JP5109258B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

従来、基板上に半導体素子(半導体チップ)を実装した半導体装置が使用されている。
このような半導体装置に使用される基板としては、コア層と、ビルドアップ層とを有する基板が使用されている。ビルドアップ層中のビアホールには導体層(銅のビア配線)が形成されている。
このような基板では、熱衝撃による導体層の断線を防止し、接続信頼性を向上させるために、基板を構成するプリプレグの線膨張係数αを10〜80ppm/℃以下にすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, a semiconductor device in which a semiconductor element (semiconductor chip) is mounted on a substrate has been used.
As a substrate used in such a semiconductor device, a substrate having a core layer and a buildup layer is used. A conductor layer (copper via wiring) is formed in the via hole in the buildup layer.
In such a substrate, in order to prevent disconnection of the conductor layer due to thermal shock and improve connection reliability, it has been proposed that the linear expansion coefficient α of the prepreg constituting the substrate be 10 to 80 ppm / ° C. or less. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2002−285015号公報JP 2002-285015 A

しかしながら、近年、ビルドアップ多層配線層には、より微細なビアホールが形成され、微細な導体層が設けられている。
従って、導体層の切断をより確実に防止できる技術が求められている。
However, in recent years, a finer via hole is formed in the build-up multilayer wiring layer, and a fine conductor layer is provided.
Therefore, there is a need for a technique that can more reliably prevent the conductor layer from being cut.

本発明の目的は、導体層の切断を確実に防止できる半導体装置を提供することである。     The objective of this invention is providing the semiconductor device which can prevent the cutting | disconnection of a conductor layer reliably.

本発明者らは、基板のガラス移転点(Tg)以上の領域における線膨張係数について着目した。
Tg以上の温度では基板を構成する樹脂がゴム状となると考えられる。そのため、Tg以上のゴム状領域では、線膨張係数が略ゼロに近い値となり、基板は、略無応力状態となると考えられていた。
基板と半導体素子とを接続するため、半田バンプや、金ワイヤ(接合部)を溶融させる際、基板は、基板のTg以上に加熱される。しかしながら、基板の加熱は比較的短時間であるため、略無応力状態となる前に、基板と、半導体素子との接合作業が終了し、基板が冷却される。
従来、Tg以上の温度では基板が略無応力状態であると考えられていたのに対し、実際には、基板はTg以上で、所定の線膨張係数を有し、応力が充分に緩和されない状態となっていることがわかった。特に、基板のTgをさかいに、Tg以上の温度となった場合に、基板は、急激に厚み方向に膨張することが確認された。
さらに、本発明者らは、導体層の切断を充分に防止するためには、基板の面内方向の変形量ではなく、基板の厚み方向のTg以上の変形量を制御することがより効果的であることを見出した。
その理由は明らかではないが、以下のようであると推測される。
基板と半導体素子とを接続する際に、半田バンプや、金ワイヤ(接合部)を溶融させると、基板がTg以上の高温となる。
このとき、基板は、基板の面内方向および基板厚み方向に膨張する。ここで、基板の面内方向の膨張は、基板内の導体層や、導体配線層によって抑制されると考えられる。しかしながら、基板の厚み方向の膨張は、導体層や、導体配線層によって抑制されないうえ、基板面内方向の膨張が抑制されている分、基板の厚み方向に大きく膨張する。このTg以上の温度になった際の基板の厚み方向の急激な膨張が、基板中の導体層の切断の要因であると推測される。
換言すると、従来の基板では、Tg以前の基板の厚み方向の変形量に比べ、Tg以後の変形量が非常に大きくなっており、導体層の切断に関しては、Tg以後の変形量が支配的になると考えられる。
本発明は、このような知見に基づいて発案されたものである。
すなわち、本発明は、従来考慮されていなかったTg以後の基板自身の厚み方向の変形量という思想を取り入れ、基板の設計に反映させたものである。
The inventors focused on the linear expansion coefficient in the region above the glass transition point (Tg) of the substrate.
It is considered that the resin constituting the substrate becomes rubbery at a temperature of Tg or higher. For this reason, in the rubber-like region of Tg or more, it was considered that the linear expansion coefficient was a value close to substantially zero, and the substrate was in a substantially no stress state.
In order to connect the substrate and the semiconductor element, when the solder bump or the gold wire (bonding portion) is melted, the substrate is heated to Tg or more of the substrate. However, since the substrate is heated for a relatively short time, the joining operation between the substrate and the semiconductor element is completed and the substrate is cooled before the substantially stress-free state is reached.
Conventionally, the substrate was considered to be substantially stress-free at temperatures above Tg, but in reality, the substrate was above Tg and had a predetermined linear expansion coefficient, and the stress was not sufficiently relaxed. I found out that In particular, it has been confirmed that the substrate rapidly expands in the thickness direction when the temperature becomes equal to or higher than Tg with respect to the Tg of the substrate.
Furthermore, in order to sufficiently prevent the conductor layer from being cut, the present inventors are more effective in controlling the amount of deformation equal to or greater than Tg in the thickness direction of the substrate, not the amount of deformation in the in-plane direction of the substrate. I found out.
The reason is not clear, but is presumed to be as follows.
When the substrate and the semiconductor element are connected, if the solder bump or the gold wire (joining portion) is melted, the substrate becomes a high temperature of Tg or higher.
At this time, the substrate expands in the in-plane direction of the substrate and the substrate thickness direction. Here, it is considered that the expansion in the in-plane direction of the substrate is suppressed by the conductor layer and the conductor wiring layer in the substrate. However, the expansion in the thickness direction of the substrate is not suppressed by the conductor layer or the conductor wiring layer, and is greatly expanded in the thickness direction of the substrate because the expansion in the in-plane direction of the substrate is suppressed. It is presumed that the rapid expansion in the thickness direction of the substrate when the temperature is equal to or higher than Tg is a factor for cutting the conductor layer in the substrate.
In other words, in the conventional substrate, the deformation amount after Tg is very large compared to the deformation amount in the thickness direction of the substrate before Tg, and the deformation amount after Tg is dominant in cutting the conductor layer. It is considered to be.
The present invention has been invented based on such knowledge.
That is, the present invention incorporates the idea of deformation in the thickness direction of the substrate itself after Tg, which has not been considered in the past, and reflects it in the design of the substrate.

本発明によれば、基板と、前記基板上に実装された半導体素子と、前記基板と、半導体素子とを接続する金属を含有した接合部とを有する半導体装置において、前記基板は、シアネート樹脂を含有する絶縁層と導体配線層とが交互に積層され、前記各導体配線層が前記絶縁層のビアホールに形成された導体層で接続されてなるビルドアップ層と、シアネート樹脂を含有する絶縁層の内部に導体層が設けられたスルーホールが形成され、このスルーホール中の前記導体層が、前記ビルドアップ層の前記導体配線層に接続されるコア層と、を有し、前記基板のガラス転移点(Tg)よりも高い温度T2における基板の厚み方向の線膨張係数をα2Zとし、前記接合部の融点をTm、前記基板のガラス転移点をTgとした場合、α2Z(Tm−Tg)が0.1×10−2以上、1.05×10−2以下であり、前記基板のガラス転移点(Tg)よりも低い温度T1における基板の面内方向の線膨張係数をα 1X−Y とした場合、前記α 1X−Y が19ppm/℃以下である半導体装置が提供される。
前記ビルドアップ層の絶縁層は、シアネート樹脂を含む。
ビルドアップ層は、基板と半導体素子とを接続する接合部を溶融した際に、熱の影響を受け易い。従って、ビルドアップ層の絶縁層の樹脂を、シアネート樹脂とすることで、より確実に基板のTg以上での変形量を抑制することができる。
前記コア層の絶縁層もシアネート樹脂を含む。したがって、より確実に基板のTg以上での基板厚み方向の変形量を抑制することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device having a substrate, a semiconductor element mounted on the substrate, and a bonding portion containing a metal that connects the substrate and the semiconductor element, the substrate includes a cyanate resin. Insulating layers and conductor wiring layers are alternately stacked, and each of the conductor wiring layers is connected by a conductor layer formed in a via hole of the insulating layer, and an insulating layer containing cyanate resin A through hole having a conductor layer formed therein is formed, and the conductor layer in the through hole has a core layer connected to the conductor wiring layer of the buildup layer, and the glass transition of the substrate When the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate at a temperature T2 higher than the point (Tg) is α 2Z , the melting point of the joint is Tm, and the glass transition point of the substrate is Tg, α 2Z (Tm−Tg ) Is 0.1 × 10 -2 or more state, and are 1.05 × 10 -2 or less, the linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate at a lower temperature T1 than the glass transition point (Tg) of the substrate alpha 1X When -Y is provided , a semiconductor device in which the α 1X-Y is 19 ppm / ° C. or less is provided.
The insulating layer of the buildup layer includes a cyanate resin.
The build-up layer is easily affected by heat when the bonding portion connecting the substrate and the semiconductor element is melted. Therefore, by using a cyanate resin as the resin of the insulating layer of the buildup layer, it is possible to more reliably suppress the amount of deformation at or above the Tg of the substrate.
The insulating layer of the core layer also contains a cyanate resin. Therefore, the deformation amount in the substrate thickness direction at or above the Tg of the substrate can be more reliably suppressed.

ここで、温度T2は、基板のガラス転移点Tgと、接合部の融点Tmとの中間の温度であり、
T2=(Tg+Tm)×1/2である。
Here, the temperature T2 is an intermediate temperature between the glass transition point Tg of the substrate and the melting point Tm of the bonded portion.
T2 = (Tg + Tm) × 1/2.

