(57)【要約】【課題】金属ポストの狭ピッチ化と形状の均一化を同時に実現することができる金属ポストを有する配線基板、金属ポストを有する配線基板を用いた半導体装置及びそれらの製造方法を提供する。【解決手段】金属ポスト付き配線基板３０は、少なくとも１層以上の絶縁層１６と、少なくとも２層以上の配線層とにより構成された基体１０の片方の面に、半導体素子を搭載する半導体素子搭載領域１２が設けられている。そして、この半導体素子搭載領域１２を取り囲むように、複数個の金属ポスト１１が半導体素子搭載領域１２の周囲に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層及び配線層により構成された基体と、前記基体上の半導体素子の搭載領域を取り囲むようにその周囲に配置された複数個の金属ポストとを有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記基体上の前記半導体素子搭載領域を取り囲むように配置された金属犠牲層を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
複数個の前記金属ポストは、同一の形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記金属犠牲層は、前記半導体素子搭載領域の周囲に配置された複数個の金属ポストの群の内周位置に、前記半導体素子搭載領域を取り囲むように連続的に形成されているか、及び／又は、前記複数個の金属ポストの外周位置に、前記金属ポストの群を取り囲むように連続的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項５】
前記金属犠牲層は、前記各金属ポストを個別に取り囲むように連続的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項６】
前記金属犠牲層は、前記各金属ポストについて、その金属ポストを中心として相互に等間隔でその金属ポストから等距離の位置に複数個配置されていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項７】
前記金属ポスト及び前記金属犠牲層のいずれか１方又は双方が、外部端子として機能することを特徴とする請求項２、４乃至６のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項８】
前記金属犠牲層は、前記金属ポストと同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項２、４乃至７のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項９】
前記金属犠牲層は、前記金属ポストと高さが等しいことを特徴とする請求項２、４乃至８のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項１０】
前記金属犠牲層は、前記金属ポストよりも高さが低いことを特徴とする請求項２、４乃至８のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項１１】
前記基体における前記金属ポストが設けられた面において、前記金属ポストと接する前記配線層の一部が前記絶縁層に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項１２】
前記金属ポストの形状は、その上端の横断面積と、下端の横断面積とが異なることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の配線基板における前記半導体素子搭載領域に、半導体素子が搭載されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体素子は、前記配線層と、フリップチップ接続及び／又はワイヤーボンディング接続により接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記半導体素子の接続端子の下方に前記配線層が配置されていて、前記半導体素子の接続端子と前記配線層とが直接接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記半導体素子及び／又は前記金属ポストは、絶縁材料に埋め込まれていることを特徴とする請求項１３又は１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
請求項２、４乃至１０のいずれか１項に記載の配線基板における前記半導体素子搭載領域に、半導体素子が搭載されており、前記半導体素子、前記金属ポスト及び前記金属犠牲層の少なくとも一つは、絶縁材料に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
前記金属ポスト及び／又は前記金属犠牲層は、前記基体側の面の反対側の面が露出するように、前記絶縁材料に埋め込まれ、前記金属ポスト及び/又は前記金属犠牲層の露出した面は、前記絶縁材料の表面と面一であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記金属ポスト及び／又は前記金属犠牲層は、前記基体側の面の反対側の面が露出するように、前記絶縁材料に埋め込まれ、前記金属ポスト及び/又は前記金属犠牲層の露出した面は、前記絶縁材料の表面より突出していることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記金属ポスト及び／又は前記金属犠牲層は、前記基体側の面の反対側の面が露出するように、前記絶縁材料に埋め込まれ、前記金属ポスト及び/又は前記金属犠牲層の露出した面は、前記絶縁材料の表面より窪んでいることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項２１】
金属体上に絶縁層及び配線層を有する配線基板を形成する工程と、前記金属体の前記配線基板と接する面の反対側の面にエッチング耐性のある金属ポスト用エッチングマスクと金属犠牲層用エッチングマスクを形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクと前記金属犠牲層用エッチングマスクをマスクとして前記金属体をエッチングすることにより前記金属ポストと前記金属犠牲層とを形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクと前記金属犠牲層用エッチングマスクを剥離する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２２】
金属体上に絶縁層及び配線層を有する配線基板を形成する工程と、前記金属体の前記配線基板と接する面の反対側の面にエッチング耐性のある金属ポスト用エッチングマスクと金属犠牲層用エッチングマスクを形成する工程と、前記金属体をエッチングして金属ポスト用エッチングマスクを有する金属ポストと金属犠牲層用エッチングマスクを有しない金属犠牲層を形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクを剥離する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２３】
前記金属体をエッチングする工程において、前記金属犠牲層をエッチングにより完全に除去する工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項２４】
請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の方法により製造された配線基板に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記半導体素子を搭載する工程の後に、前記半導体素子及び／又は前記金属ポストを前記絶縁材料で埋め込む工程を有することを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記半導体素子を搭載する工程の後に、前記半導体素子、前記金属ポスト及び前記金属犠牲層の少なくとも一つを、前記絶縁材料により埋め込む工程を有することを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
前記絶縁材料により埋め込まれた金属ポスト及び／又は金属犠牲層は、前記基体側の面と反対側の面が露出していることを特徴とする請求項２６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
前記露出している面は、前記絶縁材料の表面と面一であることを特徴とする請２７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
前記露出している面は、前記絶縁材料の表面よりも突出していることを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記露出している面は、前記絶縁材料の表面よりも窪んでいることを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
請求項２４乃至３０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法により製造された複数の半導体装置を、前記金属ポスト又は前記金属犠牲層により相互に電気的に接続して、積層する工程を有することを特徴とする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、金属ポストを有する配線基板及び金属ポストを有する配線基板に半導体素子を搭載した半導体装置及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び高機能化を実現する技術として、ＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）技術が注目されている。ＳｉＰには種々の形態があるが、なかでも１パッケージ内に複数のチップを積層したチップ積層型ＳｉＰが携帯電話を中心に広まっている。ＳｉＰに搭載されるチップ数は年々増加する傾向にあることと、チップ積層型ＳｉＰの品質保証は積層数が増すとともに難しくなるため、今後のＳｉＰは、パッケージを積層したパッケージ積層型ＳｉＰ（ＰｏＰ：Ｐａｃｋａｇｅ  ｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）への要求が高まると予想される。
【０００３】
パッケージ積層型ＳｉＰ用の外部端子の一形態に、配線基板及び配線基板を用いた半導体装置上にウェットエッチングにより形成した金属ポストを使用することがある。エッチングにより金属ポストを形成する方法として、金属ポストとして活用する金属体にエッチングマスクを付与し、エッチングマスクに覆われていない部分をエッチング除去する方法がある。エッチングにより形成される金属ポストは、めっきにより形成される金属ポストと比べて形成速度が速いこと、金属ポストの高背化が容易であること、等の利点がある。しかしながら、エッチングでは、金属ポストにサイドエッチングが生じるため、金属ポストの狭ピッチ化を困難にしてきた。
【０００４】
