(57)【要約】複数の金属配線（５０５）を備えた電気絶縁性基板（５０４）の表面に半導体チップ（５０１）が実装され、少なくとも前記複数の金属配線（５０５）の一部を樹脂（５０９）が覆っている半導体装置であって、電気絶縁性基板（５０４）に形成された複数の金属配線（５０５）のうち、少なくとも前記半導体チップ（５０１）と電気的に接続される金属配線の表面には金層（５０８）を形成し、電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂（５０９）と接触する金属配線の表面には金層を形成せず粗化部（５０７）を形成する。これにより、半導体チップが実装された半導体装置の電気接続の信頼性を向上させた半導体装置及びその製造方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属配線を備えた電気絶縁性基板の表面に半導体チップが実装され、少なくとも前記複数の金属配線の一部を樹脂が覆っている半導体装置であって、
前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、少なくとも前記半導体チップと電気的に接続される金属配線の表面には金層を形成し、
前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂と接触する金属配線の表面には粗化部を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップの実装はワイヤボンディング実装であり、
前記半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのうち一つの半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのフリップチップ実装された半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、
前記半導体チップがフリップチップ実装された第１の電気絶縁性基板と、
複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、
前記第１の電気的絶縁基板と前記第２の電気的絶縁基板との間に配置されている、複数の金属配線が形成された主面をもつ無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板と、
前記第３の電気絶縁性基板内に形成された導電性樹脂組成物が充填されたインナービアとを備え、
前記半導体チップの素子電極面と前記第１の電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記第１と第２の電気絶縁性基板は前記第３の電気絶縁性基板を介して一体化しており、
前記第１〜第３の電気絶縁性基板の少なくとも一部の金属配線は前記インナービアを介して電気接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップが実装された主面の金属配線において、前記電極端子表面を含む前記金属配線の一部の表面に金層が形成されており、他の金属配線の表面は粗化処理されている請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金層は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着及びスパッタから選ばれる少なくとも一つの手段で形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体チップのフリップチップ実装は、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）のいずれかを用いた熱圧着工法、又は前記半導体チップの素子電極に形成された金バンプと前記電気絶縁性基板の電極端子表面に形成された金の超音波接合によってなされている請求項２、５又は６に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記金属配線は、表面が粗化された銅を含む請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１記載の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲である請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第３の電気絶縁性基板の無機フィラーは７０重量％〜９５重量％の範囲である請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記無機フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ２から選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含む請求項６又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含む請求項６又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記導電性樹脂組成物が金、銀、銅及びニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含む請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１６】
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、
前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、
前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
複数の半導体チップが積層された積層半導体チップをワイヤボンディング実装、もしくはフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって前記電気絶縁性基板に実装した請求項１６又は１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ第１の電気絶縁性基板と、複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板である板状体を準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記第１の電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）と、
前記板状体に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを充填する工程（ｅ）と、
前記第１と第２の電気絶縁性基板及び前記板状体を、前記板状体の一方の主面に前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装された主面が向くように、もう一方の主面に前記第２の電気絶縁性基板の金属配線が形成された主面が向くように位置あわせし、積層する工程（ｆ）と、
加熱加圧して、前記第１と第２の電気絶縁性基板を前記板状体に接着し、前記半導体チップを前記板状体に埋設して一体化し、前記板状体及び前記導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを硬化させる工程（ｇ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記電極端子表面の金の形成方法は、電解メッキ、蒸着又はスパッタである請求項１６〜１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第３の電気絶縁性基板は、前記無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる請求項１９に記載の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、半導体装置及びその製造方法に関し、とくに電気絶縁性基板の表面に金層が形成された電極端子に半導体チップが実装された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体装置は、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、測定装置、組み立てロボット等の産業用電子機器、医療用電子機器などの小型化、薄型化、高性能化に大きく寄与している。特に情報通信機器の分野での小型化の要求は大きく、半導体装置の高密度化、高機能化を目指し、半導体チップを積み重ねた構造の積層半導体チップを電気絶縁性基板に実装したものや、電気絶縁性基板の表面に電子部品を実装する従来の２次元的な実装方法から、電気絶縁性基板に電子部品を内蔵し、実装面積を大幅に縮小する３次元的な実装方法の開発が盛んに行なわれている。【０００３】  半導体装置の作製には、半導体チップとそれを搭載する電気絶縁性基板が必要である。半導体チップを電気絶縁性基板に搭載する実装技術は、大きくは、ワイヤボンディング実装とフリップチップ実装に分けられる。従来からの技術であるワイヤボンディング実装は、図９に示すように、半導体チップ９０１の素子電極９０２が形成された面と反対の面をダイボンディング材９１０を用いて電気絶縁性基板９０４にダイボンディングし、半導体チップの素子電極から電気絶縁性基板の表面に金９０８が形成された電極端子９０６の間を金ワイヤ９０３で電気接続し、半導体チップ、金ワイヤ部分をモールド樹脂９０９で全面的にモールドする方法である。【０００４】  一方、半導体チップの実装面積を小さくすることができ、最近、主流となっているフリップチップ実装は、半導体チップの素子電極面を電気絶縁性基板の電極端子に向け、電気接続する方法である。フリップチップ実装は、図１０に示すように、半導体チップ１００１の素子電極１００２と電気絶縁性基板１００４の電極端子１００６をバンプ１００３を介して電気接続する方法で、電気接続部分を封止樹脂１００９が保護している。フリップチップ実装は、封止樹脂の種類、電気接続方式によって、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接続、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接続といった半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の電極端子間に導電性粒子を介在して接続する方法、ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接続、ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接続、超音波接合といった半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の電極端子同士を直接接触させて電気接続する方法がある。【０００５】  通常、ワイヤボンディング実装、フリップチップ実装ともに、電気絶縁性基板の半導体チップ実装面の金属配線には、半導体チップが実装される電極端子を含めて一面に、金メッキ等によって表面に金が形成され、主に表面の清浄性を保つことで、半導体チップと電気絶縁性基板の電極端子との間を良好に電気接続している。【０００６】  また、より半導体装置の高密度化、高機能化を実現するために、図１１に示す積層半導体チップを電気絶縁性基板に実装した半導体装置（特許文献１、２）や、図１２に示す電子部品を電気絶縁性基板に内蔵し、内蔵した半導体チップと同一の電気絶縁性基板の層内で、導電性樹脂組成物を充填したインナービアにより電気接続を行い、２次元実装に対し、飛躍的に実装密度を向上させた部品内蔵モジュール（���許文献３）がある。また、特許文献４に示すように、半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置において、半導体チップと電気絶縁性基板間に補強用の金属配線を形成する提案もある。【０００７】  しかし、ワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装に通常必須となる電気絶縁性基板の金属配線の表面の金層は、電気接続の信頼性に悪影響を及ぼすことがある。金層は、酸化されず清浄であり、またワイヤボンディング実装に用いる金ワイヤや、フリップチップ実装時の半導体チップのバンプを圧着するのに適度な柔軟性をもち、良好な半導体チップと電気絶縁性基板の電極端子との間の電気接続を行ないやすいが、一方で、金層は平滑で樹脂との接着性が悪く、例えば銅表面のように表面の粗化処理によって簡単に樹脂との接着性を大きくすることが難しいという課題があった。【０００８】  この金層の特性に起因する半導体装置の課題として、第１番目にＡＣＦ接続、ＡＣＰ接続、ＮＣＦ接続、ＮＣＰ接続、超音波接合のような、半導体チップの素子電極に形成した金バンプと電気絶縁性基板の金属配線の金層を圧接によって電気接続するフリップチップ実装において、半導体チップの金バンプと電気絶縁性基板の金属配線の金層との接触、電気接続部分を物理的に保持するために半導体チップと電気絶縁性基板の間に配置される封止樹脂と電気絶縁性基板との接着性が悪く、例えば吸湿リフロー試験のような半導体パッケージの信頼性試験において熱衝撃が加えられると、容易に封止樹脂、電気絶縁性基板間が剥離し、剥離した界面が電気接続部分にも拡大し接続部の電気接続不良を起こす原因になるという課題があった。【０００９】  第２番目に、金ワイヤを用いて半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の金属配線の金層を電気接続し、半導体チップと金ワイヤを含めて、モールド樹脂でモールドするワイヤボンディング実装において、金ワイヤと金属配線の金層の接触部分、及び金ワイヤの形状を維持し、保護するためのモールド樹脂が、吸湿リフロー試験において熱衝撃が加えられると、ワイヤボンディング実装の形態においてはモールド樹脂、電気絶縁性基板間が容易に剥離し、同様にこの剥離した界面が発端となって電気接続不良を起こす原因になるという課題があった。【００１０】  第３番目に、複数の半導体チップを積層した積層半導体チップを電気絶縁性基板の電極端子にワイヤボンディング実装、もしくはワイヤボンディング実装とフリップチップ実装によって電気接続した形態でも、吸湿リフロー試験において、第１〜２番目の例と同様にワイヤボンディング実装のモールド樹脂やフリップチップ実装の封止樹脂の電気絶縁性基板との接着力不足に起因する剥離が生じ、半導体実装の電気接続不良が発生しやすいという課題があった。【００１１】  第４番目にフリップチップ実装された半導体を内蔵した部品内蔵モジュールの形態では、通常の半導体チップの実装形態のように表面に露出しておらず、電気絶縁性基板に内蔵されている。そのため、吸湿リフロー試験において熱衝撃が加えられると、半導体チップと電気絶縁性基板間に、第１〜３番目の例以上に、より大きな剥離応力が加えられ、容易に封止樹脂、電気絶縁性基板間が剥離し、電気接続不良を起こす原因となるという課題があった。また、電気絶縁性基板の金属配線の表面金層が平滑で非常に樹脂が滑りやすいため、部品内蔵モジュールに形成された導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアが滑って位置ずれを起こしやすいという課題があった。さらに導電性ペースト中の熱硬化性樹脂と金層との充分な接着性を得ることが難しく、容易に導電性ペーストが充填されたインナービアの剥離断線が起きやすかった。【００１２】  また、上記の課題は、金層の金属配線の面積に依存しやすく、同一作製条件でも、電気絶縁性基板の金属配線の設計パターンで信頼性が変わることがあり、確実な信頼性確保が非常に難しかった。【００１３】  また、特許文献４に示すように、半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置において、半導体チップと電気絶縁性基板間に補強用の金属配線を形成する手法もあるが、余分な金属配線が必要となるため、金属配線の設計パターンの自由度が減るという問題を含んでいた。
