JP4580752B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device .
従来、図10(a)に示すような、配線基板の形態を有したパッケージ53内に半導体素子51が埋設されて構成されている半導体装置52がある(例えば、特許文献1)。
パッケージ53はコア基板50を有し、その上面に半導体素子51が接着されて搭載されている。コア基板50の上面には、半導体素子51を覆うように絶縁層55aが設けられ、絶縁層55a上には、所要形状の配線パターン54aが形成されている。配線パターン54aと、半導体素子51の上面に配設された電極パッド(図示せず)は、絶縁層55aを貫通するビア孔61の内壁面に形成された導体層62によって接続されている。
また、コア基板50の下面には、所要形状の配線パターン54bが形成され、配線パターン54bは、上面側の配線パターン54aとスルーホール59の内壁面に形成された導体層60によって電気的に接続されている。
Conventionally, there is a
The
Further, a
さらに、コア基板50上に形成された配線パターン54a、54bは、それぞれソルダーレジスト層63、63によって覆われている。ソルダーレジスト層63、63は、配線パターン54a、54bのパッド部に対応する部位が開口しており、開口部を介して外部接続端子としてのはんだバンプ64がパッド部に接合されている。
上記構成からなる半導体装置52は、半導体素子51がパッケージ53内に埋設されているので、高集積化、小型化に有利であり、商品価値が高いものである。
Furthermore, the
The
ところで、前記半導体装置52は、半導体素子51より外側の絶縁層55aにクラック57が発生しやすいという不具合がある。また、半導体素子51の外側に設けられた配線パターン54aに段差58が発生しやすいという不具合もある。
By the way, the
これら不具合は、半導体装置の製造方法に原因がある。
図10(b)に示されるように、半導体装置52の製造では、まず、コア基板50の上面に半導体素子51を接着剤を介して搭載する。その後、絶縁層55aを形成するにあたって、コア基板50に搭載された半導体素子51を覆うように、絶縁層55aとしての樹脂フィルムを重ね合わせる。このとき、半導体素子51の厚さ分、半導体素子51上の絶縁層55cが周囲よりも突出して形成されてしまう。この突出部分55cが影響して、配線パターン54aの段差58や絶縁層55aのクラック57が発生していた。
絶縁層のクラック57や配線パターンの段差58は断線等を引き起こし、半導体装置の動作不良の原因となる。
These defects are caused by the method of manufacturing the semiconductor device.
As shown in FIG. 10B, in the manufacture of the
The
上記不具合を解決する半導体装置としては、特許文献2に記載されるものがある。これは、半導体素子と同じ厚みの配線パターンを形成して、半導体素子の上面と配線パターンの上面とを略同一高さにするものである。
これによれば、半導体素子の厚さが比較的厚い場合、配線パターンの厚さも厚く形成しなければならない。厚い配線パターンを得るためには、めっき時間がかかり、上記製造方法は効率が悪いという不具合がある。さらに、厚い配線パターンは亀裂等が入りやすく、耐久性に乏しいという欠点もある。
According to this, when the thickness of the semiconductor element is relatively large, the wiring pattern must also be formed thick. In order to obtain a thick wiring pattern, plating time is required, and the above-described manufacturing method has a problem that efficiency is poor. Furthermore, the thick wiring pattern is liable to be cracked and has a drawback of poor durability.
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、絶縁層のクラックや配線パターンの段差等に由来する断線のない、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device manufacturing method that is free from disconnection due to cracks in the insulating layer, steps in the wiring pattern, and the like. Is to provide.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁層を介して配線パターンが積層されてなるパッケージ内に、半導体素子が絶縁層中に埋没して形成される半導体装置の製造方法において、(a)コア基板上或いはコア基板上に形成された絶縁層上に、第1の配線パターンを形成すると共に、半導体素子を載せる搭載エリアに第1のダミー金属層を形成する工程と、(b)次いで、コア基板の、前記第1のダミー金属層以外の部位を覆うめっきマスクを形成する工程と、(c)次いで、めっきにより、前記第1のダミー金属層上に所要厚さの第2のダミー金属層を形成する工程と、(d)次いで、前記めっきマスクを除去する工程と、(e)次いで、前記第1の配線パターン及び前記第2のダミー金属層を含む前記コア基板の表面を覆って第1の絶縁層を形成する工程と、(f)次いで、研磨により、前記第2のダミー金属層を露出させると共に前記第1の絶縁層と前記第2のダミー金属層を連続して平坦化する工程と、(g)次いで、前記第1の絶縁層に前記第1の配線パターンが露出するビア孔を形成する工程と、(h)次いで、めっきマスクを介しためっきにより、ビア孔内に導電体を充填してビアを形成し、前記第1の絶縁層上に第2の配線パターンを形成すると共に、前記第2のダミー金属層上に第3のダミー金属層を形成する工程と、(i)次いで、第1、第2及び第3のダミー金属層を除去する工程と、(j)次いで、第1、第2及び第3のダミー金属層を除去した跡のホール内に、前記第2の配線パターンの上面と略同一の上面となるように前記半導体素子を搭載する工程と、(k)次いで、該半導体素子と略面一になった前記第2の配線パターン上に、ビアによって電気的に接続する配線パターンを絶縁層を介して形成する工程とを含むことを特徴とする。
これによれば、半導体素子を傷つけることなく絶縁層を平坦化させて形成することができる。また、半導体素子の上面と配線パターンの上面が揃っているので、その上に積層される絶縁層や配線パターンを平坦化して形成でき、絶縁層のクラックや配線パターンの段差に由来する断線のない、信頼性の高い半導体装置を製造できる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is buried in an insulating layer in a package in which wiring patterns are laminated via an insulating layer. a) a core substrate or core formed insulating layer on the substrate, thereby forming a first wiring pattern, and forming a first dummy metal layer on the mounting area for mounting the semiconductor element, then (b) , of the core substrate, wherein forming a first plating mask covering a portion other than the dummy metal layers, (c) then, by plating, a second dummy required thickness to the first dummy metal layer Forming a metal layer; (d) then removing the plating mask; and (e) then covering the surface of the core substrate including the first wiring pattern and the second dummy metal layer. First Forming an edge layer, planarizing continuously (f) then polished by, the second dummy metal layer and the first insulating layer to expose the second dummy metal layer (G) Next, a step of forming a via hole in which the first wiring pattern is exposed in the first insulating layer; and (h) Next, a conductor is placed in the via hole by plating through a plating mask. Filling to form vias, forming a second wiring pattern on the first insulating layer, and forming a third dummy metal layer on the second dummy metal layer; and (i) Next, a step of removing the first, second, and third dummy metal layers; and (j) Next , the second, third, and third dummy metal layers are removed in the second hole. The semiconductor element is mounted so that the upper surface is substantially the same as the upper surface of the wiring pattern. And degree, that a step of forming through (k) Then, on the second wiring pattern becomes the semiconductor element substantially flush, the insulating layer wiring pattern electrically connected by vias Features.
