JP4020624B2

JP4020624B2 - Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number: JP4020624B2
Application number: JP2001343083A
Authority: JP
Inventors: 浩之田村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: JP2003142616A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein, when a resin layer cannot be formed on the surface of a semiconductor element of an optical element such as an inter-line type CCD, CMOS sensor or the like, the element must be housed in the package of a hollow structure. SOLUTION: In this semiconductor device, first and second conductive wiring parts 24, 25 are formed on the upper and lower parts of an insulating resin 23, the semiconductor element 28 is fixed onto an insulating resin sheet 22 realizing a multilayer structure, and the element 28 is electrically connected to the bonding pad 31 via a bonding wire 32. The element 28 or the like is realized in the hollow structure by disposing the element 28 or the like in a recess 34 formed of a frame 35 and a glass plate 36 or the like. Further, a transparent resin capable of obtaining spectral characteristics of a desired light is coated on the overall surface of the plate 36, and general purpose properties can be improved by various types of transparent resins.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラモジュールに用いられるＣＣＤ等の光学系の半導体素子を内蔵する半導体装置に関し、特に２枚の導電膜を用いた薄型で多層配線も実現でき、ＣＣＤ等の光学系素子内蔵の半導体装置の薄型化、量産性を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラモジュールは、携帯電話、携帯用のコンピューター等に積極的に採用されるようになった。従ってカメラモジュールは、小型化、薄型化、軽量化が求められている。
【０００３】
以下、半導体素子としてＣＣＤを用いたカメラモジュールを参照しながら説明を行う。尚、ＣＣＤ以外の半導体素子（例えばＣＭＯＳセンサー等）を用いても同様である。
【０００４】
先ず、図１９（Ａ）に示す如く、従来のカメラモジュールでは、実装基板１にＣＣＤ２が実装されている。そして、ＣＣＤ２の上方に、外部からの光を集めるレンズ５がレンズバレル６に固定されている。また、レンズバレル６はレンズホルダー７によってホールドされており、レンズホルダー７はレンズ止めビス８によって実装基板１に実装されている。ここで、実装基板１としてはセラミック基板等が用いられる。
【０００５】
ここで、ＣＣＤは、（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）の略で、レンズ５によって集められた光の強さに応じた電荷を出力する働きを有する。また、レンズバレル６は側面がねじになっており（図示せず）、回転することによってレンズ５の焦点を合わせる働きを有する。
【０００６】
更に、実装基板１の表面および裏面に、チップ部品３と裏面チップ部品４が実装されている。これらチップ部品としては、ＤＳＰ、ドライブ用ＩＣ、コンデンサ、抵抗、ダイオード等が挙げられる。ＤＳＰは（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）の略で、ＣＣＤから送られた信号を高速に処理する働きを有する。また、ドライブ用ＩＣは、ＣＣＤ内のセルの選択をし、転送のための駆動を行う働きを有する。
【０００７】
また、図１９（Ｂ）に示す如く、上述したＣＣＤ２の部分がＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合もある。このとき、図示したように、実装基板１１上に実装されたＣＭＯＳセンサー１２上には、個々の画素１３に対応してマイクロレンズ１４を構成している。この構造の場合、レンズ５とマイクロレンズ１４との間には、必ず空気層が存在する。また、光の屈折の関係によりマイクロレンズ表面も空気層を設ける必要がある。そのため、レンズホルダー７により中空構造を構成させている。そして、レンズ５により集光された光が空気層およびマイクロレンズ１４を介して個々の画素１３に精度高く取り込まれる。
【０００８】
次に、図２０を参照して、このカメラモジュールの組立方法を説明する。
【０００９】
先ず、図２０（Ａ）に示す如くを参照して、実装基板１を用意し、その表面にＣＣＤ２とチップ部品３を実装する。
【００１０】
次に、図２０（Ｂ）に示す如く、実装基板１の裏面に裏面チップ部品４を実装する。
【００１１】
最後に、図２０（Ｃ）に示す如く、レンズ５が固定されたレンズバレル６をレンズホルダー７に固定し、レンズ止めビス８を用いて、レンズホルダー７を実装基板１に固定する。
【００１２】
以上の方法により、実装基板１を用いた従来型のカメラモジュールが完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１９にも示す如く、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、チップ部品３、裏面チップ部品４、レンズ５、レンズバレル６、レンズホルダー７、ＣＣＤ２は必要な構成要素であるが、小型化、薄型化、軽量化を実現するカメラモジュールを提供するのは難しかった。特に、ＣＣＤ２を内蔵する構造では、実装基板１上にＣＣＤ２を実装しその周囲をレンズホルダー７で覆い、そのレンズホルダー７上部にレンズバレル６を介して集光用のレンズ５を固定していた。そのため、実装面積も余分に占有してしまい、また、ＣＣＤ２部における薄型化にも問題があった。
【００１４】
更に、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、レンズホルダー７を固定するためにセラミック等から成る実装基板１を利用していた。一般的には、この基板１は必須であり、この実装基板１を無くすことができなかった。そのため、この実装基板１を採用することによって、コストが上昇し、また、実装基板１が厚いために、モジュールの小型化、薄型化、軽量化に限界があった。
【００１５】
更に、上述したセラミック基板等から成る実装基板１を用いた場合では、実装基板表面に導電パターンの配線を行い、その配線上にＣＣＤ２、チップ部品３等を実装するのみで多層配線構造を実現できず、また、実装密度も向上しないという問題点があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である半導体装置では、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層とをシート状に接着する絶縁樹脂と、前記第１の導電層をエッチングして形成された第１の導電配線層と、前記第２の導電層をエッチングして形成された第２の導電配線層と、前記第１の導電配線層上に固着される半導体素子と、前記第１の導電配線層と前記第２の導電配線層とを所望の個所で前記絶縁樹脂を貫通して接続する多層接続手段と、前記第１の導電配線層上に少なくとも前記半導体素子を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部と、各搭載部上に固着された前記半導体素子を気密中空部に位置するように前記枠状部上に接着された透明板と前記第２の導電配線層の所望個所に設けた外部電極とを具備することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品が固着され、前記半導体モジュールおよびチップ部品は前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記絶縁樹脂はポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記多層接続手段は導電金属のメッキ膜であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記透明板表面は所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が被膜されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、第１の導電層と第２の導電層を絶縁樹脂で接着した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所に前記第１の導電層および前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記第２の導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔に多層接続手段を形成し、前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記第２の導電層を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００２４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記枠状部は少なくとも前記絶縁樹脂シート上に格子状に一体に形成されることを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記透明板表面には所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂を被膜することを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品を固着し、前記半導体モジュールおよびチップ部品を前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００２８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電層および前記第２の導電層は銅箔で形成されることを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記第１の導電層をエッチングした後に、前記第１の導電層をマスクとして前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００３２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記多層接続手段は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記第１の導電層の表面に形成されることを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００３４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、導電層の表面を絶縁樹脂で被覆した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所の前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔および前記絶縁樹脂表面に導電メッキ膜をする工程と、前記導電メッキ膜を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記導電層全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００３７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電層および前記導電メッキ膜は銅で形成されることを特徴とする。
【００３８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００４０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電メッキ膜は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記絶縁樹脂の表面に形成されることを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００４２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００４３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明である半導体装置およびその製造方法において、図１〜図１８を参照にして詳細に説明する。
【００４５】
先ず、図１から図３を用いて、本実施の形態における半導体装置について説明する。図１は、本発明の半導体装置の１実施の形態を示す断面図である。
【００４６】
本実施の形態における半導体装置２１は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を内蔵した中空構造の半導体装置である。これらの光学系の半導体素子を内蔵した半導体装置では、半導体素子上部に位置するレンズ５２により収集された光を半導体素子表面に形成された画素により受光し、その光を電気信号に変換する。このとき、この集光を行うレンズ効果をもたせるためには、半導体素子表面に透明樹脂を直接モールドすることができる場合には中空構造である必要はない。しかし、半導体素子としてＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合、必ず半導体素子表面にマイクロレンズを用いる必要があり、少なくともマイクロレンズ表面には空気層を形成する必要が有る。そのため、中空構造を有する半導体装置であることが必須の条件となる。
【００４７】
本発明に依る半導体装置は、図１に示す如く、第１の導電層２４と、第２の導電層２５と、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５とをシート状に接着する絶縁樹脂２３と、前記第１の導電層２４をエッチングして形成された第１の導電配線層２６と、前記第２の導電層２５をエッチングして形成された第２の導電配線層２７と、前記第１の導電配線層２６上に固着される半導体素子２８と、前記第１の導電配線層２６と前記第２の導電配線層２７とを所望の個所で前記絶縁樹脂２３を貫通して接続する多層接続手段３３と、前記第１の導電配線層２６上に少なくとも前記半導体素子２８を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部３５と、各搭載部上に固着された前記半導体素子２８を気密中空部に位置するように前記枠状部３５上に接着された透明板３６と前記第２の導電配線層２７の所望個所に設けた外部電極３８とから構成されている。
【００４８】
先ず、絶縁樹脂シートについて説明する。図４は、全体が絶縁樹脂シート２２であり、中間には絶縁樹脂２３が設けられている。この絶縁樹脂２３の表面には第１の導電層２４が形成され、裏面には第２の導電層２５が形成される。
【００４９】
つまり、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００５０】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミドを半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。従って、絶縁樹脂シート２２には補強用のガラスクロス繊維を不要としている。
【００５１】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００５２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００５３】
従って、第２の導電層２５を厚く形成することにより、絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【００５４】
