JP2012023364A - 半導体パッケージ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バンピングによるメタルポストの形成時、効果的にバンピングでき、メタルポストに損傷を与えることなくレジストの除去が可能であるとともに、経済的かつ効率的な工程によって高信頼性の半導体パッケージ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】半田レジストオープン部によって露出された接続パッド１０２を有するベース基板１０１を準備する段階と、半田レジスト１０３上にメタルポスト形成用開口部を有する発泡樹脂層１０７を形成する段階と、開口部にメタルポスト１０８を形成する段階と、発泡樹脂層１０７を除去する段階と、を含むものである。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体パッケージ基板の製造方法に関する。

半導体ＩＣの急速な発展につれて、チップ及びＣＰＵとＰＣＢを連結するパッケージング技術の発展及び改善が強く求められている。半導体技術は、既に、百万個以上のセル集積、非メモリー素子の場合は多いＩ／Ｏピン数、大きいダイサイズ、多い熱放出、高い電気的性能などの傾向に発展している。

しかし、このような素子をパッケージングするための電子パッケージング技術は、相対的に急速な半導体の発展に追従できていないことが事実である。

電子パッケージング技術は、半導体素子から最終製品までの全ての段階を含む非常に幅広くて多様なシステム製造技術であり、最終電子製品の性能、サイズ、価格、信頼性などを決めるにあたり非常に重要である。

特に、高い電気的性能、極小型／高密度、低電力、多機能、超高速信号処理、永久的信頼性を追求する最近の電子製品における極小型パッケージ部品は、コンピューター、情報通信、移動通信、高級家電製品などの必須部品であり、フリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）技術は現在、スマートカード（Ｓｍａｒｔ ｃａｒｄｓ）、ＬＣＤ、ＰＤＰなどのディスプレイパッケージング、コンピューター、携帯用電話機、通信システムなどに、その活用範囲を広げている。

このようなフリップチップ技術は、既存の半田（Ｓｏｌｄｅｒ）を利用した接続工程から、低価で、極めて微細な電極ピッチが可能であり、無溶剤（Ｆｌｕｘｌｅｓｓ）の環境に優しい工程、低温工程などの長所を有する伝導性接着剤を利用した接続に代替されてきた。

伝導性接着剤を利用したフリップチップ技術は、パッドに均一な高さのバンプ（Ｂｕｍｐ）を形成する工程と、伝導性粒子が含まれた接着剤を塗布する工程と、チップ（Ｃｈｉｐ）と基板との接合工程と、からなる。

このようなフリップチップ技術を構成する多くの工程のうち、バンプの形成技術は、微細なパッド毎に選択的に所望の高さのバンプを形成させなければならないという難しさがある。

図１から図７は、従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図である。

まず、図１を参照すると、接続パッド１２を有するベース基板１１上に半田レジスト１３が形成され、前記接続パッド１２が半田レジストオープン部１３ａによって露出されている半導体パッケージ基板１０を準備する。前記露出された接続パッド１２上には、必要に応じて、例えば、ニッケルメッキ層１４と金メッキ層１５とが順に形成された表面処理層を形成することができる。

次に、図２を参照すると、前記露出された接続パッド１２を含んで前記半田レジスト１３上にシード層１６を形成する。

次に、図３を参照すると、前記シード層１６上にドライフィルム１７を積層する。

次に、図４を参照すると、前記ドライフィルム１７を通常の露光／現像工程を含むリソグラフィ工程によってパターニングして、メタルポストが形成される部分に開口部１７ａを形成する。

次に、図５を参照すると、前記開口部１７ａに電解銅メッキによってメタルポスト１８を形成する。

次に、図６を参照すると、前記ドライフィルム１７を剥離し、次に図７を参照すると、フラッシュエッチング（ｆｌａｓｈ ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、不要な部分のシード層１６を除去することにより、半田メッキバンピング工程を完成する。

しかし、上述した方法の場合、ドライフィルムの剥離工程で通常強塩基の剥離液を用いるため、前記強塩基の剥離液によってメタルポスト、例えば錫から構成されたメタルポストが酸化され、バンプが変色されてエッチングされるという問題点がある。

また、前記ドライフィルムの剥離時、未剥離によって信頼性が低下し、ドライフィルムの積層工程から露光工程まで、多数の不良が発生するという問題点がある。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の一側面は、バンピングによってメタルポストを形成するにあたり、レジスト成分として既存のドライフィルムの代わりに発泡樹脂を適用することにより、効果的にバンピングできる半導体パッケージ基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の側面は、メタルポストに損傷を与えることなくレジストの除去が可能な半導体パッケージ基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のさらに他の側面は、工程の数を減らすことにより、経済的かつ効率的な工程によって高信頼性の半導体パッケージ基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の好ましい一実施形態によると、半田レジストオープン部によって露出された接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、前記半田レジスト上にメタルポスト形成用開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階と、前記開口部にメタルポストを形成する段階と、前記発泡樹脂層を除去する段階と、を含む半導体パッケージ基板の製造方法が提供される。