According to this, the insulating layer can be planarized without damaging the semiconductor element. In addition, since the upper surface of the semiconductor element and the upper surface of the wiring pattern are aligned, the insulating layer and wiring pattern laminated thereon can be flattened, and there is no disconnection caused by cracks in the insulating layer or steps in the wiring pattern. A highly reliable semiconductor device can be manufactured.
また、絶縁層を介して配線パターンが積層されてなるパッケージ内に、半導体素子が絶縁層中に埋没して形成される半導体装置の製造方法において、(a)コア基板上或いはコア基板上に形成された絶縁層上に、第1の配線パターンを形成すると共に、半導体素子を載せる搭載エリアに第1のダミー金属層を形成する工程と、(b)次いで、コア基板の、前記第1のダミー金属層以外の部位を覆うめっきマスクを形成する工程と、(c)次いで、めっきにより、前記第1のダミー金属層上に所要厚さの第2のダミー金属層を形成する工程と、(d)次いで、前記めっきマスクを除去する工程と、(e)次いで、前記第1の配線パターン及び前記第2のダミー金属層を含む前記コア基板の表面を覆って第1の絶縁層を形成する工程と、(f)次いで、研磨により、前記第2のダミー金属層を露出させると共に前記第1の絶縁層と前記第2のダミー金属層を連続して平坦化する工程と、(g)次いで、前記第1の絶縁層に前記第1の配線パターンが露出するビア孔を形成する工程と、(h)次いで、めっきマスクを介しためっきにより、ビア孔内に導電体を充填してビアを形成し、前記第1の絶縁層上に第2の配線パターンを形成すると共に、前記第2のダミー金属層上に第3のダミー金属層を形成する工程と、(i)次いで、前記(b)〜(h)の工程を繰り返し、前記第3のダミー金属層上にさらに1または複数のダミー金属層を形成すると共に、絶縁層を介して、下層の配線パターンとビアを介して電気的に接続する1または複数の配線パターンを形成する工程と、(j)次いで、積層された前記ダミー金属層を除去する工程と、(k)次いで、前記ダミー金属層を除去した跡のホール内に、最上層の前記配線パターンの上面とほぼ同一の上面となるように前記半導体素子を搭載する工程と、(l)次いで、該半導体素子と略面一になった前記配線パターン上に、ビアによって電気的に接続する配線パターンを絶縁層を介して形成する工程とを含むことを特徴とする。
これによれば、半導体素子が比較的厚い場合であっても、絶縁層のクラックや配線パターンの段差に由来する断線のない、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
Further, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is buried in an insulating layer in a package in which wiring patterns are laminated via an insulating layer, (a) formed on the core substrate or on the core substrate in an insulating layer which is, to form a first wiring pattern, and forming a first dummy metal layer on the mounting area for mounting a semiconductor element, (b) then, the core substrate, the first dummy forming a plating mask which covers the region other than the metal layer, and forming a (c) then, by plating, the second dummy metal layer of required thickness on the first dummy metal layer, (d ) then removing the plating mask, (e) then forming a first insulating layer over the first wiring pattern and the surface of the core substrate including the second dummy metal layer and, (f) the following In, polished by, planarizing continuously the second dummy metal layer and the first insulating layer to expose the second dummy metal layers, (g) Then, the first insulating Forming a via hole exposing the first wiring pattern in the layer; and (h) then forming a via by filling the via hole with a conductor by plating through a plating mask. Forming a second wiring pattern on the insulating layer and forming a third dummy metal layer on the second dummy metal layer; (i) Next, the steps (b) to (h) The process is repeated to form one or more dummy metal layers on the third dummy metal layer, and to be electrically connected to the underlying wiring pattern through the via via the insulating layer forming a wiring pattern, and then (j) Removing the laminated dummy metal layer, (k) Next, the dummy metal layer remains in the holes was removed, the semiconductor to be substantially the same upper surface and the upper surface of the wiring pattern of the uppermost layer a step of mounting elements, that a step of forming through (l) then, on the wiring pattern becomes the semiconductor element substantially flush, the insulating layer wiring pattern electrically connected by vias It is characterized by.
