KR100515405B1 - Manufacturing method of the flip-chip package substrate having embedded capacitors - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 플립칩 기판에 마스크층을 형성하고 형성된 마스크층의 일부분을 박리한 후에 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성시킴으로 전기적 특성이 향상된 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flip chip substrate having a capacitor embedded therein. In particular, by forming a mask layer on a flip chip substrate and peeling a part of the formed mask layer, an embedded capacitor is formed on the exfoliated portion to improve electrical characteristics. It relates to a method for manufacturing a flip chip substrate.

또한, 본 발명에 따르면, 상부가 동도금된 플립칩 패키지 기판에 마스크층을 형성하고 형성된 마스크층의 일부를 박리하여 내장형 커패시터의 생성 공간을 확보하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계에서 형성된 마스크층을 박리하여 제거하고, 플립칩 패키지 기판의 상부 동도금층을 박리하여 하부전극 패턴을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 내장형 커패시터의 상부에 절연층을 적층하고 적층된 절연층에 도통홀을 형성하여 상기 내장형 커패시터의 상부 전극에 전도성을 부여한 후에 빌드업 공정을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, a first step of forming a mask layer on the flip-chip package substrate is copper-plated on the top and peeling a portion of the formed mask layer to secure a space for the built-in capacitor; A second step of forming an embedded capacitor in the part peeled off in the first step; Peeling and removing the mask layer formed in the first step, and removing the upper copper plating layer of the flip chip package substrate to form a lower electrode pattern; And a fourth step of stacking an insulating layer on top of the embedded capacitor and forming a through hole in the stacked insulating layer to impart conductivity to the upper electrode of the embedded capacitor, and then performing a build-up process. A method for manufacturing a flip chip substrate is provided.

Description

커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법{Manufacturing method of the flip-chip package substrate having embedded capacitors} Manufacturing method of the flip-chip package substrate having embedded capacitors

본 발명은 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 플립칩 기판에 마스크층을 형성하고 형성된 마스크층의 일부분을 박리한 후에 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성시킴으로 전기적 특성이 향상된 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flip chip substrate having a capacitor embedded therein. In particular, by forming a mask layer on a flip chip substrate and peeling a part of the formed mask layer, an embedded capacitor is formed on the exfoliated portion to improve electrical characteristics. It relates to a method for manufacturing a flip chip substrate.

현재까지 대부분의 인쇄회로기판(PCB)의 표면에는 일반적인 개별 칩 저항(Discrete Chip Resistor) 또는 일반적인 개별 칩 커패시터(Discrete Chip Capacitor)를 실장하고 있으나, 최근 저항 또는 커패시터 등의 수동소자를 내장한 인쇄회로기판이 개발되고 있다.To date, most discrete printed circuit boards (PCBs) are equipped with a typical discrete chip resistor or a typical discrete chip capacitor, but recently printed circuits incorporating passive elements such as resistors or capacitors Substrates are being developed.

이러한 수동소자 내장형 인쇄회로기판 기술은 새로운 재료(물질)와 공정을 이용하여 기판의 외부 혹은 내층에 저항 또는 커패시터 등의 수동소자를 삽입하여 기존의 칩 저항 및 칩 커패시터의 역할을 대체하는 기술을 말한다. 다시 말하면, 수동소자 내장형 인쇄회로기판은 기판 자체의 내층 혹은 외부에 수동소자, 예를 들어, 커패시터가 묻혀 있는 형태로서, 기판 자체의 크기에 관계없이 수동소자인 커패시터가 인쇄회로기판의 일부분으로 통합되어 있다면, 이것을 "내장형 커패시터"라고 하며, 이러한 기판을 커패시터 내장형 인쇄회로기판(Embedded Capacitor PCB)이라고 한다. This passive element embedded printed circuit board technology replaces the role of the existing chip resistors and chip capacitors by inserting passive elements such as resistors or capacitors into the outer or inner layers of the substrate by using new materials and materials. . In other words, a printed circuit board having a passive element embedded therein is a passive element, for example, a capacitor buried inside or outside of the substrate itself. If so, this is referred to as an "embedded capacitor," and this substrate is called an embedded capacitor PCB.

이러한 커패시터 내장형 인쇄회로기판의 가장 중요한 특징은 커패시터가 인쇄회로기판의 일부분으로 본래 갖추어져 있기 때문에 기판 표면에 실장할 필요가 없다는 것이다.The most important feature of such capacitor-embedded printed circuit boards is that they do not need to be mounted on the substrate surface because the capacitor is inherently part of the printed circuit board.

한편, 현재까지의 커패시터 내장형 인쇄회로기판 기술은 크게 3가지 방법으로 분류될 수 있으며, 이하 상세히 설명한다.On the other hand, the capacitor embedded printed circuit board technology to date can be largely classified into three methods, which will be described in detail below.

첫째로, 중합체 커패시터 페이스트를 도포하고, 열 경화, 즉 건조시켜 커패시터를 구현하는 중합체 후막형(Polymer Thick Film Type) 커패시터를 구현하는 방법이 있다. 이 방법은 인쇄회로기판의 내층에 중합체 커패시터 페이스트를 도포하고, 다음에 이를 건조시킨 후에 전극을 형성하도록 동 페이스트(Copper paste)를 인쇄 및 건조시킴으로써 내장형 커패시터를 제조하게 된다.First, there is a method of implementing a polymer thick film type capacitor which applies a polymer capacitor paste and thermally cures, that is, dries to form a capacitor. This method produces a built-in capacitor by applying a polymer capacitor paste to an inner layer of a printed circuit board, and then printing and drying the copper paste to form an electrode after drying it.

둘째로, 세라믹 충진 감광성 수지(Ceramic filled photo-dielectric resin)를 인쇄회로기판에 코팅(coating)하여 개별 내장형 커패시터(embedded discrete type capacitor)를 구현하는 방법으로서, 미국 모토롤라(Motorola)사가 관련 특허 기술을 보유하고 있다. 이 방법은 세라믹 분말(Ceramic powder)이 함유된 감광성 수지를 기판에 코팅한 후에 동박(copper foil)을 적층시켜서 각각의 상부전극 및 하부전극을 형성하며, 이후에 회로 패턴을 형성하고 감광성 수지를 식각하여 개별 커패시터를 구현하게 된다.Secondly, a ceramic filled photo-dielectric resin is coated on a printed circuit board to realize an embedded discrete type capacitor. Holds. In this method, after the photosensitive resin containing ceramic powder is coated on a substrate, copper foils are laminated to form respective upper and lower electrodes, and then circuit patterns are formed and the photosensitive resin is etched. To implement individual capacitors.

셋째로, 인쇄회로기판의 표면에 실장되던 디커플링 커패시터(Decoupling capacitor)를 대체할 수 있도록 인쇄회로기판 내층에 커패시턴스 특성을 갖는 별도의 유전층을 삽입하여 커패시터를 구현하는 방법으로서, 미국 산미나(Sanmina)사가 관련 특허 기술을 보유하고 있다. 이 방법은 인쇄회로기판의 내층에 전원전극 및 접지전극으로 이루어진 유전층을 삽입하여 전원 분산형 디커플링 커패시터(Power distributed decoupling capacitor)를 구현하고 있다.Third, a capacitor is implemented by inserting a separate dielectric layer having a capacitance characteristic in an inner layer of the printed circuit board to replace the decoupling capacitor mounted on the surface of the printed circuit board. Saga holds related patented technology. This method implements a power distributed decoupling capacitor by inserting a dielectric layer consisting of a power electrode and a ground electrode into an inner layer of a printed circuit board.

