KR100909155B1 - 멀티칩 회로 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체 칩을 탑재함과 함께 이들을 접속하는 회로 패턴이나 입출력 단자 등이 형성된 멀티칩 회로 모듈로서, 각 단위 배선층(8∼12)이 표면 평탄화 처리가 실시된 하층 단위 배선층에 상층의 단위 배선층이 적층 형성됨과 함께 비어-온-비어(via-on-via) 구조에 의해 상호 층간 접속되어 적층 형성되어 다층 배선부(2)가 구성되고, 이 다층 배선부(2)에 실장된 반도체 칩(6)을 밀봉 수지층(7)과 함께 연마하여 박형화하고 있다.
인터포저, 비어-온-비어, 멀티칩, 모듈

Description

멀티칩 회로 모듈 및 그 제조 방법{MULTI-CHIP CIRCUIT MODULE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 복수의 IC나 LSI 등의 반도체 칩을 탑재함과 함께 이들을 접속하는 회로 패턴이나 입출력 단자 등이 형성된 멀티칩 회로 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본에서 2001년 11월 22일에 출원된 일본 특허 출원 번호2001-358246을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원은 참조하는 것에 의해, 본 출원에 원용된다.
퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기, 비디오 기기, 오디오 기기 등의 디지털 신호를 이용하는 전자 기기에는 각종 IC 소자나 LSI 소자 등의 반도체 칩을 탑재한 멀티칩 회로 모듈이 구비되어 있다. 이러한 종류의 전자 기기에 있어서는 회로 패턴의 미세화, IC 패키지의 소형화나 집적 규모의 비약적인 향상, 다핀화 또는 실장 방법의 개선 등에 의해 멀티칩 회로 모듈의 소형화, 고기능화가 도모됨으로써, 소형 경량화 또는 박형화가 도모될뿐만 아니라, 고성능화, 고기능화, 다기능화, 고속 처리화 등이 도모되고 있다.
멀티칩 회로 모듈에는, 예를 들면 로직 기능과 메모리 기능 또는 아날로그 기능과 디지털 기능 등과 같이 서로 다른 기능을 혼재시킨, 소위 시스템 LSI를 구성한 것도 있다. 멀티칩 회로 모듈에는 각 프로세스의 기능 블록을 개별적인 반도체 칩으로 제조하여, 이들 반도체 칩을 동일 기판 상에 실장한, 소위 멀티칩 회로 모듈을 구성한 것도 있다.
그런데, 멀티칩 회로 모듈에 있어서는, 성능 향상을 더욱 도모하기 위해서는 마이크로 프로세서나 메모리 칩 사이의 신호 배선의 고속화, 고밀도화가 문제로 되어 있으며, 또한 배선 지연의 문제에 대한 대응도 도모하지 않으면 된다. 멀티칩 회로 모듈에 있어서는, 각 소자(칩) 내에서 ㎓를 초과하는 클럭 주파수의 실현이 도모되어도, 칩 사이에서의 배선에 의한 신호 지연이나 반사 등의 문제 때문에 클럭 주파수를 한 자릿수 단위로 낮추지 않으면 안된다. 멀티칩 회로 모듈에 있어서는 신호 배선의 고속화, 고밀도화를 도모함으로써, 예를 들면 전자 방해 잡음(EMI: electoromagnetic interfence)이나 전자 정합(EMC: electoromagnetic compatibility)의 대책도 필요하게 된다. 따라서, 멀티칩 회로 모듈에 있어서는 칩 기술뿐만 아니라, 패키지나 보드 등의 실장 기술을 포함시킨 시스템 기술로서 전체적으로 고집적화나 고성능화를 도모할 필요가 있다.
종래, 멀티칩 회로 모듈로서, 도 38에 도시한 바와 같이 구성된 것이 있다. 도 38에 도시하는 멀티칩 회로 모듈(100)은 인터포저(101)의 주면(101a) 상에 복수의 반도체 칩(102A, 102B)을 탑재하여 이루어지는 플립 칩형이 그것이다. 이 멀티칩 회로 모듈(100)은 인터포저(101)의 표리 주면(101a, 101b)에 도시를 생략하지만, 각각 적절한 회로 패턴이나 랜드, 입출력 단자 등이 형성되어 있다. 멀티칩 회로 모듈(100)은 인터포저(101)의 주면(101a)에 각 반도체 칩(102A, 102B)을 소정의 랜드(103) 상에 각각 플립 칩 접속하여 탑재함과 함께, 언더 필(104)에 의해 접속 부위를 피복하고 있다. 멀티칩 회로 모듈(100)에는 인터포저(101)의 주면(101b)에 형성한 랜드에 각각 땜납 볼(105)이 탑재되어 있으며, 예를 들면 마더 기판 등에 장착한 상태에서 리플로우 땜납 처리를 실시하여 땜납 볼(105)을 용융하여 고화함으로써 실장된다.
상술한 바와 같이 종래의 멀티칩 회로 모듈(100)은, 복수의 반도체 칩(102A, 102B)이 인터포저(101)의 주면(101a)에 횡렬 상태로 배열되어 실장되지만, 각 반도체 칩(102A, 102B) 사이를 접속하는 배선이 인터포저(101) 측에 형성되는 회로 패턴에 의해 제약을 받는다. 멀티칩 회로 모듈(100)은 장치의 다기능화, 고속화 등에 수반하여 많은 반도체 칩(102A, 102B)을 구비하게 되어 점점 더 많은 배선 수가 필요하게 된다. 멀티칩 회로 모듈(100)은 일반적인 기판 제조 기술로 제조되는 인터포저(101)에 형성하는 배선 패스의 피치가, 제조 조건 등의 제약에 의해 최소한 약 100㎛ 정도로 크기 때문에, 복수의 반도체 칩(102A, 102B) 사이에서 많은 접속을 행하는 경우에 큰 면적 또는 다층화된 인터포저(101)를 필요로 한다.
멀티칩 회로 모듈(100)에 있어서는, 다층화된 인터포저(101)를 이용하는 경우에, 비어를 통한 층간 접속이나 각 반도체 칩(102A, 102B) 사이의 접속이 행해지지만, 가공 조건으로부터 그 홀 직경이 최소한 약 50㎛ 정도이고, 또한 랜드 직경도 최소한 약 50㎛ 정도이므로, 대형의 인터포저(101)를 필요로 한다. 멀티칩 회로 모듈(100)은, 이 때문에 각 반도체 칩(102A, 102B) 사이를 접속하는 인터포저(101)에 형성되는 배선 패스가 길어짐과 함께 많은 비어가 형성되어, L·C·R 성분이 크게 된다.
멀티칩 회로 모듈(100)은, 인터포저(101)의 한쪽의 주면에 복수의 반도체 칩(102A, 102B)을 실장함과 함께, 다른 쪽의 주면이 마더 기판 등에 실장하기 위한 실장면으로 되어 다수의 접속용 범프가 형성된다. 따라서, 멀티칩 회로 모듈(100)은 실장면 측에 반도체 칩(102A, 102B)이나 다른 전자 부품 등이 실장되지 않는 편면 실장형으로서 구성되므로, 반도체 칩(102A, 102B)의 주변 회로의 취득이나 고밀도 실장화가 곤란하다.
〈발명의 개시〉
본 발명의 목적은, 종래의 멀티칩 회로 모듈이 갖는 문제점을 해소할 수 있는 신규한 멀티칩 회로 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 미세하고 고밀도의 회로 패턴을 다층 배선부 내에 고정밀도로 형성하고, 또한 박형화와 반도체 칩의 배선 길이의 단축화를 도모하여, 고속 처리화나 신뢰성 향상을 도모한 멀티칩 회로 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 제안되는 본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈은, 절연층 내에 소정의 회로 패턴이 형성됨과 함께 표면에 평탄화 처리를 실시하여 이루어지는 단위 배선층이 층간 접속되어 다층으로 형성되고, 또한 최외층을 구성하는 단위 배선층에 접속 단자가 형성되어 이루어지는 다층 배선부와, 이 다층 배선부 중 적어도 한쪽의 최외층 단위 배선층의 주면에 실장된 반도체 칩과, 최외 층 단위 배선층의 주면에 반도체 칩과 접속 단자를 밀봉하여 형성되는 밀봉 수지층으로 구성된다. 멀티칩 회로 모듈은 밀봉 수지층에 연마 처리가 실시되어, 반도체 칩이 연마됨과 함께 접속 단자가 노출되어 있다.
본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈은, 각 단위 배선층이 평탄화 처리가 실시된 하층 단위 배선층에 상층의 단위 배선층이, 소위 비어-온-비어 구조에 의해 상호 층간 접속되어 적층 형성됨으로써, 각 반도체 칩 사이에서의 대용량, 고속, 고밀도 버스에 대응한 미세하고 고밀도의 회로 패턴이 다층 배선부 내에 고정밀도로 형성된다. 이 멀티칩 회로 모듈은, 미세하고 고밀도의 회로 패턴을 구성하는 다층 배선부에 반도체 칩이 직접 탑재되어 상호 접속됨으로써 그 배선 길이의 단축화가 도모되고, 전송되는 신호의 감쇠가 저감됨과 함께 신호 지연이 최소한으로 된다. 또한, 본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈은, 박형화된 다층 배선부에 반도체 칩을 실장하여, 이 반도체 칩을 밀봉하는 밀봉 수지층에 연마 처리를 실시하여 반도체 칩마다 연마함으로써 박형화가 한층 더 도모된다.
상술한 목적을 달성하기 위해서 제안되는 본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법은, 베이스 기판의 평탄화된 주면 상에 균일한 두께를 갖는 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과, 베이스 기판의 박리층 상에 절연층을 형성함과 함께 이 절연층 내에 소정의 회로 패턴을 형성하여 이루어지는 제1층째의 단위 배선층을 형성하는 제1 층 단위 배선층 형성 공정과, 제1 층 단위 배선층의 표면을 평탄화하는 평탄화 처리 공정과, 평탄화된 제1 층 단위 배선층 상에 절연층을 형성함과 함께 이 절연층 내에 소정의 회로 패턴을 형성하고, 또한 그 표면에 평탄화 처리가 실시된 단위 배선층을 상호 층간 접속하여 순차적으로 다층으로 형성하는 단위 배선층 형성 공정과, 다층 배선부의 최상층 단위 배선층의 주면에 적어도 1개의 반도체 칩을 실장하는 반도체 칩 실장 공정과, 최상층 단위 배선층의 주면에 반도체 칩을 밀봉하는 밀봉 수지층을 형성하는 밀봉 수지층 형성 공정과, 반도체 칩까지 연마하는 연마 처리를 밀봉 수지층에 실시하는 연마 공정과, 다층 배선부를 박리층을 사이에 두고 베이스 기판으로부터 박리하는 박리 공정을 포함한다.
