JP2022122509A - 支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置、およびこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギーの高いＵＶレーザーを必要とせず、支持体の剥離後も剥離層の残渣が生じにくい支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置およびこれらの製造方法を提供する。【解決手段】支持体と、剥離層と、レーザー光を吸収するレーザー吸収層と、第１配線基板と、がこの順で設けられており、第１配線基板の第１の面には、少なくとも一つの半導体素子と接合可能な第１電極が設けられており、第１配線基板の第２の面には、第２配線基板に接合可能な第２電極が設けられていることを特徴とする、支持体付き基板ユニット。【選択図】図２

Description

本発明は、支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置、およびこれらの製造方法に関する。

近年半導体装置の高速、高集積化が進む中で、ＦＣ－ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ－Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）基板に対しても、半導体素子との接合端子の狭ピッチ化、基板内の配線の微細化が求められている。一方、ＦＣ－ＢＧＡ基板とマザーボードとの接合は、従来とほぼ変わらないピッチの接合端子での接合が要求されている。このような半導体素子との接合端子の狭ピッチ化、ＦＣ－ＢＧＡ基板内の配線の微細化に対応するため、いくつかの対応策が検討されている。その一つは、シリコン基板上に微細な配線を形成した半導体素子接合用の基板（シリコンインターポーザ）を作成し、これをＦＣ－ＢＧＡ基板に接合する方式である。また、シリコンインターポーザを用いずに、ＦＣ－ＢＧＡ基板の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）等で平坦化し、ＦＣ－ＢＧＡ基板上に微細配線を形成する方式が特許文献１に開示されている。さらに、支持体の上に微細な配線層を形成し、これをＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載した後、支持体を剥離することで狭ピッチな配線基板を形成する方式が特許文献２に開示されている。

特開２０１４－２２５６７１号公報 国際公開第２０１８／０４７８６１号

シリコンインターポーザは、シリコンウェハを利用して、半導体製造における前工程用の設備を用いて製作されている。シリコンウェハは形状、サイズに制限があり、１枚のウェハから製作できるインターポーザの数が少なく、製造設備も高価であるため、インターポーザも高価となる。また、シリコンウェハが半導体であることから、伝送特性も劣化するという問題がある。

また、ＦＣ－ＢＧＡ基板の表面の平坦化を行い、その上に微細配線層を形成する方式においては、シリコンインターポーザに見られる伝送特性劣化は小さいが、ＦＣ－ＢＧＡ基板自体の製造歩留まりや、ＦＣ－ＢＧＡ基板上に形成する微細配線の形成の難易度が高いため、微細配線形成の製造歩留まりが課題となっている。さらにＦＣ－ＢＧＡ基板の反り、歪みに起因した半導体素子の実装における課題も存在する。

一方、支持体の上に微細な配線層を形成し、これをＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載した後、あるいは、支持体の上に微細な配線層を形成し、半導体素子と一体化した後、支持体を剥離する方式においては、次のような問題があった。

支持体を剥離する方式では、支持体の上面に剥離層を設けておき、剥離層にレーザーを照射することで支持体の剥離を行う。剥離には高エネルギーのＵＶレーザー照射が必要なことから、高出力のレーザー装置や、繰り返しのレーザー照射が必要となり工程にかかる負荷は大きくなってしまう問題があった。また、支持体の剥離後に剥離層の除去を行う必要があり、レーザー照射に起因して変質層を形成しやすく、配線基板の表面に残渣が生じやすいという問題があった。

そこで本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、エネルギーの高いＵＶレーザーを必要とせず、支持体の剥離後も剥離層の残渣が生じにくい支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置およびこれらの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一局面は、支持体と、剥離層と、レーザー光を吸収するレーザー吸収層と、第１配線基板と、がこの順で設けられており、第１配線基板の第１の面には、少なくとも一つの半導体素子と接合可能な第１電極が設けられており、第１配線基板の第２の面には、第２配線基板に接合可能な第２電極が設けられていることを特徴とする、支持体付き基板ユニットである。

また、支持体付き基板ユニットを用いて製造される基板ユニットであって、第１配線基板の第２の面に、第２配線基板が接合され、レーザー照射により支持体が除去されていることを特徴とする、基板ユニットである。

また、支持体付き基板ユニットを用いて製造される半導体装置であって、支持体付き基板ユニットにおける第１配線基板の第１の面において、第１電極と半導体素子とが接合され、レーザー照射により支持体が除去されていることを特徴とする半導体装置である。