한편, 전자 제품의 다양한 기능과 뛰어난 성능을 만족하기 위해서 부품의 속도는 계속 증가하고 있으며, 부품의 속도를 향상시키기 위해서 패킷(Package)의 본딩(Bonding) 방식도 리드 프레임(Lead Frame), 와이어 본딩(Wire Bonding), 핀타입(Pin Type)의 본딩(Bonding) 방식에서 작은 크기의 볼 타입 본딩(Ball Type Bonding) 방식, 플립칩 본딩(Flip-Chip Bonding) 방식으로 변화되고 있다.On the other hand, the speed of parts continues to increase in order to satisfy various functions and excellent performance of electronic products, and in order to improve the speed of parts, the bonding method of the packet also includes lead frames and wire bonding. (Wire Bonding), pin type (Bonding) bonding (Bonding) method is changing from a small ball type bonding (Ball Type Bonding) method, flip-chip bonding (Flip-Chip Bonding) method.

현재 플립칩 본딩(Flip-Chip Bonding) 방식을 채용하는 고속(High Speed) 제품의 경우 CPU 혹은 그래픽 칩 셋(Graphic Chip Set)의 경우 클럭(Clock)이 2GHz이상의 속도로 동작하고 있다.  Currently, in the case of a high speed product employing flip-chip bonding, a clock operates at a speed of 2 GHz or more in the case of a CPU or a graphic chip set.

이러한 CPU나 칩셋(Chip Set)의 경우 짧은 신호 상승 시간(Rising Time), 더 많은 전류를 요구하게 되며 고속으로 동작하기 위해서 IC 및 플립칩 패키지(Flip chip package), 메인보드(Main Board)와의 신호선 간격이 계속 짧아지도록 설계되어 지고 있다.In the case of such a CPU or a chipset, a short signal rising time, more current is required, and signal lines with an IC, a flip chip package, and a main board are required to operate at a high speed. It is designed to keep the gap short.

하지만 이렇게 부품의 속도가 빨라지면 빨라질 수록 전원 공급 배선에 전압 요동(Voltage Fluctuation)이 발생하여 결국 SSN(Simultaneous Switching Noise) 혹은 Delta-I(ΔI) 라는 고주파 잡음이 점점 크게 발생하게 된다.  However, as the component speed increases, voltage fluctuations occur in the power supply wiring, and eventually high frequency noise called SSN (Simultaneous Switching Noise) or Delta-I (ΔI) is generated.

이런 고주파 잡음(SSN)은 시스템에 지연(Delay)을 발생시키거나 논리 오류(Logic Fault)를 발생 시켜 시스템의 성능을 약화시키고 시스템 신뢰성을 떨어뜨린다. These high frequency noises (SSNs) can cause delays or logic faults in the system, resulting in poor system performance and poor system reliability.

이러한 SSN을 줄이기 위해서는 소자의 동작에 필요한 전류와 스위칭 속도를 바꿀 수 없을 때에는 전원공급 배선의 인덕턴스를 줄이는 것이 가장 효과적인 방법이며 전원공급 배선의 전압 요동(Power Line Voltage Fluctuation)을 줄이기 위해서는 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)를 사용한다. To reduce these SSNs, it is most effective to reduce the inductance of the power supply wiring when the current required for the device operation and switching speed cannot be changed, and decoupling to reduce the power line voltage fluctuations of the power supply wiring. Capacitor).

전원공급 배선에는 디커플링 칩 커패시터(Decoupling Chip Capacitor)를 설치하여 회로의 스위칭에 필요한 전류를 직접 공급함으로써 전원공급 배선이 갖고 있는 인덕턴스를 차폐시켜서 전압 강하(Voltage Drop) 효과를 현저히 낮추고 SSN을 줄일 수 있다. Decoupling Chip Capacitors are installed in the power supply wiring to directly supply the current required for switching the circuit, shielding the inductance of the power supply wiring to significantly reduce the voltage drop effect and reduce the SSN. .

도 1은 종래 기술에 따른 CPU나 그래픽 칩 셋(Graphic Chip Set)과 같은 고속 제품의 플립칩 본딩 패키지(Flip-Chip Bonding Package)가 PCB 메인보드(Mother Board)에 실장된 것을 보여 준다. FIG. 1 shows that a flip-chip bonding package of a high-speed product such as a CPU or a graphic chip set according to the related art is mounted on a PCB main board.

도 1을 참조하면, PCB 마더 보드(20)에 전원공급선(19)과 접지선(18)이 내장되어 있으며, VRM에 가까운 곳에는 벌크 커패시터(17)가 생성되어 있고, 디커플링 커패시터(16)가 구비되어 있다.Referring to FIG. 1, a power supply line 19 and a ground line 18 are embedded in the PCB motherboard 20, and a bulk capacitor 17 is generated near the VRM, and a decoupling capacitor 16 is provided. It is.

또한, 볼 본딩(15)에 의해 플립칩 기판(14)이 PCB 마더 보드(20)에 접속되어 있으며, 플립칩 기판(14)에는 낮은 인덕턴스의 커패시터(13)가 구비되어 있고, 솔더 범프(12)에 의해 칩(11)이 실장되어 있다.In addition, the flip chip substrate 14 is connected to the PCB motherboard 20 by ball bonding 15. The flip chip substrate 14 is provided with a low inductance capacitor 13, and the solder bumps 12 The chip 11 is mounted.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 디커플링 칩 커패시터(Decoupling Chip Capacitor)(16)를 PCB 마더 보드(PCB Mother(Main) Board)(20), 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)(14) 혹은 IC 내부에 실장하여 높은 주파수영역에서도 시스템이 원할하게 동작하도록 한다.As shown in FIG. 1, the decoupling chip capacitor 16 may include a PCB Mother (Main) Board 20, a Flip-Chip Package Substrate 14, or a decoupling Chip Capacitor 16. It is mounted inside the IC to allow the system to operate smoothly even in the high frequency range.

도 2는 종래 기술에 따른 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)의 실장 위치에 따른 SSN(Delta I or ΔI)을 보여 준다. 도 2를 참조하면 VRM의 가까운 곳에 벌크 커패시터(27)가 생성되어 있으며, PCB P/G 네트워크(23a, 23b)를 거쳐 디커플링 커패시터(26a, 26b, 26c)가 위치하고 있으며, 볼본딩에 의해 발생되는 인덕턴스(25)와 플립칩 범프 본딩에 의해 발생하는 인덕턴스(22)가 있다.  2 shows Delta I or ΔI (SSN) according to a mounting position of a decoupling capacitor according to the prior art. Referring to FIG. 2, a bulk capacitor 27 is generated near the VRM, and decoupling capacitors 26a, 26b, and 26c are positioned through the PCB P / G networks 23a and 23b, and are generated by ball bonding. There is an inductance 25 and an inductance 22 generated by flip chip bump bonding.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이 ΔI가 가장 적도록 IC에 가장 근접하게 IC 내부에 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)를 위치시키는 것이 효과적인 설계 방법이다. As can be seen in FIG. 2, it is an effective design method to place a decoupling capacitor inside the IC closest to the IC so that ΔI is the smallest.

