JP2010027977A - Semiconductor package and its production process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層コンデンサを内蔵した半導体パッケージ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor package incorporating a multilayer capacitor and a method for manufacturing the same.
近年、半導体チップは動作周波数が高くなると共に消費電流が増加している。これに伴い、消費電力の低減化によって動作電圧が減少する傾向にある。従って、半導体チップへ電力を供給する電源においては、より高速で大きな電流変動が生じるようになり、この電流変動に伴う電源の電圧変動を電源の許容値内に抑えることは非常に困難である。 In recent years, the operating frequency of semiconductor chips has increased and the current consumption has increased. Accordingly, the operating voltage tends to decrease due to the reduction in power consumption. Therefore, in the power source that supplies power to the semiconductor chip, a large current fluctuation occurs at a higher speed, and it is very difficult to suppress the voltage fluctuation of the power source accompanying the current fluctuation within the allowable value of the power source.
このため、半導体チップを実装した半導体パッケージには、電源の電圧変動を低減させるために、複数のチップコンデンサが実装されている。すなわち、電流が高速で過渡的な変動をした時に、素早い充放電によってチップコンデンサから半導体チップに電流を供給することにより、電源の電圧変動を抑えるようにしている。 For this reason, a plurality of chip capacitors are mounted on a semiconductor package on which a semiconductor chip is mounted in order to reduce voltage fluctuations of the power supply. In other words, when the current fluctuates at a high speed, the current is supplied from the chip capacitor to the semiconductor chip by quick charge / discharge to suppress the voltage fluctuation of the power supply.
以下、図1等を参照しながら、チップコンデンサが実装されている従来の半導体パッケージの一例について説明する。図1は、従来の半導体パッケージを例示する断面図である。図1を参照するに、半導体パッケージ300は、多層配線基板500と、半導体チップ400と、電極端子410と、アンダーフィル樹脂層420とを有する。多層配線基板500の中心部には、支持体510が設けられている。
Hereinafter, an example of a conventional semiconductor package on which a chip capacitor is mounted will be described with reference to FIG. 1 and the like. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional semiconductor package. Referring to FIG. 1, the
支持体510の第1主面510a上には、第1配線層610aが形成されている。又、支持体510には、第1主面510aから第2主面510bに貫通するスルービア640が形成されている。第1配線層610aは、スルービア640を介して後述する第4配線層610bと電気的に接続されている。更に、第1配線層610aを覆うように第1絶縁層520aが形成されており、第1絶縁層520a上には、第2配線層620aが形成されている。第1配線層610aと第2配線層620aとは、第1絶縁層520aを貫通するビアホール520xを介して電気的に接続されている。
A
更に、第2配線層620aを覆うように第2絶縁層530aが形成されている。第2絶縁層530a上には、第3配線層630aが形成されている。第2配線層620aと第3配線層630aとは、第2絶縁層530aを貫通するビアホール530xを介して電気的に接続されている。
Further, a second
更に、第3配線層630aを覆うように、開口部550xを有するソルダーレジスト膜550aが形成されている。第3配線層630aのソルダーレジスト膜550aの開口部550xから露出する部分は、電極パッドとして機能する(以降、第3配線層630aのソルダーレジスト膜550aの開口部550xから露出する部分を電極パッド630aという場合がある)。以降、電極パッド630aが形成されている面を、多層配線基板500の第1主面という場合がある。
Further, a
支持体510の第2主面510b上には、第4配線層610bが形成され、更に、第4配線層610bを覆うように第3絶縁層520bが形成されている。第3絶縁層520b上には、第5配線層620bが形成されている。第4配線層610bと第5配線層620bとは、第3絶縁層520bを貫通するビアホール520yを介して電気的に接続されている。
A
更に、第5配線層620bを覆うように第4絶縁層530bが形成されている。第4絶縁層530b上には、第6配線層630bが形成されている。第5配線層620bと第6配線層630bとは、第4絶縁層530bを貫通するビアホール530yを介して電気的に接続されている。
Further, a fourth
更に、第6配線層630bを覆うように、開口部550yを有するソルダーレジスト膜550bが形成されている。第6配線層630bのソルダーレジスト膜550bの開口部550yから露出する部分は、電極パッドとして機能する(以降、第6配線層630bのソルダーレジスト膜550bの開口部550yから露出する部分を電極パッド630bという場合がある)。以降、電極パッド630bが形成されている面を、多層配線基板500の第2主面という場合がある。
Further, a
一部の電極パッド630b上には、はんだバンプ680が形成されている。はんだバンプ680は、半導体パッケージ300を回路基板(図示せず)に実装する際に、回路基板の対応する端子と電気的に接続される外部接続端子として機能する。又、一部の電極パッド630b上には、チップコンデンサ100が実装されている。電極パッド630bとチップコンデンサ100の外部電極260a及び260bとは電気的に接続されている。
第1配線層610a、第2配線層620a、第3配線層630a、第4配線層610b、第5配線層620b、第6配線層630bは、支持体510、第1絶縁層520a、第2絶縁層530a、第3絶縁層520b、第4絶縁層530bを貫通するスルービア(図示せず)を介して電気的に接続されている。
The
多層配線基板500の第1主面上には半導体チップ400が実装されている。半導体チップ400は、シリコン等からなる薄板化された半導体基板(図示せず)上に半導体集積回路(図示せず)や電極パッド(図示せず)が形成されたものである。半導体チップ400の電極パッド(図示せず)上には、電極端子410が形成されている。
A
半導体チップ400の電極パッド(図示せず)は、電極端子410により、多層配線基板500の対応する電極パッド630aと電気的に接続されている。電極端子410は、例えば、はんだから構成されている。半導体チップ400と多層配線基板500のソルダーレジスト膜550aとの間には、アンダーフィル樹脂層420が充填されている。
Electrode pads (not shown) of the
図2は、図1に示すチップコンデンサを拡大して例示する断面図である。図2を参照するに、チップコンデンサ100は、誘電体層210と、複数の内部電極220a及び220bと、2つの外部電極260a及び260bとを有する。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating the chip capacitor shown in FIG. Referring to FIG. 2, the
誘電体層210の内部には、複数の内部電極220a及び220bがZ方向に交互に積層されている。複数の内部電極220a及び220bは、外部電極260a及び260bに挟まれた領域に、外部電極260aと外部電極260bの対向する面である260a1及び260b1に対して略垂直に配置されている。複数の内部電極220aは外部電極260aに接続され、複数の内部電極220bは外部電極260bに接続されている。これにより複数の内部電極220aと複数の内部電極220bとの間にキャパシタンスが形成される。
Inside the
図2に示すチップコンデンサ100は、例えば半導体チップ400の動作電流により生じる電源の電圧変動を低減するために、半導体チップ400の電源と基準電位(GND)との間に複数個接続されている。ただし、チップコンデンサ100を半導体チップ400の近傍に配置することは困難であるため、チップコンデンサ100は多層配線基板500の半導体チップ400の実装面である第1主面の反対側の面である第2主面上に実装されるのが通常である。
A plurality of
すなわち、半導体チップ400の電源と基準電位(GND)は、配線層、ビアホール、スルービア等を介して多層配線基板500の第2主面まで引き延ばされ、そこにチップコンデンサ100が実装される。多層配線基板500の第2主面上には、例えば一個当たりの静電容量が1〜10μFであるチップコンデンサ100が30〜50個実装されており、多層配線基板500全体として50〜100μFの静電容量とすることで電源の電圧変動を低減している。
That is, the power supply and reference potential (GND) of the
半導体チップ400が高周波で動作した場合に、チップコンデンサ100により電源の電圧変動を低減するためには、チップコンデンサ100をなるべく半導体チップ400の電源と基準電位(GND)の近傍に配置することが好ましいが、前述のように、チップコンデンサ100は、配線層、ビアホール、スルービア等を介して半導体チップ400の電源と基準電位(GND)との間に接続される。従って、配線層等により生じるインダクタンスを低減することは困難であり、半導体チップ400が高周波で動作した場合に、チップコンデンサ100により電源の電圧変動を低減することには限界がある。インダクタンスが高くなると、チップコンデンサ100が高速な電流変動に対応して充放電することを阻害するからである。
When the
このような問題を解決するために、多層配線基板500の内部に図2と同様の構造のコンデンサを形成する技術が開示されている。多層配線基板500の内部にコンデンサを形成することにより、コンデンサを半導体チップ400に近づけることができる。
In order to solve such a problem, a technique for forming a capacitor having the same structure as that shown in FIG. By forming a capacitor inside the
この際、コンデンサの外部電極のピッチを半導体チップ400に形成されている電極端子410のピッチと等しくし、コンデンサを半導体チップ400の電源及び基準電位(GND)に対応する電極端子410の直下に形成することが好ましい。そして、コンデンサの外部電極の一方を半導体チップ400の電源に対応する電極端子410に接続し、コンデンサの外部電極の他方を半導体チップ400の基準電位(GND)に対応する電極端子410に接続することが好ましい。
At this time, the pitch of the external electrodes of the capacitor is made equal to the pitch of the
このように、多層配線基板500の内部にコンデンサを形成し、上述のように接続することにより、配線層等により生じるインダクタンスを低減することが可能となり、従来と比較して半導体チップ400が高周波で動作した場合にも電源の電圧変動を低減することができる(例えば、特許文献1、2、3参照)。
しかしながら、半導体パッケージ300の小型化、薄型化が進むにつれて、半導体チップ400に形成されている電極端子410のピッチは狭くなりつつある。すなわち、電極端子410は高密度化しつつある。電極端子410のピッチが狭くなるにしたがって、それと接続されるコンデンサの外部電極のピッチも狭くする必要がある。
However, as the
従来のコンデンサにおいて、内部電極は配線基板の厚さ方向に対して直交する方向に設けられているため、コンデンサの外部電極のピッチが狭くなると、コンデンサの内部電極の面積を大きく取れなくなる。コンデンサの内部電極の面積が小さくなると、それに比例してコンデンサの容量が小さくなるため、電源の電圧変動を低減することが困難になるという問題があった。 In the conventional capacitor, the internal electrode is provided in a direction orthogonal to the thickness direction of the wiring board. Therefore, when the pitch of the external electrode of the capacitor is reduced, the area of the internal electrode of the capacitor cannot be increased. When the area of the internal electrode of the capacitor is reduced, the capacitance of the capacitor is reduced in proportion to it, and there is a problem that it is difficult to reduce the voltage fluctuation of the power supply.
