半導体装置の製造方法
【課題】剥離層の表面上に、良好にパターニングされた絶縁層を形成することができ、かつ、支持体の剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】支持体２７の表面上に第１の剥離層２８を形成する工程と、第１の剥離層の表面上に、第１の剥離層と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層より高い第２の剥離層２９を形成する工程と、第２の剥離層の表面上に第１の絶縁層２２を最下層とする配線層を形成する工程と、この配線層の表面上に、半導体チップを載置する工程と、半導体チップをモールド樹脂体２６で封止する工程と、第１の剥離層を加熱し、第１の絶縁層から支持体を剥離する工程と、を具備し、第１の剥離層は、第１の絶縁層から支持体を剥離する温度において、第１の絶縁層から支持体を剥離可能なずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´を有する熱可塑性樹脂である半導体装置の製造方法。
【解決手段】支持体２７の表面上に第１の剥離層２８を形成する工程と、第１の剥離層の表面上に、第１の剥離層と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層より高い第２の剥離層２９を形成する工程と、第２の剥離層の表面上に第１の絶縁層２２を最下層とする配線層を形成する工程と、この配線層の表面上に、半導体チップを載置する工程と、半導体チップをモールド樹脂体２６で封止する工程と、第１の剥離層を加熱し、第１の絶縁層から支持体を剥離する工程と、を具備し、第１の剥離層は、第１の絶縁層から支持体を剥離する温度において、第１の絶縁層から支持体を剥離可能なずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´を有する熱可塑性樹脂である半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型かつ薄型の半導体装置として、配線層の表面に半導体チップが載置され、この半導体チップがモールド樹脂体等の樹脂体で覆われた構成がある。この半導体装置の製法の一つとして、従来は、まず、シリコンウエハ等の支持体の表面上に、熱可塑性樹脂からなる剥離層を介して、複数の絶縁層が積層された配線層を形成する。次に、配線層の表面上に半導体チップを載置し、載置された半導体チップを樹脂体で封止する。最後に、支持体を加熱して剥離層を軟化させ、支持体を横方向にスライドさせることにより、支持体を配線層から剥離する。これにより、従来の半導体装置は製造される。
【０００３】
しかし、熱可塑性樹脂からなる剥離層の表面上に配線層の最下層になる絶縁層を形成する場合において、剥離層の表面上の絶縁材料をパターニングし、これを硬化させるために加熱すると、剥離層が軟化する。この剥離層の軟化によって、最下層になる絶縁層の開口位置がずれ、さらには開口形状が劣化する問題がある。
【０００４】
一方で、この問題の発生を抑制するために、剥離層として、支持体を加熱しても剥離層が軟化しないような熱可塑性樹脂を適用した場合、支持体をスライド剥離することができなくなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、この問題に鑑みてなされたものであり、剥離層の表面上に、良好にパターニングされた絶縁層を形成することができ、かつ、支持体の剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、支持体の上に第１の剥離層を形成する工程と、前記第１の剥離層の上に、第２の剥離層を形成する工程と、前記第２の剥離層の上に絶縁材料を形成し、前記絶縁材料をパターニングする工程と、前記パターニングされた前記絶縁材料を加熱硬化させることにより、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の前記開口パターン内に金属を形成する工程と、前記絶縁層上に、前記金属に電気的に接続されるように半導体チップを載置する工程と、前記半導体チップを樹脂体で封止する工程と、前記第１の剥離層を加熱することにより、前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と、を具備し、前記第２の剥離層は、同温時におけるずり粘弾性率若しくは弾性率が前記第１の剥離層より高いことを特徴とする方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第１の剥離層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第２の剥離層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、絶縁層の開口パターン内に電極を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを載置する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップをモールド樹脂体で封止する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層から支持体を剥離する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層の裏面の残渣を洗浄除去する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、モールド樹脂体および配線層を切断する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１２】試料の引張試験を行うための試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図１３】試料の温度と、図１２の引張試験によって得られたデータに基づいて算出された弾性率Ｅ´との関係を示すグラフである。
【図１４】試料のずり測定を行うための測定装置を模式的に示す斜視図である。
【図１５】試料の温度と、図１４のずり測定によって得られたデータに基づいて算出されたずり粘弾性率Ｇ´との関係を示すグラフである。
【図１６】図１の半導体装置を適用したモジュールを示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図１９】同じく、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、絶縁層の開口パターン内にＶｉａ層および配線パターンを形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、多層配線層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを載置する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを樹脂体で封止する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層から支持体を剥離する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２５】図１７の半導体装置を適用例したモジュールを示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。図１に示す半導体装置１０は、複数の半導体チップ１１、１２を内部に有する小型かつ薄型の半導体装置である。
【００１１】
複数の半導体チップ１１、１２は、例えば、第１の半導体チップ１１および第２の半導体チップ１２からなる。第１の半導体チップ１１の表面には第１の電極パッド１３が設けられている。このような第１の半導体チップ１１は、配線層１４の表面上にＤＡＦ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）からなる接着層１５を介して載置されている。
【００１２】
また、第２の半導体チップ１２は、第１の半導体チップ１１と同様に、その表面に第２の電極パッド１６が設けられている。このような第２の半導体チップ１２は、第１の半導体チップ１１の表面上に、第１の電極パッド１３に重ならないように、ＤＡＦからなる接着層１５を介して載置されている。
【００１３】
このような第１の半導体チップ１１と第２の半導体チップ１２とは、第１の電極パッド１３と第２の電極パッド１６とが、例えばＡｕワイヤ等の導体１７によって接続されることにより、相互に電気的に接続されている。
【００１４】
なお、実際の半導体装置１０においては、２個〜１６個程度の複数の半導体チップが積層されることが望ましいが、半導体チップの数は限定されない。
【００１５】
第１、第２の半導体チップ１１、１２が積層される配線層１４は、表面電極１８、裏面電極１９、およびこれらの電極１８、１９間を相互に電気的に接続する配線パターンを含む配線パターン２０が、絶縁膜２１で覆われたものである。表面電極１８は、この表面が絶縁膜２１の表面から露出するように形成されており、また、裏面電極１９は、この裏面が絶縁膜２１の裏面から露出するように形成されている。
【００１６】
また、配線層１４の絶縁膜２１は、複数の絶縁層が積層された構成である。図１に示す半導体装置において、絶縁膜２１は、第１の絶縁層２２、第２の絶縁層２３、第３の絶縁層２４がこの順で積層された構成である。従って、表面電極１８は、第３の絶縁層２４を貫通するように形成されており、裏面電極１９は、第１の絶縁層２２を貫通するように形成されている。また、配線パターン２０は、第２の絶縁層２３を貫通し、一部が表面電極１８および裏面電極１９に接触するように形成されている。
【００１７】
表面電極１８の表面上には、第１、第２の電極パッド１３、１６と同様の第３の電極パッド２５が形成されている。そして、第１の電極パッド１３と第３の電極パッド２５とは、例えばＡｕワイヤ等の導体１７によって、相互に電気的に接続されている。
