JP2010147418A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近時、回路基板上にLSI等の半導体素子(半導体チップ)が搭載され、回路基板の下面に半田バンプ(半田ボール)が形成されたBGA(Ball Grid Array)パッケージが注目されている。 Recently, a BGA (Ball Grid Array) package in which a semiconductor element (semiconductor chip) such as an LSI is mounted on a circuit board and solder bumps (solder balls) are formed on the lower surface of the circuit board has attracted attention.
このような半導体装置に用いられる回路基板は、高密度実装等を実現すべく、更なる微細化が要求されている。 A circuit board used in such a semiconductor device is required to be further miniaturized in order to realize high-density mounting and the like.
かかる回路基板のビア(開口部)は、例えば、ドリル、レーザ、フォトリソグラフィ技術等により形成される。配線の微細化に伴い、ビアの径も小さくなる傾向にある。
径の小さいビアは電気抵抗やインダクタンスが比較的大きい。信号線の場合には、径の小さいビアを用いたとしても、特段の問題は生じない。しかし、安定した動作を確保するためには、電源線や接地線(グラウンド線)については、電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することが好ましい。 Small diameter vias have relatively large electrical resistance and inductance. In the case of a signal line, even if a via having a small diameter is used, no particular problem occurs. However, in order to ensure stable operation, it is preferable to sufficiently reduce the electrical resistance and inductance of the power supply line and the ground line (ground line).
本発明の目的は、微細化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスの低減を実現し得る半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce the electrical resistance and inductance of a power supply line and a ground line while miniaturization is achieved.
実施形態の一観点によれば、柱状体を有する型を絶縁層に押しつけることにより、前記柱状体により前記絶縁層を貫き、前記絶縁層を貫く開口部を形成する工程と、前記開口部内に導電体を埋め込む工程と、前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層を回路基板上に配する工程と、前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に半導体素子を実装し、前記半導体素子の複数の電極が前記導電体により共通接続される工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the embodiment, a step of pressing a mold having a columnar body against an insulating layer to penetrate the insulating layer by the columnar body and forming an opening penetrating the insulating layer; and conducting in the opening Embedding a body, disposing the insulating layer in which the conductor is embedded on a circuit board, mounting a semiconductor element on the insulating layer in which the conductor is embedded, and a plurality of the semiconductor elements A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of commonly connecting electrodes by the conductor.
実施形態の他の観点によれば、柱状の導電体を含む導電層を絶縁層に押しつけ、前記導電体により前記絶縁層を貫く工程と、前記絶縁層の表面が露出するまで前記導電層を研磨することにより、前記絶縁層内に前記導電体を埋め込む工程と、前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層を回路基板上に配する工程と、前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に半導体素子を実装し、前記半導体素子の複数の電極が前記導電体により共通接続される工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the embodiment, a step of pressing a conductive layer including a columnar conductor against the insulating layer and penetrating the insulating layer with the conductor, and polishing the conductive layer until a surface of the insulating layer is exposed A step of embedding the conductor in the insulating layer, a step of arranging the insulating layer in which the conductor is embedded on a circuit board, and a semiconductor on the insulating layer in which the conductor is embedded. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: mounting an element; and connecting a plurality of electrodes of the semiconductor element in common by the conductor.
実施形態の更に他の観点によれば、回路基板上に形成された絶縁層と、絶縁層を貫く開口部内に埋め込まれた導電体と、前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に実装された半導体素子とを有し、前記半導体素子の複数の電極が、前記導電体により共通接続されていることを特徴とする半導体装置が提供される。 According to still another aspect of the embodiment, an insulating layer formed on a circuit board, a conductor embedded in an opening penetrating the insulating layer, and mounted on the insulating layer in which the conductor is embedded. A semiconductor device is provided, wherein a plurality of electrodes of the semiconductor element are connected in common by the conductor.
開示の半導体装置及びその製造方法によれば、半導体素子の複数の電源用電極等を共通接続するサイズの大きい導電体が絶縁層に埋め込まれているため、微細化を図りつつ、電源線等の電気抵抗等を十分に低減することができる。 According to the disclosed semiconductor device and the manufacturing method thereof, a large-sized conductor that commonly connects a plurality of power supply electrodes of the semiconductor element is embedded in the insulating layer. Electrical resistance and the like can be sufficiently reduced.
[第1実施形態]
第1実施形態による半導体装置及びその製造方法を図1乃至図6を用いて説明する。
[First Embodiment]
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
(半導体装置)
まず、本実施形態による半導体装置について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図及び平面図である。図1(a)は本実施形態による半導体装置を示す断面図(その1)である。図1(b)は、本実施形態による半導体装置の一部を示す平面図である。図1(a)は、図1(b)のA−A′断面に対応している。図2は、本実施形態による半導体装置を示す断面図(その2)である。図2は、図1(b)のB−B′断面に対応している。
(Semiconductor device)
First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view and a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional view (part 1) showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 1B is a plan view showing a part of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 1A corresponds to the AA ′ cross section of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 2 corresponds to the BB ′ cross section of FIG.
図1及び図2に示すように、回路基板(パッケージ基板、支持基板、コア層)10には、貫通孔(開口部、ビアホール)12a〜12cが形成されている。貫通孔12a(図1(a)参照)は、電源用の導電体(貫通電極、ビア)14aを埋め込むためのものである。貫通孔12b(図2参照)は、接地用(グラウンド用)の導電体14bを埋め込むためのものである。貫通孔12cは、信号用の導電体14cを埋め込むためのものである。貫通孔12a〜12cの径は、例えば150〜300μm程度である。回路基板10としては、例えばガラスエポキシ基板等が用いられている。なお、回路基板10は、ガラスエポキシ基板に限定されるものではない。例えば、セラミック基板等を、回路基板10として用いてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, through holes (openings, via holes) 12 a to 12 c are formed in a circuit board (package board, support board, core layer) 10. The through
