JP2017168639A - 配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造効率の改善及び半導体装置の薄型化に供される配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板１１は、透明性を有する支持体１２と、支持体１２の主面１２ａ上に設けられ、光の照射により分解可能な樹脂を含む剥離層１３と、剥離層１３の上層に設けられる金属薄膜層１４と、金属薄膜層１４の上層に設けられ、第１樹脂層１５と、第１樹脂層１５の上層に設けられる第２樹脂層２０と、第１樹脂層１５及び第２樹脂層２０の層間に設けられる配線パターン１９とを有する積層体３１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線基板、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体チップ及び外部接続部材を用いた半導体装置が、電子機器及び自動車等の様々な分野に用いられている。下記特許文献１には、半導体チップ上に再配線層及び外部接続端子を有する外部接続部材が直接形成される半導体装置の製造方法が記載されている。この製造方法では、再配線層及び外部接続端子を有する外部接続部材が半導体チップ領域内に形成される。当該製造方法によって設けられた半導体装置は、Ｆａｎ−ｉｎ型のＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ウエハレベルパッケージ）と呼ばれている。

また、下記特許文献２には、支持基板に固定された半導体チップの周囲を覆う絶縁層を形成し、当該半導体チップ上及び当該絶縁層上に再配線層及び外部接続端子を有する外部接続部材が形成される半導体装置の製造方法が記載されている。この製造方法では、半導体チップの外縁より外側の周辺領域にも再配線層及び外部接続端子を有する外部接続部材が形成される。当該製造方法によって設けられた半導体装置は、Ｆａｎ−ｏｕｔ型のＷＬＰと呼ばれている。

また、特許文献３には、半導体パッケージを製造する方法において、耐熱フィルムを使用して厚さが１ｍｍ以下の薄く撓みやすいプリント配線基板のハンドリング性を向上させることが記載されている。

特開平１１−１１１８９６号公報 特開２０１１−１８７４７３号公報 特開２０１４−７３１５号公報

上記特許文献１に記載される製造方法では、外部接続部材は半導体チップ領域内に形成されるため、外部接続端子の数及び位置が制限される。また、特許文献１，２に記載される製造方法では、個片化された半導体チップ上に直接外部接続部材を形成するので、半導体装置の製造効率が低くなる。

本発明は、半導体装置の製造効率の改善及び半導体装置の薄型化に供される配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る配線基板は、透明性を有する支持体と、支持体の主面上に設けられ、光の照射により分解可能な樹脂を含む剥離層と、剥離層の上層に設けられる金属薄膜層と、金属薄膜層の上層に設けられ、第１樹脂層と、第１樹脂層の上層に設けられる第２樹脂層と、第１樹脂層及び第２樹脂層の層間に設けられる配線パターンとを有する積層体と、を備える。

この配線基板では、半導体装置における半導体チップが外部装置と接続するための外部接続部材として機能する積層体が設けられている。これにより、半導体チップと外部接続部材を有する配線基板とを別々に製造することができるため、半導体装置の製造効率の改善に供される。また、この配線基板では支持体が透明性を有している。これにより、支持体を介して剥離層に光を照射することによって剥離層内の樹脂を分解することができる。したがって、半導体チップと配線基板の積層体とを接合した後に、容易に支持体を金属薄膜層と積層体から剥離することができるため、当該配線基板を用いて製造される半導体装置の薄型化が可能になる。また、剥離層の上に金属薄膜層が積層されているため、積層体及び半導体チップにレーザー光のエネルギーが伝達することを抑制できる。

また、支持体の線膨張係数は、−１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であってもよい。この場合、半導体チップはシリコン基板等の無機物を主成分とした基板によって製造されているので、半導体チップの線膨張係数と支持体の線膨張係数とが互いに近い値となる。したがって、配線基板に半導体チップを搭載した際に発生する位置ずれを抑制することができる。

また、支持体はガラス基板であってもよい。この場合、支持体を安価で強度を高くすると共に、支持体の大型化が容易となる。また、支持体の表面の粗さを容易に調整することができる。

支持体の主面の最大高さ粗さは、０．０１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。この場合、支持体上に設けられる積層体の凹凸が小さくなるため、配線パターンの断線及び短絡等を抑制できる。

また、剥離層の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。０．１μｍ未満では、支持体と積層体の密着力が弱くなり、レーザー光を照射する前に剥離するおそれがある。１０μｍを越える場合は、レーザー光の照射によって、剥離層を分解・除去しきれないおそれがある。

また、積層体の厚さは、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。この場合、積層体における配線パターンを第１樹脂層及び第２樹脂層によって保護できると共に、配線基板の反りを抑制できる。

また、本発明の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、上記段落に記載されるいずれかの配線基板を準備する工程と、配線基板の積層体に半導体チップを搭載すると共に、配線パターンに半導体チップを接合する工程と、支持体を介して剥離層に光を照射することによって、支持体を金属薄膜層及び積層体から剥離する工程と、を備える。

この半導体装置の製造方法によれば、支持体を介して剥離層に光を照射することによって剥離層内の樹脂を分解することができる。したがって、半導体チップと配線基板の積層体とを接合した後に、容易に支持体を積層体から剥離することができるため、当該配線基板を用いて製造される半導体装置の薄型化が可能になる。さらに積層体に半導体チップを搭載する際に支持体を有する配線基板を用いることによって、ハンドリングを容易にすることができる。また、剥離層の上に金属薄膜層が積層されているため、積層体及び半導体チップにレーザー光のエネルギーが伝達することを抑制できる。