본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈의 다른 제조 방법은, 단위 배선층 형성 공정이 최상층 단위 배선층의 주면에 제1 접속 단자를 형성하는 제1 접속 단자 형성 공정을 포함함과 함께, 제1 연마 공정이 제1 반도체 칩과 함께, 제1 밀봉 수지재를 연마함으로써 제1 접속 단자를 노출시키는 공정으로 이루어진다. 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법은, 제1 연마 공정의 후단 공정으로서, 최상층 단위 배선층의 주면 상에 평탄한 주면 상에 박리층을 형성한 제2 베이스 기판을 접합하는 제2 베이스 기판 접합 공정과, 제1 층 단위 배선층으로부터 박리층을 사이에 두고 제1 베이스 기판을 박리하는 제1 베이스 기판 박리 공정과, 제1 층 단위 배선층의 주면 상에 제2 접속 단자를 형성하는 제2 접속 단자 형성 공정과, 적어도 1개의 제2 반도체 칩을 실장하는 제2 반도체 칩 실장 공정과, 제1 층 단위 배선층의 주면 상에 제2 접속 단자와 제2 반도체 칩을 밀봉하는 제2 밀봉 수지층을 형성하는 제2 밀봉 수지 형성 공정과, 제2 반도체 칩과 함께 제2 밀봉 수지층을 연마함으로써 제2 접속 단자를 노출시키는 제2 연마 공정이 실시된다.
상술한 공정을 포함하는 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법에 따르면, 각 단위 배선층이 평탄화 처리를 실시하고 있으며 하층 단위 배선층 상에 상층의 단위 배선층을 적층 형성하여 다층 배선부가 형성되므로, 각 반도체 칩 사이에서의 대용량, 고속, 고밀도 버스에 대응한 미세하고 고밀도의 회로 패턴을 구성하는 고정밀도의 다층 배선부를 포함하여 각 반도체 칩 사이의 배선 길이의 단축화를 도모한 멀티칩 회로 모듈이 제조된다. 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법에 따르면, 박리 공정을 실시하여 다층 배선부로부터 두께를 갖는 베이스 기판이 박리됨과 함께 밀봉 수지층에 연마 처리가 실시되어 반도체 칩이 연마됨으로써, 대폭 박형화된 멀티칩 회로 모듈이 제조된다. 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법에 따르면, 강체부를 구성하는 베이스 기판을 갖고 있지 않지만 다층 배선부 상에 형성된 밀봉 수지층과 연마된 반도체 칩이 강체부를 구성함으로써 마더 기판 등에의 실장을 위한 취급도 종래 거의 마찬가지로 하여 행해지는 박형화된 멀티칩 회로 모듈이 제조된다.
본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법에 따르면, 제1 베이스 기판이 박리된 다층 배선부의 제2 주면 측에도 연마되어 박형화된 반도체 칩이 탑재됨으로써 다수의 반도체 칩을 실장하여 소형화, 박형화가 도모됨과 함께 고정밀도로 다기능화가 도모된 멀티칩 회로 모듈이 제조된다. 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법에 따르면, 다층 배선부를 끼워 양면에 실장된 각 반도체 칩 사이가 다층 배선부 내에 형성된 미세하고 고밀도의 회로 패턴을 통하여 최단으로 접속됨으로써 전송되는 신호의 감쇠가 저감됨과 함께 신호 지연이 최소한으로 된 멀티칩 회로 모듈이 제조된다.
본 발명의 또다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은, 이하에 서 도면을 참조하여 설명되는 실시 형태의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈의 주요부 종단면도.
도 2는 멀티칩 회로 모듈의 제조 공정에 이용되는 베이스 기판의 종단면도.
도 3은 베이스 기판 상에 형성되는 제1 층 단위 배선부의 절연층의 형성 공정 설명도.
도 4는 제1 층 단위 배선부의 절연층에 회로 패턴을 형성하는 에칭 마스크의 부착 공정 설명도.
도 5는 제1 층 단위 배선부의 절연층에 회로 패턴 홈을 형성하는 공정 설명도.
도 6은 제1 층 단위 배선부의 절연층에 금속 도금을 실시하는 공정 설명도.
도 7은 제1 층 단위 배선부의 절연층에 평탄화 처리를 실시하는 공정 설명도.
도 8은 제1 층 단위 배선부의 절연층 상에 TaN층을 형성하는 공정 설명도.
도 9는 TaN층에 소자 형성 마스크를 접합하는 공정 설명도.
도 10은 TaN층에 캐패시터 소자의 하 전극막이 되는 TaO막을 형성하는 공정 설명도.
도 11은 TaN층에 캐패시터 소자와 저항체 소자를 패턴 형성하는 공정 설명도.
도 12는 캐패시터 소자의 상부 전극을 형성하는 공정 설명도.
도 13은 다른 소자 형성법의 설명도로서, TaO막을 형성하는 공정 설명도.
도 14는 캐패시터 소자와 저항체 소자를 형성하는 공정 설명도.
도 15는 제1 베이스 기판 상에 다층 배선부를 형성한 상태의 설명도.
도 16은 다층 배선부 상에 반도체 칩을 실장하는 공정 설명도.
도 17은 반도체 칩을 밀봉하는 밀봉 수지층의 형성 공정 설명도.
도 18은 밀봉 수지층의 연마 공정 설명도.
도 19는 제2 베이스 기판의 접합 공정 설명도.
도 20은 제1 베이스 기판의 박리 공정 설명도.
도 21은 접속 단자부의 형성 공정 설명도.
도 22는 제2 베이스 기판의 박리 공정 설명도.
도 23은 멀티칩 회로 모듈을 탑재한 디지털 회로 모듈 장치의 주요부 종단면도.
도 24는 방열 부재를 구비한 멀티칩 회로 모듈의 주요부 종단면도.
도 25는 본 발명에 따른 멀티칩 회로 모듈의 제2 실시 형태로서 나타내고, 다층 배선부의 양면에 반도체 칩을 실장하여 이루어지는 멀티칩 회로 모듈의 주요부 종단면도.
도 26은 멀티칩 회로 모듈의 제조 공정의 설명도로서, 다층 배선부의 제2 주면 상에 반도체 칩과 접속 단자부를 실장하는 공정의 설명도.
도 27은 제1 반도체 칩과 제1 접속 단자부를 밀봉하는 제1 밀봉 수지층의 형성 공정 설명도.
도 28은 밀봉 수지층의 연마 공정 설명도.
도 29는 제2 베이스 기판의 접합 공정 설명도.
도 30은 제1 베이스 기판의 박리 공정 설명도.
도 31은 다층 배선부의 제1 주면 상에 제2 반도체 칩과 제2 접속 단자부를 밀봉하는 밀봉 수지층의 형성 공정 설명도.
도 32는 제2 반도체 칩과 제2 접속 단자부를 밀봉하는 제2 밀봉 수지층을 형성하여, 이 제2 밀봉 수지층을 연마한 상태의 공정 설명도.
도 33은 제2 베이스 기판의 박리 공정 설명도.
도 34는 멀티칩 회로 모듈을 인터포저 상에 와이어 본딩법에 의해 실장하여 이루어지는 디지털 회로 모듈 장치의 주요부 종단면도.
도 35는 멀티칩 회로 모듈을 인터포저 상에 페이스다운법에 의해 실장하여 이루어지는 디지털 회로 모듈 장치의 주요부 종단면도.
도 36은 방열 부재를 구비한 멀티칩 회로 모듈의 주요부 종단면도.
도 37은 다층 멀티칩 회로 모듈체의 주요부 종단면도.
도 38은 종래의 멀티칩 회로 모듈체의 주요부 종단면도.
〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 멀티칩 회로 모듈(이하, 단순히 회로 모듈이라고 함)(1)은, 예를 들면 정보 통신 기능이나 스토리지 기능 등을 갖고, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화기 또는 오디오 기기 등의 각종 전자 기기에 탑재되거나, 옵션으로 삽탈되는 초소형 통신 기능 모듈체의 고주파 회로를 구성한다. 회로 모듈(1)은 상세한 설명을 생략하지만, 송수신 신호로부터 일단 중간 주파수로 변환되도록 한 슈퍼헤테로다인 방식에 의한 고주파 송수신 회로부 또는 중간 주파수로의 변환을 행하지 않고 정보 신호의 송수신을 행하도록 한 다이렉트 컴버젼 방식에 의한 고주파 송수신 회로부 등이 형성된다.
본 발명에 따른 회로 모듈(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 주면(2a)에 인터포저(3) 상에 실장하기 위한 다수의 실장용 범프(4)가 형성된 다층 배선부(2)와, 이 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)에 형성된 다수의 반도체 실장용 범프(5)를 통하여 탑재된 복수(도면에서는 2개)의 반도체 칩(LSI)(6A, 6B)과, 이들 반도체 칩(6A, 6B)을 밀봉하는 밀봉 수지층(7)으로 구성된다. 회로 모듈(1)은 다층 배선부(2)가 상세한 설명을 후술하는 공정을 거쳐 제1 층 단위 배선층(8)의 주면 상에 제2 층 단위 배선층(9)을 적층 형성하고, 이하 제2 층 단위 배선층(9)의 주면 상에 제3 층 단위 배선층(10) 내지 제5 층 단위 배선층(12)이 순차적으로 적층 형성되는 것으로, 예를 들면 5층 구조로 구성되어 있다.
회로 모듈(1)은, 다층 배선부(2)가 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)의 전체 층 또는 상하층이나 복수층을 관통하는 적당한 비어(13)에 의해 소정의 층간 접속이 이루어진다. 회로 모듈(1)은, 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 다층 배선부(2)의 각 단위 배선층에, 하층 단위 배선층의 비어 상에 상층 단위 배선층의 비어를 직접 형성하는, 소위 비어-온-비어(Via-on-Via) 구조를 갖는다. 회로 모듈(1)은 인터포저(3)에 실장됨으로써 이 인터포저(3) 측의 회로부로부 터 다층 배선부(2)에 소정의 신호나 전원의 공급이 행해진다.
따라서, 회로 모듈(1)은 인터포저(3)와 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 실장된 각 반도체 칩(6A, 6B)이 비어(13)를 통하여 직접 접속됨으로써 배선 길이의 단축화가 도모된다. 회로 모듈(1)은 인터포저(3)와 각 반도체 칩(6A, 6B) 사이의 전송 신호의 감쇠가 저감됨과 함께, 신호 지연을 최소한으로 한 접속이 행해진다.
회로 모듈(1)은, 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 반도체 칩(6A, 6B)과 밀봉 수지층(7)에 연마 처리를 실시하여 박형화함으로써, 전체의 박형화가 도모되고 있다. 회로 모듈(1)은 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 다층 배선부(2)가 평탄한 주면을 갖는 박리층(21)을 형성한 제1 베이스 기판(20) 상에 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)이 적층 형성된다. 제1 베이스 기판(20)은 소정의 공정을 거친 후에 다층 배선부(2)가 박리층(21)을 사이에 두고 박리된다. 제1 베이스 기판(20)은 필요에 따라 재이용된다.
