JP2008172213A - Semiconductor module, method for manufacturing the same and mobile apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体モジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor module and a manufacturing method thereof.
近年、電子機器の小型化・高機能化に伴い、電子機器に使用される半導体素子の小型化が求められている。これを実現するために半導体素子の外部接続電極間の狭ピッチ化が不可欠となるものの、はんだバンプ自体の大きさやはんだ付け時のブリッジ発生などが制約となり、外部接続電極の狭ピッチ化による小型化には限界があった。近年では、このような限界を克服するために、半導体素子に再配線を形成することによる外部接続電極の再配置が行われている。一般に半導体素子にこうした再配線を形成する際には、半導体モジュール内の半導体素子からの信号を、電極パッドを介して外部に取り出すため、電極パッド上に設けた絶縁樹脂層に対してビアコンタクトのための開口部が形成される。この際、電極パッドの下方には半導体素子が配置されているため、こうした開口部は高熱をかけることなく形成する必要がある。しかしながら、電極パッド上の開口部の形成を従来のレーザ照射により行うと、レーザの熱による電極パッドを介した半導体素子へのダメージおよびそれに伴う半導体素子の信頼性劣化が問題となる。これを解決する方法として、電極パッド上の絶縁樹脂層に対して、レーザ照射とそれに続くドライエッチングにより開口部を加工する方法が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載の開口部の形成方法では、半導体素子がダメージを受けない程度の深さまでレーザで開口を行い、その後にドライエッチングにより開口を行うようにしている。
しかしながら、上記方法では、レーザ照射による熱の影響は抑制できるものの、ドライエッチング時にその最終段階で露出する電極パッドがプラズマ雰囲気に晒されることになり、これに接続される半導体素子(トランジスタなど)にチャージアップダメージが加わることになる。このため、これに伴いデバイス特性が劣化し、半導体素子の信頼性の低下が懸念される。さらに今後、半導体モジュールのさらなる小型化を図るためにこうした開口部の微細化を進めていく場合には、開口部内に形成するビアコンタクトの被覆性が劣化し、これによる半導体モジュールの信頼性の低下が問題となる。 However, in the above method, although the influence of heat by laser irradiation can be suppressed, the electrode pad exposed at the final stage during dry etching is exposed to the plasma atmosphere, and the semiconductor element (transistor, etc.) connected thereto is exposed. Charge-up damage will be added. For this reason, the device characteristics are deteriorated along with this, and there is a concern that the reliability of the semiconductor element is lowered. In the future, in order to further reduce the size of the semiconductor module, when the size of the opening is reduced, the coverage of the via contact formed in the opening will deteriorate, resulting in a decrease in the reliability of the semiconductor module. Is a problem.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体素子の電極部と接続するビアコンタクトを有する半導体モジュールの信頼性を良好にする製造技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、半導体素子の電極部との接続信頼性が良好なビアコンタクトを有する半導体モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a manufacturing technique for improving the reliability of a semiconductor module having a via contact connected to an electrode portion of a semiconductor element. Another object of the present invention is to provide a semiconductor module having a via contact with good connection reliability with an electrode portion of a semiconductor element.
本発明のある態様は、半導体モジュールである。当該半導体モジュールは、実装面に電極部が設けられた半導体素子と、半導体素子の実装面に設けられた絶縁層と、絶縁層の上に形成された配線層と、絶縁層に埋設され、電極部と接する第1の導体部と、第1の導体部の上の絶縁層に設けられた開口部に形成され、導体部と配線層とを電気的に接続する第2の導体部と、を備えることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a semiconductor module. The semiconductor module includes a semiconductor element having an electrode portion provided on a mounting surface, an insulating layer provided on the mounting surface of the semiconductor element, a wiring layer formed on the insulating layer, and an electrode embedded in the insulating layer. A first conductor portion that is in contact with the portion, and a second conductor portion that is formed in an opening provided in the insulating layer above the first conductor portion and electrically connects the conductor portion and the wiring layer. It is characterized by providing.
上記態様によれば、第2の導体部が形成された開口部が絶縁層に埋め込まれた第1の導体部上に形成されているので、電極と直接接続するように開口部を形成する場合に比べてその深さが浅くなっている。このため、開口部内に形成された第2の導体部の被覆性を向上させることができ、第1の導体部と第2の導体部との間の接続信頼性を向上させることができる。 According to the above aspect, since the opening in which the second conductor is formed is formed on the first conductor embedded in the insulating layer, the opening is formed so as to be directly connected to the electrode. The depth is shallower than For this reason, the coverage of the 2nd conductor part formed in the opening part can be improved, and the connection reliability between the 1st conductor part and the 2nd conductor part can be improved.
