WO2014148308A1 - 半導体素子搭載用基板の製造方法 - Google Patents

半導体素子搭載用基板の製造方法 Download PDF

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茂 細樅
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a substrate for mounting a semiconductor element provided with a plating layer serving as a terminal on the surface of a conductive substrate such as a metal plate.
  • a resist mask is formed in a predetermined pattern on one side of a substrate having conductivity, and a conductive metal is plated on the substrate exposed from the resist mask to connect the metal layer for mounting a semiconductor element to the outside.
  • An electrode layer is formed and a resist mask is removed to form a semiconductor element mounting substrate.
  • the semiconductor element is mounted on the metal layer portion of the semiconductor element mounting substrate, and the semiconductor element and the electrode layer are wire bonded.
  • Such a semiconductor device has been conventionally formed of a metal base having a thickness of 0.1 to 0.25 mm, which is called a lead frame. However, it is about 0.01 to 0.08 mm instead of the conventional metal base. Thinning is realized by using a metal layer and an electrode layer formed by plating with a thickness. In this case, the base material used for the production is removed, but at that time, it is important that the metal layer or the electrode layer formed by plating is firmly adhered to the sealing resin and remains on the resin side.
  • Patent Document 1 a conductive element is electrodeposited (plated) beyond the formed resist mask to obtain a semiconductor element mounting substrate having a protruding portion on the periphery of the upper end of the metal layer and the electrode layer. It is described that the protruding portions of the metal layer and the electrode layer bite into the resin during sealing so as to surely remain on the resin side.
  • Patent Document 2 describes that a resist mask is formed into a trapezoid using scattered ultraviolet light to form a metal layer or an electrode layer in a trapezoidal shape with a wide cross section on the top side.
  • the metal layer and the electrode layer to be formed are formed by overhanging from the resist mask and plating.
  • the amount of overhang of the metal layer and electrode layer is proportional to the plating thickness beyond the resist mask.
  • the variation in the plating thickness also increases, so that the length of the metal layer and the electrode layer also increases in the same manner. Therefore, when setting the dimensions and intervals of the metal layer and the electrode layer of the semiconductor mounting substrate, it is necessary to consider the variation in the length of the metal, and it is difficult to reduce the dimensions and the interval of the metal layer and the electrode layer. .
  • the method of forming the cross-sectional shape of the opening portion of the resist mask into a trapezoid having a wide top side using scattered ultraviolet light shown in Patent Document 2 is effective if the thickness of the resist layer to be used is up to about 25 ⁇ m. . Therefore, it can be said that the method disclosed in Patent Document 2 is an effective method if the thickness of the formed metal layer or electrode layer is up to about 20 ⁇ m.
  • the ultraviolet light is absorbed by the resist and the light attenuates as it goes in the direction of the metal plate. (Ie, a rectangle) or a smaller trapezoidal shape with the long side of the metal plate side. Therefore, the shape of the metal layer or electrode layer formed by plating in the opening does not form a trapezoid having a wide top side, and the adhesion between the metal layer or electrode layer and the resin is lowered.
  • the cross section of the metal layer and the electrode layer is formed in a trapezoidal shape with a wide top side, or has a rough contour, or a trapezoidal shape with a wide top side. In addition, it is effective to form it with an uneven contour.
  • the thickness of the metal layer and the electrode layer by increasing the thickness of the resist layer.
  • a resist mask that will form a trapezoidal shape with a wide cross-section on the top side and a plating layer with an uneven contour is formed. It is more preferable to form a plating layer having a certain contour.
  • the semiconductor element mounting substrate although depending on the shape of the trapezoid and the shape of the unevenness, it is basically possible to manufacture the semiconductor element mounting substrate so that the thickness of the metal layer or electrode layer formed by the plating layer is about 30 to 100 ⁇ m. is necessary.
  • the method for manufacturing a substrate for mounting a semiconductor element according to the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • the metal layer or electrode layer is thick and the cross-sectional shape of the metal layer or electrode layer is formed with irregularities, whereby the adhesion between the metal layer or electrode layer and the resin is improved. It is possible to provide a semiconductor element mounting substrate that can be further enhanced.
  • a method for manufacturing a substrate for mounting a semiconductor element having a plating layer serving as a terminal on the surface of a conductive substrate has different main photosensitive wavelengths.
  • Forming a plurality of resist layers on the surface of the substrate with one dry film resist and a second dry film resist, and using the first exposure mask from above the plurality of resist layers A first exposure step of selectively exposing at least one resist layer made of the first dry film resist among the layers to a first pattern; and a second exposure step from above the plurality of resist layers.
  • the first exposure mask and the second exposure mask have different drawn patterns.
  • a resist mask for plating in which the substrate surface is exposed is created.
  • a step is formed in the cross section of the opening of the resist mask because the patterns drawn on the first exposure mask and the second exposure mask are different.
  • the first exposure step or the second exposure step it is preferable to perform the first exposure step or the second exposure step by selecting ultraviolet rays having a predetermined wavelength using a bandpass filter during exposure.
  • the first exposure step or the second exposure step it is preferable to perform the first exposure step or the second exposure step using ultraviolet rays having a wavelength capable of exposing only a selected resist layer during exposure.
  • a conductive material which is a semiconductor substrate material, with two or three layers, and exposed with single-line ultraviolet light that exposes the target layer through an exposure mask. Therefore, patterning exposure is performed only on the target layer in the laminated dry film resist that has been bonded, and this is applied to each layer to develop the dry film resist.
  • An opening having a concavo-convex shape can be produced. After that, by electroplating plating, the plating metal can be formed in the same shape as the opening using the opening of the dry film resist as a mold, so that the cross-sectional shape of the metal layer or electrode layer has irregularities.
  • a semiconductor element mounting substrate can be provided in which the adhesion between the metal layer or electrode layer and the resin can be improved.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view when a desired plating is performed
  • FIGS. 5B and 5C illustrate a desired plating by forming a three-layer resist mask using two types of dry film resists having different photosensitive wavelengths. It is sectional drawing when giving.
  • (A)-(e) shows the process in each process along the manufacturing flow of the manufacturing method in case the resist layer shown in Example 1 is two layers with sectional drawing.