また平坦性を維持しながら封止樹脂を硬化できるので、パッケージの裏面も平坦にでき、絶縁樹脂シート２２の裏面に形成される電極もフラットに配置できる。よって、実装基板上の電極と絶縁樹脂シート２２裏面の電極とを当接でき、半田不良を防止することができる。
【００５５】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００５６】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００５７】
第１の導電配線層２６は第１の導電層２４をエッチングして形成される。第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、エッチングにより周辺にボンデイングパッド３１とこのボンデイングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６とが形成される。搭載される半導体素子のパッド数が多くなればなるほどファインパターン化が要求される。
【００５８】
第２の導電配線層２７は第２の導電層２５をエッチングして形成される。第２の導電層２７の膜厚は、７０μｍ〜２００μｍ程度であり、ファインパターンには適さないが、外部電極３８の形成が主であり、必要に応じて多層配線を形成できる。
【００５９】
半導体素子２８はＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子であり、半導体素子２８は第１の導電配線層２６上に接着剤で固着され、半導体素子２８と第１の導電配線層２６とは電気的に接続されている。しかし、本実施の形態では半導体素子２８裏面電極（図示せず）と第１の導電配線層２６とは直接接続しているが、半導体素子２８が第１の導電配線層２６上のオーバーコート樹脂２９に固着される場合もある。このとき、半導体素子２８の下にはファインパターンの第１の導電配線層２６が自由に配線でき、配線の自由度が大幅に増大する。
【００６０】
そして、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。なお、ボンデイングパッド３１はボンディングが行えるように金あるいは銀メッキが表面に施されている。
【００６１】
多層接続手段３３は第１の導電配線層２６と第２の導電配線層２７とを所望の個所で絶縁樹脂２３を貫通して接続している。多層配線手段３３としては具体的には銅のメッキ膜が適している。また金、銀、パラジュウム等のメッキ膜でも良い。
【００６２】
枠状部３５は、図示の如く、点線で示した搭載部４３（図９（Ｂ）参照）の周囲に絶縁性樹脂により形成されている。この枠状部３５により搭載部４３の中央部分を凹ませた凹部３４を形成している。ここで、詳細は半導体装置の製造方法について説明するが、枠状部３５はトランスファーモールド工程により一体に形成されている。また、絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００６３】
ガラス板３６は、搭載部４３上の半導体素子２８、金属細線３２等を凹部３４内に密閉し中空構造を実現するために、枠状部３５上に接着されている。このとき、図示はしていないが、枠状部３５とガラス板３６との当接部に接着性樹脂が塗布されており、この樹脂により２者は接着している。また、このガラス板３６の表面には、透明樹脂から成るフィルターが全面に塗布されている。例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【００６４】
外部電極３８は、第２の導電配線層２７の所望個所に設けられる。すなわち、第２の導電配線層２７の大部分はオーバーコート樹脂３７で被覆され、露出した第２の導電配線層２７上に半田で形成された外部電極３８を設ける。
【００６５】
図２を参照して、具体化された本発明の半導体装置を説明する。まず、実線で示すパターンは第１の導電配線層２６であり、点線で示すパターンは第２の導電配線層２７である。第１の導電配線層２６は半導体素子２８を取り巻くようにボンディングパッド３１が周辺に設けられ、一部では２段に配置されて多パッドを有する半導体素子２８に対応している。ボンディングパッド３１は半導体素子２８の対応する電極パッド３０とボンディングワイヤー３２で接続され、ボンディングパッド３１からファインパターンの第１の導電配線層２６が半導体素子２８の下に多数延在されて、黒丸で示す多層接続手段３３で第２の導電配線層２７と接続されている。
【００６６】
斯かる構造であれば、２００以上パッドを有する半導体素子でも、第１の導電配線層２６のファインパターンを利用して所望の第２の導電配線層２７まで多層配線構造で延在でき、第２の導電配線層２７に設けられた外部電極３８から外部回路への接続が行える。
【００６７】
従来における半導体装置においても述べたように、ＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等の半導体素子２８では、半導体素子２８表面に形成された１画素毎にマイクロレンズ１４を構成し集光性を上げていた。この集光を行うためには、少なくともと半導体素子１２表面のマイクロレンズ１４表面には空気層が必要であり、中空構造内に半導体素子を配置することが必須条件であった。
【００６８】
そこで、本発明では、枠状部３５およびガラス板３６により形成される搭載部４３上の凹部３４を利用し、半導体素子２８を気密中空部内に配置している。つまり、画素の開口率を向上させるために素子表面にマイクロレンズを形成するＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等半導体素子２８のように、マイクロレンズ表面に空気層を配置することが必須の条件である光半導体素子に優れた構造となる。
【００６９】
また、本発明では、中空構造を実現するためのガラス板３６全面にフィルター機能を有する透明樹脂を塗布することで、内蔵された半導体素子に応じた光の分光特性を得ることができる。例えば、フィルターを形成する方法としては、半導体素子表面に直接形成する場合もあるが、この場合は、１つの光の分光特性にしか対応できない。しかし、本発明では、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂を変更するだけで、様々な光の分光特性に対応でき、種々の光半導体素子を内蔵することができる。
【００７０】
また、本発明では、従来における支持基板を用いず導電パターンを枠状部３５およびガラス板３６で支持している。そのことで、支持基板を省略することができるので、半導体装置２１自体の薄型化が実現できる。
【００７１】
更に、本発明の半導体装置では、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成されている。そして、絶縁樹脂シート２２の裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成された絶縁樹脂シート２２を用い、多層構造を実現するものである。例えば、図３に示す如く、半導体装置２１がカメラモジュール内に用いられる場合がある。このとき、半導体素子２８の周辺の導電パターンには、他の半導体チップ、半導体モジュール６１またはチップ部品６２、６３等が固着される。ここで、チップ部品６２、６３としては、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオード等が考えられる。また、半導体モジュール６１としては、ウェハスケールＣＳＰ、ＣＳＰ、面実装型ＩＣ、ＩＳＰ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｙｓｔｅｍＰａｃｋａｇｅ）等も考えられる。
【００７２】
つまり、本発明では、詳細は後述の製法によって説明するが、多層構造の配線を形成することができるので、中空構造内に半導体素子２８、半導体モジュール６１、チップ部品６２、６３も内蔵することができる。また、支持基板を不要にした導電パターンが形成できるのでコストを安価にできる。よって、中空構造を有する半導体装置自体の小型化、薄型化が実現できる。また、周辺チップ部品も半導体装置内に一緒に内蔵することができるので、実装密度も大幅に向上することができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態では半導体素子としてＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーを用いた場合について説明したが特に限定する必要はなく、その他の光学系の半導体素子、例えばＬＥＤ、レーザ、光センサー等の場合も同様な効果を得ることが出来る。
【００７４】
次に、図４〜図１８を用いて、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、第１の実施の形態および第２の実施の形態の説明をする。
【００７５】
第１の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態では、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所に前記第１の導電層２４および前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記第２の導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【００７６】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【００７７】
本発明の第１の工程は、図４に示すように、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【００７８】
絶縁樹脂シート２２の表面は、実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００７９】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミド樹脂を半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。
【００８０】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００８１】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００８２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００８３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００８４】
本発明の第２の工程は、図５に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所に第１の導電層２４および絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、第２の導電層２５を選択的に露出することにある。
【００８５】
第１の導電層２４の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストを介して第１の導電層２４をエッチングする。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いてケミカルエッチングを行う。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。またこのエッチングの際に、第２の導電層２５は接着性のシート等でカバーしてエッチング液から保護する。しかし第２の導電層２５自体が十分に厚く、エッチング後にも平坦性が維持できる膜厚であれば、少々エッチングされても構わない。なお、第１の導電層２４としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、公知のリードフレーム材等でも良い。
【００８６】
続いて、ホトレジストを取り除いた後、第１の導電層２４をマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に第２の導電層２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００８７】
なお、本工程では第１の導電層２４が１０μｍ程度と薄い場合、ホトレジストで貫通孔３９以外を被覆した後に炭酸ガスレーザーで第１の導電層２４および絶縁樹脂２３を一括して貫通孔３９を形成できる。この場合には予め第１の導電層２４の表面を粗化する黒化処理工程が必要である。
【００８８】
本発明の第３の工程は、図６に示す如く、貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、第１の導電層２４と第２の導電層２５を電気的に接続することにある。
【００８９】
貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に第２の導電層２５と第１の導電層２４の電気的接続を行う多層接続手段３３であるメッキ膜を形成する。このメッキ膜は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に形成する。これにより第１の導電層２４と第２の導電層２５が電気的に導通するため、再度この第１および第２導電層２４、２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕで埋め込まれ、多層接続手段３３が形成される。なお、商品名でエバラユージライトというメッキ液を採用すると、貫通孔３９のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【００９０】
本発明の第４の工程は、図７および図８に示す如く、第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成することにある。
【００９１】
第１の導電層２４上に所望のパターンのホトレジストで被覆し、ボンディングパッド３１およびボンディングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６をケミカルエッチングにより形成する。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いれば良い。
【００９２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成されているので、第１の導電配線層２６は５０μｍ以下のファインパターンに形成できる。
【００９３】
続いて、第１の導電配線層２６のボンディングパッド３１を露出して他の部分をオーバーコート樹脂２９で被覆する。オーバーコート樹脂２９は溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷で付着し、熱硬化させる。
【００９４】
また、図８に示す如く、ボンディングパッド３１上にはボンディング性を考慮して、Ａｕ、Ａｇ等のメッキ膜が形成される。このメッキ膜はオーバーコート樹脂２９をマスクとしてボンディングパッド３１上に選択的に無電界メッキで付着されるか、また第２の導電層２５を電極として電界メッキで付着される。
【００９５】
本発明の第５の工程は、図９に示す如く、各搭載部４３毎に中空構造を形成するために、絶縁樹脂２３およびオーバーコート樹脂２９上に樹脂から成る枠状部３５を形成することにある。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。その他、塗布、ディピング等でも可能であるが、量産性を考慮すると、トランスファーモールド、インジェクションモールドが適している。
【００９６】
本工程では、図９（Ａ）に示す如く、先ず、前工程で第１の導電配線層２６が形成された絶縁樹脂シート２２を下金型４２上に位置合わせをしながら設置し、その後、上金型４１を設置し絶縁樹脂シート２２を固定する。このとき、モールドキャビティーの下金型４２に絶縁樹脂シート２２はフラットで当接される必要があるが、厚い第２の導電層２５がこの働きをする。しかもモールドキャビティーから取り出した後も、枠状部３５の収縮が完全に完了するまで、第２の導電層２５によってパッケージの平坦性を維持している。すなわち、本工程までの絶縁樹脂シート２２の機械的支持の役割は第２の導電層２５により担われている。
【００９７】
そして、本発明の半導体装置の製造方法では、図示の如く、絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３間およびその周辺の枠状部３５形成領域にのみ樹脂を充填しなければならない。そのため、上金型４１のキャビティー面には凸部が絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３に対応して形成されている。そして、樹脂は絶縁樹脂シート２２上の枠状部３５形成領域にのみ流れ、枠状部３５を形成する。図９（Ｂ）に示す如く、金型から取り出した絶縁樹脂シート２２上には、各集合ブロック毎に搭載部４３間およびその周辺には枠状部３５が絶縁性樹脂により一体に形成される。搭載部４３の周囲には枠状部３５が形成されることで、搭載部４３上に凹部３４を形成する。そして、この凹部３４は後工程において、半導体装置の中空部を構成する。
