(57)【要約】      （修正有）【課題】高放熱性能の埋め込み型チップパッケージを提供する。【解決手段】チップパッケージは、誘電インターポーザー１０１、その第一表面１０１ａに設けられる第一金属層１０２と、第二表面１０１ｂに設けられる第二金属層１０４を備える両面基板１００と、誘電インターポーザー１０１に形成され、第一金属層１０２を底部とする凹みと、凹みに設けられ、第一金属層１０２と熱接触する底面を有するチップ２００と、チップ２００の側辺と誘電インターポーザー１０１の間の間隙に充填されるビルドアップ材料層２５０と、ビルドアップ材料層２５０に形成され、少なくとも１つのコンタクトプラグ２８２ｂを介してチップ２００のアクティブ面２００ａに設けられるボンディングパッド２２０と電気的に接続される少なくとも１つの相互接続層とを含む。そのうちチップ動作による発熱は第一金属層１０２を介して外部に即時に伝導される。【選択図】図２３
2008141144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高放熱性能の埋め込み型チップパッケージであって、
誘電インターポーザーと、誘電インターポーザーの第一表面に設けられる第一金属層と、誘電インターポーザーの第二表面に設けられる第二金属層を備える両面基板と、
第二金属層と誘電インターポーザーに形成され、第一金属層を底部とする凹みと、
凹みの中に設けられ、第一金属層と熱接触する底面を有するチップと、
第二金属層とチップのアクティブ面を被覆しながら、チップの側辺と誘電インターポーザーの間の間隙に充填されるビルドアップ材料層と、
ビルドアップ材料層に形成され、少なくとも１つのコンタクトプラグを介して、チップのアクティブ面に設けられるボンディングパッドと電気的に接続される少なくとも１つの相互接続層とを含み、
そのうちチップ動作による発熱は第一金属層を介して外部に即時に伝導されることを特徴とするチップパッケージ。
【請求項２】
前記誘電インターポーザーはガラス繊維または樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載のチップパッケージ。
【請求項３】
前記チップパッケージは更に、チップの底面と第一金属層の間に設けられる粘着層を含むことを特徴とする請求項１記載のチップパッケージ。
【請求項４】
前記粘着層は熱伝導グリスを含むことを特徴とする請求項３記載のチップパッケージ。
【請求項５】
前記ビルドアップ材料層は、ＡＢＦ（商品名―味の素ビルドアップ膜）、エポキシ樹脂またはプリプレグを含むことを特徴とする請求項１記載のチップパッケージ。
【請求項６】
前記チップパッケージは更に、相互接続層に設けられるソルダーレジスト層を含むことを特徴とする請求項１記載のチップパッケージ。
【請求項７】
前記ソルダーレジスト層は、相互接続層を一部露出させる少なくとも１つの開口を有し、開口の中にはソルダーボールが設けられることを特徴とする請求項６記載のチップパッケージ。
【請求項８】
前記チップは第一金属層の表面に直接に設置されることを特徴とする請求項１記載のチップパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＩＣ実装技術に関し、特に放熱性能を向上させるように改良された埋め込み型チップの実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）の発展に伴い、高性能マイクロプロセッサーの実装設計はますます複雑となる。将来のマイクロプロセッサーについては、信号ピンの数量が更に増えること、ピンのインピーダンス及びピン間クロストークの制御に対する要求が一層厳しくなること、現在より優れた電力消費及び放熱性能が要求されることが予想される。特に超小型電子実装にとって、電気的性能と発熱の管理は重要な課題である。まず電気的性能に関し、信号の完全性及び半導体素子の動作周波数を最大限に維持するためには、素子−パッケージ−主基板の誘導リアクタンスを小さくしなければならない。また、半導体チップが設けられる領域での放熱も、実装設計で考慮すべき点である。
【０００３】
電気的性能と放熱のほか、最終製品のコンパクト化の要求が続いている中、パッケージの小型化、入力・出力接続の集積化も問題となっている。すなわち、将来のマイクロプロセッサーに関し、複数のチップ及び光電子部品をパッケージに高密度に集積すること、部品間隔の縮小・部品間相互接続の増加、信号タイミング、インピーダンス整合及び雑音制御に対する要求が厳しくなることが予想される。ＦＧＰＧＡ（フリップチップピングリッドアレイ）のような従来の実装技術は、もはやこの要求を満足することができない。
【０００４】
前記問題の解決に鑑み、インテル社はＢＢＵＬ（バンプなしビルドアップレイヤー）技術を開発した。ＢＢＵＬ技術は、従来パッケージと基板間の電気的接続手段とされるソルダーボールを利用せず、それに代わってチップを基板に直接に埋め込み、これを基板上の銅線と接続させることを内容とする。
【０００５】
図１から図７を参照する。図１から図７は従来のＢＢＵＬ実装技術を表す説明図である。まず図１に示すように、上表面１０ａと下表面１０ｂを備える基板１０を設ける。次に図２に示すように、上表面１０ａと下表面１０ｂを貫通して基板１０に貫通孔１２を形成する。
【０００６】
更に図３に示すように、基板１０の下表面１０ｂに粘着テープ１４を貼付する。粘着テープ１４は、基板１０の下表面１０ｂに付着するための粘着層１３を有する。粘着テープ１４と貫通孔１２の間には凹み１５が形成されている。
