WO2017104514A1 - 支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体 - Google Patents

支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体 Download PDF

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WO2017104514A1
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crystallized glass
glass substrate
substrate
support
semiconductor package
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鈴木 良太
哲哉 村田
美紅 藤井
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日本電気硝子株式会社
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    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/12105Bump connectors formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bumps on chip-scale packages

Definitions

  • the present invention relates to a support crystallized glass substrate and a laminate using the same, and specifically to a support crystallized glass substrate used for supporting a processed substrate in a semiconductor package manufacturing process and a laminate using the support crystallized glass substrate.
  • Portable electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, and PDAs (Personal Data Assistance) are required to be smaller and lighter.
  • the mounting space of semiconductor chips used in these electronic devices is also strictly limited, and high-density mounting of semiconductor chips has become a problem. Therefore, in recent years, high-density mounting of semiconductor packages has been achieved by three-dimensional mounting technology, that is, by stacking semiconductor chips and interconnecting the semiconductor chips.
  • a conventional wafer level package is manufactured by forming bumps in a wafer state and then separating them by dicing.
  • the semiconductor chip is likely to be chipped.
  • the fan-out type WLP can increase the number of pins, and can prevent chipping of the semiconductor chip by protecting the end portion of the semiconductor chip.
  • the fan-out type WLP includes a step of forming a processed substrate by molding a plurality of semiconductor chips with a resin sealing material and then wiring to one surface of the processed substrate, a step of forming a solder bump, and the like.
  • the sealing material may be deformed and the processed substrate may change in dimensions.
  • the dimension of the processed substrate changes, it becomes difficult to perform wiring with high density on one surface of the processed substrate, and it becomes difficult to accurately form solder bumps.
  • the glass substrate is easy to smooth the surface and has rigidity. Therefore, when a glass substrate is used as the support substrate, the processed substrate can be supported firmly and accurately. In addition, the glass substrate easily transmits light such as ultraviolet light and infrared light. Therefore, when a glass substrate is used as the support substrate, the processed substrate and the glass substrate can be easily fixed by providing an adhesive layer or the like with an ultraviolet curable adhesive or the like. Furthermore, if a release layer or the like that absorbs infrared rays is provided, the processed substrate and the glass substrate can be easily separated. As another method, when an adhesive layer or the like is provided by an ultraviolet curable tape or the like, the processed substrate and the glass substrate can be easily fixed and separated.
  • the thermal expansion coefficient of the processed substrate is increased.
  • the alkali metal oxide is about 30% by mass in the glass composition of the glass substrate. It is necessary to introduce and raise the thermal expansion coefficient of the glass substrate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the technical problem thereof is that it is difficult to cause a dimensional change of the processed substrate when the ratio of the semiconductor chip is small and the ratio of the sealing material is large in the processed substrate. In addition, it is to contribute to high-density mounting of semiconductor packages by creating a support substrate with a small amount of alkali elution and a laminate using the support substrate.
  • the present inventor has found that the above technical problem can be solved by using, as a supporting substrate, a crystallized glass substrate in which crystals of high expansion are precipitated in a glass matrix. It is proposed as an invention. That is, the support crystallized glass substrate of the present invention is a support crystallized glass substrate for supporting a processed substrate, and has an average linear thermal expansion coefficient exceeding 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. in a temperature range of 30 to 380 ° C. And 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less.
  • the “average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C.” can be measured with a dilatometer.
  • a crystallized glass substrate on which highly expanded crystals are deposited is used as the support substrate.
  • the support substrate When high-expansion crystals are precipitated in the glass matrix, it is not necessary to introduce an excessive amount of alkali metal oxide into the composition in order to increase the thermal expansion coefficient. As a result, it becomes possible to reduce the alkali elution amount of the support crystallized glass substrate.
  • the crystallized glass substrate can be easily smoothed, rigid, and impart light transmittance in the same manner as the glass substrate.
  • the average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. is more than 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. and is regulated to 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention is a support crystallized glass substrate for supporting a processed substrate, and has an average linear thermal expansion coefficient of 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / in a temperature range of 30 to 500 ° C. It is characterized by being over °C and not more than 195 ⁇ 10 -7 / °C.
  • the “average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 500 ° C.” can be measured with a dilatometer.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention preferably has a Young's modulus of 70 GPa or more.
  • Young's modulus refers to a value measured by a bending resonance method. 1 GPa corresponds to approximately 101.9 kgf / mm 2 .
  • ⁇ -cristobalite, lithium disilicate, ⁇ -quartz, carnegite, spinel, garnite, galactite, enstatite and one or more of these solid solutions are precipitated. It is preferable.
  • the thermal expansion coefficient of the support crystallized glass substrate can be increased.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention is preferably free from precipitation of ⁇ -eucryptite, ⁇ -spodumene, ⁇ -cristobalite, ⁇ -quartz and their solid solutions as main crystals. If it does in this way, the situation where the thermal expansion coefficient of a support crystallized glass substrate falls unjustly can be avoided.
  • the “main crystal” refers to a crystal having the largest amount of precipitated crystals.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention preferably has a plate thickness of less than 2.0 mm, an overall plate thickness deviation of 30 ⁇ m or less, and a warp amount of 60 ⁇ m or less.
  • the “total plate thickness deviation” is a difference between the maximum plate thickness and the minimum plate thickness of the entire support glass substrate, and can be measured by, for example, SBW-331ML / d manufactured by Kobelco Kaken.
  • ⁇ Warpage amount '' refers to the sum of the absolute value of the maximum distance between the highest point and the least square focal plane in the entire support crystallized glass substrate and the absolute value of the lowest point and the least square focal plane, For example, it can be measured by SBW-331ML / d manufactured by Kobelco Research Institute.
  • the laminate of the present invention is a laminate comprising at least a processed substrate and a supporting crystallized glass substrate for supporting the processed substrate, wherein the supporting crystallized glass substrate is the above-mentioned supporting crystallized glass substrate. Preferably there is.
  • the processed substrate preferably includes a semiconductor chip molded with at least a sealing material.
  • the method of manufacturing a semiconductor package of the present invention includes a step of preparing a laminate including at least a processed substrate and a support crystallized glass substrate for supporting the processed substrate, and a processing process for the processed substrate. It is preferable to use the above-mentioned support crystallized glass substrate as the support crystallized glass substrate.
  • the processing includes a step of wiring on one surface of the processed substrate.
  • the processing includes a step of forming solder bumps on one surface of the processed substrate.
  • the semiconductor package of this invention was produced by the manufacturing method of said semiconductor package.
  • the electronic device of the present invention is an electronic device including a semiconductor package, and the semiconductor package is preferably the above-described semiconductor package.
  • the average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. is more than 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. and not more than 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., preferably 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. and 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, more preferably 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or more and 160 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, and particularly preferably 110 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or more. And 150 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less. If the average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C.
  • the thermal expansion coefficients of the processed substrate and the support crystallized glass substrate are difficult to match. If the thermal expansion coefficients of the two are mismatched, a dimensional change (particularly warp deformation) of the processed substrate is likely to occur during processing.
  • the average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 500 ° C. is more than 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. and not more than 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., preferably 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. and 195 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, more preferably 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or more and 160 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, and particularly preferably 110 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. It is not lower than 150 ° C. and not higher than 150 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.
  • the Young's modulus is preferably 70 GPa or more, 75 GPa or more, 80 GPa or more, 83 GPa or more, and particularly 85 GPa or more. If the Young's modulus is too low, it is difficult to maintain the rigidity of the laminate, and the processed substrate is likely to be deformed, warped, or damaged.
  • the composition is, by mass, SiO 2 30-80%, Al 2 O 3 1-25%, B 2 O 3 0-10%, P 2 O 5 0-20%, Li 2 O 0-15%, Na 2 O 0-25%, K 2 O 0-7%, MgO 0-15%, CaO 0-5%, SrO 0-5%, BaO 0-5%, ZnO 0- 30%, ZrO 2 0-10%, MnO 0-20%, TiO 2 0-20%, Y 2 O 3 0-20% It is more preferable.