前記製造方法において、前記開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階は、前記ベース基板上に発泡樹脂層を形成する段階と、前記発泡樹脂層をレーザーによってパターニングしてメタルポスト形成用開口部を形成する段階と、を含むことができる。

前記開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階の前に、前記露出された接続パッドを含んで前記半田レジスト上にシード層を形成する段階をさらに含み、前記発泡樹脂層を除去する段階の後に、露出されたシード層を除去する段階をさらに含むことができる。

前記ベース基板を準備する段階は、接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、前記接続パッドを有するベース基板上に半田レジストを形成する段階と、前記半田レジストに半田レジストオープン部を形成して前記接続パッドを露出させる段階と、を含むことができる。

前記ベース基板を準備する段階は、前記露出された接続パッド上に表面処理層を形成する段階をさらに含むことができる。

前記表面処理層は、一実施例によると、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層であることができ、さらに他の実施例によると、前記表面処理層は、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層上にパラジウムメッキ層、金メッキ層または前記パラジウムメッキ層と金メッキ層とが順に形成された構造を有することができる。

前記発泡樹脂層の発泡樹脂は、好ましくは、接着性を有し、熱処理時に非接着性を示す。

前記発泡樹脂層の発泡樹脂は、好ましくは、接着性を有し、熱処理時に非接着性を示し、前記発泡樹脂層を除去する段階は、熱処理によって行われることができる。

前記メタルポストを形成する段階は、電解メッキによって行われることができる。

前記メタルポストは、銅、ニッケル、錫、金、これらの合金またはこれらの組合せからなることができる。

前記シード層を形成する段階は、無電解メッキによって行われることができる。

前記メタルポストを形成する段階の後に、前記メタルポストの表面を平坦化する段階をさらに含むことができる。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明の好ましい一側面によると、既存のドライフィルム剥離工程を削除することにより、強塩基の剥離液に対する金属ポストの損傷を防止することができる。

また、ドライフィルムの積層から露光まで行われる工程による不良発生の要因を除去することができる。

さらに、工程の数を減らして、比較的簡単な工程によって半導体パッケージ基板の半田バンピング工程を行うことができる。

従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（１）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（２）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（３）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（４）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（５）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（６）である。 従来技術の一実施例による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（７）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（１）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（２）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（３）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（４）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（５）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（６）である。 本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図（７）である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。本明細書において、第１、第２などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、前記構成要素は、前記用語によって限定されない。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図８から図１４は、本発明の好ましい一実施形態による半導体パッケージ基板１００の製造方法を説明するために概略的に示した工程フロー図である。

まず、図８を参照すると、半田レジスト１０３のオープン部１０３ａによって露出された接続パッド１０２を有するベース基板１０１を準備する。

一実施例によると、前記ベース基板１０１を準備する段階は、接続パッド１０２を有するベース基板１０１を準備する段階と、前記接続パッド１０２を有するベース基板１０１上に半田レジスト１０３を形成する段階と、前記半田レジスト１０３に半田レジストオープン部１０３ａを形成して前記接続パッド１０２を露出させる段階と、を含むことができる。

前記ベース基板１０１は、絶縁層に接続パッド１０２を含む１層以上の回路が形成された回路基板であり、好ましくは印刷回路基板であることができる。本図面では、説明の便宜のために具体的な内層回路構成を省略して図示したが、当業者であれば、前記ベース基板１０１として絶縁層に１層以上の回路が形成された通常の回路基板が適用できるということを十分認識できるであろう。

前記絶縁層としては、印刷回路基板の絶縁層として用いられる樹脂絶縁層または半導体基板の絶縁層として用いられるセラミック絶縁層が用いられることができる。前記樹脂絶縁層としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維または無機フィラーのような補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグが用いられることができ、また熱硬化性樹脂及び／または光硬化性樹脂などが用いられることができるが、特にこれに限定されるものではない。

前記接続パッド１０２上には、後続工程によって半田バンプが形成され、前記半田バンプを介して半導体素子または外部部品と内層回路を電気的に接続させる。

前記接続パッド１０２を含む回路は、回路基板分野において回路用伝導性金属として用いられるものであれば制限されずに適用可能であり、印刷回路基板では銅を用いることが一般的である。