회로 모듈(1)은, 다층 배선부(2)가 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)을 각각의 주면에 평탄화 처리를 실시하여, 평탄화된 주면 상에 상층의 단위 배선층이 각각 적층 형성된다. 따라서, 회로 모듈(1)은 각 단위 배선층이 그 회로 패턴을 고정밀도로, 고밀도화로 형성됨과 함께, 박형화가 도모된다. 회로 모듈(1)은 다층 배선부(2)가 박형화됨으로써, 각 반도체 칩(6A, 6B)의 배선 길이가 더욱 단축화된다.
회로 모듈(1)에는, 다층 배선부(2) 내에 박막 기술이나 두꺼운 막 기술에 의해 캐패시터 소자(14)나 저항체 소자(15) 또는 인덕터 소자(16)가 성막 형성된다. 캐패시터 소자(14)는, 예를 들면 디커플링 캐패시터나 DC 컷트용 캐패시터로서, 탄탈옥사이드(TaO)막으로 구성된다. 또, 캐패시터 소자(14)는, 예를 들면 질화탄탈(TaN)막으로 구성할 수도 있다. 저항체 소자(15)는, 예를 들면 종단 저항용의 저항체로, 질화탄탈막으로 구성된다. 회로 모듈(1)은 상술한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)이 각각 표면에 평탄화 처리가 실시된 하층의 단위 배선층 상에 적층 형성되므로, 고정밀도의 캐패시터 소자(14)나 저항체 소자(15) 또는 인덕터 소자(16)의 형성이 가능하게 된다. 회로 모듈(1)은 종래 칩 부품에 의해 대응하고 있던 캐패시터나 저항체를 다층 배선부(2) 내에 박막 형성함으로써, 매우 소형이며 고성능의 수동 소자의 탑재가 가능하다.
회로 모듈(1)은 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 각 단위 배선층이, 각각 절연층과, 이 절연층에 형성된 상술한 각 소자를 포함하는 회로 패턴으로 이루어진다. 회로 모듈(1)은 회로 패턴이 절연층에 도전성이 우수한 Cu 도금을 실시하여 형성된다. 회로 모듈(1)은 각 단위 배선층이 회로 패턴의 대응 부위를 미세한 오목 홈에 의해 형성한 후에 표면 전체에 Cu 도금을 실시하고, 도금층과 함께 절연층을 연마하여 주면의 평탄화가 행해진다. 각 단위 배선층에는 절연층의 소정의 위치에 미리 비어홀이 형성되어 있으며, Cu 도금을 실시함으로써 비어 홀 내에도 Cu 도금층이 형성되어 층간 접속용의 비어(13)가 형성된다.
이상과 같이 구성된 회로 모듈(1)은 제1 베이스 기판(20) 상에 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)을 적층하여 상술한 다층 배선부(2)를 형성하는 다층 배선부 형성 공정과, 이 다층 배선부(2) 상에 반도체 칩(6A, 6B)을 실장 하는 반도체 칩 실장 공정과, 반도체 칩(6A, 6B)을 밀봉 수지층(7)에 의해 밀봉하는 밀봉 수지층 형성 공정을 거쳐 제조된다. 또한, 회로 모듈(1)은 반도체 칩(6A, 6B)과 밀봉 수지층(7)을 동시에 연마하는 연마 공정과, 제1 베이스 기판(20)으로부터 다층 배선부(2)를 박리하는 박리 공정을 거쳐 제조된다.
회로 모듈(1)은, 제1 베이스 기판(20)의 박리 공정의 전(前) 공정으로서 표면 연마된 밀봉 수지층(7) 상에 제2 베이스 기판(40)이 접합되고, 이 제2 베이스 기판(40)을 지지 기판으로서 후(後) 처리 공정이 실시된다. 회로 모듈(1)은 상세한 설명을 후술하는 각 공정을 거쳐 제조됨으로써, 종래의 배선 기판의 제조 공정에 채용되는 인쇄법이나 습식 에칭법 등과 비교하여 면적 사이즈를 약 1/10 정도까지 축소할 수 있음과 함께, 사용 한계 주파수 대역을 20㎓까지 높인 고주파 회로의 제조를 가능하게 한다.
회로 모듈(1)은, 다층 배선부(2)를 구성하는 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)이, 예를 들면 5㎛ 정도의 두께로 형성할 수 있으므로, 다층 배선부(2)의 전체의 두께도 수 십 ㎛ 정도까지 억제할 수 있게 된다. 회로 모듈(1)은 반도체 칩(6A, 6B)도 정밀하게, 또한 최대한 연마하여 100㎛ 정도의 두께로 할 수 있으므로, 대폭적인 박형화가 도모되게 된다. 회로 모듈(1)은, 비어 직경도 수 ㎛로 미소하게, 또한 정밀하게 형성할 수 있을뿐만 아니라, 회로 패턴도 수 ㎛ 레벨로 매우 미세하게 형성할 수 있다. 회로 모듈(1)은 평탄화되어 다층으로 형성된 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)을 구비함으로써, 예를 들면 상하층을 접지로 끼워진 마이크로 스트립 라인을 형성하는 등의 임피던 스 제어된 회로 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 베이스 기판(20)이 준비된다. 제1 베이스 기판(20)은 내열 특성이나 내약품 특성을 갖고, 고정밀도의 평탄면의 형성이 가능함과 함께 기계적 강성을 갖는, 예를 들면 Si 기판이나 유리 기판, 석영 기판 등의 기판재에 의해 형성된다. 제1 베이스 기판(20)은 이러한 기판재를 이용함으로써, 후술하는 스퍼터링 처리 시의 표면 온도의 상승에 대하여 열 변화가 억제되고, 리소그래프 처리 시의 초점 심도의 유지, 마스킹의 컨택트 얼라이먼트 특성의 향상이 도모되도록 하여 고정밀도의 회로 모듈(1)이 제조되도록 한다. 또, 제1 베이스 기판(20)은 상술한 기판재뿐만 아니라 평탄화 처리가 실시된 다른 적절한 기판재를 이용해도 된다.
제1 베이스 기판(20)은 연마 처리를 실시하여 주면(20a)이 고정밀도의 평탄면으로 구성되고, 이 주면(20a) 상에 박리층(21)이 성막 형성된다. 박리층(21)은, 예를 들면 스퍼터링법이나 화학 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 제1 베이스 기판(20)의 주면(20a) 상에 1000Å 정도의 균일한 두께로 전면에 걸쳐 형성된 구리나 알루미늄 등의 금속 박막층(22)과, 이 금속 박막층(22) 상에 예를 들면 스핀 코팅법 등에 의해 1∼2㎛ 정도의 두께로 전면에 걸쳐 형성된 폴리이미드 수지 등의 수지 박막층(23)으로 이루어진다. 박리층(21)은 후술하는 박리 공정에서, 제1 층 단위 배선층(8)을 박리면으로 하여 다층 배선부(2)가 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리되도록 한다.
제1 층 단위 배선층(8)의 제조 공정은, 제1 베이스 기판(20)의 박리층(21) 상에 제1 절연층(24)을 성막 형성하는 공정을 제1 공정으로 한다. 제1 절연층(24)은 저유전율로 낮은 Tanδ, 즉 고주파 특성이 우수하고, 내열 특성이나 내약품 특성을 갖는, 예를 들면 폴리이미드, 벤조시클로부텐(BCB), 액정 폴리머(LCP), 폴리노르보넨(PNB), 비즈마레이드트릴아딘(BT-수지), 폴리 페닐에틸렌(PPE) 또는 에폭시 수지나 아크릴계 수지 등의 절연성 유전 재료가 이용된다. 또, 제1 절연층(24)은 상술한 특성을 갖는 적절한 절연재에 의해 성막 형성된다.
제1 절연층(24)은, 도 3에 도시한 바와 같이 박리층(21) 상에 비어의 대응 부위를 개구부(24a)로서 남겨 상술한 액형의 절연재를 이용하여 균일한 두께로 성막 형성된다. 제1 절연층(24)은, 구체적으로는 액형의 절연재를 박리층(21) 상에, 도포 균일성, 두께 제어성이 유지되는, 예를 들면 스핀 코팅법, 커튼 코팅법, 롤 코팅법 또는 딥 코팅법 등에 의해 도포하여 균일한 두께의 전면 절연층을 성막 형성한 후에, 패터닝 처리가 실시되어 형성된다. 제1 절연층(24)은 감광성의 절연재를 이용한 경우에는 전면 절연층에, 예를 들면 포토리소그래피 기술에 의한 패터닝 처리를 실시하여 형성된다. 제1 절연층(24)은 비감광성의 절연재를 이용한 경우에는 전면 절연층에, 예를 들면 포토리소그래피 기술과 드라이 에칭 처리 또는 레이저 가공에 의한 패터닝 처리를 실시하여 형성된다.
제1 층 단위 배선층(8)의 제조 공정은, 제1 절연층(24)에 제1 회로 패턴(25)을 형성하기 위해서, 에칭 처리를 실시하는 공정을 제2 공정으로 한다. 제1 절연층(24)에는 도 4에 도시한 바와 같이 제1 회로 패턴(25)에 대응하여 소정의 개구부(26a)가 형성된 에칭 마스크(26)가 위치 결정되어 접합된다. 에칭 처리로서 는, 예를 들면 산소 플라즈마에 의한 방향성 이온 에칭법(RIE: Reactive Ion Etching) 등의 드라이 에칭이 실시되어, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 절연층(24)에 제1 회로 패턴(25)에 대응한 배선 홈(27)이 형성된다. 각 배선 홈(27)은 박리층(21) 상에 제1 절연층(24)의 일부를 남기는 깊이로 오목하게 된다.
제1 층 단위 배선층(8)의 제조 공정은, 상술한 공정을 거쳐 배선 홈(27)이 형성된 제1 절연층(24)에 금속 도금 처리를 실시하는 공정을 제3 공정으로 한다. 제1 회로 패턴(25)은, 예를 들면 회로 모듈(1)에 있어서 접지나 전원부를 구성하는 경우에는 어느 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 금속 도금 처리에 의해 두껍게 형성해도 된다. 금속 도금 처리는 전해 도금 또는 무전해 도금 중 어느 것이어도 되고, 도 6에 도시한 바와 같이 배선 홈(27)을 포함하는 제1 절연층(24)의 전면 및 그 개구부(24a)를 통하여 노출된 박리층(21) 상까지의 전역에 걸쳐 소정의 두께를 갖는 금속 도금층(28)을 형성한다. 금속 도금 처리는 전해 도금에 의해 금속 도금층(28)을 형성하는 경우에, 박리층(21)이 전압 인가 전극으로서 작용한다. 금속 도금 처리는 도전율이 우수한 구리 도금층(28)을 형성하는 구리 도금에 의해 행해진다.
제1 층 단위 배선층(8)의 제조 공정은, 구리 도금층(28)을 연마하여 표면을 평탄화하는 공정을 제4 공정으로 한다. 평탄화 처리는 구리 도금층(28)과 제1 절연층(24)의 일부를 연마함으로써, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8)의 표면(8a)을 정밀도가 높은 평탄면에 형성한다. 연마 공정은 재질을 달리하는 제1 절연층(24)과 구리 도금층(28)에 동시에 연마를 실시하므로, 예를 들면 화학- 기계 연마 방법(CMP: Chemical-Mechanical Polishing)이 이용된다. CMP는 구리 도금층(28)의 연마 레이트를 크게 하는 연마의 큰 선택성을 갖고 있으며, 고정밀도의 평탄성을 갖는 연마면을 구성한다.
