JP2006310890A - 半導体モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 層間絶縁膜405および銅からなる配線407からなる配線層が複数層積層し、最上層にソルダーレジスト層408を形成する。ソルダーレジスト層408表面に素子410aおよび410bを形成する。素子410aおよび410bは、モールド樹脂415によりモールドされた構造とする。ソルダーレジスト層408の表面を特定の条件を選択したプラズマ処理により改質し、微小突起群を形成する。ソルダーレジスト層408の上記面において、X線光電子分光分析スペクトルが、束縛エネルギー284.5eVにおける検出強度をx、束縛エネルギー286eVにおける検出強度をyとしたときに、y/xの値が0.4以上となるようにする。
【選択図】 図4
Description
は、パッケージ用基板の上に半導体素子を実装し、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。
(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。
以下、本発明の好ましい実施形態について、前述したISBの構造を有する半導体モジュールを例に挙げて説明する。図4は、本実施形態に係る半導体モジュールの断面構造を示す図である。この半導体モジュールは、層間絶縁膜405および銅からなる配線407からなる配線層が複数層積層し、最上層にソルダーレジスト層408が形成された多層配線構造体と、その表面に形成された素子410aおよび410bにより構成されている。多層配線構造体の裏面には、半田ボール420が設けられている。素子410aおよび410bは、モールド樹脂415によりモールドされた構造となっている。図4(b)では、図4(a)の構造に対し、さらに金属材料からなるダミー配線435が設けられている。これにより、多層配線構造体とモールド樹脂415との間の密着性が向上する。
バイアス: 無印加
プラズマガス: アルゴン10〜20sccm、酸素0〜10sccm
このプラズマ照射により、配線407の表面のエッチング滓が除去されるとともに、ソルダーレジスト層408の表面が改質し、前述したモホロジおよび樹脂特性を有する表面層が形成される。
バイアス: 無印加
プラズマガス: アルゴン10〜20sccm、酸素0〜10sccm
このプラズマ照射により、配線407の表面のエッチング滓が除去されるとともに、ソルダーレジスト層408の表面が改質し、前述したモホロジおよび樹脂特性を有する表面層が形成される。
第一の実施の形態では、ソルダーレジスト層408上に素子410a、素子410bを半田により固着した構成としたが、半田を利用せず、接着剤等により素子を固着することもできる。この場合はソルダーレジスト層408を設けない構造とすることも可能である。
本実施形態においては、図15に示すように、素子502は接着部材510を介して、半田ボール514が裏面に設けられた基板506に接着されている。素子502と配線508は金線512により導通している。素子504は接着部材511を介して素子502に接着されており、素子504と配線508は金線512により導通している。素子502、素子504および基板506などは、モールド樹脂415によりモールドされる。
銅箔表面にドライフィルムレジスト(商品名PDF300、新日鐵化学社製)を貼った後、このフィルムをパターニングして銅箔の表面の一部を露出させた。この状態で銅箔露出面およびドライフィルムレジストの面を含む全面にアルゴンプラズマ処理を行った。プラズマガス中の酸素濃度を変えて2種類の試料を作製した。
バイアス: 無印加
プラズマガス:試料1 アルゴン10sccm、酸素0sccm
試料2 アルゴン10sccm、酸素10sccm
RFパワー(W): 500
圧力(Pa): 20
処理時間(sec): 20
プラズマ照射前後のドライフィルムレジスト表面について走査型電子顕微鏡により観察した。結果を図11、図12および図13に示す。図11は試料1、図12は試料2、図13はプラズマ未処理の外観を示す。プラズマ照射により樹脂表面に複数の微小突起が形成されることが明らかになった。走査型電子顕微鏡観察により得られた画像データを用い、微小突起の平均直径および密度を測定した。密度は、長さ1μmのライン上の微小突起の数(線密度)を測定し、これを2乗することにより求めた。結果を以下に示す。
試料1
平均直径 4nm
数密度 1.2×103個/μm2
試料2
平均直径 4nm