上記態様において、第1の導体部は、電極部との接触面に近づくにつれて細くなっていてもよい。また、上記態様において、導体部は、前記第2の導体部との接触面に近づくにつれて細くなっていてもよい。 In the above aspect, the first conductor portion may be thinner as it approaches the contact surface with the electrode portion. Moreover, the said aspect WHEREIN: The conductor part may become thin as it approaches the contact surface with the said 2nd conductor part.
本発明の他の態様は、半導体モジュールの製造方法である。当該半導体モジュールの製造方法は、表面に電極を有する基板を準備する第1の工程と、絶縁層の一方の面上に第1の導体部を形成する第2の工程と、電極と第1の導体部とを接触させた状態で基板に絶縁層を圧着して第1の導体部を絶縁層内に埋め込む第3の工程と、絶縁層の他方の面から第1の導体部が露出するように開口部を形成する第4の工程と、開口部内に第2の導体部を形成する第5の工程と、を備えることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor module. The manufacturing method of the semiconductor module includes a first step of preparing a substrate having an electrode on the surface, a second step of forming a first conductor portion on one surface of the insulating layer, an electrode, and a first step. A third step of embedding the first conductor portion in the insulating layer by pressing the insulating layer on the substrate in contact with the conductor portion, and the first conductor portion exposed from the other surface of the insulating layer And a fourth step of forming an opening in the second portion and a fifth step of forming a second conductor portion in the opening.
この態様によれば、第2の導体部を形成するための開口部を絶縁層に埋め込まれた第1の導体部上に形成するようにしたので、電極と直接接続するように開口部を形成する場合に比べてその深さを浅くすることができる。このため、開口部内に形成する第2の導体部の被覆性を向上させることができ、第1の導体部と第2の導体部との間の接続信頼性を向上させることができる。また、開口部の形成時間を短くすることができ、半導体モジュール製造時のスループットを向上させることができる。 According to this aspect, since the opening for forming the second conductor is formed on the first conductor embedded in the insulating layer, the opening is formed so as to be directly connected to the electrode. The depth can be reduced as compared with the case of doing so. For this reason, the coverage of the 2nd conductor part formed in an opening part can be improved, and the connection reliability between a 1st conductor part and a 2nd conductor part can be improved. In addition, the formation time of the opening can be shortened, and the throughput when manufacturing the semiconductor module can be improved.
上記態様において、第2の工程では、第1の導体部を、絶縁層と接する部分に近づくにつれてその寸法が細くなる側面部を有するように形成していることが好ましい。このようにすることで、電極と接触した状態で第1の導体部を絶縁層内に埋設する際、第1の導体部を絶縁層内にスムースに埋め込むことができる。このため、この工程のスループットを向上させることができ、信頼性の向上した半導体モジュールの低コスト化を図ることができる。 In the above aspect, in the second step, it is preferable that the first conductor portion is formed so as to have a side portion whose dimensions become narrower as it approaches a portion in contact with the insulating layer. By doing in this way, when embedding the 1st conductor part in an insulating layer in the state which contacted the electrode, the 1st conductor part can be smoothly embedded in an insulating layer. For this reason, the throughput of this process can be improved and the cost of the semiconductor module with improved reliability can be reduced.
上記態様において、第3の工程は、基板に絶縁層を半硬化の状態で圧着するステップと、絶縁層を加熱して硬化するステップと、を含むことが好ましい。このようにすることで、第1の導体部を絶縁層内に自己整合的に、且つ、容易に埋設することが可能になる。このため、信頼性の向上した半導体モジュールをさらに低コストで製造することができる。 In the above aspect, the third step preferably includes a step of pressure-bonding the insulating layer to the substrate in a semi-cured state and a step of heating and curing the insulating layer. By doing in this way, it becomes possible to embed the first conductor portion in the insulating layer in a self-aligning manner and easily. For this reason, a semiconductor module with improved reliability can be manufactured at a lower cost.
本発明の他の態様は、携帯機器である。当該携帯機器は、上述したいずれかの半導体モジュールを搭載したことを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a portable device. The portable device is characterized by mounting any of the semiconductor modules described above.