【００１８】
このような配線層１４の表面上には、第１、第２の半導体チップ１１、１２を
覆うようにモールド樹脂体２６が形成されており、これによって、第１、第２の半導体チップ１１、１２は封止されている。
【００１９】
次に、図１に示される半導体装置１０の製造方法について説明する。この製造方法は、シリコンウエハ等の支持体２７上に、後の工程において支持体２７の剥離が可能な第１の剥離層２８、および、第１の剥離層２８と同温におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い第２の剥離層２９をこの順で積層形成し、これらの第１、第２の剥離層２８、２９を従来の剥離層と同様に適用する製造方法である。これにより、第２の剥離層２９上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することが可能となり、かつ、支持体と配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことが可能となる。以下に、この製造方法について、図２乃至図１１を参照して詳細に説明する。なお、図２乃至図１１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す、図１に対応する断面図である。
【００２０】
まず、図２に示すように、支持体２７上、例えば支持体２７の表面全面に、溶剤入熱可塑性樹脂からなる第１の剥離層２８を形成する。支持体２７は、例えば８インチのシリコンウエハであるが、ガラス基板、ガラス、サファイヤ、樹脂板、若しくは例えばエポキシ系等の有機材料基板を支持体として使用してもよい。このような支持体２７上の第１の剥離層２８は、例えば以下のように形成される。
【００２１】
まず、支持体２７の表面上に第１の剥離層２８となる溶剤入熱可塑性樹脂をスピンコートにより塗膜する。次に、支持体２７を、例えば２００℃で３０分加熱することによって熱可塑性材料中の溶剤を揮発させる。これによって、支持体２７の表面上に、第１の剥離層２８が形成される。
【００２２】
第１の剥離層２８は、後の工程において形成される配線層１４の裏面から、支持体２７を熱スライド剥離することが可能なずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´を有する熱可塑性樹脂である。このような第１の剥離層２８は、特に、粘弾性率Ｇ´が以下の物性を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２３】
すなわち、第１の剥離層２８は、支持体２７を熱スライドする際の温度におけるずり粘弾性率Ｇ´が、２５００Ｐａ以下の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２４】
ずり粘弾性率Ｇ´とは、試料のずり測定によって得られる弾性率である。ずり測定方法については後述する。また、ずり粘弾性率Ｇ´の好ましい範囲は、本願発明者等の実験から得られた範囲であり、この実験についても後述する。
【００２５】
次に、図３に示すように、第１の剥離層２８上、例えば第１の剥離層２８の表面上に、第２の剥離層２９を形成する。この第２の剥離層２９は、第１の剥離層２８と同様に形成すればよい。
【００２６】
第２の剥離層２９は、少なくとも第１の剥離層２８よりも、絶縁膜２１の加熱硬化時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い層である。この第２の剥離層２９は、特に以下の物性を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２７】
第２の剥離層２９は、配線層１４の最下層である第１の絶縁層２２を加熱硬化させる温度における弾性率Ｅ´が１０ＭＰａ以上の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２８】
弾性率Ｅ´とは、試料の引張試験によって得られる弾性率である。引張試験の方法については後述する。また、弾性率Ｅ´の好ましい範囲は、本願発明者等の実験から得られた範囲であり、この実験についても後述する。
【００２９】
以上に説明した第１、第２の剥離層２８、２９は、それぞれポリイミド系、フェノール系、またはポリエーテル系の材料からなる熱可塑性樹脂であることが好ましいが、特に、第２の剥離層２９は、上記物性を満足するような樹脂層であれば、必ずしも熱可塑性樹脂である必要はない。
【００３０】
次に、第２の剥離層２９上、例えば第２の剥離層２９の表面上に配線層１４を形成する。配線層１４は、以下のように形成される。まず、図４に示すように、第２の剥離層２９の表面上に、開口パターン３０を有する第１の絶縁層２２を形成する。これは、例えば以下のように形成される。
【００３１】
