(57)【要約】      （修正有）【課題】帯電し難く、信頼性の高い電子装置を提供する。【解決手段】電子装置１は、内部に電子部品５を備えた基板２と、基板２の第１面から、第１面の裏面となる第２面まで貫通し、電子部品５と電気的に独立した導電性のビア９と、基板２の第１面側に設けられ、ビア９を露出させる開口部７ａを有すると共に、ビア９と接触している絶縁膜７と、基板２の第２面側に設けられ、ビア９と電気的に接続された電極３と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電子部品を備えた基板と、
前記基板の第１面から、前記第１面の裏面となる第２面まで貫通し、前記電子部品と電気的に独立した導電性のビアと、
前記基板の前記第１面側に設けられ、前記ビアを露出させる開口部を有すると共に、前記ビアと接触している絶縁膜と、
前記基板の前記第２面側に設けられ、前記ビアと電気的に接続された電極と、
を、備える電子装置。
【請求項２】
前記ビアは、前記基板のダイシングラインに沿って設けられた請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記電極は、前記基板のダイシングラインに沿って設けられた請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記ビアは、前記電子部品が配置された領域とずらして設けられた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記電極は、前記電子部品が配置された領域とずらして設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記ビアは、前記基板のダイシングラインに沿って、隣接するビアと間隔を空けて設けられた請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
支持基板上にビアを、その一端面を接地させて載置するとともに、前記支持基板上に回路形成面を接地させ、前記ビアと間隔を空けて電子部品を載置する工程と、
少なくとも、前記ビアの他端面を露出させた状態で、前記ビア及び前記電子部品の周囲に樹脂素材を供給し、基板を形成する工程と、
前記基板を前記支持基板から取り外す工程と、
前記基板において前記支持基板と対向していた面に、前記ビアの一端面を露出させる第１開口部と、電子部品の回路形成面を露出させる第２開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記基板の前記ビアの前記他端面が露出している面に、前記ビアと電気的に接続される電極を設ける工程と、
前記回路形成面にプラズマを照射する工程と、
前記回路形成面に配線を設ける工程と、
を含む電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書開示の発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を備えた基板（回路基板）上に配線を形成する際、エッチングや、金属酸化膜の除去などを目的として、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）、フッ素等を用いたプラズマ処理を行うことがある。ところが、このようなプラズマ処理が行われると、電荷が貯まりやすい絶縁膜にもプラズマが照射されるため、帯電による誘電率上昇、絶縁破壊などの絶縁膜ダメージや、基板内に内蔵した電子部品の損傷が生じる可能性がある。このような問題に関連し、シリコン基板に接続電極を接続させ、接続電極と電気的に接続された配線や、上層のビアや配線を介して半導体デバイス内に電荷を分散したり、外部に放出したりすることが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今、ＦＯ―ＷＬＰ（Fan-out Wafer Level Package）、２．５次元集積回路（２．５Ｄ−ＩＣ）や３次元集積回路（３Ｄ−ＩＣ）等、基板内に電子部品を内蔵した電子装置が登場している。このような電子装置の製造過程においても、プラズマ処理が行われ、プラズマの照射に起因するチャージアップ等の問題が生じうる。基板内に電子部品を内蔵した電子装置は、電荷が非常に蓄積しやすい構造となっており、前述のプラズマ照射によって絶縁膜上に蓄積した電荷が、選択的に電子部品へと流入し、電子部品内部に形成された回路素子を破壊してしまう。このように、電荷が蓄積しやすい構造に対する対策として、特許文献１は、不十分であり、電子装置の製造過程中に蓄積する絶縁膜上の電荷を直ちに基板外へと逃がす必要がある。
【０００５】
１つの側面では、本明細書開示の電子装置は、帯電し難く、信頼性の高い電子装置を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書開示の電子装置は、内部に電子部品を備えた基板と、前記基板の第１面から、前記第１面の裏面となる第２面まで貫通し、前記電子部品と電気的に独立した導電性のビアと、前記基板の前記第１面側に設けられ、前記ビアを露出させる開口部を有すると共に、前記ビアと接触している絶縁膜と、前記基板の前記第２面側に設けられ、前記ビアと電気的に接続された電極と、を備える。
【０００７】