この発明によれば、α2Z(Tm−Tg)を0.1×10−2以上、1.05×10−2以下とすることで、Tg〜Tmの範囲の基板厚み方向の変形量を抑制することができる。これにより、接合部を溶融し、半導体素子と、基板とを接合する際の熱を受けることにより、基板のビアホールに形成された導体層(ビア配線)が切断されてしまうことを防止することができる。 According to this invention, α 2Z (Tm−Tg) is set to 0.1 × 10 −2 or more and 1.05 × 10 −2 or less, thereby suppressing the deformation amount in the substrate thickness direction in the range of Tg to Tm. can do. This prevents the conductor layer (via wiring) formed in the via hole of the substrate from being cut by melting the bonding portion and receiving heat when bonding the semiconductor element and the substrate. it can.

この際、前記基板のガラス転移点(Tg)よりも低い温度T1における基板の面内方向の線膨張係数をα1X−Yとした場合、前記α1X−Yが6ppm/℃以上であることが好ましい。
なかでも、15ppm/℃以上であることがこのましい
ここで、温度T1は、基板のガラス転移点Tgと、−55℃との中間の温度であり、
T1=(Tg−55℃)×1/2である。
この構成によれば、α1X−Yが6ppm/℃以上、19ppm/℃以下であるため、Tgよりも低い温度において基板の面内方向の膨張を抑制することができる。
In this case, if the linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate at a lower temperature T1 than the glass transition point (Tg) of the substrate was set to alpha 1X-Y, said alpha 1X-Y is the 6 ppm / ° C. or less Is preferred.
Above all, this or arbitrariness that is 15ppm / ℃ or more.
Here, the temperature T1 is an intermediate temperature between the glass transition point Tg of the substrate and −55 ° C.,
T1 = (Tg−55 ° C.) × 1/2.
According to this configuration, since α 1X-Y is 6 ppm / ° C. or more and 19 ppm / ° C. or less, expansion in the in-plane direction of the substrate can be suppressed at a temperature lower than Tg.

ここで、前記接合部は、前記基板と、前記半導体素子との間に配置されたバンプであることが好ましい。
基板上に半導体素子を実装した状態で、さらに、これらの基板および半導体素子をマザーボード上に実装することがある。この場合、マザーボードと、前記基板とを半田等により固着するため、基板上に半導体素子を実装した状態で基板および半導体素子が高温に加熱されることとなる。
従来の基板の厚み方向の線膨張係数と、半導体素子の厚み方向の線膨張係数とは、一般に大きく異なっており、従来の基板の厚み方向の線膨張係数が、半導体素子の厚み方向の線膨張係数よりも大きくなっている。
そのため、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等にクラックが発生することがあった。
これに対し、本発明では、基板厚み方向の変形量が抑制されているため、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等でのクラックの発生を抑制できる。
Here, it is preferable that the joining portion is a bump disposed between the substrate and the semiconductor element.
In a state where semiconductor elements are mounted on a substrate, these substrates and semiconductor elements may be further mounted on a mother board. In this case, since the mother board and the substrate are fixed by solder or the like, the substrate and the semiconductor element are heated to a high temperature in a state where the semiconductor element is mounted on the substrate.
Generally, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the conventional substrate and the linear expansion coefficient in the thickness direction of the semiconductor element are largely different from each other, and the linear expansion coefficient in the thickness direction of the conventional substrate is different from the linear expansion coefficient in the thickness direction of the semiconductor element. It is larger than the coefficient.
Therefore, cracks may occur at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, and the like.
On the other hand, in the present invention, since the deformation amount in the substrate thickness direction is suppressed, the occurrence of cracks at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, and the like can be suppressed.

さらには、前記バンプの周囲に充填されたアンダーフィルを有し、前記アンダーフィルは、室温における弾性率が1.5GPa以上、12GPa以下の樹脂材料からなるものであることが好ましい。
さらに、前記半導体素子は、シリコン基板と、このシリコン基板上に設けられた比誘電率3.3以下の低誘電率膜を含む絶縁膜と、前記絶縁膜中に設けられた配線とを含むことが好ましい。
前述したように、従来は、基板上に半導体素子を実装した状態で熱が加えられると、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等にクラックが発生することがあった。
そこで、バンプの周囲に高弾性率のアンダーフィルを充填することが提案されていたが、高弾性率のアンダーフィルは、半導体素子のLow−k膜を損傷させるおそれがあった。
これに対し、本発明の半導体装置では、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等でのクラックの発生を抑制できるため、高弾性率のアンダーフィルを使用する必要がなく、弾性率が1.5GPa以上、12GPa以下の樹脂材料からなる低弾性率のアンダーフィルを使用することができ、半導体素子のLow−k膜の損傷を防止できる。
Furthermore, it has an underfill filled around the bump, and the underfill is preferably made of a resin material having an elastic modulus at room temperature of 1.5 GPa or more and 12 GPa or less.
Furthermore, the semiconductor element includes a silicon substrate, an insulating film including a low dielectric constant film having a relative dielectric constant of 3.3 or less provided on the silicon substrate, and a wiring provided in the insulating film. Is preferred.
As described above, conventionally, when heat is applied while a semiconductor element is mounted on a substrate, cracks may occur at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, or the like.
Thus, it has been proposed to fill the bumps with a high modulus underfill. However, the high modulus underfill may damage the low-k film of the semiconductor element.
On the other hand, in the semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of cracks at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, etc. A low elastic underfill made of a resin material having a rate of 1.5 GPa or more and 12 GPa or less can be used, and damage to the low-k film of the semiconductor element can be prevented.

また、基板の厚みが、800μm以下であることが好ましい。
さらには、前記基板は、絶縁層の内部に導体層が設けられたスルーホールが形成され、このスルーホール中の前記導体層が、前記ビルドアップ層の前記導体配線層に接続されるコア層を有するものであってもよい。
Moreover, it is preferable that the thickness of a board | substrate is 800 micrometers or less.
Further, the substrate has a through hole in which a conductor layer is provided inside an insulating layer, and the conductor layer in the through hole has a core layer connected to the conductor wiring layer of the buildup layer. You may have.

なかでも、前記シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂であることが好ましい。
絶縁層の樹脂がシアネート樹脂、特にノボラック型シアネート樹脂を含むことで、基板のTg以上での変形量を確実に抑制することができる。
Especially, it is preferable that the said cyanate resin is a novolak-type cyanate resin.
When the resin of the insulating layer contains a cyanate resin, particularly a novolac-type cyanate resin, the amount of deformation at Tg or higher of the substrate can be reliably suppressed.

本発明によれば、導体層の切断を防止できる半導体装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can prevent the cutting | disconnection of a conductor layer is provided.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1には、本実施形態にかかる半導体装置1が示されている。
まず、半導体装置1の概要について説明する。
半導体装置1は、基板3と、基板3上に実装された半導体素子(半導体チップ)4と、基板3と、半導体素子4とを接続する金属を含有した接合部(半田バンプ)5とを有する。この半導体装置1は、半田バンプBを介してプリント配線基板(マザーボード)2上に実装されている。
半導体装置1の基板3は、図2に示すように、樹脂を含有する絶縁層311と導体配線層312とが交互に積層されたものである。各導体配線層312は絶縁層311のビアホール311Aに形成された導体層313で接続されている。
ここで、基板3のガラス転移点(Tg)よりも高い温度T2における基板3の厚み方向の線膨張係数をα2Zとし、接合部(半田バンプ)5の融点をTm、基板3のガラス転移点をTgとした場合、α2Z(Tm−Tg)が0.1×10−2以上、1.05×10−2以下である。
なお、温度T2は、基板3のガラス転移点Tgと、半田バンプ5の融点Tmとの中間の温度であり、
T2=(Tg+Tm)×1/2である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a semiconductor device 1 according to the present embodiment.
First, an outline of the semiconductor device 1 will be described.
The semiconductor device 1 includes a substrate 3, a semiconductor element (semiconductor chip) 4 mounted on the substrate 3, and a joint (solder bump) 5 containing a metal that connects the substrate 3 and the semiconductor element 4. . The semiconductor device 1 is mounted on a printed wiring board (motherboard) 2 via solder bumps B.
As shown in FIG. 2, the substrate 3 of the semiconductor device 1 is formed by alternately laminating insulating layers 311 containing resin and conductor wiring layers 312. Each conductor wiring layer 312 is connected by a conductor layer 313 formed in the via hole 311 </ b> A of the insulating layer 311.
Here, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate 3 at a temperature T2 higher than the glass transition point (Tg) of the substrate 3 is α 2Z , the melting point of the joint (solder bump) 5 is Tm, and the glass transition point of the substrate 3 Is Tg, α 2Z (Tm−Tg) is 0.1 × 10 −2 or more and 1.05 × 10 −2 or less.
The temperature T2 is an intermediate temperature between the glass transition point Tg of the substrate 3 and the melting point Tm of the solder bump 5.
T2 = (Tg + Tm) × 1/2.

[基板]
まず、基板3について説明する。
図2に示すように、基板3は、樹脂を含有する絶縁層311と導体配線層312とが交互に積層されたビルドアップ層31を有している。例えば、本実施形態では、ビルドアップ層31は、複数(6層)の絶縁層311と、複数(6層)の導体配線層312とが交互に積層されたものとなっている。この基板3は、コア層は有していない。
また、基板3は、半田バンプBを介してプリント配線基板(マザーボード)2上に実装される(図1参照)。さらに、基板3の厚みは800μm以下、好ましくは、500μm以下である。
[substrate]
First, the substrate 3 will be described.
As shown in FIG. 2, the substrate 3 has a build-up layer 31 in which insulating layers 311 containing a resin and conductor wiring layers 312 are alternately stacked. For example, in the present embodiment, the buildup layer 31 includes a plurality (six layers) of insulating layers 311 and a plurality (six layers) of conductor wiring layers 312 that are alternately stacked. This substrate 3 does not have a core layer.
The substrate 3 is mounted on the printed wiring board (motherboard) 2 via the solder bumps B (see FIG. 1). Furthermore, the thickness of the substrate 3 is 800 μm or less, preferably 500 μm or less.