貫通孔12a〜12c内には、導電体14a〜14cがそれぞれ埋め込まれている。導電体14a〜14cの材料としては、例えばCu(銅)等が用いられている。電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスは、十分に低く設定することが好ましい。このため、回路基板10には、電源用の導電体14a(図1(a)参照)や接地用の導電体14b(図2参照)が多数埋め込まれている。
導電体14a〜14cが埋め込まれた回路基板10の上面側には、配線16a〜16cが形成されている。配線16a〜16cの材料としては、例えばCu等が用いられている。回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体14aは、配線16aにより互いに電気的に接続されている。これにより、回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体14aが、並列に接続されている。また、回路基板10に埋め込まれた多数の接地用の導電体14bは、配線16bにより互いに電気的に接続されている。これにより、回路基板10に埋め込まれた多数の接地用の導電体14bが、並列に接続されている。また、信号用の配線16cは、回路基板10に埋め込まれた信号用の導電体14cに接続されている。
導電体14a〜14cが埋め込まれた回路基板10の下面側には、配線18a〜18cが形成されている。配線18a〜18cの材料としては、例えばCu等が用いられている。回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体14aは、配線18aにより互いに電気的に接続されている。また、回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体14bは、配線18bにより互いに電気的に接続されている。また、信号用の配線18cは、回路基板10に埋め込まれた信号用の導電体14cに接続されている。
回路基板10の上面側には、配線16a〜16cを覆うように絶縁層20が形成されている。絶縁層20の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層20の材料としては、例えば樹脂が用いられている。より具体的には、絶縁層20の材料として、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An
絶縁層20には、配線16a〜16cにそれぞれ達する開口部(ビアホール)22a〜22cが形成されている。開口部22a〜22c内には、導電体(ビア)24a〜24cが埋め込まれている。導電体24a〜24cの材料としては、例えばCu等が用いられている。上述したように、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスは、十分に低く設定することが好ましい。このため、絶縁層20には電源用の導電体24aや接地用の導電体24bが多数埋め込まれている。電源用の導電体24aは、配線16aにより互いに電気的に接続されている。接地用の導電体24bは、配線16bにより互いに電気的に接続されている。信号用の導電体24cは、信号用の配線16cに接続されている。
Openings (via holes) 22a to 22c reaching the
回路基板10の下面側には、配線18a〜18cを覆うように絶縁層26が形成されている。絶縁層26の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層26の材料としては、例えば樹脂が用いられている。より具体的には、絶縁層26の材料として、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An insulating
絶縁層26には、配線18a〜18cに達する開口部(ビアホール)28a〜28cが形成されている。開口部28a〜28c内には、導電体(ビア)30a〜30cが埋め込まれている。導電体30a〜30cの材料としては、例えばCu等が用いられている。
Openings (via holes) 28 a to 28 c reaching the
絶縁層26の下面側には、電極パッド32が形成されている。電極パッド32は、導電体30a〜30cにそれぞれ接続されている。電極パッド32のピッチは、例えば1mm程度である。電極パッド32の下面側には、半田バンプ34が形成されている。
An
導電体24a〜24cが埋め込まれた絶縁層20上には、配線(導電膜)36a〜36cが形成されている。配線36a〜36cの材料としては、例えばCu等が用いられている。絶縁層20に埋め込まれた多数の電源用の導電体24aは、配線(導電膜)36aにより互いに電気的に接続されている。また、絶縁層20に埋め込まれた多数の接地用の導電体24bは、配線(導電膜)36bにより互いに電気的に接続されている。また、信号用の配線36cは、絶縁層20に埋め込まれた信号用の導電体24cに接続されている。
Wirings (conductive films) 36a to 36c are formed on the insulating
配線36a〜36c等が形成された絶縁層20上には、絶縁層38が形成されている。絶縁層38の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層38の材料としては、例えば樹脂が用いられている。より具体的には、絶縁層38の材料として、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An insulating
絶縁層38には、配線(導電膜)36a〜36cに達する開口部(ビアホール)40a〜40cが形成されている。開口部40a〜40cは、絶縁層38を貫くように形成されている。後述するように、本実施形態では、柱状体(凸状体、凸部)56a〜56cを有する型56を絶縁層38に押しつけ、柱状体により絶縁層38を貫くことにより、絶縁層38に開口部40a〜40cが形成されている。本実施形態では、柱状体56a〜56cを有する型56を用いて開口部40a〜40cを形成するため、径(サイズ)の異なる開口部40a〜40cを容易に形成することが可能である。電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40aは、径の比較的大きい柱状体56aにより形成される。また、接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40bは、径の比較的大きい柱状体56bにより形成される。信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cは、径の比較的小さい柱状体56cにより形成される。電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40aの径は、例えば2mm×0.2mmとする。接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40bの径は、例えば2mm×0.2mmとする。信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cの径は、例えば0.1mmφとする。
In the insulating
開口部40a〜40c内には、導電体(ビア)42a〜42cが埋め込まれている。図1(b)に示すように、電源用の導電体42aと接地用の導電体42bとは交互に設けられている。電源用の導電体42aや接地用の導電体42bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)は、信号用の導電体42cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば3倍以上となっている。また、電源用の導電体42aや接地用の導電体42bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)を、信号用の導電体42cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば10倍以上とすることが更に好ましい。
Conductors (vias) 42a to 42c are embedded in the
導電体42a〜42cが埋め込まれた絶縁層38上には、ソルダーレジスト膜44が形成されている。
A solder resist
ソルダーレジスト膜44には、導電体42a〜42cに達する開口部46が形成されている。開口部46は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成されている。
In the solder resist
ソルダーレジスト膜44の開口部46内には、電極パッド50が形成されている。電極パッド50は、例えば半田ペーストにより形成されている。電極パッド50は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成されている。電源用の導電体42a上には、複数の電極パッド50が形成されている。接地用の導電体42b上には、複数の電極パッド50が形成されている。
An
電極パッド50が形成された絶縁層38上には、半導体素子(半導体チップ)2が実装されている。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体42a〜42cに電気的に接続されている。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体42aに電気的に接続されている。複数の電源用の電極48aは、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体42aにより共通接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体42bに電気的に接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体42bにより共通接続されている。半導体素子2の信号用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、信号用の導電体42cに電気的に接続されている。
A semiconductor element (semiconductor chip) 2 is mounted on the insulating
このように、本実施形態では、後述するように、柱状体56a〜56cを有する型56を絶縁層38に押し付けることにより、径の異なる開口部40a〜40cを形成し、開口部40a〜40c内に導電体42a〜42cを埋め込む。このため、本実施形態によれば、径の異なる導電体42a〜42cを絶縁層38に容易に埋め込むことが可能である。径の比較的大きい導電体42a、42bは、電源用や接地用の導電体として用いられる。一方、径の比較的小さい導電体42cは、信号用の導電体として用いられる。このため、本実施形態によれば、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
Thus, in this embodiment, as will be described later, by pressing the
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図3乃至図6を用いて説明する。図3乃至図6は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 3 to 6 are process cross-sectional views illustrating the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.
