(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体構成体の周囲におけるベース板上に絶縁層が設けられ、半導体構成体および絶縁層の上面に上層絶縁膜および上層配線が設けられた半導体装置において、半導体構成体の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜との間の密着力を大きくした半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜２１との間にはシランカップリング剤からなる密着力向上膜１５が設けられている。半導体構成体２の封止膜１４は、８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂などの樹脂によって形成されている。半導体構成体２の封止膜１４の上面の大部分においては、研削されていることにより、シリカフィラーの研削面が露出されている。密着力向上膜１５は、封止膜１４の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜２１との間の密着力を大きくするためのものである。【選択図】図１
2012038765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該半導体基板上に設けられたフィラーを含む樹脂からなる封止膜と、
前記封止膜の上面に設けられた密着力向上膜と、
前記密着力向上膜上に設けられた上層絶縁膜と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記封止膜はシリカフィラーを含む樹脂であり、前記密着力向上膜はシランカップリング剤を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記半導体基板と、該半導体基板上に設けられた外部接続用電極と、該外部接続用電極の周囲を覆う前記封止膜と、を有する半導体構成体が、ベース板上に設けられ、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上には絶縁層が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の発明において、前記密着力向上膜は、前記半導体構成体と前記絶縁層との間および前記ベース板と前記絶縁層との間にも設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記上層絶縁膜上に上層配線が前記外部接続用電極に接続されて設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、前記上層配線のランドを除く部分を覆う最上層絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項２に記載の発明において、前記封止膜は８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含む樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上にフィラーを含む樹脂からなる封止膜を形成し、
前記封止膜の上面に密着力向上膜を形成し、
前記密着力向上膜上に上層絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発明において、前記封止膜はシリカフィラーを含む樹脂であり、前記密着力向上膜はシランカップリング剤を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の発明において、前記半導体基板と、該半導体基板上に設けられた外部接続用電極と、該外部接続用電極の周囲を覆う前記封止膜と、を有する半導体構成体は、ベース板上に相互に離間させて配置し、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成し、前記半導体構成体間における前記ベース板、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０に記載の発明において、前記密着力向上膜は、前記半導体構成体の側面および前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面にも形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１に記載の発明において、前記上層絶縁膜上に上層配線を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発明において、前記上層配線のランドを除く部分を覆う最上層絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の発明において、前記封止膜は８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含む樹脂であ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】
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体構成体を該半導体構成体よりもサイズの大きいベース板上に固着したものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体構成体の周囲におけるベース板上には絶縁層が設けられている。半導体構成体および絶縁層上には上層絶縁膜が設けられている。上層絶縁膜上には上層配線が設けられている。上層配線のランドを除く上層絶縁膜の上面には最上層絶縁膜が設けられている。上層配線のランド上には半田バンプが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４７４６１号公報
