(57)【要約】【課題】キャビティ付き半導体パッケージの反りの抑制と他の配線板との接続品質の向上。【解決手段】実施形態の半導体パッケージ１００は、ビルドアップ配線層１１と、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆに形成される第１パッド２１および第２パッド２２と、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆを覆うと共に、第１パッド２１を露出するキャビティ５と第２パッド２２を露出する開口１４ａとを具備する第１モールド樹脂部１０と、開口１４ａ内にめっき層により形成される導体ポスト１４と、第１パッド２１に実装される第１半導体素子１０５と、少なくともキャビティ５内に形成される第２モールド樹脂部７０と、を有している。ビルドアップ配線層１１内の樹脂絶縁層３、および第２モールド樹脂部７０の面方向の熱膨張率は、第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率よりも小さい。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層し、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有するビルドアップ配線層と、
前記ビルドアップ配線層の第１面に形成される第１パッドおよび第２パッドと、
前記ビルドアップ配線層の第１面を覆うと共に、前記第１パッドを露出するキャビティと前記第２パッドを露出する開口とを具備する第１モールド樹脂部と、
前記第２パッドに接するように前記第１モールド樹脂部の開口内にめっき層により形成される導体ポストと、
前記第１パッドに実装される第１半導体素子と、
少なくとも前記キャビティ内に形成される第２モールド樹脂部と、
を有する半導体パッケージであって、
前記樹脂絶縁層の面方向の熱膨張率は前記第１モールド樹脂部の面方向の熱膨張率より小さく、前記第２モールド樹脂部の面方向の熱膨張率は前記第１モールド樹脂部の面方向の熱膨張率より小さい。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージであって、前記第２モールド樹脂部が、前記第１モールド樹脂部の前記ビルドアップ配線層と反対側の表面を覆っている。
【請求項３】
請求項１記載の半導体パッケージであって、前記導体ポストは前記第２パッドに向かって縮径するテーパー形状を有している。
【請求項４】
請求項１記載の半導体パッケージであって、前記導体ポストの前記第２パッド側と反対側の端面が前記第１モールド樹脂部の前記表面と面一か、前記表面よりも凹んでいる。
【請求項５】
請求項１記載の半導体パッケージであって、前記導体ポストの前記第２パッド側と反対側の端面の粗さは、前記第１モールド樹脂部に接する側面の粗さよりも小さい。
【請求項６】
請求項１記載の半導体パッケージであって、前記第１および第２モールド樹脂部は、無機フィラーを有する樹脂材料からなり、前記第２モールド樹脂部の無機フィラーの含有率は、前記第１モールド樹脂部の無機フィラーの含有率よりも高い。
【請求項７】
請求項６記載の半導体パッケージであって、前記第１モールド樹脂部は、６０質量％以上、７５質量％以下の無機フィラーを含有する樹脂材料からなる。
【請求項８】
請求項６記載の半導体パッケージであって、前記第２モールド樹脂部は、７５質量％以上、８５質量％以下の無機フィラーを含有する樹脂材料からなる。
【請求項９】
請求項６記載の半導体パッケージであって、前記無機フィラーはＳｉＯ2を含んでいる。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体パッケージにおける前記導体ポストに外部の配線板が接続されているパッケージ・オン・パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティを有する半導体パッケージおよびそのような半導体パッケージを有するパッケージ・オン・パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体チップを内蔵するチップ内蔵基板を開示している。特許文献１のチップ内蔵基板では、半導体チップを実装する第１の基板に第２の基板が貼り合わされている。第１の基板と第２の基板との間に、半導体チップを封止するとともに、第１の基板の配線と第２の基板の配線とを接続する封止接続層が形成されている。封止接続層は絶縁層と電気接続部材から形成されている。特許文献１のチップ内蔵基板は封止接続層中に基板間隔の制御およびチップ内蔵基板の反りの軽減のためのスペーサーを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／０６９６０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のチップ内蔵基板では、第１の基板と第２の基板が封止接続層によって貼り合わされる。