まず、台座(支持基板)54上に、導電膜を形成する。台座54としては、例えばシリコンウェハ等を用いることができる。導電膜の膜厚は、例えば5μm程度とする。導電膜の材料としては、例えばCu等を用いることができる。
First, a conductive film is formed on a pedestal (support substrate) 54. As the
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電膜をパターニングする。これにより、電源用の複数の導電体24a(図1(a)参照)に接続される配線(導電膜)36a、接地用の複数の導電体24b(図2参照)に接続される配線(導電膜)36b、及び、信号用の導電体24cに接続される配線(導電膜)36cが形成される(図3(a)参照)。
Next, the conductive film is patterned using a photolithography technique. Thereby, the wiring (conductive film) 36a connected to the plurality of
次に、配線36a〜36cが形成された台座54上に、絶縁層38を形成する(図3(b)参照)。樹脂層38の厚さは、例えば10μm程度とする。絶縁層38の材料としては、例えば樹脂を用いる。より具体的には、絶縁層38の材料として、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を用いる。絶縁層38としては、例えば半硬化状態の絶縁層を形成する。半硬化状態の絶縁層は、例えば絶縁層38を形成するための液体の樹脂材料を台座上に塗布し、この後、熱処理により樹脂材料を半硬化させることにより得ることが可能である。
Next, the insulating
なお、硬化していない絶縁層38を全面に形成し、後工程において、型56を絶縁層38に押し付けながら、絶縁層38を硬化させるようにしてもよい。
Alternatively, the uncured insulating
次に、柱状体(凸状体、凸部)56a〜56cが形成された型(インプリント型)56を用意する(図3(c)参照)。かかる型56は、後工程において絶縁層38に開口部40a〜40cを形成するためのものである。従って、柱状体56a〜56cの形状は、絶縁層38に形成すべき開口部40a〜40cの形状に応じて設定される。型56の材料としては、例えばシリコン等を用いることができる。型56の加工を行う際には、例えば異方性エッチング等を用いることができる。
Next, a mold (imprint mold) 56 in which columnar bodies (convex bodies, convex portions) 56a to 56c are formed is prepared (see FIG. 3C). The
柱状体56cの先端部(下端部)は尖っていることが好ましい。柱状体56cの先端部を尖らせるのは、後工程において型56を絶縁層38に押しつけて絶縁層38に開口部40a、40cを形成する際に、絶縁層38が柱状体56cにより貫通されやすいようにするためである。また、同様の観点から、柱状体56aの先端部(下端部)を尖らせるようにしてもよい。具体的には、柱状体56aの下端部に、断面が鋸歯状の凹凸を形成することが好ましい。
The tip end (lower end) of the
電源用の導電体42aを形成するための柱状体56aの径は、例えば2mm×0.2mmとする。接地用の導電体42bを形成するための柱状体56bの径は、例えば2mm×0.2mmとする。信号用の導電体42cを形成するための柱状体56cの径は、例えば0.1mmφとする。
The diameter of the
なお、型56の材料はシリコンに限定されるものではない。例えば、型56の材料として、ニッケル、ニッケル合金等の金属を用いてもよい。
Note that the material of the
次に、柱状体56a〜56cが形成された型56を絶縁層38に押し付ける(型押し、インプリント)(図3(b)及び図3(d)参照)。これにより、柱状体56a〜56cにより絶縁層38が貫通され、開口部(ビアホール)40a〜40cが絶縁層38に形成される。柱状体56a、56bにより絶縁層38を貫くことにより開口部40a、40bが形成されるため、開口部40a、40bの下部の断面積と開口部40a、40bの上部の断面積とは互いに等しくなる。本実施形態では、柱状体56a〜56cを有する型56を絶縁層38に押しつけることにより、絶縁層38に開口部40a〜40cを形成する。このため、形成すべき開口部40a〜40cの径に応じて柱状体56a〜56cの径を適宜設定することにより、様々なサイズの開口部40a〜40cを絶縁層38に形成することが可能である。例えば、電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40aや、接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40bは、十分に大きな径で形成することが可能である。一方、信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cは、比較的小さい径で形成することが可能である。
Next, the
次に、熱処理を行うことにより、絶縁層38を硬化させる。熱処理温度は、例えば300℃程度とする。熱処理時間は、例えば60分程度とする。
Next, the insulating
次に、型56を台座54上から取り外す。こうして、絶縁層38に、電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40a、接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40b及び信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cが形成される(図4(a)参照)。下端部が尖っている柱状体56cを用いて開口部40cを形成するため、絶縁層38が柱状体56cにより確実に貫かれ、開口部40c内に配線36cの上面が確実に露出される。
Next, the
次に、電気めっき法により、開口部40a〜40c内及び絶縁層38上に導電膜42を形成する(図4(b)参照)。導電膜42の膜厚は、例えば20μm程度とする。導電膜42としては、例えばCu膜等を形成する。
Next, a
次に、例えばCMP法(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)により、絶縁層38の上面が露出するまで導電膜42を研磨する(図4(c)参照)。これにより、開口部40a〜40c内に導電体42a〜42cが埋め込まれる。電源用の導電体42aや接地用の導電体42bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)は、信号用の導電体42cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば3倍以上とすることが好ましい。また、電源用の導電体42aや接地用の導電体42bの断面積を、信号用の導電体42cの断面積の例えば10倍以上とすることが更に好ましい。
Next, the
本実施形態では、電源用の導電体42aや接地用の導電体42bの径が比較的大きい。このような径の比較的大きい導電体42a、42bは、半導体素子2の複数の電源用の電極48aや複数の接地用の電極48bを共通接続することが可能である。本実施形態によれば、電源用の導電体42aや接地用の導電体42bとして径の比較的大きい導電体が形成されているため、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
In this embodiment, the diameters of the
次に、全面に、例えばスピンコート法により、ソルダーレジスト膜44を形成する。ソルダーレジスト膜44の膜厚は、例えば10μm程度とする。
Next, a solder resist
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電体42a〜42cに達する開口部46をソルダーレジスト膜44に形成する(図4(d)参照)。開口部46は、半導体素子2の電極48a〜48cにそれぞれ対応するように形成される。電源用の導電体42a上には、複数の開口部46が形成される。また、接地用の導電体42b上にも、複数の開口部46が形成される。開口部46のピッチは、例えば176μm程度とする。
Next, an
次に、ソルダーレジスト膜44に形成された開口部46内に、電極パッド50を形成する(図5(a)参照)。電極パッド50の材料としては、例えば半田ペーストを用いる。電極パッド50の材料として半田ペーストを用いる場合には、電極パッド50は例えば印刷法により形成することができる。電極パッド50は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成される。電源用の導電体42a上には、複数の電極パッド50が形成される。接地用の導電体42b上にも、複数の電極パッド50が形成される。
Next, an
次に、導電体42a〜42c等が埋め込まれた絶縁層38を支持している台座54を除去する(図5(b)参照)。台座54の除去は、例えばウエットエッチング等により行うことが可能である。エッチング液としては、台座54の材料がシリコンウェハである場合には例えばフッ酸等を用いる。なお、CMP法等により台座54を除去することも可能である。
Next, the
次に、図5(c)に示すように、絶縁層20、26、導電体14a〜14c、24a〜24c、30a〜30c及び半田バンプ34等が形成された回路基板(パッケージ基板)10を用意する。
Next, as shown in FIG. 5C, a circuit board (package board) 10 on which insulating
回路基板10としては、例えばガラスエポキシ基板等が用いられている。なお、回路基板10は、ガラスエポキシ基板に限定されるものではない。例えば、セラミック基板等を、回路基板10として用いてもよい。
As the
回路基板10には、貫通孔12a〜12cが形成されている。貫通孔12a〜12cの径は、例えば150〜300μm程度とする。貫通孔12a〜12c内には、導電体14a〜14cが埋め込まれている。導電体14a〜14cの材料としては、例えばCu等が用いられている。電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスは、十分に低く設定することが好ましい。このため、回路基板10には電源用の導電体14a(図1(a)参照)や接地用の導電体14b(図2参照)が多数埋め込まれている。また、回路基板10には、信号用の導電体12cも埋め込まれている。
Through
導電体12a〜12cが埋め込まれた回路基板10の上面側には、配線16a〜16cが形成されている。配線16a〜16cの材料としては、例えばCu等が用いられている。回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体12aは、配線16aにより並列に接続されている。また、回路基板10に埋め込まれた多数の接地用の導電体12bは、配線16bにより並列に接続されている。また、信号用の配線16cは、回路基板10に埋め込まれた信号用の導電体12cに接続されている。
Wirings 16a to 16c are formed on the upper surface side of the
導電体12a〜12cが埋め込まれた回路基板10の下面側には、配線18a〜18cが形成されている。配線18a〜18cの材料としては、例えばCu等が用いられている。回路基板10に埋め込まれた多数の電源用の導電体12aは、配線18aにより並列に接続されている。また、回路基板10に埋め込まれた接地用の導電体12bは、配線18bにより並列に接続されている。また、信号用の配線18cは、回路基板10に埋め込まれた信号用の導電体14cに接続されている。
Wirings 18a to 18c are formed on the lower surface side of the
回路基板10の上面側には、配線16a〜16cを覆うように絶縁層20が形成されている。絶縁層20の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層20の材料としては、例えば樹脂が用いられている。より具体的には、絶縁層20の材料として、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An insulating
絶縁層20には、配線16a〜16cに達する開口部22a〜22cが形成されている。開口部22a〜22c内には、導電体24a〜24cが埋め込まれている。導電体24a〜24cの材料としては、例えばCu等が用いられている。上述したように、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスは、十分に低く設定することが好ましい。このため、絶縁層20には電源用の導電体24aや接地用の導電体24bが多数埋め込まれている。
Openings 22 a to 22 c reaching the
回路基板10の下面側には、配線18a〜18cを覆うように絶縁層26が形成されている。絶縁層26の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層26の材料としては、例えば樹脂が用いられている。より具体的には、絶縁層26の材料として、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An insulating
絶縁層26には、配線18a〜18cに達する開口部28a〜28cがそれぞれ形成されている。開口部28a〜28c内には、導電体30a〜30cがそれぞれ埋め込まれている。導電体30a〜30cの材料としては、例えばCu等が用いられている。
絶縁層26の下面側には、電極パッド32が形成されている。電極パッド32は、導電体30a〜30cにそれぞれ接続されている。電極パッド32のピッチは、例えば1mm程度とする。電極パッド32の下面側には、半田バンプ34が形成されている。
An
次に、このような回路基板(パッケージ基板)10上に、導電体42a〜42c、配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38を載置する(図5(c)及び図6(a)参照)。
Next, the insulating
次に、加圧しながら加熱することにより、導電体42a〜42c、配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38を回路基板10上に貼り付ける。これにより、回路基板10上に形成された絶縁層20の上面と絶縁層38の下面とが接合される。また、絶縁層20に埋め込まれた導電体24a〜24cの上面と絶縁層38に埋め込まれた配線36a〜36cの下面とが接合される。
Next, the insulating
次に、絶縁層38、導電体42a〜42c等が設けられた回路基板10上に、半導体素子2を実装する。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体42a〜42cに電気的に接続される。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用電極48aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体42aに電気的に接続される。半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体42aにより共通接続される。また、半導体素子2の複数の接地用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体42bに電気的に接続される。半導体素子2の複数の接地用電極48bは、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体42bにより共通接続される。半導体素子2の信号用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた信号用の導電体42cに電気的に接続される。
Next, the
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。 Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.
