(57)【要約】【課題】回路素子にダメージをあまり与えることなく配線を形成する技術を提供する。【解決手段】半導体モジュールの製造方法において、絶縁層１６の一方の面上に導電性バンプ２０を形成する第１の工程と、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させる第２の工程と、導電性バンプ２０の露出した箇所および絶縁層１６の他方の面上に第１の配線層１８を設ける第３の工程と、回路素子が形成された半導体基板であって、基板の表面に電極が形成されている半導体基板を用意する第４の工程と、第３の工程により第１の配線層１８が設けられた導電性バンプ２０と、電極とを対向させた状態で、絶縁層１６と半導体基板とを圧着して導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む第５の工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、
前記絶縁層の他方の面から前記導体部を露出させる第２の工程と、
前記導体部の露出した箇所および前記絶縁層の他方の面上に第１の配線層を設ける第３の工程と、
回路素子が形成された基板であって、該基板の表面に第２の配線層が形成されている基板を用意する第４の工程と、
前記第３の工程により前記第１の配線層が設けられた前記導体部と、前記第２の配線層とを対向させた状態で、前記絶縁層と前記基板とを圧着して前記導体部を前記絶縁層に埋め込む第５の工程と、
を含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有する絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、
前記絶縁層の他方の面から前記導体部を露出させる第２の工程と、
前記導体部の露出した箇所および前記絶縁層の他方の面上に第１の配線層を設ける第３の工程と、
回路素子が形成された基板であって、該基板の表面に第２の配線層が形成されている基板を用意する第４の工程と、
前記第３の工程により前記第１の配線層が設けられた前記導体部と、前記第２の配線層とを対向させた状態で、前記絶縁層と前記基板とを圧着して前記導体部を前記絶縁層に埋め込む第５の工程と、
を含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、前記導体部の露出する面を粗化する粗化手段を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記粗化手段としてレーザを用い、複数回のレーザ照射により、前記絶縁層の他方の面からレーザのスポット径より大きなビアホールを形成するとともに前記導体部の露出する面を粗化することを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程において、前記導体部の露出する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍとなるように前記絶縁層の他方の面から開口部を形成することを特徴とする請求項３または４に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程において、前記絶縁層の表面と垂直な方向の前記導体部の高さが、前記絶縁層の表面と平行な方向の前記導体部の長さより小さくなるように該導体部を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項７】
絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、
前記絶縁層の他方の面から前記導体部を露出させる第２の工程と、
前記導体部の露出した箇所および前記絶縁層の他方の面上に配線層を設ける第３の工程と、を含み、
前記第２の工程において、前記導体部の露出する面を粗化する粗化手段を用いることを特徴とする素子搭載用基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１の工程において、前記絶縁層は、繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有する絶縁層していることを特徴とする請求項７に記載の素子搭載用基板の製造方法。
【請求項９】
前記粗化手段としてレーザを用い、複数回のレーザ照射により、前記絶縁層の他方の面からレーザのスポット径より大きなビアホールを形成するとともに前記導体部の露出する面を粗化することを特徴とする請求項７または８に記載の素子搭載用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の工程において、前記導体部の露出する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍとなるように前記絶縁層の他方の面から開口部を形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の素子搭載用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の工程において、前記絶縁層の表面と垂直な方向の前記導体部の高さが、前記絶縁層の表面と平行な方向の前記導体部の長さより小さくなるように該導体部を形成することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の素子搭載用基板の製造方法。
【請求項１２】
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の面上に形成された導体部と、
前記絶縁層の他方の面上および前記絶縁層の他方の面から前記導体部まで貫通している貫通部に設けられた配線層と、を備え、
前記導体部は、前記配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍであることを特徴とする素子搭載用基板。
【請求項１３】
前記絶縁層は、繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有することを特徴とする請求項１２に記載の素子搭載用基板。
【請求項１４】
前記導体部は、前記絶縁層の表面と垂直な方向の高さが、前記絶縁層の表面と平行な方向の長さより小さいことを特徴とする請求項１２または１３に記載の素子搭載用基板。
【請求項１５】
絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた第１の配線層と、
回路素子が形成された基板と、
前記基板の表面に形成された第２の配線層と、
前記絶縁層に埋め込まれた状態で前記第１の配線層および前記第２の配線層を電気的に接続する導体部と、を備え、
前記導体部は、前記第１の配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍであることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項１６】
繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有する絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた第１の配線層と、
回路素子が形成された基板と、
前記基板の表面に形成された第２の配線層と、
前記絶縁層に埋め込まれた状態で前記第１の配線層および前記第２の配線層を電気的に接続する導体部と、を備え、
前記繊維状の充填材は、前記絶縁層より熱膨張係数が小さく、前記導体部の近傍において前記第１の配線層に向かって湾曲しており、
前記導体部は、前記第１の配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍであることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項１７】
前記導体部は、前記絶縁層の表面と垂直な方向の高さが、前記絶縁層の表面と平行な方向の長さより小さいことを特徴とする請求項１５または１６に記載の半導体モジュール。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の半導体モジュールを搭載したことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子搭載用基板およびその製造方法、半導体モジュールおよびその製造方法、ならびに携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高機能化に伴い、電子機器に使用される回路装置の小型化が求められている。そのための一つの方策として、回路装置の外部接続電極間のピッチを狭くすることが考えられるが、電極として用いられるはんだバンプ自体の大きさやはんだ付け時のブリッジの発生により、外部接続電極間のピッチを狭くすることによる小型化には限界があった。そこで、更なる回路装置の小型化を図るために、回路装置に再配線を形成することによる外部接続電極の再配置を行う技術が考案されている。
【０００３】
一般に、回路装置に再配線を形成する際には、回路装置内の回路素子からの信号を電極パッドを介して外部に取り出すために、電極パッド上の絶縁樹脂層に対してビアコンタクトを設けるための開口部が形成される。従来、このような開口部の形成をレーザ照射により行う方法も考案されているが、電極パッドの下方には回路素子が配置されているため、こうした開口部はなるべく高熱をかけることなく形成されることが望まれる。これを解決する方法としては、特許文献１には、レーザ照射とそれに続くドライエッチングにより開口部を加工する半導体装置の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２８６０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、レーザ照射による熱の影響は抑制できるものの、ドライエッチング時にその最終段階で露出する電極パッドがプラズマ雰囲気にさらされることになり、電極パッドに接続されている回路素子、例えばトランジスタなどのチャージアップを引き起こす可能性がある。そのため、チャージアップに伴いデバイス特性が劣化し、回路素子の信頼性の低下が懸念される。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路素子にダメージをあまり与えることなく配線を形成する技術を提供することにある。
【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、本発明のある態様の半導体モジュールの製造方法は、絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、絶縁層の他方の面から導体部を露出させる第２の工程と、導体部の露出した箇所および絶縁層の他方の面上に第１の配線層を設ける第３の工程と、回路素子が形成された基板であって、該基板の表面に第２の配線層が形成されている基板を用意する第４の工程と、第３の工程により第１の配線層が設けられた導体部と、第２の配線層とを対向させた状態で、絶縁層と基板とを圧着して導体部を絶縁層に埋め込む第５の工程と、を含む。
【０００７】
この態様によると、回路素子が形成された基板に絶縁層を圧着する前に、絶縁層の他方の面から導体部を露出させているので、この工程により回路素子にダメージを与えることがない。また、この態様によると、絶縁層の一方の面上に形成されているとともに絶縁層の他方の面から露出した導体部は、導体部の露出した箇所に第１の配線層が設けられており、その第１の配線層が絶縁層の上にも設けられているので、第１の配線層を介して絶縁層にしっかり固定される。そのため、導体部と第２の配線層とを対向させた状態で絶縁層と基板とを圧着して導体部を絶縁層に埋め込む際に、導体部がずれにくくなる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、半導体モジュールの製造方法である。この方法は、繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有する絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、絶縁層の他方の面から導体部を露出させる第２の工程と、導体部の露出した箇所および絶縁層の他方の面上に第１の配線層を設ける第３の工程と、回路素子が形成された基板であって、該基板の表面に第２の配線層が形成されている基板を用意する第４の工程と、第３の工程により第１の配線層が設けられた導体部と、第２の配線層とを対向させた状態で、絶縁層と基板とを圧着して導体部を絶縁層に埋め込む第５の工程と、を含む。
【０００９】