【０００４】
上記従来の半導体装置における半導体構成体は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた接続パッドと、接続パッドの中央部を除く半導体基板上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に接続パッドに接続されて設けられた配線と、配線のランド上に設けられた外部接続用電極と、外部接続用電極の周囲における配線および絶縁膜上に設けられた封止膜とを備えている。そして、半導体構成体の半導体基板の下面は、ベース板の上面中央部に接着層を介して接続されている。上層配線の一端部は、上層絶縁膜に設けられた開口部を介して半導体構成体の外部接続用電極に接続されている。
【０００５】
上記従来の半導体装置では、半導体構成体の上面と該上面を覆っている上層絶縁層との間の密着力、半導体構成体の周側面と該周側面を覆っている絶縁層との間の密着力および半導体構成体の周囲におけるベース板の上面と該上面を覆っている絶縁層との間の密着力を大きくするため、半導体構成体の上面と該上面を覆っている上層絶縁層との間、半導体構成体の周側面と該周側面を覆っている絶縁層との間および半導体構成体の周囲におけるベース板の上面と該上面を覆っている絶縁層との間にシランカップリング剤からなる密着力向上膜が設けられている。
【０００６】
すなわち、密着力向上膜が設けられていない場合には、半導体構成体の上面と該上面を覆っている上層絶縁層との間の密着力、半導体構成体の周側面と該周側面を覆っている絶縁層との間の密着力および半導体構成体の周囲におけるベース板の上面と該上面を覆っている絶縁層との間の密着力が劣り、熱ストレスや機械的ストレスにより、半導体構成体の上面と該上面を覆っている上層絶縁層との間、半導体構成体の周側面と該周側面を覆っている絶縁層との間および半導体構成体の周囲におけるベース板の上面と該上面を覆っている絶縁層との間に剥離が発生することがある。したがって、密着力向上膜はそのような不都合を解消するためのものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の半導体装置において、半導体構成体の封止膜の材料としてはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂が用いられている（特許文献１の第１２段落参照）。すなわち、特許文献１には、半導体構成体の封止膜の材料としてエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂を用いることが記載されているが、それ以外の材料についての記載はない。
【０００８】
そこで、この発明は、半導体構成体の封止膜の材料としてフィラーを含むエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂を用いる場合において、特に、半導体構成体の外部接続用電極を含む封止膜とその上面を覆っている上層絶縁層との間の密着力を大きくすることができる半導体装置およびそ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】
【０００９】
請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられたフィラーを含む樹脂からなる封止膜と、前記封止膜の上面に設けられた密着力向上膜と、前記密着力向上膜上に設けられた上層絶縁膜と、を具備することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記封止膜はシリカフィラーを含む樹脂であり、前記密着力向上膜はシランカップリング剤を含むことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記半導体基板と、該半導体基板上に設けられた外部接続用電極と、該外部接続用電極の周囲を覆う前記封止膜と、を有する半導体構成体が、ベース板上に設けられ、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上には絶縁層が設けられていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１乃至３に記載の発明において、前記密着力向上膜は、前記半導体構成体と前記絶縁層との間および前記ベース板と前記絶縁層との間にも設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記上層絶縁膜上に上層配線が前記外部接続用電極に接続されて設けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項５に記載の発明において、前記上層配線のランドを除く部分を覆う最上層絶縁膜を有することを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置は、請求項２に記載の発明において、前記封止膜は８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含む樹脂であることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上にフィラーを含む樹脂からなる封止膜を形成し、前記封止膜の上面に密着力向上膜を形成し、前記密着力向上膜上に上層絶縁膜を形成することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８に記載の発明において、前記封止膜はシリカフィラーを含む樹脂であり、前記密着力向上膜はシランカップリング剤を含むことを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８または９に記載の発明において、前記半導体基