本発明によれば、半導体素子の電極部と接続するビアコンタクトを有する半導体モジュールの信頼性を良好にする製造技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing technique which makes the reliability of the semiconductor module which has a via contact connected with the electrode part of a semiconductor element favorable is provided.
以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。図1に基づいて第1実施形態の半導体モジュールについて説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor module according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor module according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
半導体基板1は、P型シリコン基板などが採用され、その表面S(上面側)に周知の技術により所定の半導体素子(図示せず)が形成され、実装面となる表面S(特に周辺部)に半導体素子の電極2が形成されている。この電極2の所定の領域が露出するように半導体基板1の表面上の領域には保護膜3が形成されている。半導体基板1の表面Sでは、電極2のピッチをより広くするために、電極2および保護膜3の上に絶縁層4が形成され、その上に再配線パターン8aが形成されている。ここで、電極2と再配線パターン8aとの間の接続は、電極2の露出面に接続する導電性バンプ5aとこの導電性バンプ5aと接続するビアコンタクト8bを介してなされている。再配線パターン8aの所定の領域には外部接続電極(はんだバンプ)9が設けられ、これ以外の領域はソルダーレジスト層10により覆われている。なお、半導体基板1は本発明の「基板」、電極2は本発明の「電極」、絶縁層4は本発明の「絶縁層」、導電性バンプ5aは本発明の「第1の導体部」、及びビアコンタクト8bが本発明の「第2の導体部」の一例である。
As the
具体的には、絶縁層4は、半導体基板1の表面S(上面側)に形成され、その厚さは、たとえば、約80μmである。絶縁層4は加圧したときに塑性流動を引き起こす材料からなる。加圧したときに塑性流動を引き起こす材料としてはエポキシ系熱硬化型樹脂が挙げられる。絶縁層4に採用されるエポキシ系熱硬化型樹脂は、たとえば、温度160℃、圧力8MPaの条件下で、粘度が1kPa・sの特性を有する材料であればよい。また、温度160℃の条件下で、この材料は15MPaで加圧した場合に、加圧しない場合と比較して、樹脂の粘度が約1/8に低下する。これに対して、熱硬化前のBステージのエポキシ樹脂は、ガラス転移温度Tg以下の条件下では樹脂の加圧しない場合と同程度に粘性がなく加圧しても粘性は生じない。なお、エポキシ系熱硬化型樹脂としては、編み込まれたガラス繊維に樹脂を含浸させたタイプの膜であってもよい。あるいは、絶縁層内に2μm
〜10μm程度の直径を有するフィラーが添加された膜であってもよい。このフィラーとしては、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン(SiN)および窒化ホウ素(BN)などがある。また、フィラーの重量充填率としては30%〜80%程度である。
Specifically, the
It may be a film to which a filler having a diameter of about 10 μm is added. Examples of the filler include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), and boron nitride (BN). Further, the weight filling rate of the filler is about 30% to 80%.
導電性バンプ5aは、銅(Cu)等の金属が採用され、電極2の露出面に接触するように絶縁層4内に埋設されている。導電性バンプ5aの高さは、たとえば、約50μmである。導電性バンプ5aは、円錐台(断面形状が台形状)に設けられ、半導体基板1の電極2との接触面と平行な先端部と、この先端部に近づくにつれて径(寸法)が細くなるように形成された側面部5a1とを備えている。導電性バンプ5aの先端の径および基面の径は、それぞれ約80μmφおよび約100μmφである。また、導電性バンプ5aは電極2に対応する位置に設けられている。そして、導電性バンプ5aの先端部は半導体基板1の電極2と直に接するように形成されている。
The
再配線パターン8aは、絶縁層4の上に形成され、その厚さは、たとえば、約20μmである。再配線パターン8aは、たとえば、銅(Cu)等の金属が採用され、絶縁層4の開口部7内に設けたビアコンタクト8bを介して導電性バンプ5aと電気的に接続されている。ここでは、ビアコンタクト8bは開口部7(開口幅:約100μm)の内面を被覆するように設けられ、再配線パターン8aと一体的に形成されている。なお、電極2の上には導電性バンプ5aが介在するので、ビアコンタクト8b(開口部7)の深さは約30μmであり、電極2に対して直接ビアコンタクト(開口部)を形成する場合に比べてその深さは浅くなっている。
The
以上のように、本発明の第1実施形態では、半導体基板1の電極2に対して導電性バンプ5aおよびビアコンタクト8bを介して再配線パターン8aを形成することで、半導体モジュールからの信号を外部に取り出すようにしている。
(製造方法)
