(57)【要約】【課題】実装密度を低下させることなく放熱性を向上させた半導体装置を提供すること。【解決手段】本半導体装置は、コア基板と、前記コア基板を一方の面から他方の面に貫通する半導体素子収容孔と、回路形成面を前記一方の面側に向けて前記半導体素子収容孔に収容された半導体素子と、前記半導体素子の背面に形成された第１の金属膜と、前記コア基板の前記他方の面に形成された第２の金属膜と、前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜を被覆する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するビア配線を介して前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを接続する第３の金属膜と、を有する。【選択図】図１
2013004576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア基板と、
前記コア基板を一方の面から他方の面に貫通する半導体素子収容孔と、
回路形成面を前記一方の面側に向けて前記半導体素子収容孔に収容された半導体素子と、
前記半導体素子の背面に形成された第１の金属膜と、
前記コア基板の前記他方の面に形成された第２の金属膜と、
前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜を被覆する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するビア配線を介して前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを接続する第３の金属膜と、を有する半導体装置。
【請求項２】
コア基板と、
前記コア基板の一方の面から他方の面に貫通する半導体素子収容孔と、
回路形成面を前記一方の面側に向けて前記半導体素子収容孔に収容された半導体素子と、
前記半導体素子の背面に形成された第１の金属膜と、
前記コア基板の前記他方の面に形成された第２の金属膜と、
前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜を被覆する絶縁層と、を有し、
前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とは一体に形成されている半導体装置。
【請求項３】
前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とは一体に形成されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記コア基板は、無機誘電体を含む絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方の面から他方の面に貫通する複数の線状導体と、を備え、
前記複数の線状導体の一部は、前記第２の金属膜と接続されている請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記コア基板の前記一方の面に形成された第４の金属膜を更に有し、
第４の金属膜は、前記複数の線状導体の一部を介して、前記第２の金属膜と接続されている請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の金属膜は、前記コア基板の周縁部に延在しており、前記コア基板の周縁部に延在する前記第２の金属膜は、前記絶縁層から露出している請求項１乃至５の何れか一項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記コア基板の側壁は、平面視において、凹凸が連続する形状とされている請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記各金属膜は、放熱経路を構成している請求項１乃至７の何れか一項記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項記載の半導体装置を複数個積層し、相互に電気的に接続した半導体装置。
【請求項１０】
複数個積層した前記半導体装置のうちの隣接する半導体装置に形成された何れかの金属膜同士を、金属柱を介して接続した請求項９記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子と基板とを含んで構成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板内に半導体素子を収容した半導体装置が知られている。配線基板としては、例えば、シリコンからなる基板本体に複数の導電層と複数の絶縁層とが交互に積層され、絶縁層を介して隣接する導電層同士が、隣接する導電層に挟持された絶縁層を貫通するビアホールで接続された配線基板等が用いられている。又、基板本体の材料としては、シリコン以外に金属や樹脂が用いられる場合もある。又、金属材料を充填した多数の貫通孔が形成された絶縁性基材が用いられる場合もある。
【０００３】
このような半導体装置においては、半導体素子背面からの放熱経路が設けられていないか、又は、半導体素子背面にヒートシンクやヒートスプレッダを接着する構造が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体素子背面からの放熱経路が設けられていない場合には、配線基板内に収容した半導体素子の素子温度を要求される温度以下に維持することは困難である。又、半導体素子背面にヒートシンクやヒートスプレッダを接着する構造の場合には、放熱性は向上するものの、半導体装置に半導体素子や他の半導体装置を実装する際の実装密度が低下する問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、実装密度を低下させることなく放熱性を向上させた半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本半導体装置の一形態は、コア基板と、前記コア基板を一方の面から他方の面に貫通する半導体素子収容孔と、回路形成面を前記一方の面側に向けて前記半導体素子収容孔に収容された半導体素子と、前記半導体素子の背面に形成された第１の金属膜と、前記コア基板の前記他方の面に形成された第２の金属膜と、前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜を被覆する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するビア配線を介して前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを接続する第３の金属膜と、を有することを要件とする。
【０００８】
本半導体装置の他の形態は、コア基板と、前記コア基板の一方の面から他方の面に貫通する半導体素子収容孔と、回路形成面を前記一方の面側に向けて前記半導体素子収容孔に収容された半導体素子と、前記半導体素子の背面に形成された第１の金属膜と、前記コア基板の前記他方の面に形成された第２の金属膜と、前記第１の金属膜及び前記第２の金属膜を被覆する絶縁層と、を有し、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とは一体に形成されていることを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、実装密度を低下させることなく放熱性を向上させた半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して例示する斜視透視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置の一部を例示する平面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図６】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図７】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図８】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図９】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１０】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図１１】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。