板と、該半導体基板上に設けられた外部接続用電極と、該外部接続用電極の周囲を覆う前記封止膜と、を有する半導体構成体は、ベース板上に相互に離間させて配置し、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成し、前記半導体構成体間における前記ベース板、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得ることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８乃至１０に記載の発明において、前記密着力向上膜は、前記半導体構成体の側面および前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面にも形成することを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項８乃至１１に記載の発明において、前記上層絶縁膜上に上層配線を形成することを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１２に記載の発明において、前記上層配線のランドを除く部分を覆う最上層絶縁膜を形成することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項９に記載の発明において、前記封止膜は８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含む樹脂であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、半導体構成体の封止膜の材料としてフィラーを含む樹脂を用いても、半導体構成体の上面に密着力向上膜を設けているので、半導体構成体の外部接続用電極を含む封止膜とその上面を覆っている上層絶縁層との間の密着力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１実施形態としての半導体装置の平面図。
【図２】図１のII−II線にほぼ沿う部分の断面図。
【図３】図１および図２に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【図１２】ピール強度試験の一例を説明するために示す図。
【図１３】ピール強度試験の他の例を説明するために示す図。
【図１４】この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。
【図１５】この発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の平面図を示し、図２は図１のII−II線にほぼ沿う部分の断面図を示す。この半導体装置は平面方形状のベース板１を備えている。ベース板１は、例えば、通常、プリント基板用として用いられている材料であればよく、一例を挙げれば、ガラス布、ガラス繊維、アラミド繊維などからなる基材にエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）樹脂などからなる熱硬化性樹脂を含浸させたもの、あるいは、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂のみからなっている。
【００１３】
ベース板１の上面中央部には、ベース板１の平面サイズよりもある程度小さい平面サイズの平面方形状の半導体構成体２の下面がダイボンド材からなる接着層３を介して接着されている。半導体構成体１は、一般的にはＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるものであり、平面方形状のシリコンからなる半導体基板４を備えている。
【００１４】
半導体基板４の上面には、図示していないが、所定の機能の集積回路を構成する素子、例えば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサなどの素子が形成されている。半導体基板４の上面周辺部には、上記集積回路の各素子に接続されたアルミニウム系金属などからなる複数の接続パッド５が設けられている。
【００１５】
半導体基板４の周辺部および接続パッド５の中央部を除く半導体基板４の上面には酸化半導体、窒化半導体などからなるパッシベーション膜６が設けられ、接続パッド５の中央部はパッシベーション膜６に設けられた開口部７を介して露出されている。パッシベーション膜６の上面にはポリイミド系樹脂などからなる保護膜８が設けられている。パッシベーション膜６の開口部７に対応する部分における保護膜８には開口部９が設けられている。
【００１６】
保護膜８の上面には複数の配線１０が設けられている。配線１０は、保護膜８の上面に設けられた銅などからなる下地金属層１１と、下地金属層１１の上面に設けられた銅からなる上部金属層１２との２層構造となっている。配線１０の一端部は、パッシベーション膜６および保護膜８の開口部７、９を介して接続パッド５に接続されており、他端部はランドとなっている。
【００１７】
配線１０のランド上面には銅からなる平面円形状の外部接続用電極１３が設けられている。半導体基板４の周辺部上面および配線１０を含む保護膜８の上面において外部接続用電極１３の周囲には、後述する材料からなる封止膜１４が設けられている。ここで、外部接続用電極１３は、その上面が封止膜１４の上面と面一乃至封止膜１４の上面よりも数μｍ低くなるように設けられている。
【００１８】
