(57)【要約】      （修正有）【課題】実用性の高い配線引き回しの可能な半導体装置用基板を提供する。【解決手段】半導体装置用基板１は、支持部材６上に半導体素子を搭載する搭載面５と、外部の回路に接続される接続端子３１と、半導体素子の端子および接続端子を接続し、搭載面に沿って配置された、金属粒子が結合してなる多孔質の構造を含んで構成される配線３２とを備える。金属による三次元構造の配線引き回しとする。製造方法として、回路パターンに応じた開口部を備える絶縁層４０を形成し、前記開口部にペースト状の金属粒子組成物を充填し、所定の温度にて加熱して金属粒子組成物を焼結させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載する搭載面と、
外部の回路に接続される接続端子と、
前記半導体素子の端子および前記接続端子を接続し、前記搭載面に沿って配置された、金属粒子が結合してなる多孔質の構造を含んで構成される配線と、
を備える半導体装置用基板。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置用基板において、
前記多孔質の構造は、前記金属粒子の焼結体である半導体装置用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置用基板において、
前記接続端子は、前記配線を含む層と異なる層に配置されている半導体装置用基板。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置用基板において、
前記接続端子と絶縁層とを備える第１の層と、
前記第１の層と前記搭載面との間に配置された前記配線を備える第２の層と、
を備える半導体装置用基板。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置用基板において、
前記第１の層と前記第２の層とを合わせた厚さよりも、前記配線の前記絶縁層と接する長さの方が長い半導体装置用基板。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板において、
前記金属粒子は、銀粒子である半導体装置用基板。
【請求項７】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板において、
前記金属粒子は、銅粒子である半導体装置用基板。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板において、
前記接続端子は、前記配線と一体的に成形されている半導体装置用基板。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板において、
前記接続端子と前記配線とは、それぞれ異なる種類の金属粒子が結合してなる前記多孔質の構造を含んで構成される半導体装置用基板。
【請求項１０】
支持部材の上に、回路パターンに応じた開口部を備える絶縁層を形成し、
前記開口部にペースト状の第１金属粒子組成物を充填し、
１００℃以上の所定の温度に加熱して前記第１金属粒子組成物を焼結させる、
半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置用基板の製造方法において、
前記絶縁層の形成前に、
前記ペースト状の第１金属粒子組成物とは異なる金属組成の、ペースト状の第２金属粒子組成物のパターンを、前記支持部材の上にディスペンス方式またはステンシルを用いた印刷方式により形成し、
１００℃以上の所定の温度に加熱して前記第２金属粒子組成物を焼結させる、
半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の半導体装置用基板の製造方法において、
前記回路パターンに基づいた形状の金型を前記支持部材に配置し、
前記支持部材と前記金型との空隙に成形用樹脂を充填し、
前記成形用樹脂を温度変化により硬化させ前記絶縁層を形成する、半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の半導体装置用基板の製造方法において、
前記支持部材にフォトレジストを塗布し、
露光処理および現像処理により前記絶縁層を形成する、半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板の製造方法において、
前記開口部に前記ペースト状の第１金属粒子組成物を、ディスペンス方式またはステンシルを用いた印刷方式により充填する、半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板と、前記半導体素子とを備える半導体装置。
【請求項１６】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の半導体装置用基板に前記半導体素子を搭載し、