  • (A)-(e) shows the process in each process along the manufacturing flow of the manufacturing method in case the resist layer shown in Example 2 is 3 layers with sectional drawing.
  • (A)-(e) shows the process in each process along the manufacturing flow of the manufacturing method in case the resist layer shown in Example 3 is 3 layers with sectional drawing.
  • two or three resist layers are formed on the surface of a conductive substrate using dry film resists having different photosensitive wavelengths. Although it is possible to form four or more layers, two or three layers are preferable because the cost increases.
  • the first exposure mask is used to perform the first exposure with the ultraviolet light that the target resist layer is exposed to, and then the second exposure mask is used to expose the other resist layer to the ultraviolet light that is exposed to light. Then, the second exposure is performed, and development is performed to provide openings in the plurality of resist layers to form a resist mask. At this time, the exposure mask is formed so that irregularities are formed by a plurality of resist layers on the outline of the opening section.
  • the resist mask in which the opening is formed is used as a plating mask.
  • the resist mask is peeled off to mount a semiconductor element. A substrate can be obtained.
  • a dry film resist having a different main photosensitive wavelength for example, DFR for DI (h line), general-purpose DFR (main wavelength i line) as shown in FIG. ) Etc.
  • a dry film resist having a different main photosensitive wavelength for example, DFR for DI (h line), general-purpose DFR (main wavelength i line) as shown in FIG. ) Etc.
  • DFR for DI h line
  • DFR main wavelength i line
  • Etc. main photosensitive wavelength
  • Example 1 Next, an experiment conducted by the present inventor will be described with reference to FIG. 2 as an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element mounting substrate of the present invention.
  • a 25 ⁇ m thick dry film resist (Asahi Kasei E-materials: ADH-252) is laminated on both sides of a 0.15 mm thick SUS430 as a conductive substrate 1 and a resist layer 10 was formed (the back side was not shown).
  • Lamination conditions at this time were performed at a roll temperature of 105 ° C., a roll pressure of 0.5 MPa, and a feed rate of 2.5 m / min.
  • the laminated dry film resist is a negative resist, and is a dry film resist that can be exposed by h-ray irradiation (photosensitive wavelength: 405 nm).
  • a dry film resist (AQ-5038, manufactured by Asahi Kasei E-Materials) having a thickness of 50 ⁇ m different from that of the resist layer 10 is superimposed on the resist layer 10 on one side (front side) under the same conditions as described above.
  • the upper resist layer 11 was formed.
  • this dry film resist is also a negative resist, it is a dry film resist that can be exposed by i-line irradiation (photosensitive wavelength: 365 nm).
  • resist layers 10 and 11 are formed on the front side of the substrate 1 by two types of dry film resists having different photosensitive wavelengths, and on the back side (not shown), The same resist layer as the lower layer on the surface side is formed.
  • an exposure mask 20 in which a predetermined pattern is formed is put on the resist layers 10 and 11 on the surface side, and the mask 20 and the light source 4 for exposure are formed.
  • a 405 nm bandpass filter 3 was set between them.
  • a mercury lamp (Oak: short arc lamp) having a main wavelength of i-line and including h-line and g-line as the light source 4, so that the wavelength of the lower resist layer 10 on the surface side is changed.
  • the resist layer 10 was directly exposed and cured by the same light source on the back side to be cured with a pattern drawn on the mask 20 by 405 nm ultraviolet light (the back side was not shown). Exposure dose at this time, 18 mJ / cm 2 surface is at a wavelength of 405nm detector, the back side was 80 mJ / cm 2 at a wavelength of 365nm detector.
  • the surface side is exposed by h-ray irradiation by the band-pass filter 3 of 405 nm, and the upper resist layer 11 is in an unexposed state.
  • the back side is a resist mask whose entire surface is cured by exposure with mixed lines.
  • a mask 21 in which a predetermined pattern different from the mask 20 for exposure is formed is put on the resist layers 10 and 11 on the surface side, and the light source 4 (cross-link) is covered.
  • the resist layer 11 was exposed to light by the pattern of the mask 21 for exposure and cured.
  • the mask 20 and the mask 21 are hardened on the unexposed portion 30 of the resist layer 10 previously exposed by setting the planar area to be cured to a smaller exposure area in the mask 21 to be exposed later. There is no.
  • the exposure dose at this time was 70 mJ / cm 2 with a detector having a wavelength of 365 nm.
  • the resist layer 11 on the upper surface side is formed in a predetermined pattern, and one resist mask in which the opening 41 is formed in the unexposed portion 31 is formed.
  • the opening portion 40 is formed in the unexposed portion 30 in the resist layer 10 in the lower layer, and becomes a part 10 of the resist mask, and the substrate 1 is exposed.
  • This development process was performed by processing a 1% sodium carbonate solution at a liquid temperature of 30 ° C. and a spray pressure of 0.08 MPa for about 80 seconds.
  • the opening 40 and the opening 41 form an opening having a substantially T-shaped cross section.
  • the openings 40 and 41 from which the substrate 1 is exposed are subjected to surface activation treatment by surface oxide film removal and general plating pretreatment, and then nickel plating is performed. Then, a plating layer (metal layer, electrode layer) 2 having a thickness of 45 ⁇ m was formed.
  • an ultraviolet LED lamp having a specific wavelength without using a mercury lamp as a light source, it is possible to expose a desired resist layer without using a bandpass filter.
  • the plating layer 2 to be formed may be formed by laminating a plurality of platings, selecting plating with gold, palladium, nickel, copper, cobalt, etc. and their alloys as necessary and sequentially laminating them. You can also.
  • Example 2 Next, an experiment conducted by the inventor using a three-layer dry film resist will be described as Example 2 with reference to FIG.
  • a 0.15 mm thick Cu plate is used as the substrate 1 and a 25 ⁇ m thick dry film resist (Asahi Kasei E-Materials: ADH-252) is laminated on both sides of the substrate 1.
  • a resist layer 10 was formed (the back side is not shown).
  • Lamination conditions at this time were performed at a roll temperature of 105 ° C., a roll pressure of 0.5 MPa, and a feed rate of 2.5 m / min.
  • the laminated dry film resist is a negative resist and can be exposed by h-ray irradiation (photosensitive wavelength: 405 nm).
