JP5039908B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
この技術について簡単に説明すると、図14に示すように、まず、両面に離型フィルムを張り合わせた被圧縮性を有する多孔質基材を予備圧縮する(ステップS101)。次に、この予備圧縮した多孔質基材の所定部位に貫通孔を明ける(ステップS102)。次に、貫通孔に導電性ペーストを充填する(ステップS103)。次に、多孔質基材の離型フィルムを剥離した一方の面にICチップの電極パッド形成面を、電極パッドが貫通孔に合致するように位置合わせして接合する(ステップS104)。次に、多孔質基材の離型フィルムを剥離した他方の面に金属箔層を貼り合わせる(ステップS105)。次に、ICチップおよび金属箔層を取り付けた多孔質基材を加熱圧縮し、導電性ペースト中の導電物質を緻密化する(ステップS106)。次に、金属箔層に貫通孔の導電性ペーストにつながる所定の導体パターンを形成するためのレジストパターンを形成する(ステップS107)。そして、レジストパターンを介して金属箔層をエッチング処理することにより、所定形状の導体パターンを得ている(ステップS108)。
また、電子機器を支持する基材として被圧縮性を有する多孔質基材に限定されるため廉価な一般的に使用される絶縁基材を使用できないため、汎用性が低下するという問題があった。
本発明によれば、ICチップの電極パッドと導体パターンとをバンプを介さずに、メッキ法により形成された貫通電極により直接接続してから、小型化・高密度化が図れる。また、被圧縮性を有する多孔質基材の貫通孔に導電性ペーストを充填して電気的に接続させる場合に比べて、多孔質基材を予備圧縮するための工程や、その後の導電性ペーストごと多孔質基材を加熱・加圧する工程が不要になり、大幅に簡易かつ短時間な工程で半導体装置を製造することが可能となる。また、電気絶縁性基材として廉価な一般的絶縁基材を利用することも可能となる。さらに、電気絶縁性基材の貫通孔に貫通電極を形成すると同時に、電気絶縁性基材の他方の面に金属箔層を形成するから、この点においても、大幅に簡易かつ短時間な工程で半導体装置を製造することが可能となる。
これにより、メッキ用シード層を介して金属メッキ層を電気絶縁基材に固着させることができ、金属メッキ層をより確実に固着できるからである。
また、アディティブ法およびセミアディティブ法を使用すれば、導体パターン形成と同時に貫通電極が形成されるため、短時間でかつ低コストで半導体装置を製造できる。
また、上記貫通電極を印刷法により形成する場合には、工程のさらなる簡素化並び製作時間の短縮化を図ることができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態を示す半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の断面図である。ここに示す第1実施形態は、電気絶縁基板として最も薄い可撓性フィルム基材3を使用した例である。
図において符号1はICチップである。ICチップの所定位置には電極パッド2が設けられている。
ICチップ1は、シリコンウエハ上に回路素子等を集積化し、チップ状に分割したもので、公知の各種ICチップの使用が可能である。また、ICチップ1上の電極パッド2は、微量のシリコンや銅を含むアルミニウム電極で構成してあるが、その表面にニッケル、銅、金などの各種電極材料を設けても差し支えない。
ICチップ1は、前記可撓性フィルム基材3の一方の面3aに取り付けられる。なお、ここでは、可撓性フィルム基材3において、ICチップ1が接合される面を一方の面3a、それとは逆側の面を他方の面3bという。
まず、可撓性フィルム基材3用の可撓性フィルム基材12を用意する。この可撓性フィルム基材12としては、回路パターンを形成する工程とICチップを実装する工程における熱プロセスに耐えるだけの耐熱性を備えていれば良く、上述したアラミドフィルムとは異なるプラスチックフィルムを用いてもよい。具体的には、ポリカーボネイト、ポリエーテルサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマーなどから選択される。耐熱性や耐薬品性を考慮した場合、ポリイミドフィルムが好適に採用される。また、低誘電損失など電気的特性を考慮した場合、液晶ポリマーが好適に採用される。
次に、図3(c)に示すように、可撓性フィルム基材12の一方の面12aとは逆側の他方の面12bに導体パターンをアディティブ法で製造するためのレジストパターン14を形成する。つまり、レジストパターン形成工程(ステップS3)である。メッキ金属が付着するのを防止するレジストパターン14の形成は、薄膜形成後公知のリソグラフィ工程を用いた方法でも、あるいは印刷法を用いた方法でもよい。
<第2実施形態>