그러나 IC 내부에 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)를 구현하기 위해서는 많은 비용을 요구하게 된다. 따라서 현재 CPU나 칩셋(Chip Set)의 경우 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)에 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)를 실장하여 고속화(High Frequency)에 따른 고주파 잡음 및 전압 요동 등의 문제점들을 극복하고 있다. However, implementing a decoupling capacitor inside the IC is expensive. Therefore, in case of current CPU or chipset, a decoupling capacitor is mounted on a flip chip package substrate to overcome problems such as high frequency noise and voltage fluctuation caused by high frequency. have.

이처럼 2㎓ 정도의 속도를 갖는 CPU와 칩셋 패키지 기판(Chip Set用 Flip-Chip Package Substrate)상에 0.1∼1㎌의 커패시턴스(Capacitance)를 갖는 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)가 단독 혹은 어레이 타입(Array type)으로 9∼20개 정도 실장되어 IC의 스위칭(Switching)에 필요한 전류를 원할히 공급한다. As such, a decoupling capacitor having a capacitance of about 0.1 to 1 GHz on a CPU and a chipset package substrate (Chip Set Flip-Chip Package Substrate) is alone or an array type. 9 ~ 20 units are used to supply the current necessary for switching the IC.

향후 시스템의 속도가 점점 빨라지면 지금의 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)도 스위칭(Switching)을 하는 소자까지 전류를 공급하기에는 상대적으로 전원 공급 배선이 길어져서 발생하는 전원공급 루프 인덕턴스(Power loop inductance), 경로 인덕턴스(Via inductance) 그리고 세라믹 칩으로 구성된 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor(MLCC or LICC))자체 및 MLCC 혹은 LICC를 기판상에 실장을 할 때 솔더(Solder) 접점에서 발생하는 기생 인덕턴스(Parasitic inductance) 때문에 전원 공급배선에 많은 고주파 잡음(SSN)이 발생되면 전원 전압 레벨(Power Voltage Level)이 감소함에 따라 드라이버(Driver)의 공급 전류가 감소하고 신호 지연(Delay)이 증가하게 되며 EMI 문제도 발생하게 된다. As the system speeds up in the future, the current power supply loop inductance, path caused by relatively long power supply wiring to supply current to the decoupling capacitor is also switching. Decoupling capacitor (MLCC or LICC) consisting of inductance and ceramic chip itself, and parasitic inductance generated from solder contacts when mounting MLCC or LICC on a board. When a lot of high frequency noise (SSN) is generated in the supply wiring, as the power voltage level decreases, the supply current of the driver decreases, the signal delay increases, and EMI problems occur.

이러한 문제점들을 극복하기 위해서는 전원공급 배선을 짧게 하고 동시에 기생 인덕턴스(Parasitic inductance)를 줄이기 위해서는 IC 내부 혹은 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)의 내부에 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)를 실장하는 방법이 있다. To overcome these problems, shorter power supply wiring and at the same time reduce parasitic inductance, a decoupling capacitor is installed inside the IC or inside the flip-chip package substrate. have.

이러한 내장형 디커플링 커패시터(Embedded Decoupling Capacitor)는 높은 주파수에서 동작하는 CPU 혹은 칩셋(Chip Set)이 요구하는 안정적인 전원공급을 가능케 하는 방법이다. The embedded decoupling capacitor is a method that enables stable power supply required by a CPU or chipset operating at a high frequency.

그러나 내장형 디커플링 커패시터는 IC 내부에 내장형 디커플링 커패시터(Embedded Decoupling Capacitor)를 구현하는 재료, 커패시턴스(Capacitance) 용량, 구현 방법 및 제조비용이 너무 높다는 단점이 있다. However, the built-in decoupling capacitor has the disadvantage that the material, capacitance capacity, implementation method, and manufacturing cost of implementing the embedded decoupling capacitor inside the IC are too high.

현재 고속(High Speed) 제품용 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)의 내부에 내장형 디커플링 커패시터(Embedded Decoupling Capacitor)를 구현하려는 기술들이 많이 연구되고 있으며, 인텔사의 커패시터 내장형 플립칩 기판의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.Currently, a lot of researches have been conducted to implement embedded decoupling capacitors in flip-chip package substrates for high speed products. Looking at it as follows.

도 3a~ 도 3k는 종래 기술에 따른 커패시터 내장형 플립칩 기판의 제조 방법이다.3A to 3K illustrate a method of manufacturing a capacitor-embedded flip chip substrate according to the prior art.

도 3a ~ 도 3e는 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor) 제조 공정을 나타내는 도면이며, 도 3f~3k는 제조된 커패시터(Capacitor)를 패키지(Package) 내부에 실장하여 내장형 커패시터(Embedded Capacitor)를 포함하는 패키지 기판(Package substrate)을 제조하는 공정이다.3A to 3E are views illustrating a manufacturing process of a silicon chip capacitor, and FIGS. 3F to 3K include an embedded capacitor by mounting a manufactured capacitor in a package. It is a process of manufacturing a package substrate.

먼저, 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이 실리콘 기판(301)을 제공하여, 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이 실리콘 기판(301)의 상부에 티타늄(Titanium) 혹은 티타늄 나이트라이드(Titanium nitride)를 증착 하여 베리어(Barrier)층(302)을 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, a silicon substrate 301 is provided, and as shown in FIG. 3B, titanium or titanium nitride is deposited on the silicon substrate 301. Barrier layer 302 is formed.

다음에, 도 3c에서 알 수 있는 바와 같이 베리어층(302) 상부에 백금(Paltinum), 파라디윰(Palladium), 텅스턴(Tungsten), 또는 AlSiCu를 증착하여 두께 1∼10㎛를 갖는 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)의 하부 전극(303)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3C, platinum, paradium, tungsten, or AlSiCu is deposited on the barrier layer 302 to have a thickness of 1 to 10 μm. A lower electrode 303 of a silicon chip capacitor is formed.

그리고, 도 3d에서 알 수 있는 바와 같이 하부 전극(303)의 상부에 SrTiO3, BaTiO3, Pb(Zr)TiO3, Ta2O5 등과 같은 고유전율 물질을 증착 하여 두께 100∼1000Å를 갖는 커패시터(Capacitor)의 유전층(Dielectric layer)(304)를 형성한다. As shown in FIG. 3D, a dielectric layer of a capacitor having a thickness of 100 to 1000 Å is deposited by depositing a high dielectric constant material such as SrTiO 3, BaTiO 3, Pb (Zr) TiO 3, Ta 2 O 5, or the like on the lower electrode 303. Dielectric layer) 304 is formed.

도 3e에서 알 수 있는 바와 같이 유전층(304) 상부에 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)의 하부 전극(303)을 형성한 방법으로 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)의 상부전극(305)을 형성한다.As shown in FIG. 3E, the upper electrode 305 of the silicon chip capacitor is formed by forming the lower electrode 303 of the silicon chip capacitor on the dielectric layer 304. .

이후에, 다수의 도통홀을 구비하고 있으며 전도성 물질이 증착되어 있는 전자적 패키지 위에 두께 30∼150㎛의 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 실장한 후에 절연층을 형성하여 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 내장한 플립칩 패키지를 제조한다.Thereafter, a silicon chip capacitor having a plurality of through holes and having a thickness of 30 to 150 μm is mounted on an electronic package on which a conductive material is deposited, and then an insulating layer is formed to form a silicon chip capacitor. To manufacture a flip chip package.