また、本発明の他の局面は、支持体の上面に剥離層とレーザー吸収層とをこの順に形成する工程と、レーザー吸収層上にシード層を形成する工程と、シード層上に電解めっき層により電極を形成する工程と、電極の上面に、樹脂層と導体層の形成を繰り返して多層配線を得る工程と、多層配線の最表面に電極を形成することで第１配線基板を作製する工程と、を含むことを特徴とする、支持体付き基板ユニットの製造方法である。

また、支持体付き基板ユニットの製造方法を用いて製造された支持体付き基板ユニットを、第２配線基板に接合する工程と、レーザー光を照射することによって剥離層をレーザー吸収層の界面で剥離することで支持体を剥離する工程と、を含む、基板ユニットの製造方法である。

また、支持体付き基板ユニットの製造方法を用いて製造された支持体付き基板ユニットに、半導体素子を接合する工程と、レーザー光を照射して剥離層をレーザー吸収層の界面で剥離することにより、支持体を剥離する工程と、を含む、半導体装置の製造方法である。

本発明によれば、エネルギーの高いＵＶレーザーを必要とせず、支持体の剥離後も剥離層の残渣が生じにくい支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置および製造方法を提供することができる。

上記した以外の課題及び効果は、以下の発明の実施形態において説明される。

本発明の一実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの構成を示す断面図である。 支持体の上方に剥離層とレーザー吸収層を形成した状態を示す図である。 複数の第２配線基板を支持体の上方に載置した状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。本実施形態においては、第１配線基板はインターポーザであり、第２配線基板はＦＣ－ＢＧＡ基板である。

本発明の一実施形態に係る半導体装置２５は、樹脂と配線とが積層されてなるビルドアップ配線層のみで形成された微細配線層を備えた薄い第１配線基板（以下、「インターポーザ」と表記することがある。）１が、第２配線基板（以下、「ＦＣ－ＢＧＡ基板」と表記することがある）３の一方の面に設けられたものである。第１配線基板１と第２配線基板３とは、はんだバンプ、銅ポスト（銅ピラー）若しくは、金バンプなどの接合用電極で接合されている。当該接合部分をインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９とする。また、第１配線基板１と第２配線基板３との間隙は絶縁性の接着部材としてのアンダーフィル２で埋め込まれている。さらに第１配線基板１において、半導体素子４が銅ピラーやはんだで接合される側の面を第１の面（第２配線基板３とは逆側の面）とし、半導体素子４が接合される部分を半導体素子－インターポーザ接合部２１とする。半導体素子４と第１配線基板１との間隙は、アンダーフィル２２で埋め込まれている。

第１配線基板（インターポーザ）１の配線幅は、一例としてＬｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ＝１／１～５／５μｍであり、第１配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）１の線幅は、一例としてＬｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ＝８／８～２５／２５μｍである。第１配線基板（インターポーザ）１の配線幅は、少なくとも一つ以上搭載されている半導体素子４の信号線と接合可能ではあれば、適宜配線幅を変更してもよい。

また、第１配線基板（インターポーザ）１に使用される絶縁樹脂層１２（図５Ｂ参照）は感光性樹脂であり、感光性のエポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリアミド系が少なくとも一つ以上が使用されている。所望の配線幅を得ることが可能であれば、配線形成方法は、Ｄａｍａｓｃｅｎｅ：ダマシン、ＳＡＰ： Ｓｅｍｉ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ等の方式から適宜プロセスを選択してよい。

アンダーフィル２は、第１配線基板１と第２配線基板３とを固定するため、及びインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９を封止するために用いられる接着材料である。アンダーフィル２としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、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、フィラーとしてのシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が用いられる。アンダーフィル２は、液状の樹脂を充填させることで形成されてもよい。

アンダーフィル２２は半導体素子４と第１配線基板１とを固定するため、及び半導体素子－インターポーザ接合部２１を封止するために用いられる接着材料であり、アンダーフィル２と同様の材料で構成される。またこれら毛細管現象を利用して接合後に液状の樹脂を充填させるアンダーフィル２及び／またはアンダーフィル２２の代わりに、接合前にシート状のフィルムを予め配置し、接合時に空間を充填する異方性導電フィルム（ＡＣＦ）または、フィルム状接合材料（ＮＣＦ）や、接合前に液状の樹脂を予め配置し接合時に空間を充填する非導電ペースト（ＮＣＰ）などを用いてもよい。

