直接に接続する。また、素子搭載基板400仮面の電極パッド404a、404bは、半導体素子600の電極パッド602a、602bとそれぞれ互いに直接に接続する。
また、図13(d)に示すように、素子搭載基板400の上部にLSIなどの半導体素子500をフェースアップ構造で搭載し、素子搭載基板400を、プリント基板700の上部に搭載し得る。このとき、素子搭載基板400上面の電極パッド402a、402bは、半導体素子500上面の電極パッド502a、502bと、それぞれ金線504a、504bによりワイヤーボンディング接続される。また、素子搭載基板400下面の電極パッド404a、404bは、プリント基板700上面の電極パッド702a、702bとそれぞれ互いに直接に接続する。
上記いずれの構造からなる半導体装置においても、実施形態1で説明したように、素子搭載基板400に備わる、カルド型ポリマーを含有する第一の絶縁層が第二の絶縁層よりも層厚が小さい構成であるため、半導体装置の薄型化、小型化を図りつつ、第一の絶縁層が多層絶縁膜全体を固定し、素子搭載基板400の多層絶縁膜全体の反りを抑制する。
このため、素子搭載基板400の上面または下面に半導体素子500、600を搭載する際の位置精度が優れる。また、プリント基板700上に素子搭載基板400を搭載する際の位置精度も優れる。このように優れた位置精度は、フリップチップ接続の場合も、ワイヤーボンディング接続の場合も同様に得られる。
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
たとえば、上記実施形態においては、フォトソルダーレジスト層328に、カルド型ポリマーを含み、所定の改質剤が添加された樹脂材料を用いる構成としたが、4層ISBを構成する基材302、絶縁樹脂膜312にカルド型ポリマーを含んでもよい。
また、上記の素子搭載基板としては、4層ISB(登録商標)構造からなる素子搭載基板などが挙げられるが、特に限定されるわけではない。上記の素子搭載基板に備わる多層絶縁膜は、2層絶縁膜または3層絶縁膜であってもよく、5層以上の絶縁膜であってもよい。
また、4層ISB以外のISBを構成する基材、絶縁樹脂膜、フォトソルダーレジスト層などにカルド型ポリマーを用いてもよい。さらに、他の半導体パッケージの基材、絶縁樹脂膜、フォトソルダーレジスト層などにカルド型ポリマーを用いてもよい。
また、上記の多層配線構造としては、例えば銅配線に限定されず、アルミニウム配線、アルミニウム合金配線、銅合金配線、ワイヤーボンディングされた金配線、金合金配線、またはこれらの混合配線などであってもよい。
また、上記の素子搭載基板の内部または表面には、トランジスタやダイオードなどの能動素子や、キャパシタや抵抗などの受動素子が設けられていてもよい。このような素子を備えることにより、半導体装置のさらなる高集積化が可能となる。
また、上記の素子搭載基板としては、ISB構造を備える素子搭載基板を例に挙げたが、特に限定されるわけではない。例えば、本実施形態における素子搭載基板は、いわゆるプリント基板として用いることも可能である。
ISB(登録商標)の構造を説明するための図である。 CSPおよびISB(登録商標)の製造プロセスを説明するための図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 実施の形態における素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 通常のフォトソルダーレジスト層を用いる場合の素子搭載基板の製造手順を示す工程断面図である。 従来の一般的なBGAの概略構成を示す図である。 実施の形態における素子搭載基板上に半導体素子を搭載してなる各種半導体装置を模式的に示した断面図である。
符号の説明
122 フレーム、126 ISB基本ブロック、128 廃材、130 製品、132 フレーム、134 チップ、136 廃材、138 製品、201 LSIベアチップ、202 Trベアチップ、203 チップCR、204 金線ボンディング、205 銅パターン、206 導電性ペースト、207 樹脂パッケージ、302 基材、304 銅箔、306 フォトエッチングレジスト層、307 ビアホール、308 銅膜、309 配線、310 フォトエッチングレジスト層、311 ビア、312 絶縁樹脂膜、314 銅箔、315 孔、316 フォトエッチングレジスト層、317 フォトエッチングレジスト層、318 フォトエッチングレジスト層、319 配線、320 銅膜、322 ビアホール、323 ビア、324 配線、326 開口部、327 貫通孔、328 フォトソルダーレジスト層、340 フォトソルダーレジスト層、400 素子搭載基板、402 電極パッド、404 電極パッド、500 半導体素子、502 電極パッド、504 金線、600 半導体素子、602 電極パッド、700 プリント基板、702 電極パッド。

Claims (8)

