JP5135194B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップが配線回路基板に実装されてなる半導体装置を製造する方法に関するものである。
シリコン半導体を用いたＩＣや、有機半導体を用いた有機ＥＬ素子など、種々の半導体材料にて構成される半導体素子（以下、単に「素子」とも言う）は、通常、ウェハ基板面に素子をマトリクス状に多数繰り返して形成した後、ダイシングによって個々の素子である半導体チップ（ベアチップとも呼ばれる）へと分断することによって製造される。
以下の説明では、ウェハ基板上に半導体素子が形成された段階（ダイシング前の段階）のものを「半導体ウェハ」と呼ぶ。また、半導体チップを、単に「チップ」とも呼んで説明する。
近年、チップを外部の配線回路基板に接続（実装）する方法として、該チップの電極位置に配線回路基板の導体部分を対応させて両者を接続する方法（例えば、フリップチップボンディング）が用いられるようになっている。外部の配線回路基板とは、チップと共に封止されるパッケージ用回路基板や、他の素子が多数実装される一般的な回路基板などである。
また、チップとパッケージ用回路基板との接続には、インターポーザと称される接点付きのフレキシブル配線回路基板を間に介在させる場合もある（特許文献１、２）。
前記のようなインターポーザなどのフレキシブルな配線回路基板は、そのフレキシブルな性質のために、チップ実装などの製造工程での取り扱い性は良好ではない。
よって、従来では、特許文献１、２などに示されているとおり、先ず、金属支持基板上にフレキシブルな配線回路基板を形成して適当な剛性を持った該配線回路基板とし、工程での取り扱い性を改善した状態でチップ実装を行ない、剛体であるチップが実装された後に金属支持基板を除去するといった方法が用いられている。
チップが配線回路基板に実装され、金属支持基板が除去された状態のものは、電極パッドが露出しただけのベアチップと比べて、外部導体（外部回路など）との接続や実装を容易とする接続用導体を備えた１つの半導体装置となっている。
特開２０００−３４９１９８号公報 特開２００１−４４５８９号公報
本発明者等が、上記のような従来のフレキシブルな配線回路基板への実装の工程について検討したところ、次に述べる問題が存在することを見出し、これを解決すべき課題とした。
即ち、従来では、上記説明のとおり、金属支持基板上にフレキシブルな配線回路基板を形成し、チップ実装された後に金属支持基板を除去するといった加工を行っている。ここで、金属支持基板と配線回路基板とは、一体不可分な積層体として形成され、チップ実装の後、該金属支持基板を除去する際には、エッチングが用いられている。
本発明者等が見出した問題点は、エッチングによって金属支持基板を除去すると、該金属支持基板が消失するので、該金属支持基板を再利用することができないという点である。また、従来では特に問題とはされていなかったが、エッチングによって金属支持基板を除去する工程があるために、レジストの付与と除去など、製造工程が煩雑になっており、製造コストが高くなっていることも問題である。
本発明の課題は、本発明者等が着目した上記問題を解消することであって、金属支持基板によって支持されたフレキシブルな配線回路基板にチップを実装した後、エッチングなどの煩雑で該基板を消滅させるような手法を用いることなく該金属支持基板を除去し、該金属支持基板を再利用可能とすることにある。
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行なった結果、配線回路基板に金属製支持体層を剥離可能に付与しておくことによって（即ち、金属製支持体層上に、配線回路基板を該金属製支持体層から剥離可能に形成しておくことによって）、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、次の特徴を有するものである。
（１）半導体チップが配線回路基板上に実装された構造を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体チップの電極に接続し得る接続用導体部を持った配線回路基板を、金属製支持体層上に、該支持体層から剥離可能となるように、かつ、接続用導体部が該配線回路基板の上面に露出するように形成する工程と、
前記配線回路基板の接続用導体部と半導体チップの電極とを接続して、該配線回路基板に半導体チップを実装する工程と、
前記実装の後、金属製支持体層を配線回路基板から剥離する工程とを、
有することを特微とする、前記半導体装置の製造方法。
（２）金属製支持体層と配線回路基板との間に剥離層が形成されており、それによって、金属製支持体層から配線回路基板が剥離可能となっている、上記（１）記載の製造方法。
（３）剥離層がポリイミドからなる層である、上記（２）に記載の製造方法。
（４）剥離層が、金属、金属酸化物、および、無機酸化物から選ばれる１つの材料からなる層である、上記（２）に記載の製造方法。
