JPH04144247A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH04144247A
JPH04144247A JP26798390A JP26798390A JPH04144247A JP H04144247 A JPH04144247 A JP H04144247A JP 26798390 A JP26798390 A JP 26798390A JP 26798390 A JP26798390 A JP 26798390A JP H04144247 A JPH04144247 A JP H04144247A
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JP
Japan
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layer
layers
metallic
polyimide
metal
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JP26798390A
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English (en)
Inventor
Takumi Suzuki
工 鈴木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置に関し、 熱ストレスによる金属パッドに発生するクラック及び半
田層に発生るすひび割れ等を生じ難くすることができ、
コンタクト不良を生じ難くすることできる半導体装置を
提供することを目的とし、配線基板上に第1の金属パッ
ドが形成され、該第1の金属パッド上に第2の開口部を
有する第1の絶縁層が形成され、該第1の絶縁層上に該
第1の開口部に対応する第2の開口部を有し、かつ該第
1の絶縁層上でパターニングされ分離された第2の絶縁
層が形成され、該第1、第2の絶縁層の該第1、第2の
開口部内の該第1の金属パッドとコンタクトを取るよう
にメタル層が形成され、該メタル層とチップに形成され
た第2の金属バッドとが半田層によって接合され構成さ
れてなるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、IC等を搭載する配線基板のIC搭載部の端
子構成に係り、特にコンタクト不良を生じ難くすること
ができる半導体装置に関する。
近年のコンピュータシステムの高速化の要求に伴い、配
線長の短縮化が要求されている。このためIC(LSI
)のベアチップ実装が提供されているが、更に高速にす
るため大型ICチップを搭載する必要がある。
〔従来の技術〕
第3図は従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
第3図において、31はAltos系セラミック等から
なる配線基板、32は配線基板31内に形成されたCu
(Wでもよい)等からなる配線層としてのビア、33は
接着層としてのCr(TiW)層33a、抵抗値を下げ
るための主導体層としてのCu層33b、及びCu層3
3bのCuが拡散すルノを防止するためと接着層として
のCr(TiW)層33c等からなる金属パッド、34
a、34bは絶縁層としてのポリイミド層、35はポリ
イミド層34a、34bに形成された開口部、36は接
着層としてのCr層、37は主導体層としてのCu層、
38は接着層としてのCr(TiW)層、39はCu層
37のCuが拡散するのを防止するためのNi層、40
は接着層としてのAu層、41はp b−s b等から
なる半田層、42は例えばAlにAu鍍金された金属パ
ッド、43はSi等からなるIC(LSI)チップであ
る。なお、ここでは絶縁層としてポリイミド層34a、
34b2層を形成しているが、これはある程度の厚みを
要求する場合に行われピンホールが生じないようにする
ためとある程度のインピーダンス整合をとるために行わ
れる。
次に、その製造方法について説明する。
まず、配線基板31内のビア32とコンタクトを取るよ
うに配線基板31上に接着層としてのCr(TiW)層
33a1主導体層としてのCu層33b、及び接着層と
してのCr(Tie)層33cからなる金属パッド33
を形成し、金属パッド33を覆うように絶縁層となるポ
リイミド層34a、34bを形成した後、ポリイミド層
34a、34bに金属バッド33のCr層33cが露出
する開口部35を形成する。
次に、開口部35内のCr層33cとコンタクトを取る
ように接着層としてのCr層36及び主導体層としての
Cu層37を形成し、Cu層37上の一部に接着層とし
てのCr層38を形成した後、Cr層38が形成されて
いないCr層38上にCu層37のCuが拡散するのを
防止するために鍍金によりNi層39及び接着層として
のAu層40を形成する。
そして、予め金属パッド42が形成されたICチップ4
