JP7347440B2 - Manufacturing method of wiring board for semiconductor package - Google Patents
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Description
本発明は、半導体パッケージ用配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a wiring board for a semiconductor package.
近年、半導体装置の高速、高集積化が進む中で、半導体チップの接続端子の狭ピッチ化が促進され、それに対応して配線基板側の接続端子の狭ピッチ化や配線の微細化が求められている。一方、FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)用配線基板とマザーボードとは、従来とほぼ変わらないピッチでの接続が要求されている。したがって、FCBGA用配線基板と半導体チップとを接続するためには、端子電極の寸法や接続端子のピッチが相互に異なるという課題を克服する必要がある。 In recent years, as semiconductor devices have become faster and more highly integrated, the pitch of connection terminals on semiconductor chips has become narrower, and in response there has been a demand for narrower pitches of connection terminals on wiring boards and miniaturization of wiring. ing. On the other hand, a wiring board for FCBGA (Flip Chip Ball Grid Array) and a motherboard are required to be connected at pitches that are almost the same as in the past. Therefore, in order to connect the FCBGA wiring board and the semiconductor chip, it is necessary to overcome the problem that the dimensions of the terminal electrodes and the pitch of the connection terminals are different from each other.
かかる課題を克服すべく、FCBGA用配線基板と半導体チップの間に、それらの端子電極の寸法や接続端子のピッチを変換する薄い配線基板として、インターポーザが使用されるようになった。 In order to overcome this problem, interposers have come to be used as thin wiring boards between FCBGA wiring boards and semiconductor chips to change the dimensions of terminal electrodes and the pitch of connection terminals.
しかしながら、半導体チップ側の微細化の進行に伴い、インターポーザを単にFCBGA用配線基板と同様の製造技術を用いて製造する場合は、接続端子の微細化(狭ピッチ化)が促進されるに伴い、それに対応するインターポーザの作り込みのため製造収率が低下するという問題があった。 However, with the progress of miniaturization on the semiconductor chip side, when manufacturing interposers simply using the same manufacturing technology as FCBGA wiring boards, as the miniaturization (narrowing pitch) of connection terminals is promoted, There was a problem in that the manufacturing yield was lowered due to the corresponding construction of the interposer.
その問題を解決するため、例えば特許文献1には、シリコンを使用した基板上に配線を形成して、半導体チップ接続用の配線基板(シリコンインターポーザ)とする技術が開示されている。一方、例えば特許文献2には、シリコンインターポーザを用いることなく、FCBGAの表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)等で平坦にしてから微細配線を形成する技術が開示されている。
To solve this problem, for example,
ここで、シリコンインターポーザは、半導体前工程用の設備を用いて作製されるシリコンウェハを利用して製造されるため、コストがかかる。加えて、シリコンウェハには形状、サイズに制限があり、1枚のウェハから作製できるインターポーザの数が比較的少ない。これらの要因が相まって、シリコンインターポーザが比較的高価になるという問題が有った。また、シリコンウェハは絶縁体ではなく半導体であることから、伝送特性が劣化するという問題もあった。 Here, the silicon interposer is manufactured using a silicon wafer that is manufactured using equipment for semiconductor pre-processing, so it is expensive. In addition, silicon wafers are limited in shape and size, and the number of interposers that can be produced from one wafer is relatively small. A combination of these factors has led to the problem that silicon interposers are relatively expensive. Furthermore, since silicon wafers are not insulators but semiconductors, there is also the problem that transmission characteristics deteriorate.
一方、特許文献2に示されるような、FCBGA用配線基板の平坦化を行い、その上に微細配線を直接形成する製造工程によれば、シリコンインターポーザを用いた場合のような伝送特性劣化の問題は生じ無い。しかしながら、かかる製造工程ではCMP研磨工程などが加わるため、FCBGA用配線基板自身の製造不良が増える事に加えて、難易度の高い微細配線層形成による製造不良が加わる事により、製造収率がさらに悪化するという問題があった。また、FCBGA用配線基板の反り、歪が生じた場合、半導体チップの実装が妨げられるという問題もあった。
On the other hand, according to the manufacturing process of flattening the FCBGA wiring board and directly forming fine wiring thereon, as shown in
上記の問題点に着目し、本発明は、半導体パッケージの収率の低下を抑制すると共に、半導体チップを良好に実装することが可能な半導体パッケージ用配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 Focusing on the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package, which can suppress a decrease in the yield of semiconductor packages and also enable good mounting of semiconductor chips. do.
上記の課題を解決するために、本発明の半導体パッケージ用配線基板の製造方法は、半導体チップを搭載する第1配線基板と、前記第1配線基板の半導体チップを搭載する面に配置され、絶縁樹脂層と配線層とを形成したビルドアップ層からなる第2配線基板と、を有し、前記第1配線基板と前記第2配線基板とが、その面に備えられたパッド電極上の突起電極を介して電気的に接続されており、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間にはアンダーフィルが備えられている半導体パッケージ用配線基板であって、前記第2配線基板の厚さは10μm~100μmであり、前記第2配線基板の半導体チップを実装する面には銅ポストが設けられており、前記第1配線基板はFCBGA用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである半導体パッケージ用配線基板の製造方法であって、
前記インターポーザの製造工程と、前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程と、を備えており、
前記インターポーザの製造工程は、
支持体であるガラスからなるキャリア基板の表面に、剥離層と、感光性樹脂からなる中間層と、を形成する工程と、
フォトリソ工程によって、中間層のパターン化を行う工程と、
パターン化された中間層と露出した剥離層の表面に、無機密着層と導電層をこの順に積層したシード層を形成した後、シード層の上に中間層以上の厚さの電解銅めっきを形成する工程と、
中間層の厚さと同等の厚さの電解銅めっきを残す様に、電解銅めっきと中間層を切削加工することにより、銅ポストと同じ高さの中間層を形成する工程と、
銅ポストまたは導通ビアの上を開口部とした絶縁樹脂パターンを形成し、絶縁樹脂パターンの頭頂部に配線パターンとなるトレンチを形成し、銅ポストまたは導通ビアと絶縁樹脂パターンの上に無機密着層と導電層を形成した後、絶縁樹脂パターンより厚く電解銅めっきし、絶縁樹脂パターンの頭頂部が露出する様に、電解銅めっきを切削加工することにより、絶縁樹脂パターンの頭頂部のトレンチに電解銅めっきが充填された配線パターンと銅ポストまたは導通ビアの上に導通ビアを形成する配線作成工程と、
必要な配線パターンの層数に従って前記配線作成工程を繰り返すことにより、最上層にパッド電極が露出した多層配線層を形成する工程と、
多層配線層の最上層に感光性絶縁樹脂層を形成後、フォトリソ工程により、パッド電極上に導通ビアを形成する開口部を備えた絶縁樹脂パターンを形成する工程と、
パッド電極にパッド表面処理層を形成する工程と、
パッド表面処理層の上に、突起電極を形成する工程と、を備えており、
前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程は、
前記FCBGA用配線基板と、前記キャリア基板が付随した前記インターポーザを位置合わせした後、フリップチップ実装する工程と、
前記インターポーザのキャリア基板側から剥離層にレーザ光を照射することにより、キャリア基板を剥離可能とする工程と、
キャリア基板を前記インターポーザより剥離し除去する工程と、
キャリア基板を剥離したことにより露出した中間層を除去する工程と、
中間層を除去する事により露出した銅ポスト表面の無機密着層と導電層を除去し、銅ポストを露出する工程と、を備えていることを特徴とする。
また、本発明の半導体パッケージ用配線基板の製造方法は、半導体チップを搭載する第1配線基板と、前記第1配線基板の半導体チップを搭載する面に配置され、絶縁樹脂層と配線層とを形成したビルドアップ層からなる第2配線基板と、を有し、前記第1配線基板と前記第2配線基板とが、その面に備えられたパッド電極上の突起電極を介して電気的に接続されており、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間にはアンダーフィルが備えられている半導体パッケージ用配線基板であって、
前記第2配線基板の厚さは10μm~100μmであり、
前記第2配線基板の半導体チップを実装する面には銅ポストが設けられており、前記第1配線基板はFCBGA用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである半導体パッケージ用配線基板の製造方法であって、
前記インターポーザの製造工程と、前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程と、を備えており、
前記インターポーザの製造工程は、
支持体であるガラスからなるキャリア基板の表面に、剥離層と、感光性樹脂からなる1層目の中間層と、無機密着層と導電層をこの順に積層したシード層と、をこの順に形成する工程と、
シード層の上に2層目の感光性樹脂からなる中間層を形成後、フォトリソ工程によって、2層目の中間層のパターン化を行う工程と、
パターン化された2層目の中間層をめっきマスクとして電解銅めっきする工程と、
予め設定した電解銅めっきの厚さを残す様に、電解銅めっきと中間層を切削加工することにより、銅ポストと同じ高さの中間層を形成する工程と、
銅ポストまたは導通ビアの上部を開口部とした絶縁樹脂パターンを形成し、絶縁樹脂パターンの頭頂部に配線パターンとなるトレンチを形成し、銅ポストまたは導通ビアと絶縁樹脂パターンの上に無機密着層と導電層を形成した後、絶縁樹脂パターンより厚く電解銅めっきし、絶縁樹脂パターンの頭頂部が露出する様に、電解銅めっきを切削加工することにより、絶縁樹脂パターンの頭頂部のトレンチに電解銅めっきが充填された配線パターンと銅ポストまたは導通ビア上に導通ビアを形成する配線作成工程と、
必要な配線の層数に対応して前記配線作成工程を繰り返すことにより、最上層にパッド電極が露出した多層配線層を形成する工程と、
多層配線層の最上層に感光性絶縁樹脂層を形成後、フォトリソ工程により、パッド電極上に導通ビアを形成する開口部を備えた絶縁樹脂パターンを形成する工程と、
パッド電極にパッド表面処理層を形成する工程と、
パッド表面処理層の上に、突起電極を形成する工程と、を備えており、
前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程は、
前記FCBGA用配線基板と、前記キャリア基板が付随した前記インターポーザを位置合わせした後、フリップチップ実装する工程と、
前記インターポーザのキャリア基板側から剥離層にレーザ光を照射することにより、キャリア基板を剥離可能とする工程と、
キャリア基板を前記インターポーザより剥離し除去する工程と、
キャリア基板を剥離したことにより露出した中間層を除去する工程と、
中間層を除去する事により露出した銅ポスト表面の無機密着層と導電層を除去し、銅ポストを露出する工程と、を備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package according to the present invention includes a first wiring board on which a semiconductor chip is mounted, and an insulated a second wiring board made of a build-up layer formed with a resin layer and a wiring layer, wherein the first wiring board and the second wiring board have protruding electrodes on pad electrodes provided on their surfaces. The wiring board for a semiconductor package is provided with an underfill between the first wiring board and the second wiring board, the thickness of the second wiring board being The width is 10 μm to 100 μm, copper posts are provided on the surface of the second wiring board on which the semiconductor chip is mounted, the first wiring board is an FCBGA wiring board, and the second wiring board is an interposer. A method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package, comprising:
The method includes a step of manufacturing the interposer, and a step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board,
The manufacturing process of the interposer is as follows:
forming a release layer and an intermediate layer made of a photosensitive resin on the surface of a carrier substrate made of glass as a support;
a step of patterning the intermediate layer by a photolithography process;
After forming a seed layer consisting of an insecure adhesive layer and a conductive layer laminated in this order on the surface of the patterned intermediate layer and exposed release layer, electrolytic copper plating is formed on the seed layer to a thickness equal to or greater than that of the intermediate layer. The process of
A step of forming an intermediate layer of the same height as the copper post by cutting the electrolytic copper plating and the intermediate layer so as to leave the electrolytic copper plating with the same thickness as the intermediate layer;
Form an insulating resin pattern with an opening above the copper post or conductive via, form a trench that will serve as a wiring pattern at the top of the insulating resin pattern, and apply an insulating adhesive layer over the copper post or conductive via and the insulating resin pattern. After forming a conductive layer, electrolytic copper plating is applied thicker than the insulating resin pattern, and by cutting the electrolytic copper plating so that the top of the insulating resin pattern is exposed, electrolytic copper is applied to the trench on the top of the insulating resin pattern. a wiring creation step of forming a conductive via on a wiring pattern filled with copper plating and a copper post or conductive via;
repeating the wiring creation step according to the required number of layers of the wiring pattern to form a multilayer wiring layer with pad electrodes exposed on the top layer;
After forming a photosensitive insulating resin layer on the top layer of the multilayer wiring layer, using a photolithography process to form an insulating resin pattern having an opening for forming a conductive via on the pad electrode;
forming a pad surface treatment layer on the pad electrode;
forming a protruding electrode on the pad surface treatment layer,
The step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board includes:
After aligning the FCBGA wiring board and the interposer attached with the carrier board, performing flip-chip mounting;
A step of making the carrier substrate peelable by irradiating the peeling layer with laser light from the carrier substrate side of the interposer;
a step of peeling and removing the carrier substrate from the interposer;
removing the intermediate layer exposed by peeling off the carrier substrate;
The present invention is characterized by comprising a step of removing the non-containing adhesive layer and the conductive layer on the surface of the copper post exposed by removing the intermediate layer to expose the copper post.
Further, the method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package of the present invention includes a first wiring board on which a semiconductor chip is mounted, an insulating resin layer and a wiring layer disposed on the surface of the first wiring board on which the semiconductor chip is mounted. a second wiring board made of a formed buildup layer, the first wiring board and the second wiring board are electrically connected via protruding electrodes on pad electrodes provided on the surfaces thereof. A wiring board for a semiconductor package, wherein an underfill is provided between the first wiring board and the second wiring board,
The thickness of the second wiring board is 10 μm to 100 μm,
A copper post is provided on the surface of the second wiring board on which a semiconductor chip is mounted, the first wiring board is a wiring board for FCBGA, and the second wiring board is a wiring board for a semiconductor package, which is an interposer. A manufacturing method,
The method includes a step of manufacturing the interposer, and a step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board,
The manufacturing process of the interposer is as follows:
A release layer, a first intermediate layer made of a photosensitive resin, and a seed layer in which an insecure adhesive layer and a conductive layer are laminated in this order are formed in this order on the surface of a carrier substrate made of glass as a support. process and
After forming a second intermediate layer made of a photosensitive resin on the seed layer, patterning the second intermediate layer by a photolithography process;
A process of electrolytic copper plating using the patterned second intermediate layer as a plating mask,
A process of forming an intermediate layer of the same height as the copper post by cutting the electrolytic copper plating and the intermediate layer so as to leave a preset thickness of the electrolytic copper plating;
Form an insulating resin pattern with the upper part of the copper post or conductive via as an opening, form a trench that will serve as a wiring pattern at the top of the insulating resin pattern, and apply an insulating adhesive layer over the copper post or conductive via and the insulating resin pattern. After forming a conductive layer, electrolytic copper plating is applied thicker than the insulating resin pattern, and by cutting the electrolytic copper plating so that the top of the insulating resin pattern is exposed, electrolytic copper is applied to the trench on the top of the insulating resin pattern. a wiring creation step of forming a conductive via on a wiring pattern filled with copper plating and a copper post or conductive via;
repeating the wiring creation step according to the number of required wiring layers to form a multilayer wiring layer with pad electrodes exposed on the top layer;
After forming a photosensitive insulating resin layer on the top layer of the multilayer wiring layer, using a photolithography process to form an insulating resin pattern having an opening for forming a conductive via on the pad electrode;
forming a pad surface treatment layer on the pad electrode;
forming a protruding electrode on the pad surface treatment layer,
The step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board includes:
After aligning the FCBGA wiring board and the interposer attached with the carrier board, performing flip-chip mounting;
A step of making the carrier substrate peelable by irradiating the peeling layer with laser light from the carrier substrate side of the interposer;
a step of peeling and removing the carrier substrate from the interposer;
removing the intermediate layer exposed by peeling off the carrier substrate;
The present invention is characterized by comprising a step of removing the non-containing adhesive layer and the conductive layer on the surface of the copper post exposed by removing the intermediate layer to expose the copper post.