According to this, even when the semiconductor element is relatively thick, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device free from disconnection due to a crack in the insulating layer or a step in the wiring pattern.
本発明によれば、絶縁層のクラックや配線パターンの段差に由来する断線等がなく、信頼性の高い半導体装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device without a disconnection or the like due to a crack in an insulating layer or a step in a wiring pattern.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による半導体装置の構成を示す断面図である。
半導体装置10は、配線基板の形態に形成されたパッケージ26と、パッケージ26内に埋設して実装された2個の半導体素子27a、27bから成る。
パッケージ26はコア基板28を有し、その両面側にそれぞれ多層配線構造が設けられて配線基板の形態に形成されている。多層配線構造とは、配線パターンが絶縁層を介して多層に積層され、各配線パターンは絶縁層を貫通して形成されたビアによって電気的に接続される構造である。半導体素子27a、27bは、コア基板28の両面側に形成された多層配線構造の絶縁層中にそれぞれ埋没されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the present invention.
The
The
半導体装置10では、コア基板28の両面側にそれぞれ第1〜第3の3層の配線パターンが形成されている。第1の配線パターン11a、11bは、コア基板28上に直接形成されており、第2の配線パターン12a、12bは第1の絶縁層21a、21bを介して第1の配線パターン11a、11b上に形成されている。また、第3の配線パターン13a、13bは、第2の絶縁層22a、22bを介して第2の配線パターン12a、12b上に形成されている。
In the
そして、第1の配線パターン11a、11bは第2の配線パターン12a、12bと、第1の絶縁層21a、21bを貫通して設けられた第1のビア31a、31bを介して電気的に接続されている。第2の配線パターン12a、12bは第3の配線パターン13a、13bと、第2の絶縁層22a、22bを貫通して設けられた第2のビア32a、32bを介して電気的に接続されている。各ビアは、絶縁層を貫通して設けられたビア孔内に導電体が充填されて形成されている。
さらに、コア基板28には、貫通するスルーホール16が形成されており、スルーホール16の内壁面に設けられた導体層16aによって、コア基板28の一方の面側の第1の配線パターン11aと他方の面側の第1の配線パターン11bが電気的に接続されている。尚、スルーホール16内には、絶縁性樹脂16bが充填されている。
The
Further, a
半導体素子27a、27bは、コア基板28の両面にそれぞれ接着されて、パッケージ26内に埋設されるように実装されている。
詳しくは、半導体素子27a、27bはそれぞれ、第1の配線パターン11a、11b、第1の絶縁層21a、21b及び第2の配線パターン12 a、12bの層内に配置されて、埋設されている。
そして、第2の配線パターン12a、12bの上面12c、12dと半導体素子27a、27bの上面27c、27dは、それぞれ略同一平面上に位置して揃っている。つまり、半導体素子27a、27bの厚さH1、H2はそれぞれ、第1の配線パターン11a、11bの厚さを含む第1の絶縁層21a、21bの厚さC1、C2と、第2の配線パターン12a、12bの厚さB1、B2を足した値に略等しい。
The
Specifically, the
The
また、半導体素子の上面27c、27dに設けられた電極(図示せず)は、第2のビア32d、32eを介して第3の配線パターン13a、13bに接続されている。
さらに、半導体装置10の両側には、第3の配線パターン13a、13b及び第2の絶縁層22a、22bを外側から覆って保護するソルダーレジスト層(絶縁層)29a、29bが設けられている。ソルダーレジスト層29a、29bには、第3の配線パターン13a、13bのパッド部(図示せず)に対応する位置に開口部が形成されており、開口部を介して露出するパッド部に外部接続端子としてのはんだバンプ30a、30bが接合されている。
Further, electrodes (not shown) provided on the
Furthermore, solder resist layers (insulating layers) 29a and 29b are provided on both sides of the
次に上記構成から成る半導体装置10の製造方法について説明する。
図2〜6は、半導体装置10の製造工程を説明する部分断面図である。尚、半導体装置10は、コア基板28の両面側に対して同時に同様の工程が施されることにより、両面側に半導体素子27a、27bが搭載されると共に、多層配線構造が形成されるので、図では片面側のみを示して説明を省略する。
まず、コア基板28の両面に銅箔が被着されている両面銅張り積層板を用意する。コア基板28としては、ガラス・エポキシ基板やBT(ビスマレイミドトリアジン)基板等の樹脂基板が使用できる。この両面銅張り積層板に、ドリル加工やレーザ加工によって複数の貫通穴を形成した後、貫通穴の内壁面を含むコア基板28の全面に無電解銅めっきを施し、これによって形成された銅めっき層を給電層として、さらに銅の電解めっきを施す。こうして内壁面に導体層16aが形成された貫通穴内に、絶縁性樹脂16bを充填してスルーホール16とする。
次に、スルーホール16を形成したコア基板28の表面全体に、再び無電解銅めっきによって銅めっき層を形成し、これを給電層として銅の電解めっきを施すことにより、両面に導体層としての銅層(金属層)71が形成されたコア基板28(図2(a)参照)を得ることができる。
Next, a method for manufacturing the