このように、本実施形態では、柱状体56a〜56cを有する型56を絶縁層38に押し付けることにより、径の異なる開口部40a〜40cを形成し、開口部40a〜40c内に導電体42a〜42cを埋め込む。このため、本実施形態によれば、径の異なる導電体42a〜42cを絶縁層38に容易に埋め込むことが可能である。径の比較的大きい導電体42a、42bは、電源用や接地用の導電体として用いられる。一方、径の比較的小さい導電体42cは、信号用の導電体として用いられる。このため、本実施形態によれば、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
As described above, in this embodiment, the
[第2実施形態]
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法を図7乃至図14を用いて説明する。図1乃至図6に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Second Embodiment]
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態による半導体装置及びその製造方法は、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層(型)62を絶縁層38に押し付けることにより、絶縁層38に柱状の導電体62a〜62cを埋め込むことに主な特徴がある。
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment embed the
(半導体装置)
まず、本実施形態による半導体装置について図7及び図8を用いて説明する。図7は、本実施形態による半導体装置を示す断面図及び平面図である。図7(a)は本実施形態による半導体装置を示す断面図(その1)である。図7(b)は、本実施形態による半導体装置の一部を示す平面図である。図7(a)は、図7(b)のA−A′断面に対応している。図8は、本実施形態による半導体装置を示す断面図(その2)である。図8は、図7(b)のB−B′断面に対応している。
(Semiconductor device)
First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 7 is a sectional view and a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 7A is a first cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 7B is a plan view showing a part of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 7A corresponds to the AA ′ cross section of FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view (part 2) of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 8 corresponds to the BB ′ cross section of FIG.
図7及び図8に示すように、配線36a〜36cが埋め込まれた絶縁層38には、導電体(ビア)62a〜62cが埋め込まれている。電源用の導電体62aは、配線36aに接続されている。接地用の導電体62bは、配線36bに接続されている。信号用の導電体62cは、配線36cに接続されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, conductors (vias) 62a to 62c are embedded in the insulating
後述するように、本実施形態では、柱状の導電体(凸状体、凸部)62a〜62cを有する型62を絶縁層38に押しつけ、柱状の導電体62a〜62cにより絶縁層38を貫くことにより、絶縁層38中に導電体62a〜62cを埋め込む。本実施形態では、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押し付けることにより導電体62a〜62cを埋め込むため、径(サイズ)の異なる導電体62a〜62cを容易に絶縁層38に埋め込むことが可能である。
As will be described later, in this embodiment, a
電源用の導電体62aの上部の断面積と下部の断面積とは互いに等しくなっている。また、接地用の導電体62bの上部の断面積と下部の断面積とは互いに等しくなっている。
The upper cross-sectional area and the lower cross-sectional area of the
電源用の導電体62aの径は、比較的大きく設定されている。電源用の導電体62aの径は、例えば2mm×0.2mmとする。また、接地用の導電体62bの径も、比較的大きく設定されている。接地用の導電体62bの径は、例えば2mm×0.2mmとする。信号用の導電体62cの径は、比較的小さく設定されている。信号用の導電体62cの径は、例えば0.1mmとする。
The diameter of the
図7(b)に示すように、電源用の導電体62aと接地用の導電体62bとは交互に設けられている。電源用の導電体62aや接地用の導電体62bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)は、信号用の導電体62cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば3倍以上となっている。また、電源用の導電体62aや接地用の導電体62bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)を、信号用の導電体62cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば10倍以上とすることが更に好ましい。
As shown in FIG. 7B, the
電源用の導電体62aの下端部には、断面が鋸歯状の凹凸が形成されている。また、接地用の導電体62bの下端部には、断面が鋸歯状の凹凸が形成されている。また、信号用の導電体62cの下端部は尖っている。導電体62a〜62cの下端部をこのような形状に設定しているのは、導電体62a〜62cにより絶縁層38を貫きやすくするとともに、導電体62a〜62cと配線36a〜36cとの電気的接続を確実にするためである。
On the lower end portion of the
電極パッド50等が形成された絶縁層38上には、半導体素子(半導体チップ)2が実装されている。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50等を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体62a〜62cに電気的に接続されている。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体62aに電気的に接続されている。複数の電源用の電極48aは、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体62aにより共通接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体62bに電気的に接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体62bにより共通接続されている。半導体素子2の信号用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、信号用の導電体62cに電気的に接続されている。
A semiconductor element (semiconductor chip) 2 is mounted on the insulating
このように、本実施形態では、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押し付けることにより、絶縁層38に柱状の導電体62a〜62cを埋め込む。本実施形態においても、径の比較的大きい導電体62a、62bと径の比較的小さい導電体62cとを絶縁層38に容易に埋め込むことが可能である。径の比較的大きい導電体62a、62bは、電源用や接地用の導電体として用いられる。一方、径の比較的小さい導電体62cは、信号用の導電体として用いられる。このため、本実施形態によっても、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
Thus, in this embodiment, the
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図9乃至図14を用いて説明する。図9乃至図14は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 9 to 14 are process cross-sectional views illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment.