すなわち、まず、第１の絶縁層２２となる絶縁材料を第２の剥離層２９の表面上に塗膜し、露光、現像によりパターニングを行って、絶縁材料に開口パターン３０を形成する。さらに、開口パターン３０が形成された絶縁材料を、例えば２００℃に加熱することにより絶縁材料を硬化させる。これによって、第１の絶縁層２２は形成される。
【００３２】
ここで、第１の絶縁層２２となる絶縁材料を例えば２００℃に加熱する場合、これに接する第２の剥離層２９も同じ温度まで加熱される。しかし、第２の剥離層２９は、少なくとも第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い層である。従って、支持体２７の熱スライド剥離が可能な第１の剥離層２８の表面上に第１の絶縁層２２を形成する場合と比較して、第２の剥離層２９の表面上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することが可能となる。
【００３３】
すなわち、支持体２７の熱スライド剥離が可能な第１の剥離層２８の表面上に第１の絶縁層２２を形成した場合、第１の絶縁層２２を硬化させる際に第１の剥離層２８が軟化し、流動するため、開口パターン３０の位置がずれ、さらに、開口パターン３０の寸法および形状が変化する。しかし、第１の剥離層２８の表面上に、これよりずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い第２の剥離層２９を形成し、この第２の剥離層２９上に第１の絶縁層２２を形成することにより、開口パターン３０の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形が抑制される。
【００３４】
なお、このときの第１の剥離層２８は、第２の剥離層２９と同様に軟化しないことが好ましいが、軟化していてもよい。
【００３５】
次に、図５に示すように、第１の絶縁層２２の開口パターン３０内に裏面電極１９を形成する。裏面電極１９は、例えば、第１の絶縁層２２の開口パターン３０にＣｕをめっき法により形成することによって形成される。
【００３６】
以下、図４、図５に示す工程を繰り返すことにより、図６に示すように、第２の剥離層４３の表面上に配線層１４を形成する。すなわち、第１の絶縁層２２の表面上に、開口パターンを有する第２の絶縁層２３の形成、配線パターン２０の形成、第３の絶縁層２４の形成、表面電極１８の形成を順に行うことにより、配線層１４を形成する。配線パターン２０は、例えば、第２の絶縁層２３となる絶縁材料の開口パターン内にＣｕをめっきすることにより形成され、表面電極１８は、例えば、第３の絶縁層２４となる絶縁材料の開口パターン内に、Ｎｉ（３μｍ）、Ｐｄ（０．０３μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）をこの順でめっき法により形成することによって形成される。特にＮｉは、３μｍ〜１０μｍ程度の膜厚で形成されることが望ましい。
【００３７】
なお、裏面電極１９および配線パターン２０は例えばＣｕをめっきすることにより形成されたが、Ｃｕ以外に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどをめっきすることにより形成されてもよい。
【００３８】
このように配線層１４を形成した後、配線層１４の表面から露出する表面電極１８の表面上に、第３の電極パッド２５を形成する。この後、図７に示すように、複数の第１の半導体チップ１１を、配線層１４の表面上の互いに離間した位置に、接着層１５を介して載置する。続いて、それぞれの第１の半導体チップ１１上に、接着層１５を介して、第２の半導体チップ１２を載置する。
【００３９】
さらに、このように第１、第２の半導体チップ１１、１２を載置した後、第１の半導体チップ１１の第１の電極パッド１３と、第２の半導体チップ１２の第２の電極パッド１６とを、例えばＡｕからなるワイヤ等の導体１７で接続する。これと同時に、第１の電極パッド１３と第３の電極パッド２５とを、同様に、例えばＡｕからなるワイヤ等の導体１７で接続する。
【００４０】
次に、図８に示すように、第１、第２の半導体チップ１１、１２が載置された配線層１４の表面に、全ての第１、第２の半導体チップ１１、１２が覆われるようにモールド樹脂体２６を塗布し、この樹脂体２６を加熱することにより硬化させる。これにより、第１、第２の半導体チップ１１、１２は、モールド樹脂体２６に封止される。
【００４１】
モールド樹脂体２６は、例えば酸無水物硬化系のモールド樹脂体である。このモールド樹脂体２６の厚みは、１００μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましい。また、樹脂体２６を加熱硬化させるための加熱温度は、１２５℃〜１７５℃であることが望ましい。なお、モールド樹脂体２６の硬化系は、酸無水物系以外にもビフェニル系、アミン系、フェノール系であっても良い。
【００４２】