【００９８】
ここで、枠状部３５は各搭載部４３間およびその周辺に形成されるが、枠状部３５を形成する絶縁性樹脂は絶縁樹脂シート２２を構成する絶縁樹脂２３と良く馴染むため、絶縁樹脂２３と強固に結合する。更に、図示の如く、枠状部３５を形成する部分にはオーバーコート樹脂２９が形成されておらず、絶縁樹脂２３はＣｕを主材料とする第１の導電層２４とも強固に結合する。
【００９９】
本発明の第６の工程は、図１０に示す如く、第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着することにある。
【０１００】
半導体素子２８はベアチップのまま第１の導電配線層２６上に接着樹脂でダイボンドされる。半導体素子２８裏面には電極が有り、この半導体素子２８の裏面電極と第１の導電配線層２６とは接着樹脂を介して直接固着されるので、両者は電気的に導通している。
【０１０１】
また、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。半導体素子２８はフェイスダウンで実装されても良い。この場合、半導体素子２８の各電極パッド３０表面に半田ボールやバンプが設けられ、絶縁樹脂シート２２の表面には半田ボールの位置に対応した部分にボンディングパッド３１と同様の電極が設けられる。
【０１０２】
ワイヤーボンデインクの時の絶縁樹脂シート２２を用いるメリットについて述べる。一般にＡｕ線のワイヤーボンディングの際は、２００℃〜３００℃に加熱される。この時、第２の導電層２５が薄いと、絶縁樹脂シート２２が反り、この状態でボンディングヘッドを介して絶縁樹脂シート２２が加圧されると、絶縁樹脂シート２２に亀裂の発生する可能性がある。これは絶縁樹脂２３にフィラーが混入されると、材料自体が堅くなり柔軟性を失うため、より顕著に現れる。また樹脂は金属から比べると柔らかいので、ＡｕやＡｌのボンディングでは、加圧や超音波のエネルギーが発散してしまう。しかし、絶縁樹脂２３を薄く且つ第２の導電層２５自体が厚く形成されることでこれらの問題を解決することができる。
【０１０３】
本発明の第７の工程は、図１１に示す如く、所望の光の分光特性を有するフィルタ機能を有する透明樹脂（図示せず）が全表面に塗布されたガラス板３６を準備し、ガラス板３６を絶縁シート２２上の枠状部３５に貼り合わせていくことにある。
【０１０４】
先ず、図示の如く、例えば、板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度の透明なガラス板３６を準備する。ガラス板３６は絶縁シート２２上の集合ブロック毎に貼り合わせるため、集合ブロックとほぼ同等または少し広いくらいの面積を有する。そして、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、ガラス板３６の全表面に所望の光の分光特性を得るためのフィルタ機能を持つ透明樹脂を塗布することである。またフィルタ機能を持つフィルムを貼り合わせても良い。上述したように、本実施の形態における半導体素子２８としてはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子が用いられるため、ガラス板３６により内蔵された半導体素子２８の目的用途に応じて種々の光の分光特性を選別することができる。
【０１０５】
具体的には、光の分光特性を選別するにあたり、２つのポイントがある。１つ目は、光学系の半導体素子自体が特定波長の光にのみ感度を有する場合である。２つ目は、光学系の半導体素子自体が様々な波長に対して感度を有するが外部から入射する光の中の特定波長を選別したい場合である。このように、光学系の半導体素子を様々な光に対して共用させるためにはフィルターにより光の分光特性を選別する必要がある。このとき、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂で対処することができる。ここで、透明樹脂としては、例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【０１０６】
次に、ガラス板３６と枠状部３５との当接する部分に接着材を塗布するとき、ガラス板３６側に接着材を塗布して貼り合わせる。また、枠状部３５側の接着面にディスペンサー等で接着材を塗布することで、ガラス板３６を貼り合わせても良い。そして、この工程により、絶縁樹脂シート２２上の集合ブロックには各搭載部４３毎に複数の中空部構造ができ、半導体素子２８、金属細線３２等は気密中空部内に位置することとなる。
【０１０７】
本発明の第８の工程は、図１２に示す如く、第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成することにある。
【０１０８】
第２の導電層２５は、所望のパターンのホトレジストで被覆し、ケミカルエッチングで第２の導電配線層２７を形成する。第２の導電層２５は厚いのでファインパターン化には適していないが、大部分が外部電極３８を形成する目的であり問題はない。第２の導電配線層２７は図２に示すように一定の間隔で配列され、個々は第１の導電配線層２６と多層接続手段３３を介して電気的に接続されて多層配線構造を実現している。なお必要であれば余白部分で第１の導電配線層２６を交差させるための第２の導電配線層２７を形成しても良い。
【０１０９】
本発明の第９の工程は、図１３に示す如く、第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成することにある。
【０１１０】
第２の導電配線層２７は外部電極３８を形成する部分を露出して溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷してオーバーコート樹脂３７で大部分を被覆する。次に半田のリフローによりこの露出部分に外部電極３８を同時に形成する。
【０１１１】
最後に、図１４および図１５に示す如く、絶縁樹脂シート２２には半導体装置が多数マトリックス状に形成されているので、テスター４４のプローブを外部電極３８に当てて、各搭載部４３の半導体素子２８の特性パラメータ等を個別に測定して良不良の判定を行い、不良品には磁気インク等でマーキングを行う。その後、ダイシングブレード４５で各搭載部４３間のダイシングライン４６に沿って絶縁性樹脂から成る枠状部３５、ガラス板２９および絶縁樹脂シート２２をダイシングし、個々の半導体装置２１に分離する。
【０１１２】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１１３】
第２の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施の形態では、導電層２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所の前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９および前記絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１をする工程と、前記導電メッキ膜５１を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記導電層２５全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【０１１４】
ここで、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、導電メッキ層形成工程までは製造方法が相違するが、第１の導電配線層形成工程以降の工程は同じであるので、ここでは、第１の導電配線層形成工程以降は第１の実施の形態を参照とし、説明を割愛する。また、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を用いることとする。
【０１１５】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【０１１６】
本発明の第１の工程は、図１６に示すように、導電膜２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【０１１７】
絶縁樹脂シート２２は、導電膜２５表面全域を絶縁樹脂２３で被覆して形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、導電膜２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料である。
【０１１８】
また絶縁樹脂シート２２は、まず平膜状の導電膜２５の上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、半硬化させてできあがる。従って、絶縁樹脂シート２２は補強用のガラスクロス繊維を不要にできる特徴を有する。
【０１１９】
本発明の特徴とする点は、導電膜２５を厚く形成するところにある。
【０１２０】
導電膜２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【０１２１】
従って、導電膜２５の厚みで絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【０１２２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【０１２３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する回路装置の性質により使い分けることができる。
【０１２４】
本発明の第２の工程は、図１７に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所の絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、導電膜２５の裏面を選択的に露出することにある。
【０１２５】
絶縁樹脂２３の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストをマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に導電膜２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂２３を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。
【０１２６】
本発明の第３の工程は、図１８に示す如く、貫通孔３９および絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１を形成することにある。
【０１２７】
貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に導電メッキ膜５１をマスクなしで形成する。この導電メッキ膜５１は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に形成する。これにより導電メッキ膜５１と導電膜２５が電気的に導通するため、再度導電膜２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕの導電メッキ膜５１で埋め込まれる。また導電メッキ膜５１は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【０１２８】
そして、本発明の第４の工程である第１の導電配線層２６を形成する工程、本発明の第５の工程である第１の導電配線層２６上に電気的に絶縁して半導体素子２８を固着する工程、本発明の第６の工程である枠状部３５を形成する工程、本発明の第７の工程であるガラス板３６を貼り合わせる工程、本発明の第８の工程である第２の導電配線層２７を形成する工程、本発明の第９の工程である外部電極３８を形成する工程、本発明の第１０の工程である個々の半導体装置２１に分離する工程は第１に実施の形態を参照することとする。
【０１２９】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置では、第１の導電層を薄く形成されているため、第１の導電配線層がファインパターン化でき、電極パッド数が１００以上の半導体素子の組み込みが可能となる。
【０１３１】
更に、本発明の半導体装置では、第１の導電配線層上にＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を固着している。そして、導電パターン等から成る搭載部周囲を絶縁性樹脂から成る枠状部で囲み、また、枠状部上をガラス板で覆うことで、中空構造の半導体装置を実現する。そのことで、半導体素子とガラス板間に空気層を存在させることができ、特に、半導体素子表面にマイクロレンズを形成し、透明樹脂を表面にモールドすることが出来ない場合に効果を有し、更に、半導体素子の集光性を向上させることができる。
【０１３２】
更に、本発明の半導体装置では、中空構造を実現するためのガラス板の全表面に所望の光の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が塗布されていることである。そのことで、半導体装置内に内蔵される光学系の半導体素子の特性に応じて透明樹脂を変更することで、中空構造内に配置される種々の光学系の半導体素子に対応することができる。
【０１３３】
本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂両面に第１および第２の導電層が形成された絶縁樹脂シートを用い、導電パターンを形成した後、絶縁性樹脂による枠状部を形成し、半導体素子を固着し、集合ブロック毎にガラス板を貼り合わせている。このとき、上記の工程の間は導電配線部を一体の支持基板として利用し、その後のエッチング工程で個々に独立した導電パターンとしている。そのことで、多層配線構造を実現し、また、周辺部品をも中空構造内に内蔵できる半導体装置を実現できる。
【０１３４】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂に形成する貫通孔を炭酸ガスレーザーで形成するので、その後直ちに多層接続手段のメッキを行え、工程が極めてシンプルとなる。また多層接続手段として銅メッキを用いれば、銅の第１の導電膜および第２の導電膜と同一材料となり、その後の工程がシンプルとなる。
【０１３５】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、多層接続手段をメッキ膜で実現できるので、第１の導電配線層を形成する前に多層接続手段をマスクなしで形成でき、第１の導電配線層の形成時に同時にパターニングできるので、多層接続手段の形成が極めて容易である。
【０１３６】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、中空構造を実現するガラス板全表面に所望の光の分光特性を得ることが出来る透明樹脂を塗布する。そのことで、使用用途に応じて種々の半導体素子に対応することができるので、汎用性に優れた半導体装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図２】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】従来の半導体装置を説明する図である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
２２絶縁樹脂シート
２３絶縁樹脂
２４第１の導電層
２５第２の導電層
２６第１の導電配線層
２７第２の導電配線層
２８半導体素子
２９オーバーコート樹脂
３０電極パッド
３１ボンディングパッド
３２ボンディングワイヤー
３５枠状部
３６ガラス板
３７オーバーコート樹脂
３８外部電極
３９貫通孔
５１導電メッキ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device including an optical semiconductor element such as a CCD used in a camera module, and more particularly to a thin and multilayer wiring using two conductive films, and a semiconductor including an optical element such as a CCD. This realizes thinning and mass productivity of the device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, camera modules have been actively adopted in mobile phones, portable computers and the like. Accordingly, the camera module is required to be reduced in size, thickness, and weight.