제1 층 단위 배선층(8)은 상술한 바와 같이 제1 절연층(24)에 배선 홈(27)이 오목하게 되어, 전면에 걸쳐 성막 형성한 구리 도금층(28)을 제1 절연층(24)이 노출될 때까지 CMP 처리를 실시함으로써, 평탄화된 제1 회로 패턴(25)이 형성된다. 제1 층 단위 배선층(8)은 도 7에 도시한 바와 같이 비어에 대응하는 개구부(24a)에도 구리 도금이 충전됨으로써 층간 접속 비어(13)가 동시에 형성된다. 제1 층 단위 배선층(8)은 이 층간 접속 비어(13)의 표면도 고정밀도로 평탄화되므로, 후술하는 각 단위 배선층 제조 공정을 거쳐 그 상부에 상층의 제2 단위 배선층(9) 내지 제5 층 단위 배선층(12)의 층간 접속 비어를 직접 형성할 수 있어, 상술한 바와 같이 비어-온-비어 구조를 구성한다. 비어-온-비어는 제1 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12) 사이를 최단의 배선 길이로 접속함으로써, 다층 배선부(2)와 인터포저(3)를 최단의 배선 길이로 한다.
제1 층 단위 배선층(8)에는 소자 형성 공정이 실시되어, 그 표면(8a) 상에 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)가 성막 형성된다. 또, 소자 형성 공정에서는 필요에 따라 인덕터 소자도 성막 형성하도록 해도 된다. 소자 형성 공정은, 예를 들면 양극 산화 TaO 캐패시터 소자(14) 및 TaN 저항체 소자(15)를 성막 형성한다. 소자 형성 공정은, 예를 들면 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8)의 표면(8a) 상에 전면에 걸쳐 질화탄탈층(TaN)(30)을 성막 형성하는 공정을 제1 공정으로 한다.
소자 형성 공정은, 도 9에 도시한 바와 같이 TaN층(30) 상에, 캐패시터 소자(14)의 형성 영역에 대응하여 개구부(31a)가 형성된 소자 형성용 마스크(31)를 형성하는 공정을 제2 공정으로 한다. 소자 형성용 마스크(31)는 일반적인 포토레지스트재를 TaN층(30) 상에 코팅함으로써 형성되며, 두께가 약 10㎛ 이상으로 두껍게 형성된다. 소자 형성 공정은, TaN층(30)에 양극 산화 처리를 실시함으로써, 도 10에 도시한 바와 같이 제1 회로 패턴(25)의 일부에 형성된 캐패시터 소자(14)의 하 전극 상에 TaO층(32)을 형성하는 공정을 제3 공정으로 한다. 양극 산화 처리는, 예를 들면 붕산 암모늄 용액 속에서 TaN층(30)을 시드 메탈재로서 50V 내지 200V 정도의 전압을 인가함으로써, 소자 형성용 마스크(31)의 개구부(31a)에 대응한 TaN층(30) 상에 TaO층(32)을 성막 형성한다. TaO층(32)은 캐패시터 소자(14)의 유전체막을 구성한다.
소자 형성 공정은, TaN층(30)에 소정의 패터닝 처리를 실시하여 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)를 패턴 형성하는 공정을 제4 공정으로 한다. 패터닝 처리는, 예를 들면 TaN층(30)에 필요한 패턴에 대응하여 마스킹을 행하고, 포토리소그래피 기술에 의해 불필요한 TaN층(30)을 제거한다. 제1 층 단위 배선층(8)에는 도 11에 도시한 바와 같이 그 표면(8a) 상에 캐패시터 소자(14)의 형성 영역에 대응하여 TaO층(32)이 형성됨과 함께, 저항체 소자(15)의 형성 영역에 대응하여 TaN층(30)의 일부가 남겨져 저항체 소자 패턴(33)이 형성된다.
소자 형성 공정은, 도 12에 도시한 바와 같이 캐패시터 소자(14)의 형성 영 역에 대응한 부위에, 상부 전극(34)을 형성하는 공정을 제5 공정으로 한다. 상부 전극 형성 공정은, 예를 들면 캐패시터 소자(14)의 형성 영역에 대응한 부위를 개구한 마스킹을 실시한 상태에서, 리프트 오프법에 의해 구리층과 니켈층으로 이루어진 상부 전극(34)을 형성한다. 또, 상부 전극 형성 공정은, 예를 들면 습식 에칭법에 의해 상부 전극(34)을 형성하도록 해도 된다. 소자 형성 공정에서는 상술한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8)의 표면(8a) 상에 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)가 동시에 성막 형성된다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 상술한 바와 같이 내열 특성이나 내약품 특성을 갖고 고정밀도의 평탄면으로 구성된 제1 베이스 기판(20) 상에 제1 층 단위 배선층(8)을 형성함과 함께, 이 제1 층 단위 배선층(8)에 평탄화 처리를 실시한다. 따라서, 소자 형성 공정은 스퍼터링 시의 열이나 에칭의 약품 등에 의한 영향을 받지 않고, 포토리소그래피 시의 초점 심도나 마스킹 시의 컨택트 얼라이먼트가 유지되어, 제1 층 단위 배선층(8) 상에 고정밀도의 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)가 동시에 성막 형성된다.
소자 형성 공정은, 상술한 제1 공정 내지 제5 공정에 한정된 것이 아니라, 예를 들면 TaN층(30)을 성막 형성한 후에 소자 형성용 마스크(31)를 이용하지 않고 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)를 동시에 성막 형성할 수도 있다. 소자 형성 공정에서는 TaN층(30)을 성막 형성한 제1 층 단위 배선층(8)에 대하여 양극 산화 처리를 실시함으로써, 도 13에 도시한 바와 같이 TaN층(30) 상에 전면에 걸쳐 소정의 두께를 갖는 TaO층(35)을 성막 형성한다. 소자 형성 공정에서는 TaN층(30) 과 TaO층(35)에 대하여 소정의 패터닝 처리를 실시함으로써, 도 14에 도시한 바와 같이 캐패시터 소자(14)의 상 전극(34)을 형성함으로써, 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)를 동시에 성막 형성한다. 또, 저항체 소자(15)는 TaO막이 형성되어 있는 TaN층(30)으로 구성된다.
소자 형성 공정은, 후술하는 각 단위 배선층 내에 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)가 존재하지 않는 경우에는, 이들 소자를 각각 독자적인 공정에 의해 성막 형성하는 것은 물론이다. 캐패시터 소자(14)는 유전체층을, 예를 들면 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해 회로 패턴 상에 직접 박막 형성하도록 해도 된다. 또한, 저항체 소자(15)도, 예를 들면 회로 패턴의 형성 부위에 TaN이나 Ta 또는 Ni-Cr, RuO2 등의 저항체 소자 형성 재료를 포토리소그래피 기술, 스퍼터링법 또는 CVD법 등에 의해, 캐패시터 소자(14)와 다른 공정에 의해 성막 형성된다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 상술한 제1 층 단위 배선층(8)의 제조 공정과 마찬가지로, 제2 절연층 형성 공정-에칭 공정-배선 홈 형성 공정-도금 공정-평탄화 공정을 거쳐 제2 층 단위 배선층(9)이 적층 형성된다. 캐패시터 소자(14)와 저항체 소자(15)는 제2 층 단위 배선층(9)을 구성하는 제2 절연층(36)에 의해 피복된다. 제2 절연층(36)은 배선 홈이 형성됨과 함께 평탄화 공정에 의한 CMP 처리가 실시되지만, 캐패시터 소자(14)나 저항체 소자(15)가 배선 홈이나 표면에 노출되지 않고 피복 상태를 유지하는 두께로 형성된다. 제2 층 단위 배선층(9)에도, 제2 회로 패턴의 일부에 캐패시터 소자(14B)와 저항체 소자(15B)가 성막 형성됨과 함께, 오목하게 형성된 스파이럴 패턴으로 도금 처리를 실시하여 이루어진 인덕터 소자(16B)가 형성되어 있다.
다층 배선부(2)의 제조 공정에서는, 제2 층 단위 배선층(9)의 평탄화된 표면 상에 상술한 각 공정을 거쳐 제3 층 단위 배선층(10)이 적층 형성됨과 함께, 이하 제3 층 단위 배선층(10) 상에 제4 층 단위 배선층(11)이 적층 형성되고, 제4 층 단위 배선층(11) 상에 제5 층 단위 배선층(12)이 적층 형성됨으로써, 도 15에 도시한 바와 같이 제1 베이스 기판(20) 상에 5층의 단위 배선층으로 이루어진 다층 배선부(2)가 구성된다.
다층 배선부(2)에는 제3 층 단위 배선층(10)의 제3 회로 패턴 내에 캐패시터 소자(14C)와 저항체 소자(15C)가 성막 형성되어 있다. 다층 배선부(2)에는 제4 층 단위 배선층(11)의 제4 회로 패턴 내에 인덕터 소자(16D)가 형성됨과 함께, 캐패시터 소자(14D)와 저항체 소자(15D)가 성막 형성되어 있다. 제5 층 단위 배선층(12)은 그 표면(12a)이 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)을 구성하고, 제5 회로 패턴이 절연층과 동일면을 구성하여 형성되어 있다. 다층 배선부(2)에는 제5 층 단위 배선층(12)의 제5 회로 패턴 내에 후술하는 실장 공정에 의해 반도체 칩(6A, 6B)을 실장하기 위한 다수의 전극 패드(37)나 다른 전자 부품 또는 다른 모듈과의 접속 등을 행하기 위한 접속 단자부(38)가 형성되어 있다.
다층 배선부(2)의 제조 공정에서는, 상술한 바와 같이 평탄화 처리를 실시한 하층의 단위 배선층의 표면 상에 상층의 단위 배선층을 적층 형성하므로, 하층의 회로 패턴의 두께가 누적되어 상층에 형성되는 단위 배선층에 영향을 주지 않고, 휨이나 기복 또는 요철이 없는 제5 층 단위 배선층(12)이 형성된다. 따라서, 다층 배선부(2)의 제조 공정에서는, 다층의 단위 배선층을 구비한 다층 배선부(2)를 고정밀도로, 또한 박형화를 도모하여 형성할 수 있게 된다. 다층 배선부(2)의 제조 공정에서는, 제5 층 단위 배선층(12)이 제4 층 단위 배선층(11)의 평탄화 처리를 실시한 표면(11a) 상에 적층 형성되므로 협피치화를 도모한 전극 패드(37)를 고정밀도로 형성할 수 있게 된다. 또, 다층 배선부(2)의 제조 공정에서는 전극 패드(37)와 접속 단자부(38)에 대하여, 예를 들면 무전해 니켈/구리 도금을 실시하여 단자 형성이 행해진다.