この問題を解決するため、サイドエッチングを低減し、狭ピッチな金属ポストを形成する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、金属板表面に開口パターンを有したフォトレジストを塗布し、第１エッチングにより第１の開口部を形成し、開口部壁面を耐食性金属膜で覆い、開口部底部に第２エッチングを行い、高密度パターンを形成する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、金属板の表裏表面に開口パターンを有するフォトレジストを付与し、片面毎交互に又は表裏両面を同時にエッチングし、開口部の底部を連通させる方法と、金属板の表裏両面に開口パターンを有するフォトレジストを付与し、第１エッチングにより片面又は表裏両面から互いに貫通しない開口部を形成し、片面のみに目詰め材を塗布して硬化させ、他方の面において第２エッチングにより、第１エッチングにより予め形成された開口部と底部で連通させる方法とが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、プリント配線基板の表面に、感光性樹脂を塗布し、露光現像により、外部端子上にポスト穴及びキャビティを形成した後、電解銅めっきにて外部端子上に銅ポストを形成し、めっきレジストを除去する銅ポストの形成方法が開示されている。
【０００７】
更にまた、特許文献４には、金属層のエッチングにより、柱状金属体を形成する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５―２６４２８２号公報
【特許文献２】特開２００３―１５７７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
パッケージ積層型ＳｉＰ用の外部端子には、狭ピッチであること、形状が全ての外部端子においてほぼ同様であることの２点が特に求められる。しかしながら、特許文献１及び２に記載の従来技術では、金属ポストの狭ピッチ化に寄与するものの、金属ポストの仕上がり形状、例えば、金属ポストの高さ、トップ径、ボトム径、トップ形状、ボトム形状などを、すべての外部端子においてほぼ同様とすること（均一化）は難しい。
【００１０】
実際に、金属ポストをパッケージ積層型ＳｉＰ用の外部端子として活用する場合、金属ポストは半導体素子の外周に複数列状で配置される場合が多い。本願発明者等がこれらの従来技術を検討した結果、金属ポストの複数列状に配置した場合に、周辺のパターン配置が異なる複数列の内外周と内側ではエッチング速度に差異が生じてしまい、金属ポストの仕上がり形状に差が生じることを見出した。この現象は、金属ポストが狭ピッチである場合に、より顕著に現れている。
【００１１】
また、特許文献３及び４に開示された従来技術においても、金属ポストの狭ピッチ化及び形状の均一化には、限界がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、金属ポストの狭ピッチ化と形状の均一化を同時に実現することができる金属ポストを有する配線基板、金属ポストを有する配線基板を用いた半導体装置及びそれら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】
【００１３】
本発明に係る配線基板は、基体と、この基体上に形成された絶縁層及び配線層と、前記基体上の半導体素子の搭載領域を取り囲むようにその周囲に配置された複数個の金属ポストとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の配線基板は、更に、前記基体上の前記半導体素子搭載領域を取り囲むように配置された金属犠牲層を有することを特徴とする。
【００１５】
これらの配線基板において、複数個の前記金属ポストは、同一の形状を有することができる。
【００１６】
前記他の配線基板において、前記金属犠牲層は、前記半導体素子搭載領域の周囲に配置された複数個の金属ポストの群の内周位置に、前記半導体素子搭載領域を取り囲むように連続的に形成されているか、及び／又は、前記複数個の金属ポストの外周位置に、前記金属ポストの群を取り囲むように連続的に形成されているように構成することができる。
【００１７】
また、前記金属犠牲層は、前記各金属ポストを個別に取り囲むように連続的に形成されているように構成することができる。
【００１８】
更に、前記金属犠牲層は、前記各金属ポストについて、その金属ポストを中心として相互に等間隔でその金属ポストから等距離の位置に複数個配置されているように構成することができる。
【００１９】
更にまた、前記金属ポスト及び前記金属犠牲層のいずれか１方又は双方が、外部端子として機能するように構成することができる。
【００２０】
更にまた、前記金属犠牲層は、前記金属ポストと同一の材料で形成することができる。
【００２１】
更にまた、前記金属犠牲層は、前記金属ポストと高さが等しいか、前記金属犠牲層は、前記金属ポストよりも高さが低いように構成することができる。
【００２２】
上記各配線基板において、前記基体における前記金属ポストが設けられた面において、前記金属ポストと接する前記配線層の一部が前記絶縁層に埋め込まれているように構成することができる。
【００２３】
また、前記金属ポストの形状は、その上端の横断面積と、下端の横断面積とが異なることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る半導体装置は、上記いずれかの配線基板における前記半導体素子搭載領域に、半導体素子が搭載されていることを特徴とする。
【００２５】
前記半導体素子は、前記配線層と、例えば、フリップチップ接続及び／又はワイヤーボンディング接続により接続されている。
【００２６】
又は、前記半導体素子の接続端子の下方に前記配線層が配置されていて、前記半導体素子の接続端子と前記配線層とが直接接続されているように構成することもできる。
【００２７】
前記半導体素子及び／又は前記金属ポストは、絶縁材料に埋め込まれているように構成することができる。
【００２８】
更に、金属犠牲層を有する半導体装置において、前記半導体素子、前記金属ポスト及び前記金属犠牲層の少なくとも一つは、絶縁材料に埋め込まれているように構成することができる。
【００２９】
この場合に、前記金属ポスト及び／又は前記金属犠牲層は、前記基体側の面の反対側の面が露出するように、前記絶縁材料に埋め込まれ、前記金属ポスト及び/又は前記金属犠牲層の露出した面は、前記絶縁材料の表面と面一であるように構成することができる。
【００３０】
また、この場合に、前記金属ポスト及び/又は前記金属犠牲層の露出した面は、前記絶縁材料の表面より突出しているか、又は前記絶縁材料の表面より窪んでいるように構成することができる。
【００３１】
本発明に係る配線基板の製造方法は、金属体上に絶縁層及び配線層を有する配線基板を形成する工程と、前記金属体の前記配線基板と接する面の反対側の面にエッチング耐性のある金属ポスト用エッチングマスクと金属犠牲層用エッチングマスクを形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクと前記金属犠牲層用エッチングマスクをマスクとして前記金属体をエッチングすることにより前記金属ポストと前記金属犠牲層とを形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクと前記金属犠牲層用エッチングマスクを剥離する工程と、を有することを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る他の配線基板の製造方法は、金属体上に絶縁層及び配線層を有する配線基板を形成する工程と、前記金属体の前記配線基板と接する面の反対側の面にエッチング耐性のある金属ポスト用エッチングマスクと金属犠牲層用エッチングマスクを形成する工程と、前記金属体をエッチングして金属ポスト用エッチングマスクを有する金属ポストと金属犠牲層用エッチングマスクを有しない金属犠牲層を形成する工程と、前記金属ポスト用エッチングマスクを剥離する工程と、を有することを特徴とする。
【００３３】
この他の配線基板の製造方法において、前記金属体をエッチングする工程が、前記金属犠牲層をエッチングにより完全に除去する工程を含むように構成することができる。
【００３４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記配線基板の製造方法により製造された配線基板に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする。
【００３５】
そして、前記半導体素子を搭載する工程の後に、前記半導体素子及び／又は前記金属ポストを前記絶縁材料で埋め込む工程を有するように構成することができる。
【００３６】
また、前記半導体素子を搭載する工程の後に、前記半導体素子、前記金属ポスト及び前記金属犠牲層の少なくとも一つを、前記絶縁材料により埋め込む工程を有するように構成することができる。
【００３７】
この場合に、前記絶縁材料により埋め込まれた金属ポスト及び／又は金属犠牲層は、例えば、前記基体側の面と反対側の面が露出している。そして、前記露出している面は、前記絶縁材料の表面と面一であるか、又は前記露出している面は、前記絶縁材料の表面よりも突出しているか、又は前記露出している面は、前記絶縁材料の表面よりも窪んでいる。
【００３８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述の如く製造された複数の半導体装置を、前記金属ポスト又は前記金属犠牲層により相互に電気的に接続して、積層する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、複数個の金属ポストを、配線基板の基体上における半導体素子の搭載領域を取り囲むようにその周囲に配置したので、例えば外部端子として機能する金属ポストの狭ピッチ化及び形状の均一化を得ることができる。更に、配線基板及び半導体装置の金属ポストを有する面に金属犠牲層を配置することで、配線基板及び半導体装置の機械的強度を向上させ、反り及びうねりを抑制することができる。また、金属犠牲層を高放熱性の材料で形成することにより、配線基板及び半導体装置の熱拡散性を向上させ、優れた放熱特性を得ることができる。更に、本発明においては、金属犠牲層を外部端子として機能させることができる。更にまた、犠牲層をグランド回路と接続することで、犠牲層による電磁シールド効果によって、電磁波妨害規制対策が可能となり、またノイズ低減が可能になる。更にまた、金属ポストの形状を、その上端の横断面積と、下端の横断面積とが異なるようにし、特に、金属ポストの形状を、金属ポストが配線基板と接する面の横断面積（下端の横断面積：金属ポストが円柱の場合は下端の直径）が、金属ポストの配線基板と接しない面の横断面積（上端の横断面積：金属ポストが円柱の場合は上端の直径）よりも大きくすることにより、銅ポストと配線基板との密着性及び安定性が高く、熱の印加時及び落下時の変形が少なくなるため、信頼性が向上する。また、金属ポストの形状を、その上端の横断面積と、下端の横断面積とが異なるようにすることにより、断面形状が均一な金属ポストと、高さを同一にして比較すると、金属ポストの側面の表面積が大きくなることから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の金属ポストを有する配線基板の製造方法によれば、エッチング条件を調整することで、金属犠牲層の高さを金属ポスト以下にすることができ、配線基板の反り及びうねりの抑制、放熱特性、電磁波妨害規制対策及びノイズ低減等に応じて、金属犠牲層の機能にあわせた構造をとることができる。
【００４１】
更に、本発明の金属ポストを有する配線基板を用いた半導体装置によれば、金属犠牲層により配線基板の機械的強度を向上させ、反り及びうねりを抑制することができるので、半導体装置の組立歩留まりを向上させることができる。また、半導体装置を機器に実装したときの熱印加時の変形が少なくなるため、二次実装信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照にして具体的に説明する。