本発明によれば、半導体パッケージの収率の低下を抑制すると共に、半導体チップを良好に実装することが可能な半導体パッケージ用配線基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package, which suppresses a decrease in the yield of semiconductor packages and allows a semiconductor chip to be mounted satisfactorily.
以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては説明を適宜省略する。また、各図面は説明を容易にするために適宜誇張して表現している場合がある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A wiring board according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in each figure described below, mutually corresponding parts are given the same reference numerals, and explanations of overlapping parts are omitted as appropriate. Further, each drawing may be appropriately exaggerated in order to facilitate explanation.
さらに、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法を特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項により規定される技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Furthermore, the embodiments of the present invention illustrate configurations for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the material, shape, structure, arrangement, and dimensions of each part. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.
なお、以下に説明する実施形態においては、FCBGA用配線基板を第1配線基板とも称する。また、第2配線基板は、支持体であるキャリア基板の上に形成されたビルドアップ多層配線層(ビルドアップ層又は多層配線層ともいう)である。そのビルドアップ多層配線層をインターポーザとして使用する。その厚さは10μm以上、100μm以下(好ましくは20μm以上、50μm以下)の薄い多層配線層であるため、ハンドリングを可能とするため、支持体としてキャリア基板が不可欠となる。キャリア基板の上に形成されたインターポーザを第1配線基板にフリップチップ実装後、キャリア基板は剥離・除去されるため、最終的に半導体パッケージ用配線基板には残らない。 Note that in the embodiment described below, the FCBGA wiring board is also referred to as a first wiring board. Further, the second wiring board is a buildup multilayer wiring layer (also referred to as a buildup layer or a multilayer wiring layer) formed on a carrier substrate that is a support. The built-up multilayer wiring layer is used as an interposer. Since it is a thin multilayer wiring layer with a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less (preferably 20 μm or more and 50 μm or less), a carrier substrate is essential as a support to enable handling. After the interposer formed on the carrier substrate is flip-chip mounted on the first wiring board, the carrier board is peeled off and removed, so that it does not ultimately remain on the semiconductor package wiring board.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態にかかる配線基板に半導体チップを実装した半導体パッケージの一例を示す断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board according to the present embodiment.
<FCBGA用配線基板を使用した半導体パッケージ>
本実施形態に係る半導体パッケージは、FCBGA用配線基板1(第1配線基板とも称する)の一方の面に、インターポーザ25が半田バンプ24を介して接合されている。半田バンプ24の代わりに銅ポスト(Cuピラー)または金バンプ31を使用しても良い。更に、インターポーザ25に半導体チップ4がフリップチップ実装された後、半導体チップ4とインターポーザ25の間にアンダーフィル2が挿入され、半導体パッケージ30となる。ここでは、半導体チップ4が実装される前のFCBGA用配線基板1とインターポーザ25とが、半導体パッケージ用配線基板を構成する。インターポーザ25は、樹脂と配線とが積層されてなるビルドアップ配線層のみで形成された微細配線層を備えた薄い多層配線層を備える第2配線基板3を含む。<Semiconductor package using FCBGA wiring board>
In the semiconductor package according to this embodiment, an
図7は、第2配線基板3の多層配線層25aの半導体チップとの実装面に形成された銅ポスト14を例示する断面図であり、図8は、銅ポスト14(図7参照)と半導体チップ4のパッド部とを半田バンプ33により接合した状態を例示した断面図である。
7 is a cross-sectional view illustrating the
FCBGA用配線基板(第1配線基板)1にインターポーザ25(第2配線基板3の多層配線層25a)が実装された際に形成される隙間が、絶縁樹脂部材としてアンダーフィル(樹脂)2で埋め固められている。さらにインターポーザ25の、FCBGA用配線基板1(図1参照)とは逆側の面に、半導体チップ4のパッド部と、第2配線基板の銅ポスト14が半田バンプ33(または金バンプ)などの接合手段で接合され、半導体チップ4とインターポーザ25との隙間がアンダーフィル2で埋め固められている。銅ポスト14は、形成される面から5~25μm、より好ましくは10~20μmで突出していると好ましく、その形状は柱状に限られず膜状やドーム状であってもよい。また、銅ポスト14のピッチは、半導体チップ4のパッド部のピッチに合わせて、40~55μmであると好ましい。
The gap formed when the interposer 25 (
(アンダーフィル)
アンダーフィル2は、FCBGA用配線基板1とインターポーザ25とを固定及び封止するために用いられる接着剤である。アンダーフィル2としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の内の1種またはこれらの樹脂の2種以上が混合された樹脂に、フィラーとしてシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等を加えた材料が用いられる。アンダーフィル2は、液状の樹脂を充填させることで形成してもよい。またアンダーフィル2の代わりに、絶縁性の接着部材として異方性導電フィルム(ACF)または接着及び絶縁の機能を同時に持つフィルム状接続材料(NCF)を用いることで、FCBGA用配線基板1とインターポーザ25とを固定し、これらの間を封止しても良い。(Underfill)
The
また、アンダーフィル32(図8)は、半導体チップ4とインターポーザ25とを固定及び封止するために用いられる接着剤であり、アンダーフィル2と同様の材料で構成される。なおこの場合も、アンダーフィル32の代わりに、異方性導電フィルム(ACF)または、フィルム状接続材料(NCF)を用いてもよい。
Further, the underfill 32 (FIG. 8) is an adhesive used to fix and seal the
インターポーザ25の半導体チップ4と接合される電極部分の配線ピッチ(ここでは銅ポスト14のピッチ)は、半導体チップ4とFCBGA用配線基板1とを直接接合する場合の、FCBGA用配線基板1の電極部分の配線ピッチ(ここでは半田バンプ24のピッチ)よりも狭くなっている。すなわち、インターポーザ25の半導体チップ4を実装する側の面は、半導体チップ4と接合する場合のFCBGA用配線基板1よりも微細な配線となっている。
The wiring pitch of the electrode portion of the
例えば、現在のハイバンドメモリ(HBM)の仕様に対応するためには、第2配線基板3において、配線幅を2μm以上、6μm以下にする必要がある。特性インピーダンスを50Ωに合わせるためには、配線幅が2μm、配線高さが2μmの場合、配線間の絶縁膜厚は2.5μmとなる。配線を含めた1層の厚さは4.5μmとなり、この厚さで5層の第2配線基板3を作製する場合、第2配線基板3は、総厚25μm程度と非常に薄いインターポーザとなる。
For example, in order to comply with the current high band memory (HBM) specifications, the wiring width in the
(第2配線基板3と第2配線基板の多層配線層25aとの関係)
図2Aは、本発明の一実施形態に係るキャリア基板を備えた状態の第2配線基板の一例を示す断面図である。図2Bは、図2Aの半田バンプ24を含む一部分を拡大したものである。図2A、図2Bに示すように、第2配線基板3は、ガラス基板などの薄くて平坦性が良好であり、且つ熱膨張係数がシリコンウェハに近い材料を使用したキャリア基板5上に、まず剥離層6を形成し、その剥離層6の上に多層配線層25aを形成したものである。第2配線基板3のキャリア基板5と反対側の最表面の絶縁樹脂層21a(図4I参照)に形成された開口部の底面には、導通ビア17が露出しており、その表面はパッド表面処理層23が形成される。これにより半田バンプ24を形成可能となる。半田バンプ24の代わりに金バンプ又は銅バンプを用いることもできる。(Relationship between the
FIG. 2A is a cross-sectional view showing an example of a second wiring board including a carrier board according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is an enlarged view of a portion including the solder bumps 24 in FIG. 2A. As shown in FIGS. 2A and 2B, the
(第2配線基板)
図3A~図3Eを用いて、第2配線基板をFCBGA用配線基板に転写接合する製造工程の一例を説明する。
図3Aに示すように、このキャリア基板5に形成された、半田バンプ24を備えた第2配線基板3の多層配線層25aを、別に製造したFCBGA用配線基板1にフリップチップ実装可能な位置に配置する。そして、図3Bに示すように、フリップチップ実装した後、FCBGA用配線基板1と第2配線基板3の多層配線層25aとの間に、アンダーフィル2等の樹脂を充填し固める。その後、図3Cに示すように、レーザ光Lの照射により剥離層6を分解し、図3Dに示すように、キャリア基板5を第2配線基板3の多層配線層25aから剥離し、取り除く。(Second wiring board)
An example of a manufacturing process for transferring and bonding the second wiring board to the FCBGA wiring board will be described with reference to FIGS. 3A to 3E.