第１配線基板１の側面まで封止する封止樹脂５は、アンダーフィル２、２２とは異なる材料であり、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂の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、フィラーとしてのシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が使用され、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等によって形成される。図１では第１配線基板１の側面まで封止しているが、半導体素子４が封止されていれば適宜設計変更可能である。例えば、半導体素子４の側面は封止されているが、第１配線基板１の側面は封止されていない形態としてもよい。

半導体素子－インターポーザ接合部２１の個々の間隔は、インターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９の個々の間隔よりも狭いことが一般的である。そのため、第１配線基板１において、半導体素子４を接合する第１の面側の方が、ＦＣ－ＢＧＡ基板と接合する側よりも微細な配線が必要となる。例えば、現在のハイバンドメモリ（ＨＢＭ）の使用に対応するためには、第１配線基板１では第１の面における配線幅を１μｍ以上５μｍ以下程度にする必要がある。例えば、配線幅が２μｍ、配線高さ２μｍの場合で、配線間の絶縁層の膜厚を２μｍとすると、配線も含めた１層の厚さは４μｍとなり、この厚さで２層の配線層を形成する。さらに、第１配線基板１と第２配線基板３との接合部、及び、第１配線基板１と半導体素子４との接合部の電極厚を１０μｍとすると、総厚２８μｍ程度の第１配線基板１となる。

図２は、本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの構成を示す断面図である。前記の通り、第１配線基板１の厚みは総厚２８μｍ程度と薄く、そのままの状態では第２配線基板３との接合が困難であるため、図２に示すように、支持体６を用いて剛直性を担保することが有効である。また、２μｍ程度の幅と高さを有する配線の形成のためにも、変形が少ない剛直な支持体６が有利である。上記理由により、図２に示すように、第１配線基板１は、剛直な支持体６上に剥離層７とレーザー吸収層８と第１シード層９を介して形成される。なお、支持体６上には剥離層７とレーザー吸収層８と第１シード層９以外の層を設けてもよい。

次いで、図３および図４を用いて、矩形の板状部材である支持体６を用いた場合を例として説明する。図３は、支持体の上方に剥離層とレーザー吸収層を形成した状態を示す図であり、図３（ａ）は支持体６の上面に剥離層７とレーザー吸収層８が形成された状態を示す断面図を示し、図３（ｂ）は支持体６の上方から支持体６及び剥離層７とレーザー吸収層８を見た平面図を示す。図４は、複数の第２配線基板を支持体の上方に載置した状態を示す平面図である。支持体６の一方の面には、後の工程で支持体６を剥離するために必要な剥離層７とレーザー吸収層８が形成される。

レーザー吸収層８は、剥離層７の平面形状と同一の形状に形成されてもよいが、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、剥離層７の端部にはレーザー吸収層８を形成しなくともよい。なお、図３に示すような、剥離層７の周辺部においてレーザー吸収層８が形成されない領域は、剥離層７の上面全体にレーザー吸収層８を形成した後に、剥離層７の周辺部のレーザー吸収層８を除去する工程によって得ることとしてもよい。レーザー吸収層８を除去する工程としては、レーザー吸収層８を形成する前に、剥離層７の周辺部に保護膜を形成しておき、剥離層７、および、保護膜の上面にレーザー吸収層８を形成した後、保護膜を除去することによって、保護膜の上面に形成されたレーザー吸収層を除去することによって、剥離層７の周辺部のレーザー吸収層を除去してもよい。

剥離層７は、レーザー吸収層８がレーザーを吸収した際に発生する熱を利用して剥離が可能となるため、剥離層７とレーザー吸収層８は接していることが好ましい。レーザー吸収層８が支持体６と接している領域があると剥離が困難となるため、レーザー吸収層８は平面図において、剥離層７よりも内側の領域に形成する。さらに、図４に示すように、支持体６の上方の複数の第１配線基板１は、レーザー吸収層８の内側領域に載置されることで、歩留まりよく第１配線基板１から支持体６の剥離を行うことができる。

本実施形態では、図４に示すように、支持体６の上方には、複数の第１配線基板１が載置され、複数の第１配線基板１からなる基板ユニットが形成されることとなる。支持体６は、本実施形態では矩形の板状部材であるパネルを用いて説明するが、支持体６は、例えば、円形のウェハであってもよい。

次に図５Ａから図５Ｃを用いて、本発明の第一の実施形態に係る支持体６上へのインターポーザ（第１配線基板１）の製造工程の一例を説明する。図５Ａ～図５Ｃは、本発明の一実施形態に係る支持体付き基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図である。