第2実施形態では、まず、図4(a)に示すように、他方の面12bの表面にメッキ用シード層11を例えばスパッタリング等の加工方法により形成した可撓性フィルム基材12を準備する(シード層形成工程)。この可撓性フィルム基材12としては、前記第1実施形態で説明したものと同様な材料が用いられる。メッキ用シード層11には可撓性フィルム基材とのメッキの密着性を上げるため、ニッケルおよびクロムの材料またはそれらの複合材料が用いられる。
次に、図4(e)に示すように、レジストパターン14を剥離し、かつメッキ用シード層11をエッチングすることにより、導体パターンによる回路を有する、図1に示す半導体装置を得る。
<第3実施形態>
第3実施形態では、まず、図5(a)に示すように、片面、つまり他方の面12bに金属箔層5を張り付けた可撓性フィルム基材12を準備する。この可撓性フィルム基材12としては、半導体装置の製造方法の第1実施形態と同様な材料が用いられる。金属箔層5を張り付け方法は接着剤による銅箔張り合わせ法、キャスティング法、ラミネート法、およびスパッタリング・メッキ法いずれの方法でも良い。
次に、図5(e)に示すように、金属箔層5の所定の導体パターンを作製するために、レジストパターン14を形成し、金属箔層5の所定部分をエッチングすることにより導体パターンによる回路を形成する。
なお、第3実施形態では、貫通電極4をメッキ法によって形成する例に挙げて、可撓性フィルム基材12の一方の面に予め金属箔層5を設けているが、このように予め可撓性フィルム基材12の一方の面に金属箔層5を設けることは、後述する貫通電極を印刷法により形成する場合にも、適用可能である。
<第4実施形態>
図において符号21はICチップである。ICチップの片面所定位置には電極パッド22が設けられている。ICチップ21は、前記可撓性フィルム基材23の一方の面23aに取り付けられる。なお、ここでは、可撓性フィルム基材23において、ICチップ21が接合される面を一方の面23a、それとは逆側の面を他方の面23bという。
上記半導体装置では、印刷法で導体パターンを形成することにより、ICチップ21の電極パッド22と導体パターンとをバンプを介さずに直接接続している。
ICチップ21は、前述の第1実施形態で説明したICチップと同様、公知の各種ICチップの使用が可能である。また、ICチップ21上の電極パッド22についても前述の第1実施形態で説明したICチップと同様、微量のシリコンや銅を含むアルミニウム電極で構成したもの、あるいは、その表面にニッケル、銅、金などの各種電極材料を設けたものであっても差し支えない。
図8(b)に示すように、可撓性フィルム基材33の所定の箇所にドライエッチング、ウエットエッチング、レーザ加工法、パンチ加工、ドリル加工などを利用して貫通孔33cを形成する。つまり、孔明け工程(ステップS11)である。
その後、可撓性フィルム基材33を切断して、図6に示すような、1つの半導体装置を作成することができる。つまり、切断工程(ステップS15)である。
なお、上述した半導体装置の製造方法は、一連の工程で、半導体装置を多数形成し、それを切断して、個々の半導体装置を作製しているが、これに限られることなく、1つだけ単独に半導体装置を作製してもよい。
また、予め孔加工を行った後の可撓性フィルム基材33にICチップ21を取り付けているので、先に、ICチップ21を可撓性フィルム基材33に取り付けその後レーザ加工等により貫通孔を形成する方法に比べて、ICチップ21にダメージを与えるおそれがなく、半導体装置の品質を向上させることができる。
<第1変形例>
すなわち、図10(b)で示す孔明け工程において、可撓性フィルム基材33に貫通孔33cを形成するときに、ICチップ21を電気的に接続するための貫通電極用の貫通孔に加えて、他の電子部品を電気的に接続するための貫通電極用の貫通孔33dも予め明けておく。
次に、図10(d)で示す印刷工程では、前記貫通孔33c、33d内に導電ペーストを充填すると同時に、可撓性フィル基材33の他方の面33b上に、導体パターンを形成するための導電ペーストを、印刷マスクを利用して塗布する。
その後、導電ペーストを可撓性フィルム基材23や電子部品ごと加熱することにより、導電ペーストを硬化させる。これにより、ICチップの他、チップコンデンサ等の他の電子部品も一体的に組み付けた半導体装置を得ることができる。
<第2変形例>
このような製造方法では、一連の工程で多数の半導体装置を作成することができ、大幅なコスト削減が実現できる。
なお、これら、ICチップに加え他の電子部品を可撓性フィルム基材にも組み付けることや、多数の半導体装置を同時に作成して後工程で各半導体装置に切断することは、貫通電極を印刷法により形成する場合のみならず、貫通電極をメッキ法により形成する場合にも適用可能である。
<第5実施形態>
第5実施形態では、まず、図13(a)に示すように、可撓性フィルム基材42を準備する。この可撓性フィルム基材42としては、前記第1実施形態で説明したものと同様な材料が用いられる。
