JP4234518B2 - 半導体搭載用基板製造方法、半導体パッケージ製造方法、半導体搭載用基板及び半導体パッケージ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、搭載される半導体チップと外部とを電気的に接続する端子を有する半導体搭載用基板の製造方法、及び、その半導体搭載用基板に半導体チップを搭載した半導体パッケージの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高密度実装を可能にする小型の半導体パッケージとして、半導体チップと同等あるいは半導体チップよりもわずかに大きいサイズを有するチップサイズパッケージ(CSP:Chip Size Package)が広く用いられるようになっている(例えば、特許文献1参照)。このCSPは、通常、半導体チップの搭載面の裏側に、当該半導体チップと外部とを電気的に接続するための導電性バンプが形成されているが、導電性バンプの代わりに半導体チップを搭載するためのパッドが形成されたBCC(Bump Chip Carrier)構造を有するものも存在する。
【0003】
このようなCSPは、以下のような工程を経て製造される。即ち、最初の工程ではキャリアとしての銅板上に、端子やパッドとしてのめっき層が形成される。更に、パッドとしてのめっき層には、半導体チップが搭載される。次の工程では、ワイヤボンディング等により半導体チップと端子とが電気的に接続され、半導体チップが樹脂により封止される。その後、キャリアである銅板が除去される。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−116935号公報(第5頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のCSPの製造工程では、端子やパッドとして形成されるめっき層は、厚さが数μmと非常に薄いため、CSPが外部からの衝撃を受けた場合等において、封止樹脂から剥離してしまい、半導体チップと外部との電気的接続が確保できなくなることがある。このようなめっき層の剥離を防止するための対策としては、めっき層を厚くして、端子と封止樹脂との密着性を向上させること、具体的には、封止用の樹脂に配合されているフィラーの平均粒径(例えば、Siフィラーの場合には50μm)以上の厚さにすることが考えられる。
【0006】
しかしながら、厚いめっき層を形成する場合には、めっき層の形成時におけるパターニングに使用されるレジストやドライフィルムの形成において、精密なパターンの描写が困難であるという問題がある。更には、めっき層の形成時間は、その厚さに比例するため、めっき層の形成に時間がかかることになり、コストを増加させるという問題もある。このため、めっき層を厚くすることなく、半導体チップと外部との電気的接続の確実性を向上させることが要求されている。
【0007】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、めっき層を厚くすることなく、半導体チップと外部との電気的接続の確実性を向上させた半導体搭載用基板製造方法、半導体パッケージ製造方法、半導体搭載用基板及び半導体パッケージを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は請求項1に記載されるように、搭載される半導体チップと外部とを電気的に接続する端子を有する半導体搭載用基板の製造方法において、導電性部材の上面における前記端子に対応する位置に、第1のめっき層を形成する工程と、前記導電性部材の下面における前記端子に対応する位置に、第2のめっき層を形成する工程と、基材の上面における前記端子に対応する位置に、第3のめっき層を形成する工程と、前記第2のめっき層と前記第3のめっき層とを接合する工程と、前記端子の形状に応じて前記導電性部材を加工する工程とを備える。
【0009】
また、本発明は請求項2に記載されるように、請求項1に記載の半導体搭載用基板製造方法において、前記第2のめっき層を形成する工程は、更に前記導電性部材の下面における、前記半導体チップを搭載するパッドに対応する位置に、第4のめっき層を形成し、前記第3のめっき層を形成する工程は、更に前記基材の上面における前記パッドに対応する位置に、第5のめっき層を形成し、前記導電性部材を加工する工程は、更に前記パッドの形状に応じて前記導電性部材を加工する。
【0010】
また、本発明は請求項3に記載されるように、請求項1又は2に記載の半導体搭載用基板製造方法の工程の後に、前記端子の形状に応じて加工された導電性部材と前記半導体チップとを電気的に接続する工程と、前記半導体チップを封止する工程と、前記基材を除去する工程とを備える半導体パッケージ製造方法である。
【0011】
また、本発明は請求項4に記載されるように、搭載される半導体チップと外部とを電気的に接続する端子を有する半導体搭載用基板において、前記端子に応じた形状を有する第1の導電性部材と、前記第1の導電性部材の上面における前記端子に対応する位置に形成される第1のめっき層と、前記第1の導電性部材の下面における前記端子に対応する位置に形成される第2のめっき層と、基材と、前記基材の上面における前記端子に対応する位置に形成され、前記第2のめっき層と接合される第3のめっき層とを備える。