まず、図５Ａ（ａ）に示すように、支持体６を準備する。支持体６は、剥離層７とレーザー吸収層８とをレーザー光の照射によって剥離するため、透光性を有する必要があり、例えばガラスを用いることができる。ガラスは剛直性に優れており、第１配線基板１の微細なパターン形成に適している。また、ガラスはＣＴＥ（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、熱膨張率）が小さく歪みにくいことから、パターン配置精度及び平坦性の確保に優れている。

支持体６としてガラスを用いる場合、ガラスの厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を抑制する観点から厚い方が望ましく、例えば０．７ｍｍ以上、好ましくは１．１ｍｍ以上の厚みである。また、ガラスのＣＴＥは３ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下が好ましく、第２配線基板３、半導体素子４のＣＴＥの観点から９ｐｐｍ程度がより好ましい。

次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、支持体６の一方の面に、後の工程で支持体６を剥離するために必要な剥離層７とレーザー吸収層８をこの順に形成する。

剥離層７は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、マレイミド樹脂、及び、アクリル樹脂などの有機樹脂から選ぶことが出来る。さらに剥離層７は複数層で構成されていてもよく、例えば支持体６上に形成される多層配線層の保護を目的として、剥離層７上にさらに保護層を設けてもよく、その構成は本実施形態により限定されない。

剥離層７の形成方法としては、液状の有機樹脂を用いる場合は、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート、静電塗布法、インクジェットコート、グラビアコート、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート、ドクターコートより選定できる。フィルム状の有機樹脂で用いる場合は、ラミネート、真空ラミネート、真空プレスなどが適用できる。

これら剥離層７の厚みは１０ｎｍ以上であることが望ましい。１０ｎｍ以下である場合、有機樹脂の形成が困難である。厚みの上限は、レーザー光の透過率により制限される。レーザー光は支持体６側から剥離層７を通過し、レーザー吸収層８に照射する必要があるため、剥離層７は、赤外のレーザー光を５０％以上透過することが好ましく、レーザー出力を下げられる観点からすると８０％以上透過することがより好ましい。

レーザー吸収層８は、赤外光を吸収する材料を選択することができ、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、または、該元素を含む化合物材料等を用いて形成できる。

レーザー吸収層８の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法などが適用できる。レーザー吸収層８の厚みは、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。１ｎｍ以下である場合、連続膜として機能せずレーザーを吸収することができない。また、５００ｎｍ以上である場合、支持体を剥離後に除去する層であり、工程への負荷が高くなる。また、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、吸収による熱の発生を考慮して、赤外光の吸収率は５０％以上であることが好ましい。例えば、剥離層７としてポリイミド樹脂を５００ｎｍ、レーザー吸収層８としてチタンを５０ｎｍ形成し、支持体６にはガラスを用いることができる。

次いで、図５Ａ（ｃ）以降の図面を用いて、剥離層の上面に第１配線基板１を形成する工程を説明する。

まず、真空中で、レーザー吸収層８上に第１シード層９を形成する。第１シード層９は配線形成において、電解めっきの給電層として作用する。第１シード層９は、例えば、スパッタ法、またはＣＶＤ法などにより形成され、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＴｉＮ、Ｃｕ_３Ｎ_４、Ｃｕ合金などを単体でもしくは複数組み合わせて適用することができる。電気特性、製造の容易性の観点およびコスト面を考慮して、チタン層、続いて銅層を順次スパッタリング法で形成するのが好ましい。チタン層は上の銅層の密着性を担保する層であり、銅層は主に電解めっきの給電層として作用する。チタンと銅層の合計の膜厚は、電解めっきの給電層として１μｍ以下とするのが好ましく、例えば、Ｔｉ：５０ｎｍ、Ｃｕ：３００ｎｍとすることができる。

レーザー吸収層８と第１シード層９との密着性を担保するために、同じ材料としてチタンを用いていてもよい。同一材料とすることで、支持体６を剥離後の除去の際、一度で除去できるため工程を簡略とできる。

次に図５Ａ（ｄ）に示すように第１シード層９上に第１レジストパターン１０を形成する。第１レジストパターン１０は公知のフォトリソグラフィー法によって形成が可能である。

その後、図５Ａ（ｅ）のように、電解めっきにより導体層（第１電極）１１を形成した後、第１レジストパターン１０を除去する。導体層１１は半導体素子４と接合可能な電極（接合用電極）となる。この場合、接合用電極の厚みは５μｍ以上であることが好ましい。