즉, 도 3f에서 알 수 있는 바와 같이 다수의 비아홀과 전도성 물질이 증착되어 있는 전자적 내층 회로가 형성되어 있는 플립칩 패키지 기판을 보여주고 있으며, 도 3f에서 알 수 있는 바와 같이 그 위에 제조된 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 실장한다.That is, as shown in FIG. 3F, a flip chip package substrate in which an electronic inner circuit in which a plurality of via holes and conductive materials are deposited is formed is illustrated, and a silicon chip manufactured thereon as shown in FIG. 3F is illustrated. Capacitor (Silicon Chip Capacitor) is mounted.

그리고, 도 3h는 도 3f에서 실장된 실리콘 칩 커패시터의 위에 두께 80∼150㎛를 갖는 절연층(309)을 형성한다. 3H forms an insulating layer 309 having a thickness of 80 to 150 μm on the silicon chip capacitor mounted in FIG. 3F.

도 3i에서는 절연층(309)에 레이저 가공을 통하여 비아홀(Via hole)(310)를 형성한다. 이때 홀 직경은 50∼300㎛정도로 가공한다.In FIG. 3I, a via hole 310 is formed in the insulating layer 309 through laser processing. At this time, the hole diameter is processed to about 50 ~ 300㎛.

도 3j에서는 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)의 상부전극(305)을 전기적으로 연결하기 위하여 전도성 물질(312)을 증착하며, 도 3k는 빌드업(Build-up) 공정을 이용하여 완성된 커패시터를 내장한 전기적 패키지의 단면도이다.In FIG. 3J, a conductive material 312 is deposited to electrically connect the upper electrode 305 of the silicon chip capacitor, and FIG. 3K illustrates a capacitor completed using a build-up process. A cross-sectional view of the built electrical package.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의하여 형성된 커패시터 내장형 플립칩 기판은 높은 제조 공정 비용과 리드 타입의 증가로 인한 문제점을 야기하고 있으며, 또한 패키지 기판의 두께가 증가되고, 실리콘 칩의 하부전극의 저항이 증가되는 문제가 있었다.However, the capacitor-embedded flip chip substrate formed by the above-described conventional technology causes problems due to high manufacturing process cost and increase in lead type, and also increases the thickness of the package substrate and increases the resistance of the lower electrode of the silicon chip. There was an increasing problem.

즉, 인텔(Intel) 특허(US 6,407,929)는 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 제조하는 공정과 제조된 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 패키지 내부에 실장하고 빌드업(Build up) 기술을 이용하여 내장형 커패시터를 포함하는 패키지 기판(Package substrate)를 제조하는 공정을 포함하는데 이때 총 공정수가 대략 15개 공정으로 많은 공정을 포함하며, 특히 패키지 기판(Package substrate)을 제조하는 공정 중간에 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)를 실장해야 하므로 연속적인 제조 공정이 어려우며 또한 많은 리드 타임(Lead time)이 소요되는 문제가 있었다.That is, Intel patent (US 6,407,929) uses a process of manufacturing a silicon chip capacitor and a manufactured silicon chip capacitor in a package, and uses a build up technology. To fabricate a package substrate including an embedded capacitor, wherein the total number of processes includes a large number of processes with about 15 processes, and in particular, a silicon chip capacitor in the middle of manufacturing a package substrate. (Silicon Chip Capacitor) has to be mounted, so the continuous manufacturing process is difficult and a lot of lead time is required.

또한, 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)는 30∼150㎛의 전도성 접착 필름 혹은 전도성 페이스트의 두께 그리고 일정한 두께를 갖는 패키지 기판의 전도층의 두께로 인해 하부 상부 전도층과 하부 전도층 사이의 절연거리는 증가하게 되며(본 특허에는 두께 80∼150㎛를 갖는 비전도성층을 형성하는 것을 설명하는데 일반적인 Flip-Chip Package Substrate의 절연거리인 30∼60㎛ 보다 50∼90㎛ 정도 두꺼워지게 된다) 그 결과 이렇게 절연거리가 높아지면 전기적 도통 홀의 높이가 증가하여 많은 기생 인덕턴스가 증가하게 되고 높은 주파수에서 동작하는 플립칩 IC의 전기적 특성에 문제를 발생시킬 수 있다. 또한 고속(High Speed)의 많은 응용 전자 부품시장에서 절연거리가 낮은 패키지 기판(Package Substrate)에 대한 요구가 점점 증대되고 있다.In addition, the silicon chip capacitor has an insulating distance between the lower upper conductive layer and the lower conductive layer due to the thickness of the conductive adhesive film or the conductive paste of 30 to 150 μm and the thickness of the conductive layer of the package substrate having a constant thickness. (This patent describes the formation of a nonconductive layer having a thickness of 80 to 150 μm, which is about 50 to 90 μm thicker than the 30 to 60 μm insulation distance of a typical Flip-Chip Package Substrate.) Increasing the insulation distance increases the height of the electrically conducting hole, increasing the parasitic inductance and causing problems in the electrical characteristics of flip chip ICs operating at high frequencies. In addition, the demand for low-insulation package substrates is increasing in many high-speed application electronic component markets.

또한, 패키지 기판의 상부에 전도성 접착 필름 혹은 전도성 페이스트를 형성 후 실리콘 칩 커패시터를 실장하며, 일반 칩 부품을 실장 시 주로 이용되는 솔더 페이스트(Solder Paste) 인쇄 후 IR 리플로우(Reflow) 공정으로 부품의 전극과 기판사이를 접합시키는 금속간의 결합이 아닌 전도성 물질을 이용하여 실리콘 칩 커패시터(Silicon Chip Capacitor)의 전극과 접합시키면 금속간의 결합보다 접합 신뢰성이 떨어지게 되며, 전도성 접착 필름 혹은 페이스트의 저항은 약 1*10-4∼10-5Ω㎝로서 금속간의 결합의 저항(약1*10-6 Ω㎝)보다 높아지는 단점이 있다. In addition, after forming a conductive adhesive film or a conductive paste on the package substrate, the silicon chip capacitor is mounted, and after printing the solder paste mainly used for mounting general chip parts, the IR reflow process When bonding to the electrode of a silicon chip capacitor using a conductive material rather than a metal bonding between the electrode and the substrate, the bonding reliability is lower than that of the metal, the resistance of the conductive adhesive film or paste is about 1 * 10-4 to 10-5 Ωcm, which is higher than the resistance of the bond between metals (about 1 * 10-6 Ωcm).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플립칩 패키지 기판에 마스크층을 형성한 후에 마스크층의 일부분을 노광 및 현상하고 박리하여 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성한 후에 절연층을 적층함으로써 전기적 특성이 향상된 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and after forming a mask layer on a flip chip package substrate, a portion of the mask layer is exposed, developed, and peeled off to form an embedded capacitor in the exfoliated portion and then insulated. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a capacitor-embedded flip chip substrate having improved electrical characteristics by laminating layers.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부가 동도금된 플립칩 패키지 기판에 마스크층을 형성하고 형성된 마스크층의 일부를 박리하여 내장형 커패시터의 생성 공간을 확보하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계에서 형성된 마스크층을 박리하여 제거하고, 플립칩 패키지 기판의 상부 동도금층을 박리하여 하부전극 패턴을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 내장형 커패시터의 상부에 절연층을 적층하고 적층된 절연층에 도통홀을 형성하여 상기 내장형 커패시터의 상부 전극에 전도성을 부여한 후에 빌드업 공정을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a first step of forming a mask layer on the copper plated flip chip package substrate and peeling a portion of the formed mask layer to secure the production space of the embedded capacitor; A second step of forming an embedded capacitor in the part peeled off in the first step; Peeling and removing the mask layer formed in the first step, and removing the upper copper plating layer of the flip chip package substrate to form a lower electrode pattern; And a fourth step of performing a build-up process after stacking an insulation layer on the embedded capacitor and forming a through hole in the stacked insulation layer to impart conductivity to the upper electrode of the embedded capacitor. .

