JP2017085046A - インターポーザの製造方法、電子装置および電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インターポーザの製造コストを削減する。
【解決手段】 インターポーザの製造方法は、支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜中に、樹脂膜の表面から支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、樹脂膜の表面に露出する支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を樹脂膜上に形成する工程と、第1の配線層の形成後、樹脂膜を除去する工程と、樹脂膜の除去後、支柱と第1の配線とを覆って、支持基板上を樹脂で被覆する工程と、支柱および第1の配線層を被覆した樹脂から支持基板を剥離する工程と、支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を樹脂上に形成する工程と、第2の配線層の形成後、第1の配線が露出するまで樹脂を研削する工程とを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】 インターポーザの製造方法は、支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜中に、樹脂膜の表面から支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、樹脂膜の表面に露出する支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を樹脂膜上に形成する工程と、第1の配線層の形成後、樹脂膜を除去する工程と、樹脂膜の除去後、支柱と第1の配線とを覆って、支持基板上を樹脂で被覆する工程と、支柱および第1の配線層を被覆した樹脂から支持基板を剥離する工程と、支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を樹脂上に形成する工程と、第2の配線層の形成後、第1の配線が露出するまで樹脂を研削する工程とを有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、インターポーザの製造方法、電子装置および電子装置の製造方法に関する。
トランジスタ等の素子の微細化に伴い、半導体チップに様々な機能が搭載されるようになってきており、半導体チップの端子数は増加する傾向にある。端子数の増加により、端子が小さくなり、端子のピッチが狭くなると、半導体チップをプリント基板等に接続することが困難になる。そこで、半導体チップの端子のピッチおよび配列を、プリント基板の端子に合わせて変換する中継基板であるインターポーザが開発されている。
この種のインターポーザは、サブトラクティブ法、セミアディティブ法またはフルアディティブ法等により支持基板上に樹脂を基材として配線層を順に形成した後、配線層を支持基板から剥離することで製造される(例えば、特許文献1、2参照)。また、半導体チップを実装したパッケージを積層することで形成される電子装置では、両面に電極を有するパッケージが使用される。この種のパッケージは、支持基板上に配線パターンと円柱状の電極とを含む電極構造体を形成し、半導体チップを実装したパッケージ基板上の配線に円柱状の電極を接続した後、支持基板を電極構造体から剥離することで製造される(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、樹脂を基材とするインターポーザは、支持基板から剥離させた状態では、シリコン等の無機材料を基材とするインターポーザに比べて反りやすい。樹脂を基材とするインターポーザの製造工程において、インターポーザに反りが発生する場合、インターポーザを反り防止用の基板等に固定した状態で配線層等を形成する工程が実施される。反り防止用の基板を用いてインターポーザを製造する場合、インターポーザの製造コストは上昇してしまう。
1つの側面では、本件開示のインターポーザの製造方法、電子装置および電子装置の製造方法は、インターポーザの製造コストを削減することを目的とする。
一つの観点によれば、インターポーザの製造方法は、支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜中に、樹脂膜の表面から支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、樹脂膜の表面に露出する支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を樹脂膜上に形成する工程と、第1の配線層の形成後、樹脂膜を除去する工程と、樹脂膜の除去後、支柱と第1の配線とを覆って、支持基板上を樹脂で被覆する工程と、支柱および第1の配線層を被覆した樹脂から支持基板を剥離する工程と、支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を樹脂上に形成する工程と、第2の配線層の形成後、第1の配線が露出するまで樹脂を研削する工程とを有する。
別の観点によれば、プリント基板と、半導体チップと、プリント基板と半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置において、インターポーザは、樹脂内に設けられる支柱と、支柱の一端に接続され、樹脂内に埋め込まれ、表面が樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、樹脂の表面に露出する支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層とを有する。