【００４３】
（配線基板）
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施形態の配線基板の構造の例を示す断面図と平面図である。図１に示す金属ポスト付き配線基板３０は、少なくとも１層以上の絶縁層１６と、少なくとも２層以上の配線層とにより構成された基体１０の片方の面に、半導体素子を搭載する半導体素子搭載領域１２が設けられている。そして、この半導体素子搭載領域１２を取り囲むように、複数個の金属ポスト１１が半導体素子搭載領域１２の周囲に配置されている。
【００４４】
金属ポスト１１は、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、金、銀、パラジウム、白金、鉄、ステンレス鋼、亜鉛、マグネシウム、チタン、４２アロイ、クロム、バナジウム、ロジウム、モリブデン、及びコバルトのいずれか又は複数の材料から構成されている。特に、コスト及び加工性の点から銅が適している。このため、本実施形態では、金属ポスト１１を銅により形成する。金属ポスト１１の形状は、金属ポスト１１のピッチが狭ピッチである場合でも均一であり、半導体素子搭載領域１２の周囲の金属ポスト１１が配置された位置が異なる場合においても均一である。金属ポスト１１の形状が均一とは、金属ポスト１１の高さと、金属ポストの上端の直径（上端横断面積）と、金属ポストの下端の直径（下端横断面積）とが、各金属ポスト１１でほぼ等しいことを指す。金属ポスト１１が狭ピッチで配置されている場合とは、例えば、金属ポスト１１が１０μｍ〜３００μｍの範囲のピッチで配置されていることを指す。また、金属ポスト１１の配置位置が異なるとは、例えば、図１（ｂ）に示すように、複数個の金属ポスト１１が、半導体素子搭載領域１２を中心として、その周囲にこれを取り囲むように、図示例では三重になって配置されているが、半導体素子搭載領域１２を取り囲む列が、金属ポスト（Ａ）１１−ａと、金属ポスト（Ｂ）１１−ｂのように異なることを意味しており、このため、金属ポスト（Ａ）１１−ａと、金属ポスト（Ｂ）１１−ｂとでは、それが属するポスト列（金属ポスト（Ａ）１１−ａは最外周の列、金属ポスト（Ｂ）１１−ｂはその内側の列）に配置されている金属ポスト１１の数が異なることも意味している。
【００４５】
半導体素子搭載領域１２は、基体１０上に複数箇所存在し、各半導体素子搭載領域が分離した状態で配置されていてもよい。
【００４６】
基体１０は、一例として図２に示すとおり、絶縁層１６と配線層９とを有するものであり、配線層１６は、絶縁層１６の下面に形成された下層配線１３と、上面に形成された上層配線１４と、絶縁層１６を貫通して下層配線１３と上層配線１４とを接続するビア１５とから構成されている。なお、図２では、絶縁層１６が１層、配線層９が２層の構成を示しているが、これに限定されることなく、絶縁層１６及び配線層９は必要とされる層数で構成すればよい。
【００４７】
絶縁層１６は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成されており、有機材料は、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）、ポリノルボルネン樹脂等、並びに、ガラスクロス若しくはアラミド繊維等で形成された織布又は不織布にエポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）、ポリノルボルネン樹脂等を含浸させた材料を使用することができる。本実施形態では、例えば、アラミド繊維に含浸させたエポキシ樹脂を使用する。
【００４８】
配線層９は、例えば、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を使用することができる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から、配線層９は銅により形成することが望ましい。本実施形態では、銅を使用する。
【００４９】
下層配線１３と上層配線１４は、例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法又はフルアディティブ法等の方法により形成する。サブトラクティブ法は、基板上に設けられた銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、不要な銅箔をエッチングした後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成し、レジスト開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に給電層をエッチングして所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることで所望の配線パターンを得る方法である。本実施形態では、セミアディティブ法を採用する。
【００５０】
下層配線１３と上層配線１４は、絶縁層１６内に設けられたビア１５にて電気的に接続されている。絶縁層１６が有機材料を使用する場合、ビア１５を設ける絶縁層１６の開口部はフォトリソグラフィー法により形成され、開口部内に銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を充填する。充填方法は、電解めっき、無電解めっき、印刷法、溶融金属吸引法等で行う。非感光性の有機材料又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア１５を設ける絶縁層１６の開口部は、レーザー加工法、ドライエッチング法又はプラズマ法により形成し、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を充填する。充填方法は、電解めっき、無電解めっき、溶融金属吸引法等で行う。また、ビア１５の位置に予め通電用のポストを形成した後に、絶縁層１６を形成し、研磨により絶縁層１６の表面を削って、通電用ポストを露出させてビア１５を形成する方法によれば、絶縁層１６を開口させる必要はない。本実施形態では、非感光性の有機材料とレーザー加工法を採用し、下層配線１３、上層配線１４、ビア１５の材料はいずれも銅とした。
【００５１】
絶縁層１６上には、上層配線１４の一部を露出させ、残部を覆うように、ソルダーレジスト１７が形成されている。本実施形態では、ソルダーレジスト１７の材料は、感光性レジストインクを用いた。上層配線１４の露出部はパッド電極となる。
【００５２】
また、配線基板の所望の位置に、回路のノイズフィルターの役割を果たすコンデンサを設けてもよい。コンデンサを構成する誘電体材料としては、酸化チタン、酸化タンタル、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２又はＮｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）又はＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物を使用することが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【００５３】
本実施形態により、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置しているため、金属ポスト１１が高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱時・落下時の変形が少なくなるため、信頼性が向上する。
【００５４】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の構造の例を示す断面図及び上面図である。図３に示す金属ポスト付き配線基板３０は、少なくとも１層以上の配線層と少なくとも２層以上の配線層を有した基体１０の片方の面に半導体素子搭載領域１２があり、半導体素子搭載領域１２を取り囲むように、その周囲に複数個の金属ポスト１１の群を配置すると共に、この金属ポスト群の内側に、半導体素子搭載領域１２を取り囲むように、金属犠牲層１８ａが連続的に形成されており、金属ポスト群の外側に、半導体素子形性領域１２と共に金属ポスト群を取り囲むように、金属犠牲層１８ｂが連続的に形成されている。なお、図３において、図１と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
このように、金属犠牲層１８ａ、１８ｂは、複数列状に配置した金属ポスト１１の群の内周と外周に配置されている。金属犠牲層１８ａ、１８ｂの高さは、金属ポスト１１の高さと同じか、又はそれ以下である。図４は金属犠牲層１８ａ、１８ｂの高さが、金属ポスト１１の高さよりも低い構造の断面図を示す。
【００５６】
本実施形態においては、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置されているため、金属ポスト１１が高密度で安定した外部端子としての機能をもつ。また、基体１０上に金属犠牲層１８ａ、１８ｂが配置されているため、基体１０の機械的強度を向上させるので、反り及びうねりが抑制される。また、金属犠牲層１８を高放熱性の材料とすることで、基体１０の熱拡散性を向上させ、優れた放熱特性を得ることができる。更に、金属犠牲層１８を金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８をグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により、電磁波妨害を規制し、ノイズを低減することができる。また、金属ポストの形状においては、金属ポストの下端の直径（横断面積）が、金属ポストの上端の直径（横断面積）よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性及び安定性が高く、熱付加時及び落下時の変形が少なくなるため、信頼性が向上する。
【００５７】
図５（ａ）は、基体１０上に金属犠牲層１８を設けず、金属ポスト１１を配置した配線基板の実物の上面の光学顕微鏡像写真を示す。また、図５（ｂ）は、本実施形態の基体１０上に金属犠牲層１８を設けて、金属ポスト１１を配置した配線基板の実物の上面の光学顕微鏡像写真を示す。これらの図に示すように、基体１０上に金属犠牲層１８を設けることで、金属ポスト１１の形状が均一となる結果が得られた。
【００５８】
図６は、本発明の第３実施形態の配線基板の構造の例を示す上面図である。図６に示す金属ポスト付き配線基板３０は、少なくとも１層以上の絶縁層と少なくとも２層以上の配線層を有する基体１０の片面に、半導体素子搭載領域１２が設けられており、半導体素子搭載領域１２を取り囲むように金属ポスト１１が半導体素子搭載領域１２の周囲に配置されている。そして、金属犠牲層１８ｃが半導体素子搭載領域１２を中心としてその周囲に碁盤目のように形成されている。この金属犠牲層１８ｃの各碁盤目の中心に、金属ポスト１１が配置されており、これにより、金属犠牲層１８ｃが各金属ポスト１１を個別に取り囲むように連続的に形成されている。
【００５９】
金属犠牲層１８は、金属ポスト１１と同一材料で形成しても良く、また、別の材料で形成しても良い。本実施形態では、金属犠牲層１８として金属ポスト１１と同一材料の銅を使用する。また、金属犠牲層１８は、複数列状に配置した金属ポスト１１の群の各金属ポスト１１を個別に取り囲むように配置されているが、その金属犠牲層１８の高さは、金属ポスト１１の高さと同じか、又はそれ以下である。