  • the reason for limiting the content of each component as described above will be
  • SiO 2 is a main component forming a glass skeleton, and is a component for precipitating ⁇ -cristobalite, ⁇ -quartz and the like. However, if the content of SiO 2 is too small, Young's modulus, acid resistance tends to decrease. Therefore, the content of SiO 2 is preferably 30 to 80%, 33 to 77%, 35 to 76%, 37 to 75%, particularly 39 to 74%.
  • Al 2 O 3 is a component that enhances the Young's modulus and a component that suppresses phase separation and devitrification.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 1 to 25%, 2 to 23%, 2.5 to 21%, 3 to 19%, particularly 3.5 to 17%.
  • B 2 O 3 is a component that enhances meltability and devitrification resistance.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 0 to 10%, 0 to 8%, 0 to 5%, 0 to 3%, particularly 0 to 1%.
  • P 2 O 5 is a component for generating crystal nuclei.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 0 to 20%, 1.2 to 19%, 1.4 to 18%, particularly 1.5 to 17%.
  • Li 2 O is a component for increasing the Young's modulus and the thermal expansion coefficient, and is a component for lowering the high-temperature viscosity to remarkably increase the meltability and to precipitate lithium disilicate and the like.
  • the content of Li 2 O is preferably 0 to 15%, 6 to 14%, 7 to 13%, particularly 9 to 12%.
  • Na 2 O is a component that increases the coefficient of thermal expansion, and is a component that lowers the viscosity at high temperature to remarkably increase the meltability and precipitate carnegite and the like. Further, it is a component that contributes to the initial melting of the glass raw material. However, when the content of Na 2 O is too large, it tends to be much amount of alkali elution. Therefore, the content of Na 2 O is preferably 0 to 25%, 0.1 to 24%, 0.5 to 23%, particularly 1 to 23%.
  • K 2 O is a component that increases the coefficient of thermal expansion, and is a component that lowers the viscosity at high temperature to remarkably increase the meltability and suppress the coarsening of the precipitated crystals.
  • the content of K 2 O is preferably 0 to 7%, 0.1 to 6%, 0.5 to 5%, 1 to 4%, particularly 2 to 3%.
  • the content of K 2 O is preferably 0 to 7%, 0.1 to 6%, 0.5 to 5%, 1 to 4%, particularly 2 to 3%.
  • polishing process when a precipitation crystal becomes coarse, it will become difficult to reduce the whole plate
  • MgO is a component that lowers the viscosity at high temperature and increases the meltability, and also precipitates spinel and the like. In alkaline earth metal oxides, it is a component that significantly increases the Young's modulus. However, when there is too much content of MgO, it will become easy to devitrify glass at the time of shaping
  • CaO is a component that lowers the high temperature viscosity and remarkably increases the meltability. Moreover, among the alkaline earth metal oxides, since the introduced raw material is relatively inexpensive, it is a component that lowers the batch cost. However, if the content is too large, the glass tends to devitrify during molding. Therefore, the content of CaO is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1%, particularly 0 to 0.5%.
  • SrO is a component that suppresses phase separation, and a component that suppresses the coarsening of precipitated crystals.
  • the content of SrO is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1.5%, particularly 0 to less than 1%.
  • BaO is a component that suppresses the coarsening of the precipitated crystal, but if its content is too large, it becomes difficult to precipitate the crystal by heat treatment. Therefore, the content of BaO is preferably 0 to 5%, 0 to 4%, particularly 0 to less than 3%.
  • ZnO is a component that lowers the viscosity at high temperature and remarkably increases the meltability, and also precipitates garnite and the like. Furthermore, it is a component that suppresses the coarsening of the precipitated crystals. However, if the ZnO content is too large, the glass tends to devitrify during molding. Therefore, the content of ZnO is preferably 0 to 30%, 0 to 28%, 0 to 26%, particularly 0.1 to 24%.
  • ZrO 2 is a component for generating crystal nuclei and is a component for improving chemical resistance and Young's modulus.
  • the content of ZrO 2 is preferably 0 to 10%, 0.1 to 8%, 0.5 to 7%, particularly 1 to 5%.
  • the content of other components other than the above components is preferably 10% or less, and particularly preferably 5% or less in total, from the viewpoint of accurately enjoying the effects of the present invention.
  • TiO 2 is a component for generating crystal nuclei, and is a component for improving chemical resistance and Young's modulus. However, when a large amount of TiO 2 is introduced, the glass is colored and the transmittance tends to decrease. Therefore, the content of TiO 2 is preferably 0 to 20%, 1 to 19%, 1 to 18%, particularly 1 to 17%.
  • Y 2 O 3 is a component that increases the Young's modulus of glass. However, Y 2 O 3 also has an effect of suppressing crystal growth. Therefore, the content of Y 2 O 3 is preferably 0 to 10%, 0.5 to 8%, particularly 2 to 6%.
  • MnO is a component for precipitating galaxite.
  • the content of MnO is preferably 5 to 30%, 5 to 25%, particularly 5 to 15%.
  • Fe 2 O 3 is a component that can be introduced as an impurity component or a fining agent component.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 0.05% or less, 0.03% or less, and particularly 0.02% or less.
  • “Fe 2 O 3 ” referred to in the present invention includes divalent iron oxide and trivalent iron oxide, and the divalent iron oxide is handled in terms of Fe 2 O 3 . Similarly, other oxides are handled based on the indicated oxide.
  • Nb 2 O 5 and La 2 O 3 have a function of increasing the strain point, Young's modulus, and the like. However, if the content of these components is more than 5%, particularly more than 1%, the batch cost may increase.
  • As 2 O 3 acts effectively as a fining agent, but from an environmental point of view, it is preferable to reduce this component as much as possible.
  • the content of As 2 O 3 is preferably 1% or less, 0.5% or less, particularly 0.1% or less, and it is desirable not to contain it substantially.
  • substantially free of refers to the case where the content of the explicit component in the composition is less than 0.05%.
  • Sb 2 O 3 is a component having a good clarification action in a low temperature range.
  • the content of Sb 2 O 3 is preferably 0 to 1%, 0.01 to 0.7%, particularly 0.05 to 0.5%.
  • the glass tends to color. Incidentally, when the content of Sb 2 O 3 is too small, it becomes difficult to enjoy the above-mentioned effects.
  • SnO 2 is a component having a good clarification action in a high temperature region and a component that lowers the high temperature viscosity.
  • the SnO 2 content is preferably 0 to 1%, 0.001 to 1%, 0.01 to 0.9%, especially 0.05 to 0.7%.
  • Sn-based heterogeneous crystals are likely to precipitate.
  • the content of SnO 2 is too small, it becomes difficult to enjoy the above-mentioned effects.
  • Cl is a component that promotes melting of glass.
  • the melting temperature can be lowered and the clarification action can be promoted.
  • the melting cost can be reduced and the glass production kiln can be easily extended.
  • the Cl content is preferably 3% or less, 1% or less, 0.5% or less, and particularly 0.1% or less.
  • metal powders such as F, SO 3 , C, Al, Si, etc. may be introduced up to about 3%, as long as the glass properties are not impaired. Further, CeO 2 or the like can be introduced up to about 3%, but it is necessary to pay attention to a decrease in ultraviolet transmittance.
  • ⁇ -cristobalite, lithium disilicate, ⁇ -quartz, carnegite, spinel, garnite, galactite, enstatite and one or more of these solid solutions are precipitated, preferably two or more It is more preferable that the is deposited.
  • the thermal expansion coefficient of the crystallized glass substrate can be increased.
  • these crystals are easy to miniaturize and are advantageous for reducing the overall thickness deviation by polishing treatment.