2 to 6 are partial cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the
First, a double-sided copper-clad laminate in which copper foil is deposited on both sides of the
Next, a copper plating layer is formed again by electroless copper plating on the entire surface of the
次に、コア基板28上の銅層71をエッチングして、第1の配線パターン11aと第1のダミー金属層41を形成する(図2(d)参照)。第1のダミー金属層41は、コア基板28の、この後に搭載される半導体素子27aの搭載エリア73上に形成し、第1の配線パターン11aは搭載エリア73を避けるようにコア基板28上に形成する。
これらの形成にあたっては、まず図2(b)に示されるように所定パターンのレジスト層72を銅層71上に形成する。レジスト層72は、銅層71の表面に塗布した感光性レジストに露光、現像を施して形成できる。そして、レジスト層72をマスクとして、露出している銅層71をエッチングによって除去し(図2(c)参照)、さらにレジスト層72を薬液によって除去して第1の配線パターン11a及び第1のダミー金属層41が形成される(図2(d)参照)。
Next, the
In forming these, first, a resist
次に、半導体素子を載せる搭載エリア73に設けられた第1のダミー金属層41上に、第1の配線パターン11aの上面11cよりも上方へ突出する、所要厚さの第2のダミー金属層42を形成する(図4(a)参照)。第2のダミー金属層42の形成にあたっては、まず、図3(a)に示されるように、第1のダミー金属層41及び第1の配線パターン11aの表面を含むコア基板28の上面全面に、無電解銅めっきによって銅めっき層74を形成する。そして、コア基板28の、第1のダミー金属層41以外の部位を覆うパターン形状のレジスト層75を、銅めっき層74上に形成する(図3(b)参照)。めっきマスクとしてのレジスト層75は、銅めっき層74の表面に塗布した感光性レジストに露光、現像を施して形成できる。
次いで、銅めっき層74を給電層とする銅の電解めっきによって第1のダミー金属層41上に第2のダミー金属層42を形成した(図3(c)参照)後、レジスト層75を薬液によって除去し(図3(d)参照)、さらに薄い銅めっき層74をエッチングにより除去する(図4(a)参照)。このとき、第1のダミー金属層41と第2のダミー金属層42を合わせた厚さが、前記厚さC1よりも若干大きい値となるように形成する。
Next, a second dummy metal layer having a required thickness protruding above the
Next, after the second
次に、第2のダミー金属層42及び第1の配線パターン11aを含むコア基板28の表面を覆うように第1の絶縁層21aとしての樹脂フィルムをコア基板28上に張り合せる(図4(b)参照)。樹脂フィルムとしては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂が使用でき、第2のダミー金属層42及び第1の配線パターン11a上を被覆するように樹脂フィルムをコア基板28上にラミネートしてから、80〜140℃の温度で熱硬化させる。
Next, a resin film as the first insulating
その後、熱硬化した樹脂フィルムの上面と第2のダミー金属層42の上面を同時に研磨して、第2のダミー金属層42の上面が樹脂フィルムから露出し、かつ第2のダミー金属層42の上面及び樹脂フィルムの上面が略同一平面上に位置するように平坦化させる。
こうして、樹脂フィルムからなる厚さC1(第1配線パターン11aの厚さを含む)の第1の絶縁層21aが形成される(図4(c)参照)。従って、第1の絶縁層21aの層内に第2のダミー金属層42が埋没した状態で形成される。
Thereafter, the upper surface of the thermally cured resin film and the upper surface of the second
Thus, the first insulating
次に、第1の絶縁層21aの所定位置で、第1配線パターン11aが露出するように、第1の絶縁層21aを貫通するビア孔31cを設ける(図4(d)参照)。ビア孔31cは、レーザー等により第1の絶縁層21aの所定部位を除去することにより形成できる。
そして、第2のダミー金属層42の形成方法と同様の方法により、第2の配線パターン12a、第1のビア31a及び第3のダミー金属層43を形成する。即ち、ビア孔31c内を含めた第1の絶縁層21a及び第2のダミー金属層42の上面全面に、無電解銅めっきを施して銅めっき層を形成する。そして、銅めっき層上に所定パターンのレジスト層を形成し、これをめっきマスクとして銅の電解めっきを行う。レジスト層は、ビア孔の開口部、第2のダミー金属層42の上面及び第2の配線パターン12aを形成する部位以外を被覆する形状のパターンに形成する。
Next, a via
Then, the
これにより、ビア孔31c内に導電体である銅を充填して第1のビア31aを形成すると共に、第2の配線パターン12a、第3のダミー金属層43を形成することができる(図5(a)参照)。このとき、第2の配線パターン12aの厚さが前述の厚さB1となるように電解めっきを行う。また、第3のダミー金属層43は、第2のダミー金属層42上に形成し、第1、第2及び第3のダミー金属層41、42、43が積層されたものは、この後搭載される半導体素子27aと略同一厚さ(厚さH1)で、略同一形状となるように柱状に積層され、第3のダミー金属層43の上面と第2配線パターン12aの上面12cは、略同一平面上に位置して揃っている。
レジスト層と銅めっき層は、電解めっき後に除去する。
As a result, the first via 31a can be formed by filling the via
The resist layer and the copper plating layer are removed after electrolytic plating.