前記半導体装置用基板に搭載された前記半導体素子を封止用樹脂により封止する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用基板と、半導体装置用基板の製造方法と、半導体装置と、半導体装置の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
基材上にフォトレジスト等によりパターンを形成し、そのパターンに従う金属層を形成することで半導体装置用基板を作製することが行われている。特許文献１には、側面が、基板側に接近するにつれて外周が小さくなる傾斜部を含む電極を有する半導体装置用基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開第２０１０−２１９４９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の半導体装置用基板は、半導体パッケージの外部と接続する金属層が１層構造で形成されているため、半導体パッケージ内における半導体装置用基板上の配線引き回しが制約をうけることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、半導体装置用基板は、半導体素子を搭載する搭載面と、外部の回路に接続される接続端子と、前記半導体素子の端子および前記接続端子を接続し、前記搭載面に沿って配置された、金属粒子が結合してなる多孔質の構造を含んで構成される配線と、を備える。
本発明の第２の態様によると、半導体装置用基板の製造方法は、支持部材の上に、回路パターンに応じた開口部を備える絶縁層を形成し、前記開口部にペースト状の第１金属粒子組成物を充填し、１００℃以上の所定の温度に加熱して前記第１金属粒子組成物を焼結させる。
本発明の第３の態様によると、半導体装置は、第１の態様の半導体装置用基板と、前記半導体素子とを備える。
本発明の第４の態様によると、半導体装置の製造方法は、第１の態様の半導体装置用基板に前記半導体素子を搭載し、前記半導体装置用基板に搭載された前記半導体素子を封止用樹脂により封止する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、半導体装置用基板上での金属による三次元構造を生かした配線引き回しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の半導体装置用基板を示す図であり、図１（ａ）は基板に垂直な面の断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。
【図２】第１の実施形態の半導体装置用基板の基板に平行な面の断面図である。
【図３】第１の実施形態の半導体装置用基板の製造に用いる金型を示す図であり、図３（ａ）は、端面図であり、図３（ｂ）は底面図である。
【図４】第１の実施形態の半導体装置用基板の製造工程を模式的に示す図であり、図４（ａ）は第１の工程を示す端面図であり、図４（ｂ）は第２の工程を示す断面図であり、図４（ｃ）は第３の工程を示す端面図であり、図４（ｄ）は第４の工程を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態における半導体装置の製造工程を模式的に示す図であり、図５（ａ）は第５の工程を示す断面図であり、図５（ｂ）は第６の工程を示す断面図であり、図５（ｃ）は第７の工程を示す断面図である。
【図６】変形例１の半導体装置用基板の製造工程を模式的に示す図であり、図６（ａ）は端面図であり、図６（ｂ）は断面図である。
【図７】第２の実施形態の半導体装置用基板を示す図であり、図７（ａ）は基板に垂直な面の断面図であり、図７（ｂ）は上面図である。
【図８】第２の実施形態の半導体装置用基板の基板に平行な面の断面図である。
【図９】第２の実施形態の半導体装置用基板の製造に用いる金型を示す図であり、図９（ａ）は、端面図であり、図９（ｂ）は底面図である。
【図１０】第２の実施形態の半導体装置用基板の製造工程を模式的に示す図であり、図１０（ａ）は第１の工程を示す端面図であり、図１０（ｂ）は第２の工程を示す端面図であり、図１０（ｃ）は第３の工程を示す断面図であり、図１０（ｄ）は第４の工程を示す端面図であり、図１０（ｅ）は、第５の工程を示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態における半導体装置の製造工程を模式的に示す図であり、図１１（ａ）は第６の工程を示す端面図であり、図１１（ｂ）は第７の工程を示す断面図であり、図１１（ｃ）は第８の工程を示す断面図である。
【図１２】第２の実施形態の変形例２の半導体装置用基板の断面図である。