【特許文献１】特開２０００−３４９２２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８３２３号公報
【特許文献３】特開平１１−２２０２６２号公報
【特許文献４】特開２００４−１５３２１０号公報
【発明の開示】
【００１４】  本発明は、前記従来の問題を解決するため、半導体チップが実装された半導体装置の電気接続の信頼性を向上させた半導体装置及びその製造方法を提供する。
【００１５】  本発明の半導体装置は、複数の金属配線を備えた電気絶縁性基板の表面に半導体チップが実装され、少なくとも前記複数の金属配線の一部を樹脂が覆っている半導体装置であって、前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、少なくとも前記半導体チップと電気的に接続される金属配線の表面には金層を形成し、前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂と接触する金属配線の表面には粗化部を形成することを特徴とする。
【００１６】  本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含むことを特徴とする。
【００１７】  本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含むことを特徴とする。
【００１８】  本発明のさらに別の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ第１の電気絶縁性基板と、複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板である板状体を準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記第１の電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）と、前記板状体に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを充填する工程（ｅ）と、前記第１と第２の電気絶縁性基板及び前記板状体を、前記板状体の一方の主面に前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装された主面が向くように、もう一方の主面に前記第２の電気絶縁性基板の金属配線が形成された主面が向くように位置あわせし、積層する工程（ｆ）と、加熱加圧して、前記第１と第２の電気絶縁性基板を前記板状体に接着し、前記半導体チップを前記板状体に埋設して一体化し、前記板状体及び前記導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを硬化させる工程（ｇ）とを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施形態１における半導体装置の断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態２における半導体装置の断面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態３における半導体装置の断面図である。
【図４】図４は本発明の実施形態４における半導体装置の断面図である。
【図５】図５は本発明の実施形態５及び実施例１における半導体装置の断面図である。
【図６】図６Ａ−Ｄは本発明の実施形態６における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】図７Ａ−Ｅは本発明の実施形態７における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】図８Ａ−Ｉは本発明の実施形態８における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図９は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【図１２】図１２は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  本発明の半導体装置は、半導体チップが実装された電気絶縁性基板の金属配線において、半導体チップが実装された電極端子の表面に金層を形成し、その他の金属配線には金層を形成せず表面を粗化することで、フリップチップ実装における封止樹脂と電気絶縁性基板間、ワイヤボンディング実装におけるモールド樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を大きくしたものである。接着強度を大きくすることで、吸湿リフロー試験等の信頼性試験における電気接続の信頼性を向上させることができる。また、フリップチップ実装における封止樹脂部分、ワイヤボンディング実装におけるモールド樹脂部分の電気絶縁性基板の金属配線の設計パターンが、電気接続信頼性へ与える影響を低減することができる。【００２１】  また、複数の半導体チップを積層した積層半導体チップを電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装、もしくはワイヤボンディング実装とフリップチップ実装によって電気接続した形態において、ワイヤボンディング実装のモールド樹脂と電気絶縁性基板間やフリップチップ実装の封止樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を大きくし、吸湿リフロー試験等の信頼性試験における信頼性を向上させることができる。積層半導体チップの形態では、一枚の半導体チップに比べ、樹脂との接着面数や面積が多くなり、また形状的にコーナー部や半導体チップ間の積層界面等に局所的により大きな応力がかかりやすい。そのため、積層半導体チップの実装信頼性の確保は、通常の一枚の半導体チップの実装信頼性の確保以上に難しいものであったが、電気絶縁性基板の実装面の接着強度を大きくすることで、積層半導体チップの実装信頼性を改善することができる。【００２２】  また、フリップチップ実装された半導体を内蔵した部品内蔵モジュールの形態において、フリップチップ実装の封止樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を向上させ、表面実装された半導体チップより封止樹脂と電気絶縁性基板間の剥離応力が大きく、信頼性の高い電気接続の実現が難しい部品内蔵モジュールの形態の半導体装置の吸湿リフロー試験等の信頼性試験における電気接続信頼性を向上させることができる。また、部品内蔵モジュールに形成された導電性樹脂組成物が充填されたインナービアの電気接続される金属配線の表面が粗化処理されているので、平滑で樹脂が滑りやすい金層で発生しやすいインナービアの位置ずれを抑制することができ、またインナービアと金属配線との接着強度が大きくなるため、各種の信頼性試験において、剥離の発生がなく、高信頼な電気接続を保つことができる。【００２３】  半導体チップが実装される電気絶縁性基板の電極端子を含む一部の金属配線の表面に金層が形成されており、他の金属配線の表面に金層が形成されておらず、粗化処理されている形態が好ましい。金属配線の表面の選択的な金層の形成を行なうことができる。半導体チップの実装のために金層の形成が必須の電極端子を除いて、金層の形成を行なう金属配線表面の選択は、簡単な設計パターンで金層形成のフォトレジストを形成できるように、また、半導体チップの実装の電気接続信頼性が悪化しない面積であるよう、選択するのがよい。【００２４】  電極端子表面の金層の形成方法は、無電解メッキ、電解��ッキ、蒸着、又はスパッタのいずれかが好ましい。既存の金層の形成技術をそのまま用いて本発明の半導体装置を作製することができる。特に、蒸着、スパッタはドライプロセスで形成することができ、簡易な手法としてより好ましい。【００２５】  フリップチップ実装は、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ），ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ），ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ），ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）のいずれかを用いた熱圧着工法、又は半導体チップの素子電極に形成された金バンプと電気絶縁性基板の電極端子表面に形成された金の超音波接合によって行なわれることが好ましい。既存のフリップチップ実装技術をそのまま用いることができる。また、上記の既存のフリップチップ実装技術のみに限定されるのでなく、電気絶縁性基板の半導体チップを実装する電極端子に金配線を用い、封止樹脂、モールド樹脂等によって実装部を保護する形態の実装技術には、同様の効果を得ることができる。【００２６】  配線は粗化した銅とすることが好ましい。銅配線基板は、安価に作製することができ、多種多様な市販品を入手しやすい。また、表面の粗化処理を行ないやすい。銅以外にも銅を含む合金であっても良い。粗化した銅箔は市販品を用いてもよいし、平滑な銅箔をエッチング液によるエッチング処理、プラズマ処理、研磨剤による研磨処理、電解などの処理により形成できる。【００２７】  前記第３の電気絶縁性基板は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなることが好ましい。また第１〜３に含まれる熱可塑性樹脂は同一の材料としてもよい。これにより、電気絶縁性基板１、３間及び２、３間の樹脂同士の接着強度を大きくすることで、それぞれの電気絶縁性基板の接着面の接着強度を大きくし、吸湿リフロー試験等の信頼性試験において、電気接続の信頼性を向上させることができる。また、異なる材料の異種積層の形態からなる半導体装置に比べ、応力が小さくなることで、電気接続の信頼性が向上する効果がある。【００２８】  無機フィラーは７０重量％〜９５重量％含まれることが好ましい。９５重量％以上であると、粉体量に対し、液体量が少なすぎ、シート化することが難しい。また、７０重量％以下であると、無機フィラーを混合したことによる放熱性の向上等の効果が少なくなる。加熱加圧して半導体チップを電気絶縁性基板に内蔵する時に、半導体チップに損傷を与えない粘度であれば、無機フィラーの配合率は大きい方がより好ましい。【００２９】  無機フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ２から選ばれる少なくとも一つの無機フィラーであることが好ましい。これらの無機フィラーを用いることで、放熱性に優れた半導体装置となる。また、無機フィラーとして、ＳｉＯ２を用いた場合、誘電率を小さくすることができる。【００３０】  熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂であることが好ましい。これらの樹脂は多種多様な種類が市販されており、これらの樹脂を用いることで耐熱性や電気絶縁性に優れた半導体装置となる。【００３１】  導電性樹脂組成物は金、銀、銅、及びニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むことが好ましい。上記金属は電気抵抗が低く、また、エポキシ樹脂は、耐熱性や電気絶縁性に優れているからである。特に、銅粉をコア材に表面を銀でコートした金属粒子は、機械的強度が強く安価である銅粉と酸化しにくい銀粉の両方の特性を併せもち、好適である。【００３２】  本発明の製造方法においては、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の表面に粗化処理が行なわれた金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含むのが好ましい。既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、本発明の信頼性の高い半導体装置を作製することができる。【００３３】  また、半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の表面に粗化処理が行なわれた金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含むのが好ましい。