絶縁層311は、炭素繊維、ガラス繊維の織物もしくは一方向に引き揃えた繊維に各種樹脂を含浸したプリプレグではなく、樹脂組成物のみからなる。すなわち、絶縁層311は、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維による補強がなされていないものである。
ここで、絶縁層311を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、BTレジン、シアネート樹脂等が挙げられる。なかでも、シアネート樹脂を使用することが好ましい。シアネート樹脂としては、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等があげられる。なかでも、ノボラック型シアネート樹脂を使用することが好ましい。
ノボラック型シアネート樹脂としては、以下の化学式で挙げられるものを使用することができる。式中、nは正数を示す。
The insulating layer 311 is made of only a resin composition, not a prepreg obtained by impregnating carbon fiber, glass fiber woven fabric, or fibers aligned in one direction with various resins. That is, the insulating layer 311 is not reinforced with fibers such as carbon fiber and glass fiber.
Here, examples of the resin constituting the insulating layer 311 include an epoxy resin, a BT resin, and a cyanate resin. Among these, it is preferable to use a cyanate resin. Examples of the cyanate resin include novolak type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, and tetramethylbisphenol F type cyanate resin. Among these, it is preferable to use a novolac type cyanate resin.
As the novolac-type cyanate resin, those listed by the following chemical formula can be used. In the formula, n represents a positive number.

Figure 0005109258
Figure 0005109258

このようなノボラック型のシアネート樹脂は、例えば、ノボラック型フェノールと、塩化シアン、臭化シアン等の化合物とを反応させることにより、得ることができる。
また、ノボラック型シアネート樹脂の重量平均分子量としては、例えば、500〜4500であることが好ましい。さらには、600〜3000であることが好ましい。
重量平均分子量が500未満である場合には、機械的強度が低下することがある。また、重量平均分子量が4500を超えると、樹脂組成物の硬化速度が速くなるため、保存性が低下する場合がある。
Such a novolak-type cyanate resin can be obtained, for example, by reacting a novolac-type phenol with a compound such as cyanogen chloride or cyanogen bromide.
Moreover, as a weight average molecular weight of novolak-type cyanate resin, it is preferable that it is 500-4500, for example. Furthermore, it is preferable that it is 600-3000.
If the weight average molecular weight is less than 500, the mechanical strength may decrease. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 4500, the curing rate of the resin composition is increased, so that the storage stability may be deteriorated.

また、シアネート樹脂として、シアネート樹脂のプレポリマーを使用してもよい。シアネート樹脂や、プレポリマーを単独で使用してもよく、シアネート樹脂およびプレポリマーを併用してもよい。ここで、プレポリマーとは、通常、シアネート樹脂を加熱反応などにより、例えば、3量化することで得られるものである。プレポリマーとしては、特に限定されないが、たとえば、3量化率が20〜50重量%であるものを用いることができる。この3量化率は、例えば、赤外分光分析装置を用いて求めることができる。   Moreover, you may use the prepolymer of cyanate resin as cyanate resin. A cyanate resin or a prepolymer may be used alone, or a cyanate resin and a prepolymer may be used in combination. Here, the prepolymer is usually obtained by, for example, trimerizing a cyanate resin by a heat reaction or the like. Although it does not specifically limit as a prepolymer, For example, what has a trimerization rate of 20 to 50 weight% can be used. This trimerization rate can be determined using, for example, an infrared spectroscopic analyzer.

また、シアネート樹脂に対し、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂等を添加してもよい。エポキシ樹脂としては、ビフェニルアルキレン骨格を有するものが好ましい。   Moreover, you may add an epoxy resin, a phenoxy resin, etc. with respect to cyanate resin. As an epoxy resin, what has a biphenyl alkylene skeleton is preferable.

導体配線層312のうち、最下層の導体配線層312Aは、例えば、銅製の配線層であり、図3に示すような構造となっている。図3のうち、黒い部分が銅の配線を示している。
この導体配線層312Aの残銅率(絶縁層を被覆する導体配線層312Aの占める割合)は、80%である。
導体配線層312A上に配置された導体配線層312Bは、図4に示すような平面形状であり、複数の略円形状の開口部312B1が形成されている。なお、図4の右下の図は、導体配線層312Bの拡大図である。
開口部312B1の径は、例えば、500μmである。また。この導体配線層312Aの残銅率は、60〜90%であり、好ましくは、75〜85%である。
ここで、絶縁層311を挟んで配置される一対の導体配線層312は、絶縁層311のビアホール311Aに形成された銅製の導体層313で接続されている。
Of the conductor wiring layers 312, the lowermost conductor wiring layer 312A is, for example, a copper wiring layer, and has a structure as shown in FIG. In FIG. 3, black portions indicate copper wiring.
The remaining copper ratio of the conductor wiring layer 312A (the ratio occupied by the conductor wiring layer 312A covering the insulating layer) is 80%.
The conductor wiring layer 312B disposed on the conductor wiring layer 312A has a planar shape as shown in FIG. 4, and a plurality of substantially circular openings 312B1 are formed. 4 is an enlarged view of the conductor wiring layer 312B.
The diameter of the opening 312B1 is, for example, 500 μm. Also. The residual copper ratio of this conductor wiring layer 312A is 60 to 90%, and preferably 75 to 85%.
Here, the pair of conductor wiring layers 312 arranged with the insulating layer 311 interposed therebetween is connected by a copper conductor layer 313 formed in the via hole 311A of the insulating layer 311.

このような基板3は、基板3のガラス転移点(Tg)よりも高い温度T2における基板の厚み方向の線膨張係数をα2Zとし、半田バンプ5の融点をTm、基板3のガラス転移点をTgとした場合、α2Z(Tm−Tg)が0.1×10−2以上、1.05×10−2以下である In such a substrate 3, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate at a temperature T2 higher than the glass transition point (Tg) of the substrate 3 is α 2Z , the melting point of the solder bump 5 is Tm, and the glass transition point of the substrate 3 is In the case of Tg, α 2Z (Tm−Tg) is 0.1 × 10 −2 or more and 1.05 × 10 −2 or less .

基板3のガラス転移点TgはISO−11359−2に準拠して測定される。基板3から5mm角のサンプルを切り取り、このサンプルにTMA装置(TAインスツルメント(株)製)のプローブを乗せ、室温から5℃/分でサンプルを昇温しながらサンプルの厚み方向の変位量を測定する。そして、温度と、サンプルの厚みの変位量とを示す曲線のガラス転移点前後の曲線の接線をとり、この接線の交点からガラス転移点を算出する。   The glass transition point Tg of the substrate 3 is measured according to ISO-11359-2. A 5 mm square sample is cut from the substrate 3, and a probe of a TMA apparatus (TA Instruments Co., Ltd.) is placed on this sample, and the sample is displaced in the thickness direction while the sample is heated from room temperature at 5 ° C./min. Measure. And the tangent of the curve before and behind the glass transition point of the curve which shows temperature and the displacement amount of the thickness of a sample is taken, and a glass transition point is calculated from the intersection of this tangent.

また、基板3の厚み方向の線膨張係数α2Zは、以下のようにして測定することができる。
基板3から5mm角のサンプルを切り出し、TMA装置(TAインスツルメント(株)製)を用いて、室温から5℃/分でサンプルを昇温しながらサンプルの厚み方向の変位量を計測し、厚み方向の線膨張係数を算出する。そして、T2における基板の厚み方向の線膨張係数を算出する。
温度T2は、基板3のガラス転移点Tgと、半田バンプ5の融点Tmとの中間の温度であり、
T2=(Tg+Tm)×1/2である。
The linear expansion coefficient α 2Z in the thickness direction of the substrate 3 can be measured as follows.
A sample of 5 mm square is cut out from the substrate 3, and the amount of displacement in the thickness direction of the sample is measured while the sample is heated from room temperature at 5 ° C./min using a TMA apparatus (TA Instruments Co., Ltd.) The linear expansion coefficient in the thickness direction is calculated. Then, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate at T2 is calculated.
The temperature T2 is an intermediate temperature between the glass transition point Tg of the substrate 3 and the melting point Tm of the solder bump 5.
T2 = (Tg + Tm) × 1/2.

ここで、半田バンプ5は、基板3と、半導体チップ4との間に配置されて、両者を接続するものであり、半田バンプ5としては、例えば、Pbフリー半田等があげられる。本実施形態では、錫−銀系はんだを用いている。バンプの構成材料は、これに限られず、たとえば、錫−ビスマス系、錫−亜鉛系等を用いることができる。半田バンプ5としては、たとえば、線膨張率が10ppm/℃以上、25ppm/℃以下のものを用いることができる。
さらに、基板3のガラス転移点(Tg)よりも低い温度T1における基板3の面内方向の線膨張係数をα1X−Yとした場合、α1X−Yが6ppm/℃以上、19ppm/℃以下である。なかでも、15ppm/℃以上であることが好ましい
温度T1は、基板のガラス転移点Tgと、−55℃との中間の温度であり、
T1=(Tg−55℃)×1/2である。
ここで、基板3の面内方向の線膨張係数をα1X−Yは、以下のようにして測定することができる。
基板3から5mm角のサンプルを切り出し、TMA装置(TAインスツルメント(株)製)を用いて、室温から5℃/分でサンプルを昇温しながら基板面内方向のサンプルの変位量を計測し、温度T1における線膨張係数を算出する。
Here, the solder bumps 5 are arranged between the substrate 3 and the semiconductor chip 4 to connect them. Examples of the solder bumps 5 include Pb-free solder. In this embodiment, tin-silver solder is used. The constituent material of the bump is not limited to this, and for example, a tin-bismuth system, a tin-zinc system, or the like can be used. As the solder bump 5, for example, one having a linear expansion coefficient of 10 ppm / ° C. or more and 25 ppm / ° C. or less can be used.
Furthermore, when the linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate 3 at a temperature T1 lower than the glass transition point (Tg) of the substrate 3 is α 1X-Y , α 1X-Y is 6 ppm / ° C. or more, 19 ppm / ° C. It is as follows. Among them, arbitrariness preferred to be at 15ppm / ℃ or more.
The temperature T1 is an intermediate temperature between the glass transition point Tg of the substrate and −55 ° C.
T1 = (Tg−55 ° C.) × 1/2.
Here, the alpha 1X-Y linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate 3 can be measured as follows.
A 5 mm square sample is cut out from the substrate 3 and the amount of displacement of the sample in the in-plane direction of the substrate is measured while the sample is heated from room temperature at 5 ° C./min using a TMA device (TA Instruments Co., Ltd.). Then, the linear expansion coefficient at the temperature T1 is calculated.