さらなる別の観点によれば、プリント基板と、半導体チップと、プリント基板と半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置の製造方法は、支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜中に、樹脂膜の表面から支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、樹脂膜の表面に露出する支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を樹脂膜上に形成する工程と、第1の配線層の形成後、樹脂膜を除去する工程と、樹脂膜の除去後、支柱と第1の配線とを覆って、支持基板上を樹脂で被覆する工程と、支柱および第1の配線層を被覆した樹脂から支持基板を剥離する工程と、支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を樹脂上に形成する工程と、第2の配線層の形成後、第1の配線が露出するまで樹脂を研削する工程とを有するインターポーザの製造工程と、製造工程により製造されたインターポーザに半導体チップを接続する工程と、半導体チップが製造されたインターポーザをプリント基板に接続する工程とを有する。
本件開示のインターポーザの製造方法、電子装置および電子装置の製造方法は、インターポーザの製造コストを削減することができる。
以下、図面を用いて実施形態を説明する。
図1および図2は、インターポーザの製造方法の一実施形態を示す。図1および図2は、チップパッケージ基板およびマルチチップパッケージ等に設けられるインターポーザを形成するための製造工程を、部分断面図として示している。例えば、インターポーザは、LSI(Large Scale Integration)チップとプリント基板等とを相互に接続するために使用され、または複数のLSIチップを相互に接続するために使用される。図1および他の図面では、各要素の厚さおよび縦横比は、実際のインターポーザに含まれる要素の厚さおよび縦横比と相違している。
まず、図1(A)において、SUS(Steel special Use Stainless)等の金属の支持基板10上に樹脂膜12が形成される。樹脂膜12は、液状の樹脂を支持基板10上に塗布することで形成されてもよく、樹脂フィルムを支持基板10上に貼付することで形成されてもよい。例えば、樹脂膜12は、感光性を有し、フォトリソグラフィ法により、開口部を形成することが可能である。
次に、図1(B)において、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて、樹脂膜12に支持基板10まで貫通する開口部が形成され、開口部内に樹脂膜12の表面から支持基板10まで貫通する支柱14が形成される。例えば、支柱14は、セミアディティブ法またはダマシン法を用いて、電気めっき法により銅(Cu)等を析出させることで形成される。なお、支柱14は、銅合金、銀、錫または金により形成されてもよい。
セミアディティブ法を用いて支柱14を形成する場合、樹脂膜12を支持基板10上に形成する前に、支持基板10上に電気絶縁性の粘着シート等を介してシード層(導電性の薄膜)が形成される。次に、感光性の樹脂膜12を支持基板10上に形成した後、露光処理と現像処理とが順に実施され、樹脂膜12における支柱14を形成する領域に開口部が形成される。そして、シード層を電極として電気めっき処理が実施され、支柱14が形成される。シード層は、図2(A)において、支持基板10を樹脂20から剥離するときに支持基板10とともに除去される。
一方、ダマシン法を用いて支柱14を形成する場合、感光性の樹脂膜12を支持基板10上に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、露光処理と現像処理とが順に実施され、樹脂膜12における支柱14を形成する領域に開口部が形成される。次に、開口部を覆って樹脂膜12上にシード層が形成された後、シード層を電極として電気めっき処理が実施され、銅等の金属が開口部からあふれ出るまで析出される。この後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等により、樹脂膜12が露出するまで金属を研削することで支柱14が形成される。
次に、図1(C)において、フォトリソグラフィ法を用いて、樹脂膜12の表面に露出する支柱14の一端14aに接続される配線16が、樹脂膜12上に形成される。すなわち、配線16を含む配線層18が形成される。配線層18に形成される配線16は、プリント基板等の端子に接続される電極16aを含む。配線16は、銅、銅合金またはアルミニウムにより形成される。次に、図1(D)において、樹脂膜12が除去され、支持基板10上に支柱14と配線16(電極16aを含む)とが残る。液状の樹脂を塗布することで樹脂膜12が形成される場合、樹脂膜12は、NMP(N-methylpyrrolidone;N−メチル−2−ピロリドン)等の剥離液を用いて除去される。一方、ドライフィルムレジスト等を貼付することで、樹脂膜12が形成される場合、樹脂膜12は、水酸化ナトリウム溶液またはアミン系の剥離液を用いて除去される。
次に、図2(A)において、支柱14と配線16(電極16a)とを覆って支持基板10上に樹脂20が被覆される。例えば、樹脂20は、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのいずれかのフィラーを樹脂に含有させたモールド樹脂である。
次に、図2(B)において、樹脂20が、支柱14および配線層18とともに支持基板10から剥離される。次に、図2(C)において、樹脂20の表面に露出する支柱14の他端14bに接続される配線22を含む所定数の配線層24a、24b、24cが、樹脂20上に順に形成される。なお、樹脂20上に形成される配線層24a、24b、24cの数は、3つに限定されない。例えば、各配線層24a、24b、24cの配線22は、セミアディティブ法を用いて形成される。配線層24cの配線22は、LSIチップ等のパッドに接続される電極22aを含む。なお、図2(C)は、図2(B)に対して天地を逆に示している。