  • lithium disilicate and carnegite are particularly preferred, and lithium disilicate is most preferred.
  • Lithium disilicate has a feature that it can be easily adjusted to a desired thermal expansion coefficient because it is easy to change the thermal expansion coefficient by changing the heat treatment conditions.
  • ⁇ -eucryptite, ⁇ -spodumene, ⁇ -cristobalite, ⁇ -quartz and their solid solutions are not precipitated as main crystals. If it does in this way, the situation where the thermal expansion coefficient of a support crystallized glass substrate falls unjustly can be avoided.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention preferably has a substantially disk shape or wafer shape, and its diameter is preferably 100 mm or more and 500 mm or less, particularly preferably 150 mm or more and 450 mm or less. In this way, it becomes easy to apply to the manufacturing process of a semiconductor package. You may process into other shapes, for example, shapes, such as a rectangle, as needed.
  • the roundness (excluding the notch portion) is preferably 1 mm or less, 0.1 mm or less, 0.05 mm or less, particularly 0.03 mm or less.
  • the definition of the roundness is a value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the outer shape of the wafer.
  • the plate thickness is preferably less than 2.0 mm, 1.5 mm or less, 1.2 mm or less, 1.1 mm or less, 1.0 mm or less, particularly 0.9 mm or less.
  • the plate thickness decreases, the mass of the laminate becomes lighter, and thus handling properties are improved.
  • the plate thickness is preferably 0.1 mm or more, 0.2 mm or more, 0.3 mm or more, 0.4 mm or more, 0.5 mm or more, 0.6 mm or more, particularly more than 0.7 mm.
  • the overall plate thickness deviation is preferably 30 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, 4 ⁇ m or less, 3 ⁇ m or less, 2 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or less, particularly 0.1 to 1 ⁇ m or less.
  • the smaller the overall plate thickness deviation the easier it is to improve the accuracy of the processing. In particular, since the wiring accuracy can be increased, high-density wiring is possible.
  • the amount of warp is preferably 60 ⁇ m or less, 55 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 1 to 45 ⁇ m, particularly 5 to 40 ⁇ m.
  • the smaller the warp amount the easier it is to improve the accuracy of the processing. In particular, since the wiring accuracy can be increased, high-density wiring is possible.
  • the method for producing the support crystallized glass substrate of the present invention will be described.
  • glass raw materials are prepared so as to have a predetermined composition, and the obtained glass batch is melted at a temperature of 1550 to 1750 ° C. and then formed into a plate shape to obtain a crystalline glass substrate.
  • Various methods can be adopted as the forming method. For example, a slot down method, a redraw method, a float method, an ingot molding method, or the like can be adopted.
  • a crystallized glass substrate can be produced by heat treatment at 700 to 1000 ° C. for 0.5 to 3 hours to generate crystal nuclei in the crystalline glass substrate and grow the crystal.
  • a crystal nucleus forming step for forming crystal nuclei on the crystalline glass substrate may be provided before the step of growing the crystal.
  • the laminate of the present invention is a laminate comprising at least a processed substrate and a support crystallized glass substrate for supporting the process substrate, wherein the support crystallized glass substrate is the above-mentioned support crystallized glass substrate.
  • the technical characteristics (preferable structure and effect) of the laminate of the present invention overlap with the technical characteristics of the support crystallized glass substrate of the present invention. Therefore, in the present specification, detailed description of the overlapping portions is omitted.
  • the laminate of the present invention preferably has an adhesive layer between the processed substrate and the support crystallized glass substrate.
  • the adhesive layer is preferably a resin, for example, a thermosetting resin, a photocurable resin (particularly an ultraviolet curable resin), or the like.
  • a resin for example, a thermosetting resin, a photocurable resin (particularly an ultraviolet curable resin), or the like.
  • an ultraviolet curable tape can also be used as an adhesive layer.
  • the laminate of the present invention further has a release layer between the processed substrate and the supporting crystallized glass substrate, more specifically between the processed substrate and the adhesive layer, or between the supporting crystallized glass substrate and the adhesive layer. It is preferable to have a peeling layer between them. If it does in this way, it will become easy to peel a processed substrate from a support crystallized glass substrate, after performing predetermined processing processing to a processed substrate. Peeling of the processed substrate is preferably performed with irradiation light such as laser light from the viewpoint of productivity.
  • the laser light source an infrared laser light source such as a YAG laser (wavelength 1064 nm) or a semiconductor laser (wavelength 780 to 1300 nm) can be used.
  • disassembles by irradiating an infrared laser can be used for a peeling layer.
  • a substance that efficiently absorbs infrared rays and converts it into heat can also be added to the resin.
  • carbon black, graphite powder, fine metal powder, dye, pigment, etc. can be added to the resin.
  • the peeling layer is made of a material that causes “in-layer peeling” or “interfacial peeling” by irradiation light such as laser light. That is, when light of a certain intensity is irradiated, the bonding force between atoms or molecules in an atom or molecule disappears or decreases, and ablation or the like is caused to cause peeling.
  • the component contained in the release layer is released as a gas due to irradiation of irradiation light, the separation layer is released, and when the release layer absorbs light and becomes a gas, and its vapor is released, resulting in separation There is.
  • the supporting crystallized glass substrate is preferably larger than the processed substrate.
  • the method of manufacturing a semiconductor package of the present invention includes a step of preparing a laminate including at least a processed substrate and a support crystallized glass substrate for supporting the processed substrate, a step of performing a processing process on the processed substrate, And the support crystallized glass substrate is the above-mentioned support crystallized glass substrate.
  • the technical characteristics (preferable structure and effect) of the manufacturing method of the semiconductor package of the present invention overlap with the technical characteristics of the support crystallized glass substrate and the laminate of the present invention. Therefore, in the present specification, detailed description of the overlapping portions is omitted.
  • the semiconductor package manufacturing method of the present invention includes a step of preparing a laminate including at least a processed substrate and a supporting crystallized glass substrate for supporting the processed substrate.
  • a laminate including a processed substrate and a support crystallized glass substrate for supporting the processed substrate has the material configuration described above.
  • the method for manufacturing a semiconductor package of the present invention further includes a step of transporting the stacked body.
  • the processing efficiency of a processing process can be improved. Note that the “process for transporting the laminate” and the “process for processing the processed substrate” do not need to be performed separately and may be performed simultaneously.
  • the processing is preferably performed by wiring on one surface of the processed substrate or forming solder bumps on one surface of the processed substrate.
  • the processing since the processed substrate is difficult to change in dimensions during these processes, these steps can be appropriately performed.
  • one surface of the processed substrate (usually the surface opposite to the supporting crystallized glass substrate) is mechanically polished, and one surface of the processed substrate (usually supporting crystallization) Either a process of dry etching the surface opposite to the glass substrate) or a process of wet etching one surface of the processed substrate (usually the surface opposite to the supporting crystallized glass substrate) may be used.
  • the processed substrate is unlikely to warp and the rigidity of the stacked body can be maintained. As a result, the above processing can be performed appropriately.
  • the semiconductor package of the present invention is manufactured by the above-described semiconductor package manufacturing method.
  • the technical characteristics (preferable configuration and effect) of the semiconductor package of the present invention overlap with the technical characteristics of the manufacturing method of the support crystallized glass substrate, the laminate, and the semiconductor package of the present invention. Therefore, in the present specification, detailed description of the overlapping portions is omitted.
  • An electronic device of the present invention is an electronic device including a semiconductor package, and the semiconductor package is the semiconductor package described above.
  • the technical characteristics (preferable configuration and effect) of the electronic device of the present invention overlap with the technical characteristics of the support crystallized glass substrate, the laminate, the semiconductor package manufacturing method, and the semiconductor package of the present invention. Therefore, in the present specification, detailed description of the overlapping portions is omitted.
  • FIG. 1 is a conceptual perspective view showing an example of a laminate 1 of the present invention.