また、光はレーザー光であってもよい。この場合、剥離層内の樹脂が分解するために必要な熱エネルギーを十分に加えることができる。

また、上記半導体装置の製造方法は、配線パターンに接合された半導体チップを封止樹脂で覆う工程を更に備えてもよい。この場合、半導体チップを封止樹脂によって保護することができると共に、半導体チップの積層体からの脱離を抑制できる。

また、上記半導体装置の製造方法は、支持体を金属薄膜層及び積層体から剥離する工程後、積層体から金属薄膜層を除去する工程を更に備えてもよい。

また、上記半導体装置の製造方法は、支持体を金属薄膜層及び積層体から剥離する工程後、積層体に外部接続端子を設ける工程と、積層体を切断して個片化する工程と、を更に備えてもよい。

本発明によれば、半導体装置の製造効率の改善及び半導体装置の薄型化に供される配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供できる。

図１は、本実施形態の配線基板を用いて製造された半導体装置を説明する図である。 図２は、本実施形態の配線基板を説明する図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、配線基板の製造方法の一例を説明する図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、配線基板の製造方法の一例を説明する図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る配線基板の製造方法の一例の一部を説明する図である。 図９（ａ）〜（ｂ）は、変形例に係る半導体装置の製造方法の一例の一部を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態の配線基板を用いて製造された半導体装置を説明する図である。図１に示されるように、半導体装置１は、積層体３１と、半導体チップ３２と、アンダーフィル３４と、モールド樹脂３５と、複数の外部接続端子４１とを備えている。なお、積層体３１の詳細については後述する。

半導体チップ３２は、例えば半導体基板表面に形成されるトランジスタ又はダイオード等を有する集積回路（ＩＣ又はＬＳＩ）であり、略直方体形状を有している。半導体チップ３２に用いられる半導体基板は、例えばシリコン基板（Ｓｉ基板）、窒化ガリウム基板（ＧａＮ基板）、又は炭化ケイ素基板（ＳｉＣ基板）等の無機物を主成分とした基板が用いられる。本実施形態では、半導体基板としてシリコン基板が用いられる。シリコン基板を用いて形成される半導体チップ３２の線膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）は、約２〜４ｐｐｍ／℃（例えば３ｐｐｍ／℃）である。本実施形態における線膨張係数は、例えば２０℃〜２６０℃の温度範囲内における温度の上昇に対応して変化する長さとする。

半導体チップ３２の表面３２ａには、突起電極（バンプとも言う）３３が設けられている。半導体チップ３２は、この突起電極３３を介して積層体３１の一方の主面３１ａにて露出する配線パターン（図示せず）と電気的に接続している。突起電極３３は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属もしくはこれらの合金、ＣｕにＡｕめっき等を施した金属複合体、又は、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＢｉもしくはＡｕ系等のはんだによって形成される。突起電極３３は、半導体チップ３２の領域内全体に配置されていてもよいし、半導体チップ３２の周辺領域に配置されていてもよい。半導体チップ３２と配線基板１１とを互いに接続する方式としては、例えばワイヤボンディング方式又はフリップチップ方式が挙げられる。本実施形態では、実装面積の縮小化及び作業の効率化の観点から、フリップチップ方式によって半導体チップ３２及び積層体３１が互いに接続されている。

アンダーフィル３４は、半導体チップ３２を積層体３１上に固定及び封止するために用いられる接着剤である。アンダーフィル３４としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の内の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂に、フィラーとしてシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等を加えた材料が用いられる。アンダーフィル３４は、液状であってもよいし、フィルム状であってもよい。

モールド樹脂３５は、半導体チップ３２を覆って封止及び保護するために用いられる封止樹脂である。モールド樹脂３５としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の内の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂に、フィラーとしてシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等を加えた材料が用いられる。

外部接続端子４１は、積層体３１の他方の主面３１ｂ上に設けられている。外部接続端子４１は、積層体３１内に設けられている配線パターンを介して半導体チップ３２と電気的に接続している。外部接続端子４１は、例えばＳｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、又はＳｎ−Ｂｉ等のはんだによって形成される。外部接続端子４１がはんだから形成される場合、外部接続端子４１を形成する前に、積層体３１の他方の主面３１ｂにて配線パターンが露出した部分に、例えばＮｉめっき、Ａｕめっき、又はＳｎめっきが施されてもよく、プレソルダー処理が施されてもよく、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）等の有機被膜処理が施されてもよい。

図２は、本実施形態の配線基板を説明する図である。図２に示されるように、配線基板１１は、支持体１２と、剥離層１３と、金属薄膜層１４と、積層体３１とを備えている。積層体３１は、第１樹脂層１５、接続パッド１６、配線パターン１９、第２樹脂層２０、及び接続端子２１を有している。積層体３１の厚さは、例えば０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは、０．０１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、更に好ましくは、０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。積層体３１の厚さが０．００１ｍｍ以上であることによって、積層体３１に設けられる配線パターン１９を第１樹脂層１５及び第２樹脂層２０によって保護することができる。積層体３１の厚さが１ｍｍ以下であることによって、支持体１２と積層体３１との線膨張率等の差に起因した配線基板１１の反りを抑制できる。なお、本明細書における積層体３１の厚さとは、金属薄膜層１４の上面から第２樹脂層２０又は配線パターン１９の最上面に至るまでの厚み方向の寸法である。つまり、「厚さ」とは、配線基板１１の主面に対して垂直方向の長さをいう。