[0003]
Hereinafter, description will be made with reference to a camera module using a CCD as a semiconductor element. The same applies when a semiconductor element other than a CCD (for example, a CMOS sensor) is used.
[0004]
First, as shown in FIG. 19A, in a conventional camera module, a CCD 2 is mounted on a mounting substrate 1. A lens 5 that collects light from the outside is fixed to the lens barrel 6 above the CCD 2. The lens barrel 6 is held by a lens holder 7, and the lens holder 7 is mounted on the mounting substrate 1 by a lens fixing screw 8. Here, a ceramic substrate or the like is used as the mounting substrate 1.
[0005]
Here, the CCD is an abbreviation for (Charge Coupled Device), and has a function of outputting charges according to the intensity of light collected by the lens 5. Further, the lens barrel 6 has a threaded side surface (not shown), and has a function of focusing the lens 5 by rotating.
[0006]
Further, the chip component 3 and the back surface chip component 4 are mounted on the front surface and the back surface of the mounting substrate 1. Examples of these chip components include DSPs, drive ICs, capacitors, resistors, and diodes. The DSP is an abbreviation for (Digital Signal Processor) and has a function of processing a signal sent from the CCD at high speed. The drive IC has a function of selecting a cell in the CCD and driving for transfer.
[0007]
Further, as shown in FIG. 19B, the above-described CCD 2 may use a CMOS sensor or an interline CCD. At this time, as shown in the drawing, on the CMOS sensor 12 mounted on the mounting substrate 11, microlenses 14 are configured corresponding to the individual pixels 13. In the case of this structure, an air layer always exists between the lens 5 and the microlens 14. Also, it is necessary to provide an air layer on the microlens surface due to the refraction of light. Therefore, a hollow structure is formed by the lens holder 7. Then, the light collected by the lens 5 is taken into each pixel 13 with high accuracy via the air layer and the microlens 14.
[0008]
Next, a method for assembling the camera module will be described with reference to FIG.
[0009]
First, referring to FIG. 20A, a mounting substrate 1 is prepared, and a CCD 2 and a chip component 3 are mounted on the surface thereof.
[0010]
Next, as shown in FIG. 20B, the back surface chip component 4 is mounted on the back surface of the mounting substrate 1.
[0011]
Finally, as shown in FIG. 20C, the lens barrel 6 to which the lens 5 is fixed is fixed to the lens holder 7, and the lens holder 7 is fixed to the mounting substrate 1 using the lens fixing screw 8.
[0012]
With the above method, a conventional camera module using the mounting substrate 1 is completed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 19 described above, for example, in the conventional camera module, the chip component 3, the back surface chip component 4, the lens 5, the lens barrel 6, the lens holder 7, and the CCD 2 are necessary components, but are reduced in size. It has been difficult to provide a camera module that is thin and lightweight. Particularly, in the structure incorporating the CCD 2, the CCD 2 is mounted on the mounting substrate 1, the periphery thereof is covered with the lens holder 7, and the condensing lens 5 is fixed to the upper portion of the lens holder 7 via the lens barrel 6. . For this reason, the mounting area is also occupied, and there is a problem in thinning the CCD 2 part.
[0014]
Further, for example, in a conventional camera module, the mounting substrate 1 made of ceramic or the like is used to fix the lens holder 7. In general, the substrate 1 is indispensable, and the mounting substrate 1 cannot be eliminated. For this reason, the use of the mounting substrate 1 increases the cost, and since the mounting substrate 1 is thick, there is a limit to the reduction in size, thickness, and weight of the module.
[0015]
Furthermore, when the mounting substrate 1 made of the above-described ceramic substrate or the like is used, a multilayer wiring structure can be realized simply by wiring a conductive pattern on the surface of the mounting substrate and mounting the CCD 2 and the chip component 3 on the wiring. In addition, there is a problem that the mounting density is not improved.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. In the semiconductor device according to the present invention, the first conductive layer, the second conductive layer, the first conductive layer, and the second conductive layer are provided. An insulating resin that adheres the conductive layer to the sheet, a first conductive wiring layer formed by etching the first conductive layer, and a second formed by etching the second conductive layer A conductive wiring layer, a semiconductor element fixed on the first conductive wiring layer, and the first conductive wiring layer and the second conductive wiring layer are connected through the insulating resin at desired locations. A multi-layer connecting means, a frame-shaped portion formed of a sealing resin layer provided at least on the first conductive wiring layer so as to surround the semiconductor element, and the semiconductor element fixed on each mounting portion. A transparent plate bonded on the frame-like part so as to be positioned in the hollow part and the second conductive distribution Characterized by comprising an external electrode provided on a desired location of the layer.
[0017]
Furthermore, in the semiconductor device according to the present invention, preferably, a semiconductor module and a chip component are fixed to the first conductive wiring layer around the semiconductor element, and the semiconductor module and the chip component are located in the hermetic hollow portion. It is characterized by doing.
[0018]
Furthermore, the semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the semiconductor module includes a capacitor, a resistor, a transistor, or a diode.
[0019]
Furthermore, the semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the insulating resin contains a polyimide resin or an epoxy resin as a main component.
[0020]
Furthermore, the semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the multilayer connection means is a plating film of a conductive metal.
[0021]
Furthermore, the semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the semiconductor element is a CCD or a CMOS sensor.
[0022]
Furthermore, the semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the transparent plate surface is coated with a transparent resin having a filter function for obtaining desired spectral characteristics.
[0023]
In addition, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an insulating resin sheet in which a first conductive layer and a second conductive layer are bonded with an insulating resin, and the first portion at a desired portion of the insulating resin sheet. Forming a through hole in the conductive layer and the insulating resin, selectively exposing a back surface of the second conductive layer, forming a multi-layer connection means in the through hole, and forming the first conductive layer and the A step of electrically connecting a second conductive layer, a step of etching the first conductive layer into a desired pattern to form a first conductive wiring layer, and at least the insulating resin sheet on the semiconductor element A step of covering with a frame-shaped portion made of a sealing resin layer, a step of fixing a semiconductor element on the first conductive wiring layer, and a step of covering the semiconductor element with the first conductive wiring layer Glue the transparent plate to form an airtight hollow between Etching the second conductive layer into a desired pattern to form a second conductive wiring layer, and forming an external electrode at a desired location of the second conductive wiring layer. It is characterized by that.
[0024]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the frame-like portion is integrally formed in a lattice shape on at least the insulating resin sheet.
[0025]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the semiconductor element is a CCD or a CMOS sensor.
[0026]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that a transparent resin having a filter function for obtaining desired spectral characteristics is coated on the surface of the transparent plate.
[0027]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, a semiconductor module and a chip component are fixed to the first conductive wiring layer around the semiconductor element, and the semiconductor module and the chip component are sealed in the airtight hollow. It is located in a part.
[0028]
Furthermore, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is preferably characterized in that the semiconductor module includes a capacitor, a resistor, a transistor, or a diode.
[0029]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the first conductive layer and the second conductive layer are formed of copper foil.
[0030]
Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the through hole is formed by etching the insulating resin using the first conductive layer as a mask after etching the first conductive layer. Features.
[0031]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the laser etching uses a carbon dioxide laser.
[0032]
Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the multilayer connection means is formed on the surface of the through hole and the first conductive layer by electroless plating and electroplating of a conductive metal. Features.
[0033]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that a gold or silver plating layer is formed at a desired location of the first conductive wiring layer.
[0034]
Furthermore, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is preferably characterized in that the electrode of the semiconductor element and the gold or silver plating layer are connected by a bonding wire.
[0035]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the external electrodes are formed by applying solder by screen printing of solder and heating and melting.
[0036]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing an insulating resin sheet in which a surface of a conductive layer is covered with an insulating resin, and forming a through hole in the insulating resin at a desired location of the insulating resin sheet. A step of selectively exposing a back surface of the conductive layer; a step of forming a conductive plating film on the through hole and the surface of the insulating resin; and etching the conductive plating film into a desired pattern to form a first conductive wiring layer. A step of forming, a step of covering at least the insulating resin sheet with a frame-shaped portion made of a sealing resin layer so as to surround the semiconductor element, and a step of fixing the semiconductor element on the first conductive wiring layer. A step of adhering a transparent plate so as to form an airtight hollow portion between the semiconductor element and the first conductive wiring layer; and etching the entire surface of the conductive layer to make a desired pattern after etching. Characterized by comprising a step of forming a second conductive wiring layer is grayed, and forming an external electrode to a desired location of the second conductive wiring layer.
[0037]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the conductive layer and the conductive plating film are formed of copper.