例えば、図2(A)において、支柱14に対して図2の横方向に延在する配線16が樹脂20と一体化されることで、支柱14のみを樹脂20で被覆する場合に比べて、樹脂20の剛性を高くすることができる。さらに、樹脂20が厚いほど、樹脂20の剛性を高くすることができる。これにより、フォトリソグラフィ法を用いて配線22を形成する場合に、配線層24a、24b、24cの反りを抑制することができ、配線22を所望の精度で形成することができ、配線22の信頼性を確保することができる。
さらに、図2(A)において、樹脂20を半導体ウェハと同じ形状にし、樹脂20の厚さを半導体ウェハと同等の厚さにすることで、半導体製造装置を用いて微細な配線22を形成することができる。半導体ウェハの形状を有する樹脂20を用いる場合、配線層22の形成後に、樹脂20を研削するバックグラインド工程と、インターポーザを切り出すダイシング工程とが実施される。すなわち、配線22を形成する前に配線16が形成されているため、配線22の形成後に配線工程等の微細な処理を含む工程は発生しない。このため、バックグラインド工程による樹脂20の薄膜化により、万一、樹脂20に反りが発生した場合にも、反りの影響を受けることなくインターポーザを完成させることができる。さらに、樹脂20に反りが発生した場合にも、ダイシングにより切り出された個々のインターポーザ100での反りは相対的に小さいため、インターポーザを用いて、LSIチップ(半導体チップ)とプリント基板等とを相互に接続することができる。
次に、図2(D)において、配線層24a、24b、24cの形成後、支柱14の一端14aに接続された配線16が樹脂20から露出するまで樹脂20が研削される。例えば、樹脂20は、砥石により研削加工するバックグラインド手法により実施される。そして、プリント基板等の端子に接続する電極16aを一方の面に有し、LSIチップのパッドに接続される電極22aを他方の面に有するインターポーザ100が完成する。そして、電極22aにLSIチップを接続し、電極16aをプリント基板の端子に接続することで、電子装置(電子部品)が製造される。なお、プリント基板は、パッケージ封止された形状を有する電子装置内に配置されるパッケージ基板の形態でもよい。
図3および図4は、インターポーザの製造方法の他の例を示す。図1および図2と同じ要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
まず、図3(A)において、図1(A)と同様に、支持基板10上に樹脂膜12が形成される。次に、図3(B)において、図1(B)と同様に、樹脂膜12中に、樹脂膜12の表面から支持基板10まで貫通する支柱14が形成される。
次に、図3(C)において、図1(D)と同様に、樹脂膜12が除去され、支持基板10上に支柱14が残る。次に、図3(D)において、図2(A)と同様に、支柱14を覆って支持基板10上に樹脂20が被覆される。
次に、図4(A)において、図2(C)と同様に、樹脂20の表面に露出する支柱14の他端14bに接続される配線22を含む所定数の配線層24a、24b、24cが、樹脂20上に順に形成される。配線層24cの配線22は、LSIチップ等のパッドに接続される電極22aを含む。
次に、図4(B)において、図2(D)と同様に、配線層24a、24b、24cの形成後、支柱14の一端14aが樹脂20から露出するまで樹脂20が研削される。次に、図4(C)において、樹脂20上に樹脂膜26が形成され、樹脂膜26における支柱14に対応する位置に開口部が形成され、セミアディティブ法等を用いて開口部内に支柱14に接続される銅等の金属28が形成される。そして、図1(C)と同様に、フォトリソグラフィ法を用いて、金属28を介して支柱14に接続される配線16(電極16a)が形成される。すなわち、配線16を含む配線層18が形成され、インターポーザが完成する。
しかしながら、図4(B)では、樹脂20内に配線16は埋め込まれていないため、樹脂20の剛性は、図2(B)に示す樹脂20の剛性に比べて低い。このため、配線層24a、24b、24cを形成したときに発生した応力に樹脂20が耐えきれず、樹脂20が反るおそれがある。樹脂20に反りが発生した場合、図4(C)において、配線層18の各配線16を所望の精度で形成することは困難である。
例えば、半導体ウェハの形状を有する支持基板および樹脂20を用いて、図3および図4に示す工程により、複数のインターポーザを同時に製造する場合、反りの発生に伴い半導体ウェハの形状を有する樹脂20が波打つおそれがある。樹脂20が波打つと、フォトリソグラフィ法において、樹脂20上に塗布するフォトレジストの膜厚が均一にならず、例えば、配線16を形成するための露光処理が正常に実施されないおそれがある。したがって、配線16を形成する工程は、反り防止用の基板等を樹脂20に装着した後に実施される。
以上、図1および図2に示す実施形態では、配線22より先に配線16を形成し、支柱14および16を樹脂20で被覆した後、配線22が形成される。このため、樹脂20に埋め込まれて一体化された配線16と、樹脂20の厚さとにより、樹脂20の剛性を高めることができ、配線22の形成後に樹脂20を研削した後に、樹脂20が反ることを抑止することができる。樹脂20内に配線16が埋め込まれているため、インターポーザ100の剛性を従来に比べて高くすることができる。この結果、反りの少ないインターポーザ100を用いて電子装置を製造することができ、電子装置の製造コストを従来に比べて削減することができる。
また、樹脂20を研削した後に、配線工程等の微細な処理を含む工程が発生しないため、研削した樹脂20を、反り防止用の基板等に固定することはなく、反り防止用の基板等を使用する場合に比べて、インターポーザ100の製造コストを削減することができる。樹脂20を半導体ウェハと同じ形状にすることで、半導体製造装置を用いて微細な配線22を形成することができる。
図5は、インターポーザの製造方法の別の実施形態で製造されたインターポーザを含む電子装置の一例を示す。図1および図2に示す実施形態で説明した要素と同一または同様の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明は省略する。図5は、電子装置の断面を示している。図5に示す電子装置200は、LSIチップ110とプリント基板120とをインターポーザ100を介して相互に接続することで形成される。LSIチップ110は、半導体チップの一例である。インターポーザ100は、内部に支柱14が形成された樹脂20と、樹脂20内に埋め込まれた配線16を含む配線層18と、配線22を含む配線層24a、24b、24c、24dとを含む。