【図１２】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１３】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１４】第１の実施の形態の変形例３に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１５】第１の実施の形態の変形例４に係る半導体装置を例示する断面図（その１）である。
【図１６】第１の実施の形態の変形例４に係る半導体装置を例示する断面図（その２）である。
【図１７】コア基板の側壁の平面形状を例示する模式図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１９】第２の実施の形態の変形例１に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図２０】第２の実施の形態の変形例２に係る半導体装置を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１２】
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る半導体装置の構造］
まず、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図２は、図１のＡ部を拡大して例示する斜視透視図である。ただし、図２において、一部の構成要素は省略されている。図１及び図２において、Ｘ方向は後述するコア基板１３の一方の面１３ａと平行な方向、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向（紙面奥行き方向）、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向（コア基板１３の厚さ方向）をそれぞれ示している。
【００１３】
図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体装置１は、半導体素子１０と、コア基板１３と、絶縁性樹脂１４と、金属膜１５と、絶縁層１６と、金属膜１７と、ソルダーレジスト層１８と、はんだバンプ１９と、金属膜２５と、絶縁層２６と、金属膜２７と、ソルダーレジスト層２８と、はんだバンプ２９とを有する。
【００１４】
半導体装置１において、コア基板１３は、例えば厚さ７０〜１００μｍ程度、大きさ３０×３０ｍｍ程度の基板であり、基板本体１１全体に亘りそのＺ方向（厚さ方向）に形成された多数の貫通孔１１ｘに金属材料を充填して線状導体（ビア）１２が形成された基板である。コア基板１３には、一方の面１３ａから他方の面１３ｂに貫通する貫通孔１３ｘが形成されている。貫通孔１３ｘは、半導体素子１０を収容する半導体素子収容孔である。
【００１５】
基板本体１１としては、例えばアルミナ（酸化アルミニウム）、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス（ガラスとセラミックスの複合材料）、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタンジルコン酸鉛等の無機誘電体を含む絶縁性基材を用いることができる。
【００１６】
コア基板１３に収容される半導体素子１０が例えばシリコンである場合、その熱膨張係数（ＣＴＥ）は３ｐｐｍ／℃程度である。又、コア基板１３の表面に形成される金属膜１５や金属膜１７等が例えば銅（Ｃｕ）である場合、その熱膨張係数（ＣＴＥ）は１６〜１７ｐｐｍ／℃程度である。基板本体１１の材料として例えば熱膨張係数（ＣＴＥ）が６〜７ｐｐｍ／℃程度のアルミナや熱膨張係数（ＣＴＥ）が４．５ｐｐｍ／℃程度のムライト等の半導体素子１０の熱膨張係数（ＣＴＥ）と金属膜１５や金属膜１７等の熱膨張係数（ＣＴＥ）との中間的な値の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するセラミックス等を用いることにより、半導体素子１０と金属膜１５や金属膜１７等との熱膨張係数（ＣＴＥ）の差に起因する応力を緩和することができる。
【００１７】
線状導体１２は、その一端面がコア基板１３の一方の面１３ａから露出しており、その他端面がコア基板１３の他方の面１３ｂから露出している。各線状導体１２は、互いに略平行に略一定間隔で基板本体１１の略全面に亘って形成されている。線状導体１２は、例えば平面視円形に形成されており、その直径は例えば３０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度とすることができる。なお、平面視とは、対象物を図１のＺ方向から見た場合を指す。又、線状導体１２は、隣接する線状導体１２の間隔が線状導体１２の直径よりも小さくなる程度に密に形成されていることが好ましい。ただし、線状導体１２の配置形態については、特に限定されず、例えばヘキサゴナル状に配置されていてもよいし、グリッド状に配置されていてもよい。
【００１８】
各線状導体１２は、コア基板１３の一方の面１３ａに形成された導体と他方の面１３ｂに形成された導体とを接続するビアとしての機能を有する。ただし、線状導体１２の一部は導体には接続されず、電気的に孤立（フローティング）した状態であっても構わない。線状導体（ビア）１２を形成する金属材料としては、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。
【００１９】
半導体素子１０は、コア基板１３に形成された貫通孔１３ｘ内に絶縁性樹脂１４により固着されている。半導体素子１０は、シリコン等からなる薄板化された半導体基板（図示せず）上に半導体集積回路（図示せず）や電極パッド１０ａが形成されたものである。半導体素子１０の厚さは、例えば１０〜５０μｍ程度とすることができる。絶縁性樹脂１４の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。なお、半導体素子１０は、回路形成面側（半導体集積回路（図示せず）や電極パッド１０ａが形成されている側）をコア基板１３の一方の面１３ａ側に向けて貫通孔１３ｘに収容されている。なお、半導体素子１０の背面（回路形成面と反対側の面）を含む部分に、二酸化珪素（ＳｉＯ２）や窒化珪素（ＳｉＮ）等の絶縁膜を形成してもよい。
【００２０】
金属膜１５は、所定の平面形状にパターニングされており、コア基板１３の一方の面１３ａに形成されている（半導体素子１０の回路形成面には形成されていない）。金属膜１５は、信号が流れる経路として用いられる信号用金属膜１５ａと、放熱経路として用いられる放熱用金属膜１５ｂとを有する。図３に示すように、放熱用金属膜１５ｂは、信号用金属膜１５ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。なお、図３において、基板本体１１、線状導体１２、及び金属膜１５以外は省略されている。又、図３において、便宜上、信号用金属膜１５ａ及び放熱用金属膜１５ｂに、図１に対応するハッチングを施している。
【００２１】
放熱用金属膜１５ｂは、半導体装置１の基準電位と電気的に接続されていてもよい。信号用金属膜１５ａと放熱用金属膜１５ｂとは、それぞれコア基板１３の一方の面１３ａから露出した多数の線状導体１２の端面と接続されている。金属膜１５（信号用金属膜１５ａ及び放熱用金属膜１５ｂ）の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。なお、放熱用金属膜１５ｂは、本発明に係る第４の金属膜の代表的な一例である。
【００２２】
絶縁層１６は、コア基板１３の一方の面１３ａに形成された金属膜１５、及び半導体素子１０の回路形成面を覆うように形成されている。絶縁層１６の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂材を用いることができる。
【００２３】
金属膜１７は、絶縁層１６を貫通し金属膜１５の表面又は半導体素子１０の電極パッド１０ａの表面を露出するビアホール１６ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層１６上に形成された配線パターンを含んで構成されている。配線パターンは、所定の平面形状にパターニングされている。ビアホール１６ｘは、ソルダーレジスト層１８側に開口されていると共に、金属膜１５の表面又は半導体素子１０の電極パッド１０ａの表面によって底面が形成された、開口部の面積が底面の面積よりも大となる円錐台状の凹部となっている。又、この凹部内にビア配線が形成されている。金属膜１７は、ビアホール１６ｘ内に露出する金属膜１５又は半導体素子１０の電極パッド１０ａと電気的に接続されている。金属膜１７の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。
【００２４】