As shown in FIG. 3A, the
更に、中間層8と、配線形成や中間層8と絶縁樹脂との密着性付与のために形成したシード層11と、を第2配線基板3の多層配線層25aから取り除き、図3Eに示すように、第2配線基板3に形成された半導体チップ4との接続用の銅ポスト14を露出させる。これによって、本実施形態に係る半導体パッケージ用配線基板100が形成される。
Further, the
上記手順で、厚さ100μm以下の第2配線基板3の多層配線層25aをFCBGA用配線基板1に接合することによって、厚さ100μm以下の薄い第2配線基板3の多層配線層25aを、FCBGA用配線基板1に平坦に接合することができる。この様にして、第1配線基板であるFCBGA用配線基板1に、第2配線基板3の多層配線層25aだけを電気的に接続して転写することによって、半導体パッケージ用配線基板100(図3E参照)を得ることができる。この半導体パッケージ用配線基板100に半導体チップ4を実装することにより、半導体パッケージ30(図1)が完成する。
By joining the
一般的にFCBGA用配線基板は高剛性であり、半導体チップとのCTE(熱膨張係数)差があると接合が破壊し易いが、その接合強さが強いほど接合が破壊しにくくなる性質がある。 Generally, FCBGA wiring boards have high rigidity, and if there is a difference in CTE (coefficient of thermal expansion) with the semiconductor chip, the bond is likely to break, but the stronger the bond, the harder the bond will break. .
本実施形態に係る半導体パッケージ用配線基板100では、FCBGA用配線基板1と半導体チップ4とは、薄いインターポーザ25を介して間接的に接合されている。そのため、CTE差が相互に影響しにくく、高い信頼性を確保することができる。
In the semiconductor
<半導体パッケージ用配線基板100の製造方法>
次に、本実施形態に係る第2配線基板3を備えた半導体パッケージ用配線基板100の製造工程の一例を説明する。<Method for
Next, an example of the manufacturing process of the semiconductor
(キャリア基板)
キャリア基板5としては、例えば、ガラス基板を用いることができる。ガラス基板は平滑性に優れており、低膨張ガラスであればCTEがシリコンウェハに近く、第2配線基板3の多層配線層25aの微細なパターンを、半導体チップに近いパターン配置精度で形成するのに適している。また、キャリア基板5は、FCBGA用配線基板1と接合した時の平坦性の確保に効果がある。キャリア基板5としてガラス基板を用いた場合、ガラス基板の厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を抑制する観点から厚い方が望ましく、例えば0.7mm以上であれば第2配線基板3の厚みの10倍程度の厚みになり、各絶縁樹脂や配線層の応力の総和による反りを押さえ込める。一方、ガラス基板の厚みが厚過ぎると、第2配線基板3とキャリア基板5の総重量が大きくなり、搬送しづらくなると共に、加工サイズに個片化することが難しくなるため、1.1mm程度以下の厚さが好ましい。また、ガラスのCTEは3~9ppm/℃程度のものが好ましい。(carrier board)
As the
(第2配線基板の第一の製造方法)
図4A~図4Jを用いて第2配線基板の第一の製造方法を説明する。
まず、第2配線基板3(図1参照)となる配線基板を作製する。図4Aに示すように、キャリア基板5の一方の面に、後工程で、キャリア基板5を剥離するための剥離層6を形成する。
剥離層6は、赤外線ないし紫外線のレーザで分解し層間剥離を生じさせる材料であり、例えば、アモルファスシリコンやカーボン分散アクリル樹脂などを好適に使用することができる。アモルファスシリコンはUV-YAGレーザの照射により分解でき、カーボン分散アクリル樹脂は赤外線レーザの照射により分解することができる。(First manufacturing method of second wiring board)
The first method of manufacturing the second wiring board will be explained using FIGS. 4A to 4J.
First, a wiring board that will become the second wiring board 3 (see FIG. 1) is manufactured. As shown in FIG. 4A, a
The
この剥離層6の上に260℃における熱重量変化が5%以下である感光性レジストを塗工し、前記感光性レジスト層に、銅ポストに相当する開口部とアライメントマークとなる開口部を形成し、中間層8を形成する(フォトリソ工程による中間層のパターン化)。この様な感光性レジストの材料としては、ネガ型のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、環化ゴム系樹脂などを挙げることができる。
A photosensitive resist having a thermogravimetric change of 5% or less at 260° C. is coated on this
次いで、図4Bの拡大図に示す様に、中間層8の上に、スパッタ成膜により無機密着層9aと、低抵抗材料からなる導電層13aの積層膜または導電層13aの単層からなるシード層11を形成する。中間層8とシード層11とで、後工程で除去可能な除去層を構成する。
Next, as shown in the enlarged view of FIG. 4B, on the
次いで、図4B,図4Cに示すように、シード層11上に電解銅めっき10aを形成し、中間層8上に析出した電解銅めっき10aを、切断ラインまでCMP(Chemical Mechanical Polishing)またはグラインダなどの表面切削手段により除去する。以上により、図4Dに示す如く、半導体チップとの接続用の銅ポスト14を形成することができる。
Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, an
次に、図4Eの左図に示すように、中間層8と銅ポスト14の上に、絶縁樹脂15を形成する。本実施形態では、絶縁樹脂15は感光性のフェノール系樹脂を用いてスピンコート法により形成する方法により形成可能である。また、スピンコート法で形成する他に、絶縁樹脂フィルムを真空ラミネータ圧縮キュアすることにより絶縁樹脂15を形成することも可能である。この場合、平坦性の良い絶縁樹脂15を形成することができる。感光性の絶縁樹脂としては、フェノール系樹脂に限定するものではなく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはこれらの混合物、ないしポリイミド樹脂などが使用できる。また、ポジ型レジスト、ネガ型レジストの何れも使用できる。
Next, as shown in the left diagram of FIG. 4E, an insulating
また、中間層8と絶縁樹脂15の化学結合性が高く、中間層8の剥離性を阻害する場合は、中間層8の上に、中間層8と絶縁樹脂15の両方との密着性の高い無機密着層9bを形成する。ここで形成した無機密着層9bは、第2配線基板3として実装した後、中間層8と共に除去すればよい。
In addition, if the
本実施形態では絶縁樹脂15に感光性フェノール系樹脂を使用しており、図4Eの右図に示した様に、UV露光16を行った後、現像を行なうことより導通ビア17を形成することができる。ここでは、UV露光された部分が現像で除去されるポジ型レジストを例に取り説明しているが、ネガ型レジストを使用することも可能である。また非感光性の絶縁樹脂を使用する場合、導通ビア17を形成する部位にレーザ光を照射することによって除去する方法で、導通ビア17を形成しても良い。なお、後述する微細パターン7を形成するためのトレンチ12は、この工程で、感光性レジストを塗工・露光・現像することによって作製することができる(絶縁樹脂パターンの作成)。
In this embodiment, a photosensitive phenolic resin is used as the insulating
次に、UVプラズマや酸素プラズマにより絶縁樹脂15の表面改質をおこなった後、図4Fに示すように、TiとCuを連続でスパッタ成膜することで、電解銅めっき10bを形成するためのシード層18aを形成する。このシード層18aの上に微細パターン7を形成するが、導電層として使用するスパッタCuは絶縁樹脂15との密着性が弱いため、Tiを下層の絶縁樹脂15との無機密着層として形成するのが一般的である。無機密着層はTiに限定するものでは無く、TiWやITOなど、導電層と絶縁樹脂15との密着性を有する材料であればよい。
Next, after surface modification of the insulating
(微細パターンの形成方法)
微細パターン7の形成方法としては、パターン化された絶縁樹脂15の表面に微細パターン7となるトレンチ12を形成し、導通ビア17とトレンチ12を電解銅めっき10bで被覆充填したのち、絶縁樹脂15の表面に乗った不要な銅めっき10bをCMPないし、グラインダなどの表面切削手段により切断ラインまで除去し、形成することができる(図4E~図4F参照)。(Method for forming fine patterns)
The method for forming the
あるいは、微細パターン7の形成方法として、図6Aに示すように、図4Dに示す状態として、まず銅ポスト14と中間層8の表面にシード層18を形成する。次いで、図6Bに示すように、無機密着層9bと導電層13bの積層膜からなるシード層18の上に、剥離可能な感光性レジスト19にて微細パターン7に相当する開口部19aと開口部13を形成する。
