JPH11163207A - 半導体チップ搭載用基板の製造法および半導体装置 - Google Patents
半導体チップ搭載用基板の製造法および半導体装置Info
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Abstract
て、半導体チップとの接続端子と実装領域内入出力端子
の引き回し配線の密度を向上させた半導体チップ搭載用
基板の製造法およびその半導体チップ搭載用基板を使用
した半導体装置を提供する。 【解決手段】 第1の金属層上にこの金属層と選択エッ
チング可能な第2の金属層が形成され、さらに第2の金
属層上に第1の金属層と同じ組成の金属で厚さが第1の
金属層と異なる第3の金属層が形成された3層からなる
金属箔において、第1金属層に所定の大きさの突起電極
群をエッチングにより形成する。この部材を用いて、こ
の部材の突起群の表面を、別途準備した3層箔の第3金
属層と対向せしめ、熱硬化可能な樹脂を介して、突起群
の表面を第3金属層表面と加圧接触させる。上記の部材
の最外層の第3金属側を少なくとも、はんだボール接続
可能端子が形成されるようエッチングすることにより半
導体チップ搭載用基板を製造する。
Description
層間接続用の柱状パターンを有する半導体チップ搭載用
基板の製造法およびその半導体チップ搭載用基板を使用
した半導体装置に関する。
ント配線板上に半導体チップを高密度に実装する必要性
が増大している。このため、QFP(Quad Fla
t Package)をはじめとするリードパッケージ
が、プリント配線板に実装される場合が多い。しかし、
入出力端子の増大に伴い、半導体チップの周辺に二次元
的に入出力端子を設けるピン挿入型のPGA(Pin
Grid Array)が開発されている。このPGA
では、表面実装に適しないことから、入出力端子にはん
だボールを形成する表面実装型のBGA(Ball G
rid Array)が開発されている。さらにパッケ
ージを小型化するため、半導体チップの周辺に、半導体
チップとの接続端子を設け、その端子と接続して実装領
域内に配線と入出力端子を設けるCSP(Chip S
ize Package)が開発されている。これら
は、チップキャリアパッケージと知られ、半導体チップ
をセラミックやプラスチック基板あるいはフィルムから
なるインターポーザに実装し、封止材でトランスファモ
ールドする形態をとる。このような、パッケージでセラ
ミック基板をインターポーザとした場合、有機基材から
なるプリント配線板への実装は、熱膨張係数の不整合か
ら接続部での信頼性が低下し不利である。また、セラミ
ック基板は誘電率が高く伝搬遅延を減らすには不利であ
る。これに対して、プラスチックの基板あるいはフィル
ムをインターポーザとした場合が有利であり比較的安価
である。しかし、熱放散性が低い欠点がある。このよう
なインターポーザでは、半導体チップの接続は金ワイヤ
のボンディングが主流であり、耐ノイズ性向上、伝搬遅
延低減、熱放散性向上が重要になっている。このよう
な、背景から、半導体チップの電極をインターポーザ側
の接続端子に対向接続させるフェースダウンとよぶ実装
形態が注目されている。これにより、チップ裏面が実装
面から離れるため熱放散性が向上する。また、半導体チ
ップの電極とインターポーザ側の接続端子間距離が大幅
に短くなり、伝搬遅延低減とインダクタンス低下による
耐ノイズ性が向上する。しかし、この実装形態をCSP
に適用するには、インターポーザには半導体チップとの
接続端子と実装領域内入出力端子を高密度で確実に引き
回し配線することが不可欠となっている。実装領域内入
出力端子として一般的なのは、はんだボール接続で円形
状の電極を所定の間隔で配置する。このため、上記の引
き回し配線の領域が著しく減少する問題が生じている。
ウン実装用インターポーザにおいて、半導体チップとの
接続端子と実装領域内入出力端子の引き回し配線の密度
を向上させた半導体チップ搭載用基板の製造法およびそ
の半導体チップ搭載用基板を使用した半導体装置を提供
するものである。
載用基板の製造法は、 A.第一の金属層と第二の金属層を備える第一の回路形
成材料を準備する工程、 B.第一の金属層をエッチングして層間接続用の柱状パ
ターンを形成する工程、 C.前記柱状パターンの形成された面と、第三の金属層
を備える第二の回路形成材料とを絶縁材料層を介して加
