(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能面と該機能面に対向する裏面とを有するベアの半導体チップと、
前記半導体チップの前記機能面上に設けられた、高さが２０μｍないし８０μｍで形設ピッチが２００μｍないし１００μｍである金属バンプと、
前記金属バンプに対向して位置するパッドを含む配線パターンと、
前記配線パターンの前記パッドと前記金属バンプとを電気的、機械的に接続するはんだと、
前記配線パターンの前記半導体チップのある側の該配線パターン上に位置し、かつ、前記半導体チップの前記機能面および前記裏面に密着するようにして前記半導体チップを埋設している第１の樹脂層と、
前記配線パターンを内層の配線層とするように、該配線パターンを介して前記第１の樹脂層に対して積層状に位置する第２の樹脂層と
を具備することを特徴とするパッケージ化半導体装置。
【請求項２】
前記第１の樹脂層の前記第２の樹脂層が位置する側とは反対の側の該第１の樹脂層上、および前記第２の樹脂層の前記第１の樹脂層が位置する側とは反対の側の該第２の樹脂層上に、はんだレジストの層を備えていることを特徴とする請求項１記載のパッケージ化半導体装置。
【請求項３】
前記配線パターンが、アンテナ導体パターンを含むことを特徴とする請求項２記載のパッケージ化半導体装置。
【請求項４】
前記第２の樹脂層が、前記半導体チップの前記機能面に向かって形成された穴を有することを特徴とする請求項３記載のパッケージ化半導体装置。
【請求項５】
前記第１の樹脂層が、受動素子部品をさらに埋設していることを特徴とする請求項４記載のパッケージ化半導体装置。
【請求項６】
第１の面と第２の面とを有する第１の樹脂板の前記第１の面上に積層された金属箔をパターニングし、半導体チップ用の接続パッドを含む配線パターンを形成する工程と、
前記接続パッド上にクリームはんだを被着させる工程と、
端子パッドを有する機能面と該機能面に対向する裏面とを有し、前記端子パッド上に高さが２０μｍないし８０μｍで形設ピッチが２００μｍないし１００μｍである金属バンプが形成された半導体チップを、前記第１の樹脂板の前記第１の面上に、前記金属バンプが前記接続パッドに対向するように配置して、前記クリームはんだを由来とするはんだにより電気的、機械的に接続し固定する工程と、
前記半導体チップの前記機能面および前記裏面が、樹脂材でできた、前記第１の樹脂板とは別の樹脂板である第２の樹脂板の該樹脂材に密着するように、該第２の樹脂板中に、前記半導体チップの全体を埋め込み、かつ、前記第１の樹脂板に積層状に該第２の樹脂板を一体化する工程と
を具備することを特徴とするパッケージ化半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の樹脂板が、前記第１の樹脂板に一体化される前の状態として、前記半導体チップに対応する位置に開口部を有する、半硬化状態のプリプレグと硬化状態の硬化後樹脂板との積層部材であり、
一体化する前記工程が、前記第２の樹脂板の前記プリプレグの面が前記第１の樹脂板上に積層される工程であること
を特徴とする請求項６記載のパッケージ化半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の樹脂板が、前記第１の樹脂板に一体化される前の状態として、前記半導体チップに対応する位置に開口部を有する、半硬化状態の第１のプリプレグと硬化状態の硬化後樹脂板との積層部材と、該積層部材の前記硬化後樹脂板の側の上に位置させた、半硬化状態の第２のプリプレグとを有する樹脂板であり、
一体化する前記工程が、前記第２の樹脂板の前記第１のプリプレグの面が前記第１の樹脂板上に積層される工程であること
を特徴とする請求項６記載のパッケージ化半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の樹脂板が、前記半導体チップが固定される前の状態として、前記半導体チップが位置すべき領域の中に貫通孔を有していることを特徴とする請求項７または８記載のパッケージ化半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージを伴う半導体装置であるパッケージ化半導体装置およびその製造方法に係り、特に、樹脂製配線板を構成に有するパッケージ化半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置であるベアチップをパッケージ化する場合において、近年、樹脂製配線板をその一部に用いたものが多用される傾向にある。樹脂製配線板はセラミック基板に比較して安価であり、信頼性の確保についてパッケージとしての形態に応じて対処すれば有用な形態になり得る。
【０００３】
一般に半導体パッケージに求められる機能は、ベアチップ上に設けられた端子パッドを、これと電気的導通をとって、他の基板などに実装するのに向いた配置、形態の端子に変換することである。ここで、特に樹脂製配線板を構成に有する場合には、ベアチップ上の端子パッドとパッケージ側とを電気的に接続する部位、およびベアチップ自体を封止する材料と、樹脂製配線板との物性に違いに注意する必要がある。相性が悪いと界面での剥離や樹脂製配線板の反りなどの発生要因になり信頼性の高いパッケージにならない。