【0012】
また、本発明は請求項5に記載されるように、請求項4に記載の半導体搭載用基板において、前記半導体チップを搭載するパッドに応じた形状を有する第2の導電性部材と、前記第2の導電性部材の下面における前記パッドに対応する位置に形成される第4のめっき層と、前記基材の上面における前記パッドに対応する位置に形成され、前記第4のめっき層と接合される第5のめっき層とを備える。
【0013】
また、本発明は請求項6に記載されるように、請求項4又は5に記載の半導体搭載用基板と、前記第1の導電性部材と電気的に接続される半導体チップと、前記半導体チップとを封止する封止材とを備え、前記基材が除去されることにより構成される半導体パッケージである。
【0014】
本発明によれば、半導体チップと外部とを電気的に接続する端子は、導電性部材の上面及び下面にめっき層が形成された構造を有するため、めっき層の形成に長時間を要することなく端子を厚くすることができる。そして、このように端子を厚くすることにより、当該端子と封止樹脂との密着性を向上させることが可能となり、外部からの衝撃を受けた場合等において、端子が封止樹脂から剥離することが防止され、半導体チップと外部との電気的な接続を確保することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
まず、半導体搭載用基板の製造工程を説明する。図1乃至図9は、半導体搭載用基板の製造工程を示す断面図である。
【0017】
図1に示す第1の工程では、基材としての銅(Cu)板102の上面にレジスト104が形成されるとともに、銅板102の下面にレジスト105が形成される。ここでは、銅板102は、例えば0.1〜0.2mm程度の厚さを有するものが用いられる。また、レジスト104及び105は、例えばフィルム状のものが用いられ、熱圧着により、銅板102の上面及び下面に貼付される。
【0018】
図2に示す第2の工程では、銅板102の上面に形成されたレジスト104の一部が除去される。例えば、レジスト104の上方にマスク(図示せず)が配置され、露光及び現像が行われる。これにより、銅板102の上面における、半導体チップを搭載するパッドと、当該半導体チップと外部とを電気的に接続する端子とが形成される領域の上部に形成されているレジスト104が除去される。
【0019】
図3に示す第3の工程では、めっき処理が行われ、銅板102の上面における露出面、換言すれば、銅板102の上面における、端子の形成領域にめっき層106が形成されるとともに、パッドの形成領域にめっき層108が形成される。ここでは、めっき層106及び108は、金(Au)を材料とする。
【0020】
図4に示す第4の工程では、導電性部材としての銅(Cu)板202の下面にレジスト204が形成されるとともに、上面にも同様にレジスト206が形成される。ここでは、銅板202は、例えば0.05〜0.2mm程度の厚さを有するものが用いられ、レジスト204及び206は、上述したレジスト104と同様、例えばフィルム状のものが用いられ、熱圧着により、銅板202の上面及び下面に貼付される。
【0021】
図5に示す第5の工程では、レジスト204及び206の一部が除去される。例えば、図2に示した第2の工程と同様、レジスト204の下方及びレジスト206の上方にマスク(図示せず)が配置され、露光及び現像が行われる。これにより、銅板202の上面におけるパッドと端子とを構成する領域の上部に形成されているレジスト204と、銅板202の下面におけるパッドと端子とを構成する領域の下部に形成されているレジスト206とが除去される。
【0022】
図6に示す第6の工程では、めっき処理が行われ、銅板202の上面における露出面、換言すれば、銅板202の上面における端子を構成する領域にめっき層212が形成されるとともに、パッドを構成する領域にめっき層218が形成される。同様に、銅板202の下面における露出面、換言すれば、銅板202の下面における端子を構成する領域にめっき層224が形成されるとともに、パッドを構成する領域にめっき層230が形成される。
【0023】
これらめっき層212、218、224及び230は、2層構造を有する。具体的には、銅板202の露出面に5μm程度の厚さを有するニッケル(Ni)の層208、214、220及び226が形成され、更に、これらニッケル層208、214、220及び226の露出面に0.01μm程度の厚さを有する金(Au)の層210、216、222及び228が形成されることにより、めっき層212、218、224及び230が構成される。銅板202に接する側をニッケル層208、214、220及び226とするのは、銅板202とめっき層212、218、224及び230との接合性を良好にするためである。また、露出する側を金層210、216、222及び228とするのは、後述する第8の工程において、めっき層212、218、224及び230とめっき層106及び108とが接合される際における接合性を良好にするためである。なお、本工程では、ニッケル層208等と金層210等との間に、パラジウム(Pd)の層を介在させ、3層構造のめっき層212等が形成されるようにしても良い。
【0024】
図7に示す第7の工程では、銅板202の上面及び下面に残っているレジスト204及び206が除去される。
