JP7528455B2 - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

近年半導体装置の高速、高集積化が進む中で、ＦＣ－ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ－Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）用配線基板に対しても、半導体チップとの接続端子の狭ピッチ化、基板配線の微細化が求められている。一方、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板とマザーボードとの接続は、従来とほぼ変わらないピッチの接続端子での接続が要求されている。この半導体チップと接続端子の狭ピッチ化、基板配線の微細化のため、シリコン上に配線形成してチップ接続用の基板（シリコンインターポーザ）として、それぞれＦＣ－ＢＧＡ用配線基板に接続する方式が特許文献１に開示されている。また、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）等で平坦化してから微細配線を形成する方式が特許文献２に開示されている。また、支持基板の上に微細な配線層を形成しＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載した後、支持基板を剥離することで狭ピッチな配線基板な形成する方式が特許文献３に開示されている。

特開２００２－２８０４９０号 特開２０１４－２２５６７１号 ＷＯ２０１８／０４７８６１

シリコンインターポーザは、シリコンウェハを利用して、半導体前工程用の設備を用いて製作されている。シリコンウェハは形状、サイズに制限があり、１枚のウェハから製作できるインターポーザの数が少なく、製造設備も高価であるため、インターポーザも高価となる。また、シリコンウェハが半導体であることから、伝送特性も劣化するという問題がある。

また、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板の表面の平坦化を行いその上に微細配線層を形成する方式においては、シリコンインターポーザに見られる伝送特性劣化の問題は無いが、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板の製造不良と、難易度の高い微細配線形成時の不良との合算で収率が低下する問題や、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板の反り、歪みに起因した半導体素子の実装における問題がある。

一方、支持基板の上に微細な配線層を形成しＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載する方式では、伝送特劣化の問題や、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板と微細な配線層を別々に形成するため合算で収率が低下する問題はない。しかしながら、支持基板の上に微細な配線層を形成しＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載しようとすると、次のような問題があった。すなわち、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板に搭載した後に支持基板を剥離すると、薄く剛性の低い微細な配線層の変形によって封止樹脂の形成工程および半導体チップの実装工程において不良が発生し、収率が低下する問題があった。支持基板を剥離した後も変形せず、形状安定性に優れた微細な配線層を形成する必要が生じていた。

そこで本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、支持基板の上に微細な配線層を形成しＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載する方式において、歩留まり良く製造できる配線基板及び配線基板の製造方法を提供するため、形状安定性に優れた微細な配線層を形成し、封止樹脂の形成工程および半導体チップの実装工程において収率を向上させることを目的とする。

上記の課題を解決する手段として、本発明の配線基板の一態様は、第１配線基板と、第１配線基板に接合された第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板を備え、第１配線基板との接合面に対向する上記第２配線基板の対向面に半導体素子が実装される配線基板であって、第２配線基板には、貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれることを特徴とする。

また、本発明の配線基板の一態様は、上記配線基板において、絶縁樹脂は、第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂を含み、２５℃における貯蔵弾性率は第１絶縁樹脂の方が第２絶縁樹脂よりも大きく、２００℃における貯蔵弾性率は第１絶縁樹脂よりも第２絶縁樹脂の方が大きい。

また、本発明の配線基板の一態様は、上記配線基板において、第２配線基板の第１絶縁樹脂は、第１配線基板側に配置されている。

また、本発明の配線基板の一態様は、上記配線基板において、第２配線基板の、第１配線基板と接合する第１電極の表面は、第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、第２配線基板の、半導体素子と接合する第２電極の表面は、第２絶縁樹脂の表面と面一である。

また、本発明の配線基板の一態様は、上記配線基板において、第２配線基板の、第１配線基板と接合する第１電極の表面は、第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、第２配線基板の、半導体素子と接合する第２電極の表面は、第２絶縁樹脂の表面より突出した形状である。