次に、支持体４１を例えば２５０℃に加熱することによって、第１の剥離層４２を軟化させる。この後、図９に示すように、支持体２７を水平方向にスライドさせることによって、配線層１４から支持体２７を剥離する。なお、支持体２７を剥離した後、配線層１４の裏面には、第１、第２の剥離層２８、２９である熱可塑性樹脂の少なくとも一部が残渣として残る。
【００４３】
この支持体２７の剥離工程において、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度において、支持体２７の剥離が可能となる程度に軟化する層である。従って、配線層１４から支持体２７を容易に剥離することができる。なお、このときの第２の剥離層２９は、第１の剥離層２８と同様に軟化していることが好ましいが、軟化してなくともよい。
【００４４】
次に、図１０に示すように、配線層１４の裏面の残渣を、洗浄溶媒を用いて除去する。洗浄溶媒は、配線層１４の裏面側の第１の絶縁層２２が溶解されないものを適用する。このような洗浄溶媒は、例えばＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）である。
【００４５】
なお、上述の第１の剥離層２８と第２の剥離層２９とを、これらの洗浄溶媒が一致する熱可塑性樹脂となるように選定することにより、残渣を一回の洗浄でまとめて除去することができる。
【００４６】
最後に、図１１に示すように、モールド樹脂体２６および配線層１４を、スクライブライン（図示せず）に沿ってダイシングすることによって、複数の図１に示される半導体装置が一括形成される。
【００４７】
以上に示される半導体装置の製造方法によれば、支持体２７上に、支持体２７の剥離時の温度において軟化する第１の剥離層２８を形成し、この第１の剥離層２８上に、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高い第２の剥離層２９を形成する。従って、配線層１４の最下層である第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形を抑制し、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を、第２の剥離層２９上に形成することができ、かつ、支持体２７と配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４８】
実際に、以下に示す物性を有する４種類の熱可塑性樹脂（試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｂ、試料Ｄ）の弾性率Ｅ´およびずり粘弾性率Ｇ´を測定し、図１に示される半導体装置１０を製造した。そこでまず、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄそれぞれの弾性率Ｅ´およびずり粘弾性率Ｇ´の測定方法について説明する。
【００４９】
図１２は、引張試験を行うための測定装置を示す模式的な斜視図である。図１２に示すように、引張試験は、フィルム状に薄い帯状の試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかの両端部を測定装置内の挟持体１０１、１０２に挟み込み、挟持体１０１、１０２を上下方向に引っ張り振動を与えることにより、弾性率Ｅ´を測定するものである。
【００５０】
引張試験の測定条件は、以下の通りである。
・試料のサイズ・・・４ｍｍ×２０ｍｍ×３５〜７５ｕｍ厚
・昇温速度・・・１０℃／ｍｉｎ
・測定温度範囲・・・３０℃〜３００℃
・雰囲気・・・大気中
・測定周波数・・・１０Ｈｚ
この条件の下で、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、それぞれ引張試験を行った。なお、試験に用いた装置は、Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００（ユービーエム製）である。
【００５１】
図１３は、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、試料の温度と、測定した弾性率Ｅ´との関係を示す。図１３に示すように、２００℃よりも低温の場合には、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｄ、試料Ｃの順で、小さい弾性率Ｅ´を有する物性を有するとともに、２００℃よりも高温の場合には、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄの順で、小さい弾性率Ｅ´を有する物性を有し、２００℃の場合には、試料Ｃと試料Ｄとが、ほぼ同じ弾性率Ｅ´を有することがわかった。
【００５２】
特に、第１の絶縁層２２を硬化させるための温度である２００℃における試料Ａの弾性率Ｅ´は、０．２４９ＭＰａ、試料Ｂの弾性率Ｅ´は、４．８６ＭＰａ、試料Ｃの弾性率Ｅ´は、１７．７ＭＰａであり、測定された試料中、最も硬い試料Ｄの２００℃における弾性率Ｅ´は、２９．８ＭＰａであった。