既存のワイヤボンディング実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、本発明の信頼性の高い半導体装置を作製することができる。【００３４】  また、複数の半導体チップが積層された積層半導体チップをワイヤボンディング実装、もしくはフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって前記電気絶縁性基板に実装したものである。積層半導体チップを実装した形態の作製は、２段の高さの異なるワイヤボンディング実装を行なったり、ワイヤボンディング実装とフリップチップ実装の２種の実装を行なったり、非常に複雑な作製工程となり、既存の技術をそのまま用いて信頼性の高い半導体装置を作製することができる。【００３５】  また、導電性ペーストが充填されたインナービアと電気接続される金属配線が粗化されているため、加熱加圧工程において、半導体チップを板状体に埋設する際に、板状体を構成する熱硬化性樹脂の流動に抗してインナービアの位置ずれが起きにくい。このため、半導体チップにより近い領域にインナービアを形成したり、より狭ピッチにインナービアを配置したりすることができる。【００３６】  電気絶縁性基板の電極端子表面の金の形成方法は、電解メッキ、蒸着、又はスパッタのいずれかからなることが好ましい。既存の技術をそのまま使用して、電極端子表面への金の形成を行なうことができる。また、蒸着、スパッタによる電極端子表面への金の形成では、メッキのように薬品を使わないため、薬液の処理の必要がなく、簡単なドライプロセスで行なうことができる。【００３７】  本発明において、前記金を形成しない金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３〜６μｍの範囲である。前記範囲であれば、樹脂との接着性を高く維持できる。ここでＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さ（ｔｅｎ  ｐｏｉｎｔ  ａｖｅｒａｇｅ  ｈｅｉｇｈｔ，ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ  ａｖｅｒａｇｅ）は、任意の基準長さの粗さ曲線において、その平均線から高いほうの５個の山及び低いほうの５個の谷間での距離を平均した値の差で算出する（単位はμｍ）。【００３８】  本発明によれば、半導体チップが実装された半導体装置において、電気絶縁性基板の金属配線の半導体チップが実装される電極端子の表面に金層が形成され、その他の金属配線の表面を粗化することにより、電気絶縁性基板の半導体チップ実装面とフリップチップ実装の封止樹脂、ワイヤボンディング実装のモールド樹脂との接着強度が大きくなり、半導体チップ実装の電気接続の信頼性を向上することができる。【００３９】  以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。【００４０】  （実施形態１）
本発明の半導体装置の一実施形態を、図１の模式的な断面図を参照して説明する。１０１は半導体チップ、１０２は半導体チップの素子電極、１０３はバンプ、１０４は電気絶縁性基板、１０５は金属配線、１０６は半導体チップが実装される電極端子、１０７は金属配線の粗化部分、１０８は電極端子の金層、１０９は封止樹脂である。【００４１】  電気絶縁性基板１０４の金属配線１０５の中で、半導体チップ１０１がフリップチップ実装される電極端子１０６の表面に金１０８を０．０１〜３μｍの厚みに形成し、その他の金属配線１０５の表面には金を形成せずに粗化（１０７）処理することにより、封止樹脂１０９と電気絶縁性基板１０４の接着強度が大きくし、封止樹脂１０９によって保持されている半導体チップ１０１のフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させる。実際の半導体装置では、封止樹脂１０９に接触している金属配線１０５の面積によって、電気接続信頼性が影響を受けやすいが、電極端子１０６以外の金属配線の表面に金を形成せず粗化処理することで、金属配線１０５の面積の影響を低減し、電気接続の信頼性を向上させることができる。【００４２】  本発明の実施形態において、市販されているもともと粗化された銅配線基板に選択的に金メッキを施すことで粗化部と平滑な金表面部を形成してもよいし、光沢銅箔を用いて後から粗化してもよい。後から粗化する手段として、化学的なエッチングによる表面の微粗化処理等が用いられる。【００４３】  前記金を形成しない金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３〜６μｍの範囲である。前記範囲であれば、樹脂との接着性を高く維持できる。【００４４】  （実施形態２）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図２の模式的な断面図を参照して説明する。２０１は半導体チップ、２０２は半導体チップの素子電極、２０３は金ワイヤ、２０４は電気絶縁性基板、２０５は金属配線、２０６は半導体チップが実装される電極端子、２０７は金属配線の粗化部分、２０８は電極端子の金層、２０９はモールド樹脂、２１０は半導体チップのダイボンディング材である。【００４５】  電気絶縁性基板２０４の金属配線の中で、半導体チップ２０１がワイヤボンディング実装される電極端子２０６の表面に金を形成し、その他の金属配線２０５の表面には金を形成せずに粗化（２０７）処理することにより、モールド樹脂２０９と電気絶縁性基板２０４の接着強度を大きくし、モールド樹脂２０９によって保持されている半導体チップ２０１のワイヤボンディング実装の電気接続信頼性を向上させることができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。【００４６】  （実施形態３）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図３の模式的な断面図を参照して説明する。３０１は積層半導体チップ、３０２は積層半導体チップの素子電極、３０３は金ワイヤ、３０４は電気絶縁性基板、３０５は金属配線、３０６は積層半導体チップが実装される電極端子、３０７は金属配線の粗化部分、３０８は電極端子の金層、３０９はモールド樹脂、３１０は半導体チップのダイボンディング材である。【００４７】  ２個の半導体チップが積層された積層半導体チップ３０１がワイヤボンディング実装された半導体装置においても、実施形態１〜２と同様に、電気絶縁性基板３０４の金属配線の中で、積層半導体チップ３０１がワイヤボンディング実装される電極端子３０６の表面に金を形成し、その他の金属配線３０５の表面には金を形成せず粗化（３０７）処理することにより、モールド樹脂３０９と電気絶縁性基板３０４の接着強度を大きくし、モールド樹脂３０９によって保持されている積層半導体チップ３０１のワイヤボンディング実装の電気接続信頼性を向上させることができる。また、積層する半導体チップ数が３枚に増えても、同様の効果を得ることができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。【００４８】  （実施形態４）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図４の模式的な断面図を参照して説明する。４０１は積層半導体チップ、４０２は積層半導体チップの素子電極、４０３は金ワイヤ、４０４はバンプ、４０５は電気絶縁性基板、４０６は金属配線、４０７は積層半導体チップが実装される電極端子、４０８は金属配線の粗化部分、４０９は電極端子の金層、４１０はモールド樹脂、４１１は封止樹脂、４１２は積層半導体チップのダイボンディング材である。【００４９】  ２個の半導体チップが積層された積層半導体チップ４０１がフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって電気接続された半導体装置においても、実施形態１〜３と同様に電気絶縁性基板４０５の金属配線の中で、積層半導体チップ４０１がワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装によって電気接続される電極端子４０７の表面に金を形成し、その他の金属配線４０６の表面には金を形成せずに粗化（４０８）処理することにより、モールド樹脂４１０及び封止樹脂４１１と電気絶縁性基板４０５の接着強度を大きくし、モールド樹脂４１０及び封止樹脂４１１によって保持されている積層半導体チップ４０１のワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させることができる。また、積層する半導体チップ数が３枚に増えても、最下段の半導体チップをフリップチップ実装、上二段の半導体チップをワイヤボンディングすることで作製することができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。【００５０】  （実施形態５）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図５の模式的な断面図を参照して説明する。５０１は半導体チップ、５０２は半導体チップの素子電極、５０３はバンプ、５０４は電気絶縁性基板、５０５は金属配線、５０６は半導体チップが実装される電極端子、５０７は金属配線の粗化部分、５０８は電極端子の金層、５０９は封止樹脂、５１０は無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる電気絶縁性基板、５１１は導電性樹脂組成物が充填されたインナービアである。【００５１】  フリップチップ実装された半導体を電気絶縁性基板に内蔵した部品内蔵モジュールの形態の半導体装置において、電気絶縁性基板５０４の金属配線の中で、半導体チップ５０１がフリップチップ実装される電極端子５０６の表面に金を形成し、その他の金属配線５０５の表面には金を形成せず粗化（５０７）処理することにより、封止樹脂５０９と電気絶縁性基板５０４の接着強度及び無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる電気絶縁性基板５１０と電気絶縁性基板５０４の接着強度を大きくできる。また、これにより封止樹脂５０９によって保持され、電気絶縁性基板５１０に内蔵されている半導体チップ５０１のフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させることができる。この実施形態５のような半導体チップ５０１が電気絶縁性基板５１０に内蔵された形態においては、表面実装された半導体チップの形態より封止樹脂５０９、電気絶縁性基板５０４間の剥離応力が大きく、信頼性の高い電気接続の実現が難しいが、本実施形態の半導体装置によって、半導体チップの電気接続の信頼性を大きく向上させることができる。また、導電性樹脂組成物が充填されたインナービア５１１の電気接続される金属配線の表面が粗化処理されており、平滑な金層の場合、導電性樹脂組成物が充填されたインナービア５１１が金層上を滑って位置ずれを起こしやすかったが、本実施形態の半導体装置では、位置ずれを抑制することができる。また、インナービアと電気絶縁性基板の金属配線の接着強度が大きくなり、部品内蔵モジュールの形態の半導体装置における信頼性の高いインナービア接続を実現することができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。【００５２】  （実施形態６）
本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を、図６Ａ−Ｄの模式的な工程断面図を参照して説明する。６０１は半導体チップ、６０２は半導体チップの素子電極、６０３はバンプ、６０４は電気絶縁性基板、６０５は金属配線、６０６は半導体チップが実装される電極端子、６０７は金属配線の粗化部分、６０８は電極端子の金層、６０９は封止樹脂、６１０はフォトレジストである。【００５３】  まず、金属配線６０５の表面が粗化された電気絶縁性基板６０４を用意する（図６Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップ６０１（図６Ｄ）がフリップチップ実装される電極端子６０６を除く部分にフォトレジスト６１０を形成する（図６Ｂ）。次に、電極端子６０６の表面に金６０８を形成する。金層６０８は金メッキにより形成する。その後、フォトレジスト６１０を除去する（図６Ｃ）。次に、封止樹脂６０９を介して半導体チップ６０１を電気絶縁性基板６０４にフリップチップ実装して、本実施形態の半導体装置を作製する（図６Ｄ）。以上のとおり、既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。【００５４】  （実施形態７）
本発明の半導体装置の製造方法の別の一実施形態を、図７Ａ−Ｅの模式的な工程断面図を参照して説明する。７０１は半導体チップ、７０２は半導体チップの素子電極、７０３は金ワイヤ、７０４は電気絶縁性基板、７０５は金属配線、７０６は半導体チップが実装される電極端子、７０７は金属配線の粗化部分、７０８は電極端子の金層、７０９はモールド樹脂、７１０は半導体チップのダイボンディング材、７１１はフォトレジストである。【００５５】  まず、金属配線７０５の表面が粗化された電気絶縁性基板７０４を用意する（図７Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子７０６を除く部分にフォトレジスト７１１を形成する（図７Ｂ）。次に、電極端子７０６の表面に金を形成し、フォトレジスト７１０を除去する（図７Ｃ）。次に、半導体チップ７０１の素子電極７０２が形成されていない面をダイボンディング材７１０を介して絶縁性基板７０４に接合し、金ワイヤ７０３を用いて半導体チップ７０１をワイヤボンディング実装する（図７Ｄ）。その後、半導体チップ７０１及び金ワイヤ７０３を含むワイヤボンディング実装部をモールド樹脂７０９でモールドし、本実施形態の半導体装置を作製する（図７Ｅ）。以上のようにして既存のワイヤボンディング実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。【００５６】  （実施形態８）