支持体１２は、例えば光を透過する性質（透明性）を有する材料から構成される基板である。支持体１２の主面１２ａは、例えば略矩形状、略円形状、又は略楕円形状等である。支持体１２が透過する光の波長の範囲は、例えば３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下でもよく、３００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下でもよい。支持体１２は、例えばレーザー光のような特定の波長を透過する性質を有するものでもよい。支持体１２は、例えばガラス基板が用いられる。ガラスとしては、例えば石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、又はサファイアガラス等が用いられる。ガラスの線膨張係数は、上述した半導体チップ３２の線膨張係数と近い値であることが好ましく、例えば−１ｐｐｍ／℃以上１０．０ｐｐｍ／℃以下（又は０．５ｐｐｍ／℃以上５．０ｐｐｍ／℃以下）である。ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に基づいた支持体１２の主面１２ａにおける最大高さ粗さＲｚは、例えば０．０１μｍ以上５μｍ以下でもよく、０．１μｍ以上３μｍ以下でもよい。支持体１２の主面１２ａの最大高さ粗さＲｚが０．０１μｍ以上であることによって、支持体１２を準備するコストの増加を抑制することができる。支持体１２の主面１２ａの最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下であることによって、主面１２ａの凹凸に起因した配線パターン１９の断線及び短絡等を抑制できる。

剥離層１３は、支持体１２と積層体３１とを互いに密着させるための層である。剥離層１３は、支持体１２の主面１２ａ上に設けられており、光の照射により分解可能な樹脂を含んでいる。本実施形態における光はレーザー光であるので、剥離層１３に含まれる樹脂として、レーザー光が照射されることによって熱分解可能な樹脂が用いられる。剥離層１３に含まれる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の内の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂等が用いられる。また、剥離層１３は、銅、ニッケル、金、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の金属およびこれらの金属酸化物を含んでいてもよい。剥離層１３の厚さは、例えば０．１μｍ〜１０μｍである。

金属薄膜層１４は、剥離層１３上に設けられる。金属薄膜層１４は、例えば銅、ニッケル、金、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の金属によって形成される。金属薄膜層１４は、スパッタ法、ＣＶＤ法、無電解めっき法等およびこれらを組み合わせた方法によって形成される。また、剥離層１３に金属箔を貼り付けることによって、金属薄膜層１４を形成してもよい。金属薄膜層１４の厚さは、例えば０．０５μｍ〜１０μｍである。剥離層１３上に金属薄膜層１４を設けることによって、積層体３１に光のエネルギーが伝達することを抑制できる。したがって、積層体３１の第１樹脂層１５及び第２樹脂層２０に含まれる樹脂が後述するレーザー光の照射によって分解されることを抑制でき、かつ、後述する半導体チップがレーザー光の照射によってダメージを受けることを抑制できるため、半導体装置１の歩留まりが向上する。

第１樹脂層１５は、金属薄膜層１４上に設けられる樹脂層であり、開口部１５ａを有している。第１樹脂層１５は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、マレイミド樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェニレンオキシド、液晶ポリマー、又はシリコーン等の樹脂材料及びこれらの複合材料を含む。また、第１樹脂層１５は、無機フィラー又は有機フィラーが含まれていてもよい。第１樹脂層１５は、例えばエポキシ樹脂及びガラス繊維が組み合わせた材料を含んでもよい。第１樹脂層１５として、例えばエポキシ系の絶縁性樹脂等からなるソルダーレジストが用いられてもよい。第１樹脂層１５の厚さは、例えば０．５μｍ〜３０μｍである。

接続パッド１６は、第１樹脂層１５の開口部１５ａ内に設けられる導電層である。接続パッド１６は、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属及びこれらの金属を組み合わせて構成されている。接続パッド１６は、開口部１５ａ内において金属薄膜層１４と接していてもよい。接続パッド１６の厚さは、例えば０．００１μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは、５μｍ〜１８μｍである。

配線パターン１９は、例えばＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属から構成される導電層であり、第１樹脂層１５及び接続パッド１６上に設けられている。配線パターン１９は、第１樹脂層１５の開口部１５ａを介して接続パッド１６に電気的に接続されている。配線パターン１９の厚さは、例えば１μｍ〜２０μｍである。

第２樹脂層２０は、第１樹脂層１５及び配線パターン１９上に設けられる樹脂層であり、開口部２０ａを有している。第２樹脂層２０は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、マレイミド樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェニレンオキシド、液晶ポリマー、又はシリコーン等の樹脂材料及びこれらの複合材料を含む。また、第２樹脂層２０は、無機フィラー又は有機フィラーが含まれていてもよい。第２樹脂層２０は、例えばエポキシ樹脂及びガラス繊維が組み合わせた材料を含んでもよい。第２樹脂層２０として、例えばエポキシ系の絶縁性樹脂等からなるソルダーレジストが用いられてもよい。第２樹脂層２０に設けられている開口部２０ａは、第１樹脂層１５の開口部１５ａと重なっておらず、配線パターン１９の一部を露出するように設けられている。第２樹脂層２０の厚さは、例えば０．５μｍ〜３０μｍである。