ここで、封止膜１４の材料について説明する。封止膜１４は、８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂によって形成されている。封止膜１４をこのような材料によって形成する理由は、次の通りである。すなわち、封止膜１４をエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂のみによって形成した場合には、半導体基板４と封止膜１４との間の熱膨張係数差に起因する応力が比較的大きくなり、熱ストレスや機械的ストレスにより、外部接続用電極１３と配線１０のランドとの接合部分にクラックが発生し、接合不良が生じることがある。したがって、封止膜１４を８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含む樹脂によって形成する理由は、半導体基板４と封止膜１４との間の熱膨張係数差に起因する応力を小さくするためである。
【００１９】
以上のように、ＣＳＰと呼ばれる半導体構成体２は、半導体基板４、接続パッド５、パッシベーション膜６、保護膜８、配線１０、外部接続用電極１３および封止膜１４を含んで構成されている。そして、半導体構成体２の半導体基板４の下面は、ベース板１の上面中央部に接着層３を介して接着されている。
【００２０】
半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面にはシランカップリング剤などからなる密着力向上膜１５が設けられている。半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面には方形枠状の絶縁層１６が設けられている。絶縁層１６は、通常、プリプレグ材と言われるもので、例えば、ガラス布、ガラス繊維、アラミド繊維などからなる基材にエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＢＴ樹脂などからなる熱硬化性樹脂を含浸させたものからなっている。
【００２１】
絶縁層１６の上面周辺部には方形枠状のハードシート１７が埋め込まれている。ハードシート１７は、ベース板１と同じ材料同じ厚さのものからなっている。ここで、絶縁層１６およびハードシート１７の上面は、半導体構成体２の上面に設けられた密着力向上膜１５の上面とほぼ面一となっている。
【００２２】
半導体構成体２の上面に設けられた密着力向上膜１５、絶縁層１６およびハードシート１７の上面には上層絶縁膜２１がその上面を平坦とされて設けられている。上層絶縁膜２１は、ビルドアップ基板に用いられる、通常、ビルドアップ材と言われるもので、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＢＴ樹脂などからなる熱硬化性樹脂中に繊維やフィラーなどからなる補強材を分散させたものからなっている。この場合、繊維は、ガラス繊維やアラミド繊維などである。フィラーは、シリカフィラーやセラミックス系フィラーなどである。
【００２３】
半導体構成体２の外部接続用電極１３の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２１および密着力向上膜１５には開口部２２が設けられている。上層絶縁膜２１の上面には上層配線２３が設けられている。上層配線２３は、上層絶縁膜２１の上面に設けられた銅などからなる下地金属層２４と、下地金属層２４の上面に設けられた銅からなる上部金属層２５との２層構造となっている。上層配線２３の一端部は、上層絶縁膜２１および密着力向上膜１５の開口部２２を介して半導体構成体２の外部接続用電極１３に接続されており、他端部はランドとなっている。
【００２４】
上層配線２３を含む上層絶縁膜２１の上面にはソルダーレジストなどからなる最上層絶縁膜２６が設けられている。上層配線２３のランドに対応する部分における最上層絶縁膜２６には開口部２７が設けられている。最上層絶縁膜２６の開口部２７内およびその上方には半田バンプ２８が上層配線２３のランドに接続されて設けられている。複数の半田バンプ２８は、図１に示すように、最上層絶縁膜２６上にマトリクス状に配置されている。
【００２５】
ベース板１の下面には下層絶縁膜３１が設けられている。下層絶縁膜３１は、上層絶縁膜２１と同じ材料によってほぼ同じ厚さとなるように形成されている。下層絶縁膜３１の下面には最下層絶縁膜３２が設けられている。最下層絶縁膜３２は、最上層絶縁膜２６と同じ材料によってほぼ同じ厚さとなるように形成されている。
【００２６】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図３に示すように、半導体構成体２の半導体基板４の下面に接着層３が接着されたものを複数個準備し、また１枚のベース板１を準備する。この場合、ベース板１は、図２に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能な面積を有するものからなっている。ベース板１は、限定する意味ではないが、例えば、平面方形状である。ベース板１は、ガラス布などからなる基材にエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を硬化させてシート状となしたものである。なお、図３において、符号４１で示す領域は切断ラインに対応する領域である。
【００２７】
ここで、半導体構成体２の半導体基板４の下面に接着層３が接着されたものの製造方法の一例について簡単に説明する。まず、ウエハ状態の半導体基板（以下、半導体ウエハという）の各半導体構成体形成領域上に集積回路、接続パッド５、パッシベーション膜６および保護膜８が形成されたものを準備する。この準備したものにおいては、パッシベーション膜６および保護膜８は、半導体構成体形成領域内において、その周辺部を除去されている。
【００２８】
次に、保護膜８の上面に、電解メッキなどにより、下地金属層１１および上部金属層１２からなる２層構造の配線１０および外部接続用電極１３を形成する。次に、半導体ウエハのパッシベーション膜６および保護膜８によって覆われていない上面および配線１０を含む保護膜８の上面に、８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂からなる封止膜１４をその厚さが外部接続用電極１３の高さよりも厚くなるように形成する。したがって、この状態では、外部接続用電極１３の上面は封止膜１４によって覆われている。