また、本発明の配線基板の一態様は、上記配線基板において、第２配線基板の、第１配線基板と接合する第１電極の表面は、第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、第２配線基板の、半導体素子と接合する第２電極の表面は、第２絶縁樹脂の表面より凹んだ形状である。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、第１配線基板と、第１配線基板と、第１配線基板に接合された第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板とを備え、第２配線基板の第１配線基板との接合面の対向面に半導体素子が実装される配線基板の製造方法であって、支持体の一面上に剥離層を形成する工程と、剥離層の上部に半導体素子と接合する第２電極を形成する工程と、第２電極の上部に貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれる絶縁樹脂層と配線層からなる多層配線層を形成する工程と、多層配線層の支持体と対向する側に第１配線基板と接合する第１電極を形成する工程と、を有する第２配線基板を形成する工程と、第１配線基板の一方の面に第２配線基板と接合する第３電極を形成し、第２配線基板と第１配線基板を、第１電極と第３電極とで接合する工程と、支持体を剥離層により第２配線基板から剥離し、第２電極と第２絶縁樹脂を表面に露出させる工程と、第１配線基板と第２配線基板との間に第１封止樹脂を形成する工程と、第１封止樹脂を硬化させる工程と、第２配線基板と半導体素子を、第２電極と半導体素子の第４電極とで接合する工程と、第２配線基板と半導体素子との間に第２封止樹脂を形成する工程と、第２封止樹脂を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、上記配線基板の製造方法において、第２配線基板に少なくとも含まれる第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂において、２５℃における貯蔵弾性率は第１絶縁樹脂の方が第２絶縁樹脂よりも大きく、２００℃における貯蔵弾性率は第１絶縁樹脂よりも第２絶縁樹脂の方が大きい。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、上記配線基板の製造方法において、第２配線基板の多層配線層を形成する工程において、第２電極の上部に第１絶縁樹脂層と配線層を形成した後、第２絶縁樹脂層を形成する。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、上記配線基板の製造方法において、第２配線基板と第１配線基板を、第１電極と第３電極とで接合する工程は、一括リフロー方式である。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、上記配線基板の製造方法において、第１配線基板と第２配線基板との間に第１封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式であり、第２配線基板と半導体素子との間に第２封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式である。

また、本発明の配線基板の製造方法の一態様は、上記配線基板の製造方法において、第１配線基板と第２配線基板との間に第１封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式であり、第２配線基板と半導体素子との間に第２封止樹脂を形成する工程は、第２封止樹脂はフィルム状の接続材料であり、半導体素子の第４電極を有する面に予め形成した第２封止樹脂を用いて、第２配線基板の第２電極と半導体素子の第４電極とを接合する工程と共に行われる。

本発明によれば、支持基板の上に微細な配線層を形成しＦＣ－ＢＧＡ基板に搭載する方式において、形状安定性に優れた微細な配線層を形成し、封止樹脂の形成工程および半導体チップの実装工程において収率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る配線基板に半導体チップを実装した一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図３に続く第２配線基板の製造方法を示す断面図である。 図４に続く第２配線基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第１配線基板と第２配線基板の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の第２電極の形状の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板と半導体素子の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板と半導体素子の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板と半導体素子の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の第２電極の製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の第２電極の製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の第２電極の形状の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板の第２電極の形状の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板と半導体素子の接合方法の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る第２配線基板と半導体素子の接合方法の一例を示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に関わる配線基板について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、各図面は説明を容易にするために適宜誇張して表現している。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る配線基板に半導体チップを実装した半導体パッケージの一例を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板（第１配線基板）１の一方の面に、樹脂と配線とが積層されてなるビルドアップ配線層のみで形成された微細配線層を備えた薄いインターポーザ（第２配線基板）３が、半田バンプまたは銅ピラー（銅ポスト）または金バンプなどで接合（接合部１８）されている。インターポーザ３には、微細配線用絶縁樹脂層（第２絶縁樹脂）１１と最表面絶縁樹脂層（第１絶縁樹脂）１６の少なくとも２種類の絶縁樹脂が用いられている。また、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１とインターポーザ３との間隙が絶縁性の接着部材としてのアンダーフィル２で埋め込まれている。さらにインターポーザ３の、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１とは逆側の面に半導体素子４が銅ピラーまたは半田バンプなどで接合（接合部２０）され、半導体素子４とインターポーザ３との間隙がアンダーフィル２１で埋め込まれている。なお、インターポーザ３には、微細配線用絶縁樹脂層１１、最表面絶縁樹脂層１６以外の絶縁樹脂層が設けられていてもよい。

２５℃における最表面絶縁樹脂層１６の貯蔵弾性率は、微細配線用絶縁樹脂層１１の貯蔵弾性率よりも大きく、２００℃における最表面絶縁樹脂層１６の貯蔵弾性率は、微細配線用絶縁樹脂層１１の貯蔵弾性率よりも小さい。
前述の通り、インターポーザ３と半導体素子４との接合部２０の個々の間隔は、インターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ配線基板１との接合部１８の個々の間隔よりも狭いことが一般的である。そのため、インターポーザ３において、半導体素子４を接合する側の方が、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１と接合する側よりも微細な配線が必要となる。したがって、最表面絶縁樹脂層１６をＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１側に配置することが好ましい。

アンダーフィル２は、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１とインターポーザ３とを固定及び接合部１８を封止するために用いられる接着材料である。アンダーフィル２としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂に、フィラーとしてのシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が用いられる。アンダーフィル２は、液状の樹脂を充填させることで形成される。
アンダーフィル２１は半導体素子４とインターポーザ３とを固定及び接合部２０を封止するために用いられる接着剤であり、アンダーフィル２と同様の材料で構成される。アンダーフィル２は、毛細管現象を利用して接合後に液状の樹脂を充填させることで形成される。

