(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電極位置に対応する金属板上の所定の位置に整列したバンプ状の金属電極を、前記金属電極の頂部が露出するように、インジェクション成形又はトランスファー成形により絶縁樹脂で埋め込む工程と、該露出した金属電極と電気的に接続されてなる複数層からなる配線層を該絶縁樹脂上に形成する工程と、該金属板の半導体素子搭載部分のみを除去するとともに、該金属板に格子状のパターンを形成する工程を含んでな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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をフリップチップ接続してなる半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高機能化、並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して、益々、小型化且つ多ピン化が進んでいる。
【０００３】
これらの小型化したパッケージを電気的に接続する方法として、絶縁樹脂層に整列された導体端子電極を埋め込んだ接続用の部材を用いて、電気接続を行う方法が知られている。このような電気接続部材として、特開昭６３−８６３２２号公報には、柱状導電体が所定の配列で埋め込まれた導電異方性接着剤シートが提案されている。柱状導電体が所定の配列で予め絶縁層に埋め込まれているので、目的とする電極同士を正確に接続することが出来る。
【０００４】
特開昭６３−８６３２２号公報では、このような接続用部材の製造方法として、ステンレスや銅などの金属板上に、めっきによって柱状電極を所定の位置に形成し、その後に接着剤層をコーティングして形成し、最後に金属板を剥離する方法が紹介されている。
【０００５】
しかし、このような方法では、多数の柱状電極が形成された金属板の表面に、絶縁層となる接着剤樹脂をコーティングによって形成しなければならず、均一な厚みを得ることが困難であった。また、柱状電極の先端にも接着剤樹脂が塗布されてしまうので、導通を得るためには、表面に付着した接着剤樹脂を研磨などの方法で取り除く必要がある。
【０００６】
また、特開平２−４９３８５号公報には、金属シート上に感光性ポリイミドをスピンコートして、フォトエッチングによって、貫通孔を形成した後、電解金めっきを行って導電部材を形成し、最後に金属シートをエッチングして除去することによって、ポリイミド樹脂層に導電部材が埋め込まれた異方導電性接続部材を得る方法が提案されている。こうして得られた異方導電性接続部材を用いれば、フォトエッチングによって、微細な導電部材が形成されているので、目的とする電極同士を正確に接続することが出来る。また、絶縁層となる感光性ポリイミドが、予め形成されているので、導電部材の先端に塗布された樹脂を、後から除去する必要も生じない。さらに、接続する電極のピッチよりも細かなピッチで導電部材を形成することによって、接続する電極と異方導電性接続部材の相対的な位置合わせをしなくても接続することが出来る。
【０００７】
しかし、この方法では感光性ポリイミドの形成をスピンコートで行っており、厚い塗膜を得ることが難しいため、層間の絶縁性を確保することが難しい。
【０００８】
また、このような半導体装置では、高密度化のため半導体素子搭載部分の周辺にも回路が配置されるので、半導体装置全体が大きくなり、充分な強度を保つことが出来なくなって平坦性を保つことが困難になっている。そこで、半導体素子が搭載されていない部分に補強板を貼りつけて、反りを低減する対策が行われている。
【０００９】
補強板には、銅板や合金などの金属板が用いられており、通常熱圧着タイプの接着剤や、常温接着型の接着剤を用いて、接着されている。しかし、熱圧着タイプの接着剤を用いた場合には、接着時に高温に加熱する為、基板が反ってしまう。また、常温接着型の接着剤は、耐熱性が良くないため、半導体装置を基板に搭載する際の半田リフロー時に補強板がはがれてしまうという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体装置における、上記のような現状の問題点に鑑み、微細配線が形成でき、半導体素子搭載部分の周辺に補強板を搭載することによって装置全体が平坦になり、外部との接続が容易に形成できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定の位置に整列したバンプ状の金属電極が表裏を貫通するように埋め込まれている絶縁樹脂基板上に、複数の層からなる配線層が積層されており、半導体素子搭載部分の周辺に金属板が残されていることを特徴とする半導体装置に関する製造方法である。
【００１２】
即ち、半導体素子の電極位置に対応する金属板上の所定の位置に整列したバンプ状の金属電極を、前記金属電極の頂部が露出するように、インジェクション成形又はトランスファー成形により絶縁樹脂で埋め込む工程と、該露出した金属電極と電気的に接続されてなる複数層からなる配線層を該絶縁樹脂上に形成する工程と、該金属板の半導体素子搭載部分のみを除去する工程を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１３】