[半導体チップ]
半導体チップ4は、図1に示すように、シリコン基板41上に、いわゆるlow−k膜からなる配線層42を備えるものである。その機能は特に限定されず、ロジックデバイス、メモリデバイスあるいはこれらの混載等が挙げられる。
low−k膜は、層間絶縁膜として設けられている。ここで、low−k膜とは、比誘電率が3.3以下の膜をいう。low−k膜としては、たとえば、SiOC、MSQ(メチルシルセスキオキサン)、ベンゾシクロブテン等の有機膜や、HSQ(ヒドロキシシルセスキオキサン)等の無機膜が挙げられ、これらを多孔質化した膜も好ましく用いられる。
[Semiconductor chip]
As shown in FIG. 1, the semiconductor chip 4 includes a wiring layer 42 made of a so-called low-k film on a silicon substrate 41. The function is not particularly limited, and examples thereof include a logic device, a memory device, and mixed mounting thereof.
The low-k film is provided as an interlayer insulating film. Here, the low-k film refers to a film having a relative dielectric constant of 3.3 or less. Examples of the low-k film include organic films such as SiOC, MSQ (methylsilsesquioxane) and benzocyclobutene, and inorganic films such as HSQ (hydroxysilsesquioxane), and these are made porous. The film made is also preferably used.

[アンダーフィル]
アンダーフィル6は、基板3と半導体チップ4とを接合する半田バンプ5の周囲に充填されている。
アンダーフィル6の構成材料としては、液状の熱硬化性樹脂やフィルム状の熱硬化性樹脂を用いることができる。このうち、液状の熱硬化性樹脂が好ましい。基板3と半導体チップ4との間の間隙を効率良く埋めることができるからである。本実施形態では、アンダーフィル6を、弾性率が1.5GPa以上、12GPa以下の樹脂材料で構成している。
弾性率は、アンダーフィル6のペーストを幅10mm、長さ約150mm、厚さ4mmに成形し、200℃オーブン中30分間硬化した後、テンシロン試験機で速度1mm/分にて、125℃雰囲気下にて測定し得られた応力―ひずみ曲線の初期勾配より弾性率を算出する。
[Underfill]
The underfill 6 is filled around the solder bump 5 that joins the substrate 3 and the semiconductor chip 4.
As a constituent material of the underfill 6, a liquid thermosetting resin or a film-like thermosetting resin can be used. Among these, a liquid thermosetting resin is preferable. This is because the gap between the substrate 3 and the semiconductor chip 4 can be efficiently filled. In this embodiment, the underfill 6 is made of a resin material having an elastic modulus of 1.5 GPa or more and 12 GPa or less.
The elastic modulus was obtained by forming a paste of underfill 6 to a width of 10 mm, a length of about 150 mm, and a thickness of 4 mm, curing in an oven at 200 ° C. for 30 minutes, and then using a Tensilon tester at a speed of 1 mm / min in an atmosphere of 125 ° C. The elastic modulus is calculated from the initial gradient of the stress-strain curve obtained by the measurement in (1).

アンダーフィル6に用いられる樹脂材料としては、種々のものを用いることができる。たとえば、エポキシ樹脂、BTレジン、シアネート樹脂等を用いることもできる。シアネート樹脂としては、基板材料の項で述べたノボラック型シアネート樹脂が好ましく用いられる。   Various resin materials can be used for the underfill 6. For example, an epoxy resin, BT resin, cyanate resin, or the like can be used. As the cyanate resin, the novolac type cyanate resin described in the section of the substrate material is preferably used.

アンダーフィル6を構成する樹脂材料は、多官能エポキシ樹脂を含むことが好ましい。これにより、樹脂硬化体の架橋密度が向上し、高い弾性率を実現することができる。   The resin material constituting the underfill 6 preferably contains a polyfunctional epoxy resin. Thereby, the crosslink density of the resin cured body is improved, and a high elastic modulus can be realized.

アンダーフィル6は、シリカ粒子等、無機フィラーを含有していてもよい。こうすることにより、線膨張率を低減し、半導体チップ4や、半導体チップ4と基板3との間の損傷をより効果的に低減することができる。   The underfill 6 may contain an inorganic filler such as silica particles. By doing so, the linear expansion coefficient can be reduced, and damage between the semiconductor chip 4 and between the semiconductor chip 4 and the substrate 3 can be more effectively reduced.

アンダーフィル6は、カップリング剤を含むものとしてもよい。こうすることにより、バンプや無機フィラーとアンダーフィルとの密着性を向上させ、さらに線膨張率を低減し、半導体チップや、半導体チップと基板3との間の損傷をより効果的に低減することができる。カップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン等のシランカップリング剤や、チタネート系カップリング剤等を用いることができる。これらを複数種類用いてもよい。カップリング剤は、アンダーフィルのバインダー部分に分散する形態であってもよいし、シリカ粒子等の無機フィラーの表面に付着した形態であってもよい。あるいは、これらの形態が混在していてもよい。たとえばシリカ粒子を配合する場合は、シリカ表面をあらかじめカップリング剤により処理してもよい。   The underfill 6 may include a coupling agent. By doing this, the adhesion between the bump or inorganic filler and the underfill is improved, the coefficient of linear expansion is further reduced, and the damage between the semiconductor chip and the semiconductor chip and the substrate 3 is more effectively reduced. Can do. As the coupling agent, a silane coupling agent such as epoxy silane or aminosilane, a titanate coupling agent, or the like can be used. A plurality of these may be used. The coupling agent may be dispersed in the binder portion of the underfill, or may be in a form attached to the surface of an inorganic filler such as silica particles. Or these forms may be mixed. For example, when silica particles are blended, the silica surface may be treated with a coupling agent in advance.

アンダーフィルの線膨張率は、40ppm/℃以下であることが好ましく、30ppm/℃以下であることがより好ましい。low−k膜の損傷の抑制と、バンプ5周辺部分の損傷の抑制をより効果的に図ることができる。   The linear expansion coefficient of the underfill is preferably 40 ppm / ° C. or less, and more preferably 30 ppm / ° C. or less. It is possible to suppress the damage of the low-k film and the damage around the bump 5 more effectively.

次に、以上のような半導体装置1の製造方法について説明する。図5、図6を参照して説明する。
まず、所定の厚みの銅板Cの表面に所定のパターンの導体配線層312Cを形成する。
この導体配線層312Cは、2層構成であり、第一金属層312C1と、この第一金属層上に積層され、前述した導体配線層312Aを構成する第二金属層312Aとを有する。
第一金属層312C1は、例えば、ニッケル製であり、第二金属層312Aは、前述したように銅製である。なお、導体配線層312Cのパターンは、図3に示したパターンである。
次に、銅板Cの表面および導体配線層312Cを薬液により粗化し、導体配線層312C上に絶縁層311をラミネートする(ラミネート工程)。
その絶縁層311の所定の位置にレーザによりビアホール311Aを形成する(ビアホール形成工程)。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 as described above will be described. This will be described with reference to FIGS.
First, the conductor wiring layer 312C having a predetermined pattern is formed on the surface of the copper plate C having a predetermined thickness.
The conductor wiring layer 312C has a two-layer structure, and includes a first metal layer 312C1 and a second metal layer 312A that is laminated on the first metal layer and forms the conductor wiring layer 312A described above.
For example, the first metal layer 312C1 is made of nickel, and the second metal layer 312A is made of copper as described above. The pattern of the conductor wiring layer 312C is the pattern shown in FIG.
Next, the surface of the copper plate C and the conductor wiring layer 312C are roughened with a chemical solution, and the insulating layer 311 is laminated on the conductor wiring layer 312C (laminating step).
A via hole 311A is formed by a laser at a predetermined position of the insulating layer 311 (via hole forming step).

次に、セミアディティブ工法により、ビアホール311A中の導体層313、さらには、図4に示すような導体配線層312Bを形成する。
具体的には、無電解めっきにより、絶縁層311全面に銅膜(シード膜)を1μm程度形成する。次に、絶縁層311上に所定のパターンのフォトレジスト(マスク)を形成する。その後、電解めっきにより、マスクが形成されていない部分(例えば、ビアホール311A等)にめっき皮膜を形成する。これにより、ビアホール311A中に導体層313が形成され、さらには、導体配線層312Bが形成されることとなる(導体層313および導体配線層312B形成工程)。
その後、マスクを除去するとともに、マスクを除去することにより露出したシード膜を除去する。
Next, a conductor layer 313 in the via hole 311A and further a conductor wiring layer 312B as shown in FIG. 4 are formed by a semi-additive method.
Specifically, a copper film (seed film) is formed to approximately 1 μm on the entire surface of the insulating layer 311 by electroless plating. Next, a photoresist (mask) having a predetermined pattern is formed on the insulating layer 311. Thereafter, a plating film is formed on a portion where the mask is not formed (for example, via hole 311A) by electrolytic plating. As a result, the conductor layer 313 is formed in the via hole 311A, and further, the conductor wiring layer 312B is formed (process for forming the conductor layer 313 and the conductor wiring layer 312B).
Thereafter, the mask is removed, and the exposed seed film is removed by removing the mask.

