JP2019016647A

JP2019016647A - ファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法

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Publication number: JP2019016647A
Application number: JP2017131286A
Authority: JP
Inventors: 裕一乃万; Yuichi Noman; 鈴木　直也; Naoya Suzuki; 直也鈴木; 正明竹越; Masaaki Takekoshi
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP6907765B2

Abstract

【課題】本発明によれば、糊残りの課題無く、かつ、パッケージに対するストレスが少ないファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法を提供する。【解決手段】コアを支持体とし、その上にピーラブル銅箔をラミネートすることにより、ピーラブル銅箔を仮固定材料として用いる仮固定方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法に関する。

半導体素子等の電子部品は、導体の配線および絶縁層から構成されている。導体の配線は、主に金属で構成されている。その金属の配線は、はんだ等の低融点の金属を用いて半導体パッケージ基板へと接続される。

しかし、近年普及の著しいスマートフォン等には小型化・高性能化が要求されており、そのためには半導体パッケージ全体の薄型化が求められる。

そこで出てきた発想が、従来の半導体パッケージ基板をなくしてしまおうというものである。具体的には、半導体の上に再配線層を形成し、その再配線層に半導体パッケージ基板の機能、すなわち端子ピッチ変換の機能を持たせるものである。この技術は、ウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ：Wafer level package）と呼ばれている。

それでもなお、スマートフォン等のアプリケーションプロセッサーなどへの性能向上の要求は大きく、設計の自由度を高めるため、端子数を増やしたいとの要望が近年出てきた。また、一つのパッケージに複数のチップを配置したいという要望も出てきた。

これらの課題を解決するために開発されたのがファンアウト・ウエハレベルパッケージ（ＦＯ−ＷＬＰ：Fan-out WLP）である。これは、個片化したチップをキャリアと呼ばれる支持体の上に再配置した構造である。

この工法においては仮固定材と呼ばれる材料が必須となる。この材料は、薄いパッケージのハンドリングを容易にするために、パッケージを一時的に支持体に貼り付けるための接着剤である。そして、仮固定材は、半導体素子の封止等の工程を経てから剥離される。仮固定材を剥離する手法として、熱剥離、機械剥離、レーザー又はＵＶを用いた剥離の３つの手法がある。

熱剥離の手法には、耐熱性が低いという弱点がある。そのため、再配線層（ＲＤＬ：Redistribution Layer）に用いられる絶縁材料の硬化温度、又は、はんだを用いた接合工法であるリフローの温度に耐えない。

レーザー又はＵＶを用いた剥離を行うためには、支持体が透明である必要があり、具体的にはガラスが用いられる。しかし、ガラスはもろい材料であり、ハンドリングの際に割れやすい弱点がある。

一般的な意味で用いられる機械剥離には、糊残り、モールドにストレスがかかる等の弱点がある。

そこで、本発明は、支持材としてピーラブル銅箔を用い、銅箔の上に再配線層を形成すること主眼とする。これは、広い意味での機械剥離ではあるものの、糊残りなく、低いストレスでの剥離を実現できる利点がある。

ピーラブル銅箔を用いた機械剥離手法としては、コアレス基板の製法に関する特許文献１が存在する。

特許第５５２６７４６号公報

しかし、特許文献１には剥離の具体的な手法に関する言及がまったく無い。

そこで本発明は上述のような課題を克服したピーラブル銅箔を用いた仮固定手法を確立することを目的とする。

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。

［請求項１］以下の工程を含む、ピーラブル銅箔を用いたファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。（ａ）コアの片面に、前記コアよりも一回り小さなピーラブル銅箔を貼り付け、前記ピーラブル銅箔の上に積層配線を形成する工程。（ｂ）前記積層配線上に絶縁層を、前記ピーラブル銅箔の端部を含めて形成する工程。（ｃ）前記絶縁層にレーザービア穴を設ける工程。（ｄ）前記レーザービア穴を銅めっきで埋めて再配線層を形成する工程。（ｅ）前記ピーラブル銅箔の端部を切断し、前記ピーラブル銅箔の側面を露出させる工程。（ｆ）前記絶縁層上にチップを搭載する工程。