本発明の製造方法によれば、チップを配線回路基板に実装した後、金属製支持体層をエッチングによらず、剥離して除去することができ、金属製支持体層を再利用することが可能になり、製造コストを低減することができる。
また、金属製支持体層の剛直性（スティフネス性）によって、実装される半導体チップ直下の配線回路基板の変形を防止することができる。
以下に、具体例に沿って、本発明による製造方法を説明する。尚、本発明で用いている「上面」、「下面」など、上下を示す語句は、あくまで層の位置関係を説明するためのものであって、配線回路層や半導体装置の実際の上下の姿勢を限定するものではない。
図１は、当該製造方法を説明するために、各工程で形成されていく製品の様子を模式的に示した図である。同図に示す配線回路基板内の層構造や接続パターンは説明のために簡略化したものであって、詳細は後述する。
当該製造方法は、先ず、図１（ａ）に示すように、金属製支持体層１の上に、配線回路基板２を、該金属製支持体層１から剥離可能に形成する工程を有する。該配線回路基板２は、接続対象である半導体チップ３の電極３１に接続し得る接続用導体部２１を持っている。本例では、接続用導体部２１は、半導体チップ３の電極３１を直接的に接続し得るように（即ち、ベアチップ実装が可能なように）、金属製支持体層１の側の面とは反対側の面に露出している。実際の製造工程では、接続用導体部２１が露出している面を、さらに剥離ライナーで覆い、半導体チップとの接続に臨んで該剥離ライナーを剥がして用いてもよい。
図１（ａ）では、接続用導体部２１や電極３１などを実際よりも大きく突き出しているように描いているが、これは位置を明確に示すためである。また、同図では、説明のために１つのチップに２つ電極があるように描いているが、実際には、数個〜数万個など、チップの規模や集積度によって電極の数は様々であり、チップの電極面を見たときの電極の配置パターンも様々である。
また、チップの電極には、金スタッドバンプやアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）などが形成される。該ＵＢＭとしては、無電解めっきにより形成されるＮｉ／Ａｕ層（Ｎｉが下地側である。他も同様であり、積層の下地側を先に記載している）や、スパッタリング法によるＴｉ／Ｃｕ層、Ｔｉ／Ｗ／Ｃｕ層、Ｔｉ／Ｎｉ／Ｃｕ層などが挙げられる。
また、図１では、配線回路基板２に１つのチップが実装される状態を拡大して描いているが、該配線回路基板は、多数のチップが実装できるものであってよく、そのままアレイとして、または、個々の半導体装置へと分断し得るものであってよい。
次に、当該製造方法は、図１（ｂ）に示すように、金属製支持体層１の上に形成された配線回路基板２に対して、ダイシングされた半導体チップ３を実装する工程（実装工程）を有する。この実装工程において、配線回路基板２の接続用導体部２１と、チップ３の電極３１とが接続される。
尚、図１（ｂ）では、実装後の接続用導体部２１、電極３１のそれぞれの突起を省略して描いている。実際の工程においても、半導体チップ３と配線回路基板２とは加圧によって隙間無く密着する。
さらに、当該製造方法は、図１（ｃ）に示すように、金属製支持体層を配線回路基板から剥離する工程（剥離工程）を有する。この剥離工程によって、半導体チップ３が配線回路基板２に実装されてなる半導体装置４が得られる。
尚、該配線回路基板が、ダイシング等による分断を前提とした大面積のものであって、その上に複数のチップが整列的に実装されている場合には、剥離工程の後に、分断工程が加えられて、個々の半導体装置となる。また、金属製支持体層を剥離した配線回路基板に対して、ハンダボールを付与するといった加工を施してもよい。
本発明でいう半導体素子は、配線回路基板に実装し接続し得る素子構造を有するものであればよく、例えば、単一の発光素子のような単純な構造のものやそれを集合させたアレイ、有機半導体素子、ＩＣ、種々の演算回路を集積したプロセッサ、メモリー、フォトセンサー、イメージセンサーなどの従来公知の素子の他、マルチチップモジュール、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路などを基板上に集積化したデバイス）などが挙げられる。
半導体素子を形成するためのウェハ基板は、シリコンなどの半導体結晶基板の他、絶縁性の結晶基板、ガラス基板、有機化合物からなる基板など、半導体素子のためのあらゆる基板であってよい。これらの基板のなかでも、最も汎用的なものはシリコン結晶基板（シリコンウェハ）である。
また、半導体素子は、半導体ウェハの段階で再配線層が形成されたものであってもよく、また、素子の基板を貫通するスルーホールビア（導通路）が形成されて、チップ本来の電極とは反対側の面（素子の基板の裏面）まで電極が延伸している態様であってもよい。
配線回路基板は、半導体チップが実装されることによって、外部導体への接続に介在するインターポーザとして機能するものであってもよい。
また、上記のように、素子の基板にスルーホールビア（導通路）が設けられ、半導体チップの電極が裏面側へと連絡し得る構造となっている場合には、配線回路基板の接続用導体部を該スルーホールビアの端子に接続してもよい。また、その場合には、配線回路基板を、チップ側において、チップの電極とスルーホールビアとを接続するために用いてもよく、裏面側およびチップ側の両方に配線回路基板を積層してもよい。