이제, 도 4a 이하를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Now, the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4A.

도 4a ~도 4l은 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조 방법이다.4A to 4L illustrate a method of manufacturing a flip chip substrate having a capacitor embedded therein according to an embodiment of the present invention.

여기에서 플립칩(Flip chip)이란 베어칩(bare chip)을 뒤집어 기판에 접합하는 형상에서 유래하며, 플립칩(Flip chip)은 60년대 초에 IBM에서 신뢰성이 낮은 매뉴얼 와이어 본딩(manual wire bonding)을 대체하기 위하여 개발되었으며, IBM에서 개발 당시에는 C4(Controlled Collapse Chip Connection) 명칭으로 알려졌다. Here, flip chip is derived from a shape in which a bare chip is inverted and bonded to a substrate, and flip chip is a low-reliability manual wire bonding made by IBM in the early 60's. It was developed as a replacement for IBM and was known by IBM at the time of development as the Controlled Collapse Chip Connection (C4) name.

이 방법은 베어칩(bare chip)의 Al 패드 위에 형성된 금속화(metalization) 부위에 솔더 범프(solder bump)를 증착시키고, 리플로우(reflow) 솔더링 공정으로 솔더의 형상을 구형으로 만든다. This method deposits a solder bump on a metallization site formed on an Al pad of a bare chip, and forms a spherical shape of the solder by a reflow soldering process.

솔더가 장착된 베어칩(bare chip)은 리플로우(reflow) 솔더링 공정으로 기판에 접합시킨다. 솔더 범프(Solder bump)를 증착시키려면 베어칩(bare chip) 표면의 Al 패드(pad) 위에 Cr, Au, Ti, Cu 등의 금속을 증착 또는 에칭(etching) 등의 방법으로 금속화(metalizing) 하여 솔더의 젖음이 가능하도록 표면을 처리하여야 하며, 이를 UBM (Under Bump Metallurgy) 이라고도 부른다. Bare chips with solder are bonded to the substrate by a reflow soldering process. In order to deposit solder bumps, metalizing such as Cr, Au, Ti, Cu, etc. is deposited or etched on Al pads on the bare chip surface. The surface must be treated to allow the wetting of the solder. This is also called UBM (Under Bump Metallurgy).

솔더의 용융시 솔더가 웨팅(wetting)에 의해 다른 곳으로 흘러 회로에 단락(short-circuit)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 불능동(passivation) 층을 솔더 주위에 형성시킨다. During melting of the solder, a layer of passivation is formed around the solder to prevent short-circuit in the circuit due to the flow of the solder to other places by wetting.

불능동층(Passivation layer)은 절연뿐만 아니라 회로나 실리콘(silicon) 표면을 불순물이나 수분 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 솔더의 성분은 세라믹(ceramic) 기판의 경우에는 95%Pb-5%Sn (Tm=315oC)을 사용하고, PCB 등의 기판에서는 37%Pb-63%Sn (Tm=183oC)의 공융(eutectic) 조성을 사용한다. The passivation layer serves to protect not only insulation but also circuits or silicon surfaces from impurities and moisture. Solder uses 95% Pb-5% Sn (Tm = 315oC) for ceramic substrates and 37% Pb-63% Sn (Tm = 183oC) eutectic for PCBs and other substrates. Use the composition.

도 4a에서는 단층 혹은 다층 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)의 단면을 보여준다. 도 4a를 참조하면 무동박 적층판에 기계적인 드릴(Mechanical Drill) 혹은 레이저 드릴(Laser Drill) 가공으로 직경 50∼200㎛ 비아홀(Via hole)(403)을 형성하고 도전성 페이스트를 이용하여 충진 하거나 무전해 동도금(Electroless Copper Plating)기술을 이용하여 도통을 시킨 후 비아홀(Via hole)(403)의 내부공간을 고분자 수지로 충진 시킨다. 4A shows a cross-section of a single layer or multilayer flip chip package substrate. Referring to FIG. 4A, a via hole 403 having a diameter of 50 to 200 μm is formed by a mechanical drill or a laser drill on a copper foil laminate and filled or electroless using a conductive paste. After conducting conduction using electroless copper plating technology, the inner space of the via hole 403 is filled with a polymer resin.

그리고, 무동박 적층판(401)의 상부는 무전해 동도금(Electroless Copper Plating)을 하여 0.8∼1.5㎛ 두께로 무전해 도금층(402)를 형성한다.Then, the upper portion of the non-copper laminate plate 401 is electroless copper plating to form an electroless plating layer 402 with a thickness of 0.8 ~ 1.5㎛.

이후에, 도 4b에서 두께 20∼40㎛의 드라이 필름(Dry film)을 적층(Lamination) 한 후에 노광 및 현상하고 박리하여 마스크층(404)을 형성한다.Thereafter, in FIG. 4B, a dry film having a thickness of 20 to 40 μm is laminated, followed by exposure, development, and peeling to form a mask layer 404.

이때 드라이 필름과 무전해 도금층(402)의 계면 접착력을 높이기 위해 화학적인 소프트 에칭(Chemical Soft Etching)을 이용하여 무전해 도금층(402)의 표면에 조도를 형성하여 접착력을 높이는 공정을 추가할 수 있다.In this case, in order to increase the interfacial adhesion between the dry film and the electroless plating layer 402, a process of increasing the adhesion by forming roughness on the surface of the electroless plating layer 402 using chemical soft etching may be added. .

그리고, 도 4c에서 드라이필름이 박리되어 표면에 드러난 무전해 도금층(402)의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 두께 4∼10㎛의 내장형 커패시터(Embedded capacitor)의 하부 전극(405)을 형성한다.In addition, in FIG. 4C, the lower electrode 405 of the embedded capacitor having a thickness of 4 to 10 μm is formed by electrolytic copper plating on the electroless plating layer 402 exposed to the surface by peeling the dry film. Form.

다음에, 도 4d 에서 BaTiO3, Ta2O5 등과 같은 고유전율 물질을 상온 상압에서 IBSD(Ion Beam Sputter Deposition) 기술을 이용하여 하부전극(405)의 상부에 두께 100∼8000Å를 갖는 유전층(Dielectric layer)(406)을 형성한다. Next, a high dielectric constant material such as BaTiO 3, Ta 2 O 5, or the like in FIG. 4D is dielectric layer 406 having a thickness of 100 to 8000 μm on top of the lower electrode 405 by using IBS (Ion Beam Sputter Deposition) technology at normal temperature and pressure. ).

이때 전해 동도금층(405)과 유전층(406) 계면의 접착력을 증대하기 위해 동도금층(Copper)(405) 표면을 화학적으로 소프트 에칭(Soft etching)을 하거나 플라즈마 이온 빔(Plasma Ion beam) 처리를 하여 표면 에너지를 증가시킬 수도 있다.In this case, in order to increase the adhesion between the electrolytic copper plating layer 405 and the dielectric layer 406, the surface of the copper plating layer (Copper) 405 may be chemically soft etched or plasma ion beam treatment. It can also increase surface energy.