圧し、前記柱状パターンと前記第三の金属層を電気的に
接続させる工程、 D.前記第二、第三の金属層をエッチングし所定の配線
パターンを形成する工程を備えることを特徴とする。 本発明の半導体装置は、上記記載の方法によって製造さ
れる半導体チップ搭載用基板の第二の金属層をエッチン
グして形成される配線パターンを外部接続用端子とし、
第三の金属層をエッチングして形成される配線パターン
を半導体接続用端子とし、前記半導体接続用端子に半導
体チップ端子を接続させた半導体装置である。
の製造法は、 1a.第二の金属層と第一の金属層の間に、第一の金属
層に対し選択エッチング可能な第一の中間金属層を備え
る第一の回路形成材料を準備する工程、 1b.第一の金属層 をエッチングして層間接続用の柱
状パターンを形成する工程、 1c.第三の金属層と第四の金属層を備え、第四の金属
層と第三の金属層の間に、第三の金属層に対し選択エッ
チング可能な第二の中間金属層を備える第二の回路形成
材料を準備する工程、 1d.前記柱状パターンの形成された面と前記第二の回
路形成材料とを絶縁材料層を介して加圧し、前記柱状パ
ターンと前記第四の金属層を接触(電気的に接続)させ
る工程、 1e.前記第二の金属層と前記第一の中間層をエッチン
グし所定の配線パターンを形成する工程、 1f.前記第三の金属層をエッチングして半導体接続用
の柱状パターンを形成する工程、 1g.前記第二の中間金属層を選択エッチングする工
程、 1h.前記第四の金属層をエッチングして所定の配線パ
ターンを形成する工程を備えるものであることができ
る。
造法は、 2a.第二の金属層と第一の金属層の間に、第一の金属
層に対し選択エッチング可能な第一の中間金属層を備え
る第一の回路形成材料を準備する工程、 2b.第一の金属層をエッチングして層間接続用の柱状
パターンを形成する工程、 2c.第三の金属層を備える第二の回路形成材料を準備
する工程、 2d.前記柱状パターンの形成された面と前記第二の回
路形成材料とを絶縁材料層を介して加圧し、前記柱状パ
ターンと前記第三の金属層を接触(電気的に接続)させ
る工程、 2e.前記第二の金属層と前記第一の中間層をエッチン
グし所定の配線パターンを形成する工程、 2f.前記第三の金属層をエッチングして所定の配線パ
ターン(例えば半導体接続用端子)を形成する工程 を備えるものであることができる。
造法は、 3a.第二の金属層と第一の金属層の間に、第一の金属
層に対し選択エッチング可能な第一の中間金属層を備え
る第一の回路形成材料を準備する工程、 3b.第一の金属層 をエッチングして層間接続用の柱
状パターンを形成する工程、 3c.前記第一の中間金属層を選択エッチングする工
程、 3d.第三の金属層と第四の金属層を備え、第四の金属
層と第三の金属層の間に、第三の金属層に対し選択エッ
チング可能な第二の中間金属層を備える第二の回路形成
材料を準備する工程、 3e.前記柱状パターンの形成された面と前記第二の回
路形成材料とを絶縁材料層を介して加圧し、前記柱状パ
ターンと前記第四の金属層を接触させる工程、 3f.前記第二の金属層と前記第一の中間層をエッチン
グし所定の配線パターンを形成する工程、 3g.前記第三の金属層をエッチングして半導体接続用
の柱状パターンを形成する工程、 3h.前記第二の中間金属層を選択エッチングする工
程、 3i.前記第四の金属層をエッチングして所定の配線パ
ターンを形成する工程をを備えるものであることができ
る。
造法は、 4a.第二の金属層と第一の金属層の間に、第一の金属
層に対し選択エッチング可能な第一の中間金属層を備え
る第一の回路形成材料を準備する工程、 4b.第一の金属層をエッチングして層間接続用の柱状
パターンを形成する工程、 4c.前記第一の中間金属層を選択エッチングする工
程、 4d.第三の金属層を備える第二の回路形成材料を準備
する工程、 4e.前記柱状パターンの形成された面と前記第二の回
路形成材料とを絶縁材料層を介して加圧し、前記柱状パ
ターンと前記第四の金属層を接触(電気的に接続)させ
る工程、 4f.前記第二の金属層と前記第一の中間層をエッチン
グし所定の配線パターンを形成する工程、 4g.前記第三の金属層をエッチングして所定の配線パ
ターン(例えば半導体接続用端子)を形成する工程をを
備えるものであることができる。
では、柱状パターンの形成された面と第二の回路形成材
料とを絶縁材料層を介して加圧し前記柱状パターンと金