所定の位置に整列したバンプ状の金属電極が表裏を貫通するように埋め込まれている絶縁樹脂基板を得る方法としては、金属板上に整列されたバンプ状の金属電極を、前記金属電極の頂部が露出するように、インジェクション成形又はトランスファー成形により絶縁樹脂で埋め込んだ後、金属板の一部又は全部を除去する方法が使用できる。
【００１４】
バンプ状の金属電極を金属板上に整列する方法としては、金線ワイヤーを用いて、金属板上にワイヤーボンディング装置を使用してスタッドバンプを作製する方法、金属板をハーフエッチングしてメサバンプと呼ばれるバンプを作製する方法、金属板上にめっきレジストを形成して、バンプ位置をパターニングし、金属板をめっき電極として電気めっきによって金属めっきバンプを形成する方法などが使用できる。
【００１５】
金属板上に整列されたバンプ状の金属電極の頂部が、露出するように、インジェクション成形法又はトランスファー成形で絶縁樹脂を成形する方法としては、成形後に金属電極の頂部に付着した絶縁樹脂を、化学エッチングやプラズマ照射、物理研磨などの方法で除去しても良いが、すべてのバンプ状の金属電極の頂部を覆うように、板状治具、例えば、プラスチックフィルムや金属板などを配置して、次に板状治具が、バンプ状の金属電極の頂部に密着するように成形用金型をセットして、成形を行い、成形後に板状治具を除去することによって、金属電極の頂部に絶縁樹脂が付着しないように金属電極を絶縁樹脂で埋め込むことが出来る。また、金型で精密に樹脂の厚みや形状をコントロールすることができ、液状の樹脂を使用する塗布方式や印刷方式に比べて、乾燥などの工程が不要であり、シートを形成する方法のように、金属板上に整列したバンプに圧力をかける必要がなく、この方法によれば、成形と金属電極の頂部の露出が、ひとつの工程で実現でき、本発明の半導体装置に使用する絶縁樹脂基板の製造方法に好適である。
【００１６】
本発明の電気接続部材の製造方法に使用するプラスチックフィルムとしては、成形時の熱に耐えうる樹脂で作られたフィルムが広く使用できる。ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのフィルムを使用することができる。
【００１７】
本発明の電気接続部材の製造方法に使用する絶縁樹脂としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも、この製造方法に適するものであればどのようなものでも使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルフィド、ポリキノリン、ポリノルボルネン、液晶ポリマーなどが広く使用できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、ビスマレイミド・トリアジン、トリアゾール、シアネート、イソシアネート、ポリシアヌレート、ポリイソシアヌレート、ベンゾシクロブテン、それらの変性品などが使用できる。
【００１８】
本発明の電気接続部材の製造方法に使用する金属板には、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅合金、４２合金、ステンレス、などが使用できる。
金属板は、フレーム形状に加工された枚葉のものを用いても良く、フープ状の連続形状のものを用いてもよい。特に、フープ状の金属板を用いた場合、連続的に成形することが出来、効率的に生産が可能であり好ましい。
【００１９】
金属板の半導体素子搭載部分のみを除去する方法としては、酸やアルカリを用いて化学的にエッチング除去する方法が、好適に用いることが出来る。このとき、金属板にレジストでパターンを形成してもよく、例えば、格子状のパターンを形成することが出来る。格子状のパターンを形成する事により、金属板による補強を行うと共に、樹脂層を部分的に露出させることが出来るので、半導体装置の実装時にリフロー工程で急激に加熱された時に樹脂層に吸湿した水分が格子部分から容易に脱湿され、半導体装置の耐湿性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。図１〜図２は、本発明の実施形態である半導体装置の製造方法の一例を説明するための図であり、図３は、本発明の半導体装置の断面構造を説明するための図である。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の半導体装置に使用する絶縁樹脂基板の製造で使用する金属板１である。まず、この金属板上にワイヤーボンディング装置で、金めっき線を用いて金属電極２をスタッドバンプ形状に半導体素子の電極位置に対応するように整列形成する（図１（ｂ））。この時、スタッドバンプは、通常、高さが一定にならないので、スタッドバンプを形成した後に、全バンプの先端を一括してプレスして高さを揃えることが好ましい。
【００２２】