  • a 25 ⁇ m thick dry film resist (AQ-2558, manufactured by Asahi Kasei E-materials) having a photosensitive wavelength different from that of the resist layer 10 is superimposed on the resist layer 10 on one side (front side) under the same conditions as described above. Then, a second resist layer 11 was formed.
  • this dry film resist is also a negative resist, it is a resist that can be exposed by i-line irradiation (photosensitive wavelength: 365 nm).
  • the same dry film resist (Asahi Kasei E-Materials: ADH-252) as that of the resist layer 10 is laminated under the same conditions as above, overlaid on the resist layers 10 and 11 on one side (front side). An upper resist layer 12 was formed.
  • three resist layers 10, 11, and 12 are sequentially formed on the front surface side of the substrate 1 by two types of dry films having different photosensitive wavelengths, and the back surface side (FIG. (Not shown), the same resist layer as the lowermost layer on the surface side is formed.
  • an exposure mask 20 in which a predetermined pattern is formed is put on the resist layers 10, 11 and 12 on the surface side, and the mask 20 and the light source 4 for exposure are covered.
  • 405 nm band pass filter 3 was set between the two.
  • Exposure dose at this time 30 mJ / cm 2 surface is at a wavelength of 405nm detector, the back side was 80 mJ / cm 2 at a wavelength of 365nm detector.
  • the surface side is exposed by h-ray irradiation by the band-pass filter 3 of 405 nm, and the intermediate resist layer 11 sandwiched between the uppermost layer and the lowermost layer is in an unexposed state.
  • the back side is a resist layer whose entire surface has been cured by exposure with mixed lines.
  • a mask 21 in which a predetermined pattern different from the mask 20 for exposure is formed on the resist layers 10, 11, 12 on the surface side is covered with the light source 4.
  • the resist layer 11 was exposed to light with a pattern of the mask 21 for exposure and cured by performing exposure with a (mercury mercury lamp).
  • the mask 20 and the mask 21 are cured so that the planar area to be cured is smaller in the mask 21 to be exposed later, so that the unexposed portion 30 and the resist layer 12 of the resist layer 10 exposed earlier.
  • the unexposed portion 32 is not cured.
  • the exposure dose at this time was 70 mJ / cm 2 with a detector having a wavelength of 365 nm.
  • the uppermost resist layer 12 and the lowermost resist layer 10 on the surface side are formed in a predetermined pattern, and an opening is formed in the unexposed portion 32. It becomes a part 12 of the resist mask in which 42 is formed, and a part 10 of the resist mask in which the opening 40 is formed in the unexposed part 30. Further, the intermediate resist layer 11 sandwiched between the uppermost layer and the lowermost layer is similarly formed with an opening 41 in the unexposed portion 31 to become a part 11 of the resist mask, and the substrate 1 is exposed.
  • This development process was performed by processing a 1% sodium carbonate solution at a liquid temperature of 30 ° C. and a spray pressure of 0.08 MPa for about 120 seconds.
  • the opening 40, the opening 41 and the opening 42 form a cross-sectional shape of a resist mask having a concave shape on both sides.
  • the openings 40, 41, and 42 where the substrate 1 is exposed are subjected to surface activation treatment by surface oxide film removal and general plating pretreatment, and then nickel.
  • Plating was performed to form a plating layer (metal layer, electrode layer) 2 having a thickness of 70 ⁇ m.
  • the resist masks 10, 11, and 12 formed on both surfaces of the substrate 1 are all peeled off with an alkaline solution to form a plating layer (metal layer, electrode layer) 2 having a cross-sectional shape and a convex shape on both sides.
  • the obtained semiconductor element mounting substrate was obtained.
  • the plating layer 2 to be formed may be formed by laminating a plurality of platings, selecting plating with gold, palladium, nickel, copper, cobalt, etc. and their alloys as necessary, and laminating them sequentially. You can also.
  • Example 3 Another experiment conducted by the inventor using the same three-layer dry film resist will be described as Example 3 with reference to FIG.
  • a 0.15 mm thick Cu plate is used as the substrate 1, and a 25 ⁇ m thick dry film resist (AQ-2558 made by Asahi Kasei E-materials) is laminated on both sides of the substrate 1.
  • a resist layer 10 was formed (the back side is not shown).
  • Lamination conditions at this time were performed at a roll temperature of 105 ° C., a roll pressure of 0.5 MPa, and a feed rate of 2.5 m / min.
  • the laminated dry film resist is a negative resist and can be exposed by i-ray irradiation (photosensitive wavelength: 365 nm).
  • a dry film resist (Asahi Kasei E-Materials: ADH-252) having a thickness of 25 ⁇ m different from that of the resist layer 10 on the one surface side (surface side) is subjected to the same conditions as described above.
  • the upper resist layer 11 was formed.
  • this dry film resist is also a negative resist, it is a resist that can be exposed by h-ray irradiation (photosensitive wavelength: 405 nm).
  • the same dry film resist (AQ-2558 manufactured by Asahi Kasei E-Materials) as the resist layer 10 is laminated under the same conditions as above, overlaid on the resist layers 10 and 11 on one side (front side). An upper resist layer 12 was formed.
  • three resist layers 10, 11, and 12 are sequentially formed on the front surface side of the substrate 1 by two types of dry films having different photosensitive wavelengths, and the back surface side (FIG. (Not shown), the same resist layer as the lowermost layer on the surface side is formed.
  • an exposure mask 20 in which a predetermined pattern is formed is put on the resist layers 10, 11 and 12 on the surface side, and the mask 20 and the exposure light source 4 are covered.
  • 405 nm band pass filter 3 was set between the two.
  • Exposure dose at this time 16 mJ / cm 2 surface is at a wavelength of 405nm detector, the back side was 80 mJ / cm 2 at a wavelength of 365nm detector.
  • the surface side is exposed by h-ray irradiation by the band-pass filter 3 of 405 nm, and the uppermost resist layer 12 and the lowermost resist layer 10 are in an unexposed state.
  • the back side is a resist layer whose entire surface has been cured by exposure with mixed lines.