도 4e에서는 유전층(406)의 상부에 내장형 커패시터의 상부 전극(407)을 형성하기 위해 얇은 전도층(407, Seed Layer)을 형성한다. 이때, 얇은 전도층(407)은 IBSD를 이용하여 목적(Target) 물질을 동(Copper)을 사용하여 상온 상압 조건에서 100∼3000Å두께로 증착 시키거나 보다 공정 가격이 낮은 무전해 동도금(Electroless Copper Plating)을 하여 0.8~1.5㎛ 두께로 상부전극(407)을 위한 얇은 전도층을 형성할 수 있다. In FIG. 4E, a thin conductive layer 407 is formed to form the upper electrode 407 of the embedded capacitor on top of the dielectric layer 406. At this time, the thin conductive layer 407 is deposited by using IBSD to target materials (copper) to 100 ~ 3000Å thickness at room temperature and atmospheric pressure conditions or less electroless copper plating (Electroless Copper Plating) ) To form a thin conductive layer for the upper electrode 407 to a thickness of 0.8 ~ 1.5㎛.

도 4f에서는 얇은 전도층(407)의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 두께 4∼10㎛의 도금층을 형성하여 내장형 커패시터의 상부 전극(408)을 형성한다.In FIG. 4F, electrolytic copper plating is performed on the thin conductive layer 407 to form a plating layer having a thickness of 4 to 10 μm to form the upper electrode 408 of the embedded capacitor.

도 4g에서는 세라믹 연마(Ceramic Buffer)를 이용하여 마스크층(404)을 덮고 있는 상부전극(408)과 얇은 전도층(407)을 연마하여 마스크층(404)가 외부에 드러나도록 하며, 세라믹 연마(Cerrmic Buffer)는 기존에 인쇄회로기판에서 널리 사용되고 있는 기술이다. 그리고, 외부로 드러난 마스크층(404)을 수산화나트륨(NaOH)용액을 이용해 마스크층(404)의 드라이 필름을 박리시킨다.In FIG. 4G, the upper electrode 408 and the thin conductive layer 407 covering the mask layer 404 are polished using a ceramic buffer so that the mask layer 404 is exposed to the outside. Cerrmic Buffer) is a technology widely used in the printed circuit board. Then, the mask layer 404 exposed to the outside is peeled off using the sodium hydroxide (NaOH) solution.

도 4h에서는 마스크층(404)을 박리하여 남아 있던 0.8∼1.5㎛ 두께의 무전해 도금층(402)을 과수 혹은 염소산 나트륨 등의 염산 타입의 에칭액을 이용하여 순간에칭(Flash etching)시킨다. In FIG. 4H, the 0.8-1.5 μm-thick electroless plating layer 402 remaining after the mask layer 404 is peeled off is subjected to flash etching using an etching solution of hydrochloric acid type, such as fruit water or sodium chlorate.

이때 무전해 도금층(402)가 에칭되면서 상부전극(408) 또한 1.0㎛정도 에칭된다. 순간 에칭(Flash etching)을 통해 모두 하나로 전기적 연결을 이루었던 무전해 도금층(402)가 독립된 내장형 커패시터(Embedded capacitor)의 하부전극(402)로 형성된다.At this time, while the electroless plating layer 402 is etched, the upper electrode 408 is also etched about 1.0 μm. The electroless plating layer 402, which has been electrically connected to each other through flash etching, is formed as a lower electrode 402 of an independent embedded capacitor.

도 4i에서는 두께 30∼60㎛를 갖는 절연층(409)을 형성한다. 이때 절연재료는 유전상수 3.5∼4.8정도의 수지를 사용하여 일정한 온도와 압력으로 하부층(401)과 접착시킨다. In Fig. 4I, an insulating layer 409 having a thickness of 30 to 60 mu m is formed. At this time, the insulating material is bonded to the lower layer 401 at a constant temperature and pressure by using a resin having a dielectric constant of about 3.5 to 4.8.

이때 하부층(401) 및 내장형 커패시터(Embedded capacitor)를 구성하는 상부 동 전극(408)과 절연층(409)의 접착력을 증대시키기 위해 H202 및 H2SO 4를 이용하여 표면에 조도를 형성시켜서 표면적을 증가시킨다.At this time, roughness is formed on the surface by using H 2 O 2 and H 2 SO 4 to increase the adhesion between the upper copper electrode 408 and the insulating layer 409 constituting the lower layer 401 and the embedded capacitor. To increase the surface area.

도 4j에서는 적층시킨 절연층(409)에 레이저(Laser)를 이용하여 비아홀(Via hole)(410)를 형성한다. 이때 홀 직경은 50∼150㎛정도로 가공한다. In FIG. 4J, a via hole 410 is formed in a stacked insulating layer 409 using a laser. At this time, the hole diameter is processed to about 50 ~ 150㎛.

도 4k에서는 절연층(410)의 표면과 내장형 커패시터(Embedded capacitor)의 상부전극(408)을 전기적으로 연결하기 위하여 전도성 물질을 증착 한다. 이때 도전성 물질을 이용하여 충진 하거나 무전해 동도금(Electroless Copper Plating) 기술을 이용하여 도통을 시킨 후 비아홀(410)의 내부공간을 고분자 수지로 충진 시키거나, 무전해 동도금 후 다시 전해도금으로 비아홀(410)을 도금으로 충진시키데 되면 동시에 상부인 절연층(409)층에도 동도금이 형성된다. In FIG. 4K, a conductive material is deposited to electrically connect the surface of the insulating layer 410 and the upper electrode 408 of the embedded capacitor. In this case, the conductive material is filled or conducted using electroless copper plating technology, and then the inner space of the via hole 410 is filled with a polymer resin, or after electroless copper plating, the via hole 410 is electroplated again. ) Is plated with copper, and copper plating is also formed on the upper insulating layer 409.

도 4l는 빌드업(Build-up) 공정을 이용하여 완성된 내장형 커패시터(Embedded capacitor)를 내장한 전기적 패키지(Electronic Package)의 단면도이다.4L is a cross-sectional view of an electronic package containing an embedded capacitor completed using a build-up process.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 내장형 플립칩 기판의 제조공정의 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a capacitor-embedded flip chip substrate according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 내장형 플립칩 기판의 제조공정은 단층 또는 다층의 플립칩 패키지 기판의 제조 과정(S501), 마스크층 형성 과정(S502), 하부전극 형성 과정(S503), 고유전율 절연층 형성 과정(S504), 상부 전극 전도층 형성 과정(S505), 상부 전극 형성 과정(S506), 세라믹 연마 과정(S507), 마스크층 박리 과정(S508), 하부전극 패턴 형성 과정(S509), 상부 절연층 형성 과정(S510), 마이크로 비아홀 형성 과정(S511), 전도층 형성 과정(S512), 빌드업 공정 수행 과정(S513)로 이루어져 있다.Referring to the drawings, the manufacturing process of the capacitor-embedded flip chip substrate according to an embodiment of the present invention is a manufacturing step (S501), a mask layer forming step (S502), a lower electrode forming process ( S503), high dielectric constant insulating layer forming process (S504), upper electrode conductive layer forming process (S505), upper electrode forming process (S506), ceramic polishing process (S507), mask layer peeling process (S508), lower electrode pattern formation The process (S509), the upper insulating layer forming process (S510), the micro via hole forming process (S511), the conductive layer forming process (S512), the build-up process is carried out (S513).