【００６０】
本実施形態においては、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、第１の実施形態（図１）及び第２の実施形態（図３）よりも、金属ポスト１１を狭ピッチで均一な形状で配置することができるため、金属ポスト１１がより高密度で安定した外部端子として機能する。また、基体１０上に金属犠牲層１８ｃが、個々の金属ポスト１１を取り囲むように配置されているため、基体１０の機械的強度を効果的に向上させることができ、反り及びうねりを極めて抑制することができる。また、第２実施形態と同様に、金属犠牲層１８ｃを高放熱性材料とすることで、基体１０の熱拡散性を効果的に向上させて、優れた放熱特性を実現できると共に、金属犠牲層１８ｃを金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８ｃをグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策及びノイズ低減対策に有効である。特に、本実施形態は、各金属ポストに関して同軸構造となるため、第２実施形態（図３）の場合より電磁シールド効果が高まる。また、金属ポストの形状においては、金属ポストの下端の直径を、金属ポストの上端の直径よりも大きくすることにより、銅ポストと配線基板との密着性及び安定性が高くない、熱付加時及び落下時の変形が少なくなるため、信頼性が向上する。
【００６１】
図７は、本発明の第４実施形態の配線基板の構造の一例を示す上面図である。本実施形態の金属ポスト付き配線基板３０は、第３実施形態の金属ポスト付き配線基板３０に対して、金属犠牲層１８ｄが個々の金属ポスト１１の外周を完全に取り囲んだ状態ではなく、四辺に空間部を設けている点が異なる。それ以外の点は、第３実施形態の配線基板と同様である。
【００６２】
この本実施形態の配線基板が第３実施形態の配線基板と異なる部分について、以下に説明する。特に、説明のない部分は、第２の実施形態及び第３実施形態の配線基板と同じである。金属犠牲層１８ｄは、複数列状に配置した金属ポスト１１の各金属ポスト１１を中心として相互に等間隔でその金属ポスト１１から等距離の位置に複数個（図示例は４個）配置されている。即ち、図３に示す第３実施形態の碁盤目の各交点に、金属犠牲層１８ｄが配置されており、碁盤目の各辺の中間には、金属犠牲層１８ｄが欠落している。金属犠牲層１８ｄの高さは、金属ポスト１１の高さと同じか、又はそれ以下である。金属犠牲層１８ｄの形状は、図６に示す形状のように、個々の金属ポスト１１の外周から等間隔に配置されていることが望ましい。
【００６３】
本実施形態により、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、第１の実施形態（図１）、第２の実施形態（図３）、第３の実施形態（図６）よりも、金属ポスト１１を狭ピッチで均一な形状で配置することができるため、金属ポスト１１がより高密度で安定した外部端子としての機能を果たすことができる。その他、本実施形態の配線基板は、第１乃至第４実施形態の配線基板と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態は、金属犠牲層１８ｄが、複数列状に配置した個々の金属ポスト１１の周囲に点在させて配置しているので、金属ポスト１１と金属犠牲層１８ｄを有する基体１０上に半導体素子２０を搭載し、それらを絶縁樹脂で封止する場合に、絶縁樹脂の周り込み性が、第３の実施形態（図６）の場合よりも良好になる。
【００６４】
なお、第２の実施形態（図３）、第３の実施形態（図６）、及び第４の実施形態（図７）で示した各金属犠牲層１８ａ、１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、それらを組合せて一つの半導体素子搭載領域の周囲に配置しても良い。
【００６５】
（半導体装置）
図８は、本発明の第５実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。本実施形態は，第１実施形態の配線基板に、半導体素子を搭載したものである。図８に示す金属ポスト付き半導体装置３１は、少なくとも１層以上の絶縁層１６と少なくとも２層以上の配線層９を有した基体１０上に、半導体素子２０が半田ボール１９を介してフリップチップ接続され、アンダーフィル樹脂２１が注入されたものである。図８は、図１（ａ）に示す配線基板に半導体素子２０を搭載した半導体装置を示すが、図３、図６，図７に示す第２実施形態乃至第４実施形態の配線基板に、半導体素子２０を搭載しても良いことは勿論である。また、半導体素子２０の数も、一つに限らず、複数個の半導体素子を搭載することもできる。
【００６６】
半導体素子２０は、半田ボール１９を介して基体１０と半導体素子２０の両電極を電気的に接続することにより、基体１０上に搭載されており、半導体素子２０と基体１０との間の空間がアンダーフィル樹脂２１により充填されている。アンダーフィル樹脂２１は、半導体素子２０との熱膨張率差を小さくして半田ボール１９が破壊することを防止する。半田ボール１９が高い信頼性を確保できる強度を有していれば、アンダーフィル樹脂２１は必要ない。半田ボール１９は、半田材料からなるボールで、基体１０上にめっき法、ボール転写法又は印刷法により取り付けられる。半田ボール１９は、鉛錫合金の共晶半田又は鉛フリーの半田材料を使用して形成することができる。アンダーフィル樹脂２１はエポキシ材料等に、シリカフィラーなどが添加された材料から構成されている。基体１０と半導体素子２０の接合は、半田ボール１９の代わりに導電性ペースト又は銅バンプを使用しても良い。本実施形態では、半田ボール１９を使用する。また、金属ポスト付き半導体装置３１は、スティフナー、又はヒートスプレッダーを搭載することも可能である。
【００６７】
図８に示す配線基板３０は、図１に示す第１実施形態の金属ポスト付き配線基板３０と同様の構造を有する。本実施形態においては、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の周囲に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置されているため、金属ポスト１１が金属ポスト付き半導体装置３１の高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。
【００６８】
また、図３、図６及び図７に示すように、基体１０上に金属犠牲層１８ａ〜１８ｄを設けた場合、金属ポスト付き半導体装置３１の機械的強度を効果的に向上させ、反り及びうねりを抑制することができる。その結果、半導体装置の組立歩留まりが向上する。また、機械的強度が高くなるため、熱付加時の変形が少なくなり、半導体装置を機器に実装したときの二次実装信頼性が向上する。また、金属犠牲層１８ａ〜１８ｄを高放熱材料とすることで、金属ポスト付き半導体装置３１の熱拡散性を効果的に向上させ、優れた放熱特性が実現できる。更に、金属犠牲層１８ａ〜１８ｄを金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８ａ〜１８ｄをグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策及びノイズ低減が実現できる。また、金属ポストの形状において、金属ポストの下端の直径を、金属ポストの上端の直径よりも大きくすることにより、銅ポストと配線基板との密着性及び安定性が高く、熱付加時及び落下時の変形が少なくなるため、信頼性が向上する。また、同一径でその側面が直線的に伸びる金属ポストと比較して、金属ポストの側面の表面積が大きいことから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性が向上する。
【００６９】
図９は、本発明の第６実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。図９に示す金属ポスト付き半導体装置３１は、基体１０上に、半導体素子２０がワイヤボンディング接続されている。図９は、図１に示す第１実施形態の配線基板に半導体素子が搭載されている状態を示すが、配線基板は、これに限らず、図３、図６及び図７に示す配線基板上に半導体素子をワイヤボンディング接続により搭載することもできる。また、同一基体上に、半導体素子２０を１個に限らず、複数個搭載できることも勿論である。
【００７０】
基体１０上には、接着剤２２により半導体素子２０が接着され、半導体素子２０の基体１０との接着面の反対面と基体１０とがボンディングワイヤ２３により接続されている。接着材２２は、有機材料や銀ペーストなどを使用することができる。ボンディングワイヤ２３は、主に金からなる材料からなり、半導体素子２０と配線基板の両電極とを電気的に接続する。また、金属ポスト付き半導体装置３１は、スティフナー、ヒートスプレッダーを搭載していてもよい。
【００７１】
本実施形態も、図８に示す第５実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７２】
図１０は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図１０に示す金属ポスト付き半導体装置３１は、基体１０上に、半導体素子２０が半田ボール１９を介してフリップチップ接続され、アンダーフィル樹脂２１が注入されたものである。本実施形態において，第５及び第６実施形態と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７３】
本実施形態においては、半導体素子２０が絶縁材料２４で埋め込まれている。この図１０には、半導体素子２０が絶縁材料２４に埋め込まれているが、半導体素子２０又は金属ポスト１１のうちのいずれか一方が絶縁材料２４で埋め込まれていても良く、また基体１０上に金属犠牲層１８が設けられている場合は、半導体素子２０又は金属ポスト１１又は金属犠牲層１８のうちいずれか一方が、絶縁材料２４に埋め込まれている構造でも良い。金属ポスト１１又は金属犠牲層１８が絶縁材料２４に埋め込まれている場合は、金属ポスト１１と金属犠牲層１８の基体１０に接する面の反対側の露出面は、絶縁材料２４の表面に対して、面一でも、突出していても、また窪んでいても良い。
【００７４】
金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面が、絶縁材料２４の表面と面一になる場合は、この露出面を、他の配線基板又は半導体装置と接続する際に、接続しやすくなる。また、金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも窪んでいる場合は、金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面に半田ボール等を形成する際に、絶縁材料２４がレジストとして機能し、窪み部分のみに半田ボール等を形成することができ、別途半田ボール形成のためのレジストパターンを設ける必要がなくなるため好ましい。金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも突出している場合は、前記露出面が、他の配線基板又は半導体装置と接続する際の狭ピッチ化に対応することができる。
【００７５】
半導体素子２０の電極と基体１０の電極とが半田ボール１９により電気的に接続され、半導体素子２０と基体１０との間の空間がアンダーフィル樹脂２１により充填されていることは、第５実施形態と同様である。また、本実施形態も、第５及び第６実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７６】