更に図6C、図6Dに示すように、電解銅めっきで開口部19aと開口部13に電解銅めっき10bを形成し、図6Eに示すように、前記電解銅めっき10bの表面をCMPないし、グラインダなどの表面切削手段により切断ラインまで削り、所望の配線厚に調整する。その後、感光性レジスト19を除去する。さらに、図6Fに示すように、シード層18である導電層13bと無機密着層9b(図6B参照)をウェットエッチングまたは反応性ガスによるドライエッチングによる除去することにより、銅ポスト14と電気的に接続した微細パターン7を形成することができる。なお、本実施形態においては、微細パターン7として、L(ライン)/S(スペース)において、ラインが5μm以下、スペースが5μm以下のパターンを指すものとする。Alternatively, as a method for forming the
Further, as shown in FIGS. 6C and 6D,
シード層18の膜厚は、エッチング除去する際、サイドエッチングによる微細パターンの配線細りを抑制するため、例えばL/Sが2μm/2μmが要求される場合、1μm以下望ましくは0.3μm以下で形成するのが良い。
微細パターン7の形成方法は、上記いずれかを用いれば良い。The
As the method for forming the
図4Eから図4Fの工程を配線層の形成工程(配線作成工程)とし、積み重ねる配線層数に合わせ、図4Eから図4Fに示す配線層の形成工程を必要回数だけ繰り返すことにより、所望の配線層数を備え、且つ微細パターン7を備えたビルドアップ層からなる第2配線基板3の多層配線層25a(図2A参照)を得ることができる。本実施形態によれば、キャリア基板5に対してビルドアップ層の配線層を順次形成しているため、製造工程上、多層配線層25aにおける一つの配線層では、組み合わせるFCBGA用配線基板1に接近するにしたがってその断面形状が大きくなり、例えば導通ビアは先開テーパ形状となる。
The steps shown in FIGS. 4E to 4F are used as wiring layer forming steps (wiring creation steps), and the steps of forming wiring layers shown in FIGS. It is possible to obtain the
次に、図4Gに示すように、第2配線基板3のFCBGA用配線基板1側の最表面となる絶縁樹脂層21を形成する。本実施形態では、例えば感光性フェノール系樹脂を使用して絶縁樹脂層21を形成することができる。パッド電極20及び絶縁樹脂15を含む領域を覆うように、絶縁樹脂層21を形成する。
Next, as shown in FIG. 4G, an insulating
次に図4Hに示すように、UV露光22を行った後、現像を行なうことにより、図4Iに示すように、パッド電極20を露出させる開口部を備えた絶縁樹脂層21aを形成し、ベークによって絶縁樹脂層21aを硬化させて安定させる。
Next, as shown in FIG. 4H,
次に、パッド電極20表面のCuの酸化防止と半田バンプの濡れ性を良くするために、表面処理を行なう。本実施形態では、例えばパッド電極20表面に、ニッケル層、鉛層、金層(Ni/Pd/Au)をこの順序で積層したパッド表面処理層23を成膜する。なお、パッド電極20の表面にOSP(Organic Sold Erability Preservative、水溶性プレフラックスによる表面処理)膜を成膜しても良い。
Next, surface treatment is performed to prevent oxidation of Cu on the surface of the
次に図4Jに示すように、このパッド表面処理層23に半田ペーストを形成後、リフローすることにより、突起電極である半田バンプ24を形成することができる。その後、キャリア基板5を個片化することで、個片化されたキャリア基板5が付随した第2配線基板3が完成する。
Next, as shown in FIG. 4J, a solder paste is formed on this pad
(半導体パッケージ用配線基板100)
次に、半導体パッケージ用配線基板について図3A~図3Eを使用して説明する。
上述のようにして得られたキャリア基板5が付随した多層配線層25aを含む第2配線基板3を、図3Aから図3Eに示すように、FCBGA用配線基板1(第1配線基板)にフリップチップ実装技術などで接合することにより、半導体パッケージ用配線基板100を得ることができる。この際、FCBGA用配線基板1(第1配線基板)と第2配線基板3として、共に良品を使用することにより、どちらか一方が不良品であったり、両方とも不良品である場合のフリップチップ実装工程を実施しなくて済むため、この工程の効率化を行う事ができる。(
Next, a wiring board for a semiconductor package will be explained using FIGS. 3A to 3E.
The
以下に、詳しく説明する。
予め、良品であるFCBGA用配線基板1と、第2配線基板3を用意しておく。
まず、図3A、図3Bに示すようにキャリア基板5が付随した第2配線基板3の端子、つまり、半田バンプ24の位置に合わせて設計、製造したFCBGA用配線基板1に、フリップチップ実装技術によりキャリア基板5が付随した第2配線基板3を接合し、両基板の間に形成された隙間をアンダーフィル2で充填し、固める。This will be explained in detail below.
A good
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a flip-chip mounting technique is applied to an
次に図3Cに示すように、キャリア基板5の背面、すなわち、キャリア基板5のFCBGA用配線基板1とは逆側の面から、レーザ光Lをキャリア基板5との界面に形成された剥離層6に照射することで剥離可能となったキャリア基板5を、図3Dに示す様に第2配線基板3から取り外す。
Next, as shown in FIG. 3C, the laser beam L is applied to the peeling layer formed at the interface with the
次に図3Eに示すように、キャリア基板5を剥離した後、感光性レジストからなる中間層8を前記感光性レジストの現像液または剥離液にて除去する。
Next, as shown in FIG. 3E, after the
この中間層8としては耐熱性があり、第2配線基板3の製造プロセスや、半田バンプのリフロー時の熱によっても完全硬化や劣化をせず、感光性レジスト用の現像液や剥離液にて簡単に除去できるものを使用することができる。
This
最後に、銅ポスト14表面の無機密着層9aをウェットエッチングまたは反応性ガスにてドライエッチングし、図3Eに示すように、半導体チップ4と接続する銅ポスト14を露出させる。これにより半導体パッケージ用配線基板100が完成する。
Finally, the
(半導体チップの実装)
本実施形態では、銅ポスト14の表面に半田ペースト層を形成し、この半導体パッケージ用配線基板100の第2配線基板3の多層配線層25a側に半田ペーストを介して半導体チップ4を搭載しリフローにより半田付けし、更に第2配線基板3の多層配線層25aと半導体チップ4との間にアンダーフィル32を充填することによって、図1に示すような半導体パッケージ30を作ることができる。(Semiconductor chip mounting)
In this embodiment, a solder paste layer is formed on the surface of the
(第2配線基板の第二の製造方法)
次に、図5A~図5Fにて、本実施形態に係る第2配線基板3の多層配線層25aを備えた半導体パッケージ用配線基板100の第二の製造方法を説明する。(Second manufacturing method of second wiring board)
Next, with reference to FIGS. 5A to 5F, a second method for manufacturing the semiconductor
図5Aに示すように、キャリア基板5の一方の面に、後工程で、キャリア基板5を剥離するための剥離層6を形成する。剥離層6は、赤外線ないし紫外線のレーザで分解し層間剥離を生じる材料である。この様な材料としては、例えば、アモルファスシリコンやカーボン分散アクリル樹脂などを挙げることができる。
As shown in FIG. 5A, a
次いで、図5Bに示すように、この剥離層6の上に260℃における熱重量変化が5%以下である第1の中間層8aを形成し、その上に、スパッタ成膜により無機密着層9aと導電層13aを積層した積層膜または導電層13aの単層からなるシード層11を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a first
次いで、前記シード層11の上に、図5Cに示すように、銅ポストに相当する開口部とアライメントマークとなる開口部を形成し、第2の中間層8bを形成する。更に、シード層11上の第2の中間層8bの開口部に電解銅めっき10を形成した後、第2の中間層8bと電解銅めっき10の表面をMechanical Polishingまたは切削により切断ラインまで除去する。これにより、図5Dに示すように、半導体チップとの接続用の銅ポスト14を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5C, openings corresponding to copper posts and openings serving as alignment marks are formed on the
次に、図5Eに示すように、中間層8bと銅ポスト14の上に絶縁樹脂15を形成する。本実施形態では、絶縁樹脂15を感光性の絶縁樹脂を含有した塗工液を用いてスピンコート法により形成しても良いし、スピンコート法で形成することも可能である。また絶縁樹脂15を、絶縁樹脂フィルムを真空ラミネータ圧縮キュアすることにより形成することも可能である。この場合は、平坦性の良い絶縁膜を形成することができる。感光性の絶縁樹脂としては、フェノール系樹脂の他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはこれらの混合物、ないしポリイミド樹脂などが使用できる。また、ポジ型レジスト、ネガ型レジストの何れでも良い。
Next, as shown in FIG. 5E, an insulating
また、中間層8bと絶縁樹脂15の化学結合性が高く、中間層8bの剥離性を阻害する場合は、中間層8bの上に、中間層8bと絶縁樹脂15の両方との密着性が高い無機密着層9aを形成することも可能である(図4B参照)。ここで形成した無機密着層9aは、第2配線基板3の多層配線層25aとしてFCBGA用配線基板1に実装した後、中間層8bと無機密着層9aを除去すればよい。