LSIチップ110のパッド(図示せず)は、バンプBP1(いわゆるマイクロバンプ)を介して、配線層24dの電極22aに接続される。LSIチップ110とインターポーザ100との隙間には、アンダーフィル剤UF1(封止樹脂)が充填される。
支柱14の一端14aに接続される配線層18の電極16aは、バンプBP2を介してプリント基板120の端子TMに接続される。インターポーザ100とプリント基板120との隙間には、アンダーフィル剤UF2が充填される。LSIチップ110およびインターポーザ100が互いに接続された構造体は、チップパッケージ基板とも称される。
なお、プリント基板120は、パッケージ封止された形状を有する電子装置200内に配置されるパッケージ基板の形態でもよい。この場合、プリント基板120(パッケージ基板)は、図5の下側の面に、マザーボート等に接続する端子を有する。
図6から図11は、図5に示すインターポーザ100の製造方法の一例を示す。すなわち、図6から図11は、インターポーザの製造方法の別の実施形態を示す。図1および図2と同じ要素については同じ符号を付し、同じ工程については、詳細な説明は省略する。
まず、図6(A)において、SUS等のステンレスの支持基板10上に、両面に粘着層を有する電気絶縁性の粘着シート40が貼付され、粘着シート40上にシード層42が形成される。粘着シート40は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂またはウレタン樹脂等を粘着剤として含む。また、粘着シート40の代わりに、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂またはウレタン樹脂等が支持基板10上に塗布されてもよい。シード層42は、銅等の金属箔(例えば、厚さ9μm)を支持基板10上に貼付することで形成されてもよく、スパッタリングまたは無電界めっき処理により銅等の金属膜を支持基板10上に析出することで形成されてもよい。なお、シリコン基板、アルミニウムまたは銅等の金属板、ポリイミドフィルム、またはプリント基板などが、支持基板10に使用されてもよい。
次に、図6(B)において、シード層42上にフォトレジスト44が形成され、フォトリソグラフィ法により露光処理および現像処理が実施され、例えば、内径が100μmの開口部44aが形成される。フォトレジスト44は、ドライフィルムレジスト(日立化成製のHM−40112など)をシード層42上に貼付することで形成される。あるいは、フォトレジスト44は、液状のレジスト(東京応化工業製のPMER P−CE等)をシード層42上にスピンコートにより塗布することで形成される。
次に、図6(C)において、シード層42を電極として、電気めっき処理が実施され、開口部44a内に銅の支柱14が形成される。例えば、支柱14の高さは100μmである。なお、支柱14は、銅合金、銀、錫または金により形成されてもよい。次に、図6(D)において、支柱14の一端14aとフォトレジスト44とを覆ってフォトレジスト46が形成される。例えば、フォトレジスト46は、感光性のエポキシワニスをスピンコートによりフォトレジスト44上に塗布することで形成される。フォトレジスト44は、塗布後にベーク処理が実施されて硬化され、例えば、厚さ10μmの絶縁膜が形成される。
次に、図7(A)から図8(B)において、セミアディティブ法により支柱14上に配線22(図5)が形成される。なお、支柱14上の配線22は、サブトラクティブ法により形成されてもよい。
まず、図7(A)において、フォトマスクを用いてフォトレジスト46に選択的に光が照射され(露光)、支柱14と接続するビアを形成する領域に位置するフォトレジスト46が現像により除去され、支柱14が露出する開口部46aが形成される。開口部46aが形成されたフォトレジスト46は、キュア処理が実施され、フォトレジスト46の現像処理等に対する耐性が向上される。フォトレジスト46(エポキシワニス)は、インターポーザ100の完成後に、インターポーザ100内に残るため、永久レジストとも称される。
次に、図7(B)において、フォトレジスト46を覆って、スパッタリング等により、チタン(Ti)膜48(例えば、0.1μm)と銅膜50(例えば、0.3μm)とが順に積層される。次に、図7(C)において、フォトレジスト52が、銅膜50上に形成された後、フォトリソグラフィ法を用いて、露光処理と現像処理が実施され、フォトレジスト52における配線が形成される領域に開口部52aが形成される。この例では、開口部52aは、フォトレジスト46の開口部46aに対応する領域に形成される。次に、図7(D)において、チタン膜48および銅膜50をシード層(電極)として、電気めっき処理が実施され、開口部46a内に銅のビアが形成され、開口部52a内に銅の配線16が形成される。すなわち、チタン膜48を介して支柱14に接続された銅の配線16が形成される。以下では、配線16がビアを含むものとして説明する。
次に、図8(A)において、フォトレジスト52が除去される。次に、図8(B)において、配線16に覆われていない銅膜50とチタン膜48とが、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより順に除去され、配線16が完成する。例えば、配線16の幅(L)と互いに隣接する配線16の間隔(S)との比であるラインL/スペースSの最小値は、20μm/20μmである。
次に、図8(C)において、支柱14の周囲にあるフォトレジスト44が除去される。フォトレジスト44がドライフィルムレジストの場合、フォトレジスト44は、例えば、2wt%(重量パーセント濃度)の水酸化ナトリウム溶液を用いて溶解される。なお、図8(B)に示す断面では、フォトレジスト44は、フォトレジスト46に覆われているが、フォトレジスト44は、フォトレジスト46が形成されていない間隙を介して溶け出す。次に、図8(D)において、支持基板10が金型に装着され、金型内に樹脂20が充填される。樹脂20は、フォトレジスト46が形成されていない間隙を介して、支柱14の周囲および配線16を覆って充填される。例えば、樹脂20は、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのいずれかのフィラーを樹脂に含有させたモールド樹脂である。