【図１３】第２の実施形態の変形例３における半導体装置の製造工程を示す図であり、図１３（ａ）は半導体装置用基板の断面図であり、図１３（ｂ）は第１の工程を示す端面図であり、図１３（ｃ）は第２の工程を示す端面図であり、図１３（ｄ）は第３の工程を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下では、適宜図面を参照しながら、第１の実施形態の半導体装置用基板とその製造方法、および、半導体装置とその製造方法について説明する。本実施形態における半導体装置は、本実施形態の半導体装置用基板を用いて製造される。特に言及が無い限り、半導体装置用基板の搭載面を上面とし、支持部材のある側を下面または底面とする。以下の実施形態において、「接続する」の語は、接続された２つの物が導通可能である意味を含む。
【０００９】
図１は、本実施形態の半導体装置用基板１を示し、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ切断部断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）上面図である。半導体装置用基板１は、支持部材６と、接続層１０と、配線層２０とを備える。接続層１０は、接続端子３１（一点鎖線で囲まれた部分参照）と、熱硬化性樹脂等からなる成形用樹脂（以下、モールド樹脂と呼ぶ）４０とを備える。配線層２０は、銀配線３２（破線で囲まれた部分参照）と、モールド樹脂４０とを備える。配線層２０は、接続層１０と接する面の反対側に、半導体素子を搭載する搭載面５を備える。
なお、図１（ａ）に示された半導体装置用基板１から支持部材６を除去したもの等、半導体装置用基板１は、支持部材６を含まずに構成され得る。
【００１０】
本実施形態の半導体装置用基板１は、接続端子３１と銀配線３２とが一体的に形成された三次元配線構造３０を備える。三次元配線構造３０は、ペースト状の銀粒子組成物の焼結体により構成され、画像観察等により求められた平均粒径が１００μｍ以下の銀マイクロ粒子および／または銀ナノ粒子が結合した多孔質構造を備える。
なお、接続端子３１、銀配線３２、および三次元配線構造３０は、銀以外の種類の金属の金属粒子組成物を含んで構成してもよい。
【００１１】
図１（ｂ）は、半導体装置用基板１の上面図である。図１（ｂ）は、配線層２０を搭載面５である上面から見た図であり、半導体装置用基板１の配線の一例を示している。銀配線３２は、搭載面５に露出しており、半導体素子が接続される。銀配線３２は半導体素子のそれぞれ異なる端子に接続される領域にそれぞれ分けて配置され、モールド樹脂４０により、それぞれ互いに絶縁されている。
なお、配線層２０の銀配線３２の配線パターンは、銀配線３２が搭載面５に半導体素子と接続可能に露出しており、半導体装置用基板１の内部で接続端子３１と接続されていれば、特に限定されない。好ましくは、配線層２０の銀配線３２の配線パターンは、半導体装置用基板１の中央部から辺縁部の方へ広がるファンアウト型のパターンを用いることができる。
【００１２】
支持部材６は、銅やステンレス等の導電性基材や、ガラス等の絶縁体が板状に加工されたものが用いられるが、後述の半導体装置用基板１の製造方法が実行可能な耐熱性等を有するものであれば特に限定されない。
【００１３】
接続層１０の絶縁層４０は、銀配線３２の搭載面５と反対側の面に接している。銀配線３２の、絶縁層４０の上方に配設されている部分は、オーバーハング部（図１（ａ）の点線で囲まれた部分参照）３２０を形成する。オーバーハング部３２０の搭載面５に沿った方向に張り出している長さＬは、適宜設定可能だが、例えば接続層１０と配線層２０とを合わせた厚さＴより長い。
【００１４】
図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ切断部断面図である。図１（ｂ）と比較すると分かるように、モールド樹脂４０に囲まれて、配線層２０の銀配線３２と接続されるように銀の接続端子３１が一体的に成形されている。
【００１５】
半導体装置用基板１は、銀粒子の焼結体による三次元配線構造３２を含んで構成されているため、搭載面５において銀配線３２と半導体素子とを接合させる加工が容易である。また、半導体素子を搭載して半導体パッケージを製造した後、接続端子３１と外部の回路とを接合させる加工も容易である。また、図１（ｂ）および図２に示されているように、半導体装置用基板１の側面（搭載面５と平行でない面）にも接続端子３１が露出しているため、半導体装置用基板１の側面を利用して外部と接続することもできる。
【００１６】
（半導体装置用基板１の製造方法）
半導体装置用基板１は、例えば縦横数十ｃｍの大きさのパネルを用い、以下の製造方法により低コストで効率的に量産することが可能である。図３、図４、図５（図５（ｃ）を除く）、図６に関しては、実際の製造の際には図示された構造が上記パネル上に繰り返されている。
【００１７】
図３は、半導体装置用基板１の製造方法で用いられる金型５０を示す図である。図３（ａ）は、金型５０のＡ−Ａ切断部（図３（ｂ））の端面図である。金型５０は、半導体装置用基板１の三次元配線構造３０（またはモールド樹脂４０、図１（ａ）参照）の輪郭と同一のパターンを含む形状の型になっている。金型５０の最底面５１は、後述のトランスファー成形の際に支持部材６と接する面となる。