In addition, if the chemical bond between the
次に、図5Fに示すように、絶縁樹脂15の上にシード層18を形成し、絶縁樹脂の上面に形成した微細パターン7となるトレンチ12と、下層の銅配線と電気的導通を得る導通ビア17となる開口部と、を電解銅めっき10bにて被覆する。次に、絶縁樹脂15と電解銅めっき10bの表面をMechanical Polishingまたは切削により、絶縁樹脂15の上面とほぼ面一となる様に切断ラインまで除去することで、微細パターン7と導通ビア17を形成する(図5Fの下図参照)。
Next, as shown in FIG. 5F, a
導通ビア17と中間層8bの上に、絶縁樹脂15と微細パターン7を積層形成する工程は、図5Eから図5Fと同じ工程(配線作成工程)を必要な回数繰り返すことで、絶縁樹脂15の中に所望する層数の微細パターン7を備えたビルドアップ層を形成することが可能である。本実施形態によれば、キャリア基板5に対してビルドアップ層の配線層を順次形成しているため、製造工程上、多層配線層25aにおける一つの配線層では、組み合わせるFCBGA用配線基板1に接近するにしたがってその断面形状が大きくなり、例えば導通ビアは先開テーパ形状となる。
次に、図4Gから図4Jに示した工程と同様な工程を経て、最表面の絶縁樹脂層とパッド表面処理と半田バンプを形成すればよい。The process of laminating the insulating
Next, the outermost insulating resin layer, pad surface treatment, and solder bumps may be formed through steps similar to those shown in FIGS. 4G to 4J.
次に、図3Aから図3Eに示した工程と同様な工程を経て、キャリア基板5の背面、すなわち、キャリア基板5のFCBGA用配線基板1とは逆側の面からレーザ光Lをキャリア基板5との界面に形成された剥離層6に照射し、キャリア基板5を取り外す。
Next, through steps similar to those shown in FIG. 3A to FIG. The
次にキャリア基板5を剥離した後、感光性レジストからなる中間層8を前記感光性レジストの現像液または剥離液にて除去する。
Next, after peeling off the
次に中間層8と絶縁樹脂15との間に形成したシード層18をウェットエッチングないし反応性ガスによるドライエッチングにより除去し、半導体チップ4と接続する銅ポスト14を露出させる。これにより非常に薄い第2配線基板3の多層配線層25a(インターポーザ25)が付随した半導体パッケージ用配線基板100(図3E参照)が完成する。
Next, the
本実施形態では、銅ポスト14の表面に半田ペースト層を形成し、この半導体パッケージ用配線基板100の第2配線基板3の多層配線層25a側に半田ペーストを介して半導体チップ4を搭載しリフローにより実装し、第2配線基板3の多層配線層25aと半導体チップ4との間にアンダーフィル32を充填することによって、図1に示すような半導体パッケージ30を作ることができる。
In this embodiment, a solder paste layer is formed on the surface of the
(半導体パッケージ用配線基板100による効果)
このように、本実施形態によれば、FCBGA用配線基板(第1配線基板)1と、第2配線基板3となる、キャリア基板5上に形成した第2配線基板3の多層配線層25aと、を別々に製造し、これらを接合することで、インターポーザ25(すなわち第2配線基板3の多層配線層25a)が付随した半導体パッケージ用配線基板100(図3E)を製造することができる。FCBGA用配線基板1と、キャリア基板5を備えた第2配線基板3の多層配線層25aとを接合する際に、それぞれの良品のみを選定し、良品どうしを接合して半導体パッケージ用配線基板100を形成することによって、収率の低下を防止することができる。(Effects of
As described above, according to the present embodiment, the FCBGA wiring board (first wiring board) 1 and the
また、キャリア基板5としてシリコン基板ではなくガラス基板を利用することができるため、効率の高い基板製造が可能となり、コスト低減を図ることができる。
Further, since a glass substrate can be used as the
また、第2配線基板3となるキャリア基板5上に銅ポスト14を形成することで、狭ピッチのバンプ配置にて、且つ銅ポスト14の高さを均一に形成することが可能となり、銅ポスト14と半導体チップ4との接続部の半田のハミ出しや、不足による電気的なショートや、断線を抑制し、接続信頼性の高い実装が可能になる。
In addition, by forming the copper posts 14 on the
また、剥離層6と絶縁樹脂15との間に中間層8を形成することで、剥離層6にレーザ光を照射する際、剥離層6を透過したレーザ光が中間層8までで減衰し、それにより絶縁樹脂15や微細パターン7へのダメージを回避することができる。
Furthermore, by forming the
また、FCBGA用配線基板1と、キャリア基板5を備えた第2配線基板3の多層配線層25aとを、それぞれの製造プロセスが完了した後、接合及び貼り合わせているため、基板の表裏面における配線密度や層数、構造の違いによって半導体パッケージ用配線基板100に反りが生じることを回避することができる。
Furthermore, since the
さらに、キャリア基板5として、高剛性で低CTEの歪みの少ないキャリアを基板として用いることにより、キャリアを外した後の配線層の表面は平坦でパッドの配置精度も高くなり、チップ実装が容易となる。
Furthermore, by using a high-rigidity, low-CTE, low-distortion carrier as the
また、特に第2配線基板3がフィルム状の薄い基板である場合、FCBGA用配線基板1に半田バンプを介して接合することは困難である。しかしながら、本実施形態では、上述のように、キャリア基板5の上に第2配線基板3の多層配線層25aを形成し、さらにキャリア基板5を備えた第2配線基板3の多層配線層25aをFCBGA用配線基板1に半田バンプ24を介して接合し、アンダーフィル32を充填して第2配線基板3の多層配線層25a側とFCBGA用配線基板1とを接合した後、キャリア基板5を除去することで、FCBGA用配線基板1にインターポーザ25が接合された半導体パッケージ用配線基板100を実現しているため、インターポーザ25が薄い基板であっても容易にFCBGA用配線基板1に半田バンプを介して接合することができる。
Further, especially when the
また、FCBGA用配線基板1と半導体チップ4とにCTE差があると接合が破壊されやすいが、FCBGA用配線基板1と半導体チップ4とをインターポーザ25を介して接合することで、相互の距離が広がるため、CTE差による影響を緩和することができる。厚さが薄いインターポーザ25は、それ自体のCTE差があってもそれによる応力が小さいため影響は少なく、FCBGA配線用基板1と半導体チップ4とのCTE差による影響の低減を妨げることが無い。そのため、接続信頼性や、反りによるインターポーザ25表面の平滑性を向上させることができる。
Furthermore, if there is a CTE difference between the
つまり、インターポーザ25は、厚さの薄いものでも半導体パッケージ用配線基板100を実現することができ、100μm以下の厚さであれば、本実施形態に係る半導体パッケージ用配線基板100の効果を十分に発揮し、特に厚さ10μmから20μmで最もその効果を発揮する。
In other words, even if the
本実施形態の半導体パッケージ用配線基板によれば、それぞれ別工程で製造したFCBGA用配線基板(第1配線基板)とインターポーザ(第2配線基板)の良品のみを使用して、第1配線基板に第2配線基板をフリップチップ実装し、両者の間に形成された隙間にアンダーフィルを充填し固化させた半導体パッケージ用配線基板である。そのため、フリップチップ実装工程の収率の低下を抑制し、生産効率を上げる事ができる。また、インターポーザの厚さが10μm~100μmと薄いため、半導体パッケージ用配線基板に反りなどの変形が抑制される。そのため、半導体チップの実装が容易になる。 According to the wiring board for a semiconductor package of this embodiment, only good products of the FCBGA wiring board (first wiring board) and the interposer (second wiring board) manufactured in separate processes are used to form the first wiring board. This is a wiring board for a semiconductor package in which a second wiring board is flip-chip mounted, and an underfill is filled in the gap formed between the two and solidified. Therefore, it is possible to suppress a decrease in yield in the flip-chip mounting process and increase production efficiency. Furthermore, since the thickness of the interposer is as thin as 10 μm to 100 μm, deformation such as warping of the wiring board for a semiconductor package is suppressed. Therefore, mounting of the semiconductor chip becomes easy.