又、電極端子410が高密度化すると、隣接する電極端子410同士の間を配線が通り難くなるため、電極端子410から配線を引き出すことが困難になるという問題があった。
Further, when the density of the
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、半導体チップに形成されている電極端子が高密度化しても、半導体チップの電源の電圧変動を低減することが可能であり、かつ、電極端子から容易に配線を引き出すことができる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even if the electrode terminals formed on the semiconductor chip are densified, it is possible to reduce the voltage fluctuation of the power source of the semiconductor chip, and from the electrode terminals. It is an object of the present invention to provide a semiconductor package from which wiring can be easily pulled out and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するため、第1の発明は、第1の外部電極及び第2の外部電極が形成されている積層コンデンサが内蔵された配線基板を有し、前記配線基板上に形成された複数の電極パッド上に半導体チップの複数の電極端子が接続されている半導体パッケージであって、前記複数の電極パッドのうちの一部は、前記積層コンデンサの前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極と接続され、前記複数の電極パッドのうちの、前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極と接続されている電極パッドよりも外側に配置されている電極パッドの少なくとも一部は、ワイヤを介して前記配線基板を構成する何れかの配線層と接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention has a wiring board in which a multilayer capacitor in which a first external electrode and a second external electrode are formed, and a plurality of wiring boards formed on the wiring board. A plurality of electrode terminals of a semiconductor chip connected to the electrode pads of the semiconductor chip, wherein a part of the plurality of electrode pads includes the first external electrode and the second electrode of the multilayer capacitor. At least part of the electrode pads that are connected to the external electrodes and are arranged outside the electrode pads that are connected to the first external electrode and the second external electrode among the plurality of electrode pads. Further, the wiring board is connected to any wiring layer constituting the wiring board through a wire.
第2の発明は、空洞部を有する配線基板の一方の面に、所定の開口部を有するレジスト膜が設けられた金属箔を接合する第1工程と、前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の開口部の一部と、前記配線基板を構成する何れかの配線層とをワイヤで接続する第2工程と、前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の開口部の一部に積層コンデンサの第1の外部電極及び第2の外部電極を接合する第3工程と、前記空洞部の前記積層コンデンサ及び前記ワイヤの周辺部に、前記積層コンデンサの前記開口部に接合した面の反対面が露出するように絶縁性樹脂を充填する第4工程と、前記金属箔をパターニングして半導体チップを接続する電極パッドを含む配線層を形成する第5工程と、を有する半導体パッケージの製造方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first step of bonding a metal foil provided with a resist film having a predetermined opening on one surface of a wiring board having a cavity, and the metal foil positioned in the cavity A second step of connecting a part of the predetermined opening and any wiring layer constituting the wiring substrate with a wire, and laminating on a part of the predetermined opening of the metal foil located in the cavity A third step of bonding the first external electrode and the second external electrode of the capacitor, and a surface opposite to the surface bonded to the opening of the multilayer capacitor in the peripheral portion of the multilayer capacitor and the wire of the cavity A fourth step of filling an insulating resin so as to be exposed, and a fifth step of patterning the metal foil to form a wiring layer including an electrode pad for connecting a semiconductor chip. is there.
第3の発明は、空洞部を有する配線基板の一方の面に金属箔を接合する第1工程と、前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の部分と、前記配線基板を構成する何れかの配線層とをワイヤで接続する第2工程と、前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の部分に積層コンデンサの第1の外部電極及び第2の外部電極を絶縁性樹脂で接着する第3工程と、前記空洞部の前記積層コンデンサ及び前記ワイヤの周辺部に、前記積層コンデンサの前記開口部に接合した面の反対面が露出するように絶縁性樹脂を充填する第4工程と、前記金属箔をパターニングして半導体チップを接続する電極パッドを含む配線層を形成する第5工程と、を有する半導体パッケージの製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first step of joining a metal foil to one surface of a wiring board having a cavity portion, a predetermined portion of the metal foil positioned in the cavity portion, and any of the wiring board constituting the wiring board A second step of connecting the wiring layers to each other by a wire, and a first step of bonding the first external electrode and the second external electrode of the multilayer capacitor to a predetermined portion of the metal foil located in the cavity with an insulating resin. A third step, and a fourth step of filling an insulating resin in the peripheral portion of the multilayer capacitor and the wire in the cavity so that a surface opposite to the surface bonded to the opening of the multilayer capacitor is exposed; and And a fifth step of forming a wiring layer including an electrode pad for connecting a semiconductor chip by patterning a metal foil.
本発明によれば、半導体チップに形成されている電極端子が高密度化しても、半導体チップの電源の電圧変動を低減することが可能であり、かつ、電極端子から容易に配線を引き出すことができる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even when the electrode terminals formed on the semiconductor chip are densified, it is possible to reduce the voltage fluctuation of the power source of the semiconductor chip and to easily draw out the wiring from the electrode terminals. A semiconductor package and a method for manufacturing the same can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〈本発明に係る積層コンデンサの構造〉
図3は、本発明に係る積層コンデンサを例示する図である。図3(a)は斜視図であり、図3(b)は図3(a)のA部を拡大して例示する断面図である。
図3を参照するに、積層コンデンサ10は、誘電体層21と、複数の第1の内部電極22aと、複数の第2の内部電極22bと、ビアホール21xと、ビアホール21yと、複数の第1の外部電極26aと、複数の第2の外部電極26bとを有する。なお、図3(b)において、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅W1は、便宜上、図3(a)よりも狭く描かれている。
<Structure of multilayer capacitor according to the present invention>
FIG. 3 is a diagram illustrating a multilayer capacitor according to the present invention. FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion A in FIG.