［請求項２］（ｇ）前記絶縁層上に搭載された前記チップを封止材でモールドするモールド工程を含む、請求項１に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項３］（ｈ）前記ピーラブル銅箔の二層の銅箔間を剥離する工程を含む、請求項１又は２に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項４］（ｉ）前記工程（ｈ）の後に、前記ピーラブル銅箔の前記絶縁層側に残された銅箔をソフトエッチングする工程を含む、請求項３に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項５］前記工程（ａ）の際に、前記再配線層のボールグリッドアレイパッドとなる部分に、Ａｕ及びＮｉの順序でめっきを行い、前記工程（ｉ）の後に、Ａｕがボールグリッドアレイパッドの表面になる、請求項４に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項６］前記（ｈ）の前に、前記コアの端部をざぐる（削り取る）ことにより薄くする、請求項３〜５の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項７］前記（ｈ）の前に、前記銅箔の端部をソフトエッチすることにより窪ませる、請求項３〜５の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

［請求項８］パネルレベルパッケージの製造に用いられる、請求項１〜７の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。

本発明によれば、糊残りなく、モールド又は再配線層へのストレス低減を確保した支持材の仮接合が可能となる。

図１（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の工程の流れを示す概略図である。図２（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の工程の流れを示す概略図である。図３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の工程の流れを示す概略図である。図４（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の工程の流れを示す概略図である。本実施形態において、コアの端部をざぐる手法を示す図である。本実施形態において、ピーラブル銅箔の端部をソフトエッチする手法を示す図である。

以下、本発明を適用したファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。

本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。

本実施形態に係るファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法は、パネルレベルパッケージの製造に用いられる方法である。但し、本発明は、パネルレベルパッケージの製造に用いられる方法に限定されるものではない。

＜ファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法＞
本実施形態は、以下の工程を含む、ピーラブル銅箔を用いたファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法である。
（ａ）コアの片面に、前記コアよりも一回り小さなピーラブル銅箔を貼り付け、前記ピーラブル銅箔の上に積層配線を形成する工程
（ｂ）前記積層配線上に絶縁層を、前記ピーラブル銅箔の端部を含めて形成する工程
（ｃ）前記絶縁層にレーザービア穴を設ける工程
（ｄ）前記レーザービア穴を銅めっきで埋めて再配線層を形成する工程
（ｅ）前記ピーラブル銅箔の端部を切断し、前記ピーラブル銅箔の側面を露出させる工程
（ｆ）前記絶縁層上にチップを搭載する工程

［工程（ａ）］
工程（ａ）では、図１（ａ）に示すように、コア１の片面に、コア１よりも一回り小さなピーラブル銅箔２を貼り付け、ピーラブル銅箔２の上に積層配線３を形成する。

コア１は、ピーラブル銅箔２の支持体である。コア１としては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラスクロスと樹脂を含む基板（ガラスクロスに樹脂を含浸させたガラスクロス入り基板等）、シリコンウエハ、ステンレス（ＳＵＳ）板等の高剛性材料を用いることが好ましい。

ピーラブル銅箔２は、銅製のキャリア金属箔２１と、銅製の極薄金属箔２２とから構成される。キャリア金属箔２１と極薄金属箔２２との間には、離型層（不図示）が配置されている。

キャリア金属箔２１の厚みは、極薄金属箔２２の厚みよりも厚ければ特に制限されないが、例えば、１０〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍであることがより好ましい。キャリア金属箔２１は、単層であってもよく、基材に金属箔を積層した積層体であってもよい。

極薄金属箔２２は、後の工程でキャリア金属箔２１から剥離される。極薄金属箔２２の厚みは、キャリア金属箔２１の厚みより薄ければ特に制限はないが、０．５〜１２μｍであることが好ましく、１〜９μｍであることがより好ましく、２〜５μｍであることがさらに好ましい。この範囲であれば、極薄金属箔２２の作製が容易である。