図2は第1実施形態の導電性バンプ付き絶縁層の形成方法を説明するための概略断面図であり、図3は第1実施形態に係る半導体モジュールの製造プロセスを説明するための概略断面図である。次に、図1〜図3を参照して、第1実施形態に係る半導体モジュールの製造プロセスについて説明する。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the
(Production method)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for forming an insulating layer with conductive bumps according to the first embodiment, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor module according to the first embodiment. It is. Next, a manufacturing process of the semiconductor module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図2(A)に示すように、エポキシ系熱硬化型樹脂ならなり、約80μmの厚みを有する絶縁層4の上に約3μmの厚みを有する銅箔5zを形成する。
First, as shown in FIG. 2A, an epoxy thermosetting resin is used, and a
図2(B)に示すように、無電解めっき法および電解めっき法を用いて銅箔5zの表面上に銅をめっきする。これにより、絶縁層4上に約50μmの厚みを有する銅層5が形成される。
As shown in FIG. 2B, copper is plated on the surface of the
図2(C)に示すように、通常のリソグラフィ法を用いて銅層5上における導電性バンプ形成領域にレジストマスク6を形成する。ここで、導電性バンプ形成領域は、図1に示した半導体基板1の電極2の位置に対応する。
As shown in FIG. 2C, a resist mask 6 is formed in a conductive bump formation region on the
図2(D)に示すように、上記レジストマスク6をマスクとして薬液を用いたウェットエッチング処理を行い、所定の円錐台パターンを有する導電性バンプ5aを形成する。この際、導電性バンプ5aはその先端部に近づくにつれて径(寸法)が細くなる側面部5a1を有するように形成される。ここでは、導電性バンプ5aの高さを約50μmとし、導電性バンプ5aの先端の径および基面の径をそれぞれ約80μmφおよび約100μmφとしている。そして、レジストマスク6を除去する。なお、一連の上記工程では、熱硬化性樹脂である絶縁層4を完全に熱硬化させないためにその熱硬化温度まで加熱しないようにして、絶縁層4が半硬化の状態(流動しやすい状態)を維持するようにしている。
As shown in FIG. 2D, a wet bump process using a chemical solution is performed using the resist mask 6 as a mask to form a
このように製造した導電性バンプ5a付き絶縁層4を別途用意しておき、以下に説明する第1実施形態での半導体モジュールの製造プロセスに採用する。
The insulating
まず、図3(A)に示すように、P型シリコン基板などの半導体基板1に対して、その表面S(上面側)に周知の技術により所定の半導体素子(図示せず)およびその周辺部あるいは上部に電極2を形成する。電極2の材料には一般的にアルミニウム等の金属が採用される。この電極2の所定部分が露出するように半導体基板1の表面S上の領域に、半導体基板1を保護するための絶縁性の保護膜3を形成する。保護膜3としてはシリコン酸化膜(SiO2)やシリコン窒化膜(SiN)等が採用される。
First, as shown in FIG. 3A, a predetermined semiconductor element (not shown) and its peripheral portion are formed on the surface S (upper surface side) of the
図3(B)に示すように、半導体基板1の電極2の上に導電性バンプ5aの先端部を接触させるように配置する。なお、導電性バンプ5a付き絶縁層4の形成方法は上記の通りである。
As shown in FIG. 3B, the
図3(C)に示すように、上記のように配置した上で、プレス装置を用いて加圧成形することにより、半導体基板1、導電性バンプ5a、及び絶縁層4を一体化する(圧入するステップ)。プレス加工時の圧力および温度は、それぞれ約5MPaおよび200℃である。このプレス加工により、絶縁層4の粘度が低下し、絶縁層4は塑性流動を起こす。これにより、導電性バンプ5aは電極2と接触した状態で絶縁層4内に自己整合的に埋設される。なお、絶縁層4の厚さが約80μmおよび導電性バンプの高さが約50μmであるため、加圧整形の際に導電性バンプ5aは絶縁層4を貫通することなく埋設される。
As shown in FIG. 3C, the
引き続き、絶縁層4に熱処理(150℃、30分)を加えることにより、絶縁層4を完全硬化する(硬化するステップ)。この結果、半導体基板1の上に絶縁層4が圧着固定されるとともに、導電性バンプ5aが電極2と接触した状態で絶縁層4内に固着される。
Subsequently, heat treatment (150 ° C., 30 minutes) is applied to the insulating
図3(D)に示すように、絶縁層4の上面からレーザを照射して導電性バンプ5aが露出するように開口部7を形成する。ここで、レーザ照射には、たとえば、炭酸ガスレーザを採用し、第一条件およびパルス幅を変更させた第二条件の2段階で照射する。0.25msのパルス周期で、1.0Wの出力のレーザを用い、第一条件としては、たとえば、パルス幅が8〜10μs、ショット数が1とすることができる。また、第二条件としては、たとえば、パルス幅が3〜5μs、パルス間隔が25ms以上、ショット数が3とすることができる。これにより、絶縁層4の表面から導電性バンプ5aの方向に行くにつれて径が縮小するテーパ形状の側壁を有する開口部7が形成される。