しかしながら、封止接続層中のスペーサーのみでチップ内蔵基板の反りを充分に抑制することは困難であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の半導体パッケージは、樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層し、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有するビルドアップ配線層と、前記ビルドアップ配線層の第１面に形成される第１パッドおよび第２パッドと、前記ビルドアップ配線層の第１面を覆うと共に、前記第１パッドを露出するキャビティと前記第２パッドを露出する開口とを具備する第１モールド樹脂部と、前記第２パッドに接するように前記第１モールド樹脂部の開口内にめっき層により形成される導体ポストと、前記第１パッドに実装される第１半導体素子と、少なくとも前記キャビティ内に形成される第２モールド樹脂部と、を有している。そして、前記樹脂絶縁層の熱膨張率は前記第１モールド樹脂部の熱膨張率より小さく、前記第２モールド樹脂部の熱膨張率は前記第１モールド樹脂部の熱膨張率より小さい。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、半導体パッケージおよびパッケージ・オン・パッケージの反りを抑制することができる。半導体パッケージの外部の配線板との接続や、パッケージ・オン・パッケージ内の接続の信頼性が向上すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の半導体パッケージの断面図。
【図１Ｂ】本発明の他の実施形態の半導体パッケージの断面図。
【図２】図１Ａに示される半導体パッケージに第２半導体素子が実装されている、本発明の一実施形態のパッケージ・オン・パッケージの断面図。
【図３】図１Ａの導体ポストの端面および側面が粗化されている例を示す拡大図。
【図４Ａ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｂ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｃ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｄ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｅ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｆ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｇ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｈ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｉ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｊ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｋ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｌ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｍ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｎ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｏ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【図４Ｐ】図１に示される半導体パッケージの製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の半導体パッケージの一実施形態が、図面を参照して説明される。図１Ａおよび１Ｂは、実施形態の半導体パッケージ１００の断面を説明する図である。半導体パッケージ１００は、キャビティ（凹部）５を備えるプリント配線板１と、キャビティ５内に実装されている第１半導体素子１０５と、少なくともキャビティ５内に形成される第２モールド樹脂部７０とを有している。図１Ａは、導体ポスト１４に外部の配線板１１０が接続されている例を示している。半導体パッケージ１００の一方の面上には、このように外部の配線板などが搭載され得る。プリント配線板１は、さらに、第１面１１Ｆと第１面１１Ｆの反対側の第２面１１Ｂとを有するビルドアップ配線層１１と、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆを覆う第１モールド樹脂部１０と、第１パッド２１および第２パッド２２と、導体ポスト１４とを備えている。第１パッド２１および第２パッド２２は、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆ上に形成されている。第１パッド２１は電子部品（図１Ａの例では第１半導体素子１０５）と接続されている。キャビティ５は第１パッド２１を露出するように第１モールド樹脂部１０に備えられている。第１モールド樹脂部１０は第２パッド２２を露出する開口１４ａも具備している。図１Ａおよび１Ｂに示されているように、第２パッド２２の一部が第１モールド樹脂部１０から露出していればよい。導体ポスト１４は、第２パッド２２に接するように第１モールド樹脂部１０の開口１４ａ内にめっき層により形成されている。第１モールド樹脂部１０の表面に、導体ポスト１４の端面１４ｂが露出している。図１Ａの例では、第２パッド２２および導体ポスト１４は、バンプ１１１を介して外部の配線板１１０と接続されている。図１Ａおよび１Ｂの例では、ビルドアップ配線層１１は、第１樹脂絶縁層３０および第２樹脂絶縁層３１を含んでいる（以下、第１および第２樹脂絶縁層３０、３１は、纏めて単に「樹脂絶縁層３」と称されることがある）。