チップの電極と配線回路基板の接続用導体部との接続は、ワイヤーボンディングであってもよいが、フリップチップ実装などのように、チップの電極を接続用導体部に直接的に接合する実装態様が好ましい。
フリップチップ実装の場合の接合方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、Ａｕ−Ａｕ接合、Ａｕスタッドバンプ−はんだ接合、はんだバンプ接合、Ａｇペーストを用いた接合、ＡＣＦ（異方導電性フィルム）やＮＣＦ（非導電性フィルム）を用いた接合が挙げられる。ファインピッチに対応するために、Ａｕスタッドバンプ−はんだ接合が好適に用いられる。また、チップと当該配線回路基板との間に、バンプ高さなどの為に間隙が生じる場合には、アンダーフィル材料などを充填してもよい。
上記したように、配線回路基板は、ダイシングを前提として、複数のチップを実装し得るよう、個々のチップに対応した配線回路基板が１つの平面内に必要数だけ並んで連なり、大面積の配線回路基板となった態様（単品のシート状、ロールから送りだされた帯状の態様など）が量産的であり好ましい。また、チップを多段に積み重ねた態様がパッケージの高密度化には好ましい。また、配線回路基板は複数のチップを実装して１つの半導体装置となるものであってもよい。
配線回路基板の内部構造、導体の接続構造は、特に限定はされないが、有用な基本構造としては、図１（ａ）に示すように、絶縁層の一方の面にチップの電極との接続のための接続用導体部２１を有し、他方の面に外部の導体（当該半導体装置を実装すべき外部回路のパッド等）との接続のための外部接続用導体部が形成され、これらが該絶縁層内に設けられた導体層を通じて互いに接続された構造が挙げられる。
このような典型的な構造例以外に、例えば、図２（ａ）に示すように、特定の接続用導体部２１ａ、２１ｂ同士が互いに接続された構造や、逆に、１つの接続用導体部が複数の外部接続用導体部と接続された構造（図示せず）、また、図２（ｂ）に示すように、特定の接続用導体部２１ａ、２１ｂ同士が層内で互いに接続されているだけで、下面の外部接続用導体部とは接続されていない構造など、その接続構造のパターンは用途に応じて自由に変更し、組合せてよい。
配線回路基板内の配線（層内を横方向に延びる導体層）は、図１、図２に示すように単層であってもよいし、図７に示すように多層であってもよい。
図３は、配線回路層の内部構造の例をより詳しく示す模式図である。
図３（ａ）に示す例では、絶縁層２０の内部に導体層２３が所定の接続パターンにて形成されており、該導体層２３から素子側へ延びた導通路（金属柱）２４の先端部が接続用導体部２１となっており、逆に、該導体層２３から金属製支持基板側へ延びた導通路（金属柱）２５の先端部が外部接続用導体部２２となっている。図の例では、それぞれの導通路の先端部には、電気的な接続をより好ましく行い耐食性を高めるための金属膜が形成されている。
図３（ｂ）に示す例では、絶縁層２０の内部に、素子側の導体層２６と、金属製支持基板側の導体層２７とが、上下２段に分離した状態にて設けられている。素子側の導体層２６は、絶縁層内に埋没しており（図の例では、接着剤層２０ｂによって覆われている）、金属製支持基板側の導体層２７は、図の例では、剥離層５に直接隣接して設けられている。これら導体層２６、２７は、それらの間の所定位置に設けられた導通路２８によって互いに接続されている。接着剤層２０ｂの上面には、所定の位置に開口が設けられて導体層２６が露出しており、その開口内の露出部分が、素子との接続用導体部２１となっている。一方、図の例では、金属製支持基板側の導体層２７の下面は、全面的に絶縁層の下面に露出しており、金属製支持基板１の下面の所定位置に開口（貫通孔ｈ）が設けられ、剥離層５が除去されて、導体層２７の下面が露出しており、その開口内の露出部分が、外部接続用導体部２２となっている。それぞれの開口内の露出部分は、単に導体層が露出しただけの態様であってもよいが、図の例では、電気的な接続をより好ましく行い耐食性を高めるための金属膜が各露出部分の表面に形成されている。
前記した金属膜の形成方法はメッキが好ましく、該金属膜の材料としては、銅、金、銀、白金、鉛、錫、ニッケル、コバルト、インジウム、ロジウム、クロム、タングステン、ルテニウムなどの単独金属、またはこれら２種類以上からなる合金などが挙げられる。これらの中でも好ましい材料としては、金、錫、ニッケルなどが挙げられ、下地層をＮｉとし、表層をＡｕとする２層構造などが好ましい金属膜の態様として挙げられる。
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製支持基板に対して、外部接続用導体部２２の位置に開口（貫通孔ｈ）を設けることによって、外部接続用導体部２２の先端部を絶縁層２０ａの下面から突起させることが可能となっている。