このようにして、第１配線基板１の第１の面には、少なくとも一つの半導体素子と接合可能な電極が設けられる。なお、導体層１１を形成する電解めっき法は電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。電解銅めっきの厚みは、回路の接合信頼性、及び、製造コストの観点から、１μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。第１レジストパターン１０は例えばアルカリ系溶剤などの公知の剥離液によって除去が可能である。

次に、図５Ｂ（ｆ）に示すように絶縁樹脂層１２を形成する。絶縁樹脂層１２は導体層１１が絶縁樹脂層１２の層内に埋め込まれるように形成する。絶縁樹脂層１２は、例えば、感光性のエポキシ系樹脂をスピンコートすることで形成できる。感光性のエポキシ樹脂は比較的低温で硬化することができ、形成後の硬化による収縮が少ないため、その後の微細パターン形成に優れる。

絶縁樹脂層１２は、感光性のエポキシ系樹脂を用いてスピンコート法により形成する他、絶縁樹脂フィルムを真空ラミネータで圧縮キュアを行って形成することも可能であり、この場合は平坦性の良い絶縁膜を形成することができる。その他、例えばポリイミドを絶縁樹脂として用いることも可能である。

次に、図５Ｂ（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィーにより、絶縁樹脂層１２に開口部を形成する。該開口部は、導体層１１の一部を露出するように形成する。該開口部に対して、現像時の残渣除去を目的として、プラズマ処理を行ってもよい。

次に、図５Ｂ（ｈ）に示すように、該絶縁樹脂層１２の開口部により露出した導体層１１上及び絶縁樹脂層１２上の少なくとも後述する導体層１５が形成される領域に第２シード層１３を設ける。第２シード層１３の構成については前述した第１シード層９と同様で、適宜構成、厚みを変更可能であり、例えば、Ｔｉ：５０ｎｍ、Ｃｕ：３００ｎｍをスパッタリング法で形成される。

次に、図５Ｂ（ｉ）に示すように、第２シード層１３上に第２レジストパターン１４をパターン形成し、第２レジストパターン１４の開口部に電解めっきにより導体層（配線層）１５を形成する。導体層１５は、第１配線基板１の内部の配線層となり、例えば、銅により形成される。その後、図５Ｂ（ｊ）に示すように第２レジストパターン１４を除去する。その後、第２シード層１３の不要な部分をエッチング除去する。

次に、図５Ｂ（ｆ）から図５Ｂ（ｊ）の工程を繰り返し、図５Ｂ（ｋ）に示すような、導体層（配線層）１５が多層化された第１配線基板１を得る。ここで、最表面に形成される導体層（第２電極）１６は、第２配線基板３との接合用電極である。この場合、接合用電極の厚みは５μｍ以上であることが好ましい。このようにして、第１配線基板１の第２の面には、第２配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）３と接合可能な電極が設けられることとなる。

次に、図５Ｃ（ｌ）に示すように、第１配線基板１に最表面絶縁樹脂層１７を形成し、最表面絶縁樹脂層１７には、フォトリソグラフィーにより、導体層１６の少なくとも一部を露出させる開口部を形成する。最表面絶縁樹脂層１７は、例えば、感光性エポキシ樹脂で形成される。なお、最表面絶縁樹脂層１７は絶縁樹脂層１２と同一材料でも構わない。

次に、図５Ｃ（ｍ）に示すように導体層１６の表面の酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、表面処理層１８を設けてもよい。表面処理層１８として無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきを成膜してもよい。なお、表面処理層１８には、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｉｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ 水溶性プレフラックスによる表面処理）膜を形成してもよい。また、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどから適宜用途に応じて選択しても良い。

次に、図５Ｃ（ｎ）に示すように、表面処理層１８上に、はんだ材料を搭載した後、一度溶融冷却して固着させることで、はんだバンプ等からなる第１配線基板１側のインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９ａを得る。これにより、支持体６上に形成された第１配線基板（インターポーザ）１である支持体付き基板ユニット２３が完成する。

続いて、図６Ａから図６Ｅを用いて、支持体６上に形成された第１配線基板（インターポーザ）１と第２配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）３の接合工程の一例を説明する。図６Ａ～図６Ｅは、本発明の一実施形態に係る基板ユニットの製造方法の一例を示す断面図である。