【０００７】
続いて図４に示すように、チップ２０のアクティブ面２０ａを下に向いて、凹み１５の中に装着する。チップ２０のアクティブ面２０ａには複数のボンディングパッド２２が設けられ、上に向いている底面２０ｂは基板１０の上表面１０ａと高さが一致している。チップ２０は、粘着層１３を介して粘着テープ１４に固定される。
【０００８】
次いで図５に示すように、基板１０とチップ２０の間隙にアンダーフィル剤３０を注入し、チップ２０を基板１０に固定する。その後、図６に示すように、粘着テープ１４をはずして、チップ２０のアクティブ面２０ａを露出させる。
【０００９】
最後に、図７に示すように、基板１０の下表面１０ｂ及びチップ２０のアクティブ面２０ａにワイヤリングを積層し、金属相互接続層４０を形成する。金属相互接続層４０は、誘電層４２、誘電層４４、誘電層４６、各誘電層に形成された金属導線、ソルダーレジスト層４８、及びソルダーボール４９を含む。
【００１０】
上記ＢＢＵＬ技術は、ワイヤリングの積層時に欠陥が形成しやすいという欠点が指摘されている。例えば、上記粘着テープ１４を取り外すとき、チップ２０のアクティブ面２０ａのボンディングパッド２２に接着剤を残し、製品の歩留まりを低下させる場合がある。製品歩留まりの低下にしたがい、ＢＢＵＬ実装技術の実用性も低下することを免れない。
【００１１】
また、半導体チップ、アンダーフィル剤３０と基板１０は熱膨張係数（ＣＴＥ）がそれぞれ異なっているため、ワイヤリングを積層するときに亀裂が生じうる。のみならず、ＢＢＵＬ技術によるパッケージは放熱性能が望ましくない。したがって、ＢＢＵＬ実装技術は、未だに解決と改善を待つ問題点が多数残っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は前記従来の問題を解決するため、改良された埋め込み型チップ実装技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は高放熱性能の埋め込み型チップパッケージを提供する。該チップパッケージは、誘電インターポーザーと、誘電インターポーザーの第一表面に設けられる第一金属層と、誘電インターポーザーの第二表面に設けられる第二金属層を備える両面基板と、第二金属層と誘電インターポーザーに形成され、第一金属層を底部とする凹みと、凹みの中に設けられ、第一金属層と熱接触する底面を有するチップと、第二金属層とチップのアクティブ面を被覆しながら、チップの側辺と誘電インターポーザーの間の間隙に充填されるビルドアップ材料層と、ビルドアップ材料層に形成され、少なくとも１つのコンタクトプラグを介してチップのアクティブ面に設けられるボンディングパッドと電気的に接続される少なくとも１つの相互接続層とを含む。そのうちチップ動作による発熱は第一金属層を介して外部に即時に伝導される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は下記の特長を有する。
（１）本発明は両面基板を出発原料とし、基板に凹みを形成するときは基板を貫通することなく、適量のレーザー、ドリルもしくはフライスを用いて、下記第一金属層にまで穴を開け、それによって形成された凹みの中にチップを設けて第一金属層と接続させる。したがって、チップ動作時の発熱は、それと接触する第一金属層を介して外部に即時に伝導される。
（２）チップのアクティブ面に複数のボンディングパッドを設け、粘着テープを不要とするため、接着剤が残るおそれはない。
（３）アンダーフィル剤でチップを固定するのでなく、基板ビルドアップ材料とされる絶縁材を真空環境において圧延し、これを凹みの中に充填してチップを固定する。アンダーフィル剤は不要とされるため、熱膨張係数の差による亀裂の発生率は確実に低くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。
【００１６】
図８から図２３を参照する。図８から図２３はこの発明による埋め込み型チップ実装技術を表す断面図である。まず図８に示すように、両面銅張積層板（ＣＣＬ）などの両面基板１００を設ける。両面基板１００は、誘電インターポーザー１０１と、誘電インターポーザー１０１の第一表面１０１ａに設けられる第一金属層１０２と、誘電インターポーザー１０１の第二表面１０１ｂに設けられる第二金属層１０４とを含む。誘電インターポーザー１０１はガラス繊維または樹脂からなり、第一金属層１０２と第二金属層１０４は銅、鉄、金、またはアルミニュームからなる。
【００１７】
次に図９に示すように、第一金属層１０２と第二金属層１０４にそれぞれドライ膜１０６ａ、１０６ｂ（例えばフォトレジスト）を形成し、更にフォトリソグラフィー工法でドライ膜１０６ｂに開口１０７をつくり、第二金属層１０４を一部露出させる。開口１０７は、後に第二金属層１０４に形成される銅ウィンドウの位置を定める機能を有する。
【００１８】
続いて図１０に示すように、ドライ膜１０６ａ、１０６ｂをエッチングマスクとしてエッチング工程を行い、開口１０７における第二金属層１０４を食刻し、銅ウィンドウ１０９を形成する。その後、ドライ膜１０６ａ、１０６ｂを除去する。
【００１９】