[0038]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the through hole is formed by laser etching the insulating resin.
[0039]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the laser etching uses a carbon dioxide laser.
[0040]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the conductive plating film is formed on the surface of the through hole and the insulating resin by electroless plating and electroplating of a conductive metal. .
[0041]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that a gold or silver plating layer is formed at a desired location of the first conductive wiring layer.
[0042]
Furthermore, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is preferably characterized in that the electrode of the semiconductor element and the gold or silver plating layer are connected by a bonding wire.
[0043]
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the external electrodes are formed by applying solder by screen printing of solder and heating and melting.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0045]
First, the semiconductor device in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor device of the present invention.
[0046]
The semiconductor device 21 in the present embodiment is a hollow structure semiconductor device incorporating an optical semiconductor element such as a CCD or CMOS sensor. In a semiconductor device incorporating a semiconductor element of these optical systems, light collected by a lens 52 located above the semiconductor element is received by a pixel formed on the surface of the semiconductor element, and the light is converted into an electrical signal. At this time, in order to have a lens effect for condensing light, it is not necessary to have a hollow structure when a transparent resin can be directly molded on the surface of the semiconductor element. However, when a CMOS sensor or an interline CCD is used as the semiconductor element, it is necessary to use a microlens on the surface of the semiconductor element, and it is necessary to form an air layer at least on the surface of the microlens. For this reason, it is an essential condition that the semiconductor device has a hollow structure.
[0047]
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present invention comprises a first conductive layer 24, a second conductive layer 25, the first conductive layer 24, and the second conductive layer 25 in a sheet shape. An insulating resin 23 to be bonded, a first conductive wiring layer 26 formed by etching the first conductive layer 24, and a second conductive wiring layer formed by etching the second conductive layer 25 27, the semiconductor element 28 fixed on the first conductive wiring layer 26, and the first conductive wiring layer 26 and the second conductive wiring layer 27 penetrate the insulating resin 23 at desired locations. A multi-layer connecting means 33 to be connected, a frame-shaped portion 35 made of a sealing resin layer provided on the first conductive wiring layer 26 so as to surround at least the semiconductor element 28, and fixed on each mounting portion The frame-shaped portion so that the semiconductor element 28 is positioned in an airtight hollow portion It is configured glued onto 5 the transparent plate 36 from the external electrode 38. provided the desired location of the second conductive wiring layer 27.
[0048]
First, the insulating resin sheet will be described. In FIG. 4, the whole is an insulating resin sheet 22, and an insulating resin 23 is provided in the middle. A first conductive layer 24 is formed on the surface of the insulating resin 23, and a second conductive layer 25 is formed on the back surface.
[0049]
That is, the first conductive layer 24 is formed over the entire surface of the insulating resin sheet 22, and the second conductive layer 25 is formed over the entire surface of the back surface. The material of the insulating resin 23 is an insulating material made of a polymer such as polyimide resin or epoxy resin. The first conductive layer 24 and the second conductive layer 25 are preferably made of Cu as a main material or a known lead frame material, and the insulating resin 23 is formed by a plating method, a vapor deposition method or a sputtering method. Or a metal foil formed by a rolling method or a plating method may be attached.
[0050]
The insulating resin sheet 22 may be formed by a casting method. The manufacturing method will be briefly described below. First, a paste-like polyimide resin is applied on the flat film-like first conductive layer 24, and a paste-like polyimide resin is also applied on the flat film-like second conductive layer 25. When both polyimides are semi-cured and then bonded together, an insulating resin sheet 22 is completed. Accordingly, the insulating resin sheet 22 does not require reinforcing glass cloth fibers.
[0051]
The feature of the present invention is that the second conductive layer 25 is formed thicker than the first conductive layer 24.
[0052]
The first conductive layer 24 is formed to have a thickness of about 5 to 35 μm, and is considered to be as thin as possible to form a fine pattern. The second conductive layer 25 may have a thickness of about 70 to 200 μm, and importance is given to providing support strength.
[0053]
Therefore, by forming the second conductive layer 25 thick, the flatness of the insulating resin sheet 22 can be maintained, the workability of the subsequent process is improved, and the induction of defects, cracks and the like in the insulating resin 23 is prevented. be able to.
[0054]
Further, since the sealing resin can be cured while maintaining flatness, the back surface of the package can be flattened, and the electrodes formed on the back surface of the insulating resin sheet 22 can also be flatly arranged. Therefore, the electrode on the mounting substrate and the electrode on the back surface of the insulating resin sheet 22 can be brought into contact with each other, and a solder failure can be prevented.
[0055]
The insulating resin 23 is preferably a polyimide resin or an epoxy resin. In the case of a casting method in which a paste is applied to form a sheet, the film thickness is about 10 μm to 100 μm. When formed as a sheet, a commercially available product has a minimum film thickness of 25 μm. In consideration of thermal conductivity, a filler may be mixed therein. As the material, glass, Si oxide, aluminum oxide, Al nitride, Si carbide, boron nitride or the like can be considered.
[0056]
As described above, the insulating resin 23 can be selected from a low thermal resistance resin, an ultra low thermal resistance resin, or a polyimide resin mixed with the filler described above, and can be selectively used depending on the properties of the semiconductor device to be formed.
[0057]
The first conductive wiring layer 26 is formed by etching the first conductive layer 24. The first conductive layer 24 is formed to have a thickness of about 5 to 35 μm, and a bonding pad 31 and a first conductive wiring layer 26 extending from the bonding pad 31 to the center are formed around by etching. As the number of pads of the semiconductor element to be mounted increases, fine patterning is required.
[0058]
The second conductive wiring layer 27 is formed by etching the second conductive layer 25. The film thickness of the second conductive layer 27 is about 70 μm to 200 μm, which is not suitable for a fine pattern, but mainly forms the external electrode 38, and a multilayer wiring can be formed as necessary.
[0059]
The semiconductor element 28 is an optical semiconductor element such as a CCD or CMOS sensor, and the semiconductor element 28 is fixed to the first conductive wiring layer 26 with an adhesive. The semiconductor element 28 and the first conductive wiring layer 26 are Electrically connected. However, although the back electrode (not shown) of the semiconductor element 28 and the first conductive wiring layer 26 are directly connected in the present embodiment, the semiconductor element 28 is overcoated resin on the first conductive wiring layer 26. 29 may be fixed. At this time, the first conductive wiring layer 26 having a fine pattern can be freely wired under the semiconductor element 28, and the degree of freedom of wiring is greatly increased.
[0060]
Each electrode pad 30 of the semiconductor element 28 is connected to a bonding pad 31 which is a part of the first conductive wiring layer 26 provided in the periphery by a bonding wire 32. The bonding pad 31 is plated with gold or silver so that bonding can be performed.
[0061]
The multilayer connection means 33 connects the first conductive wiring layer 26 and the second conductive wiring layer 27 through the insulating resin 23 at a desired location. Specifically, a copper plating film is suitable as the multilayer wiring means 33. Further, a plating film of gold, silver, palladium or the like may be used.
[0062]
As shown in the figure, the frame-shaped portion 35 is formed of an insulating resin around a mounting portion 43 (see FIG. 9B) indicated by a dotted line. The frame-like portion 35 forms a recess 34 in which the central portion of the mounting portion 43 is recessed. Here, the semiconductor device manufacturing method will be described in detail, but the frame-like portion 35 is integrally formed by a transfer molding process. Further, as the insulating resin, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a thermoplastic resin such as a polyimide resin or polyphenylene sulfide can be used.
[0063]
The glass plate 36 is bonded on the frame-shaped portion 35 in order to seal the semiconductor element 28 on the mounting portion 43, the fine metal wire 32, etc. in the concave portion 34 to realize a hollow structure. At this time, although not shown, an adhesive resin is applied to the contact portion between the frame-shaped portion 35 and the glass plate 36, and the two are bonded by this resin. A filter made of a transparent resin is applied to the entire surface of the glass plate 36. For example, in this transparent resin, a material mainly composed of titanium dioxide and silicon dioxide is mixed. By changing the amount and other materials, spectral characteristics of desired light such as visible light and infrared light can be obtained. It is supposed to be.
[0064]
The external electrode 38 is provided at a desired location on the second conductive wiring layer 27. That is, most of the second conductive wiring layer 27 is covered with the overcoat resin 37, and the external electrode 38 formed of solder is provided on the exposed second conductive wiring layer 27.
[0065]
A specific semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. First, the pattern indicated by the solid line is the first conductive wiring layer 26, and the pattern indicated by the dotted line is the second conductive wiring layer 27. The first conductive wiring layer 26 is provided with bonding pads 31 in the periphery so as to surround the semiconductor element 28, and a part of the first conductive wiring layer 26 corresponds to the semiconductor element 28 that is arranged in two stages and has multiple pads. The bonding pads 31 are connected to the corresponding electrode pads 30 of the semiconductor element 28 by bonding wires 32, and a number of fine conductive first conductive wiring layers 26 are extended from the bonding pads 31 under the semiconductor elements 28. The multi-layer connecting means 33 shown is connected to the second conductive wiring layer 27.
[0066]
With such a structure, even a semiconductor element having 200 or more pads can be extended to a desired second conductive wiring layer 27 with a multilayer wiring structure using the fine pattern of the first conductive wiring layer 26. The external electrode 38 provided on the conductive wiring layer 27 can be connected to an external circuit.
[0067]
As described in the conventional semiconductor device, in the semiconductor element 28 such as a CMOS sensor or an interline type CCD, the microlens 14 is formed for each pixel formed on the surface of the semiconductor element 28 to increase the light collecting property. It was. In order to perform this condensing, an air layer is required at least on the surface of the microlens 14 on the surface of the semiconductor element 12, and it is an essential condition to dispose the semiconductor element in the hollow structure.
[0068]
Therefore, in the present invention, the semiconductor element 28 is disposed in the airtight hollow portion by using the concave portion 34 on the mounting portion 43 formed by the frame-shaped portion 35 and the glass plate 36. In other words, in order to improve the aperture ratio of the pixel, it is an essential condition to dispose an air layer on the surface of the microlens, such as a CMOS sensor that forms a microlens on the surface of the element or a semiconductor element 28 such as an interline CCD. An optical semiconductor element has an excellent structure.