本発明の半導体装置の製造方法の別の一実施形態を、図８Ａ−Ｉの模式的な工程断面図を参照して説明する。８０１は半導体チップ、８０２は半導体チップの素子電極、８０３はバンプ、８０４は半導体チップが電気接続される電気絶縁性基板、８０５は電気絶縁性基板、８０６は無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体、８０７は貫通孔、８０８は導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービア、８０９は金属配線、８１０は半導体チップが実装される電極端子、８１１は金属配線の粗化部分、８１２は電極端子の金層、８１３は封止樹脂、８１４はフォトレジストである。【００５７】  まず、金属配線８０９の表面が粗化された電気絶縁性基板８０４を用意する（図８Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップがフリップチップ実装される電極端子８１０を除く部分にフォトレジスト８１４を形成する（図８Ｂ）。次に、電極端子８１０の表面に金層８１２を形成し、フォトレジスト８１４を除去する（図８Ｃ）。次に、封止樹脂８１３を介して半導体チップ８０１を電気絶縁性基板８０４にフリップチップ実装する（図８Ｄ）。一方、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体８０６を準備し（図８Ｅ）、導電性ペーストが充填されインナービア８０８となる貫通孔８０７を形成する（図８Ｆ）。次に、貫通孔８０７に導電性ペーストを充填する（図８Ｇ）。次に、半導体チップ８０１をフリップチップ実装した電気絶縁性基板８０４と、導電性ペーストが充填されたインナービア８０８が形成された板状体８０６と、板状体８０６のもう一方の金属配線を形成するための電気絶縁性基板８０５を、インナービア８０８によって電気接続するように位置あわせする（図８Ｈ）。次に、加熱加圧して、電気絶縁性基板８０４と板状体８０６と電気絶縁性基板８０５を接着して、半導体チップ８０１を板状体８０６に埋設して一体化し、板状体８０６及びインナービア８０８に充填された導電性ペーストを硬化して、本実施形態の半導体装置を作製する（図８１）。以上のように、既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。また、加熱加圧工程による半導体チップの板状体への埋設時に、導電性ペーストが充填されたインナービアと電気接続される金属配線が粗化されており、インナービアの位置ずれが置きにくいため、金属配線の微細化、インナービアのビアピッチの狭ピッチ化が進んでも、この半導体装置では、導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアを位置精度良く形成することができる。
【実施例】
【００５８】  以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。【００５９】  （実施例１）
実施例１では上述の実施の形態５の部品内蔵モジュールの形態の半導体装置を、次の（ｉ）〜（ｉｖ）の手順に従って製造した。
（ｉ）電気絶縁性基板における電極端子の金層の形成
半導体チップを実装する電気絶縁性基板としてガラスエポキシ基板を準備した。ガラスエポキシ基板は厚さ２００μｍ、半導体チップを実装する電極端子、導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアを接続するビアランド、及びそれらを電気接続する金属配線が形成されており、それらの金属配線の厚さは１８μｍで、表面の粗化度合いは平均十点粗さＲｚ５μｍに粗化されている。フォトリソグラフィー法を用いてガラスエポキシ基板の半導体チップが実装される電極端子を除く部分にフォトレジストを形成した。フォトレジストには旭化成社製ＡＱ−１５５８を用いた。次に、このガラスエポキシ基板に無電解ニッケルメッキを１μｍ、引き続いて無電解金メッキ０．０４μｍを形成した。メッキ浴にはウエムラ・インターナショナル・シンガポール社製のニムデンＮＰＲ−Ｍ、オーリカルＴＫＫ５１  Ｍ２０を用いた。以上の工程により、半導体チップを実装する電極端子の表面のみに金を形成したガラスエポキシ基板を作製した。
（ｉｉ）半導体チップの実装
１０ｍｍ角、厚さ０．３ｍｍの半導体チップを準備し、半導体チップの１００個の素子電極に予め金ワイヤボンディング法によって高さ７０μｍの金バンプを突起状電極として形成した。フリップチップ実装に用いる封止樹脂には、日立化成社製の厚さ４０μｍのシート状封止樹脂ＵＦ−５１１を用いた。このシート状封止樹脂を面積が１００平方ｍｍとなるように加工した後、ガラスエポキシ基板の半導体チップが実装される領域に貼り付けた。次に、半導体チップを素子電極が形成されていない背面から加熱加圧し、ガラスエポキシ基板にフリップチップ実装した。加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加熱加圧時間は１５秒とした。その結果、半導体チップの素子電極とガラスエポキシ基板の無電解金メッキされた電極端子が、金バンプを介して電気接続され、封止樹脂が硬化した。
（ｉｉｉ）無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体の準備
まず無機フィラーと熱硬化性樹脂の混合を、板状体を構成する材料を、必要に応じて粘度調整のための微量の溶剤を投入し、混合攪拌機を用いて混合し調整した。本実施例では、エポキシ樹脂１０重量％、シリカフィラー９０重量％を含む混合物を１０分間攪拌して調整した。次に、この混合物から、ドクターブレード法によって厚さ１００μｍの板状体を作製した。次に、この板状体を４枚重ねてラミネートし、厚さ４００μｍの板状体を形成した後、パンチャーを用いてインナービアとなる直径１６０μｍの貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストをスクリーン印刷法により充填した。ここで使用した導電性ペーストは、球形状の銅粒子８５重量％と、樹脂成分としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製「エピコート８２８」）３重量％と、グリシジルエステル系エポキシ樹脂（東都化成社製「ＹＤ−１７１」）９重量％と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（味の素社製「ＭＹ−２４」）３重量％とを三本ロールを用いて混錬して調整した。
（ｉｖ）半導体チップの内蔵、一体化
次に（ｉｉ）で得た半導体チップをフリップチップ実装したガラスエポキシ基板と、（ｉｉｉ）で得た導電性ペーストを充填したインナービアが形成された板状体、そして板状体のもう一方の主面の金属配線を形成するためのガラスエポキシ基板を準備し、これらを半導体チップが板状体に内蔵されるよう、板状体のインナービアによって２つのガラスエポキシ基板及び板状体が電気接続されるよう、位置合わせした後、加熱加圧することで一体化し、本実施例の部品内蔵モジュールをした半導体装置を得た。加熱加圧は熱プレス機を用いて、加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加熱加圧時間は２時間とした。板状体に含まれるエポキシ樹脂は、粘度が一旦低下した後、硬化し、板状体とガラスエポキシ基板が接着された。導電性ペーストが充填されたインナービアに含まれるエポキシ樹脂も硬化し、板状体を通して２つのガラスエポキシ基板が電気接続された。【００６０】  このようにして本実施例の半導体装置を作製した。【００６１】  比較例として、従来例と同様に前記（ｉ）の工程で、半導体チップが実装される電極端子を含む一面の全部の金属配線の表面に、同様の方法で金層を形成した半導体装置を作製した。【００６２】  ２つの半導体装置の電気接続信頼性の評価は、吸湿リフロー試験によって行なった。具体的な条件は、８５℃、８５％ＲＨ条件下で１６８時間保持した後、最高温度２６０℃であるベルト式リフロー試験機を用いて熱衝撃を加えた。半導体装置の信頼性として、フリップチップ実装の半導体チップの素子電極とガラスエポキシ基板の電極端子との間の接続抵抗値（以下、バンプ抵抗と略）によって評価した。評価基準はバンプ抵抗が吸湿リフロー試験前後で１０％以上変化したものを不良とし、１００個の電気接続点に対する不良発生率で評価した結果、従来の半導体装置では６０％不良が発生したが、本発明の半導体装置では不良は発生しなかった。【００６３】  このように本実施例の半導体装置は、半導体チップが実装される電極端子の表面に金層を形成し、樹脂と接着するその他の金属配線の表面に粗化処理を行なうことで、半導体チップの実装の電気接続信頼性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】  本発明によれば、半導体チップが実装された半導体装置を信頼性の高い電気接続で製造することができる。
【図１】
2006100909.tif 000002
【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】
2006100909.tif 000008
【図８】
2006100909.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2006100909.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
2006100909.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月4日(2006.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】（補正後）  複数の金属配線を備えた電気絶縁性基板の表面に半導体チップが実装され、前記半導体チップが実装された面内にある少なくとも前記複数の金属配線の一部を樹脂が覆っている半導体装置であって、
前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記半導体チップが実装された面内にある少なくとも前記半導体チップと電気的に接続される金属配線の表面には金層を形成し、
前記電気絶縁性基板に形成された面内にある前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂と接触する金属配線の表面には粗化部を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】（補正後）  前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記半導体チップのフリップチップ実装は、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）のいずれかを用いた熱圧着工法、又は前記半導体チップの素子電極に形成された金バンプと前記電気絶縁性基板の電極端子表面に形成された金の超音波接合によってなされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】  前記半導体チップの実装はワイヤボンディング実装であり、
前記半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】  前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのうち一つの半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】  前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのフリップチップ実装された半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】  前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、
前記半導体チップがフリップチップ実装された第１の電気絶縁性基板と、
複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、
前記第１の電気的絶縁基板と前記第２の電気的絶縁基板との間に配置されている、複数の金属配線が形成された主面をもつ無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板と、
前記第３の電気絶縁性基板内に形成された導電性樹脂組成物が充填されたインナービアとを備え、
前記半導体チップの素子電極面と前記第１の電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記第１と第２の電気絶縁性基板は前記第３の電気絶縁性基板を介して一体化しており、
前記第１〜第３の電気絶縁性基板の少なくとも一部の金属配線は前記インナービアを介して電気接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】  前記半導体チップが実装された主面の金属配線において、前記電極端子表面を含む前記金属配線の一部の表面に金層が形成されており、他の金属配線の表面は粗化処理されている請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】  前記金層は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着及びスパッタから選ばれる少なくとも一つの手段で形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】  （削除）