Referring to FIG. 3, the
図3に示す積層コンデンサ10は、便宜上、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bをそれぞれ3個ずつ有する構造としているが、これに限定されるものではなく、より多くの第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bを有する構造とすることが可能である。
The
図3において、誘電体層21中には、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bがX方向に所定の周期で交互に形成されている。隣接する第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bに挟まれた領域には、複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bが、第1の外部電極26aと第2の外部電極26bの対向する面である26a1及び26b1に対して略平行に配置されている。
In FIG. 3, in the
複数の第1の内部電極22aは、X方向に所定の間隔で並設されており、第1の内部電極22a同士は、誘電体層21における第2の内部電極22bが形成されていない領域を貫通するビアホール21yを介して相互に電気的に接続されている。複数の第2の内部電極22bは、誘電体層21を介して複数の第1の内部電極22aと互いに間挿し合うように、X方向に所定の間隔で並設されており、第2の内部電極22b同士は、誘電体層21における第1の内部電極22aが形成されていない領域を貫通するビアホール21xを介して相互に電気的に接続されている。
The plurality of first
相互に電気的に接続されている複数の第1の内部電極22aは、更に、ビアホール21yを介して隣接する第1の外部電極26aと電気的に接続されている。相互に電気的に接続されている複数の第2の内部電極22bは、更に、ビアホール21xを介して隣接する第2の外部電極26bと電気的に接続されている。複数の第1の内部電極22aと複数の第2の内部電極22bは、誘電体層21により互いに電気的に絶縁されている。
The plurality of first
これにより複数の第1の内部電極22aと複数の第2の内部電極22bとの間にキャパシタンスが形成される。積層コンデンサ10において、複数の第1の外部電極26a及び複数の第2の外部電極26bと、複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bと、ビアホール21x及び21yとを除く部分が誘電体層21である。
Thereby, a capacitance is formed between the plurality of first
第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bは直方体状の電極であり、YZ平面に略平行な広い面を有する。後述する図18で示すように、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅W1は、半導体チップの電極パッド上に形成されるはんだバンプ等の電極端子の大きさに合わせて任意に決めることができるが、例えば50〜200μm程度とすることができる。隣接する第1の外部電極26aと第2の外部電極26bのピッチP1は、半導体チップの電極端子のピッチに合わせて任意に決めることができるが、例えば80〜350μm程度とすることができる。第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの材料としては、例えばCuやNi等を用いることができる。
The first
複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bは、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bよりも幅が狭い直方体状の電極であり、YZ平面に略平行な広い面を有する。複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bの幅W2は、例えば1〜10μm程度とすることができる。隣接する第1の内部電極22aと第2の内部電極22bのピッチP2は、例えば1〜10μm程度とすることができる。複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bの材料としては、例えばCuやNi等を用いることができる。
The plurality of first
誘電体層21は、誘電率の高い材料から構成されている。誘電体層21の材料としては、例えばSrTiO3(チタン酸ストロンチウム)やBaTiO3(チタン酸バリウム)等のセラミック材料を用いることができる。
The
積層コンデンサ10は、図3に示す向きで配線基板に内蔵され、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの一方は配線基板に実装されている半導体チップの電源に対応する電極端子に、他方は半導体チップの基準電位(GND)に対応する電極端子に接続される。このとき、複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bは、配線基板の厚さ方向に略平行(第1の外部電極26aと第2の外部電極26bの対向する面である26a1及び26b1が、配線基板の厚さ方向に略平行)に配置される。
The
このように、本発明に係る積層コンデンサ10においては、配線基板に内蔵されたときに、複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bが配線基板の厚さ方向(後述する図18のZ方向)に略平行に配置されるため、半導体チップの電極端子のピッチが狭くなり、それに対応して第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bのピッチが狭くなっても、複数の第1の内部電極22a及び複数の第2の内部電極22bは、配線基板の厚さ方向及び奥行き方向(図3のZ方向及びY方向)に拡大することが可能であるため、十分な面積を確保することができる。その結果、積層コンデンサ10は十分な容量を有することができるため、半導体チップの電源の電圧変動を低減することが可能となる。
Thus, in the
〈本発明に係る積層コンデンサの製造方法〉
図4から図17を参照しながら本発明に係る積層コンデンサ10の製造方法について説明する。図4から図17は、本発明に係る積層コンデンサの製造工程を例示する図である。図4から図17において、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。始めに図4に示す工程では、支持金属20を用意する。支持金属20の材料としては、例えばCuやNi等を用いることができる。又、これらの材料に、Cu、Ni、Ag、Pd等をめっきしたものを用いても構わない。
<Method for Manufacturing Multilayer Capacitor According to the Present Invention>
A method of manufacturing the
支持金属20は、積層コンデンサ10が完成したときに、外部電極(第1の外部電極又は第2の外部電極)の一つとして使用される。従って、支持金属20は、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bと同じ厚さのものを用いる。支持金属20の厚さは、例えば、50〜200μmとすることができる。なお、図4において、20a及び20bは、支持金属20の第1主面及び第2主面を示している。
The
次いで、図5に示す工程では、支持金属20の第1主面20a及び第2主面20b上に誘電体層21を形成する。誘電体層21の材料としては、例えばSrTiO3(チタン酸ストロンチウム)やBaTiO3(チタン酸バリウム)等のセラミック材料を用いることができる。誘電体層21は、例えばスパッタ法により形成することができる。次いで、図6に示す工程では、誘電体層21上に、第1の内部電極22aとなる導体層(以降、便宜上、導体層22aという場合がある)を形成する。導体層22aとしては、例えばCuやNi等を用いることができる。導体層22aは、例えばスパッタ法、CVD法、電解めっき法等により形成することができる。導体層22aの厚さは、例えば1〜10μm程度とすることができる。
Next, in the step shown in FIG. 5, the
次いで、図7に示す工程では、導体層22aに開口部22xを形成する。具体的には、例えば、導体層22a上にドライフィルム等のレジスト膜を形成し、レジスト膜に対してパターニング処理を行い、開口部22xを形成したい部分以外を覆うようにする。そして、レジスト膜が形成されていない部分の、導体層22aをエッチングにより除去する。更にレジスト膜を除去することにより、開口部22xが形成される。
Next, in a step shown in FIG. 7, an
次いで、図8に示す工程では、導体層22aを覆うように、誘電体層21上に、更に誘電体層21を積層形成する。次いで、図9に示す工程では、誘電体層21の導体層22aが形成されていない部分に、ビアホール21xを形成する。なお、ビアホール21xは、支持金属20の第1主面20a及び第2主面20bが露出するように形成する。ビアホール21xは、例えばレーザ加工法やプラズマエッチング法等を用いて形成することができる。
Next, in the step shown in FIG. 8, the
次いで、図10に示す工程では、ビアホール21x内及び誘電体層21上に第2の内部電極22bとなる導体層(以降、便宜上、導体層22bという場合がある)を形成する。これにより、導体層22bはビアホール21xを介して支持金属20と電気的に接続される。導体層22bの材料や形成方法は、導体層22aのそれと同等であるため、その説明は省略する。
Next, in the step shown in FIG. 10, a conductor layer (hereinafter, sometimes referred to as a
次いで、図11に示す工程では、導体層22bに開口部22yを形成する。開口部22yの形成方法は、開口部22xのそれと同等であるため、その説明は省略する。次いで、図12に示す工程では、導体層22bを覆うように、誘電体層21上に、更に誘電体層21を積層形成する。
Next, in the step shown in FIG. 11, an
次いで、図13に示す工程では、誘電体層21の導体層22bが形成されていない部分に、ビアホール21yを形成する。なお、ビアホール21yは、導体層22aが露出するように形成する。ビアホール21yの形成方法は、ビアホール21xのそれと同等であるため、その説明は省略する。
Next, in the step shown in FIG. 13, a via
以降、図6に示す工程から図13に示す工程を繰り返すことにより、図14に示す構造体を作製する。次いで、図15に示す工程では、誘電体層21上に、第1の外部電極26aとなる導体層(以降、便宜上、導体層26aという場合がある)を形成する。具体的には、スパッタ法等により、誘電体層21上に例えばCu等からなるシード層を形成する。そして、シード層を給電層とする電解めっき法により、シード層上に例えばCuやNi等を形成することで導体層26aが形成される。シード層の厚さは、例えば1μmとすることができる。導体層26aの厚さは、例えば50〜200μm程度とすることができる。なお、スパッタ法のみで導体層26aを形成しても構わない。
Thereafter, the structure shown in FIG. 14 is manufactured by repeating the process shown in FIG. 13 from the process shown in FIG. Next, in the step shown in FIG. 15, a conductor layer (hereinafter, sometimes referred to as a
以降、図5に示す工程から図13に示す工程を繰り返すことにより、図16に示す構造体を作製する。図16において、Bは図16に示す構造体を切断する位置を示している(以降、切断位置Bとする)。又、図16において、26bは第2の外部電極となる導体層(以降、便宜上、導体層26bという場合がある)を示している。導体層26bは導体層26aと同一構造を有するが、ビアホール21yを介して導体層22aと接続されるものを導体層26a、ビアホール21xを介して導体層22bと接続されるものを導体層26bとする。次いで、図17に示す工程では、図16に示す構造体をダイシングブレード等により切断位置Bで切断することにより、複数の積層コンデンサ10が得られる。
Thereafter, the structure shown in FIG. 16 is manufactured by repeating the process shown in FIG. 13 from the process shown in FIG. In FIG. 16, B indicates a position for cutting the structure shown in FIG. 16 (hereinafter referred to as cutting position B). In FIG. 16,
なお、本発明に係る積層コンデンサは、以下の方法でも製造することができる。始めに、例えばSrTiO3(チタン酸ストロンチウム)やBaTiO3(チタン酸バリウム)等のセラミック材料を主成分とするグリーンシートを作製する。次いで、グリーンシートにパンチャー等によりビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを埋め込んだ後、導電性ペーストをスクリーン印刷し内部電極となる導体層を形成する。更に、ビアホール及び導体層を形成したグリーンシートを所定の枚数積層し熱圧着して積層体を作製する。そして、積層体を非酸化雰囲気中で焼成し、指定位置で切断し個片化することで本発明に係る積層コンデンサを形成できる。 The multilayer capacitor according to the present invention can also be manufactured by the following method. First, a green sheet mainly composed of a ceramic material such as SrTiO 3 (strontium titanate) or BaTiO 3 (barium titanate) is prepared. Next, a via hole is formed in the green sheet by a puncher or the like, and a conductive paste is embedded in the via hole, and then the conductive paste is screen-printed to form a conductor layer serving as an internal electrode. Further, a predetermined number of green sheets on which via holes and conductor layers are formed are laminated and thermocompression bonded to produce a laminate. And the multilayer capacitor | condenser which concerns on this invention can be formed by baking a laminated body in a non-oxidizing atmosphere, and cut | disconnecting and dividing | segmenting at a designated position.