As shown in FIG. 3D,
図3(E)に示すように、無電解めっき法および電解めっき法を用いて絶縁層4の上面および開口部7の内面上に銅を約20μmの厚みでめっきする。この結果、絶縁層4上に約20μmの厚みを有する銅めっき層8が形成されるとともに、開口部7内にその内壁を被覆するようにビアコンタクト8bが形成される。
As shown in FIG. 3E, copper is plated to a thickness of about 20 μm on the upper surface of the insulating
最後に、図1に示したように、通常のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて銅めっき層8を加工することにより所定のライン/スペースパターンを有する再配線パターン8aとなるようにパターニングする。そして、ソルダーレジスト層10を、半導体基板1上の絶縁層4および再配線パターン8aを覆い、再配線パターン8aの電極パッド形成領域に開口部を有するように形成する。このソルダーレジスト層10は再配線パターン8aの保護膜として機能する。なお、ソルダーレジスト層10にはエポキシ樹脂などが採用され、その膜厚は、たとえば、約40μmである。そして、はんだ印刷法を用いて、ソルダーレジスト層10の開口部から露出する部分の再配線パターン8aに対して外部接続端子として機能する外部接続電極(はんだボール)9を形成する。
Finally, as shown in FIG. 1, the
これらの工程により、先の図1に示した第1実施形態の半導体モジュールが製造される。 Through these steps, the semiconductor module of the first embodiment shown in FIG. 1 is manufactured.
この第1実施形態の半導体モジュールおよびその製造方法によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
(1)半導体基板1の電極2上に導電性バンプ5aを形成した後、レーザ照射により開口部7を加工し、その内部にビアコンタクト8bを形成するようにしてビアコンタクト部(導電性バンプ5aとビアコンタクト8bからなるビアコンタクト部)を形成したことで、ドライエッチングを採用することなく電極2上にビアコンタクト部を形成することができる。このため、従来のようなドライエッチングに起因したチャージアップダメージが電極を介して半導体基板に加わることがなくなり、半導体モジュールの信頼性低下を抑制することができる。また、ビアコンタクト部の深さが同じであれば、導電性バンプ5aを介在させることによりレーザ照射による開口部7の形成時間が短縮されるので、レーザ照射による熱の影響を低減することができる。これらの結果、半導体基板1の電極2と接続されたビアコンタクト部(導電性バンプ5aとビアコンタクト8b)を有する半導体モジュールの製造安定性(信頼性)を良好にすることができる。
(2)導電性バンプ5a上にビアコンタクト8bを形成するようにしたことで、ビアコンタクト部の深さが同じであればビアコンタクト部を直接電極2と接続するように形成する場合に比べて対応する開口部の深さを浅くすることができるので、開口部形成時のレーザ照射時間(開口部の形成時間)を短くすることができ、半導体モジュール製造時のスループットを向上させることができる。
(3)導電性バンプ5a上にビアコンタクト8bを形成するようにしたことで、ビアコンタクト部の深さが同じであればビアコンタクト部を直接電極2と接続するように形成する場合に比べて対応する開口部の深さを浅くすることができるので、開口部内に形成する銅めっき層8(ビアコンタクト8b)の被覆性を向上させることができ、ビアコンタクト部(導電性バンプ5aとビアコンタクト8b)の接続信頼性を向上させることができる。
(4)導電性バンプ5a上にビアコンタクト8bを形成するようにしたことで、ビアコンタクト部の深さが同じであればビアコンタクト部を直接電極2と接続するように形成する場合に比べて対応する開口部の深さが浅くなるので、開口部のアスペクト比を小さくすることができる。このため、開口部形成時の開口部深さに起因した製造バラツキが低減され、開口部形成のための高性能な装置を導入することなく、信頼性の向上した半導体モジュールを容易に製造することができるようになる。また、これにより半導体モジュールの製造コストを低減することができる。
(5)導電性バンプ5a上にビアコンタクト8bを形成するようにしたことで、ビアコンタクト部の深さが同じであればビアコンタクト部を直接電極2と接続するように形成する場合に比べて対応する開口部の深さが浅くなる。一方、図1に示したようなテーパ状の側壁を有する開口部7では、同じテーパ角度で、底部の開口寸法(面積)を同じに形成すると、開口部の深さが浅い方がテーパ形状に起因する開口寸法の広がりが小さくなる。このため、電極2に達する開口部を形成する場合に比べて絶縁層4の表面側での開口寸法を狭くすることができる。さらに、導電性バンプ5aはエッチング加工時のオーバーエッチング処理によりリソグラフィ技術における開口部の解像限界以下にまで小さく形成することができる。これらの結果、両者が積層配置されたビアコンタクト部を有する半導体モジュールの小型化を図ることができる。
(6)圧着により導電性バンプ5aを絶縁層4内に埋設するようにしたことで、導電性バンプに相当する部分をレーザ照射やドライエッチングなどの技術を用いて形成する場合に比べて、レーザ照射やドライエッチングに起因したダメージが電極2を介して半導体基板1に影響することなく、電極2の上に導電性バンプ5aを形成することができる。