【請求項１０】（補正後）前記金属配線は、表面が粗化された銅を含む請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】（補正後）前記金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１記載の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲である請求項１〜８，１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】前記第３の電気絶縁性基板の無機フィラーは７０重量％〜９５重量％の範囲である請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１３】前記無機フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ２から選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含む請求項６又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含む請求項６又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１５】前記導電性樹脂組成物が金、銀、銅及びニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含む請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１６】（補正後）請求項１〜８，１０〜１５のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１７】（補正後）請求項１〜８，１０〜１５のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、
前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、
前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１８】複数の半導体チップが積層された積層半導体チップをワイヤボンディング実装、もしくはフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって前記電気絶縁性基板に実装した請求項１６又は１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】（補正後）請求項１〜８，１０〜１５のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ第１の電気絶縁性基板と、複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板である板状体を準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記第１の電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）と、
前記板状体に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを充填する工程（ｅ）と、
前記第１と第２の電気絶縁性基板及び前記板状体を、前記板状体の一方の主面に前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装された主面が向くように、もう一方の主面に前記第２の電気絶縁性基板の金属配線が形成された主面が向くように位置あわせし、積層する工程（ｆ）と、
加熱加圧して、前記第１と第２の電気絶縁性基板を前記板状体に接着し、前記半導体チップを前記板状体に埋設して一体化し、前記板状体及び前記導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを硬化させる工程（ｇ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２０】前記電極端子表面の金の形成方法は、電解メッキ、蒸着又はスパッタである請求項１６〜１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】前記第３の電気絶縁性基板は、前記無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月30日(2006.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属配線を備えた電気絶縁性基板の表面に半導体チップが実装され、前記半導体チップが実装された面内にある少なくとも前記複数の金属配線の一部を樹脂が覆っている半導体装置であって、
前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記半導体チップが実装された面内にある少なくとも前記半導体チップと電気的に接続される金属配線の表面には金層を形成し、
前記電気絶縁性基板に形成された面内にある前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂と接触する金属配線の表面には粗化部を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記半導体チップのフリップチップ実装は、ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)、ＡＣＰ(Anisotropic Conductive Paste)、ＮＣＦ(Non Conductive Film)、ＮＣＰ(Non Conductive Paste)のいずれかを用いた熱圧着工法、又は前記半導体チップの素子電極に形成された金バンプと前記電気絶縁性基板の電極端子表面に形成された金の超音波接合によってなされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップの実装はワイヤボンディング実装であり、
前記半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのうち一つの半導体チップの素子電極面の反対の主面が前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に接合され、前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは複数の半導体チップが積層された積層半導体チップであり、
前記積層半導体チップがワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装された電極端子を含む複数の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを備え、
前記積層半導体チップのフリップチップ実装された半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記積層半導体チップ、前記ワイヤボンディング実装部分が樹脂モールドされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの実装はフリップチップ実装であり、
前記半導体チップがフリップチップ実装された第１の電気絶縁性基板と、
複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、
前記第１の電気的絶縁基板と前記第２の電気的絶縁基板との間に配置されている、複数の金属配線が形成された主面をもつ無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板と、
前記第３の電気絶縁性基板内に形成された導電性樹脂組成物が充填されたインナービアとを備え、
前記半導体チップの素子電極面と前記第１の電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂が位置しており、
前記第１と第２の電気絶縁性基板は前記第３の電気絶縁性基板を介して一体化しており、
前記第１〜第３の電気絶縁性基板の少なくとも一部の金属配線は前記インナービアを介して電気接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップが実装された主面の金属配線において、前記電極端子表面を含む前記金属配線の一部の表面に金層が形成されており、他の金属配線の表面は粗化処理されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金層は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着及びスパッタから選ばれる少なくとも一つの手段で形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記金属配線は、表面が粗化された銅を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１記載の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲である請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第３の電気絶縁性基板の無機フィラーは７０重量％〜９５重量％の範囲である請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記無機フィラーは、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ2から選ばれる少なくとも一つの無機フィラーを含む請求項６又は１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を含む請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記導電性樹脂組成物が金、銀、銅及びニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含む請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、
前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、
前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
複数の半導体チップが積層された積層半導体チップをワイヤボンディング実装、もしくはフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって前記電気絶縁性基板に実装した請求項１５又は１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置を製造する方法であって、
半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ第１の電気絶縁性基板と、複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板である板状体を準備する工程（ａ）と、
フォトリソグラフィー法によって、前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、
前記第１の電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、
前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）と、
前記板状体に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを充填する工程（ｅ）と、
前記第１と第２の電気絶縁性基板及び前記板状体を、前記板状体の一方の主面に前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装された主面が向くように、もう一方の主面に前記第２の電気絶縁性基板の金属配線が形成された主面が向くように位置あわせし、積層する工程（ｆ）と、
加熱加圧して、前記第１と第２の電気絶縁性基板を前記板状体に接着し、前記半導体チップを前記板状体に埋設して一体化し、前記板状体及び前記導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを硬化させる工程（ｇ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記電極端子表面の金の形成方法は、電解メッキ、蒸着又はスパッタである請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第３の電気絶縁性基板は、前記無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、とくに電気絶縁性基板の表面に金層が形成された電極端子に半導体チップが実装された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、測定装置、組み立てロボット等の産業用電子機器、医療用電子機器などの小型化、薄型化、高性能化に大きく寄与している。特に情報通信機器の分野での小型化の要求は大きく、半導体装置の高密度化、高機能化を目指し、半導体チップを積み重ねた構造の積層半導体チップを電気絶縁性基板に実装したものや、電気絶縁性基板の表面に電子部品を実装する従来の２次元的な実装方法から、電気絶縁性基板に電子部品を内蔵し、実装面積を大幅に縮小する３次元的な実装方法の開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
半導体装置の作製には、半導体チップとそれを搭載する電気絶縁性基板が必要である。半導体チップを電気絶縁性基板に搭載する実装技術は、大きくは、ワイヤボンディング実装とフリップチップ実装に分けられる。従来からの技術であるワイヤボンディング実装は、図９に示すように、半導体チップ９０１の素子電極９０２が形成された面と反対の面をダイボンディング材９１０を用いて電気絶縁性基板９０４にダイボンディングし、半導体チップの素子電極から電気絶縁性基板の表面に金９０８が形成された電極端子９０６の間を金ワイヤ９０３で電気接続し、半導体チップ、金ワイヤ部分をモールド樹脂９０９で全面的にモールドする方法である。
【０００４】