インターポーザ３と半導体素子４との接合部２０の個々の間隔は、インターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ配線基板１との接合部１８の個々の間隔よりも狭いことが一般的である。そのため、インターポーザ３において、半導体素子４を接合する側の方が、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１と接合する側よりも微細な配線が必要となる。例えば、現在のハイバンドメモリ（ＨＢＭ）の仕様に対応するためには、インターポーザ３では配線幅を２μｍ以上６μｍ以下にする必要がある。特性インピーダンスを５０Ωにあわせるためには、配線幅が２μｍ、配線高さ２μｍの場合、配線間の絶縁膜厚は２．５μｍとなる。配線も含めた１層の厚さは４．５μｍとなる。この厚さで５層のインターポーザ３を形成する場合、微細配線用絶縁樹脂層１１の総厚は２５μｍ程度、最表面絶縁樹脂層１６は２５μｍ程度であり、インターポーザ３は、総厚５０μｍ程度のインターポーザ３となる。

上記の通り、インターポーザ３の厚みは総厚５０μｍ程度と薄く、そのままの状態ではＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１と接合するのが困難であるため、支持体５を用いて剛直性を担保することが有効である。また、２μｍ程度の幅と高さを有する配線を形成するには、平坦な支持体５が必要となる。上記理由により、図２に示すように、インターポーザ３は、剛直で平坦な支持体５上に剥離層６と保護層７とシード層８を介して形成される。なお、支持体上には剥離層６、保護層７、シード層８以外の層を設けてもよい。

支持体５は、支持体５上に形成されたインターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１を接合した後に、剥離される。支持体５を剥離した後は、上記の通り薄いインターポーザ３が接合部１８を介してＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１に接続されている。インターポーザ３は、微細配線用絶縁樹脂層１１と最表面絶縁樹脂層１６を有している。微細配線用絶縁樹脂層１１と最表面絶縁樹脂層１６に用いられる材料は、貯蔵弾性率の異なる絶縁樹脂である。なお、貯蔵弾性率とは、材料の弾性としての特性を反映しており、材料の変形しにくさを表す値である。貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置を用いた測定によって得られる。加熱しながら測定することによって、所望の温度の貯蔵弾性率を測定することができる。
上記貯蔵弾性率は、JIS K7244（プラスチック－動的機械特性の試験方法）に基づき測定することができる。そして、微細配線用絶縁樹脂層１１および最表面絶縁樹脂層１６は、例えば、表１に示すような材料物性の絶縁樹脂を用いることができる。

次に図３から図５を用いて、本発明の一実施形態に係る支持体５上へのインターポーザ（第２配線基板）３の製造工程の一例を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、支持体５の一方の面に、後の工程で支持体５を剥離するために必要な剥離層６を形成する。

剥離層６は、例えば、ＵＶ光などの光を吸収して発熱、もしくは、変質によって剥離可能となる樹脂でもよく、熱によって発泡により剥離可能となる樹脂でもよい。ＵＶ光などの光によって剥離可能となる樹脂を用いる場合、剥離層６を設けた側とは反対側の面から支持体５に光を照射して、インターポーザ３と、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１との接合体から支持体５を取り去る。この場合、支持体５は、透明性を有する必要があり、例えばガラスを用いることができる。ガラスは平坦性に優れており、インターポーザ３の微細なパターン形成に向いている、また、ガラスはＣＴＥ（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、熱膨張率）が小さく歪みにくいことから、パターン配置精度及び平坦性の確保に優れている。支持体５としてガラスを用いる場合、ガラスの厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を抑制する観点から厚い方が望ましく、例えば０．７ｍｍ以上、好ましくは１．１ｍｍ以上の厚みである。また、ガラスのＣＴＥは３ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下が好ましく、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１、半導体素子４のＣＴＥの観点から９ｐｐｍ程度がより好ましい。ここでは、支持体５として、例えばガラスを用いる。一方、剥離層６に上記熱によって発泡する樹脂を用いた場合は、インターポーザ３と、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１との接合体を加熱する事で支持体５を取り去る。この場合、支持体５には、歪みの少ない例えばメタルやセラミックスなどを用いることができる。本発明の一実施形態では、剥離層６としてＵＶ光を吸収して剥離可能となる樹脂を用い、支持体５にはガラスを用いる。

次いで、図３（ｂ）に示すように、剥離層６の上に保護層７を形成する。保護層７は、後の工程で支持体５を剥離する際にインターポーザ３を保護するための層であり、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂であり、インターポーザ３を支持体５から剥離後に除去可能な樹脂である。保護層７については、スピンコート、ラミネート等、樹脂の形状に応じて適宜形成してよい。また、保護層７を形成しないことも可能である。本発明の一実施形態ではアクリル系樹脂をラミネート法により形成している。

