(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状導体を形成するための第１銅層、エッチングストッパー層となる第１ニッケル層、配線層を形成するための第３銅層、エッチングストッパー層となる第２ニッケル層、及び柱状導体を形成するための第１銅層を順に積層した構成を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を加工して半導体パッケージユニットを製造する方法であって、
第１銅層の上方表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第１銅層の選択エッチングを行い柱状導体を製造する工程と、
第１ニッケル層を選択エッチングする工程と、
第３銅層表面を覆うように絶縁樹脂層を塗布する工程と、
前記絶縁樹脂層を研磨して前記柱状導体の頭部表面を露出させる工程と、
第２銅層の表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第２銅層の選択エッチングを行い柱状導体を製造する工程と、
第２ニッケル層を選択エッチングする工程と、
第３銅層の下方表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第３銅層の選択エッチングを行い配線層を形成する工程と、
配線層の下方表面を覆うように絶縁樹脂層を塗布する工程と、
前記絶縁樹脂層を研磨して前記柱状導体の頭部表面を露出させる工程と、
前記配線層の上方表面及び下方表面の絶縁樹脂層を除去する工程と、を有することを特徴とする半導体装置用インターポーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用インターポーザの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型・軽量化、高機能化に伴い、それに搭載する半導体パーケージ装置にも小型化が要求され、小型の半導体パッケージ装置が開発されてきた。そして、チップサイズとほぼ同程度のサイズの半導体装置が提案されている。
特開平１０−７４８０７号公報にこのような半導体装置の製造方法が開示されており、その概略図を図１２に示す。インターポーザ１００（基板）の片面には半導体チップ１０１が搭載され、基板上の配線パターン１０２と接続されている。また、配線は、基板の厚み方向に形成されたビアホール１０３を通じて実装基板側へ導通がなされ、ビアホールの実装基板側には外部接続用の半田バンプ１０４が形成されている。
以上のような構成の半導体装置において、インターポーザ両面の導通は、スルーホールを形成した後、めっき等により導電物質を充填することでなされている。しかし、微細なスルーホールの形成およびそこへのめっき形成の工程は、技術的に困難さが伴う上、比較的厚いメッキを施すことになり、コストが高くなるという課題があった。
本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、安価に製造することができかつ良好な特性を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を用いた半導体装置用インターポーザの製造方法を提供することを課題とする。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の半導体装置用インターポーザの製造方法は、
柱状導体を形成するための第１銅層、エッチングストッパー層となる第１ニッケル層、配線層を形成するための第３銅層、エッチングストッパー層となる第２ニッケル層、及び柱状導体を形成するための第１銅層を順に積層した構成を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を加工して半導体パッケージユニットを製造する方法であって、
第１銅層の上方表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第１銅層の選択エッチングを行い柱状導体を製造する工程と、
第１ニッケル層を選択エッチングする工程と、
第３銅層表面を覆うように絶縁樹脂層を塗布する工程と、
前記絶縁樹脂層を研磨して前記柱状導体の頭部表面を露出させる工程と、
第２銅層の表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第２銅層の選択エッチングを行い柱状導体を製造する工程と、
第２ニッケル層を選択エッチングする工程と、
第３銅層の下方表面にフォトレジスト膜を形成して露光・現像した後、第３銅層の選択エッチングを行い配線層を形成する工程と、
配線層の下方表面を覆うように絶縁樹脂層を塗布する工程と、
前記絶縁樹脂層を研磨して前記柱状導体の頭部表面を露出させる工程と、
前記配線層の上方表面及び下方表面の絶縁樹脂層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下、図１〜図１０に示す一実施の形態を参照して、本発明を具体的に説明する。まず、半導体装置の構造について、図１０を参照して説明する。
図示するように、銅箔からなる配線層１０（厚み１０〜１００μｍが好適である）の両面にはニッケルめっきからなるエッチングストッパー層１１、１２（厚み０．１〜３μｍが好適である）が接合されている。配線層１０の半導体チップ１搭載側先端には、半導体チップ１との接続用バンプ１８（厚みは１０〜１００μｍが好適である）が形成されている。また、配線層の実装基板側には絶縁樹脂１３が形成され、柱状導体１７（厚み１０〜１００μｍが好適である）によって実装面との導通がなされ、実装面には半田バンプ２が形成されている。
【０００５】
次に、上記した半導体装置用インターポーザの製造方法について説明する。まず、半導体装置用インターポーザを製造した際に内部導体層１０となる銅箔１９（厚み１０〜１００μｍ好適である）の両面にエッチングストッパー層１１、１２となるニッケルめっき２０、２１を施してニッケルめっき銅箔材２２を製造する（図１参照）。
次に、ニッケルめっき銅箔材２２を、図１１に示すクラッド板製造装置における巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、柱状導体１７となる銅箔材２４を巻き戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２５からニッケルめっき銅箔材２２と銅箔材２４を同時に巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理して活性化する。
この際、活性化処理は、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示したように、（１）１×１０１〜１×１０−２Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）接合面を有するニッケルめっき銅箔材２２と銅箔材２４をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行う。
その後、真空槽２９内に設けた圧延ユニット３０によって冷間圧接し、３層構造を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３１を巻き取りロール３２に巻き取る。
次に、この３層構造を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３１を再度巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、接続用バンプ１８となる銅箔材３３（図１参照）を巻戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２５からクラッド板３１と銅箔材３３をそれぞれ巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理され活性化する。