먼저, 단계 S501에서 단층 또는 다층의 플립층 패키지 기판이 제조되면, 단계 S502에서 드라이 필름(Dry film)을 적층(Lamination) 한 후에 노광 및 현상하고 박리하여 마스크층을 형성한다.First, when a single layer or multilayer flip layer package substrate is manufactured in step S501, a dry film is laminated in step S502, followed by exposure, development, and peeling to form a mask layer.

단계 S503에서 드라이필름이 박리되어 표면에 드러난 무전해 도금층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 하부 전극을 형성하며, 단계 S504에서 고유전율 물질을 상온 상압에서 IBSD(Ion Beam Sputter Deposition) 기술을 이용하여 하부전극의 상부에 유전층(Dielectric layer)을 형성한다. In step S503, the dry film is peeled off to form a lower electrode by electrolytic copper plating on the top of the electroless plating layer exposed on the surface, and in step S504, a high dielectric constant material is subjected to IBSD (Ion Beam Sputter Deposition) technology at room temperature and pressure. A dielectric layer is formed on the lower electrode by using a.

단계 S505에서 유전층의 상부에 얇은 전도층을 형성하고, 단계 S506에서 얇은 전도층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 상부 전극을 형성하거나 보다 공정 가격이 낮은 무전해 동도금(Electroless Copper Plating)을 하여 0.8~1.5㎛두께로 상부전극을 위한 얇은 전도층을 형성할 수 있다.In step S505, a thin conductive layer is formed on top of the dielectric layer, and in step S506, an electrolytic copper plating is formed on the top of the thin conductive layer to form an upper electrode, or an electroless copper plating with lower process cost. By forming a thin conductive layer for the upper electrode to a thickness of 0.8 ~ 1.5㎛.

단계 S506에서는 얇은 전도층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 두께 4∼10㎛의 도금층을 형성하여 내장형 커패시터의 상부 전극을 형성한다.In step S506, electrolytic copper plating is performed on the thin conductive layer to form a plating layer having a thickness of 4 to 10 μm to form an upper electrode of the embedded capacitor.

단계 S507에서는 세라믹 연마(Ceramic Buffer)를 이용하여 마스크층을 덮고 있는 상부전극과 얇은 전도층을 연마하여 마스크층이 외부에 드러나도록 하며, 세라믹 연마(Cerrmic Buffer)는 기존에 인쇄회로기판에서 널리 사용되고 있는 기술이다. In step S507, the upper electrode covering the mask layer and the thin conductive layer are polished by using ceramic polishing to expose the mask layer to the outside, and the ceramic polishing is widely used in printed circuit boards. It is a skill.

단계 S508에서 마스크층의 드라이 필름을 박리하여 단계 S509에서 하부전극을 형성한 후에 단계 S510에서 두께 30∼60㎛를 갖는 절연층을 형성한다. After removing the dry film of the mask layer in step S508 to form a lower electrode in step S509 to form an insulating layer having a thickness of 30 ~ 60㎛ in step S510.

단계 S511에서 절연층에 레이저(Laser)를 이용하여 비아홀(Via hole)를 형성하며, 단계 S512에서 절연층의 표면과 내장형 커패시터(Embedded capacitor)의 상부전극을 전기적으로 연결하기 위하여 전도성 물질을 증착 하며, 이후에 빌드업(Build-up) 공정을 수행한다.In step S511, a via hole is formed in the insulating layer using a laser, and in step S512, a conductive material is deposited to electrically connect the surface of the insulating layer and the upper electrode of the embedded capacitor. After that, the build-up process is performed.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Herein, while the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that modifications and variations can be made.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 플립칩 기판에서 칩 커패시터의 접속을 제공하기 위한 핀 본딩의 제거가 가능하여 더 얇은 플립칩 패키지의 가공이 가능하도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to remove the pin bonding for providing the connection of the chip capacitor in the flip chip substrate, it is effective to enable the processing of a thinner flip chip package.

또한, 본 발명에 따르면, 플립칩 기판의 상부에 칩 커패시터의 제거로 인한 실장 면적의 감소로 인하여 플립칩 기판의 회로 밀도의 증가가 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the circuit density of the flip chip substrate can be increased due to the reduction in the mounting area due to the removal of the chip capacitor on the flip chip substrate.

또한, 본 발명에 따르면, 플립칩 기판에 커패시터가 내장됨으로 전원공급 배선에 따른 인피던스가 감소하고 잡음이 감소하며 배선길이가 짧아지고 기생 인덕턴스가 감소하여 전기적 성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the capacitor is embedded in the flip chip substrate, the impedance due to the power supply wiring is reduced, the noise is reduced, the wiring length is shortened, the parasitic inductance is reduced, and the electrical performance is improved.

도 1은 종래 기술에 따른 CPU나 그래픽 칩 셋(Graphic Chip Set)과 같은 고속 제품의 플립칩 본딩 패키지(Flip-Chip Bonding Package)가 PCB 메인 보더(Mother Board)에 실장된 것을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a flip-chip bonding package of a high-speed product such as a CPU or a graphic chip set according to the related art mounted on a PCB main board.

도 2는 종래 기술에 따른 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)의 실장 위치에 따른 SSN(Delta I or ΔI)을 보여주는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating Delta I or ΔI (SSN) according to a mounting position of a decoupling capacitor according to the prior art.

도 3a~ 도 3k는 종래 기술에 따른 커패시터 내장형 플립칩 기판의 제조 방법이다.3A to 3K illustrate a method of manufacturing a capacitor-embedded flip chip substrate according to the prior art.

도 4a ~도 4l은 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조 방법이다.4A to 4L illustrate a method of manufacturing a flip chip substrate having a capacitor embedded therein according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법의 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flip chip substrate with a capacitor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

401 : 무동박 적층판 402 : 무전해 동도금층401: copper-free laminated plate 402: electroless copper plating layer

403 : 비아홀 404 : 마스크층403: via hole 404: mask layer

405 : 하부 전극 406 : 유전층405: lower electrode 406: dielectric layer

407 : 얇은 전도층 408 : 상부 전극407 thin conductive layer 408 upper electrode

409 : 절연층 410 : 비아홀409: insulating layer 410: via hole

Claims (13)