【０００９】
図１Ａに示される半導体パッケージ１００では、第２モールド樹脂部７０が、キャビティ５内に形成され、さらに、第１モールド樹脂部１０のビルドアップ配線層１１側と反対側の表面１０Ｆを覆っている。第２モールド樹脂部７０には、導体ポスト１４の第２パッド２２側と反対側の端面１４ｂを底面に露出する開口７１が設けられている。
【００１０】
実施形態では、樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率（以下、「面方向の熱膨張率」は、単に「熱膨張率」と記載されることがある）が第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率より小さく、第２モールド樹脂部７０の面方向の熱膨張率は第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率より小さい。第１および第２モールド樹脂部１０、７０は、それぞれ無機フィラーを有する樹脂材料で構成され得る。その場合、第２モールド樹脂部７０の無機フィラーの含有率は第１モールド樹脂部１０の無機フィラーの含有率よりも高くされてもよい。なお、図１Ａおよび１Ｂのようにビルドアップ配線層１１が複数の樹脂絶縁層を含む場合は、樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率とは、ビルドアップ配線層１１内の樹脂絶縁層それぞれの面方向の熱膨張率の平均値である。すなわち図１Ａおよび１Ｂに示される実施形態では、樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率は、第１樹脂絶縁層３０の面方向の熱膨張率および第２樹脂絶縁層３１の面方向の熱膨張率の平均値である。
【００１１】
図１Ａに示される実施形態では、プリント配線板１の第１面１Ｆからビルドアップ配線層１１の第２面１１Ｂに向かって、第２モールド樹脂部７０、第１モールド樹脂部１０、樹脂絶縁層３の順で構成される３層構造が形成されている。第１モールド樹脂部１０を構成する樹脂材料には、好ましくは、第１半導体素子１０５の面方向の熱膨張率と近い面方向の熱膨張率を有し、キャビティ５や導体ポスト１４の形成の容易なものが選択される。一方、樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率は、樹脂絶縁層３内のそれぞれの樹脂絶縁層に含まれる補強材の有無やフィラーの含有量によって大きく変わり得る。本実施形態では、第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率は樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率より大きい。
【００１２】
３層構造の中間層である第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率が樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率よりも大きいため、この２層間では、高温状態で上に凸の形状に反りが発生しやすい。第１モールド樹脂部１０の上方に第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率よりも小さな面方向の熱膨張率を有する第２モールド樹脂部７０を配置することにより、この２層間では、高温状態で下に凸の形状に反りが発生しやすい。したがって、上に凸形状の反りが抑えられる。半導体パッケージ１００の反りが小さくなる。
【００１３】
すなわち、実施形態の半導体パッケージ１００では、第１モールド樹脂部１０を両側から挟んでいる第２モールド樹脂部７０および樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率が、第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率より小さい。半導体パッケージ１００の反りが抑制されると考えられる。
【００１４】
第２モールド樹脂部７０、第１モールド樹脂部１０、樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率は、たとえば、無機フィラーの含有量によってそれぞれ調整され得る。樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率が第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率より小さいため、第２モールド樹脂部７０の無機フィラー含有率は、第１モールド樹脂部１０の無機フィラー含有率よりも高くされ得る。それにより、第２モールド樹脂部７０の面方向の熱膨張率が、第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率より小さくなる。
