JP2016184647A - 有機樹脂基板の製造方法、有機樹脂基板および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1金属パターンを埋設する第1有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第1有機樹脂膜の全面を研磨して前記第1金属パターンの上面を露出させる工程と、
露出した前記第1金属パターン中の金属配線と接触するように第1導体部を形成する工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法が提供される。
前記第1金属パターン中の金属配線と接触するように第1導体部を形成する工程と、
前記第1金属パターンおよび前記第1導体部を埋設する第1有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第1有機樹脂膜の全面を研磨して前記第1導体部の上面を露出させる工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法が提供される。
本実施形態は、有機樹脂基板の製造方法に係るものである。かかる有機樹脂基板の製造方法(以下、本製造方法と示す。)は、以下の4つの工程をこの順に含むものである。第1の工程は、下地基板上に第1金属パターンを形成する工程である(以下、金属パターン形成工程と示す。)。第2の工程は、第1金属パターンを埋設する第1有機樹脂膜を形成する工程である(以下、有機樹脂膜形成工程と示す。)。第3の工程は、第1有機樹脂膜の全面を研磨して第1金属パターンの上面を露出させる工程である(以下、研磨工程と示す。)。第4の工程は、露出した第1金属パターン中の金属配線と接触するように導体部を形成する工程である(以下、導体部形成工程と示す。)。
本実施形態に係る金属パターン形成工程について、図1を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、下地基板10を準備する。かかる下地基板10は、後述する製造工程において、当該有機樹脂基板を構成する各層の平坦性を保持するための支持部材として使用するものである。そのため、下地基板10は、後述するように、最終的には、得られた有機樹脂基板から分離して除去される。このような下地基板10は、平坦性、剛直性および耐熱性等の特性を有するものであることが好ましい。また、下地基板10としては、たとえば、金属板を用いることができる。かかる金属板の具体例としては、銅板、アルミニウム板、鉄板、鋼鉄(スチール)板、ニッケル板、銅合金板、42合金板、ステンレス板等が挙げられる。なお、上記鋼鉄(スチール)板は、SPCC(Steel Plate Cold Commercial)などの冷間圧延鋼板の態様であってもよい。また、金属板は、フレーム形状に加工された枚葉のものであってもよく、フープ状の連続形状のものであってもよい。
本実施形態に係る有機樹脂膜形成工程および研磨工程について、図2を参照して説明する。
まず、図2(a)に示すように、有機樹脂膜形成用樹脂組成物を用いて、下地基板10上に形成した第1金属パターン50を埋設するように上記下地基板10上の全域に第1有機樹脂膜200を形成する。なお、有機樹脂膜形成用樹脂組成物の詳細については後述するが、たとえば、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物を用いることができる。本実施形態において第1有機樹脂膜200を形成する方法としては、特に限定されるわけではなく、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形法、ラミネーション法等が挙げられる。中でも、充填部分を残すことなく第1金属パターン50を埋設する観点から、トランスファー成形法または圧縮成形法、ラミネーション法により第1有機樹脂膜200を形成することが好ましい。そのため、有機樹脂膜形成用樹脂組成物の形態は、顆粒状、タブレット状またはシート状に加工されたものであることが好ましい。なお、圧縮成形して第1有機樹脂膜200を形成する場合には、粉粒状の形態に加工された樹脂組成物を用いてもよい。
本実施形態に係る導体部形成工程について、図3を参照して説明する。本製造方法における導体部としては、金属配線、金属パッドまたは半田バンプ等が挙げられる。以下、導体部として金属パッドを採用する場合を例に挙げて、導体部形成工程を詳説する。
まず、図3(a)に示すように、露出した第1金属パターン50の上面を覆うように、第1有機樹脂膜200および第1金属パターン50上に、絶縁性樹脂膜210を積層する。なお、上述した絶縁性樹脂膜210を形成する材料は、図1(b)を参照して説明した絶縁性樹脂膜20を形成する材料と同じ材料を用いることができる。
本製造方法によれば、従来の製造プロセスと比べて、電気的接続性に優れ、かつ小型化された半導体装置の製造に使用可能な有機樹脂基板を歩留りよく製造できる。また、本製造方法によれば、金属パターンや導電部の形成に用いる材料の使用量を低減できるため、従来の製造プロセスと比べて、製造コストを低減することができる。くわえて、本製造方法によれば、有機樹脂膜の耐久性を向上させることが可能であるため、従来の製造プロセスと比べて、機械的強度に優れた配線基板を作製することができる。
また、本製造方法により作製した有機樹脂基板を使用した半導体装置は、信頼性に優れたものとすることができる。
