JP2020167355A - 半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記仮支持体の前記下地部及び前記台座部を形成した側に、前記台座部と電気的に接続された半導体素子を配置する工程と、
前記下地部、前記台座部、及び前記半導体素子が埋設された状態になる絶縁層を前記仮支持体上に形成する工程と、
前記仮支持体を除去することにより、前記下地部及び前記絶縁層の前記仮支持体側の表面を露出させる工程と、
前記露出した前記下地部を除去することにより、前記台座部を前記絶縁層の前記表面よりも凹んだ状態で露出させる工程と、
前記露出した前記台座部上に外部接続端子を形成する工程と、
を含む。
前記外部接続端子が形成された導電性の台座部と、
前記台座部と電気的に接続された半導体素子と、
前記台座部及び前記半導体素子が埋設された絶縁層と、を含み、
前記台座部は、前記外部接続端子が形成された面が前記絶縁層の表面よりも凹んだ状態で前記絶縁層に埋設されている。
まず、本実施形態に係る半導体パッケージの製造方法について説明する。
本実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、
仮支持体上に、下地部及び前記下地部上に配置された導電性の台座部を形成する工程と、
前記仮支持体の前記下地部及び前記台座部を形成した側に、前記台座部と電気的に接続された半導体素子を配置する工程と、
前記下地部、前記台座部、及び前記半導体素子が埋設された状態になる絶縁層を前記仮支持体上に形成する工程と、
前記仮支持体を除去することにより、前記下地部及び前記絶縁層の前記仮支持体側の表面を露出させる工程と、
前記露出した前記下地部を除去することにより、前記台座部を前記絶縁層の前記表面よりも凹んだ状態で露出させる工程と、
前記露出した前記台座部上に外部接続端子を形成する工程と、
を含む。
前記台座部と電気的に接続された前記半導体素子を前記第1絶縁層上に配置する工程の後、前記半導体素子が埋設された状態になる第2絶縁層を形成する工程と、を含んでもよい。
前記仮支持体上に前記下地部を形成するための下地層を形成する工程と、
前記下地層上に前記台座部を形成する領域が開口したレジストマスクを形成する工程と、
前記下地層上の前記レジストマスクが開口した領域に前記台座部を形成する工程と、
前記レジストマスクを除去する工程と、
前記台座部をマスクとして前記下地層の前記台座部が形成されていない領域をエッチングすることにより前記下地部を形成する工程と、を含んでもよい。
前記台座部を電解めっきによって形成する工程を含んでもよい。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る半導体パッケージの製造方法の一例(第1実施形態)について説明する。
図1〜図15は、それぞれ第1実施形態に係る半導体パッケージの製造方法の一例を概略的に示している。第1実施形態では、台座部を電解めっきによって形成し、絶縁層として台座部が埋設された第1絶縁層と、半導体素子が埋設された第2絶縁層を形成する。
まず、仮支持体を準備する。本実施形態で用いる仮支持体16は、ガラス基板10上に、仮固定層12と、保護層14とを積層して構成されている(図1)。なお、仮支持体は図1に示す構成に限定されず、後述するモールド封止後の半導体パッケージ本体100(図11参照)を構築し得る剛性を有し、仮支持体上に半導体パッケージ本体を構築した後、除去できるものであればよい。
仮支持体16上に下地部としてシード層20を形成する。シード層20は、台座部としてのNi層22を電解めっきによって形成する際の通電ための層である。
シード層20を形成する方法は限定されないが、例えば、下地部20を形成するための下地層として、仮支持体16(保護層14)上の全面に例えば厚みが0.3〜0.6μm程度のCu層20Aをスパッタ成膜する(図2)。
次いで、後述する外部接続端子110(図15参照)を形成するための導電性の台座部22を形成する。台座部22は、再配線40を構成するCuの、外部接続端子110への拡散を抑制するバリアメタルとして機能する。台座部22として、例えば電解めっきによって厚みが5μm程度のNi層(Ni台座)22を形成する。具体的には、レジストマスク24の開口部26から露出するCu層20Aをめっき液に浸漬し、ウエハ外周部の僅かに露出したシード層20Aに接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、Cu層20A上のレジストマスク24が形成されていない領域(開口部)26にNi層(Ni台座)22が形成される(図4)。
外部接続端子110の台座部となるNi層(Ni台座)22を形成した後、仮支持体16上に、Ni台座22と、半導体素子を備えた後述のフリップチップ70(図9参照)とが、再配線40等を介して電気的に接続するように第1絶縁層30及び再配線40を形成する。例えば、第1絶縁層30としてポリイミド、再配線40としてCuを用い、公知のフォトリソグラフィ及びエッチングによって第1絶縁層30に下地部20及びNi台座22が埋設された状態となり、第1絶縁層30の開口部42から再配線40の一部が露出するように第1絶縁層30及び再配線40を形成する(図7)。また、下地部20が形成されていない領域では第1絶縁層30が仮支持体16と接した状態となる。