【００１５】
半導体パッケージ１００が、面方向の熱膨張率の大きい樹脂層を面方向の熱膨張率の小さい樹脂層で挟むサンドイッチ構造で形成されることにより、実装時などの高温状態での反りが抑制される。第１半導体素子１０５や、導体ポスト１４を介して第２パッド２２に接続される外部の配線板１１０とプリント配線板１との接続信頼性が高いと考えられる。
【００１６】
図１Ｂは、他の実施形態の半導体パッケージ１００の断面図を示している。半導体パッケージ１００におけるプリント配線板１の第２モールド樹脂部７０を形成する第２モールド樹脂が、キャビティ５内のみに充填されている。
【００１７】
図１Ｂに示される実施形態では、第２モールド樹脂部７０および第１モールド樹脂部１０から構成される樹脂部７２が形成されている。第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率が樹脂絶縁層３の面方向の熱膨張率よりも大きいため、半導体パッケージ１００には、高温状態で、上に凸の形状の反りが発生しやすい。第２モールド樹脂部７０の面方向の熱膨張率を第１モールド樹脂部１０の面方向の熱膨張率よりも小さくすることにより、樹脂部７２全体の面方向の熱膨張率が小さくなる。それにより上に凸形状の半導体パッケージ１００の反りが抑制される。半導体パッケージ１００の接続信頼性が向上する。
【００１８】
キャビティ５は、底面５ｂに第１パッド２１を露出し、そして、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆに開口部を有している。図１Ａおよび１Ｂに示される例では、第１半導体素子１０５が第１パッド２１を介してプリント配線板１と接続されている。キャビティ５内に複数の半導体素子や半導体素子以外の電子部品が収容され、それぞれが第１パッド２１を介してプリント配線板１の配線層と接続されてもよい。キャビティ５の配置や大きさおよび第１パッド２１の数や配置は、キャビティ５内に実装される半導体素子などの数や電極の配置にしたがって適宜選択され得る。キャビティ５の平面形状はたとえば矩形や正方形である。「平面形状」は、プリント配線板１の厚さ方向と直交する面を水平面として描かれる平面図における外周形状を意味している（以下、「平面形状」は同じ意味で用いられる）。キャビティ５の平面形状は、これに限定されず、円形などの他の形状であってもよい。キャビティ５内に収容される半導体素子などの形状などに応じて、キャビティ５は任意の平面形状で形成され得る。
【００１９】
第１半導体素子１０５としては、単体の半導体素子、再配線層を有する半導体素子、ＷＬＰ（Wafer Level Package）などが例示される。
【００２０】
ビルドアップ配線層１１は、交互に積層される樹脂絶縁層（第１および第２の樹脂絶縁層３０、３１）と所定の配線パターンを有する導体層（第１、第２および第３の導体層２０、４０、６０）とから構成されている。すなわち、図１Ａおよび１Ｂに示される半導体パッケージ１００では、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆ側に第１樹脂絶縁層３０が形成されている。第１樹脂絶縁層３０上に第１導体層２０が形成されている。第１樹脂絶縁層３０の第１導体層２０側と反対側に第２導体層４０および第２樹脂絶縁層３１が形成されている。第２樹脂絶縁層３１の第２導体層４０側と反対側に第３導体層６０が形成されている。第３導体層６０は第２樹脂絶縁層３１に埋め込まれている。第３導体層６０の一面が第２樹脂絶縁層３１から露出している。第１導体層２０と第２導体層４０、および、第２導体層４０と第３導体層６０とは、第１および第２樹脂絶縁層３０および３１をそれぞれ貫通するビア導体３５および５５によって接続されている。
【００２１】
ビルドアップ配線層１１内の第１樹脂絶縁層３０および第２樹脂絶縁層３１は、エポキシ樹脂などの樹脂材料により主に形成される。樹脂材料は、補強材にエポキシもしくは他の樹脂組成物を含浸させたプリプレグ材であってもよい。補強材は特に限定されず、好ましくは、ガラス繊維などが用いられる。樹脂材料は、シリカやアルミナなどの無機フィラーを３０質量％以上、８０質量％以下含んでいてもよい。第１および第２樹脂絶縁層３０、３１は、たとえば、１０μｍ以上であって、１００μｍ以下の厚さにそれぞれ形成されている。
【００２２】
図１Ａおよび１Ｂの例のように、ビルドアップ配線層１１が複数の樹脂絶縁層を含んでいる場合、好ましくは、全ての樹脂絶縁層は同じ樹脂材料で形成される。しかし、互いに異なる樹脂材料が用いられてもよい。
【００２３】
第１モールド樹脂部１０および第２モールド樹脂部７０を構成する樹脂材料は、前述の面方向の熱膨張率を有するものであれば、特に限定されない。材料の例は、エポキシ樹脂である。第１モールド樹脂部１０および第２モールド樹脂部７０に含まれ得る無機フィラーは、たとえば、ＳｉＯ2である。無機フィラーはアルミナなどであってもよい。第１モールド樹脂部１０に含有される無機フィラーの量は、たとえば、６０質量％以上、７５質量％以下である。第２モールド樹脂部７０に含有される無機フィラーの量は、たとえば、７５質量％以上、８５質量％以下である。