本実施形態は、多層配線基板の製造方法に係るものである。この製造方法は、図3(f)に示した第1有機樹脂膜200、第1金属パターン50、第2有機樹脂膜300および第1導体部230からなる有機樹脂基板1000を下地基板10上に形成した構造体から出発して多層配線基板を製造するものである。具体的には、本実施形態に係る製造方法は、図3(f)に示した構造体上に、第1の実施形態において上述した方法と同様の方法で第2金属パターン350、第3有機樹脂膜400、第2導体部450および第4有機樹脂膜500をこの順で形成するものである。本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係るものである。この製造方法について、図5を参照して説明する。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4(e)に示した有機樹脂基板1200から出発して半導体装置を製造する場合を例に挙げて説明する。本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態は、有機樹脂基板の製造方法に係るものである。この製造方法は、第1金属パターン50を形成する方法が第1の実施形態と異なる。具体的には、本製造方法は、下地基板10上に第1金属膜110を形成した後、形成した第1金属膜110における所定の領域を残すように、上記第1金属膜110を選択的に除去して第1金属パターン50を形成する方法を採用する点で第1の実施形態と異なる。ただし、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本製造方法によれば、金属パターンの製造工程を簡略化できるため、有機樹脂基板の製造効率を向上することも可能である。なお、本製造方法は、多層配線基板を作製する場合においても用いることができる。
まず、図6(a)に示すように、下地基板10を準備する。ここで、準備する下地基板10は、第1の実施形態と同様の基板であればよい。次に、図6(b)に示すように、下地基板10上に第1金属膜110を積層する。次いで、図6(c)に示すように、下地基板10上に形成した第1金属膜110を選択的に除去する。その後、下地基板10上に残存している第1金属膜110上に金属配線を形成することにより、第1金属パターン50を形成することができる。
本実施形態は、有機樹脂基板の製造方法に係るものである。この製造方法は、以下の4つの工程をこの順に含むものである。第1の工程は、下地基板上に第1金属パターンを形成する工程である(以下、第1金属パターン形成工程と示す。)。第2の工程は、第1金属パターン中の金属配線と接触するように導体部を形成する工程である(以下、導体部形成工程と示す。)。第3の工程は、第1金属パターンおよび第1導体部を埋設する第1有機樹脂膜である(以下、有機樹脂膜形成工程と示す。)。第4の工程は、第1有機樹脂膜の全面を研磨して第1導体部の上面を露出させる工程である(以下、研磨工程と示す。)。かかる製造方法は、第1金属パターンと第1導体部とを形成した後に第1有機樹脂膜を形成するという点で第1の実施形態と異なる。ただし、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る製造方法によれば、第1金属パターンと第1導体部とを、有機樹脂膜形成用樹脂組成物を用いて一体的に覆うことができるため、有機樹脂基板の機械的強度を向上させることも可能である。
本実施形態は、多層配線基板の製造方法に係るものである。この製造方法は、図7(e)に示した有機樹脂膜170、第1金属パターン50および第1導体部230からなる有機樹脂基板1100を下地基板10上に形成した構造体から出発して上記構造体上に、第5の実施形態において上述した方法と同様の方法で第2金属パターン350と第2導体部450とを有機樹脂膜形成用樹脂組成物を用いて一体的に覆った層を形成した2層構造の有機樹脂基板を製造する方法であるという点で第2の実施形態とは異なる。かかる製造方法を採用した場合においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係るものである。この製造方法について、図8を参照して説明する。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4(e)に示した有機樹脂基板1200から出発して半導体装置を製造する場合を例に挙げて説明する。ただし、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下、絶縁性樹脂膜20または210を形成する材料と、有機樹脂膜形成用樹脂組成物の構成について説明する。
絶縁性樹脂膜20または210を形成する材料としては、めっきレジストに使用される公知の材料を用いることができるが、たとえば、フォトレジスト、レジストインキ、ドライフィルム等の感光性材料が挙げられる。なお、上記感光性樹脂組成物は、ネガ型であってもポジ型であってもよい。
有機樹脂膜形成用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、充填材とを含むものであることが好ましい。かかる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4'−(1,3−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4'−(1,4−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)などのビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂;ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂;N,N,N',N'−テトラグリシジルメタキシレンジアミン、N,N,N',N'−テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン類や、グリシジル(メタ)アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールのジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノール類のグリシジルエーテル化物から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、金属パターンや導体部との密着性を向上させる観点から、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。これにより、有機樹脂基板の低線膨張化および高弾性率化を図ることもできる。また、有機樹脂基板の剛性を向上させて作業性の向上に寄与することや、半導体装置における耐リフロー性の向上および反りの抑制を実現することも可能である。