According to the semiconductor module and the manufacturing method thereof of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) After forming the
(2) Since the via
(3) Since the via
(4) Since the via
(5) Since the via
(6) Since the
(第2実施形態)
図4は本発明の第2実施形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。第1実施形態と異なる箇所は、導電性バンプ5bの形状を電極2側からビアコンタクト8bに近づくにつれて径(寸法)が細くなる側面部5b1(ビアコンタクト8b側から電極2に近づくにつれて径(寸法)が太くなる側面部5b1)を有するように形成したことである。それ以外については、先の第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor module according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the shape of the
具体的には、導電性バンプ5bは、銅(Cu)等の金属が採用され、電極2の露出面に接触するように絶縁層4内に埋設されている。導電性バンプ5bの高さは、たとえば、約50μmである。導電性バンプ5bは、逆円錐台(断面形状が逆台形状)に設けられ、半導体基板1の電極2との接触面と平行な先端部と、この先端部からビアコンタクト8bに近づくにつれてその径(寸法)が細くなるように形成された側面部5b1とを備えている。導電性バンプ5bの先端の径および基面の径は、それぞれ約100μmφおよび約80μmφである。また、導電性バンプ5bは電極2に対応する位置に設けられている。そして、導電性バンプ5bの先端部は半導体基板1の電極2と直に接するように形成されている。
(製造方法)
図5は第2実施形態の導電性バンプ付き絶縁層の形成方法を説明するための概略断面図であり、図6は第2実施形態に係る半導体モジュールの製造プロセスを説明するための概略断面図である。
Specifically, the
(Production method)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for forming an insulating layer with conductive bumps according to the second embodiment, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a semiconductor module according to the second embodiment. It is.
まず、図5(A)に示すように、エポキシ系熱硬化型樹脂ならなり、約80μmの厚みを有する絶縁層4の上に約3μmの厚みを有する銅箔5zを形成する。
First, as shown in FIG. 5A, an epoxy thermosetting resin is used, and a
図5(B)に示すように、通常のリソグラフィ法を用いて銅箔5z上における導電性バンプ形成領域にレジストマスク6aを形成する。ここで、導電性バンプ形成領域は、図4に示した半導体基板1の電極2の位置に対応する。
As shown in FIG. 5B, a resist
図5(C)に示すように、電解めっき法を用いてレジストマスク6aの開口部における銅箔5zの表面上に銅をめっきする。これにより、絶縁層4上に約50μmの厚みを有する銅めっき層5z1が形成される。
As shown in FIG. 5C, copper is plated on the surface of the
図5(D)に示すように、レジストマスク6aを除去する。これにより銅箔5z上に導電性バンプとなる銅めっき層5z1が形成される。
As shown in FIG. 5D, the resist
図5(E)に示すように、薬液を用いて全面エッチバックを行い、導電性バンプ形成領域(銅めっき層5z1部分)以外の不要な銅箔5zを除去する。この際、導電性バンプ5bは絶縁層4と接する部分に近づくにつれて径(寸法)が細くなる側面部5b1を有するように形成される。ここでは、導電性バンプ5bの高さを約50μmとし、導電性バンプ5bの先端の径および基面の径をそれぞれ約100μmφおよび約80μmφとしている。なお、一連の上記工程では、熱硬化性樹脂である絶縁層4を完全に熱硬化させないためにその熱硬化温度まで加熱しないようにして、絶縁層4が半硬化の状態(流動しやすい状態)を維持するようにしている。
As shown in FIG. 5E, the entire surface is etched back using a chemical solution, and
このように製造した導電性バンプ5b付き絶縁層4を別途用意しておき、以下に説明する第2実施形態での半導体モジュールの製造プロセスに採用する。
The insulating
次に、図6(A)に示すように、表面に電極2を有する半導体基板1を用意し、この電極2の上に導電性バンプ5bの先端部を接触させるように導電性バンプ5b付き絶縁層4を配置する。なお、導電性バンプ5b付き絶縁層4の形成方法は上記の通りである。
Next, as shown in FIG. 6 (A), a
図6(B)に示すように、上記のように配置した上で、プレス装置を用いて加圧成形することにより、半導体基板1、導電性バンプ5b、及び絶縁層4を一体化する。プレス加工時の圧力および温度は、第1実施形態と同様である。これにより、導電性バンプ5bは電極2と接触した状態で絶縁層4内に埋設される。なお、この際、導電性バンプ5bが絶縁層4と接する部分に近づくにつれて径(寸法)が細くなるように形成された側面部5b1を有することにより、圧着時に導電性バンプ5bを絶縁層4内にスムースに埋め込むことができる。