상부가 도금된 플립칩 패키지 기판에 마스크층을 형성하고 형성된 마스크층의 일부를 박리하여 내장형 커패시터의 생성 공간을 확보하는 제 1 단계;A first step of forming a mask layer on an upper plated flip chip package substrate and peeling a portion of the formed mask layer to secure a production space of an embedded capacitor; 상기 제 1 단계에서 박리된 부분에 내장형 커패시터를 형성하는 제 2 단계;A second step of forming an embedded capacitor in the part peeled off in the first step; 상기 제 1 단계에서 형성된 마스크층을 박리하여 제거하고, 플립칩 패키지 기판의 상부 도금층을 박리하여 하부전극 패턴을 형성하는 제 3 단계; 및 A third step of peeling and removing the mask layer formed in the first step, and peeling the upper plating layer of the flip chip package substrate to form a lower electrode pattern; And 상기 내장형 커패시터의 상부에 절연층을 적층하고 적층된 절연층에 도통홀을 형성하여 상기 내장형 커패시터의 상부 전극에 전도성을 부여한 후에 빌드업 공정을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.A fourth step of performing a build-up process after stacking an insulating layer on the embedded capacitor and forming a conductive hole in the stacked insulating layer to impart conductivity to the upper electrode of the embedded capacitor, and then performing a build-up process. Method of manufacturing a chip substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계는,The first step is, 상부가 무전해 동도금된 플립칩 패키지 기판(Flip-Chip Package Substrate)을 제조하는 제 1-1 단계; 및A first step of manufacturing a flip-chip package substrate having an electroless copper plated upper surface thereof; And 상기 제 1-1 단계에서 제공된 플립칩 패키지 기판에 드라이 필름(Dry film)을 적층(Lamination)하고 박리하여 내장형 커패시터의 생성 공간을 확보하는 제 1-2 단계를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.A flip chip including a capacitor comprising a first and second steps of laminating and peeling a dry film on the flip chip package substrate provided in step 1-1 to secure a space for generating an embedded capacitor. Method of manufacturing a substrate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1-1 단계 이후에, After the first step 1-1, 플립칩 패키지 기판의 상부에 형성된 무전해 도금층의 표면 에너지를 증가시키는 제 1-3 단계를 더 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.A method of manufacturing a flip chip substrate with a capacitor further comprising the first to third steps of increasing the surface energy of the electroless plating layer formed on the flip chip package substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 단계는, The second step, 마스크층이 박리된 무전해 도금층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 내장형 커패시터(Embedded capacitor)의 하부 전극을 형성하는 제 2-1 단계;A second step of forming a lower electrode of an embedded capacitor by electrolytic copper plating on the electroless plating layer from which the mask layer is peeled off; 상기 제 2-1 단계에서 형성된 하부전극의 상부에 고유전율 물질을 적층하여 유전층을 형성하는 제 2-2 단계; 및A step 2-2 of forming a dielectric layer by stacking a high dielectric constant material on the lower electrode formed in step 2-1; And 상기 제 2-2 단계에서 형성된 유전층의 상부에 내장형 커패시터의 상부 전극을 형성하는 제 2-3 단계를 포함하여 이루어진 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법.And forming the upper electrode of the embedded capacitor on the dielectric layer formed in the above 2-2 step. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 2-1 단계 이후에, After the step 2-1, 상기 제 2-1 단계에서 형성된 하부 전극의 표면 에너지를 증가시키는 제 2-4 단계를 더 포함하여 이루어진 커패시터 내장형의 플립칩 기판의 제조방법.The method of claim 1, further comprising a step 2-4 of increasing the surface energy of the lower electrode formed in the step 2-1. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 2-3 단계는,The second step is, 상기 제 2-2 단계에서 형성된 유전층의 상부에 IBSD를 이용하여 목적 물질으로 동을 사용하여 상온 상압 조건에서 얇은 전도층(Seed Layer)을 형성하는 2-3-1 단계; 및Step 2-3-1 forming a thin conductive layer at room temperature and atmospheric pressure using copper as the target material using IBSD on the dielectric layer formed in step 2-2; And 상기 제 2-3-1 단계에서 형성된 얇은 전도층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 내장형 커패시터의 상부 전극을 형성하는 제 2-3-2 단계; A step 2-3-2 of forming an upper electrode of the embedded capacitor by electrolytic copper plating on the thin conductive layer formed in the step 2-3-1; 를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.Method for manufacturing a flip chip substrate containing a capacitor made of a. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 2-3 단계는,The second step is, 상기 제 2-2 단계에서 형성된 유전층의 상부에 무전해 동도금을 하여 얇은 전도층(Seed Layer)을 형성하는 2-3-1 단계;Step 2-3-1 to form a thin conductive layer by electroless copper plating on the dielectric layer formed in the step 2-2; 상기 제 2-3-1 단계에서 형성된 얇은 전도층의 상부에 전해 동도금(Electrolytic Copper Plating)을 하여 내장형 커패시터의 상부 전극을 형성하는 제 2-3-2 단계; 및A step 2-3-2 of forming an upper electrode of the embedded capacitor by electrolytic copper plating on the thin conductive layer formed in the step 2-3-1; And 세라믹 연마를 사용하여 상기 마스크층을 덮고 있던 얇은 전도층과 상부 전극을 제거하는 제 2-3-3 단계Step 2-3-3 of removing the thin conductive layer and the upper electrode covering the mask layer by using ceramic polishing 를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.Method for manufacturing a flip chip substrate containing a capacitor made of a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2-3-2 단계에서 형성된 전해 동도금층의 두께는 4~10㎛인 것을 특징으로 하는 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.The thickness of the electrolytic copper plating layer formed in the step 2-3-2 is 4 ~ 10㎛ the manufacturing method of the flip chip substrate with a capacitor. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제 2-3-2 단계에서 형성된 전해 동도금층의 두께는 4~10㎛인 것을 특징으로 하는 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.The thickness of the electrolytic copper plating layer formed in the step 2-3-2 is 4 ~ 10㎛ the manufacturing method of the flip chip substrate with a capacitor. 제 4 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 7, 상기 제 2-1 단계에서 형성된 전해 동도금층은 두께가 4~10㎛인 것을 특징으로 하는 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.The electrolytic copper plating layer formed in the step 2-1 has a thickness of 4 ~ 10㎛ method for manufacturing a flip chip substrate with a capacitor. 제 4 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 7, 상기 제 2-2 단계에서 고유전율 물질을 적층하는 과정은 고유전율 물질을 상온 상압에서 IBSD(Ion Beam Sputter Deposition) 기술을 이용하여 하부전극의 상부에 두께 100∼8000Å를 갖도록 적층하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.In the step of laminating the high dielectric constant material in the step 2-2, the high dielectric constant material is laminated to have a thickness of 100 to 8000Å over the lower electrode by using IBSD (Ion Beam Sputter Deposition) at normal temperature and pressure. A method of manufacturing a flip chip substrate incorporating a capacitor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 단계는,The third step, 수산화나트륨(NaOH)용액을 이용해 마스크층의 드라이 필름을 박리하는 제 3-1 단계; 및Step 3-1 of peeling off the dry film of the mask layer using a sodium hydroxide (NaOH) solution; And 마스크층을 박리하여 표면에 드러난 무전해 도금층을 순간에칭(Flash etching)하여 하부전극 패턴을 형성하는 제 3-2 단계를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.A method of manufacturing a flip chip substrate with a built-in capacitor, comprising the step of removing the mask layer and flash etching the electroless plating layer exposed on the surface to form a lower electrode pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 내장형 커패시터의 상부에 절연 수지를 적층하여 절연층을 형성하는 제 4-1 단계;A step 4-1 of forming an insulating layer by stacking an insulating resin on top of the embedded capacitor; 상기 제 4-1 단계에서 적층된 절연층에 레이저 가공하여 비아홀을 형성하는 제 4-2 단계; 및4-2 step of forming a via hole by laser processing the insulating layer laminated in the step 4-1; And 상기 제 4-2 단계에서 형성된 비아홀에 도전성을 부여하고 빌드업 공정을 수행하는 제 4-3 단계를 포함하여 이루어진 커패시터를 내장한 플립칩 기판의 제조방법.A method of manufacturing a flip chip substrate incorporating a capacitor, the method comprising: providing a conductivity to a via hole formed in step 4-2 and performing a build up process.
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