接続端子２１は、第２樹脂層２０の開口部２０ａ内に設けられる端子であり、配線パターン１９を、図１に示す半導体チップ３２の突起電極３３と電気的接続するために設けられている。接続端子２１は、例えば共晶はんだ又は鉛フリーはんだ（Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、又はＳｎ−Ｂｉ等）によって形成される。接続端子２１は、種々の金属からなる導電層上に共晶はんだ又は鉛フリーはんだが設けられた端子でもよい。また、開口部２０ａに、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｎ等のめっき処理を施す、又はＯＳＰ等の有機被膜処理を施すことにより、接続端子２１を形成してもよい。また、接続端子２１は、配線パターン１９に金めっきを行うことにより形成してもよい。この場合、接続端子２１の導電性が向上すると共に、接続端子２１の腐食が抑制される。半導体チップ３２の突起電極３３が金ボールバンプ（例えば、Ａｕ、Ａｕを含む合金、もしくは表面にＡｕめっきを施した金属複合体による金バンプ、又は、Ａｕ系のはんだによって形成されたバンプ）である場合、当該突起電極３３と金めっきが施された接続端子との接合性が向上する。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）は、配線基板の製造方法の一例を説明する図である。

まず、図３（ａ）に示されるように、支持体１２の主面１２ａ上に剥離層１３と、金属薄膜層１４とを形成する。剥離層１３は、例えば印刷法、真空プレス法、真空ラミネート法、ロールラミネート法、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、又はフォトリソグラフィー法等の公知の方法にて形成される。金属薄膜層１４は、スパッタ法、ＣＶＤ法、無電解めっき法等およびこれらを組み合わせた方法によって形成される。また、剥離層１３に金属箔を貼り付けることによって、金属薄膜層１４を形成してもよい。

次に、図３（ｂ）に示されるように、金属薄膜層１４上に第１樹脂層１５を設けた後、当該第１樹脂層１５に開口部１５ａを形成する。そして、当該開口部１５ａ内に接続パッド１６を形成する。第１樹脂層１５は、例えば印刷法、真空プレス法、真空ラミネート法、ロールラミネート法、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、又はフォトリソグラフィー法等の公知の方法にて形成される。開口部１５ａは、例えば第１樹脂層１５に対してレーザーの照射、又はフォトリソグラフィーを行い、第１樹脂層１５の一部を除去することによって形成される。接続パッド１６は、例えばめっき処理によって設けられる。接続パッド１６は、必ずしも設けなくてもよい。

次に、図３（ｃ）に示されるように、第１樹脂層１５及び接続パッド１６上にシード層１７を設ける。シード層１７は、第１樹脂層１５の開口部１５ａを介して接続パッド１６に接続されている。シード層１７は、例えば無電解めっき法、スパッタ法、又はＣＶＤ法等によって形成される。また、第１樹脂層１５にＣｕ等から構成される導体箔を貼り付けることによって、シード層１７を形成してもよい。シード層１７は、例えば銅、ニッケル、金、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の金属及びこれらの金属を組み合わせて形成されてもよい。本実施形態では、チタン及び銅が用いられる。

次に、図４（ａ）に示されるように、シード層１７上に開口部１８ａを有するレジスト１８を設ける。そして、開口部１８ａによって露出されたシード層１７の一部に、例えばめっき処理を施すことによって当該一部を厚くする。ここで、シード層１７における、めっき処理等が施されていない相対的に薄い領域を第１領域１７ａとし、めっき処理等が施された相対的に厚い領域を第２領域１７ｂとする。第１領域１７ａは、第１樹脂層１５及びレジスト１８の間に存在する領域である。第２領域１７ｂは、例えばＣｕ層、ＮｉめっきがなされたＣｕ層、ＡｕめっきがなされたＣｕ層、はんだめっきがなされたＣｕ層、Ａｌ層、又はＡｇ／Ｐｄ合金層等によって形成される。本実施形態では、コスト、電気特性、及び製造容易性の観点からＣｕ層が用いられる。また、レジスト１８としては、例えばネガ型又はポジ型のフォトレジストが用いられる。

次に、図４（ｂ）に示されるように、レジスト１８及びシード層１７における第１領域１７ａを除去することによって配線パターン１９を形成する。レジスト１８は、例えばリフトオフによって第１樹脂層１５上から除去されてもよいし、エッチングによって除去されてもよい。第１領域１７ａは、例えばウェットエッチング又はドライエッチングによって除去される。第１領域１７ａが除去されることによって、第２領域１７ｂが配線パターン１９となる。第２領域１７ｂの一部は、第１領域１７ａと同時にエッチングされてもよい。すなわち、本実施形態における配線パターン１９は、セミアディティブ法によって形成される。セミアディティブ法とは、Ｃｕ層等のシード層を形成し、所望のパターンを有するレジストをシード層上に形成し、シード層における露出した部分を電解めっき法等により厚膜化し、レジストを除去した後、薄いシード層をエッチングして配線パターンを得る方法である。

また、図４（ｂ）に示されるように、配線パターン１９の形成後、第２樹脂層２０を第１樹脂層１５及び配線パターン１９上に形成し、第２樹脂層２０の一部に開口部２０ａを形成する。第２樹脂層２０は、例えば印刷法、真空プレス法、真空ラミネート法、ロールラミネート法、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、又はフォトリソグラフィー法等の公知の方法にて形成される。開口部２０ａは、例えば第２樹脂層２０に対してレーザーの照射、又はフォトリソグラフィーを行い、第２樹脂層２０の一部を除去することによって形成される。開口部２０ａの形成によって、配線パターン１９の一部が露出される。