【００１８】
図３（ｂ）は、金型５０の底面図である。図３（ｂ）中の矢印は、後述のトランスファー成形の際に金型５０と支持部材６との間をモールド樹脂４０が流れる方向の一例を概念的に示したものである。金型５０の最底面５１には、モールド樹脂４０は流れない。
【００１９】
図４（ａ）は、半導体装置用基板１の製造方法の第１の工程を模式的に示す図である。第１の工程では、支持部材６に図３で例示された金型５０が配置される。金型５０と支持部材６との間には、キャビティ５１が形成される。第１の工程の後は第２の工程に進む。
【００２０】
図４（ｂ）は、半導体装置用基板１の製造方法の第２の工程を模式的に示す図である。第２の工程は、トランスファー成形によりキャビティ５１（図４（ａ））にモールド樹脂４０を充填する工程である。半導体装置用基板１は、トランスファー成形装置に固定され、プランジャーで溶融したモールド樹脂４０が半導体装置用基板１を破損しないよう所定の圧力で注入される。トランスファー成形では、キャビティ５１を図３（ｂ）で示したようにモールド樹脂４０が流れる。硬化したモールド樹脂４０は絶縁層４０を形成する。第２の工程の後は第３の工程に進む。
【００２１】
図４（ｃ）は、半導体装置用基板１の製造方法の第３の工程を示す図である。第３の工程は、金型５０を支持部材６およびモールド樹脂４０から除去する工程である。金型５０が除去された後、支持部材６、モールド樹脂４０等に囲まれる金型５０が配置されていた部分は開口部４１となる。第３の工程の後は第４の工程に進む。
【００２２】
図４（ｄ）は、半導体装置用基板１の製造方法の第４の工程を模式的に示す図である。第４の工程は、開口部４１（図４（ｃ））に銀焼結ペーストを塗布し、加熱して焼結させる工程である。銀焼結ペーストの塗布は、エアパルス方式やジェット方式等のディスペンサ装置を用いて行うことができる。焼結条件は、用いる銀焼結ペーストの特性に応じて適宜設定されるが、大気圧、大気雰囲気下で、１００℃以上、例えば１５０℃から２００℃の間の温度で銀焼結ペーストを焼結させる。開口部４１に銀粒子の焼結体が充填され、図４（ｄ）に示されるような銀の三次元配線構造３０が形成される。接続層１０に含まれる三次元配線構造３０の部分（一点鎖線で囲まれた部分参照）が接続端子３１となり、配線層２０に含まれる三次元配線構造３０の部分（破線で囲まれた部分参照）が銀配線３２となる。第４の工程により、半導体装置用基板１が形成される。
なお、メタルマスク等のステンシルを用いた印刷方式等により銀焼結ペーストを開口部４１に充填してもよい。また、ペースト状の金属粒子組成物を結合させることができれば、金属の種類は特に限定されない。
【００２３】
（半導体装置１００の製造方法）
本実施形態の半導体装置用基板１を用いて製造した半導体装置１００（図５（ｃ））の製造方法について説明する。半導体装置１００の製造方法の第１から第４までの工程は、上述の半導体装置用基板１の第１から第４までの工程とし、その後の工程を第５から数えることにする。
【００２４】
図５（ａ）は、半導体装置１００の製造方法の第５の工程を模式的に示す図である。第５の工程は、半導体装置用基板１の搭載面５を、適宜、化学機械研磨等により研磨した後、半導体装置用基板１の搭載面５における銀配線３２上に金等によるバンプ８を設け、ウェハ上で作成されダイシングされた半導体素子３をフリップ接合する工程である。
なお、印刷方式等により半導体装置用基板１の三次元配線構造３０を形成し、搭載面５が十分に平らであれば、研磨は適宜省略することができる。第５の工程の後は第６の工程に進む。
【００２５】
図５（ｂ）は、半導体装置１００の製造方法の第６の工程を示す図である。第６の工程では、半導体装置用基板１に搭載された半導体素子３を、封止用樹脂９により封止する。封止用樹脂９としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。第６の工程の後は第７の工程に進む。
なお、半導体装置用基板１と半導体素子３との間を封止用樹脂９で埋めることが難しい場合、アンダーフィル等を流し込むことで、封止処理を確実にするとともに、熱膨張による接合部への応力集中を緩和することができる。
【００２６】
図５（ｃ）は、半導体装置１００の製造方法の第７の工程を示す図である。第７の工程は、半導体装置用基板１の底面を構成していた支持部材６を除去し、半導体装置１００をダイシングする工程である。支持部材６は、機械的な引っ張りにより剥離されたり、溶剤を用いて化学的に除去することができる。支持部材６の除去により、半導体装置用基板１の三次元配線構造３０の一部が露出し、外部への接続端子を構成する。これにより、半導体装置１００が実現される。半導体装置１００は、三次元配線構造３０を有する半導体装置用基板１を用いて製造されているため、外部との接続端子３１の配置の自由度が高く、所望により小型化が可能である。
【００２７】