【０００４】
なお、樹脂製配線板を構成に有するパッケージ化半導体装置の例として下記特許文献１のものがある。この例では、樹脂製配線板と封止材料との剥離を防止するため、封止樹脂を樹脂製配線板の上面から下面にまで回り込ませて形成した構成を有している。しかしながら、樹脂製配線板と封止樹脂とは同じ材料にはなりえず異なる物性であるため、信頼性の向上にはおのずと限界があると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、パッケージを伴う半導体装置であるパッケージ化半導体装置およびその製造方法において、ベアの半導体チップの下側に位置する樹脂製配線板の部位と、半導体チップを封止する樹脂材料との密着の信頼性を向上し、もって装置としての信頼性を向上することができるパッケージ化半導体装置およ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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様であるパッケージ化半導体装置は、機能面と該機能面に対向する裏面とを有するベアの半導体チップと、前記半導体チップの前記機能面上に設けられた、高さが２０μｍないし８０μｍで形設ピッチが２００μｍないし１００μｍである金属バンプと、前記金属バンプに対向して位置するパッドを含む配線パターンと、前記配線パターンの前記パッドと前記金属バンプとを電気的、機械的に接続するはんだと、前記配線パターンの前記半導体チップのある側の該配線パターン上に位置し、かつ、前記半導体チップの前記機能面および前記裏面に密着するようにして前記半導体チップを埋設している第１の樹脂層と、前記配線パターンを内層の配線層とするように、該配線パターンを介して前記第１の樹脂層に対して積層状に位置する第２の樹脂層とを具備することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、このパッケージ化半導体装置では、第２の樹脂層が、ベアの半導体チップの下側（機能面側）に位置する樹脂製配線板の部位としての機能を有し、第１の樹脂層が、この半導体チップを封止する樹脂材料として機能するように構成されている。この構成により、第１、第２の樹脂層による樹脂製配線板は、半導体チップ上に設けられた金属バンプに対向して電気的接続するパッドを含む配線パターンを内層の配線層として有し、そして、半導体チップの機能面および裏面に密着するように半導体チップを埋設している。
【０００９】
したがって、２つの部位を樹脂製配線板として一体に構成できるため、ベアの半導体チップの下側に位置する樹脂製配線板の部位とこの半導体チップを封止する樹脂材料とは、その密着が確実になり信頼性が格段に向上したものになる。
【００１０】
また、本発明の別の態様である、パッケージ化半導体装置の製造方法は、第１の面と第２の面とを有する第１の樹脂板の前記第１の面上に積層された金属箔をパターニングし、半導体チップ用の接続パッドを含む配線パターンを形成する工程と、前記接続パッド上にクリームはんだ被着をさせる工程と、端子パッドを有する機能面と該機能面に対向する裏面とを有し、前記端子パッド上に高さが２０μｍないし８０μｍで形設ピッチが２００μｍないし１００μｍである金属バンプが形成された半導体チップを、前記第１の樹脂板の前記第１の面上に、前記金属バンプが前記接続パッドに対向するように配置して、前記クリームはんだを由来とするはんだにより電気的、機械的に接続し固定する工程と、前記半導体チップの前記機能面および前記裏面が、樹脂材でできた、前記第１の樹脂板とは別の樹脂板である第２の樹脂板の該樹脂材に密着するように、該第２の樹脂板中に、前記半導体チップの全体を埋め込み、かつ、前記第１の樹脂板に積層状に該第２の樹脂板を一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、この製造方法では、第１の樹脂板に、ベアの半導体チップの下側（機能面側）に位置する樹脂製配線板としての機能を持たせてあり、第２の樹脂板に、この半導体チップを封止する樹脂材料としての機能を持たせるようにしている。そして、第１の樹脂板と第２の樹脂板とは、積層状に一体化される。したがって、２つの部位を樹脂製配線板のそれぞれ一部として一体に構成でき、ベアの半導体チップの下側に位置する樹脂製配線板の部位とこの半導体チップを封止する樹脂材料とは、その密着が確実になり信頼性が格段に向上したものになる。なお、ここで「第１の樹脂板」、「第２の樹脂板」は、この製造方法によって得られる結果物として、上記で言及した「パッケージ化半導体装置」においては、それぞれ、「第２の樹脂層」、「第１の樹脂層」に相当することになる。序数が登場順に付与されるため、対応が逆になっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パッケージを伴う半導体装置であるパッケージ化半導体装置およびその製造方法において、ベアの半導体チップの下側に位置する樹脂製配線板の部位と、半導体チップを封止する樹脂材料との密着の信頼性を向上し、もって装置としての信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的に断面で示す工程図。
