(57)【要約】【課題】半導体装置の外部接続用にビアを形成する際に、半導体装置の回路や配線の損傷を防止することができる半導体内蔵モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体内蔵モジュール１は、樹脂層１０（第２絶縁層）内にベアチップ状態の半導体ＩＣ（ダイ）等の電子部品である半導体装置２０が埋設されたものである。半導体装置２０は、ランド電極に再配線層２２が接続されたものである。再配線層２２上には保護層２４（第１絶縁層）が設けられており、再配線層２２における外部接続用パッドＰの部分が露呈するように開口が設けられている。また、樹脂層１０は、保護層２４を覆うように形成されており、再配線層２２における外部接続用パッドＰの位置に、ビアＶが開口形成されている。樹脂層１０の研削レートは、保護層２４の研削レートよりも大きくされている。【選択図】図１
2010027832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層が形成又は接続された半導体装置と、
前記配線層における外部接続用パッドが露呈するように該配線層の周囲に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に設けられており、該第１絶縁層よりも研削レートが大きい第２絶縁層と、
を備える半導体内蔵モジュール。
【請求項２】
前記外部接続用パッドの少なくとも一部、及び、前記第１絶縁層の少なくとも一部の上に開口したビアを有する、
請求項１記載の半導体内蔵モジュール。
【請求項３】
前記第１絶縁層がイミド系樹脂又はイミド系樹脂を含む樹脂組成物で形成されており、
前記第２絶縁層がエポキシ系樹脂又はエポキシ系樹脂を含む樹脂組成物で形成されている、
請求項１記載の半導体内蔵モジュール。
【請求項４】
配線層が形成された半導体装置を準備する工程と、
前記配線層における外部接続用パッドが露呈するように該配線層の周囲に第１絶縁層を設ける工程と、
前記第１絶縁層上に、該第１絶縁層よりも研削レートが大きい第２絶縁層を設ける工程と、
前記外部接続用パッドの上方部位における前記第２絶縁層を研削してビアを形成し、前記外部接続用パッドを露出させる工程と、
を含む半導体内蔵モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２絶縁層上における前記外部接続用パッドの上方部位に開口が形成されたマスクを設ける工程を含み、
前記外部接続用パッドを露出させる工程においては、前記マスクを用いたブラスト処理により、前記第２絶縁層を研削してビアを形成する、
請求項４記載の半導体内蔵モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記ブラスト処理として、ウェットブラストを用いる、
請求項５記載の半導体内蔵モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体内蔵モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置（ＩＣチップやその他の半導体能動素子）等の電子部品の搭載基板（電子部品内蔵基板）は、単一又は複数の樹脂層からなる基板にベアチップ状態の半導体装置（ダイ（Die））が固定された構造を有しており、電子機器の高性能化及び小型化の要求に応えるべく、半導体装置等の能動部品や抵抗、コンデンサといった受動部品が高密度で実装されたモジュール化が進んでいる。
【０００３】
近年、例えば携帯電話機等の携帯端末に代表される携帯機器には、従来にも増して更なる高密度実装が熱望されており、さらに近時は、薄型化や狭小化への要求が特に高まっている。これに対し、かかる携帯機器等に用いられる半導体内蔵モジュールにも、更なる高密度化、薄型化、及び狭ピッチ化が切望されており、電子部品自体の更なる薄型化も急速に進んでいる。このような半導体内蔵モジュールとして、例えば、特許文献１には、ＩＣチップに再配線を施したＣＳＰ（チップサイズパッケージ）を樹脂基板内の内蔵したモジュールが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−７２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基板に内蔵されモジュール化されたＩＣチップやＣＳＰから、基板上に配線を引き出すには、ＩＣチップの配線層（再配線層）上にビアを開口する必要があるが、前述の如く、装置や部品の小型化及び狭ピッチ化に伴い、ＩＣチップの外部接続用パッドとビア開口との位置合わせを精度よく行うことが困難となってきている。もし、ＩＣチップの外部接続用パッドからずれた位置にビアが開口されてしまうと、その開口位置にＩＣチップの回路やＣＳＰの再配線が存在していた場合、その回路や配線を損傷してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、半導体装置の外部接続用にビアを形成する際に、半導体装置の回路や配線の損傷を防止することができる半導体内蔵モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明による半導体内蔵モジュールは、配線層が形成又は接続された半導体装置と、配線層における外部接続用パッドが露呈するように配線層の周囲に設けられた第１絶縁層と、第１絶縁層上に設けられており、かつ、第１絶縁層よりも研削レートが大きい第２絶縁層とを備える。