次に、図9(A)において、樹脂20で被覆された支柱14および配線16を含む構造体から支持基板10が剥離される。支持基板10は、図8(D)に示す粘着シート40およびシード層42とともに構造体から剥離され、樹脂20から支柱の他端14bが露出される。図9(A)に示す状態で、樹脂20内には、支柱14の他に、図の左右方向および奥行き方向に延在する配線16が含まれるため、樹脂20の剛性は、樹脂20内に支柱14のみが含まれる場合に比べて高くすることができる。
次に、図9(B)において、図6(D)および図7(A)と同様に、支柱14の他端14bが露出する面を覆って、フォトレジスト46(永久レジスト)が形成され、ビアを形成するための開口部46aが形成される。図9(B)以降は、図9(A)に対して天地を逆にして示す。また、図9(B)から図11(A)に示す樹脂20の厚さは、図9(A)に示す樹脂20の厚さと同じであるとする。
次に、図9(C)において、図7(B)と同様に、フォトレジスト46を覆って、チタン膜48(例えば、0.1μm)と銅膜50(例えば、0.3μm)とが順に積層される。次に、図9(D)において、図7(C)と同様に、フォトレジスト52が、銅膜50上に形成された後、露光処理と現像処理が実施され、フォトレジスト52における配線が形成される領域に開口部52aが形成される。
次に、図10(A)において、図7(D)と同様に、チタン膜48および銅膜50をシード層(電極)として、電気めっき処理が実施され、開口部46a内に銅のビアが形成され、開口部52a内に銅の配線22が形成される。次に、図10(B)において、図8(A)と同様に、フォトレジスト52が除去される。次に、図10(C)において、図8(B)と同様に、配線22で覆われていない銅膜50とチタン膜48とが、ウェットエッチング等により順に除去され、ラインL/スペースSの最小値が20μm/20μmの配線16(1層目の配線層24a)が完成する。
次に、図10(D)において、図9(B)と同様に、配線22を覆って、フォトレジスト46(永久レジスト)が形成され、ビアを形成するための開口部46aが形成される。これ以降、図9(C)から図10(C)に示す工程が順に実施され、1層目の配線層24aの上に2層目の配線層24b(図5)が形成される。さらに、図9(C)から図10(C)に示す工程が、繰り返し実施され、3層目および4層目の配線層24c、24d(図5)が形成され、図11(A)に示す構造体が形成される。図11(A)において、4層目の配線層24dは、LSIチップ110(図5)のパッドに接続される電極22aを有する。
次に、図11(B)において、支柱14の一端14aに接続された配線16が露出するまで、バックグラインド等により樹脂20が研削される。そして、4つの配線層24a、24b、24c、24dを有し、プリント基板等の端子に接続する電極16aを一方の面に有し、LSIチップ110のパッドに接続される電極22aを他方の面に有するインターポーザ100が完成する。インターポーザ100は、樹脂20内に支柱14だけでなく、配線16を有するため、樹脂20内に支柱14のみを有するインターポーザに比べて剛性が高く、反りにくい。なお、配線層24a、24b、24c、24dの数は、4つに限定されない。
この後、図5に示すように、完成したインターポーザ100の電極22aに、バンプBP1を用いてLSIチップ110のパッドが接続され、LSIチップ110とインターポーザ100との隙間にアンダーフィル剤UF1が充填される。さらに、LSIチップ110が接続されたインターポーザ100の電極16aは、バンプBP2を用いてプリント基板120の端子TMに接続され、プリント基板120とインターポーザ100との隙間にアンダーフィル剤UF2が充填される。そして、プリント基板120とLSIチップ110とをインターポーザ100で相互に接続した電子装置200が製造される。
図12は、半導体ウェハの形状を有する樹脂20とともに形成されたインターポーザ100の一例を示す。図12に示すインターポーザ100を製造する場合、まず、図12に示す配列のインターポーザ100を搭載可能な支持基板10を用いて、図6(A)から図8(C)までの工程が実施される。この後、図8(C)に示す複数の構造体が形成された支持基板1上に、半導体ウェハの形状を有する金型が装着され、金型内に樹脂20が充填される。これにより、図8(D)に示すように、支柱14および配線16の周囲が樹脂20で被覆される。そして、半導体ウェハの形状を有する樹脂20とともに、図9(A)から図11(B)までの工程が実施され、複数のインターポーザ100を含む半導体ウェハの形状を有する構造体が形成される。すなわち、インターポーザ100が製造される。
この後、構造体に含まれる各インターポーザ100にLSIチップ110(図5)が接合された後、構造体をダイシングすることで、個々のインターポーザ100が切り出される。そして、切り出されたインターポーザ100をプリント基板120に取り付けることで、図5に示す電子装置200が製造される。
半導体ウェハの形状を有する樹脂20では、複数のインターポーザ100に対応する配線24が、樹脂20上に形成されるため、多数の配線24の形成により発生した応力により、樹脂20は反りやすくなる。しかしながら、上述したように、樹脂20の研削により樹脂20の剛性が低下し、樹脂20が反った場合にも、その後に配線を形成する工程がないため、正常なインターポーザ100を形成することができる。換言すれば、樹脂20を反り防止用の基板等に固定することなく、インターポーザ100を形成することができる。