前記半田レジスト１０３は、最外層回路を保護する保護層としての機能をし、電気的絶縁のために形成されるものであり、最外層の接続パッド１０２を露出させるためにオープン部１０３ａが形成される。前記半田レジスト１０３は、当業界で公知されたように、例えば、半田レジストインク、半田レジストフィルムまたはカプセル化材などで構成されることができるが、特にこれに限定されるものではない。

前記ベース基板１０１を準備する段階は、前記露出された接続パッド１０２上に表面処理層（１０４＋１０５）を形成する段階をさらに含むことができる。

前記表面処理層は、当業界で公知されたものであれば特に限定されるものではないが、例えば、電解金メッキ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｇｏｌｄ Ｐｌａｔｉｎｇ）、無電解金メッキ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｇｏｌｄ Ｐｌａｔｉｎｇ）、ＯＳＰ（ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）または無電解錫メッキ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｔｉｎ Ｐｌａｔｉｎｇ）、無電解銀メッキ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｓｉｌｖｅｒ Ｐｌａｔｉｎｇ）、ＥＮＩＧ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎｉｃｋｅｌ ａｎｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ；無電解ニッケルメッキ／置換金メッキ）、ＤＩＧメッキ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｇｏｌｄ Ｐｌａｔｉｎｇ）、ＨＡＳＬ（Ｈｏｔ Ａｉｒ Ｓｏｌｄｅｒ Ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ）などによって形成されることができる。

前記表面処理層は、一実施例によると、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層であることができ、さらに他の実施例によると、前記表面処理層は、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層上にパラジウムメッキ層、金メッキ層または前記パラジウムメッキ層と金メッキ層とが順に形成された構造を有することができる。

図８では、一例として、ＥＮＩＧ層、即ち、無電解ニッケルメッキ層１０４上に置換金メッキ層１０５が形成された構造を示した。

次に、図９を参照すると、前記露出された接続パッド１０２を含んで、前記半田レジスト１０３上にシード層１０６を形成する。

前記シード層１０６は、特に限定されず、当業界で公知された通常の蒸着法及び無電解メッキ法などによって行われることができる。好ましくは、前記シード層１０６は無電解銅メッキによって行われることができる。また、前記シード層１０６の形成過程は、後でメタルポストの形成時に適用される工法に応じて選択的に省略することができる。

次に、図１０及び図１１を参照すると、前記シード層１０６が形成された半田レジスト１０３上に、メタルポスト形成用開口部１０７ａを有する発泡樹脂層１０７を形成する。

一実施例によると、前記開口部１０７ａを有する発泡樹脂層１０７を形成する段階は、図１０に示したように、前記シード層１０６が形成されたベース基板１０１上に発泡樹脂層１０７を形成する段階と、図１１に示したように、前記発泡樹脂層１０７をレーザーによってパターニングしてメタルポスト形成用開口部１０７ａを形成する段階と、を含むことができる。

前記発泡樹脂層１０７の発泡樹脂としては、好ましくは接着性を有する発泡テープであり、熱処理時には非接着性を示すものが用いられることができ、上述した物性を有するものであれば、特に限定されずに当業界で公知された全てのものが使用可能である。

一方、前記発泡樹脂層１０７の開口部１０７ａは、レーザーによって加工されることにより、既存の露光／現像を利用したフォトリソグラフィ工程で発生する問題点を予め防止する同時に、工程の数を減らし、パターン形成の精度を高めることができる。前記レーザーとしては、特に限定されず、当業界でホール加工に用いられるレーザー手段として公知されたＣＯ_２またはＹａｇレーザーなどが全て適用可能である。

図１２を参照すると、前記開口部１０７ａに半田バンプとしてメタルポスト１０８を形成する。

一実施例によると、前記メタルポスト１０８は、無電解メッキまたは電解メッキによって形成することができ、好ましくは、電解メッキによって形成することができる。

前記メタルポスト１０８が無電解メッキのような別のメッキ引込線を不要とする工程によって形成される場合、図９を参照して、上述したシード層１０６の形成過程は省略することができる。

前記メタルポスト１０８は、銅、ニッケル、錫、金、これらの合金またはこれらの組合せからなることができる。

また、前記メタルポスト１０８の表面には、必要に応じて、当業界で公知された表面処理層をさらに形成することができる。

一方、前記メタルポスト１０８を形成した後、必要に応じて、前記メタルポスト１０８の高さ偏差、例えば、メッキ偏差を減らすために、メタルポスト１０８の表面を平坦化する段階がさらに行われることができる。前記平坦化過程は、形成されているメタルポスト１０８に実質的な損傷を与えないものであれば、特に限定されずに当業界で公知された全ての工法が適用可能である。