이상의 공정을 거쳐 제조된 다층 배선부(2)에는 제2 주면(2b), 즉 제5 층 단위 배선층(12)의 표면(12a) 상에 각 반도체 칩(6A, 6B)을 실장하는 반도체 칩 실장 공정이 실시된다. 반도체 칩 실장 공정은, 제5 층 단위 배선층(12)에 형성한 각 전극 패드(37)에 각각 땜납 범프(39)를 부착하는 공정과, 반도체 칩(6A, 6B)을 위치 결정하여 장착한 후에 땜납 처리를 실시하는 공정으로 이루어진다. 반도체 칩 실장 공정은 이들 공정을 거쳐, 도 16에 도시한 바와 같이 제5 층 단위 배선층(12) 상에 각 반도체 칩(6A, 6B)을 실장한다. 각 반도체 칩(6A, 6B)은 고정밀도로 형성된 제5 층 단위 배선층(12)의 표면(12a) 상에 플립 칩 본딩에 의해 고정밀도로 실장된다. 또, 반도체 칩 실장 공정은 이러한 플립 칩 본딩법뿐만 아니라, 예를 들면 TAB(Tape Automated Bonding)법이나 빔 리드 본딩법 등의 페이스다운 실장법 등에 의해 제5 층 단위 배선층(12) 상에 반도체 칩(6A, 6B)을 실장하도록 해도 된다.
회로 모듈(1)의 제조 공정은, 반도체 칩 실장 공정의 후 공정으로서, 밀봉 수지층(7)에 의해 각 반도체 칩(6A, 6B)을 밀봉하는 밀봉 수지층 형성 공정이 실시된다. 밀봉 수지층 형성 공정은, 예를 들면 트랜스퍼 몰드법이나 인쇄법 등에 의해, 도 17에 도시한 바와 같이 각 반도체 칩(6A, 6B)을 포함하여 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)을 소정의 두께로 전면에 걸쳐 밀봉하는 밀봉 수지층(7)을 형성한다. 밀봉 수지층(7)에는, 예를 들면 에폭시계 수지 등과 같이 열 경화 수축률이 작은 수지재가 이용됨으로써, 경화 후에 제1 베이스 기판(20)에 휨 등을 생기게 하는 응력의 발생이 억제되도록 한다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 형성한 밀봉 수지층(7)을 소정의 두께까지 연마하는 연마 공정이 실시된다. 연마 공정은, 예를 들면 그라인더를 이용한 기계 연마법, 웨트 에칭에 의한 화학 연마법 또는 기계 연마법과 화학 연마법을 병용한 CMP 등에 의해 행해져, 밀봉 수지층(7)과 함께 각 반도체 칩(6A, 6B)을 기능에 지장이 없는 최대 범위에서 그 표면을 연마함으로써 도 18에 도시한 바와 같이 박형화한다. 연마 공정은 제1 베이스 기판(20)을 지지 기판으로 하여 각 반도체 칩(6A, 6B)을 밀봉 수지층(7)에 의해 밀봉한 상태에서 연마 처리를 실시함으로써, 각 반도체 칩(6A, 6B)에 에지 결함 등의 손상을 생기게 하지 않고 최대한으로 정밀한 연마가 행해진다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 도 19에 도시한 바와 같이 연마 처리가 실시된 밀봉 수지층(7)의 표면(7a) 상에, 박리층(41)을 사이에 두고 제2 베이스 기판(40)을 접합하는 공정이 실시된다. 제2 베이스 기판(40)은 기계적 강성을 갖고, 그 주면(40a)이 평탄면으로 구성된다. 제2 베이스 기판(40)은 후술하는 바와 같이 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)에 접속 단자부의 형성 등의 소정의 처리를 실시하는 후 공정에 있어서 지지 기판을 구성하므로, 그 처리 내용에 대하여 소정의 내성을 갖는 기판재에 의해 형성된다. 제2 베이스 기판(40)은, 예를 들면 Si 기판이나 유리 기판, 석영 기판 등을 이용해도 되지만, 특히 그 재질에 한정되는 것이 아니라 적절한 재질로 이루어지는 기판재에 의해 형성된다.
박리층(41)도, 상술한 제1 베이스 기판(20)의 박리층(21)과 마찬가지로, 예를 들면 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해 제2 베이스 기판(40)의 주면(40a) 상에 균일한 두께로 형성된 구리나 알루미늄 등의 금속 박막층(42)과, 이 금속 박막층(42) 상에, 예를 들면 스핀 코팅법 등에 의해 균일한 두께로 형성된 폴리이미드 수지 등의 수지 박막층(43)으로 이루어진다. 박리층(41)은 수지 박막층(43)이 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)과 접합됨과 함께, 후술하는 박리 공정에서 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)을 박리면으로 하여 다층 배선부(2)가 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리되도록 한다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 도 20에 도시한 바와 같이 다층 배선부(2)로부터 제1 베이스 기판(20)을 박리하는 박리 공정이 실시된다. 박리 공정에서는 상술한 각 공정을 거쳐 제조된 회로 모듈(1)의 중간체를, 예를 들면 염산 등의 산성 용액 내에 침적시킨다. 회로 모듈(1)의 중간체는 박리층(21)의 금속 박막층(22)과 수지 박막층(23)과의 계면에서 박리가 진행하여, 다층 배선부(2)가 제1 주면(2a)에 수지 박막층(23)을 남긴 상태에서 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리된다.
또, 박리 공정은 회로 모듈(1)의 중간체를, 예를 들면 질산 용액 내에 침지시킨 경우에, 질산 용액이 금속 박막층(22)을 간신히 용해시키면서 수지 박막층(23) 사이에 침입함으로써 다층 배선부(2)와 제1 베이스 기판(20)과의 박리를 행한다. 따라서, 회로 모듈(1)에는 제1 층 단위 배선층(8)에 미리 보호층을 형성하도록 해도 된다. 또한, 박리 공정은, 예를 들면 레이저 박리 처리를 실시함으로써, 다층 배선부(2)를 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리하도록 해도 된다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 상술한 바와 같이 박리 공정에 의해 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리된 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)에 잔류한 수지 박막층(23)의 제거 처리가 실시된다. 제거 처리는, 예를 들면 산소 플라즈마에 의한 드라이 에칭법 등에 의해 행해진다. 다층 배선부(2)는 이에 의해 제1 층 단위 배선층(8)의 제1 회로 패턴(25) 내에 형성되어 접속 단자부(25a)나 랜드(25b)가 외측으로 노출된다. 다층 배선부(2)는 상술한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8)이 제1 베이스 기판(20)의 평탄면으로 된 주면(20a) 상에 형성되므로, 이 제1 층 단위 배선층(8)이 노출된 제2 표면(8b)도 고정밀도의 평탄면으로 구성된다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)에 단자 형성 처리가 실시된다. 즉, 다층 배선부(2)에는 도 21에 도시한 바와 같이 노출된 제1 층 단위 배선층(8)의 접속 단자부(25a)나 랜드(25b) 상에 각각 접속용의 땜납 범프(44)가 부착된다. 땜납 범프(44)는 회로 모듈(1)을 인터포저(3)에 실장할 때의 접속재를 구성하여, 예를 들면 전해 도금이나 무전해 도금에 의해 표면에 Au-Ni층을 형성하도록 해도 된다. 회로 모듈(1)의 제조 공정에 있어서는, 상술한 바와 같이 제2 베이스 기판(40)을 지지 기판으로 하여 다층 배선부(2)에 휨이 없는 상태로 유지하여, 고정밀도의 제1 층 단위 배선층(8)에 각 땜납 범프(44)의 부착이 행해지도록 한다.
회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 상술한 제1 베이스 기판(20)의 박리 공정과 마찬가지로 하여, 도 22에 도시한 바와 같이 다층 배선부(2)를 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리하는 박리 공정이 실시된다. 즉, 박리 공정은 회로 모듈(1)의 중간체를 염산 등의 산성 용액 내에 침적시켜, 박리층(41)의 금속 박막층(42)과 수지 박막층(43)과의 계면에서, 다층 배선부(2)가 그 제2 주면(2b)에 수지 박막층(43)을 남긴 상태에서 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리된다. 또한, 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 드라이 에칭법 등에 의해 제2 주면(2b)에 잔류한 수지 박막층(43)이 제거 처리되어, 도 1에 도시한 다층 배선부(2)가 제조된다.
그런데, 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 일반적으로 비교적 대형의 베이스 기판(20, 40)이 이용되고, 다수의 회로 모듈(1)이 연결부를 통하여 서로 연결된 상태에서 일괄적으로 형성된다. 따라서, 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 상술한 제2 베이스 기판(40)으로부터의 박리 공정의 전 공정에서 각 다층 배선부(2)를 분리하는 연결부의 커팅 처리가 실시된다. 각 다층 배선부(2)는 서로 절단되지만, 제2 베이스 기판(40) 상에 형성된 상태로 유지되어 있다. 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 상술한 박리 공정을 실시함으로써, 다층 배선부(2)가 하나씩 제조된다.
그런데, 제2 베이스 기판(40)은 상술한 커팅 처리 시에 커터에 의해 그 주면(40a)에 각 다층 배선부(2)의 절단 흔적이 남아 평탄성이 손상되어 재이용할 수 없는 상태로 된다. 따라서, 제2 베이스 기판(40)은 박리층(41) 사이에 합성 수지 등에 의해 평탄성을 갖는 더미층을 미리 형성하도록 해도 된다. 제2 베이스 기판(40)은 커터의 선단부가 이 더미층에서 정지되도록 제어되어 커팅 처리가 행해지고, 각 다층 배선부(2)를 박리한 후에 더미층을 제거함과 함께 새롭게 더미층이 재형성된다. 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 비교적 고가의 제2 베이스 기판(40)이 재이용됨으로써 비용 저감과 시간 단축이 도모되게 된다.
이상과 같이 구성된 회로 모듈(1)은 도 23에 도시한 바와 같이 제1 층 단위 배선층(8)의 제2 표면(8b)을 실장면으로 하여 다른 칩 부품(47A, 47B)과 마찬가지로 인터포저(46) 상에 페이스다운 실장되는 실장 부품으로서 이용되어 디지털 회로 모듈 장치(45)를 형성할 수도 있다. 디지털 회로 모듈 장치(45)는 일반적인 다층 기판 제조 공정을 거쳐 제조된 인터포저(46)를 구비하고 있다. 인터포저(46)는 내부에 전원 회로 패턴(48)이나 접지 패턴(49)이 형성됨과 함께, 부품 실장면(46a)에 레지스트 등에 의해 성막 형성되는 보호층(50)으로부터 노출되어 다수의 접속 단자부(51)가 형성되어 있다.