なお、充填材の平均粒子径d50は、たとえばレーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA−500)を用いて測定することが可能である。
シアネート樹脂は、たとえばノボラック型シアネート樹脂;ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂;ナフトールアラルキル型フェノール樹脂と、ハロゲン化シアンとの反応で得られるナフトールアラルキル型シアネート樹脂;ジシクロペンタジエン型シアネート樹脂;ビフェニルアルキル型シアネート樹脂から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、有機樹脂膜の低線膨張化や、弾性率および剛性を向上させる観点からは、ノボラック型シアネート樹脂およびナフトールアラルキル型シアネート樹脂のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましく、ノボラック型シアネート樹脂を含むことがとくに好ましい。
上述した顆粒状の樹脂組成物を得る方法としては、例えば、複数の小孔を有する円筒状外周部と円盤状の底面から構成される回転子の内側に、溶融混練された樹脂組成物を供給し、その樹脂組成物を、回転子を回転させて得られる遠心力によって小孔を通過させて得る方法(以下、「遠心製粉法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、ロール、ニーダー又は押出機等の混練機により加熱混練後、冷却、粉砕工程を経て粉砕物としたものを、篩を用いて粗粒と微紛の除去を行って得る方法(以下、「粉砕篩分法」とも言う。);各原料成分をミキサーで予備混合後、スクリュー先端部に小径を複数配置したダイを設置した押出機を用いて、加熱混練を行うとともに、ダイに配置された小孔からストランド状に押し出されてくる溶融樹脂をダイ面に略平行に摺動回転するカッターで切断して得る方法(以下、「ホットカット法」とも言う。)等が挙げられる。いずれの方法でも混練条件、遠心条件、篩分条件、切断条件等を選ぶことにより、所望の粒度分布や顆粒密度を得ることができる。特に好ましい製法としては、遠心製粉法であり、これにより得られる顆粒状の樹脂組成物は、所望の粒度分布や顆粒密度を安定して発現させることができるため、搬送路上での搬送性や固着防止の点で好ましい。また、遠心製粉法では、粒子表面をある程度滑らかにすることができるため、粒子同士が引っかかったり、搬送路面との摩擦抵抗が大きくなったりすることもなく、搬送路への供給口でのブリッジ(詰まり)の防止、搬送路上での滞留の防止の点でも好ましい。また、遠心製粉法では、溶融した状態から遠心力を用いて形成させるため、粒子内に空隙がある程度含まれた状態となり、顆粒密度をある程度低くできるため、圧縮成形における搬送性に関して有利である。
まず、ロール形状で準備したシート状の有機樹脂膜形成用樹脂組成物を、真空加圧式ラミネーターの巻き出し装置に取り付け、巻き取り装置まで接続する。次に、第1金属パターン50を形成した下地基板10をダイアフラム(弾性膜)式ラミネーター部まで搬送する。次いで、減圧下、プレスを開始するとシート状の有機樹脂膜形成用樹脂組成物は、所定温度に加熱され、溶融状態となり、その後、溶融状態の有機樹脂膜形成用樹脂組成物を、ダイアフラムを介してプレスすることにより下地基板10上に形成された第1金属パターン50に対して押し当てることで、第1金属パターン50を有機樹脂膜形成用樹脂組成物で埋めることができるとともに、下地基板10において第1金属パターン50を形成した面を溶融状態の有機樹脂膜形成用樹脂組成物で覆うことができる。その後、所定時間をかけて有機樹脂膜形成用樹脂組成物を硬化させる。こうすることで、第1有機樹脂膜200を形成することができる。
なお、有機樹脂膜形成用樹脂組成物に対し、より高精度な平坦性が要求される場合は、ダイアフラム式ラミネーターでのプレスの後に、高精度に調整された平坦プレス装置によるプレス工程を追加して成型することもできる。
下記表1に示す配合量に従って各成分を配合した有機樹脂膜形成用樹脂組成物を用いて、第1および第2の実施形態(図1〜4を参照)で述べた方法で有機樹脂基板を作製した後、第3の実施形態(図5を参照)で述べた方法で半導体装置を作製した。
・シリカ1:平均粒子径d50が4μmの粒子
・シリカ2:平均粒子径d50が0.5μmの粒子
・シリカ3:平均粒子径d50が1.5μmの粒子
下記表2に示す配合量に従って各成分を配合した有機樹脂膜形成用樹脂組成物を用いて、第1および第2の実施形態(図1〜4を参照)で述べた方法で有機樹脂基板を作製した後、第3の実施形態(図5を参照)で述べた方法で半導体装置を作製した。なお、下記表2に示したシリカ1〜3は、実施例1と同じものを使用した。
20 絶縁性樹脂膜
30 開口部
40 めっき膜
50 第1金属パターン
110 第1金属膜
170 有機樹脂膜
200 第1有機樹脂膜
210 絶縁性樹脂膜
220 開口部
230 第1導体部
300 第2有機樹脂膜
350 第2金属パターン
400 第3有機樹脂膜
450 第2導体部
500 第4有機樹脂膜
600 半田バンプ
650 半導体素子
700 封止樹脂
1000 有機樹脂基板
1200 有機樹脂基板
1400 半導体装置
1500 半導体装置
Claims (15)
- 下地基板上に第1金属パターンを形成する工程と、