最後に、図４（ｃ）に示されるように、開口部２０ａ内に接続端子２１を形成する。接続端子２１は、例えば共晶はんだ又は鉛フリーはんだを開口部２０ａ内に供給することによって設けられる。以上によって、支持体１２と、剥離層１３と、金属薄膜層１４と、第１樹脂層１５、接続パッド１６、配線パターン１９、第２樹脂層２０及び接続端子２１を含む積層体３１とを有する配線基板１１を形成する。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）〜（ｃ）、及び図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施形態に係る配線基板を用いて半導体装置を製造する方法を説明する。図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。

まず、図５（ａ）に示されるように、支持体１２、剥離層１３、金属薄膜層１４、及び積層体３１を有する配線基板１１を準備する。配線基板１１は、図２又は図４（ｃ）によって示される配線基板１１と同等である。

次に、図５（ｂ）に示されるように、配線基板１１に複数の半導体チップ３２を搭載する。具体的には、配線基板１１における積層体３１の一方の主面３１ａ上に、半導体チップ３２をフリップチップ方式にて搭載する。半導体チップ３２を配線基板１１に搭載する際、半導体チップ３２の突起電極３３と配線基板１１の接続端子２１（図２を参照）とが、互いに接続される。また、半導体チップ３２及び配線基板１１の間にアンダーフィル３４を設けておくことによって、半導体チップ３２及び配線基板１１を固定及び封止する。アンダーフィル３４は、半導体チップ３２を配線基板１１に搭載した後に、半導体チップ３２及び配線基板１１の間に供給してもよい。また、半導体チップ３２又は配線基板１１に予めアンダーフィル３４を付着しておき、半導体チップを配線基板に搭載すると同時にアンダーフィル３４による封止を完了させてもよい。例えば、加熱又は光照射による硬化処理をアンダーフィル３４に施すことによって、アンダーフィル３４による半導体チップ３２及び配線基板１１の固定及び封止を行う。アンダーフィル３４は、必ずしも設けなくてもよい。

次に、図５（ｃ）に示されるように、積層体３１の一方の主面３１ａ上にモールド樹脂３５を形成する。この際、モールド樹脂３５によって半導体チップ３２を埋設する。モールド樹脂３５は、例えばトランスファーモールド法又はポッティング法等の公知の方法にて形成される。半導体チップ３２は、モールド樹脂３５によって封止されるように覆われていてもよい。

次に、図６（ａ）に示されるように、支持体１２を介して剥離層１３にレーザー光Ｌを照射する。支持体１２全体に渡ってレーザー光Ｌを照射してもよいし、支持体１２の所望の位置にレーザー光Ｌを照射してもよい。本実施形態では、剥離層１３内の樹脂を確実に分解する観点から、直線的に往復させながら支持体１２全体にレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、例えば３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長を有してもよく、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長を有していてもよく、３００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長を有していてもよい。レーザー光Ｌを出射する装置の一例として１０６４ｎｍの波長の光を出射するＹＡＧレーザー装置、又は７８０〜１３００ｎｍの波長の光を出射する半導体レーザー装置等が挙げられる。支持体１２は透明性を有しており、レーザー光Ｌを透過する。よって、支持体１２を透過したレーザー光Ｌのエネルギーは、剥離層１３に吸収される。吸収されたレーザー光Ｌのエネルギーは、剥離層１３内にて熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーによって、剥離層１３の樹脂は熱分解温度に達し、熱分解する。これによって、支持体１２から積層体３１を剥離することが可能となる。

次に、図６（ｂ）に示されるように、金属薄膜層１４及び積層体３１から支持体１２を剥離する。支持体１２を金属薄膜層１４及び積層体３１から剥離する方法は、手動でもよいし機械を用いて行ってもよい。金属薄膜層１４に剥離層１３が付着している場合、金属薄膜層１４から剥離層１３を除去する。例えば、金属薄膜層１４の剥離層と接していた面１４ａに粘着テープを貼り付けた後ピールすることにより、剥離層と接していた面１４ａ上に残存していた剥離層１３を金属薄膜層１４から除去する。また、剥離層と接していた面１４ａを過マンガン酸カリウム水溶液及び水酸化ナトリウム水溶液の混合溶液等に浸漬して剥離層１３を除去してもよいし、当該混合溶液を剥離層と接していた面１４ａにスプレーすることによって剥離層１３を除去してもよい。また、剥離層と接していた面１４ａをアセトン又はメチルエチルケトン等の有機溶剤に浸漬して剥離層１３を除去してもよいし、当該有機溶剤を剥離層と接していた面１４ａにスプレーすることによって剥離層１３を除去してもよい。以上により、金属薄膜層１４及び積層体３１から支持体１２及び剥離層１３を除去する。

次に、図６（ｃ）に示されるように、積層体３１から金属薄膜層１４を除去する。積層体３１から金属薄膜層１４を除去する方法は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等である。

次に、図７（ａ）に示されるように、積層体３１の他方の主面３１ｂ上に複数の外部接続端子４１を形成する。具体的には、積層体３１の接続パッド１６（図２を参照）に相当する部分に、外部接続端子４１を形成する。例えばはんだボール搭載法等によって外部接続端子４１を形成する。また、はんだボールを搭載する前に、めっき法等により、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属およびこれらを組み合わせた層を形成してもよい。

次に、図７（ｂ）に示されるように、モールド樹脂３５にダイシングテープ４２を貼り付けた後、各半導体チップ３２の間の領域に位置する積層体３１及びモールド樹脂３５を切断し、個片化する。例えばダイシングソー又はレーザー等を用いて積層体３１及びモールド樹脂３５を切断する。以上により、図７（ｃ）に示されるように、配線基板１１を用いて形成された半導体装置１が製造される。