この態様によっても、回路素子が形成された基板に絶縁層を圧着する前に、絶縁層の他方の面から導体部を露出させているので、この工程により回路素子にダメージを与えることがない。また、この態様によっても、絶縁層の一方の面上に形成されているとともに絶縁層の他方の面から露出した導体部は、導体部の露出した箇所に第１の配線層が設けられており、その第１の配線層が絶縁層の上にも設けられているので、第１の配線層を介して絶縁層にしっかり固定される。そのため、導体部と第２の配線層とを対向させた状態で絶縁層と基板とを圧着して導体部を絶縁層に埋め込む際に、導体部がずれにくくなる。また、この態様によると、絶縁層より熱膨張係数の小さい繊維状の充填材が絶縁層に含有されているため、半導体モジュールに熱応力がかかった場合の絶縁層の変形が抑えられる。また、絶縁層を貫通している導体部により繊維状の充填材が第１の配線層に向かって湾曲されているため、その復元力により導体部が第２の配線層に押し付けられ密着する。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板の製造方法である。この方法は、絶縁層の一方の面上に導体部を形成する第１の工程と、絶縁層の他方の面から導体部を露出させる第２の工程と、導体部の露出した箇所および絶縁層の他方の面上に配線層を設ける第３の工程と、を含む。第２の工程において、導体部の露出する面を粗化する粗化手段を用いる。この態様によると、導体部と配線層との密着性が増す。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、素子搭載用基板である。この素子搭載用基板は、絶縁層と、絶縁層の一方の面上に形成された導体部と、絶縁層の他方の面上および絶縁層の他方の面から導体部まで貫通している貫通部に設けられた配線層と、を備える。導体部は、配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍである。この態様によると、導体部と配線層との密着性が増す。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、半導体モジュールである。この半導体モジュールは、絶縁層と、絶縁層の上に設けられた第１の配線層と、回路素子が形成された基板と、基板の表面に形成された第２の配線層と、絶縁層に埋め込まれた状態で第１の配線層および第２の配線層を電気的に接続する導体部と、を備える。導体部は、第１の配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍである。
【００１３】
この態様によると、導体部と第１の配線層との密着性が増す。なお、上記接触する面の算術平均粗さＲａが小さいと、導体部と第１の配線層の密着性が十分ではない。また、上記算術平均粗さＲａが大きすぎると、導体部の露出した部分に第１の配線層を電解めっきにより形成する際に電界集中によりめっき層が異常成長し、導電不良の原因となる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様もまた、半導体モジュールである。この半導体モジュールは、繊維の向きが絶縁層の厚さ方向と交差するように配向された繊維状の充填材であって該絶縁層より熱膨張係数が小さい繊維状の充填材、を含有する絶縁層と、絶縁層の上に設けられた第１の配線層と、回路素子が形成された基板と、基板の表面に形成された第２の配線層と、絶縁層に埋め込まれた状態で第１の配線層および第２の配線層を電気的に接続する導体部と、を備える。繊維状の充填材は、絶縁層より熱膨張係数が小さく、導体部の近傍において第１の配線層に向かって湾曲しており、導体部は、第１の配線層と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍである。
【００１５】
この態様によると、導体部と第１の配線層との密着性が増す。また、この態様によると、絶縁層より熱膨張係数の小さい繊維状の充填材が絶縁層に含有されているため、半導体モジュールに熱応力がかかった場合の絶縁層の変形が抑えられる。また、絶縁層を貫通している導体部により繊維状の充填材が第２の配線層に向かって湾曲されているため、その復元力により導体部が第２の配線層に押し付けられ密着する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、携帯機器である。この携帯機器は、上述したいずれかの態様の半導体モジュールを搭載している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、回路素子にダメージをあまり与えることなく配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
［半導体モジュールの構造］
図１は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１０は、表面Ｓ（上面側）に周知の技術により所定の電気回路、例えばＭＯＳＦＥＴなどの回路素子（不図示）が形成された半導体基板１２と、半導体基板１２の実装面となる表面Ｓ（特に周辺部）に形成された第２の配線層の一部である回路素子の電極１４と、電極１４の上に設けられた絶縁層１６と、絶縁層１６の上に設けられた第１の配線層１８と、絶縁層１６に埋め込まれた状態で電極１４および第１の配線層１８を電気的に接続する導体部としての導電性バンプ２０と、を備える。
【００２０】
半導体基板１２の表面上には、電極１４の所定の領域が露出するように保護膜２２が形成されている。また、隣接する電極１４同士のピッチをより広くするために、電極１４および保護膜２２の上に設けられた絶縁層１６の上に再配線パターン１８ａが形成されている。電極１４と再配線パターン１８ａとの接続は、電極１４の露出面に接続する導電性バンプ２０とこの導電性バンプ２０に接続するビアコンタクト１８ｂを介してなされている。再配線パターン１８ａの所定の領域には外部接続電極としてのはんだバンプ２４が設けられており、はんだバンプ２４が設けられている領域以外はソルダーレジスト層２６により覆われている。
【００２１】
より具体的には、絶縁層１６は、半導体基板１２の表面Ｓの上方に形成されており、その厚さは、例えば、約８０μｍである。絶縁層１６は、Ｂステージ状の樹脂により形成されている。材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ＢＴ樹脂などの熱硬化性樹脂が望ましい。もしくは、絶縁層１６は、加圧したときに塑性流動を引き起こす材料により形成されていてもよい。加圧したときに塑性流動を引き起こす材料の一例としては、エポキシ系熱硬化型樹脂が挙げられる。絶縁層１６を形成するためにより好ましいエポキシ系熱硬化型樹脂としては、例えば、温度１６０℃、圧力８ＭＰａの条件下で、粘度が１ｋＰａ・ｓ程度の特性を有する材料であるとよい。また、この材料を、温度１６０℃の条件下で１５ＭＰａで加圧した場合、加圧しない場合と比較して、樹脂の粘度が約１／８に低下する。