  • a mask 21 in which a predetermined pattern different from the mask 20 for exposure is formed on the resist layers 10, 11 and 12 on the surface side, and the light source 4
  • a (mercury mercury lamp) lamp By performing exposure with a (mercury mercury lamp), the uppermost resist layer 12 and the lowermost resist layer 10 were exposed and cured with the pattern of the mask 21 for exposure.
  • the mask 20 and the mask 21 are cured so that the unexposed portion 31 of the resist layer 11 previously exposed is cured by setting the planar area to be cured to be a smaller exposure area for the mask 21 to be exposed later. There is no.
  • the exposure dose at this time was 100 mJ / cm 2 with a detector having a wavelength of 365 nm.
  • the uppermost resist layer 12 and the lowermost resist layer 10 on the surface side are formed in a predetermined pattern, and an opening is formed in the unexposed portion 32.
  • 42 becomes a part 12 of the resist mask in which the opening 42 is formed, and becomes a part 10 of the resist mask in which the opening 40 is formed in the unexposed portion 30, and an intermediate resist layer 11 sandwiched between the uppermost layer and the lowermost layer.
  • an opening 41 is formed in the unexposed portion 31 to become a part 11 of the resist mask, and the substrate 1 is exposed.
  • This development process was performed by processing a 1% sodium carbonate solution at a liquid temperature of 30 ° C. and a spray pressure of 0.08 MPa for about 120 seconds.
  • the opening 40, the opening 41 and the opening 42 form a cross-sectional shape of a resist mask having a concave shape on both sides.
  • the openings 40, 41, and 42 where the substrate 1 is exposed are subjected to surface activation treatment by surface oxide film removal and general plating pretreatment, and then nickel.
  • Plating was performed to form a plating layer (metal layer, electrode layer) 2 having a thickness of 70 ⁇ m.
  • the resist masks 10, 11, and 12 formed on both surfaces of the substrate 1 are all peeled off with an alkaline solution to form a plating layer (metal layer, electrode layer) 2 having a cross-sectional shape and a concave shape on both sides.
  • the obtained semiconductor element mounting substrate was obtained.
  • the plating layer 2 to be formed may be formed by laminating a plurality of platings, selecting plating with gold, palladium, nickel, copper, cobalt, etc. and their alloys as necessary, and laminating them sequentially. You can also.

Abstract

【課題】電極層と樹脂との密着性強度を向上させるために、電極層の厚さを厚くし、尚且つ樹脂に食い込むように、電極層の断面形状に凹凸を持たせた形状に形成した半導体素子搭載用基板を提供すること。 【解決手段】メインの感光波長が異なる2種類のドライフィルムレジストを用いて基板1表面に複数のレジスト層10,11を形成する工程と、複数のレジスト層の上から第1の露光用マスク20を用いて複数のレジスト層の中から特定のレジスト層10を選択的に第1のパターンに感光する第1の露光工程と、複数のレジスト層の上から第2の露光用マスク21を用いて複数のレジスト層の中から別のレジスト層11を第2のパターンに感光する第2の露光工程と、複数のレジスト層の未露光部分30,31を除去して基板の表面を部分的に露出させて開口部40,41を有するレジストマスク10,11を形成する現像工程と、基板の表面が露出している部分にめっきを施してめっき層2を形成する工程と、レジストマスクを除去する工程を順次経ること。

Description

半導体素子搭載用基板の製造方法
 本発明は、金属板などの導電性を有する基板の表面に端子等となるめっき層を備えた半導体素子搭載用基板の製造方法に関する。
 導電性を有する基材の一面側に、所定のパターンでレジストマスクを形成し、レジストマスクから露出した基材に導電性金属をめっきして半導体素子搭載用の金属層と外部と接続するための電極層とを形成し、レジストマスクを除去することで半導体素子搭載用基板を形成し、次いでこの半導体素子搭載用基板の金属層部分に半導体素子を搭載し、半導体素子と電極層をワイヤボンディングした後樹脂封止を行い、基材を除去することで、樹脂側に金属層および電極層を露出させるように作製した半導体装置が知られている。