  • the laminate 1 includes a supporting crystallized glass substrate 10 and a processed substrate 11.
  • the support crystallized glass substrate 10 is attached to the processed substrate 11 in order to prevent a dimensional change of the processed substrate 11.
  • a peeling layer 12 and an adhesive layer 13 are disposed between the support crystallized glass substrate 10 and the processed substrate 11.
  • the release layer 12 is in contact with the support crystallized glass substrate 10, and the adhesive layer 13 is in contact with the processed substrate 11.
  • the laminate 1 is laminated in the order of a support crystallized glass substrate 10, a release layer 12, an adhesive layer 13, and a processed substrate 11.
  • the shape of the support crystallized glass substrate 10 is determined according to the processed substrate 11.
  • the shapes of the support crystallized glass substrate 10 and the processed substrate 11 are both substantially disk shapes.
  • a resin that decomposes when irradiated with a laser can be used.
  • a substance that efficiently absorbs laser light and converts it into heat can also be added to the resin.
  • carbon black, graphite powder, fine metal powder, dye, pigment or the like can be added to the resin.
  • the release layer 12 is formed by plasma CVD, spin coating by a sol-gel method, or the like.
  • the adhesive layer 13 is made of a resin, and is applied and formed by, for example, various printing methods, inkjet methods, spin coating methods, roll coating methods, and the like.
  • An ultraviolet curable tape can also be used. After the support crystallized glass substrate 10 is peeled from the processed substrate 11 by the release layer 12, the adhesive layer 13 is dissolved and removed by a solvent or the like. The ultraviolet curable tape can be removed with a peeling tape after being irradiated with ultraviolet rays.
  • FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing a manufacturing process of a fan out type WLP.
  • FIG. 2A shows a state in which the adhesive layer 21 is formed on one surface of the support member 20. A peeling layer may be formed between the support member 20 and the adhesive layer 21 as necessary.
  • FIG. 2B a plurality of semiconductor chips 22 are pasted on the adhesive layer 21. At that time, the surface on the active side of the semiconductor chip 22 is brought into contact with the adhesive layer 21.
  • the semiconductor chip 22 is molded with a resin sealing material 23.
  • the sealing material 23 is made of a material having little dimensional change after compression molding and little dimensional change when forming a wiring. Subsequently, as shown in FIGS.
  • the support crystallized glass substrate 26 and the adhesive layer 25 are interposed. Adhere and fix. At that time, the surface of the processed substrate 24 opposite to the surface on which the semiconductor chip 22 is embedded is disposed on the supporting crystallized glass substrate 26 side. In this way, the laminate 27 can be obtained. In addition, you may form a peeling layer between the contact bonding layer 25 and the support crystallized glass substrate 26 as needed. Further, after the obtained laminated body 27 is conveyed, as shown in FIG. 2 (f), a wiring 28 is formed on the surface of the processed substrate 24 where the semiconductor chip 22 is embedded, and then a plurality of solder bumps 29 are formed. Form. Finally, after separating the processed substrate 24 from the support crystallized glass substrate 26, the processed substrate 24 is cut into semiconductor chips 22 for use in a subsequent packaging process (FIG. 2 (g)).
  • Tables 1 to 3 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 26).
  • a glass batch in which glass raw materials were prepared so as to have the composition shown in the table was placed in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 4 hours.
  • the mixture was stirred and homogenized using a platinum stirrer.
  • the molten glass was poured out on a carbon plate, formed into a plate shape, and then gradually cooled from a temperature about 20 ° C. higher than the annealing point to room temperature at 3 ° C./min.
  • Each obtained crystalline glass sample was put into an electric furnace and held at 500 ° C. to 800 ° C. for 0.5 to 5 hours to generate crystal nuclei, and then at 850 ° C. to 1000 ° C. for 1 hour to 5 hours.
  • the average linear thermal expansion coefficient alpha 30 ⁇ 500 in the temperature range of average linear thermal expansion coefficient ⁇ 30 ⁇ 380, 30 ⁇ 500 °C in the temperature range of 30 ⁇ 380 ° C., the density [rho, yield The point Tf, Young's modulus E, and precipitated crystals were evaluated.
  • Average linear thermal expansion coefficient alpha 30 ⁇ 500 in the average line temperature range between the thermal expansion coefficient ⁇ 30 ⁇ 380 30 ⁇ 500 °C in the temperature range of 30 ⁇ 380 ° C. is a value measured by a dilatometer.
  • the density ⁇ is a value measured by the well-known Archimedes method.
  • the yield point Tf indicates a value measured by a push rod type thermal expansion coefficient measuring device.
  • the Young's modulus E refers to a value measured by the resonance method.
  • Li 2 O.2SiO 2 lithium disilicate
  • ⁇ -Quartz is ⁇ -quartz
  • Carnegieite is carnegiaite
  • Spinel is spinel
  • Gahnite is garnite
  • Gaalaxite is Galaxite and “Enstate” refer to enstatite, respectively.
  • sample No. Nos. 1 to 26 have a low alkali metal oxide content and an average linear thermal expansion coefficient ⁇ 30 to 380 in the temperature range of 30 to 380 ° C. is 72 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. to 185 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.
  • the average linear thermal expansion coefficient ⁇ 30 to 500 in the temperature range of 30 to 500 ° C. was 74 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. to 175 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. Therefore, sample no. Nos. 1 to 26 are considered to be suitable as support substrates used for supporting the processed substrate in the manufacturing process of the semiconductor manufacturing apparatus.
  • each sample of [Example 2] was produced as follows. First, the sample No. described in the table was used. After preparing the glass raw material so that it has a composition of 1 to 26, it is supplied to a glass melting furnace and melted at 1550 to 1650 ° C., and then the molten glass is poured into a ceramic mold and molded into a plate shape. did. About each obtained sample, it put into the electric furnace and was hold
  • the obtained crystallized glass substrate (overall plate thickness deviation of about 4.0 ⁇ m) was processed to a thickness of ⁇ 300 mm ⁇ 0.7 mm, and both surfaces thereof were polished by a polishing apparatus. Specifically, both surfaces of the crystallized glass substrate were sandwiched between a pair of polishing pads having different outer diameters, and both surfaces of the crystallized glass substrate were polished while rotating the crystallized glass substrate and the pair of polishing pads together. . During the polishing process, control was sometimes performed so that a part of the crystallized glass substrate protruded from the polishing pad.
  • the polishing pad was made of urethane, the average particle size of the polishing slurry used in the polishing treatment was 2.5 ⁇ m, and the polishing rate was 15 m / min.
  • the total thickness deviation and the warpage amount were measured by SBW-331ML / d manufactured by Kobelco Kaken. As a result, the overall plate thickness deviations were each less than 1.0 ⁇ m, and the warpage amounts were each 35 ⁇ m or less.
  • the support crystallized glass substrate of the present invention is preferably used for supporting a processed substrate in a manufacturing process of a semiconductor package, but can be applied to applications other than this application.
  • it can be applied as an alternative substrate for a high expansion metal substrate such as an aluminum alloy substrate, and can also be applied as an alternative substrate for a high expansion ceramic substrate such as a zirconia substrate or a ferrite substrate.