【００２２】
なお、樹脂としては、編み込まれたガラス繊維に樹脂を含侵させたタイプの膜であってもよい。あるいは、絶縁層内に２μｍ〜１０μｍ程度の直径を有するフィラーが添加された膜であってもよい。このフィラーとしては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および窒化ホウ素（ＢＮ）などが好適である。また、フィラーの重量充填率としては、３０％〜８０％程度が好ましい。導電性バンプ２０としては、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属を採用することができる。
【００２３】
導電性バンプ２０の高さは、例えば、約１０μｍである。本実施の形態に係る導電性バンプ２０は、円錐台（断面形状が台形状）形状に設けられており、電極１４の接触面と平行な先端部と、この先端部に近づくにつれて径（寸法）が細くなるように形成された側面部２０ａとを備えている。つまり、導電性バンプ２０は、半導体基板１２の表面Ｓと接する面と鈍角をなす側面部２０ａを有している。換言すると、導電性バンプ２０は、半導体基板１２の表面Ｓと平行な断面の面積が電極１４側から第１の配線層１８側に向かって大きくなるように形成されている。導電性バンプ２０の先端の径および第１の配線層１８と接する面の径は、それぞれ約８０μｍφおよび約１００μｍφである。また、導電性バンプ２０は、電極１４と対応する位置に設けられている。そして、導電性バンプ２０の先端部は、電極１４と直に接するように形成されている。なお、導電性バンプの高さとしては、約５〜２０μｍの範囲で適宜選択すればよい。
【００２４】
再配線パターン１８ａは、絶縁層１６の上に形成され、その厚さは、例えば、約２０μｍである。再配線パターン１８ａは、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属が採用され、絶縁層１６の開口部２８内に設けたビアコンタクト１８ｂを介して導電性バンプ２０と電気的に接続されている。ここで、開口部２８の開口幅は約１００μｍである。ビアコンタクト１８ｂは、開口部２８の内面を被覆するように設けられており、再配線パターン１８ａと一体的に形成されている。なお、電極１４の上には導電性バンプ２０が介在するので、ビアコンタクト１８ｂ（開口部２８）の深さは約７０μｍであり、電極１４に直接ビアコンタクト（開口部）を形成する場合に比べてその深さを浅くすることができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係る半導体モジュール１０は、半導体基板１２の表面Ｓに形成された電極１４に対して、導電性バンプ２０およびビアコンタクト１８ｂを介して再配線パターン１８ａが形成されているので、外部接続電極であるはんだバンプ２４の再配置を行うことができる。
【００２６】
［半導体モジュールの製造方法］
次に、図２〜図４を参照して第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第１の工程を説明するための概略断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第２の工程および第３の工程を説明するための概略断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第４の工程および第５の工程を説明するための概略断面図である。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すように、エポキシ系熱硬化型樹脂からなる厚さ約８０μｍの絶縁層１６の一方の面上に、無電解めっき法および電解めっき法を用いて厚さ約１０μｍの銅層３２を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、通常のリソグラフィ法を用いて銅層３２上の導電性バンプ形成領域にレジストマスク３４を形成する。ここで、導電性バンプ形成領域は、図１に示す半導体基板１２の電極１４の位置に対応する。
【００２８】
そして、図２（ｃ）に示すように、レジストマスク３４をマスクとして薬液を用いたウェットエッチング処理により、所定の円錐台形状を有する導電性バンプ２０が形成され、その後にレジストマスク３４が除去される。この際、導電性バンプ２０は、先端部に近づくにつれて径（寸法）が細くなる側面部２０ａを有するように形成される。つまり、導電性バンプ２０は、絶縁層１６の表面と接する面と鋭角をなす側面部２０ａが形成される。換言すると、導電性バンプ２０は、絶縁層１６の表面からその表面と垂直な方向に向かって、絶縁層１６の表面と平行な断面の面積が小さくなるように形成されている。以上、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した第１の実施の形態に係る第１の工程により、絶縁層１６の一方の面上に導電性バンプ２０を形成することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態に係る半導体モジュール１０の製造方法では、導電性バンプ２０の高さを約１０μｍ、導電性バンプ２０の先端の径を約８０μｍφ、導電性バンプ２０が絶縁層１６と接している面の径を約１００μｍφとしている。また、上述の各工程では、エポキシ系熱硬化型樹脂からなる絶縁層１６が完全に熱硬化されないように、熱硬化温度まで加熱しないようにして、絶縁層１６が半硬化の状態（流動しやすい状態）で維持されている。
【００３０】