図13は、矩形状を有する樹脂20とともに形成されたインターポーザ100の一例を示す。図13に示すインターポーザ100は、プリント基板の製造設備を用いて製造される。このため、図6(A)に示す支持基板10および図8(D)で被覆した樹脂20は、プリント基板の製造設備で使用可能な形状に形成される。矩形状を有する樹脂20においても、樹脂20の研削により樹脂20の剛性が低下した後、配線を形成する工程がないため、樹脂20に反りが発生した場合にも、樹脂20を反り防止用の基板等に固定することなく、インターポーザ100を製造することができる。
なお、図13においても、矩形状の構造体上に形成されたインターポーザ100に、LSIチップ110(図5)が接合された後、構造体をダイシングすることで、個々のインターポーザ100が切り出される。そして、切り出されたインターポーザ100をプリント基板120に取り付けることで、図5に示す電子装置200が製造される。
以上、図5から図13に示す実施形態においても、図1から図2に示す実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、樹脂20に埋め込まれて一体化された配線16と、樹脂20の厚さとにより、樹脂20の剛性を高めることができ、配線22の形成後に樹脂20を研削した後に、樹脂20が反ることを抑止することができる。樹脂20内に配線16が埋め込まれているため、インターポーザ100の剛性を従来に比べて高くすることができ、反りの少ないインターポーザ100を用いて電子装置200を製造することができる。
また、樹脂20を研削した後に、配線工程等の微細な処理を含む工程が発生しないため、研削した樹脂20を、反り防止用の基板等に固定することはなくインターポーザ100を製造することができ、インターポーザ100の製造コストを削減することができる。この結果、反りの少ないインターポーザ100を用いて電子装置200を製造することができ、電子装置200の製造コストをさらに削減することができる。樹脂20を半導体ウェハと同じ形状にすることで、半導体製造装置を用いて微細な配線22を形成することができる。さらに、図5から図13に示す実施形態では、プリント基板の製造設備を用いて微細な配線22を形成することができる。
図14および図15は、インターポーザの製造方法の別の実施形態を示す。図5から図13に示す実施形態で説明した要素と同一または同様の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明は省略する。
この実施形態では、図6(A)から図8(B)に示す工程が実施された後、図14(A)において、フォトレジスト46(永久レジスト)および配線16を覆って、図15(A)に示す樹脂20より硬い膜60が形成される。樹脂20より硬い膜60は、図15(B)において、樹脂20を研削するときのストッパーとして機能するため、以下では、終点検出膜60と称する。例えば、終点検出膜60は、炭化珪素(SiC)またはアルミナ等のセラミックである。例えば、炭化珪素は、DC(Direct Current)スパッタリングにより、300W、5分の条件で、フォトレジスト46および配線16上に形成される。
次に、図14(B)において、フォトリソグラフィ法により、配線16上に形成された終点検出膜60を覆って、フォトレジスト62が形成される。次に、図14(C)において、フォトレジスト62で覆われていない終点検出膜60が、除去される。終点検出膜60が炭化珪素の場合、六フッ化硫黄(SF6)のガスを用いたドライエッチングにより除去される。終点検出膜60がアルミナの場合、三塩化ホウ素(BCl3)、塩素およびアルゴンの混合ガスを用いたドライエッチングにより除去される。次に、図14(D)において、フォトレジスト62が除去され、配線16の上面が終点検出膜60に覆われた構造が形成される。
この後、図8(C)から図11(A)に示す工程が実施され、図15(A)に示すように、樹脂20で被覆された支柱14上に配線層24a、24b、24c、24dが形成された構造体が形成される。図15(A)において、配線16における支柱14と反対側の表面には、終点検出膜60が付着している。次に、図15(B)において、図11(B)と同様のバックグラインド等の手法により、終点検出膜60が露出するまで樹脂20が研削される。ここで、終点検出膜60の単位時間当たりの研削量は、樹脂20の単位時間当たりの研削量より数十倍以上少ない。このため、バックグラインドにより終点検出膜60が研削されている時間を十分に確保することができ、終点検出膜60を研削し終える前に、バックグラインド工程を終了することができる。この結果、配線16の厚さが10μm程度と薄い場合にも、バックグラインドにより配線16が削られることを抑止することができる。これにより、インターポーザ100の良品率である歩留りの低下を抑止することができる。さらに、バックグラインド工程において、砥石の回転速度を速めることが可能になるため、バックグラインドに掛かる時間を短縮することができ、インターポーザ100の製造コストをさらに削減することができる。
次に、図15(C)において、研削されなかった終点検出膜60がドライエッチングにより除去される。そして、図11(B)と同様に、4つの配線層24a、24b、24c、24dを有し、プリント基板等の端子に接続する電極16aを一方の面に有し、LSIチップ110のパッドに接続される電極22aを他方の面に有するインターポーザ100が完成する。なお、図15(C)に示す構造は、樹脂20の表面における電極16aが露出する領域に、終点検出膜60を除去したことを示す凹部64を有する。
以上、図14および図15に示す実施形態においても、図1から図13に示す実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、樹脂20に埋め込まれて一体化された配線16と、樹脂20の厚さとにより、樹脂20の剛性を高めることができ、配線22の形成後に樹脂20を研削した後に、樹脂20が反ることを抑止することができる。樹脂20内に配線16が埋め込まれているため、インターポーザ100の剛性を従来に比べて高くすることができ、反りの少ないインターポーザ100を用いて電子装置200を製造することができる。