【００２９】
次に、封止膜１４の上面側を適宜に研削し、外部接続用電極１３の上面を露出させるとともに、この露出された外部接続用電極１３の上面を含む封止膜１４の上面を平坦化する。この場合、封止膜１４の材料が８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの樹脂であるので、封止膜１４の上面側を研削すると、封止膜１４の上面にシリカフィラーの研削面が露出され、この露出されたシリカフィラーの合計露出面が封止膜１４の上面のうちのかなりの部分を占めることになる。
【００３０】
次に、半導体ウエハの下面側を適宜に研削し、半導体ウエハの厚さを薄くする。次に、半導体ウエハの下面に接着層３を接着する。次に、半導体ウエハ、封止膜１４および接着層３をダイシングストリートに沿って切断すると、図３に示すように、半導体構成体２の半導体基板４の下面に接着層３が接着されたものが複数個得られる。
【００３１】
さて、半導体構成体２の半導体基板４の下面に接着層３が接着されたものおよびベース板１を準備したら、図３に示すように、ベース板１の上面の複数の半導体構成体配置領域にそれぞれ半導体構成体２の半導体基板４の下面に接着された接着層３を接着する。次に、半導体構成体２の表面をクリーニング（脱脂＋湯洗＋水洗）する。次に、図４に示すように、半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面にシランカップリング剤からなる密着力向上膜１５を形成する。密着力向上膜１５の形成方法としては、一例として、ローラ（図示せず）の外周面に付着されたシランカップリング剤を半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面に塗布する方法がある。
【００３２】
シランカップリング剤は、半導体に結合された、樹脂などの有機質材料と化学結合する反応基（例えば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メタカプト基）およびガラス、金属、珪石などの無機質材料と化学結合する反応基（例えば、メトキシ基、エトキシ基）を有するものからなり、水または有機溶剤（好ましくはアルコール系）などで希釈したものである。
【００３３】
具体的には、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルエトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン、β−(３,４エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプルピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシランなどがあり、分子中に一般式（ＣｎＨ２ｎ＋１Ｏ）ｍ−Ｓｉ−（ただし、ｎ、ｍ＝１、２、３）を有する材料であればよい。
【００３４】
半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面に塗布されたシランカップリング剤は、空気中の水分により加水分解されてシラノールとなり、部分的に縮合してオリゴマー状態となる。半導体構成体２の封止膜１４の上面の大部分は、上述の如く、シリカフィラーの露出面であるので、シランカップリング剤は無機質なシリカフィラーの露出面に水素結合的に吸着される。
【００３５】
次に、水洗処理を行い、余分なシランカップリング剤を除去する。次に、加熱乾燥処理を行うと、脱水縮合反応により、封止膜１４のシリカフィラーの露出面に吸着されたシランカップリング剤が封止膜１４のシリカフィラーの露出面に強固に化学結合され、全体として、半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面に密着力向上膜１５が強固に付着されて形成される。
【００３６】
次に、図５に示すように、半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面に、格子状の２枚の絶縁層形成用シート１６ａをピンなど（図示せず）で位置決めしながら積層して配置し、またその上面にベース板１と同じ厚さで同じ材料からなる格子状のハードシート１７をピンなど（図示せず）で位置決めしながら配置し、さらにその上面に上層絶縁膜形成用シート２１ａを配置する。また、ベース板１の下面に、上層絶縁膜形成用シート２１ａと同じ厚さで同じ材料からなる下層絶縁膜形成用シート３１ａを配置する。
【００３７】
格子状の絶縁層形成用シート１６ａは、ガラス布などからなる基材にエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態（Ｂステージ）にしてシート状となしたプリプレグ材に、パンチング、あるいは、ドリルまたはルーター加工などにより、複数の方形状の開口部１６ｂを形成することにより得られる。上層絶縁膜形成用シート２１ａおよび下層絶縁膜形成用シート３１ａは、限定する意味ではないが、シート状のビルドアップ材が好ましく、このビルドアップ材としては、当初、エポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂中にシリカフィラーを混入させ、熱硬化性樹脂を半硬化状態にしたものがある。
【００３８】
ここで、絶縁層形成用シート１６ａの開口部１６ｂのサイズは半導体構成体２のサイズよりもやや大きくなっている。このため、絶縁層形成用シート１６ａと半導体構成体２との間には隙間４２が形成されている。また、ハードシート１７を含む２枚の絶縁層形成用シート１６ａの合計厚さは、後述の如く、加熱加圧されたときに、隙間４２を十分に埋めることができる程度の厚さとなっている。