上述の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の半導体装置用基板１は、半導体素子３を搭載する搭載面５と、外部の回路に接続される接続端子３１と、半導体素子３の端子および接続端子３１を接続し、搭載面５に沿って配置された、銀粒子が結合してなる多孔質の構造を含んで構成される銀配線３２と、を備える。これにより、半導体装置用基板１を用いて製造した半導体装置１００において、三次元配線構造３０を利用した配線引き回しが可能であり、半導体装置１００の外部との接続端子３１を細かいピッチで所望の位置に配置することができる。
【００２８】
（２）本実施形態の半導体装置用基板１において、多孔質の三次元配線構造３０は、銀粒子の焼結体である。これにより、強度、電気伝導性、熱伝導性等の特性に優れた配線を実現することができると共に、金属粒子の粒径や、様々な粒径を有する金属粒子の配合率を調整することで、必要に応じて求める特性の配線を実現することができる。
【００２９】
（３）本実施形態の半導体装置用基板１において、接続端子３１は、銀配線３２と異なる層に配置されている。これにより、半導体装置用基板１の接続端子３１とは異なる層に自由度の高い配線パターンを実現することができる。
【００３０】
（４）本実施形態の半導体装置用基板１は、接続端子３１とモールド樹脂４０とを備える接続層１０と、接続層１０と搭載面５との間に配置された銀配線３２を備える配線層２０と、を備える。これにより、水分の吸収の少ないモールド樹脂４０の存在により信頼性が高くなり、また、二層構造を利用してより自由度の高い配線パターンを実現することができる。
【００３１】
（５）本実施形態の半導体装置用基板１において、接続層１０と配線層２０とを合わせた厚さＴよりも、銀配線３２の接続層１０におけるモールド樹脂４０の層と接するオーバーハング部３２０の長さＬの方が長い。これにより、オーバーハング部３２０による二層構造を利用して配線の引き回しができる。
【００３２】
（６）本実施形態の半導体装置用基板１において、接続端子３１は銀配線３２と一体的に成形されている。これにより、電気的損失を少なくし、また製造工程を簡略化することができる。
【００３３】
（７）本実施形態の半導体装置用基板１の製造方法では、支持部材６の上に、回路パターンに応じた開口部４１を備える絶縁層４０を形成し、開口部４１に銀焼結ペーストを充填し、１００℃以上の所定の温度に加熱して銀焼結ペーストを焼結させる。これにより、製造工程を削減等してコストを安くしながら、信頼性の高い半導体装置用基板１を作成することができる。
【００３４】
（８）本実施形態の半導体装置用基板の製造方法において、回路パターンに基づいた形状の金型５０を支持部材６に配置し、支持部材６と金型５０との間に形成されるキャビティ５１にモールド樹脂４０を充填し、モールド樹脂４０を温度変化により硬化させ絶縁層４０を形成する。これにより、金型５１による自由度の高い配線パターンを実現することができる。
【００３５】
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例１）
上述の実施形態では、トランスファー成形により絶縁層４０を形成したが、支持部材６にフォトレジストを塗布し、露光処理および現像処理により絶縁層４０を形成してもよい。このような、フォトリソグラフィを用いた汎用性の高い方法により精密に絶縁層を形成することができる。
【００３６】
図６（ａ）は、本変形例の方法により形成した絶縁層４０ａを示す図である。支持部材６の上にフォトレジストを塗布し、所望の回路パターンのマスクを通しレーザー光を照射し、現像処理を行うことにより、永久レジスト層４０ａを形成する。レーザー装置としてはエキシマ−レーザー等を用いることができる。
【００３７】
図６（ｂ）は、本変形例の半導体装置用基板１ａの断面図である。半導体装置用基板１ａは、絶縁層４０ａが永久レジストにより構成されている他は、上述の実施形態の半導体装置用基板１と同様の構成であり、同一の番号で示して説明を省略する。
なお、絶縁層４０，４０ａを形成する材料としては、上述のモールド樹脂、永久レジストの他、絶縁性、耐熱性を備え、加工可能な任意の樹脂等を用いることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る半導体装置用基板２は、第１の実施形態に係る半導体装置用基板１と同様の構成を有しているが、銀粒子の焼結体に代えて、銅粒子の焼結体による三次元配線構造を備える点が第１の実施の形態とは異なっている。第１の実施形態との同一部分については第１の実施形態と同一の符号で参照し、場合に応じ説明を省略する。
【００３９】