〈本発明に係る半導体パッケージ〉
図18を参照しながら本発明に係る積層コンデンサ10を内蔵する半導体パッケージ30について説明する。図18は、本発明に係る積層コンデンサを内蔵する半導体パッケージを例示する断面図である。図18において、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図18を参照するに、半導体パッケージ30は、半導体チップ40と、電極端子41と、アンダーフィル樹脂層42と、配線基板50とを有する。
<Semiconductor package according to the present invention>
A semiconductor package 30 incorporating the
配線基板50の中心部には空洞部50xが設けられており、空洞部50xには本発明に係る積層コンデンサ10が内蔵されている。又、空洞部50xには所定の配線層同士を接続する導体ワイヤ65が設けられている。空洞部50xの積層コンデンサ10及び導体ワイヤ65の周辺部には絶縁性樹脂67が充填されている。
A
積層コンデンサ10は前述の図3に示したものである。積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bは、隣接する第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bのピッチP1が半導体チップ40の隣接する電極端子41のピッチ(隣接する電極端子41a及び41bのピッチ)P3と等しくなるように形成されている。
The
なお、電極端子41の中の41aは半導体チップ40の電源に接続される電極端子を、41bは半導体チップ40の基準電位(GND)に接続される電極端子を、41cは半導体チップ40の信号線に接続される電極端子を示している。
Of the
配線基板50において、支持体51の第1主面51a上には、第1配線層61aが形成され、更に、第1配線層61aを覆うように第1絶縁層52aが形成されている。第1絶縁層52a上には、第2配線層62aが形成されている。第1配線層61aと第2配線層62aとは、第1絶縁層52aを貫通する第1ビアホール52xを介して電気的に接続されている。
In the wiring substrate 50, a
更に、第2配線層62aを覆うように第2絶縁層53aが形成されている。第2絶縁層53a上には、第3配線層63aが形成されている。第2配線層62aと第3配線層63aとは、第2絶縁層53aを貫通する第2ビアホール53xを介して電気的に接続されている。
Further, a second
第3配線層63aのうち半導体チップ40の電極端子41a及び41bに対応する位置に形成されている部分と、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bとは、導体層66により接合されている。導体層66の材料としては、例えばPbを含む合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、SnとAgとCuの合金等を用いることができる。
A portion of the
第3配線層63aのうち半導体チップ40の電極端子41cに対応する位置に形成されている部分は、導体ワイヤ65によって同一平面である第3配線層63aのうち半導体チップ40の電極端子41と接続されていない部分、又は、異なる平面である第2配線層62aと電気的に接続されている。
A portion of the
更に、第3配線層63aを覆うように、開口部54xを有するソルダーレジスト膜54aが形成されている。第3配線層63aのソルダーレジスト膜54aの開口部54xから露出する部分は、電極パッドとして機能する(以降、第3配線層63aのソルダーレジスト膜54aの開口部54xから露出する部分を電極パッド63aという場合がある)。以降、電極パッド63aが形成されている面を、配線基板50の第1主面という場合がある。
Further, a solder resist
ここで一旦図18を離れ、図19を参照しながら、導体ワイヤ65について詳しく説明する。図19は、導体ワイヤの形態を例示する断面図である。導体ワイヤ65としては、半導体装置の分野においてボンディングワイヤとして一般的に使用されているものを用いることができるが、絶縁性樹脂67により安定に固定でき、放熱性に優れたものであることが好ましい。
Here, the
具体的には、導体ワイヤ65としては、例えば、図19(a)に示すような導体金属からなる線材、図19(b)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆したもの、図19(c)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)等を用いることができる。
Specifically, as the
特にクロストークを回避するためには、図19(c)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)を用いることが好ましい。この場合、導体ワイヤ65を構成する線材65aとしては、例えばAu、Ag、Cu、Ni、Al又はこれらの合金等を用いることができる。
In particular, in order to avoid crosstalk, a
導体ワイヤ65を構成する被覆層65bとしては、例えばエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂をコーティングしたもの等を用いることができる。線材65aとしてAlを用いた場合には、被覆層65bとして酸化被膜を用いても構わない。被覆層65bとして絶縁性樹脂をコーティングする場合は、例えば静電塗装、スプレーコーティング、ディップコーティング等の方法を用いることができる。
As the
導体ワイヤ65を構成する導体層65cとしては、例えばAu、Ag、Cu、Ni、Al又はこれらの合金等を用いることができるが、特にCuを用いることが好ましい。導体層65cとしてCuを用いる場合には、無電解銅めっき又は電解銅めっき等の方法により容易に層形成をすることができる。導体層65cは、シールド効果を得るために基準電位(GND)と電気的に接続することが好ましい。シールド効果を高めることにより、クロストークの低減やEMIノイズの低減を実現することができる。
As the
導体ワイヤ65の大きさは任意で構わないが、図19(c)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)を用いる場合には、コアとなる線材65aの外径φ1は、例えば20〜40μmとすることができる。
The size of the
コアとなる線材65aを被覆する被覆層65bの厚さは、予めコアとなる線材65aの周囲に被覆層65bが形成されている導体ワイヤ65を用い、それをワイヤボンディングする場合には、例えば2〜8μmとすることができる。又、被覆されていない線材65aをワイヤボンディングした後に線材65aの周囲に被覆層65bを形成する場合には、例えば10〜50μmとすることができる。なお、被覆層65bの厚さは、被覆層65bを構成する材料とインピーダンス整合の要求によって、最適な値に設定することが好ましい。導体層65cの厚さは、例えば5〜30μmとすることができる。
The thickness of the
図19(c)において、線材65aの外径φ1と導体層65cの内径φ2との比率は、略1:3〜6の範囲であることが好ましい。このような比率にすることによって、クロストークの発生の回避に加えて、インピーダンスの整合をより効果的に行うことができる。
In FIG. 19C, the ratio between the outer diameter φ1 of the
再び図18に戻って、支持体51の第2主面51b上には、第4配線層61bが形成され、更に、第4配線層61bを覆うように第3絶縁層52bが形成されている。第3絶縁層52b上には、第5配線層62bが形成されている。第4配線層61bと第5配線層62bとは、第3絶縁層52bを貫通する第3ビアホール52yを介して電気的に接続されている。
Returning to FIG. 18 again, a
更に、第5配線層62bを覆うように第4絶縁層53bが形成されている。第4絶縁層53b上には、第6配線層63bが形成されている。第5配線層62bと第6配線層63bとは、第4絶縁層53bを貫通する第4ビアホール53yを介して電気的に接続されている。
Further, a fourth insulating
更に、第6配線層63bを覆うように、開口部54yを有するソルダーレジスト膜54bが形成されている。第6配線層63bのソルダーレジスト膜54bの開口部54yから露出する部分は、電極パッドとして機能する(以降、第6配線層63bのソルダーレジスト膜54bの開口部54yから露出する部分を電極パッド63bという場合がある)。以降、電極パッド63bが形成されている面を、配線基板50の第2主面という場合がある。
Further, a solder resist
電極パッド63b上には、外部接続端子68が形成されている。外部接続端子68は、例えばはんだバンプである。外部接続端子68は、半導体パッケージ30を回路基板(図示せず)に実装する際に、回路基板の対応する端子と電気的に接続される接続端子として機能する。
An