次に、図13(c)に示すように、可撓性フィルム基材42のICチップ接合面と相対する面つまり他方の面42bに、レジストパターン43を、ICチップ1の電極パッド2に対向する部分を除いた所定箇所に形成する。つまり、貫通孔形成用のレジストパターン形成工程(ステップS22)である。
なお、このように可撓性フィルム基材42のICチップ接合後にレジストパターン43を所定箇所に堆積、塗布形成するのでなく、初めからレジストが全面に張り付いた可撓性
製フィルムにICチップ接合後にレジストパターンをエッチングにより形成しても良い。
次に、図13(f)に示すように、レジストパターン45を利用したメッキ法により、貫通孔13に貫通電極46を製作すると同時に、所定の導体パターンを有する金属箔層47を作製する。つまり、金属メッキ工程(ステップS25)である。
次に、図13(g)に示すように、レジストパターン45を剥離することで(レジストパターン除去工程(ステップS26))、所望の半導体装置を得る。
また、前記第1〜第4実施形態の半導体装置の製造方法では、電気絶縁基材に予め形成した貫通孔に電極パッドが合致するよう、ICチップを位置合わせして接合するため、ICチップ1の電極パッド2のサイズが20μm角以下になると、例え、高精度位置合わせ装着装置を使用する場合でも、±5μmのばらつきでしか接合することができなくなる。このため、例えば、5μm程度位置がずれて、貫通孔とICチップの電極パッドとを接合した場合、環境試験による接合の信頼性が低く、断線が発生するおそれがでてくる。
さらに、次工程の金属メッキ工程はウェットプロセスであるため、金属メッキ工程と同様の設備で電気絶縁基材42の所定位置に貫通孔44を形成することができるため、製造設備に多額の費用がかからず、かつ、製作時間の短縮化を図ることができる。
例えば、前述した第1〜第3実施形態においては、貫通電極4はメッキできる金属として、金、ニッケル、銅およびこれらの合金の一種以上のものが使用できるが、貫通電極4の形状としては問わないものの、円柱状であることが望ましい。すなわち、貫通電極4として形状を円柱状にすることにより、金属メッキされたICチップの電極パッド表面全体が円柱状の貫通電極と強固に金属接合することにより、半導体装置に外部から圧力が加えられた時に発生する金属疲労による金属破断がなくなり、導通接続不良を皆無にすることができるからである。
また、前述した第4実施形態では、貫通電極24と金属箔層25を形成する前提として、導電ペーストを充填塗布するにあたり、一度の工程で、充填・塗布しているが、貫通孔23cへの充填工程と、金属箔層を形成するための塗布工程とを分けて行っても良い。
以上説明した半導体装置は、回路基板上に位置合わせして搭載し、半田リフロー等の手段を用いてリード端子を接続して使用するが、その内容については一般的であるので省略する。
2、22 ICチップの電極パッド
3、42電気絶縁基材
4、46 貫通電極
5、47 金属箔層
11 メッキ用シード層
12,23,33、42 可撓性フィルム基材(電気絶縁基材)
3a、13、33c 貫通孔
14,43、45 レジストパターン
Claims (3)
- 電気絶縁性基材の所定箇所に貫通孔を形成する孔明け工程と、
前記電気絶縁性基材の一方の面にICチップの電極パッド形成面を前記貫通孔と位置合わせして接合する接合工程と、
前記電気絶縁性基材の一方の面とは逆側の他方の面にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記電気絶縁性基材の他方の面から、前記レジストパターンを用いたメッキ法により、前記電気絶縁性基材の貫通孔に貫通電極を形成すると同時に、前記電気絶縁性基材の他方の面に前記貫通電極と電気的に接続する導体パターンを有する金属箔層を形成する金属メッキ工程と、
前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記接合工程の前に、前記電気絶縁性基材の他方の面に導電性を有するメッキ用シード層を設けるシード層形成工程を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 電気絶縁性基材の所定箇所に貫通孔を形成する孔明け工程と、
前記電気絶縁性基材の一方の面にICチップの電極パッド形成面を前記貫通孔と位置合わせして接合する接合工程と、
前記電気絶縁性基材の他方の面から、印刷法により、前記電気絶縁性基材の貫通孔に貫通電極を形成するための導電ペーストを充填すると同時に、前記電気絶縁性基材の他方の面に前記貫通電極と電気的に接続する導体パターンを有する金属箔層を形成するための導電ペーストを塗布する印刷工程と、
前記印刷工程の導電ペーストを硬化させる加熱工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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