半導体装置の製造方法および半導体装置用プリント配線板の製造方法
【課題】プリント配線板または半導体装置としたときの内部応力を緩和することができ、リフロー工程前後で生じるインターポーザーの反り変動を小さくすることができ、半導体装置を安定して製造でき、且つ二次実装工程時の歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法および半導体装置用プリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置用プリント配線板の製造において、銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、を含むことを特徴とする。
【解決手段】半導体装置用プリント配線板の製造において、銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置用プリント配線板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできている。これらの電子機器に使用される半導体装置は、小型化かつ多ピン化してきており、また、半導体装置を含めた電子部品を実装する、実装用基板も小型化してきている。さらには電子機器への収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板を積層し一体化して、折り曲げを可能としたリジットフレックス基板が、実装用基板として使われるようになってきている。
【０００３】
半導体装置においてもその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態の半導体装置では、小型化に限界がきているため、最近では半導体装置用プリント配線板（以下、インターポーザーという）上にチップを実装したものとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）や、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と言った、エリア実装型の新しい半導体装置が提案されている。しかしながら、電子機器の小型・軽量化と高機能化の流れはとどまるところを知らず、加えて携帯電話に見られるような薄型化の動向が加わることにより、半導体装置においても薄型化が急速に進行している。
【０００４】
このように半導体装置の薄型化が進むと、従来では半導体装置の剛性の大部分を担っていた半導体チップ、封止材の厚みが極めて薄くなり、半導体装置の反りが発生しやすくなる。また、基板の構成部材としてインターポーザーの占める割合が大きくなるため、インターポーザーの物性・挙動が半導体装置の反りに大きな影響を及ぼすようになってきている。
【０００５】
ところが、地球環境保護の観点から半田の鉛フリー化が進むにつれて、半導体装置への半田ボール搭載時、マザーボードへの実装時に受けるリフロー工程での最高温度が非常に高くなってきている。一般的に良く使われている、鉛フリー半田の融点が２１０度近辺であることからリフロー工程中での最高温度は２４０度を超えるレベルとなっている。このことから、繰り返しリフロー工程を受けることを想定し、従来から非常に高い耐熱性を要求されるようになっている。有機材料の耐熱性を向上するための手段としては、材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くする手法が知られており、インターポーザーに用いられる基板材料においてはＴｇが１８０度を超えるレベルとなっている。このため、インターポーザー用の基板材料製造時に内部に蓄積される歪がインターポーザー製造プロセスおよび半導体装置組立工程中で受ける熱履歴では十分に歪が開放されず、リフロー工程を経て初めて歪が開放されるため、半導体装置の反りが大きく変動してしまうという問題点を抱えている。
【０００６】
従って、インターポーザー用の基板材料としては、リフロー工程時の実装性をよくするため、熱時高弾性という特性が必要となる。また、熱膨張によるひずみが大きく生じると基板の応力が高くなり、熱膨張係数が低いという特性も必要となる。一方、室温時には薄い基板であっても高い剛性を有する必要がある。すなわち、基板材料の特性としては、高い耐熱性、つまり高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが必要となる。このため、かかる特性を満たす基板材料が開発されている。
【０００７】
一方、上記半導体チップ搭載面をエポキシ樹脂組成物などで成形・封止する際、インターポーザーが５００μｍ以下の薄い基板であるとエポキシ樹脂組成物などの凝固収縮によって大きな反りが発生する。この反り量を小さくするため、半導体素子搭載面は低熱膨張係数の樹脂封止層で封止するという従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明では、インターポーザー用の基板材料のリフロー工程前後での寸法変化量に着目し、インターポーザー内部に蓄積された歪量を現す数値として管理することにより、半導体装置の反り低減が可能であることを見出した。銅張積層板の硬化工程中の最高到達温度より高い温度で加熱するので、銅張積層板を用いたインターポーザーまたは半導体装置としたときの内部応力を緩和することができ、リフロー工程前後で生じるインターポーザーの反り変動を小さくすることができ、半導体装置を安定して製造でき、且つ二次実装工程時の歩留まりを向上させることができる。
【０００９】
即ち本発明は、インターポーザー上に半導体チップを搭載し封止樹脂により半導体を保護する構造の半導体装置の製造方法であって、インターポーザーのリフロー工程前後での寸法変化量を０．０４％以下とすることにより、半導体装置の反りを抑制するものである。特に非常に薄い構造の半導体装置に対応するものである。
また、半導体チップを回路面がインターポーザーと相対するように搭載することにより、封止材による半導体チップの保護が必ずしも必要でないフリップチップ半導体装置においても同様の方法により半導体装置の反りを抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記［１］〜［７］に記載の本発明により達成される。
［１］銅張積層板を用いた半導体装置用プリント配線板の製造方法であって、
銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、
前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、
を含むことを特徴とする半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［２］銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、少なくとも１枚の銅張積層板を熱盤により挟み込んだ状態で加熱する工程であることを特徴とする［１］項記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［３］銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、銅張積層板の樹脂硬化工程の後に行うことを特徴とする［１］または［２］項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［４］さらに、複数層の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする［１］〜［３］項のいずれか１項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［５］半導体装置の製造方法であって、［１］項記載の半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
［６］半導体装置の製造方法であって、半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程が、リフロー工程であることを特徴とする［５］項記載の半導体装置の製造方法。
［７］［１］〜［６］項のいずれかに記載された製造方法に用いることを特徴とする銅張積層板。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置では、銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の高い温度で加熱するので、銅張積層板を用いたインターポーザーまたは半導体装置としたときの
内部応力を緩和することができ、リフロー工程前後で生じるインターポーザーの反り変動を小さくすることができ、半導体装置を安定して製造でき、且つ二次実装工程時の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体装置は、インターポーザー上に半導体チップを搭載し、半導体チップとインターポーザーを電気的に接続した後、半導体チップ保護のため封止材によって半導体チップを被覆することにより半導体装置を形成するが、その際にリフロー工程前後のインターポーザーの寸法変化量が０．０４％以下であるものを用いることにより半導体装置の反りを抑制するものである。
半導体チップのインターポーザーへの搭載についてはフェイスアップ・フェイスダウンどちらの方法でも対応可能であり、フェイスダウン方式の場合は半導体チップ・インターポーザー間にアンダーフィル樹脂あるいはそれに変わる有機樹脂が充填されていれば、半導体チップ全体の封止材による保護は必ずしも必要としない。
【００１３】
半導体装置の厚みとしては、特に明確な規定はしないが、インターポーザー・半導体チップ・封止樹脂の合計厚みが７００μｍ以下である場合に効果が大きく、封止材と半導体チップの厚みの和に対するインターポーザーの厚みの比率が７５％〜１２５％の間にある場合に顕著である。
また、半導体チップの厚みが薄いほど効果が顕著である傾向もあり、チップ厚みが２５０μｍ以下である場合に効果が大きく、２００μｍ以下である場合に顕著である。
【００１４】
次にリフロー工程前後のインターポーザー寸法変化量を０．０４％以下とするための方法を述べる。インターポーザーのベース材料となる銅張積層板は多くのプロセスを経て製造される複合材料であり、その内部に製造工程中に発生した歪を内包している。このため、銅箔エッチング時、加熱工程時にその歪が開放され寸法変化が起こる。上記歪が半導体装置組立工程の間に徐々に開放されていく場合は大きな問題はないが、昨今のインターポーザー用銅張積層板は鉛フリー半田工程に対応するためにＴｇが高く設定される傾向があり、リフロー工程を行うまでほとんど歪を開放することができない。これを回避するためには半導体装置組立工程までの間にインターポーザーをＴｇ以上の温度まで加熱し、歪を開放する必要がある。
しかしながらインターポーザーを加熱した場合、導体回路上に形成された表面処理の変質・劣化やインターポーザー表面に形成されたソルダーレジストの劣化、表裏回路デザインの非対称性によるインターポーザー反り増大が発生するため、半導体装置に組み込まれた後の信頼性に影響を及ぼすことが懸念される。また、本発明におけるＴｇとは、ＴＭＡ（ＴＡインスツルメント社製 ＴＭＡ２９４０）により得られた寸法変化挙動の変曲点か
ら求められるものである。
【００１５】
本発明者らは、上記の懸念点を回避するために銅張積層板の作製時点で銅張積層板のＴｇ以上まで加熱、除歪することにより、半導体装置作製のリフロー工程時に寸法変動が極めて少ないインターポーザーを得ることができることを見出した。上記の加熱除歪効果は基板に外力をかけないようにフリーな状態で加熱することによっても得られるが、銅酸化を避けるために無酸素状態での加熱が必要であることなどの制限が大きい。このため、銅張積層板を加圧成型する真空プレス内部で熱盤に上下を挟まれた状態でＴｇ以上まで加熱を行うことにより、銅の酸化を抑えつつ加熱除歪を行うことができる。この際、加熱中は平坦金属板により拘束されているため、歪開放による銅張積層板の反り増大を抑制することができる。