As shown in FIG. 6 (B), the
これ以降は先の第1実施形態における図3(C)、図3(D)、及び図1で説明した工程を経て、第2実施形態の半導体モジュールが製造される。 Thereafter, the semiconductor module of the second embodiment is manufactured through the steps described in FIGS. 3C, 3D, and 1 in the first embodiment.
この第2実施形態の半導体モジュールおよびその製造方法によれば、上記(1)〜(6)の効果に加え、以下のような効果を得ることができるようになる。
(7)導電性バンプ5bを絶縁層4と接する部分に近づくにつれて径(寸法)が細くなるように側面部5b1を形成したことにより、圧着時に導電性バンプ5bを絶縁層4内にスムースに埋め込むことができる。このため、こうした工程のスループットを向上させることができ、製造安定性(信頼性)の向上した半導体モジュールの低コスト化を図ることができる。
According to the semiconductor module and the manufacturing method thereof of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6).
(7) The side surface portion 5b1 is formed so that the diameter (dimension) becomes smaller as the
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。たとえば、各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The form can also be included in the scope of the present invention. For example, you may combine the structure of each embodiment suitably.
上記第1実施形態では、円錐台(断面形状は台形状)で、所定のテーパ角の側面部5a1を有する導電性バンプ5aを採用した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、所定の径を有する円柱状の導電性バンプであってもよい。また、導電性バンプとして円錐台の丸型のものを採用したが、四角形などの多角形であってもよい。この場合にも少なくとも上記(1)〜(6)の効果を享受することができる。
In the first embodiment, the example in which the
上記第1実施形態では、所定のテーパ角の側面部5a1を有する導電性バンプ5aとしてその断面形状が台形状である例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、矩形の導電性バンプ5aの先端部に対して面取りを行い、側面部の一部のみをテーパ形状としてもよい。また、同様に先端部にのみ丸みを帯びさせた状態であってもよい。
In the first embodiment, an example in which the cross-sectional shape is a trapezoidal shape as the
上記実施形態では、開口部7内を被覆するようにビアコンタクト8bを設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ビアコンタクト8bを含む再配線パターン8aを形成する際、開口部7の開口寸法を狭くして、めっき液中に抑制剤および促進剤を添加することによって、開口部7内を銅めっきで完全に埋め込むようにビアコンタクト8bを形成するようにしてもよい。この場合、ビアコンタクト部を低抵抗化することができる。
In the above embodiment, an example in which the via
上記実施形態では、半導体基板1の電極2と再配線パターン8aとの間を接続するビアコンタクト部(導電性バンプ5a,5bとビアコンタクト8b)を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、多層配線基板内における下層配線層と上層配線層との間を接続するためのビアコンタクト部に適用してもよい。これによれば、多層配線基板の製造安定性を良好にすることができ、多層配線基板を低コストで製造することができる。
In the above embodiment, an example in which via contact portions (
(第3実施形態)
次に、本発明の半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、たとえば、個人用携帯情報端末(PDA)、デジタルビデオカメラ(DVC)、及びデジタルスチルカメラ(DSC)といった電子機器であってもよい。
(Third embodiment)
Next, a portable device provided with the semiconductor module of the present invention will be described. In addition, although the example mounted in a mobile telephone is shown as a portable apparatus, electronic devices, such as a personal digital assistant (PDA), a digital video camera (DVC), and a digital still camera (DSC), may be sufficient, for example.