  1. 素子を搭載するための素子搭載基板であって、
    基材と、
    前記基材の一方の面上に設けられた複数の絶縁層からなる積層膜と、
    を備え、
    前記基材側から数えて二層目以上の絶縁層のうちいずれかの絶縁層は、カルド型ポリマーを含有し、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層と前記基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さいことを特徴とする素子搭載基板。
  2. 請求項1に記載の素子搭載基板において、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、導電部材を埋設する絶縁層であることを特徴とする素子搭載基板。
  3. 請求項1または2に記載の素子搭載基板において、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、ソルダーレジスト層であることを特徴とする素子搭載基板。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の素子搭載基板において、
    前記カルド型ポリマーは、カルボン酸基とアクリレート基とを同一分子鎖内に有するポリマーが架橋してなることを特徴とする素子搭載基板。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の素子搭載基板において、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層のガラス転移温度が180℃以上220℃以下であり、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層の周波数1MHzの交流電界を印加した場合の誘電正接が0.001以上0.04以下であることを特徴とする素子搭載基板。
  6. 請求項5に記載の素子搭載基板において、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層のガラス転移温度以下の領域における線膨張係数が50ppm/℃以上80ppm/℃以下であることを特徴とする素子搭載基板。
  7. 請求項1乃至6いずれかに記載の素子搭載基板において、
    前記基材の他方の面上に設けられた複数の絶縁層からなる第二の積層膜をさらに備え、
    前記第二の積層膜において、
    前記基材側から数えて二層目以上の絶縁層のうちいずれかの絶縁層は、カルド型ポリマーを含有し、
    前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層は、前記カルド型ポリマーを含有する絶縁層と前記基材との間に設けられている絶縁層よりも層厚が小さいことを特徴とする素子搭載基板。
  8. 請求項1乃至7いずれかに記載の素子搭載基板と、
    前記素子搭載基板に搭載されている半導体素子と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
JP2004163603A 2004-06-01 2004-06-01 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置 Pending JP2005347411A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004163603A JP2005347411A (ja) 2004-06-01 2004-06-01 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置
TW094116427A TWI267941B (en) 2004-06-01 2005-05-20 Element carrying board and semiconductor device using such element carrying board
CNB2005100747330A CN100433306C (zh) 2004-06-01 2005-05-31 元件搭载基板以及使用该基板的半导体装置
US11/143,297 US8039948B2 (en) 2004-06-01 2005-06-01 Device mounting board and semiconductor apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004163603A JP2005347411A (ja) 2004-06-01 2004-06-01 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005347411A true JP2005347411A (ja) 2005-12-15

Family

ID=35479795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004163603A Pending JP2005347411A (ja) 2004-06-01 2004-06-01 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8039948B2 (ja)
JP (1) JP2005347411A (ja)
CN (1) CN100433306C (ja)
TW (1) TWI267941B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI420711B (zh) * 2010-01-15 2013-12-21 Everlight Electronics Co Ltd 發光二極體封裝及其製作方法
WO2011093079A1 (ja) * 2010-01-28 2011-08-04 三井化学株式会社 金属樹脂複合体

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW394986B (en) * 1997-11-25 2000-06-21 Nippon Electric Co Active matrix liquid crystal display device and its manufacturing method
JP2000044776A (ja) 1998-07-29 2000-02-15 Mitsui Chemicals Inc 熱硬化性樹脂組成物
US6323435B1 (en) * 1998-07-31 2001-11-27 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Low-impedance high-density deposited-on-laminate structures having reduced stress
US6203967B1 (en) 1998-07-31 2001-03-20 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Method for controlling stress in thin film layers deposited over a high density interconnect common circuit base
WO2001017797A1 (en) * 1999-09-10 2001-03-15 Caliper Technologies Corp. Microfabrication methods and devices
CN100454142C (zh) 2000-03-29 2009-01-21 学校法人神奈川大学 光固化性和热固化性树脂组合物、其感光性干薄膜及使用其的图案形成方法
JP4656737B2 (ja) 2000-06-23 2011-03-23 イビデン株式会社 多層プリント配線板および多層プリント配線板の製造方法
JP4529262B2 (ja) 2000-09-14 2010-08-25 ソニー株式会社 高周波モジュール装置及びその製造方法
JP4830204B2 (ja) 2001-03-13 2011-12-07 住友ベークライト株式会社 アクティブマトリックス型表示用プラスチック基板
JP2003133469A (ja) 2001-10-29 2003-05-09 Kyocera Corp ピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置
JP2003264253A (ja) 2002-03-12 2003-09-19 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003298234A (ja) 2002-04-01 2003-10-17 Hitachi Cable Ltd 多層配線板及びその製造方法、ならびに配線基板
JP2003332483A (ja) * 2002-05-16 2003-11-21 Hitachi Ltd 配線基板とそれを用いた電子装置
US6881606B2 (en) * 2003-03-18 2005-04-19 Micron Technology, Inc. Method for forming a protective layer for use in packaging a semiconductor die

Also Published As

Publication number Publication date
US8039948B2 (en) 2011-10-18
CN1705109A (zh) 2005-12-07
TWI267941B (en) 2006-12-01
TW200603333A (en) 2006-01-16
US20050280148A1 (en) 2005-12-22
CN100433306C (zh) 2008-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050218480A1 (en) Device mounting board and semiconductor apparatus using device mounting board
JP3877717B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7683268B2 (en) Semiconductor module with high process accuracy, manufacturing method thereof, and semiconductor device therewith
KR101053419B1 (ko) 다층 배선 회로 모듈 및 그 제조 방법
TWI278074B (en) Substrate for mounting element thereon
TWI242855B (en) Chip package structure, package substrate and manufacturing method thereof
KR100732385B1 (ko) 패키지 기판 제조 방법
JP4067507B2 (ja) 半導体モジュールおよびその製造方法
JP4338570B2 (ja) 素子搭載基板およびそれを用いた半導体装置
US20050238878A1 (en) Device mounting board
JP2005294352A (ja) 素子搭載基板およびそれを用いる半導体装置
US8039948B2 (en) Device mounting board and semiconductor apparatus using the same
TWI631684B (zh) 中介基板及其製法
JP2004200668A (ja) 半導体装置およびその製造方法ならびに薄板状配線部材
JP2005294320A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2005294414A (ja) 素子搭載基板、その製造方法およびそれを用いる半導体装置
JP2005294441A (ja) 素子搭載基板およびそれを用いた半導体装置
JP4413206B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2005109068A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2005294465A (ja) 素子搭載基板およびそれを用いた半導体装置
KR100592866B1 (ko) 반도체 모듈 및 그 제조 방법
KR101563163B1 (ko) 내장형 기판 및 그 제조방법
JP2005294329A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2021129052A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2005286146A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061023

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080415

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090602

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090803

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100309