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Abstract

本発明の支持ガラス基板は、加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下であることを特徴とする。

Description

支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体
 本発明は、支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体に関し、具体的には、半導体パッケージの製造工程で加工基板の支持に用いる支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体に関する。
 携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)等の携帯型電子機器には、小型化及び軽量化が要求されている。これに伴い、これらの電子機器に用いられる半導体チップの実装スペースも厳しく制限されており、半導体チップの高密度な実装が課題になっている。そこで、近年では、三次元実装技術、すなわち半導体チップ同士を積層し、各半導体チップ間を配線接続することにより、半導体パッケージの高密度実装を図っている。
 また、従来のウェハレベルパッケージ(WLP)は、バンプをウェハの状態で形成した後、ダイシングで個片化することにより作製されている。しかし、従来のWLPは、ピン数を増加させ難いことに加えて、半導体チップの裏面が露出した状態で実装されるため、半導体チップの欠け等が発生し易いという問題があった。
 そこで、新たなWLPとして、fan out型のWLPが提案されている。fan out型のWLPは、ピン数を増加させることが可能であり、また半導体チップの端部を保護することにより、半導体チップの欠け等を防止することができる。
 fan out型のWLPでは、複数の半導体チップを樹脂の封止材でモールドして、加工基板を形成した後に、加工基板の一方の表面に配線する工程、半田バンプを形成する工程等を有する。
 これらの工程は、約200℃の熱処理を伴うため、封止材が変形して、加工基板が寸法変化する虞がある。加工基板が寸法変化すると、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが困難になり、また半田バンプを正確に形成することも困難になる。
 このような事情から、加工基板の寸法変化を抑制するために、ガラス基板を用いて、加工基板を支持することが検討されている(特許文献1参照)。
 ガラス基板は、表面を平滑化し易く、且つ剛性を有する。よって、支持基板としてガラス基板を用いると、加工基板を強固、且つ正確に支持することが可能になる。またガラス基板は、紫外光、赤外光等の光を透過し易い。よって、支持基板としてガラス基板を用いると、紫外線硬化型接着剤等により接着層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に固定することができる。更に、赤外線を吸収する剥離層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に分離することもできる。別の方式として、紫外線硬化型テープ等により接着層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に固定、分離することができる。
特開2015-78113号公報
 ところで、加工基板とガラス基板の熱膨張係数が不整合であると、加工処理時に加工基板の寸法変化(特に、反り変形)が生じ易くなる。結果として、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが困難になり、また半田バンプを正確に形成することも困難になる。
 加工基板内で半導体チップの割合が少なく、封止材の割合が多い場合、加工基板の熱膨張係数が高くなるが、この場合、ガラス基板のガラス組成中にアルカリ金属酸化物を30質量%程度導入して、ガラス基板の熱膨張係数を上昇させる必要がある。
 しかし、ガラス基板のガラス組成中にアルカリ金属酸化物を過剰に導入すると、ガラス基板からアルカリ溶出量が多くなる。結果として、半導体パッケージプロセスにおいて、薬液を使用する工程(例えば、支持ガラス基板をリサイクルする際に、支持ガラス基板の表面に付着した樹脂等を薬液除去する工程)を通し難くなる。
 本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、加工基板内で半導体チップの割合が少なく、封止材の割合が多い場合に、加工基板の寸法変化を生じさせ難く、且つアルカリ溶出量が少ない支持基板及びこれを用いた積層体を創案することにより、半導体パッケージの高密度実装に寄与することである。
 本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ガラスマトリクス中に高膨張の結晶を析出させた結晶化ガラス基板を支持基板に用いることにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の支持結晶化ガラス基板は、加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下であることを特徴とする。ここで、「30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。
 本発明では、支持基板として高膨張の結晶を析出させた結晶化ガラス基板を用いる。ガラスマトリクス中に高膨張の結晶を析出させると、熱膨張係数を高めるために、組成中にアルカリ金属酸化物を過剰に導入する必要がなくなる。その結果、支持結晶化ガラス基板のアルカリ溶出量を低減することが可能になる。なお、結晶化ガラス基板は、ガラス基板と同様にして、表面を平滑化し易く、剛性を有し、更に光透過性を付与することも可能である。
 更に、本発明の支持結晶化ガラス基板では、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下に規制されている。このようにすれば、加工基板内で半導体チップの割合が少なく、封止材の割合が多い場合に、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し易くなる。そして、両者の熱膨張係数が整合すると、加工処理時に加工基板の寸法変化(特に、反り変形)を抑制し易くなる。結果として、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが可能になり、また半田バンプを正確に形成することも可能になる。
 第二に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下であることを特徴とする。ここで、「30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。
 第三に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、半導体パッケージの製造工程に用いることが好ましい。
 第四に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、ヤング率が70GPa以上であることが好ましい。ここで、「ヤング率」は、曲げ共振法により測定した値を指す。なお、1GPaは、約101.9Kgf/mmに相当する。
 組成として、質量%で、SiO 30~80%、Al 1~25%、B 0~10%、P 0~20%、LiO 0~15%、NaO 0~25%、KO 0~7%、MgO 0~15%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~30%、ZrO 0~10%、MnO 0~20%、TiO 0~20%、Y 0~20%を含有することを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
 第六に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、α-クリストバライト、二珪酸リチウム、α-クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種又は二種以上が析出していることが好ましい。これらの結晶を析出させると、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数を高めることができる。
 第七に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、主結晶として、β-ユークリプタイト、β-スポジュメン、β-クリストバライト、β-クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことが好ましい。このようにすれば、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が不当に低下する事態を回避することができる。ここで、「主結晶」は、析出結晶量が最も多い結晶を指す。
 第八に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、板厚が2.0mm未満であり、全体板厚偏差が30μm以下であり、且つ反り量が60μm以下であることが好ましい。ここで、「全体板厚偏差」は、支持ガラス基板全体の最大板厚と最小板厚の差であり、例えばコベルコ科研社製のSBW-331ML/dにより測定可能である。「反り量」は、支持結晶化ガラス基板全体における最高位点と最小二乗焦点面との間の最大距離の絶対値と、最低位点と最小二乗焦点面との絶対値との合計を指し、例えばコベルコ科研社製のSBW-331ML/dにより測定可能である。
 第九に、本発明の積層体は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化ガラス基板であることが好ましい。
 第十に、本発明の積層体は、加工基板が、少なくとも封止材でモールドされた半導体チップを備えることが好ましい。
 第十一に、本発明の半導体パッケージの製造方法は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体を用意する工程と、加工基板に対して、加工処理を行う工程と、を有すると共に、支持結晶化ガラス基板として、上記の支持結晶化ガラス基板を用いることが好ましい。
 第十二に、本発明の半導体パッケージの製造方法は、加工処理が、加工基板の一方の表面に配線する工程を含むことが好ましい。
 第十三に、本発明の半導体パッケージの製造方法は、加工処理が、加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する工程を含むことが好ましい。
 第十四に、本発明の半導体パッケージは、上記の半導体パッケージの製造方法により作製されたことが好ましい。
 第十五に、本発明の電子機器は、半導体パッケージを備える電子機器であって、半導体パッケージが、上記の半導体パッケージであることが好ましい。
本発明の積層体の一例を示す概念斜視図である。 fan out型のWLPの製造工程を示す概念断面図である。