本明細書開示の電子装置の製造方法は、支持基板上にビアを、その一端面を接地させて載置するとともに、前記支持基板上に回路形成面を接地させ、前記ビアと間隔を空けて電子部品を載置する工程と、少なくとも、前記ビアの他端面を露出させた状態で、前記ビア及び前記電子部品の周囲に樹脂素材を供給し、基板を形成する工程と、前記基板を前記支持基板から取り外す工程と、前記基板において前記支持基板と対向していた面に、前記ビアの一端面を露出させる第１開口部と、電子部品の回路形成面を露出させる第２開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記基板の前記ビアの前記他端面が露出している面に、前記ビアと電気的に接続される電極を設ける工程と、前記回路形成面にプラズマを照射する工程と、前記回路形成面に配線を設ける工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書開示の電子装置及び電子装置の製造方法によれば、帯電し難く、信頼性の高い電子装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施形態の電子装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は複数の電子装置が形成されたウエハを基板の第１面側から観た様子を示す説明図である。
【図３】図３は複数の電子装置が形成されたウエハを基板の第２面側から観た様子を示す説明図である。
【図４】図４は個片化する以前の電子装置の一部を示す説明図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は実施形態の電子装置の製造工程の一部を示す説明図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は実施形態の電子装置の製造工程の一部を示す説明図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ−２）は実施形態の電子装置の製造工程の一部を示す説明図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は実施形態の電子装置の製造工程の一部を示す説明図である。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は実施形態の電子装置の製造工程の一部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。
【００１１】
（実施形態）
まず、図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態の電子装置１について説明する。図１は実施形態の電子装置の概略構成を示す説明図である。図２は複数の電子装置が形成されたウエハを基板の第１面側から観た様子を示す説明図である。図３は複数の電子装置が形成されたウエハを基板の第２面側から観た様子を示す説明図である。図４は個片化する以前の電子装置の一部を示す説明図である。
【００１２】
電子装置１は、内部に電子部品５を備えた基板２を有する。本実施形態における基板２は、樹脂基板である。電子装置１は、基板２の第１面２ａから、この第１面２ａの裏面となる第２面２ｂまで貫通し、電子部品５と電気的に独立した導電性のビア９を備える。電子装置１は、基板２の第１面２ａ側に設けられ、ビア９を露出させる第１開口部７ａを有すると共に、ビア９と接触している絶縁膜７を備える。さらに、電子装置１は、基板２の第２面２ｂ側に設けられ、ビア９と電気的に接続された電極３を備える。
【００１３】
本実施形態における電子装置１は、ウエハーレベルパッケージであるが、従来公知の、例えば、ファンアウト型ウエハーレベルパッケージや、ダイレベルパッケージ等としてもよい。
【００１４】
電子部品５は、回路形成面５ａを備える。本実施形態における電子部品５は、シリコンデバイスであるが、これに限定されず、従来公知である、例えば、化合物半導体デバイス、チップ部品、センサ等であってもよい。
【００１５】
基板２は、電子部品５が内蔵されていればよい。なお、本実施形態における基板２の素材は、樹脂が含まれていれば特に限定されないが、機械的強度の観点からフィラーやガラスクロスなどの補強剤を含む方が好ましい。また、素材となる樹脂は耐熱性の観点から、エポキシ樹脂やマレイミド樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。
【００１６】
ビア９は、電子装置１の製造工程において、電荷を基板２の外部へ送出するために設けられる。ビア９は、導電性であり、電子部品５と電気的に独立している。これは、電子装置の製造工程において、ビア９が電子部品５と電気的に接続されていると、プラズマ照射によって蓄積した電荷が電子部品を損傷させる可能性があることから、これを回避するためである。ビア９の材質は導電性物質であれば特に限定されないが、電荷を効果的に放出するために電気抵抗をできるだけ低くする方が好ましい。このような導電性物質としては、銅、アルミ、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、錫などの金属単体もしくは合金などが挙げることができ、適宜選定することができる。また、これらのビア９の形成は、電解めっき、無電解めっき、スパッタ法などの一般的な金属膜の成長方法で形成することができるが、本実施形態では、金属製のピンを基板２に埋設することでビア９を、設けている。ビア９の形状は、円柱状であっても四角柱状であっても構わない。