また、本実施形態の半導体パッケージ用配線基板を使用した半導体パッケージによれば、インターポーザの厚さが薄いため、反りなどの変形が抑制されるため、またFCBGA用配線基板とインターポーザの間に形成される空間にもアンダーフィルが充填され、固定されるため、半導体チップと配線基板の接続信頼性を高くすることができる。 Further, according to the semiconductor package using the semiconductor package wiring board of this embodiment, since the thickness of the interposer is thin, deformation such as warping is suppressed. Since the underfill is also filled and fixed in the space between the semiconductor chip and the wiring board, the reliability of the connection between the semiconductor chip and the wiring board can be increased.
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。 Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the invention is not limited by these descriptions. Various modifications of the disclosed embodiments, as well as other embodiments of the invention, will be apparent to those skilled in the art from reading the description of the invention. Therefore, the claims should be understood to cover those modifications or embodiments that fall within the scope and spirit of the invention.
本発明は、FCBGA用配線基板と、ICチップとの間に介在するインターポーザ等の配線基板と、を備える半導体装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a semiconductor device including a wiring board for FCBGA and a wiring board such as an interposer interposed between an IC chip.
1…FCBGA用配線基板(第1配線基板);2、32…アンダーフィル;3…第2配線基板;4…半導体チップ;5…キャリア基板;6…剥離層;7…微細パターン;8、8a、8b…中間層;9、9a、9b…無機密着層;10、10a、10b…電解銅めっき;11…シード層;12…トレンチ(溝);13…開口部;13a、13b…導電層;14…銅ポスト;15…絶縁樹脂;16…UV露光;17…導通ビア;18、18a…シード層;19…感光性レジスト;19a…開口部;20…パッド電極;21、21a…絶縁樹脂層;22…UV露光;23…パッド表面処理層(Ni/Pd/Au);24、33…半田バンプ;25…第2配線基板の多層配線層(インターポーザ);30…半導体パッケージ;31…Cuピラーまたは金バンプ;100…半導体パッケージ用配線基板 1... FCBGA wiring board (first wiring board); 2, 32... Underfill; 3... Second wiring board; 4... Semiconductor chip; 5... Carrier board; 6... Peeling layer; 7... Fine pattern; 8, 8a , 8b... intermediate layer; 9, 9a, 9b... non-containing adhesion layer; 10, 10a, 10b... electrolytic copper plating; 11... seed layer; 12... trench (groove); 13... opening; 13a, 13b... conductive layer; 14... Copper post; 15... Insulating resin; 16... UV exposure; 17... Conductive via; 18, 18a... Seed layer; 19... Photosensitive resist; 19a... Opening; 20... Pad electrode; 21, 21a... Insulating resin layer ;22...UV exposure;23...Pad surface treatment layer (Ni/Pd/Au);24,33...Solder bump;25...Multilayer wiring layer (interposer) of second wiring board;30...Semiconductor package;31...Cu pillar Or gold bump; 100...wiring board for semiconductor package
Claims (4)
前記第1配線基板の半導体チップを搭載する面に配置され、絶縁樹脂層と配線層とを形成したビルドアップ層からなる第2配線基板と、を有し、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とが、その面に備えられたパッド電極上の突起電極を介して電気的に接続されており、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間にはアンダーフィルが備えられている半導体パッケージ用配線基板であって、
前記第2配線基板の厚さは10μm~100μmであり、
前記第2配線基板の半導体チップを実装する面には銅ポストが設けられており、前記第1配線基板はFCBGA用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである半導体パッケージ用配線基板の製造方法であって、
前記インターポーザの製造工程と、前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程と、を備えており、
前記インターポーザの製造工程は、
支持体であるガラスからなるキャリア基板の表面に、剥離層と、感光性樹脂からなる中間層と、を形成する工程と、
フォトリソ工程によって、中間層のパターン化を行う工程と、
パターン化された中間層と露出した剥離層の表面に、無機密着層と導電層をこの順に積層したシード層を形成した後、シード層の上に中間層以上の厚さの電解銅めっきを形成する工程と、
中間層の厚さと同等の厚さの電解銅めっきを残す様に、電解銅めっきと中間層を切削加工することにより、銅ポストと同じ高さの中間層を形成する工程と、
銅ポストまたは導通ビアの上を開口部とした絶縁樹脂パターンを形成し、絶縁樹脂パターンの頭頂部に配線パターンとなるトレンチを形成し、銅ポストまたは導通ビアと絶縁樹脂パターンの上に無機密着層と導電層を形成した後、絶縁樹脂パターンより厚く電解銅めっきし、絶縁樹脂パターンの頭頂部が露出する様に、電解銅めっきを切削加工することにより、絶縁樹脂パターンの頭頂部のトレンチに電解銅めっきが充填された配線パターンと銅ポストまたは導通ビアの上に導通ビアを形成する配線作成工程と、
必要な配線パターンの層数に従って前記配線作成工程を繰り返すことにより、最上層にパッド電極が露出した多層配線層を形成する工程と、
多層配線層の最上層に感光性絶縁樹脂層を形成後、フォトリソ工程により、パッド電極上に導通ビアを形成する開口部を備えた絶縁樹脂パターンを形成する工程と、
パッド電極にパッド表面処理層を形成する工程と、
パッド表面処理層の上に、突起電極を形成する工程と、を備えており、
前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程は、
前記FCBGA用配線基板と、前記キャリア基板が付随した前記インターポーザを位置合わせした後、フリップチップ実装する工程と、
前記インターポーザのキャリア基板側から剥離層にレーザ光を照射することにより、キャリア基板を剥離可能とする工程と、
キャリア基板を前記インターポーザより剥離し除去する工程と、
キャリア基板を剥離したことにより露出した中間層を除去する工程と、
中間層を除去する事により露出した銅ポスト表面の無機密着層と導電層を除去し、銅ポストを露出する工程と、を備えていることを特徴とする半導体パッケージ用配線基板の製造方法。 a first wiring board on which a semiconductor chip is mounted;
a second wiring board, which is disposed on the surface of the first wiring board on which the semiconductor chip is mounted, and includes a build-up layer formed with an insulating resin layer and a wiring layer;
The first wiring board and the second wiring board are electrically connected via protruding electrodes on pad electrodes provided on their surfaces, and the first wiring board and the second wiring board A wiring board for a semiconductor package, which is provided with an underfill in between,
The thickness of the second wiring board is 10 μm to 100 μm,
A copper post is provided on the surface of the second wiring board on which a semiconductor chip is mounted, the first wiring board is a wiring board for FCBGA, and the second wiring board is a wiring board for a semiconductor package, which is an interposer. A manufacturing method,
The method includes a step of manufacturing the interposer, and a step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board,
The manufacturing process of the interposer is as follows:
forming a release layer and an intermediate layer made of a photosensitive resin on the surface of a carrier substrate made of glass as a support;
a step of patterning the intermediate layer by a photolithography process;
After forming a seed layer consisting of an insecure adhesive layer and a conductive layer laminated in this order on the surface of the patterned intermediate layer and exposed release layer, electrolytic copper plating is formed on the seed layer to a thickness equal to or greater than that of the intermediate layer. The process of
A step of forming an intermediate layer of the same height as the copper post by cutting the electrolytic copper plating and the intermediate layer so as to leave the electrolytic copper plating with the same thickness as the intermediate layer;
Form an insulating resin pattern with an opening above the copper post or conductive via, form a trench that will serve as a wiring pattern at the top of the insulating resin pattern, and apply an insulating adhesive layer over the copper post or conductive via and the insulating resin pattern. After forming a conductive layer, electrolytic copper plating is applied thicker than the insulating resin pattern, and by cutting the electrolytic copper plating so that the top of the insulating resin pattern is exposed, electrolytic copper is applied to the trench on the top of the insulating resin pattern. a wiring creation step of forming a conductive via on a wiring pattern filled with copper plating and a copper post or conductive via;
repeating the wiring creation step according to the required number of layers of the wiring pattern to form a multilayer wiring layer with pad electrodes exposed on the top layer;
After forming a photosensitive insulating resin layer on the top layer of the multilayer wiring layer, using a photolithography process to form an insulating resin pattern having an opening for forming a conductive via on the pad electrode;
forming a pad surface treatment layer on the pad electrode;
forming a protruding electrode on the pad surface treatment layer,
The step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board includes:
After aligning the FCBGA wiring board and the interposer attached with the carrier board, performing flip-chip mounting;
A step of making the carrier substrate peelable by irradiating the peeling layer with laser light from the carrier substrate side of the interposer;
a step of peeling and removing the carrier substrate from the interposer;
removing the intermediate layer exposed by peeling off the carrier substrate;
A method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package, comprising the steps of: removing an insecure adhesion layer and a conductive layer on the surface of the copper post exposed by removing the intermediate layer to expose the copper post.