次いで、図３（ｃ）に示すように、真空中で、保護層７上にシード層８を形成する。シード層８は配線形成用において、電解めっきの給電層として作用する。シード層８は、例えば、スパッタ法、またはＣＶＤ法などにより形成され、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＴｉＮ、Ｃｕ３Ｎ４、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものを適用することができる。本発明では、電気特性、製造の容易性の観点およびコスト面を考慮して、チタン層、続いて銅層を順次スパッタリング法で形成する。チタンと銅層の合計の膜厚は、電解めっきの給電層として１μｍ以下とするのが好ましい。本発明の一実施形態ではＴｉ：５０ｎｍ、Ｃｕ：３００ｎｍを形成した。

次に図３（ｄ）に示すようにレジストパターン９を形成し、電解めっきにより導体層（第２電極）１０を形成する。導体層１０は半導体素子４と接合用の電極となる。電解めっき法は電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。電解銅めっきの厚みは、回路の接続信頼性、及び、製造コストの観点から、１μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。その後、図３（ｅ）に示すようにレジストパターン９を除去する。

次に、図３（ｆ）に示すように微細配線用絶縁樹脂層（第２絶縁樹脂）１１を形成する。微細配線用絶縁樹脂層１１は導体層１０が微細配線用絶縁樹脂層１１の層内に埋め込まれるように形成する。本実施形態では、微細配線用絶縁樹脂層１１として例えば、感光性のエポキシ系樹脂をスピンコート法により形成する。感光性のエポキシ樹脂は比較的低温で硬化することができ、形成後の硬化による収縮が少ないため、その後の微細パターン形成に優れる。さらに、微細配線用絶縁樹脂層１１として、シリカ等の無機フィラーを含有しない材料は微細配線形成性に優れるため、より好ましい。微細配線用絶縁樹脂層１１としては、感光性のエポキシ系樹脂を用いてスピンコート法により形成する他、絶縁樹脂フィルムを真空ラミネータで圧縮キュアを行って形成することも可能であり、この場合は平坦性の良い絶縁膜を形成することができる。その他、例えばポリイミドを微細配線用絶縁樹脂として用いることも可能である。

次に、図４（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィーにより、導体層１０上に開口部を設ける。開口部に対して、現像時の残渣除去を目的として、プラズマ処理を行ってもよい。
次に、図４（ｈ）に示すように、開口部の表面上にシード層１２を設ける。シード層１２の構成については前述したシード層８と同様で、適宜構成、厚みを変更可能である。本発明の一実施形態ではＴｉ：５０ｎｍ、Ｃｕ：３００ｎｍをスパッタリング法で形成した。

次に、図４（ｉ）に示すように、シード層１２上にレジストパターン１３を形成し、その開口部に電解めっきにより導体層（配線層）１４を形成する。導体層１４は、インターポーザ３の内部の配線層となる。本発明の一実施形態では導体層１４として銅を形成した。その後、図４（ｊ）に示すようにレジストパターン１３を除去する。その後、不要なシード層１２をエッチング除去する。
次に、図３（ｆ）から図４（ｊ）の工程を繰り返し、図４（ｋ）に示すような、導体層（配線層）１４が多層化された基板を得る。導体層１４の内、最表面に配置される導体層（第１電極）１５は、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１との接合用の電極となる。

次に、図４（ｌ）に示すように、インターポーザ３に最表面絶縁樹脂層（第１絶縁樹脂）１６を形成する。最表面絶縁樹脂層１６は、微細配線用絶縁樹脂層１１を覆うように、露光、現像により、導体層１５が露出するように開口部を備えるように形成する。導体層１５は、最表面絶縁樹脂層１６の表面よりも低い位置にあり、凹んだ形状である。本実施形態では、最表面絶縁樹脂層１６として例えば、フィルム状の感光性エポキシ系樹脂を真空ラミネータで圧縮キュアすることにより形成する。フィルム状の感光性エポキシ樹脂を用いた場合、平坦性の良い絶縁膜を形成することができる。最表面絶縁樹脂層１６は、シリカ等の無機フィラーを含有していてもよく、この場合、２５℃における貯蔵弾性率が大きく、剛性の高い絶縁膜が形成できる。最表面絶縁樹脂層１６としては、フィルム状の感光性エポキシ系樹脂を真空ラミネータで圧縮キュアすることにより形成する他、液状の感光性エポキシ系樹脂を用いてスピンコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法等によって形成することも可能である。

次に、図５（ｍ）に示すように導体層１５の表面の酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、表面処理層１７を設ける。本発明の実施形態では、表面処理層１７には、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｉｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ 水溶性プレフラックスによる表面処理）膜を形成する。なお、表面処理層１７として、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきを成膜してもよい。また、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどから適宜用途に応じて選択しても良い。
次に、図５（ｎ）に示すように、表面処理層１７上に、半田材料を搭載した後、一度溶融冷却して固着させることで、半田バンプからなるインターポーザ３側のＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１とインターポーザ３との接合部１８ａを得る。これにより、支持体５上に形成されたインターポーザ（第２配線基板）３が完成する。

