(57)【要約】【課題】本発明は半導体装置用配線基板に関し、微細配線パターンが形成された場合の電気特性の改善及びエレクトロマイグレーションの改善を図ることを課題とする。【解決手段】ビア２１が形成されている樹脂製のコア板２２の上面に、絶縁層２３、層間絶縁層２４、外層絶縁層２５が積層してあり、且つ、内部配線パターン２６、ビア２７、表面配線パターン２８、パッド２９を有する。外層絶縁層２５は、ポリメチルフェニルシラン製であり、誘電率が低くて誘電正接が低く且つ絶縁性が高い。【選択図】　　　　図１
2004104017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構成としたことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
半導体素子が搭載される半導体装置用配線基板であって、半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構成としたことを特徴とする半導体装置用配線基板。
【請求項３】
半導体素子を、
半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構成の配線基板上に搭載してなる構成としたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線基板及びこれを有する半導体装置に係り、特に、半導体素子が搭載される半導体装置用配線基板及び半導体装置に関する。
【０００２】
半導体素子が半導体装置用配線基板上に搭載された構造の半導体装置は今後も小型化及び多ピン化の方向にある。この半導体装置用配線基板の半導体素子が搭載される半導体素子搭載面をみると、今後も半導体素子用バンプのピッチが狭くなり且つ配線パターンが微細となって配線パターンのピッチも狭くなる傾向にある。このような厳しい条件の下でも電気的特性の良好である半導体装置用配線基板及び半導体装置の開発が求められている。
【０００３】
【従来の技術】
図９は従来の半導体装置用配線基板１を示す。半導体装置用配線基板１は、コア板２の上面及び下面に複数の層が積層されている構造であり、上面が半導体素子搭載面３であり、下面が外部接続端子装着面４である。５は配線パターンである。半導体素子搭載面３は、配線パターン５上のパッド６が所定の配置で並んでおり、且つパッド６の部分を除いて外層絶縁層７によって覆われている。外層絶縁層７はアクリレート系などの炭素を主鎖にもつ樹脂製である。
【０００４】
この半導体装置用配線基板１は、半導体装置の一部を構成する。即ち、半導体装置用配線基板１の外部接続端子装着面４に外部接続端子としてのはんだボール１０が付けられ、半導体素子搭載面３にはんだバンプ１１付きの半導体素子１２が搭載されて、半導体装置１３とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、外層絶縁層７を構成するアクリレート系などの炭素を主鎖にもつ樹脂の特性についてみてみる。図９に示すように、誘電率が高いために、配線パターン５のピッチｐ１が今後狭くなってくると、隣合う配線パターン５の間に形成される静電容量が高くなって、電気的特性への影響が出てくる虞れがある。また、上記樹脂は誘電正接が高いので、熱損失が大きく、よって半導体装置１３の動作効率が低くなってしまう。
【０００６】
また、上記樹脂は絶縁性が低いので、配線パターン５のピッチｐ１が今後狭くなってくると、エレクトロマイグレーションが進み易く、比較的早い時期にショートを引き起こして半導体装置が故障して、半導体装置の寿命が短くなってしまう虞れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決した配線基板及びこれを有する半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、配線基板の構造を、その表面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構造としたものである。
【０００９】
表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く、この特性が、特に微細配線パターンが形成された場合に、電気的特性を改善する。また、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、絶縁性が高く、この特性が、特に微細配線パターンが形成された場合に、エレクトロマイグレーションの進行を抑制する。
【００１０】
請求項２の発明は、半導体素子が搭載される半導体装置用配線基板の構造を、その半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構造としたものである。
【００１１】
半導体素子搭載面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く、この特性が、特に半導体素子の多ピン化に伴なって半導体素子搭載面に微細配線パターンが形成された場合に、電気的特性を改善する。また、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、絶縁性が高く、この特性が、特に半導体素子の多ピン化に伴なって半導体素子搭載面に微細配線パターンが形成された場合に、エレクトロマイグレーションの進行を抑制する。