その後、図１１に示すように、レーザーや機械的穴あけ加工、もしくはフライス加工を利用し、銅ウィンドウ１０９を介して誘電インターポーザー１０１の中に凹み１１０を形成する。凹み１１０は側壁１１０ａと、第一金属層１０２の表面を境界とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施例では、前記レーザー穴あけ加工として二酸化炭素レーザーが利用され、レーザーのエネルギーは、銅のレーザー吸収率を低くし、誘電インターポーザー１０１のレーザー吸収率を高くするように調整されている。もっとも、本発明は二酸化炭素レーザーに限らず、銅のレーザー吸収率を低くし、誘電インターポーザー１０１のレーザー吸収率を高くするようにエネルギーが調整できるレーザーであれば、いずれも本発明に適する。このようなレーザーを用いれば、レーザーは第一金属層１０２に穴を開けることにとどまり、第二金属層１０２を貫通することはない。
【００２１】
その後、図１２に示すように、凹み１１０の中にチップ２００を入れる。チップ２００の底面２００ｂは、粘着層２１０を介して、凹み１１０の中の第一金属層１０２の表面に付着する。この粘着層２１０は例えば、放熱効果のある熱伝導グリスである。注意すべきは、本発明のその他の実施例として、粘着層２１０を用いず、チップを第一金属層１０２の表面に直接に設けることも可能である。チップ２００のアクティブ面２００ａには複数のボンディングパッド２２０が設けられている。粘着テープは不要とされるので、接着剤が残るおそれはない。
【００２２】
したがって、チップ２００動作時の発熱は、チップ２００と接触する第一金属層１０２を介して外部に即時に伝導される。熱伝導性が良好な銅を使用するので、上記パッケージは従来のものより放熱機能が優れている。
【００２３】
続いて図１３に示すように、第二金属層１０４とチップ２００のアクティブ面２００ａに、エポキシ樹脂、ＡＢＦ（商品名―味の素ビルドアップ膜）もしくはプリプレグなどのビルドアップ材料膜２５０を被覆させ、更に真空環境で圧延工程を行い、熱と圧力を加えてビルドアップ材料膜２５０を凹み１１０の中、チップ２００と側壁１１０ａ間の間隙に充填する。ビルドアップ材料膜としてはＡＢＦを使用することが望ましい。ＡＢＦとは、味の素社が開発した、基板ビルドアップ用のエポキシ樹脂材料である。
【００２４】
この発明の更なる特長は、アンダーフィル剤を用いてチップ２００を固定するのでなく、その代わりにＡＢＦ、エポキシ樹脂またはプリプレグなど、ビルドアップ材料とされる絶縁材を真空環境で圧延し、凹み１１０の中に充填する。アンダーフィル剤は不要とされ、製品を構成する材料が一種類減っているので、熱膨張係数の差による亀裂の発生確率は低くなる。
【００２５】
その後、図１４に示すように、レーザー穴あけ工程を実行する。基板を所定の位置に置いた後、レーザーを用いてビルドアップ材料膜２５０に複数のコンタクトホール２６０ａ、２６０ｂをつくる。コンタクトホール２６０ａは第二金属層１０４を一部露出させ、コンタクトホール２６０ｂはチップ２００のアクティブ面２００ａに対応するボンディングパッド２２０を露出させる。また、ビルドアップ材料によっては、レーザーでなくフォトリソグラフィー工程を利用することも可能である。
【００２６】
続いて図１５に示すように、スミア除去工程を実行し、それと同時にビルドアップ材料膜２５０を粗面化する。スミア除去は、プラズマを利用することが望ましい。なぜならば、従来のウェットプロセスは、処理液の濃度、温度または寿命に大きく影響され、それと比べ、プラズマによるドライプロセスを利用したほうが、品質が安定しているからである。
【００２７】
次に図１６に示すように、無電解銅めっき工程を行い、ビルドアップ材料膜２５０の表面、コンタクトホール２６０ａ、２６０ｂ、及び第一金属層１０２の表面に化学銅めっき層２６２を形成する。また、無電解めっきでなく、スパッタリング法を利用することも可能である。スパッタリング法は、片面に実行可能、かつ品質が安定している点で優れている。次いで図１７に示すように、化学銅めっき層２６２の表面にドライ膜２７０（例えばフォトレジスト）を形成する。
【００２８】
その後、図１８に示すように、フォトリソグラフィー工程を利用し、ドライ膜２７０に導線トレンチパターン２７０ａ、２７０ｂを形成する。導線トレンチパターン２７０ａはコンタクトホール２６０ａを露出させ、導線トレンチパターン２７０ｂはコンタクトホール２６０ｂを露出させる。
【００２９】
次に図１９に示すように、銅めっき工程を行い、導線トレンチパターン２７０ａ、２７０ｂとコンタクトホール２６０ａ、２６０ｂの中に、それぞれワイヤーパターン層２８０ａ、２８０ｂと金属プラグ２８２ａ、２８２ｂを形成する。その後、図２０に示すようにドライ膜２８０を取り外す。もっとも、製作工程上や設計上の要求に応じ、図１３〜図２０の工程を繰り返し実行することも可能である。
【００３０】
更に図２１に示すように、ワイヤーパターン層２８０ａ、２８０ｂと金属プラグ２８２ａ、２８２ｂの製作に次いで、ワイヤーパターン層２８０ａ、２８０ｂの表面にソルダーレジスト層２９０を塗布する。その後、図２２に示すように、フォトリソグラフィー工程でソルダーレジスト層２９０に開口２９０ａ、２９０ｂを形成し、ワイヤーパターン層２８０ａ、２８０ｂを露出させる。最後に、開口２９０ａ、２９０ｂの中にソルダーボール３００を形成する。
【００３１】
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明はチップを収容する凹みを製作するとき、基板を貫通することなく、適量のレーザーを利用して一定の深さまで穴を開けるため、従来の粘着テープは不要とされる。かかる技術は実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第一説明図である。
【図２】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第二説明図である。