ソルダーレジスト層１８は、金属膜１７を覆うように絶縁層１６上に形成されている。ソルダーレジスト層１８は開口部１８ｘを有し、開口部１８ｘ内には金属膜１７の一部が露出している。接続信頼性を向上させるため、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上に、例えば無電解めっき法等により金属膜（図示せず）を形成しても構わない。金属膜（図示せず）の例としては、Ａｕ膜、Ｎｉ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ａｕ膜や、Ｎｉ膜／Ｐｄ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜等を挙げることができる。又、金属膜（図示せず）に代えて、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上にＯＳＰ（Organic  Solderability  Preservative）処理を施しても構わない。
【００２５】
はんだバンプ１９は、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上に形成されている。はんだバンプ１９の材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。はんだバンプ１９は、例えば他の半導体装置や実装基板等と接続される外部接続端子として機能する。
【００２６】
なお、外部接続端子として、はんだバンプ１９に代えて金属ピン等を用いても構わない。又、はんだバンプ１９や金属ピン等の外部接続端子は、設けなくても構わない。この場合には、必要なときに開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上に外部接続端子を形成すればよい。
【００２７】
金属膜２５は、所定の平面形状にパターニングされており、半導体素子１０の背面、及びコア基板１３の他方の面１３ｂに形成されている。金属膜２５は、信号が流れる経路として用いられる信号用金属膜２５ａと、放熱経路として用いられる放熱用金属膜２５ｂとを有する。図３に示す金属膜１５と同様に、放熱用金属膜２５ｂは、信号用金属膜２５ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。
【００２８】
但し、コア基板１３の一方の面１３ａのみに形成されていた金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂとは異なり、放熱用金属膜２５ｂは略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成されている。なお、放熱用金属膜２５ｂのうち、半導体素子１０の背面に形成されている部分は、本発明に係る第１の金属膜の代表的な一例である。又、放熱用金属膜２５ｂのうち、コア基板１３の他方の面１３ｂに形成されている部分は、本発明に係る第２の金属膜の代表的な一例である。
【００２９】
放熱用金属膜２５ｂは、半導体装置１の基準電位と電気的に接続されていてもよい。信号用金属膜２５ａと放熱用金属膜２５ｂとは、それぞれコア基板１３の他方の面１３ｂから露出した多数の線状導体１２の端面と接続されている。つまり、信号用金属膜２５ａは、複数の線状導体１２を介して、金属膜１５の信号用金属膜１５ａと電気的に接続されている。又、放熱用金属膜２５ｂは、複数の線状導体１２を介して、金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと接続されている。金属膜２５（信号用金属膜２５ａ及び放熱用金属膜２５ｂ）の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。
【００３０】
なお、放熱用金属膜１５ｂ又は放熱用金属膜２５ｂが半導体装置１の基準電位（ＧＮＤ）と電気的に接続されている場合には、以下のように、同軸線路と同等の構造となる。すなわち、信号用金属膜１５ａ及び２５ａ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２の周囲には、所定の間隔を空けて半導体装置１の基準電位（ＧＮＤ）に接続された放熱用金属膜１５ｂ及び２５ｂ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２が配置される。その結果、信号電流が流れる信号用金属膜１５ａ及び２５ａ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２に対する外部からのノイズをシールド（遮蔽）する効果を奏する。
【００３１】
又、隣接して配置される信号用金属膜１５ａ及び２５ａ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２間には、半導体装置１の基準電位（ＧＮＤ）に接続された複数の線状導体が配置されることになる。そのため、隣接して配置される信号用金属膜１５ａ及び２５ａ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２間に生じる電気的結合（容量結合）を低減することが可能となり、信号用金属膜１５ａ及び２５ａ並びにそれらを接続する複数の線状導体１２自体がノイズ源となることを防止できる。
【００３２】
絶縁層２６は、コア基板１３の他方の面１３ｂに形成された金属膜２５、及び半導体素子１０の背面に形成された金属膜２５を覆うように形成されている。絶縁層２６の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂材を用いることができる。なお、絶縁層２６は、本発明に係る第１の金属膜及び第２の金属膜を被覆する絶縁層の代表的な一例である。
【００３３】
金属膜２７は、絶縁層２６を貫通し金属膜２５の表面を露出するビアホール２６ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層２６上に形成された配線パターンを含んで構成されている。配線パターンは、所定の平面形状にパターニングされている。ビアホール２６ｘは、ソルダーレジスト層２８側に開口されていると共に、金属膜２５の表面によって底面が形成された、開口部の面積が底面の面積よりも大となる円錐台状の凹部となっている。又、この凹部内にビア配線が形成されている。
【００３４】
金属膜２７は、信号が流れる経路として用いられる信号用金属膜２７ａと、放熱経路として用いられる放熱用金属膜２７ｂとを有する。図３に示す金属膜１５と同様に、放熱用金属膜２７ｂは、信号用金属膜２７ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。信号用金属膜２７ａは、金属膜２５の信号用金属膜２５ａと平面視において重複する位置に形成することができる。又、放熱用金属膜２７ｂは、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂと平面視において重複する位置に形成することができる。
【００３５】
放熱用金属膜２７ｂは、半導体装置１の基準電位と電気的に接続されていてもよい。信号用金属膜２７ａは、ビアホール２６ｘ内に露出する金属膜２５の信号用金属膜２５ａと電気的に接続されている。又、放熱用金属膜２７ｂは、ビアホール２６ｘ内に露出する金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂと接続されている。金属膜２７（信号用金属膜２７ａ及び放熱用金属膜２７ｂ）の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。なお、放熱用金属膜２７ｂのうち、絶縁層２６上に形成された配線パターンの部分は、本発明に係る第３の金属膜の代表的な一例である。又、放熱用金属膜２７ｂのうち、絶縁層２６を貫通し金属膜２５の表面を露出するビアホール２６ｘ内に充填されたビア配線の部分は、本発明に係る絶縁層を貫通するビア配線の代表的な一例である。
【００３６】
ソルダーレジスト層２８は、金属膜２７を覆うように絶縁層２６上に形成されている。ソルダーレジスト層２８は開口部２８ｘを有し、開口部２８ｘ内には信号用金属膜２７ａの一部が露出している。接続信頼性を向上させるため、ソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に、例えば無電解めっき法等により金属膜（図示せず）を形成しても構わない。金属膜（図示せず）の例としては、Ａｕ膜、Ｎｉ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ａｕ膜や、Ｎｉ膜／Ｐｄ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜等を挙げることができる。又、金属膜（図示せず）に代えて、ソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上にＯＳＰ（Organic  Solderability  Preservative）処理を施しても構わない。
【００３７】