以上に説明した本実施形態に係る配線基板１１では、半導体装置１における半導体チップ３２が外部装置と接続するための外部接続部材として機能する積層体３１を備えている。これにより、半導体チップ３２と外部接続部材を有する配線基板１１とを別々に製造することができるため、半導体装置１の製造効率の改善に供される。また、この配線基板１１では支持体１２が透明性を有している。これにより、支持体１２を介して剥離層１３に光を照射することによって樹脂を分解することができる。したがって、半導体チップ３２と配線基板１１の積層体３１とを接合した後に、容易に支持体１２を積層体３１から剥離することができ、当該配線基板１１を用いて製造される半導体装置１の薄型化が可能になる。さらに支持体１２を有する配線基板１１を用いて半導体装置１を製造することによって、配線基板１１のハンドリングを容易にすることができる。また、配線基板１１は剥離層１３の上に金属薄膜層１４が積層されているため、積層体３１及び半導体チップ３２にレーザー光のエネルギーが伝達することを抑制できる。

また、上述したように、支持体１２の線膨張係数は、−１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。この場合、半導体チップ３２はシリコン基板等の無機物を主成分とした基板によって製造されているので、半導体チップ３２の線膨張係数と支持体１２の線膨張係数とが互いに近い値となる。このため、配線基板１１に半導体チップ３２を搭載した際に発生する位置ずれを抑制することができる。したがって、半導体チップ３２が配線基板１１に搭載不可能となること、及び半導体チップ３２と配線基板１１とを接合する部分が破壊することが抑制される。

また、支持体１２はガラス基板であることが好ましい。この場合、支持体１２を安価で強度を高くすると共に、支持体１２の大型化が容易にできる。また、支持体１２の表面の粗さを容易に調整することができる。

支持体１２の主面１２ａの最大高さ粗さＲｚは、０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。この場合、支持体１２上に設けられる積層体３１の凹凸が小さくなるため、配線パターン１９の断線及び短絡等を抑制できる。

また、剥離層１３の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍ未満では、支持体と積層体の密着力が弱くなり、レーザー光を照射する前に剥離するおそれがある。１０μｍを越える場合は、レーザー光の照射によって、剥離層を分解・除去しきれないおそれがある。

また、積層体３１の厚さは、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、積層体３１における配線パターン１９を第１樹脂層１５及び第２樹脂層２０によって保護できると共に、配線基板１１の反りを抑制できる。

また、光はレーザー光であることが好ましい。この場合、剥離層１３内の樹脂を分解するために必要な熱エネルギーを十分に加えることができる。また、剥離層１３上には金属薄膜層１４があるため、半導体チップ３２にレーザー光Ｌによるダメージを与えずに剥離層１３内の樹脂を分解できる。

また、本実施形態に係る配線基板１１を用いて製造される半導体装置１は、支持体１２が除去された積層体３１と、表面２２ａに突起電極３３が設けられており、当該突起電極３３を介して積層体３１の配線パターン１９に接続される半導体チップ３２と、を備えている。この半導体装置１では、半導体チップ３２と外部接続部材である積層体３１とが別々に製造されているため、半導体装置１の製造効率が改善される。また、配線基板１１における支持体１２が積層体３１から除去されていることによって、半導体装置１の薄型化が可能になる。

また、配線パターン１９と半導体チップ３２とは、はんだを含む接続端子２１を介して互いに接続されていてもよい。この場合、配線パターン１９と半導体チップ３２との間に位置ずれが発生した場合であっても、接続端子２１が含むはんだによってずれを埋めることができ、半導体チップ３２と積層体３１との間に発生する接続不良を抑制できる。また、配線パターン１９と半導体チップ３２とは、金を含む接続端子２１を介して互いに接続されていてもよい。この場合、接続端子の導電性が向上すると共に、当該接続端子の腐食が抑制される。

図８は、変形例にかかる配線基板の製造方法の一例の一部を示す図である。上記実施形態では、金属薄膜層１４上に設けた第１樹脂層１５に開口部１５ａを形成し、開口部１５ａ内に接続パッド１６を形成する例を説明した。変形例では、セミアディティブ法により、レジスト２２を金属薄膜層１４上に形成し、金属薄膜層１４における露出した部分を厚膜化し、レジスト２２を除去する点で、上記実施形態と異なる。

図８（ａ）に示されるように、支持体１２の主面上に剥離層１３と、金属薄膜層１４とを形成した後、金属薄膜層１４上に開口部２２ａを有するレジスト２２を設ける。そして、開口部２２ａによって露出された金属薄膜層１４の一部に、例えばめっき処理を施すことによって当該一部を厚くする。ここで、金属薄膜層１４におけるめっき処理等が施されていない相対的に薄い領域を第１領域１４ｂとし、めっき処理等が施された相対的に厚い領域を第２領域１４ｃとする。第１領域１４ｂは、剥離層１３及びレジスト２２の間に存在する領域である。第２領域１４ｃは、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属及びこれらの金属を組み合わせて構成されている。また、レジスト２２としては、例えばネガ型又はポジ型のフォトレジストが用いられる。

次に、図８（ｂ）に示されるように、第２領域１４ｃの形成後、レジスト２２は除去される。レジスト２２は、例えばリフトオフによって金属薄膜層１４上から除去されてもよいし、エッチングによって除去されてもよい。