[0069]
Further, in the present invention, by applying a transparent resin having a filter function to the entire surface of the glass plate 36 for realizing the hollow structure, it is possible to obtain the light spectral characteristics corresponding to the built-in semiconductor element. For example, as a method of forming a filter, there is a case where the filter is formed directly on the surface of the semiconductor element, but in this case, only a spectral characteristic of one light can be dealt with. However, in the present invention, by changing the transparent resin having a filter function applied to the glass plate 36, it is possible to cope with various light spectral characteristics and to incorporate various optical semiconductor elements.
[0070]
In the present invention, the conductive pattern is supported by the frame-shaped portion 35 and the glass plate 36 without using a conventional support substrate. As a result, since the support substrate can be omitted, the semiconductor device 21 itself can be thinned.
[0071]
Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, the first conductive layer 24 is formed over the entire surface of the insulating resin sheet 22. The insulating resin sheet 22 in which the second conductive layer 25 is formed over substantially the entire back surface of the insulating resin sheet 22 is used to realize a multilayer structure. For example, as shown in FIG. 3, the semiconductor device 21 may be used in a camera module. At this time, another semiconductor chip, the semiconductor module 61 or the chip components 62 and 63 are fixed to the conductive pattern around the semiconductor element 28. Here, as the chip components 62 and 63, a capacitor, a resistor, a transistor, a diode, or the like can be considered. Further, as the semiconductor module 61, wafer scale CSP, CSP, surface mount IC, ISP (Integrated System Package), or the like can be considered.
[0072]
That is, in the present invention, details will be described by a manufacturing method described later, but since a multilayer wiring can be formed, the semiconductor element 28, the semiconductor module 61, and the chip components 62 and 63 may be incorporated in the hollow structure. it can. Further, since a conductive pattern that does not require a support substrate can be formed, the cost can be reduced. Accordingly, the semiconductor device itself having a hollow structure can be reduced in size and thickness. In addition, since the peripheral chip components can be incorporated together in the semiconductor device, the mounting density can be greatly improved.
[0073]
As described above, in the present embodiment, a case where a CCD or CMOS sensor is used as a semiconductor element has been described. However, there is no particular limitation, and other optical system semiconductor elements such as LEDs, lasers, optical sensors, etc. Can achieve the same effect.
[0074]
Next, with reference to FIGS. 4 to 18, the first embodiment and the second embodiment will be described with respect to the method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment.
[0075]
First embodiment
In the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of preparing an insulating resin sheet 22 in which a first conductive layer 24 and a second conductive layer 25 are bonded with an insulating resin 23; A step of forming a through hole 39 in the first conductive layer 24 and the insulating resin 23 at a desired portion of the sheet 22 to selectively expose the back surface of the second conductive layer 25; Forming a connecting means 33 to electrically connect the first conductive layer 24 and the second conductive layer 25; and etching the first conductive layer 24 into a desired pattern to form a first conductive layer; A step of forming a wiring layer, a step of covering at least the insulating resin sheet 22 with a frame-shaped portion made of a sealing resin layer so as to surround the semiconductor element, and a step of covering the first conductive wiring layer Fixing the semiconductor element 28 to A step of adhering a transparent plate 36 so as to cover the semiconductor element 28 and form an airtight hollow portion with the first conductive wiring layer 26; and etching the second conductive layer 25 into a desired pattern. The method includes a step of forming the second conductive wiring layer 27 and a step of forming the external electrode 38 at a desired portion of the second conductive wiring layer 27.
[0076]
Further, in the following description, a plurality of assembly blocks (in this case, 4 to 5) are formed on the insulating resin sheet so as to be separated from each other, but mainly one of them is arranged. A semiconductor device is described.
[0077]
The first step of the present invention is to prepare an insulating resin sheet 22 in which a first conductive layer 24 and a second conductive layer 25 are bonded with an insulating resin 23 as shown in FIG.
[0078]
The surface of the insulating resin sheet 22 is formed with the first conductive layer 24 over substantially the entire area, and the second conductive layer 25 is formed over the entire area of the back surface. The material of the insulating resin 23 is an insulating material made of a polymer such as polyimide resin or epoxy resin. The first conductive layer 24 and the second conductive layer 25 are preferably made of Cu as a main material or a known lead frame material, and the insulating resin 23 is formed by a plating method, a vapor deposition method or a sputtering method. Or a metal foil formed by a rolling method or a plating method may be attached.
[0079]
The insulating resin sheet 22 may be formed by a casting method. The manufacturing method will be briefly described below. First, a paste-like polyimide resin is applied on the flat film-like first conductive layer 24, and a paste-like polyimide resin is also applied on the flat film-like second conductive layer 25. When both polyimide resins are semi-cured and then bonded together, an insulating resin sheet 22 is completed.
[0080]
The feature of the present invention is that the second conductive layer 25 is formed thicker than the first conductive layer 24.
[0081]
The first conductive layer 24 is formed to have a thickness of about 5 to 35 μm, and is considered to be as thin as possible to form a fine pattern. The second conductive layer 25 may have a thickness of about 70 to 200 μm, and importance is given to providing support strength.
[0082]
The insulating resin 23 is preferably a polyimide resin or an epoxy resin. In the case of a casting method in which a paste is applied to form a sheet, the film thickness is about 10 μm to 100 μm. When formed as a sheet, a commercially available product has a minimum film thickness of 25 μm. In consideration of thermal conductivity, a filler may be mixed therein. As the material, glass, Si oxide, aluminum oxide, Al nitride, Si carbide, boron nitride or the like can be considered.
[0083]
As described above, the insulating resin 23 can be selected from a low thermal resistance resin, an ultra low thermal resistance resin, or a polyimide resin mixed with the filler described above, and can be selectively used depending on the properties of the semiconductor device to be formed.
[0084]
In the second step of the present invention, as shown in FIG. 5, through holes 39 are formed in the first conductive layer 24 and the insulating resin 23 at desired locations on the insulating resin sheet 22, and the second conductive layer 25 is selectively formed. To be exposed to.
[0085]
Only the portion of the first conductive layer 24 where the through hole 39 is formed is exposed and the entire surface is covered with a photoresist. Then, the first conductive layer 24 is etched through this photoresist. Since the first conductive layer 24 is mainly composed of Cu, the etching solution is chemically etched using ferric chloride or cupric chloride. The opening diameter of the through hole 39 varies depending on the resolution of photolithography, but is about 50 to 100 μm here. In this etching, the second conductive layer 25 is covered with an adhesive sheet or the like to be protected from the etching solution. However, as long as the second conductive layer 25 itself is sufficiently thick and can maintain flatness even after etching, it may be slightly etched. The first conductive layer 24 may be Al, Fe, Fe—Ni, a known lead frame material, or the like.
[0086]
Subsequently, after removing the photoresist, using the first conductive layer 24 as a mask, the insulating resin 23 just below the through hole 39 is removed by a laser, and the back surface of the second conductive layer 25 is exposed at the bottom of the through hole 39. Let As the laser, a carbon dioxide laser is preferable. In addition, after the insulating resin is evaporated by the laser, if there is a residue at the bottom of the opening, the residue is removed by wet etching with sodium permanganate or ammonium persulfate.
[0087]
In this step, when the first conductive layer 24 is as thin as about 10 μm, the first conductive layer 24 and the insulating resin 23 are collectively covered with the through-hole 39 with a carbon dioxide gas laser after covering the portions other than the through-hole 39 with a photoresist. Can be formed. In this case, a blackening process for roughening the surface of the first conductive layer 24 is necessary.
[0088]
The third step of the present invention is to form a multi-layer connection means 33 in the through-hole 39 and electrically connect the first conductive layer 24 and the second conductive layer 25 as shown in FIG.
[0089]
A plating film which is a multilayer connection means 33 for electrically connecting the second conductive layer 25 and the first conductive layer 24 is formed on the entire surface of the first conductive layer 24 including the through hole 39. This plated film is formed by both electroless plating and electrolytic plating. Here, Cu of about 2 μm is formed on the entire surface of the first conductive layer 24 including at least the through holes 39 by electroless plating. As a result, the first conductive layer 24 and the second conductive layer 25 are electrically connected to each other. Therefore, electrolytic plating is performed again using the first and second conductive layers 24 and 25 as electrodes, and approximately 20 μm of Cu is plated. To do. Thereby, the through-hole 39 is filled with Cu, and the multilayer connection means 33 is formed. In addition, when a plating solution called “Ebara Eugelite” is adopted as a trade name, it is possible to selectively embed only the through holes 39. The plating film is Cu here, but Au, Ag, Pd or the like may be used. Alternatively, partial plating may be performed using a mask.
[0090]
The fourth step of the present invention is to form the first conductive wiring layer 26 by etching the first conductive layer 24 into a desired pattern, as shown in FIGS.
[0091]
The first conductive layer 24 is covered with a desired pattern of photoresist, and the bonding pad 31 and the first conductive wiring layer 26 extending from the bonding pad 31 to the center are formed by chemical etching. Since the first conductive layer 24 is mainly composed of Cu, ferric chloride or cupric chloride may be used as the etching solution.
[0092]
Since the first conductive layer 24 has a thickness of about 5 to 35 μm, the first conductive wiring layer 26 can be formed in a fine pattern of 50 μm or less.
[0093]
Subsequently, the bonding pad 31 of the first conductive wiring layer 26 is exposed and the other part is covered with the overcoat resin 29. As the overcoat resin 29, an epoxy resin or the like dissolved in a solvent is attached by screen printing and cured.
[0094]
Further, as shown in FIG. 8, a plating film such as Au or Ag is formed on the bonding pad 31 in consideration of bonding properties. This plating film is selectively deposited on the bonding pad 31 by electroless plating using the overcoat resin 29 as a mask, or by electroplating using the second conductive layer 25 as an electrode.
[0095]
In the fifth step of the present invention, as shown in FIG. 9, a frame-shaped portion 35 made of resin is formed on the insulating resin 23 and the overcoat resin 29 in order to form a hollow structure for each mounting portion 43. It is in. As the resin material, a thermosetting resin such as an epoxy resin can be realized by transfer molding, and a thermoplastic resin such as polyimide resin or polyphenylene sulfide can be realized by injection molding. In addition, application, dipping, and the like are possible, but transfer molding and injection molding are suitable in view of mass productivity.