次に、図１３を参照すると、半田バンプであるメタルポストの形成時にレジストとして用いられた発泡樹脂層１０７を除去する。

前記発泡樹脂層１０７の除去は、実際に適用された素材に応じて多様な工法が適用されることができる。

一実施例によると、前記発泡樹脂層１０７として熱処理時に非接着性を示す発泡テープが用いられた場合、前記発泡樹脂層１０７は、熱処理によって除去されることができる。この際、適用される熱処理の温度は、実際に用いられる発泡テープの種類に応じて適宜調節されることができることは、勿論である。

次に、図１４を参照すると、前記発泡樹脂層１０７を除去した後、露出された不要なシード層１０６を除去する。シード層が用いられていない場合、この過程を省略することができる。

前記シード層１０６の除去方法は、特に限定されず、例えば、当業界で公知されたように、ＮａＯＨまたはＫＯＨのような強塩基を用いたクィックエチング、またはＨ_２Ｏ_２／Ｈ_２ＳＯ_４を利用したフラッシュエッチング工法によって行うことができる。

上述したように、本発明の好ましい一側面によると、半田バンプであるメタルポストの形成時、レジストとして既存のドライフィルムの代わりに発泡樹脂層を適用することにより、金属ポストを損傷することなく高信頼性のメタルポストを形成することができる。

また、ドライフィルムの積層から露光まで行われる工程による不良発生の要因を除去することができる。

さらに、工程の数を減らして、比較的簡単な工程によって半導体パッケージ基板の半田バンピング工程を高精度で行うことができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による半導体パッケージ基板の製造方法は、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更は、いずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、バンピングによるメタルポストの形成時、効果的にバンピングでき、メタルポストに損傷を与えることなくレジストの除去が可能であるとともに、経済的かつ効率的な工程によって高信頼性の半導体パッケージ基板の製造方法に適用可能である。

１００ 半導体パッケージ基板
１０１ ベース基板
１０２ 接続パッド
１０３ 半田レジスト
１０３ａ 半田レジストオープン部
１０４ ニッケルメッキ層
１０５ 金メッキ層
１０６ シード層
１０７ 発泡樹脂層
１０７ａ 開口部
１０８ メタルポスト

Claims (13)

1. 半田レジストオープン部によって露出された接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、
   前記半田レジスト上にメタルポスト形成用開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階と、
   前記開口部にメタルポストを形成する段階と、
   前記発泡樹脂層を除去する段階と、
   を含む半導体パッケージ基板の製造方法。
2. 前記開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階は、
   前記ベース基板上に発泡樹脂層を形成する段階と、
   前記発泡樹脂層をレーザーによってパターニングしてメタルポスト形成用開口部を形成する段階と、
   を含む請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
3. 前記開口部を有する発泡樹脂層を形成する段階の前に、前記露出された接続パッドを含んで、前記半田レジスト上にシード層を形成する段階をさらに含み、
   前記発泡樹脂層を除去する段階の後に、露出されたシード層を除去する段階をさらに含む請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
4. 前記ベース基板を準備する段階は、
   接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、
   前記接続パッドを有するベース基板上に半田レジストを形成する段階と、
   前記半田レジストに半田レジストオープン部を形成して前記接続パッドを露出させる段階と、
   を含む請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
5. 前記ベース基板を準備する段階は、
   前記露出された接続パッド上に表面処理層を形成する段階をさらに含む請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
6. 前記表面処理層は、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層である請求項５に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
7. 前記表面処理層は、ニッケルメッキ層またはニッケル合金メッキ層上にパラジウムメッキ層、金メッキ層または前記パラジウムメッキ層と金メッキ層とが順に形成された構造を有する請求項５に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
8. 前記発泡樹脂層の発泡樹脂は、接着性を有し、熱処理時に非接着性を示す請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
9. 前記発泡樹脂層の発泡樹脂は、接着性を有し、熱処理時に非接着性を示し、
   前記発泡樹脂層を除去する段階は、熱処理によって行われる請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
10. 前記メタルポストを形成する段階は、電解メッキによって行われる請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
11. 前記メタルポストは、銅、ニッケル、錫、金、これらの合金またはこれらの組合せからなる群から選ばれる請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
12. 前記シード層を形成する段階は、無電解メッキによって行われる請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。
13. 前記メタルポストを形成する段階の後に、前記メタルポストの表面を平坦化する段階をさらに含む請求項１に記載の半導体パッケージ基板の製造方法。

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