【0025】
図8に示す第8の工程では、図3に示した第3の工程を経た銅板102の上部に、図7に示した第7の工程を経た銅板202が配置される。更に、銅板102の上面に形成された金を材料とするめっき層106と、銅板202の下面に形成されためっき層224のうち、露出している金層222とが接合される。同様に、銅板102の上面に形成された金を材料とするめっき層108と、銅板202の下面に形成されためっき層230のうち、露出している金層228とが接合される。
【0026】
これらめっき層106とめっき層224との接合、及び、めっき層108とめっき層230との接合は、例えば、熱接合、超音波接合、これら熱接合と超音波接合との組み合わせ等により行われる。熱接合では、めっき層106とめっき層224、及び、めっき層108とめっき層230が加熱、加圧されることにより、圧着する。一方、超音波接合では、めっき層106とめっき層224、及び、めっき層108とめっき層230が加圧され、更に超音波が印加されることにより、圧着する。
【0027】
図9に示す第9の工程では、銅板202のうち、上面及び下面にめっき層212、218、224、230が形成されていない領域、換言すれば、端子やパッドを構成しない領域が除去される。例えば、エッチング法(ドライエッチング法又はウェットエッチング法)により、銅板202の露出部分が除去される。これにより、銅板202のうち、端子を構成する領域202−1やパッドを構成する領域202−2のみが残る。本工程により、銅板102の上面には、めっき層106、224、銅板202−1及びめっき層212の順に積層された構造の端子が形成され、めっき層108、230、銅板202−2及びめっき層218の順に積層された構造のパッドが形成される。更に、銅板102の上面に形成されていたレジスト104と、下面に形成されていたレジスト105とが除去される。
【0028】
以上のような工程を経て、半導体搭載用基板が構成される。次に、この半導体搭載用基板を用いた半導体パッケージの製造工程を説明する。図10乃至図12は、半導体搭載用基板を用いた半導体パッケージの製造工程を示す断面図である。
【0029】
図10に示す第1の工程では、めっき層108、230、銅板202−2及びめっき層218の順に積層された構造のパッドの上面に半導体チップ300が搭載される。
【0030】
更に、パッド上に搭載された半導体チップ300と、めっき層106、224、銅板202−1及びめっき層212の順に積層された構造の端子とがボンディングワイヤ302によって電気的に接続される。
【0031】
ボンディングの方法としては、例えば、ネイルヘッドボンディング法や超音波ウェッジボンディング法が採用される。ネイルヘッドボンディング法では、キャピラリに通されたボンディングワイヤ302の先端が溶融されることによりボールが形成される。次に、このボールが半導体チップ300の上面に形成された電極(図示せず)上に加熱圧着される。更に、キャピラリによってボンディングワイヤ302の先端が端子の上面へ導かれ、当該端子に圧着される。その後、ボンディングワイヤ302は、クランパにより挟まれて、更に引っ張られることにより切断される。一方、超音波ウェッジボンディング法では、ボンディングワイヤ302の先端と半導体チップ300の上面に形成された電極との接触部分が、ウェッジツールにより加圧され、更に超音波が印加される。これにより、接触面が圧着し、ボンディングワイヤ302の先端と半導体チップ300の上面に形成された電極とが接合される。更に、ボンディングワイヤ302の先端が端子の上面へ導かれ、これらボンディングワイヤ302の先端と端子との接触部分が、ウェッジツールにより加圧され、超音波が印加される。これにより、接触面が圧着し、ボンディングワイヤ302の先端と端子とが接合される。
【0032】
図11に示す第2の工程では、半導体チップ300、パッド、端子及びボンディングワイヤ302が樹脂400によって封止される。樹脂400の材料は、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー(充填材)である。
【0033】
図12に示す第3の工程では、樹脂の硬化後に銅板102を除去する。この際、例えば、エッチング法(ドライエッチング法又はウェットエッチング法)により、銅板102が除去される。銅板102が除去されることにより、端子を構成するめっき層106が露出する。これにより、半導体チップ300と外部との電気的な接続が可能となり、半導体パッケージが完成する。
【0034】
このように、本実施形態では、半導体チップ300と外部とを電気的に接続する端子は、銅板202−1の上面及び下面にめっき層212及び224が形成された構造を有する。従って、端子を構成する際におけるめっき層212及び224の形成に長時間を要することなく端子を厚くすることができる。そして、このように端子を厚くすることにより、当該端子と樹脂400との密着性を向上させることが可能となり、外部からの衝撃を受けた場合等において、端子が樹脂400から剥離することが防止され、半導体チップ300と外部との電気的な接続を確保することが可能となる。
【0035】