【００１６】
また、上記加熱除歪の際には過剰な荷重を与えると、却って銅張積層板に局所歪を付与する場合があり注意が必要である。具体的には加重を９ｋｇ／ｃｍ2以下に制限して加熱
除歪を行うことが必要である。また加熱する時間は必要以上に長くても効果は増大しないので、銅張積層板がＴｇ以上の温度に到達してから６０分以下で十分である。また短か過ぎても十分な除歪ができないため最低でも５分はＴｇ以上の温度を保持する必要がある。
【００１７】
さらには、上記のような十分な除歪を行っても、インターポーザーの線膨張係数（ＣＴＥ）が大きい場合は半導体チップのＣＴＥとの違いによって引き起こされる反り量が大きく、除歪による反り低減効果が十分に発現されない。具体的には１２ｐｐｍ／℃以下である場合にＣＴＥの違いに起因する反りよりも除歪による反り低減効果が優位となる。また、インターポーザーのＣＴＥは小さい方が反りを低減することが可能であるが、銅張積層板に含まれるガラスクロスや無機フィラーの割合を増やすことによりＣＴＥを低減させるため、過度な低ＣＴＥ化はインターポーザー加工工程中の機械加工性低下を引き起こすこと、半導体チップのＣＴＥが３ｐｐｍ／℃であることから３ｐｐｍ／℃以上とする必要がある。
【００１８】
以上のことに加え、インターポーザーの弾性率が低すぎると、半導体装置の剛性は半導体チップと封止材の剛性が受け持つ比率が大きくなり、インターポーザーの物性の半導体装置反りへの寄与度が低くなり、上記除歪効果が十分に発現しなくなる。このため、インターポーザーの弾性率は１ＧＰａ以上であることが求められる。また、必要以上に弾性率を高くしても、インターポーザー製造の際の機械加工性に多大な影響を及ぼすために機械加工が可能なレベル以下に弾性率を制御する必要がある。 具体的には４０ＧＰａ以下であることが望ましい。
【００１９】
銅張積層板は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物をガラスクロスなどの繊維基材へ含浸させて、所定温度で乾燥させることによりプリプレグを得て、このプリプレグを用いて、プリプレグ１２の両面に金属箔またはフィルムを重ねた後加熱・加圧することにより銅張積層板を作製する（図２（ｂ））。上記樹脂組成物は、繊維基材へ含浸させるため、樹脂ワニスとして使用する。
【００２０】
銅張積層板に用いる熱硬化性樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。
これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
またこれらの中でも、特にシアネート樹脂（シアネート樹脂のプレポリマーを含む）が好ましい。これにより、銅張積層板の熱膨張係数を小さくすることができ、さらに、電気特性（低誘電率、低誘電正接）、機機械強度などに優れた銅張積層板とすることができる
。
【００２１】
上記シアネート樹脂は、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させ、必要に応じて加熱などの方法でプレポリマー化することにより得ることができる。具体的には、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂などを挙げることができる。これらの中でもノボラック型シアネート樹脂が好ましい。これにより、架橋密度増加による耐熱性向上と、樹脂組成物などの難燃性を向上することができる。ノボラック型シアネート樹脂は、硬化反応後にトリアジン環を形成するからである。さらに、ノボラック型シアネート樹脂は、その構造上ベンゼン環の割合が高く、炭化しやすいためと考えられる。さらに、銅張積層板を厚さ５００μｍ以下にした場合であっても、優れた剛性を付与することができる。特に加熱時における剛性に優れるので、後述する図３（ｂ）の半導体チップ３１実装時の信頼性にも特に優れる。
【００２２】
上記ノボラック型シアネート樹脂としては、例えば式（Ｉ）で示されるものを使用することができる。
【００２３】
【化１】
【００２４】
上記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜７が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとノボラック型シアネート樹脂は耐熱性が低下し、加熱時に低量体が脱離、揮発する場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると溶融粘度が高くなりすぎ、プリプレグ１２の成形性が低下する場合がある。
上記シアネート樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量５００〜４，５００が好ましく、特に６００〜３，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２を作製した場合にタック性が生じ、プリプレグ１２同士が接触したとき互いに付着したり、樹脂の転写が生じたりする場合がある。また、平均分子量が上記上現値を超えると反応が速くなりすぎ、インターポーザー１１とした場合に、成形不良が生じたり、
層間ピール強度が低下したりする場合がある。上記シアネート樹脂などの平均分子量は、例
えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質：ポリスチレン換算）で測定することができる。
【００２５】
また、特に限定されないが、上記シアネート樹脂は、１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
【００２６】
上記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に２０〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると銅張積層板を形成するのが困難となる場合があり、上記上限値を超えると銅張積層板の強度が低下する場合がある。
【００２７】
また、上記樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、後述の銅張積層板を薄膜化（厚さ５００μｍ以下）にしても強度に優れることができる。さらに、銅張積層板の低熱膨張化を向上することもできる。
【００２８】
上記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカなどの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素などの窒化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩などを挙げることができる。無機充填材として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、２種類以上を併用したりすることもできる。これらの中でも特に、シリカが好ましく、溶融シリカ（特に球状溶融シリカ）が低熱膨張性に優れる点で好ましい。その形状は破砕状、球状があるが、繊維基材への含浸性を確保するために樹脂組成物の溶融粘度を下げるには球状シリカを使うなど、その目的にあわせた使用方法が採用される。
【００２９】
上記無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０１〜５．０μｍが好ましく、特に０．１〜２．０μｍが好ましい。無機充填材の粒径が上記下限値未満であるとワニスの粘度が高くなるため、銅張積層板作製時の作業性に影響を与える場合がある。
また、上記上限値を超えると、ワニス中で無機充填剤の沈降などの現象が起こる場合がある。この平均粒子径は、例えば粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製、ＬＡ−５００）により測定することができる。
また上記無機充填材は、特に限定されないが、平均粒子径が単分散の無機充填材を用いることもできるし、平均粒子径が多分散の無機充填材を用いることができる。さらに平均粒子径が単分散及び／または、多分散の無機充填材の１種類または２種類以上を併用したりすることもできる。
更に平均粒子径５．０μｍ以下の球状シリカ（特に球状溶融シリカ）が好ましく、特に平均粒子径０．０１〜２．０μｍの球状溶融シリカが好ましい。これにより、無機充填剤の充填性を向上させることができる。
上記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の２０〜８０重量％が好ましく、特に３０〜７０重量％が好ましい。含有量が上記範囲内であると、特に低熱膨張、低吸水とすることができる。
【００３０】
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、エポキシ樹脂（実質的にハロゲン原子を含まない）を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネ
ン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらエポキシ樹脂の中でも特にアリールアルキレン型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、吸湿半田耐熱性および難燃性を向上させることができる。
【００３１】
上記アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。例えばキシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は、例えば式（ＩＩ）で示すことができる。
【００３２】
【化２】
【００３３】
上記式（ＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜５が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は結晶化しやすくなり、汎用溶媒に対する溶解性が比較的低下するため、取り扱いが困難となる場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると樹脂の流動性が低下し、成形不良などの原因となる場合がある。
【００３４】
上記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に２〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であるとシアネート樹脂の反応性が低下したり、得られる製品の耐湿性が低下したりする場合があり、上記上限値を超えると耐熱性が低下する場合がある。
【００３５】
上記エポキシ樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量５００〜２０，０００が好ましく、特に８００〜１５，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２にタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ１２作製時、ガラスクロスへの含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。上記エポキシ樹脂の平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
【００３６】