 本発明の支持結晶化ガラス基板において、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は、70×10-7/℃超、且つ195×10-7/℃以下であり、好ましくは90×10-7/℃超、且つ195×10-7/℃以下、より好ましくは100×10-7/℃以上、且つ160×10-7/℃以下、特に好ましくは110×10-7/℃以上、且つ150×10-7/℃以下である。30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が上記範囲外になると、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し難くなる。そして、両者の熱膨張係数が不整合になると、加工処理時に加工基板の寸法変化(特に、反り変形)が生じ易くなる。
 本発明の支持結晶化ガラス基板において、30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は、70×10-7/℃超、且つ195×10-7/℃以下であり、好ましくは90×10-7/℃超、且つ195×10-7/℃以下であり、より好ましくは100×10-7/℃以上、且つ160×10-7/℃以下、特に好ましくは110×10-7/℃以上、且つ150×10-7/℃以下である。30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が上記範囲外になると、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し難くなる。そして、両者の熱膨張係数が不整合になると、加工処理時に加工基板の寸法変化(特に、反り変形)が生じ易くなる。
 ヤング率は、好ましくは70GPa以上、75GPa以上、80GPa以上、83GPa以上、特に85GPa以上である。ヤング率が低過ぎると、積層体の剛性を維持し難くなり、加工基板の変形、反り、破損が発生し易くなる。
 組成として、質量%で、SiO 30~80%、Al 1~25%、B 0~10%、P 0~20%、LiO 0~15%、NaO 0~25%、KO 0~7%、MgO 0~15%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~30%、ZrO 0~10%を含有することが好ましく、組成として、質量%で、SiO 30~80%、Al 1~25%、B 0~10%、P 0~20%、LiO 0~15%、NaO 0~25%、KO 0~7%、MgO 0~15%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~30%、ZrO 0~10%、MnO 0~20%、TiO 0~20%、Y 0~20%を含有することがより好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、%表示は、特に断りがある場合を除き、質量%を表す。
 SiOは、ガラスの骨格を形成する主成分であり、またα-クリストバライト、α-クォーツ等を析出させるための成分である。しかし、SiOの含有量が少な過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。よって、SiOの含有量は、好ましくは30~80%、33~77%、35~76%、37~75%、特に39~74%である。
 Alは、ヤング率を高める成分であると共に、分相、失透を抑制する成分である。しかし、Alの含有量が多過ぎると、相転移によりβ-スポジュメン等の低膨張結晶が析出し易くなり、また高温粘度が高くなり、溶融性、成形性が低下し易くなる。よって、Alの含有量は、好ましくは1~25%、2~23%、2.5~21%、3~19%、特に3.5~17%である。
 Bは、溶融性、耐失透性を高める成分である。しかし、Bの含有量が多過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。よって、Bの含有量は、好ましくは0~10%、0~8%、0~5%、0~3%、特に0~1%である。
 Pは、結晶核を生成させるための成分である。しかし、Pを多量に導入すると、ガラスが分相し易くなる。よって、Pの含有量は、好ましくは0~20%、1.2~19%、1.4~18%、特に1.5~17%である。
 LiOは、ヤング率や熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、二珪酸リチウム等を析出させるための成分である。しかし、LiOの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、LiOの含有量は、好ましくは0~15%、6~14%、7~13%、特に9~12%である。
 NaOは、熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、カーネギアイト等を析出させるための成分である。また、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。しかし、NaOの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、NaOの含有量は、好ましくは0~25%、0.1~24%、0.5~23%、特に1~23%である。
 KOは、熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める共に、析出結晶の粗大化を抑制する成分である。しかし、KOの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、KOの含有量は、好ましくは0~7%、0.1~6%、0.5~5%、1~4%、特に2~3%である。なお、析出結晶が粗大化すると、研磨処理により全体板厚偏差を低減し難くなる。
 MgOは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であると共に、スピネル等を析出させるための成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。しかし、MgOの含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、MgOの含有量は、好ましくは0~15%、0.5~14%、0.5~13%、特に0.8~12%である。
 CaOは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、バッチコストを低廉化する成分であるが、その含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、CaOの含有量は、好ましくは0~5%、0~3%、0~1%、特に0~0.5%である。
 SrOは、分相を抑制する成分であり、また析出結晶の粗大化を抑制する成分であるが、その含有量が多過ぎると、熱処理により結晶を析出させることが困難になる。よって、SrOの含有量は、好ましくは0~5%、0~3%、0~1.5%、特に0~1%未満である。
 BaOは、析出結晶の粗大化を抑制する成分であるが、その含有量が多過ぎると、熱処理により結晶を析出させることが困難になる。よって、BaOの含有量は、好ましくは0~5%、0~4%、特に0~3%未満である。
 ZnOは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分であると共に、ガーナイト等を析出させるための成分である。更に析出結晶の粗大化を抑制する成分である。しかし、ZnOの含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、ZnOの含有量は、好ましくは0~30%、0~28%、0~26%、特に0.1~24%である。
 ZrOは、結晶核を生成させるための成分であり、また耐薬品性、ヤング率を改善する成分である。しかし、ZrOを多量に導入すると、ガラスが失透し易くなり、また導入原料が難熔解性であるため、未熔解の異物が結晶化ガラス基板内に混入する虞がある。よって、ZrOの含有量は、好ましくは0~10%、0.1~8%、0.5~7%、特に1~5%である。
 上記成分以外にも、任意成分として、他の成分を導入してもよい。なお、上記成分以外の他の成分の含有量は、本発明の効果を的確に享受する観点から、合量で10%以下、特に5%以下が好ましい。
 TiOは、結晶核を生成させるための成分であり、また耐薬品性、ヤング率を改善する成分である。しかし、TiOを多量に導入すると、ガラスが着色し、透過率が低下し易くなる。よって、TiOの含有量は、好ましくは0~20%、1~19%、1~18%、特に1~17%である。
 Yは、ガラスのヤング率を高める成分である。しかし、Yは、結晶成長を抑制する効果も有する。よって、Yの含有量は、好ましくは0~10%、0.5~8%、特に2~6%である。
 MnOは、ガラクサイトを析出させるための成分である。MnOの含有量が多過ぎると、液相粘度が急激に上昇する。よって、MnOの含有量は、好ましくは5~30%、5~25%、特に5~15%である。
 Feは、不純物成分、或いは清澄剤成分として導入し得る成分である。しかし、Feの含有量が多過ぎると、紫外線透過率が低下する虞がある。すなわち、Feの含有量が多過ぎると、接着層、剥離層を介して、加工基板と支持結晶化ガラス基板の接着と脱着を適正に行うことが困難になる。よって、Feの含有量は、好ましくは0.05%以下、0.03%以下、特に0.02%以下である。なお、本発明でいう「Fe」は、2価の酸化鉄と3価の酸化鉄を含み、2価の酸化鉄は、Feに換算して、取り扱うものとする。他の酸化物についても、同様にして、表記の酸化物を基準にして取り扱うものとする。
 Nb、Laには、歪点、ヤング率等を高める働きがある。しかし、これらの成分の含有量が各々5%、特に1%より多いと、バッチコストが高騰する虞がある。
 清澄剤として、Asが有効に作用するが、環境的観点で言えば、この成分を極力低減することが好ましい。Asの含有量は、好ましくは1%以下、0.5%以下、特に0.1%以下であり、実質的に含有させないことが望ましい。ここで、「実質的に~を含有しない」とは、組成中の明示の成分の含有量が0.05%未満の場合を指す。
 Sbは、低温域で良好な清澄作用を有する成分である。Sbの含有量は、好ましくは0~1%、0.01~0.7%、特に0.05~0.5%である。Sbの含有量が多過ぎると、ガラスが着色し易くなる。なお、Sbの含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。
 SnOは、高温域で良好な清澄作用を有する成分であり、また高温粘性を低下させる成分である。SnOの含有量は、好ましくは0~1%、0.001~1%、0.01~0.9%、特に0.05~0.7%である。SnOの含有量が多過ぎると、Sn系の異種結晶が析出し易くなる。なお、SnOの含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。
 Clは、ガラスの溶融を促進する成分である。組成中にClを導入すれば、溶融温度の低温化、清澄作用の促進を図ることができ、結果として、溶融コストの低廉化、ガラス製造窯の長寿命化を達成し易くなる。しかし、Clの含有量が多過ぎると、ガラス製造窯周囲の金属部品を腐食させる虞がある。よって、Clの含有量は、好ましくは3%以下、1%以下、0.5%以下、特に0.1%以下である。
 清澄剤として、ガラス特性が損なわれない限り、F、SO、C、或いはAl、Si等の金属粉末を各々3%程度まで導入してもよい。また、CeO等も3%程度まで導入し得るが、紫外線透過率の低下に留意する必要がある。