【図３】図１に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の別の一部を模式的に断面で示す工程図。
【図４】図１に示したパッケージ化半導体装置の製造過程のさらに別の一部を模式的に断面で示す工程図。
【図５】本発明の別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【図６】図５に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的に断面で示す工程図。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【図８】本発明のさらに別の（第４の）実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【図９】図８に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的に断面で示す工程図。
【図１０】本発明のさらに別の（第５の）実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施態様として、前記樹脂製配線板が、前記第１の樹脂層の前記第２の樹脂層が位置する側とは反対の側の該第１の樹脂層上、および前記第２の樹脂層の前記第１の樹脂層が位置する側とは反対の側の該第２の樹脂層上に、はんだレジストの層を備えている、とすることができる。このように上面上および下面上にはんだレジストの層を備えることで、厚み方向の構造を対称化し反りの発生を軽減することができる。
【００１５】
また、実施態様として、前記樹脂製配線板が、前記配線パターンが、アンテナ導体パターンを含む、とすることができる。アンテナ導体パターンには、渦巻きやヘリカル形状のコイル形状、パッチ状やダイポール状の平面形状などがあり得る。この態様は、パッケージ化半導体装置の応用として、その有する半導体チップを利用して非接触データキャリア（電子タグ、ＩＣタグ、ＲＦＩＤなどとも言う）としての機能を備えさせたものである。これにより付加価値を増大させることができる。この態様では、ＬＧＡやＢＧＡなどの外部端子が存在しない場合もあり得る。
【００１６】
また、実施態様として、前記第２の樹脂層が、前記半導体チップの前記機能面に向かって形成された穴を有する、とすることができる。この穴は、製造途上において、樹脂材の流動を促して半導体チップの特に機能面上に広がり密着しやすいように導く穴として設けたものである。製造後は、樹脂材の流動、変形により、半導体チップの機能面にまでは達していない穴になる。
【００１７】
また、実施態様として、前記第１の樹脂層が、受動素子部品をさらに埋設している、とすることができる。このパッケージ化半導体装置では、ベアの半導体チップと同様の要領により、さらに受動素子部品も埋設することができる。これにより、付加価値を増大させることができる。
【００１８】
また、製造方法としての実施態様として、前記第２の樹脂板が、前記第１の樹脂板に一体化される前の状態として、前記半導体チップに対応する位置に開口部を有する、半硬化状態のプリプレグと硬化状態の硬化後樹脂板との積層部材であり、一体化する前記工程が、前記第２の樹脂板の前記プリプレグの面が前記第１の樹脂板上に積層される工程である、とすることができる。
【００１９】
このような第２の樹脂板を用いると、半導体チップと第１の樹脂板との間に、加熱で流動性を得たプリプレグが侵入し、半導体チップの機能面に樹脂材が密着した状態を得やすくなる。また、第２の樹脂板の一部が硬化状態の硬化後樹脂板であることから、積層時に半導体チップに対してその高さ方向の領域確保がなされ、半導体チップに過大な押圧力が加わるような不都合を効果的に避けることができる。
【００２０】
また、実施態様として、前記第２の樹脂板が、前記第１の樹脂板に一体化される前の状態として、前記半導体チップに対応する位置に開口部を有する、半硬化状態の第１のプリプレグと硬化状態の硬化後樹脂板との積層部材と、該積層部材の前記硬化後樹脂板の側の上に位置させた、半硬化状態の第２のプリプレグとを有する樹脂板であり、一体化する前記工程が、前記第２の樹脂板の前記第１のプリプレグの面が前記第１の樹脂板上に積層される工程である、とすることができる。この場合には、上記のような効果に加えて、さらに、第２のプリプレグにより半導体チップの裏面側にも樹脂材が密着する状態が作りやすい。
【００２１】
また、実施態様として、前記第１の樹脂板が、前記半導体チップが固定される前の状態として、前記半導体チップが位置すべき領域の中に貫通孔を有している、とすることができる。これによれば、その後の積層時に、穴が第２の樹脂板の樹脂材の流動、変形を促し、その樹脂材が半導体チップの機能面上を広がるように流動し密着しやすくなる。