또, 인터포저(46)는 부품 실장면(46a)과 대향하는 한쪽의 주면이 장치 측의 기판 등에 탑재되는 탑재면(46b)을 구성한다. 인터포저(46)는 탑재면(46b) 측에도 장치 측으로부터 신호나 전원 등이 공급되는 다수의 접속 단자부(52)가 형성됨과 함께, 이들 접속 단자부(52)를 외측으로 노출시켜 보호층(53)이 성막 형성되어 있다. 인터포저(46)는 부품 실장면(46a) 측의 접속 단자부(51)나 내층의 전원 회로 패턴(48) 및 접지 패턴(49) 또는 탑재면(46b) 측의 접속 단자부(52)가 다수의 관통 홀(54)에 의해 적절하게 접속된다.
인터포저(46)에는 부품 실장면(46a) 상에, 각 접속 단자부(51)에 대하여 접속 단자를 구성하는 각 땜납 범프(44)가 대응 위치되어 회로 모듈(1)이 위치 결정되어 탑재된다. 인터포저(46)에는 회로 모듈(1)을 탑재한 상태에서, 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)과 부품 실장면(46a) 사이에 언더 필(55)이 충전된다. 인터포저(46)는, 이 상태에서 예를 들면 리플로우 땜납 조에 공급됨으로써 각 땜납 범프(44)가 상대하는 각 접속 단자부(51)에 접합 고정되어 회로 모듈(1)을 실장하여, 디지털 회로 모듈 장치(45)를 제조한다.
디지털 회로 모듈 장치(45)에 있어서는, 회로 모듈(1)에 대하여 인터포저(46) 측에 전원 회로나 접지가 형성됨과 함께 제어 신호 등의 저속 신호 등이 공급되어, 각 반도체 칩(6A, 6B) 사이의 고속 신호가 회로 모듈(1) 내에서 처리된다. 디지털 회로 모듈 장치(45)에 있어서는, 회로 모듈(1) 내에 성막 형성할 수 없었던 수동 소자 등에 대하여, 상술한 바와 같이 인터포저(46)의 부품 실장면(46a) 상에 회로 모듈(1)과 함께 실장됨으로써 배선 길이가 단축된 칩 부품(47)에 의해 보완된다. 디지털 회로 모듈 장치(45)는 박형화가 도모된 다기능의 회로 모듈(1)을 구비함으로써, 전체가 박형화, 다기능화가 도모되어 구성된다. 디지털 회로 모듈 장치(45)는 인터포저(46) 측에 충분한 면적을 갖는 전원 회로 패턴(48)이나 접지 패턴(49)이 형성됨으로써, 규제가 높은 전원 공급이 행해지게 된다.
그런데, 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는, 상술한 바와 같이 다층 배선부(2) 의 제1 주면(2a) 측에 단자 형성을 행하기 위해서 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)에 박리층(41)을 사이에 두고 적절한 기판재에 의해 형성된 제2 베이스 기판(40)이 접합된다. 회로 모듈(1)의 제조 공정에서는 단자 형성을 행한 후에, 제2 베이스 기판(40)이 박리된다. 회로 모듈(1)은 제2 베이스 기판(40)이 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 그대로 남겨져 다른 부품의 탑재용 부재로서 이용하도록 해도 된다. 회로 모듈(1)은 사용 상태에서 반도체 칩(6A, 6B)으로부터 열이 발생하는 경우가 있어, 도 24에 도시한 바와 같이 제2 베이스 기판(40)이 방열 부재(56)의 탑재 부재로서 이용된다.
즉, 회로 모듈(1)은, 예를 들면 알루미늄 등의 금속재 또는 금속 가루를 혼입한 수지재 등의 열전도율이 큰 적절한 기재에 의해 형성된 제2 베이스 기판(57)이 이용되어 형성된다. 회로 모듈(1)은 제2 베이스 기판(57)이 박리되지 않고 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 그대로 남겨져, 이 제2 베이스 기판(57)의 주면 상에 히트 싱크 등의 방열 부재(56)가 접합 고정된다. 회로 모듈(1)은 반도체 칩(6A, 6B)으로부터 발생한 열이 제2 베이스 기판(57)에 효율적으로 전달되어, 이 제2 베이스 기판(57)을 통하여 방열 부재(56)에 의해 방열된다. 따라서, 회로 모듈(1)은 반도체 칩(6A, 6B)으로부터의 열에 의해 특성이 열화되는 등의 문제점의 발생이 방지되어, 안정된 신호 처리가 행해지게 된다.
회로 모듈(1)은 상술한 바와 같이 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 반도체 칩(6A, 6B)이 실장되어 구성되지만, 제2 베이스 기판(40)을 지지 기판으로 하여 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a) 측에도 복수의 제2 반도체 칩(61A, 61B)을 실장한 도 25에 도시하는 양면 실장형의 회로 모듈(60)에도 전개된다. 회로 모듈(60)은 상술한 바와 같이 다층 배선부(2)가 다수층의 단위 배선층(8~12)을 고정밀도로 적층 형성함과 함께 평탄화된 제1 주면(2a)과 제2 주면(2b)을 갖기 때문에, 제2 주면(2b) 측에 복수의 제1 반도체 칩(6A, 6B)이 실장됨과 함께 제1 주면(2a) 측에도 복수의 제2 반도체 칩(61A, 61B)이 고정밀도로 실장되어 이루어진다.
회로 모듈(60)은 복수의 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 제2 반도체 칩(61A, 61B)이 동일 주면상뿐만 아니라 두께 방향으로 대면 실장함으로써, 소형화, 박형화가 도모된다. 회로 모듈(60)도, 다층 배선부(2)를 구성하는 제1 층 단위 배선층(8) 내지 제5 층 단위 배선층(12)이 각각 5㎛ 정도의 두께로 형성되고, 수 ㎛ 직경으로 형성된 비어(13)에 의해, 소위 비어-온-비어 구조로 상호 층간 접속이 도모되고 있다. 따라서, 회로 모듈(60)은 제1 반도체 칩(6A, 6B) 사이나 제2 반도체 칩(61A, 61B) 사이 모두, 이들 사이에서도 각각의 배선 길이가 단축화되어, 고기능화가 도모됨과 함께 고속 처리화가 도모된다.
회로 모듈(60)에는 도 25에 도시한 바와 같이 제1 반도체 칩(6A, 6B)을 실장한 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에, 제1 반도체 칩(6A, 6B)의 실장 영역의 외측에 위치하여 다수의 제1 접속 단자부(62)가 설치되어 있다. 회로 모듈(60)은 상세한 설명을 후술하는 바와 같이 제1 각 접속 단자부(62)가 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 마찬가지로 연마 처리가 실시되어 박형화됨과 함께 평탄화된 표면(62a)이 제1 밀봉 수지층(7)과 동일면을 구성하여 노출된다. 회로 모듈(60)은 제1 반도체 칩(6A, 6B)이 제1 각 접속 단자부(62)와 함께 약 0.05㎜ 정도의 두께까지 연마되어 있다. 또, 제1 각 접속 단자부(62)에는 필요에 따라 각각의 표면(62a)에, 예를 들면 금 도금 등을 실시하여 접속 단자(63)를 형성하도록 해도 된다.
회로 모듈(60)은 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a) 측에도 제2 밀봉 수지층(64)에 의해 밀봉된 제2 반도체 칩(61A, 61B)이 실장됨과 함께, 이들 제2 반도체 칩(61A, 61B)의 실장 영역의 외측에 위치하여 다수의 제2 접속 단자부(65)가 설치되어 있다. 회로 모듈(60)은 제2 반도체 칩(61A, 61B)이나 제2 접속 단자부(65)가 제1 반도체 칩(6A, 6B)이나 제1 각 접속 단자부(62)와 마찬가지로 제2 밀봉 수지층(64)에 연마 처리를 실시함으로써 박형화됨과 함께 평탄화되고, 그 표면이 제2 밀봉 수지층(64)과 동일면을 구성하여 노출되어 있다. 회로 모듈(60)은 제2 반도체 칩(61A, 61B)과 제2 각 접속 단자부(65)가 약 0.05㎜ 정도의 두께까지 연마됨으로써, 전체적으로 약 150㎛ 정도까지 박형화가 도모되고 있다. 또, 제2 각 접속 단자부(65)에도, 필요에 따라 각각의 표면(65a)에, 예를 들면 금 도금 등을 실시하여 접속 단자(66)를 형성하도록 해도 된다.
회로 모듈(60)은 제1 접속 단자부(62)나 제2 접속 단자부(65)를 통하여 예를 들면 제어 기판 등의 인터포저 측의 신호 입출력 단자와 각각 접속됨으로써 제어 신호 등이 입출력된다. 회로 모듈(60)은 인터포저 측으로부터 전원·접지나 제어 신호 등의 저속 신호 등이 공급됨과 함께, 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 제2 반도체 칩(61A, 61B) 사이의 고속 신호가 다층 배선부(2) 내에서 처리된다. 회로 모듈(60)은 박형화가 도모됨과 함께 평탄화된 제1 주면(2a)과 제2 주면(2b)을 갖는 다층 배선부(2)를 구비하고 있다. 따라서, 회로 모듈(60)은 전체가 박형화, 다기 능화가 도모되어 구성됨과 함께 상하를 접지로 끼운 마이크로 스트립 라인을 형성하는 등 임피던스 제어된 회로 패턴을 용이하게 형성하여, 규제가 높은 전원 공급이 행해지게 된다.
이상과 같이 구성된 회로 모듈(60)의 제조 공정에 대하여, 이하 도 26 내지 도 33을 참조하여 설명한다. 또, 회로 모듈(60)은 그 밖의 구성에 대해서는 상술한 회로 모듈(1)과 마찬가지이므로, 대응하는 부위에 동일 부호를 병기함으로써 상세한 설명을 생략한다.