 このような半導体装置は、従来リードフレームと呼ばれる0.1~0.25mmの厚さの金属基材で形成されていたが、従来の金属基材の代わりに0.01~0.08mm程度の厚さでめっきにより形成した金属層、電極層を使用することで薄化を実現している。この場合、作製に用いた基材は除去するが、その際、めっきにより形成した金属層や電極層が封止樹脂と確実に密着し樹脂側に残ることが重要である。
 特許文献1には、形成したレジストマスクを超えて導電性金属を電着(めっき)させることで、金属層と電極層の上端部周縁に張り出し部を有する半導体素子搭載用基板を得て、樹脂封止の際に金属層および電極層の張り出し部が樹脂に食い込む形となって確実に樹脂側に残るようにすることが記載されている。
 特許文献2には、散乱紫外光を用いてレジストマスクを台形に形成することで金属層あるいは電極層を断面が頂辺側が広い台形の形状に形成することが記載されている。
特開2002-9196号公報 特開2007-103450号公報
 特許文献1に示されるレジストマスクを超えて導電性金属を電着させる方法においては、形成する金属層および電極層を、レジストマスクからオーバーハングさせてめっきを施すことによって形成する。その金属層および電極層のオーバーハング量は、レジストマスクを超えてからのめっき厚に比例する。しかし、レジストマスクのパターン形状やめっき条件によっては、めっき厚のばらつきも大きくなるため、金属層および電極層の庇長さも同様にばらつきが大きくなる。それ故、半導体搭載用基板の金属層および電極層の寸法や間隔などを設定する場合、この庇長さのばらつきを考慮しなければならず、金属層および電極層の寸法や間隔を小さくしづらい。
 また、特許文献2に示される散乱紫外光を用いてレジストマスクの開口部の断面形状を頂辺側が広い台形に形成する方法は、使用するレジスト層の厚さが25μm程度までなら効果的である。よって、特許文献2に示される方法は形成される金属層あるいは電極層の厚さが約20μm程度までであれば有効な方法であるといえる。
 しかし、例えばレジスト層を厚くして50μm程度とした場合、紫外光がレジストに吸収され金属板方向になるほど光が減衰していくため、レジストマスクの開口部断面形状の台形の底角が90度(すなわち長方形)に近くなり、あるいはこれよりさらに小さくなって金属板側が長辺となる台形形状となる。したがって開口部内にめっき形成される金属層あるいは電極層の形状が頂辺側が広い台形を成さなくなるため、金属層あるいは電極層と樹脂との密着性が低下することになる。
 半導体素子搭載用基板の金属層および電極層と樹脂との密着性をより向上させるためには、金属層および電極層の厚さをより厚くすることが有効である。或いは樹脂に食い込むようにするために、金属層および電極層の断面を頂辺側が広い台形形状とするかあるいは凹凸のある輪郭をもつように形成する、あるいは頂辺側が広い台形形状とすることに加えて凹凸のある輪郭をもつように形成することが有効である。
 したがって、レジスト層を厚くして、金属層や電極層の厚みを厚くすることが好ましい。また、断面が頂辺側が広い台形形状や凹凸のある輪郭をもつめっき層が形成されることとなるレジストマスクを形成し、そしてこのレジストマスクを用いて断面が頂辺側が広い台形形状や凹凸のある輪郭をもつめっき層を形成することがより好ましい。また、台形の形状や凹凸の形状によっても異なるが、基本的にはめっき層によって形成される金属層や電極層の厚みが30~100μm程度となるように半導体素子搭載用基板を製造することが必要である。
 本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法は上述した課題を解決するためになされたものである。本発明の一実施形態によれば、金属層や電極層が厚く且つ金属層や電極層の断面形状が凹凸を有して形成されることにより、金属層や電極層と樹脂との密着性がより高められる半導体素子搭載用基板を提供できる。
 上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による、導電性を有する基板の表面に端子等となるめっき層を備えた半導体素子搭載用基板の製造方法は、メインの感光波長が異なる第1のドライフィルムレジストと第2のドライフィルムレジストとで前記基板の表面に複数のレジスト層を形成する工程と、前記複数のレジスト層の上から第1の露光用マスクを用いて前記複数のレジスト層の中から前記第1のドライフィルムレジストでできた少なくとも1つのレジスト層を選択的に第1のパターンに感光する第1の露光工程と、前記複数のレジスト層の上から第2の露光用マスクを用いて前記複数のレジスト層の中から前記第2のドライフィルムレジストでできた少なくとも1つのレジスト層を第2のパターンに感光する第2の露光工程と、前記複数のレジスト層の未露光部分を除去して前記基板の表面を部分的に露出させて開口部を有するレジストマスクを形成する現像工程と、前記基板の表面が露出している部分にめっきを施してめっき層を形成する工程と、前記レジストマスクを除去する工程を順次経ることを特徴とする。
 また、本発明の一実施形態においては、前記第1の露光用マスクと前記第2の露光用マスクは描かれているパターンが異なっていることが好ましい。第1と第2の露光用マスクを用いて前記2種類のドライフィルムレジストからなる前記複数のレジスト層を露光し現像することによって、前記基板表面が露出しているめっき用のレジストマスクが作成されるが、この第1の露光用マスクと第2の露光用マスクに描かれているパターンが異なっていることにより、レジストマスクの前記開口部の断面に段差が形成されることが好ましい。
 また、本発明の一実施形態においては、露光の際に、バンドパスフィルタを用いて所定の波長の紫外線を選択して前記第1の露光工程または第2の露光工程を行うことが好ましい。
 また、本発明の一実施形態においては、露光の際に、選ばれたレジスト層のみを露光できる波長の紫外線を使用して前記第1の露光工程または第2の露光工程を行うことが好ましい。
 半導体基板材料となる導電性材料にメインの感光波長が異なる2種類のドライフィルムレジストを2層、3層と貼り合せ、露光マスクを介して、狙いとする層が感光する単線紫外光で露光することにより、貼り合せた多層ドライフィルムレジスト中の狙いの層のみにパターニング露光を行いこれを各層に施してドライフィルムレジストを現像することにより、断面が頂辺側の広い台形形状や断面がT形形状あるいは断面の輪郭が凹凸形状の開口部を作製することができる。その後、めっきを電着積層することにより、ドライフィルムレジストの開口部を鋳型としてめっき金属を前記開口部と同形状に形成することができるので、金属層や電極層の断面形状が凹凸を有して形成されることにより、金属層や電極層と樹脂との密着性を高められる半導体素子搭載用基板を提供できる。
(a)は、本発明の一実施形態の製造方法により、導電性を有する基板にメインの感光波長が異なる2種類のドライフィルムレジストを用いて2層から成るレジストマスクを形成して処理を進め、所望のめっきを施した時の断面図であり、(b)および(c)は、感光波長の異なる2種類のドライフィルムレジストを用いて3層から成るレジストマスクを形成して、所望のめっきを施した時の断面図である。 (a)から(e)は、実施例1に示すレジスト層が2層の場合の製造方法の製造フローに沿ったそれぞれの工程における処理を断面図で示したものである。 (a)から(e)は、実施例2に示すレジスト層が3層の場合の製造方法の製造フローに沿ったそれぞれの工程における処理を断面図で示したものである。 (a)から(e)は、実施例3に示すレジスト層が3層の場合の製造方法の製造フローに沿ったそれぞれの工程における処理を断面図で示したものである。