次に、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させる第２の工程と、導電性バンプ２０の露出した箇所および絶縁層１６の他方の面上に第１の配線層１８を設ける第３の工程とを説明する。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、絶縁層１６の上面からレーザを照射して導電性バンプ２０が露出するように開口部２８を形成する。つまり、開口部２８は、絶縁層１６の上面から導電性バンプ２０まで貫通している貫通部でもある。ここで、レーザ照射には、例えば、炭酸ガスレーザを用いることができる。レーザ照射は、エネルギー密度の高いビームによって任意の深さまで掘る第１の照射条件と、エネルギー密度の低いビームでビア側壁の形状を整える第２の照射条件の二段階で行われる。具体的には、第１の照射条件としては、加工点パワー１．０〜５．０Ｗ、パルス数５〜５０とすることができる。また、第２の照射条件としては、加工点パワー０．１〜０．５Ｗ、パルス数１、ビーム径１０〜３０μｍ、シフト量５〜２０μｍ、ピッチ１〜１０μｍとすることができる。これにより、絶縁層１６の表面から導電性バンプ２０に近づくにつれて径が縮小するテーパ形状の側壁を有する開口部２８を形成することができる。
【００３２】
なお、上述の第１の工程において、導電性バンプ２０は、絶縁層１６の表面からその表面と垂直な方向に向かって、絶縁層１６の表面と平行な断面の面積が小さくなるように形成されているため、後述の第３の工程で絶縁層１６に埋め込まれた導電性バンプ２０は、電極１４と接触している面の面積より絶縁層１６の他方の面と対向する部分の面積の方が大きくなる。その結果、導電性バンプ２０を絶縁層１６の他方の面から露出させるためにレーザでビアを形成する際の位置合わせが容易となり、製造コストを低減することができる。このように、図３（ａ）で示した本実施の形態に係る第２の工程（露出工程）により絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させることができる。
【００３３】
また、本実施の形態の第２工程では、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させる際に、導電性バンプ２０の露出する面を粗化している。図５は、レーザにより絶縁層の他方の面から導電性バンプを露出させた様子を示す上面図である。
【００３４】
本実施の形態では、導電性バンプ２０の表面を粗化する手段としてレーザを用い、複数回のレーザ照射により、絶縁層１６の他方の面からレーザのスポット径より大きなビアホールとしての開口部２８を形成するとともに導電性バンプ２０の露出する面２０ｂを粗化している。これにより、ビアホールの形成と導電性バンプ２０の露出する面２０ｂの粗化処理を同じ工程で行うことができるため、製造コストを低減することができる。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に示すように、第３の工程として、無電解めっき法および電解めっき法を用いて絶縁層１６の上面および導電性バンプ２０の露出した箇所を含む開口部２８の内面上に銅を約２０μｍの厚さでめっきする。この結果、絶縁層１６上に約２０μｍの厚みを有する銅めっき層からなる第１の配線層１８が形成されるとともに、開口部２８の内部にビアコンタクト１８ｂが形成される。以上、上述の各工程により図３（ｂ）に示す素子搭載用基板５０が製造される。
【００３６】
素子搭載用基板５０の導電性バンプ２０は、第１の配線層１８との接合部である前述の工程で露出された面が粗化されているので、第１の配線層１８との密着性が増し、導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む際の導電性バンプ２０の位置ずれを抑制することができる。なお、第２の工程においては、導電性バンプ２０の露出する面、つまり、第１の配線層１８と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍとなるように絶縁層１６の他方の面から開口部２８を形成する。これにより、導電性バンプ２０と第１の配線層１８との密着性が更に増す。
【００３７】
次に、基板の表面に第２の配線層である電極１４が形成されている半導体基板１２を用意する第４の工程と、前述の第３の工程により第１の配線層１８が設けられた導電性バンプ２０と、電極１４とを対向させた状態で、絶縁層１６と半導体基板１２とを圧着して導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む第５の工程とを説明する。
【００３８】
まず、Ｐ型シリコン基板などの半導体基板１２に対して、その表面Ｓ近傍の領域に周知の技術により、所定の電気回路、例えばＭＯＳＦＥＴなどの回路素子（図示せず）およびその周辺部若しくは上部に電極１４を形成する。電極１４の材料としては、一般的にアルミニウムなどの金属が用いられる。そして、電極１４の所定部分が露出するように、半導体基板１２の表面Ｓ上の領域に、半導体基板１２を保護するための絶縁性の保護膜２２が形成される。保護膜２２としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ）などが用いられる。
【００３９】
このように作製した半導体基板１２を、図４（ａ）に示すように用意し、第１の配線層１８が設けられた導電性バンプ２０と電極１４とが対向するような状態で、絶縁層１６と半導体基板１２とを積層する。そして、この状態でプレス装置を用いて加圧成型することにより、図４（ｂ）に示すように、導電性バンプ２０が絶縁層１６に埋め込まれながら半導体基板１２、導電性バンプ２０および絶縁層１６が一体化される（埋め込み工程）。
【００４０】
ここで、プレス装置を用いた加圧成形時の圧力は約５ＭＰａ、温度は約２００℃である。このプレス加工により絶縁層１６の粘度が低下し、絶縁層１６は塑性流動を起こす。そのため、導電性バンプ２０は電極１４と接触した状態で絶縁層１６の内部に自己整合的に埋設される。なお、本実施の形態では、絶縁層１６の厚さが約８０μｍ、導電性バンプ２０の高さが約２０μｍであるため、加圧成形の際に導電性バンプ２０は絶縁層１６を貫通することなく埋め込まれる。
【００４１】
導電性バンプ２０が絶縁層１６に埋め込まれた後も、引き続き、絶縁層１６に熱処理（１５０℃、３０分）を加えることにより、絶縁層１６を完全に硬化させる。この結果、半導体基板１２の上に絶縁層１６が圧着され固定されるとともに、導電性バンプ２０が電極１４に接触し押し付けられた状態で絶縁層１６内に固定される。このように、図４（ａ）および図４（ｂ）で示した本実施の形態に係る第４の工程および第５の工程により、電極１４と導電性バンプ２０とを接触させた状態で半導体基板１２と絶縁層１６とを圧着して導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込むことができる。
【００４２】