図１１は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。図１１に示す金属ポスト付き半導体装置３１は、図８に示す第５実施形態の半導体装置に対し、金属ポスト１１が絶縁材料２４で埋め込まれている点が異なる。図１１において、図８と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施形態においては、絶縁材料２４に埋め込まれているのは金属ポスト１１であるが、基体１０上に金属犠牲層１８が設けられている場合は、半導体素子２０又は金属ポスト１１又は金属犠牲層１８のうちいずれか２つが、絶縁材料２４に埋め込まれているような構造でも良い。金属ポスト１１又は金属犠牲層１８が絶縁材料２４に埋め込まれている場合は、金属ポスト１１と金属犠牲層１８の基体１０に接する面の反対側の露出面は、絶縁材料２４の表面に対して、面一でも、突出しているも、又は窪んでいても良い。
【００７７】
金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の基体１０と接する面の反対側の露出面が、絶縁材料２４の表面と面一になる場合、前記露出面が、他の配線基板又は半導体装置と接続する際に、接続しやすくなる。また、金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも窪んでいる場合は、前記露出面に半田ボール等を形成する際に、絶縁材料２４がレジストとして機能し、窪み部分のみに半田ボール等を形成することができ、別途半田ボール形成のためのレジストパターンを設ける必要がなくなる。更に，金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも突出している場合は、前記露出面が、他の配線基板又は半導体装置と接続する際の狭ピッチ化に対応することができる。
【００７８】
本実施形態も、第５乃至第７実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７９】
図１２は、本発明の第９実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図１２に示す金属ポスト付き半導体装置３１は、基体１０上に、半導体素子２０が半田ボール１９を介してフリップチップ接続され、アンダーフィル樹脂２１が注入されたものである。また、金属ポスト１１及び半導体素子２０が絶縁材料２４で埋め込まれている。
【００８０】
図１２では、絶縁材料２４に埋め込まれているのは、半導体素子２０と金属ポスト１１であるが、金属犠牲層１８も同時に埋め込まれていても良い。金属ポスト１１又は金属犠牲層１８が絶縁材料２４に埋め込まれている場合、金属ポスト１１と金属犠牲層１８の基体１０に接する面の反対側の露出面は絶縁材料２４の表面に対して、面一でも、突出しているも、又は窪んでいても良い。
【００８１】
半導体素子２０と金属ポスト１１又は半導体素子２０と金属ポスト１１と金属犠牲層１８が、絶縁材料２４に埋め込まれていることから、半導体装置の第４の実施形態の図１１よりも金属ポスト付き半導体装置３１の剛性を強くすることができ、金属ポスト付き半導体装置３１の反りの低減と信頼性が向上する。
【００８２】
本実施形態も、第５乃至第８実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
図１３は金属ポスト付き半導体装置３１の片面にヒートスプレッダー３２を搭載した第１０実施形態を示す断面図である。図１３のヒートスプレッダー３２はフィン付きであるが、フィンが付いていなくても良い。本実施形態は、金属ポスト付き半導体装置３１にヒートスプレッダー３２を搭載したものであり、熱を金属ポスト１１を介してヒートスプレッダー３２に逃がすことができ、金属ポスト付き半導体装置３１の放熱性を向上させることができる。
【００８４】
図１４は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図１４に示す半導体装置３４は、２つの半導体装置３３を積層したものである。半導体装置３３は、上層配線１４，ビア１５及び下層配線１３からなる配線層９と、絶縁層１６とを含む基体１０に、半導体素子２０が半田ボール１９により搭載され、半導体素子２０と基体１０との間にアンダーフィル樹脂２１を充填して構成されており、この半導体装置３３の下層配線１３には半田ボール１９が配置され、その周囲はソルダーレジスト１により充填されている。上層配線１４には、金属ポスト１１が接続されており、この金属ポスト１１が設けられた基体１０の面上に、図３に示す金属犠牲層１８が設けられている。金属ポスト１１と金属犠牲層１８と半導体素子２０が絶縁材料２４で埋め込まれ、金属ポスト１１と金属犠牲層１８の基体１０と接する面の反対側の露出面が絶縁材料２４から露出している。そして、上方の半導体装置３３の下層配線１３と、下方の半導体装置３３の金属ポスト１１とが、半田ペースト等の導電性ペーストからなる接合材料２５により接合されている。このようにして、２つの半導体装置３３を積層した積層型の半導体装置３４が構成されている。上方の半導体装置３３の金属ポスト１１は外部端子部として機能する。外部端子として機能とは、少なくとも電気的に外部の素子と接続させる機能があれば良い。
【００８５】
図１４では、図３に示す第２実施形態の配線基板に半導体素子２０を搭載し、それらを絶縁材料２４で埋め込んだ半導体装置を例として用いているが、第１乃至第４実施形態のいずれの配線基板を使用しても良い。また、図１４では、各半導体装置３３において搭載されている半導体素子２０はひとつとしたが、複数個搭載しても良い。図１４では半導体素子２０と基体１０との接合をフリップチップ接続としているが、ワイヤーボンディング接続としても構わない。また、図１４では、ふたつの半導体装置３３が積層されているが、複数個積層することもできる。また、図１４では、金属犠牲層１８を設けているが、図１に示すように、設けていなくても構わない。
【００８６】
本実施形態により、基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置しているため、金属ポスト１１が金属ポスト付き半導体装置３１の高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。また、基体１０上に金属犠牲層１８を設けた場合、金属ポスト付き半導体装置３１の機械的強度を効果的に向上させ反りやうねりの抑制が実現できる。その結果、半導体装置の組立歩留まりが向上する。また、機械的強度が高くなるため熱時の変形が少なくなり、半導体装置を機器に実装したときの二次実装信頼性が向上する。また、金属犠牲層１８を高放熱材料とすることで、金属ポスト付き半導体装置３１の熱拡散性を効果的に向上させ優れた放熱特性が実現できる。さらに、金属犠牲層１８を金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８をグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策やノイズ低減が実現できる。また、半導体装置の積層構造により、半導体装置の複数段の積層が可能であること、半導体素子の組み合わせ自由度が高いこと、メモリ容量変更等に対するプロセスの柔軟度が高い等の利点を有する。
【００８７】
図１５は、図１４に示すパッケージ積層構造の下段用の半導体装置の断面の光学顕微鏡写真を示す。この図１５に示すように、金属ポスト１１と金属犠牲層１８と半導体素子２０が絶縁材料２４に埋め込まれ、金属ポスト１１の配線基板１１と接する面の反対側の面が絶縁材料２４から露出している様子がわかる。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱時・落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。また、垂直方向に伸びる金属ポストと比較して、金属ポストの側面の表面積が大きいことから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性が向上する。
【００８８】
（配線基板の製造方法）
図１６（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１２実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。この製造方法は、図１に示す第１実施形態の配線基板を製造するためのものである。
【００８９】
先ず、図１６（ａ）に示すように、金属体２６を用意し、必要に応じてウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、粗化などの処理を施す。金属体２６は、最終的に金属ポスト１１として機能させるため、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、マグネシウム、及び亜鉛からなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を用いる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅を選択することが望ましい。本実施形態では、銅を用いる。
【００９０】
次に、図１６（ｂ）に示すように、金属体２６上に少なくとも１層以上の絶縁層１６と少なくとも２層以上の配線層９から構成される基体１０を形成する。
【００９１】
ここで、図１７（ａ）乃至（ｆ）を使用して、基体１０について説明する。先ず、図１７（ａ）に示すように、金属体２６を用意する。
【００９２】
次に、図１７（ｂ）に示すように、金属体２６上に、例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法又はフルアディティブ法等の方法により下層配線１３を形成する。サブトラクティブ法は、基板上に設けられた銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、不要な銅箔をエッチングした後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成し、レジスト開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に給電層をエッチングして所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることで所望の配線パターンを得る方法である。下層配線１３は、例えば、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属もしくはこれらを主成分とする合金を用いる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅により形成することが望ましい。本実施形態では、銅を用いた。
【００９３】
次に、図１７（ｃ）に示すように、下層配線１３上に絶縁層１６を積層させる。絶縁層１６は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成されており、有機材料は、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）、ポリノルボルネン樹脂等の材料か、又はガラスクロス又はアラミド繊維等で形成された織布又は不織布に、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）、ポリノルボルネン樹脂等を含浸させた材料を用いる。本実施形態では、アラミド繊維にエポキシ樹脂を含浸させた材料を使用する。