前記第1金属パターンを埋設する第1有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第1有機樹脂膜の全面を研磨して前記第1金属パターンの上面を露出させる工程と、
露出した前記第1金属パターン中の金属配線と接触するように第1導体部を形成する工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法。 - 下地基板上に第1金属パターンを形成する工程と、
前記第1金属パターン中の金属配線と接触するように第1導体部を形成する工程と、
前記第1金属パターンおよび前記第1導体部を埋設する第1有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第1有機樹脂膜の全面を研磨して前記第1導体部の上面を露出させる工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1または2に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1金属パターンを形成する工程は、
前記下地基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の所定箇所に開口を設ける工程と、
前記開口を埋め込むように、前記絶縁層の全面に、金属めっき膜を形成する工程と、
前記金属めっき膜を研磨して、前記絶縁層上の前記金属めっき膜を除去するとともに、
前記開口に前記金属めっき膜を残すことにより、前記第1金属パターンを形成する工程と、
を含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1または2に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1金属パターンを形成する工程は、
前記下地基板上に第1金属膜を形成する工程と、
前記第1金属膜を選択的に除去して第1金属パターンを形成する工程と、
を含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1導体部を形成する工程の後、前記下地基板を選択的に除去する工程をさらに含む、有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1導体部を形成する工程または前記第1導体部の上面を露出させる工程の後、前記第1導体部を形成する工程において得られた当該有機樹脂基板における前記下地基板とは反対側の面上に、前記第1導体部と接触するように第2金属パターンを形成する工程と、
前記第2金属パターンを埋設する第2有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第2有機樹脂膜の全面を研磨して前記第2金属パターンの上面を露出させる工程と、
露出した前記第2金属パターン中の金属配線と接触するように第2導体部を形成する工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1導体部を形成する工程または前記第1導体部の上面を露出させる工程の後、前記第1導体部の上面を露出させる工程において得られた当該有機樹脂基板における前記下地基板とは反対側の面上に、前記第1導体部と接触するように第2金属パターンを形成する工程と、
前記第2金属パターン中の金属配線と接触するように第2導体部を形成する工程と、
前記第2金属パターンおよび前記第2導体部を埋設する第2有機樹脂膜を形成する工程と、
前記第2有機樹脂膜の全面を研磨して前記第2導体部の上面を露出させる工程と、
をこの順に含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項6または7に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第2導体部の上面を露出させる工程または前記第2導体部の上面を露出させる工程の後、前記下地基板を選択的に除去する工程をさらに含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1有機樹脂膜を形成する工程または前記第2有機樹脂膜を形成する工程は、
熱硬化性樹脂と、充填材とを含む樹脂組成物を準備する工程と、
前記樹脂組成物を用いて前記第1金属パターンまたは前記第2金属パターンを埋設する工程と、
前記樹脂組成物を硬化させて前記第1有機樹脂膜または前記第2有機樹脂膜を形成する工程と、
を含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項9に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記樹脂組成物が、顆粒状、タブレット状またはシート状に加工されたものである有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項9または10に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記充填材の平均粒子径d50が、0.1μm以上20μm以下である有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項9乃至11のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記樹脂組成物が、シランカップリング剤を含む有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法であって、
前記第1有機樹脂膜のガラス転移温度が、100℃以上250℃以下である有機樹脂基板の製造方法。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の有機樹脂基板の製造方法によって得られる有機樹脂基板。
- 請求項14に記載の有機樹脂基板を含む半導体装置。
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