はんだバンプ２９は、ソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に形成されている。はんだバンプ２９の材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。はんだバンプ２９は、例えば他の半導体装置や実装基板等と接続される外部接続端子として機能する。
【００３８】
なお、外部接続端子として、はんだバンプ２９に代えて金属ピン等を用いても構わない。又、はんだバンプ２９や金属ピン等の外部接続端子は、設けなくても構わない。この場合には、必要なときに開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に外部接続端子を形成すればよい。
【００３９】
このように、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂを、略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成し、更に、絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２５ｂを金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂと接続している。又、他方の面１３ｂの一部に形成された放熱用金属膜２５ｂを、多数の線状導体１２を介して、一方の面１３ａの一部に形成された金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと接続している。
【００４０】
これにより、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、放熱用金属膜２５ｂから絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２７ｂに伝達されると共に、多数の線状導体１２を介して放熱用金属膜１５ｂに伝達される。すなわち、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、半導体装置１の全体に拡散されて半導体装置１の全体から放熱されるため、半導体素子１０の素子温度を低く維持できる。特に、コア基板１３の厚さ方向に微細間隔で形成された線状導体１２は、コア基板１３の略全面に亘って形成されているため、熱拡散性及び放熱性を大幅に向上できる。
【００４１】
［第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図４〜図１１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【００４２】
まず、図４に示す工程では、基板本体１１を準備し、準備した基板本体１１全体に亘りその厚さ方向に、多数の貫通孔１１ｘを形成する。基板本体１１としては、例えば厚さ７０〜１００μｍ程度、大きさ３０×３０ｍｍ程度のアルミナ（酸化アルミニウム）のグリーンシート等を用いることができる。貫通孔１１ｘは、例えば平面視円形とすることができ、その場合の直径φ１は例えば３０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度とすることができる。又、貫通孔１１ｘは、隣接する貫通孔１１ｘの間隔Ｐが貫通孔１１ｘの直径φ１よりも小さくなる程度に密に形成することが好ましい。ただし、貫通孔１１ｘの配置形態については、特に限定されず、例えばヘキサゴナル状に配置してもよいし、グリッド状に配置してもよい。
【００４３】
貫通孔１１ｘの形成方法の一例を以下に示す。貫通孔１１ｘは、例えば陽極酸化法を用いて形成することができる。具体的には、例えばアルミニウム（Ａｌ）の基板の一方の面を絶縁被膜したＡｌ基板、又はガラス基板上にスパッタリング等によりアルミニウム（Ａｌ）の電極層を形成したＡｌ電極層を用意し、用意したＡｌ基板又はＡｌ電極層の表面を洗浄後、電解液（好適には硫酸水溶液）中に浸漬し、浸漬したＡｌ基板又はＡｌ電極層を陽極とし、これに対向配置される白金（Ｐｄ）電極を陰極として通電（パルス電圧を印加）することで、Ａｌ基板又はＡｌ電極層の表面に多孔質金属酸化膜（微小径の孔が規則正しく形成された酸化アルミニウムの膜）を形成することができる。
【００４４】
この後、陽極酸化とは逆電位の電圧を各電極に印加（Ａｌ基板又はＡｌ電極層を陰極とし、白金（Ｐｄ）電極を陽極として通電）することで、多孔質金属酸化膜をＡｌ基板又はＡｌ電極層から分離する。これによって、所望の微小径（例えば３０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度）の貫通孔１１ｘが高密度に形成された基板本体１１が得られる。
【００４５】
なお、基板本体１１の材料としては、アルミナ（酸化アルミニウム）以外に、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス（ガラスとセラミックスの複合材料）、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタンジルコン酸鉛等の絶縁性基材を用いてもよい。
【００４６】
次に、図５に示す工程で、基板本体１１に形成された貫通孔１１ｘに金属材料を充填して線状導体（ビア）１２を形成する。以降、線状導体１２を有する基板本体１１をコア基板１３と称する場合がある。線状導体１２は、例えばスクリーン印刷法やインクジェット法等を用いて、例えば銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の導電性ペーストを貫通孔１１ｘに充填することにより形成できる。
【００４７】
例えば金属材料として銅（Ｃｕ）を用いる場合には、基板本体１１の表面（貫通孔１１ｘの内壁面を含む）に、無電解銅（Ｃｕ）めっき法によりシード層を形成し、形成したシード層を給電層として利用した電解銅（Ｃｕ）めっき法により、貫通孔１１ｘに銅（Ｃｕ）を充填することができる。又、無電解銅（Ｃｕ）めっき法のみにより、銅（Ｃｕ）を貫通孔１１ｘに充填しても構わない。
【００４８】
更に、必要に応じて機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）等により両面を研磨して平坦化し、線状導体１２の両端を基板本体１１の両面に露出させることができる。このようにして、基板本体１１に、基板本体１１の厚さ方向に貫通する微小径の線状導体１２が高密度に設けられた構造体（図２参照）を形成することができる。
【００４９】
次に、図６に示す工程では、図５に示す工程において形成したコア基板１３に、複数の貫通孔１３ｘを形成する。貫通孔１３ｘは、後述する図８に示す工程において、半導体素子１０を収容するための半導体素子収容孔である。従って、貫通孔１３ｘの形状は、半導体素子１０の形状に対応させて適宜決定すればよいが、例えば平面形状が略矩形状の孔とすることができる。貫通孔１３ｘは、例えばレーザ加工法やウェットエッチング法等を用いて形成することができる。
【００５０】
次に、図７に示す工程では、コア基板１３の他方の面１３ｂに、貫通孔１３ｘの一端を塞ぐように、支持体３０を形成する。支持体３０としては、金属板やエポキシ系樹脂等の樹脂材を用いることができる。支持体３０は、例えば両面粘着材等を用いて、コア基板１３の他方の面１３ｂに貼り付けることができる。
【００５１】
次に、図８に示す工程では、複数の貫通孔１３ｘ内に半導体素子１０を１つずつ配置する。本実施の形態では、半導体素子１０を、半導体素子１０の背面が支持体３０に接するように配置する。又、半導体素子１０を、半導体素子１０の側面と複数の貫通孔１３ｘの内壁面との間に間隙１３ｙが形成されるように配置する。半導体素子１０の厚さは、例えば１０〜５０μｍ程度（電極パッド１０ａ部分を除く）とすることができる。ただし、半導体素子１０の厚さは、コア基板１３の厚さ（例えば７０〜１００μｍ程度）と同程度又は多少厚くても構わない。なお、半導体素子１０は、シリコン等からなる薄板化された半導体基板（図示せず）上に半導体集積回路（図示せず）や電極パッド１０ａが形成されたものである。
【００５２】
次に、図９に示す工程では、図８に示す間隙１３ｙ及びコア基板１３の一方の面１３ａに絶縁性樹脂１４（エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等）を塗布し、硬化させて半導体素子１０を貫通孔１３ｘ内に固着する。なお、絶縁性樹脂１４の材料としては、厚さの均一性や加工性よりも空間充填性に優れた樹脂材を用いることが好ましい。
【００５３】
次に、図１０に示す工程では、コア基板１３の一方の面１３ａに形成された絶縁性樹脂１４を機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）等により除去し、コア基板１３の一方の面１３ａを露出させる。そして、支持体３０を除去する。支持体３０は機械的に剥離してもよいし、支持体３０が金属である場合にはエッチングで除去してもよい。この工程により、コア基板１３の一方の面１３ａと半導体素子１０の回路形成面とは略面一となる。又、コア基板１３の他方の面１３ｂと半導体素子１０の背面とは略面一となる。