次に、図８（ｃ）に示されるように、第１領域１４ｂ、第２領域１４ｃ上に第１樹脂層１５を設けた後、第２領域１４ｃ上の第１樹脂層１５に開口部１５ａを形成する。第１樹脂層１５は、例えば印刷法、真空プレス法、真空ラミネート法、ロールラミネート法、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、又はフォトリソグラフィー法等の公知の方法にて形成される。開口部１５ａは、例えば第１樹脂層１５に対してレーザーの照射、又はフォトリソグラフィーを行い、第２領域１４ｃ上の第１樹脂層１５の一部を除去することによって形成される。

次に、第１樹脂層１５及び金属薄膜層１４における第２領域１４ｃ上にシード層を設け、配線パターン１９の形成工程に移るが、この工程以後は上記実施形態と同様であるので、説明は省略する。

図９は、変形例に係る半導体装置の製造方法の一例の一部を説明する図である。変形例における上述した工程を経た後、上記実施形態と同様の工程により配線パターン１９、第２樹脂層２０及び接続端子２１（図示せず）の形成を行い、配線基板１１を形成する。次に、上記実施形態と同様に、半導体チップ３２を搭載した後、アンダーフィル３４、モールド樹脂３５を形成し、レーザー光Ｌの照射によって、支持体１２及び剥離層１３を除去する。図９（ａ）は、積層体３１から支持体１２及び剥離層１３を除去した後における半導体チップ３２を搭載した積層体３１を示す図である。図９（ａ）では、金属薄膜層１４の剥離層１３と接していた面１４ａが露出している。

次に、図９（ｂ）に示されるように、積層体３１から金属薄膜層１４上のめっき処理を施した部分を残して金属薄膜層１４を除去する。積層体３１から金属薄膜層１４を除去する方法は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等である。金属薄膜層１４上のめっき処理を施した部分は、接続パッド１６となる。

本発明による配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び変形例を適宜組み合わせてもよい。また、積層体３１に積層される半導体チップ３２は、個片化される配線基板１１の領域に複数搭載されてもよい。また、積層体３１には、半導体チップ３２以外の部材（例えばコンデンサ等の受動部品）が搭載されていてもよい。

また、例えば第１樹脂層１５における開口部１５ａと第２樹脂層２０における開口部２０ａとは、互いに重なっていてもよい。さらに、例えば積層体３１における接続端子２１は、必ずしも設けられていなくてもよい。

また、配線基板１１における配線パターン１９は、セミアディティブ法に限らず、例えばサブトラクティブ法又はフルアディティブ法等の公知の方法にて形成される。ここで、サブトラクティブ法とは、Ｃｕ層等の導体層上に所望のパターンを有するレジストを形成して不要な導体層をエッチングした後、レジストを剥離して配線パターンを得る方法である。また、フルアディティブ法は、樹脂層上に無電解めっき触媒を吸着させ、所望のパターンのレジストを樹脂層上に形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化させ、無電解めっき法によりレジスト開口部内にＣｕ等の導体を析出させた後、レジストを除去して所望の配線パターンを得る方法である。

また、第２樹脂層２０上に、新たな配線パターンと第３樹脂層とを形成してもよい。つまり、積層体３１は、樹脂層を３層有してもよい。さらに、上述した配線パターン及び樹脂層の形成を繰り返すことによって、配線パターン及び樹脂層が多数積層された積層体３１を形成することもできる。

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

（配線基板）
まず、支持体１２の主面１２ａ上に剥離層１３を形成した。支持体１２として、ガラス（ＯＡ−１０Ｇ（日本電気硝子株式会社製）、１．１ｍｍ厚）を使用した。支持体１２の線膨張係数は、約４ｐｐｍ／℃であった。支持体１２の主面１２ａ上の剥離層１３は、３Ｍ Ｌｉｇｈｔ−Ｔｏ−Ｈｅａｔ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ（ＬＴＨＣ）Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃｏａｔｉｎｇ（住友スリーエム株式会社製）を用いて形成した。剥離層１３は、いずれもスピンコート法により形成した。

次に、剥離層１３上に金属薄膜層１４を形成した。金属薄膜層１４は、ＴｉとＣｕをスパッタすることによって形成した。

次に、セミアディティブ法によって金属薄膜層１４上に相対的に厚い領域である第２領域１４ｃを形成した。第２領域１４ｃは、金属薄膜層１４上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕの順に、電解めっきすることによって形成した。

次に、金属薄膜層１４における電解めっき処理が施されていない第１領域１４ｂ及び第２領域１４ｃ上に第１樹脂層１５を設けた後、第２領域１４ｃ上の第１樹脂層１５に開口部１５ａを形成した。第１樹脂層１５は、真空ラミネート法によって金属薄膜層１４の第１領域１４ｂ及び第２領域１４ｃ上に形成した。第１樹脂層１５として、ＡＢＦ−ＧＸ−Ｔ３１（味の素ファインテクノ株式会社製）を使用した。開口部１５ａは、レーザー照射により設けた。

次に、セミアディティブ法によって配線パターン１９を形成した。配線パターン１９の材料はＣｕとした。また、配線パターン１９を形成した後、第２樹脂層２０を形成し、開口部２０ａを第２樹脂層２０の一部に設けた。第２樹脂層２０は、真空ラミネート法によって第１樹脂層１５及び配線パターン１９上に形成した。第２樹脂層２０として、ＡＢＦ−ＧＸ−Ｔ３１（味の素ファインテクノ株式会社製）を使用した。開口部２０ａは、レーザー照射により設けた。