【００２２】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、このパッケージ化半導体装置は、絶縁樹脂層１１、同１２、同１３、同１４、配線層（配線パターン）２１、同２２、層間接続体３１、半導体チップ４１、金属バンプ４２、はんだ４５、はんだレジスト６１、同６２を有する。
【００２３】
このパッケージ化半導体装置は、端的に言うと、半導体チップ４１をパッケージ化してその有する端子パッドそれぞれからの電気的導通を、配線パターン２１によって形成された外部接続端子のそれぞれに及ぼさせた構成である。配線パターン２１による外部端子は、例えば、ＬＧＡ（land grid array）のようなエリア配置（グリッド状配置）の端子である。
【００２４】
絶縁樹脂層１１、配線パターン２１、２２、層間接続体３１で構成される部分は、ベアチップである半導体チップ４１上に設けられた端子パッドを、これと電気的導通をとって、他の基板などに実装するのに向いた配置、形態の端子に変換する機能部分である。そして、絶縁樹脂１２、１３、１４で構成される部分は、半導体チップ４１上の端子パッドと上記の機能部分とを電気的に接続する部位および半導体チップ４１自体を、封止している機能部分になる。
【００２５】
すなわち、このパッケージ化半導体装置は、ベアの半導体チップ４１の下側（機能面側）に位置する配線板の部位としての機能と、この半導体チップ４１を封止する樹脂材料としての機能とが、一体の樹脂製配線板にまとめられ構成されている。一体の樹脂製配線板として見ると、半導体チップ４１上に設けられた金属バンプ４２に対向して電気的接続するパッドを含む配線パターン２２を内層の配線層として有し、そして、半導体チップ４１の機能面および裏面に密着して半導体チップ４１を埋設している。
【００２６】
したがって、２つの機能部分を樹脂製配線板として一体に構成することで、これらの２つの機能部分である、ベアの半導体チップ４１の下側に位置する樹脂製配線板の部位とこの半導体チップ４１を封止する樹脂材料とが、確実に密着し信頼性が格段に向上したものになる。この点の効果は、樹脂製配線板上に半導体チップを実装し、この半導体チップをモールド樹脂やポッティング樹脂で封止したパッケージでは実現不能の大きな効果である。さらに、ポッティング樹脂を使用した場合と異なり、パッケージとして上面の平面性が高いので、部品として扱われる場合に実装マウンタの吸着ヘッドによる吸着の安定性がよく扱いやすい。
【００２７】
パッケージ化半導体装置として構造を以下補足する。半導体チップ４１は、フリップ接続により金属バンプ４２およびはんだ４５を介して内層の配線層２２（の接続パッド）に電気的、機械的に接続されている。この接続のため、半導体チップ４１が有する端子パッド（不図示）上にあらかじめ金属バンプ４２が形設され、この金属バンプ４２に位置を合わせて配線層２２に接続パッドがパターン形成されている。金属バンプ４２は、材質として例えばＡｕ（金）であり、あらかじめ端子パッド上にスタッド状に形成されたものである。
【００２８】
このようなスタッド状のバンプは、例えば、ワイヤボンディング技術により金線を端子パッド上に接合してその根元付近で切断するか、または、端子パッド上にめっきにより成長させて形成することも可能である。めっきでも量産性よく形成が可能である。以上のような金材質の金属バンプ４２に代えて、Ｐｂ（鉛）バンプ、はんだボールバンプ、Ｃｕ（銅）ポストバンプなどを採用することもできる。半導体チップ４１のフリップ接続の態様についてはさらに後述する（図２（ｅ）、（ｆ））。
【００２９】
配線層２１は、主面上の配線層であり、すでに述べたように、このパッケージ化半導体装置としての外部接続端子として用いるパターンを含んでいる。外部接続端子は、上記のようなＬＧＡの構成のほか、はんだボールを載せてＢＧＡ（ball grid array）の構成とすることもできる。配線層２１の外部接続端子の部分の表層には、耐腐食性の高いＮｉ／Ａｕのめっき層（不図示）を形成するようにしてもよい。
【００３０】
配線層２１の外部接続端子となる部分を除いてこの主面上および反対側の主面上には、保護層であるはんだレジスト６１、６２が形成されている（厚さは例えば２０μｍ程度）。このように両面にはんだレジスト６１、６２の層を形成することで、保護層としての機能を得るほか、厚み方向の構造の対称性を向上し、全体として反りが発生しにくい構造にできる。
【００３１】
はんだレジストは、一般に配線板の主面上に備えられる保護膜であり、両面とも樹脂製配線板の構造であるこのパッケージ化半導体装置では、このような反りにくくするというような好ましい形態が容易に得られる。この点も、樹脂製配線板上に半導体チップを実装し、この半導体チップをモールド樹脂やポッティング樹脂で封止したパッケージでは実現不能の大きな効果である。
【００３２】
配線層２２は、内層の配線層であり、配線層２１と配線層２２の間に絶縁樹脂層１１が位置し配線層２１、２２を隔てている。配線層２１、２２は、例えばそれぞれ厚さ１８μｍの金属（銅）箔からなっている。