一方、半導体チップの実装面積を小さくすることができ、最近、主流となっているフリップチップ実装は、半導体チップの素子電極面を電気絶縁性基板の電極端子に向け、電気接続する方法である。フリップチップ実装は、図１０に示すように、半導体チップ１００１の素子電極１００２と電気絶縁性基板１００４の電極端子１００６をバンプ１００３を介して電気接続する方法で、電気接続部分を封止樹脂１００９が保護している。フリップチップ実装は、封止樹脂の種類、電気接続方式によって、ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)接続、ＡＣＰ(Anisotropic Conductive Paste)接続といった半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の電極端子間に導電性粒子を介在して接続する方法、ＮＣＦ（Non Conductive Film)接続、ＮＣＰ(Non Conductive Paste)接続、超音波接合といった半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の電極端子同士を直接接触させて電気接続する方法がある。
【０００５】
通常、ワイヤボンディング実装、フリップチップ実装ともに、電気絶縁性基板の半導体チップ実装面の金属配線には、半導体チップが実装される電極端子を含めて一面に、金メッキ等によって表面に金が形成され、主に表面の清浄性を保つことで、半導体チップと電気絶縁性基板の電極端子との間を良好に電気接続している。
【０００６】
また、より半導体装置の高密度化、高機能化を実現するために、図１１に示す積層半導体チップを電気絶縁性基板に実装した半導体装置（特許文献１、２）や、図１２に示す電子部品を電気絶縁性基板に内蔵し、内蔵した半導体チップと同一の電気絶縁性基板の層内で、導電性樹脂組成物を充填したインナービアにより電気接続を行い、２次元実装に対し、飛躍的に実装密度を向上させた部品内蔵モジュール（特許文献３）がある。また、特許文献４に示すように、半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置において、半導体チップと電気絶縁性基板間に補強用の金属配線を形成する提案もある。
【０００７】
しかし、ワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装に通常必須となる電気絶縁性基板の金属配線の表面の金層は、電気接続の信頼性に悪影響を及ぼすことがある。金層は、酸化されず清浄であり、またワイヤボンディング実装に用いる金ワイヤや、フリップチップ実装時の半導体チップのバンプを圧着するのに適度な柔軟性をもち、良好な半導体チップと電気絶縁性基板の電極端子との間の電気接続を行ないやすいが、一方で、金層は平滑で樹脂との接着性が悪く、例えば銅表面のように表面の粗化処理によって簡単に樹脂との接着性を大きくすることが難しいという課題があった。
【０００８】
この金層の特性に起因する半導体装置の課題として、第１番目にＡＣＦ接続、ＡＣＰ接続、ＮＣＦ接続、ＮＣＰ接続、超音波接合のような、半導体チップの素子電極に形成した金バンプと電気絶縁性基板の金属配線の金層を圧接によって電気接続するフリップチップ実装において、半導体チップの金バンプと電気絶縁性基板の金属配線の金層との接触、電気接続部分を物理的に保持するために半導体チップと電気絶縁性基板の間に配置される封止樹脂と電気絶縁性基板との接着性が悪く、例えば吸湿リフロー試験のような半導体パッケージの信頼性試験において熱衝撃が加えられると、容易に封止樹脂、電気絶縁性基板間が剥離し、剥離した界面が電気接続部分にも拡大し接続部の電気接続不良を起こす原因になるという課題があった。
【０００９】
第２番目に、金ワイヤを用いて半導体チップの素子電極と電気絶縁性基板の金属配線の金層を電気接続し、半導体チップと金ワイヤを含めて、モールド樹脂でモールドするワイヤボンディング実装において、金ワイヤと金属配線の金層の接触部分、及び金ワイヤの形状を維持し、保護するためのモールド樹脂が、吸湿リフロー試験において熱衝撃が加えられると、ワイヤボンディング実装の形態においてはモールド樹脂、電気絶縁性基板間が容易に剥離し、同様にこの剥離した界面が発端となって電気接続不良を起こす原因になるという課題があった。
【００１０】
第３番目に、複数の半導体チップを積層した積層半導体チップを電気絶縁性基板の電極端子にワイヤボンディング実装、もしくはワイヤボンディング実装とフリップチップ実装によって電気接続した形態でも、吸湿リフロー試験において、第１〜２番目の例と同様にワイヤボンディング実装のモールド樹脂やフリップチップ実装の封止樹脂の電気絶縁性基板との接着力不足に起因する剥離が生じ、半導体実装の電気接続不良が発生しやすいという課題があった。
【００１１】
第４番目にフリップチップ実装された半導体を内蔵した部品内蔵モジュールの形態では、通常の半導体チップの実装形態のように表面に露出しておらず、電気絶縁性基板に内蔵されている。そのため、吸湿リフロー試験において熱衝撃が加えられると、半導体チップと電気絶縁性基板間に、第１〜３番目の例以上に、より大きな剥離応力が加えられ、容易に封止樹脂、電気絶縁性基板間が剥離し、電気接続不良を起こす原因となるという課題があった。また、電気絶縁性基板の金属配線の表面金層が平滑で非常に樹脂が滑りやすいため、部品内蔵モジュールに形成された導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアが滑って位置ずれを起こしやすいという課題があった。さらに導電性ペースト中の熱硬化性樹脂と金層との充分な接着性を得ることが難しく、容易に導電性ペーストが充填されたインナービアの剥離断線が起きやすかった。
【００１２】
また、上記の課題は、金層の金属配線の面積に依存しやすく、同一作製条件でも、電気絶縁性基板の金属配線の設計パターンで信頼性が変わることがあり、確実な信頼性確保が非常に難しかった。
【００１３】
また、特許文献４に示すように、半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置において、半導体チップと電気絶縁性基板間に補強用の金属配線を形成する手法もあるが、余分な金属配線が必要となるため、金属配線の設計パターンの自由度が減るという問題を含んでいた。
【特許文献１】特開２０００−３４９２２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８３２３号公報
【特許文献３】特開平１１−２２０２６２号公報
【特許文献４】特開２００４−１５３２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、半導体チップが実装された半導体装置の電気接続の信頼性を向上させた半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の半導体装置は、複数の金属配線を備えた電気絶縁性基板の表面に半導体チップが実装され、少なくとも前記複数の金属配線の一部を樹脂が覆っている半導体装置であって、前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、少なくとも前記半導体チップと電気的に接続される金属配線の表面には金層を形成し、前記電気絶縁性基板に形成された複数の金属配線のうち、前記樹脂と接触する金属配線の表面には粗化部を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらに別の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の粗化処理された表面の金属配線が形成された主面をもつ第１の電気絶縁性基板と、複数の金属配線が形成された主面をもつ第２の電気絶縁性基板と、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる第３の電気絶縁性基板である板状体を準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記第１の電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって、前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）と、前記板状体に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを充填する工程（ｅ）と、前記第１と第２の電気絶縁性基板及び前記板状体を、前記板状体の一方の主面に前記第１の電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装された主面が向くように、もう一方の主面に前記第２の電気絶縁性基板の金属配線が形成された主面が向くように位置あわせし、積層する工程（ｆ）と、加熱加圧して、前記第１と第２の電気絶縁性基板を前記板状体に接着し、前記半導体チップを前記板状体に埋設して一体化し、前記板状体及び前記導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストを硬化させる工程（ｇ）とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体チップが実装された半導体装置を信頼性の高い電気接続で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の半導体装置は、半導体チップが実装された電気絶縁性基板の金属配線において、半導体チップが実装された電極端子の表面に金層を形成し、その他の金属配線には金層を形成せず表面を粗化することで、フリップチップ実装における封止樹脂と電気絶縁性基板間、ワイヤボンディング実装におけるモールド樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を大きくしたものである。接着強度を大きくすることで、吸湿リフロー試験等の信頼性試験における電気接続の信頼性を向上させることができる。また、フリップチップ実装における封止樹脂部分、ワイヤボンディング実装におけるモールド樹脂部分の電気絶縁性基板の金属配線の設計パターンが、電気接続信頼性へ与える影響を低減することができる。
【００２１】
また、複数の半導体チップを積層した積層半導体チップを電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装、もしくはワイヤボンディング実装とフリップチップ実装によって電気接続した形態において、ワイヤボンディング実装のモールド樹脂と電気絶縁性基板間やフリップチップ実装の封止樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を大きくし、吸湿リフロー試験等の信頼性試験における信頼性を向上させることができる。積層半導体チップの形態では、一枚の半導体チップに比べ、樹脂との接着面数や面積が多くなり、また形状的にコーナー部や半導体チップ間の積層界面等に局所的により大きな応力がかかりやすい。そのため、積層半導体チップの実装信頼性の確保は、通常の一枚の半導体チップの実装信頼性の確保以上に難しいものであったが、電気絶縁性基板の実装面の接着強度を大きくすることで、積層半導体チップの実装信頼性を改善することができる。
【００２２】
また、フリップチップ実装された半導体を内蔵した部品内蔵モジュールの形態において、フリップチップ実装の封止樹脂と電気絶縁性基板間の接着強度を向上させ、表面実装された半導体チップより封止樹脂と電気絶縁性基板間の剥離応力が大きく、信頼性の高い電気接続の実現が難しい部品内蔵モジュールの形態の半導体装置の吸湿リフロー試験等の信頼性試験における電気接続信頼性を向上させることができる。また、部品内蔵モジュールに形成された導電性樹脂組成物が充填されたインナービアの電気接続される金属配線の表面が粗化処理されているので、平滑で樹脂が滑りやすい金層で発生しやすいインナービアの位置ずれを抑制することができ、またインナービアと金属配線との接着強度が大きくなるため、各種の信頼性試験において、剥離の発生がなく、高信頼な電気接続を保つことができる。
【００２３】
半導体チップが実装される電気絶縁性基板の電極端子を含む一部の金属配線の表面に金層が形成されており、他の金属配線の表面に金層が形成されておらず、粗化処理されている形態が好ましい。金属配線の表面の選択的な金層の形成を行なうことができる。半導体チップの実装のために金層の形成が必須の電極端子を除いて、金層の形成を行なう金属配線表面の選択は、簡単な設計パターンで金層形成のフォトレジストを形成できるように、また、半導体チップの実装の電気接続信頼性が悪化しない面積であるよう、選択するのがよい。
【００２４】
電極端子表面の金層の形成方法は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着、又はスパッタのいずれかが好ましい。既存の金層の形成技術をそのまま用いて本発明の半導体装置を作製することができる。特に、蒸着、スパッタはドライプロセスで形成することができ、簡易な手法としてより好ましい。
【００２５】
フリップチップ実装は、ACF(Anisotropic Conductive Film),ACP(Anisotropic Conductive Paste),NCF(Non Conductive Film),NCP(Non Conductive Paste)のいずれかを用いた熱圧着工法、又は半導体チップの素子電極に形成された金バンプと電気絶縁性基板の電極端子表面に形成された金の超音波接合によって行なわれることが好ましい。既存のフリップチップ実装技術をそのまま用いることができる。また、上記の既存のフリップチップ実装技術のみに限定されるのでなく、電気絶縁性基板の半導体チップを実装する電極端子に金配線を用い、封止樹脂、モールド樹脂等によって実装部を保護する形態の実装技術には、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
配線は粗化した銅とすることが好ましい。銅配線基板は、安価に作製することができ、多種多様な市販品を入手しやすい。また、表面の粗化処理を行ないやすい。銅以外にも銅を含む合金であっても良い。粗化した銅箔は市販品を用いてもよいし、平滑な銅箔をエッチング液によるエッチング処理、プラズマ処理、研磨剤による研磨処理、電解などの処理により形成できる。
【００２７】