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、フェノール樹脂を用いることが好ましい。上記フェノール樹脂としては、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂などが挙げられる。フェノール樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらの中でも特に、アリールアルキレン型フェノール樹脂が好ましい。これにより、さらに吸湿半田耐熱性を向上させることができる。
上記アリールアルキレン型フェノール樹脂としては、例えばキシリレン型フェノール樹
脂、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂などが挙げられる。ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂は、例えば式（ＩＩＩ）で示すことができる。
【００３７】
【化３】
【００３８】
上記式（ＩＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型フェノール樹脂の繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１２が好ましく、特に２〜８が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合がある。また、上記上限値を超えると他の樹脂との相溶性が低下し、作業性が低下する場合がある。
【００３９】
前述のシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）とアリールアルキレン型フェノール樹脂との組合せにより、架橋密度をコントロールし、反応性を容易に制御できる。
【００４０】
上記フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に５〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合があり、上記上限値を超えると低熱膨張の特性が損なわれる場合がある。
上記フェノール樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量４００〜１８，０００が好ましく、特に５００〜１５，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２にタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ１２作製時、ガラスクロスへの含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。上記フェノール樹脂の平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
【００４１】
更に、上記シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）と上記フェノール樹脂（アリールアルキレン型フェノール樹脂、特にビフェニルジメチレン型フェノール樹脂）と上記エポキシ樹脂（アリールアルキレン型エポキシ樹脂、特にビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂）との組合せを用いてインターポーザー１１を作製した場合、特に優れた寸法安定性
を得ることが出来る。
【００４２】
上記樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を用いることが好ましい。上記カップリング剤は、上記熱硬化性樹脂と、上記無機充填材との界面の濡れ性を向上させることにより、ガラスクロスに対して熱硬化性樹脂などおよび無機充填材を均一に定着させ、耐熱性、特に吸湿後の半田耐熱性を改良することができる。
【００４３】
上記カップリング剤としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填材の界面との濡れ性を高くすることができ、それによって耐熱性をより向上させることできる。
上記カップリング剤の添加量は、上記無機充填材の比表面積に依存するので特に限定さ
れないが、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３重量部が好ましく、特に０．１〜２重量部が好ましい。含有量が上記下限値未満であると無機充填材を十分に被覆できないため耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、上記上限値を超えると反応に影響を与え、曲げ強度などが低下する場合がある。
【００４４】
上記樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を用いても良い。上記硬化促進剤としては公知の物を用いることが出来る。例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩ）、トリスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩＩ）などの有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタンなどの３級アミン類、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノールなどのフェノール化合物、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸など、またはこの混合物が挙げられる。硬化促進剤として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
【００４５】
上記硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の０．０５〜５重量％が好ましく、特に０．２〜２重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると硬化を促進する効果が現れない場合があり、上記上限値を超えるとプリプレグ１２の保存性が低下する場合がある。
【００４６】
上記樹脂組成物では、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂などの熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどの熱可塑性エラストマ−、ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエンなどのジエン系エラストマーを併用しても良い。
【００４７】
また、上記樹脂組成物には、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤などの上記成分以外の添加物を添加しても良い。
【００４８】
上記樹脂組成物を繊維基材としてのガラスクロスに含浸させて、プリプレグ１２を作製する（図２（ａ））。これにより、誘電特性、高温多湿下での機械的、電気的接続信頼性などの各種特性に優れた半導体装置を製造するのに好適なプリプレグ１２を得ることができる。このようなプリプレグ１２としては、市販のものでは、住友ベークライト社製のシアネート系のものや三菱瓦斯化学製のビスマレイミドトリアジン系のものがある。
【００４９】
尚、本実施の形態ではガラスクロス（ガラス繊維基材）が用いられているがこれに限定されるわけでなく、例えば、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維などのポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維などのポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維などを主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙などを主成分とする紙基材などの有機繊維基材などが挙げられる。これらの中でもガラス繊維基材が好ましい。これにより、プリプレグ１２の強度、吸水率を向上することができる。また
、プリプレグ１２の熱膨張係数を小さくすることができる。
【００５０】
本実施の形態における樹脂組成物をガラスクロスに含浸させる方法として、例えば、上述の樹脂組成物を用いて樹脂ワニスを調製し、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布する方法、スプレーによる吹き付ける方法などが挙げられる。これらの中でも、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する方法が好ましい。これにより、ガラスクロスに対する樹脂組成物の含浸性を向上することができる。なお、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する場合、通常の含浸塗布設備を使用することができる。
【００５１】
上記樹脂ワニスに用いられる溶媒は、上記樹脂組成物中の樹脂成分に対して良好な溶解性を示すことが望ましいが、悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用しても構わない。良好な溶解性を示す溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系などが挙げられる。
【００５２】
上記樹脂ワニスの固形分は、特に限定されないが、上記樹脂組成物の固形分４０〜８
０重量％が好ましく、特に５０〜６５重量％ が好ましい。これにより、樹脂ワニスのガ
ラスクロスへの含浸性を更に向上できる。上記ガラスクロスに上記樹脂組成物を含浸させ、所定温度、例えば８０〜２００度などで乾燥させることによりプリプレグ１２を得ることが出来る。
【００５３】
プリプレグ１２の作製後、プリプレグ１２の両面に銅箔２３を重ねた後加熱・加圧して、両面銅張積層板２０を作製する（図２（ｂ））。
これにより、誘電特性、高温多湿化での機械的、電気的接続信頼性に優れた銅張積層板を得ることができる。
【００５４】
ここで、本実施の形態の銅張積層板は、１枚のプリプレグ１２を用いて、その上下両面に銅箔２３を重ねたが、銅箔２３以外の金属箔またはフィルムを重ねてもよい。また、プリプレグ１２を２枚以上積層することもできる。プリプレグ１２を２枚以上積層するときは、積層したプリプレグ１２の最も外側の上下両面もしくは片面に金属箔あるいはフィルムを重ねる。また、上記銅張積層板作製時の加熱温度は、特に限定されないが、１２０〜２２０度が好ましく、特に１５０〜２００度が好ましい。また、その加圧する圧力も、特に限定されないが、２〜５ＭＰａが好ましく、特に２．５〜４ＭＰａが好ましい。
【００５５】
上記金属箔を構成する金属としては、銅箔２３の他、例えば銅系合金、アルミ及びアルミ系合金、銀及び銀系合金、金及び金系合金、亜鉛及び亜鉛系合金、ニッケル及びニッケル系合金、錫及び錫系合金、鉄および鉄系合金などが挙げられる。また、フィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、フッ素系樹脂などを挙げることができる。
【００５６】
ここで、プレス積層された銅張積層板に銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の加熱処理（アニール）を行う。加熱処理（アニール）の方法としては、銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の加熱処理ができるものであれば特に限定はされない。前記銅張積層板作製後に積層装置から取り出してオーブンで加熱処理する方法、積層装置であるプレス熱盤に挟みこんだ状態で圧力、温度をかける方法などが挙げられる。より好ましくは前記銅張積層板作製に引き続き連続処理にて、プレス熱盤に挟みこんだ状態で圧力を０〜９ｋｇ／ｃｍ2で一定時間制御して銅張積層板の硬化工程中における最高