配線回路層の絶縁層２０は、同一のポリマーからなる単一層であってもよいが、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製支持基板側のベース絶縁層２０ａと、素子に接着するための接着剤層２０ｂとを有する積層構造であってもよい。また、素子の電極と配線回路基板の接続用導体部との接合によって、両者が充分な機械的強度にて一体化する場合は、接着剤層を省略し、接着性の無い公知の絶縁層であってもよい。
ベース絶縁層の材料としては、特に限定はされないが、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などの公知の合成樹脂や、それらの樹脂と、合成繊維布、ガラス布、ガラス不織布、並びに、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２や鉱物、粘土などの微粒子との複合した樹脂などが挙げられる。特に、金属製支持体層を剥離した後、より薄く、より大きな機械的強度を有し、より好ましい電気的特性（絶縁特性など）を有するフレキシブルな絶縁層となる点からは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ガラス布複合エポキシ樹脂が好ましい材料として挙げられる。
ベース絶縁層の厚さは、３〜５０μｍが好ましい。
接着剤層の材料としては、特に限定はされないが、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリヒダントイン、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリイミドシロキサン、シロキサン変性ポリアミドイミドなどの熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド樹脂などが好ましいものとして挙げられ、これらをブレンドして用いてもよい。
尚、エポキシ系樹脂としては、特に限定はされないが、熱可塑性樹脂またはゴムまたはエラストマーなどとブレンドしたエポキシ樹脂や、シリカハイブリッド、ナノ粒子分散型エポキシ樹脂などが挙げられる。
また、アクリル系樹脂としては、特に限定はされないが、例えば、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、シリコーンアクリレートなどが挙げられる。
接着剤層の厚さは、１〜１００μｍが好ましい。
金属製支持体層上に配線回路基板を形成する方法には、セミアディティブ法や、サブトラクティブ法など、従来公知の回路基板やインターポーザの製造技術を適用してもよい。
金属製支持体層上に配線回路基板を形成することにより、製造工程中、寸法安定性が良好となり、また、薄い配線回路基板の取り扱い性が良好となる。
セミアディティブ法によって配線回路基板内に導体層や導通路を形成する場合には、図４に示すように、導体層２３および導通路２５となるべき部分の壁面に金属材料を良好に堆積させるための種膜（金属薄膜）２３ａを予めスパッタリングによって形成しておくことが好ましい。そのような種膜の材料としては、例えば、銅、金、銀、白金、鉛、錫、ニッケル、コバルト、インジウム、ロジウム、クロム、タングステン、ルテニウムなどの単独金属、またはこれら２種類以上からなる合金などが用いられる。
図３に示す導体層２３、２６、２７および導通路２４、２５、２８の材料としては、例えば、銅、金、銀、白金、鉛、錫、ニッケル、コバルト、インジウム、ロジウム、クロム、タングステン、ルテニウムなどから選ばれる単独金属や、または、これらを成分とする合金（例えば、はんだ、ニッケル−錫、金−コバルトなど）が挙げられる。これらのなかでも、電解メッキまたは無電解メッキ可能な金属が好ましく用いられる。導体層の回路パターンの形成容易性、および、電気的特性が優れている点からは、銅が好ましい材料として挙げられる。
導体層２３の厚さは、特に限定はされないが、１〜５０μｍの範囲で適宜選択すればよい。また、導通路２４、２５は円柱状が好ましい形状であって、その直径は５〜５００μｍ、好ましくは、５〜３００μｍである。
金属製支持体層の材料は、特に限定はされないが、銅または、銅を主体とする銅合金、ニッケルまたはニッケルを主体とするニッケル合金、ニッケルと鉄を主な成分とする合金、ステンレスなどが好ましい材料として挙げられる。
半導体チップとの線膨張係数の差を小さくするために、ニッケルと鉄を主な成分とする合金（例えば、４２アロイ）を用いることが好ましい。
金属製支持基板の厚さは、材料の剛性にもよるが、１０μｍ〜２００μｍ程度が好ましく、２０μｍ〜８０μｍ程度がより好ましい。
金属製支持基板の厚さが１０μｍを下回ると、該金属製支持基板に折れやシワが生じやすくなり、ロールプロセスでの取り扱い性が低下する。また、金属製支持基板の厚さが２００μｍを上回ると、その剛性によって巻き径が大きくなり、ロールプロセスでの取り扱いが困難となり、エッチングによる加工も困難となる。
金属製支持体層と配線回路基板とをよりスムーズに剥離するためには、両者の間に剥離層を介在させる構造が好ましい。剥離層は、配線回路基板からは容易に剥離し、金属製支持体層からは剥離し難いように形成し、該剥離層が金属製支持体層と一体的に配線回路基板から剥がれるようにすることが好ましい。