【０００７】
このように構成された半導体内蔵モジュールにおいては、半導体装置を外部接続するための外部接続用パッド上にビアを形成するべく、第２絶縁層を研削する際に、ビアの形成位置が目的の位置からたとえずれたとしても、第２絶縁層の研削レートが第１絶縁層のそれよりも大きく、逆に言えば、第１絶縁層の方が第２絶縁層よりも研削され難いので、半導体装置が第１絶縁層で保護され、半導体装置上の回路や内部配線が研削によって損傷されることがない。
【０００８】
このように、ビアの開口位置が外部接続用パッドから多少ずれたとしても、すなわち、外部接続用パッドの少なくとも一部、及び、第１絶縁層の少なくとも一部の上に開口したビアを有していても、半導体装置を損傷することなく、配線を確実に外部へ引き出すことができる。
【０００９】
より具体的には、第１絶縁層がイミド系樹脂又はイミド系樹脂を含む樹脂組成物で形成されており、第２絶縁層がエポキシ系樹脂又はエポキシ系樹脂を含む樹脂組成物で形成されていると、両者の研削レートに有意な差異があるので好適である。
【００１０】
また、本発明による半導体内蔵モジュールの製造方法は、本発明の半導体内蔵モジュールを有効に製造するための方法であり、配線層が形成された半導体装置を準備する工程と、配線層における外部接続用パッドが露呈するように配線層の周囲に第１絶縁層を設ける工程と、第１絶縁層上に、第１絶縁層よりも研削レートが大きい第２絶縁層を設ける工程と、外部接続用パッドの上方部位における第２絶縁層を研削してビアを形成し、外部接続用パッドを露出させる工程とを含む。その際、第２絶縁層上における外部接続用パッドの上方部位に開口が形成されたマスクを設ける工程を実施し、外部接続用パッドを露出させる工程において、そのマスクを用いたブラスト処理により、第２絶縁層を研削してビアを形成し、外部接続用パッドを露出させてもよい。
【００１１】
また、ブラスト処理としてウェット（湿式）ブラストを用いると、ドライ（乾式）ブラストに比して帯電を防止し易いので有用である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の周囲に設けられた第１絶縁層の更に上に設けられた第２絶縁層の研削レートが、第１絶縁層の研削レートより大きいので、外部接続するための外部接続用パッド上にビアを形成するべく、第２絶縁層を研削する際に、ビアの形成位置が目的位置からずれたとしても、半導体装置が第１絶縁層で保護され、半導体装置上の回路や内部配線等が研削によって損傷されることを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００１４】
図１は、本発明による半導体内蔵モジュールの一実施形態の概略構成を示す断面図である。半導体内蔵モジュール１は、樹脂層１０（第２絶縁層）内にベアチップ状態の半導体ＩＣ（ダイ）等の電子部品である半導体装置２０が埋設されたものである。
【００１５】
半導体装置２０は、略矩形板状をなすその主面２０ａに多数のランド電極（図示せず）を有しており、そこに再配線層２２（配線層）が接続されたものである。再配線層２２上には保護層２４（第１絶縁層）が設けられており、再配線層２２における外部接続用パッドＰの部分が露呈するように開口が設けられている。また、樹脂層１０は、保護層２４を覆うように形成されており、再配線層２２における外部接続用パッドＰの位置に、ビアＶが開口形成されている。
【００１６】
このように構成された半導体内蔵モジュール１を製造する手順の一例は以下のとおりである。まず、再配線層２２が接続された半導体装置２０を用意し、その主面２０ａ上に、保護層２４を成膜する。保護層２４としては、硬化後の研削レートが、樹脂層１０よりも小さいものを適宜選択して使用することができ、種類は特に制限されないが、例えば、イミド系樹脂（イミド基：R-CONHCO-R'を有するもの）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂、フッ化樹脂（変成含む）、樹脂層１０よりも軟らかいエポキシ樹脂等の有機系絶縁材料が挙げられ、又は、樹脂以外でも、窒化タンタルや窒化シリコン等の無機系絶縁材料を用いることもできる。
【００１７】