【００３９】
この場合、絶縁層形成用シート１６ａとして、厚さが同じものを用いているが、厚さが異なるものを用いてもよい。また、絶縁層形成用シート１６ａは、上記の如く、２層であってもよいが、１層または３層以上であってもよい。なお、上層絶縁膜形成用シート２１ａおよび下層絶縁膜形成用シート３１ａの厚さは、図２において、形成すべき上層絶縁膜２１および下層絶縁膜３１の厚さに対応する厚さまたはそれよりもやや厚い厚さとなっている。
【００４０】
次に、図６に示すように、一対の加熱加圧板４３、４４を用いて上下から絶縁層形成用シート１６ａ、上層絶縁膜形成用シート２１ａおよび下層絶縁膜形成用シート３１ａを加熱加圧する。すると、絶縁層形成用シート１６ａ中の溶融された熱硬化性樹脂が押し出されて、図５に示す隙間４２に充填され、その後の冷却により、半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面に絶縁層１６が形成される。また、絶縁層１６の上面にハードシート１７が埋め込まれる。また、半導体構成体２の上面に設けられた密着力向上膜１５、絶縁層１６およびハードシート１７の上面に上層絶縁膜２１が形成される。さらに、ベース板１の下面に下層絶縁膜３１が形成される。
【００４１】
この場合、ハードシート１７はベース板１と同じ材料で同じ厚さのものからなり、その熱膨張係数は同じである。また、下層絶縁膜形成用シート３１ａは上層絶縁膜形成用シート２１ａと同じ材料で同じ厚さのものからなり、その熱膨張係数は同じである。この結果、絶縁層１６の部分におけるベース板１を中心とするその上下の材料構成がほぼ対称的となり、加熱加圧により、絶縁層１６の部分におけるベース板１上の絶縁層形成用シート１５ａおよび上層絶縁膜形成用シート１６ａとベース板１下の第１の下層絶縁膜形成用シート２３ａおよび第２の下層絶縁膜形成用シート２４ａとが上下方向にほぼ対称的に硬化収縮し、ひいては、ベース板１に発生する反りが低減され、それ以後の工程への搬送やそれ以後の工程での加工精度に支障を来しにくいようにすることができる。これは、後述の如く、最上層絶縁膜２６および最下層絶縁膜３２を形成する場合も同様である。
【００４２】
また、上層絶縁膜２１の上面は、上側の加熱加圧板４３の下面によって押さえ付けられるため、平坦面となる。また、下層絶縁膜３１の下面は、下側の加熱加圧板４４の上面によって押さえ付けられるため、平坦面となる。したがって、上層絶縁膜２１の上面および下層絶縁膜３１の下面を平坦化するための研磨工程は不要である。
【００４３】
ここで、シランカップリング剤は高温や酸で分解して失活することがあるが、上述の如く、加熱乾燥処理により、半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４の上面にシランカップリング剤からなる密着力向上膜１５を既に強固に付着させて形成しているので、一対の加熱加圧板４３、４４を用いた加熱加圧処理により、密着力向上膜１５が失活することはない。密着力向上膜１５による密着力向上については、後で説明する。
【００４４】
次に、図７に示すように、レーザビームを照射するレーザ加工により、半導体構成体２の外部接続用電極１３の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２１および密着力向上膜１５に開口部２２を形成する。次に、必要に応じて、開口部２２内などに発生したエポキシスミアなどをデスミア処理により除去する。
【００４５】
次に、図８に示すように、開口部２２を介して露出された外部接続用電極１３の上面を含む上層絶縁膜２１の上面全体に、銅の無電解メッキなどを行うことにより、下地金属層２４を形成する。次に、下地金属層２４の上面全体に、下地金属層２４をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、上部金属層２５を形成する。次に、上部金属層２５および下地金属層２４をフォトリソグラフィ法によりパターニングすると、図９に示すように、上層絶縁膜２１の上面に下地金属層２４および上部金属層２５からなる２層構造の配線２３が形成される。
【００４６】
配線２３の形成方法は他の方法であってもよい。すなわち、開口部２２を介して露出された外部接続用電極１３の上面を含む上層絶縁膜２１の上面全体に形成された下地金属層２４の上面に、開口部を有するメッキレジスト膜を形成し、下地金属層をメッキ電流路とした電解メッキにより、メッキレジスト膜の開口部内における下地金属層２４の上面に上部金属層２５を形成し、メッキレジスト膜を剥離し、上部金属層２５をマスクとしたエッチングにより、上部金属層２５下以外の領域における下地金属層２４を除去し、これにより下地金属層２４および上部金属層２５からなる２層構造の配線２３を形成するようにしてもよい。
【００４７】
次に、図１０に示すように、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、上層配線２３を含む上層絶縁膜２１の上面にソルダーレジストなどからなる最上層絶縁膜２６を形成し、また、下層絶縁膜３１の下面に最上層絶縁膜２６と同じ材料からなる最下層絶縁膜３２を最上層絶縁膜２６とほぼ同じ厚さに形成する。次に、上層配線２３のランドに対応する部分における最上層絶縁膜２６に、レーザビームを照射するレーザ加工あるいはフォトリソグラフィ法により、開口部２７を形成する。次に、開口部２７内およびその上方に半田バンプ２８を上層配線２３のランドに接続させて形成する。
【００４８】
次に、図１１に示すように、切断ライン４１に沿って、最上層絶縁膜２６、上層絶縁膜２１、ハードシート１７、絶縁層１６、ベース板１、下層絶縁膜３１および最下層絶縁膜３２を切断すると、図２に示す半導体装置が複数個得られる。
【００４９】