次に、導体配線層312Bを粗化し、前述したラミネート工程、ビアホール形成工程、導体層313および導体配線層312B形成工程を行う。
このような操作を繰り返すことで、図6に示すように、複数(6層)の絶縁層311と、複数(6層)の導体配線層312とを有するビルドアップ層31が得られる。
その後、最上層の導体配線層312B上にエッチングレジスト膜(図示略)を形成する。そして、銅板Cをエッチングにより除去する。
さらに、ニッケル除去液により、第一金属層312C1を除去する。これにより、図2に示したような基板3が得られる。
Next, the conductor wiring layer 312B is roughened, and the above-described laminating step, via hole forming step, conductor layer 313 and conductor wiring layer 312B forming step are performed.
By repeating such an operation, a buildup layer 31 having a plurality (six layers) of insulating layers 311 and a plurality (six layers) of conductor wiring layers 312 is obtained as shown in FIG.
Thereafter, an etching resist film (not shown) is formed on the uppermost conductor wiring layer 312B. Then, the copper plate C is removed by etching.
Further, the first metal layer 312C1 is removed with a nickel removing liquid. Thereby, the substrate 3 as shown in FIG. 2 is obtained.

次に、このようにして得られた基板3上に半導体チップ4を実装する。半導体チップ4の裏面には、予め半田バンプ5が設けられている。基板上3に半田バンプ5を介して半導体チップ4を設置し、半田バンプ5をリフロー炉中で溶融させることで、基板3上に半導体チップ4が固着されることとなる。
次に、基板3と、半導体チップ4との間にアンダーフィル6を充填する。
以上のような工程により、半導体装置1が得られることとなる。
このようにして得られた半導体装置1は、図1に示したように半田バンプBを介してプリント配線基板2上に実装されることとなる。
Next, the semiconductor chip 4 is mounted on the substrate 3 thus obtained. Solder bumps 5 are provided in advance on the back surface of the semiconductor chip 4. The semiconductor chip 4 is placed on the substrate 3 via the solder bumps 5 and the solder bumps 5 are melted in a reflow furnace, so that the semiconductor chip 4 is fixed on the substrate 3.
Next, an underfill 6 is filled between the substrate 3 and the semiconductor chip 4.
The semiconductor device 1 is obtained by the process as described above.
The semiconductor device 1 obtained in this way is mounted on the printed wiring board 2 via the solder bumps B as shown in FIG.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、基板3のα2Z(Tm−Tg)を0.1×10−2以上、1.05×10−2以下とすることで、Tg〜Tmの範囲の基板厚み方向の変形量を抑制することができる。これにより、基板3が、リフロー炉中に投入され、半田バンプ5を溶融し、半導体チップ4と、基板3とを接合する際の熱を受けることにより、基板3のビアホール311Aに形成された導体層313(ビア配線)が切断されてしまうことを防止することができる。
基板3のビルドアップ層31は、半田バンプ5に非常に近接しており、半田バンプ5を溶融する際に、熱の影響を受け易い。従って、基板3のビルドアップ層31を構成する絶縁層311の樹脂をシアネート樹脂を含むものとすることで、基板3のTg〜Tmの範囲での基板厚み方向の変形量をより確実に抑制することができる。なかでもノボラック型シアネート樹脂とすることで、より効果的にTg〜Tmの範囲での基板厚み方向の変形量を抑制することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In this embodiment, α 2Z (Tm−Tg) of the substrate 3 is set to 0.1 × 10 −2 or more and 1.05 × 10 −2 or less, whereby the deformation amount in the substrate thickness direction in the range of Tg to Tm. Can be suppressed. As a result, the substrate 3 is put into a reflow furnace, the solder bumps 5 are melted, and the conductor formed in the via hole 311A of the substrate 3 is subjected to heat when the semiconductor chip 4 and the substrate 3 are joined. It is possible to prevent the layer 313 (via wiring) from being cut.
The build-up layer 31 of the substrate 3 is very close to the solder bump 5 and is easily affected by heat when the solder bump 5 is melted. Therefore, the amount of deformation in the substrate thickness direction in the range of Tg to Tm of the substrate 3 can be more reliably suppressed by including the cyanate resin as the resin of the insulating layer 311 constituting the buildup layer 31 of the substrate 3. it can. In particular, by using a novolac-type cyanate resin, the amount of deformation in the substrate thickness direction in the range of Tg to Tm can be more effectively suppressed.

また、基板3のα1X−Yが6ppm/℃以上、19ppm/℃以下、好ましくは、15ppm/℃以上であるため、Tgよりも低い温度において基板3の面内方向の膨張を抑制することができる。 Further, the substrate 3 of the alpha 1X-Y is 6 ppm / ° C. or higher, 19 ppm / ° C. or less, preferably, because it is the 15 ppm / ° C. or more, suppressing the expansion in the in-plane direction of the substrate 3 at a temperature lower than Tg be able to.

半導体装置1をプリント配線基板2上に実装する際には、半導体装置1およびプリント配線基板2をリフロー炉に入れ、半田バンプBを溶融させる。
ここで、従来の半導体装置の基板の厚み方向の線膨張係数と、半導体チップの厚み方向の線膨張係数とは、一般に大きく異なっており、基板の厚み方向の線膨張係数が、半導体素子の厚み方向の線膨張係数よりも大きくなっている。
そのため、リフロー炉中で基板上に半導体素子を実装した状態で熱が加えられると、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等にクラックが発生することがあった。
これに対し、本実施形態では、基板厚み方向の変形量が抑制されているため、半田バンプ5と基板3との界面、半田バンプ5と半導体チップ4との界面等でのクラックの発生を抑制できる。
When mounting the semiconductor device 1 on the printed wiring board 2, the semiconductor device 1 and the printed wiring board 2 are put in a reflow furnace, and the solder bumps B are melted.
Here, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate of the conventional semiconductor device and the linear expansion coefficient in the thickness direction of the semiconductor chip are generally greatly different, and the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate is the thickness of the semiconductor element. It is larger than the linear expansion coefficient in the direction.
Therefore, when heat is applied with the semiconductor element mounted on the substrate in the reflow furnace, cracks may occur at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, and the like.
On the other hand, in this embodiment, since the deformation amount in the substrate thickness direction is suppressed, the generation of cracks at the interface between the solder bump 5 and the substrate 3, the interface between the solder bump 5 and the semiconductor chip 4, etc. is suppressed. it can.

また、従来は、基板上に半導体素子を実装した状態で熱が加えられると、バンプと基板との界面、バンプと半導体素子との界面等にクラックが発生することがあった。
そこで、バンプの周囲に高弾性率のアンダーフィルを充填することが提案されていたが、高弾性率のアンダーフィルは、半導体素子のLow−k膜を損傷させるおそれがあった。
これに対し、本実施形態の半導体装置1では、半田バンプ5と基板3との界面、半田バンプ5と半導体チップ4との界面等でのクラックの発生を抑制できるため、高弾性率のアンダーフィルを使用する必要がなく、弾性率が1.5GPa以上、12GPa以下の樹脂材料からなる低弾性率のアンダーフィル6を使用することができ、半導体チップ4のLow−k膜の損傷を防止できる。
Conventionally, when heat is applied in a state where a semiconductor element is mounted on a substrate, cracks may occur at the interface between the bump and the substrate, the interface between the bump and the semiconductor element, or the like.
Thus, it has been proposed to fill the bumps with a high modulus underfill. However, the high modulus underfill may damage the low-k film of the semiconductor element.
On the other hand, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the occurrence of cracks at the interface between the solder bump 5 and the substrate 3, the interface between the solder bump 5 and the semiconductor chip 4, etc. can be suppressed. The low-modulus underfill 6 made of a resin material having an elastic modulus of 1.5 GPa or more and 12 GPa or less can be used, and the low-k film of the semiconductor chip 4 can be prevented from being damaged.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、基板3は、ビルドアップ層31のみを有するものであったが、これに限らず、例えば、図7に示すような基板7であってもよい。この基板7は、前記実施形態と同様のビルドアップ層31と、内部に導体層711が設けられるスルーホール712が形成され、このスルーホール712中の導体層711が、導体配線層312に接続されるコア層71とを有するものであってもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the substrate 3 has only the build-up layer 31. However, the substrate 3 is not limited to this, and may be a substrate 7 as shown in FIG. This substrate 7 is formed with a build-up layer 31 similar to that of the above embodiment and a through hole 712 in which a conductor layer 711 is provided, and the conductor layer 711 in the through hole 712 is connected to the conductor wiring layer 312. The core layer 71 may be included.