まず、開口部(凹部)58a〜58cが形成された型60を用意する(図9(a)参照)。型60の材料としては、例えばシリコン等を用いる。型60の加工を行う際には、例えば異方性エッチング等を用いることができる。開口部58a〜58cは、絶縁層38に埋め込まれる導電体62a〜62cの形状に対応するように形成されている。
First, a
電源用の導電体62aや接地用の導電体62bを形成するための開口部58a、58bの底部には、断面が鋸歯状の凹凸が形成されている。開口部58a、58bの底部にこのような断面が鋸歯状の凹凸を形成するのは、柱状の導電体62a、62bの底部に断面が鋸歯状の凹凸を形成するためである。柱状の導電体62a、62bの底部に断面が鋸歯状の凹凸を形成するのは、後工程において柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押しつける際に、絶縁層38が柱状の導電体62a、62bにより貫通されやすいようにするためである。また、柱状の導電体62a、62bの底部に断面が鋸歯状の凹凸を形成するのは、後工程において柱状の導電体62a、62bにより絶縁層38を貫通させた際に、柱状の導電層62a、62bが配線36a、36bに確実に接続されるようにするためである。
On the bottoms of the
また、信号用の導電体62cを形成するための開口部58cの底部は、下方に向かって径が徐々に小さくなるように形成されている。開口部58cの底部をこのような形状にするのは、柱状の導電体(凸部)62cの底部の先端を尖らせるためである。柱状の導電体62cの底部の先端を尖らせるのは、後工程において導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押しつける際に、絶縁層38が柱状の導電体62cにより貫通されやすいようにするためである。また、柱状の導電体62cの底部の先端を尖らせるのは、後工程において柱状の導電体62cにより絶縁層38を貫通させた際に、柱状の導電体62cが配線36cに確実に接続されるようにするためである。
The bottom of the
電源用の導電体62aを形成するための開口部58aの径は、例えば2mm×0.2mmとする。接地用の導電体62bを形成するための開口部58bの径は、例えば2mm×0.2mmとする。信号用の導電体62cを形成するための開口部58cの径は、例えば0.1mmとする。
The diameter of the
電源用の導電体62aや接地用の導電体62bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)は、信号用の導電体62cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば3倍以上とすることが好ましい。また、電源用の導電体62aや接地用の導電体62bの断面積を、信号用の導電体62cの断面積の例えば10倍以上とすることが更に好ましい。
The cross-sectional area of the
なお、型60の材料はシリコンに限定されるものではない。例えば、型60の材料として、ニッケル、ニッケル合金等の金属を用いてもよい。
The material of the
次に、型60の開口部58a〜58c内及び上面に、離型剤を塗布する。型60に離型剤を塗布するのは、後工程において導電層62が型60から容易に分離されるようにするためである。
Next, a mold release agent is applied in the
次に、例えば電気めっき法により、型60上に、導電層62を形成する(図9(b)参照)。導電層62の材料としては、例えばCuを用いる。こうして、型60の開口部58a〜58c内及び型60上に導電層62が形成される。
Next, the
次に、導電層62上に支持基板(支持体)64を取り付ける(図9(c)参照)。これにより、導電層62が支持基板64により支持される。支持基板64としては、例えば樹脂基板等を用いることができる。
Next, a support substrate (support) 64 is attached on the conductive layer 62 (see FIG. 9C). As a result, the
次に、開口部58a〜58cが形成された型60から、導電層62を分離する(図10(a)参照)。開口部58a〜58cが形成された型60には離型剤が塗布されているため、型60から導電層62が容易に分離される。導電層62は、支持基板64により支持された状態で、型60から分離される。こうして、柱状の導電体(凸部、凸状体)62a〜62cを有する導電層62が形成される。導電層62は、後工程において、絶縁層38に柱状の導電体62a〜62cを埋め込むためのものである。
Next, the
次に、台座(支持基板)54上に、導電膜を形成する。台座54としては、例えばシリコンウェハ等を用いることができる。導電膜の材料としては、例えばCu等を用いることができる。
Next, a conductive film is formed on the pedestal (support substrate) 54. As the
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電膜をパターニングする。これにより、電源用の複数の導電体24a(図7(a)参照)に接続される配線(導電膜)36a、接地用の複数の導電体24b(図8参照)に接続される配線(導電膜)36b、及び、信号用の導電体24cに接続される配線(導電膜)36cが形成される(図10(b)参照)。
Next, the conductive film is patterned using a photolithography technique. Thereby, the wiring (conductive film) 36a connected to the plurality of
次に、配線36a〜36cが形成された台座54上に、絶縁層38を形成する(図10(c)参照)。絶縁層38の材料としては、例えば樹脂を用いる。より具体的には、絶縁層38の材料として、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を用いる。絶縁層38としては、例えば半硬化状態の絶縁層を形成する。半硬化状態の絶縁層は、例えば絶縁層38を形成するための液体の樹脂材料を台座上に塗布し、この後、熱処理により樹脂材料を半硬化させることにより得ることが可能である。
Next, the insulating
なお、硬化していない絶縁層38を全面に形成し、後工程において、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押し付けながら、絶縁層38を硬化させるようにしてもよい。
Note that the uncured insulating
次に、柱状の導電体62a〜62cが形成された導電層62を絶縁層38に押し付ける(図11(a)及び図11(b)参照)。これにより、柱状の導電体62a〜62cにより絶縁層38が貫通され、柱状の導電体62a〜62cが絶縁層38に埋め込まれる。柱状の導電体62a〜62cは、配線38a〜38cにそれぞれ接続される。
Next, the
本実施形態では、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押しつけることにより、絶縁層38に柱状の導電体62a〜62cを埋め込む。このため、型60を用いて形成する導電体62a〜62cの径を適宜設定することにより、様々なサイズの導電体62a〜62cを絶縁層38に埋め込むことが可能である。例えば、電源用の導電体62aや、接地用の導電体62bは、十分に大きな径で形成することが可能である。一方、信号用の導電体62cは、比較的小さい径で形成することが可能である。
In the present embodiment, the
次に、熱処理を行うことにより、絶縁層38を硬化させる。熱処理温度は、例えば300℃程度とする。熱処理時間は、例えば60分程度とする。
Next, the insulating
次に、支持基板64を導電層62上から取り外す(図12(a)参照)。こうして、絶縁層38を貫く導電体62a、62b、62cを有する導電層62が、絶縁層38上に形成される。
Next, the
次に、例えばCMP法により、絶縁層38の上面が露出するまで導電層62を研磨する(図12(b)参照)。これにより、絶縁層38内に導電体62a〜62cが埋め込まれる。
Next, the
次に、全面に、例えばスピンコート法により、ソルダーレジスト膜44を形成する。
Next, a solder resist
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電体62a〜62cに達する開口部46をソルダーレジスト膜44に形成する(図12(c)参照)。開口部46は、半導体素子2の電極48a〜48cにそれぞれ対応するように形成される。電源用の導電体62a上には、複数の開口部46が形成される。また、接地用の導電体62b上にも、複数の開口部46が形成される。開口部46のピッチは、例えば176μm程度とする。
Next, an
次に、ソルダーレジスト膜44に形成された開口部46内に、電極パッド50を形成する(図13(a)参照)。電極パッド50の材料としては、例えば半田ペーストを用いる。電極パッド50は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成される。電源用の導電体62a上には、複数の電極パッド50が形成される。接地用の導電体62b上にも、複数の電極パッド50が形成される。
Next, an
次に、導電体62a〜62c等が埋め込まれた絶縁層38を支持している台座54を除去する(図13(b)参照)。
Next, the
次に、図13(c)に示すように、絶縁層20、26、導電体14a〜14c、24a〜24c、30a〜30c及び半田バンプ34等が形成された回路基板(パッケージ基板)10を用意する。
Next, as shown in FIG. 13C, a circuit board (package board) 10 on which insulating
次に、このような回路基板10上に、導電体62a〜62c及び配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38を載置する(図13(c)及び図14(a)参照)。
Next, the insulating
次に、加圧しながら加熱することにより、導電体62a〜62c等が埋め込まれた絶縁層38を回路基板10上に貼り付ける。これにより、回路基板10上に形成された絶縁層20の上面と絶縁層38の下面とが接合される。また、絶縁層20に埋め込まれた導電体24a〜24cの上面と絶縁層38に埋め込まれた配線36a〜36cの下面とが接合される。
Next, the insulating
次に、絶縁層38、導電体62a〜62c等が設けられた回路基板10上に、半導体素子2を実装する。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体62a〜62cに電気的に接続される。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用電極48aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体62aに電気的に接続される。半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体62aにより共通接続される。また、半導体素子2の複数の接地用電極58cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた導電体62bに電気的に接続される。半導体素子2の複数の接地用電極48bは、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体62bにより共通接続される。半導体素子2の信号用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた信号用の導電体62cに電気的に接続される。
Next, the
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。 Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.