【００２４】
第１モールド樹脂部１０は、たとえば、５０μｍ以上、１５０μｍ以下の厚さを有する。この厚さは、キャビティ５の深さに略等しい。キャビティ５の深さとは、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆから第１パッド２１の表面までの距離である。この距離は、たとえば、後述されるように、第１モールド樹脂部１０の形成時に用いられるダミー部材７（図４Ｇ参照）の厚さを変えることにより容易に調整され得る。キャビティ５の深さは、第１パッド２１に実装される第１半導体素子１０５の厚さなどに応じて任意に選択される。
【００２５】
導体ポスト１４の第２パッド２２側と反対側の端面１４ｂは、第１モールド樹脂部１０のビルドアップ配線層１１側と反対側の表面１０Ｆに露出している。開口１４ａは、たとえば、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆからレーザー光を第１モールド樹脂部１０に照射することにより形成される。レーザー光のパワーは、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆ側から第２パッド２２側に向かって徐々に弱まり易い。そのため、開口１４ａ、および開口１４ａ内にめっき層により形成される導体ポスト１４は、図１Ａに示されるように、第２パッド２２に向かって縮径するテーパー形状を有している。
【００２６】
導体ポスト１４は、開口１４ａ内に無電解めっき膜と電解めっき膜とからなる導電体が充填されて形成されてもよい。第１導体層２０と導体ポスト１４との接続が同種金属同士の接合となる。導体ポスト１４が第１導体層２０と強固に接合されると考えられる。導体ポスト１４と第１導体層２０との熱膨張率の差による応力も少ないと考えられる。後述されるように、めっき処理の前に、好ましくは、開口１４ａの内壁面は粗化処理されている。導体ポスト１４と開口１４ａの壁面との接触面積が大きくなり、導体ポスト１４と第１モールド樹脂部１０との密着性が向上する。
【００２７】
導体ポスト１４は、５０μｍ以上であって、１５０μｍ以下の高さを有する。導体ポスト１４の高さは第１モールド樹脂部１０の厚さに応じて設定される。すなわち、導体ポスト１４の高さは、キャビティ５の深さに応じて設定され得る。図１Ａおよび１Ｂでは、プリント配線板１の導体ポスト１４の端面１４ｂが、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆよりも凹んでいる例が示されている。導体ポスト１４を介した外部の配線板との接続において、第１モールド樹脂部１０の部分が、はんだなどの接合材の壁となり得る。隣接する電極などと接合材などとの接触により電気的にショート状態となることが防止され得る。しかしながら、導体ポスト１４の端面１４ｂは、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆと略面一に形成されてもよい。
【００２８】
図１Ａおよび１Ｂに示される実施形態では、第２モールド樹脂部７０は、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆを覆っている。第１半導体素子１０５のビルドアップ配線層１１と対向する面と反対側の面１０５Ｆは、第２モールド樹脂部７０に覆われている。これにより、第１半導体素子１０５が外的なストレスから保護される。また、キャビティ５内への湿気の侵入が阻止される。また、第１半導体素子１０５との接合部に生じる応力が軽減され得る。その結果、接続信頼性が向上するという利点がある。
【００２９】
第１半導体素子１０５は電極１０６を有する。電極１０６が、プリント配線板１のキャビティ５の底面５ｂに露出している第１パッド２１に接続されている。電極１０６と第１パッド２１との接続方法は特に限定されないが、たとえば、加熱、加圧、および／または加振されることにより両者の間に金属間接合部が形成されて接続されてもよい。電極１０６と第１パッド２１とは、はんだなどの導電性材料で形成される接合材（図示せず）を用いて接続されてもよい。図１Ａに示される例では、キャビティ５内に１つの半導体素子（第１半導体素子１０５）が収容されているが、複数の半導体素子がプリント配線板１に実装されていてもよい。収容される半導体素子の種類は特に限定されない。好ましくは、キャビティ５の深さを超えない厚さの半導体素子が実装される。
【００３０】
図１Ａに示されるように、半導体パッケージ１００に接続される外部の配線板１１０は、半導体パッケージ１００側の面の接続パッド１１２上にバンプ１１１を具備している。バンプ１１１は導体ポスト１４および第２パッド２２を介してプリント配線板１のビルドアップ配線層１１に接続されている。
【００３１】