次に、第1、第2及び第3のダミー金属層41、42、43をコア基板28上から除去する(図5(c)参照)。除去方法としては、第3のダミー金属層43の上面が露出するような開口部を有するレジスト層76を、第2の配線パターン12a及び第1の絶縁層21aを覆うように形成し(図5(b)参照)、レジスト層76をマスクとするエッチングによって第1、第2、第3のダミー金属層41、42、43を1度に除去する方法が採用できる。
これらダミー金属層41、42、43を除去し、さらにレジスト層76を除去したら(図5(c)参照)、ダミー金属層を除去した跡のホール内に半導体素子27aを搭載する(図5(d)参照)。半導体素子27aは、その下面に接着剤を塗布し、接着剤によって搭載エリア73に固定する。
これによりコア基板28上に搭載された半導体素子27aの上面27cと、第2配線パターン12aの上面12cは、略同一平面上に位置して揃うようになる。
Next, the first, second and third dummy metal layers 41, 42 and 43 are removed from the core substrate 28 (see FIG. 5C). As a removal method, a resist
After the dummy metal layers 41, 42, 43 are removed and the resist
As a result, the
この後は、通常の多層配線構造の形成方法が採用できる。
即ち、まず半導体素子27a、第2の配線パターン12a及び第1の絶縁層21aを被覆するように、前記同様の方法によってこれらの上に樹脂フィルムを重ね合わせて第2の絶縁層22aを形成する(図6(a)参照)。このとき、半導体素子27aの上面27cと第2の配線パターン12aの上面12cは、略同一平面上に位置して揃っているので、半導体素子27aの上方に第2の絶縁層22aの突出部分を生じさせることなく、第2の絶縁層22aの上面22cを平坦化して形成できる。
Thereafter, a usual method for forming a multilayer wiring structure can be employed.
That is, first, the second insulating
次いで、第2の絶縁層22a上に第3の配線パターン13aを形成すると共に、第2の絶縁層22aを貫通する第2のビア32aを形成する。これらの形成は、第2の配線パターン12aと第1のビア31aの形成方法と同様の方法が採用できる。つまり、ビア孔の形成、無電解銅めっきによる銅めっき層の形成、レジスト層による被覆、レジスト層をめっきマスクとする電解めっき、レジスト層と銅めっき層の除去工程からなる方法である。こうして、第3の配線パターン13aと、この第3の配線パターン13aと第2の配線パターン12aを接続する第2のビア32aが形成される(図6(b)参照)。
このとき形成される第2のビア32aの中には、第3の配線パターン13aと半導体素子27aの上面27cに設けられた電極とを接続するビア32dも含まれる。このビア32dは、半導体素子27aの電極が露出するようにビア孔を形成し、そのビア孔内に電解めっきによる銅が充填されて形成される。
Next, the
The second via 32a formed at this time also includes a via 32d that connects the
その後、第3の配線パターン13aのパッド部に対応する位置に開口部が形成されたソルダーレジスト層29aを、第3の配線パターン13a及び第2の絶縁層22aを被覆するように形成する。そして、開口部を介して露出するパッド部に、はんだバンプ30aをリフローして接合し、外部接続端子とする。このとき、はんだバンプ30aとパッド部との接着性向上のため、パッド部上に設けたNi/Au等の導体膜77を介してはんだバンプ30aを接合させる(図6(b)参照)。
この後、2個の半導体素子27a、27bの実装された個々の半導体装置に分割されて、半導体装置10が製造される。
Thereafter, a solder resist
Thereafter, the
この実施形態では次のような効果を得ることができる。
半導体装置10は、コア基板28の両面側にそれぞれ半導体素子27a、27bを搭載すると共に、多層配線構造を形成してパッケージ26が構成されているので、高集積化、小型化に有利である。
また、半導体素子の代わりにダミー金属層を設けることで、半導体素子を破壊することなく絶縁層を研磨によって平坦化することができ、簡単に半導体素子の上面と揃う上面を有した配線パターンを形成することができる。
これにより、半導体素子の上方の絶縁層の突出を無くして、絶縁層のクラックや配線パターンの段差の発生を防止でき、信頼性の高い半導体装置を提供できる。
In this embodiment, the following effects can be obtained.
The
Also, by providing a dummy metal layer instead of the semiconductor element, the insulating layer can be flattened by polishing without destroying the semiconductor element, and a wiring pattern having an upper surface that is aligned with the upper surface of the semiconductor element can be easily formed. can do.
Thereby, the protrusion of the insulating layer above the semiconductor element can be eliminated, the generation of cracks in the insulating layer and the step of the wiring pattern can be prevented, and a highly reliable semiconductor device can be provided.