数密度 1.6×103個/μm2
次に、上記試料1、2について、X線光電子分光分析を行った。結果を図14に示す。図中、試料1、2とともに、アルゴンプラズマ処理前のものを参照として示した。プラズマ照射により、286eVにおけるC=O結合に由来する強度が増大するとともに284.5eVにおけるC−O結合またはC−N結合に由来する強度が減少していることがわかる。284.5eVにおけるC−O結合またはC−N結合に由来する強度をx、286eVにおけるC=O結合に由来する強度をy、としたときに、本実施例に係るモジュールのy/xの値は、試料1、2とも約0.44となった。
試料1 52.0度
試料2 53.6度
第一の実施の形態で述べたプロセスにおいて上記試料1および2と同様の成膜、プラズマ処理工程を適用して半導体モジュールを作製した。この半導体モジュールは、試料1、2のドライフィルムレジストをソルダーレジスト層として、その表面に半導体素子が搭載された構造を有する。この半導体モジュールを評価したところ、耐ヒートサイクル性に優れるとともに、プレッシャークッカー試験結果も良好であった。
銅箔表面にドライフィルムレジスト(商品名AUS402、太陽インキ製造社製)を貼った後、このフィルムをパターニングして銅箔の表面の一部を露出させた。この状態で銅箔露出面およびドライフィルムレジストの面を含む全面にアルゴンプラズマ処理を行った。
バイアス: 無印加
プラズマガス:アルゴン10sccm、酸素0sccm
RFパワー(W): 500
圧力(Pa): 20
処理時間: 試料3: 20(sec)
試料4: 60(sec)
プラズマ照射前後のドライフィルムレジスト表面について走査型電子顕微鏡により観察した。結果を図16、図17および図18に示す。図16は試料3、図17は試料4、図18はプラズマ未処理の外観を示す。プラズマ照射により樹脂表面に複数の微小突起が形成されることが明らかになった。走査型電子顕微鏡観察により得られた画像データを用い、微小突起の平均直径および密度を測定した。密度は、長さ1μmのライン上の微小突起の数(線密度)を測定し、これを2乗することにより求めた。結果を以下に示す。
試料3
平均直径 4nm
数密度 2×103個/μm2
試料4
平均直径 4nm
数密度 2×103個/μm2
また、試料3、試料4ともに、直径100nm以上の複数のクレーター状の凹部が存在することが確認された。
試料3 80度
試料4 105度
第一の実施の形態で述べたプロセスにおいて上記試料と同様の成膜、プラズマ処理工程を適用して半導体モジュールを作製した。この半導体モジュールは、上記試料のドライフィルムレジストをソルダーレジスト層として、その表面に半導体素子が搭載された構造を有する。この半導体モジュールを評価したところ、耐ヒートサイクル性に優れるとともに、プレッシャークッカー試験結果も良好であった。
金線、415 モールド樹脂、420 半田ボール、421 ビアホール、435 ダミー配線、502 素子、504 素子、506 基板、508 配線、510 接着部材、511 接着部材、512 金線、514 半田ボール。
Claims (4)
- 導体回路の設けられた絶縁基材と、該絶縁基材上に形成された半導体素子と、前記絶縁基材および前記半導体素子に接して設けられた絶縁体とを含み、
前記絶縁基材の前記絶縁体と接する面の近傍におけるX線光電子分光スペクトルにおいて、束縛エネルギー284.5eVにおける検出強度をx、束縛エネルギー286eVにおける検出強度をyとしたときに、y/xの値が0.4以上であることを特徴とする半導体モジュール。 - 導体回路の設けられた絶縁基材と、該絶縁基材上に形成された半導体素子と、前記絶縁基材および前記半導体素子に接して設けられた絶縁体とを含み、
前記絶縁基材の前記絶縁体と接する領域を露出させたときの純水に対する接触角が30度〜120度であることを特徴とする半導体モジュール。 - 導体回路の設けられた絶縁基材と、該絶縁基材上に形成された半導体素子と、前記絶縁基材および前記半導体素子に接して設けられた絶縁体とを含み、
前記絶縁基材は、多官能オキセタン化合物またはエポキシ化合物を含有する光硬化性・熱硬化性樹脂であることを特徴とする半導体モジュール。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記半導体素子はベアチップであって、前記絶縁体は前記ベアチップを封止する封止樹脂からなることを特徴とする半導体モジュール。
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