その後、図１に示したように、通常のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて第１の配線層１８を加工することにより、所定のライン／スペースパターンを有する再配線パターン１８ａが形成される。そして、再配線パターン１８ａの電極パッド形成領域に開口部が形成されるように絶縁層１６および再配線パターン１８ａをソルダーレジスト層２６により覆う。ソルダーレジスト層２６は、再配線パターン１８ａの保護膜として機能し、エポキシ樹脂などを用いることができる。本実施の形態に係るソルダーレジスト層２６の厚さは、例えば、約４０μｍである。そして、はんだ印刷法を用いて、ソルダーレジスト層２６の開口部から露出する部分の再配線パターン１８ａに対して外部接続端子として機能するはんだバンプ２４を形成する。
【００４３】
以上、上述の各工程により図１に示される半導体モジュール１０が製造される。本実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法によれば、回路素子が形成された半導体基板１２に絶縁層１６を圧着する前に、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させているので、レーザを用いた第２の工程により回路素子にダメージを与えることがない。また、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法によると、絶縁層１６の一方の面上に形成されているとともに絶縁層１６の他方の面から露出した導電性バンプ２０は、導電性バンプ２０の露出した箇所に第１の配線層１８が設けられており、その第１の配線層１８がビアコンタクト１８ｂを介して絶縁層１６の他方の面上にも設けられている。そのため、導電性バンプ２０は、第１の配線層１８を介して絶縁層１６にしっかり固定される。その結果、導電性バンプ２０と電極１４とを対向させた状態で絶縁層１６と半導体基板１２とを圧着して導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む際に、導電性バンプ２０がずれにくくなる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法では、第１の工程において、絶縁層１６の表面と垂直な方向の導電性バンプ２０の高さが、絶縁層１６の表面と平行な方向の導電性バンプ２０の長さより小さくなるように導電性バンプ２０を形成している。ここで、導電性バンプの２０の長さとは、例えば、形状が円形の場合はその径、形状が長方形の場合は、短辺ととらえることができる。これにより、導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む際に絶縁層１６の表面と平行な方向の力が導電性バンプ２０にかかるようなときでも導電性バンプ２０が変形しにくくなり、導電性バンプ２０の位置ずれを抑制することができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。第２の実施の形態に係る半導体モジュール２１０は、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１０と比較して、絶縁層１６の内部にガラス繊維１７を含有している点が大きく異なる。以下の説明では、第１の実施の形態と同様の内容については説明を適宜省略する。
【００４６】
図６に示すように、第１の実施の形態に係る半導体モジュール２１０は、表面Ｓ（上面側）に周知の技術により所定の電気回路、例えばＭＯＳＦＥＴなどの回路素子（不図示）が形成された半導体基板１２と、半導体基板１２の実装面となる表面Ｓ（特に周辺部）に形成された第１の配線層の一部である回路素子の電極１４と、電極１４の上に設けられた絶縁層１６と、絶縁層１６の上に設けられた第１の配線層１８と、絶縁層１６に埋め込まれた状態で電極１４および第１の配線層１８を電気的に接続する導体部としての導電性バンプ２０と、を備える。
【００４７】
半導体基板１２の表面上には、電極１４の所定の領域が露出するように保護膜２２が形成されている。また、隣接する電極１４同士のピッチをより広くするために、電極１４および保護膜２２の上に設けられた絶縁層１６の上に再配線パターン１８ａが形成されている。電極１４と再配線パターン１８ａとの接続は、電極１４の露出面に接続する導電性バンプ２０とこの導電性バンプ２０に接続するビアコンタクト１８ｂを介してなされている。再配線パターン１８ａの所定の領域には外部接続電極としてのはんだバンプ２４が設けられており、はんだバンプ２４が設けられている領域以外はソルダーレジスト層２６により覆われている。
【００４８】
絶縁層１６は、繊維の向きが半導体基板１２の表面Ｓに垂直な方向（絶縁層１６の厚さ方向）と交差するように配向された繊維状の充填材であるガラス繊維１７を内部に含有している。また、ガラス繊維１７は、絶縁層１６より熱膨張係数が小さいため、半導体モジュール２１０の駆動時などの発熱により熱応力が発生した場合の絶縁層１６の変形を抑えることができる。その結果、半導体基板１２と絶縁層１６のそれぞれの熱膨張係数が大きく異なっている場合でも、絶縁層１６の変形による導電性バンプ２０の移動が抑制され、接続信頼性を向上することができる。ここで、ガラス繊維１７の熱膨張係数は、半導体基板１２の熱膨張係数とほぼ同じであるとよい。
【００４９】
具体的には、ガラス繊維１７を含有する絶縁層１６は、編み込まれたガラスクロス（例えば、紙面横方向に延在する繊維と紙面鉛直方向に延在する繊維とが交差している状態のガラス繊維）に樹脂を含浸させたタイプの膜であり、半導体基板１２の表面Ｓ（上面側）に形成され、その厚さは、例えば、約８０μｍである。ガラス繊維１７は、半導体基板１２の表面Ｓと平行に、かつ、絶縁層１６のほぼ中央部分に設けられており、その厚さは、例えば、約２０μｍである。
【００５０】
そして、ガラス繊維１７は、後述する製造方法により、第１の配線層１８の一部を構成するビアコンタクト１８ｂの側面に接した状態、かつ、導電性バンプ２０の側面近傍において再配線パターン１８ａに向かって湾曲された状態になっている。つまり、図６に示すように、半導体基板１２の表面Ｓに平行に配置されているガラス繊維１７は、導電性バンプ２０およびビアコンタクト１８ｂが貫通している箇所に対応して凸状に変形されている。このように、絶縁層１６を貫通している導電性バンプ２０およびビアコンタクト１８ｂによりガラス繊維１７が絶縁層１６の他方の面１６ａに向かって湾曲されているため、その復元力により導電性バンプ２０が電極１４に押し付けられ密着する。そのため、導電性バンプ２０と電極１４との接続信頼性を向上するとともに低抵抗な接続が可能となる。