【００５４】
次に、図１１に示す工程では、コア基板１３の一方の面１３ａに、金属膜１５、絶縁層１６、金属膜１７、及びソルダーレジスト層１８を順次積層形成する。又、コア基板１３の他方の面１３ｂに、金属膜２５、絶縁層２６、金属膜２７、及びソルダーレジスト層２８を順次積層形成する。以下に、具体的な工程の一例を示す。
【００５５】
まず、コア基板１３の一方の面１３ａに金属膜１５（信号用金属膜１５ａ及び放熱用金属膜１５ｂ）を形成する（半導体素子１０の回路形成面には形成しない）。図３に示すように、放熱用金属膜１５ｂは、信号用金属膜１５ａの周囲を除く領域にベタに形成する。放熱用金属膜１５ｂは、半導体装置１の基準電位と電気的に接続してもよい。
【００５６】
又、半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂに金属膜２５（信号用金属膜２５ａ及び放熱用金属膜２５ｂ）を形成する。図３に示す金属膜１５と同様に、放熱用金属膜２５ｂは、信号用金属膜２５ａの周囲を除く領域にベタに形成する。但し、コア基板１３の一方の面１３ａのみに形成されていた金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂとは異なり、放熱用金属膜２５ｂは略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成する。放熱用金属膜２５ｂは半導体装置１の基準電位と電気的に接続してもよい。
【００５７】
金属膜１５及び金属膜２５は、例えばスパッタ法やめっき法により形成できる。金属膜１５及び金属膜２５の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。信号用金属膜１５ａは、複数の線状導体１２を介して、信号用金属膜２５ａと電気的に接続される。又、放熱用金属膜１５ｂは、複数の線状導体１２を介して、放熱用金属膜２５ｂと接続される。
【００５８】
次に、コア基板１３の一方の面１３ａに、金属膜１５を覆うように、絶縁層１６を形成する。又、コア基板１３の他方の面１３ｂに、金属膜２５を覆うように、絶縁層２６を形成する。絶縁層１６及び絶縁層２６の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂材を用いることができる。絶縁層１６及び絶縁層２６は、一例として、コア基板１３の一方の面１３ａ及び他方の面１３ｂに、金属膜１５及び金属膜２５を覆うように樹脂フィルムをラミネートした後、樹脂フィルムをプレス（押圧）し、その後、１９０℃程度の温度で熱処理して硬化させることにより形成することができる。又、樹脂フィルムのラミネートに代えて、液状又はペースト状の樹脂をスピンコート法等により塗布しても構わない。
【００５９】
次に、絶縁層１６に、レーザ加工法等を用いて、金属膜１５の表面が露出するように絶縁層１６を貫通するビアホール１６ｘを形成する。又、絶縁層２６に、レーザ加工法等を用いて、金属膜２５の表面が露出するように絶縁層２６を貫通するビアホール２６ｘを形成する。レーザ加工法には、例えばＣＯ２レーザ等を用いることができる。なお、絶縁層１６及び絶縁層２６として感光性樹脂膜を用い、フォトリソグラフィによりパターニングしてビアホール１６ｘ等を形成する方法を用いてもよいし、スクリーン印刷により開口部が設けられた樹脂膜をパターニングしてビアホール１６ｘ等を形成する方法を用いてもよい。
【００６０】
次に、絶縁層１６上に、ビアホール１６ｘ内に露出した金属膜１５と電気的に接続される金属膜１７を形成する。金属膜１７は、ビアホール１６ｘ内に充填されたビア配線及び絶縁層１６上に形成された配線パターンを含んで構成される。
【００６１】
又、絶縁層２６上に、ビアホール２６ｘ内に露出した金属膜２５と電気的に接続される金属膜２７（信号用金属膜２７ａ及び放熱用金属膜２７ｂ）を形成する。図３に示す金属膜１５と同様に、放熱用金属膜２７ｂは、信号用金属膜２７ａの周囲を除く領域にベタに形成する。信号用金属膜２７ａは、金属膜２５の信号用金属膜２５ａと平面視において重複する位置に形成することができる。又、放熱用金属膜２７ｂは、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂと平面視において重複する位置に形成することができる。
【００６２】
放熱用金属膜２７ｂは、半導体装置１の基準電位と電気的に接続してもよい。信号用金属膜２７ａは、ビアホール２６ｘ内に露出する金属膜２５の信号用金属膜２５ａと電気的に接続される。又、放熱用金属膜２７ｂは、ビアホール２６ｘ内に露出する金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂと接続される。金属膜２７の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。金属膜１７及び金属膜２７は、例えばセミアディティブ法により形成できる。
【００６３】
次に、金属膜１７を被覆するように絶縁層１６上に開口部１８ｘを有するソルダーレジスト層１８を形成する。又、金属膜２７を被覆するように絶縁層２６上に開口部２８ｘを有するソルダーレジスト層２８を形成する。開口部１８ｘを有するソルダーレジスト層１８は、例えば金属膜１７を被覆するようにソルダーレジスト液を塗布し、塗布したソルダーレジスト液を露光、現像することで形成することができる。開口部２８ｘを有するソルダーレジスト層２８も同様の方法により形成することができる。ソルダーレジスト層１８及びソルダーレジスト層２８の材料としては、例えばエポキシ系樹脂やイミド系樹脂等を含む感光性樹脂組成物を用いることができる。
【００６４】
金属膜１７の一部は、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する。又、信号用金属膜２７ａの一部は、ソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する。ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上、及びソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に、例えば無電解めっき法等により金属膜（図示せず）を形成しても構わない。
【００６５】
金属膜（図示せず）の例としては、Ａｕ膜、Ｎｉ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ａｕ膜や、Ｎｉ膜／Ｐｄ膜／Ａｕ膜をこの順番で積層したＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜等を挙げることができる。又、金属膜（図示せず）に代えて、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上、及びソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上にＯＳＰ（Organic  Solderability  Preservative）処理を施しても構わない。
【００６６】
次に、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上、及びソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に、はんだバンプ１９及びはんだバンプ２９を形成することにより（図示せず）、図１に示す半導体装置１が製造される。はんだバンプ１９は、例えばソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７を覆うように、はんだペーストを印刷し、リフローすることにより形成できる。はんだバンプ２９も同様の方法により形成できる。はんだバンプ１９及びはんだバンプ２９の材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。はんだバンプ１９及びはんだバンプ２９は、例えば他の半導体装置や実装基板等と接続される外部接続端子として機能する。
【００６７】
なお、外部接続端子として、はんだバンプ１９やはんだバンプ２９に代えて金属ピン等を用いても構わない。又、はんだバンプ１９及びはんだバンプ２９や金属ピン等の外部接続端子は、設けなくても構わない。この場合には、必要なとき（例えば半導体装置１の出荷時等）に、開口部１８ｘ内に露出する金属膜１７上やソルダーレジスト層２８の開口部２８ｘ内に露出する信号用金属膜２７ａ上に外部接続端子を形成すればよい。以上が、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法である。
【００６８】
なお、第１の実施の形態では、１つの半導体装置１を作製する工程について説明したが、複数の半導体装置１を一体的に形成し、最後に個片化する工程としてもよい。
【００６９】
