JPWO2000077850A1 - 半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板、半導体装置用インターポーザ及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、安価に製造することができかつ良好な特性を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板、半導体装置用インターポーザ及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。このため、導体層等１０、１７、１８を形成する銅箔材１９、２４、３３とエッチングストッパー層１１、１２を形成するニッケルめっき２０、２１を多層に積層すると共に圧接して半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３４を形成し、このクラッド板３４を選択的にエッチングして柱状導体１７を形成し、配線層１０を形成する銅箔材上に絶縁層１３を形成し、クラッド板の柱状導体１７形成面と反対側に半導体チップ接続用のバンプ１８および配線層１０を形成することによって、半導体装置用インターポーザを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は、半導体チップを搭載する基板となる、半導体装置用インターポーザ
を形成するためのクラッド板、該クラッド材を用いて製造する半導体装置用イン
ターポーザ及びそれらの製造方法に関するものである。 背景技術 近年、電子機器の小型・軽量化、高機能化に伴い、それに搭載する半導体パー
ケージ装置にも小型化が要求され、小型の半導体パッケージ装置が開発されてき
た。そして、チップサイズとほぼ同程度のサイズの半導体装置が提案されている
。 特開平１０−７４８０７号公報にこのような半導体装置の製造方法が開示され
ており、その概略図を図１２に示す。インターポーザ１００（基板）の片面には
半導体チップ１０１が搭載され、基板上の配線パターン１０２と接続されている
。また、配線は、基板の厚み方向に形成されたビアホール１０３を通じて実装基
板側へ導通がなされ、ビアホールの実装基板側には外部接続用の半田バンプ１０
４が形成されている。 以上のような構成の半導体装置において、インターポーザ両面の導通は、スル
ーホールを形成した後、めっき等により導電物質を充填することでなされている
。しかし、微細なスルーホールの形成およびそこへのめっき形成の工程は、技術
的に困難さが伴う上、比較的厚いメッキを施すことになり、コストが高くなると
いう課題があった。 本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、安価に製造するこ
とができかつ良好な特性を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板
、それを用いた半導体装置用インターポーザ及びそれらの製造方法を提供するこ
とを課題とする。 発明の開示 本発明の半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板は、銅箔材とニッケル
箔材を０．１〜３％の圧下率で圧接して製造されることを特徴とする。 本発明のクラッド板は、片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と、
他の銅箔材又は片面にニッケルめっきを具備する銅箔材とを、０．１〜３％の圧
下率で圧接して製造されることを特徴とする。 本発明のクラッド板の他の特徴は、銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅の５層で
あることである。 本発明の半導体装置用インターポーザは、前記のいずれかのクラッド板を選択
的にエッチングして、半導体チップとの接続用バンプ、配線層を形成し、半導体
チップと配線層の接続を、異方性導電接着剤を用いて半導体チップ接続用バンプ
を通じて行い、インターポーザの厚み方向の導通を、エッチングにより形成され
た柱状導体を介して行うことを特徴とする。 本発明の半導体装置用インターポーザの製造方法は、導体層等を形成する銅箔
材とエッチングストップ層を形成するニッケル箔材又はニッケルめっきを積層す
ると共に０．１〜３％の圧下率で圧接して半導体装置用インターポーザ形成用ク
ラッド板を形成し、クラッド板を選択的にエッチングして柱状導体を形成し、配
線層を形成する銅箔材上に絶縁層を形成し、クラッド板の柱状導体形成面と反対
側に半導体チップ接続用のバンプおよび配線層を形成することを特徴とする。 本発明のクラッド板の製造方法は、クラッド板を、真空槽内で銅箔とニッケル
箔又はニッケルめっきの接合面を予め活性化処理した後、銅箔とニッケル箔材又
はニッケルめっきを積層して０．１〜３％の圧下率で冷間圧接することによって
形成し、その際、活性化処理を、１×１０^１〜１×１０^−２Ｐａの極低圧不活
性ガス雰囲気中で、接合面を有する銅箔とニッケルめっきをそれぞれアース接
地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの
交流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、グロー放電によって生じたプラズ
マ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、スパッタエッ
チング処理することを特徴とする。 発明を実施するための最良の形態 以下、図１〜図１０に示す一実施の形態を参照して、本発明を具体的に説明す
る。まず、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の構造について、図１０を参
照して説明する。 図示するように、銅箔からなる配線層１０（厚み１０〜１００μｍが好適であ
る）の両面にはニッケルめっきからなるエッチングストッパー層１１、１２（厚
み０．１〜３μｍが好適である）が接合されている。配線層１０の半導体チップ
１搭載側先端には、半導体チップ１との接続用バンプ１８（厚みは１０〜１００
μｍが好適である）が形成されている。また、配線層の実装基板側には絶縁樹脂
１３が形成され、柱状導体１７（厚み１０〜１００μｍが好適である）によって
実装面との導通がなされ、実装面には半田バンプ２が形成されている。 次に、上記した半導体装置用インターポーザの製造方法について説明する。ま
ず、半導体装置用インターポーザを製造した際に内部導体層１０となる銅箔１９
（厚み１０〜１００μｍ好適である）の両面にエッチングストッパー層１１、１
２となるニッケルめっき２０、２１を施してニッケルめっき銅箔材２２を製造す
る（図１参照）。 次に、ニッケルめっき銅箔材２２を、図１１に示すクラッド板製造装置におけ
る巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、柱状導体１７となる銅箔材２４を巻
き戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２５からニッケルめっき
銅箔材２２と銅箔材２４を同時に巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６
内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内にお
いて、スパッタエッチング処理して活性化する。 この際、活性化処理は、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示
したように、１×１０^１〜１×１０^−２Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、
接合面を有するニッケルめっき銅箔材２２と銅箔材２４をそれぞれアース接地
した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交
流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、前記グロー放電によって生じたプラ
ズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、スパッタエ
ッチング処理することによって行う。 その後、真空槽２９内に設けた圧延ユニット３０によって冷間圧接し、３層構
造を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３１を巻き取りロール
３２に巻き取る。 次に、この３層構造を有する半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３
１を再度巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、接続用バンプ１８となる銅箔
材３３（図１参照）を巻戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２
５からクラッド板３１と銅箔材３３をそれぞれ巻き戻し、その一部をエッチング
チャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャン
バ２６内において、スパッタエッチング処理され活性化する。 この場合も、活性化処理は、同様に、１×１０^１〜１×１０^−２Ｐａの極低
圧不活性ガス雰囲気中で、接合面を有する半導体装置用クラッド板３１と銅箔
材３３をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂ
との間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、前記グ
ロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の
１／３以下で、スパッタエッチング処理することによって行い、図１に示すよ
うに、５層構造を有する半導体装置用クラッド板３４を製造する。 なお、上記においては、銅箔材に予めニッケルめっきをしたものを圧接する例
を説明したが、ニッケルめっきに代えて上記設備を用いて銅箔材にニッケル箔を
圧接したものを用いることもできる。この場合銅箔材の両面にニッケル箔を圧接
したものも適用できる。 また、上記設備を使用して圧接を繰返し行うことにより、銅／ニッケル／銅／
ニッケル／銅という順番で、銅層を表裏層に設け、中間層にニッケル層を介した
多層のクラッド板を製造することができる。 さらに、上記巻き戻しリールを３台以上設けこれらのリールに銅箔材やニッケ
ル箔材などを設置し、３台以上のリールから箔材の供給を同時に受けることによ
り、１回の圧接で多層構造のクラッド板を製造することができる。 半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板３４を所望の大きさに切断した
後、図２〜図９を参照して説明する以下の工程を経て半導体装置用インターポー
ザを製造する。まず、図２に示すように、銅箔材２４の表面にフォトレジスト膜
３５を形成した後、露光・現像する。 次に、図３に示すように、銅箔材２４の選択エッチングを行い、銅箔材２４を
、柱状導体１７を残して除去する。エッチング液としては、硫酸＋過酸化水素水
液または過硫酸アンモニウム液等を用いることが望ましい。 そして、図４に示すように、ニッケル層２０を選択エッチングにより除去する
。エッチング液としては、市販のＮｉエッチング液（例えばメルテックス社製、
メルストリップＮー９５０）を用いることが望ましい。 次に、図５に示すように、絶縁樹脂３９を塗布する。絶縁樹脂３９としては、
例えばエポキシもしくはポリイミド樹脂等を用いることが望ましい。 そして、図６に示すように、樹脂３９の表面を均一にするため、研磨を行う。
このとき、柱状導体１７の頭部が表面に露出するようにする。又、上記研磨の代
わりに、柱状導体上の樹脂を化学的に除去して、頭部を露出させることも可能で
ある。 さらに、図７に示すように、銅箔材３３の選択エッチングを行い、銅箔材３３
を、柱状導体１８を残して除去する。エッチング液としては、硫酸＋過酸化水素
水液または過硫酸アンモニウム液等を用いることが望ましい。 次に、図８に示すように、ニッケル層２１を除去する。エッチング液としては
、市販のＮｉエッチング液（例えばメルテックス社製、メルストリップＮー９５
０）を用いることが望ましい。 そして、図９に示すように、銅箔材の表面にフォトレジスト膜３７を形成する
と共に露光、現像を行い、塩化第二鉄や硫酸＋過酸化水素等を用いて銅箔１９を
エッチング処理する。これにより、配線層が形成される。 図１０に示すように、半導体チップ１を、導電粒子３を含む異方性導電接着剤
４によって、配線層の表面に接続する。また、実装基板側の柱状導体１７に対応
する位置に、半田バンプ２を形成する。 産業上の利用可能性 以上説明してきたように、本発明の半導体装置用インターポーザ形成用クラッ
ド板においては、銅箔材とニッケル箔材を０．１〜３％の低圧下率で圧接したり
、片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と、他の銅箔材又は片面にニ
ッケルめっきを具備する他の銅箔材を積層した状態で、０．１〜３％の低圧下率
で圧接する。このため、接合界面のストレスを低く抑えることによって接合界面
の平坦度を保持でき、かつ、加工性回復のための熱処理も不要であるため界面に
合金属は生成しないので、選択エッチング性に優れた半導体装置用インターポー
ザ形成用クラッド板を製造することができる。 本発明の半導体装置用インターポーザにおいては、上記した半導体装置用イン
ターポーザ形成用クラッド板を、選択的にエッチングして、半導体チップとの接
続用バンプ、配線層を形成し、インターポーザの厚み方向の導通を、エッチング
により形成された柱状導体を介して行うようにしているので、小型半導体装置に
対応できる半導体装置用インターポーザを、効率よく安価に製造することができ