到達温度以上の温度をかけ続ける方法である。
アニールの温度としては積層時の最高温度すなわち樹脂硬化温度以上で行うことが好ま
しい。プレス積層時の温度以上でアニールすることによりプレスにより蓄積された歪が開放されることで、その後の熱履歴による寸法変動を抑制する効果が得られる。
【００５７】
銅張積層板の作製後、その所要箇所に、例えば機械的ドリルを用いて、スルーホール２１を形成した後（図２（ｃ））、無電解銅めっきでスルーホール２１内部と銅箔２３表面に１μｍ厚の薄い無電解銅２４を被膜する（図２（ｄ））。これにより、導体層１４（図１）を形成する。更に、電解銅めっきで後述の半導体チップ搭載面側にある無電解銅２４上に１０μｍ以上の厚みで銅２５を厚付けするパネルメッキを行う（図２（ｅ））。尚、本実施の形態では、無電解銅２４の厚みは１μｍ、銅２５の厚みは１０μｍ以上の厚みとしたが、これに限定されるものではない。
【００５８】
次に、銅２５の表面にレジスト２６塗布をした後、回路パターンのマスク２７を重ねてＵＶ露光を行う（図２（ｆ））。例えば、レジスト２６がポジ型であるときは、有機溶剤を含む現像液を用いて現像することにより、レジスト２６のＵＶ照射されなかった部分（非露光部分）が配線パターンとして残る（図２（ｇ））。
その後、パターニングされたレジスト２６をマスクにして、例えばウエットエッチングにより、露出している部分の銅２５を除去した後（図２（ｈ））、レジスト２６を剥離して除去することで、プリプレグ１２のチップ搭載側に所要の配線パターン１５を形成する（図２（ｉ））。
【００５９】
図３は、インターポーザー１１を用いた半導体装置の製造工程を説明するのに用いられる図である。
図３において、まず、インターポーザー１１の配線パターン１５上の半導体チップ搭載領域にエポキシ系樹脂などの接着剤３０を塗布する（図３（ａ））。その後、搭載すべき半導体チップ３１の裏面（電極が形成されている側と反対側の面）を下にして、接着剤３０により上記半導体チップ搭載領域に半導体チップ３１を接着後、半導体チップ３１の電極と導電層１４とを、配線パターン１５を介して、例えばＡｕのボンディングワイヤ３２により電気的に接続する（図３（ｂ））。
【００６０】
次に、半導体チップ３１及びボンディングワイヤ３２を封止樹脂３３により封止し、その後加熱することにより封止樹脂３３を硬化させる（図３（ｃ））。ここで、封止樹脂３３は半導体チップ３１の少なくとも上部及び側面、より具体的にはボンディングワイヤ３２を封止すればよく、図３（ｃ）に示すように、インターポーザー１１の半導体チップ搭載面全面を封止する形態に限定されるものではない。
その後、インターポーザー１１の半導体チップ搭載面と反対側にＰｂフリーの半田ボール３４（融点：２１７度）を載せ、リフロー装置を用いてリフロー処理を行うことによりインターポーザーに半田ボール３４を接合して（図３（ｄ））、半導体装置が製造される。このリフロー処理において、リフロー装置は、最高温度が２６０度となるように温度設定される。
【実施例】
【００６１】
次に、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
（１）銅張積層板の作製
ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製、プリマセットＰＴ−３０、平均分子量約７００）１９．７重量部、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、ＮＣ−３０００Ｈ、エポキシ当量２７５）１１重量部、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７８５１−３Ｈ、水酸基当量２３０）９重量部、およびエポキシシラン型カップリング剤（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製、
Ａ−１８７）０．３重量部をメチルエチルケトンに常温で溶解し、球状溶融シリカ（株式会社アドマテックス社製、球状溶融シリカ、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径０．５μｍ）６０重量部を添加し、高速攪拌機を用いて１０分攪拌して、樹脂ワニスを得た。
上述の樹脂ワニスをガラスクロス（厚さ９４μｍ、日東紡績製、ＷＥＡ−２１１６）に含浸し、１５０度の加熱炉で２分間乾燥して、ワニス固形分が約５０重量％のプリプレグを得た。 上述のプリプレグの両面に１８μｍの銅箔を重ねて、圧力４ＭＰａ、温度２００度で２時間加熱加圧成形することによって、厚さ０．２ｍｍの銅張積層板を得た。さらに、銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理として、硬化工程後にプレス熱盤に挟み込み、圧力０．３Ｍｐａ、２４０度１時間の処理を行った。
（２）インターポーザーの作製
上記方法により製造された銅張積層板を用いて、配線パターン、レジストを有するインターポーザーを作製した。
（３）半導体装置の作製
上記方法により製造されたインターポーザーに半導体チップをマウントし、ボンディングワイヤで接続した後、封止樹脂で半導体チップ及びボンディングワイヤを０．６ｍｍの厚みで封止し、１７５度で４時間加熱して硬化させるポストモールドキュア処理を行い、さらに、Ｐｂフリーの半田ボール（千住金属株式会社製、融点２１７度）を上記インターポーザーの半導体チップ搭載面とは反対側の面に載せて、上記図４の加熱条件で加熱するリフロー工程を行い、半導体装置とした。二次実装して１５０度で８時間乾燥させる乾燥処理を行った。
【００６２】
<評価方法>
＜寸法変化量＞
リフロー工程前後の寸法変化測定方法については、銅張積層板を２５０ｍｍ角サイズに裁断し、四隅の端辺から１０ｍｍ内側に入った付近に、ドリル加工にて０．１ｍｍφの穴を開けた。つぎに精密寸法測定機（ミツトヨ製 ＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ ＱＶＸ４０４）にて各辺に平行な２点の穴中心間距離を測定し記録した。これを四辺すべてについて行った。つぎにＭａｘ２６０度の窒素雰囲気下でリフロー処理を行った。リフロー工程後の銅張積層板を十分に冷却した後、前記と同様に精密寸法測定機で穴中心間距離を測定記録した。リフロー工程前の穴中心間距離とリフロー工程後の穴中心間距離から寸法変化率を求めた。評価は、０．０４％以上変化したのものを×、０．０４％以下のものを○とした。
【００６３】
＜線膨張係数測定＞
上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（幅３ｍｍ×長さ２０ｍｍ）に切り出し、ＴＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製ＴＭＡ２９４０）を用いて線膨張係数を昇温１０℃／分、引っ張りモードにて変位量を測定した。Ｔｇ以下の線膨張係数α１は５０℃から１００℃の変位量の平均で判定し、Ｔｇ以上の線膨張係数α２はＴｇ〜Ｔｇ＋２０℃の変位量の平均で判定した。
＜Ｔｇ測定＞
ガラス転移点ＴｇはＩＳＯ−１１３５９−２に準拠して測定した。上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（５ｍｍ角）に切り出し、ＴＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製ＴＭＡ２９４０）を用いて、昇温５℃／分、押しモードにて厚み方向の変位量を測定した。そして、温度と、サンプルの厚みの変位量とを示す曲線のガラス転移点前後の曲線の接線をとり、この接線の交点からガラス転移点を算出した。
＜弾性率測定＞
上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）に切り出し、動的粘弾性測定装置（ＴＡインスツルメント社製ＤＭＡ２９８０）を用いて５℃／分の割合で昇温しながら、周波数１Ｈｚの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行った。
【００６４】
＜半導体装置の反り＞
上記半導体装置作製時のリフロー工程前後の反り量をレーザスキャンにより測定した。ここで反り量とは、半導体装置の両端を基準位置としたときの表面の高さをいい、５個のサンプルの平均値から算出した。評価基準としては、反っているものを×、反っていないものを○として、二次実装後に接合できたものを○、できなかったものを×として表1に
示した。
【００６５】
（実施例２、３）
実施例１で作製した銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理条件である圧力０．３Ｍｐａ、２４０度１時間を変更し、実施例２では圧力０．３Ｍｐａ、２２０度１時間の処理とし、実施例３ではプレス熱盤でなく２２０度１時間のオーブンでの熱処理（無荷重）を行った。その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
（比較例１）
実施例１で作製した銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理として、２４０度１時間の処理を変更し、実施例２では２２０度１時間の処理、実施例３では２２０度１時間のオーブンでの熱処理を行った。その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
（比較例２）
実施例１の銅張積層板の作製で、銅張積層板の硬化工程後に、硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理を行わない銅張積層板を使用し、その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
【００６６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造されたインターポーザーの断面図である。
【図２】図１のインターポーザーの製造工程を説明するのに用いられる図である。
【図３】インターポーザーを用いた半導体装置の製造工程を説明するのに用いられる図である。
【図４】加熱処理時の加熱温度プロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１１ インターポーザー
１２ プリプレグ
１４ 導体層
１５ 配線パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置用プリント配線板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできている。これらの電子機器に使用される半導体装置は、小型化かつ多ピン化してきており、また、半導体装置を含めた電子部品を実装する、実装用基板も小型化してきている。さらには電子機器への収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板を積層し一体化して、折り曲げを可能としたリジットフレックス基板が、実装用基板として使われるようになってきている。
【０００３】
半導体装置においてもその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態の半導体装置では、小型化に限界がきているため、最近では半導体装置用プリント配線板（以下、インターポーザーという）上にチップを実装したものとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）や、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と言った、エリア実装型の新しい半導体装置が提案されている。しかしながら、電子機器の小型・軽量化と高機能化の流れはとどまるところを知らず、加えて携帯電話に見られるような薄型化の動向が加わることにより、半導体装置においても薄型化が急速に進行している。