ここで、コア層71は、プリプレグ(図示略)を積層した絶縁層を有する。プリプレグは、エポキシ樹脂や、シアネート樹脂(例えば、ノボラック型のシアネート樹脂)を含有する樹脂組成物をガラスクロスに含浸させたものである。絶縁層中には、スルーホール712が形成されている。
なお、基板7では、一対のビルドアップ層31が、コア層71を挟むようにして配置されている。コア層71の一方の側に配置されるビルドアップ層31(ビルドアップ層31A)は、絶縁層311と、導体配線層312Bとを有している。コア層71の他方の側に配置されるビルドアップ層31(ビルドアップ層31B)は、絶縁層311と、導体配線層312Bと、導体配線層312Aとを有する。
Here, the core layer 71 has an insulating layer in which prepregs (not shown) are stacked. The prepreg is obtained by impregnating a glass cloth with a resin composition containing an epoxy resin or a cyanate resin (for example, a novolac-type cyanate resin). A through hole 712 is formed in the insulating layer.
In the substrate 7, a pair of buildup layers 31 are arranged so as to sandwich the core layer 71. The buildup layer 31 (buildup layer 31A) disposed on one side of the core layer 71 includes an insulating layer 311 and a conductor wiring layer 312B. The buildup layer 31 (buildup layer 31B) disposed on the other side of the core layer 71 includes an insulating layer 311, a conductor wiring layer 312B, and a conductor wiring layer 312A.

このような基板7では、前記実施形態と同様、ガラス転移点(Tg)よりも高い温度T2における基板7の厚み方向の線膨張係数をα2Zとし、接合部5の融点をTm、基板7のガラス転移点をTgとした場合、α2Z(Tm−Tg)が0.1×10−2以上、1.05×10−2以下である。
図7に示す基板7において、半田バンプ5を溶融する際に最も熱の影響を受け易いビルドアップ層31をシアネート樹脂(特にノボラック型のシアネート樹脂)製とすることが好ましい。これにより、基板7のTg〜Tmの範囲での基板厚み方向の変形量をより確実に抑制することができる。
さらには、コア層71の絶縁層もシアネート樹脂(特にノボラック型のシアネート樹脂)を含有することで、基板7のTg〜Tmの範囲での基板厚み方向の変形量をさらに、確実に抑制することができる。
なお、コア層71の絶縁層を構成する樹脂としては、シアネート樹脂に限らず、他の樹脂を使用してもよい。例えば、エポキシ樹脂、BTレジン等が挙げられる。


In such a substrate 7, the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate 7 at a temperature T2 higher than the glass transition point (Tg) is α 2Z , the melting point of the joint 5 is Tm, and the substrate 7 When the glass transition point is Tg, α 2Z (Tm−Tg) is 0.1 × 10 −2 or more and 1.05 × 10 −2 or less.
In the substrate 7 shown in FIG. 7, it is preferable that the buildup layer 31 that is most easily affected by heat when the solder bumps 5 are melted is made of cyanate resin (particularly, novolac-type cyanate resin). Thereby, the deformation | transformation amount of the board | substrate thickness direction in the range of Tg-Tm of the board | substrate 7 can be suppressed more reliably.
Furthermore, the insulating layer of the core layer 71 also contains a cyanate resin (particularly a novolac-type cyanate resin), thereby further reliably suppressing the amount of deformation in the substrate thickness direction in the range of Tg to Tm of the substrate 7. Can do.
In addition, as resin which comprises the insulating layer of the core layer 71, you may use not only cyanate resin but another resin. For example, an epoxy resin, BT resin, etc. are mentioned.


さらに、前記実施形態では、基板3の厚みが800μm以下、好ましくは500μm以下であるとしたが、これに限らず、800μmを超えるものであってもよい。
また、前記実施形態では、基板3と半導体チップ4とを半田バンプ5により接続したが、これに限られるものではない。例えば、基板3と半導体チップ4とを金属製のワイヤ(接合部)で接続してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the thickness of the board | substrate 3 was 800 micrometers or less, Preferably it was 500 micrometers or less, It is not restricted to this, You may exceed 800 micrometers.
Moreover, in the said embodiment, although the board | substrate 3 and the semiconductor chip 4 were connected by the solder bump 5, it is not restricted to this. For example, you may connect the board | substrate 3 and the semiconductor chip 4 with metal wires (joining part).

次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
前記実施形態と同様の方法で基板3を製造した。
厚み1.0mmの銅板Cの片面にアディティブ工法を用いて、導体配線層312Cを形成した。導体配線層312Cの厚みは20μmであり、第一金属層312C1は2μm、第二金属層312Aは18μmである。
次に、前記実施形態と同様に、銅板Cの表面および前記導体配線層312Cを薬液により粗化し、導体配線層312C上に絶縁層311をラミネートした。
粗化液はアトテックジャパン(株)製 ボンドフィルムを使用した。
絶縁層311は、40μm厚であり、下記の表1に示す組成である。
ラミネートには名機製作所(株)製MVLP-500を使用した。
次に、ラミネートした絶縁層311を、175℃、45分で予備硬化させ、所定の位置にレーザ加工機によりφ70μmのビアホール311Aを形成した。
その後、デスミア工程により絶縁層311を粗化した。さらに、前記実施形態と同様の方法でビアホール311A中の導体層313、さらには、導体配線層312Bを形成した。
ここで、導体配線層312Bは、全て銅により形成されており、その厚みは18μmである。その後、絶縁層311を200℃、1時間で硬化させた。
次に、導体配線層312Bを粗化し、上述した工程を繰り返すことで、複数(6層)の絶縁層311と、複数(6層)の導体配線層312とを有するビルドアップ層31を得た。
その後、最上層の導体配線層312B上にエッチングレジスト膜を形成した。そして、銅板をエッチングにより除去した。
さらに、ニッケル除去液により、第一金属層312C1を除去した。
次に、導体配線層312Bを保護するエッチングレジスト膜を除去し、その両面にソルダーレジスト(太陽インキ製造(株)製 PSR-4000 AUS-703)を20μmの厚みとなるよう形成し、フォトリソグラフィーの手法により所定の位置を開口することにより、基板3を得た。基板3の厚みは323μmであった。
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
The substrate 3 was manufactured by the same method as in the previous embodiment.
A conductive wiring layer 312C was formed on one side of a copper plate C having a thickness of 1.0 mm using an additive method. The thickness of the conductor wiring layer 312C is 20 μm, the first metal layer 312C1 is 2 μm, and the second metal layer 312A is 18 μm.
Next, as in the above embodiment, the surface of the copper plate C and the conductor wiring layer 312C were roughened with a chemical solution, and the insulating layer 311 was laminated on the conductor wiring layer 312C.
As the roughening solution, a bond film manufactured by Atotech Japan Co., Ltd. was used.
The insulating layer 311 is 40 μm thick and has the composition shown in Table 1 below.
For the lamination, MVLP-500 manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd. was used.
Next, the laminated insulating layer 311 was pre-cured at 175 ° C. for 45 minutes, and a via hole 311A having a diameter of 70 μm was formed at a predetermined position by a laser processing machine.
Thereafter, the insulating layer 311 was roughened by a desmear process. Further, the conductor layer 313 in the via hole 311A and further the conductor wiring layer 312B were formed by the same method as in the above embodiment.
Here, the conductor wiring layer 312B is entirely made of copper and has a thickness of 18 μm. Thereafter, the insulating layer 311 was cured at 200 ° C. for 1 hour.
Next, the conductor wiring layer 312B was roughened and the above-described steps were repeated to obtain a buildup layer 31 having a plurality (six layers) of insulating layers 311 and a plurality (six layers) of conductor wiring layers 312. .
Thereafter, an etching resist film was formed on the uppermost conductor wiring layer 312B. Then, the copper plate was removed by etching.
Further, the first metal layer 312C1 was removed with a nickel removing solution.
Next, the etching resist film that protects the conductor wiring layer 312B is removed, and a solder resist (PSR-4000 AUS-703 manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) is formed to have a thickness of 20 μm on both sides thereof. A substrate 3 was obtained by opening a predetermined position by a technique. The thickness of the substrate 3 was 323 μm.

Figure 0005109258
Figure 0005109258

なお、絶縁層311の製造方法は以下の通りである。
シアネート樹脂A25重量部、エポキシ樹脂25重量部、フェノキシ樹脂A5重量部、フェノキシ樹脂B5重量部、硬化触媒0.4重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに、無機充填材40重量部とカップリング剤0.2重量部を添加して、高速攪拌装置を用いて10分間攪拌して、固形分50重量%の樹脂ワニスを調製した。
上記で得られた樹脂ワニスを、厚さ38μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムの片面に、コンマコーター装置を用いて乾燥後の絶縁フィルムの厚さが60μmとなるように塗工し、これを160℃の乾燥装置で10分間乾燥して、基材付き絶縁シートを製造し、PETフィルムを剥離して絶縁層311を得た。
The manufacturing method of the insulating layer 311 is as follows.
25 parts by weight of cyanate resin A, 25 parts by weight of epoxy resin, 5 parts by weight of phenoxy resin A, 5 parts by weight of phenoxy resin B, and 0.4 parts by weight of curing catalyst were dissolved and dispersed in methyl ethyl ketone. Furthermore, 40 parts by weight of an inorganic filler and 0.2 part by weight of a coupling agent were added, and the mixture was stirred for 10 minutes using a high-speed stirrer to prepare a resin varnish having a solid content of 50% by weight.
The resin varnish obtained above was coated on one side of a 38 μm thick PET (polyethylene terephthalate) film using a comma coater so that the thickness of the insulating film after drying was 60 μm. The substrate was dried for 10 minutes with a drying device at 0 ° C. to produce an insulating sheet with a substrate, and the PET film was peeled off to obtain an insulating layer 311.