【００９４】
次に、図１７（ｄ）に示すように、絶縁層１６内にビアホール２９を設ける。ビアホール２９は、絶縁層１６が感光性の材料を使用する場合、フォトリソグラフィーにより形成される。絶縁層１６が非感光性の材料又は、感光性の材料でパターン解像度が低い材料を使用する場合、ビアホール２９は、レーザー加工法、ドライエッチング法又はブラスト法により形成される。本実施形態では、レーザー加工法を用いた。
【００９５】
次に、図１７（ｅ）に示すように、ビアホール２９内に例えば、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を充填させ、ビア１５を形成する。充填方法は、電解めっき、無電解めっき、印刷法、溶融金属吸引法等で行う。また、ビア１５の位置に予め通電用のポストを形成したあとに絶縁層１６を形成し、研磨により絶縁層１６表面を削って通電用ポストを露出させてビア１５を形成する方法によれば、絶縁層１６を開口させる必要はない。また、上層配線１４と同じ工程でビア１５を形成しても良い。さらに、ビア１５上に、例えば、サブトラクティブ法、セミアディティブ法又はフルアディティブ法等の方法により上層配線１４を形成する。サブトラクティブ法は、基板上に設けられた銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、不要な銅箔をエッチングした後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成し、レジスト開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に給電層をエッチングして所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることで所望の配線パターンを得る方法である。上層配線１４は、例えば、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、及びパラジウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属もしくはこれらを主成分とする合金を用いる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅により形成することが望ましい。本実施形態では、セミアディティブ法を用い、下層配線１３、上層配線１４、ビア１５は銅を用いた。
【００９６】
次に、図１７（ｆ）に示すように、上層配線１４上にソルダーレジスト１７のパターンを形成する。ソルダーレジスト１７は、配線基板の表面回路保護と難燃性を発現するために形成される。材料は、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリイミド系の有機材料からなり、必要に応じて無機材料や有機材料のフィラーが添加されていても良い。また、配線基板としてソルダーレジスト１７を設けなくても良い。このようにして、基体１０が製造される。
【００９７】
なお、図１７（ａ）乃至（ｆ）では配線層から形成する例を示したが、絶縁層から形成する方法としても良い。図１７（ａ）乃至（ｆ）では、導体２層、絶縁１層の例を示したが、上記の工程を所望する層数に合わせて回数繰り返すことで、基体１０を形成しても構わない。
【００９８】
次に、図１６（ｃ）に示すとおり、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を金属体２６の基体１０と接する面の反対側の露出面に、少なくとも１以上の有機材料又は少なくとも１以上の金属体２６とは異なる金属材料を０．０１μｍ乃至１００μｍの厚さで、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置に形成する。金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を有機材料とする場合、有機材料が液状であれば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法又は印刷法等により積層し、有機材料がドライフィルムであればラミネート法等により積層する。有機材料を積層後、乾燥等の処理により、有機材料を硬化させ、有機材料が感光性であればフォトプロセス等により、有機材料が非感光性であればレーザー加工法等により、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置に有機材料が形成される。
【００９９】
金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を金属材料とする場合、金属体２６の基体１０と接する面の反対面に、めっきレジストを積層する。めっきレジストが液状であれば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法又は印刷法等により積層し、めっきレジストがドライフィルムであればラミネート法等により積層する。めっきレジストを積層後、乾燥等の処理により、めっきレジストを硬化させ、めっきレジストが感光性であればフォトプロセス等により、めっきレジストが非感光性であればレーザー加工法等により、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置にめっきレジストの開口部を設ける。その後、めっきレジストの開口部に電解めっき法又は無電解めっき法により、金属体２６とは異なる金属材料を析出させ、めっきレジストを除去することにより、金属材料が金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置に形成される。又は、金属体２６上に設けられた金属材料上に、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける位置以外に保護膜を形成し、不要な金属材料をエッチングした後に、保護膜を剥離して金属ポスト１１と金属犠牲層１８上に金属材料を設ける方法でも構わない。本実施形態では、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８に金属材料（ニッケル）を適用し、めっきレジストに感光性の液状めっきレジスト（東京応化工業：ＰＭＥＲ  Ｐ−ＬＡ９００）を用い、スピンコート法により金属体２６に塗布し、フォトリソグラフィー法によりめっきレジストの開口部を設け、電解めっき法によりめっきレジストの開口部にニッケルを電解めっきし、厚さを１０μｍとした。
【０１００】
ここで、エッチングマスクについて説明する。ウェットエッチングでは、サイドエッチングが生じるため、目的とする構造体を形成するためには、サイドエッチング量を考慮してエッチングマスクを設計する必要がある。つまりは、エッチングマスクの大きさを大きめにする。しかしながら、図１６（ｃ）に示す金属犠牲層用エッチングマスク２８は、エッチング終了後に、金属犠牲層１８がエッチングによりすべて消失するように、エッチングマスクの大きさを適度に小さく設計する。
【０１０１】
次に、図１６（ｄ）に示すように、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８の上面から、エッチング液を用いて金属体２６をエッチングする。エッチング方法は、ディップ法又はスプレー法により行う。本実施形態では、アンモニアを主成分とするアルカリ銅エッチング液（メルテックス：エープロセス）を用いて、スプレーエッチング法により行った。この際、金属犠牲層用のエッチングマスク２７とその下部に存在する形成途中の金属犠牲層１８をオーバーエッチングし、金属犠牲層用エッチングマスク２８と金属犠牲層１８を除去することで、配線基板上に金属ポスト用エッチングマスク２７を有した金属ポスト１１を形成する。
【０１０２】
次に、図１６（ｅ）に示すとおり、金属ポスト用エッチングマスク２７を除去し、基体１０上に金属ポスト１１を形成する。
【０１０３】
以上の金属ポスト付き配線基板３０の製造方法では、金属犠牲層１８は金属ポスト１１と同じ材料からなるものとしているが、別の材料であっても良い。その場合、金属ポスト１１と異なる材料の金属犠牲層１８は、基体１０上に金属ポスト１１を製造した後に、めっき法、スパッタ法、ＣＶＤにより所望の箇所に所望の高さになるように製造される。又は、予め、金属犠牲層１８を製造しておき、それを金属ポスト１１付き配線基板上に搭載する方法でも構わない。また、金属ポスト１１と同じ材料からなる金属犠牲層１８の上に、又はその周辺に金属ポスト１１と異なる材料からなる金属犠牲層１８を設けても良い。
【０１０４】
本実施形態をとることで、基体１０が効率よく形成される。基体１０上の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置しているため、金属ポスト１１が高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱付加時及び落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。
【０１０５】
図１８（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１３実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の製造方法は、図３に示す本発明の第２実施形態の配線基板を製造するためのものである。
【０１０６】
先ず、図１８（ａ）に示すように、金属体２６を用意し、必要に応じてウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、粗化などの処理を施す。金属体２６は、最終的に金属ポスト１１として機能させるため、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、マグネシウム、及び亜鉛からなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を用いる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅を選択することが望ましい。本実施形態では、銅を用いる。
【０１０７】
次に、図１８（ｂ）に示すように、金属体２６上に少なくとも１層以上の絶縁層１６と少なくとも２層以上の配線層９から構成される基体１０を形成する。基体１０の製造方法は、配線基板の製造方法の配線基板の第１の実施形態で説明した図１７（ａ）乃至（ｆ）に示す配線基板の製造方法と同じである。
【０１０８】
次に、図１８（ｃ）に示すとおり、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を金属体２６の基体１０と接する面の反対側の露出面に、少なくとも１以上の有機材料又は少なくとも１以上の金属体２６とは異なる金属材料を０．０１μｍから１００μｍの厚さで、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置に形成する。具体的な形成方法は、図１６（ｃ）と同様である。
【０１０９】
次に、図１８（ｄ）に示すとおり、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８の上面から、エッチング液を用いて金属体２６をエッチングする。具体的なエッチング方法は、図１６（ｄ）と同様である。
【０１１０】
次に、図１８（ｅ）に示すように、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を除去し、基体１０上に金属ポスト１１と金属犠牲層１８を形成する。