剥離層の材料としては、有機物（シリコーン樹脂、ポリイミドなど）、無機物（金属、金属酸化物、無機酸化物など）が挙げられる。前記無機物としては、Ａｇ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＳｉＯ2などが例示される。
配線回路基板の製造工程や、チップを配線回路基板に実装する際の高熱条件を考慮すると、シリコーン樹脂は劣化する場合があるので、ポリイミドや前記無機物がより好ましい材料である。
剥離層をポリイミド層とする場合、その厚さは０．１〜１０μｍが好ましく、配線回路基板全体の反りを防止するためには、０．１〜５μｍがより好ましい。
剥離層を前記無機物からなる層とする場合、その厚さは、１〜１００ｎｍが好ましく、配線回路基板全体の反りを防止するためには、１〜５０ｎｍがより好ましい。
剥離層を、ポリイミド層とする場合の該層の形成方法としては、溶液を塗工する方法、電着法やＣＶＤ法によって堆積させる方法、または、別途形成したポリイミドフィルムをラミネートする方法などが挙げられる。また、剥離層を、金属、金属酸化物、無機酸化物などの無機物からなる層とする場合の該層の形成方法としては、電解めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
以下、実際の製造例を挙げて、本発明の製造方法をより具体的かつ詳細に説明する。以下の説明に用いる図４〜７の配線回路基板は、いずれも、１つの接続用導体部と、それに裏面で対応する１つの外部接続用導体部だけを拡大して描いたものである。
実施例１
本実施例では、ステンレス（ＳＵＳ３０４）からなる金属製支持体層上に、ポリイミドからなる剥離層を形成し、その上に配線回路基板を形成した。本実施例で形成した配線回路基板は、その面上に、半導体チップを（４×１１）行列状の配置にて実装し得るよう、同じ形状の実装領域が繰り返しパターンにて面上に並んだものである。また、外部接続用導体部の端面に接点用の貴金属めっきを施す手順として、本実施例では、金属製支持体層に下面から開口を形成し、外部接続用導体部の端面を露出させてめっきを施している。
半導体チップは、電極パッドの数が２４０個、各パッドは直径８０μｍの円形であって、各パッド上には直径６０μｍの金スタッドバンプが形成されたものである。
〔剥離層の形成〕
図４（ａ）に示すように、金属製支持体層１として、厚さ５０μｍのＳＵＳ３０４からなる箔を用い、その上に、ポリアミック酸溶液（ピロメリット酸二無水物と２, ２’−ジメチル−４, ４’−ジアミノビフェニルを反応して得たもの）を塗布し、加熱により乾燥、イミド化することによって、厚さ２μｍのポリイミド剥離層５を全面に形成した。
〔ベース絶縁層の形成〕
図４（ｂ）に示すように、感光性ポリアミック酸（３，４’，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンとを反応させて得たもので、感光剤を含有する）を用いて、ポリイミド層（ベース絶縁層）２０ａを形成した。また、外部接続用導体部を形成すべき位置には、開口ｈ１を形成した。該開口の底には剥離層が露出している。ベース絶縁層の厚さは５μｍ、開口形状は円形であり、直径１００μｍである。
〔種膜、下側の導通路、導体層の形成〕
図４（ｃ）に示すように、クロム、銅の順にスパッタリングを施して、種膜（クロム層の厚さ２０ｎｍ、銅層の厚さ１００ｎｍ）２３ａを形成し、電解銅めっきにより、所定の配線パターンとされた導体層２３、導通路２５を形成した。その後、導体層２３の無い部分の種膜を除去した。種膜のうちの銅層は、導通路および導体層の銅と一体化するので、図４（ｃ）では、該種膜２３ａをクロムからなる一層のように描いている。図５〜図７も同様である。
〔金属製支持体層への開口形成〕
図４（ｄ）に示すように、金属製支持体層１の下面側から、導通路２５に対応する位置に、塩化第２鉄水溶液にて直径３００μｍの開口ｈ２を形成し、該開口ｈ２内に剥離層（ポリイミド層）５を露出させ、さらに、該剥離層５をアルカリ性処理液にてエッチング除去し、種膜（クロム層）２３ａを露出させ、該クロム層をフェリシアン化カリウムと水酸化ナトリウムの混合水溶液にて、エッチングし、銅層を露出させた。
〔上側の導通路の形成〕
図４（ｅ）に示すように、導体層２３の上をめっきレジストｒ１にて覆い（導通路を形成すべき部分は除く）、かつ、金属製支持体層１の下面および開口ｈ２を全面的にレジストｒ２にて覆い、電解銅めっきにより、直径８０μｍ、高さ１５μｍの導通路２４を形成した。
〔接着剤層の形成〕
図４（ｆ）に示すように、上記めっきレジストｒ１、ｒ２を除去し、露出した導体層２３および導通路２４を埋没させるように、エポキシ及びポリイミドを主成分とする接着剤層２０ｂを形成し、導通路２４の上端面が端子部として接着層上面に露出するように、該接着層をアルカリ性溶液にてエッチングした。
〔端子部への金属膜の形成〕