【００３３】
各絶縁樹脂層１１〜１４は、絶縁樹脂層１３を除き例えばそれぞれ厚さ６０μｍ、絶縁樹脂層１３のみ例えば厚さ１５０μｍで、それぞれ例えばガラスエポキシ樹脂からなるリジッドな素材である。絶縁樹脂層１３のみ、埋設された半導体チップ５１に相当する位置部分が開口部になっており、半導体チップ４１を埋設するための空間を提供する。そして、絶縁樹脂層１２、１４が、埋設の半導体チップ４１のための絶縁樹脂層１３の上記開口部の空間を埋めるように変形進入し、絶縁樹脂層１２は、さらに、半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間の空間を埋めるようにも変形進入している。絶縁樹脂層１２、１４のこのような変形進入により、内部に空隙となる空間は存在せず、半導体チップ４１の機能面側および背面側ともに樹脂材料が密着している。
【００３４】
配線層２１と配線層２２とは、それらのパターンの面の間に挟設されかつ絶縁樹脂層１１を貫通する層間接続体３１により導通している。層間接続体３１は、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成される導電性バンプを由来とするものであり、その製造工程に依拠して軸方向（図１の図示で上下の積層方向）に径が変化している。その直径は、太い側で例えば１５０μｍである。層間接続体３１は、このような形成過程や形状の特徴から、より微細で自由な配置が可能である。
【００３５】
次に、図１に示したパッケージ化半導体装置の製造工程を図２ないし図４を参照して説明する。図２ないし図４は、それぞれ、図１に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図である。これらの図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。なお、図１に示したパッケージ化半導体装置では、個片化された完成品の図示をしたが、製造においては、多面付けした大きなパネル上に多数のものを形成することができる。この点を考慮し図２ないし図４では、パネル上のひとつの部分に対応した図示になっている。
【００３６】
図２から説明する。図２は、図１中に示した各構成のうち絶縁樹脂層１１を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図２（ａ）に示すように、厚さ例えば１８μｍの金属箔（電解銅箔）２２Ａ上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体３１となるペースト状の導電性組成物をほぼ円錐形のバンプ状（底面径例えば１５０μｍ、高さ例えば１３０μｍ）に形成する。この導電性組成物は、ペースト状の樹脂中に銀、金、銅などの金属微細粒または炭素微細粒を分散させたものである。説明の都合で金属箔２２Ａの下面に印刷しているが上面でもよい。層間接続体３１の印刷後これを乾燥させて硬化させる。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属箔２２Ａ上に厚さ例えば公称６０μｍのＦＲ−４のプリプレグ１１Ａを積層して層間接続体３１を貫通させ、その頭部が露出するようにする。露出に際してあるいはその後その先端を塑性変形でつぶしてもよい（いずれにしても層間接続体３１の形状は、積層方向に一致する軸を有しその軸方向に径が変化している。）。続いて、図２（ｃ）に示すように、プリプレグ１１Ａ上に金属箔（電解銅箔）２１Ａを積層配置して加圧・加熱し全体を一体化する。このとき、金属箔２１Ａは層間接続体３１と電気的導通状態となり、プリプレグ１１Ａは完全に硬化して絶縁樹脂層１１になる。
【００３８】
次に、図２（ｄ）に示すように、片側の金属箔２２Ａに例えば周知のフォトリソグラフィによるパターニングを施し、これを、半導体チップ４１をフリップ接続するための接続パッドを含む配線パターン２２に加工する。続いて、図２（ｅ）に示すように、配線パターン２２の接続パッド上にクリームはんだ４５Ａを例えばスクリーン印刷により塗布、被着させる。
【００３９】
クリームはんだ４５Ａとしては、そのはんだ粉が例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕの組成であるものを使用できるが、これを分散させている媒質であるフラックスとの体積組成比として、例えば、金属２０％、フラックス８０％というような、フラックス成分増の組成のものが有用である。このような組成比であると、半導体チップ４１上に形設させた金属バンプ（金バンプ）４２の金属原子が、はんだ付け時に、はんだ成分中に拡散してその形状を崩壊させてしまう事態を効果的に防止できる。
【００４０】
次に、例えば、マウンタを用いて、機能面上に金属バンプ４２の形設された半導体チップ４１を、クリームはんだ４５Ａを介した、配線パターン２２による接続パッド上に金属バンプ４２がそれぞれ対向するように載置する。金属バンプ４２の高さは、配線層２２の厚さを加えて、半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間に樹脂材料が変形進入しやすい程度の隙間を設けることを意図して設定しておく。変形進入の容易さは、半導体チップ４１の大きさや金属バンプ４２の形設ピッチも関連する。