【図３】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第三説明図である。
【図４】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第四説明図である。
【図５】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第五説明図である。
【図６】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第六説明図である。
【図７】従来のＢＢＵＬ実装技術を表す第七説明図である。
【図８】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第一断面図である。
【図９】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第二断面図である。
【図１０】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第三断面図である。
【図１１】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第四断面図である。
【図１２】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第五断面図である。
【図１３】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第六断面図である。
【図１４】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第七断面図である。
【図１５】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第八断面図である。
【図１６】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第九断面図である。
【図１７】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十断面図である。
【図１８】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十一断面図である。
【図１９】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十二断面図である。
【図２０】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十三断面図である。
【図２１】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十四断面図である。
【図２２】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十五断面図である。
【図２３】この発明による埋め込み型チップ実装技術を表す第十六断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０                  基板
１０ａ                上表面
１０ｂ                下表面
１２                  貫通孔
１３、２１０          粘着層
１４                  粘着テープ
１５、１１０          凹み
２０、２００          チップ
２０ａ、２００ａ      アクティブ面
２０ｂ、２００ｂ      底面
２２、２２０          ボンディングパッド
３０                  アンダーフィル剤
４４                  金属相互接続層
４２、４４、４６      誘電層
４８、２９０          ソルダーレジスト層
４９、３００          ソルダーボール
１００                両面基板
１０１                誘電インターポーザー
１０１ａ              第一表面
１０１ｂ              第二表面
１０２                第一金属層
１０４                第二金属層
１０６ａ、１０６ｂ、２７０  ドライ膜
１０７、２９０ａ、２９０ｂ  開口
１０９                銅ウィンドウ
２５０                ビルドアップ材料層
２６０ａ、２６０ｂ    コンタクトホール
２６２                化学銅めっき層
２７０ａ、２７０ｂ    導線トレンチパターン
２８０ａ、２８０ｂ    ワイヤーパターン層
２８２ａ、２８２ｂ    金属プラグ
【図１】
2008141144.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008141144.tif 000005
【図４】
2008141144.tif 000006
【図５】
2008141144.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008141144.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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