又、コア基板１３に２つの貫通孔１３ｘを設けてそれぞれの貫通孔１３ｘ内に１つずつ半導体素子１０を収容する例を示したが、コア基板１３に１つ又は３つ以上の貫通孔１３ｘを設けてそれぞれの貫通孔１３ｘ内に１つずつ半導体素子１０を収容してもよい。又、各貫通孔１３ｘ内に複数の半導体素子１０を収容してもよい。
【００７０】
又、一部の貫通孔１３ｘ内にコンデンサ、抵抗、インダクタ等の受動部品を収容してもよい。
【００７１】
又、コア基板１３の一方の面１３ａや他方の面１３ｂには、３層以上の導電層を形成してもよい。
【００７２】
又、更に放熱性を向上させるため、ソルダーレジスト層２８に開口部２８とは異なる開口部を設け、金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂの一部をソルダーレジスト層２８から露出させてもよい。
【００７３】
このように、第１の実施の形態によれば、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂを、略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成し、更に、絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２５ｂを金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂと接続している。又、他方の面１３ｂの一部に形成された放熱用金属膜２５ｂを、多数の線状導体１２を介して金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと接続している。これにより、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、放熱用金属膜２５ｂから絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２７ｂに伝達されると共に、多数の線状導体１２を介して放熱用金属膜１５ｂに伝達される。すなわち、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、半導体装置１の全体に拡散されて半導体装置１の全体から放熱されるため、半導体素子１０の素子温度を低く維持できる。特に、コア基板１３の厚さ方向に微細間隔で形成された線状導体１２は、コア基板１３の略全面に亘って形成されているため、半導体装置１の熱拡散性及び放熱性を大幅に向上できる。
【００７４】
又、半導体素子１０の背面にヒートシンクやヒートスプレッダを接着しなくても半導体装置１の熱拡散性及び放熱性を向上できるため、半導体装置１に半導体素子や他の半導体装置を実装する際の実装密度の低下を回避できる。
【００７５】
又、半導体装置１では、半導体素子１０と金属膜１７との電気的接続にバンプを用いていないため、半導体素子１０と金属膜１７との熱膨脹係数の違いに起因する応力破壊や、エレクトロマイグレーションに起因する断線等の発生を防止することが可能となり、半導体素子１０と金属膜１７との接続信頼性を向上できる。
【００７６】
〈第１の実施の形態の変形例1〉
第１の実施の形態の変形例１では、半導体装置１とは金属膜２５の形態が異なる半導体装置１Ａを例示する。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００７７】
図１２は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置を例示する断面図である。図１２を参照するに、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置１Ａにおいて、金属膜２５は、信号が流れる経路として用いられる信号用金属膜２５ａと、放熱経路として用いられる放熱用金属膜２５ｃ及び２５ｄとを有する。図３に示す金属膜１５と同様に、放熱用金属膜２５ｃは、コア基板１３の他方の面１３ｂの信号用金属膜２５ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。又、放熱用金属膜２５ｃは半導体素子１０の背面のみに形成されている。
【００７８】
つまり、半導体装置１（図１参照）では、放熱用金属膜２５ｂは略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成されていたが、半導体装置１Ａでは、半導体素子１０の背面に形成されている放熱用金属膜２５ｄはコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に形成されている放熱用金属膜２５ｃとは平面的には不連続である。但し、放熱用金属膜２５ｃと放熱用金属膜２５ｄとは、金属膜２７のビアホール２６ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層２６上に形成された配線パターンを介して接続されているため、半導体装置１と同様な放熱経路は確保されている。なお、放熱用金属膜２５ｃは、本発明に係る第２の金属膜の代表的な一例である。又、放熱用金属膜２５ｄは、本発明に係る第１の金属膜の代表的な一例である。
【００７９】
なお、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置１Ａの製造方法は、第１の実施の形態に係る半導体装置１の製造方法と同様とすることができる。
【００８０】
このように、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置１Ａでは、半導体素子１０の背面に形成されている放熱用金属膜２５ｄとコア基板１３の他方の面１３ｂの一部に形成されている放熱用金属膜２５ｃとが平面的に不連続であるが、放熱用金属膜２５ｃと放熱用金属膜２５ｄとは他の導電層（放熱用金属膜２７ｂ）を介して接続されているため、半導体装置１と同様な放熱経路が確保でき、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００８１】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、線状導体を有さないコア基板を用いる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００８２】
図１３は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置を例示する断面図である。図１３を参照するに、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置１Ｂは、コア基板１３がコア基板１３Ｂに置換された点が、半導体装置１（図１参照）と相違する。
【００８３】
コア基板１３Ｂは、例えば厚さ７０〜１００μｍ程度、大きさ３０×３０ｍｍ程度の基板であり、基板本体１１Ｂと、貫通配線１２Ｂとを有する。コア基板１３Ｂには、一方の面１３ａから他方の面１３ｂに貫通する貫通孔１３ｘが形成されている。
【００８４】
基板本体１１Ｂとしては、例えば、有機系の樹脂（エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等）やセラミックス、ガラス等の絶縁性基材を用いることができる。基板本体１１Ｂとして有機系の樹脂を用いる場合には、シリカ等の無機フィラーを高密度に混合させると好適である。シリカ等の無機フィラーを高密度に混合させることにより、有機系の樹脂からなる基板本体１１Ｂの熱膨張係数（ＣＴＥ）を半導体素子１０の熱膨張係数（ＣＴＥ）と金属膜１５や金属膜１７等の熱膨張係数（ＣＴＥ）との中間的な値にすることが可能となり、半導体素子１０と金属膜１５や金属膜１７等との熱膨張係数（ＣＴＥ）の差に起因する応力を緩和できる。
【００８５】
基板本体１１Ｂには、基板本体１１Ｂを貫通する貫通孔１１ｙが形成されている。貫通孔１１ｙは、例えば平面視円形に形成されており、その直径は例えば数１０〜数１００μｍ程度とすることができる。貫通配線１２Ｂは、貫通孔１１ｙに銅（Ｃｕ）等の金属材料を充填したものである。
【００８６】
コア基板１３Ｂの一方の面１３ａには、信号が流れる経路として用いられる信号用金属膜１５ａのみが形成されている。信号用金属膜１５ａは、貫通配線１２Ｂを介して金属膜２５の信号用金属膜２５ａと電気的に接続されている。図３に示す金属膜１５と同様に、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂは、信号用金属膜２５ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。又、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂは、半導体装置１と同様に、略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３Ｂの他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成されている。なお、半導体装置１と同様に、コア基板１３Ｂの一方の面１３ａに放熱経路として用いられる放熱用金属膜１５ｂを設け、貫通配線を設けて金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂと接続してもよい。