続けて、図６Ａから図６Ｆを用いて、支持体５上に形成されたインターポーザ（第２配線基板）３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板（第１配線基板）１の本発明の一実施形態に係る接合工程の一例を説明する。
図６Ａに示すように、支持体５上に形成されたインターポーザ３の接合部１８ａに合わせてＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１の接合部１８ｂを設計、製造したＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１に対して支持体５上に形成されたインターポーザ３を配置する。
次に、図６Ｂに示すように、支持体５上に形成されたインターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１を接合し、インターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１８を形成する。接合部１８を形成する方式としては、例えば、リフロー炉を用いた一括リフロー（マスリフロー）方式が可能である。

次に、図６Ｃに示すように、支持体５を剥離する。剥離層６は、ＵＶ光をレーザ光１９で照射して剥離する。支持体５の背面より、すなわち、支持体５のＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１とは逆側の面からレーザ光１９を支持体５との界面に形成された剥離層６に照射し剥離可能な状態とすることで、図６Ｄに示すように支持体５を取り外すことが可能となる。
次に、図６Ｅに示すように、アンダーフィル２を形成しインターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１の固定、及び、接合部１８を封止する。アンダーフィル２の形成方式としては、毛細管現象を利用して接合後に液状の樹脂を充填させるキャピラリーフロー方式が可能である。

次に、保護層７とシード層８を除去し、図６Ｆに示すような基板を得る。本発明の実施形態では、保護層７は、アクリル系樹脂を用いており、アルカリ系溶剤（１％ＮａＯＨ、２．３％ＴＭＡＨ）によって除去する。更に、シード層８は、保護層７側からチタンと銅を用いており、それぞれアルカリ系のエッチング剤と、酸系のエッチング剤にて溶解除去することができる。このようにして、インターポーザ（第２配線基板）３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板（第１配線基板）１が接合された配線基板２２を得る。

このとき、図７に示すように、表面に露出した導体層１０は、微細配線用絶縁樹脂層１１の表面と面一である平坦な形状をしている。表面に露出した導体層１０上に、酸化防止と半田バンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施してもよい。以上により配線基板２２が完成する。

さらに、図８Ａから図８Ｃおよび図１を用いて、配線基板２２のインターポーザ（第２配線基板）３と半導体素子４の本発明の一実施形態に係る接合工程の一例を説明する。
図８Ａに示すように、配線基板２２のインターポーザ３の接合部２０ｂに対して、半導体素子４の接合部２０ａを配置する。
次に、図８Ｂに示すように、配線基板２２のインターポーザ３と半導体素子４を接合し、インターポーザ‐半導体素子接合部２０を形成する。接合部２０を形成する方式として、例えば、加熱加圧機能を有するフリップチップ実装機を用いたローカルリフロー方式、リフロー炉を用いた一括リフロー（マスリフロー）方式が可能である。本実施形態では、ローカルリフロー方式にて接合部２０を形成した。

次に、図８Ｃに示すように、アンダーフィル２１を形成しインターポーザ３と半導体素子４の固定、及び、接合部２０を封止する。アンダーフィル２１の形成方式としては、例えば、毛細管現象を利用して接合後に液状の樹脂を充填させるキャピラリーフロー方式が可能である。
次いで、必要に応じて図８Ａ～図８Ｃの工程を繰り返し、複数個の半導体素子４を配線基板２２のインターポーザ３に実装することによって、図１に示す半導体素子を実装した半導体パッケージが完成する。

＜作用効果＞
次に、上述したような配線基板２２の構成とその製造方法を用いた場合の作用効果について説明する。
本発明の一態様によれば、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１に搭載した後に支持体５を剥離する方式において、支持体５を剥離した後も変形せず、形状安定性に優れた微細な配線層を形成することができる。そのため、封止樹脂の形成工程および半導体チップの実装工程において収率を向上させることが可能となる。

インターポーザ３に貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂を用いることによって、支持体５を剥離した後、インターポーザ３の端部が下がったり、インターポーザ３の表面がうねったりする変形を抑制できる。２５℃における貯蔵弾性率は最表面絶縁樹脂層１６（第１絶縁樹脂）の方が微細配線用絶縁樹脂層１１（第２絶縁樹脂）よりも大きく、最表面絶縁樹脂層１６は微細配線用絶縁樹脂層１１よりも硬い。支持体５の剥離、封止樹脂の形成工程において、最表面絶縁樹脂層１６の存在によって微細配線用絶縁樹脂層１１は変形しにくくなり、形状を保持しやすい。また、２００℃における貯蔵弾性率は最表面絶縁樹脂層１６よりも微細配線用絶縁樹脂層１１の方が大きいことによって、半導体素子４の実装工程において配線基板２２の反りを抑制できる。さらに、インターポーザ３において、半導体素子４を接合する側の方が、ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１と接合する側よりも微細な配線が必要となるため、最表面絶縁樹脂層１６をＦＣ－ＢＧＡ側に配置することが好ましい。