最後に、開口部２０ａ内にＯＳＰ処理を施し、接続端子２１を形成することによって、積層体３１を有する配線基板１１を得た。第１樹脂層１５、第２樹脂層２０及び配線パターン１９からなる積層体３１の厚さは、約０．０７ｍｍだった。

（半導体装置）
次に、得られた配線基板１１に半導体チップ３２を搭載した。半導体チップ３２は、Ｃｕポストの先端にＳｎ−３．５Ａｇはんだ層を形成した突起電極３３を有しているものを用いた。また、半導体チップ３２の線膨張係数は、約３ｐｐｍ／℃であった。配線基板１１には予めアンダーフィル３４を供給しておいた。半導体チップ３２の突起電極３３と配線基板１１の接続端子２１との位置合わせを行った後、半導体チップ３２を配線基板１１に圧着させ、加熱した。この後、半導体チップ３２を含む配線基板１１の上面を、トランスファーモールド法により、モールド樹脂３５を用いて封止した。次に、配線基板１１の支持体１２側より、直線的に往復させながら支持体全体に１０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを照射した後に、支持体１２を配線基板１１より取り除いた。

次に、ウェットエッチング法によって、金属薄膜層１４を積層体３１から除去した。Ｔｉは水酸化カリウムと過酸化水素水との混合溶液、Ｃｕは硫酸と過酸化水素水との混合溶液を用いて除去した。

次に、積層体３１の他方の主面３１ｂより、接続パッド１６のＮｉのうち、金属薄膜層１４と接触していたものを除去した。金属薄膜層と接触していたＮｉは、硝酸と過酸化水素水の混合溶液を用いて除去した。金属薄膜層と接触していたＮｉを除去することによって、Ａｕが露出した。

次に、積層体３１の接続パッド１６にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだボールを搭載し、外部接続端子４１を形成した。この構成体をダイシングテープに貼り付け、ダイシングすることによって、図１に示される半導体装置１を得た。

（Ｘ線透視装置による観察）
上記のようにして作成された半導体装置１について、Ｘ線透視装置（株式会社ユニハイトシステム製、ＸＶＡ−１６０α）にて観察を行った。半導体装置１を観察した結果、半導体チップ３２の突起電極３３と配線基板１１の接続端子２１との間には、設計値から約２μｍの位置ずれが生じていた。ここで、半導体装置の形成に用いられる配線基板の支持体として、樹脂の中で線膨張係数が比較的低いポリイミド製の支持体を用いた場合、半導体チップの突起電極と当該配線基板の接続端子との間には、通常、設計値から約１５μｍの位置ずれが生じる。このような支持体の材質による位置ずれの違いは、ポリイミド製の支持体の線膨張係数は約１２〜５０ｐｐｍ／℃であり、半導体チップの線膨張係数（約２〜４ｐｐｍ／℃）と大きく異なるからだと考えられる。したがって、配線基板にガラス製の支持体を用いた方が、樹脂製の支持体を用いるよりも、半導体チップと配線基板との間に発生する位置ずれが小さくなっていることが確認できた。

本発明の配線基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の製造効率の改善及び当該半導体装置の薄型化に供される。

１…半導体装置、１１…配線基板、１２…支持体、１３…剥離層、１４…金属薄膜層、１５…第１樹脂層、１６…接続パッド、１７…シード層、１８…レジスト、１９…配線パターン、２０…第２樹脂層、２１…接続端子、２２…レジスト、３１…積層体、３２…半導体チップ、３３…突起電極、３４…アンダーフィル、３５…モールド樹脂、４１…外部接続端子、４２…ダイシングテープ、Ｌ…レーザー光。

Claims (11)

1. 透明性を有する支持体と、
   前記支持体の主面上に設けられ、光の照射により分解可能な樹脂を含む剥離層と、
   前記剥離層の上層に設けられる金属薄膜層と、
   前記金属薄膜層の上層に設けられ、第１樹脂層と、前記第１樹脂層の上層に設けられる第２樹脂層と、前記第１樹脂層及び前記第２樹脂層の層間に設けられる配線パターンとを有する積層体と、
   を備える配線基板。
2. 前記支持体の線膨張係数は、−１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である、請求項１に記載の配線基板。
3. 前記支持体は、ガラス基板である、請求項１又は２に記載の配線基板。
4. 前記支持体の前記主面の最大高さ粗さは、０．０１μｍ以上５μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線基板。
5. 前記剥離層の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板。
6. 前記積層体の厚さは、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線基板。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載される配線基板を準備する工程と、
   前記配線基板の前記積層体に半導体チップを搭載すると共に、前記配線パターンに前記半導体チップを接合する工程と、
   前記支持体を介して前記剥離層に光を照射することによって、前記支持体を前記金属薄膜層及び前記積層体から剥離する工程と、
   を備える半導体装置の製造方法。
8. 前記光は、レーザー光である、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記配線パターンに接合された前記半導体チップを封止樹脂で覆う工程を更に備える請求項７又は８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記支持体を前記金属薄膜層及び前記積層体から剥離する工程後、前記積層体から前記金属薄膜層を除去する工程を更に備える請求項７〜９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記支持体を前記金属薄膜層及び前記積層体から剥離する工程後、
    前記積層体に外部接続端子を設ける工程と、
    前記積層体を切断して個片化する工程と、を更に備える請求項７〜１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。