図４（ｇ）に示すように、導通路２４の上面、および、金属製支持体層の開口内の底面（導通路２５の下端面）に、電解めっきにより、ニッケル膜（厚さ２μｍ）、金膜（厚さ０．５μｍ）を順次形成した。
〔実装工程、剥離工程、ダイシング〕
上記で得た配線回路基板（金属製支持体層が剥離可能に付いたもの）の全ての実装領域にそれぞれチップを実装した。
イーヴィグループ社製のアライナー、ボンディング装置を用いて、アライメントを行い、真空度３Ｐａ、温度３００℃、圧力１．５ｇ／バンプの圧力にて、チップを実装した後、１８０℃にて２時間、接着剤層のエージングを行った。
さらに、配線回路基板上の各チップに樹脂封止を施した後、剥離層５とベース絶縁層２０ａとの界面で剥離して、該剥離層５と金属製支持体層とを除去し、個々の半導体装置へとダイシングした。
実施例２
本実施例では、外部接続用導体部の端面に接点用の貴金属めっきを施す手順として、金属製支持体層には開口を形成せず、初めから剥離層の所定位置に開口を設け、先に接点用の貴金属層を形成し、その上に導通路を形成している。
〔剥離層の形成〕
図５（ａ）に示すように、金属製支持体層１として、実施例１と同様のステンレス箔を用い、その上に、実施例１と同様の感光性ポリアミック酸溶液を用いて、ポリイミドから成る厚さ２μｍの剥離層５を形成した。剥離層のうち、外部接続用導体部を形成すべき所定位置には、開口ｈ３が設けられている。該開口の形状は円形であって、直径１００μｍである。
〔ベース絶縁層の形成、接点用の金属膜の形成〕
図５（ｂ）に示すように、実施例１と同様の感光性ポリアミック酸を用いて、開口ｈ３と一致した開口ｈ４を有するポリイミド層を形成し、ベース絶縁層２０ａとした。該ベース絶縁層２０ａの厚さは５μｍ、開口形状は円形であり、直径１００μｍである。
そして、開口（ｈ４＋ｈ３）内に露出している金属製支持体層の表面に、電解めっきにより、金層２１２、ニッケル層２１１を順次形成した。
〔種膜、下側の導通路、導体層の形成〕
図５（ｃ）に示すように、クロム、銅の順にスパッタリングを施して、種膜（クロム層の厚さ２０ｎｍ、銅層の厚さ１００ｎｍ）２３ａを形成し、電解銅めっきにより、所定の配線パターンとされた導体層２３、導通路２５を形成した。その後、導体層２３の無い部分の種膜を除去した。
〔上側の導通路の形成〕
図５（ｄ）に示すように、導体層２３の上をめっきレジストｒ１にて覆い（導通路を形成すべき部分は除く）、かつ、金属製支持体層１の下面を全面的にレジストｒ２にて覆い、電解銅めっきにより、直径８０μｍ、高さ１５μｍの導通路２４を形成した。
〔接着剤層の形成〕
図５（ｅ）に示すように、上記実施例１と同様の材料、手順にて、めっきレジストｒ１、ｒ２を除去し、露出した導体層２３および導通路２４を埋没させるように、接着剤層２０ｂを形成し、導通路２４の上端面が端子部として接着層上面に露出するように、該接着層をエッチングした。
〔接続用導体部の端面への金属膜の形成〕
図５（ｆ）に示すように、導通路２４の上端面に、電解めっきにより、ニッケル膜（厚さ２μｍ）、金膜（厚さ０．５μｍ）を順次形成した。
本実施例２では、図５（ａ）のように、最初に剥離層に開口を形成したので、実施例１に比べて、図４（ｄ）のように、端子のニッケルめっき、金めっきのために、金属製支持体層に開口部を形成する必要がない。
〔実装工程、剥離工程、ダイシング〕
上記で得た配線回路基板（金属製支持体層が剥離可能に付いたもの）に対して、実施例１と同様の手順にてチップ実装、樹脂封止を行ない、剥離層と金属製支持体層とを除去し、各素子へダイシングを行ない、半導体装置を得た。
実施例３
本実施例では、剥離層の材料として金属を用いた。
〔剥離層の形成〕
図６（ａ）に示すように、金属製支持体層１として、実施例１と同様のステンレス箔を用い、その上に、Ａｇから成る剥離層５（厚さ２５ｎｍ）を、真空蒸着法にて形成した。
〔ベース絶縁層の形成、接点用の金属膜の形成〕
図６（ｂ）に示すように、実施例１と同様の感光性ポリアミック酸を用いて、開口ｈ５を有するポリイミド層を形成し、ベース絶縁層２０ａとした。該ベース絶縁層２０ａの厚さは５μｍ、開口形状は円形であり、直径１００μｍである。
そして、開口内に露出しているＡｇの表面に、電解めっきにより、金層２１２、ニッケル層２１１を順次形成した。
〔種膜、下側の導通路、導体層の形成〕
図６（ｃ）に示すように、クロム、銅の順にスパッタリングを施して、種膜（クロム層の厚さ２０ｎｍ、銅層の厚さ１００ｎｍ）２３ａを形成し、電解銅めっきにより、所定の配線パターンとされた導体層２３、導通路２５を形成した。その後、導体層２３の無い部分の種膜を除去した。
図６（ｄ）に示すように、導体層２３の上をめっきレジストｒ１にて覆い（導通路を形成すべき部分は除く）、かつ、金属製支持体層１の下面を全面的にレジストｒ２にて覆い、電解銅めっきにより、直径８０μｍ、高さ１５μｍの導通路２４を形成した。
〔接着剤層の形成〕
図６（ｅ）に示すように、上記実施例１と同様の材料、手順にて、めっきレジストｒ１、ｒ２を除去し、露出した導体層２３および導通路２４を埋没させるように、接着剤層２０ｂを形成し、導通路２４の上端面が端子部として接着層上面に露出するように、該接着層をエッチングした。