【０００４】
このように半導体装置の薄型化が進むと、従来では半導体装置の剛性の大部分を担っていた半導体チップ、封止材の厚みが極めて薄くなり、半導体装置の反りが発生しやすくなる。また、基板の構成部材としてインターポーザーの占める割合が大きくなるため、インターポーザーの物性・挙動が半導体装置の反りに大きな影響を及ぼすようになってきている。
【０００５】
ところが、地球環境保護の観点から半田の鉛フリー化が進むにつれて、半導体装置への半田ボール搭載時、マザーボードへの実装時に受けるリフロー工程での最高温度が非常に高くなってきている。一般的に良く使われている、鉛フリー半田の融点が２１０度近辺であることからリフロー工程中での最高温度は２４０度を超えるレベルとなっている。このことから、繰り返しリフロー工程を受けることを想定し、従来から非常に高い耐熱性を要求されるようになっている。有機材料の耐熱性を向上するための手段としては、材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を高くする手法が知られており、インターポーザーに用いられる基板材料においてはＴｇが１８０度を超えるレベルとなっている。このため、インターポーザー用の基板材料製造時に内部に蓄積される歪がインターポーザー製造プロセスおよび半導体装置組立工程中で受ける熱履歴では十分に歪が開放されず、リフロー工程を経て初めて歪が開放されるため、半導体装置の反りが大きく変動してしまうという問題点を抱えている。
【０００６】
従って、インターポーザー用の基板材料としては、リフロー工程時の実装性をよくするため、熱時高弾性という特性が必要となる。また、熱膨張によるひずみが大きく生じると基板の応力が高くなり、熱膨張係数が低いという特性も必要となる。一方、室温時には薄い基板であっても高い剛性を有する必要がある。すなわち、基板材料の特性としては、高い耐熱性、つまり高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが必要となる。このため、かかる特性を満たす基板材料が開発されている。
【０００７】
一方、上記半導体チップ搭載面をエポキシ樹脂組成物などで成形・封止する際、インターポーザーが５００μｍ以下の薄い基板であるとエポキシ樹脂組成物などの凝固収縮によって大きな反りが発生する。この反り量を小さくするため、半導体素子搭載面は低熱膨張係数の樹脂封止層で封止するという従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明では、インターポーザー用の基板材料のリフロー工程前後での寸法変化量に着目し、インターポーザー内部に蓄積された歪量を現す数値として管理することにより、半導体装置の反り低減が可能であることを見出した。銅張積層板の硬化工程中の最高到達温度より高い温度で加熱するので、銅張積層板を用いたインターポーザーまたは半導体装置としたときの内部応力を緩和することができ、リフロー工程前後で生じるインターポーザーの反り変動を小さくすることができ、半導体装置を安定して製造でき、且つ二次実装工程時の歩留まりを向上させることができる。
【０００９】
即ち本発明は、インターポーザー上に半導体チップを搭載し封止樹脂により半導体を保護する構造の半導体装置の製造方法であって、インターポーザーのリフロー工程前後での寸法変化量を０．０４％以下とすることにより、半導体装置の反りを抑制するものである。特に非常に薄い構造の半導体装置に対応するものである。
また、半導体チップを回路面がインターポーザーと相対するように搭載することにより、封止材による半導体チップの保護が必ずしも必要でないフリップチップ半導体装置においても同様の方法により半導体装置の反りを抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記［１］〜［７］に記載の本発明により達成される。
［１］銅張積層板を用いた半導体装置用プリント配線板の製造方法であって、
銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、
前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、
を含むことを特徴とする半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［２］銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、少なくとも１枚の銅張積層板を熱盤により挟み込んだ状態で加熱する工程であることを特徴とする［１］項記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［３］銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、銅張積層板の樹脂硬化工程の後に行うことを特徴とする［１］または［２］項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［４］さらに、複数層の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする［１］〜［３］項のいずれか１項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
［５］半導体装置の製造方法であって、［１］項記載の半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
［６］半導体装置の製造方法であって、半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程が、リフロー工程であることを特徴とする［５］項記載の半導体装置の製造方法。
［７］［１］〜［６］項のいずれかに記載された製造方法に用いることを特徴とする銅張積層板。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置では、銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の高い温度で加熱するので、銅張積層板を用いたインターポーザーまたは半導体装置としたときの
内部応力を緩和することができ、リフロー工程前後で生じるインターポーザーの反り変動を小さくすることができ、半導体装置を安定して製造でき、且つ二次実装工程時の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体装置は、インターポーザー上に半導体チップを搭載し、半導体チップとインターポーザーを電気的に接続した後、半導体チップ保護のため封止材によって半導体チップを被覆することにより半導体装置を形成するが、その際にリフロー工程前後のインターポーザーの寸法変化量が０．０４％以下であるものを用いることにより半導体装置の反りを抑制するものである。
半導体チップのインターポーザーへの搭載についてはフェイスアップ・フェイスダウンどちらの方法でも対応可能であり、フェイスダウン方式の場合は半導体チップ・インターポーザー間にアンダーフィル樹脂あるいはそれに変わる有機樹脂が充填されていれば、半導体チップ全体の封止材による保護は必ずしも必要としない。
【００１３】
半導体装置の厚みとしては、特に明確な規定はしないが、インターポーザー・半導体チップ・封止樹脂の合計厚みが７００μｍ以下である場合に効果が大きく、封止材と半導体チップの厚みの和に対するインターポーザーの厚みの比率が７５％〜１２５％の間にある場合に顕著である。
また、半導体チップの厚みが薄いほど効果が顕著である傾向もあり、チップ厚みが２５０μｍ以下である場合に効果が大きく、２００μｍ以下である場合に顕著である。
【００１４】
次にリフロー工程前後のインターポーザー寸法変化量を０．０４％以下とするための方法を述べる。インターポーザーのベース材料となる銅張積層板は多くのプロセスを経て製造される複合材料であり、その内部に製造工程中に発生した歪を内包している。このため、銅箔エッチング時、加熱工程時にその歪が開放され寸法変化が起こる。上記歪が半導体装置組立工程の間に徐々に開放されていく場合は大きな問題はないが、昨今のインターポーザー用銅張積層板は鉛フリー半田工程に対応するためにＴｇが高く設定される傾向があり、リフロー工程を行うまでほとんど歪を開放することができない。これを回避するためには半導体装置組立工程までの間にインターポーザーをＴｇ以上の温度まで加熱し、歪を開放する必要がある。
しかしながらインターポーザーを加熱した場合、導体回路上に形成された表面処理の変質・劣化やインターポーザー表面に形成されたソルダーレジストの劣化、表裏回路デザインの非対称性によるインターポーザー反り増大が発生するため、半導体装置に組み込まれた後の信頼性に影響を及ぼすことが懸念される。また、本発明におけるＴｇとは、ＴＭＡ（ＴＡインスツルメント社製 ＴＭＡ２９４０）により得られた寸法変化挙動の変曲点か
ら求められるものである。
【００１５】
本発明者らは、上記の懸念点を回避するために銅張積層板の作製時点で銅張積層板のＴｇ以上まで加熱、除歪することにより、半導体装置作製のリフロー工程時に寸法変動が極めて少ないインターポーザーを得ることができることを見出した。上記の加熱除歪効果は基板に外力をかけないようにフリーな状態で加熱することによっても得られるが、銅酸化を避けるために無酸素状態での加熱が必要であることなどの制限が大きい。このため、銅張積層板を加圧成型する真空プレス内部で熱盤に上下を挟まれた状態でＴｇ以上まで加熱を行うことにより、銅の酸化を抑えつつ加熱除歪を行うことができる。この際、加熱中は平坦金属板により拘束されているため、歪開放による銅張積層板の反り増大を抑制することができる。
【００１６】
また、上記加熱除歪の際には過剰な荷重を与えると、却って銅張積層板に局所歪を付与する場合があり注意が必要である。具体的には加重を９ｋｇ／ｃｍ2以下に制限して加熱
除歪を行うことが必要である。また加熱する時間は必要以上に長くても効果は増大しないので、銅張積層板がＴｇ以上の温度に到達してから６０分以下で十分である。また短か過ぎても十分な除歪ができないため最低でも５分はＴｇ以上の温度を保持する必要がある。
【００１７】
さらには、上記のような十分な除歪を行っても、インターポーザーの線膨張係数（ＣＴＥ）が大きい場合は半導体チップのＣＴＥとの違いによって引き起こされる反り量が大きく、除歪による反り低減効果が十分に発現されない。具体的には１２ｐｐｍ／℃以下である場合にＣＴＥの違いに起因する反りよりも除歪による反り低減効果が優位となる。また、インターポーザーのＣＴＥは小さい方が反りを低減することが可能であるが、銅張積層板に含まれるガラスクロスや無機フィラーの割合を増やすことによりＣＴＥを低減させるため、過度な低ＣＴＥ化はインターポーザー加工工程中の機械加工性低下を引き起こすこと、半導体チップのＣＴＥが３ｐｐｍ／℃であることから３ｐｐｍ／℃以上とする必要がある。
【００１８】
以上のことに加え、インターポーザーの弾性率が低すぎると、半導体装置の剛性は半導体チップと封止材の剛性が受け持つ比率が大きくなり、インターポーザーの物性の半導体装置反りへの寄与度が低くなり、上記除歪効果が十分に発現しなくなる。このため、インターポーザーの弾性率は１ＧＰａ以上であることが求められる。また、必要以上に弾性率を高くしても、インターポーザー製造の際の機械加工性に多大な影響を及ぼすために機械加工が可能なレベル以下に弾性率を制御する必要がある。 具体的には４０ＧＰａ以下であることが望ましい。
【００１９】
銅張積層板は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物をガラスクロスなどの繊維基材へ含浸させて、所定温度で乾燥させることによりプリプレグを得て、このプリプレグを用いて、プリプレグ１２の両面に金属箔またはフィルムを重ねた後加熱・加圧することにより銅張積層板を作製する（図２（ｂ））。上記樹脂組成物は、繊維基材へ含浸させるため、樹脂ワニスとして使用する。