第1配線層61aと第4配線層61bとは、支持体51を貫通するスルービア64を介して電気的に接続されている。
The
配線基板50の第1主面上には半導体チップ40が実装されている。半導体チップ40は、シリコン等からなる薄板化された半導体基板(図示せず)上に半導体集積回路(図示せず)や電極パッド(図示せず)が形成されたものである。半導体チップ40の電極パッド(図示せず)上には、電極となる電極端子41が形成されている。半導体チップ40の電極パッド(図示せず)は、電極端子41により、配線基板50の対応する電極パッド63aと電気的に接続されている。電極端子41は、例えば、はんだから構成されている。半導体チップ40と配線基板50のソルダーレジスト膜54aとの間には、アンダーフィル樹脂層42が充填されている。
A
図20は、半導体チップの電極端子の配置と積層コンデンサとの位置関係を例示する底面図である。図20(a)は、図18に示す半導体パッケージ30において、半導体チップ40の部分のみをZマイナス方向から見たものである。図20(a)に示すように、半導体チップ40において、電極端子41cは外周に2列配置されており、その内側に電極端子41a及び41bが配置されている。電極端子41a及び41bは、Y方向に6個連続して配置されている。電極端子41a及び41bは、X方向には交互に配置されている。
FIG. 20 is a bottom view illustrating the positional relationship between the arrangement of the electrode terminals of the semiconductor chip and the multilayer capacitor. FIG. 20A shows only the portion of the
なお、電極端子41a〜41cの個数は便宜上定めたものであり、これに限定されるものではなく、ここに示す以外の個数で電極端子41a〜41cを配置することが可能である。又、電極端子41a〜41cの配置も図20に示すものには限定されず、例えば、ちどり状に配置しても構わない。
Note that the number of
図20(b)は、電極端子41a及び41bと積層コンデンサ10との位置関係を模式的に示している。図20(b)に示すように、積層コンデンサ10は電極端子41a及び41bの配置されている領域の垂直直下に配置される。積層コンデンサ10の複数の第1の外部電極26aは半導体チップ40の電源に接続される電極端子41aと電気的に接続され、複数の第2の外部電極26bは半導体チップ40の基準電位(GND)に接続される電極端子41bと電気的に接続される。
FIG. 20B schematically shows the positional relationship between the
なお、図18に示すように、半導体チップ40と積層コンデンサ10との間には、第3配線層63a及び導体層66が形成されている。従って、半導体チップ40の電極端子41a及び41bと積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bとは、第3配線層63a及び導体層66を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 18, a
このように、本発明に係る積層コンデンサ10においては、配線基板50に内蔵されたときに、第1の内部電極22a及び第2の内部電極22bが配線基板50の厚さ方向(Z方向)に略平行に配置されるため、半導体チップ40の電極端子41のピッチが狭くなり、それに対応して第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bのピッチが狭くなっても、第1の内部電極22a及び第2の内部電極22bは、配線基板50の厚さ方向及び奥行き方向(図18のZ方向及びY方向)に拡大することが可能であるため、十分な面積を確保することができる。その結果、積層コンデンサ10は十分な容量を有することができるため、半導体チップ40の電源の電圧変動を低減することが可能となる。
Thus, in the
例えば、半導体チップ40の電極端子41のピッチが狭くなったことにともない、隣接する第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bに挟まれた領域の幅が、第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅W1(図3参照)よりも狭くなったような場合であっても、積層コンデンサ10は十分な容量を有することができる。
For example, as the pitch of the
又、本発明に係る半導体パッケージ30においては、配線基板50に空洞部50xを設け、空洞部50x内で半導体チップ40の信号線に接続される電極端子41cと任意の配線層とを、立体的に湾曲可能な導体ワイヤ65を用いて電気的に接続する。その結果、電極端子41cが極めて高密度になっても、電極端子41cと任意の配線層とを容易に接続することができる。
In the semiconductor package 30 according to the present invention, the wiring board 50 is provided with the
又、導体ワイヤ65として、導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)を用いることにより、クロストークの低減やEMIノイズの低減を実現することができる。
Further, by using a
〈本発明に係る半導体パッケージの製造方法〉
図21〜図34を参照しながら本発明に係る積層コンデンサ10を内蔵する半導体パッケージ30の製造方法について説明する。図21〜図34は、本発明に係る半導体パッケージの製造工程を例示する図である。図21〜図34において、図18と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。
<Method for Manufacturing Semiconductor Package According to the Present Invention>
A method of manufacturing the semiconductor package 30 incorporating the
始めに、図21に示す工程では、中心部に空洞部50xが設けられている配線基板50aを用意する。図21(a)は断面図であり、図21(b)は斜視図である。なお、図21(b)は配線基板50aの外観のみを示しており、第4配線層61b等は省略されている。配線基板50aは、一連の工程を経て図18に示す配線基板50となるものである。配線基板50aは絶縁材料から構成されている支持体51を有し、支持体51の第1主面51a上には、第1配線層61a、第2配線層62a、第1絶縁層52a、第2絶縁層53a、第1ビアホール52x、第2ビアホール52yが形成されている。又、支持体51の第2主面51b上には、第4配線層61bが形成されている。第1配線層61aと第4配線層61bとは、支持体51を貫通するスルービア64を介して電気的に接続されている。
First, in the step shown in FIG. 21, a
次いで、図22に示す工程では、第3配線層63aとなる金属箔63を用意し、第2絶縁層53a上に接合する。接合には、任意の接着剤や接着シート等を用いることができる。金属箔63としては、例えば銅箔を用いることができるが、その他の金属を用いても構わない。金属箔63上には、第3配線層63aとなる部分に開口部を有するレジスト膜(図示せず)が形成されている。
Next, in a step shown in FIG. 22, a
次いで、図23に示す工程では、金属箔63の半導体チップ40の電極端子41cに接続される予定の位置と、同一平面である金属箔63の半導体チップ40の電極端子41と接続されない予定の位置、又は、異なる平面である第2配線層62aとを、導体ワイヤ65を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する。導体ワイヤ65としては、図19(c)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)等を用いることができる。導体ワイヤ65を構成する材料等については、前述の通りである。
Next, in the step shown in FIG. 23, the position where the
一例として、図19(c)に示すような導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)を用いた場合のワイヤボンディングの方法について図24を参照しながら詳しく説明する。
As an example, a
図24は、ワイヤボンディングの方法について例示する図である。63xは、金属箔63の半導体チップ40の電極端子41cに接続される予定の位置に対応するレジスト膜の開口部(以下、開口部63xとする)を示している。始めに、図24(a)に示すように、金属箔63の開口部63xに、導体ワイヤ65を構成する線材65aの一端を接続する。
FIG. 24 is a diagram illustrating a wire bonding method.