【００１２】
請求項３の発明は、半導体素子を、半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構成の配線基板上に搭載してなる構成としたものである。
【００１３】
半導体素子搭載面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く、この特性が、特に多ピン化された半導体素子が搭載された場合に、半導体装置の電気的特性を改善する。また、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、絶縁性が高く、この特性が、特に多ピン化された半導体素子が搭載されて半導体素子搭載面に微細配線パターンが形成された場合に、エレクトロマイグレーションの進行を抑制する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例になる半導体装置用配線基板２０を示し、図２は本発明の第１実施例になる半導体装置４０を示す。
【００１５】
図１に示すように、半導体装置用配線基板２０は、ビア２１が形成されている樹脂製のコア板２２の上面に、絶縁層２３、層間絶縁層２４、外層絶縁層２５が積層してあり、且つ、内部配線パターン２６、ビア２７、表面配線パターン２８、パッド２９を有する構成である。外層絶縁層２５はパッド２９の部分を除いて形成してある。
【００１６】
外層絶縁層２５はポリメチルフェニルシラン製である。ポリメチルフェニルシランは、ケイ素原子を主鎖に、有機置換基を側壁に持つ構造であり、図３に示す特性を有し、且つ、ＵＶ照射に対して光反応性を有する。外層絶縁層２５はポリメチルフェニルシランを永久フォトレジストとして利用したものである。ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層２５は、後述する焼成工程の温度によってガラス転移温度Ｔｇ（ｇｌａｓｓ−ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、ヤング率等が適当な値、即ち、コア板２２の材質である樹脂の特性と半導体素子４３の材質であるシリコンの特性との中間の特性に調整してある。
【００１７】
３０は半導体素子が搭載される半導体素子搭載面であり、外層絶縁層２５の上面である。３１は外部接続端子装着面である。
【００１８】
図２に示すように、半導体装置４０は、上記の半導体装置用配線基板２０を有し、半導体装置用配線基板２０の外部接続端子装着面３１に外部接続端子としてのはんだボール４１が付けられ、半導体素子搭載面３０に、半導体素子４３がそのはんだバンプ４２をパッド２９と接続されて且つアンダフィル４４によって接着されて搭載してあり、半導体素子４３の上面にヒートシンク４５が接着されて固定してある構成である。半導体装置４０は、はんだボール４１によってプリント配線基板上に実装される。
【００１９】
ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層２５は、図３に示すように、誘電率が従来のアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて低いため、表面配線パターン２８のピッチｐ１が今後狭くなってきても、隣合う表面配線パターン２８の間に形成される静電容量が高くなることが抑制されて、電気的特性の影響が出にくい。また、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層２５は誘電正接がアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて約１／６０と小さいので、熱損失が小さく、よって半導体装置４０は従来に比べて高い効率で動作する。
【００２０】
また、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層２５はアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて絶縁性が高いので、従来に比べてエレクトロマイグレーションが進みにくく、表面配線パターン２８のピッチｐ１が今後狭くなってきても、半導体装置４０の寿命は十分に長い。
【００２１】
次に、上記の半導体装置用配線基板２０の製造方法、特に、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層２５の形成方法について説明する。
【００２２】
図４（Ａ）はポリメチルフェニルシランを塗布する直前の状態の配線基板を示す。上面は層間絶縁層２４であり、この表面に表面配線パターン２８が形成されている。
【００２３】
先ず、図４（Ａ）に示す配線基板の表面にポリメチルフェニルシランを塗布して、図４（Ｂ）に示すように、厚さが１〜１０μｍのポリメチルフェニルシラン塗布膜５０を形成する。ポリメチルフェニルシラン塗布膜５０は表面配線パターン２８を覆っている。
【００２４】