【００８７】
なお、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置１Ｂは、周知の製造方法により製造できる。
【００８８】
このように、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置１Ｂでは、基板本体１１Ｂとして有機系の樹脂やセラミックス、ガラス等の絶縁性樹脂を用い、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂを略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３Ｂの他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成し、更に、絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２５ｂを金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂと接続している。これにより、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、放熱用金属膜２５ｂから絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２７ｂに伝達され、主にコア基板１３Ｂの他方の面１３ｂ側から放熱されるため、半導体素子１０の素子温度を低く維持できる。但し、熱拡散性及び放熱性は、厚さ方向に微細間隔で形成された線状導体１２を有するコア基板１３を用いた第１の実施の形態の方が優れている。
【００８９】
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、線状導体を有さないコア基板を用いる他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００９０】
図１４は、第１の実施の形態の変形例３に係る半導体装置を例示する断面図である。図１４を参照するに、第１の実施の形態の変形例３に係る半導体装置１Ｃは、コア基板１３がコア基板１３Ｃに置換された点が、半導体装置１（図１参照）と相違する。
【００９１】
コア基板１３Ｃは、例えば厚さ７０〜１００μｍ程度、大きさ３０×３０ｍｍ程度の基板であり、基板本体１１Ｃと、貫通配線１２Ｃと、絶縁層４６Ｃとを有する。コア基板１３Ｃには、一方の面１３ａから他方の面１３ｂに貫通する貫通孔１３ｘが形成されている。
【００９２】
基板本体１１Ｃとしては、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性基材（金属）を用いることができる。基板本体１１Ｃとして、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体を用いてもよい。基板本体１１Ｃには、基板本体１１Ｃを貫通する貫通孔１１ｚが形成されている。貫通孔１１ｚは、例えば平面視円形に形成されており、その直径は例えば数１０〜数１００μｍ程度とすることができる。
【００９３】
貫通孔１１ｚの内壁面は、絶縁性樹脂等からなる絶縁層４６Ｃに被覆されており、絶縁層４６Ｃの中心部近傍には貫通配線１２Ｃが形成されている。貫通配線１２Ｃとしては、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。なお、基板本体１１Ｃとしてシリコン（Ｓｉ）を用いた場合には、貫通孔１１ｚの内壁面を含むシリコン（Ｓｉ）の表面に熱酸化膜（ＳｉＯ２）等の絶縁膜を設ければよい。
【００９４】
半導体装置１Ｃには、金属膜１５は形成されていない。貫通配線１２Ｃは金属膜１７と、金属膜２７の信号用金属膜２７ａとを電気的に接続している。図３に示す金属膜１５と同様に、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂは、信号用金属膜２５ａの周囲を除く領域にベタに形成されている。又、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂは、半導体装置１と同様に、略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３Ｃの他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成されている。
【００９５】
なお、第１の実施の形態の変形例３に係る半導体装置１Ｃは、周知の製造方法により製造できる。
【００９６】
このように、第１の実施の形態の変形例３に係る半導体装置１Ｃでは、基板本体１１Ｃとして銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性基材（金属）を用い、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂを略同一平面である半導体素子１０の背面及びコア基板１３Ｃの他方の面１３ｂの一部に連続的に（一体に）形成し、更に、絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２５ｂを金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂと接続している。これにより、半導体素子１０の動作時に発生する熱は、放熱用金属膜２５ｂから絶縁層２６を貫通するビア配線を介して放熱用金属膜２７ｂに伝達されると共に、基板本体１１Ｃを介して一方の面１３ａ側にも伝達され、半導体装置１Ｃ全体から放熱されるため、半導体素子１０の素子温度を低く維持できる。
【００９７】
〈第１の実施の形態の変形例４〉
第１の実施の形態の変形例４では、第１の実施の形態よりも熱拡散性及び放熱性を更に向上する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例４において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００９８】
図１５は、第１の実施の形態の変形例４に係る半導体装置を例示する断面図である。図１５を参照するに、第１の実施の形態の変形例４に係る半導体装置１Ｄは、コア基板１３がコア基板１３Ｄに置換された点が、半導体装置１（図１参照）と相違する。
【００９９】
半導体装置１Ｄにおいて、基板本体１１Ｄは基板本体１１よりも平面形状が大きく形成されており、コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚには絶縁層１６や絶縁層２６等の絶縁層は形成されていない。コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚの平面形状は、例えば、額縁状とすることができる。コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚの幅（Ｘ方向）は、例えば、１〜５ｍｍ程度とすることができる。
【０１００】
コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚの一方の面１３ａには、金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂが延在している。又、コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚの他方の面１３ｂには、金属膜２５の放熱用金属膜２５ｂが延在している。周縁部１３ｚに延在する放熱用金属膜１５ｂと周縁部１３ｚに延在する放熱用金属膜２５ｂとは、多数の線状導体１２を介して接続されている。
【０１０１】
なお、図１６に示す半導体装置１Ｅのように、周縁部１３ｚの部分の基板本体１１Ｅに線状導体１２が形成されていないコア基板１３Ｅを用いてもよい。この場合、コア基板１３Ｅの周縁部１３ｚの部分は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から形成することができる。周縁部１３ｚの部分の基板本体１１Ｅに線状導体１２が形成されていないコア基板１３Ｅを形成するには、図４に示す工程において、陽極酸化法等を用いて貫通孔１１ｘを形成する際に、コア基板１３Ｅの周縁部１３ｚとなる部分をマスクしておけばよい。
【０１０２】