第１半導体素子１０５および第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆを覆う第２モールド樹脂部７０の厚さは任意であってよい。図１Ａに示される例では、配線板１１０は、第２モールド樹脂部７０と配線板１１０との間に空間を残して接続されている。第２モールド樹脂部７０が膨張または収縮しても、バンプ１１１に応力が生じ難いと考えられる。しかしながら、第２モールド樹脂部７０がプリント配線板１と配線板１１０との隙間を完全に満たすような厚さを有していてもよい。第２モールド樹脂部７０は、少なくとも第１半導体素子１０５を覆うように形成されていればよく、図１Ｂに示されるように、キャビティ５内のみに形成されてもよい。
【００３２】
外部の配線板１１０の構造や材料は特に限定されない。配線板１１０は、樹脂材料からなる樹脂絶縁層と銅箔などからなる導体層とで構成されるプリント配線板（たとえばコアレス配線板）であってもよい。配線板１１０は、アルミナまたは窒化アルミなどの無機材料からなる絶縁性基材の表面に導体膜が形成された配線板であってもよい。バンプ１１１の材料も特に限定されず、任意の導電性材料が用いられ得る。好ましくは、はんだなどの金属が用いられる。
【００３３】
図２には、図１Ａに示される外部の配線板１１０上に第２半導体素子１１５が実装されているパッケージ・オン・パッケージ１０１の例が示されている。図１Ａに示される半導体パッケージ１００と同様の構成要素には同一の符号が付され、詳細な説明は省略される。第２半導体素子１１５の一面に設けられている電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ１１６により配線板１１０に接続されている。第２半導体素子１１５は、フリップチップ実装方式により接続されてもよい。図２に例示されるパッケージ・オン・パッケージ１０１を用いることで、小型、かつ、高機能で、内部接続の信頼性の高い半導体装置が提供され得る。
【００３４】
なお、第１モールド樹脂部１０の開口１４ａの内壁面は、後述の開口１４ａ内のデスミア処理により粗化され得る。そのため、開口１４ａ内に形成される導体ポスト１４の第１モールド樹脂部１０に接する側面も粗面となり得る。また、導体ポスト１４の第２パッド２２側と反対側の端面１４ｂもまた、後述の金属膜８２の除去時のエッチング時に粗化され得る。導体ポスト１４の端面１４ｂと導体ポスト１４の第１モールド樹脂部１０に接する側面とは、異なる表面粗さを有していてもよい。この実施形態が、図３に導体ポスト１４の拡大図として示されている。導体ポスト１４の端面１４ｂの表面粗さは、たとえば、算術平均粗さで、０．１μｍ以上、１．０μｍ以下、好ましくは、０．２μｍ以上、０．５μｍ以下である。導体ポスト１４の第１モールド樹脂部１０に接する側面の表面粗さは、たとえば、１．０μｍ以上、１０μｍ以下、好ましくは、１．０μｍ以上、５．０μｍ以下である。この側面の表面粗さは、前述のデスミア処理によって、第１モールド樹脂部１０内の開口１４ａの内壁面の粗さを調整することにより調整され得る。好ましくは、導体ポスト１４の端面１４ｂの粗さは、第１モールド樹脂部１０に接する導体ポスト１４の側面の粗さよりも小さく形成される。
【００３５】
つぎに、図１Ａに示される半導体パッケージ１００の製造方法の一実施形態が、図４Ａ〜４Ｐを参照して説明される。
【００３６】
本実施形態の半導体パッケージ１００の製造方法では、まず、図４Ａに示されるように、出発材料として、ベース板８０およびキャリア銅箔８１付き金属膜（金属箔）８２が用意される。キャリア銅箔付き金属膜のキャリア銅箔８１と金属膜８２とは、例えば、熱可塑性の接着剤（図示せず）により接着される。そして、キャリア銅箔付き金属膜のキャリア銅箔８１が、たとえばプリプレグからなるベース板８０に熱圧着により貼り付けられている。キャリア銅箔８１と金属膜８２とは、外周付近の余白部だけで接合されてもよい。ベース板８０は、適度な剛性を有しているものであればよい。例えば、ベース板８０は、銅などの金属板またはセラミックスなどの絶縁板であってもよい。金属膜８２は、たとえば、３μｍ以上、８μｍ以下の厚さの銅箔である。
【００３７】
図４Ａ〜４Ｋには、ベース板８０の両側の面に金属膜８２が接合され、それぞれの面において、ビルドアップ配線層１１などが形成される製造方法の一例が示されている。しかし、ベース板８０の一方の面だけにビルドアップ配線層１１などが形成されてもよい。以下の説明では、他面８０Ｂ側に関しての説明、および、各図面における他面８０Ｂ側の符号は省略される。
【００３８】
図４Ｂに示されるように、金属膜８２上に、第３導体層６０の導体パターンが形成される。第３導体層６０の導体パターンは、次の工程で形成される。第３導体層６０の導体パターンを形成する位置に開口を有するレジストパターン（図示せず）が形成される。このレジストパターンの開口内に、金属膜８２をシード層とする電解めっきによりめっき導体が充填される。レジストパターンが除去されることにより、所定の導体パターンを有する第３導体層６０が形成される。第３導体層６０は、好ましくは、５μｍ以上であって、２５μｍ以下程度の厚さに形成される。
【００３９】
次に、図４Ｃに示されるように、金属膜８２の上および第３導体層６０上に第２樹脂絶縁層３１が形成される。たとえば、フィルム状の絶縁材が第３導体層６０上に積層され、加圧されると共に加熱される。続いて、第２樹脂絶縁層３１の第３導体層６０側と反対側の表面の所定の場所に好ましくはＣＯ2レーザー光が照射される。図４Ｄに示されるように、第３導体層６０に向かって縮径するテーパー形状を有する導通用孔５５ａが形成され得る。