インターポーザ３のＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１と接合する導体層１５は、最表面絶縁樹脂層１６の表面よりも低い位置にあり、凹んだ形状である。凹み形状の電極によって、インターポーザ３の接合部１８ａがＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１の接合部１８ｂに接触した後、最表面絶縁樹脂層１６の側面があることによって半田が濡れ広がる領域は導体層１５上のみとなり、半田が最表面絶縁樹脂層１６の周囲に流れ出ることが抑制される。これによって、接合部１８がショートする危険性を低下させることが可能となる。また、凹み形状の電極は、導体層１５の端部が最表面絶縁樹脂層１６に埋め込まれた形状であるため、導体層１５が剥離することを抑制できる。

インターポーザ３の半導体素子４と接合する導体層１０は、微細配線用絶縁樹脂層１１の表面と面一となった平坦電極である。平坦電極は、高さのばらつきが少なく、半導体素子４を実装するときに位置ずれが起こりにくいため、半導体素子４を歩留まりよく実装することができる。
インターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部１８の形成は、一括リフロー方式である。一括リフロー方式は、複数のインターポーザ３とＦＣ－ＢＧＡ用配線基板１を同時に接合させることができ、生産性に優れている。また、一括リフロー方式は、従来の配線基板と半導体素子等の接合に用いられており、同一の設備を用いて生産できるためより好ましい。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る配線基板ついて説明する。
第２の実施形態に係る配線基板と、第１の実施形態に係る配線基板とは類似であるが、第２電極に関して異なることを特徴としている。そのため、図９（ａ）～図９（ｃ）、図１０（ａ）～図１０（ｂ）、図１１、図１２を参照して第２電極について説明し、その他については説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、表面に露出した導体層１０および微細配線用絶縁樹脂層１１の上にレジストパターン３０を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、電解めっきによりピラー３１を形成する。ピラー３１は半導体素子４と接合用の電極となる。電解めっき法は電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。電解銅めっきの厚みは、接続信頼性、及び、製造コストの観点から、３μｍ以上２０μｍ以下であることが望ましい。その後、図９（ｃ）に示すようにレジストパターン３０を除去する。さらに、ピラー３１に、酸化防止と半田バンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施してもよい。

また、図３（ｃ）の後、図１０（ａ）～図１０（ｂ）に示した方法によってピラー３３を形成することもできる。図１０（ａ）に示すようにレジストパターン３２を形成し、電解めっきによりピラー３３を形成する。ピラー３３は半導体素子４と接合用の電極となる。電解めっき法は電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。電解銅めっきの厚みは、回路の接続信頼性、及び、製造コストの観点から、３μｍ以上２０μｍ以下であることが望ましい。次に、図１０（ｂ）に示すように絶縁樹脂層（第２絶縁樹脂）１１を形成する。この後、図４（ｇ）以降に示した方法によって、インターポーザ３を製造する。支持体５を剥離した後に表面に露出するレジストパターン３２を除去することによって、図１１に示すように凸形状の電極を有するインターポーザ３が完成する。さらに、ピラー３１、３３に、酸化防止と半田バンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施してもよい。

＜作用効果＞
ピラー３１、３３を有する凸形状の電極によって、インターポーザ３と半導体素子４との間を広くすることができる。このため、液状のアンダーフィル２１が流れやすくなり、インターポーザ３と半導体素子４との間にボイド（空隙）が発生しにくくなる。つまり、キャピラリーフロー方式によるアンダーフィル２１の形成が容易となる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る配線基板ついて説明する。
第３の実施形態に係る配線基板と、第１の実施形態に係る配線基板とは類似であるが、第２電極に関して異なることを特徴としている。そのため、図１２を参照して第２電極について説明し、その他については説明を省略する。
表面に露出した導体層１０の表面をエッチングすることによって、図１２に示すように凹み形状の電極を形成することができる。エッチング方法は、ウェット、ドライのいずれも可能である。さらに、酸化防止と半田バンプの濡れ性をよくするため、無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、ＯＳＰ、無電解スズめっき、無電解Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を施してもよい。

＜作用効果＞
凹み形状の電極によって、半導体素子４を実装するとき、半導体素子４の接合部２０ａがインターポーザ３側に接触した後、微細配線用絶縁樹脂層１１の側面があることによって接合部２０ａの半田が濡れ広がる領域は導体層１０上のみとなり、接合部２０ａの半田が導体層１０の周囲に流れ出ることを抑制できる。導体層１０の形状が矩形、長円形など、円形ではない場合により効果的である。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る配線基板ついて説明する。
第４の実施形態に係る配線基板の製造方法と、第１の実施形態に係る配線基板の製造方法とは類似であるが、アンダーフィル２１の形成に関して異なることを特徴としている。アンダーフィル２１の代わりに、接合前にシート状のフィルムを予め配置し、接合時に空間を充填するフィルム状接続材料（Ｎｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、ＮＣＦ）を用いる。そのため、図１３Ａ～図１３Ｂを参照してフィルム状接続材料の形成について説明し、その他については説明を省略する。