図７は、本実施形態の半導体装置用基板２を示し、図７（ａ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ切断部断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の上面図である。半導体装置用基板２は、支持部材６と、接続層１０と、配線層２０とを備える。接続層１０は、接続端子３１ａと、端子支持部３１ｂと、モールド樹脂４０とを備える。配線層２０は、銅配線３２ａ（破線で囲まれた部分参照）と、モールド樹脂４０とを備える。配線層２０は、接続層１０と接する面の反対側に、半導体素子を搭載する搭載面５を備える。
なお、図７（ａ）に示された半導体装置用基板２から支持部材６を除去したもの等、半導体装置用基板１は、支持部材６を含まずに構成され得る。
【００４０】
本実施形態では、銅配線３２ａと端子支持層３１ｂとが銅粒子の焼結体により一体的に形成され、銅の三次元配線構造３０ａを構成しているが、接続端子３１ａは銀粒子の焼結体により形成されている。これにより、ハンダ等との接合性を向上させると共に、モールド樹脂４０の接続端子３１ａへの含浸の可能性を低減させることができる。銅の三次元配線構造３０ａは、ペースト状の銅粒子組成物の焼結体により構成され、画像観察等により求められた平均粒径が１００μｍ以下の銅マイクロ粒子および／または銅ナノ粒子が結合した多孔質構造を備える。
なお、接続端子３１ａと端子支持層３１ｂとをひとまとまりとして外部との接続端子として構成することもできる。
【００４１】
図７（ｂ）は、半導体装置用基板２の上面図である。図７（ｂ）は、配線層２０（図７（ａ））を搭載面５である上面から見た図であり、半導体装置用基板２の配線の一例を示している。銅配線３２ａは、搭載面５に露出しており、半導体素子が接続される。銅配線３２ａは半導体素子のそれぞれ異なる端子に接続される領域にそれぞれ分けて配置され、モールド樹脂４０により、それぞれ互いに絶縁されている。
なお、配線層２０の銅配線３２ａの配線パターンは、銅配線３２ａが搭載面５に半導体素子と接続可能に露出しており、半導体装置用基板２の内部で接続端子３１ａと接続されていれば、特に限定されない。好ましくは、配線層２０の銅配線３２ａの配線パターンは、半導体装置用基板２の中央部から辺縁部の方へ広がるファンアウト型のパターンを用いることができる。
【００４２】
図８は、図７（ａ）のＢ−Ｂ切断部断面図である。図８は、半導体装置用基板２の接続層１０の断面図に相当する。モールド樹脂４０で絶縁された接続層１０の各領域において、接続端子３１ａを囲むように端子支持部３１ｂが形成されている。銅による三次元配線構造３０ａにより、銅を用いることでコストを削減しつつ、銀の接続端子３１ａによりハンダ接合等を容易にすることができる。
なお、本実施形態では、半導体装置用基板２は、銀粒子と銅粒子を含む複数の層からなる構成としたが、適宜金属の種類、構成は変更することができる。
【００４３】
（半導体装置用基板２の製造方法）
半導体装置用基板２は、例えば縦横数十ｃｍの大きさのパネルを用い、以下の製造方法により低コストで効率的に量産することが可能である。図９、図１０、図１１、図１２、図１３（図１１（ｃ）、図１３（ｄ）を除く）に関しては、実際の製造の際には図示された構造が上記パネル上に繰り返されている。
【００４４】
図９は、半導体装置用基板２の製造方法で用いられる金型５０ａを示す図である。図９（ａ）は、金型５０ａのＡ−Ａ切断部（図９（ｂ））の端面図である。金型５０ａは、半導体装置用基板２の銅による三次元配線構造３０ａの輪郭と同一のパターンを含む形状の型になっている。第１の実施形態の金型５０（図３）とは、凹部５２が形成されている点で異なっている。金型５０ａの最底面５１ａは、後述のトランスファー成形の際に支持部材６と接する面となる。
【００４５】
図９（ｂ）は、金型５０ａの底面図である。図９（ｂ）中の矢印は、後述のトランスファー成形の際に金型５０ａと支持部材６との間をモールド樹脂４０が流れる方向を概念的に示している。金型５０ａの最底面５１ａには、モールド樹脂４０は流れない。また、凹部５２は、金型５０ａが接続端子３１ａに配置された際、接続端子３１ａ（図８）に対応する部分で、モールド樹脂４０は流れない。
【００４６】
図１０（ａ）は、半導体装置用基板２の製造方法の第１の工程を模式的に示す図である。第１の工程は、支持部材６に図８で示された接続端子３１ａのパターンで銀焼結ペーストを塗布し、加熱して焼結させる工程である。銀焼結ペーストの塗布方法は、ディスペンス方式や、メタルマスク等のステンシルを用いた印刷方式等により行うことができる。第１の工程の後は第２の工程に進む。
【００４７】
図１０（ｂ）は、半導体装置用基板２の製造方法の第２の工程を模式的に示す図である。第２の工程は、支持部材６に図９で例示された金型５０ａが配置される。金型５０ａと支持部材６の間には、キャビティ４１が形成される。第２の工程の後は第３の工程に進む。
【００４８】