前記第1配線基板の半導体チップを搭載する面に配置され、絶縁樹脂層と配線層とを形成したビルドアップ層からなる第2配線基板と、を有し、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とが、その面に備えられたパッド電極上の突起電極を介して電気的に接続されており、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間にはアンダーフィルが備えられている半導体パッケージ用配線基板であって、
前記第2配線基板の厚さは10μm~100μmであり、
前記第2配線基板の半導体チップを実装する面には銅ポストが設けられており、前記第1配線基板はFCBGA用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである半導体パッケージ用配線基板の製造方法であって、
前記インターポーザの製造工程と、前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程と、を備えており、
前記インターポーザの製造工程は、
支持体であるガラスからなるキャリア基板の表面に、剥離層と、感光性樹脂からなる1層目の中間層と、無機密着層と導電層をこの順に積層したシード層と、をこの順に形成する工程と、
シード層の上に2層目の感光性樹脂からなる中間層を形成後、フォトリソ工程によって、2層目の中間層のパターン化を行う工程と、
パターン化された2層目の中間層をめっきマスクとして電解銅めっきする工程と、
予め設定した電解銅めっきの厚さを残す様に、電解銅めっきと中間層を切削加工することにより、銅ポストと同じ高さの中間層を形成する工程と、
銅ポストまたは導通ビアの上部を開口部とした絶縁樹脂パターンを形成し、絶縁樹脂パターンの頭頂部に配線パターンとなるトレンチを形成し、銅ポストまたは導通ビアと絶縁樹脂パターンの上に無機密着層と導電層を形成した後、絶縁樹脂パターンより厚く電解銅めっきし、絶縁樹脂パターンの頭頂部が露出する様に、電解銅めっきを切削加工することにより、絶縁樹脂パターンの頭頂部のトレンチに電解銅めっきが充填された配線パターンと銅ポストまたは導通ビア上に導通ビアを形成する配線作成工程と、
必要な配線の層数に対応して前記配線作成工程を繰り返すことにより、最上層にパッド電極が露出した多層配線層を形成する工程と、
多層配線層の最上層に感光性絶縁樹脂層を形成後、フォトリソ工程により、パッド電極上に導通ビアを形成する開口部を備えた絶縁樹脂パターンを形成する工程と、
パッド電極にパッド表面処理層を形成する工程と、
パッド表面処理層の上に、突起電極を形成する工程と、を備えており、
前記FCBGA用配線基板に前記インターポーザを接続する工程は、
前記FCBGA用配線基板と、前記キャリア基板が付随した前記インターポーザを位置合わせした後、フリップチップ実装する工程と、
前記インターポーザのキャリア基板側から剥離層にレーザ光を照射することにより、キャリア基板を剥離可能とする工程と、
キャリア基板を前記インターポーザより剥離し除去する工程と、
キャリア基板を剥離したことにより露出した中間層を除去する工程と、
中間層を除去する事により露出した銅ポスト表面の無機密着層と導電層を除去し、銅ポストを露出する工程と、を備えていることを特徴とする半導体パッケージ用配線基板の製造方法。 a first wiring board on which a semiconductor chip is mounted;
a second wiring board, which is disposed on the surface of the first wiring board on which the semiconductor chip is mounted, and includes a build-up layer formed with an insulating resin layer and a wiring layer;
The first wiring board and the second wiring board are electrically connected via protruding electrodes on pad electrodes provided on their surfaces, and the first wiring board and the second wiring board A wiring board for a semiconductor package, which is provided with an underfill in between,
The thickness of the second wiring board is 10 μm to 100 μm,
A copper post is provided on the surface of the second wiring board on which a semiconductor chip is mounted, the first wiring board is a wiring board for FCBGA, and the second wiring board is a wiring board for a semiconductor package, which is an interposer. A manufacturing method,
The method includes a step of manufacturing the interposer, and a step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board,
The manufacturing process of the interposer is as follows:
A release layer, a first intermediate layer made of a photosensitive resin, and a seed layer in which an insecure adhesive layer and a conductive layer are laminated in this order are formed in this order on the surface of a carrier substrate made of glass as a support. process and
After forming a second intermediate layer made of a photosensitive resin on the seed layer, patterning the second intermediate layer by a photolithography process;
A process of electrolytic copper plating using the patterned second intermediate layer as a plating mask,
A process of forming an intermediate layer of the same height as the copper post by cutting the electrolytic copper plating and the intermediate layer so as to leave a preset thickness of the electrolytic copper plating;
Form an insulating resin pattern with the upper part of the copper post or conductive via as an opening, form a trench that will serve as a wiring pattern at the top of the insulating resin pattern, and apply an insulating adhesive layer over the copper post or conductive via and the insulating resin pattern. After forming a conductive layer, electrolytic copper plating is applied thicker than the insulating resin pattern, and by cutting the electrolytic copper plating so that the top of the insulating resin pattern is exposed, electrolytic copper is applied to the trench on the top of the insulating resin pattern. a wiring creation step of forming a conductive via on a wiring pattern filled with copper plating and a copper post or conductive via;
repeating the wiring creation step according to the number of required wiring layers to form a multilayer wiring layer with pad electrodes exposed on the top layer;
After forming a photosensitive insulating resin layer on the top layer of the multilayer wiring layer, using a photolithography process to form an insulating resin pattern having an opening for forming a conductive via on the pad electrode;
forming a pad surface treatment layer on the pad electrode;
forming a protruding electrode on the pad surface treatment layer,
The step of connecting the interposer to the FCBGA wiring board includes:
After aligning the FCBGA wiring board and the interposer attached with the carrier board, performing flip-chip mounting;
A step of making the carrier substrate peelable by irradiating the peeling layer with laser light from the carrier substrate side of the interposer;
a step of peeling and removing the carrier substrate from the interposer;
removing the intermediate layer exposed by peeling off the carrier substrate;
A method for manufacturing a wiring board for a semiconductor package, comprising the steps of: removing an insecure adhesion layer and a conductive layer on the surface of the copper post exposed by removing the intermediate layer to expose the copper post.
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