次いで、プリベークしてポリメチルフェニルシラン塗布膜５０を少し硬化させて、図４（Ｃ）に示すポリメチルフェニルシランプリベーク膜５１を得る。
【００２５】
次いで、図４（Ｄ）に示すように、前記のパッド２９に対応するマスク５２をセットしてＵＶ光５３を照射する。５４はＵＶ照射されて変質した部分である。
【００２６】
次いで、現像して、図５（Ａ）に示すように、変質した部分５４を除去して表面配線パターン２８の一部を露出させてピット５５を形成する。
【００２７】
次いで、例えば２００℃で２時間ベークする。これによって、図５（Ｂ）に示すように、ポリメチルフェニルシランプリベーク膜５１の有機成分／無機成分の割合が変化して、ポリメチルフェニルシランプリベーク膜５１はポリメチルフェニルシランベーク膜５６となる。ポリメチルフェニルシランベーク膜５５のＴｇ、ＣＴＥ、ヤング率等は、コア板２２の材質である樹脂の特性と半導体素子４３の材質であるシリコンの特性との中間の特性とされる。
【００２８】
最後に、図５（Ｃ）に示すように、はんだめっき又ははんだペーストを印刷してピット５５を埋めて、パッド２９を形成して、半導体装置用配線基板２０が完成する。
【００２９】
上記のポリメチルフェニルシランベーク膜５６が外層絶縁層２５を構成する。
【００３０】
上記のようにポリメチルフェニルシランが光反応性を有することを利用して、ポリメチルフェニルシラン塗布膜５０を露光、現像してポリメチルフェニルシラン塗布膜５０自体にピットを形成すると共に、ポリメチルフェニルシラン塗布膜５０自体をベークして外層絶縁層２５としてなる構造であるため、ポリメチルフェニルシラン塗布膜５０に重ねてレジスト膜を形成することは必要ではない。
【００３１】
また、外層絶縁層をポリメチルフェニルシラン製の層とした構造は、上記の半導体装置用配線基板２０に適用して効果があるけれども、これに限らず通常のプリント配線基板に適用しても効果がある。
【００３２】
［第２実施例］
図６は本発明の第１実施例になる半導体装置用配線基板１００を示し、図７は本発明の第１実施例になる半導体装置１２０を示す。
【００３３】
図６に示すように、半導体装置用配線基板１００は、ビルドアップ法によって製造されたものであり、外部接続端子装着面１０１側の絶縁層１０２上に、絶縁層１０３，１０４、１０５が積層してあり、絶縁層１０５の上面に外層絶縁層１０６が積層してあり、外層絶縁層１０６の上面が半導体素子搭載面１０７であり、且つ、内部に、内部配線パターン１１０，１１１及びビア１１２，１１３，１１４を有し、且つ、外部接続端子装着面１０１側にパッド１１５を有し、半導体素子搭載面１０７側にパッド１１６を有する構成である。対応するパッド１１５とパッド１１６とは、ビア１１２，１１３，１１４及び内部配線パターン１１０，１１１を介して電気的に接続されている。外層絶縁層１０６はポリメチルフェニルシラン製である。
【００３４】
図７に示すように、半導体装置１２０は、上記の半導体装置用配線基板１００を有し、半導体装置用配線基板１００の外部接続端子装着面１０１のパッド１１５に外部接続端子としてのはんだボール１２１が付けられ、半導体素子搭載面１０７に、半導体素子１２２がそのはんだバンプ１２３をパッド１１６と接続されて且つアンダフィル１２４によって接着されて搭載してあり、半導体素子１２２の上面にヒートシンク１２５が接着されて固定してある構成である。半導体装置１２０は、はんだボール１２１によってプリント配線基板上に実装される。
【００３５】
ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層１０６は、図３に示すように、誘電率が従来のアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて低いため、パッド１１６のピッチｐ２が今後狭くなってきても、隣り合うパッド１１６の間に形成される静電容量が高くなることが抑制されて、電気的特性の影響が出にくい。また、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層１０６は誘電正接がアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて約１／６０と小さいので、熱損失が小さく、よって半導体装置１００は従来に比べて高い効率で動作する。
【００３６】
また、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層１０６はアクリレート系樹脂製の外層絶縁層に比べて絶縁性が高いので、従来に比べてエレクトロマイグレーションが進みにくく、パッド１１６のピッチｐ２が今後狭くなってきても、半導体装置１２０の寿命は十分に長い。
【００３７】
次に、上記の半導体装置用配線基板１００の製造方法、特に、ポリメチルフェニルシラン製の外層絶縁層１０６の形成方法について説明する。
【００３８】
先ず、図８（Ａ）に示すように、３００〜５００℃に耐え得る金属基板１３０上にポリメチルフェニルシランを塗布してポリメチルフェニルシラン塗布膜１３１を形成する。
【００３９】
次いで、ポリメチルフェニルシラン塗布膜１３１上に前記のパッド１１６に対応するマスク１０６をセットしてＵＶ光を照射し、次いで現像し、洗浄して、図８（Ｂ）に示すように、前記のパッド１１６に対応する場所に、開口部１３２を形成する。