【００２０】
銅張積層板に用いる熱硬化性樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。
これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
またこれらの中でも、特にシアネート樹脂（シアネート樹脂のプレポリマーを含む）が好ましい。これにより、銅張積層板の熱膨張係数を小さくすることができ、さらに、電気特性（低誘電率、低誘電正接）、機機械強度などに優れた銅張積層板とすることができる
。
【００２１】
上記シアネート樹脂は、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させ、必要に応じて加熱などの方法でプレポリマー化することにより得ることができる。具体的には、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂などを挙げることができる。これらの中でもノボラック型シアネート樹脂が好ましい。これにより、架橋密度増加による耐熱性向上と、樹脂組成物などの難燃性を向上することができる。ノボラック型シアネート樹脂は、硬化反応後にトリアジン環を形成するからである。さらに、ノボラック型シアネート樹脂は、その構造上ベンゼン環の割合が高く、炭化しやすいためと考えられる。さらに、銅張積層板を厚さ５００μｍ以下にした場合であっても、優れた剛性を付与することができる。特に加熱時における剛性に優れるので、後述する図３（ｂ）の半導体チップ３１実装時の信頼性にも特に優れる。
【００２２】
上記ノボラック型シアネート樹脂としては、例えば式（Ｉ）で示されるものを使用することができる。
【００２３】
【化１】
【００２４】
上記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜７が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとノボラック型シアネート樹脂は耐熱性が低下し、加熱時に低量体が脱離、揮発する場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると溶融粘度が高くなりすぎ、プリプレグ１２の成形性が低下する場合がある。
上記シアネート樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量５００〜４，５００が好ましく、特に６００〜３，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２を作製した場合にタック性が生じ、プリプレグ１２同士が接触したとき互いに付着したり、樹脂の転写が生じたりする場合がある。また、平均分子量が上記上現値を超えると反応が速くなりすぎ、インターポーザー１１とした場合に、成形不良が生じたり、
層間ピール強度が低下したりする場合がある。上記シアネート樹脂などの平均分子量は、例
えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質：ポリスチレン換算）で測定することができる。
【００２５】
また、特に限定されないが、上記シアネート樹脂は、１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
【００２６】
上記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に２０〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると銅張積層板を形成するのが困難となる場合があり、上記上限値を超えると銅張積層板の強度が低下する場合がある。
【００２７】
また、上記樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、後述の銅張積層板を薄膜化（厚さ５００μｍ以下）にしても強度に優れることができる。さらに、銅張積層板の低熱膨張化を向上することもできる。
【００２８】
上記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカなどの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素などの窒化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸塩などを挙げることができる。無機充填材として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、２種類以上を併用したりすることもできる。これらの中でも特に、シリカが好ましく、溶融シリカ（特に球状溶融シリカ）が低熱膨張性に優れる点で好ましい。その形状は破砕状、球状があるが、繊維基材への含浸性を確保するために樹脂組成物の溶融粘度を下げるには球状シリカを使うなど、その目的にあわせた使用方法が採用される。
【００２９】
上記無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０１〜５．０μｍが好ましく、特に０．１〜２．０μｍが好ましい。無機充填材の粒径が上記下限値未満であるとワニスの粘度が高くなるため、銅張積層板作製時の作業性に影響を与える場合がある。
また、上記上限値を超えると、ワニス中で無機充填剤の沈降などの現象が起こる場合がある。この平均粒子径は、例えば粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製、ＬＡ−５００）により測定することができる。
また上記無機充填材は、特に限定されないが、平均粒子径が単分散の無機充填材を用いることもできるし、平均粒子径が多分散の無機充填材を用いることができる。さらに平均粒子径が単分散及び／または、多分散の無機充填材の１種類または２種類以上を併用したりすることもできる。
更に平均粒子径５．０μｍ以下の球状シリカ（特に球状溶融シリカ）が好ましく、特に平均粒子径０．０１〜２．０μｍの球状溶融シリカが好ましい。これにより、無機充填剤の充填性を向上させることができる。
上記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の２０〜８０重量％が好ましく、特に３０〜７０重量％が好ましい。含有量が上記範囲内であると、特に低熱膨張、低吸水とすることができる。
【００３０】
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、エポキシ樹脂（実質的にハロゲン原子を含まない）を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネ
ン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらエポキシ樹脂の中でも特にアリールアルキレン型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、吸湿半田耐熱性および難燃性を向上させることができる。
【００３１】
上記アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。例えばキシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は、例えば式（ＩＩ）で示すことができる。
【００３２】
【化２】
【００３３】
上記式（ＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜５が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は結晶化しやすくなり、汎用溶媒に対する溶解性が比較的低下するため、取り扱いが困難となる場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると樹脂の流動性が低下し、成形不良などの原因となる場合がある。
【００３４】
上記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に２〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であるとシアネート樹脂の反応性が低下したり、得られる製品の耐湿性が低下したりする場合があり、上記上限値を超えると耐熱性が低下する場合がある。
【００３５】
上記エポキシ樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量５００〜２０，０００が好ましく、特に８００〜１５，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２にタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ１２作製時、ガラスクロスへの含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。上記エポキシ樹脂の平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
【００３６】
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、フェノール樹脂を用いることが好ましい。上記フェノール樹脂としては、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂などが挙げられる。フェノール樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらの中でも特に、アリールアルキレン型フェノール樹脂が好ましい。これにより、さらに吸湿半田耐熱性を向上させることができる。
上記アリールアルキレン型フェノール樹脂としては、例えばキシリレン型フェノール樹
脂、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂などが挙げられる。ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂は、例えば式（ＩＩＩ）で示すことができる。
【００３７】
【化３】
【００３８】
上記式（ＩＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型フェノール樹脂の繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１２が好ましく、特に２〜８が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合がある。また、上記上限値を超えると他の樹脂との相溶性が低下し、作業性が低下する場合がある。
【００３９】
前述のシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）とアリールアルキレン型フェノール樹脂との組合せにより、架橋密度をコントロールし、反応性を容易に制御できる。
【００４０】
上記フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に５〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合があり、上記上限値を超えると低熱膨張の特性が損なわれる場合がある。