[0096]
In this step, as shown in FIG. 9A, first, the insulating resin sheet 22 on which the first conductive wiring layer 26 is formed in the previous step is placed on the lower mold 42 while being aligned, and then The upper mold 41 is installed and the insulating resin sheet 22 is fixed. At this time, the insulating resin sheet 22 needs to be in flat contact with the lower mold 42 of the mold cavity, but the thick second conductive layer 25 performs this function. Moreover, even after removal from the mold cavity, the flatness of the package is maintained by the second conductive layer 25 until the contraction of the frame-like portion 35 is completely completed. That is, the role of mechanical support of the insulating resin sheet 22 up to this step is played by the second conductive layer 25.
[0097]
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, as shown in the drawing, it is necessary to fill the resin only between the mounting portions 43 on the insulating resin sheet 22 and in the frame-shaped portion 35 forming region around the mounting portions 43. Therefore, convex portions are formed on the cavity surface of the upper mold 41 corresponding to the mounting portions 43 on the insulating resin sheet 22. The resin flows only in the frame-shaped portion 35 formation region on the insulating resin sheet 22 to form the frame-shaped portion 35. As shown in FIG. 9B, on the insulating resin sheet 22 taken out from the mold, a frame-like portion 35 is integrally formed with insulating resin between and around the mounting portions 43 for each set block. . A frame-shaped portion 35 is formed around the mounting portion 43, thereby forming a recess 34 on the mounting portion 43. And this recessed part 34 comprises the hollow part of a semiconductor device in a post process.
[0098]
Here, the frame-shaped portion 35 is formed between and around the mounting portions 43, but the insulating resin forming the frame-shaped portion 35 fits well with the insulating resin 23 constituting the insulating resin sheet 22, and therefore the insulating resin 23 is firmly bonded. Further, as shown in the drawing, the overcoat resin 29 is not formed on the portion where the frame-shaped portion 35 is formed, and the insulating resin 23 is firmly bonded to the first conductive layer 24 mainly composed of Cu.
[0099]
The sixth step of the present invention is to fix the semiconductor element 28 on the first conductive wiring layer 26 as shown in FIG.
[0100]
The semiconductor element 28 is die-bonded with an adhesive resin on the first conductive wiring layer 26 as a bare chip. There is an electrode on the back surface of the semiconductor element 28. Since the back electrode of the semiconductor element 28 and the first conductive wiring layer 26 are directly fixed via an adhesive resin, both are electrically connected.
[0101]
Further, each electrode pad 30 of the semiconductor element 28 is connected to a bonding pad 31 which is a part of the first conductive wiring layer 26 provided in the periphery by a bonding wire 32. The semiconductor element 28 may be mounted face down. In this case, solder balls and bumps are provided on the surface of each electrode pad 30 of the semiconductor element 28, and electrodes similar to the bonding pads 31 are provided on the surface of the insulating resin sheet 22 at portions corresponding to the positions of the solder balls.
[0102]
The merit of using the insulating resin sheet 22 at the time of wire bond ink will be described. Generally, when wire bonding of Au wire is performed, it is heated to 200 ° C to 300 ° C. At this time, if the second conductive layer 25 is thin, the insulating resin sheet 22 warps, and if the insulating resin sheet 22 is pressed through the bonding head in this state, the insulating resin sheet 22 may be cracked. There is. This appears more prominently when the filler is mixed into the insulating resin 23 because the material itself becomes hard and loses flexibility. In addition, since resin is softer than metal, pressure and ultrasonic energy are emitted when bonding Au or Al. However, these problems can be solved by forming the insulating resin 23 thin and the second conductive layer 25 itself thick.
[0103]
As shown in FIG. 11, the seventh step of the present invention is to prepare a glass plate 36 on which a transparent resin (not shown) having a filter function having spectral characteristics of desired light is applied on the entire surface. 36 is bonded to the frame-shaped portion 35 on the insulating sheet 22.
[0104]
First, as shown in the figure, for example, a transparent glass plate 36 having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm is prepared. Since the glass plate 36 is bonded to each aggregate block on the insulating sheet 22, the glass plate 36 has an area that is substantially the same as or slightly wider than the aggregate block. A feature of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is that a transparent resin having a filter function for obtaining a desired spectral characteristic of light is applied to the entire surface of the glass plate 36. A film having a filter function may be bonded. As described above, since an optical semiconductor element such as a CCD or CMOS sensor is used as the semiconductor element 28 in the present embodiment, various kinds of light are used depending on the intended use of the semiconductor element 28 built in the glass plate 36. Can be selected.
[0105]
Specifically, there are two points in selecting the spectral characteristics of light. The first is a case where the optical semiconductor element itself has sensitivity only to light of a specific wavelength. The second is a case where the semiconductor element of the optical system itself has sensitivity to various wavelengths, but it is desired to select a specific wavelength from light incident from the outside. As described above, in order to share the semiconductor element of the optical system with respect to various kinds of light, it is necessary to select the spectral characteristic of the light by the filter. At this time, a transparent resin having a filter function applied to the glass plate 36 can be used. Here, as the transparent resin, for example, a material mainly composed of titanium dioxide and silicon dioxide is mixed in the transparent resin, and by changing the amount and other materials, visible light, infrared rays, etc. A desired spectral characteristic of light can be obtained.
[0106]
Next, when an adhesive is applied to a portion where the glass plate 36 and the frame-like portion 35 abut, the adhesive is applied to the glass plate 36 side and bonded together. Further, the glass plate 36 may be bonded by applying an adhesive to the adhesive surface on the frame-like portion 35 side with a dispenser or the like. Through this process, a plurality of hollow structures are formed for each mounting portion 43 in the collective block on the insulating resin sheet 22, and the semiconductor element 28, the fine metal wires 32, and the like are located in the airtight hollow portion.
[0107]
The eighth step of the present invention is to form the second conductive wiring layer 27 by etching the second conductive layer 25 into a desired pattern, as shown in FIG.
[0108]
The second conductive layer 25 is covered with a photoresist having a desired pattern, and the second conductive wiring layer 27 is formed by chemical etching. Since the second conductive layer 25 is thick, it is not suitable for fine patterning, but most of the purpose is to form the external electrode 38 and there is no problem. The second conductive wiring layers 27 are arranged at regular intervals as shown in FIG. 2, and are individually connected to the first conductive wiring layer 26 via the multilayer connection means 33 to realize a multilayer wiring structure. ing. If necessary, a second conductive wiring layer 27 for crossing the first conductive wiring layer 26 may be formed at a blank portion.
[0109]
The ninth step of the present invention is to form an external electrode 38 at a desired location in the second conductive wiring layer 27 as shown in FIG.
[0110]
The second conductive wiring layer 27 exposes a portion where the external electrode 38 is to be formed and is screen-printed with an epoxy resin or the like dissolved in a solvent, and is mostly covered with an overcoat resin 37. Next, the external electrode 38 is simultaneously formed on the exposed portion by reflow of solder.
[0111]
Finally, as shown in FIGS. 14 and 15, since many semiconductor devices are formed on the insulating resin sheet 22 in a matrix form, the probe of the tester 44 is applied to the external electrode 38, and the semiconductor element of each mounting portion 43. The 28 characteristic parameters are individually measured to determine whether the product is good or bad, and the defective product is marked with magnetic ink or the like. Thereafter, the frame-shaped portion 35 made of an insulating resin, the glass plate 29, and the insulating resin sheet 22 are diced by the dicing blade 45 along the dicing lines 46 between the mounting portions 43, and separated into individual semiconductor devices 21.
[0112]
As described above, the external electrode 38 can also be achieved by a bump electrode obtained by etching the second conductive layer 25 and covering the surface with a gold or palladium plating film. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0113]
Second embodiment
In the second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of preparing an insulating resin sheet 22 in which the surface of the conductive layer 25 is covered with an insulating resin 23, and the insulation at a desired portion of the insulating resin sheet 22 are prepared. A step of forming a through hole 39 in the resin 23 to selectively expose the back surface of the conductive layer 25; a step of forming a conductive plating film 51 on the surface of the through hole 39 and the insulating resin 23; and the conductive plating film 51. The first conductive wiring layer 26 is formed by etching into a desired pattern, and at least the insulating resin sheet 22 is covered with a frame-shaped portion 35 made of a sealing resin layer so as to surround the semiconductor element 28. Transparent, so as to form a hermetic hollow portion between the step, the step of fixing the semiconductor element 28 on the first conductive wiring layer 26, and the first conductive wiring layer 26 covering the semiconductor element 28. 36, etching the entire surface of the conductive layer 25 to make it thin, and then etching it into a desired pattern to form the second conductive wiring layer 27, and the desired of the second conductive wiring layer 27 It consists of the process of forming the external electrode 38 at a location.
[0114]
Here, in the first embodiment and the second embodiment, the manufacturing method is different up to the conductive plating layer forming step, but the steps after the first conductive wiring layer forming step are the same. Here, after the first conductive wiring layer forming step, the description is omitted with reference to the first embodiment. In addition, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment.
[0115]
Further, in the following description, a plurality of assembly blocks (in this case, 4 to 5) are formed on the insulating resin sheet so as to be separated from each other, but mainly one of them is arranged. A semiconductor device is described.
[0116]
The first step of the present invention is to prepare an insulating resin sheet 22 in which the surface of a conductive film 25 is covered with an insulating resin 23 as shown in FIG.
[0117]
The insulating resin sheet 22 is formed by covering the entire surface of the conductive film 25 with the insulating resin 23. The material of the insulating resin 23 is an insulating material made of a polymer such as polyimide resin or epoxy resin. The conductive film 25 is preferably made of Cu as a main material or a known lead frame material.
[0118]
The insulating resin sheet 22 is formed by first applying a paste-like polyimide resin on a flat film-like conductive film 25 and semi-curing it. Therefore, the insulating resin sheet 22 has a feature that the glass cloth fibers for reinforcement can be made unnecessary.
[0119]
The feature of the present invention is that the conductive film 25 is formed thick.