また、特許文献2に記載の半導体装置では、半導体素子と同じ厚みの配線パターンを形成して、半導体素子の上面と配線パターンの上面とを平坦化させていた。これに対して、上記実施形態では、半導体素子27aは第1の配線パターン11a、第1の絶縁層21a及び第2の配線パターン12aの層内に配置されて埋設されている。従って、半導体素子27aが比較的厚い場合であっても、その厚さを2層の配線パターン11a、12aと第1のビア31aの厚さで分担することができ、各々を極端に厚くする必要がないのでこれらに亀裂等が発生し難く、耐久性、信頼性のある半導体装置となる。
In the semiconductor device described in Patent Document 2, a wiring pattern having the same thickness as the semiconductor element is formed, and the upper surface of the semiconductor element and the upper surface of the wiring pattern are flattened. On the other hand, in the above embodiment, the
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態の半導体装置80の構成を示す断面図である。
半導体装置80は、多層配線構造を有する配線基板の形態に形成されたパッケージ78と、パッケージ78内に埋設して実装された半導体素子27a、27bから成り、第1実施形態と同様の構造を有する。第2実施形態の半導体装置80の第1実施形態と異なる点は、パッケージ78において半導体素子27a、27bの埋設されている層(K1、K2)内で、配線パターンが3層(第1〜第3の配線パターン11、12、13)設けられ、これら各配線パターンを接続するビアが2層(第1のビア31a、31bと第2のビア32a、32b)形成されていることである。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the
The
そして、第3の配線パターン13a、13bの上面13c、13dと半導体素子の上面27c、27dは、それぞれ略同一平面上に位置して揃っている。つまり、半導体素子27a、27bの厚さH1、H2はそれぞれ、第1の絶縁層21a、21bの厚さC1、C2、(第1の配線パターン11a、11bの厚さを含む)、第2の絶縁層22a、22bの厚さJ1、J2(第2の配線パターン12a、12bの厚さを含む)、第3の配線パターン13a、13bの厚さL1、L2の3つを足した値に略等しい。
Then, the
次に上記構成から成る半導体装置80の製造方法について説明する。
図8、図9は、半導体装置80の製造工程を説明する部分断面図である。尚、半導体装置80は、コア基板28の両面側に対して同時に同様の工程が施されることにより、両面側に半導体素子27a、27bが搭載されると共に、多層配線構造が設けられてパッケージ78が形成されるので、図では片面側のみを示して説明を省略する。
半導体装置80の製造では、まずコア基板28に対して図2〜図4、図5(a)を用いて説明した第1実施形態と同様の工程が施される。これにより、搭載エリア73に第1のダミー金属層41、第2のダミー金属層42及び第3のダミー金属層43が積層されると共に、第2の配線パターン12aと第1の配線パターン11aが第1の絶縁層21aを介して積層されたコア基板28を得ることができる(図8(a)参照)。尚、第3のダミー金属層43の上面43cと第2の配線パターン12aの上面12cは、略同一平面上に位置して平坦化されている。また、第2の配線パターン12aと第1の配線パターン11aは、第1の絶縁層21aに貫通して設けられた第1のビア31aによって電気的に接続されている。
Next, a method for manufacturing the
8 and 9 are partial cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the
In the manufacture of the
次いで、図8(b)に示されるように、第3のダミー金属層43上に、第2の配線パターン12aよりも上方に突出する、所要厚さの第4のダミー金属層44を形成する。第4のダミー金属層44の形成方法は、図3(a)〜図3(d)、図4(a)を用いて説明した第1実施形態での第2のダミー金属層42の形成方法と同様の工程が用いられる。
第4のダミー金属層44を形成したら、図4(b)、図4(c)で示して説明した方法と同様に、第1の絶縁層21a、第4のダミー金属層44及び第2の配線パターン12aを覆うように、これらの上に第2の絶縁層22aとしての樹脂フィルムを重ね合わせる。そして、樹脂フィルムと第4のダミー金属層44の上面を同時に研磨して、第4のダミー金属層44を露出させると共に、第4のダミー金属層44の上面と第2の絶縁層22aの上面22cを略同一平面上に位置するように平坦化する(図8(c)参照)。こうして、前記厚さJ1の第2の絶縁層22aが形成されると共に、第2の絶縁層22a内に第4のダミー金属層44が埋設されて形成される。
Next, as shown in FIG. 8B, a fourth
When the fourth
そして、図4(d)、図5(a)を用いて説明した方法と同様の方法により、第2の絶縁層22a上に第3の配線パターン13aを、第2の絶縁層22a内には第2のビア32aを形成する。また同時に、第4のダミー金属層44上には第5のダミー金属層45を形成する(図8(d)参照)。
こうして、第1〜第5のダミー金属層41、42、43、44、45を、この後搭載される半導体素子27aと略同一厚さ(厚さH1)で、略同一形状となるように柱状に積層する。さらに、第5のダミー金属層45の上面と揃う上面13cを有した第3の配線パターン13aを形成する。
Then, the
Thus, the first to fifth dummy metal layers 41, 42, 43, 44, 45 are columnar so as to have substantially the same shape with the same thickness (thickness H 1) as the
次に、第1〜第5のダミー金属層41、42、43、44、45をコア基板28上から除去する。除去にあたっては前述の方法と同様に、第5のダミー金属層45の上面が露出するパターン形状のレジスト層76を形成し(図9(a)参照)、レジスト層76をマスクとして上記ダミー金属層をエッチングにより除去する方法が使用できる。レジスト層76は、その後薬液により取り除く(図9(b)参照)。
次に、ダミー金属層を除去した跡のホール内に半導体素子27aを搭載する。半導体素子27aは接着剤を介して搭載エリア73に固定する(図9(c)参照)。
この後は、第1実施形態で図6(a)、図6(b)を用いて説明した方法と同様の方法により、第3の絶縁層23a、第4の配線パターン14a及び第3のビア33aを形成する。このとき、半導体素子27aの上面27cと第3の配線パターン13aの上面13cは、略同一平面上に位置して平坦化され、揃っているので、半導体素子27aの上方に第3の絶縁層23aの突出部分を生じさせることなく、第3の絶縁層23aの上面を平坦化して積層できる(図9(d)参照)。
Next, the first to fifth dummy metal layers 41, 42, 43, 44, 45 are removed from the
Next, the
Thereafter, the third insulating
こうして、第4の配線パターン14aは、第3の絶縁層23aを介して第3の配線パターン13a上に形成され、両者は第3のビア33aを介して電気的に接続される。第3のビア33aの中には、第4の配線パターン14aと半導体素子27aの上面27cに設けられた電極とを接続するビアも含まれる。
引き続き、第1実施形態と同様の方法により、ソルダーレジスト層29aが設けられ、さらに外部接続端子としてのはんだバンプ30aが第4の配線パターン14aのパッド部に接合される。その後、個々の半導体装置80に分割される。
Thus, the
Subsequently, a solder resist
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、次の効果も得られる。
半導体装置80は、半導体素子27a、27bの埋設されている層(K1、K2)内で3層の配線パターンが設けられて、ビアが複数層に分割されて形成されている。これによれば、半導体素子27aが比較的厚い場合でも、配線パターンやビアを薄く形成でき、ビアや配線パターンの亀裂等による断線をより確実に防止できる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained as well as the same effects as the first embodiment.