【００１７】
ビア９は、電子部品５と電気的に独立している。すなわち、ビア９は、電子部品５と接触することがないように設けられている。このように、ビア９を電子部品５と独立させるために、エッチングプロセスやメタルマスク法により電極形成しても良い。
【００１８】
ビア９は、基板２上に形成された絶縁膜７と接触すると共に、絶縁膜７に設けられた開口部から露出できれば、その構造や、形状、寸法は限定されない。しかしながら、プラズマの照射によって蓄積する電荷を効率的に放出するために、ビア９の露出面積は大きいことが好ましい。
【００１９】
ビア９は、電子部品５と電気的に独立しており、プラズマの照射によって蓄積された電荷が放出できればよいが、本実施形態では、図２に示すようにウエハ１０を個片化する際の基板２のダイシングライン１１に沿って設けられている。また、ビア９は、図１や図４に示すように、電子部品５が配置された領域Ｓとずらして設けられている。このようにビア９を配置するのは、電子部品５との間隔をできるだけ確保し、ビア９を介して基板２の外部へ放出される電荷の影響をできるだけ電子部品５へ与えないようにするためである。また、ビア９をこのように配置することで、電子装置１の小型化を図ることができる。
【００２０】
ビア９は、基板２の周囲を囲むように、すなわち、ダイシングライン１１に沿って隙間を空けずに配置したり、基板２の周囲を囲むように、額縁状に配置したりしてもよい。ただし、電子装置１の製造工程を考慮すると、ダイシングライン１１に沿って、隙間を空けてビアを配置することが好ましい。仮に、ダイシングライン１１に沿って隙間を空けずにビア９を配置した場合、電子装置１の製造工程の基板形成の際に、基板を形成する樹脂封入を阻害し、樹脂が基板形状の全域に充てんされない可能性がある為である。
【００２１】
電極３は、基板２の第２面２ｂ側に設けられている。電極３は、ビア９と電気的に接続されている。このため、ビア９の配置と同様に、基板２のダイシングライン１１に沿って設けられている。また、電極３は、図１や図４に示すように、電子部品５が配置された領域Ｓとずらして設けられている。このような電極３は、電子装置１の製造工程において、図３に示すように、ウエハ１０の最外周に設けた外周部電極４に接続させることが好ましい。これにより、電子装置１の製造工程において、電荷を効率よく放出することができるようになる。また、電極３をダイシングライン１１に沿って設けることで、個片化された電子装置１を搬送する際に発生する静電気を放出することができる。なお、個片化された電子装置１から静電気を放出するために、電極３を電子装置１の一部に設けてもよい。
【００２２】
つぎに、このような電子装置１の製造方法の一例について説明する。一つ一つの電子装置１は、ウエハ１０を個片化することで得る。まず、図５（Ａ）に示すように、支持基板２０上にビア９を、その一端面９ａを接地させて載置する。また、支持基板２０上に回路形成面５ａを接地させ、ビア９と間隔を空けて電子部品５を載置する。ここで、本実施形態では、ビア９は銅製のピン部材を用いる。また、支持基板はＳＵＳ製であり、その表面に仮接着剤２１を塗布し、ビア９及び電子部品５を載置する。本実施形態では、仮接着剤２１として、熱可塑性接着剤が用いられている。
【００２３】
そして、図５（Ｂ）に示すように、基板２を形成する樹脂素材２３を供給し、成形鋳型２２で成型する。樹脂素材２３は、シリカフィラーを含む液状のエポキシ樹脂系の電子部品封止材である。成形鋳型２２は、図５（Ｃ）に示すように、樹脂素材を加圧し、電子部品５が内蔵された基板２の形状を得る。この際、本実施形態では、成形鋳型２２による加圧力は、１０ｋＰａとしている。
【００２４】
つぎに、支持基板２０上に載置された状態の基板２を８０℃〜１７０℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性接着剤を反応させ、図６（Ａ）に示すように、成形鋳物２２から基板２を取り出すとともに、基板２を支持基板２０から取り外す。そして、取り外した基板２を１８０℃〜２５０℃のオーブン中で１時間焼成する。
【００２５】
つぎに、図６（Ｂ）に示すように、絶縁膜７を形成する。第１の絶縁膜７には、ビア９の一端面９ａを露出させるための第１開口部７ａと、電子部品５の回路形成面５ａに設けられた配線部８を露出させるための第２開口部７ｂを設ける。第１の絶縁膜は、感光性ポリイミド樹脂材をスピンコートで塗布し、１５０℃のホットプレートで２分の仮硬化を行う。その後、第１開口部７ａ及び第２開口部７ｂを形成するためのビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像することで第１開口部７ａと第２開口部７ｂを形成する。その後、窒素雰囲気のオーブンを用いて１８０℃〜２５０℃、１時間の条件で本硬化させる。このとき、電子部品５の電極サイズはφ１００μｍであり、第１の絶縁膜７の膜厚は約１０μｍ、形成した第１開口部７ａ、第２開口部７ｂの径は、ともにφ７０μｍである。
【００２６】
つぎに、以後の工程でプラズマ処理が施される可能性を考慮して、基板２のビアの他端面９ｂが露出している第２面２ｂに、ビア９と電気的に接続される電極３を設ける。なお、電極３を形成する際にも、基板２の第２面２ｂ側にプラズマ処理が施される。この際、第１の絶縁膜７に設けた第２開口部７ｂから露出する電子部品５にプラズマが直接照射されないが、第２面２ｂへのプラズマ処理によるプラズマ回り込みによる帯電の影響を排除する為、第２開口部７ｂに保護膜を付けても良い。