3とAu層40まで形成された配線基板31を用意し、
金属パッド42とAu層40間にPb−3nロー材を挟
んで加熱して接着層としての半田層41を形成すること
により、第3図に示すような半導体装置を得ることがで
きる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した従来の半導体装置は、主導体層としてのCu層
37をポリイミド層34a、34bの開口部35からポ
リイミド層34b上にまで形成する構造を採っていた。
しかしながら、この構造の半導体装置では、例えばSt
からなるICチップ43、ポリイミド層34a、34b
及びA1□03系セラミック配線基131とはその熱膨
張係数が2〜3X10−’/”C15〜6 Xl0−’
/”C15xlo−’/”cというように各々異なって
おり、使用環境温度(常温25℃〜高速作動時100°
C)によって各材料の伸縮の仕方が異なる。このため、
金属パッド33にクラックが入って金属パッド33が取
れてコンタクト不良が生じたり、半田層41にひび割れ
が生じて半田層41と金属バッド42間でコンタクト不
良が生じたりするといった問題があった。これは、装置
が大型化され、高温になればなる程顕著になる傾向があ
った。
そこで、本発明は、熱ストレスによる金属パッドに発生
するクランク及び半田層に発生するひび割れ等を生じ難
くすることができ、コンタクト不良を生じ難くすること
ができる半導体装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体装置は上記目的達成のため、配線基
板上に第1の金属パッドが形成され、該第1の金属パッ
ド上に第2の開口部を有する第1の絶縁層が形成され、
該第1の絶縁層上に該第1の開口部に対応する第2の開
口部を有し、かつ該第1の絶縁層上でパターニングされ
分離された第2の絶縁層が形成され、該第1、第2の絶
縁層の該第1、第2の開口部内の該第1の金属パ・7ド
とコンタクトを取るようにメタル層が形成され、該メタ
ル層とチップに形成された第2の金属パッドとが半田層
によって接合され構成されてなるものである。
〔作用〕
本発明では、第1図に示すように、従来のポリイミド層
34a、34bの開口部35内にメタル層8を形成した
場合よりも更にポリイミド層4a、4b上にポリイミド
層6a、6bを嵩上げしてポリイミド層6a、6bの開
口部7内にまでメタル層8を形成するようにして、配線
基板1とICチップ11間のメタル部分の距離を長くし
ている。このため、配線基板1とICチップ11間のメ
タル部分に加わる熱ストレスによる機械的な変位量を従
来よりも小さくすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図は本発明に係る半導体装置の一実施例
を説明する図であり、第1図は一実施例の構造を示す断
面図、第2図は一実施例の製造方法を説明する図である
。これらの図において、1はAIto3系セラミック等
からなる配線基板、2は配線基板1内に形成されたCu
(Wでもよい)等からなる配線層としてのビア、3は接
着層としてのCr(TiWでもよい)層3a、抵抗値を
下げるための主導体層としてのCu層、及び接着層とC
u層3bのCuが拡散するのを防止するためのCr層3
c等からなる金属パッド、4a、4bは絶縁層としての
ポリイミド層、5はポリイミド層4a、4bに形成され
た開口部、6a、6bは絶縁層としてのポリイミド層、
7はポリイミド層6a、6bに形成された開口部、8は
接着層としてのCr(TiWでもよい)層3a、主導体
層としてN1(Cuでもよい)層8b及び接着層として
のAu層80等からなるメタル層、9はpb−5nロー
材等からなる半田層、10は例えばAlにAu鍍金をし
た金属パッド、11はSi等からなるIC(LSI)チ
ップである。
次に、その製造方法を説明する。
まず、第2図(a)に示すように、例えばスパッタ法に
より配線基板1内のビア2とコンタクトを取るように配
NIA基板1上にCr、Cu、Crを堆積して接着層と
しての膜厚が例えば1000人のCr層3a、主導体層
としての膜厚が例えば2〜5μmのCu層3b、及びC
u層3bのCuが拡散するのを防止するためと接着層と
しての膜厚が例えば2000人のCr層3Cを順次形成
した後、例えばウェットエツチングによりCr層3c、
Cu層3b及びCr層3aをパターニングして金属パッ
ド3を形成する。ここでのCr層3a、3cは例えばフ
ェリシアン化カリウム+NaOHでウェットエツチング
され、Cu層3bは例えばHas○4 +Hz Oz 
 +H20でウェットエツチングされる。次いで、金属
パッド3を覆うように感光性ポリイミドを2回塗布して
膜厚が例えば7.5μmのポリイミド層4a、及び膜厚
が例えば7.5μmのポリイミド層4bを形成した後、
露光、現像によりポリイミド層4b、4aをパターニン
グして金属パッド3のCr層3Cが露出する開口部5を