【００５１】
また、絶縁層１６を貫通するビアコンタクト１８ｂは、ガラス繊維１７も貫通しているため動きにくくなる。その結果、ビアコンタクト１８ｂと導電性バンプ２０との接続信頼性を向上することができる。また、ガラスクロスとして、半導体基板１２に一般的に用いられているシリコン（Ｓｉ）の熱膨張係数と近いものを選択することで、絶縁層１６と半導体基板１２との熱膨張係数の差により発生する熱応力を小さくすることができ、導電性バンプ２０がずれることを抑制することができる。
【００５２】
［半導体モジュールの製造方法］
次に、図７〜図９を参照して第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法について説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第１の工程を説明するための概略断面図である。図８（ａ）、図８（ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第２の工程および第３の工程を説明するための概略断面図である。図９（ａ）、図９（ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第４の工程および第５の工程を説明するための概略断面図である。
【００５３】
まず、図７（ａ）に示すように、内部に厚さ２０μｍのガラス繊維１７を含有するとともに、エポキシ系熱硬化型樹脂からなる厚さ約８０μｍの絶縁層１６の一方の面上に無電解めっき法および電解めっき法を用いて厚さ約１０μｍの銅層３２を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、通常のリソグラフィ法を用いて銅層３２上の導電性バンプ形成領域にレジストマスク３４を形成する。
【００５４】
そして、図７（ｃ）に示すように、第１の実施の形態と同様の方法で所定の円錐台形状を有する導電性バンプ２０が形成され、その後にレジストマスク３４が除去される。以上、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示した第２の実施の形態に係る第１の工程により、絶縁層１６の一方の面上に導電性バンプ２０を形成することができる。
【００５５】
次に、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させる第２の工程と、導電性バンプ２０の露出した箇所および絶縁層１６の他方の面上に第１の配線層１８を設ける第３の工程とを説明する。
【００５６】
図８（ａ）に示すように、絶縁層１６の上面からレーザを照射して導電性バンプ２０が露出するように開口部２８を形成する。ここで、レーザ照射の条件は、第１の実施の形態と同様である。このように、図８（ａ）で示した第２の実施の形態に係る第２の工程（露出工程）により絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の第２工程では、絶縁層１６の他方の面から導電性バンプ２０を露出させる際に、図５で示したように、導電性バンプ２０の露出する面を粗化している。これにより、第１の実施の形態に係る方法と同様に、ビアホールの形成と導電性バンプ２０の露出する面の粗化処理を同じ工程で行うことができるため、製造コストを低減することができる。
【００５８】
次に、図８（ｂ）に示すように、第３の工程として、無電解めっき法および電解めっき法を用いて絶縁層１６の上面および導電性バンプ２０の露出した箇所を含む開口部２８の内面上に銅を約２０μｍの厚さでめっきする。この結果、絶縁層１６上に約２０μｍの厚みを有する銅めっき層からなる第１の配線層１８が形成されるとともに、開口部２８の内部にビアコンタクト１８ｂが形成される。以上、上述の各工程により図８（ｂ）に示す素子搭載用基板２５０が製造される。
【００５９】
素子搭載用基板２５０の導電性バンプ２０は、第１の配線層１８との接合部である前述の工程で露出された面が粗化されているので、第１の配線層１８との密着性が増し、導電性バンプ２０を絶縁層１６に埋め込む際の導電性バンプ２０の位置ずれを抑制することができる。なお、第２の工程においては、導電性バンプ２０の露出する面２０ｂ、つまり、第１の配線層１８と接触する面の算術平均粗さＲａが２〜５０μｍとなるように絶縁層１６の他方の面から開口部２８を形成する。これにより、導電性バンプ２０と第１の配線層１８との密着性が更に増す。
【００６０】
次に、第４の工程として、第１の実施の形態と同様に基板の表面に第２の配線層である電極１４が形成されている半導体基板１２を用意し、図９（ａ）に示すように、第１の配線層１８が設けられた導電性バンプ２０と電極１４とが対向するような状態で、絶縁層１６と半導体基板１２とを積層する。そして、この状態でプレス装置を用いて加圧成型することにより、図９（ｂ）に示すように、導電性バンプ２０が絶縁層１６に埋め込まれながら半導体基板１２、導電性バンプ２０および絶縁層１６が一体化される（第５の工程）。ここで、プレス装置を用いた加圧成形条件は第１の実施の形態と同様である。
【００６１】
この際、加圧成型時に塑性流動する絶縁層１６から受ける力によりガラス繊維１７は凸状に変形する。これにより、ガラス繊維１７は、導電性バンプ２０およびビアコンタクト１８ｂが形成された領域では凸状に変形する。つまり、ガラス繊維１７は、ビアコンタクト１８ｂの側面近傍において絶縁層１６の他方の面１６ａに向かって湾曲された状態になっている。
【００６２】
その後、図６に示したように、第１の実施の形態と同様のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて第１の配線層１８を加工することにより、所定のライン／スペースパターンを有する再配線パターン１８ａが形成される。そして、再配線パターン１８ａの電極パッド形成領域に開口部が形成されるように絶縁層１６および再配線パターン１８ａをソルダーレジスト層２６により覆う。そして、はんだ印刷法を用いて、ソルダーレジスト層２６の開口部から露出する部分の再配線パターン１８ａに対して外部接続端子として機能するはんだバンプ２４を形成する。
【００６３】