【００４０】
図４Ｄに示されるように、導通用孔５５ａ内および第２樹脂絶縁層３１の表面上に、たとえば無電解めっきにより金属層４１が形成される。金属層４１は、スパッタリングや真空蒸着などにより形成されてもよい。
【００４１】
金属層４１上に、所定の位置に開口を有するレジストパターン（図示せず）が形成される。金属層４１をシード層としてその表面にめっき膜が、電解めっきにより形成される。図４Ｅに示されるように、第２樹脂絶縁層３１上の金属層４１およびめっき膜４２により第２導体層４０が形成される。また、導通用孔５５ａ内の金属層４１およびめっき膜４２によりビア導体５５が形成される。レジストパターンが除去される。金属層４１の露出部分がエッチングなどにより除去される。金属層４１およびめっき膜４２の材料は、特に限定されないが、好ましくは、銅が用いられる。第２導体層４０は、好ましくは、５μｍ以上であって、２５μｍ以下の厚さに形成される。
【００４２】
次に、第２導体層４０および第２樹脂絶縁層３１上に、第２樹脂絶縁層３１の形成方法と同様な方法で第１樹脂絶縁層３０が形成される。第１樹脂絶縁層３０上に、第２導体層４０の形成方法と同様な方法で第１導体層２０が形成される。ビア導体５５の形成方法と同様な方法で第１樹脂絶縁層３０を貫通するビア導体３５が形成される（図４Ｆ）。これにより、３層構造のビルドアップ配線層１１が形成される。４層以上のビルドアップ配線層１１が形成されてもよい。製造されるプリント配線板の層構造に応じて、図４Ｃ〜４Ｅを参照して説明された工程が適宜繰り返される。この実施形態では、３層構造のため、第１導体層２０に第１パッド２１と第２パッド２２とが形成される。なお、第１樹脂絶縁層３０および第１導体層２０上にソルダーレジスト（図示せず）が形成されてもよい。
【００４３】
図４Ｇに示されるように、ビルドアップ配線層１１の第１面１１Ｆのキャビティ５の形成領域にダミー部材７が配置される。ダミー部材７は、たとえば、キャビティ５の形成領域と略同じ大きさおよび形状に形成された樹脂フィルムである。たとえば、第１パッド２１および第１樹脂絶縁層３０に対して良好な密着性を有するものの、強い接着性を示さないようなフィルムが使用され得る。たとえば、ダミー部材７は、図４Ｇに示されるように、接着剤８により接着されてもよい。ダミー部材７および接着剤８としては、第１モールド樹脂部１０と接着しない材料が好ましい。ダミー部材７は、たとえば、ポリイミドなどの樹脂材料からなる。接着剤８には、第１パッド２１および第１樹脂絶縁層３０に対して剥離可能な程度の接着性を有するものが用いられる。ダミー部材７および／または接着剤８の厚さを適宜選択することにより、キャビティ５の深さが容易に調整され得る。
【００４４】
続いて、ダミー部材７を覆うように第１モールド樹脂部１０が形成される（図４Ｈ）。第１モールド樹脂部１０を形成するモールド樹脂が、たとえば、液状やペースト状の状態で、ノズルからの吐出によりダミー部材７の一面７Ｆ上などに供給される。フィルム状のモールド樹脂がダミー部材７上に積層され、加熱されてもよい。加熱などにより軟化したモールド樹脂によって、ダミー部材７や第１樹脂絶縁層３０などが覆われ得る。第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆがダミー部材７の一面７Ｆよりも上方に位置するように、第１モールド樹脂部１０は形成される。第１モールド樹脂部１０は、たとえば、５０μｍ以上、１５０μｍ以下の厚さに形成される。
【００４５】
図４Ｉに示されるように、第１モールド樹脂部１０を貫通する開口１４ａが形成される。図４Ｉには、第２パッド２２の一部を露出するように形成されている開口１４ａが示されている。開口１４ａの形成後、付着した樹脂残渣を除去するため、好ましくは、過マンガン酸溶液への浸漬などにより開口１４ａ内のデスミア処理が行われる。デスミア処理に用いる過マンガン酸溶液等での処理時間の調整により、開口１４ａの内壁面の表面粗さが調整され得る。導体ポスト１４と開口１４ａの壁面との密着性が向上すると考えられる。デスミア処理中、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆが粗化されてもよい。
【００４６】
続いて、開口１４ａ内に導体ポスト１４が形成される。開口１４ａの内壁面上に、無電解めっき膜が形成される。無電解めっき膜をシード層として電解めっき膜が形成される（図４Ｊ）。無電解めっき膜および電解めっき膜により開口１４ａが充填され、導体ポスト１４が形成される。第１モールド樹脂部１０の表面上にも、導体膜１７が形成され得る。
【００４７】
図４Ｋに示されるように、ダミー部材７の一面７Ｆが第１モールド樹脂部１０から露出するように、第１モールド樹脂部１０の表面側が研磨される。好ましくは、ダミー部材７の一面７Ｆが露出するところで第１モールド樹脂部１０の研磨は終了する。キャビティ５の深さが、ダミー部材７の厚さに略等しくなる。また、所望の深さのキャビティ５を形成するために、ダミー部材７の厚さがキャビティ５の所望の深さと等しくなるまで、ダミー部材７の一面７Ｆ側の部分と第１モールド樹脂部１０とが研磨されてもよい。第１モールド樹脂部１０の研磨には、たとえば、サンドブラスト、バフ研磨、または、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などが用いられるが、研磨方法はこれらに限定されない。