上記フェノール樹脂の平均分子量は、特に限定されないが、平均分子量４００〜１８，０００が好ましく、特に５００〜１５，０００が好ましい。平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグ１２にタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ１２作製時、ガラスクロスへの含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。上記フェノール樹脂の平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
【００４１】
更に、上記シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）と上記フェノール樹脂（アリールアルキレン型フェノール樹脂、特にビフェニルジメチレン型フェノール樹脂）と上記エポキシ樹脂（アリールアルキレン型エポキシ樹脂、特にビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂）との組合せを用いてインターポーザー１１を作製した場合、特に優れた寸法安定性
を得ることが出来る。
【００４２】
上記樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を用いることが好ましい。上記カップリング剤は、上記熱硬化性樹脂と、上記無機充填材との界面の濡れ性を向上させることにより、ガラスクロスに対して熱硬化性樹脂などおよび無機充填材を均一に定着させ、耐熱性、特に吸湿後の半田耐熱性を改良することができる。
【００４３】
上記カップリング剤としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填材の界面との濡れ性を高くすることができ、それによって耐熱性をより向上させることできる。
上記カップリング剤の添加量は、上記無機充填材の比表面積に依存するので特に限定さ
れないが、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３重量部が好ましく、特に０．１〜２重量部が好ましい。含有量が上記下限値未満であると無機充填材を十分に被覆できないため耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、上記上限値を超えると反応に影響を与え、曲げ強度などが低下する場合がある。
【００４４】
上記樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を用いても良い。上記硬化促進剤としては公知の物を用いることが出来る。例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩ）、トリスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩＩ）などの有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタンなどの３級アミン類、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノールなどのフェノール化合物、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸など、またはこの混合物が挙げられる。硬化促進剤として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
【００４５】
上記硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の０．０５〜５重量％が好ましく、特に０．２〜２重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると硬化を促進する効果が現れない場合があり、上記上限値を超えるとプリプレグ１２の保存性が低下する場合がある。
【００４６】
上記樹脂組成物では、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂などの熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどの熱可塑性エラストマ−、ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエンなどのジエン系エラストマーを併用しても良い。
【００４７】
また、上記樹脂組成物には、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤などの上記成分以外の添加物を添加しても良い。
【００４８】
上記樹脂組成物を繊維基材としてのガラスクロスに含浸させて、プリプレグ１２を作製する（図２（ａ））。これにより、誘電特性、高温多湿下での機械的、電気的接続信頼性などの各種特性に優れた半導体装置を製造するのに好適なプリプレグ１２を得ることができる。このようなプリプレグ１２としては、市販のものでは、住友ベークライト社製のシアネート系のものや三菱瓦斯化学製のビスマレイミドトリアジン系のものがある。
【００４９】
尚、本実施の形態ではガラスクロス（ガラス繊維基材）が用いられているがこれに限定されるわけでなく、例えば、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維などのポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維などのポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維などを主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙などを主成分とする紙基材などの有機繊維基材などが挙げられる。これらの中でもガラス繊維基材が好ましい。これにより、プリプレグ１２の強度、吸水率を向上することができる。また
、プリプレグ１２の熱膨張係数を小さくすることができる。
【００５０】
本実施の形態における樹脂組成物をガラスクロスに含浸させる方法として、例えば、上述の樹脂組成物を用いて樹脂ワニスを調製し、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布する方法、スプレーによる吹き付ける方法などが挙げられる。これらの中でも、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する方法が好ましい。これにより、ガラスクロスに対する樹脂組成物の含浸性を向上することができる。なお、ガラスクロスを樹脂ワニスに浸漬する場合、通常の含浸塗布設備を使用することができる。
【００５１】
上記樹脂ワニスに用いられる溶媒は、上記樹脂組成物中の樹脂成分に対して良好な溶解性を示すことが望ましいが、悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用しても構わない。良好な溶解性を示す溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系などが挙げられる。
【００５２】
上記樹脂ワニスの固形分は、特に限定されないが、上記樹脂組成物の固形分４０〜８
０重量％が好ましく、特に５０〜６５重量％ が好ましい。これにより、樹脂ワニスのガ
ラスクロスへの含浸性を更に向上できる。上記ガラスクロスに上記樹脂組成物を含浸させ、所定温度、例えば８０〜２００度などで乾燥させることによりプリプレグ１２を得ることが出来る。
【００５３】
プリプレグ１２の作製後、プリプレグ１２の両面に銅箔２３を重ねた後加熱・加圧して、両面銅張積層板２０を作製する（図２（ｂ））。
これにより、誘電特性、高温多湿化での機械的、電気的接続信頼性に優れた銅張積層板を得ることができる。
【００５４】
ここで、本実施の形態の銅張積層板は、１枚のプリプレグ１２を用いて、その上下両面に銅箔２３を重ねたが、銅箔２３以外の金属箔またはフィルムを重ねてもよい。また、プリプレグ１２を２枚以上積層することもできる。プリプレグ１２を２枚以上積層するときは、積層したプリプレグ１２の最も外側の上下両面もしくは片面に金属箔あるいはフィルムを重ねる。また、上記銅張積層板作製時の加熱温度は、特に限定されないが、１２０〜２２０度が好ましく、特に１５０〜２００度が好ましい。また、その加圧する圧力も、特に限定されないが、２〜５ＭＰａが好ましく、特に２．５〜４ＭＰａが好ましい。
【００５５】
上記金属箔を構成する金属としては、銅箔２３の他、例えば銅系合金、アルミ及びアルミ系合金、銀及び銀系合金、金及び金系合金、亜鉛及び亜鉛系合金、ニッケル及びニッケル系合金、錫及び錫系合金、鉄および鉄系合金などが挙げられる。また、フィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、フッ素系樹脂などを挙げることができる。
【００５６】
ここで、プレス積層された銅張積層板に銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の加熱処理（アニール）を行う。加熱処理（アニール）の方法としては、銅張積層板の硬化工程中における最高到達温度以上の加熱処理ができるものであれば特に限定はされない。前記銅張積層板作製後に積層装置から取り出してオーブンで加熱処理する方法、積層装置であるプレス熱盤に挟みこんだ状態で圧力、温度をかける方法などが挙げられる。より好ましくは前記銅張積層板作製に引き続き連続処理にて、プレス熱盤に挟みこんだ状態で圧力を０〜９ｋｇ／ｃｍ2で一定時間制御して銅張積層板の硬化工程中における最高
到達温度以上の温度をかけ続ける方法である。
アニールの温度としては積層時の最高温度すなわち樹脂硬化温度以上で行うことが好ま
しい。プレス積層時の温度以上でアニールすることによりプレスにより蓄積された歪が開放されることで、その後の熱履歴による寸法変動を抑制する効果が得られる。
【００５７】
銅張積層板の作製後、その所要箇所に、例えば機械的ドリルを用いて、スルーホール２１を形成した後（図２（ｃ））、無電解銅めっきでスルーホール２１内部と銅箔２３表面に１μｍ厚の薄い無電解銅２４を被膜する（図２（ｄ））。これにより、導体層１４（図１）を形成する。更に、電解銅めっきで後述の半導体チップ搭載面側にある無電解銅２４上に１０μｍ以上の厚みで銅２５を厚付けするパネルメッキを行う（図２（ｅ））。尚、本実施の形態では、無電解銅２４の厚みは１μｍ、銅２５の厚みは１０μｍ以上の厚みとしたが、これに限定されるものではない。
【００５８】
次に、銅２５の表面にレジスト２６塗布をした後、回路パターンのマスク２７を重ねてＵＶ露光を行う（図２（ｆ））。例えば、レジスト２６がポジ型であるときは、有機溶剤を含む現像液を用いて現像することにより、レジスト２６のＵＶ照射されなかった部分（非露光部分）が配線パターンとして残る（図２（ｇ））。
その後、パターニングされたレジスト２６をマスクにして、例えばウエットエッチングにより、露出している部分の銅２５を除去した後（図２（ｈ））、レジスト２６を剥離して除去することで、プリプレグ１２のチップ搭載側に所要の配線パターン１５を形成する（図２（ｉ））。
【００５９】
図３は、インターポーザー１１を用いた半導体装置の製造工程を説明するのに用いられる図である。
図３において、まず、インターポーザー１１の配線パターン１５上の半導体チップ搭載領域にエポキシ系樹脂などの接着剤３０を塗布する（図３（ａ））。その後、搭載すべき半導体チップ３１の裏面（電極が形成されている側と反対側の面）を下にして、接着剤３０により上記半導体チップ搭載領域に半導体チップ３１を接着後、半導体チップ３１の電極と導電層１４とを、配線パターン１５を介して、例えばＡｕのボンディングワイヤ３２により電気的に接続する（図３（ｂ））。
【００６０】
次に、半導体チップ３１及びボンディングワイヤ３２を封止樹脂３３により封止し、その後加熱することにより封止樹脂３３を硬化させる（図３（ｃ））。ここで、封止樹脂３３は半導体チップ３１の少なくとも上部及び側面、より具体的にはボンディングワイヤ３２を封止すればよく、図３（ｃ）に示すように、インターポーザー１１の半導体チップ搭載面全面を封止する形態に限定されるものではない。