 本発明の結晶化ガラス基板において、α-クリストバライト、二珪酸リチウム、α-クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種以上が析出しているが好ましく、二種以上が析出していることが更に好ましい。このようにすれば、結晶化ガラス基板の熱膨張係数を高めることができる。更に、これらの結晶は、微細化し易く、研磨処理により全体板厚偏差を低減する上で有利である。また、上記結晶の内、二珪酸リチウム、カーネギアイトが特に好ましく、二珪酸リチウムが最も好ましい。二珪酸リチウムは、熱処理条件の変更により熱膨張係数を変動させることが容易であるため、所望の熱膨張係数に調整し易いという特長を有している。一方、主結晶として、β-ユークリプタイト、β-スポジュメン、β-クリストバライト、β-クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことが好ましい。このようにすれば、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が不当に低下する事態を回避することができる。
 本発明の支持結晶化ガラス基板は、略円板状又はウェハ状が好ましく、その直径は100mm以上500mm以下、特に150mm以上450mm以下が好ましい。このようにすれば、半導体パッケージの製造工程に適用し易くなる。必要に応じて、それ以外の形状、例えば矩形等の形状に加工してもよい。
 本発明の支持結晶化ガラス基板において、真円度(但し、ノッチ部を除く)は、好ましくは1mm以下、0.1mm以下、0.05mm以下、特に0.03mm以下である。真円度が小さい程、半導体パッケージの製造工程に適用し易くなる。なお、真円度の定義は、ウェハの外形の最大値から最小値を減じた値である。
 本発明の支持結晶化ガラス基板において、板厚は、好ましくは2.0mm未満、1.5mm以下、1.2mm以下、1.1mm以下、1.0mm以下、特に0.9mm以下である。板厚が薄くなる程、積層体の質量が軽くなるため、ハンドリング性が向上する。一方、板厚が薄過ぎると、支持結晶化ガラス基板自体の強度が低下して、支持基板としての機能を果たし難くなる。よって、板厚は、好ましくは0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、特に0.7mm超である。
 全体板厚偏差は、好ましくは30μm以下、20μm以下、10μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下、1μm以下、特に0.1~1μm未満である。全体板厚偏差が小さい程、加工処理の精度を高め易くなる。特に配線精度を高めることができるため、高密度の配線が可能になる。
 反り量は、好ましくは60μm以下、55μm以下、50μm以下、1~45μm、特に5~40μmである。反り量が小さい程、加工処理の精度を高め易くなる。特に配線精度を高めることができるため、高密度の配線が可能になる。
 本発明の支持結晶化ガラス基板の製造方法を説明する。まず所定の組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを1550~1750℃の温度で溶融した後、板状に成形し、結晶性ガラス基板を得る。なお、成形方法として、種々の方法を採択することができる。例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、インゴット成型法等を採択することができる。
 続いて、700~1000℃で0.5~3時間熱処理して、結晶性ガラス基板中に結晶核を生成し、結晶を成長させることにより、結晶化ガラス基板を作製することができる。なお、必要に応じて、結晶を成長させる工程の前に、結晶性ガラス基板に結晶核を形成させる結晶核形成工程を設けることもできる。
 本発明の積層体は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化ガラス基板であることを特徴とする。ここで、本発明の積層体の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持結晶化ガラス基板の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。
 本発明の積層体は、加工基板と支持結晶化ガラス基板の間に、接着層を有することが好ましい。接着層は、樹脂であることが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂(特に紫外線硬化樹脂)等が好ましい。また半導体パッケージの製造工程における熱処理に耐える耐熱性を有するものが好ましい。これにより、半導体パッケージの製造工程で接着層が融解し難くなり、加工処理の精度を高めることができる。なお、加工基板と支持結晶化ガラス基板を容易に固定するため、紫外線硬化型テープを接着層として使用することもできる。
 本発明の積層体は、更に加工基板と支持結晶化ガラス基板の間に、より具体的には加工基板と接着層の間に、剥離層を有すること、或いは支持結晶化ガラス基板と接着層の間に、剥離層を有することが好ましい。このようにすれば、加工基板に対して、所定の加工処理を行った後に、加工基板を支持結晶化ガラス基板から剥離し易くなる。加工基板の剥離は、生産性の観点から、レーザー光等の照射光により行うことが好ましい。レーザー光源として、YAGレーザー(波長1064nm)、半導体レーザー(波長780~1300nm)等の赤外光レーザー光源を用いることができる。また、剥離層には、赤外線レーザーを照射することで分解する樹脂を使用することができる。また、赤外線を効率良く吸収し、熱に変換する物質を樹脂に添加することもできる。例えば、カーボンブラック、グラファイト粉、微粒子金属粉末、染料、顔料等を樹脂に添加することができる。
 剥離層は、レーザー光等の照射光により「層内剥離」又は「界面剥離」が生じる材料で構成される。つまり一定の強度の光を照射すると、原子又は分子における原子間又は分子間の結合力が消失又は減少して、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を生じさせる材料で構成される。なお、照射光の照射により、剥離層に含まれる成分が気体となって放出されて分離に至る場合と、剥離層が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。
 本発明の積層体において、支持結晶化ガラス基板は、加工基板よりも大きいことが好ましい。これにより、加工基板と支持結晶化ガラス基板を支持する際に、両者の中心位置が僅かに離間した場合でも、支持結晶化ガラス基板から加工基板の縁部が食み出し難くなる。
 本発明の半導体パッケージの製造方法は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体を用意する工程と、加工基板に対して、加工処理を行う工程と、を有すると共に、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化ガラス基板であることを特徴とする。ここで、本発明の半導体パッケージの製造方法の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持結晶化ガラス基板及び積層体の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。
 本発明の半導体パッケージの製造方法は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体を用意する工程を有する。加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体は、上記の材料構成を有している。
 本発明の半導体パッケージの製造方法は、更に積層体を搬送する工程を有することが好ましい。これにより、加工処理の処理効率を高めることができる。なお、「積層体を搬送する工程」と「加工基板に対して、加工処理を行う工程」とは、別途に行う必要はなく、同時であってもよい。
 本発明の半導体パッケージの製造方法において、加工処理は、加工基板の一方の表面に配線する処理、或いは加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する処理が好ましい。本発明の半導体パッケージの製造方法では、これらの処理時に加工基板が寸法変化し難いため、これらの工程を適正に行うことができる。
 加工処理として、上記以外にも、加工基板の一方の表面(通常、支持結晶化ガラス基板とは反対側の表面)を機械的に研磨する処理、加工基板の一方の表面(通常、支持結晶化ガラス基板とは反対側の表面)をドライエッチングする処理、加工基板の一方の表面(通常、支持結晶化ガラス基板とは反対側の表面)をウェットエッチングする処理の何れかであってもよい。なお、本発明の半導体パッケージの製造方法では、加工基板に反りが発生し難いと共に、積層体の剛性を維持することができる。結果として、上記加工処理を適正に行うことができる。
 本発明の半導体パッケージは、上記の半導体パッケージの製造方法により作製されたことを特徴とする。ここで、本発明の半導体パッケージの技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持結晶化ガラス基板、積層体及び半導体パッケージの製造方法の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。
 本発明の電子機器は、半導体パッケージを備える電子機器であって、半導体パッケージが、上記の半導体パッケージであることを特徴とする。ここで、本発明の電子機器の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持結晶化ガラス基板、積層体、半導体パッケージの製造方法、半導体パッケージの技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。
 図面を参酌しながら、本発明を更に説明する。
 図1は、本発明の積層体1の一例を示す概念斜視図である。図1では、積層体1は、支持結晶化ガラス基板10と加工基板11とを備えている。支持結晶化ガラス基板10は、加工基板11の寸法変化を防止するために、加工基板11に貼着されている。支持結晶化ガラス基板10と加工基板11との間には、剥離層12と接着層13が配置されている。剥離層12は、支持結晶化ガラス基板10と接触しており、接着層13は、加工基板11と接触している。
 図1から分かるように、積層体1は、支持結晶化ガラス基板10、剥離層12、接着層13、加工基板11の順に積層配置されている。支持結晶化ガラス基板10の形状は、加工基板11に応じて決定されるが、図1では、支持結晶化ガラス基板10及び加工基板11の形状は、何れも略円板形状である。剥離層12は、例えばレーザーを照射することで分解する樹脂を使用することができる。また、レーザー光を効率良く吸収し、熱に変換する物質を樹脂に添加することもできる。例えば、カーボンブラック、グラファイト粉、微粒子金属粉末、染料、顔料等を樹脂に添加することもできる。剥離層12は、プラズマCVDや、ゾル-ゲル法によるスピンコート等により形成される。接着層13は、樹脂で構成されており、例えば、各種印刷法、インクジェット法、スピンコート法、ロールコート法等により塗布形成される。また、紫外線硬化型テープも使用可能である。接着層13は、剥離層12により加工基板11から支持結晶化ガラス基板10が剥離された後、溶剤等により溶解除去される。紫外線硬化型テープは、紫外線を照射した後、剥離用テープにより除去可能である。