회로 모듈(60)의 제조 공정은, 상술한 회로 모듈(1)의 제조 공정에서의 도 15에 도시한 제1 베이스 기판(20) 상에 다층 배선부(2)를 형성한 상태에서, 제5 층 단위 배선층(12)에 형성한 각 전극 패드(37)에 각각 땜납 범프(39)를 부착하여, 플립 칩 실장법 등에 의해 제1 반도체 칩(6A, 6B)의 실장 공정이 실시된다. 회로 모듈(60)의 제조 공정에서는 제1 반도체 칩(6A, 6B)을 실장함과 함께, 도 26에 도시한 바와 같이 다층 배선부(2)의 제5 층 단위 배선층(12)에 형성된 접속 단자부(38) 상에 제1 접속 단자부(62)를 형성한다. 제1 접속 단자부(62)는, 예를 들면 노출된 접속 단자부(38) 상에 Cu 도금 처리를 실시하여 두껍게 형성된 Cu 범프로 이루어진다. 제1 접속 단자부(62)는, 예를 들면 접속 단자부(38) 상에 땜납 볼을 접합하거나 땜납 도금을 실시하여 형성해도 된다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 제1 반도체 칩(6A, 6B)의 실장 공정의 후 공정으로서, 도 27에 도시한 바와 같이 제1 밀봉 수지층(7)에 의해 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 제1 접속 단자부(62)를 밀봉하는 제1 밀봉 수지층 형성 공정이 실시 된다. 제1 밀봉 수지층 형성 공정은 회로 모듈(1)의 제조 공정과 마찬가지로, 예를 들면 트랜스퍼 몰드법이나 인쇄법 등에 의해 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 제1 접속 단자부(62)를 포함하여 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)을 소정의 두께로 전면에 걸쳐 밀봉하는 제1 밀봉 수지층(7)을 형성한다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서도, 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 형성한 제1 밀봉 수지층(7)을 소정의 두께까지 연마하는 연마 공정이 실시된다. 연마 공정은, 예를 들면 그라인더를 이용한 기계 연마법, 웨트 에칭에 의한 화학 연마법 또는 이들 기계 연마법과 화학 연마법을 병용한 CMP 등에 의해 행해져, 제1 밀봉 수지층(7)과 함께 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 제1 접속 단자부(62)를 연마하여 평탄화한다. 제1 반도체 칩(6A, 6B)은 기능에 지장이 없는 최대 범위에서 그 표면을 연마시킴으로써 도 28에 도시한 바와 같이 박형화되어 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)과 동일면을 구성한다. 제1 접속 단자부(62)도, 박형화되어 제1 반도체 칩(6A, 6B)과 마찬가지로 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)과 동일면을 구성한다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 도 29에 도시한 바와 같이 연마 처리가 실시됨으로써 평탄화된 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a) 상에, 박리층(41)을 사이에 두고 제2 베이스 기판(40)을 접합하는 접합 공정이 실시된다. 제2 베이스 기판(40)은 후술하는 바와 같이 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a) 측에 소정의 처리를 실시할 때에 지지 기판을 구성하므로, 그 주면(40a)이 평탄면으로 됨과 함께 기계적 강성을 갖고 있다. 박리층(41)도, 상술한 제1 베이스 기판(20)의 박리층(21)과 마찬가지로 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해 제2 베이스 기판(40)의 주면(40a) 상에 균일한 두께로 형성된 구리나 알루미늄 등의 금속 박막층(42)과, 이 금속 박막층(42) 상에 예를 들면 스핀 코팅법 등에 의해 균일한 두께로 형성된 폴리이미드 수지 등의 수지 박막층(43)으로 이루어진다. 박리층(41)은 수지 박막층(43)이 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)과 접합됨과 함께, 후술하는 박리 공정에서 이 표면(7a)을 박리면으로 하여 다층 배선부(2)가 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리되도록 한다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 제2 베이스 기판(40)을 접합한 후에, 다층 배선부(2)로부터 제1 베이스 기판(20)을 박리하는 박리 공정이 실시된다. 박리 공정은, 예를 들면 제1 베이스 기판(20) 측을 염산 등의 산성 용액 내에 침지함으로써 이 제1 베이스 기판(20)만 다층 배선부(2)로부터 박리하도록 한다. 박리 공정에서는 박리층(21)의 금속 박막층(22)과 수지 박막층(23)과의 계면에서 박리가 진행되고, 도 30에 도시한 바와 같이 다층 배선부(2)가 제1 주면(2a)에 수지 박막층(23)을 남긴 상태에서 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리된다. 또, 박리 공정은 산성 용액이 제2 베이스 기판(40) 측에 유입되지 않도록 하여 행해진다. 박리 공정은 레이저 박리에 의해 다층 배선부(2)와 제1 베이스 기판(20)을 박리 처리하도록 해도 된다. 제1 베이스 기판(20)은 박리층(21)을 재형성함으로써, 재이용할 수 있다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 후술하는 바와 같이 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)에 각 공정을 실시할 때에, 제2 베이스 기판(40)이 지지 기판을 구성하여 그 처리가 실시된다. 따라서, 회로 모듈(60)의 제조 공정 시에는 다층 배선 부(2)를 손상시키지 않고 그 제1 주면(2a) 측에 실시되는 수지 박막층(23)의 제거 처리나 연마 처리 등이 효율적이고 또한 고정밀도로 행해지도록 된다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 예를 들면 산소 플라즈마에 의한 드라이 에칭법 등에 의해, 상술한 박리 공정에 의해 제1 베이스 기판(20)으로부터 박리된 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)에 잔류한 수지 박막층(23)의 제거 처리가 실시된다. 회로 모듈(60)의 제조 공정에서는 수지 박막층(23)의 제거 처리에 의해 외측으로 노출된 제1 층 단위 배선층(8)의 제1 회로 패턴(25) 내에 형성된 접속 단자부(25a)나 랜드(25b)에, 도 31에 도시한 바와 같이 제2 반도체 칩(61A, 61B)이나 제2 접속 단자부(65)가 실장된다. 제2 반도체 칩(61A, 61B)은 각 랜드(25b) 상에 각각 땜납 범프(44)를 부착하여 플립 칩 실장법 등에 의해 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a) 상에 실장된다. 제2 접속 단자부(65)는 각 접속 단자부(25a)에 Cu 도금 처리를 실시함으로써 형성된다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 제2 밀봉 수지층(64)에 의해 제2 반도체 칩(61A, 61B)과 제2 접속 단자부(65)를 밀봉하는 제2 밀봉 수지층 형성 공정이 실시된다. 제2 밀봉 수지층 형성 공정은 제1 밀봉 수지층 형성 공정과 마찬가지로, 예를 들면 트랜스퍼 몰드법이나 인쇄법 등에 의해 제2 반도체 칩(61A, 61B)과 제2 접속 단자부(65)를 포함하여 다층 배선부(2)의 제1 주면(2a)을 소정의 두께로 전면에 걸쳐 밀봉하는 제2 밀봉 수지층(64)을 형성한다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서도, 제2 밀봉 수지층(64)을 소정의 두께까지 연마하는 연마 공정이 실시된다. 연마 공정은, 예를 들면 그라인더를 이용한 기계 연마법, 웨트 에칭에 의한 화학 연마법 또는 기계 연마법과 화학 연마법을 병용한 CMP 등에 의해 행해지며, 도 32에 도시한 바와 같이 제2 밀봉 수지층(64)과 함께 제2 반도체 칩(61A, 61B)과 제2 접속 단자부(65)를 연마하여 박형화함과 함께 이 제2 밀봉 수지층(64)의 표면(64a)을 평탄화한다. 제2 반도체 칩(61A, 61B)은 기능에 지장이 없는 최대 범위에서 그 표면을 연마시킴으로써 도 32에 도시한 바와 같이 박형화되어 제2 밀봉 수지층(64)의 표면(64a)과 동일면을 구성한다. 제2 접속 단자부(65)도, 박형화되어 제2 반도체 칩(61A, 61B)과 마찬가지로 제2 밀봉 수지층(64)의 표면(64a)과 동일면을 구성한다. 연마 공정은 제2 베이스 기판(40)을 지지 기판으로 하여 제2 밀봉 수지층(64)을 연마함으로써, 고정밀도의 연마 처리를 실시할 수 있다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 상술한 공정을 거쳐 다층 배선부(2)로부터 제2 베이스 기판(40)을 박리하는 박리 공정이 실시된다. 박리 공정은, 예를 들면 회로 모듈(60)의 중간체를 염산 등의 산성 용액 내에 침지함으로써 이 제2 베이스 기판(40)을 다층 배선부(2)로부터 박리한다. 박리 공정에서는 박리층(41)의 금속 박막층(42)과 수지 박막층(43)과의 계면에서 박리가 진행되고, 도 33에 도시한 바와 같이 다층 배선부(2)가 제2 주면(2b)에 수지 박막층(43)을 남긴 상태에서 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리된다. 또, 박리 공정은, 예를 들면 레이저 박리에 의해 다층 배선부(2)와 제2 베이스 기판(40)을 박리 처리해도 된다.
회로 모듈(60)의 제조 공정에서는, 예를 들면 산소 플라즈마에 의한 드라이 에칭법 등에 의해, 상술한 박리 공정에 의해 제2 베이스 기판(40)으로부터 박리된 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b)에 잔류한 수지 박막층(43)의 제거 처리가 실시된다. 회로 모듈(60)의 제조 공정에서는 이상의 공정을 거쳐 도 25에 도시한 회로 모듈(60)이 제조된다. 또, 회로 모듈(60)의 제조 공정에서도, 비교적 대형의 베이스 기판(20, 40)이 이용되어 다수의 회로 모듈(60)을 연결부를 통하여 서로 연결된 상태에서 일괄적으로 제조하도록 해도 되는 것은 물론이다. 회로 모듈(60)의 제조 공정에서는 상술한 회로 모듈(1)의 제조 공정과 마찬가지로, 제2 베이스 기판(40)으로부터의 박리 공정의 전 공정에서 각 다층 배선부(2)를 분리하는 연결부의 커팅 처리가 실시되어 각 회로 모듈(60)이 서로 절단된다.
이상의 공정을 거쳐 제조된 회로 모듈(60)은 상술한 회로 모듈(1)과 마찬가지로, 인터포저(70) 상에 실장되는 실장 부품으로서 이용되어, 예를 들면 도 34에 도시한 와이어 본딩법에 의해 접속을 행한 디지털 회로 모듈 장치(68)나 도 35에 도시한 페이스다운 실장법에 의해 접속을 행한 디지털 회로 모듈 장치(69) 등을 구성한다. 회로 모듈(60)은 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a) 또는 제2 밀봉 수지층(64)의 표면(64a) 중 어느 한쪽을 실장면으로 하여 인터포저(70) 상에 실장 가능하다. 회로 모듈(60)은 그 밖의 적절한 방법에 의해 인터포저(70)나 적절한 회로 기판에 실장된다.
인터포저(70)는 상술한 디지털 회로 모듈 장치(45)에 이용되는 인터포저(46)와 마찬가지의 부재로, 일반적인 다층 기판 제조 공정을 거쳐 제조되어 내부에 전원 회로 패턴(71)이나 접지 패턴(72)이 형성되어 있다. 인터포저(70)에는 부품 실장면(70a)에 레지스트 등에 의해 성막 형성되는 보호층(73)으로부터 노출되어 다수 의 랜드(74)가 형성되어 있다. 인터포저(70)는 부품 실장면(70a)과 대향하는 한쪽의 주면이 장치 측의 기판 등에 탑재되는 탑재면(70b)을 구성한다. 인터포저(70)는 탑재면(70b) 측에도 장치 측으로부터 신호나 전원 등이 공급되는 다수의 접속 단자부(75)가 형성됨과 함께, 이들 접속 단자부(75)를 외측으로 노출시켜 보호층(76)이 성막 형성되어 있다. 인터포저(70)는 부품 실장면(70a) 측의 랜드(74)나 전원 회로 패턴(71) 및 접지 패턴(72) 또는 탑재면(70b) 측의 접속 단자부(75)가 다수의 관통 홀(77)에 의해 적절하게 접속된다.
디지털 회로 모듈 장치(68)는, 도 34에 도시한 바와 같이 회로 모듈(60)이 예를 들면 제2 밀봉 수지층(64) 측을 실장면으로 하여 인터포저(70)의 부품 실장면(70a) 상의 실장 영역 내에 탑재된다. 디지털 회로 모듈 장치(68)는 회로 모듈(60)의 제1 밀봉 수지층(7) 측에 형성된 제1 각 접속 단자부(62)의 접속 단자(63)와, 인터포저(70) 측의 실장 영역을 둘러싸서 형성된 랜드(74)를 와이어(78)로 각각 접속한다. 디지털 회로 모듈 장치(68)는 회로 모듈(60)을 탑재한 상태에서, 인터포저(70)의 부품 실장면(70a)에 밀봉 수지층(79)을 형성하여 회로 모듈(60)을 밀봉한다.