【００４８】
その後、図４Ｌに示されるように、ベース板８０およびキャリア銅箔８１が除去される。前述のように、キャリア銅箔８１と金属膜８２とは、熱可塑性樹脂により接着されている。そのため、例えば温度を上昇させて力を加えることによりベース板８０およびキャリア銅箔８１と金属膜８２とは簡単に分離される。その結果、金属膜８２のキャリア銅箔８１との接合面が露出する。なお、このキャリア銅箔８１と金属膜８２とがその周囲のみで接着されている場合には、その接着されている部分の内側を切断することにより、両者は簡単に分離される。図４Ｌには、図４Ｋ中のベース板８０の上面側のプリント配線板が示されている。
【００４９】
ダミー部材７が工程途上のプリント配線板から除去される。たとえば、ダミー部材７の一面７Ｆが治工具などに吸着されて、ダミー部材７が引き上げられる。接着剤８が用いられている場合は、好ましくは、ダミー部材７と共に接着剤８も除去される。ダミー部材７および接着剤８は溶剤などにより除去されてもよい。図４Ｍに示されるように、第１モールド樹脂部１０に周囲を囲まれているキャビティ５が形成される。
【００５０】
金属膜８２が、エッチングなどにより除去される。導体ポスト１４および第１パッド２１に金属膜８２と同じ材料が用いられる場合には、導体ポスト１４の端面１４ｂおよび第１パッド２１の露出面２１ａも、同時にエッチングされる（図４Ｎ）。その結果、導体ポスト１４の端面１４ｂが第１モールド樹脂部１０の表面よりも凹んでもよい。また、前述のように、導体ポスト１４の端面１４ｂが粗化されてもよい。
【００５１】
金属膜８２の除去後、図４Ｏに示されるように、キャビティ５内に第１半導体素子１０５が、たとえばフリップチップ実装される。第１半導体素子１０５の電極１０６が、たとえば第１パッド２１との間の金属間接合などにより第１パッド２１に接続される。はんだなどの接合材が用いられてもよい。
【００５２】
続いて、図４Ｐに示されるように、第２モールド樹脂部７０が形成される。第２モールド樹脂部７０を形成するモールド樹脂が、少なくともキャビティ５内に充填される。第２モールド樹脂部７０の形成方法は特に限定されず、たとえば、液状の樹脂材料が注入された後に加熱されて硬化されてもよい。図１Ａに示される半導体パッケージ１００のように、第１モールド樹脂部１０の表面１０Ｆ全面を覆うように、第２モールド樹脂部７０が形成されてもよい。その場合、第２モールド樹脂部７０の形成後、開口７１が形成される。開口７１は、導体ポスト１４の端面１４ｂ上の第２モールド樹脂部７０に、たとえばレーザー光を照射することによって形成され得る。半導体パッケージ１００が完成する。図１Ａに示される外部の配線板１１０が接続される場合は、たとえば、第２モールド樹脂部７０の形成の前に、外部の配線板１１０が半田リフローなどにより実装されてもよい。その後、外部の配線板１１０と第１モールド樹脂部１０との隙間から、第２モールド樹脂部７０の樹脂材料が注入されてもよい。なお、必要に応じて半導体パッケージ１００の裏面側（ビルドアップ配線層１１の第２面１１Ｂ側）にソルダーレジスト（図示せず）が塗布されてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１      プリント配線板
１Ｆ    プリント配線板の第１面
５      キャビティ
５ｂ    キャビティの底面
７      ダミー部材
７Ｆ    ダミー部材の一面
１０    第１モールド樹脂部
１１    ビルドアップ配線層
１１Ｆ  ビルドアップ配線層の第１面
１１Ｂ  ビルドアップ配線層の第２面
１４    導体ポスト
１４ｂ  導体ポストの端面
２０    第１導体層
２１    第１パッド
２２    第２パッド
３０    第１樹脂絶縁層
３１    第２樹脂絶縁層
４０    第２導体層
６０    第３導体層
７０    第２モールド樹脂部
８０    ベース板
８１    キャリア銅箔
８２    金属膜
１００  半導体パッケージ
１０１  パッケージ・オン・パッケージ
１０５  第１半導体素子
１１０  配線板
１１１  バンプ
１１５  第２半導体素子
１１６  ボンディングワイヤ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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【図４Ｍ】
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【図４Ｎ】
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【図４Ｏ】
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【図４Ｐ】
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