 図2は、fan out型のWLPの製造工程を示す概念断面図である。図2(a)は、支持部材20の一方の表面上に接着層21を形成した状態を示している。必要に応じて、支持部材20と接着層21の間に剥離層を形成してもよい。次に、図2(b)に示すように、接着層21の上に複数の半導体チップ22を貼付する。その際、半導体チップ22のアクティブ側の面を接着層21に接触させる。次に、図2(c)に示すように、半導体チップ22を樹脂の封止材23でモールドする。封止材23は、圧縮成形後の寸法変化、配線を成形する際の寸法変化が少ない材料が使用される。続いて、図2(d)、(e)に示すように、支持部材20から半導体チップ22がモールドされた加工基板24を分離した後、接着層25を介して、支持結晶化ガラス基板26と接着固定させる。その際、加工基板24の表面の内、半導体チップ22が埋め込まれた側の表面とは反対側の表面が支持結晶化ガラス基板26側に配置される。このようにして、積層体27を得ることができる。なお、必要に応じて、接着層25と支持結晶化ガラス基板26の間に剥離層を形成してもよい。更に、得られた積層体27を搬送した後に、図2(f)に示すように、加工基板24の半導体チップ22が埋め込まれた側の表面に配線28を形成した後、複数の半田バンプ29を形成する。最後に、支持結晶化ガラス基板26から加工基板24を分離した後に、加工基板24を半導体チップ22毎に切断し、後のパッケージング工程に供される(図2(g))。
 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
 表1~3は、本発明の実施例(試料No.1~26)を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 まず表中の組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、1600℃で4時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、徐冷点より20℃程度高い温度から、3℃/分で常温まで徐冷した。得られた各結晶性ガラス試料について、電気炉に投入し500℃~800℃で0.5~5時間保持して、結晶核を生成させた後、850℃~1000℃で1時間~5時間保持して、ガラス中に結晶を成長させた。結晶を成長させた後、1℃/分の降温速度で常温まで冷却した。得られた各結晶化ガラス試料について、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~380、30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~500、密度ρ、屈伏点Tf、ヤング率E及び析出結晶を評価した。
 30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~380と30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~500は、ディラトメーターで測定した値である。
 密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
 屈伏点Tfは、押し棒式熱膨張係数測定装置で測定した値を指す。
 ヤング率Eは、共振法により測定した値を指す。
 析出結晶は、X線回折装置(リガク製RINT-2100)で評価したものである。なお、測定範囲を2θ=10~60°とした。また表中において、「LiO・2SiO」は二珪酸リチウム、「α―Quartz」はα-クォーツ、「Carnegieite」はカーネギアイト、「Spinel」はスピネル、「Gahnite」はガーナイト、「Galaxite」はガラクサイト、「Enstatite」はエンスタタイトをそれぞれ指している。
 表1~3から明らかなように、試料No.1~26は、アルカリ金属酸化物の含有量が少なく、30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~380が72×10-7/℃~185×10-7/℃であり、30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α30~500が74×10-7/℃~175×10-7/℃であった。よって、試料No.1~26は、半導体製造装置の製造工程で加工基板の支持に用いる支持基板として好適であると考えられる。
 次のようにして、[実施例2]の各試料を作製した。まず、表中に記載の試料No.1~26の組成になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に供給して1550~1650℃で溶融し、次いで溶融ガラスをそれぞれセラミックス製の型枠に流し入れて、板状に成型した。得られた各試料について、電気炉に投入し500℃で30分間保持して、結晶核を生成させた後、850℃で60分間保持して、ガラスマトリクス中に結晶を成長させた。結晶を成長させた後、1℃/分の降温速度で常温まで冷却した。得られた結晶化ガラス基板(全体板厚偏差約4.0μm)をφ300mm×0.7mm厚に加工した後、その両表面を研磨装置により研磨処理した。具体的には、結晶化ガラス基板の両表面を外径が相違する一対の研磨パットで挟み込み、結晶化ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら結晶化ガラス基板の両表面を研磨処理した。研磨処理の際、時折、結晶化ガラス基板の一部が研磨パッドから食み出すように制御した。なお、研磨パッドはウレタン製、研磨処理の際に使用した研磨スラリーの平均粒径は2.5μm、研磨速度は15m/分であった。得られた研磨処理済みの各結晶化ガラス基板について、コベルコ科研社製のSBW-331ML/dにより全体板厚偏差と反り量を測定した。その結果、全体板厚偏差は、それぞれ1.0μm未満であり、反り量は、それぞれ35μm以下であった。
 本発明の支持結晶化ガラス基板は、半導体パッケージの製造工程で加工基板の支持に用いることが好ましいが、この用途以外にも応用可能である。例えば、高膨張の利点を生かして、アルミニウム合金基板等の高膨張金属基板の代替基板として応用可能であり、またジルコニア基板、フェライト基板等の高膨張セラミック基板の代替基板としても応用可能である。
1、27 積層体
10、26 支持結晶化ガラス基板
11、24 加工基板
12 剥離層
13、21、25 接着層
20 支持部材
22 半導体チップ
23 封止材
28 配線
29 半田バンプ
 

Claims (15)

  1.  加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、
     30~380℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下であることを特徴とする支持結晶化ガラス基板。
  2.  加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、
     30~500℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が70×10-7/℃超であり、且つ195×10-7/℃以下であることを特徴とする支持結晶化ガラス基板。
  3.  半導体パッケージの製造工程に用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の支持結晶化ガラス基板。
  4.  ヤング率が70GPa以上であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
  5.  組成として、質量%で、SiO 30~80%、Al 1~25%、B 0~10%、P 0~20%、LiO 0~15%、NaO 0~25%、KO 0~7%、MgO 0~15%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~30%、ZrO 0~10%、MnO 0~20%、TiO 0~20%、Y 0~20%を含有することを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
  6.  α-クリストバライト、二珪酸リチウム、α-クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種又は二種以上が析出していることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
  7.  主結晶として、β-ユークリプタイト、β-スポジュメン、β-クリストバライト、β-クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことを特徴とする請求項1~6の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
  8.  板厚が2.0mm未満であり、全体板厚偏差が30μm以下であり、且つ反り量が60μm以下であることを特徴とする請求項1~7の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
  9.  少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、
     支持結晶化ガラス基板が請求項1~8の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板であることを特徴とする積層体。
  10.  加工基板が、少なくとも封止材でモールドされた半導体チップを備えることを特徴とする請求項9に記載の積層体。
  11.  少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体を用意する工程と、
     加工基板に対して、加工処理を行う工程と、を有すると共に、
     支持結晶化ガラス基板として、請求項1~8の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板を用いることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  12.  加工処理が、加工基板の一方の表面に配線する工程を含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体パッケージの製造方法。
  13.  加工処理が、加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する工程を含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の半導体パッケージの製造方法。
  14.  請求項11~13の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法により作製されたことを特徴とする半導体パッケージ。
  15.  半導体パッケージを備える電子機器であって、
     半導体パッケージが、請求項14に記載の半導体パッケージであることを特徴とする電子機器。
     
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