디지털 회로 모듈 장치(69)도, 도 35에 도시한 바와 같이 회로 모듈(60)이, 예를 들면 제2 밀봉 수지층(64) 측을 실장면으로 하여 인터포저(70)의 부품 실장면(70a) 상의 실장 영역 내에 탑재된다. 디지털 회로 모듈 장치(68)는 인터포저(70) 측의 부품 실장면(70a)에 형성된 랜드(80)에 각각 땜납 범프(81)가 접합되어 있으며, 회로 모듈(60)이 제2 밀봉 수지층(64) 측에 형성된 제2 접속 단자부(65)의 접속 단자(66)를 땜납 범프(81)에 대응 위치시키도록 하여 위치 결정하여 탑재된다. 디지털 회로 모듈 장치(68)는 회로 모듈(60)과 인터포저(70) 사이에 언더 필(82)이 충전되고, 이 상태에서 예를 들면 리플로우 땜납 처리를 실시함으로써, 회로 모듈(60)을 인터포저(70)에 실장한다.
회로 모듈(60)도, 상술한 회로 모듈(1)과 마찬가지로, 제2 베이스 기판(40)이 다층 배선부(2)의 제2 주면(2b) 상에 그대로 남겨져 다른 부품의 탑재용 부재로서 이용하도록 해도 된다. 회로 모듈(60)은 도 36에 도시한 바와 같이 제2 베이스 기판(40)의 주면 상에 히트 싱크 등의 방열 부재(56)가 접합 고정됨으로써, 사용 상태에서 제1 반도체 칩(6A, 6B)이나 제2 반도체 칩(61A, 61B)으로부터 발생하는 열을 방열시킨다.
상술한 각 실시예에서는, 1개의 회로 모듈(60)을 사용하도록 하였지만, 도 37에 도시한 바와 같이 다수의 회로 모듈(60A~60C)을 적층하여 다층 회로 모듈체(83)를 구성할 수도 있다. 회로 모듈(60)에는 상술한 바와 같이 제1 밀봉 수지층(7)의 표면(7a)과 제2 밀봉 수지층(64)의 표면(64a)에 각각 다수의 접속 단자부(62) 및 접속 단자부(65)가 형성되어 있다. 회로 모듈(60)에는, 예를 들면 접속 단자부(62) 및 접속 단자부(65)의 표면에 각각 금 도금을 실시하여 접속 단자(63, 66)가 형성되어 있다.
다층 회로 모듈체(83)에 있어서는, 제1 회로 모듈(60A)의 제1 밀봉 수지층(7A) 상에 제2 회로 모듈(60B)이 제2 밀봉 수지층(64B) 측을 실장면으로 하여, 상대하는 접속 단자부(62A)와 접속 단자부(65B)를 정합시키도록 하여 위치 결 정되어 적층된다. 다층 회로 모듈체(83)는 제1 회로 모듈(60A)과 제2 회로 모듈(60B) 사이에 언더 필(84A)이 충전됨으로써 상호의 절연을 유지함과 함께 적층 상태가 유지된다.
다층 회로 모듈체(83)는 제1 회로 모듈(60A)과 제2 회로 모듈(60B)을 압착함으로써, 접속 단자부(62A)의 접속 단자(63A)와 접속 단자부(65B)의 접속 단자(66A)가 금-금 열 압착에 의해 각각 접합됨으로써 일체적으로 적층된다. 또, 다층 회로 모듈체(83)는 접속 단자부(62A)의 접속 단자(63A)와 접속 단자부(65B)와 접속 단자(66A)를, 예를 들면 초음파 접합법 또는 적절한 페이스다운 접합법 등에 의해 접합하도록 해도 되는 것은 물론이다.
다층 회로 모듈체(83)는 제1 회로 모듈(60A)과 제2 회로 모듈(60B)과의 적층체에 대하여, 제2 회로 모듈(60B)의 제1 밀봉 수지층(7B) 상에 제3 회로 모듈(60C)이 제2 밀봉 수지층(64C) 측을 실장면으로서 적층된다. 제3 회로 모듈(60C)은 제2 회로 모듈(60B)에 대하여, 상대하는 접속 단자부(62C)를 접속 단자부(65B)에 정합시키도록 하여 위치 결정되어 적층된다. 다층 회로 모듈체(83)는 제1 회로 모듈(60A)과 제2 회로 모듈(60B)과의 적층체에 대하여, 제3 회로 모듈(60C)을 압착함으로써 각 회로 모듈(60A~60C)이 일체화되어 적층된다.
다층 회로 모듈체(83)는 다수의 반도체 칩(6A, 6B, 61A, 61B)이 3차원적으로 고밀도 실장된다. 다층 회로 모듈체(83)는 각 회로 모듈(60A~60C)이 각각 박형화되어 있으므로, 이들을 다층화해도 전체적으로 상당히 박형으로 구성된다. 다층 회로 모듈체(83)는 3차원적으로 고밀도 실장된 각 반도체 칩(6A, 6B, 61A, 61B) 사 이의 배선 길이도 단축화되어 있으며, 제어 신호 등의 전파 손실이나 열화도 작아 고속 처리화가 도모된다.
또, 다층 회로 모듈체(83)는 설명의 편의상 동일 구성의 회로 모듈(60A~60C)을 일체적으로 적층한 것으로서 설명하였지만, 각각 다층 배선부(2)의 내부 구성이나 반도체 칩의 실장 구성을 달리한 회로 모듈이 적층하여 구성된다. 또한, 다층 회로 모듈체(83)는 반도체 칩(6A, 6B)을 편면에 실장한 상술한 회로 모듈(1)의 적층체이어도 되고, 또한 이 회로 모듈(1)을 일부에 포함하고 있어도 되는 것은 물론이다. 또한, 다층 회로 모듈체(83)에 있어서는 외측의 회로 모듈(60C)에 제2 베이스 기판(40C)이 남겨져 여기에 방열 부재를 부착하도록 해도 된다.
또, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 상술의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 단위 배선층이 평탄화 처리가 실시된 하층 단위 배선층에 상층의 단위 배선층이 비어-온-비어 구조에 의해 상호 층간 접속되어 적층 형성되어 다층 배선부가 구성됨과 함께, 이 다층 배선부에 실장한 반도체 칩을 연마하여 박형화하여 구성하였기 때문에, 다층 배선부 내에 각 반도체 칩 사이에서의 대용량, 고속, 고밀도 버스에 대응한 미세하고 고밀도의 회로 패턴이 고정밀도로 형성되고, 배선 길이의 단축화를 도모하여 전송되는 신호의 감쇠를 저감시킴과 함께 신호 지연을 최소한으로 한 고밀도화, 고기능화, 고속 처리화를 도모하고, 또한 소형화, 박형화가 도모된다.

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  24. 평탄화된 제1 베이스 기판의 주면 상에, 균일한 두께를 갖는 박리층을 형성하는 박리층 형성 공정과,
    상기 제1 베이스 기판의 박리층 상에 절연층을 형성함과 함께, 이 절연층 내에 소정의 회로 패턴을 형성하여 이루어지는 단위 배선층을 형성하는 단위 배선층 형성 공정과,
    상기 단위 배선층의 표면을 평탄화하는 평탄화 처리 공정과,
    평탄화된 상기 단위 배선층 상에 절연층을 형성함과 함께, 이 절연층 내에 소정의 회로 패턴을 형성하고, 또한 그 표면에 평탄화 처리가 실시된 단위 배선층을 비어-온-비어 구조에 의해 상호 층간 접속하여 순차적으로 다층으로 형성하는 다층 배선부 형성 공정과,
    상기 다층 배선부의 최상층 단위 배선층의 주면에 적어도 1개 이상의 제1 반도체 칩을 실장하는 반도체 칩 실장 공정과,
    상기 최상층 단위 배선층의 주면에 상기 제1 반도체 칩을 밀봉하는 제1 밀봉 수지층을 형성하는 밀봉 수지층 형성 공정과,
    상기 제1 반도체 칩까지 연마하는 연마 처리를 상기 제1 밀봉 수지층에 실시하는 제1 연마 공정을 거쳐, 그 배선 길이를 단축화한 멀티칩 회로 모듈을 제조하는 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법으로서,
    상기 단위 배선층 형성 공정이, 상기 최상층 단위 배선층의 접속 단자부에 제1 접속 단자를 형성하는 제1 접속 단자 형성 공정을 포함함과 함께,
    상기 제1 연마 공정이, 상기 제1 밀봉 수지층을 연마하여 상기 제1 반도체 칩과 상기 제1 접속 단자를 노출시키는 공정이고,
    상기 제1 연마 공정의 후단 공정으로서, 상기 최상층 단위 배선층의 주면 상에 평탄한 주면 상에 박리층을 형성한 제2 베이스 기판을 접합하는 제2 베이스 기판 접합 공정과,
    상기 최하층 단위 배선층으로부터 상기 박리층을 개재하여 상기 제1 베이스 기판을 박리하는 제1 베이스 기판 박리 공정과,
    상기 최하층 단위 배선층의 접속 단자부에 제2 접속 단자를 형성하는 제2 접속 단자 형성 공정과,
    적어도 1개의 제2 반도체 칩을 실장하는 제2 반도체 칩 실장 공정과,
    상기 최하층 단위 배선층의 상기 제2 접속 단자와 상기 제2 반도체 칩을 밀봉하는 제2 밀봉 수지층을 형성하는 제2 밀봉 수지 형성 공정과,
    상기 제2 밀봉 수지층을 연마함으로써 상기 제2 반도체 칩과 상기 제2 접속 단자를 노출시키는 제2 연마 공정이 실시되고,
    상기 제2 연마 공정의 후단 공정으로서, 상기 최상층 단위 배선층으로부터 상기 박리층을 개재하여 상기 제2 베이스 기판을 박리하는 제2 베이스 기판 박리 공정이 실시됨으로써,
    상기 다층 배선부의 표리 주면에 각각 박형화된 제1 반도체 칩 및 제2 반도체 칩이, 배선 길이가 단축되어 탑재되어 이루어지는 멀티칩 회로 모듈을 제조하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 최상층 단위 배선층의 제1 접속 단자와 최하층 단위 배선층의 제2 접속 단자를 접합하여 다수개를 적층 접속하는 적층 공정을 실시함으로써 다층 멀티칩 회로 모듈을 제조하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제2 베이스 기판을 열전도율이 큰 기재로 형성함과 함께 상기 최상층 단위 배선층에 남기고, 이 제2 베이스 기판에 상기 제2 반도체 칩으로부터 발생하는 열을 방열하는 방열 부재를 실장하는 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 멀티칩 회로 모듈의 제조 방법.
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