【００５３】
なお、試料Ａは、温度が２００℃より高くなると、弾性率Ｅ´が小さくなりすぎてしまい、上記測定装置では測定不能であった。そこで、２００℃以降の弾性率を測定するために、ずり粘弾性率Ｇ´を測定した。以下に、その方法を説明する。
【００５４】
図１４は、ずり測定を行うための測定装置を示す模式的な斜視図である。図１４に示すように、ずり測定は、フィルム状の薄い試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを所定の枚数だけ重ね合わせ、これを測定装置内の回転体に挟み込み、回転体の一方を回転させることにより、ねじれ振動を与え、ずり粘弾性Ｇ´を測定するものである。
【００５５】
ずり測定の測定条件は、以下の通りである。
【００５６】
・試料のサイズ・・・５００ｕｍ厚（３５〜７５ｕｍ厚のフィルムを重ね合わせたもの）
・昇温速度・・・１０℃／ｍｉｎ
・測定温度範囲・・・３５℃〜３００℃
・雰囲気・・・大気中
・測定周波数・・・１．０Ｈｚ
この条件の下で、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、それぞれずり測定を行った。なお、測定に用いた装置は、ＡＲＥＳ−ＲＤＡ(ティー・エイ・インスツルメントジャパン製)である。
【００５７】
図１５は、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、試料の温度と、ずり粘弾性率Ｇ´との関係を示す。図１５に示すように、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄの順で、小さいずり粘弾性率Ｇ´を有する物性を有することがわかった。これは、図１３に示す結果と同様の傾向である。
【００５８】
特に、支持体２７を剥離する温度である２５０℃において、最も柔らかい試料Ａの弾性率Ｇ´は、１１１５Ｐａであり、同温における試料Ｂの弾性率Ｇ´は、９５２９４Ｐａ、試料Ｃの弾性率Ｇ´は、６６１０００Ｐａ、試料Ｄの弾性率Ｇ´は、９６１０００Ｐａであった。
【００５９】
以上に示す試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれ第１の剥離層２８または第２の剥離層２９として適用して、図１に示す半導体装置１０を製造した。具体的には、まず、支持体２７となる８インチのシリコンウエハの表面上に、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかからなる第１の剥離層２８を１５μｍの厚みを有するように形成した。次に、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれか（ただし、第１の剥離層２８として適用した試料以外）からなる第２の剥離層４３を１０μｍの厚みを有するように形成した。次に、第２の剥離層４３の表面上に、２００℃の温度で硬化された第１の絶縁層２２を含む配線層１４を形成し、続いて、配線層１４の表面上に、それぞれが２０μｍ〜４０μｍ程度の厚みを有する複数の第１の半導体チップ１１を、５μｍ〜４０μｍの厚みを有する接着層１５を介して載置した。さらに、同様に、各第１の半導体チップ１１の表面上に、２０μｍ〜４０μｍ程度の厚みを有する第２の半導体チップ１２を、５μｍ〜４０μｍの厚みを有する接着層１５を介して載置し、これらの半導体チップ１１、１２を、３５０μｍ程度の厚みのモールド樹脂体２６で封止した。そして最後に、２５０℃に加熱してシリコンウエハをスライド剥離した。
【００６０】
この結果、第１の剥離層２８として試料Ａを適用した場合のみ、シリコンウエハと配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことができた。この結果をもとに、更に別の試料で弾性率Ｇ´と剥離特性を同じ条件で実験した結果、２５００Ｐａでは剥離可能であったが、３０００Ｐａから剥離が困難になり、１００００Ｐａでは剥離不可であった。
【００６１】
また、試料Ａからなる第１の剥離層２８の表面上に、第２の剥離層２９として、試料Ｃ、試料Ｄのいずれかを適用することにより、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれが抑制されるとともに、開口パターン３０の寸法の変化が抑制され、さらには、開口パターン３０から露出する第２の剥離層２９に生ずるうねりも抑制された。
【００６２】
特に、第２の剥離層２９として試料Ｄを適用した場合には、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれがほぼ完全に抑制されるとともに、開口パターン３０の寸法がほぼ規格値に一致した寸法となり、さらには、開口パターン３０から露出する第２の剥離層２９にうねりが生ずることもなかった。すなわち、第２の剥離層２９の表面上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することができた。