次に、保護層２４における再配線層２２の外部接続用パッドＰの部位を開口する。この開口は、成膜した保護層２４の開口部位を除去して形成してもよく、或いは、開口部位を予めマスクした状態で保護層２４を形成した後、そのマスクを除去することにより形成してもよい。次いで、保護層２４に開口が形成された状態の半導体装置２０を樹脂層１０内に埋め込む。樹脂層１０としては、硬化後の研削レートが、保護層２４よりも大きいものを適宜選択して用いることができ、種類は特に制限されず、例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂（保護層２４もエポキシ樹脂の場合には、それよりも硬いもの）の単体、又は、これらの樹脂に、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸アルミウイスカ、チタン酸カリウム繊維、アルミナ、ガラスフレーク、ガラス繊維、窒化タンタル、窒化アルミニウム等を添加した材料、さらに、これらの樹脂に、マグネシウム、ケイ素、チタン、亜鉛、カルシウム、ストロンチウム、ジルコニウム、錫、ネオジウム、サマリウム、アルミニウム、ビスマス、鉛、ランタン、リチウム及びタンタルのうち少なくとも１種の金属を含む金属酸化物粉末を添加した材料、またさらには、これらの樹脂に、ガラス繊維、アラミド繊維等の樹脂繊維等を配合した材料、或いは、これらの樹脂をガラスクロス、アラミド繊維、不織布等に含浸させた材料、或いは、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、液晶ポリエステル等が挙げられる。
【００１８】
次いで、樹脂層１０上のビアＶの開口位置以外の部分にメタルマスクＭをパターニング形成する。より具体的には、樹脂層１０上に、例えば銅膜等の金属膜を成膜し、それを、フォトリソグラフィとエッチングを用いてコンフォーマル加工することにより、ビアＶを形成する位置が開口したメタルマスクＭのパターンを形成する。このとき、開口径としては、外部接続用パッドＰと同等かやや広めが好ましい。
【００１９】
そして、その上から、例えばアルミナ等の無機砥粒を用いたウェットブラスト処理を行って、開口部の樹脂層１０を研削してビアＶを形成する。このとき、樹脂層１０の研削レートが保護層２４の研削レートよりも大きい（研削され易い）、逆言すれば、保護層２４の研削レートが樹脂層１０の研削レートよりも小さい（研削され難い）ので、ビアＶの形成が進行して保護層２４に達したとしても、樹脂層１０の研削条件では、図示の如く、保護層２４が実質的に研削されず残存した状態で、外部接続用パッドＰがビアＶ内に露出する。換言すれば、外部接続用パッドＰの一部と保護層２４の一部の上にビアＶが開口した状態が生起される。
【００２０】
このように、半導体内蔵モジュール１によれば、樹脂層１０を研削して、半導体装置２０を外部接続するための外部接続用パッドＰ上にビアＶを形成する際に、そのビアＶの形成位置が目的の位置からずれてしまっても、保護層２４が研削されることがないので、半導体装置２０が保護層２４で保護され、その結果、半導体装置２０上の回路や内部配線が研削によって損傷してしまうことを有効に防止することができる。
【００２１】
図２は、本発明による半導体内蔵モジュールに内蔵される半導体装置の他の一例を示す断面図であり、図３は、その半導体装置を内蔵した半導体内蔵モジュールの一例を示す断面図である。
【００２２】
半導体装置４０は、その主面４０ａに形成された配線パッド４１の層に保護層４２（パッシベーション膜）が設けられ、ビア導体４４を介して配線パッド４１に再配線層４６（配線層）が接続されたものである。ビア導体４４及び再配線層４６は、樹脂層４８（第１絶縁層）内に埋め込まれており、樹脂層４８には、再配線層４６における外部接続用パッドＰの部分が露呈するように開口が設けられている。
【００２３】
また、図３に示す如く、半導体内蔵モジュール２は、図２に示す状態の半導体装置４０が、樹脂層５０（第２絶縁層）中に埋め込まれた構造を有している。この樹脂層５０は、樹脂層４８に比して研削レートが大きい材料から形成されている。また、図示においては、樹脂層５０上に、開口を有するメタルマスクＭが形成された状態を示す。このメタルマスクＭを用いてブラスト処理を行い、開口部の下の樹脂層５０を研削してビアを形成し、再配線層４６の外部接続用パッドＰを露出させる。
【００２４】
ここで、図４及び図５は、半導体内蔵モジュール２において、開口径の異なるメタルマスクＭのマスクパターンを形成してブラスト処理を行った場合の一例を示す部分断面図である。図４においては、メタルマスクＭの開口が、再配線層４６の外部接続用パッドＰと略同径の場合で、かつ、外部接続用パッドＰの位置からややずれた位置に形成された状態を示す。この場合、ブラスト処理が進行していくと、メタルマスクＭの開口位置がずれているので、ビアＶが樹脂層４８に達するものの、樹脂層４８は、樹脂層５０よりも研削レートが小さいので、樹脂層５０のブラスト処理条件では実質的に研削されず、樹脂層４８下の再配線層４６や半導体装置４０は、その樹脂層４８で保護される。
【００２５】
一方、図５においては、メタルマスクＭの開口が、再配線層４６の外部接続用パッドＰよりも大径の場合で、かつ、外部接続用パッドＰの位置を包含する位置に形成された状態を示す。この場合、ブラスト処理が進行していくと、メタルマスクＭの開口径が大きくされているので、ビアＶが樹脂層４８に達するものの、図４に示す場合と同様に、樹脂層４８は、樹脂層５０よりも研削レートが小さいので、樹脂層５０のブラスト処理条件では研削されず、樹脂層４８下の再配線層４６や半導体装置４０は、その樹脂層４８で保護される。
【００２６】