最初に、導電性を有する基板の表面に感光波長の異なるドライフィルムレジストを用いて2層あるいは3層のレジスト層を形成する。4層以上に形成することも可能であるが、コストアップになることから2層あるいは3層が好ましい。
 次に、第1の露光用マスクを用いて目的のレジスト層が感光する紫外光によって第1の露光を行い、次に第2の露光用マスクを用いて、他のレジスト層が感光する紫外光によって第2の露光を行い、現像することによって複数レジスト層に開口部を設けてレジストマスクを形成する。このとき、開口部断面の輪郭には複数のレジスト層によって凹凸が形成されるように露光用マスクは形成されている。この開口部が形成されたレジストマスクは、めっき用マスクとして使用する。
 そして形成された開口部には、基板表面が露出しており、必要な電気めっき処理を行なって断面の輪郭が凹凸を有するめっき層を形成した後、レジストマスクを剥離することで半導体素子搭載用基板を得ることができる。
 より具体的には例えば図1に示すように、半導体基板材料となる導電性材料1にメインの感光波長が異なるドライフィルムレジスト(例:DI用DFR(h線)、汎用DFR(メイン波長i線)など)を2層、3層と貼り合せ、露光マスクを介して、狙いとするレジスト層が感光する単線紫外光(例:h線のみ、i線のみ)で露光することにより、貼り合せた多層レジスト層中の狙いの層のみにパターニング露光を行う。これを各層に施し、レジスト層を現像することにより、2層または3層から成るレジストマスク10,11,12を形成し断面T形形状(図1の(a))あるいは断面凹凸形状(図1の(b),(c))の開口部を作製する。その後、めっきを電着積層することにより、レジストマスク10,11,12の開口部を鋳型としてめっき金属を前記開口部と同形状に形成してめっき層2を形成する。
(実施例1)
 次に、本発明者の行った一実験を本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法の一実施例として図2に基づいて説明する。図2(a)に示すように、導電性を有する基板1として厚さ0.15mmのSUS430の両面に厚さ25μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:ADH-252)をラミネートしレジスト層10を形成した(裏面側は図示せず)。この時のラミネート条件は、ロール温度105℃、ロール圧力0.5MPa、送り速度2.5m/minで行なった。尚、ラミネートしたドライフィルムレジストはネガ型レジストであって、h線照射(感光波長:405nm)による露光が可能なドライフィルムレジストである。
 次に、片面側(表面側)の前記レジスト層10に重ねて、前記レジスト層10と感光波長の異なる厚さ50μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:AQ-5038)を前記と同じ条件でラミネートすることで、上層のレジスト層11を形成した。このドライフィルムレジストもネガ型レジストであるが、i線照射(感光波長:365nm)による露光が可能なドライフィルムレジストである。
 これで、図2(a)に示すように基板1の表面側には、感光波長の異なる2種類のドライフィルムレジストによりレジスト層10,11が形成され、裏面側(図示せず)には、表面側の下層と同じレジスト層が形成される。
 次に、図2(b)に示すように、表面側のレジスト層10,11の上に所定のパターンが形成された露光用のマスク20を被せ、そのマスク20と露光用の光源4との間に405nmのバンドパスフィルタ3をセットした。
 そして、光源4としてメイン波長がi線でh線とg線を含む混線の水銀ランプ(オーク製:ショートアークランプ)を使用して露光を行うことで、表面側の下層のレジスト層10を波長405nmの紫外光によりマスク20に描かれたパターンで感光して硬化させ、裏面側は同じ光源により直接レジスト層10を全面感光させて硬化させた(裏面側は図示せず)。この際の露光量は、表面側が波長405nmの検出器で18mJ/cm、裏面側が波長365nmの検出器で80mJ/cmであった。
 この時、表面側は、405nmのバンドパスフィルタ3によってh線照射による露光を行うこととなり、上層のレジスト層11は、未露光の状態である。裏面側は、混線による露光により全面が硬化したレジストマスクとなる。
 次に、図2(c)に示すように、表面側のレジスト層10,11の上に露光用の前記マスク20と異なる所定のパターンが形成されたマスク21を被せ、前記の光源4(混線の水銀ランプ)により露光を行なうことで、レジスト層11を露光用のマスク21のパターンで感光して硬化させた。このとき、マスク20とマスク21は、硬化させる平面面積が、後から露光を行なうマスク21の方が小さい露光面積とすることで、先に露光したレジスト層10の未露光部分30を硬化させることは無い。この際の露光量は、波長365nmの検出器にて70mJ/cmであった。
 次に、図2(d)に示すように、現像を行なうことで、表面側の上層のレジスト層11は所定のパターンに形成され未露光部分31に開口部41が形成されたレジストマスクの一部11となり、また下層のレジスト層10も未露光部分30に同様に開口部40が形成されてレジストマスクの一部10となり、そして基板1が露出することになる。この現像処理は、1%炭酸ナトリウム液を液温30℃、スプレー圧0.08MPaで約80秒間の加工で実施した。開口部40と開口部41により断面略T字状の開口部が形成されることとなる。
 そして、図2(e)に示すように、基板1が露出した開口部40,41に対し、表面酸化皮膜除去および一般的なめっき前処理による表面の活性化処理を行なった後、ニッケルめっきを行なって45μmの厚さのめっき層(金属層、電極層)2を形成した。
 その後、アルカリ溶液により基板1の両面に形成されているレジストマスク10、11を全て剥離することで断面形状が略T字状のめっき層(金属層、電極層)2が形成された半導体素子搭載用基板を得た。
 また、光源に水銀ランプを使用せず、特定の波長の紫外線LEDランプを使用することで、バンドパスフィルタを用いることなく、所望のレジスト層を露光することも可能である。
 また、裏面側に形成するレジスト層は、全面を硬化させるため、どのタイプのドライフィルムレジストを使用しても問題はない。更に、形成するめっき層2は、複数のめっきを積層してもよく、必要に応じて金、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、など及びそれら合金によるめっきを選択し、順次積層して形成することもできる。
(実施例2)
 次に、本発明者が行った、3層のドライフィルムレジストを使用した場合の実験を実施例2として図3に基づいて説明する。図3(a)に示すように、基板1として厚さ0.15mmのCu板を用いて、基板1の両面に厚さ25μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:ADH-252)をラミネートしレジスト層10を形成した(裏面側は図示せず)。この時のラミネート条件は、ロール温度105℃、ロール圧力0.5MPa、送り速度2.5m/minで行なった。尚、ラミネートしたドライフィルムレジストはネガ型レジストであって、h線照射(感光波長:405nm)による露光が可能なレジストである。