以上、上述の各工程により図６に示される半導体モジュール２１０が製造される。本実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、絶縁層１６より熱膨張係数の小さいガラス繊維１７が絶縁層１６に含有されているため、半導体モジュールに熱応力がかかった場合の絶縁層１６の変形が抑えられる。そのため、半導体基板１２と絶縁層１６のそれぞれの熱膨張係数が大きく異なっている場合でも、絶縁層１６の変形による導電性バンプ２０の移動が抑制され、接続信頼性を向上した半導体モジュール２１０を製造することができる。また、絶縁層１６を貫通しているビアコンタクト１８ｂの近傍においてガラス繊維１７が第１の配線層１８が設けられている絶縁層１６の他方の面１６ａに向かって湾曲されているため、その復元力によりビアコンタクト１８ｂを介して導電性バンプ２０が電極１４に押し付けられ密着する。そのため、導電性バンプ２０と電極１４との接続信頼性を向上するとともに低抵抗な接続が可能な半導体モジュールを製造することができる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
次に、上述の各実施の形態に係る半導体モジュールを備えた携帯機器について説明する。なお、携帯機器として携帯電話に搭載する例を示すが、例えば、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、及びデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）といった電子機器であってもよい。
【００６５】
図１０は上述の各実施の形態に係る半導体モジュールを備えた携帯電話の構成を示す図である。携帯電話２１１は、第１の筐体２１２と第２の筐体２１４が可動部２２０によって連結される構造になっている。第１の筐体２１２と第２の筐体２１４は可動部２２０を軸として回動可能である。第１の筐体２１２には文字や画像等の情報を表示する表示部２１８やスピーカ部２２４が設けられている。第２の筐体２１４には操作用ボタンなどの操作部２２２やマイク部２２６が設けられている。なお、前述の各実施の形態に係る半導体モジュールはこうした携帯電話２１１の内部に搭載されている。
【００６６】
図１１は、図１０に示した携帯電話の部分断面図（第１の筐体２１２の断面図）である。上述の実施の形態に係る半導体モジュール１０は、はんだバンプ２４を介してプリント基板２２８に搭載され、こうしたプリント基板２２８を介して表示部２１８などと電気的に接続されている。また、半導体モジュール１０の裏面側（はんだバンプ２４とは反対側の面）には金属基板などの放熱基板２１６が設けられ、例えば、半導体モジュールから発生する熱を第１の筐体２１２内部にこもらせることなく、効率的に第１の筐体２１２の外部に放熱することができるようになっている。
【００６７】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における素子搭載用基板や半導体モジュールの製造方法の順番を適宜組み替えることや、素子搭載用基板や半導体モジュールにおいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００６８】
上述の実施の形態では、開口部２８内を被覆するようにビアコンタクト１８ｂを設けた例を示したが、例えば、開口部２８の開口寸法を狭くして、ビアコンタクト１８ｂを含む第１の配線層１８を形成する際、めっき液中に抑制剤および促進剤を添加することによって、開口部２８内を銅めっきで完全に埋め込むようにビアコンタクト１８ｂを形成するようにしてもよい。これにより、ビアコンタクト部（導電性バンプ２０およびビアコンタクト１８ｂ）を低抵抗化することができる。
【００６９】
また、上述の実施の形態では、半導体基板１２の電極１４と再配線パターン１８ａとの間を接続するビアコンタクト部を設けた例を示したが、例えば、多層配線基板内における下層配線層と上層配線層との間を接続するためにビアコンタクト部を適用してもよい。これにより、多層配線基板の製造安定性を良好にすることができ、多層配線基板を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第１の工程を説明するための概略断面図である。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第２の工程および第３の工程を説明するための概略断面図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第４の工程および第５の工程を説明するための概略断面図である。
【図５】レーザにより絶縁層の他方の面から導電性バンプを露出させた様子を示す上面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る半導体モジュールの構成を示す概略断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第１の工程を説明するための概略断面図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第２の工程および第３の工程を説明するための概略断面図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法における第４の工程および第５の工程を説明するための概略断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る携帯電話の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示す携帯電話の部分断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  半導体モジュール、  １２  半導体基板、  １４  電極、  １６  絶縁層、  １７  ガラス繊維、  １８  第１の配線層、  １８ａ  再配線パターン、  １８ｂ  ビアコンタクト、  ２０  導電性バンプ、  ２０ａ  側面部、  ２２  保護膜、  ２４  バンプ、  ２６  ソルダーレジスト層、  ２８  開口部、  ３２  銅層、  ３４  レジストマスク、  ２１０  半導体モジュール。  
【図１】
2008294415.tif 000003
【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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【図１１】
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