その後、インターポーザー１１の半導体チップ搭載面と反対側にＰｂフリーの半田ボール３４（融点：２１７度）を載せ、リフロー装置を用いてリフロー処理を行うことによりインターポーザーに半田ボール３４を接合して（図３（ｄ））、半導体装置が製造される。このリフロー処理において、リフロー装置は、最高温度が２６０度となるように温度設定される。
【実施例】
【００６１】
次に、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
（１）銅張積層板の作製
ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製、プリマセットＰＴ−３０、平均分子量約７００）１９．７重量部、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、ＮＣ−３０００Ｈ、エポキシ当量２７５）１１重量部、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７８５１−３Ｈ、水酸基当量２３０）９重量部、およびエポキシシラン型カップリング剤（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製、
Ａ−１８７）０．３重量部をメチルエチルケトンに常温で溶解し、球状溶融シリカ（株式会社アドマテックス社製、球状溶融シリカ、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径０．５μｍ）６０重量部を添加し、高速攪拌機を用いて１０分攪拌して、樹脂ワニスを得た。
上述の樹脂ワニスをガラスクロス（厚さ９４μｍ、日東紡績製、ＷＥＡ−２１１６）に含浸し、１５０度の加熱炉で２分間乾燥して、ワニス固形分が約５０重量％のプリプレグを得た。 上述のプリプレグの両面に１８μｍの銅箔を重ねて、圧力４ＭＰａ、温度２００度で２時間加熱加圧成形することによって、厚さ０．２ｍｍの銅張積層板を得た。さらに、銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理として、硬化工程後にプレス熱盤に挟み込み、圧力０．３Ｍｐａ、２４０度１時間の処理を行った。
（２）インターポーザーの作製
上記方法により製造された銅張積層板を用いて、配線パターン、レジストを有するインターポーザーを作製した。
（３）半導体装置の作製
上記方法により製造されたインターポーザーに半導体チップをマウントし、ボンディングワイヤで接続した後、封止樹脂で半導体チップ及びボンディングワイヤを０．６ｍｍの厚みで封止し、１７５度で４時間加熱して硬化させるポストモールドキュア処理を行い、さらに、Ｐｂフリーの半田ボール（千住金属株式会社製、融点２１７度）を上記インターポーザーの半導体チップ搭載面とは反対側の面に載せて、上記図４の加熱条件で加熱するリフロー工程を行い、半導体装置とした。二次実装して１５０度で８時間乾燥させる乾燥処理を行った。
【００６２】
<評価方法>
＜寸法変化量＞
リフロー工程前後の寸法変化測定方法については、銅張積層板を２５０ｍｍ角サイズに裁断し、四隅の端辺から１０ｍｍ内側に入った付近に、ドリル加工にて０．１ｍｍφの穴を開けた。つぎに精密寸法測定機（ミツトヨ製 ＱＵＩＣＫ ＶＩＳＩＯＮ ＱＶＸ４０４）にて各辺に平行な２点の穴中心間距離を測定し記録した。これを四辺すべてについて行った。つぎにＭａｘ２６０度の窒素雰囲気下でリフロー処理を行った。リフロー工程後の銅張積層板を十分に冷却した後、前記と同様に精密寸法測定機で穴中心間距離を測定記録した。リフロー工程前の穴中心間距離とリフロー工程後の穴中心間距離から寸法変化率を求めた。評価は、０．０４％以上変化したのものを×、０．０４％以下のものを○とした。
【００６３】
＜線膨張係数測定＞
上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（幅３ｍｍ×長さ２０ｍｍ）に切り出し、ＴＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製ＴＭＡ２９４０）を用いて線膨張係数を昇温１０℃／分、引っ張りモードにて変位量を測定した。Ｔｇ以下の線膨張係数α１は５０℃から１００℃の変位量の平均で判定し、Ｔｇ以上の線膨張係数α２はＴｇ〜Ｔｇ＋２０℃の変位量の平均で判定した。
＜Ｔｇ測定＞
ガラス転移点ＴｇはＩＳＯ−１１３５９−２に準拠して測定した。上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（５ｍｍ角）に切り出し、ＴＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製ＴＭＡ２９４０）を用いて、昇温５℃／分、押しモードにて厚み方向の変位量を測定した。そして、温度と、サンプルの厚みの変位量とを示す曲線のガラス転移点前後の曲線の接線をとり、この接線の交点からガラス転移点を算出した。
＜弾性率測定＞
上記作製したインターポーザーを規定のサイズ（幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍ）に切り出し、動的粘弾性測定装置（ＴＡインスツルメント社製ＤＭＡ２９８０）を用いて５℃／分の割合で昇温しながら、周波数１Ｈｚの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行った。
【００６４】
＜半導体装置の反り＞
上記半導体装置作製時のリフロー工程前後の反り量をレーザスキャンにより測定した。ここで反り量とは、半導体装置の両端を基準位置としたときの表面の高さをいい、５個のサンプルの平均値から算出した。評価基準としては、反っているものを×、反っていないものを○として、二次実装後に接合できたものを○、できなかったものを×として表1に
示した。
【００６５】
（実施例２、３）
実施例１で作製した銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理条件である圧力０．３Ｍｐａ、２４０度１時間を変更し、実施例２では圧力０．３Ｍｐａ、２２０度１時間の処理とし、実施例３ではプレス熱盤でなく２２０度１時間のオーブンでの熱処理（無荷重）を行った。その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
（比較例１）
実施例１で作製した銅張積層板の硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理として、２４０度１時間の処理を変更し、実施例２では２２０度１時間の処理、実施例３では２２０度１時間のオーブンでの熱処理を行った。その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
（比較例２）
実施例１の銅張積層板の作製で、銅張積層板の硬化工程後に、硬化工程における最高到達温度以上の加熱処理を行わない銅張積層板を使用し、その他は、実施例１と同様にインターポーザー、半導体装置を作製し、実施例１と同様に評価した。評価結果は、表１に示した。
【００６６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造されたインターポーザーの断面図である。
【図２】図１のインターポーザーの製造工程を説明するのに用いられる図である。
【図３】インターポーザーを用いた半導体装置の製造工程を説明するのに用いられる図である。
【図４】加熱処理時の加熱温度プロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１１ インターポーザー
１２ プリプレグ
１４ 導体層
１５ 配線パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅張積層板を用いた半導体装置用プリント配線板の製造方法であって、
銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、
前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、
を含むことを特徴とする半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項２】
銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、少なくとも１枚の銅張積層板を熱盤により挟み込んだ状態で加熱する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項３】
銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、銅張積層板の樹脂硬化工程の後に行うことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項４】
さらに、複数層の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項５】
半導体装置の製造方法であって、
請求項１記載の半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体装置の製造方法であって、
半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程が、リフロー工程であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載された製造方法に用いることを特徴とする銅張積層板。
【請求項１】
銅張積層板を用いた半導体装置用プリント配線板の製造方法であって、
銅張積層板を銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程、
前記銅張積層板に導体回路を形成するの工程、
を含むことを特徴とする半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項２】
銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、少なくとも１枚の銅張積層板を熱盤により挟み込んだ状態で加熱する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項３】
銅張積層板の樹脂硬化工程中の最高到達温度以上まで加熱する工程が、銅張積層板の樹脂硬化工程の後に行うことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項４】
さらに、複数層の導体回路を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置用プリント配線板の製造方法。
【請求項５】
半導体装置の製造方法であって、
請求項１記載の半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体装置の製造方法であって、
半導体装置用プリント配線板に半導体チップを搭載する工程が、リフロー工程であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載された製造方法に用いることを特徴とする銅張積層板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−９４２１６（Ｐ２００９−９４２１６Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６２２５９（Ｐ２００７−２６２２５９）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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