属層を接触させる工程の後に、前記柱状パターンと前記
金属層間の低電気抵抗化処理を施こすことができる。こ
のような低電気抵抗化処理としては、電圧を印加せしめ
接触する金属間に金属イオンの移動によるイオンマイグ
レ−ション、超音波を印加して接触させる金属間の樹脂
残さを減少させ接触確率を上昇させる等の手法が使用で
きる。また、接触させる金属の少なくとも一方を酸化に
よる粗面化処理し、その酸化粗面を還元する酸化・還元
処理を予め行うことにより小さい接続抵抗値を付与する
ことができる。
では、第一の金属層をエッチングして層間接続用の柱状
パターンを形成するために、第一の金属層と第二の金属
層の間に、第一の金属層に対し選択エッチング可能な第
一の中間金属層を備えることができるが(第二の金属層
に対し第一の中間金属層は選択エッチング可能であって
も、選択エッチング可能でなくても良い)、第一の金属
層と第二の金属層の間に第一の中間金属層を設けなくて
も、第一の金属層と第二の金属層を選択エッチング可能
なものにしても良い。また、第三の金属層と第四の金属
層を備え、第四の金属層と第三の金属層の間に、第三の
金属層に対し選択エッチング可能な第二の中間金属層を
備える第二の回路形成材料においても上記と同様であ
る。さらに、第一の金属層と第二の金属層、および第三
の金属層と第四の金属層は単一の金属層であり単一の金
属層表面に所定のエッチングレジストパタ−ンを形成し
レジストが形成されていない面をハ−フエッチングし
て、第一の金属層と第二の金属層、および第三の金属層
と第四の金属層を形成したものと同様に、層間接続用の
柱状パターンおよび所定の配線パターン(例えば半導体
接続用端子)を形成するようにすることもできる。
選択エッチング可能な第2の金属層が形成され、さらに
第2の金属層上に第1の金属層と同じ組成の金属で厚さ
が第1の金属層と異なる第3の金属層が形成された該3
層からなる金属箔(以下3層箔)において、第1金属層
に所定の大きさの突起電極群をエッチングにより形成す
る。この部材を用いて、この部材の突起群の表面を、別
途準備した3層箔の第3金属層と対向せしめ、熱硬化可
能な樹脂を介して、突起群の表面を該第3金属層表面と
加圧接触させる。機械的接続をより確実にするために該
突起群を有する第3金属と該突起電極群表面と接触する
第3金属層を有する第1金属間に所定の電圧を所定の温
度、湿度、気圧の雰囲気下で所定時間印加せしめ、該突
起電極群と該第3金属の接触抵抗を低下させ安定にさせ
る工程を含むことができる。上記の部材の最外層の第3
金属側を少なくとも、はんだボール接続可能端子が形成
されるようエッチングする。
形成するための工程断面を示す。図1(a)に示す三層
箔において図中2で示す第1の中間金属層は第1金属層
1と選択エッチング可能であり、また第1金属層1より
イオン化傾向が低い。構造諸元は、第1金属層の厚さが
18〜70μmであり、第1の中間金属層の厚さは、1
〜5μmである。第2金属層3の厚さは5〜18μmで
ある。図中には簡略のため示さないが、後工程のフォト
リソ工程でマスク位置合わせに必要なガイド穴をこの部
材に予め開けておく。この三層箔両面に例えば日立化成
製感光性レジストHN640をラミネートし、第1金属
層1に、後述の突起電極イメージのエッチングレジスト
4を図1(b)に示すように像形成する。このときの電
極形状は角状より円状が望ましい。この後、図1(c)
に示すように第1金属層を選択エッチングする。次に、
エッチングレジスト4を剥離し図1(d)に示す様に高
さが均一な突起電極群を有する部材を得る。このように
均一な高さの狭ピッチの突起電極が得られる。また、本
部材の第1中間金属層はイオン化傾向が低く、最外層の
第2金属のマイグレーションを抑制できる。
せる工程を示す。図2(a)は図1(d)の部材であ
る。図2(b)はこの部材の突起電極群先端と別途準備
した三層箔の第3金属側を対向するように、熱硬化性樹
脂を介して配置する構成断面を示す。この構成で、真空
熱プレスにより、該突起電極群を熱硬化性樹脂に埋設さ
せるとともに、該第3金属層3’と機械的、及び熱的に
接触せしめる。これにより、図2(c)に示す部材が得
られる。この際、突起電極と3’の面に所定の温度、湿
度、気圧の条件下で、電圧を印加せしめ、充分小さい接
続抵抗値を付与する。配線層と、はんだ接続用電極を層
分離接続でき、配線層の領域を大幅に増加できる。