形成する。
次に、第2図(b)に示すように、ポリイミド層4b上
に感光性ポリイミドを2回塗布して膜厚が例えば7.5
μmのポリイミド層6a及び膜厚が例えば7.5μmの
ポリイミド層6bを形成した後、露光、現像によりポリ
イミド層6b、6aを開口部5に対応する開口部7を形
成するように、かっポリイミド層4b上でポリイミド層
6b、6aが分離されるようにパターニングする。
次に、第2図(C)に示すように、例えば無電界鍍金及
びウェットエツチングにより開口部7.5内の金属パッ
ド3のCr層3Cとコンタクトを取るように接着層とし
ての膜厚が例えば1000人のNi層8aを形成する。
次に、第2図(d)に示すように、例えばスルファミン
酸Niによる電界鍍金及び硫酸系溶液によるウェットエ
ツチングによりCr層8a上に主導体層としての膜厚が
例えば30μmのNi層8bを形成した後、例えば鍍金
及びウェットエツチングによりNi層8b上に接着層と
しての膜厚が例えば0.2〜1μmのAu層8Cを形成
する。この時、Ni層8a、Ni層8b、Au層8Cか
らなるメタル層8が形成される。ここでは主導体層とし
て応力が小さ(厚(形成しても剥離し難いNi層8bを
形成しているが、Cu層を形成する場合であってもよい
。次いで、所定の開口部を有する治具(図示せず)を用
い、この開口部内に半田を入れ215°C程度のベーパ
ーフェイズ下で半田を溶解させることによりAu層8c
上に膜厚が例えば100〜200 μmの半田層9を形
成する。
そして、ICCランプ11形成された金属パッド10と
メタル層8のAu層8cとを半田N9によって接合する
ことにより、第1図に示すような半導体装置を得ること
ができる。
すなわち、上記実施例では、ポリイミド層4a、4b上
に開口部5に対応する開口部7を有し、かつポリイミド
層4bでパターニングされ分離されたポリイミド層6a
、6bを更に形成し、このポリイミド層6a、6bの開
口部5.7内の金属パッド3をコンタクトを取るように
メタル層8を形成している。このように、従来のポリイ
ミド層4a、4bの開口部5内にメタル層8を形成した
場合よりも更にポリイミド層4a、4b上にポリイミド
層6a、6bを嵩上げして、ポリイミド層6a、6bの
開口部7内にまでメタル層8を形成するようにして、配
線基板1とICチップ11間のメタル部分の距離を長く
している。このため、配線のため、配線基板lとICチ
ップ11間のメタル部分に加わる熱ストレスによる機械
的な変位量を従来よりも小さくすることができ(ある中
心から同じ距離だけ変位を加えた場合従来は大きく曲が
るが本実施例は少ししか曲がらない)、熱ストレスによ
る金属バ・ノド3、メタル層8に発生するクランク及び
半田層9に発生するひび割れ等を生じ難くすることがで
き、コンタクト不良を生じ難くすることができる。
〔効果〕
本発明によれば、熱ストレスによる金属パッドに発生す
るクランク及び半田層に発生するひび割れ等を生じ難く
することができ、コンタクト不良を生じ難くすることが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明に係る半導体装1の一実施例
を説明する図であり、 第1図は一実施例の構造を示す断面図、第2図は一実施
例の製造方法を説明する図、第3図は従来例の構造を示
す断面図である。 1・・・・・・配線基板、 3・・・・・・金属パッド、 4a、4b・・・・・・ポリイミド層、5・・・・−・
開口部、 6a、6b・−・−・・ポリイミド層、7・・・・・・
開口部、 8・・・・・・メタル層、 9・・・・・・半田層、 10・−・・・・金属パッド、 11・・・・・・ICチップ。 一実施例の構造を示す断面図 ン 一実施例の製造方法を説明する図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  配線基板(1)上に第1の金属パッド(3)が形成さ
    れ、 該第1の金属パッド(3)上に第1の開口部(5)を有
    する第1の絶縁層(4a、4b)が形成され、 該第1の絶縁層(4a、4b)上に該第1の開口部(5
    )に対応する第2の開口部(7)を有し、かつ該第1の
    絶縁層(4b)上でパターニングされ分離された第2の
    絶縁層(6a、6b)が形成され、 該第1、第2の絶縁層(6a、6b)の該第1、第2の
    開口部(5、7)内の該第1の金属パッド(3)とコン
    タクトを取るようにメタル層(8)が形成され、 該メタル層(8)とチップ(11)に形成された第2の
    金属パッド(10)とが半田層(9)によって接合され
    構成されてなることを特徴とする半導体装置。
JP26798390A 1990-10-05 1990-10-05 半導体装置 Pending JPH04144247A (ja)

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