る。また、半導体チップと配線層の接続を、導電粒子を含む異方性導電接着剤を
用いて半導体チップ接続用バンプを通じて行うようにしているので、半導体チッ
プ上にバンプを形成する必要がなく、半導体装置の低コスト化が図れる。 本発明の半導体装置用インターポーザの製造方法においては、導体層を形成す
る銅箔とエッチングストップ層を形成するニッケルめっきを積層すると共に圧接
して半導体装置用クラッド板を形成し、クラッド板を選択的にエッチングして柱
状導体を形成し、配線層を形成する銅箔材上に絶縁層を形成し、クラッド板の柱
状導体形成面と反対側に半導体チップ接続用のバンプおよび配線層を形成するこ
とによって半導体装置用インターポーザを製造するようにしているので、小型半
導体装置に対応できる半導体装置用インターポーザを効率よくかつ安価に製造す
ることができる。 本発明の半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板の製造方法においては
、クラッド板を真空槽内で銅箔とニッケルめっきの接合面を予め活性化処理した
後、銅箔とニッケルめっきを積層して０．１〜３％の低圧下率で冷間圧接するこ
とによって形成するようにしたので、接合界面のストレスを低く抑えることによ
って接合界面の平坦度を保持でき、かつ、加工性回復のための熱処理も不要であ
り界面に合金層が生成しないので、選択エッチング性に優れた半導体装置用イン
ターポーザ形成用クラッド板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法
の工程説明図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インタ
ーポーザの製造方法の工程説明図である。図３は、本発明の一実施の形態に係る
半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図４は、本発明の
一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である
。図５は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法
の工程説明図である。図６は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インタ
ーポーザの製造方法の工程説明図である。図７は、本発明の一実施の形態に係る
半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である。図８は、本発明の
一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法の工程説明図である
。図９は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用インターポーザの製造方法
の工程説明図である。図１０は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置用イン
ターポーザの製造方法の工程説明図である。図１１は、クラッド板の製造装置の
断面正面図である。図１２は、従来の半導体装置用インターポーザの断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 大澤 真司 山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 （注）この公表は、国際事務局（ＷＩＰＯ）により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願（日本語実用新案登録出願）の国際公開の 効果は、特許法第１８４条の１０第１項（実用新案法第４８条の１３第２項）に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅箔材とニッケル箔材を０．１〜３％の圧下率で圧接して製造さ
   れる半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板。
2. 【請求項２】 片面又は両面にニッケルめっきを具備する銅箔材と、他の銅箔材
   又は片面にニッケルめっきを具備する銅箔材とを、０．１〜３％の圧下率で圧接
   して製造される半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板。
3. 【請求項３】 前記クラッド板が、銅／ニッケル／銅／ニッケル／銅の５層であ
   る請求項１又は２のクラッド板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のクラッド板を選択的にエッチン
   グして、半導体チップとの接続用バンプ、配線層を形成し、半導体チップと配線
   層の接続を、異方性導電接着剤を用いて半導体チップ接続用バンプを通じて行う
   ようにし、インターポーザの厚み方向の導通を、エッチングにより形成された柱
   状導体を介して行う、半導体装置用インターポーザ。
5. 【請求項５】 導体層等を形成する銅箔材とエッチングストップ層を形成するニ
   ッケル箔材又はニッケルめっきを積層すると共に０．１〜３％の圧下率で圧接し
   て半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板を形成し、該クラッド板を選択
   的にエッチングして柱状導体を形成し、配線層を形成する銅箔材上に絶縁層を形
   成し、該クラッド板の柱状導体形成面と反対側に半導体チップ接続用のバンプお
   よび配線層を形成することを特徴とする半導体装置用インターポーザの製造方法
   。
6. 【請求項６】 前記半導体装置用インターポーザ形成用クラッド板は、真空槽内
   で前記銅箔と前記ニッケル箔又はニッケルめっきの接合面を予め活性化処理した
   後、前記銅箔と前記ニッケル箔材又はニッケルめっきを積層して０．１〜３％の
   圧下率で冷間圧接することによって形成し、その際、前記活性化処理を、１×
   １０^１〜１×１０^−２Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、接合面を有する前
   記銅箔と前記ニッケルめっきをそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁
   支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行
   わせ、かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面
   積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、スパッタエッチング処理することによっ
   て行うようにしたことを特徴とする請求項１〜３記載のいずれかに記載の半導体
   装置用インターポーザ形成用クラッド板の製造方法。