次いで、図24(b)に示すように、金属箔63に接続した線材65aの表面と開口部63xを絶縁材料で被覆して被覆層65bを形成する。次いで、図24(c)に示すように、被覆層65bを導体金属で被覆して導体層65cを形成する。導体層65cは、例えば無電解めっき法や金属化合物熱分解法等で形成することができる。このようにして、金属箔63の開口部63xに、導体ワイヤ65をワイヤボンディングすることができる。
Next, as shown in FIG. 24B, the surface of the
ワイヤボンディングの完了後、図25に示す工程では、予め所定の製造方法で製造した本発明に係る積層コンデンサ10を用意する。そして、金属箔63の半導体チップ40の電極端子41a及び41bに接続される予定の位置に対応するレジスト膜の開口部(図示せず)と、積層コンデンサ10の対応する第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bとを、導体層66により接合する。
After completion of the wire bonding, in the step shown in FIG. 25, the
次いで、図26に示す工程では、空洞部50xの積層コンデンサ10及び導体ワイヤ65の周囲に絶縁性樹脂67を充填し硬化させる。絶縁性樹脂67は空洞部50xを完全に塞いで、金属箔63、導体ワイヤ65、導体層66を全面的に覆うのに十分な量で充填することが好ましい。ただし、絶縁性樹脂67は、絶縁性樹脂67の上面と支持体51の第2主面51bとが略面一になるように充填し、積層コンデンサ10の導体層66が形成されていない側の面が絶縁性樹脂67から露出するように形成する。絶縁性樹脂67は、例えば3液性エポキシ系樹脂等をポッティングによって塗布し、例えば50〜100℃の温度を維持して硬化させることにより形成することができる。
Next, in the step shown in FIG. 26, the insulating
次いで、図27に示す工程では、支持体51の第2主面51b、絶縁性樹脂67、積層コンデンサ10の絶縁性樹脂67から露出している面の上に、第4配線層61bを被覆する第3絶縁層52bを形成する。第3絶縁層52bの材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂材を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 27, the
第3絶縁層52bは、例えば、支持体51の第2主面51b、絶縁性樹脂67、積層コンデンサ10の絶縁性樹脂67から露出している面の上に樹脂フィルムをラミネートした後、樹脂フィルムをプレス(押圧)し、その後、190℃程度の温度で熱処理して硬化させることにより形成することができる。
The third
次いで、図28に示す工程では、第3絶縁層52bの所定の位置に、レーザ加工法やプラズマエッチング法等を用いて第3ビアホール52yを形成する。第3ビアホール52yは、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a、第2の外部電極26b又は第4配線層61bが露出するように形成する。
Next, in a step shown in FIG. 28, a third via
ここで、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅は、第3ビアホール52yの第1の外部電極26a及び第2の外部電極26b側の外径よりも広いことが好ましい。もしも製造工程で加工ずれが全く生じないとすれば、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅は、第3ビアホール52yの第1の外部電極26a及び第2の外部電極26b側の外径と等しくてもよい。しかし、実際には加工ずれが生じるため、それを考慮して積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bの幅は、例えば配線基板50の層間接続最小パッド径以上とすることが好ましい。
Here, the width of the first
ここで、層間接続最小ランド径とは、積層コンデンサ10の外部電極26a上に形成されている第1ビアホール52xの外部電極26aと反対側に形成される第2配線層62aの部分(この部分をパッドという)の最小径である。
Here, the interlayer connection minimum land diameter is the portion of the
なお、第3絶縁層52bとして感光性樹脂膜を用い、フォトリソグラフィによりパターニングして及び第3ビアホール52yを形成する方法を用いてもよいし、スクリーン印刷により開口部が設けられた樹脂膜をパターニングして第3ビアホール52yを形成する方法を用いてもよい。
Alternatively, a method may be used in which a photosensitive resin film is used as the third insulating
次いで、図29に示す工程では、第3絶縁層52b上に、第4配線層61bに第3ビアホール52yを介して接続される第5配線層62bを形成する。第5配線層62bとしては、例えばCu等を用いることができる。第5配線層62bは、例えば、セミアディティブ法により形成される。
Next, in a step shown in FIG. 29, a
第5配線層62bを、セミアディティブ法により形成する例を、より詳しく説明すると、先ず、無電解めっき法又はスパッタ法により、第3ビアホール52y内及び第3絶縁層52b上にCuシード層(図示せず)を形成した後に、第5配線層62bに対応する開口部を備えたレジスト膜(図示せず)を形成する。次いで、Cuシード層をめっき給電層に利用した電解めっき法により、レジスト膜の開口部にCu層パターン(図示せず)を形成する。
An example in which the
続いて、レジスト膜を除去した後に、Cu層パターンをマスクにしてCuシード層をエッチングすることにより、第5配線層62bを得る。なお、第5配線層62bの形成方法としては、上述したセミアディティブ法の他にサブトラクティブ法などの各種の方法を用いることができる。
Subsequently, after removing the resist film, the
次いで、図30に示す工程では、上記と同様な工程を繰り返すことにより、第4絶縁層53b及び第6配線層63bを積層する。すなわち、第5配線層62bを被覆する第4絶縁層53bを形成した後に、第5配線層62b上の第4絶縁層53bの部分に第4ビアホール53yを形成する。
Next, in the process shown in FIG. 30, the fourth insulating
更に、第4絶縁層53b上に、第4ビアホール53yを介して第5配線層62bに接続される第6配線層63bを形成する。第6配線層63bの材料としては、例えばCu等を用いることができる。第6配線層63bは、例えば、セミアディティブ法により形成される。
Further, a
このようにして、支持体51の第2主面51b上に所定のビルドアップ配線層が形成される。本実施の形態では、支持体51の第1主面51a及び第2主面51b上にそれぞれ3層のビルドアップ配線層(第1配線層61a〜第3配線層63a及び第4配線層61b〜第6配線層63b)を形成したが、n層(nは1以上の整数)のビルドアップ配線層を形成してもよい。
In this way, a predetermined buildup wiring layer is formed on the second
次いで、図31に示す工程では、金属箔63をパターニングして第3配線層63aを形成する。具体的には、金属箔63の第3配線層63aとなる部分の上にレジスト膜(図示せず)を形成した後エッチングを行い、レジスト膜(図示せず)が形成されていない部分の金属箔63を除去する。その後レジスト膜(図示せず)を除去することにより、第3配線層63aを形成することができる。なお、金属箔63として銅箔を用いた場合には、例えば塩化第二鉄等をエッチャントとして使用することができる。
Next, in a step shown in FIG. 31, the
次いで、図32に示す工程では、第3配線層63a及び第6配線層63bを被覆するように第2絶縁層53a及び第4絶縁層53b上に、ソルダーレジスト膜54a及び54bを形成する。そして、ソルダーレジスト膜54a及び54bを露光、現像することで開口部54x及び54yを形成する。これにより、第3配線層63a及び第6配線層63bは、ソルダーレジスト膜54a及び54bの開口部54x及び54y内に露出する。
Next, in a step shown in FIG. 32, solder resist
次いで、図33に示す工程では、ソルダーレジスト膜54a及び54bの開口部54x及び54y内の第3配線層63a及び第6配線層63b上に、例えばNiめっき層とAuめっき層をこの順に積層したNi/Auめっき層等(図示せず)を形成する。そして、ソルダーレジスト膜54bの開口部54y内の第6配線層63bに形成したNi/Auめっき層等の上に外部接続端子68を形成する。外部接続端子68は、例えばはんだバンプである。
Next, in the step shown in FIG. 33, for example, a Ni plating layer and an Au plating layer are laminated in this order on the
次いで、図34に示す工程では、電極端子41が形成された半導体チップ40を用意する。そして、ソルダーレジスト膜54aの開口部54x内の第3配線層63aに形成したNi/Auめっき層等の上に、プレソルダ(図示せず)を形成する。プレソルダは、Ni/Auめっき層等の上に、はんだペーストを塗布しリフロー処理することにより得られる。又、Ni/Auめっき層等の上に、はんだボールを実装しても構わない。
Next, in the step shown in FIG. 34, the
そして、半導体チップ40の電極端子41とソルダーレジスト膜54aの開口部54x内に形成されたプレソルダとを電気的に接続する。半導体チップ40の電極端子41とプレソルダとの電気的な接続は、例えば、230℃に加熱し、はんだを融解させることにより行う。なお、半導体チップ40の電極端子41が、はんだから構成されている場合には、電極端子41及びプレソルダは溶融し合金となり、一つのバンプが形成される。次いで、半導体チップ40とソルダーレジスト膜54aとの間にアンダーフィル樹脂42を充填することにより、図18に示す半導体パッケージ30が完成する。
Then, the
〈本発明に係る半導体パッケージの変形例〉
図35を参照しながら本発明に係る積層コンデンサ10を内蔵する半導体パッケージ30の変形例である半導体パッケージ70について説明する。図35は、本発明に係る積層コンデンサを内蔵する半導体パッケージの変形例を示す断面図である。図35において、図18と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図35を参照するに、半導体パッケージ70において、積層コンデンサ10の一方の面と第3配線層63aの一部とが接着層72を介して接着されている。接着層72は、例えばエポキシ系等の絶縁性を有する接着剤から構成されている。
<Modification of Semiconductor Package According to the Present Invention>
A semiconductor package 70 that is a modification of the semiconductor package 30 incorporating the
又、第3配線層63aの一部及び接着層72に第5ビアホール73xが設けられ、半導体チップ40の電極端子41a及び41bと積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bとが第5ビアホール73x内に形成された金属層74を介して電気的に接続されている。これらを除く構成は、図18に示す半導体パッケージ30と同様であるため、その説明は省略する。半導体パッケージ70は、半導体パッケージ30と同様の効果を奏する。
A fifth via hole 73x is provided in a part of the
〈本発明に係る半導体パッケージの製造方法の変形例〉
図36〜図42を参照しながら本発明に係る積層コンデンサ10を内蔵する半導体パッケージ70の製造方法について説明する。図36〜図42は、本発明に係る半導体パッケージの製造工程の変形例を示す図である。図36〜図42において、図35と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。
<Modification of Manufacturing Method of Semiconductor Package According to the Present Invention>
A method of manufacturing the semiconductor package 70 incorporating the