In the
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論である。
例えば、第1、第2実施形態のようにコア基板28上に直接、半導体素子が搭載されるものではなく、図11に示されるように、コア基板28上に形成された1層、或いは複数層の絶縁層を介して半導体素子27aがコア基板28上に固定される半導体装置79でもよい。すなわち、半導体素子27aが埋没される層より下層(コア基板側)で、複数の配線パターンが絶縁層を介して積層されている半導体装置であってもよい。
この場合は、コア基板28上に配線パターンを絶縁層を介して積層し、半導体素子27aの搭載される搭載エリア73を有する絶縁層21hを形成したら、第1、第2実施形態と同様の方法によってその搭載エリア73にダミー金属層を積層しながら、配線パターンを絶縁層を介して積層していく。こうして、その後搭載される半導体素子27aの上面27cと略同一平面上に位置して揃う上面14sを有する配線パターン14hを形成した後、ダミー金属層を除去して代わりに半導体素子27aを搭載する。その後は第1、第2実施形態と同様の方法によって配線パターン、はんだバンプ等が形成されて半導体装置79が製造される。
While the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and it goes without saying that many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. is there.
For example, the semiconductor element is not directly mounted on the
In this case, if a wiring pattern is laminated on the
また、第1実施形態では、半導体素子の埋没される絶縁層内に配線パターンが2層(第1、第2の配線パターン11a、12a)設けられた半導体装置10について説明した。第2実施形態では、半導体素子の埋没される絶縁層(K1、K2)内に配線パターンが3層設けられ、これに応じてビアが2層形成されている半導体装置80について説明したが、これらに限定されず、半導体素子の埋没される絶縁層内に配線パターンが4層以上設けられ、これに対応してビアの数も3層以上設けられてもよい。実施形態で図3(a)〜図3(d)、図4(a)〜図4(d)、図5(a)を用いて説明した工程を繰り返すことで、半導体素子の埋没される絶縁層内に配線パターンを所望数形成できる。
また、半導体素子の埋没されている絶縁層よりも外側に設けられる配線パターンは、1層に限定されず複数層であってもよい。
また、コア基板の両面側に半導体素子が搭載され、多層配線構造が設けられた半導体装置について説明したが、これに限定されず、片面側のみに半導体素子が搭載されるものでもよいし、これに応じて半導体素子が搭載される片面側のみに多層配線構造が設けられていてもよい。さらに、半導体装置1個につき、搭載される半導体素子の数は1個でも、複数個でもよい。
また、複数の半導体素子が、コア基板の同じ側の異なる層内に埋没される構成であってもよい。
In the first embodiment, the
Moreover, the wiring pattern provided outside the insulating layer in which the semiconductor element is buried is not limited to one layer, and may be a plurality of layers.
Further, the semiconductor device in which the semiconductor element is mounted on both sides of the core substrate and the multilayer wiring structure is provided has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor element may be mounted only on one side. Accordingly, a multilayer wiring structure may be provided only on one side where the semiconductor element is mounted. Furthermore, the number of semiconductor elements to be mounted per semiconductor device may be one or plural.
Moreover, the structure by which a several semiconductor element is embed | buried in the different layer on the same side of a core board | substrate may be sufficient.
また、実施形態では、配線パターン、ビア及びダミー金属層を形成するにあたって、セミアディティブ法を用いたが、これに限定されるものではない。ベタパターン状の導体層上に形成されたレジスト層をマスクとするエッチングによって、これらを形成するサブトラクティブ法であってもよい。さらに、めっきマスクを介して無電解めっきを施すことでこれらを形成するフルアディティブ法であってもよい。 In the embodiment, the semi-additive method is used in forming the wiring pattern, the via, and the dummy metal layer. However, the present invention is not limited to this. A subtractive method of forming these by etching using a resist layer formed on the solid-patterned conductor layer as a mask may be used. Furthermore, the full additive method of forming these by performing electroless plating through a plating mask may be used.