ピーラブル銅箔２は、例えば、ＭＣＬＥ−７０５（ＬＨ）Ｎ３ＤＸ）、ＭＣＬＥ−７００（ＬＨ）Ｎ３ＤＸ）（いずれも、日立化成株式会社製、製品名）として入手可能である。

そして、極薄金属箔２２側の面がコア１に接するように、ピーラブル銅箔２をコア１の片面に貼り付ける（ラミネートする）。ピーラブル銅箔２はコア１よりも一回り小さいため、コア１の外周部には、ピーラブル銅箔２が配置されない領域が形成される。

ピーラブル銅箔２をコア１の片面に貼り付けた後、ピーラブル銅箔２の上に積層配線３を形成する。積層配線３の形成は、例えば、セミアディティブ法（Semi-Additive Process）により行うことができる。セミアディティブ法は、公知の方法を採用することができる。

［工程（ｂ）］
工程（ｂ）では、図１（ｂ）に示すように、積層配線３上に絶縁層４を、ピーラブル銅箔２の端部を含めて形成する（ラミネートする）。つまり、ピーラブル銅箔２上だけでなくコア１の外周部のピーラブル銅箔２が配置されない領域にも絶縁層４を形成することで、ピーラブル銅箔２の端部にも絶縁層４を形成する。

絶縁層４は、再配線層を形成するためのプリプレグ又はビルドアップ樹脂である。絶縁層４としては、例えば、熱硬化性樹脂から形成されることが好ましい。

［工程（ｃ）］
工程（ｃ）では、図１（ｃ）に示すように、絶縁層４にレーザービア穴５を設ける。レーザービア穴５は、再配線層の配線の一部となるビアホールを形成するための穴である。そして、レーザービア穴５に積層配線３を露出させる。レーザービア穴５を形成するレーザー光としては、例えば、高調波ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等の紫外線レーザー、炭酸ガスレーザー等の赤外線レーザーを用いることができる。

［工程（ｄ）］
工程（ｄ）では、図２（ａ）に示すように、レーザービア穴５を銅めっきで埋めて再配線層６を形成する。レーザービア穴５を銅めっきで埋めて再配線層６を形成する方法としては、例えば、公知のセミアディティブ法、ＭＳＡＰ（Modified Semi-Additive Process）等を用いることができる。これにより、絶縁層４に銅配線の再配線層６が形成される。

上記の工程（ａ）〜（ｄ）を繰り返し行い、多段の再配線層６を形成する。

［工程（ｅ）］
工程（ｅ）では、図２（ｂ）に示すように、ピーラブル銅箔２の端部を切断し、ピーラブル銅箔２の側面を露出させる。つまり、ピーラブル銅箔２の端部が切断されるように、コア１、ピーラブル銅箔２及び絶縁層４を切断する。これにより、切断面から、ピーラブル銅箔２の側面が露出する。

［工程（ｆ）］
工程（ｆ）では、図２（ｃ）に示すように、絶縁層４上にチップ８を搭載する。チップ８は、半導体素子である。そして、チップ８のバンプ７を、再配線層６に形成された配線に接続する。

本実施形態では、更に以下の工程を含むことが好ましい。
（ｇ）前記絶縁層上に搭載された前記チップを封止材でモールドするモールド工程
（ｈ）前記ピーラブル銅箔の二層の銅箔間を剥離する工程
（ｉ）前記工程（ｈ）の後に、前記ピーラブル銅箔の前記絶縁層側に残された銅箔をソフトエッチングする工程

［工程（ｇ）］
工程（ｇ）では、図３（ａ）に示すように、絶縁層４上に搭載されたチップ８を封止材９でモールドする（封止する）。封止材９としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は感光性樹脂を用いることができる。工程（ｇ）では、チップ８下の部分にアンダーフィルを塗布してからチップ８を封止材９でモールドしてもよい。