2金属3および第1中間金属層2を順次エッチングし、
所定のはんだボール接続用電極およびガイドマークパタ
ーンを形成する工程および最外層の第1’、2’、3’
金属層を該ガイドマークを第1’金属層側から透視可能
になるよう後述の突起電極とこれに接続しはんだボール
接続用電極への配線領域を残して、エッチングする工程
を示す。図3(a)は図2の部材である。図3(b)は
この部材の両面にレジスト4をラミネートし、3で示す
第2金属層側に後述のはんだボール接続用電極およびガ
イドマークパターンイメージを露光現像で像形成する次
に図3(c)で示す様に3および2で示す第2金属層及
び第1中間金属層をエッチング後レジストを剥離する。
図3(d)で示す様にエッチングレジストを形成し、第
3金属層1’、第2中間金属層2’および第4金属層
3’をエッチング後レジストを剥離する。このように、
配線層とはんだ接続用電極の層分離接続を確実、安定に
できる。
するインターポーザの製造工程断面を示す。図4(a)
は図3の発明による部材を示す。この部材の両面にレジ
スト4をラミネートし最外層1’で示す第3金属層側に
後述の突起電極を形成するためのイメージを露光、現像
で像形成する。第3金属層1’をエッチングしてなる突
起電極をマスクとして2’で示す第2中間金属層を選択
エッチングする。レジスト剥離後、3’で示された第4
の金属層を同様のフォトリソ工程で5で示す樹脂層内の
少なくとも1つの突起電極と電気的に接合した配線を形
成する。図4(c)により得られた構造においては、必
ずしも退けるわけではないが1’、2’で示す金属層を
すべてエッチング除去し、3’のみをパターンエッチン
グし、5で示す樹脂層内の少なくとも1つの突起電極と
電気的に接合した配線を形成してもよい。但し、この場
合は別途突起電極を造る必要がある。これにより得られ
た基板の突起電極群を含む基板の配線に無電解による、
ニッケル/パラジウム/金めっき6を行って、図4
(d)に示すインターポーザを得る。このように、最外
層に突起電極を有するか、あるいはなくても、高密度な
インターポーザを製造するための部材が得られる。
製造する工程を示す断面図である。図5(a)は図4
(d)の部材である。図5(b)に示すように異方導電
接着剤シ−ト7を介して半導体チップ8を位置合わせ
し、図5(c)に示すよう加熱・加圧し、図5(d)に
示すよう樹脂封止9し、切り出しを行い半導体装置を得
ることができる。異方導電接着剤シ−トはエポキシ樹脂
等の樹脂マトリックス中に導電粒子を0.5〜15重量
%分散させたものが使用される。
法により、均一な高さの狭ピッチの突起電極が得られ
る、また配線層とはんだ接続用電極を層分離接続でき、
配線層の領域を大幅に増加でき、配線層とはんだ接続用
電極の層分離接続を確実、安定に行うことができる。本
発明の半導体装置は、チップ搭載用基板が高密度な突起
電極を有すものであり、小型であり信頼性に優れるもの
である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
示す断面図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】A.第一の金属層と第二の金属層を備える
第一の回路形成材料を準備する工程、 B.第一の金属層をエッチングして層間接続用の柱状パ
ターンを形成する工程、 C.前記柱状パターンの形成された面と、第三の金属層
を備える第二の回路形成材料とを絶縁材料層を介して加
圧し、前記柱状パターンと前記第三の金属層を電気的に
接続させる工程、 D.前記第二、第三の金属層をエッチングし所定の配線
パターンを形成する工程を備える半導体チップ搭載用基
板の製造法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法によって製造される半
導体チップ搭載用基板の第二の金属層をエッチングして
形成される配線パターンを外部接続用端子とし、第三の
金属層をエッチングして形成される配線パターンを半導
体接続用端子とし、前記半導体接続用端子に半導体チッ
プ端子を接続させた半導体装置。
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---|---|---|---|
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