【００２７】
電極３は、ビア９と直接接続することが必要である。このため、樹脂素材２３によってビア９が基板２の第２面２ｂに露出していない場合は研磨や研削によって露出させておく。以下の説明では、ビア９が基板２の第２面２ｂに露出していることを前提として説明する。
【００２８】
図６（Ｃ）に示すように、基板２の第２面に密着層として厚さ０．１μｍのＴｉ層（図示せず）及びシード層２４として厚さ０．５μｍのＣｕをスパッタ法により順次形成する。その後、ノボラック型の液状レジストをスピンコート法により塗布する。そして、ビア９と重なるよう配置された電極３および引き出し配線パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジスト２５を露光し、現像して、電極３を形成するパターンを得る。
【００２９】
ついで、図７（Ａ）に示すように、電気Ｃｕめっきにより、パターン部へめっきする。このとき、電気Ｃｕめっきは、高さが５μｍ程度になるようにした。次に、図７（Ｂ）に示すように、レジスト２５をＮ−メチル−２−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジスト２５の被覆によってめっきされなかった部分のシード層２４を形成するＣｕを過硫酸アンモニウム溶液にて、Ｔｉをフッ素プラズマにて順次エッチングして、電極３を得る。
【００３０】
このように、電荷を基板２の外部へ放出するビア９及び電極３を設けた後、第２開口部７ｂを通じた配線工程へ移行する。配線工程では、まず、図７（Ｃ−１）に示すように、第１の絶縁膜７に設けた第２開口部７ｂから露出した電子部品５の配線部８の金属酸化膜を除去するため、Ａｒガスを用いたプラズマ表面処理を施す。このとき、絶縁膜７の表面に蓄積された電荷は、図７（Ｃ−２）に矢示２６で示すように、ビア９を介して電極３へと放出される。これにより、帯電が抑制される。この結果、絶縁膜７や基板２、及び電子部品５の損傷が抑制される。
【００３１】
このようなプラズマ処理を行った後、図８（Ａ）に示すように、密着層として厚さ０．１μｍのＴｉ（図示せず）およびシード層２７として厚さ０．５μｍのＣｕをスパッタ法により順次形成する。その後、ノボラック型の液状レジストをスピンコート法により塗布する。これにより、φ７０μｍの第２開口部７ｂと重なるよう配置されたφ１００μｍのランドパターンおよび５μｍ幅の配線パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジスト２８を露光し、現像する。これにより、所定の位置に配線パターンを形成した。
【００３２】
つぎに、図８（Ｂ）に示すように、電気Ｃｕめっきにより配線パターンへめっきし、配線２９を形成した。このとき、電気Ｃｕめっきは高さが５μｍ程度になるようにめっきした。
【００３３】
つぎに、図８（Ｃ）に示すように、レジスト２８をＮ−メチル−２−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジスト２８の被覆によってめっきされなかった部分のシード層２７を形成するＣｕを過硫酸アンモニウム溶液にて、Ｔｉをフッ素プラズマにて順次エッチングする。
【００３４】
その後、図９（Ａ）に示すように、第２の絶縁膜３１として感光性ポリイミド樹脂材をスピンコートで塗布し、１５０℃のホットプレートで２分の仮硬化を行った後、所望のビアパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーで露光し、現像して、開口部３１ａを形成した。その後、窒素雰囲気のオーブンを用いて１８０℃〜２５０℃１時間で本硬化させた。このとき第２の絶縁膜３１の膜厚は約１０μｍであった。以後、同様の工程を経ることで、配線３０、３０ａ及び３０ｂを形成する。
【００３５】
また、必要に応じて、図９（Ｂ）に示すように、第３絶縁膜３２や配線３３を形成する。なお、ビア９にはＣｕめっきを行わないため、ガラスマスクの配線パターンにおいてはレジストにてマスクを施した。
【００３６】
配線の形成が終了した後は、ウエハを個片化することで、電子装置１を得ることができる。本実施形態の電子装置１は、配線形成時のプラズマ処理が行われる際に、ビア９及び電極３を通じて電化が放出されるため、信頼性が高い。また、製造工程における歩留まりも良好である。
【００３７】
本実施形態では、３層の絶縁膜及び配線層を形成しているが、さらに多くの層を形成してもよい。この場合も上記と同様の工程を繰り返せばよい。また、配線層の形状は、一例であり、他の形状の配線層としてもよい。
【００３８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  電子装置
２  基板
２ａ  第１面
２ｂ  第２面
３  電極
４  外周部電極
５  電子部品
５ａ  回路形成面
７、３１、３２  絶縁膜
７ａ  開口部
７ｂ  開口部
８  配線部
９  ビア
９ａ  一端面
１０  ウエハ
１１  ダイシングライン
２０  支持基板
２１  仮接着剤
２２  成型鋳型
２３  樹脂素材
２４、２７  シード層
２５、２８  レジスト
２９、３０、３３  配線
【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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