また、樹脂20を研削した後に、配線工程等の微細な処理を含む工程が発生しないため、研削した樹脂20を、反り防止用の基板等に固定することはなくインターポーザ100を製造することができ、インターポーザ100の製造コストを削減することができる。この結果、反りの少ないインターポーザ100を用いて電子装置200を製造することができ、電子装置200の製造コストを従来に比べて削減することができる。樹脂20を半導体ウェハと同じ形状にすることで、半導体製造装置を用いて微細な配線22を形成することができる。
さらに、図14および図15に示す実施形態では、配線16の表面に、樹脂20より硬い終点検出膜60を付着させることで、樹脂20を研削するバックグラインド工程において、配線16が削られることを抑止することができる。これより、インターポーザ100の良品率である歩留りの低下を抑止することができる。また、砥石の回転速度を速めてバックグラインド工程を実施することができるため、バックグラインドに掛かる時間を短縮することができ、インターポーザ100の製造コストをさらに削減することができ、電子装置200の製造コストをさらに削減することができる。
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有することを特徴とするインターポーザの製造方法。
(付記2)
前記第1の配線層を形成する工程と前記樹脂膜を除去する工程との間に設けられ、前記第1の配線の表面に前記樹脂より硬い終点検出膜を形成する工程を有し、
前記樹脂を研削する工程は、前記終点検出膜が露出するまで実施され、
さらに、前記終点検出膜が露出した後、前記終点検出膜を除去する工程を有すること
を特徴とする付記1記載のインターポーザの製造方法。
(付記3)
前記終点検出膜は、炭化珪素またはアルミナを前記第1の配線の表面に付着することで形成され、
前記終点検出膜の除去は、ドライエッチングにより実施されること
を特徴とする付記2記載のインターポーザの製造方法。
(付記4)
前記第1の配線層は、前記インターポーザをプリント基板に接続する電極を含み、
前記第2の配線層は、前記インターポーザを半導体チップに接続する電極を含むこと
を特徴とする付記1ないし付記3のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。
(付記5)
前記支持基板上に被覆された樹脂は、半導体ウェハの形状を有し、
前記第2の配線層を形成する工程から前記樹脂を研削する工程までは、前記半導体ウェハを処理可能な半導体製造装置を使用して実施されることを特徴とする付記1ないし付記4のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。
(付記6)
樹脂内に設けられる支柱と、
前記支柱の一端に接続され、前記樹脂内に埋め込まれ、表面が前記樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、
前記樹脂の表面に露出する前記支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層と
を有することを特徴とするインターポーザ。
(付記7)
前記樹脂の表面は、前記第1の配線が露出する凹部を有すること
を特徴とする付記6記載のインターポーザ。
(付記8)
プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置において、
前記インターポーザは、
樹脂内に設けられる支柱と、
前記支柱の一端に接続され、前記樹脂内に埋め込まれ、表面が前記樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、
前記樹脂の表面に露出する前記支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層と
を有することを特徴とする電子装置。
(付記9)
プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置の製造方法において、
支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有するインターポーザの製造工程と、
前記製造工程により製造されたインターポーザに半導体チップを接続する工程と、
前記半導体チップが製造されたインターポーザを前記プリント基板に接続する工程と
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
(付記1)
支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有することを特徴とするインターポーザの製造方法。
(付記2)
前記第1の配線層を形成する工程と前記樹脂膜を除去する工程との間に設けられ、前記第1の配線の表面に前記樹脂より硬い終点検出膜を形成する工程を有し、
前記樹脂を研削する工程は、前記終点検出膜が露出するまで実施され、
さらに、前記終点検出膜が露出した後、前記終点検出膜を除去する工程を有すること
を特徴とする付記1記載のインターポーザの製造方法。
(付記3)
前記終点検出膜は、炭化珪素またはアルミナを前記第1の配線の表面に付着することで形成され、
前記終点検出膜の除去は、ドライエッチングにより実施されること
を特徴とする付記2記載のインターポーザの製造方法。
(付記4)
前記第1の配線層は、前記インターポーザをプリント基板に接続する電極を含み、
前記第2の配線層は、前記インターポーザを半導体チップに接続する電極を含むこと
を特徴とする付記1ないし付記3のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。
(付記5)
前記支持基板上に被覆された樹脂は、半導体ウェハの形状を有し、
前記第2の配線層を形成する工程から前記樹脂を研削する工程までは、前記半導体ウェハを処理可能な半導体製造装置を使用して実施されることを特徴とする付記1ないし付記4のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。
(付記6)
樹脂内に設けられる支柱と、
前記支柱の一端に接続され、前記樹脂内に埋め込まれ、表面が前記樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、