図１０（ｃ）は、半導体装置用基板２の製造方法の第３の工程を模式的に示す図である。第３の工程は、トランスファー成形によりキャビティ４１（図１０（ｂ））にモールド樹脂４０を充填する工程である。半導体装置用基板２は、トランスファー成形装置に固定され、プランジャーで溶融したモールド樹脂４０が半導体装置用基板２を破損しないよう所定の圧力で注入される。トランスファー成形では、図９（ｂ）で示したようにモールド樹脂４０が流れる。硬化したモールド樹脂４０は絶縁層４０を形成する。第３の工程の後は第４の工程に進む。
【００４９】
図１０（ｄ）は、半導体装置用基板２の製造方法の第４の工程を示す図である。第４の工程は、金型５０ａを支持部材６、接続端子３１ａおよびモールド樹脂４０から除去する工程である。金型５０ａが除去された後、支持部材６、接続端子３１ａ、モールド樹脂４０等に囲まれる金型５０ａが埋めていた部分は開口部４１となる。第４の工程の後は第５の工程に進む。
【００５０】
図１０（ｅ）は、半導体装置用基板２の製造方法の第５の工程を模式的に示す図である。第５の工程は、開口部４１（図１０（ｂ））に銅焼結ペーストを塗布し、加熱して焼結させる工程である。銅焼結ペーストの塗布は、エアパルス方式やジェット方式等のディスペンサ装置を用いて行うことができる。焼結条件は、用いる銅焼結ペーストの特性に応じて適宜設定する。開口部４１に銅粒子の焼結体が充填され、図１０（ｅ）に示されるような銅の三次元配線構造３０ａが形成される。接続層１０に含まれる銅の三次元配線構造３０ａの部分が端子支持部３１ｂに、配線層２０に含まれる三次元配線構造３０ａの部分（破線で囲まれた部分参照）が銅配線３２ａとなる。第５の工程により、半導体装置用基板２が形成される。
なお、メタルマスク等のステンシルを用いた印刷方式等により銅焼結ペーストを開口部４１に充填してもよい。
【００５１】
（半導体装置２００の製造方法）
本実施形態の半導体装置用基板２を用いて製造した半導体装置２００（図１１（ｃ））の製造方法について説明する。半導体装置２００の製造の第１から第５までの工程は、上述の半導体装置用基板２の第１から第５までの工程とし、その後の工程を第６から数えることにする。
【００５２】
図１１（ａ）は、半導体装置２００の製造方法の第６の工程を模式的に示す図である。第６の工程は、半導体装置用基板２の搭載面５を、適宜、化学機械研磨等により研磨した後、半導体装置用基板２の搭載面５における銅の三次元配線構造３０ａ上に銀焼結ペーストを塗布してパターン形成し、焼結させる工程である。銀焼結ペーストの塗布方法は、ディスペンス方式や、メタルマスク等のステンシルを用いた印刷方式等により行うことができる。銀焼結ペーストのパターンは、銀焼結ペーストが焼結してなる銀粒子のボンディング用金属層６３上の所望の位置に、半導体素子３の端子とのハンダ接合のためのバンプが設けられれば、特に限定されない。第６の工程の後は第７の工程に進む。
なお、印刷方式等により半導体装置用基板２の銅の三次元配線構造３０ａを形成し、搭載面５が十分に平らであれば、研磨は適宜省略することができる。また、ボンディング用金属層６３も含め半導体装置用基板２を構成してもよい。この場合、半導体素子３の端子からボンディング用金属層６３、銅の三次元配線構造３０ａ、接続端子３１ａと、半導体装置用基板２は銀−銅−銀の複数の金属の種類からなる三層構造を備えることになる。三層構造を備えることで、配線に好適な材料と接合加工性に優れた材料とを適切に用いることができる。
【００５３】
図１１（ｂ）は、半導体装置２００の製造方法の第７の工程を模式的に示す図である。第７の工程は、ウェハ上で作成されダイシングされた半導体素子３をボンディング用金属層６３および金バンプ８を介してフリップ接合し、封止用樹脂９により封止する工程である。封止用樹脂９としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。第７の工程の後は第８の工程に進む。
【００５４】
図１１（ｃ）は、半導体装置２００の製造の第８の工程を示す図である。第８の工程は、半導体装置用基板２の底面を構成していた支持部材６（図１１（ｂ）参照）を除去し、半導体装置２００をダイシングする工程である。支持部材６は、機械的な引っ張りにより剥離されたり、溶剤を用いて化学的に除去することができる。支持部材６の除去により、半導体装置用基板２の外部への接続端子３１ａが露出する。これにより、半導体装置２００が実現される。半導体装置２００は、半導体装置用基板２を用いて製造されているため、外部との接続端子３１ａの配置の自由度が高く、所望により小型化が可能である。
【００５５】
上述の第２の実施形態によれば、第１の実施形態により得られる作用効果の他に、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の半導体装置用基板２において、接続端子３１ａと銅配線３２ａとは、それぞれ異なる種類の金属粒子が結合してなる多孔質の構造を含んで構成される。これにより、必要に応じて所望の金属粒子からなる多孔質の構造を持つ層を配置し、特に接合加工性を調節することができる。
【００５６】