図６Ａに示すように、第１配線基板１側のインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９ａに合わせてはんだバンプ等からなる第２配線基板３側のインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９ｂを設計する。製造した第２配線基板３に対して、支持体６上に形成された第１配線基板１を配置し、図６Ｂに示すように、支持体６上に形成された第１配線基板１と第２配線基板３を接合した後、アンダーフィル２を充填し、第１配線基板１と第２配線基板３の固定及びインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９の封止を行う。

次に図６Ｃに示すように、支持体６の背面、すなわち、支持体６の第１配線基板１とは逆側の面からレーザー光２０を剥離層７との界面に形成されたレーザー吸収層８に照射する。レーザー吸収層８がレーザー光２０を吸収したことによる熱により剥離層７が分解し、剥離層７とレーザー吸収層８とが剥離可能な状態となる。そのため、図６Ｄに示すように支持体６を取り外すことが可能となる。

次に、レーザー吸収層８、第１シード層９を除去し、図６Ｅに示すような基板を得ることができる。例えば、レーザー吸収層８としてチタンを用いた場合、アルカリ系のエッチング剤にて溶解除去することができる。この際、第１シード層９がチタンであった場合、第１シード層９も同時に溶解除去できる。

第１シード層９の残りの銅層は、酸系のエッチング剤にて溶解除去することができる。このようにして、第１配線基板（インターポーザ）１と第２配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）３が接合される。

この後、表面に露出した導体層１１上に、酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施してもよい。以上により支持体が除去された基板ユニット２４が完成する。

この後、半導体素子４を支持体が除去された基板ユニット２４に接合し、アンダーフィル２２を充填し、半導体素子４と第１配線基板１の固定及び半導体素子－インターポーザ接合部２１の封止を行い、封止樹脂５によって半導体素子４を封止することで半導体装置２５が完成する。

＜第二の実施形態＞
次に、第二の実施形態に係る第２配線基板３に第１配線基板１と半導体素子４を実装した半導体装置２６の製造方法について説明する。第二の実施形態に係る支持体６上の第１配線基板１の製造方法と第一の実施形態に係る支持体６上の第１配線基板１の製造方法とは類似しているが、第一の実施形態においては、第１配線基板１を支持体６から剥離し、第２配線基板３に接合させたのちに半導体素子４を接合させているのに対して、第二の実施形態においては、支持体６上で形成される第１配線基板１に半導体素子４を接合させた後に、第１配線基板１と半導体素子４を支持体６から剥離し、その後に第１配線基板１と半導体素子４を第２配線基板３に接合させている点で相違している。

このため、第一の実施形態における第１配線基板１は、支持体６と反対側の面が第１配線基板１の第２の面となり、この第２の面に第２配線基板３と接合するための電極が設けられ、支持体６側の面が、第１配線基板１の第１の面となり、この面に半導体素子４と接合するための電極が設けられている。しかし、第二の実施形態における第１配線基板１は、支持体と反対側の面が、第１配線基板１の第１の面になり、この面に半導体素子４と接合するための電極が設けられ、支持体側の面が、第１配線基板１の第２の面となり、この面に第２配線基板３と接合するための電極が設けられている。

以下、図７Ａ、図７Ｂ、および図８を用いて、本発明の第二の実施形態に係る半導体装置２６の製造工程の一例を説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図であり、図８は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。

図７Ａ（ａ）に示すように、第１の配線基板１の支持体６と反対側の面において、半導体素子４が銅ピラーやはんだで第１の配線基板１と接合されている。当該接合部を、半導体素子－インターポーザ接合部２１とする。

次に、図７Ａ（ｂ）に示すように、半導体素子－インターポーザ接合部２１の付近にアンダーフィル２２を充填し、半導体素子４と第１の配線基板１との固定および半導体素子－インターポーザ接合部２１の封止を行う。

次に、図７Ａ（ｃ）に示すように、半導体素子４を封止する封止樹脂５を形成する。封止樹脂５は、アンダーフィル２、２２とは異なる材料であり、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂の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、フィラーとしてのシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が使用され、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等によって形成される。

次に、支持体６を剥離する。図７Ｂ（ｄ）に示すように、レーザー吸収層８にレーザー光２０を照射して、半導体素子が搭載された第１の配線基板１を支持体６から剥離する。支持体６の背面から、すなわち、支持体６の半導体素子４とは逆側の面からレーザー光２０を支持体６との界面に形成されたレーザー吸収層８に照射する。レーザー吸収層８がレーザー光２０を吸収したことによる熱により剥離層７が分解し剥離可能な状態となることで、図７Ｂ（ｅ）に示すように支持体６を取り外すことが可能となる。