【０１１１】
本実施形態も、第１２実施形態と同様の作用効果を奏する。更に、本実施形態においては、基体１０上に金属犠牲層１８が配置しているため、基体１０の機械的強度を向上させ反り及びうねりを抑制することができる。また、金属犠牲層１８を高放熱性材料とすることで、基体１０の熱拡散性を向上させ、優れた放熱特性が実現できる。更に、金属犠牲層１８を金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８をグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策及びノイズ低減に有効である。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱時・落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。
【０１１２】
次に、図１９（ａ）乃至（ｅ）を参照して、本発明の第１４実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図１９（ａ）乃至（ｅ）はこの第１４実施形態の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の製造方法は、図４に示す第２の実施形態の変形例の配線基板を製造するためのものである。
【０１１３】
先ず、図１９（ａ）に示すように、金属体２６を用意し、必要に応じて、ウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、粗化などの処理を施す。金属体２６は、最終的に金属ポスト１１として機能させるため、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、マグネシウム、及び亜鉛からなる群から選択された少なくとも１種の金属又はこれらを主成分とする合金を用いる。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅を選択することが望ましい。本実施形態では、銅を用いる。
【０１１４】
次に、図１９（ｂ）に示すように、金属体２６上に少なくとも１層以上の絶縁層１６と少なくとも２層以上の配線層９から構成される基体１０を形成する。基体１０の製造方法は、図１７（ａ）乃至（ｆ）に示す基体１０の製造方法と同じである。
【０１１５】
次に、図１９（ｃ）に示すとおり、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８を金属体２６の基体１０と接する面の反対面に、少なくとも１以上の有機材料又は少なくとも１以上の金属体２６とは異なる金属材料を０．０１μｍ乃至１００μｍの厚さで、金属ポスト１１と金属犠牲層１８を設ける所望の位置に形成する。具体的な形成方法は、図１６（ｃ）と同様である。
【０１１６】
ここで、エッチングマスクの説明をする。ウェットエッチングでは、サイドエッチングが生じるため、目的とする構造体を形成するためには、サイドエッチング量を考慮してエッチングマスクを設計する必要がある。つまりは、エッチングマスクの大きさを大きめにする。しかしながら、図１９（ｃ）に示す金属犠牲層用エッチングマスク２８は、エッチング終了後に、金属犠牲層１８の高さが、金属ポスト１１の高さよりも低くなるように、エッチングマスクの大きさを適度に小さく設計する。
【０１１７】
次に、図１９（ｄ）に示すように、金属ポスト用エッチングマスク２７と金属犠牲層用エッチングマスク２８の上面から、エッチング液を用いて金属体２６をエッチングする。エッチング方法は、ディップ法又はスプレー法により行う。本実施形態では、アンモニアを主成分とするアルカリ銅エッチング液（メルテックス：エープロセス）を用いて、スプレーエッチング法により行った。この際、金属犠牲層用のエッチングマスク２７の下部に存在する形成途中の金属犠牲層１８をオーバーエッチングし、金属犠牲層用エッチングマスク２８を除去することで、金属ポスト１１よりも高さの小さい金属犠牲層１８を形成する。
【０１１８】
次に、図１９（ｅ）に示すように、金属ポスト用エッチングマスク２７を除去し、基体１０上に金属ポスト１１と金属犠牲層１８を形成する。
【０１１９】
（半導体装置の製造方法）
図２０（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第１５実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の製造方法は、図１０に示す半導体装置の製造方法である。
【０１２０】
本実施例では、図２０（ｄ）に示す基体１０上に金属ポスト１１を形成した状態（金属ポスト付き配線基板３０）から説明する。金属ポスト付き配線基板３０は、図１乃至図７に示すいずれのものを使用してもよい。
【０１２１】
次に、図２０（ｅ）に示すように、基体１０の金属ポスト１１が形成されている面の反対面に半田ボール１９を介して半導体素子２０と基体１０とをフリップチップ接続する。その後、半田ボール１９が形成されている配線基板と半導体素子２０との間にアンダーフィル樹脂２１を充填する。アンダーフィル樹脂２１は、半導体素子２０との熱膨張率差を小さくして半田ボール１９が破断することを防止する目的で使用される。半田ボール１９が所望の信頼性を確保できる強度を有していれば、アンダーフィル樹脂２１は必ずしも充填する必要はない。半田ボール１９は、半田材料からなる微小ボールでめっき法、ボール転写、印刷法により形成される。半田ボール１９の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜選択することができる。アンダーフィル樹脂２１はエポキシ系の材料から構成され、半導体素子２０が半田ボール１９により接続された後で、充填される。また、半導体素子２０と配線基板の接続は、半田材料からなる微小ボールではなく、例えば銅のような金属バンプでも構わない。
【０１２２】
また、図２０（ｅ）では、フリップチップ接続による半導体素子２０の接続形態について記載したが、ワイヤーボンディングによる接続方式でも、バンプ及びワイヤーボンディングを用いずに、半導体素子２０の接続端子部分に直接配線を形成する接続方式としても良い。
【０１２３】
次に、図２０（ｆ）に示すように、半導体素子２０のみを絶縁材料２４で埋め込むことで半導体装置を作製できる。図２０（ｆ）では、絶縁材料２４に埋め込まれているのは、半導体素子２０であるが、半導体素子２０又は金属ポスト１１のうちのいずれか一方が、又は基体１０上に金属犠牲層１８が設けられている場合は半導体素子２０又は金属ポスト１１又は金属犠牲層１８のうちいずれか一方が、絶縁材料２４に埋め込まれている構造でも良い。
【０１２４】
絶縁材料２４は、エポキシ系の材料にシリカフィラーを混ぜた材料からなり、搭載されている半導体素子２０と接続部分の配線を覆う様に金型を用いたトランスファーモールディング法、圧縮形成モールド法、印刷法、真空プレス、真空ラミネートなどで設けられる。金属ポスト１１又は金属犠牲層１８の基体１０と接する面の反対側の露出面と、絶縁材料２４の表面が面一であるか、又は前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも窪んでいるか、又は前記露出面が、絶縁材料２４の表面よりも突出している構造のいずれでも良い。金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の露出面が、絶縁材料２４の表面と面一となるように形成する方法は、絶縁材料２４をトランスファーモールディング法、圧縮形成モールド法、印刷法、真空プレス、真空ラミネートにより形成する際、金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の面が絶縁材料２４に完全に埋没するようにする。その後、研磨等により、絶縁材料２４の表面から、金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の面を露出させ、絶縁材料２４の表面と略同一の面一とする。また、金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の面が、絶縁材料２４の表面よりも窪んでいるように形成する場合は、前述のようにして、金属ポスト１０の露出面が面一になるように形成した後、露出した金属ポスト１１の露出面を、所定の深さ分だけウェットエッチング又はドライエッチングで除去する。更に、金属ポスト１１の露出面が、絶縁材料２４の表面よりも突出しているように形成する方法は、絶縁材料２４をトランスファーモールディング法、圧縮形成モールド法、印刷法、真空プレス、真空ラミネートにより形成する際、金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の面が埋没しないようにすればよい。
【０１２５】
本実施形態をとることで、半導体装置が効率よく形成される。半導体装置の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置しているため、金属ポスト１１が高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。また、半導体装置に金属犠牲層１８を設けていれば、半導体装置の機械的強度を向上させ反り及びうねりを抑制することができる。また、金属犠牲層１８を高放熱材料とすることで、半導体装置の熱拡散性を向上させ優れた放熱特性が実現できる。さらに、金属犠牲層１８を金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８をグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策及びノイズ低減が可能となる。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱時・落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。また、垂直方向に伸びる金属ポストと比較して、金属ポストの側面の表面積が大きいことから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性が向上する。
【０１２６】
図２１（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第１６実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、図１１に示す半導体装置を製造する方法である。
【０１２７】
本実施例では、図２１（ｄ）に示す基体１０上に金属ポスト１１を形成した状態から説明する。
【０１２８】
次に、図２１（ｅ）に示すように、基体１０の金属ポスト１１が形成されている面に半田ボール１９を介して半導体素子２０と基体１０とをフリップチップ接続する。その後、半田ボール１９が形成されている配線基板と半導体素子２０との間にアンダーフィル樹脂２１を充填する。アンダーフィル樹脂２１は、半導体素子２０との熱膨張率差を小さくして半田ボール１９が破断することを防止する目的で使用される。半田ボール１９が所望の信頼性を確保できる強度を有していれば、アンダーフィル樹脂２１は必ずしも充填する必要はない。半田ボール１９は、半田材料からなる微小ボールで、めっき法、ボール転写、印刷法により形成される。半田ボール１９の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜選択することができる。アンダーフィル樹脂２１はエポキシ系の材料から構成され、半導体素子２０が半田ボール１９により接続された後で、充填される。また、半導体素子２０と配線基板の接続は、半田材料からなる微小ボールではなく、例えば銅のような金属バンプでも良い。