[0120]
The conductive film 25 may have a thickness of about 70 to 200 μm, and importance is given to providing support strength.
[0121]
Therefore, the flatness of the insulating resin sheet 22 can be maintained by the thickness of the conductive film 25, workability in the subsequent process can be improved, and induction of defects, cracks, and the like in the insulating resin 23 can be prevented.
[0122]
The insulating resin 23 is preferably a polyimide resin or an epoxy resin. In the case of a casting method in which a paste is applied to form a sheet, the film thickness is about 10 μm to 100 μm. When formed as a sheet, a commercially available product has a minimum film thickness of 25 μm. In consideration of thermal conductivity, a filler may be mixed therein. As the material, glass, Si oxide, aluminum oxide, Al nitride, Si carbide, boron nitride or the like can be considered.
[0123]
As described above, the insulating resin 23 can be selected from a low thermal resistance resin, an ultra-low thermal resistance resin, or a polyimide resin mixed with the filler described above, and can be selectively used depending on the properties of the circuit device to be formed.
[0124]
As shown in FIG. 17, the second step of the present invention is to form a through hole 39 in the insulating resin 23 at a desired location of the insulating resin sheet 22 and selectively expose the back surface of the conductive film 25.
[0125]
Only the portion of the insulating resin 23 where the through hole 39 is formed is exposed, and the entire surface is covered with a photoresist. Then, using this photoresist as a mask, the insulating resin 23 just below the through hole 39 is removed by laser, and the back surface of the conductive film 25 is exposed at the bottom of the through hole 39. As the laser, a carbon dioxide laser is preferable. In addition, after the insulating resin 23 is evaporated by the laser, if there is a residue at the bottom of the opening, the residue is removed by wet etching with sodium permanganate or ammonium persulfate. The opening diameter of the through hole 39 varies depending on the resolution of photolithography, but is about 50 to 100 μm here.
[0126]
The third step of the present invention is to form a conductive plating film 51 on the surface of the through hole 39 and the insulating resin 23 as shown in FIG.
[0127]
A conductive plating film 51 is formed on the entire surface of the insulating resin 23 including the through hole 39 without a mask. The conductive plating film 51 is formed by both electroless plating and electrolytic plating. Here, approximately 2 μm of Cu is formed on the entire surface of the insulating resin 23 including at least the through holes 39 by electroless plating. Thus, since the conductive plating film 51 and the conductive film 25 are electrically connected, electrolytic plating is performed again using the conductive film 25 as an electrode, and about 20 μm of Cu is plated. Thus, the through hole 39 is filled with the Cu conductive plating film 51. The conductive plating film 51 is Cu here, but may be Au, Ag, Pd, or the like. Alternatively, partial plating may be performed using a mask.
[0128]
Then, a step of forming the first conductive wiring layer 26 which is the fourth step of the present invention, a semiconductor element 28 which is electrically insulated on the first conductive wiring layer 26 which is the fifth step of the present invention. , The step of forming the frame portion 35 as the sixth step of the present invention, the step of bonding the glass plate 36 as the seventh step of the present invention, and the eighth step of the present invention. The step of forming the second conductive wiring layer 27, the step of forming the external electrode 38 as the ninth step of the present invention, and the step of separating into the individual semiconductor devices 21 as the tenth step of the present invention are first. Reference is made to the embodiment.
[0129]
As described above, the external electrode 38 can also be achieved by a bump electrode obtained by etching the second conductive layer 25 and covering the surface with a gold or palladium plating film. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0130]
【The invention's effect】
In the semiconductor device of the present invention, since the first conductive layer is formed thin, the first conductive wiring layer can be made into a fine pattern and a semiconductor element having 100 or more electrode pads can be incorporated.
[0131]
Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, an optical semiconductor element such as a CCD or CMOS sensor is fixed on the first conductive wiring layer. The periphery of the mounting portion made of a conductive pattern or the like is surrounded by a frame-like portion made of an insulating resin, and the frame-like portion is covered with a glass plate to realize a hollow structure semiconductor device. Therefore, an air layer can be present between the semiconductor element and the glass plate, and in particular, it has an effect when a microlens is formed on the surface of the semiconductor element and a transparent resin cannot be molded on the surface, Furthermore, the light condensing property of the semiconductor element can be improved.
[0132]
Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, a transparent resin having a filter function for obtaining a desired spectral characteristic of light is applied to the entire surface of the glass plate for realizing the hollow structure. Thus, by changing the transparent resin in accordance with the characteristics of the optical semiconductor element built in the semiconductor device, it is possible to cope with various optical semiconductor elements arranged in the hollow structure.
[0133]
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating resin sheet having first and second conductive layers formed on both surfaces of an insulating resin is used, and after forming a conductive pattern, a frame-like portion is formed of an insulating resin, A semiconductor element is fixed and a glass plate is bonded to each aggregate block. At this time, the conductive wiring portion is used as an integrated support substrate during the above-described steps, and the conductive patterns are made independent in the subsequent etching step. As a result, a multilayer wiring structure can be realized, and a semiconductor device in which peripheral parts can also be built in the hollow structure can be realized.
[0134]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the through-hole formed in the insulating resin is formed by a carbon dioxide laser, the multilayer connection means can be plated immediately thereafter, and the process becomes extremely simple. If copper plating is used as the multilayer connection means, the same material as that of the copper first conductive film and the second conductive film is obtained, and the subsequent process is simplified.
[0135]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the multilayer connection means can be realized by a plating film, so that the multilayer connection means can be formed without a mask before the first conductive wiring layer is formed. Since the patterning can be performed at the same time as forming the multi-layer connection means, it is very easy to form the multilayer connection means.
[0136]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a transparent resin capable of obtaining a desired spectral characteristic of light is applied to the entire surface of the glass plate realizing a hollow structure. As a result, it is possible to cope with various semiconductor elements depending on the intended use, and thus it is a method for manufacturing a semiconductor device with excellent versatility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 illustrates a semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 19 illustrates a conventional semiconductor device.
FIG. 20 illustrates a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
22 Insulating resin sheet
23 Insulating resin
24 First conductive layer
25 Second conductive layer
26 First conductive wiring layer
27 Second conductive wiring layer
28 Semiconductor elements
29 Overcoat resin
30 electrode pads
31 Bonding pads
32 Bonding wire
35 Frame-shaped part
36 glass plate
37 Overcoat resin
38 External electrode
39 Through hole
51 Conductive plating layer

Claims

Preparing an insulating resin sheet in which a first conductive layer and a second conductive layer thicker than the first conductive layer are bonded with an insulating resin;
Forming a through hole in the first conductive layer and the insulating resin sheet, and selectively exposing a back surface of the second conductive layer;
Forming a multi-layer connection means in the through hole, and electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer;
Patterning the first conductive layer to form a first conductive wiring layer;
Covering with a transfer mold with a frame-shaped portion made of a sealing resin layer so as to surround at least the semiconductor element electrically connected to the first conductive wiring layer;
Adhering a transparent plate so as to cover the semiconductor element and form a hollow portion with the first conductive wiring layer;
Patterning the second conductive layer to form a second conductive wiring layer;
Forming an external electrode on the second conductive wiring layer,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive wiring layer is finer patterned than the second conductive wiring layer.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the frame-shaped portion is integrally formed in a lattice shape on at least the insulating resin sheet.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a CCD or a CMOS sensor.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a transparent resin having a filter function for obtaining spectral characteristics is coated on the surface of the transparent plate.

2. The semiconductor module and the chip component are fixed to the first conductive wiring layer around the semiconductor element, and the semiconductor module and the chip component are located in the hollow portion. A method for manufacturing a semiconductor device.

6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 , wherein the chip component is a capacitor, a resistor, a transistor, or a diode.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive layer and the second conductive layer are formed of copper foil.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the through-hole is formed by laser etching the insulating resin using the first conductive layer as a mask after etching the first conductive layer.

9. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a carbon dioxide laser is used for the laser etching.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the multilayer connection means is formed on the surface of the through hole and the first conductive layer by electroless plating and electroplating of a conductive metal.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a gold or silver plating layer is formed on a part of the first conductive wiring layer.

12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the electrode of the semiconductor element and the gold or silver plating layer are connected by a bonding wire.

2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the external electrode is formed by depositing solder by solder screen printing and heating and melting.

Preparing an insulating resin sheet in which the surface of the conductive layer is coated with an insulating resin;
Forming a through hole in the insulating resin sheet and selectively exposing the back surface of the conductive layer;
Forming a conductive plating film thinner than the conductive layer on the through-hole and the insulating resin surface;
Patterning the conductive plating film to form a first conductive wiring layer;
Covering with a transfer mold with a frame-shaped portion made of a sealing resin layer so as to surround at least the semiconductor element electrically connected to the first conductive wiring layer;
Adhering a transparent plate so as to cover the semiconductor element and form a hollow portion with the first conductive wiring layer;
Forming a second conductive wiring layer by patterning after etching and thinning the entire surface of the conductive layer;
Forming an external electrode on the second conductive wiring layer,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first conductive wiring layer is finer patterned than the second conductive wiring layer.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the frame-shaped portion is integrally formed on at least the insulating resin sheet in a lattice shape.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the semiconductor element is a CCD or a CMOS sensor.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein a transparent resin having a filter function for obtaining spectral characteristics is coated on the surface of the transparent plate.

15. The semiconductor module and the chip component are fixed to the first conductive wiring layer around the semiconductor element, and the semiconductor module and the chip component are located in the hermetic hollow portion. Semiconductor device manufacturing method.

19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18 , wherein the chip component is a capacitor, a resistor, a transistor, or a diode.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the conductive layer and the conductive plating film are formed of copper.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the through hole is formed by laser etching the insulating resin.

22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein the laser etching uses a carbon dioxide laser.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the conductive plating film is formed on the through hole and the surface of the insulating resin by electroless plating and electroplating of a conductive metal.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein a gold or silver plating layer is formed on a part of the first conductive wiring layer.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the electrode of the semiconductor element and the gold or silver plating layer are connected by a bonding wire.

15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the external electrode is formed by depositing solder by solder screen printing and heating and melting.