次に、レーザー吸収層８、および、第１シード層９を除去する。本実施形態では、例えば、レーザー吸収層８にチタンを用い、この場合、レーザー吸収層８はアルカリ系のエッチング剤にて溶解除去することができる。この際、第１シード層９をチタンとした場合、レーザー吸収層８と第１シード層９とを同時に溶解除去できる。第１シード層９の残りの銅層は、酸系のエッチング剤にて溶解除去することができる。このようにして、図８のような、第１配線基板（インターポーザ）１と半導体素子４とが接合された半導体装置２６を得ることができる。

この後、表面に露出した導体層１１上に、酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施して半導体装置２６としてもよい。

この後、半導体装置２６を第２配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）３に接合し、アンダーフィル２を充填し、半導体装置２６と第２配線基板３との固定及びインターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１９の封止を行い第１配線基板１と一体となった半導体装置２５が完成する。

以上述べたように、支持体の上に剥離層を介して配線基板を形成し、配線基板の形成後にこれを支持体から剥離する方式において、剥離層とレーザー吸収層をこの順で設けた。これにより、配線基板の剥離を容易に行うことが可能となり、エネルギーの高いＵＶレーザーを必要とせず、支持体の剥離後も剥離層の残渣が生じにくい支持体付き基板ユニット、基板ユニット、半導体装置および支持体付き基板ユニットおよび製造方法を提供することができる。

＜比較実験＞
表１に、本実施形態における効果確認として、支持体６の上面にレーザー吸収層８と剥離層７の形成有無の比較評価結果を示す。レーザー吸収層８と剥離層７の剥離評価として、上方に電解銅めっきを形成した後、支持体６側からレーザー光を照射した際の剥離の確認を行った。

（実施例）
＜評価用基板作製＞
支持体６として、ガラス基板（１．１ｍｍ厚）を使用し、支持体６の上方面に剥離層７として、ポリイミド樹脂を用い、膜厚を５００ｎｍとなるように調整し、スピンコートで剥離層を形成した。剥離層７の上方にレーザー吸収層８としてＴｉをスパッタリング法で形成した。レーザー吸収層８の膜厚は、２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍとして、それぞれを実施例１～４とした。レーザー吸収層８の上面には、第１シード層９として、Ｃｕ：３００ｎｍをスパッタリング法で形成し、その上部に電解銅めっきを２０μｍ厚で形成した。本評価基板を実施例とする。次いで、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（赤外レーザー）、および、波長３５５ｎｍの固体ＵＶレーザー（紫外レーザー）を照射し、支持体６の剥離評価を行った。

（比較例１）
比較例１として、剥離層７とレーザー吸収層８を形成しない評価基板（他の構成は実施例同様）を作製し、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（赤外レーザー）、および、波長３５５ｎｍの固体ＵＶレーザー（紫外レーザー）を照射し、支持体６の剥離評価を行った。

（比較例２）
比較例２として、剥離層７は形成し、レーザー吸収層８は形成しない評価基板（他の構成は実施例同様）を作製し、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー（赤外レーザー）、および、波長３５５ｎｍの固体ＵＶレーザー（紫外レーザー）を照射し、支持体６の剥離評価を行った。

実施例においては、赤外レーザーを照射することで剥離層７とレーザー吸収層８の界面で剥離し、支持体６を除去可能であった。また、剥離層７は支持体６側に付着しており、基板側であるレーザー吸収層８に剥離層７の残渣は確認されなかった。一方、比較例１、および、比較例２においては、赤外レーザーを照射しても剥離不可であった。

実施例においては、紫外レーザーを照射することで支持体６と剥離層７の界面で剥離し、支持体６を除去可能であった。但し、剥離層７は基板側であるレーザー吸収層８に剥離層７が付着しており残渣として確認された。比較例２においても、紫外レーザーを照射することで支持体６を除去可能であったが、実施例と同様に剥離層７は基板側に付着しており残渣として確認された。一方、比較例１においては、紫外レーザーを照射しても剥離不可であった。

実施例においてのみ赤外レーザーにて剥離可能であった点を考察する。レーザー吸収層８は赤外レーザーを吸収するため、吸収により発生した熱の作用によって剥離層７とレーザー吸収層８の界面で剥離したと考えられる。また、剥離層７は支持体６側に付着するため、基板側に残ることなく除去工程を必要としない。一方、比較例１、２においては、赤外レーザーを吸収する層はなく、剥離しなかったと考えられる。