始めに、図21から図23と同様の工程により、図23に示す構造体を作製する。ただし、金属箔としては、金属箔63とは異なり表面にレジスト膜が形成されていない金属箔71を用いる。金属箔71としては、例えば銅箔を用いることができるが、その他の金属を用いても構わない。
First, the structure shown in FIG. 23 is manufactured through the same steps as those shown in FIGS. However, as the metal foil, unlike the
次いで、図36に示す工程では、予め所定の製造方法で製造した本発明に係る積層コンデンサ10を用意する。そして、金属箔71の半導体チップ40の電極端子41a及び41bに接続される予定の位置に、積層コンデンサ10を接着する。接着層72は、接着剤が硬化することによりできた層である。接着剤としては、例えばエポキシ系等の絶縁性を有する半硬化状態のシート状の接着剤等を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 36, the
次いで、図37に示す工程では、空洞部50xの積層コンデンサ10及び導体ワイヤ65の周囲に絶縁性樹脂67を充填し硬化させる。絶縁性樹脂67は空洞部50xを完全に塞いで、金属箔71、導体ワイヤ65を全面的に覆うのに十分な量で充填することが好ましい。ただし、絶縁性樹脂67は、絶縁性樹脂67の上面と支持体51の第2主面51bとが略面一になるように充填し、積層コンデンサ10の接着層72が形成されていない側の面が絶縁性樹脂67から露出するように形成する。絶縁性樹脂67は、例えば3液性エポキシ系樹脂等をポッティングによって塗布し、例えば50〜100℃の温度を維持して硬化させることにより形成することができる。
Next, in the step shown in FIG. 37, the insulating
次いで、図38に示す工程では、支持体51の第2主面51b、絶縁性樹脂67、積層コンデンサ10の絶縁性樹脂67から露出している面の上に、第4配線層61bを被覆する第3絶縁層52bを形成する。第3絶縁層52bの材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂材を用いることができる。
Next, in the step shown in FIG. 38, the
第3絶縁層52bは、例えば、支持体51の第2主面51b、絶縁性樹脂67、積層コンデンサ10の絶縁性樹脂67から露出している面の上に樹脂フィルムをラミネートした後、樹脂フィルムをプレス(押圧)し、その後、190℃程度の温度で熱処理して硬化させることにより形成することができる。
The third
次いで、図39に示す工程では第3絶縁層52bの所定の位置に、レーザ加工法やプラズマエッチング法等を用いて第3ビアホール52yを形成する。又、金属箔71及び接着層72の積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bに対応する位置に、レーザ加工法やプラズマエッチング法等を用いて第5ビアホール73xを形成する。第3ビアホール52y及び第5ビアホール73xは、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a、第2の外部電極26b又は第4配線層61bが露出するように形成する。
Next, in a step shown in FIG. 39, a third via
次いで、図40に示す工程では、第3絶縁層52b上に、第4配線層61bに第3ビアホール52yを介して接続される第5配線層62bを形成する。又、第5ビアホール73xに金属層74を形成する。第5配線層62b及び金属層74としては、例えばCu等を用いることができる。第5配線層62b及び金属層74は、例えば、セミアディティブ法により形成される。
Next, in a step shown in FIG. 40, a
次いで、図41に示す工程では、上記と同様な工程を繰り返すことにより、第4絶縁層53b及び第6配線層63bを積層する。すなわち、第5配線層62bを被覆する第4絶縁層53bを形成した後に、第5配線層62b上の第4絶縁層53bの部分に第4ビアホール53yを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 41, the fourth insulating
更に、第4絶縁層53b上に、第4ビアホール53yを介して第5配線層62bに接続される第6配線層63bを形成する。第6配線層63bの材料としては、例えばCu等を用いることができる。第6配線層63bは、例えば、セミアディティブ法により形成される。
Further, a
このようにして、支持体51の第2主面51b上に所定のビルドアップ配線層が形成される。本実施の形態では、支持体51の第1主面51a及び第2主面51b上にそれぞれ3層のビルドアップ配線層(第1配線層61a〜第3配線層63a及び第4配線層61b〜第6配線層63b)を形成したが、n層(nは1以上の整数)のビルドアップ配線層を形成してもよい。
In this way, a predetermined buildup wiring layer is formed on the second
次いで、図42に示す工程では、第3配線層63aを形成する。第3配線層63aは、例えば金属箔71を一旦エッチングで除去した後、改めてセミアディティブ法等で形成することができる。なお、金属箔71として銅箔を用いた場合には、例えば塩化第二鉄等をエッチャントとして使用することができる。次いで、図32から図34と同様の工程により、図35に示す半導体パッケージ70が完成する。
Next, in a step shown in FIG. 42, a
以上、本発明に係る積層コンデンサ及びそれを内蔵した半導体パッケージ並びにそれらの製造方法について詳説した。 The multilayer capacitor according to the present invention, the semiconductor package incorporating the multilayer capacitor, and the manufacturing method thereof have been described in detail.
本発明によれば、積層コンデンサ10が配線基板50に内蔵されたときに、第1の内部電極22a及び第2の内部電極22bが配線基板50の厚さ方向(Z方向)に略平行(支持体51の第1主面51a及び第2主面51bに略垂直)に配置されるため、半導体チップ40の電極端子41のピッチが狭くなり、それに対応して第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bのピッチが狭くなっても、第1の内部電極22a及び第2の内部電極22bは、配線基板50の厚さ方向及び奥行き方向(図18及び図35のZ方向及びY方向)に拡大することが可能であるため、十分な面積を確保することができる。その結果、積層コンデンサ10は十分な容量を有することができるため、半導体チップ40の電源の電圧変動を低減することが可能となる。
According to the present invention, when the
又、半導体チップ40の電源に接続される電極端子41a及び基準電位(GND)に接続される電極端子41bと積層コンデンサ10との接続を最短にすることが可能となり、寄生インダクタンスを極めて低く抑えることができる。
In addition, the connection between the
又、積層コンデンサ10は、半導体パッケージ30又は半導体パッケージ70に内蔵されているため、半導体パッケージ30又は半導体パッケージ70の薄型化を図ることができる。
In addition, since the
又、積層コンデンサ10の第1の外部電極26a及び第2の外部電極26bと半導体チップ40の電極端子41a及び41bとをはんだにより接続する必要がないため、接続の高信頼性化を図ることができる。
Further, since it is not necessary to connect the first
又、本発明に係る半導体パッケージ30又は半導体パッケージ70においては、配線基板50に空洞部50xを設け、空洞部50x内で半導体チップ40の信号線に接続される電極端子41cと任意の配線層とを、立体的に湾曲可能な導体ワイヤ65を用いて電気的に接続する。その結果、電極端子41cが極めて高密度になっても、電極端子41cと任意の配線層とを容易に接続することができる。
Further, in the semiconductor package 30 or the semiconductor package 70 according to the present invention, the wiring board 50 is provided with the
又、導体ワイヤ65として、導体金属からなる線材65aを絶縁材料からなる被覆層65bで被覆し更に導体層65cを形成したもの(線材65aをコアとする同軸構造を有するもの)を用いることにより、クロストークの低減やEMIノイズの低減を実現することができる。
Further, by using a
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
10 積層コンデンサ
20 支持金属
20a 支持金属20の第1主面
20b 支持金属20の第2主面
21 誘電体層
21x,21y ビアホール
22a 第1の内部電極
22b 第2の内部電極
22x,22y,54x,54y,63x 開口部
26a 第1の外部電極
26b 第2の外部電極
26a1,26b1 面
30,70 半導体パッケージ
40 半導体チップ
41,41a,41b,41c 電極端子
42 アンダーフィル樹脂層
50,50a 配線基板
50x 空洞部
51 支持体
51a 支持体51の第1主面
51b 支持体51の第2主面
52a 第1絶縁層
52b 第3絶縁層
52x 第1ビアホール
52y 第3ビアホール
53a 第2絶縁層
53b 第4絶縁層
53x 第2ビアホール
53y 第4ビアホール
54a,54b ソルダーレジスト膜
61a 第1配線層
61b 第4配線層
62a 第2配線層
62b 第5配線層
63,71 金属箔
63a 第3配線層
63b 第6配線層
64 スルービア
65 導体ワイヤ
65a 線材
65b 被覆層
65c,66 導体層
67 絶縁性樹脂
68 外部接続端子
72 接着層
73x 第5ビアホール
74 金属層
A 部
B 切断位置
P1,P2,P3 ピッチ
W1,W2 幅
φ1,φ2 径
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記配線基板上に形成された複数の電極パッド上に半導体チップの複数の電極端子が接続されている半導体パッケージであって、
前記複数の電極パッドのうちの一部は、前記積層コンデンサの前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極と接続され、
前記複数の電極パッドのうちの、前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極と接続されている電極パッドよりも外側に配置されている電極パッドの少なくとも一部は、ワイヤを介して前記配線基板を構成する何れかの配線層と接続されていることを特徴とする半導体パッケージ。 A wiring board having a built-in multilayer capacitor in which a first external electrode and a second external electrode are formed;
A semiconductor package in which a plurality of electrode terminals of a semiconductor chip are connected to a plurality of electrode pads formed on the wiring board,
A part of the plurality of electrode pads is connected to the first external electrode and the second external electrode of the multilayer capacitor,
Among the plurality of electrode pads, at least a part of the electrode pads arranged outside the electrode pads connected to the first external electrode and the second external electrode are arranged via the wires. A semiconductor package characterized by being connected to any wiring layer constituting a wiring board.