ここで、密着力向上膜１５による密着力向上について説明する。この場合、図２に示すような構造の半導体装置において、ピール強度試験の一例について説明する。まず、図１２に示すように、半導体基板４Ａ（図２の半導体基板４に相当する）の上面に８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂からなる封止膜１４Ａ（図２の封止膜１４に相当する）が形成され、その上面にシランカップリング剤からなる密着力向上膜１５Ａ（図２の密着力向上膜１５に相当する）が形成され、その上面にエポキシ系樹脂を含むプリプレグ材からなる上層絶縁膜２１Ａ（図２の上層絶縁膜２１に相当する）が形成され、その上面に銅箔２３Ａ（図２の上層配線２３に相当する）がラミネートされたもの（以下、本試料１という）を準備した。
【００５０】
この場合、シランカップリング剤としては、アミノ基系（例えば、Ｎ−３（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびエポキシ基系（例えば、３−グリドキシプロピルトリエトキシシラン）を水で希釈し、濃度を１．０ｗｔ％以下としたものを用いた。また、比較のため、図１２の本試料１の密着力向上膜１５Ａを有さない試料、つまり、封止膜１４Ａの上面に上層絶縁膜２１Ａおよび銅箔２３Ａが直接形成されたもの（以下、比較試料１という）を準備した。
【００５１】
そして、本試料１および比較試料１の銅箔２３Ａおよび上層絶縁膜２１Ａの一端部を封止膜１４Ａの上面に対して図１２において矢印で示すように９０°の方向に引っ張り、ピール強度試験を行なった。このピール強度試験の温度条件は室温、１５０℃および２００℃の３種類とした。
【００５２】
比較試料１において、温度条件が室温である場合には、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で剥離が発生し、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）の平均値は０．１０であった。比較試料１において、温度条件が１５０℃および２００℃である場合には、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で剥離が発生したが、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）は０であり、実質的に測定することができなかった。したがって、比較試料１では、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で熱ストレスや機械的ストレスに起因する剥離が発生することがある。
【００５３】
一方、本試料１において、シランカップリング剤としてアミノ基系を用いたものの場合には、上層絶縁膜２１Ａと密着力向上膜１５Ａとの間で剥離が発生し、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）の平均値が温度条件、室温、１５０℃、２００℃に対して０．７９、０．４１、０．３９であった。本試料１において、シランカップリング剤としてエポキシ基系を用いたものの場合には、上層絶縁膜２１Ａと密着力向上膜１５Ａとの間で剥離が発生し、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）の平均値が温度条件、室温、１５０℃、２００℃に対して０．５２、０．１８、０．１０であった。したがって、本試料１では、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間の熱ストレスや機械的ストレスに起因する剥離を抑制することができるといえる。
【００５４】
次に、ピール強度試験の他の例について説明する。この場合、図１３に示すように、銅箔２３Ａの一端部を上層絶縁膜２１Ａの上面に対して矢印で示すように９０°の方向に引っ張り、ピール強度試験を行なった。このピール強度試験の温度条件は室温とした。ただし、この場合、本試料および比較試料としては本試料２〜５および比較試料２〜５を準備した。
【００５５】
すなわち、本試料２および比較試料２の銅箔２３Ａ付きの上層絶縁膜２１Ａとしては、住友ベークライト株式会社製のＡＰＬ−４６０１ＬαＺを用いた。本試料３および比較試料３の銅箔２３Ａ付きの上層絶縁膜２１Ａとしては、日立化成株式会社製のＭＣＦ−６０００Ｅを用いた。本試料４および比較試料４の上層絶縁膜２１Ａとしては、味の素株式会社製のフィルム状のＡＢＦ−ＧＸ１３を用いた。本試料５および比較試料５の上層絶縁膜２１Ａとしては、日立化成株式会社製のフィルム状のＡＳ−１１Ｇを用いた。
【００５６】
比較試料２〜５の場合には、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で剥離が発生したが、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）は０であり、実質的に測定することができなかった。これに対し、本試料２〜５において、シランカップリング剤としてアミノ基系を用いたものの場合には、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で剥離が発生せず、銅箔２３Ａと上層絶縁膜２１Ａとの間で剥離が発生し、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）は１．３以上、１．５以上、１．７以上、０．８以上であった。
【００５７】
本試料２〜５において、シランカップリング剤としてエポキシ基系を用いたものの場合には、上層絶縁膜２１Ａと封止膜１４Ａとの間で剥離が発生せず、銅箔２３Ａと上層絶縁膜２１Ａとの間で剥離が発生し、そのときのピール強度（ｋＮ／ｍ）は１．２以上、１．５以上、１．７以上、１．７以上であった。したがって、本試料２〜５では、封止膜１４Ａと上層絶縁膜２１Ａとの間の熱ストレスや機械的ストレスに起因する剥離を抑制することができるといえる。