紫外レーザーにおいては、実施例だけではなく、比較例２で剥離可能であった。剥離層７は紫外レーザーを吸収するため、比較例２においては、吸収により発生した熱の作用によって支持体６と剥離層７の界面で剥離したと考えられる。また、比較例２において、剥離層７は基板側に付着しているため、この後、除去工程が必要となる工程が煩雑となる。一方、比較例１においては、紫外レーザーを吸収する層はなく、剥離しなかったと考えられる。

上述の実施形態は一例であって、その他、具体的な細部構造などについては適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 第１配線基板（インターポーザ）
２、２２ アンダーフィル
３ 第２配線基板（ＦＣ－ＢＧＡ基板）
４ 半導体素子
５ 封止樹脂
６ 支持体
７ 剥離層
８ レーザー吸収層
９ 第１シード層
１０ 第１レジストパターン
１３ 第２シード層
１４ 第２レジストパターン
１１、１５、１６ 導体層
１２ 絶縁樹脂層
１７ 最表面絶縁樹脂層
１８ 表面処理層
１９ インターポーザ-ＦＣ－ＢＧＡ接合部
１９ａ インターポーザ側の接合部
１９ｂ ＦＣ－ＢＧＡ基板側の接合部
２０ レーザー光
２１ 半導体素子-インターポーザ接合部
２３ 支持体付き基板ユニット
２４ 基板ユニット
２５、２６ 半導体装置

Claims (14)

1. 支持体と、剥離層と、レーザー光を吸収するレーザー吸収層と、第１配線基板と、がこの順で設けられており、
   前記第１配線基板の第１の面には、少なくとも一つの半導体素子と接合可能な第１電極が設けられており、
   前記第１配線基板の第２の面には、第２配線基板に接合可能な第２電極が設けられていることを特徴とする、支持体付き基板ユニット。
2. 前記レーザー吸収層が前記レーザー光を吸収することで前記レーザー吸収層と前記剥離層の界面で剥離することを特徴とする、請求項１に記載の支持体付き基板ユニット。
3. 前記剥離層は前記レーザー光を５０％以上透過することを特徴とする、請求項１または２に記載の支持体付き基板ユニット。
4. 前記レーザー光は赤外光であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニット。
5. 前記レーザー吸収層は前記剥離層の平面視における内側に設けられていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニット。
6. 前記レーザー吸収層は金属であり、前記剥離層は有機樹脂であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニット。
7. 前記レーザー吸収層は上層のシード層の一部と同一の材料であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニット。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニットを用いて製造される基板ユニットであって、
   前記第１配線基板の前記第２の面に、前記第２配線基板が接合され、
   レーザー照射により前記支持体が除去されていることを特徴とする、基板ユニット。
9. 請求項１～７のいずれか一項に記載の支持体付き基板ユニットを用いて製造される半導体装置であって、
   前記支持体付き基板ユニットにおける前記第１配線基板の第１の面において、第１電極と前記半導体素子とが接合され、レーザー照射により前記支持体が除去されていることを特徴とする半導体装置。
10. 支持体の上面に剥離層とレーザー吸収層とをこの順に形成する工程と、
    前記レーザー吸収層上にシード層を形成する工程と、
    前記シード層上に電解めっき層により電極を形成する工程と、
    前記電極の上面に、樹脂層と導体層の形成を繰り返して多層配線を得る工程と、
    前記多層配線の最表面に電極を形成することで第１配線基板を作製する工程と、を含むことを特徴とする、支持体付き基板ユニットの製造方法。
11. 請求項１０に記載の支持体付き基板ユニットの製造方法を用いて製造された支持体付き基板ユニットを、第２配線基板に接合する工程と、
    レーザー光を照射することによって前記剥離層を前記レーザー吸収層の界面で剥離することで前記支持体を剥離する工程と、を含む、基板ユニットの製造方法。
12. 請求項１０に記載の支持体付き基板ユニットの製造方法を用いて製造された支持体付き基板ユニットに、半導体素子を接合する工程と、
    レーザー光を照射して前記剥離層を前記レーザー吸収層の界面で剥離することにより、前記支持体を剥離する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
13. 請求項１１に記載の基板ユニットの製造方法において、
    前記レーザー光は赤外光であることを特徴とする、基板ユニットの製造方法。
14. 請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記レーザー光は赤外光であることを特徴とする、半導体装置の製造方法。

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