【０１２９】
また、図２１（ｅ）では、フリップチップ接続による半導体素子２０の接続形態について記載したが、ワイヤーボンディングによる接続方式でも、バンプ及びワイヤーボンディングを用いずに、半導体素子２０の接続端子部分に直接配線を形成する接続方式としても良い。以上の工程により、図２１（ｅ）に示すように、図８に示す半導体装置を形成することができる。
【０１３０】
次に、図２１（ｆ）に示すように、金属ポスト１１のみを絶縁材料２４で埋め込むことで半導体装置を作製できる。図２１（ｆ）では、絶縁材料２４に埋め込まれているのは、金属ポスト１１であるが、基体１０上に金属犠牲層１８が設けられている場合、半導体素子２０又は金属ポスト１１又は金属犠牲層１８のうちいずれか２つが、絶縁材料２４に埋め込まれている構造でも良い。絶縁材料２４の形成方法は前述のとおりである。
【０１３１】
本実施形態で製造される半導体装置は、半導体素子２０又は金属ポスト１１又は金属犠牲層１８のうちいずれか２つが、絶縁材料２４に埋め込まれていることから、図２０に示す方法で製造された半導体装置よりも剛性を強くすることができ、半導体装置の反りの低減と信頼性が向上する。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性及び安定性が高く、熱付加時及び落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。また、垂直方向に伸びる金属ポストと比較して、金属ポストの側面の表面積が大きいことから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性が向上する。
【０１３２】
図２２（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第１７実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の製造方法は、図１２に示す半導体装置を製造する場合のものである。
【０１３３】
本実施形態では、図２２（ｄ）に示す基体１０上に金属ポスト１１を形成した状態から説明する。
【０１３４】
次に、図２２（ｅ）に示すように、基体１０の金属ポスト１１が形成されている面に、半田ボール１９を介して半導体素子２０を搭載し、半導体素子２０と基体１０とをフリップチップ接続する。その後、半田ボール１９が形成されている配線基板と半導体素子２０との間にアンダーフィル樹脂２１を充填する。半導体素子２０と配線基板の接続は、半田材料からなる微小ボールではなく、例えば銅のような金属バンプでも良い。
【０１３５】
また、図２２（ｅ）では、フリップチップ接続により半導体素子２０を配線基板３０上に搭載しているが、これに限らず、ワイヤーボンディングによる接続方式並びにバンプ及びワイヤーボンディングを使用せずに、半導体素子２０の接続端子部分に直接配線を形成する接続方式としても良い。以上の工程により、図８に示す半導体装置を製造することができる。
【０１３６】
次に、図２２（ｆ）に示すように、金属ポスト１１と半導体素子２０を絶縁材料２４で埋め込むことで半導体装置が完成する。図２２（ｆ）では、絶縁材料２４に埋め込まれているのは、半導体素子２０と金属ポスト１１であるが、金属犠牲層１８も同時に埋め込まれていても構わない。絶縁材料２４については、前述のとおりである。
【０１３７】
本実施形態も、他の実施形態と同様の作用効果を奏する。更に、本実施形態で製造される半導体装置は、半導体素子２０と金属ポスト１１又は半導体素子２０と金属ポスト１１と金属犠牲層１８の全てが、絶縁材料２４に埋め込まれていることから、図２１で製造される半導体装置よりも剛性を強くすることができ、半導体装置の反りを一層低減でき、信頼性が更に向上する。また、金属ポストの形状において、金属ポストのボトム径が、金属ポストのトップ径よりも大きいことから、銅ポストと配線基板との密着性・安定性が高く、熱時・落下時の変形が少なくなるため信頼性が向上する。また、垂直方向に伸びる金属ポストと比較して、金属ポストの側面の表面積が大きいことから、金属ポストを樹脂で封止した場合において、金属ポストと樹脂との密着性を向上させ、信頼性が向上する。
【０１３８】
図２３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１８実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態の製造方法は、図１４に示す積層型の半導体装置から、金属犠牲層１８を省略したものを製造する方法である。
【０１３９】
本実施形態では、先ず、図２２（ｆ）に示す基体１０上に設けられた金属ポスト１１と半導体素子２０が絶縁材料２４で埋め込まれ、金属ポスト１１の基体１０と接する面の反対側の面が露出している状態の半導体装置（下段パッケージ）と、基体１０上に金属ポスト１１を有さず半導体素子２０が絶縁材料２４で埋め込まれている状態の半導体装置（上段パッケージ）について説明する。なお、図８乃至図１３に示した半導体装置のいずれの半導体装置も、図２３に示すように、積層することができる。
【０１４０】
上段パッケージには、下段パッケージの金属ポスト１１の露出面に相当する箇所に接合材料２５を有している。この接合材料２５は、例えば半田ペーストである。
【０１４１】
先ず、下段パッケージの上層に、搭載機を用いて、上段パッケージを積層させる。又は、下段パッケージをボード上に実装してから上段パッケージを搭載しても構わない。下段パッケージの金属ポスト１１は外部端子部として機能する。外部端子として機能とは、少なくとも電気的に外部の素子と接続させる機能があれば良い。次に、その状態を保ちながら、リフロー炉に投入し接合材料２５の融点以上の温度を与えることで、接合材料２５と金属ポスト１１が接続される。リフローではなく、搭載機により接合材料２５を溶融させる方法を行っても良い。
【０１４２】
図２３に示す半導体装置は、各配線基板に搭載される半導体素子は１つであり、二段積層の構造例を示しているが、これに限らず、配線基板に複数の半導体素子を搭載し、３以上の半導体装置を積層した構造にしても良い。
【０１４３】
本実施形態をとることで、半導体装置が効率よく形成される。半導体装置の半導体素子搭載領域１２の外周に、金属ポスト１１が狭ピッチで均一な形状で配置しているため、金属ポスト１１が高密度で安定した外部端子としての機能を実現する。また、半導体装置に金属犠牲層１８を設けていれば、半導体装置の機械的強度を向上させ、反り及びうねりの抑制が実現される。また、金属犠牲層１８を高放熱材料とすることで、半導体装置の熱拡散性を向上させ優れた放熱特性が実現できる。更に、金属犠牲層１８を金属ポスト１１と同様に外部端子として機能させることができ、金属犠牲層１８をグランド回路と接続することで、電磁シールド効果により電磁波妨害規制対策及びノイズ低減に有効である。更に、半導体装置の積層構造により、半導体装置の複数段の積層が可能であること、半導体素子の組み合わせ自由度が高いこと、メモリ容量変更等に対するプロセスの柔軟度が高い等の利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の構造の例を示す断面図と上面図である。
【図２】同じく本発明の第１実施形態の配線基板の一部の構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の構造の例を示す断面図と上面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の配線基板の変形例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は従来の配線基板、（ｂ）は本発明の配線基板のいずれも実物の上面の光学顕微鏡像写真である。
【図６】本発明の第３実施形態の配線基板の構造の例を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態の配線基板の構造の例を示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第８実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第９実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１０実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１１実施形態の半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示すパッケージ積層構造の下段用の半導体装置の断面の光学顕微鏡写真である。
【図１６】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１２実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１７】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１２実施形態に係る配線基板の製造方法における基体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１３実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１４実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１５実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２１】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１６実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２２】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１７実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１８実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４５】
０９  配線層
１０  配線基板
１１  金属ポスト
１１−ａ  金属ポスト（Ａ）
１１−ｂ  金属ポスト（Ｂ）
１２  半導体素子搭載領域
１３  下層配線
１４  上層配線
１５  ビア
１６  絶縁層
１７  ソルダーレジスト
１８  金属犠牲層
１９  半田ボール
２０  半導体素子
２１  アンダーフィル樹脂
２２  接着剤
２３  ボンディングワイヤ
２４  絶縁材料
２５  接合材料
２６  金属体
２７  金属ポスト用エッチングマスク
２８  金属犠牲層用エッチングマスク
２９  ビアホール
３０  金属ポスト付き配線基板
３１  金属ポスト付き半導体装置
３２  ヒートスプレッダ
【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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【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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