又、図１５又は図１６において、コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの側壁を、平面視において、凹凸が連続する形状としてもよい。コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの側壁に凹凸を設けると、コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの側壁の表面積が増えるため、更に放熱性を向上できる。図１７は、コア基板の側壁の平面形状を例示する模式図である。図１７において、コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの周縁部１３ｚを梨地で示している。コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの側壁の平面形状は、例えば、図１７（Ａ）に示す矩形波状や図１７（Ｂ）に示す三角波状、図１７（Ｃ）に示す正弦波状等にすることができる。
【０１０３】
このように、第１の実施の形態の変形例４に係る半導体装置１Ｄ及び１Ｅでは、コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの周縁部１３ｚには絶縁層１６や絶縁層２６等の絶縁層が形成されてなく、放熱用金属膜１５ｂ及び放熱用金属膜２５ｂの一部が露出している。これにより、コア基板１３Ｄ又は１３Ｅの周縁部１３ｚが放熱面となり、周縁部１３ｚから効率よく放熱するため、半導体装置１よりも更に放熱性を向上できる。
【０１０４】
なお、半導体装置１Ｄ及び１Ｅの構造は、基板本体に銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性基材（金属）を用いた場合にも有効である。
【０１０５】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、半導体装置１を積層した半導体装置の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【０１０６】
図１８は、第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図１８を参照するに、第２の実施の形態に係る半導体装置２は、第１の実施の形態に係る半導体装置１（図１参照）が複数個積層された構造である。以下、半導体装置２について、半導体装置１と同一構造の部分についてはその説明を省略し、半導体装置１と異なる部分を中心に説明する。
【０１０７】
半導体装置２において、半導体装置１は３個積層されており、各半導体装置１は、上下に隣接するはんだバンプ１９とはんだバンプ２９とで接続されている。ただし、積層する半導体装置１の数は３個には限定されず、２個又は４個以上であってもよい。このように、半導体装置１を複数個積層して半導体装置２を実現することができる。
【０１０８】
なお、第２の実施の形態に係る半導体装置２の製造方法は、第１の実施の形態に係る半導体装置１の製造方法に、更に半導体装置１を積層する周知の工程を追加することにより実現できる。
【０１０９】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、半導体装置１では、半導体素子１０の背面にヒートシンクやヒートスプレッダを接着していないため、第２の実施の形態のように、複数の半導体装置１を容易に積層できる。つまり、半導体素子１０の背面にヒートシンクやヒートスプレッダを接着しなくても半導体装置１の熱拡散性及び放熱性を向上できるため、第２の実施の形態のように、垂直方向にも実装密度を高めることができる。
【０１１０】
〈第２の実施の形態の変形例1〉
第２の実施の形態の変形例１では、第２の実施の形態よりも熱拡散性及び放熱性を更に向上する例を示す。なお、第２の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【０１１１】
図１９は、第２の実施の形態の変形例１に係る半導体装置を例示する断面図である。図１９を参照するに、第２の実施の形態の変形例１に係る半導体装置２Ａにおいて、上下に隣接する金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂとが金属柱３５を介して接続されている点が、半導体装置２（図１８参照）と相違する。
【０１１２】
半導体装置２Ａにおいて、各半導体装置１には開口部１８ｙ及び２８ｙが形成されている。開口部１８ｙは絶縁層１６及びソルダーレジスト層１８を貫通し、金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂの表面を露出している。開口部２８ｙはソルダーレジスト層２８を貫通し、金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂの表面を露出している。
【０１１３】
金属柱３５の一端は開口部１８ｙ内に挿入され、はんだ等（図示せず）を介して開口部１８ｙ内に露出する金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと接続されている。金属柱３５の他端は開口部１８ｙと上下方向（Ｚ方向）に隣接する開口部２８ｙ内に挿入され、はんだ等（図示せず）を介して開口部２８ｙ内に露出する金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂと接続されている。金属柱３５としては、例えば、銅ポスト等の熱伝導性の良好な金属を用いることができる。
【０１１４】
このように、第２の実施の形態の変形例１によれば、半導体装置２Ａにおいて、上下に隣接する金属膜１５の放熱用金属膜１５ｂと金属膜２７の放熱用金属膜２７ｂとが金属柱３５を介して接続されているため、金属柱３５が放熱経路の一部となり、熱拡散性及び放熱性を半導体装置２よりも更に向上できる。
【０１１５】
〈第２の実施の形態の変形例２〉
第２の実施の形態の変形例２では、第２の実施の形態よりも熱拡散性及び放熱性を更に向上する他の例を示す。なお、第２の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【０１１６】
図２０は、第２の実施の形態の変形例２に係る半導体装置を例示する断面図である。図２０を参照するに、第２の実施の形態の変形例２に係る半導体装置２Ｂでは、図１５に示す半導体装置１Ｄが積層されている点が、半導体装置２（図１８参照）と相違する。
【０１１７】
周縁部１３ｚに絶縁層１６や絶縁層２６等の絶縁層が形成されてなく、放熱用金属膜１５ｂ及び放熱用金属膜２５ｂの一部が露出している半導体装置１Ｄを積層すると、積層された各コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚがスタック構造となり放熱フィンとして機能する。そのため、熱拡散性及び放熱性を半導体装置２よりも更に向上できる。
【０１１８】
このように、第２の実施の形態の変形例２によれば、積層された各コア基板１３Ｄの周縁部１３ｚを放熱フィンとして機能させることにより、放熱性を半導体装置２よりも更に向上できる。図１６に示す半導体装置１Ｅを積層しても同様の効果を奏する。又、図１７の形態と組み合わせると、更に放熱性を向上できる。
【０１１９】
なお、半導体装置２Ｂの構造は、基板本体に銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性基材（金属）を用いた場合にも有効である。
【０１２０】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１２１】
例えば、各実施の形態及びその変形例は、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、２、２Ａ、２Ｂ  半導体装置
１０  半導体素子
１０ａ  電極パッド
１１、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ  基板本体
１１ｘ、１１ｙ、１１ｚ、１３ｘ  貫通孔
１２  線状導体
１２Ｂ、１２Ｃ  貫通配線
１３、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ  コア基板
１３ａ  コア基板の一方の面
１３ｂ  コア基板の他方の面
１３ｙ  隙間
１３ｚ  コア基板の周縁部
１４  絶縁性樹脂
１５、１７、２５、２７  金属膜
１５ａ、２５ａ、２７ａ  信号用金属膜
１５ｂ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２７ｂ  放熱用金属膜
１６、２６、４６Ｃ  絶縁層
１６ｘ  第１ビアホール
１８、２８  ソルダーレジスト層
１８ｘ、１８ｙ、２８ｘ、２８ｙ  開口部
１９、２９  はんだバンプ
２６ｘ  第２ビアホール
３０  支持体
３５  金属柱
Ｐ  間隔
φ１  直径
【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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