図7は本発明の実施形態に係る半導体モジュールを備えた携帯電話の構成を示す図である。携帯電話111は、第1の筐体112と第2の筐体114が可動部120によって連結される構造になっている。第1の筐体112と第2の筐体114は可動部120を軸として回動可能である。第1の筐体112には文字や画像等の情報を表示する表示部118やスピーカ部124が設けられている。第2の筐体114には操作用ボタンなどの操作部122やマイク部126が設けられている。なお、本発明の各実施形態に係る半導体モジュールはこうした携帯電話111の内部に搭載されている。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a mobile phone including the semiconductor module according to the embodiment of the present invention. The
図8は図7に示した携帯電話の部分断面図(第1の筐体112の断面図)である。本発明の各実施形態に係る半導体モジュール130は、外部接続電極90を介してプリント基板128に搭載され、こうしたプリント基板128を介して表示部118などと電気的に接続されている。また、半導体モジュール130の裏面側(外部接続電極90とは反対側の面)には金属基板などの放熱基板116が設けられ、たとえば、半導体モジュール130から発生する熱を第1の筐体112内部に篭もらせることなく、効率的に第1の筐体112の外部に放熱することができるようになっている。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view (cross-sectional view of the first casing 112) of the mobile phone shown in FIG. The
本発明の実施形態に係る半導体モジュールを備えた携帯機器によれば、以下の効果を得ることができる。
(8)上述したように、半導体モジュール130の接続信頼性が向上するので、こうした半導体モジュール130を搭載した携帯機器の信頼性が向上する。
(9)半導体モジュール130の製造コストが低減されるので、こうした半導体モジュール130を搭載した携帯機器の製造コストを抑制することができる。
(10)上記実施形態で示した製造方法により製造された半導体モジュール130は薄型化・小型化されるので、こうした半導体モジュール130を搭載した携帯機器の薄型化・小型化を図ることができる。
According to the mobile device including the semiconductor module according to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
(8) Since the connection reliability of the
(9) Since the manufacturing cost of the
(10) Since the
1・・・半導体基板、2・・・電極、3・・・保護膜、5a・・・導電性バンプ、5a1・・・側面部、7・・・開口部、8a・・・再配線パターン、8b・・・ビアコンタクト、9・・・外部接続電極(はんだバンプ)、10・・・ソルダーレジスト層。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体素子の前記実装面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成された配線層と、
前記絶縁層に埋設され、前記電極部と接する第1の導体部と、
前記第1の導体部の上の前記絶縁層に設けられた開口部に形成され、前記導体部と前記配線層とを電気的に接続する第2の導体部と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。 A semiconductor element having an electrode portion on the mounting surface;
An insulating layer provided on the mounting surface of the semiconductor element;
A wiring layer formed on the insulating layer;
A first conductor portion embedded in the insulating layer and in contact with the electrode portion;
A second conductor portion formed in an opening provided in the insulating layer on the first conductor portion, and electrically connecting the conductor portion and the wiring layer;
A semiconductor module comprising:
絶縁層の一方の面上に第1の導体部を形成する第2の工程と、
前記電極と前記第1の導体部とを接触させた状態で前記基板に前記絶縁層を圧着して前記第1の導体部を前記絶縁層内に埋め込む第3の工程と、
前記絶縁層の他方の面から前記第1の導体部が露出するように開口部を形成する第4の工程と、
前記開口部内に第2の導体部を形成する第5の工程と、
を備える、半導体モジュールの製造方法。 A first step of preparing a substrate having an electrode on the surface;
A second step of forming a first conductor portion on one surface of the insulating layer;
A third step of embedding the first conductor portion in the insulating layer by pressure-bonding the insulating layer to the substrate in a state where the electrode and the first conductor portion are in contact with each other;
A fourth step of forming an opening so that the first conductor portion is exposed from the other surface of the insulating layer;
A fifth step of forming a second conductor portion in the opening;
A method for manufacturing a semiconductor module.
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