【００４１】
実験によれば、例えば半導体チップ４１の大きさが１ｍｍ角から２ｍｍ角程度までであり、金属バンプ４２の形設ピッチが２００μｍ程度の粗配置ならば、金属バンプ４２の高さは２０μｍ程度で間に合う。この場合、金属バンプ４２としては、めっきによるＡｕのバンプとすることができる。金属バンプ４２の形設ピッチが１００μｍ程度に密配置である場合には、金属バンプ４２の高さを例えば５０μｍから８０μｍ程度にするのが適当である。この場合の金属バンプ４２としては、ワイヤボンディング技術によるスタッド状形成のものを容易に利用できる。
【００４２】
マウンタでは、一般に、その載置位置精度の点で部品をフリップチップボンダほどに高精度には載置できないが、半導体チップ４１が有する端子パッド（したがって金属バンプ４２）の配置ピッチが比較的広いといような条件下では、マウンタでも問題は小さい。このような、端子パッドの配置ピッチが比較的広い半導体チップ４１の例としては、端子数が極端に少ない非接触データキャリア（電子タグ、ＩＣタグ、ＲＦＩＤなどとも言う）用の半導体チップが挙げられる。半導体チップ４１の載置にフリップチップボンダではなくマウンタが使用できる場合にはコストダウン効果が大きい。
【００４３】
半導体チップ４１の載置ができたら、次に、例えばオーブンを用いて加熱工程を行い、クリームはんだ４５Ａをリフローさせて、金属バンプ４２と配線パターン２２による接続パッドとの電気的、機械的接続を確立させる。クリームはんだ４５Ａは、そのはんだ粉の粒子径が５μｍから１０μｍ程度と小さなものを利用すると、はんだの広がりが制御され良好なはんだ接続を得やすく、かつ、配線パターン２２へのダメージの小さい接続が得られる。
【００４４】
以上により、図２（ｆ）に示すように、半導体チップ４１がフリップ接続により、絶縁樹脂層１１上の配線パターン２２による接続パッドに電気的、機械的に接続された状態の積層部材１を得ることができる。この積層部材１を用いる後の工程については図４で述べる。
【００４５】
次に、図３を参照して説明する。図３は、図１中に示した各構成のうち絶縁樹脂層１３および同１２を中心とした部分の製造工程を示している。まず、図３（ａ）に示すように、例えば厚さ１５０μｍのＦＲ−４の絶縁樹脂層１３を用意し、埋設する半導体チップ４１に相当する部分に半導体チップ用開口部７１を形成する。
【００４６】
続いて、図３（ｂ）に示すように、絶縁樹脂層１２とすべきＦＲ−４のプリプレグ１２Ａ（公称厚さ例えば６０μｍ）を、開口部７１を形成した上記の絶縁樹脂層１３上に積層する。プリプレグ１２Ａには、絶縁樹脂層１３と同様の、埋設する半導体チップ４１に相当する部分の開口部をあらかじめ設けておく。または、以下の手順でもよい。開口部７１を形成する前に、絶縁樹脂層１３とプリプレグ１２Ａ（開口のないもの）とを積層し、その後で、絶縁樹脂層１３およびプリプレグ１２Ａに半導体チップ４１の開口部を同時に形成する。以上により得られた積層部材を積層部材２とする。
【００４７】
次に、図４を参照して説明する。図４は、上記で得られた積層部材１、２などを積層する配置関係を示す図である。ここで、図示上側の積層部材３は、絶縁樹脂層１４とすべきプリプレグ１４Ａ（公称厚さ例えば６０μｍ）と金属箔（ダミー銅箔）２５Ａとの積層体である。この積層体のプリプレグ１４Ａの側を積層部材２に対向させ配置する。金属箔２５Ａは、図４に示す積層後に例えばエッチングして全面除去する。金属箔２５Ａは、積層工程で、積層プレス板（不図示）とプリプレグ１４Ａとが接着するのを防止するためのダミー箔である。
【００４８】
図４に示すような配置で各積層部材１、２、３を積層配置してプレス機で加圧、加熱する。これにより、プリプレグ１２Ａ、１４Ａが完全に硬化し全体が積層、一体化する。このとき、加熱により得られるプリプレグ１２Ａ、１４Ａの流動性により、半導体チップ４１の周りの空間（半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間を含む）にはプリプレグ１２Ａまたは１４Ａが変形進入し空隙は発生しない。すなわち、プリプレグ１２Ａ、１４Ａを由来とする絶縁樹脂層１２、１４の樹脂材に密着して、半導体チップ４１の全体が埋め込まれる。
【００４９】
なお、この積層工程では、中間の積層部材２が、硬化状態の絶縁樹脂板１３を有しているので、この絶縁樹脂板１３が半導体チップ４１の上下方向の領域確保の機能を担う。よって、積層時に半導体チップ４１に過大な圧力が加わるのを防止することができる。そこで、絶縁樹脂板１３の厚みは、実際には、半導体チップ４１の厚みに応じて、この積層時に過大な圧力が加わらないような厚みとして設定することができる。
【００５０】