次いで、仮支持体16の下地部20及びNi台座22を形成した側に、Ni台座22と電気的に接続される半導体素子を配置する。本実施形態で用いる半導体素子は限定されず、LSIチップ、ICチップ等、所望の素子を用いることができる。例えば、半導体基板にトランジスタ、抵抗素子、キャパシタ等の回路素子を形成した半導体素子68と、回路素子形成面に保護膜として絶縁膜66が形成されたフリップチップ70を用いることができる(図9)。絶縁膜66の一部には開口部65が形成されており、開口部65には半導体素子68と電気的に接続する接合電極としてバリアメタル効果のあるNi層64と、接合電極64上にSnAg等の半田で構成された接続半田端子62が形成されている。
フリップチップ70側の接続半田端子62と、仮支持体16側の接合電極50との位置を合わせて密着させ、熱及び圧力を加えて接合させる(図10)。これにより、半導体素子68が、接合後の接続半田端子62、接合電極50,64、及び再配線40を介してNi台座22と電気的に接続されるとともに、第1絶縁層30上に配置される。
Ni台座22と半導体素子68とを電気的に接続した後、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によってモールド封止して半導体素子68が埋設された状態になる第2絶縁層80を形成する(図11)。これにより、これにより、絶縁層82(第1絶縁層30及び第2絶縁層80)内に、シード層20、Ni台座22、再配線40、接合電極50,64、接続半田端子62、及びフリップチップ70が埋設された半導体パッケージ本体100が形成される。
モールド封止後、仮支持体16を除去することにより、下地部20及び絶縁層82(第1絶縁層30)の仮支持体16側の表面を露出させる。
まず、ガラス基板10側から紫外線レーザ(例えば、波長355nm以上のTHGレーザ)を照射して仮支持体16のガラス基板10と半導体パッケージ本体100とを分離させる(図12)。ガラス基板10を透過した紫外線レーザによって仮固定層12が分解し、仮支持体16のガラス基板10は半導体パッケージ本体100から分離し、保護層14は第1絶縁層30に付着した状態となる。なお、保護層14によって半導体パッケージ本体100側への紫外線レーザの透過が妨げられ、紫外線レーザによる半導体パッケージ本体100へのダメージを抑えることができる。
紫外線レーザの照射によってガラス基板10を分離した後、洗浄して第1絶縁層30側に残留する仮固定層12の残留物を除去する。
次いで、仮支持体16の除去によって露出したシード層20を除去する(図14)。例えば、酸系薬液によってシード層20をエッチングする。これにより、Ni台座22は、再配線40と接続している面と側面は第1絶縁層30に埋設され、外部接続端子110を形成する面は第1絶縁層30の表面(仮支持体16を除去して露出した面)よりも凹んだ状態で露出する。
シード層20を除去して露出したNi台座22上に外部接続端子110を形成する。例えばボール搭載方式によってNi台座22上に半田ボールを配置して外部接続端子110を形成する(図15)。
以上の工程を経て、第1実施形態に係る半導体パッケージ120が製造される。
また、製造された半導体パッケージ120は、台座部22は、外部接続端子110が形成された面が第1絶縁層30よりも凹んだ状態で、台座部22の側面は第1絶縁層30に埋め込まれているため、外部接続端子110の接続強度を高めることができる。
次に、本実施形態に係る半導体パッケージについて説明する。
本実施形態に係る半導体パッケージは、外部接続端子と、前記外部接続端子が形成された導電性の台座部と、前記台座部と電気的に接続された半導体素子と、前記台座部及び前記半導体素子が埋設された絶縁層と、を含み、前記台座部は、前記外部接続端子が形成された面が前記絶縁層の表面よりも凹んだ状態で前記絶縁層に埋設されている。
前記絶縁層は、前記台座部が埋設された第1絶縁層と、前記半導体素子が埋設された第2絶縁層とを含み、前記台座部は、前記外部接続端子が形成された面が前記第1絶縁層の表面よりも凹んだ状態で前記第1絶縁層に埋設されていてもよい。
本実施形態に係る半導体パッケージは、台座部の側面が絶縁層に埋め込まれ、絶縁層の表面よりも凹んだ状態の面に外部接続端子が形成されているため、外部接続端子の接続強度を高めることができる。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る半導体パッケージの一例(第1実施形態)について説明する。
本実施形態に係る半導体パッケージは、例えば前述した第1実施形態に係る半導体パッケージの製造方法によって製造することができ、図15に示す構成を有する。図16は、第1実施形態に係る半導体パッケージにおける台座部と外部接続端子との接続部分の一例を示す概略図である。
第1実施形態に係る半導体パッケージ120は、外部接続端子110が形成された面が第1絶縁層30よりも凹んだ状態であり、台座部22の側面は第1絶縁層30に埋め込まれているため、外部接続端子110の接続強度を高めることができる。
例えば、図17に示すように、外部接続端子として、台座部22上及び台座部22周辺の第1絶縁層30上にも配置された半田ボール112を設けてもよい。このように半田ボール112が、台座部22の周辺で段差となっている第1絶縁層30上にも載った状態で配置されていれば、半田ボール112は台座部22との接続のほか、台座部22の周辺で段差となっている第1絶縁層30によっても支持され、外部接続端子の接続強度をより高めることができる。