なお、上述したとおり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、半導体内蔵モジュール１，２は、複数の半導体装置が搭載されていてもよく、半導体装置以外の電子部品が搭載されていてもよい。また、ビアＶの形成には、ウェットブラストに代えてドライブラストによる処理を行ってもよいが、帯電を有効に防止できる観点からは、ウェットブラストが好ましい。さらに、ビアＶの形成には、ブラスト処理以外に、例えば、エッチング処理、その他の機械加工、レーザ加工等を用いてもよく、機械加工やレーザ加工を用いる場合には、ビアＶを形成した後にデスミア処理を行ってもよい。またさらに、ビアＶを形成するためにメタルマスクＭ（コンフォーマルマスク）を形成しなくてもよく、この場合、吐出されるブラスト径が、ビアＶの孔径に適応できる程度であれば、メタルマスクＭが無くともビアＶの開口が可能である。さらにまた、このときにも、ブラスト処理に代えて他の加工処理を用いてもよい。加えて、第１絶縁層と第２絶縁層の研削レートの差異としては、第１絶縁層のブラスト処理条件では第２絶縁層の研削が実質的に行われない程度の差であれば、特に制限されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上説明した通り、本発明による半導体内蔵モジュール及びその製造方法によれば、半導体装置上の回路や内部配線が研削によって損傷されることを確実に防止することができるので、半導体装置を内蔵する機器、装置、システム、各種デバイス等、特に小型化及び高性能化が要求されるものに広く且つ有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による半導体内蔵モジュールの一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明による半導体内蔵モジュールに内蔵される半導体装置の他の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示す半導体装置を内蔵した半導体内蔵モジュールの一例を示す断面図である。
【図４】半導体内蔵モジュール２において、開口径の異なるメタルマスクＭのマスクパターンを形成してブラスト処理を行った場合の一例を示す部分断面図である。
【図５】半導体内蔵モジュール２において、開口径の異なるメタルマスクＭのマスクパターンを形成してブラスト処理を行った場合の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，２…半導体内蔵モジュール、１０…樹脂層（第２絶縁層）、２０，４０…半導体装置、２０ａ，４０ａ…主面、２２…再配線層、２４…保護層（第１絶縁層）、４１…配線パッド、４２…保護層、４４…ビア導体、４６…再配線層、４８…樹脂層（第１絶縁層）、５０…樹脂層（第２絶縁層）、Ｍ…メタルマスク（マスク）、Ｐ…外部接続用パッド、Ｖ…ビア。
【図１】
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【図２】
2010027832.tif 000004
【図３】
2010027832.tif 000005
【図４】
2010027832.tif 000006
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月25日(2009.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層が形成又は接続された半導体装置と、
前記配線層における外部接続用パッドが露呈するように該配線層の周囲に設けられており、かつ、樹脂又は樹脂組成物で形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に設けられており、該第１絶縁層よりも研削レートが大きく、かつ、樹脂又は樹脂組成物で形成された第２絶縁層と、
を備える半導体内蔵モジュール。
【請求項２】
前記外部接続用パッドの少なくとも一部、及び、前記第１絶縁層の少なくとも一部の上に開口したビアを有する、
請求項１記載の半導体内蔵モジュール。
【請求項３】
前記第１絶縁層がイミド系樹脂又はイミド系樹脂を含む樹脂組成物で形成されており、
前記第２絶縁層がエポキシ系樹脂又はエポキシ系樹脂を含む樹脂組成物で形成されている、
請求項１記載の半導体内蔵モジュール。
【請求項４】
配線層が形成された半導体装置を準備する工程と、
前記配線層における外部接続用パッドが露呈するように該配線層の周囲に樹脂又は樹脂組成物で形成される第１絶縁層を設ける工程と、
前記第１絶縁層上に、該第１絶縁層よりも研削レートが大きく、かつ、樹脂又は樹脂組成物で形成される第２絶縁層を設ける工程と、
前記外部接続用パッドの上方部位における前記第２絶縁層を研削してビアを形成し、前記外部接続用パッドを露出させる工程と、
を含む半導体内蔵モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２絶縁層上における前記外部接続用パッドの上方部位に開口が形成されたマスクを設ける工程を含み、
前記外部接続用パッドを露出させる工程においては、前記マスクを用いたブラスト処理により、前記第２絶縁層を研削してビアを形成する、
請求項４記載の半導体内蔵モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記ブラスト処理として、ウェットブラストを用いる、
請求項５記載の半導体内蔵モジュールの製造方法。