（２）本実施形態の半導体装置用基板２において、接続端子３１ａは、銅粒子からなる端子支持部３１ｂに囲まれている。これにより、接続端子３１ａへのモールド樹脂４０の含浸によりハンダ接合性の阻害が起こる可能性を低減することができる。
【００５７】
（３）本実施形態の半導体装置用基板２の製造方法では、モールド樹脂による絶縁層４０の形成前に、銅配線３２ａとは異なる金属組成の、銀焼結ペーストのパターンを、支持部材６の上にディスペンス方式またはステンシルを用いた印刷方式等により形成する。これにより、コストを低減し、ハンダ接合性の高い接続端子３１ａを備える半導体パッケージを実現することができる。
【００５８】
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例２）
上述の第２の実施形態において、銀粒子の焼結体により構成される接続端子３１ａおよびボンディング用金属層６３は、適宜形状を変更することができる。図１２は、図１１（ａ）における接続端子３１ａおよびボンディング用金属層６３を層状に構成（それぞれ接続端子３１ｃ、ボンディング用金属層６３ａとする）した場合の半導体装置用基板２ａの断面図である。半導体装置用基板２ａは、配線層２０に存在する銅配線３２ｂを含む銅の三次元配線構造３０ｂを備える。三次元配線構造３０ｂの下面には接続端子３１ｃが形成され、三次元配線構造３０ｂの上面にはボンディング用金属層６３ａが形成されている。これにより、銅を用いることでコストを削減しつつ、広いボンディング面により加工を容易にすることができる。
【００５９】
（変形例３）
上述の第２の実施形態において、接続端子３１ａを接続層１０に配置したが、接続層１０の下面に配設してもよく、以下にその場合の半導体装置２００ａの製造方法を説明する。
【００６０】
図１３（ａ）は、支持部材６と、銅の三次元配線構造３０ｃと、モールド樹脂４０とを備える半導体装置用基板２ｂの断面図である。半導体装置用基板２ｂは、第１の実施形態の半導体装置用基板１と同様の製造方法で製造されるが、銀焼結ペーストの代わりに銅焼結ペーストを用いる点で異なっている。半導体装置用基板２ｂの製造方法を簡潔に述べると、所望の回路パターンに基づいた金型を支持部材６に配置し、トランスファー成形によモールド樹脂の層４０を形成した後、モールド樹脂の層４０の開口部にディスペンス方式またはステンシル等を用いた印刷方式等により銅焼結ペーストを配置して焼結させる。これにより、銅の三次元配線構造３０ｃが形成される。
【００６１】
図１３（ｂ）は、半導体装置２００ａの製造方法の第１の工程を示す図である。第１の工程は、半導体装置用基板２ｂの銅の三次元配線構造３０ｃの搭載面５に、所望のパターンで銀焼結ペーストをディスペンス方式またはステンシル等の印刷方式等で塗布し焼結させる工程である。本工程により、搭載面５の表面にボンディング用金属層６３が形成される。第１の工程の後は第２の工程に進む。
【００６２】
図１３（ｃ）は、半導体装置２００ａの製造方法の第２の工程を示す図である。第２の工程は、ボンディング用金属層６３に金バンプ８を形成し、金バンプ８を介して半導体素子３をフリップ結合し、封止用樹脂９を用いて封止する工程である。第２の工程の後は第３の工程に進む。
【００６３】
図１３（ｄ）は、半導体装置２００ａの製造方法の第３の工程を示す図である。第３の工程は、支持部材６（図１３（ｄ）参照）を除去した後、ディスペンス方式またはステンシル等を用いた印刷方式等により、銀焼結ペーストの層を銅の三次元配線構造３０ｃの表面に配置して焼結させ、その後ダイシングする工程である。支持部材６は、機械的な引っ張りにより剥離されたり、溶剤を用いて化学的に除去することができる。本工程により、銀粒子の焼結体からなる接続端子３１ｄを備える半導体装置２００ａが実現される。
【００６４】
本変形例の半導体装置の製造方法によると、半導体装置２００ａは、半導体素子３の端子からボンディング用金属層６３、銅の三次元配線構造３０ｃ、接続端子３１ｄと、銀−銅−銀の三層構造を備える。これにより、銅を用いることでコストを低くしながら、銀粒子の焼結体からなるボンディング用金属層６３および接続端子３１ｄにより高いハンダ接合性を実現することができる。
【００６５】
本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１ａ，２，２ａ，２ｂ…半導体装置用基板、３…半導体素子、５…搭載面、１０…接続層、２０…配線層、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…三次元配線構造、３１，３１ａ，３１ｃ，３１ｄ…接続端子、３２…銀配線、３２ａ，３２ｂ…銅配線、４０，４０ａ…モールド樹脂、１００，２００…半導体装置。
【図１】
2017199753.tif 000003
【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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