【００４０】
次いで、図８（Ｃ）に示すように、ポリメチルフェニルシラン塗布膜１３１を例えば２００℃で２時間ベークする。これによって、ポリメチルフェニルシラン塗布膜１３１の有機成分／無機成分の割合が変化して、ポリメチルフェニルシラン塗布膜１３１はポリメチルフェニルシランベーク膜１３３となる。ポリメチルフェニルシランベーク膜１３３のＴｇ、ＣＴＥ、ヤング率等は、絶縁層１０３，１０４、１０５の材質である樹脂の特性と半導体素子２２の材質であるシリコンの特性との中間の特性とされる。
【００４１】
次いで、図８（Ｄ）に示すように、はんだめっき又ははんだペーストの印刷によって、開口部１３２を埋めて、パッド１１６を形成しする。
【００４２】
次いで、図８（Ｅ）に示すように、ポリメチルフェニルシランベーク膜１３３上に絶縁層１０５を形成し、この絶縁層１０５にパッド１１６と接続させてビア１１２を形成し、且つ、絶縁層１０５上にビア１１２と接続させて内部配線パターン１１０を形成する。この工程を更に２回繰り返して、絶縁層１０４と絶縁層１０３とを重ねて形成して、図８（Ｆ）に示す状態となる。
【００４３】
次いで、図８（Ｇ）に示すように、絶縁層１０３の上面に、通常のレジストによって上記の絶縁層１０２を形成し、絶縁層１０２に開口部を形成し、めっきしてこの開口部を埋めてパッド１１５を形成する。
【００４４】
最後に、図８（Ｈ）に示すように、エッチングを行って、金属基板１３０を除去する。これによって、ポリメチルフェニルシランベーク膜１３３が露出し、これが外層絶縁層１０６となって、半導体装置用配線基板１００が完成する。
【００４５】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１の発明は、配線基板の構造を、その表面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構造としたものであり、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く且つ絶縁性が高いため、電気的特性を改善し且つエレクトロマイグレーションの進行を抑制することが出来、よって、特に微細配線パターンが形成される場合に効果を発揮することが出来る。
【００４６】
請求項２の発明は、半導体素子が搭載される半導体装置用配線基板の構造を、その半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構造としたものであり、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く且つ絶縁性が高いため、電気的特性を改善し且つエレクトロマイグレーションの進行を抑制することが出来、特に半導体素子搭載面に微細配線パターンが形成される場合、即ち、多ピン化された半導体素子が搭載される場合に効果を発揮することが出来る。
【００４７】
請求項３の発明は、半導体素子を、半導体素子搭載面に有機ポリシラン製の絶縁層を有する構成の配線基板上に搭載してなる構成としたものであり、表面の有機ポリシラン製の絶縁層は、誘電率が低くて誘電正接が低く且つ絶縁性が高いため、電気的特性を改善し且つエレクトロマイグレーションの進行を抑制することが出来、特に多ピン化された半導体素子が搭載されて半導体素子搭載面に微細配線パターンが形成された場合に効果を発揮することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の半導体装置用配線基板を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例になる半導体装置を示す図である。
【図３】ポリメチルフェニルシランの特性とアクリレート系樹脂の特性とを対比して示す図である。
【図４】図１の半導体装置用配線基板の製造方法を説明するための図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例の半導体装置用配線基板を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例になる半導体装置を示す図である。
【図８】図６の半導体装置用配線基板の製造方法を説明するための図である。
【図９】従来の半導体装置用配線基板を示す図である。
【符号の説明】
２０、１００　半導体装置用配線基板
２２　コア板
２５、１０６　外層絶縁層
２８　表面配線パターン
２９、１１６　パッド
３０、１０７　半導体素子搭載面
３１、１０１　外部接続端子装着面
４０，１２０　半導体装置
【図１】
2004104017.tif 000003
【図２】
2004104017.tif 000004
【図３】
2004104017.tif 000005
【図４】
2004104017.tif 000006
【図５】
2004104017.tif 000007
【図６】
2004104017.tif 000008
【図７】
2004104017.tif 000009
【図８】
2004104017.tif 000010
【図９】
2004104017.tif 000011