【００５８】
以上の結果、図２に示すような半導体装置では、半導体構成体２の封止膜１４の材料が８０ｗｔ％以上のシリカフィラーを含むエポキシ系樹脂であっても、半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４とその上面を覆っている上層絶縁膜２１との間に密着力向上膜１５を設けているので、半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４とその上面を覆っている上層絶縁膜２１との間の密着力を大きくすることができ、ひいては半導体構成体２の外部接続用電極１３を含む封止膜１４とその上面を覆っている上層絶縁膜２１との間の熱ストレスや機械的ストレスに起因する剥離を抑制することができるといえる。
【００５９】
（第２実施形態）
図１４はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図２に示す場合と異なる点は、半導体構成体２の上面、接着層３を含む半導体構成体２の側面および半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面にシランカップリング剤からなる密着力向上膜１５を設けた点である。
【００６０】
この半導体装置を製造する場合には、一例として、図３に示す工程後に、スクリーン印刷法などにより、半導体構成体２の上面、接着層３を含む半導体構成体２の側面および半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面にシランカップリング剤からなる密着力向上膜５１を形成すればよい。
【００６１】
この半導体装置では、半導体構成体２の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜２１との間、半導体構成体２の側面と該側面を覆っている絶縁層１６との間およびベース板１の上面と該上面を覆っている絶縁層１６との間に密着力向上膜１５を設けているので、半導体構成体２の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜２１との間の密着力、半導体構成体２の側面と該側面を覆っている絶縁層１６との間の密着力およびベース板１の上面と該上面を覆っている絶縁層１６との間の密着力を大きくすることができる。
【００６２】
この結果、半導体構成体２の上面と該上面を覆っている上層絶縁膜２１との間、半導体構成体２の側面と該側面を覆っている絶縁層１６との間およびベース板１の上面と該上面を覆っている絶縁層１６との間の熱ストレスや機械的ストレスに起因する剥離を抑制することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図１５はこの発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図２に示す場合と大きく異なる点は、上層絶縁膜、上層配線および下層絶縁膜を２層とした点である。すなわち、第１の上層配線２３Ａを含む第１の上層絶縁膜２１Ａの上面には第１の上層絶縁膜２１Ａと同一の材料からなる第２の上層絶縁膜２１Ｂが設けられている。第２の上層絶縁膜２１Ｂの上面には第２の上層配線２３Ｂが設けられている。
【００６４】
第１の上層配線２３Ａの一端部は、第１の上層絶縁膜２１Ａの開口部２２Ａを介して外部接続用電極１３の上面に接続されている。第２の上層配線２３Ｂの一端部は、第２の上層絶縁膜２１Ｂの開口部２２Ｂを介して第１の上層配線２３Ａのランドに接続されている。半田バンプ２８は、最上層絶縁膜２２の開口部２２を介して第２の上層配線２３Ｂのランドに接続されている。
【００６５】
そして、製造工程中および製造工程後におけるベース板１の反りを低減するため、ベース板１の下面には第１の上層絶縁膜２１Ａと同一の材料からなる第１の下層絶縁膜３１Ａが設けられ、第１の下層絶縁膜３１Ａの下面に第２の上層絶縁膜２１Ｂと同一の材料からなる第２の下層絶縁膜３１Ｂが設けられ、第２の下層絶縁膜３１Ｂの下面に最上層絶縁膜２６と同一の材料からなる最下層絶縁膜３２が設けられている。なお、上層絶縁膜、上層配線および下層絶縁膜は３層以上としてもよい。
【００６６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、互いに隣接する半導体構成体２間において切断したが、これに限らず、２個またはそれ以上の半導体構成体２を１組として切断し、マルチチップモジュール型の半導体装置を得るようにしてもよい。この場合、複数で１組の半導体構成体２は同種、異種のいずれであってもよい。
【００６７】
また、ベース板１は、プリント基板のコア材のみでなく、コア材の一面または両面に銅箔などの金属箔が全面あるいはパターニングされて形成された基板、銅やステンレス鋼などからなる金属板、あるいはガラス板、セラミック板などであってもよく、また、１枚の板に限らず、絶縁膜および配線が交互に積層された多層印刷回路板であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  ベース板
２  半導体構成体
３  接着層
４  半導体基板
５  接続パッド
１０  配線
１３  外部接続用電極
１４  封止膜
１５  密着力向上膜
１６  絶縁層
１７  ハードシート
２１  上層絶縁膜
２３  上層配線
２６  最上層絶縁膜
２８  半田バンプ
３１  下層絶縁膜
３２  最下層絶縁膜
【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】
2012038765.tif 000009
【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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