〔接続用導体部の端面への金属膜の形成〕
図６（ｆ）に示すように、導通路２４の上端面に、電解めっきにより、ニッケル膜（厚さ２μｍ）２１１、金膜（厚さ０．５μｍ）２１２を順次形成した。
本実施例３では、図６（ｂ）のように、剥離層（Ａｇ層）を通して通電し、金、ニッケルめっきができるので、実施例１に比べて、図４（ｄ）のように、端子のニッケルめっき、金めっきのために、金属製支持体層に開口部を形成する必要がない。
〔実装工程、剥離工程、ダイシング〕
上記で得た配線回路基板（金属製支持体層が剥離可能に付いたもの）に対して、実施例１と同様の手順にてチップ実装、樹脂封止を行ない、剥離層と金属製支持体層とを除去し、各素子へのダイシングを行ない、半導体装置を得た。
実施例４
本実施例では、剥離層の材料をＴｉとし、厚さを１８ｎｍとし、該剥離層の形成法をＲＦ（Radio Frequency：高周波）スパッタリング法としたこと以外は、上記実施例と全く同様にして、半導体装置を形成した。
実施例５
本実施例では、剥離層の材料として無機酸化物（ＳｉＯ2）を用いた。
〔剥離層の形成〕
図４（ａ）に示すように、金属製支持体層１として、実施例１と同様のステンレス箔を用い、その上に、ＳｉＯ2 から成る剥離層５（厚さ７ｎｍ）を、スパッタリング法で形成した。
以下、〔ベース絶縁層の形成、接点用の金属膜の形成〕、〔種膜、下側の導通路、導体層の形成〕、〔接着剤層の形成〕、〔接続用導体部の端面への金属膜の形成〕、〔実装工程、剥離工程、ダイシング〕の手順、材料等は、実施例１と全く同様にして、半導体装置を得た。
なお、本実施例では、図４（ｄ）に示した工程において、金属製支持体層１の下面側から開口をエッチングで形成する際に、剥離層であるＳｉＯ2膜が非常に薄いので、金属製支持体層のエッチングによって、該剥離層も同時に除去される。
実施例６
本実施例では、図７に示すように、導体層を多層とした配線回路基板の製造例を示す。
図７の例は、ベース絶縁層と導体層とが繰り返して積層されていること以外は、上記実施例１で得られた構造と同様である。
本実施例では、図４（ａ）の〔金属製支持体層上への剥離層の形成〕から、図４（ｄ）の〔金属製支持体層への開口形成〕までは、実施例１と同様の加工を行う。この加工によって、図７に示すように、金属製支持体層１、剥離層５、第一のベース絶縁層２０１、第一の導通路２５１、第一の導体層２３１が形成される。種膜も、実施例１と同様である。
次に、本実施例では、図４（ｅ）の工程に進む替わりに、図４（ｂ）と同様の加工を再び行ない、第一の導体層２３１を第二のベース絶縁層２０２で埋め込み、その所定位置に開口を形成して、図４（ｃ）の如く、第二の導通路２５２、第二の導体層２３２を形成する。さらに前記と同様の加工を再び行ない、第三のベース絶縁層２０３、第三の導通路２５３、第三の導体層２３３を形成する。
次に、図４（ｅ）〜（ｆ）の工程に進み、上側の導通路２４の形成、接着剤層２０ｂの形成、端子部２１への金属膜の形成を行なう。
以上の加工によって、図７の配線回路基板を得た。
本発明の製造方法によれば、金属製支持体層によって支持されたフレキシブルな配線回路基板にチップを実装した後、該金属製支持体層を簡単に剥離することができ、しかも、該金属製支持体層は、再利用可能となる。
本発明の製造方法を説明するために、各工程で形成されていく配線回路基板の各部の様子を模式的に示した図である。ハッチングは、領域を区別するために適宜加えている（他の図も、同様である）。 本発明によって形成される配線回路基板の内部構造、導体の接続構造のバリエーションを示す図である。 配線回路基板の内部構造の一例をより詳しく示す模式図である。 本発明の実施例の加工手順を示す図である。 本発明の実施例の加工手順を示す図である。 本発明の実施例の加工手順を示す図である。 配線回路基板内の導体層を多層とする場合の構造例を示す図である。
符号の説明
１ 金属製支持体層
２ 配線回路基板
２１ 接続用導体部
２２ 外部接続用導体部
３ 半導体チップ
４ 半導体装置

Claims (10)

  1. 半導体チップが配線回路基板上に実装された構造を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記配線回路基板は、絶縁層の一方の面に前記半導体チップの電極に接続するための接続用導体部を有し、該絶縁層の他方の面に外部導体に接続するための外部接続用導体部を有し、これら接続用導体部と外部接続用導体部とが該絶縁層内に設けられた導体層を通じて互いに接続された構造を有する基板であり、
    該絶縁層は、下記金属製支持体層側のベース絶縁層と前記半導体チップ側の絶縁層とを有する積層構造であり、前記導体層から該ベース絶縁層を貫通し金属製支持体層側へ延びた導通路の先端部が外部接続用導体部となっており、
    当該製造方法は、
    前記配線回路基板を、金属製支持体層上に、剥離層を介在させて該金属製支持体層から剥離可能となるように、かつ、接続用導体部が該配線回路基板の上面に露出するように形成する工程と、