第1実施形態では、絶縁層として台座部が埋設された第1絶縁層と、半導体素子が埋設された第2絶縁層を形成する場合について説明したが、台座部と半導体素子が1つの絶縁層に埋設されてもよい。
図18〜図23は、台座部と半導体素子が同じ絶縁層に埋設された半導体パッケージを製造する方法を示している。
次いで、仮支持体16上に半導体素子72を配置し、台座部22と半導体素子72とが電気的に接続するように再配線44を形成する(図19)。
そして、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂でモールド封止する(図20)。これにより、下地部20と、台座部22と、再配線44と、半導体素子72とが埋設され、下地部20と半導体素子72が配置されてない領域では仮支持体16と接する絶縁層84が形成される。
さらに、露出した下地部20をエッチングにより除去する(図22)。これにより、台座部22の側面は絶縁層84に埋め込まれ、台座部22の外部接続端子を形成する面は絶縁層84の表面(仮支持体16を除去して露出した面)よりも凹んだ状態で露出する。
そして、露出した台座部22上に半田ボールを載置して外部接続端子110を形成する。
このような工程により、台座部22と半導体素子72が同じ絶縁層84に埋設された第2実施形態に係る半導体パッケージ140が製造される。
また、製造された半導体パッケージ140は、台座部22は、外部接続端子110が形成された面が絶縁層84よりも凹んだ状態で、台座部22の側面は絶縁層84に埋め込まれているため、外部接続端子110の接続強度を高めることができる。
例えば、上記実施形態では、台座部を電解めっきによって形成する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、台座部はスパッタ法などの成膜法によって形成してもよい。また、仮支持体上に、下地部となる下地層と、台座部となる導電層とを順次形成して下地層と導電層を積層した後、導電層上に所定の領域にレジストマスクを形成し、レジストマスクが形成されていない領域の導電層、下地層を順次除去することで、台座部と下地部を形成してもよい。
12 仮固定層
14 保護層
16 仮支持体
20 シード層(下地部の一例)
22 台座部
24 レジストマスク
30 第1絶縁層
40 再配線
44 再配線
50 接合電極
62 接続半田端子
64 接合電極
66 絶縁膜
68 半導体素子
70 フリップチップ
72 半導体素子
80 第2絶縁層
82 絶縁層
84 絶縁層
100 半導体パッケージ本体
110 半田ボール(外部接続端子の一例)
112 半田ボール(外部接続端子の一例)
120 半導体パッケージ
140 半導体パッケージ
210 半田ボール
Claims (6)
- 仮支持体上に、下地部及び前記下地部上に配置された導電性の台座部を形成する工程と、
前記仮支持体の前記下地部及び前記台座部を形成した側に、前記台座部と電気的に接続された半導体素子を配置する工程と、
前記下地部、前記台座部、及び前記半導体素子が埋設された状態になる絶縁層を前記仮支持体上に形成する工程と、
前記仮支持体を除去することにより、前記下地部及び前記絶縁層の前記仮支持体側の表面を露出させる工程と、
前記露出した前記下地部を除去することにより、前記台座部を前記絶縁層の前記表面よりも凹んだ状態で露出させる工程と、
前記露出した前記台座部上に外部接続端子を形成する工程と、
を含む半導体パッケージの製造方法。 - 前記絶縁層を形成する工程は、
前記下地部及び前記台座部が埋設された状態になる第1絶縁層を前記仮支持体上に形成する工程と、
前記台座部と電気的に接続された前記半導体素子を前記第1絶縁層上に配置する工程の後、前記半導体素子が埋設された状態になる第2絶縁層を形成する工程と、
を含む請求項1に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 前記仮支持体上に前記下地部及び前記台座部を形成する工程は、
前記仮支持体上に前記下地部を形成するための下地層を形成する工程と、
前記下地層上に前記台座部を形成する領域が開口したレジストマスクを形成する工程と、
前記下地層上の前記レジストマスクが開口した領域に前記台座部を形成する工程と、
前記レジストマスクを除去する工程と、
前記台座部をマスクとして前記下地層の前記台座部が形成されていない領域をエッチングすることにより前記下地部を形成する工程と、
を含む請求項1又は請求項2に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 前記仮支持体上に前記下地部及び前記台座部を形成する工程は、
前記台座部を電解めっきによって形成する工程を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 外部接続端子と、
前記外部接続端子が形成された導電性の台座部と、
前記台座部と電気的に接続された半導体素子と、
前記台座部及び前記半導体素子が埋設された絶縁層と、を含み、
前記台座部は、前記外部接続端子が形成された面が前記絶縁層の表面よりも凹んだ状態で前記絶縁層に埋設されている、半導体パッケージ。 - 前記絶縁層が、前記台座部が埋設された第1絶縁層と、前記半導体素子が埋設された第2絶縁層とを含み、
前記台座部は、前記外部接続端子が形成された面が前記第1絶縁層の表面よりも凹んだ状態で前記第1絶縁層に埋設されている、請求項5に記載の半導体パッケージ。
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