図１３Ａに示すように、配線基板２２のインターポーザ３の接合部２０ｂに対して、半導体素子４の接合部２０ａを配置する。半導体素子４の接合部２０ａを有する面には、フィルム状接続材料（ＮＣＦ）３４が配置されている。フィルム状接続材料（ＮＣＦ）３４は、アンダーフィル２、２１と同様の材料で構成される。
次に、図１３Ｂに示すように、配線基板２２のインターポーザ３と半導体素子４を接合する。接合部２０を形成する方式としては、例えば、加熱加圧機能を有するフリップチップ実装機を用いたローカルリフロー方式が可能である。これにより、フィルム状接続材料（ＮＣＦ）３４を用いた半導体素子４とインターポーザ３の固定及び接合部２０の封止ができる。

次いで、必要に応じて図１３Ａ～図１３Ｂの工程を繰り返し、複数個の半導体素子４を配線基板２２のインターポーザ３に実装することによって、図１に示すような半導体素子を実装した半導体パッケージが完成する。

＜作用効果＞
フィルム状接続材料（ＮＣＦ）３４を用いることによって、半導体素子４とインターポーザ３との間隔（ギャップ）が均一に制御され、またボイドの抑制ができるため信頼性に優れた半導体パッケージが得られる。
上述の実施形態は一例であって、その他、具体的な細部構造などについては適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明は、主基板とＩＣチップとの間に介在するインターポーザ等を備えた配線基板を有する半導体装置に利用可能である。

１…ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板（第１配線基板）
２、２１…アンダーフィル
３…インターポーザ（第２配線基板）
４…半導体素子
５…支持体
６…剥離層
７…保護層
８、１２…シード層
９、１３、３０、３２…レジストパターン
１０…導体層（第１電極）
１１…微細配線用絶縁樹脂層
１４…導体層（配線層）
１５…導体層（第２電極）
１６…最表面絶縁樹脂層
１７…表面処理層
１８…インターポーザ‐ＦＣ－ＢＧＡ接合部
１８ａ…インターポーザの接合部
１８ｂ…ＦＣ－ＢＧＡ用配線基板の接合部
１９…レーザ光
２０…半導体素子‐インターポーザ接合部
２０ａ…半導体素子の接合部
２０ｂ…インターポーザの接合部
２２…配線基板
３１、３３…ピラー
３４…フィルム状接続材料（ＮＣＦ）

Claims (12)