    前記配線回路基板の接続用導体部と半導体チップの電極とを接続して、該配線回路基板に半導体チップを実装する工程と、
    前記実装の後、金属製支持体層を配線回路基板から剥離する工程とを、
    有し、
    前記配線回路基板の形成に先立って、前記剥離層に、該配線回路基板の外部接続用導体部を形成すべき位置に開口を設けておき、配線回路基板の形成においては、前記剥離層の開口に一致した開口を有するベース絶縁層を形成し、該開口内に露出した金属製支持体層の表面に、電気的な接続性と耐食性を高めるための金属膜を形成しておき、該開口内に金属材料を充填して前記導通路とすることによって、該配線回路基板の外部接続用導体部の表面に前記金属膜を設けることを特微とする、前記半導体装置の製造方法。
  2. 上記金属膜の形成において、上記開口内に露出した金属製支持体層の表面に、電解めっきにより、金層、ニッケル層の順に形成し、それによって、該配線回路基板の外部接続用導体部の表面に、下地層をニッケルとし表層を金とする２層構造の金属膜を得る、請求項１に記載の製造方法。
  3. 剥離層がポリイミドからなる層であって、それによって、該剥離層と金属製支持体層とが一体的に配線回路基板から剥がれるようになっている、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 剥離層が、金属、金属酸化物、および、無機酸化物から選ばれる１つの材料からなる層であって、それによって、該剥離層と金属製支持体層とが一体的に配線回路基板から剥がれるようになっている、請求項１または２に記載の製造方法。
  5. 半導体チップ側の絶縁層が、接着剤層である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
  6. 半導体チップ自体に含まれる素子基板には、該素子基板を厚さ方向に貫通する導通路が設けられており、半導体チップの電極が、該導通路を通じて該素子基板の裏面側へと連絡し得る構造となっており、
    前記配線回路基板を該素子基板のいずれかの面側に積層し、該導通路の端部と、該配線回路基板の接続用導体部とを接続するものである、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
  7. 半導体チップが配線回路基板上に実装された構造を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記配線回路基板は、絶縁層の一方の面に前記半導体チップの電極に接続するための接続用導体部を有し、該絶縁層の他方の面に外部導体に接続するための外部接続用導体部を有し、これら接続用導体部と外部接続用導体部とが該絶縁層内に設けられた導体層を通じて互いに接続された構造を有する基板であり、
    該絶縁層は、下記金属製支持体層側のベース絶縁層と前記半導体チップ側の絶縁層とを有する積層構造であり、前記導体層から該ベース絶縁層を貫通し金属製支持体層側へ延びた導通路の先端部が外部接続用導体部となっており、
    当該製造方法は、
    前記配線回路基板を、金属製支持体層上に、剥離層を介在させて該金属製支持体層から剥離可能となるように、かつ、接続用導体部が該配線回路基板の上面に露出するように形成する工程と、
    前記配線回路基板の接続用導体部と半導体チップの電極とを接続して、該配線回路基板に半導体チップを実装する工程と、
    前記実装の後、金属製支持体層を配線回路基板から剥離する工程とを、
    有し、
    前記剥離層は、金属および金属酸化物から選ばれる１つの材料からなる層であって、それによって、該剥離層と金属製支持体層とが一体的に配線回路基板から剥がれるようになっており、
    配線回路基板の形成において、外部接続用導体部を形成すべき位置に開口を有するベース絶縁層を形成し、該開口内に露出した剥離層の表面に、電気的な接続性と耐食性を高めるための金属膜を形成しておき、該開口内に金属材料を充填して前記導通路とすることによって、該配線回路基板の外部接続用導体部の表面に前記金属膜を設けることを特微とする、前記半導体装置の製造方法。
  8. 上記金属膜の形成において、開口内に露出した剥離層の表面に、電解めっきにより、金層、ニッケル層の順に形成し、それによって、該配線回路基板の外部接続用導体部の表面に、下地層をニッケルとし表層を金とする２層構造の金属膜を得る、請求項７に記載の製造方法。
  9. 半導体チップ側の絶縁層が、接着剤層である、請求項７または８に記載の製造方法。
  10. 半導体チップ自体に含まれる素子基板には、該素子基板を厚さ方向に貫通する導通路が設けられており、半導体チップの電極が、該導通路を通じて該素子基板の裏面側へと連絡し得る構造となっており、
    前記配線回路基板を該素子基板のいずれかの面側に積層し、該導通路の端部と、該配線回路基板の接続用導体部とを接続するものである、
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の製造方法。
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