図４に示す積層工程は、より具体的に、例えばマスラミネーションやピンラミネーションの手法で位置合わせして行うことができる。マスラミネーションは、内層の導体パターンを認識マークに積層を行う工程であるが、この認識マークは、積層部材１、２において、例えば、個片化されて製品として残る領域の外側に設けておけばよい。ピンラミネーションでは、この認識マークに穴を開け、そこにピンを挿入して位置合わせすることができる。
【００５１】
図４に示す積層工程の後、上面の金属箔２５Ａをエッチング除去し、下面の金属箔２１Ａを周知のフォトリソグラフィを利用して所定にパターニングし、さらにはんだレジスト６１、６２の層を形成することにより、図１に示したようなパッケージ化半導体装置を得ることができる。図４において、絶縁樹脂層１１は第１の絶縁板に、プリプレグ１２Ａ、絶縁樹脂層１３、プリプレグ１４Ａは第２の絶縁板にそれぞれ相当する。
【００５２】
次に、本発明の別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置について図５を参照して説明する。図５は、別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図であり、すでに説明した図中に登場の構成要素と同一または相当するものには同一符号を付してある。その部分については加えるべき事項がない限り説明を省略する。
【００５３】
この実施形態は、図１に示したパッケージ化半導体装置における絶縁樹脂層１４を省略した構成を有するものである。したがって、図１に示したパッケージ化半導体装置より薄型のパッケージ化半導体装置とすることができる。
【００５４】
図６は、図５に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図であり、先の実施形態における図４に相当する段階（積層工程）を示している。図６に示すように、上側にプリプレグ１４Ａのない積層であっても、プリプレグ１２Ａの流動性により、半導体チップ４１の周りの空間（半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間を含む）にはプリプレグ１２Ａが変形進入し空隙は発生しない。すなわち、プリプレグ１２Ａを由来とする絶縁樹脂層１２の樹脂材に密着して、半導体チップ４１の全体が埋め込まれる。
【００５５】
ただし、半導体チップ４１の裏面（機能面とは反対側の面）上はプリプレグ１２Ａの流動、変形が最も遅く達する領域であり、場合によっては、上記裏面の全領域まで行き渡らないこともあり得る。しかしながら、その場合であっても、半導体チップ４１と配線パターン２２との電気的、機械的接続の部分は完全に封止されており、信頼性を大きく損なうような形態にはならない。なお、積層工程おいて、積層プレス板（不図示）とプリプレグ１２Ａとが接着するのを防止するためには、例えば、積層プレス板の積層部材２の側に離型シートを挟んで積層し、その後この離型シートを剥がすようにすればよい。
【００５６】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置について図７を参照して説明する。図７は、さらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図であり、すでに説明した図中に登場の構成要素と同一または相当するものには同一符号を付してある。その部分については加えるべき事項がない限り説明を省略する。
【００５７】
この実施形態は、埋設の半導体チップ４１０として、特に、非接触データキャリア用の半導体チップを設けたものである。そして、内層の配線パターン２２と下面上の配線パターン２１とで渦巻状のアンテナ導体パターンを形成した構成である。すなわち、これ自体で、非接触データキャリアとして機能するように付加価値を高めた形態である。このアプリケーションでは、図示するように、下面上を含めどこにも外部接続端子を設ける必要はない。
【００５８】
非接触データキャリア用半導体チップ４１０は、主たる内部構成要素として、通信回路部（不図示）とメモリ部（不図示）とを有する。通信回路部は、上記のアンテナ導体パターンに接続され、これにより、外部からのデータ読み出し指令信号を受信しかつこれに反応してメモリ部に格納されたデータの出力の仲介を行う。
【００５９】
配線パターン２１、２２で構成されるアンテナ導体パターンは、より具体的に、以下の構成になっている。すなわち、半導体チップ４１０の図示左側の端子（金属バンプ４２）を出発点にそこを渦巻きの内周端として配線パターン２２で外周端まで巡り、この外周端から層間接続体３１で配線パターン２１に導通し、この導通点を、配線パターン２２と同じ方向の渦巻きの外周端として配線パターン２１で内周端まで巡り、この内周端から層間接続体３１および配線パターン２２を介して半導体チップ４１０の図示右側の端子に終点する、という導体パターンである。このような配線パターン２１、２２は、すでに説明したような、金属箔２１Ａ、２２Ａに対するパターニング技術により容易に形成できる。
【００６０】