(実施例2)
絶縁層311として、表2の組成の40μm厚のものを使用した。他の条件は、前記実施例1と同じである。
得られた基板3の厚みは、334μmであった。

Figure 0005109258
(Example 2)
The insulating layer 311 having a thickness of 40 μm having the composition shown in Table 2 was used. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
The thickness of the obtained substrate 3 was 334 μm.
Figure 0005109258

絶縁層311の製造方法は、以下の通りである。
シアネート樹脂A15重量部、シアネート樹脂B10重量部、エポキシ樹脂25重量部、フェノキシ樹脂A10重量部、硬化触媒0.4重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに、無機充填材40重量部とカップリング剤0.2重量部を添加して、高速攪拌装置を用いて10分間攪拌して、固形分50重量%の樹脂ワニスを調製した。
この樹脂ワニスを実施例1と同様にして、絶縁層311を得た。
The manufacturing method of the insulating layer 311 is as follows.
15 parts by weight of cyanate resin A, 10 parts by weight of cyanate resin B, 25 parts by weight of epoxy resin, 10 parts by weight of phenoxy resin A, and 0.4 parts by weight of curing catalyst were dissolved and dispersed in methyl ethyl ketone. Furthermore, 40 parts by weight of an inorganic filler and 0.2 part by weight of a coupling agent were added, and the mixture was stirred for 10 minutes using a high-speed stirrer to prepare a resin varnish having a solid content of 50% by weight.
An insulating layer 311 was obtained in the same manner as in Example 1 using this resin varnish.

(実施例3)
本実施例では、図7に示す基板7を作製した。
まず、厚み60μmの両面銅張積層板(住友ベークライト(株)製のELC−4785GS(コア層71がシアネート系樹脂である積層板))の所定の位置にスルーホール712を形成したのちサブトラクティブ法により、その両面にそれぞれ導体配線層312Bを形成した。導体配線層312Bは、銅により形成されており、その厚みは21μmであった。
次に、一対の導体配線層312Bを薬液により粗化し、絶縁層311をそれぞれラミネートした。薬液はアトテックジャパン(株)製 ボンドフィルムを使用した。また、絶縁層311としては、実施例1と同様の組成の絶縁層311を使用した。また、ラミネートには名機製作所(株)製MVLP-500を使用した。
次に、絶縁層311を、175℃、45分で予備硬化させた後、レーザー加工機によりφ70μmのビアホール311Aを形成した。その後、絶縁層311を粗化した。そして、実施例1と同様の方法で、ビアホール311A中の導体層313、さらには、導体配線層312Bを形成した。導体配線層312Bは、銅により形成されており、その厚みは18μmである。その後、絶縁層311を200℃、1時間で硬化させた。
次に、各導体配線層312Bを粗化し、上述した工程を繰り返すことで、各導体配線層312B上にそれぞれ絶縁層311を形成し、さらにこの絶縁層311上にそれぞれ導体配線層312Bを設けた。
その後、さらに、各導体配線層312B上に、それぞれ絶縁層311を設け、一方の絶縁層311上に、導体配線層312Bを設けるとともに、他方の絶縁層311上に導体配線層312Aを設けた。
このようにして得られた積層体の両面にソルダーレジスト(太陽インキ製造(株)製 PSR-4000 AUS-703)を20μmの厚みとなるよう形成し、フォトリソグラフィーの手法により所定の位置を開口することにより、基板7を得た。
基板7の厚みは422μmであった。
(Example 3)
In this example, the substrate 7 shown in FIG. 7 was produced.
First, a subtractive method after forming a through hole 712 at a predetermined position of a double-sided copper-clad laminate (ELC-4785GS manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. (a laminate in which the core layer 71 is a cyanate resin)) having a thickness of 60 μm. Thus, the conductor wiring layer 312B was formed on each of the two surfaces. The conductor wiring layer 312B was made of copper and had a thickness of 21 μm.
Next, the pair of conductor wiring layers 312B was roughened with a chemical solution, and the insulating layers 311 were laminated. The chemical solution used was a bond film manufactured by Atotech Japan. As the insulating layer 311, an insulating layer 311 having the same composition as that of Example 1 was used. For the lamination, MVLP-500 manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd. was used.
Next, after pre-curing the insulating layer 311 at 175 ° C. for 45 minutes, a via hole 311A having a diameter of 70 μm was formed by a laser processing machine. Thereafter, the insulating layer 311 was roughened. Then, the conductor layer 313 in the via hole 311A and further the conductor wiring layer 312B were formed by the same method as in Example 1. The conductor wiring layer 312B is made of copper and has a thickness of 18 μm. Thereafter, the insulating layer 311 was cured at 200 ° C. for 1 hour.
Next, each conductor wiring layer 312B is roughened, and the above-described steps are repeated to form insulating layers 311 on each conductor wiring layer 312B, and further, conductor wiring layers 312B are provided on this insulating layer 311. .
Thereafter, an insulating layer 311 was further provided on each conductor wiring layer 312B, a conductor wiring layer 312B was provided on one insulating layer 311, and a conductor wiring layer 312A was provided on the other insulating layer 311.
A solder resist (PSR-4000 AUS-703 manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) is formed on both sides of the laminate thus obtained to a thickness of 20 μm, and a predetermined position is opened by a photolithography technique. Thus, a substrate 7 was obtained.
The thickness of the substrate 7 was 422 μm.

(比較例)
実施例1と、絶縁層を構成する樹脂が異なる基板を作製した。
まず、実施例1と同様の方法で、銅板上に導体配線層を設け、この導体配線層上に、絶縁層と、この絶縁層表面に設けられた18μm厚の銅箔とを有するフィルム(40μm厚(絶縁層の表面に18μm厚銅箔がついたもの))をラミネートした。このフィルムの絶縁層の組成を表3に示す。
次に、前記フィルムの絶縁層を、175℃、120分で硬化させた後、銅箔を全面エッチングした。
その後、前記実施形態と同様の方法で、絶縁層中にビアホールを形成するとともに、さらに、ビアホール中に導体層を設けた。さらには、絶縁層上に導体配線層を積層した。ここで、絶縁層上の導体配線層は、実施例1と同じく、全て銅により形成されており、その厚みは18μmである
次に、前記導体配線層を粗化した。その後、前記フィルム(40μm厚、(絶縁層の表面に18μm厚銅箔がついたもの)))のラミネート、フィルムの絶縁層の硬化、銅箔のエッチング、ビアホールの形成、ビアホール内の導体層の充填、導体配線層の積層を繰り返し、複数(6層)の絶縁層と、複数(6層)の導体配線層とを有するビルドアップ層を得た。
その後、最上層の導体配線層上にエッチングレジスト膜を形成した。そして、銅板をエッチングにより除去した。
さらに、ニッケル除去液により、第一金属層を除去した。
次に、導体配線層を保護するエッチングレジスト層を除去し、その両面にソルダーレジスト(太陽インキ製造(株)製 PSR-4000 AUS-703)を20μmの厚みとなるよう形成し、フォトリソグラフィーの手法により所定の位置を開口することにより、基板を得た。基板の厚みは323μmであった。
(Comparative example)
A substrate different from that in Example 1 in which the resin constituting the insulating layer was manufactured.
First, in the same manner as in Example 1, a conductor wiring layer was provided on a copper plate, and a film (40 μm) having an insulating layer and an 18 μm-thick copper foil provided on the surface of the insulating layer on the conductor wiring layer. Thickness (with an insulating layer having a 18 μm thick copper foil) was laminated. The composition of the insulating layer of this film is shown in Table 3.
Next, after the insulating layer of the film was cured at 175 ° C. for 120 minutes, the entire surface of the copper foil was etched.
Thereafter, via holes were formed in the insulating layer by the same method as in the above embodiment, and a conductor layer was further provided in the via holes. Furthermore, a conductor wiring layer was laminated on the insulating layer. Here, the conductor wiring layer on the insulating layer was all made of copper as in Example 1, and the thickness thereof was 18 μm. Next, the conductor wiring layer was roughened. Thereafter, laminating the film (40 μm thick (with 18 μm thick copper foil on the surface of the insulating layer))), curing of the insulating layer of the film, etching of the copper foil, formation of the via hole, formation of the conductor layer in the via hole Filling and lamination of the conductor wiring layers were repeated to obtain a buildup layer having a plurality (six layers) of insulating layers and a plurality (six layers) of conductor wiring layers.
Thereafter, an etching resist film was formed on the uppermost conductor wiring layer. Then, the copper plate was removed by etching.
Further, the first metal layer was removed with a nickel removing solution.
Next, the etching resist layer that protects the conductor wiring layer is removed, and a solder resist (PSR-4000 AUS-703 manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) is formed on both sides so as to have a thickness of 20 μm. A substrate was obtained by opening a predetermined position. The thickness of the substrate was 323 μm.

Figure 0005109258
Figure 0005109258

また、前記フィルム(絶縁層の表面に18μm厚銅箔がついたもの)の製造方法は以下の通りである、
末端水酸基変性非晶性ポリエーテルサルフォン(平均分子量24000)40重量部、ビスフェノールS型及びビフェニル型共重合エポキシ樹脂(重量平均分子量34000、ビスフェノールS:ビフェニル(モル比)=5:4)30重量部、ビフェニル骨格型エポキシ樹脂(重量平均分子量800、エポキシ当量275)25重量部、ノボラック型エポキシ樹脂(重量平均分子量320、エポキシ当量175)25重量部、ジアミノジフェニルサルフォン9.5重量部、硬化促進剤として2−メチルイミダゾール0.5重量部をMEK、DMF混合溶媒に攪拌・溶解した。このワニス中の樹脂固形分100部に対してチタネート系カップリング剤0.2重量部、硫酸バリウム20重量部の割合で添加し、均一に分散するまで攪拌して接着剤ワニスを作製した。この接着剤ワニスを厚さ18μmの銅箔のアンカー面にコンマコーターにて塗工し、前記フィルムを得た。
Moreover, the manufacturing method of the said film (what attached 18 micrometers thick copper foil to the surface of the insulating layer) is as follows.
Terminal hydroxyl group-modified amorphous polyethersulfone (average molecular weight 24000) 40 parts by weight, bisphenol S type and biphenyl type copolymer epoxy resin (weight average molecular weight 34000, bisphenol S: biphenyl (molar ratio) = 5: 4) 30 weights Parts, biphenyl skeleton type epoxy resin (weight average molecular weight 800, epoxy equivalent 275) 25 parts by weight, novolac type epoxy resin (weight average molecular weight 320, epoxy equivalent 175) 25 parts by weight, diaminodiphenyl sulfone 9.5 parts by weight, curing As an accelerator, 0.5 part by weight of 2-methylimidazole was stirred and dissolved in a MEK / DMF mixed solvent. An adhesive varnish was prepared by adding 0.2 parts by weight of titanate coupling agent and 20 parts by weight of barium sulfate to 100 parts by weight of resin solids in the varnish and stirring until uniformly dispersed. This adhesive varnish was applied to the anchor surface of a copper foil having a thickness of 18 μm with a comma coater to obtain the film.