［工程（ｈ）］
工程（ｈ）では、図３（ｂ）に示すように、工程（ｆ）の後に、より好ましくは工程（ｇ）の後に、ピーラブル銅箔２の二層の銅箔間を剥離する。つまり、キャリア金属箔２１をコア１とともに極薄金属箔２２から剥離する。ピーラブル銅箔２の剥離には、例えば、従来の機械剥離の装置を用いることができる。

［工程（ｉ）］
工程（ｉ）では、図３（ｃ）に示すように、工程（ｈ）の後に、ピーラブル銅箔２の絶縁層４側（再配線層６側）に残された極薄金属箔２２をソフトエッチングする。ソフトエッチングは、例えば、希薄な硫酸過酸化水素溶液により行うことができる。そして、絶縁層４（再配線層６）から極薄金属箔２２を除去して、再配線層６の積層配線３を露出させる。

本実施形態では、工程（ａ）の際に、ピーラブル銅箔２上の、積層配線３のボールグリッドアレイパッドとなる部分に、Ａｕ及びＮｉの順序でめっきを行うようにしてもよい。この場合、工程（ｉ）において極薄金属箔２２をソフトエッチングすると、Ａｕが表面に露出する。これにより、工程（ｉ）の後に、Ａｕがボールグリッドアレイパッドの表面になる。

また、工程（ｈ）の前に、図５に示すようにコア１の端部をざぐることにより薄くし、又は、図６に示すようにピーラブル銅箔２の端部をソフトエッチングすることにより窪ませてもよい。これにより、ピーラブル銅箔２の機械剥離性をより向上することができる。

また、本実施形態では、工程（ｉ）の後、図４（ａ）に示すように積層配線３上に２次ボール１０を搭載し、図４（ｂ）に示すように半導体装置単位に個片化し、その後、図４（ｃ）に示すようにマザーボード１１上に個片化した半導体装置を搭載してもよい。マザーボード１１上への搭載は、例えば、個片化した半導体装置を２次ボール１０に接続するとともに、マザーボード１１と個片化した半導体装置との間にセカンドアンダーフィルを浸透させることにより行う。

１…コア、２…ピーラブル銅箔、３…積層配線、４…絶縁層、５…レーザービア穴、６…再配線層、７…バンプ、８…チップ、９…封止材、２１…キャリア金属箔、２２…極薄金属箔。

Claims

以下の工程を含む、ピーラブル銅箔を用いたファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
（ａ）コアの片面に、前記コアよりも一回り小さなピーラブル銅箔を貼り付け、前記ピーラブル銅箔の上に積層配線を形成する工程。
（ｂ）前記積層配線上に絶縁層を、前記ピーラブル銅箔の端部を含めて形成する工程。
（ｃ）前記絶縁層にレーザービア穴を設ける工程。
（ｄ）前記レーザービア穴を銅めっきで埋めて再配線層を形成する工程。
（ｅ）前記ピーラブル銅箔の端部を切断し、前記ピーラブル銅箔の側面を露出させる工程。
（ｆ）前記絶縁層上にチップを搭載する工程。
（ｇ）前記絶縁層上に搭載された前記チップを封止材でモールドするモールド工程を含む、請求項１に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
（ｈ）前記ピーラブル銅箔の二層の銅箔間を剥離する工程を含む、請求項１又は２に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
（ｉ）前記工程（ｈ）の後に、前記ピーラブル銅箔の前記絶縁層側に残された銅箔をソフトエッチングする工程を含む、請求項３に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
前記工程（ａ）の際に、前記積層配線のボールグリッドアレイパッドとなる部分に、Ａｕ及びＮｉの順序でめっきを行い、
前記工程（ｉ）の後に、Ａｕがボールグリッドアレイパッドの表面になる、請求項４に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
前記（ｈ）の前に、前記コアの端部をざぐることにより薄くする、請求項３〜５の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
前記（ｈ）の前に、前記銅箔の端部をソフトエッチすることにより窪ませる、請求項３〜５の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。
パネルレベルパッケージの製造に用いられる、請求項１〜７の何れか一項に記載のファンアウト・ウエハレベルパッケージの仮固定方法。