前記樹脂の表面に露出する前記支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層と
を有することを特徴とするインターポーザ。
(付記7)
前記樹脂の表面は、前記第1の配線が露出する凹部を有すること
を特徴とする付記6記載のインターポーザ。
(付記8)
プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置において、
前記インターポーザは、
樹脂内に設けられる支柱と、
前記支柱の一端に接続され、前記樹脂内に埋め込まれ、表面が前記樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、
前記樹脂の表面に露出する前記支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層と
を有することを特徴とする電子装置。
(付記9)
プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置の製造方法において、
支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有するインターポーザの製造工程と、
前記製造工程により製造されたインターポーザに半導体チップを接続する工程と、
前記半導体チップが製造されたインターポーザを前記プリント基板に接続する工程と
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
10…支持基板;12…樹脂膜;14…支柱;14a…一端;16…配線;16a…電極;18…配線層;20…樹脂;22…配線;22a…電極;24a、24b、24c、24d…配線層;26…樹脂膜;28…金属;40…粘着シート;42…シード層;44…フォトレジスト;44a…開口部;46…フォトレジスト;46a…開口部;48…チタン膜;50…銅膜;52…フォトレジスト;52a…開口部;60…終点検出膜;62…フォトレジスト;64…凹部;100…インターポーザ;110…LSIチップ;120…プリント基板;200…電子装置;BP1、BP2…バンプ;TM…端子;UF1、UF2…アンダーフィル剤
Claims (7)
- 支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有することを特徴とするインターポーザの製造方法。 - 前記第1の配線層を形成する工程と前記樹脂膜を除去する工程との間に設けられ、前記第1の配線の表面に前記樹脂より硬い終点検出膜を形成する工程を有し、
前記樹脂を研削する工程は、前記終点検出膜が露出するまで実施され、
さらに、前記終点検出膜が露出した後、前記終点検出膜を除去する工程を有すること
を特徴とする請求項1記載のインターポーザの製造方法。 - 前記終点検出膜は、炭化珪素またはアルミナを前記第1の配線の表面に付着することで形成され、
前記終点検出膜の除去は、ドライエッチングにより実施されること
を特徴とする請求項2記載のインターポーザの製造方法。 - 前記第1の配線層は、前記インターポーザをプリント基板に接続する電極を含み、
前記第2の配線層は、前記インターポーザを半導体チップに接続する電極を含むこと
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。 - 前記支持基板上に被覆された樹脂は、半導体ウェハの形状を有し、
前記第2の配線層を形成する工程から前記樹脂を研削する工程までは、前記半導体ウェハを処理可能な半導体製造装置を使用して実施されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載のインターポーザの製造方法。 - プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置において、
前記インターポーザは、
樹脂内に設けられる支柱と、
前記支柱の一端に接続され、前記樹脂内に埋め込まれ、表面が前記樹脂から露出する第1の配線を含む第1の配線層と、
前記樹脂の表面に露出する前記支柱の他端に接続される第2の配線を含む第2の配線層と
を有することを特徴とする電子装置。 - プリント基板と、半導体チップと、前記プリント基板と前記半導体チップとを相互に接続するインターポーザとを有する電子装置の製造方法において、
支持基板上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜中に、前記樹脂膜の表面から前記支持基板まで貫通する支柱を形成する工程と、
前記樹脂膜の表面に露出する前記支柱の一端に接続される第1の配線を含む第1の配線層を前記樹脂膜上に形成する工程と、
前記第1の配線層の形成後、前記樹脂膜を除去する工程と、
前記樹脂膜の除去後、前記支柱と前記第1の配線とを覆って、前記支持基板上を樹脂で被覆する工程と、
前記支柱および前記第1の配線層を被覆した樹脂から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した樹脂の表面に露出する前記支柱の後端に接続される第2の配線を含む第2の配線層を前記樹脂上に形成する工程と、
前記第2の配線層の形成後、前記第1の配線が露出するまで前記樹脂を研削する工程と
を有するインターポーザの製造工程と、
前記製造工程により製造されたインターポーザに半導体チップを接続する工程と、
前記半導体チップが製造されたインターポーザを前記プリント基板に接続する工程と
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
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KR20210154720A (ko) * | 2020-06-12 | 2021-12-21 | 주하이 엑세스 세미컨덕터 컴퍼니., 리미티드 | 무특징층 구조의 인터포저 및 그 제조 방법 |
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