このように、柱状の導電体62a〜62cを有する導電層62を絶縁層38に押し付けることにより、絶縁層38に柱状の導電体62a〜62cを埋め込むようにしてもよい。本実施形態においても、径の比較的大きい導電体62a、62bと径の比較的小さい導電体62cとを絶縁層38に容易に埋め込むことが可能である。径の比較的大きい導電体62a、62bは、電源用や接地用の導電体として用いられる。一方、径の比較的小さい導電体62cは、信号用の導電体として用いられる。このため、本実施形態によっても、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
Thus, the
[第3実施形態]
第3実施形態による半導体装置及びその製造方法について図15乃至図23を用いて説明する。図1乃至図14に示す第1又は第2実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Third Embodiment]
A semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 14 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態による半導体装置及びその製造方法は、絶縁層38に電子部品4が埋め込まれており、導電体42a〜42c上に更に導電体72a〜72cが形成されていることに主な特徴がある。
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment are mainly characterized in that the
(半導体装置)
まず、本実施形態による半導体装置について図15及び図16を用いて説明する。図15は、本実施形態による半導体装置を示す断面図及び平面図である。図15(a)は本実施形態による半導体装置を示す断面図(その1)である。図15(b)は、本実施形態による半導体装置の一部を示す平面図である。図15(a)は、図15(b)のA−A′断面に対応している。図16は、本実施形態による半導体装置を示す断面図(その2)である。図16は、図15(b)のB−B′断面に対応している。
(Semiconductor device)
First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view and a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 15A is a cross-sectional view (part 1) illustrating the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 15B is a plan view showing a part of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 15A corresponds to the AA ′ cross section of FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view (part 2) of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 16 corresponds to the BB ′ cross section of FIG.
図15及び図16に示すように、導電体22a〜22c等が埋め込まれた絶縁層20上には、配線36a〜36cが形成されている。また、絶縁層20上には、電子部品4が実装されている。電子部品4としては、例えば、LSI等の半導体素子(半導体チップ)や、キャパシタ等が実装される。電子部品4の上面には、電極68が形成されている。
As shown in FIGS. 15 and 16,
配線36a〜36c及び電子部品4が形成された絶縁層20上には、絶縁層38が形成されている。絶縁層38には、導電体42a〜42cが埋め込まれている。
An insulating
導電体42a〜42c等が埋め込まれた絶縁層38上には、絶縁層68が形成されている。絶縁層68の厚さは、例えば5〜50μm程度とする。絶縁層68の材料としては、例えば樹脂等が用いられている。より具体的には、絶縁層68の材料として、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
An insulating
絶縁層68には、導電体42a〜42cに達する開口部70a〜70cが形成されている。開口部70a〜70cは、絶縁層68を貫くように形成されている。後述するように、本実施形態では、柱状体(凸状体、凸部)74a〜74cを有する型74を絶縁層68に押しつけ、柱状体74a〜74cにより絶縁層68を貫くことにより、絶縁層68に開口部70a〜70cが形成されている。本実施形態では、柱状体74a〜74cを有する型74を用いて開口部70a〜70cを形成するため、径(サイズ)の異なる開口部70a〜70cを容易に形成することが可能である。
In the insulating
電源用の導電体72aを埋め込むための開口部70aは、径の比較的大きい柱状体74aにより形成される。また、接地用の導電体72bを埋め込むための開口部70bも、径の比較的大きい柱状体74bにより形成される。信号用の導電体72cを埋め込むための開口部70cは、径の比較的小さい柱状体74cにより形成される。
The
電源用の導電体72aを埋め込むための開口部70aの径は、電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40aの径と等しく設定する。接地用の導電体72bを埋め込むための開口部70bの径は、接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40bの径と等しく設定する。信号用の導電体72cを埋め込むための開口部70cの径は、例えば信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cの径と等しく設定する。
The diameter of the
開口部70a〜70c内には、導電体72a〜72cが埋め込まれている。図15(b)に示すように、電源用の導電体72aと接地用の導電体72bとは交互に設けられている。電源用の導電体72aや接地用の導電体72bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)は、信号用の導電体72cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば3倍以上となっている。また、電源用の導電体72aや接地用の導電体72bの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)を、信号用の導電体72cの断面積(回路基板10の上面と平行な断面の断面積)の例えば10倍以上とすることが更に好ましい。
電源用の導電体72aの上部の断面積と下部の断面積とは互いに等しくなっている。また、接地用の導電体72bの上部の断面積と下部の断面積とは互いに等しくなっている。
The upper cross-sectional area and the lower cross-sectional area of the
信号用の導電体72cの下端部は尖っている。導電体72cの下端部をこのような形状に設定しているのは、導電体72cにより絶縁層68を貫きやすくするとともに、導電体72cと絶縁層38に埋め込まれた導電体42cとの電気的接続を確実にするためである。
The lower end of the
導電体72a〜72cが埋め込まれた絶縁層68上には、ソルダーレジスト膜44が形成されている。
A solder resist
ソルダーレジスト膜44には、導電体72a〜72cに達する開口部46が形成されている。開口部46は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成されている。
In the solder resist
ソルダーレジスト膜44の開口部46内には、電極パッド50が形成されている。電源用の導電体72a上には、複数の電極パッド50が形成されている。接地用の導電体72b上には、複数の電極パッド50が形成されている。
An
電極パッド50が形成された絶縁層68上には、半導体素子(半導体チップ)2が実装されている。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた導電体72a〜72cに電気的に接続されている。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用の電極58aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた電源用の導電体72aに電気的に接続されている。複数の電源用の電極48aは、絶縁層38に埋め込まれた電源用の導電体72aにより共通接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体72bに電気的に接続されている。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、絶縁層38に埋め込まれた接地用の導電体72bにより共通接続されている。
A semiconductor element (semiconductor chip) 2 is mounted on the insulating
半導体素子2の信号用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50、信号用の導電体72c、信号用の導電体42cを介して、電子部品4の電極66に電気的に接続されている。
The
本実施形態のように、樹脂層38に電子部品4を更に埋め込むようにしてもよい。また、本実施形態のように、電源用の導電体42a上に電源用の導電体72aを更に形成し、接地用の導電体42b上に接地用の導電体72bを更に形成し、信号用の導電体42c上に信号用の導電体72bを更に形成するようにしてもよい。このように形成した場合にも、半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、電源用の導電体72aにより共通接続される。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、接地用の導電体72bにより共通接続される。半導体素子2の信号用の電極48cは、信号用の導電体72c及び信号用の導電体42cを介して、電子部品4の電極66に電気的に接続される。本実施形態によっても、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
As in this embodiment, the
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図17乃至図23を用いて説明する。図17乃至図23は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 17 to 23 are process cross-sectional views illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment.