前記第３の電気絶縁性基板は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなることが好ましい。また第１〜３に含まれる熱可塑性樹脂は同一の材料としてもよい。これにより、電気絶縁性基板１、３間及び２、３間の樹脂同士の接着強度を大きくすることで、それぞれの電気絶縁性基板の接着面の接着強度を大きくし、吸湿リフロー試験等の信頼性試験において、電気接続の信頼性を向上させることができる。また、異なる材料の異種積層の形態からなる半導体装置に比べ、応力が小さくなることで、電気接続の信頼性が向上する効果がある。
【００２８】
無機フィラーは７０重量％〜９５重量％含まれることが好ましい。９５重量％以上であると、粉体量に対し、液体量が少なすぎ、シート化することが難しい。また、７０重量％以下であると、無機フィラーを混合したことによる放熱性の向上等の効果が少なくなる。加熱加圧して半導体チップを電気絶縁性基板に内蔵する時に、半導体チップに損傷を与えない粘度であれば、無機フィラーの配合率は大きい方がより好ましい。
【００２９】
無機フィラーは、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ及びＳｉＯ2から選ばれる少なくとも一つの無機フィラーであることが好ましい。これらの無機フィラーを用いることで、放熱性に優れた半導体装置となる。また、無機フィラーとして、ＳｉＯ2を用いた場合、誘電率を小さくすることができる。
【００３０】
熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂であることが好ましい。これらの樹脂は多種多様な種類が市販されており、これらの樹脂を用いることで耐熱性や電気絶縁性に優れた半導体装置となる。
【００３１】
導電性樹脂組成物は金、銀、銅、及びニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子を導電性成分として含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むことが好ましい。上記金属は電気抵抗が低く、また、エポキシ樹脂は、耐熱性や電気絶縁性に優れているからである。特に、銅粉をコア材に表面を銀でコートした金属粒子は、機械的強度が強く安価である銅粉と酸化しにくい銀粉の両方の特性を併せもち、好適である。
【００３２】
本発明の製造方法においては、半導体チップと、前記半導体チップがフリップチップ実装される電極端子を含む複数の表面に粗化処理が行なわれた金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがフリップチップ実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のフリップチップ実装される主面に無電解金メッキを行なって前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極面と前記電気絶縁性基板の電極端子面との間に封止樹脂を介して、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にフリップチップ実装する工程（ｄ）とを含むのが好ましい。既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、本発明の信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００３３】
また、半導体チップと、前記半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子を含む複数の表面に粗化処理が行なわれた金属配線が形成された主面をもつ電気絶縁性基板とを準備する工程（ａ）と、フォトリソグラフィー法によって、前記電気絶縁性基板の前記半導体チップがワイヤボンディング実装される主面の、前記電極端子以外の部分に、フォトレジストを形成する工程（ｂ）と、前記電気絶縁性基板のワイヤボンディング実装される主面に無電解金メッキを行なって前記電極端子表面に金を形成した後、フォトレジストを除去する工程（ｃ）と、前記半導体チップの素子電極が形成されている面の反対の主面を前記電気絶縁性基板に接合する工程（ｄ）と、前記半導体チップを前記電気絶縁性基板にワイヤボンディング実装する工程（ｅ）と、前記半導体チップと前記ワイヤボンディング実装部分を樹脂モールドする工程（ｆ）とを含むのが好ましい。既存のワイヤボンディング実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、本発明の信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００３４】
また、複数の半導体チップが積層された積層半導体チップをワイヤボンディング実装、もしくはフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって前記電気絶縁性基板に実装したものである。積層半導体チップを実装した形態の作製は、２段の高さの異なるワイヤボンディング実装を行なったり、ワイヤボンディング実装とフリップチップ実装の２種の実装を行なったり、非常に複雑な作製工程となり、既存の技術をそのまま用いて信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００３５】
また、導電性ペーストが充填されたインナービアと電気接続される金属配線が粗化されているため、加熱加圧工程において、半導体チップを板状体に埋設する際に、板状体を構成する熱硬化性樹脂の流動に抗してインナービアの位置ずれが起きにくい。このため、半導体チップにより近い領域にインナービアを形成したり、より狭ピッチにインナービアを配置したりすることができる。
【００３６】
電気絶縁性基板の電極端子表面の金の形成方法は、電解メッキ、蒸着、又はスパッタのいずれかからなることが好ましい。既存の技術をそのまま使用して、電極端子表面への金の形成を行なうことができる。また、蒸着、スパッタによる電極端子表面への金の形成では、メッキのように薬品を使わないため、薬液の処理の必要がなく、簡単なドライプロセスで行なうことができる。
【００３７】
本発明において、前記金を形成しない金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３〜６μｍの範囲である。前記範囲であれば、樹脂との接着性を高く維持できる。ここでＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さ(ten point average height, peak to valley average)は、任意の基準長さの粗さ曲線において、その平均線から高いほうの５個の山及び低いほうの５個の谷間での距離を平均した値の差で算出する（単位はμｍ）。
【００３８】
本発明によれば、半導体チップが実装された半導体装置において、電気絶縁性基板の金属配線の半導体チップが実装される電極端子の表面に金層が形成され、その他の金属配線の表面を粗化することにより、電気絶縁性基板の半導体チップ実装面とフリップチップ実装の封止樹脂、ワイヤボンディング実装のモールド樹脂との接着強度が大きくなり、半導体チップ実装の電気接続の信頼性を向上することができる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
（実施形態１）
本発明の半導体装置の一実施形態を、図１の模式的な断面図を参照して説明する。１０１は半導体チップ、１０２は半導体チップの素子電極、１０３はバンプ、１０４は電気絶縁性基板、１０５は金属配線、１０６は半導体チップが実装される電極端子、１０７は金属配線の粗化部分、１０８は電極端子の金層、１０９は封止樹脂である。
【００４１】
電気絶縁性基板１０４の金属配線１０５の中で、半導体チップ１０１がフリップチップ実装される電極端子１０６の表面に金１０８を０．０１〜３μｍの厚みに形成し、その他の金属配線１０５の表面には金を形成せずに粗化（１０７）処理することにより、封止樹脂１０９と電気絶縁性基板１０４の接着強度が大きくし、封止樹脂１０９によって保持されている半導体チップ１０１のフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させる。実際の半導体装置では、封止樹脂1０９に接触している金属配線１０５の面積によって、電気接続信頼性が影響を受けやすいが、電極端子１０６以外の金属配線の表面に金を形成せず粗化処理することで、金属配線１０５の面積の影響を低減し、電気接続の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
本発明の実施形態において、市販されているもともと粗化された銅配線基板に選択的に金メッキを施すことで粗化部と平滑な金表面部を形成してもよいし、光沢銅箔を用いて後から粗化してもよい。後から粗化する手段として、化学的なエッチングによる表面の微粗化処理等が用いられる。
【００４３】
前記金を形成しない金属配線表面の粗化の程度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定の十点平均粗さＲｚにおいて、１〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３〜６μｍの範囲である。前記範囲であれば、樹脂との接着性を高く維持できる。
【００４４】
（実施形態２）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図２の模式的な断面図を参照して説明する。２０１は半導体チップ、２０２は半導体チップの素子電極、２０３は金ワイヤ、２０４は電気絶縁性基板、２０５は金属配線、２０６は半導体チップが実装される電極端子、２０７は金属配線の粗化部分、２０８は電極端子の金層、２０９はモールド樹脂、２１０は半導体チップのダイボンディング材である。
【００４５】
電気絶縁性基板２０４の金属配線の中で、半導体チップ２０１がワイヤボンディング実装される電極端子２０６の表面に金を形成し、その他の金属配線２０５の表面には金を形成せずに粗化（２０７）処理することにより、モールド樹脂２０９と電気絶縁性基板２０４の接着強度を大きくし、モールド樹脂２０９によって保持されている半導体チップ２０１のワイヤボンディング実装の電気接続信頼性を向上させることができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。
【００４６】
（実施形態３）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図３の模式的な断面図を参照して説明する。３０１は積層半導体チップ、３０２は積層半導体チップの素子電極、３０３は金ワイヤ、３０４は電気絶縁性基板、３０５は金属配線、３０６は積層半導体チップが実装される電極端子、３０７は金属配線の粗化部分、３０８は電極端子の金層、３０９はモールド樹脂、３１０は半導体チップのダイボンディング材である。
【００４７】
２個の半導体チップが積層された積層半導体チップ３０１がワイヤボンディング実装された半導体装置においても、実施形態１〜２と同様に、電気絶縁性基板３０４の金属配線の中で、積層半導体チップ３０１がワイヤボンディング実装される電極端子３０６の表面に金を形成し、その他の金属配線３０５の表面には金を形成せず粗化（３０７）処理することにより、モールド樹脂３０９と電気絶縁性基板３０４の接着強度を大きくし、モールド樹脂３０９によって保持されている積層半導体チップ３０１のワイヤボンディング実装の電気接続信頼性を向上させることができる。また、積層する半導体チップ数が３枚に増えても、同様の効果を得ることができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。
【００４８】
（実施形態４）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図４の模式的な断面図を参照して説明する。４０１は積層半導体チップ、４０２は積層半導体チップの素子電極、４０３は金ワイヤ、４０４はバンプ、４０５は電気絶縁性基板、４０６は金属配線、４０７は積層半導体チップが実装される電極端子、４０８は金属配線の粗化部分、４０９は電極端子の金層、４１０はモールド樹脂、４１１は封止樹脂、４１２は積層半導体チップのダイボンディング材である。
【００４９】
２個の半導体チップが積層された積層半導体チップ４０１がフリップチップ実装及びワイヤボンディング実装によって電気接続された半導体装置においても、実施形態１〜３と同様に電気絶縁性基板４０５の金属配線の中で、積層半導体チップ４０１がワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装によって電気接続される電極端子４０７の表面に金を形成し、その他の金属配線４０６の表面には金を形成せずに粗化（４０８）処理することにより、モールド樹脂４１０及び封止樹脂４１１と電気絶縁性基板４０５の接着強度を大きくし、モールド樹脂４１０及び封止樹脂４１１によって保持されている積層半導体チップ４０１のワイヤボンディング実装及びフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させることができる。また、積層する半導体チップ数が３枚に増えても、最下段の半導体チップをフリップチップ実装、上二段の半導体チップをワイヤボンディングすることで作製することができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。
【００５０】
（実施形態５）
本発明の半導体装置の別の一実施形態を、図５の模式的な断面図を参照して説明する。５０１は半導体チップ、５０２は半導体チップの素子電極、５０３はバンプ、５０４は電気絶縁性基板、５０５は金属配線、５０６は半導体チップが実装される電極端子、５０７は金属配線の粗化部分、５０８は電極端子の金層、５０９は封止樹脂、５１０は無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる電気絶縁性基板、５１１は導電性樹脂組成物が充填されたインナービアである。
【００５１】