10 半導体装置
11 第1配線パターン
12 第2配線パターン
13 第3配線パターン
21 第1絶縁層
22 第2絶縁層
27 半導体素子
31 第1ビア
32 第2ビア
73 搭載エリア
DESCRIPTION OF
Claims (2)
(a)コア基板上或いはコア基板上に形成された絶縁層上に、第1の配線パターンを形成すると共に、半導体素子を載せる搭載エリアに第1のダミー金属層を形成する工程と、
(b)次いで、コア基板の、前記第1のダミー金属層以外の部位を覆うめっきマスクを形成する工程と、
(c)次いで、めっきにより、前記第1のダミー金属層上に所要厚さの第2のダミー金属層を形成する工程と、
(d)次いで、前記めっきマスクを除去する工程と、
(e)次いで、前記第1の配線パターン及び前記第2のダミー金属層を含む前記コア基板の表面を覆って第1の絶縁層を形成する工程と、
(f)次いで、研磨により、前記第2のダミー金属層を露出させると共に前記第1の絶縁層と前記第2のダミー金属層を連続して平坦化する工程と、
(g)次いで、前記第1の絶縁層に前記第1の配線パターンが露出するビア孔を形成する工程と、
(h)次いで、めっきマスクを介しためっきにより、ビア孔内に導電体を充填してビアを形成し、前記第1の絶縁層上に第2の配線パターンを形成すると共に、前記第2のダミー金属層上に第3のダミー金属層を形成する工程と、
(i)次いで、第1、第2及び第3のダミー金属層を除去する工程と、
(j)次いで、第1、第2及び第3のダミー金属層を除去した跡のホール内に、前記第2の配線パターンの上面と略同一の上面となるように前記半導体素子を搭載する工程と、
(k)次いで、該半導体素子と略面一になった前記第2の配線パターン上に、ビアによって電気的に接続する配線パターンを絶縁層を介して形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a manufacturing method of a semiconductor device in which a semiconductor element is buried in an insulating layer in a package in which wiring patterns are laminated via an insulating layer,
(A) forming a first wiring pattern on a core substrate or an insulating layer formed on the core substrate and forming a first dummy metal layer in a mounting area on which a semiconductor element is placed;
(B) Next, a step of forming a plating mask that covers a portion of the core substrate other than the first dummy metal layer;
(C) Next, a step of forming a second dummy metal layer having a required thickness on the first dummy metal layer by plating;
(D) Next, removing the plating mask;
(E) Next, forming a first insulating layer covering the surface of the core substrate including the first wiring pattern and the second dummy metal layer;
(F) Next, the step of exposing the second dummy metal layer by polishing and continuously planarizing the first insulating layer and the second dummy metal layer;
(G) Next, forming a via hole through which the first wiring pattern is exposed in the first insulating layer;
(H) Next, a via is formed by filling a via hole by plating through a plating mask to form a via, and a second wiring pattern is formed on the first insulating layer. Forming a third dummy metal layer on the dummy metal layer;
(I) Next, removing the first, second and third dummy metal layers;
(J) Next, the step of mounting the semiconductor element in the hole after removing the first, second and third dummy metal layers so that the upper surface is substantially the same as the upper surface of the second wiring pattern. When,
(K) Next, a step of forming a wiring pattern electrically connected by a via via an insulating layer on the second wiring pattern substantially flush with the semiconductor element is included. A method for manufacturing a semiconductor device.
(a)コア基板上或いはコア基板上に形成された絶縁層上に、第1の配線パターンを形成すると共に、半導体素子を載せる搭載エリアに第1のダミー金属層を形成する工程と、
(b)次いで、コア基板の、前記第1のダミー金属層以外の部位を覆うめっきマスクを形成する工程と、
(c)次いで、めっきにより、前記第1のダミー金属層上に所要厚さの第2のダミー金属層を形成する工程と、
(d)次いで、前記めっきマスクを除去する工程と、
(e)次いで、前記第1の配線パターン及び前記第2のダミー金属層を含む前記コア基板の表面を覆って第1の絶縁層を形成する工程と、
(f)次いで、研磨により、前記第2のダミー金属層を露出させると共に前記第1の絶縁層と前記第2のダミー金属層を連続して平坦化する工程と、
(g)次いで、前記第1の絶縁層に前記第1の配線パターンが露出するビア孔を形成する工程と、
(h)次いで、めっきマスクを介しためっきにより、ビア孔内に導電体を充填してビアを形成し、前記第1の絶縁層上に第2の配線パターンを形成すると共に、前記第2のダミー金属層上に第3のダミー金属層を形成する工程と、
(i)次いで、前記(b)〜(h)の工程を繰り返し、前記第3のダミー金属層上にさらに1または複数のダミー金属層を形成すると共に、絶縁層を介して、下層の配線パターンとビアを介して電気的に接続する1または複数の配線パターンを形成する工程と、
(j)次いで、積層された前記ダミー金属層を除去する工程と、
(k)次いで、前記ダミー金属層を除去した跡のホール内に、最上層の前記配線パターンの上面とほぼ同一の上面となるように前記半導体素子を搭載する工程と、
(l)次いで、該半導体素子と略面一になった前記配線パターン上に、ビアによって電気的に接続する配線パターンを絶縁層を介して形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a manufacturing method of a semiconductor device in which a semiconductor element is buried in an insulating layer in a package in which wiring patterns are laminated via an insulating layer,
(A) forming a first wiring pattern on a core substrate or an insulating layer formed on the core substrate and forming a first dummy metal layer in a mounting area on which a semiconductor element is placed;
(B) Next, a step of forming a plating mask that covers a portion of the core substrate other than the first dummy metal layer;
(C) Next, a step of forming a second dummy metal layer having a required thickness on the first dummy metal layer by plating;
(D) Next, removing the plating mask;
(E) Next, forming a first insulating layer covering the surface of the core substrate including the first wiring pattern and the second dummy metal layer;
(F) Next, the step of exposing the second dummy metal layer by polishing and continuously planarizing the first insulating layer and the second dummy metal layer;
(G) Next, forming a via hole through which the first wiring pattern is exposed in the first insulating layer;
(H) Next, a via is formed by filling a via hole by plating through a plating mask to form a via, and a second wiring pattern is formed on the first insulating layer. Forming a third dummy metal layer on the dummy metal layer;
(I) Next, the steps (b) to (h) are repeated to form one or more dummy metal layers on the third dummy metal layer, and the lower wiring pattern is interposed via the insulating layer. Forming one or more wiring patterns that are electrically connected to each other through vias;
(J) Next, removing the laminated dummy metal layer;
(K) Next, the step of mounting the semiconductor element so that the upper surface is substantially the same as the upper surface of the wiring pattern in the uppermost layer in the hole where the dummy metal layer has been removed,
(L) Next, a step of forming a wiring pattern electrically connected by a via via an insulating layer on the wiring pattern substantially flush with the semiconductor element is provided. Production method.
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