 次に、片面側(表面側)の前記レジスト層10に重ねて、前記レジスト層10と感光波長の異なる厚さ25μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:AQ-2558)を前記と同じ条件でラミネートすることで、2層目のレジスト層11を形成した。このドライフィルムレジストもネガ型レジストであるが、i線照射(感光波長:365nm)による露光が可能なレジストである。
 次に、片面側(表面側)の前記レジスト層10、11に重ねて、前記レジスト層10と同じドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:ADH-252)を前記と同じ条件でラミネートし、最上層のレジスト層12を形成した。
 これで、図3(a)に示すように基板1の表面側には、感光波長の異なる2種類のドライフィルムにより3層のレジスト層10,11,12が順番に形成され、裏面側(図示せず)には、表面側の最下層と同じレジスト層が形成される。
 次に、図3(b)に示すように、表面側のレジスト層10,11、12の上に所定のパターンが形成された露光用のマスク20を被せ、そのマスク20と露光用の光源4との間に405nmのバンドパスフィルタ3をセットした。
 そして、光源4としてメイン波長がi線でh線とg線を含む混線の水銀ランプ(オーク製:ショートアークランプ)を使用して露光を行うことで、表面側の最上層のレジスト層12と最下層のレジスト層10を波長405nmの紫外光によりマスク20に描かれたパターンで感光して硬化させ、裏面側は同じ光源により直接レジスト層10を全面感光させて硬化させた(裏面側は図示せず)。この際の露光量は、表面側が波長405nmの検出器で30mJ/cm、裏面側が波長365nmの検出器で80mJ/cmであった。
 この時、表面側は、405nmのバンドパスフィルタ3によってh線照射による露光を行うこととなり、最上層と最下層に挟まれた中間のレジスト層11は、未露光の状態である。裏面側は、混線による露光により全面が硬化したレジスト層となる。
 次に、図3(c)に示すように、表面側のレジスト層10,11、12の上に露光用の前記マスク20と異なる所定のパターンが形成されたマスク21を被せ、前記の光源4(混線の水銀ランプ)により露光を行なうことで、レジスト層11を露光用のマスク21のパターンで感光して硬化させた。このとき、マスク20とマスク21は、硬化させる平面面積が、後から露光を行なうマスク21の方が小さい露光面積とすることで、先に露光したレジスト層10の未露光部分30とレジスト層12の未露光部分32を硬化させることはない。この際の露光量は、波長365nmの検出器にて70mJ/cmであった。
 次に、図3(d)に示すように、現像を行なうことで、表面側の最上層のレジスト層12と最下層のレジスト層10は所定のパターンに形成され、未露光部分32に開口部42が形成されたレジストマスクの一部12となり、また未露光部分30に開口部40が形成されたレジストマスクの一部10となる。また最上層と最下層に挟まれた中間のレジスト層11も未露光部分31に同様に開口部41が形成されてレジストマスクの一部11となり、そして基板1が露出することになる。この現像処理は、1%炭酸ナトリウム液を液温30℃、スプレー圧0.08MPaで約120秒間の加工で実施した。開口部40と開口部41および開口部42により両側に凹形状を持ったレジストマスクの断面形状が形成される。
 そして、図3(e)に示すように、基板1が露出した開口部40,41、42に対し、表面酸化皮膜除去および一般的なめっき前処理による表面の活性化処理を行なった後、ニッケルめっきを行なって70μmの厚さのめっき層(金属層、電極層)2を形成した。
 その後、アルカリ溶液により基板1の両面に形成されているレジストマスク10、11、12を全て剥離することで断面形状が、両側に凸形状を持っためっき層(金属層、電極層)2が形成された半導体素子搭載用基板を得た。
 なお、光源に水銀ランプを使用せず、特定の波長の紫外線LEDランプを使用することで、バンドパスフィルタを用いることなく、必要なレジスト層を露光することも可能である。
 また、裏面側に形成するレジスト層は、全面を硬化させるため、どのタイプのドライフィルムレジストを使用しても問題はない。更に、形成するめっき層2は、複数のめっきを積層しても良く、必要に応じて金、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、など及びそれら合金によるめっきを選択し、順次積層して形成することもできる。
(実施例3)
 本発明者が行った同じく3層のドライフィルムレジストを使用した場合の別の実験を実施例3として図4に基づいて説明する。図4(a)に示すように、基板1として厚さ0.15mmのCu板を用いて、基板1の両面に厚さ25μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:AQ-2558)をラミネートしレジスト層10を形成した(裏面側は図示せず)。この時のラミネート条件は、ロール温度105℃、ロール圧力0.5MPa、送り速度2.5m/minで行なった。尚、ラミネートしたドライフィルムレジストはネガ型レジストであって、i線照射(感光波長:365nm)による露光が可能なレジストである。
 次に、片面側(表面側)の前記レジスト層10に重ねて、前記レジスト層10と感光波長の異なる厚さ25μmのドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:ADH-252)を前記と同じ条件でラミネートすることで、上層のレジスト層11を形成した。このドライフィルムレジストもネガ型レジストであるが、h線照射(感光波長:405nm)による露光が可能なレジストである。
 次に、片面側(表面側)の前記レジスト層10、11に重ねて、前記レジスト層10と同じドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:AQ-2558)を前記と同じ条件でラミネートし、最上層のレジスト層12を形成した。
 これで、図4(a)に示すように基板1の表面側には、感光波長の異なる2種類のドライフィルムにより3層のレジスト層10,11,12が順番に形成され、裏面側(図示せず)には、表面側の最下層と同じレジスト層が形成される。
 次に、図4(b)に示すように、表面側のレジスト層10,11、12の上に所定のパターンが形成された露光用のマスク20を被せ、そのマスク20と露光用の光源4との間に405nmのバンドパスフィルタ3をセットした。
 そして、光源4としてメイン波長がi線でh線とg線を含む混線の水銀ランプ(オーク製:ショートアークランプ)を使用して露光を行うことで、表面側の中間のレジスト層11を波長405nmの紫外光によりマスク20に描かれたパターンで感光して硬化させ、裏面側は同じ光源により直接レジスト層を全面感光させて硬化させた(裏面側は図示せず)。この際の露光量は、表面側が波長405nmの検出器で16mJ/cm、裏面側が波長365nmの検出器で80mJ/cmであった。
 この時、表面側は、405nmのバンドパスフィルタ3によってh線照射による露光を行うこととなり、最上層のレジスト層12と最下層のレジスト層10は、未露光の状態である。裏面側は、混線による露光により全面が硬化したレジスト層となる。