まず、台座(支持基板)54上に、導電膜を形成する(図17(a)参照)。台座54としては、例えばシリコンウェハ等を用いることができる。導電膜の膜厚は、例えば5μm程度とする。導電膜の材料としては、例えばCu等を用いることができる。
First, a conductive film is formed on a pedestal (support substrate) 54 (see FIG. 17A). As the
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電膜をパターニングする。これにより、電源用の複数の導電体24a(図15(a)参照)に接続される配線(導電膜)36a、接地用の複数の導電体24b(図16参照)に接続される配線(導電膜)36b、及び、信号用の導電体24cに接続される配線(導電膜)36cが形成される(図17(a)参照)。
Next, the conductive film is patterned using a photolithography technique. As a result, the wiring (conductive film) 36a connected to the plurality of
また、台座54上に、電子部品4を配置する。電子部品4としては、例えば、LSI等の半導体素子(半導体チップ)や、キャパシタ等が挙げられる。電子部品4の上面には、電極68が形成されている。
Further, the
次に、配線36a〜36c及び電子部品4が形成された台座54上に、絶縁層38を形成する(図17(b)参照)。樹脂層38の厚さは、例えば10μm程度とする。絶縁層38の材料としては、例えば樹脂を用いる。より具体的には、絶縁層38の材料として、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を用いる。
Next, the insulating
絶縁層38としては、例えば半硬化状態の絶縁層を形成する。半硬化状態の絶縁層は、例えば絶縁層38を形成するための液体の樹脂材料を台座上に塗布し、この後、熱処理により樹脂材料を半硬化させることにより得ることが可能である。
As the insulating
なお、硬化していない絶縁層38を全面に形成し、後工程において、型56を絶縁層38に押し付けながら、絶縁層38を硬化させるようにしてもよい。
Alternatively, the uncured insulating
次に、柱状体56a〜56cが形成された型56を用意する(図17(c)参照)。型56は、後工程において絶縁層38に開口部40a〜40cを形成するためのものである。従って、柱状体56a〜56cの形状は、絶縁層38に形成すべき開口部40a〜40cの形状に応じて設定される。
Next, a
次に、柱状体56a〜56cが形成された型56を絶縁層38に押し付ける(図17(c)及び図17(d)参照)。これにより、柱状体56a〜56cにより絶縁層38が貫通され、開口部(ビアホール)40a〜40cが絶縁層38に形成される。
Next, the
次に、熱処理を行うことにより、絶縁層38を硬化させる。熱処理温度は、例えば300℃程度とする。熱処理時間は、例えば60分程度とする。
Next, the insulating
次に、型56を台座54上から取り外す。こうして、絶縁層38に、電源用の導電体42aを埋め込むための開口部40a、接地用の導電体42bを埋め込むための開口部40b及び信号用の導電体42cを埋め込むための開口部40cが形成される(図18(a)参照)。下端部が尖っている柱状56cを用いて開口部40cを形成するため、絶縁層38が柱状体56cにより確実に貫かれ、開口部40c内に配線36cの上面や電極66の上面が確実に露出される。
Next, the
次に、電気めっき法により、開口部40a〜40c内及び絶縁層38上に導電膜42を形成する(図18(b)参照)。導電膜42の膜厚は、例えば20μm程度とする。導電膜42としては、例えばCu膜等を形成する。
Next, a
次に、例えばCMP法により、絶縁層38の上面が露出するまで導電膜42を研磨する(図18(c)参照)。これにより、開口部40a〜40c内に導電体42a〜42cが埋め込まれる。
Next, the
次に、導電体42a〜42c及び電子部品4が埋め込まれた絶縁層38上に、絶縁層68を形成する(図18(d)参照)。樹脂層68の厚さは、例えば10μm程度とする。絶縁層68の材料としては、例えば樹脂を用いる。より具体的には、絶縁層68の材料として、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を用いる。
Next, an insulating
絶縁層68としては、例えば半硬化状態の絶縁層を形成する。半硬化状態の絶縁層は、例えば絶縁層68を形成するための液体の樹脂材料を全面に塗布し、この後、熱処理により樹脂材料を半硬化させることにより得ることが可能である。
As the insulating
なお、硬化していない絶縁層68を全面に形成し、後工程において、型74を絶縁層68に押し付けながら、絶縁層68を硬化させるようにしてもよい。
Alternatively, an uncured insulating
次に、柱状体74a〜74cが形成された型74を用意する(図19(a)参照)。型74は、後工程において絶縁層68に開口部70a〜70cを形成するためのものである。従って、柱状体74a〜74cの形状は、絶縁層68に形成すべき開口部70a〜70cの形状に応じて設定される。
Next, a
次に、柱状体74a〜74cが形成された型74を絶縁層68に押し付ける(図19(a)及び図19(b)参照)。これにより、柱状体74a〜74cにより絶縁層68が貫通され、開口部70a〜70cが絶縁層68に形成される。
Next, the
次に、熱処理を行うことにより、絶縁層68を硬化させる。熱処理温度は、例えば300℃とする。熱処理時間は、例えば60分程度とする。
Next, the insulating
次に、型74を台座54上から取り外す。こうして、絶縁層68に、電源用の導電体72aを埋め込むための開口部70a、接地用の導電体72bを埋め込むための開口部70b及び信号用の導電体72cを埋め込むための開口部70cが形成される(図20(a)参照)。下端部が尖っている柱状体74cを用いて開口部70cを形成するため、絶縁層68が柱状体74cにより確実に貫かれ、開口部70c内に導電体42cの上面が確実に露出される。
Next, the
次に、電気めっき法により、開口部70a〜70c内及び絶縁層68上に導電膜72を形成する(図20(b)参照)。導電膜72の膜厚は、例えば20μm程度とする。導電膜72としては、例えばCu膜等を形成する。
Next, a
次に、例えばCMP法により、絶縁層68の上面が露出するまで導電膜72を研磨する(図20(c)参照)。これにより、開口部70a〜70c内に導電体72a〜72cが埋め込まれる。
Next, the
次に、全面に、例えばスピンコート法により、ソルダーレジスト膜44を形成する(図21(a)参照)。
Next, a solder resist
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、導電体72a〜72cに達する開口部46をソルダーレジスト膜44に形成する(図21(a)参照)。開口部46は、半導体素子2の電極48a〜48cにそれぞれ対応するように形成される。電源用の導電体72a上には、複数の開口部46が形成される。また、接地用の導電体72b上にも、複数の開口部46が形成される。開口部46のピッチは、例えば176μm程度とする。
Next, an
次に、ソルダーレジスト膜44に形成された開口部46内に、電極パッド50を形成する(図21(b)参照)。電極パッド50は、半導体素子2の電極48a〜48cに対応するように形成される。電源用の導電体72a上には、複数の電極パッド50が形成される。接地用の導電体72b上にも、複数の電極パッド50が形成される。
Next, an
次に、導電体42a〜42c、72a〜72c、配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38、68を支持している台座54を除去する(図21(c)参照)。
Next, the
次に、図22(a)に示すように、絶縁層20、26、導電体14a〜14c、24a〜24c、30a〜30c及び半田バンプ34等が形成された回路基板(パッケージ基板)10を用意する。
Next, as shown in FIG. 22A, a circuit board (package board) 10 on which insulating
次に、このような回路基板(パッケージ基板)10上に、導電体42a〜42c、72a〜72c、配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38、68を載置する(図22(a)及び図22(b)参照)。
Next, the insulating
次に、加圧しながら加熱することにより、導電体42a〜42c、72a〜72c、配線36a〜36c等が埋め込まれた絶縁層38、68を、回路基板10上に貼り付ける。これにより、回路基板10上に形成された絶縁層20の上面と絶縁層38の下面とが接合される。また、絶縁層20に埋め込まれた導電体24a〜24cの上面と絶縁層38に埋め込まれた配線36a〜36cの下面とが接合される。
Next, the insulating
次に、絶縁層68、導電体72a〜72c等が設けられた回路基板10上に、半導体素子2を実装する。半導体素子2の電極48a〜48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた導電体72a〜72cに電気的に接続される。より具体的には、半導体素子2の複数の電源用電極48aは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた電源用の導電体72aに電気的に接続される。半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、絶縁層68に埋め込まれた電源用の導電体72aにより共通接続される。また、半導体素子2の複数の接地用電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた導電体72bに電気的に接続される。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、絶縁層68に埋め込まれた接地用の導電体72bにより共通接続される。半導体素子2の信号用の電極48cは、半田バンプ52及び電極パッド50を介して、絶縁層68に埋め込まれた信号用の導電体72cに電気的に接続される。
Next, the
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。 Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.