フリップチップ実装された半導体を電気絶縁性基板に内蔵した部品内蔵モジュールの形態の半導体装置において、電気絶縁性基板５０４の金属配線の中で、半導体チップ５０１がフリップチップ実装される電極端子５０６の表面に金を形成し、その他の金属配線５０５の表面には金を形成せず粗化（５０７）処理することにより、封止樹脂５０９と電気絶縁性基板５０４の接着強度及び無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる電気絶縁性基板５１０と電気絶縁性基板５０４の接着強度を大きくできる。また、これにより封止樹脂５０９によって保持され、電気絶縁性基板５１０に内蔵されている半導体チップ５０１のフリップチップ実装の電気接続信頼性を向上させることができる。この実施形態５のような半導体チップ５０１が電気絶縁性基板５１０に内蔵された形態においては、表面実装された半導体チップの形態より封止樹脂５０９、電気絶縁性基板５０４間の剥離応力が大きく、信頼性の高い電気接続の実現が難しいが、本実施形態の半導体装置によって、半導体チップの電気接続の信頼性を大きく向上させることができる。また、導電性樹脂組成物が充填されたインナービア５１１の電気接続される金属配線の表面が粗化処理されており、平滑な金層の場合、導電性樹脂組成物が充填されたインナービア５１１が金層上を滑って位置ずれを起こしやすかったが、本実施形態の半導体装置では、位置ずれを抑制することができる。また、インナービアと電気絶縁性基板の金属配線の接着強度が大きくなり、部品内蔵モジュールの形態の半導体装置における信頼性の高いインナービア接続を実現することができる。粗化の程度は実施形態１と同程度が好ましい。
【００５２】
（実施形態６）
本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を、図６Ａ−Ｄの模式的な工程断面図を参照して説明する。６０１は半導体チップ、６０２は半導体チップの素子電極、６０３はバンプ、６０４は電気絶縁性基板、６０５は金属配線、６０６は半導体チップが実装される電極端子、６０７は金属配線の粗化部分、６０８は電極端子の金層、６０９は封止樹脂、６１０はフォトレジストである。
【００５３】
まず、金属配線６０５の表面が粗化された電気絶縁性基板６０４を用意する（図６Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップ６０１（図６Ｄ）がフリップチップ実装される電極端子６０６を除く部分にフォトレジスト６１０を形成する（図６Ｂ）。次に、電極端子６０６の表面に金６０８を形成する。金層６０８は金メッキにより形成する。その後、フォトレジスト６１０を除去する（図６Ｃ）。次に、封止樹脂６０９を介して半導体チップ６０１を電気絶縁性基板６０４にフリップチップ実装して、本実施形態の半導体装置を作製する（図６Ｄ）。以上のとおり、既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００５４】
（実施形態７）
本発明の半導体装置の製造方法の別の一実施形態を、図７Ａ−Ｅの模式的な工程断面図を参照して説明する。７０１は半導体チップ、７０２は半導体チップの素子電極、７０３は金ワイヤ、７０４は電気絶縁性基板、７０５は金属配線、７０６は半導体チップが実装される電極端子、７０７は金属配線の粗化部分、７０８は電極端子の金層、７０９はモールド樹脂、７１０は半導体チップのダイボンディング材、７１１はフォトレジストである。
【００５５】
まず、金属配線７０５の表面が粗化された電気絶縁性基板７０４を用意する（図７Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップがワイヤボンディング実装される電極端子７０６を除く部分にフォトレジスト７１１を形成する（図７Ｂ）。次に、電極端子７０６の表面に金を形成し、フォトレジスト７１０を除去する（図７Ｃ）。次に、半導体チップ７０１の素子電極７０２が形成されていない面をダイボンディング材７１０を介して絶縁性基板７０４に接合し、金ワイヤ７０３を用いて半導体チップ７０１をワイヤボンディング実装する（図７Ｄ）。その後、半導体チップ７０１及び金ワイヤ７０３を含むワイヤボンディング実装部をモールド樹脂７０９でモールドし、本実施形態の半導体装置を作製する（図７Ｅ）。以上のようにして既存のワイヤボンディング実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００５６】
（実施形態８）
本発明の半導体装置の製造方法の別の一実施形態を、図８Ａ−Ｉの模式的な工程断面図を参照して説明する。８０１は半導体チップ、８０２は半導体チップの素子電極、８０３はバンプ、８０４は半導体チップが電気接続される電気絶縁性基板、８０５は電気絶縁性基板、８０６は無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体、８０７は貫通孔、８０８は導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービア、８０９は金属配線、８１０は半導体チップが実装される電極端子、８１１は金属配線の粗化部分、８１２は電極端子の金層、８１３は封止樹脂、８１４はフォトレジストである。
【００５７】
まず、金属配線８０９の表面が粗化された電気絶縁性基板８０４を用意する（図８Ａ）。次に、フォトリソグラフィー法により半導体チップがフリップチップ実装される電極端子８１０を除く部分にフォトレジスト８１４を形成する（図８Ｂ）。次に、電極端子８１０の表面に金層８１２を形成し、フォトレジスト８１４を除去する（図８Ｃ）。次に、封止樹脂８１３を介して半導体チップ８０１を電気絶縁性基板８０４にフリップチップ実装する（図８Ｄ）。一方、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体８０６を準備し（図８Ｅ）、導電性ペーストが充填されインナービア８０８となる貫通孔８０７を形成する（図８Ｆ）。次に、貫通孔８０７に導電性ペーストを充填する（図８Ｇ）。次に、半導体チップ８０１をフリップチップ実装した電気絶縁性基板８０４と、導電性ペーストが充填されたインナービア８０８が形成された板状体８０６と、板状体８０６のもう一方の金属配線を形成するための電気絶縁性基板８０５を、インナービア８０８によって電気接続するように位置あわせする（図８Ｈ）。次に、加熱加圧して、電気絶縁性基板８０４と板状体８０６と電気絶縁性基板８０５を接着して、半導体チップ８０１を板状体８０６に埋設して一体化し、板状体８０６及びインナービア８０８に充填された導電性ペーストを硬化して、本実施形態の半導体装置を作製する（図８Ｉ）。以上のように、既存のフリップチップ実装技術とフォトリソグラフィー法をそのまま使用することができ、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。また、加熱加圧工程による半導体チップの板状体への埋設時に、導電性ペーストが充填されたインナービアと電気接続される金属配線が粗化されており、インナービアの位置ずれが置きにくいため、金属配線の微細化、インナービアのビアピッチの狭ピッチ化が進んでも、この半導体装置では、導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアを位置精度良く形成することができる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００５９】
（実施例１）
実施例１では上述の実施の形態５の部品内蔵モジュールの形態の半導体装置を、次の（i）〜（iv）の手順に従って製造した。
（i）電気絶縁性基板における電極端子の金層の形成
半導体チップを実装する電気絶縁性基板としてガラスエポキシ基板を準備した。ガラスエポキシ基板は厚さ２００μｍ、半導体チップを実装する電極端子、導電性樹脂組成物からなる導電性ペーストが充填されたインナービアを接続するビアランド、及びそれらを電気接続する金属配線が形成されており、それらの金属配線の厚さは１８μｍで、表面の粗化度合いは平均十点粗さRz５μmに粗化されている。フォトリソグラフィー法を用いてガラスエポキシ基板の半導体チップが実装される電極端子を除く部分にフォトレジストを形成した。フォトレジストには旭化成社製ＡＱ−１５５８を用いた。次に、このガラスエポキシ基板に無電解ニッケルメッキを１μｍ、引き続いて無電解金メッキ０.０４μｍを形成した。メッキ浴にはウエムラ・インターナショナル・シンガポール社製のニムデンＮＰＲ−Ｍ、オーリカルＴＫＫ５１  Ｍ２０を用いた。以上の工程により、半導体チップを実装する電極端子の表面のみに金を形成したガラスエポキシ基板を作製した。
（ii）半導体チップの実装
１０ｍｍ角、厚さ０.３ｍｍの半導体チップを準備し、半導体チップの１００個の素子電極に予め金ワイヤボンディング法によって高さ７０μｍの金バンプを突起状電極として形成した。フリップチップ実装に用いる封止樹脂には、日立化成社製の厚さ４０μｍのシート状封止樹脂ＵＦ−５１１を用いた。このシート状封止樹脂を面積が１００平方ｍｍとなるように加工した後、ガラスエポキシ基板の半導体チップが実装される領域に貼り付けた。次に、半導体チップを素子電極が形成されていない背面から加熱加圧し、ガラスエポキシ基板にフリップチップ実装した。加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加熱加圧時間は１５秒とした。その結果、半導体チップの素子電極とガラスエポキシ基板の無電解金メッキされた電極端子が、金バンプを介して電気接続され、封止樹脂が硬化した。
（iii）無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる板状体の準備
まず無機フィラーと熱硬化性樹脂の混合を、板状体を構成する材料を、必要に応じて粘度調整のための微量の溶剤を投入し、混合攪拌機を用いて混合し調整した。本実施例では、エポキシ樹脂１０重量％、シリカフィラー９０重量％を含む混合物を１０分間攪拌して調整した。次に、この混合物から、ドクターブレード法によって厚さ１００μｍの板状体を作製した。次に、この板状体を４枚重ねてラミネートし、厚さ４００μｍの板状体を形成した後、パンチャーを用いてインナービアとなる直径１６０μｍの貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストをスクリーン印刷法により充填した。ここで使用した導電性ペーストは、球形状の銅粒子８５重量％と、樹脂成分としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製「エピコート８２８」）３重量％と、グリシジルエステル系エポキシ樹脂（東都化成社製「ＹＤ−１７１」）９重量％と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（味の素社製「ＭＹ−２４」）３重量％とを三本ロールを用いて混錬して調整した。
（iv）半導体チップの内蔵、一体化
次に（ii）で得た半導体チップをフリップチップ実装したガラスエポキシ基板と、（iii）で得た導電性ペーストを充填したインナービアが形成された板状体、そして板状体のもう一方の主面の金属配線を形成するためのガラスエポキシ基板を準備し、これらを半導体チップが板状体に内蔵されるよう、板状体のインナービアによって２つのガラスエポキシ基板及び板状体が電気接続されるよう、位置合わせした後、加熱加圧することで一体化し、本実施例の部品内蔵モジュールをした半導体装置を得た。加熱加圧は熱プレス機を用いて、加熱温度は２００℃、圧力は３ＭＰａ、加熱加圧時間は２時間とした。板状体に含まれるエポキシ樹脂は、粘度が一旦低下した後、硬化し、板状体とガラスエポキシ基板が接着された。導電性ペーストが充填されたインナービアに含まれるエポキシ樹脂も硬化し、板状体を通して２つのガラスエポキシ基板が電気接続された。
【００６０】
このようにして本実施例の半導体装置を作製した。
【００６１】
比較例として、従来例と同様に前記（ｉ）の工程で、半導体チップが実装される電極端子を含む一面の全部の金属配線の表面に、同様の方法で金層を形成した半導体装置を作製した。
【００６２】
２つの半導体装置の電気接続信頼性の評価は、吸湿リフロー試験によって行なった。具体的な条件は、８５℃、８５％ＲＨ条件下で１６８時間保持した後、最高温度２６０℃であるベルト式リフロー試験機を用いて熱衝撃を加えた。半導体装置の信頼性として、フリップチップ実装の半導体チップの素子電極とガラスエポキシ基板の電極端子との間の接続抵抗値（以下、バンプ抵抗と略）によって評価した。評価基準はバンプ抵抗が吸湿リフロー試験前後で１０％以上変化したものを不良とし、１００個の電気接続点に対する不良発生率で評価した結果、従来の半導体装置では６０％不良が発生したが、本発明の半導体装置では不良は発生しなかった。
【００６３】
このように本実施例の半導体装置は、半導体チップが実装される電極端子の表面に金層を形成し、樹脂と接着するその他の金属配線の表面に粗化処理を行なうことで、半導体チップの実装の電気接続信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は本発明の実施形態１における半導体装置の断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態２における半導体装置の断面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態３における半導体装置の断面図である。
【図４】図４は本発明の実施形態４における半導体装置の断面図である。
【図５】図５は本発明の実施形態５及び実施例１における半導体装置の断面図である。
【図６】図６Ａ−Ｄは本発明の実施形態６における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】図７Ａ−Ｅは本発明の実施形態７における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】図８Ａ−Ｉは本発明の実施形態８における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図９は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【図１２】図１２は従来の半導体装置の別の一例を示す断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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2006100909.tif 000027
2006100909.tif 000028
2006100909.tif 000029