1. 第１配線基板と、
   前記第１配線基板に接合され、前記第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板を備え、
   前記第１配線基板との接合面に対向する前記第２配線基板の対向面に半導体素子が実装される配線基板であって、
   前記第２配線基板には、貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれ、
   前記絶縁樹脂は、第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂を含み、
   前記第２配線基板の、前記第１配線基板と接合する第１電極は、前記第２絶縁樹脂上に形成されており、
   ２５℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂の方が前記第２絶縁樹脂よりも大きく、
   ２００℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂よりも前記第２絶縁樹脂の方が大きいことを特徴とする配線基板。
2. 前記第１絶縁樹脂は、前記第１配線基板側に配置されている請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第２配線基板の、前記第１配線基板と接合する第１電極の表面は、前記第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、
   前記第２配線基板の、前記半導体素子と接合する第２電極の表面は、前記第２絶縁樹脂の表面と面一である請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 前記第２配線基板の、前記第１配線基板と接合する第１電極の表面は、前記第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、
   前記第２配線基板の、前記半導体素子と接合する第２電極の表面は、前記第２絶縁樹脂の表面より突出した形状である請求項１または請求項２に記載の配線基板。
5. 前記第２配線基板の、前記第１配線基板と接合する第１電極の表面は、前記第１絶縁樹脂の表面よりも凹んだ形状であり、
   前記第２配線基板の、前記半導体素子と接合する第２電極の表面は、前記第２絶縁樹脂の表面より凹んだ形状である請求項１または請求項２に記載の配線基板。
6. 第１配線基板と、
   前記第１配線基板に接合され、前記第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板を備え、
   前記第１配線基板との接合面に対向する前記第２配線基板の対向面に半導体素子が実装される配線基板であって、
   前記第２配線基板には、貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれ、
   前記絶縁樹脂は、第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂を含み、
   ２５℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂の方が前記第２絶縁樹脂よりも大きく、
   ２００℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂よりも前記第２絶縁樹脂の方が大きいことを特徴とする配線基板。
7. 第１配線基板と、
   前記第１配線基板と、前記第１配線基板に接合された前記第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板とを備え、前記第２配線基板の前記第１配線基板との接合面の対向面に半導体素子が実装される配線基板の製造方法であって、
   支持体の一面上に剥離層を形成する工程と、
   前記剥離層の上部に前記半導体素子と接合する第２電極を形成する工程と、
   前記第２電極の上部に貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれる絶縁樹脂層と配線層からなる多層配線層を形成する工程と、
   前記多層配線層の前記支持体と対向する側に前記第１配線基板と接合する第１電極を形成する工程と、を有する前記第２配線基板を形成する工程と、
   前記第１配線基板の一方の面に前記第２配線基板と接合する第３電極を形成し、前記第２配線基板と前記第１配線基板を、前記第１電極と前記第３電極とで接合する工程と、
   前記絶縁樹脂は、第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂を含み、前記支持体を前記剥離層により前記第２配線基板から剥離し、前記第２電極と前記第２絶縁樹脂を表面に露出させる工程と、
   前記第１配線基板と前記第２配線基板との間に第１封止樹脂を形成する工程と、
   前記第１封止樹脂を硬化させる工程と、
   前記第２配線基板と前記半導体素子を、前記第２電極と前記半導体素子の第４電極とで接合する工程と、
   前記第２配線基板と前記半導体素子との間に第２封止樹脂を形成する工程と、
   前記第２封止樹脂を硬化させる工程と、
   を含み、
   前記第２配線基板の、前記第１配線基板と接合する前記第１電極は、前記第２絶縁樹脂上に形成されており、
   前記第２配線基板に少なくとも含まれる前記第１絶縁樹脂と前記第２絶縁樹脂において、
   ２５℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂の方が前記第２絶縁樹脂よりも大きく、
   ２００℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂よりも前記第２絶縁樹脂の方が大きいことを特徴とする配線基板の製造方法。
8. 前記第２配線基板の前記多層配線層を形成する工程において、
   前記第２電極の上部に前記第２絶縁樹脂と前記配線層を形成した後、前記第１絶縁樹脂を形成する請求項７に記載の配線基板の製造方法。
9. 前記第２配線基板と前記第１配線基板を、前記第１電極と前記第３電極とで接合する工程は、一括リフロー方式である請求項７または請求項８に記載の配線基板の製造方法。
10. 前記第１配線基板と前記第２配線基板との間に前記第１封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式であり、
    前記第２配線基板と前記半導体素子との間に前記第２封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式である請求項７または請求項８に記載の配線基板の製造方法。
11. 前記第１配線基板と前記第２配線基板との間に前記第１封止樹脂を形成する工程は、キャピラリーフロー方式であり、
    前記第２配線基板と前記半導体素子との間に前記第２封止樹脂を形成する工程は、
    前記第２封止樹脂はフィルム状の接続材料であり、
    前記半導体素子の第４電極を有する面に予め形成した前記第２封止樹脂を用いて、前記第２配線基板の第２電極と前記半導体素子の第４電極とを接合する工程と共に行われる請求項７または請求項８に記載の配線基板の製造方法。
12. 第１配線基板と、
    前記第１配線基板と、前記第１配線基板に接合された前記第１配線基板より微細な配線が形成された第２配線基板とを備え、前記第２配線基板の前記第１配線基板との接合面の対向面に半導体素子が実装される配線基板の製造方法であって、
    支持体の一面上に剥離層を形成する工程と、
    前記剥離層の上部に前記半導体素子と接合する第２電極を形成する工程と、
    前記第２電極の上部に貯蔵弾性率の異なる少なくとも２種類の絶縁樹脂が含まれる絶縁樹脂層と配線層からなる多層配線層を形成する工程と、
    前記多層配線層の前記支持体と対向する側に前記第１配線基板と接合する第１電極を形成する工程と、を有する前記第２配線基板を形成する工程と、
    前記第１配線基板の一方の面に前記第２配線基板と接合する第３電極を形成し、前記第２配線基板と前記第１配線基板を、前記第１電極と前記第３電極とで接合する工程と、
    前記絶縁樹脂は、第１絶縁樹脂と第２絶縁樹脂を含み、前記支持体を前記剥離層により前記第２配線基板から剥離し、前記第２電極と前記第２絶縁樹脂を表面に露出させる工程と、
    前記第１配線基板と前記第２配線基板との間に第１封止樹脂を形成する工程と、
    前記第１封止樹脂を硬化させる工程と、
    前記第２配線基板と前記半導体素子を、前記第２電極と前記半導体素子の第４電極とで接合する工程と、
    前記第２配線基板と前記半導体素子との間に第２封止樹脂を形成する工程と、
    前記第２封止樹脂を硬化させる工程と、
    を含み、
    前記第２配線基板に少なくとも含まれる前記第１絶縁樹脂と前記第２絶縁樹脂において、
    ２５℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂の方が前記第２絶縁樹脂よりも大きく、
    ２００℃における貯蔵弾性率は前記第１絶縁樹脂よりも前記第２絶縁樹脂の方が大きいことを特徴とする配線基板の製造方法。

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