本実施形態のように、樹脂層38に電子部品4を更に埋め込むようにしてもよい。そして、電源用の導電体42a上に電源用の導電体72aを更に形成し、接地用の導電体42b上に接地用の導電体72bを更に形成し、信号用の導電体42c上に信号用の導電体72bを更に形成するようにしてもよい。このように形成した場合にも、半導体素子2の複数の電源用の電極48aは、電源用の導電体72aにより共通接続される。半導体素子2の複数の接地用の電極48bは、接地用の導電体72bにより共通接続される。半導体素子2の信号用の電極48cは、信号用の導電体72c及び信号用の導電体42cを介して、電子部品4の電極66に電気的に接続される。本実施形態によっても、微細化、高集積化を図りつつ、電源線や接地線の電気抵抗やインダクタンスを十分に低減することができる。
As in this embodiment, the
[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
例えば、第3実施形態では、柱状体56a〜56cを有する型56を用いて絶縁層38に開口部40a〜40cを形成し、かかる開口部40a〜40c内に導電体42a〜42cを埋め込む場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第2実施形態において上述したように、柱状の導電体を有する導電層を絶縁層38に押しつけることにより、絶縁層38に柱状の導電体を埋め込むようにしてもよい。
For example, in the third embodiment, a case where
また、第3実施形態では、柱状体74a〜74cを有する型74を用いて絶縁層68に開口部70a〜70cを形成し、かかる開口部70a〜70c内に導電体72a〜72cを埋め込む場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第2実施形態において上述したように、柱状の導電体を有する導電層を絶縁層68に押しつけることにより、絶縁層68に柱状の導電体を埋め込むようにしてもよい。
In the third embodiment, the
2…半導体素子
4…電子部品
10…回路基板
12a〜12c…貫通孔
14a〜14c…導電体
16a〜16c…配線
18a〜18c…配線
20…絶縁層
22a〜22c…開口部
24a〜24c…導電体
26…絶縁層
28a〜28c…開口部
30a〜30c…導電体
32…電極パッド
34…半田バンプ
36a〜36c…配線
38…絶縁層
40a〜40c…開口部
42a〜42c…導電体
44…ソルダーレジスト膜
46…開口部
48a〜48c…電極
50…電極パッド
52…半田バンプ
54…台座
56…型
56a〜56c…柱状体
58a〜58c…開口部
60…型
62…導電層
62a〜62c…導電体
64…支持基板
66…電極
68…絶縁層
70a〜70c…開口部
72a〜72c…導電体
74…型
74a〜74c…柱状体
2 ...
Claims (7)
前記開口部内に導電体を埋め込む工程と、
前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層を回路基板上に配する工程と、
前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に半導体素子を実装し、前記半導体素子の複数の電極が前記導電体により共通接続される工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of pressing a mold having a columnar body against the insulating layer to penetrate the insulating layer by the columnar body and forming an opening that penetrates the insulating layer;
Embedding a conductor in the opening;
Disposing the insulating layer embedded with the conductor on a circuit board;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: mounting a semiconductor element on the insulating layer in which the conductor is embedded, and connecting a plurality of electrodes of the semiconductor element in common by the conductor.
前記絶縁層の表面が露出するまで前記導電層を研磨することにより、前記絶縁層内に前記導電体を埋め込む工程と、
前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層を回路基板上に配する工程と、
前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に半導体素子を実装し、前記半導体素子の複数の電極が前記導電体により共通接続される工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Pressing a conductive layer including a columnar conductor against the insulating layer and penetrating the insulating layer with the conductor;
Burying the conductor in the insulating layer by polishing the conductive layer until the surface of the insulating layer is exposed;
Disposing the insulating layer embedded with the conductor on a circuit board;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: mounting a semiconductor element on the insulating layer in which the conductor is embedded, and connecting a plurality of electrodes of the semiconductor element in common by the conductor.
前記導電体により前記絶縁層を貫く工程の後、前記導電層を研磨する工程の前に、熱処理を行うことにより前記絶縁層を硬化させる工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of curing the insulating layer by performing a heat treatment after the step of penetrating the insulating layer with the conductor and before the step of polishing the conductive layer.
前記導電体により共通接続される前記半導体素子の前記複数の電極は、電源用の電極又は接地用の電極である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of electrodes of the semiconductor elements connected in common by the conductor are electrodes for power supply or electrodes for grounding.
前記導電体の上層部の断面積と前記導電体の下層部の断面積とが互いに等しい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1 thru / or 4,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a cross-sectional area of an upper layer portion of the conductor is equal to a cross-sectional area of a lower layer portion of the conductor.
絶縁層を貫く開口部内に埋め込まれた導電体と、
前記導電体が埋め込まれた前記絶縁層上に実装された半導体素子とを有し、
前記半導体素子の複数の電極が、前記導電体により共通接続されている
ことを特徴とする半導体装置。 An insulating layer formed on the circuit board;
A conductor embedded in an opening through the insulating layer;
A semiconductor element mounted on the insulating layer in which the conductor is embedded;
A plurality of electrodes of the semiconductor element are connected in common by the conductor.
前記導電体により共通接続されている前記半導体素子の前記複数の電極は、電源用の電極又は接地用の電極である
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The plurality of electrodes of the semiconductor elements connected in common by the conductor are power supply electrodes or ground electrodes. A semiconductor device, wherein:
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JP2014086525A (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Fujitsu Ltd | Wiring structure and method of manufacturing the same |
JP2015088584A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 京セラサーキットソリューションズ株式会社 | Wiring board |
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- 2008-12-22 JP JP2008326070A patent/JP2010147418A/en not_active Withdrawn
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