次に、金属板に形成したスタッドバンプ上に、絶縁樹脂の成形時にバンプ頂部に絶縁樹脂が付着しないように保護するためのフィルム４を、予めセットし、その上からインジェクション成形金型３をセットする（図１（ｃ））。
フィルムには、樹脂フィルムや金属薄膜などが使用できるが、樹脂フィルムはバンプ状の金属電極の表面を汚染することが無く、後の工程でのフィルム除去も容易で好ましい。フィルムの除去を容易にするため、フィルム表面に、予め離型処理をしておいても良い。また、フィルム厚みや金型の掘り込みは、バンプ状の金属電極の高さとともに予め設計された所定値に作製されている。
【００２３】
次いで、インジェクション成形機の加熱筒内で加熱溶融した絶縁樹脂５を、フィルム４と金属板１との間の金型内に注入して、金型内に、予めセットしてあったフィルムとともに、バンプ状の金属電極を樹脂成形する（図１（ｄ））。
【００２４】
成形後に金型を取り外して、金属板上に整列されたバンプ状の金属電極の頂部にフィルムが付いた状態の成形物６が得られる（図１（ｅ））。
【００２５】
得られた成形物６から、フィルム４を除去する（図１（ｆ））。
フィルムを除去する方法は、物理的に引き剥がす方法、プラズマ照射、レーザーアブレーション、化学エッチングなどの方法が使用できる。フィルムを除去したあとのバンプ状の金属電極の頂部は、絶縁樹脂の付着が無ければ、そのまま使用することが出来る。金属電極の頂部に絶縁樹脂が付着した場合には、物理的研磨や、化学的エッチングによって、除去する方法が使用される。
【００２６】
このようにして得られた絶縁樹脂基板上に複数の層からなる配線層を形成する。配線層の形成には、絶縁樹脂基板上に無電解銅めっきで形成する方法や、あらかじめ別に作成しておいた回路シートを積層する方法が使用できる。２０は金属板２１上に作成されたバンプ付回路シートである。この回路シートはまず金属板上にめっきレジストを形成し、金属板を電極として電解めっきで配線回路２３を形成した後、この配線回路上に絶縁樹脂シート２２を真空ラミネートして貼り合わせる。貼り合せた絶縁樹脂シートの所定箇所をレーザーで開口して層間接続用のバンプとなる穴を形成する。金属板を電極として電解めっきによって開口部を銅で充填してバンプ２４を形成する。続いてバンプの先端に電解めっきによって半田を形成する。
このようにして得たバンプ付回路シート２０を前記の絶縁樹脂基板上に位置決めして加熱積層してバンプ先端の半田によって層間の電気接続を行う（図１（ｇ））。
【００２７】
次に回路シート側の金属板をエッチングして除去する。
これを繰り返す事によって、複数層から成る配線層を絶縁樹脂基板上に形成する（図２（ｈ））。
最外層の配線層上にはソルダーレジスト９で、外部接続端子１０となるランドを開口形成しておく。
【００２８】
次に、絶縁樹脂基板のベースとして使用した金属板の、半導体素子搭載部分のみを除去する。（図２（ｉ））金属板を除去する方法には、化学エッチングが使用できる。
【００２９】
この時、金属板にレジストパターンを形成して、選択的に金属板を除去することによって、半導体素子搭載部分を除去すると共に、残った部分にさまざまなパターンを形成する事が出来る。図３に、金属板をエッチングして、格子状のパターン１３を形成した例を示す。
【００３０】
この半導体素子搭載部分に、半導体素子１１の電極を位置合わせし、加熱圧着してフリップチップ接続を行い、外部接続端子に半田ボール１２を載せることによって、半導体装置を得ることが出来る（図２（ｊ））。半導体素子の電極部分にはアンダーフィルを充填しても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の半導体装置によれば、所定の位置に整列したバンプ状の金属電極が表裏を貫通するように埋め込まれている絶縁樹脂基板上に、複数の層からなる配線層が積層されており、半導体素子搭載部分の金属板は除去されており、しかも半導体素子搭載部の周辺部分には金属板が残されているので、半導体素子をフリップチップ接続した後にも平坦な半導体装置を得ることができる。さらに、金属板の半導体素子搭載部分を除去するときに、残りの金属板を所定のパターンにエッチングすることによって、耐湿性に優れた半導体装置を容易に得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である（図１の続き）。
【図３】本発明の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２１    金属板
２          金属電極
３          インジェクション金型
４          フィルム
５、２２    絶縁樹脂
６          成形物
７、２３    絶縁層
８          配線層
９          ソルダーレジスト
１０        外部接続端子
１１        半導体素子
１２        半田ボール
１３        格子状のパターン
２０        回路シート
２４        バンプ
【図１】
0004507424.tif 000002
【図２】
0004507424.tif 000003
【図３】
0004507424.tif 000004