(実施例1〜3および比較例の評価)
TMA法(前記実施形態で示した方法)により、実施例1〜3、および比較例で得られた基板3,7のTg、さらには、基板の厚み方向および基板面内の熱膨張係数を測定した。
また、α2Z(Tm−Tg)、α1X−Yを表4に示す。ここで、基板と、半導体チップとを接続する半田バンプとしては、錫銀半田を想定し、Tm=210℃とした。
(Evaluation of Examples 1 to 3 and Comparative Example)
The Tg of the substrates 3 and 7 obtained in Examples 1 to 3 and the comparative example, and the thermal expansion coefficient in the substrate thickness direction and in the substrate plane were measured by the TMA method (method shown in the above embodiment). did.
Table 2 shows α 2Z (Tm−Tg) and α 1X-Y . Here, as a solder bump for connecting the substrate and the semiconductor chip, tin silver solder was assumed, and Tm was set to 210 ° C.

次に、実施例1〜3、および比較例で得られた基板上に半導体チップを搭載した。搭載した半導体チップのサイズは15×15mmである。また、バンプ径は100μm、バンプピッチは200μm、バンプ金属は錫銀半田である。
その後、半導体チップと各基板の間にアンダーフィルを充填し硬化することにより半導体装置を得た。アンダーフィルとしては、住友ベークライト製CRP−4152D1(弾性率10.3GPa)を使用した。
このようにして得られた半導体装置のTC(温度サイクル)試験を行なった。
TC試験は、JEDC JESD22−a104−A104 に定めるB条件にて実施した。
実施例1〜3では、1500サイクル終了後、半導体装置を拡大観察およびSAT(Scanning Acoustic Tomograph)観察した。
実施例1〜3では、半導体装置に損傷がないこと、特に基板のビアホールに設けられた導体層が切断されていないことが確認された。
また、半導体チップと基板との間の半田バンプも損傷していないことがわかった。
Next, a semiconductor chip was mounted on the substrates obtained in Examples 1 to 3 and the comparative example. The size of the mounted semiconductor chip is 15 × 15 mm. The bump diameter is 100 μm, the bump pitch is 200 μm, and the bump metal is tin silver solder.
Thereafter, an underfill was filled between the semiconductor chip and each substrate and cured to obtain a semiconductor device. As the underfill, CRP-4152D1 (elastic modulus 10.3 GPa) manufactured by Sumitomo Bakelite was used.
A TC (temperature cycle) test of the semiconductor device thus obtained was performed.
The TC test was carried out under the condition B defined in JEDC JESD22-a104-A104.
In Examples 1 to 3, after 1500 cycles, the semiconductor device was observed under magnification and SAT (Scanning Acoustic Tomograph).
In Examples 1 to 3, it was confirmed that the semiconductor device was not damaged, and in particular, the conductor layer provided in the via hole of the substrate was not cut.
It was also found that the solder bumps between the semiconductor chip and the substrate were not damaged.

これに対し、比較例1では、750サイクル終了後、半導体装置を拡大観察およびSAT(Scanning Acoustic Tomograph)観察した。
比較例では、半導体装置の基板のビアホールに設けた導体層が切断されており、さらに、半田バンプが損傷していることがわかった。
On the other hand, in Comparative Example 1, after 750 cycles, the semiconductor device was observed with magnification and SAT (Scanning Acoustic Tomograph).
In the comparative example, it was found that the conductor layer provided in the via hole of the substrate of the semiconductor device was cut and the solder bump was damaged.

Figure 0005109258
Figure 0005109258

本発明の一実施形態にかかる半導体装置を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a semiconductor device concerning one embodiment of the present invention. 基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a board | substrate. 基板の導体配線層を示す平面図である。It is a top view which shows the conductor wiring layer of a board | substrate. 基板の導体配線層を示す平面図である。It is a top view which shows the conductor wiring layer of a board | substrate. 基板の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a board | substrate. 基板の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a board | substrate. 本発明の変形例にかかる基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate concerning the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体装置
2 プリント配線基板
3 基板
4 半導体チップ(半導体素子)
5 半田バンプ(接合部)
6 アンダーフィル
7 基板
31 ビルドアップ層
31A ビルドアップ層
31B ビルドアップ層
41 シリコン基板
42 配線層
71 コア層
311 絶縁層
311A ビアホール
312 導体配線層
312A 導体配線層(第二金属層)
312B 導体配線層
312C 導体配線層
312C1 第一金属層
312B1 開口部
313 導体層
711 導体層
712 スルーホール
B 半田バンプ
C 銅板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 2 Printed wiring board 3 Substrate 4 Semiconductor chip (semiconductor element)
5 Solder bump (joint)
6 Underfill 7 Substrate 31 Buildup layer 31A Buildup layer 31B Buildup layer 41 Silicon substrate 42 Wiring layer 71 Core layer 311 Insulating layer 311A Via hole 312 Conductor wiring layer 312A Conductor wiring layer (second metal layer)
312B Conductor wiring layer 312C Conductor wiring layer 312C1 First metal layer 312B1 Opening 313 Conductor layer 711 Conductor layer 712 Through hole B Solder bump C Copper plate

Claims (7)

基板と、
前記基板上に実装された半導体素子と、
前記基板と、前記半導体素子とを接続する金属を含有した接合部とを有する半導体装置において、
前記基板は、
シアネート樹脂を含有する絶縁層と導体配線層とが交互に積層され、前記各導体配線層が前記絶縁層のビアホールに形成された導体層で接続されてなるビルドアップ層と、
シアネート樹脂を含有する絶縁層の内部に導体層が設けられたスルーホールが形成され、このスルーホール中の前記導体層が、前記ビルドアップ層の前記導体配線層に接続されるコア層と、を有し、
前記基板のガラス転移点(Tg)よりも高い温度T2における基板の厚み方向の線膨張係数をα2Zとし、
前記接合部の融点をTm、前記基板のガラス転移点をTgとした場合、
α2Z(Tm−Tg)が0.1×10−2以上、1.05×10−2以下であり、
前記基板のガラス転移点(Tg)よりも低い温度T1における基板の面内方向の線膨張係数をα 1X−Y とした場合、
前記α 1X−Y が19ppm/℃以下である半導体装置。
A substrate,
A semiconductor element mounted on the substrate;
In a semiconductor device having a bonding portion containing a metal connecting the substrate and the semiconductor element,
The substrate is
Insulating layers containing a cyanate resin and conductor wiring layers are alternately laminated, and each of the conductor wiring layers is connected by a conductor layer formed in a via hole of the insulating layer, and a buildup layer,
A through hole in which a conductor layer is provided inside an insulating layer containing a cyanate resin is formed, and the conductor layer in the through hole is connected to the conductor wiring layer of the buildup layer, Have
Α 2Z is the linear expansion coefficient in the thickness direction of the substrate at a temperature T2 higher than the glass transition point (Tg) of the substrate,
When the melting point of the joint is Tm and the glass transition point of the substrate is Tg,
α 2Z (Tm-Tg) is 0.1 × 10 -2 or more state, and are 1.05 × 10 -2 or less,
When the linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate at a temperature T1 lower than the glass transition point (Tg) of the substrate is α1X-Y ,
A semiconductor device in which the α 1X-Y is 19 ppm / ° C. or less .
請求項1に記載の半導体装置において、
前記基板のガラス転移点(Tg)よりも低い温度T1における基板の面内方向の線膨張係数をα1X−Yとした場合、
前記α1X−Yが6ppm/℃以上である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
When the linear expansion coefficient in the in-plane direction of the substrate at a temperature T1 lower than the glass transition point (Tg) of the substrate is α1X-Y ,
The semiconductor device wherein alpha 1X-Y is the 6 ppm / ° C. or less.
請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記接合部は、前記基板と、前記半導体素子との間に配置されたバンプである半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The semiconductor device is a semiconductor device in which the bonding portion is a bump disposed between the substrate and the semiconductor element.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記バンプの周囲に充填されたアンダーフィルを有し、
前記アンダーフィルは、室温における弾性率が1.5GPa以上、12GPa以下の樹脂材料からなるものである半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
Having an underfill filled around the bump;
The underfill is a semiconductor device made of a resin material having an elastic modulus at room temperature of 1.5 GPa or more and 12 GPa or less.
請求項4に記載の半導体装置において、
前記半導体素子は、シリコン基板と、
このシリコン基板上に設けられた比誘電率3.3以下の低誘電率膜を含む絶縁膜と、
前記絶縁膜中に設けられた配線とを含む半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4,
The semiconductor element includes a silicon substrate,
An insulating film including a low dielectric constant film having a relative dielectric constant of 3.3 or less provided on the silicon substrate;
A semiconductor device including a wiring provided in the insulating film;
請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置において、
前記基板の厚みが、800μm以下である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device having a thickness of the substrate of 800 μm or less.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂である半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the cyanate resin is a novolac-type cyanate resin.
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