前記空洞部の前記積層コンデンサ及び前記ワイヤの周辺部には、絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。 The multilayer capacitor and the wire are arranged in a cavity provided in the wiring board,
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein a peripheral portion of the multilayer capacitor and the wire in the hollow portion is filled with an insulating resin.
誘電体層を介して前記複数の第1の内部電極と互いに間挿し合うように、所定の間隔で並設され相互に接続された複数の第2の内部電極と、
前記複数の第1の内部電極と接続される前記第1の外部電極と、
前記複数の第2の内部電極と接続される前記第2の外部電極と、を有し、
前記複数の第1の内部電極及び前記複数の第2の内部電極は、前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極に挟まれた領域に、前記第1の外部電極と前記第2の外部電極の対向する面に対して略平行に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項記載の半導体パッケージ。 The multilayer capacitor includes a plurality of first internal electrodes arranged in parallel at a predetermined interval and connected to each other,
A plurality of second internal electrodes arranged in parallel with each other at a predetermined interval so as to be interleaved with the plurality of first internal electrodes via a dielectric layer;
The first external electrode connected to the plurality of first internal electrodes;
The second external electrode connected to the plurality of second internal electrodes,
The plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes are arranged in a region sandwiched between the first external electrode and the second external electrode, and the first external electrode and the second external electrode. 5. The semiconductor package according to claim 1, wherein the semiconductor package is disposed substantially parallel to the opposing surface of the external electrode.
前記第2の内部電極同士は、前記誘電体層の前記第1の内部電極が形成されていない領域に設けられたビアホールを介して相互に接続されていることを特徴とする請求項5又は6記載の半導体パッケージ。 The first internal electrodes are connected to each other through a via hole provided in a region where the second internal electrode of the dielectric layer is not formed,
The second internal electrodes are connected to each other through via holes provided in a region of the dielectric layer where the first internal electrodes are not formed. The semiconductor package described.
前記所定のピッチは、隣接する前記第1の外部電極と前記第2の外部電極とのピッチに等しいことを特徴とする請求項5乃至9の何れか一項記載の半導体パッケージ。 Among the plurality of electrode terminals, a plurality of electrode terminals corresponding to the power source of the semiconductor chip and a plurality of electrode terminals corresponding to the reference potential of the semiconductor chip are arranged in parallel at a predetermined pitch,
10. The semiconductor package according to claim 5, wherein the predetermined pitch is equal to a pitch between the first external electrode and the second external electrode adjacent to each other.
前記第1の外部電極と前記第2の外部電極のうちの他方は前記半導体チップの基準電位に対応する複数の電極端子と接続されていることを特徴とする請求項5乃至10の何れか一項記載の半導体パッケージ。 One of the first external electrode and the second external electrode is connected to a plurality of electrode terminals corresponding to the power source of the semiconductor chip,
11. The other of the first external electrode and the second external electrode is connected to a plurality of electrode terminals corresponding to a reference potential of the semiconductor chip. A semiconductor package according to item.
前記第1の外部電極と前記第2の外部電極のうちの他方は前記半導体チップの基準電位に対応する複数の電極端子の垂直直下に配置されていることを特徴とする請求項5乃至11の何れか一項記載の半導体パッケージ。 One of the first external electrode and the second external electrode is disposed directly below a plurality of electrode terminals corresponding to the power source of the semiconductor chip,
12. The other of the first external electrode and the second external electrode is disposed directly below a plurality of electrode terminals corresponding to a reference potential of the semiconductor chip. The semiconductor package according to any one of the above.
前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の開口部の一部と、前記配線基板を構成する何れかの配線層とをワイヤで接続する第2工程と、
前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の開口部の一部に積層コンデンサの第1の外部電極及び第2の外部電極を接合する第3工程と、
前記空洞部の前記積層コンデンサ及び前記ワイヤの周辺部に、前記積層コンデンサの前記開口部に接合した面の反対面が露出するように絶縁性樹脂を充填する第4工程と、
前記金属箔をパターニングして半導体チップを接続する電極パッドを含む配線層を形成する第5工程と、を有する半導体パッケージの製造方法。 A first step of bonding a metal foil provided with a resist film having a predetermined opening on one surface of a wiring board having a cavity;
A second step of connecting a part of a predetermined opening of the metal foil located in the hollow portion and any wiring layer constituting the wiring board with a wire;
A third step of joining the first external electrode and the second external electrode of the multilayer capacitor to a part of the predetermined opening of the metal foil located in the hollow portion;
A fourth step of filling an insulating resin so that a surface opposite to a surface bonded to the opening of the multilayer capacitor is exposed at a peripheral portion of the multilayer capacitor and the wire in the hollow portion;
A fifth step of patterning the metal foil to form a wiring layer including an electrode pad for connecting a semiconductor chip.
前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の部分と、前記配線基板を構成する何れかの配線層とをワイヤで接続する第2工程と、
前記空洞部に位置する前記金属箔の所定の部分に積層コンデンサの第1の外部電極及び第2の外部電極を絶縁性樹脂で接着する第3工程と、
前記空洞部の前記積層コンデンサ及び前記ワイヤの周辺部に、前記積層コンデンサの前記開口部に接合した面の反対面が露出するように絶縁性樹脂を充填する第4工程と、
前記金属箔を除去した後、前記金属箔が形成されていた面に、半導体チップを接続する電極パッドを含む配線層を形成する第5工程と、を有する半導体パッケージの製造方法。 A first step of joining a metal foil to one surface of a wiring board having a cavity,
A second step of connecting a predetermined portion of the metal foil located in the hollow portion and any wiring layer constituting the wiring board with a wire;
A third step of bonding the first external electrode and the second external electrode of the multilayer capacitor to a predetermined portion of the metal foil located in the cavity with an insulating resin;
A fourth step of filling an insulating resin so that a surface opposite to a surface bonded to the opening of the multilayer capacitor is exposed at a peripheral portion of the multilayer capacitor and the wire in the hollow portion;
And a fifth step of forming a wiring layer including an electrode pad for connecting a semiconductor chip on the surface on which the metal foil is formed after removing the metal foil.
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