ところで、上述した実施形態では、半導体チップを搭載するパッドは、めっき層108、230、銅板202−2及びめっき層218の順に積層された構造を有しているが、図13に示すようにめっき層218は必ずしも形成される必要はない。なお、めっき層218が形成されないため、銅板202のうち、端子やパッドを構成しない領域が除去される際には、例えば、銅板202のうちパッドを構成する領域の上面にレジストが形成され、更に、エッチング法(ドライエッチング法又はウェットエッチング法)により、銅板202の露出部分が除去される。このように、めっき層218が形成されない場合には、図14に示すように、半導体チップ300は、銅板202−2の上面に、直接に搭載される。
【0036】
なお、基材、導電性部材、めっき層、封止材等の材料は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の適用可能な範囲内において、様々な材料を採用することができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、めっき層を厚くすることなく、パッケージ内の半導体チップと外部との電気的接続の確実性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体搭載用基板の第1の製造工程を示す断面図である。
【図2】半導体搭載用基板の第2の製造工程を示す断面図である。
【図3】半導体搭載用基板の第3の製造工程を示す断面図である。
【図4】半導体搭載用基板の第4の製造工程を示す断面図である。
【図5】半導体搭載用基板の第5の製造工程を示す断面図である。
【図6】半導体搭載用基板の第6の製造工程を示す断面図である。
【図7】半導体搭載用基板の第7の製造工程を示す断面図である。
【図8】半導体搭載用基板の第8の製造工程を示す断面図である。
【図9】半導体搭載用基板の第9の製造工程を示す断面図である。
【図10】半導体パッケージの第1の製造工程を示す断面図である。
【図11】半導体パッケージの第2の製造工程を示す断面図である。
【図12】半導体パッケージの第3の製造工程を示す断面図である。
【図13】半導体搭載用基板の他の例を示す断面図である。
【図14】半導体パッケージの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
102、202、202−1、202−2 銅板
104、105、204、206 レジスト
106、108、212、218、224、230 めっき層
208、214、220、226 ニッケル層
210、216、222、228 金層
300 半導体チップ
302 ボンディングワイヤ
400 樹脂
Claims (6)
- 搭載される半導体チップと外部とを電気的に接続する端子を有する半導体搭載用基板の製造方法において、
導電性部材の上面における前記端子に対応する位置に、第1のめっき層を形成する工程と、
前記導電性部材の下面における前記端子に対応する位置に、第2のめっき層を形成する工程と、
基材の上面における前記端子に対応する位置に、第3のめっき層を形成する工程と、
前記第2のめっき層と前記第3のめっき層とを接合する工程と、
前記端子の形状に応じて前記導電性部材を加工する工程と、
を備える半導体搭載用基板製造方法。 - 請求項1に記載の半導体搭載用基板製造方法において、
前記第2のめっき層を形成する工程は、更に前記導電性部材の下面における、前記半導体チップを搭載するパッドに対応する位置に、第4のめっき層を形成し、
前記第3のめっき層を形成する工程は、更に前記基材の上面における前記パッドに対応する位置に、第5のめっき層を形成し、
前記導電性部材を加工する工程は、更に前記パッドの形状に応じて前記導電性部材を加工する半導体搭載用基板製造方法。 - 請求項1又は2に記載の半導体搭載用基板製造方法の工程の後に、
前記端子の形状に応じて加工された導電性部材と前記半導体チップとを電気的に接続する工程と、
前記半導体チップを封止する工程と、
前記基材を除去する工程と、
を備える半導体パッケージ製造方法。 - 搭載される半導体チップと外部とを電気的に接続する端子を有する半導体搭載用基板において、
前記端子に応じた形状を有する第1の導電性部材と、
前記第1の導電性部材の上面における前記端子に対応する位置に形成される第1のめっき層と、
前記第1の導電性部材の下面における前記端子に対応する位置に形成される第2のめっき層と、
基材と、
前記基材の上面における前記端子に対応する位置に形成され、前記第2のめっき層と接合される第3のめっき層と、
を備える半導体搭載用基板。 - 請求項4に記載の半導体搭載用基板において、
前記半導体チップを搭載するパッドに応じた形状を有する第2の導電性部材と、
前記第2の導電性部材の下面における前記パッドに対応する位置に形成される第4のめっき層と、
前記基材の上面における前記パッドに対応する位置に形成され、前記第4のめっき層と接合される第5のめっき層と、
を備える半導体搭載用基板。 - 請求項4又は5に記載の半導体搭載用基板と、
前記第1の導電性部材と電気的に接続される半導体チップと、
前記半導体チップとを封止する封止材と、
を備え、前記基材が除去されることにより構成される半導体パッケージ。
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