この場合も、活性化処理は、同様に、（１）１×１０１〜１×１０−２Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）接合面を有する半導体装置用クラッド板３１と銅箔材３３をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行い、図１に示すように、５層構造を有する半導体装置用クラッド板３４を製造する。
なお、上記においては、銅箔材に予めニッケルめっきをしたものを圧接する例を説明したが、ニッケルめっきに代えて上記設備を用いて銅箔材にニッケル箔を圧接したものを用いることもできる。この場合銅箔材の両面にニッケル箔を圧接したものも適用できる。
また、上記設備を使用して圧接を繰返し行うことにより、銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅という順番で、銅層を表裏層に設け、中間層にニッケル層を介した多層のクラッド板を製造することができる。
さらに、上記巻き戻しリールを３台以上設けこれらのリールに銅箔材やニッケル箔材などを設置し、３台以上のリールから箔材の供給を同時に受けることにより、１回の圧接で多層構造のクラッド板を製造することができる。
半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３４を所望の大きさに切断した後、図２〜図９を参照して説明する以下の工程を経て半導体装置用インターポーザを製造する。まず、図２に示すように、銅箔材２４の表面にフォトレジスト膜３５を形成した後、露光・現像する。
【０００６】
次に、図３に示すように、銅箔材２４の選択エッチングを行い、銅箔材２４を、柱状導体１７を残して除去する。エッチング液としては、硫酸＋過酸化水素水液または過硫酸アンモニウム液等を用いることが望ましい。
そして、図４に示すように、ニッケル層２０を選択エッチングにより除去する。エッチング液としては、市販のＮｉエッチング液（例えばメルテックス社製、メルストリップＮー９５０）を用いることが望ましい。
次に、図５に示すように、絶縁樹脂３９を塗布する。絶縁樹脂３９としては、例えばエポキシもしくはポリイミド樹脂等を用いることが望ましい。
そして、図６に示すように、樹脂３９の表面を均一にするため、研磨を行う。このとき、柱状導体１７の頭部が表面に露出するようにする。又、上記研磨の代わりに、柱状導体上の樹脂を化学的に除去して、頭部を露出させることも可能である。
さらに、図７に示すように、銅箔材３３の選択エッチングを行い、銅箔材３３を、柱状導体１８を残して除去する。エッチング液としては、硫酸＋過酸化水素水液または過硫酸アンモニウム液等を用いることが望ましい。
次に、図８に示すように、ニッケル層２１を除去する。エッチング液としては、市販のＮｉエッチング液（例えばメルテックス社製、メルストリップＮー９５０）を用いることが望ましい。
そして、図９に示すように、銅箔材の表面にフォトレジスト膜３７を形成すると共に露光、現像を行い、塩化第二鉄や硫酸＋過酸化水素等を用いて銅箔１９をエッチング処理する。これにより、配線層が形成される。
図１０に示すように、半導体チップ１を、導電粒子３を含む異方性導電接着剤４によって、配線層の表面に接続する。また、実装基板側の柱状導体１７に対応する位置に、半田バンプ２を形成する。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
以上説明してきたように、半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板においては、銅箔材とニッケル箔材を０．１〜３％の低圧下率で圧接したり、片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と、他の銅箔材又は片面にニッケルめっきを具備する他の銅箔材を積層した状態で、０．１〜３％の低圧下率で圧接する。このため、接合界面のストレスを低く抑えることによって接合界面の平坦度を保持でき、かつ、加工性回復のための熱処理も不要であるため界面に合金属は生成しないので、選択エッチング性に優れた半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を製造することができる。
半導体装置用インターポーザにおいては、上記した半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を、選択的にエッチングして、半導体チップとの接続用バンプ、配線層を形成し、インターポーザの厚み方向の導通を、エッチングにより形成された柱状導体を介して行うようにしているので、小型半導体装置に対応できる半導体装置用インターポーザを、効率よく安価に製造することができる。また、半導体チップと配線層の接続を、導電粒子を含む異方性導電接着剤を用いて半導体チップ接続用バンプを通じて行うようにしているので、半導体チップ上にバンプを形成する必要がなく、半導体装置の低コスト化が図れる。
本発明の半導体装置用インターポーザの製造方法においては、導体層を形成する銅箔とエッチングストップ層を形成するニッケルめっきを積層すると共に圧接して半導体装置用クラッド板を形成し、クラッド板を選択的にエッチングして柱状導体を形成し、配線層を形成する銅箔材上に絶縁層を形成し、クラッド板の柱状導体形成面と反対側に半導体チップ接続用のバンプおよび配線層を形成することによって半導体装置用インターポーザを製造するようにしているので、小型半導体装置に対応できる半導体装置用インターポーザを効率よくかつ安価に製造することができる。
半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板の製造方法においては、クラッド板を真空槽内で銅箔とニッケルめっきの接合面を予め活性化処理した後、銅箔とニッケルめっきを積層して０．１〜３％の低圧下率で冷間圧接することによって形成するようにしたので、接合界面のストレスを低く抑えることによって接合界面の平坦度を保持でき、かつ、加工性回復のための熱処理も不要であり界面に合金層が生成しないので、選択エッチング性に優れた半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図３は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図５は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図６は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図７は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図８は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図９は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図１０は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図１１は、クラッド板の製造装置の断面正面図である。図１２は、従来の半導体装置用インターポーザの断面図である。
【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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