この実施形態のアンテナ導体パターンは、２つの配線層２１、２２に設けているが、配線層２１、２２のいずれかのみに形成するようにも構成できる。または、このパッケージ化半導体装置の配線板としての特性を活かし、絶縁樹脂層１１の図示下側にさらに絶縁樹脂層、配線層、および絶縁樹脂層を貫通する層間接続体を設けて多層化すれば、渦巻きの巻き数を増加させたアンテナ導体パターンの形成も可能である。
【００６１】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置について図８を参照して説明する。図８は、さらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６２】
この実施形態は、半導体チップ４１の機能面（端子パッドを有する側の面）に向かうようにはんだレジスト６１、絶縁樹脂層１１にそれぞれ穴６１ｈ、１１ｈが設けられている。これらの穴６１ｈ、１１ｈは連通していて、これにより、絶縁樹脂層１２の一部は外気に曝される構造になっている。
【００６３】
図９は、図８に示したパッケージ化半導体装置の製造過程の一部を模式的断面で示す工程図であり、先の実施形態における図４に相当する段階を示している。図９を参照し、絶縁樹脂層１１に穴１１ｈを設けることの意義、効果について説明する。図９に示すように、この積層工程の段階では、積層部材１Ａとして、絶縁樹脂層１１および金属箔２１Ａに貫通孔（連通する穴１１ｈ、２１ｈ）が形成されている。この穴１１ｈ、２１ｈは、図２を参照すると、図２（ｃ）あるいは図２（ｄ）の段階で設けることができる。
【００６４】
そして、図９に示すように積層工程を行うことにより、流動化したプリプレグ１２Ａが半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間に広がりやすくなりこの空間を埋める効果を高めることができる。空隙ができてもその空隙は外界に連通し、空隙が閉じ込められる状態になりにくくなるからである。したがって、半導体チップ４１と絶縁樹脂層１１との間に空隙が残り信頼性の劣化するおそれを低減できる。なお、図８に戻り、はんだレジスト６１に設けられている穴６１ｈは、絶縁樹脂層１１に設けられた穴１１ｈの位置を避けてはんだレジスト６１の層を形成していることによる。この実施形態の付加的な特徴点は、すでに述べた上記の各実施形態に適用することもできる。
【００６５】
次に、本発明のさらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置について図１０を参照して説明する。図１０は、さらに別の実施形態に係るパッケージ化半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。同図において、すでに説明した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については加える事項がない限り説明を省略する。
【００６６】
このパッケージ化半導体装置は、配線板技術を活かして半導体チップ４１を埋設している形態を利用し、半導体チップ４１のほかに、表面実装型の受動素子部品４３をも埋設した形態である。このような受動素子部品４３の埋設により、パッケージ化半導体装置としての付加価値を高めている。受動素子部品４３としては、例えば、バイパスコンデンサ（デカップリングコンデンサ）や、ダンピング抵抗、プルアップまたはプルダウン抵抗などが考えられる。
【００６７】
このような形態は、すでに説明した工程（図２ないし図４）を参照すれば、その応用として容易に製造できることは明らかである。したがって、その製造過程について詳細は省略する。概略として、受動素子部品４３は、その平面的な大きさが例えば０．６ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０３）の部品であり、両端に端子４３ａを有し、その下側が配線層２２による接続用ランドに対向位置している。受動素子部品４３の端子４３ａと接続用ランドとは、はんだ４６によりあらかじめ電気的、機械的に接続される。この実施形態の付加的な特徴点は、すでに述べた上記の各実施形態に適用することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１、１Ａ…積層部材、２…積層部材、３…積層部材、１１…絶縁樹脂層、１１Ａ…プリプレグ、１１ｈ…穴、１２…絶縁樹脂層、１２Ａ…プリプレグ、１３…絶縁樹脂層、１４…絶縁樹脂層、１４Ａ…プリプレグ、２１…配線層（配線パターン）、２１Ａ…金属箔（銅箔）、２１ｈ…穴、２２…配線層（配線パターン）、２２Ａ…金属箔（銅箔）、２５Ａ…金属箔（ダミー銅箔）、３１…層間接続体（導電性ペースト印刷による導電性バンプ）、４１…半導体チップ、４２…金属バンプ、４３…受動素子部品（チップコンデンサ）、４３ａ…端子、４５…はんだ、４５Ａ…クリームはんだ、４６…はんだ、６１，６２…はんだレジスト、６１ｈ…穴、７１…半導体チップ用開口部、４１０…非接触データキャリア用半導体チップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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