 次に、図4(c)に示すように、表面側のレジスト層10,11、12の上に露光用の前記マスク20と異なる所定のパターンが形成されたマスク21を被せ、前記の光源4(混線の水銀ランプ)により露光を行なうことで、最上層のレジスト層12と最下層のレジスト層10を露光用のマスク21のパターンで感光して硬化させた。このとき、マスク20とマスク21は、硬化させる平面面積が、後から露光を行なうマスク21の方が小さい露光面積とすることで、先に露光したレジスト層11の未露光部分31を硬化させることはない。この際の露光量は、波長365nmの検出器にて100mJ/cmであった。
 次に、図4(d)に示すように、現像を行なうことで、表面側の最上層のレジスト層12と最下層のレジスト層10は所定のパターンに形成され、未露光部分32に開口部42が形成されたレジストマスクの一部12となり、また未露光部分30に開口部40が形成されたレジストマスクの一部10となり、また最上層と最下層に挟まれた中間のレジスト層11も未露光部分31に同様に開口部41が形成されてレジストマスクの一部11となり、そして基板1が露出することになる。この現像処理は、1%炭酸ナトリウム液を液温30℃、スプレー圧0.08MPaで約120秒間の加工で実施した。開口部40と開口部41および開口部42により両側に凹形状を持ったレジストマスクの断面形状が形成される。
 そして、図4(e)に示すように、基板1が露出した開口部40,41、42に対し、表面酸化皮膜除去および一般的なめっき前処理による表面の活性化処理を行なった後、ニッケルめっきを行なって70μmの厚さのめっき層(金属層、電極層)2を形成した。
 その後、アルカリ溶液により基板1の両面に形成されているレジストマスク10、11、12を全て剥離することで断面形状が、両側に凹形状を持っためっき層(金属層、電極層)2が形成された半導体素子搭載用基板を得た。
 なお、光源に水銀ランプを使用せず、特定の波長の紫外線LEDランプを使用することで、バンドパスフィルタを用いることなく、必要なレジスト層を露光することも可能である。
 また、裏面側に形成するレジスト層は、全面を硬化させるため、どのタイプのドライフィルムレジストを使用しても問題はない。更に、形成するめっき層2は、複数のめっきを積層しても良く、必要に応じて金、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、など及びそれら合金によるめっきを選択し、順次積層して形成することもできる。
記号の説明
1・・・基板
2・・・めっき層(金属層、電極層)
3・・・バンドパスフィルタ
4・・・光源
10,11,12・・・レジスト層(レジストマスク)
20,21・・・露光用マスク
30,31,32・・・未露光部分
40,41,42・・・開口部

Claims (8)

  1.  導電性を有する基板の表面に端子等となるめっき層を備えた半導体素子搭載用基板の製造方法であって、メインの感光波長が異なる第1のドライフィルムレジストと第2のドライフィルムレジストとで前記基板の表面に複数のレジスト層を形成する工程と、前記複数のレジスト層の上から第1の露光用マスクを用いて前記複数のレジスト層の中から前記第1のドライフィルムレジストでできた少なくとも1つのレジスト層を選択的に第1のパターンに感光する第1の露光工程と、前記複数のレジスト層の上から第2の露光用マスクを用いて前記複数のレジスト層の中から前記第2のドライフィルムレジストでできた少なくとも1つのレジスト層を第2のパターンに感光する第2の露光工程と、前記複数のレジスト層の未露光部分を除去して前記基板の表面を部分的に露出させて開口部を有するレジストマスクを形成する現像工程と、前記基板の表面が露出している部分にめっきを施してめっき層を形成する工程と、前記レジストマスクを除去する工程を順次経ることを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法。
  2.  前記第1の露光用マスクと前記第2の露光用マスクは描かれているパターンが異なり、この描かれているパターンが異なる第1と第2の露光用マスクを用いて前記第1のドライフィルムレジストと前記第2のドライフィルムレジストからなる前記複数のレジスト層を露光し現像することによって、前記基板表面が露出しているめっき用のレジストマスクの前記開口部の断面に段差が形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
  3.  バンドパスフィルタを用いて所定の波長の紫外線を選択して前記第1の露光工程または前記第2の露光工程を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載半導体素子搭載用基板の製造方法。
  4.  選ばれたレジスト層のみを露光できる波長の紫外線を使用して前記第1の露光工程または前記第2の露光工程を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載半導体素子搭載用基板の製造方法。
  5.  前記第2の露光用マスクは前記第1の露光用マスクより露光させる面積が小さいことを特徴とする請求項2に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
  6.  前記基板の表面に複数のレジスト層を形成する工程は、前記第1のドライフィルムレジストで下側のレジスト層を形成し前記2のドライフィルムレジストで上側のレジスト層を形成して2層構造を形成する工程を含み、前記第1の露光工程では前記下側のレジスト層が露光され、前記第2の露光工程では前記上側のレジスト層が露光されることにより、前記現像工程で形成した、基板表面が露出しているめっき用のレジストマスクの前記開口部の断面がT字状であることを特徴とする、請求項5に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
  7.  前記基板の表面に複数のレジスト層を形成する工程は、前記第1のドライフィルムレジストで下側のレジスト層を形成し前記2のドライフィルムレジストで中間のレジスト層を形成し前記第1のドライフィルムレジストで上側のレジスト層を形成することで3層構造を形成する工程を含み、前記第1の露光工程では前記下側のレジスト層と前記上側のレジスト層が露光され、前記第2の露光工程では前記中間のレジスト層が露光されることにより、前記現像工程で形成した、基板表面が露出しているめっき用のレジストマスクの前記開口部の断面が両側に凸形状をもつことを特徴とする、請求項5に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
  8.  前記基板の表面に複数のレジスト層を形成する工程は、前記第2のドライフィルムレジストで下側のレジスト層を形成し前記1のドライフィルムレジストで中間のレジスト層を形成し前記第2のドライフィルムレジストで上側のレジスト層を形成することで3層構造を形成する工程を含み、前記第1の露光工程では前記中間のレジスト層が露光され、前記第2の露光工程では前記下側のレジスト層と前記上側のレジスト層とが露光されることにより、前記現像工程で形成した、基板表面が露出しているめっき用のレジストマスクの前記開口部の断面が両側に凹形状をもつことを特徴とする、請求項5に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
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