【００６３】
以上の結果から、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度（２５０℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´が２５００Ｐａ以下の物性を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましいことが分かった。また、より容易に支持体２７を熱スライド剥離するためには、剥離時（２５０℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´が１５００Ｐａ以下であることが好ましく、更には１２００Ｐａ以下の物性の熱可塑性樹脂を、第１の剥離層２８に適用することが好ましい。
【００６４】
また、第２の剥離層２９は、上述のように、第１の剥離層２８と絶縁層２２の加熱硬化時（２００℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高ければ、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれ等を抑制することができるが、第２の剥離層２９は、上記実験の結果、および上記実験の結果に基づいて弾性率Ｅ´と形成された第１の絶縁層２２の状態との関係を、を同じ条件で実験した結果、第１の絶縁層２２を加熱硬化させる際の温度（２００℃）における弾性率Ｅ´が、１０ＭＰａ以上の物性を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましいことが分かった。
【００６５】
また、より良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成するためには、第２の剥離層２９として、第１の絶縁層２２を加熱硬化させる際の温度における弾性率Ｅ´が１５ＭＰａ以上であることが好ましく、更には２５ＭＰａ以上の物性の熱可塑性樹脂を適用することが好ましい。
【００６６】
なお、以上の製造方法によって製造された半導体装置１０は、実際には、例えば以下のモジュールに適用される。図１６は、図１に示す半導体装置１０を適用したモジュールを示す、図１に対応した断面図である。図１６に示すモジュールは、図１に示す複数の半導体装置１０、および受動素子３１がプリント基板３２の表面上に搭載されるとともに、これらがモールド樹脂体３３で封止されたものである。
【００６７】
プリント基板３２は、例えばシリコン等からなる基板３４の表面上および裏面上に、所望の配線パターン３５等が形成されるとともに、基板３４中に、能動素子３６が埋め込まれたものである。
【００６８】
プリント基板３２は、より具体的には以下の通りである。すなわち、基板３４中には、例えばトランジスタ等の能動素子３６が埋め込まれている。この能動素子３６は、その裏面に、電極３７が露出する絶縁膜３８を有するものである。そして、基板３４の表面から、電極３７とともに絶縁膜３８が露出するようにして、基板３４中に埋め込まれている。
【００６９】
能動素子３６が埋め込まれた基板３４の表面上および裏面上には、それぞれ配線パターン３５が形成されている。これらの配線パターン３５は、基板３４の貫通孔の内壁に設けられたＶｉａ層３９を介して電気的に接続されている。さらに、基板３４の表面上に形成された配線パターン３５の一部は、能動素子３６の電極３７に電気的に接続されている。
【００７０】
このような配線パターン３５を含む基板３４の表面上および裏面上、および貫通孔の内部には、絶縁膜４０が形成されている。
【００７１】
基板３４の表面側の絶縁膜４０の表面上には、配線パターン３５に接続された表面電極４１が形成されており、基板３４の裏面側の絶縁膜４０の表面上には、配線パターン３５に接続された裏面電極４２が形成されている。
【００７２】
さらに、基板３４の表面側の絶縁膜４０の表面上、および基板３４の裏面側の絶縁膜４０の表面上には、上述の表面電極４１および裏面電極４２が露出するようにソルダーレジスト膜４３が形成されている。
【００７３】
なお、表面電極４１の一部は、配線パターン３５の一部を介して、能動素子３６の電極３７に電気的に接続されている。
【００７４】
以上に説明したプリント基板３２の表面上には、上述のように、図１に示す複数の半導体装置１０が搭載されている。複数の半導体装置１０は、それぞれが図１に示される状態から上下反転された状態で、プリント基板３２の表面上に、ＤＦＡ等の接着剤４４を介して積層されている。この際、複数の半導体装置１０は、図１６においては図示を省略するが、図１に示される裏面電極１９が上面から露出するように積層されている。
【００７５】
各半導体装置１０の裏面電極１９の表面上（図１の裏面電極１９の裏面上に相当）には、第１乃至第３の電極パッド１３、１６、２５と同様の電極パッド（図示せず）が形成されている。そして、各電極パッド間、および、最下層の半導体装置１０の電極パッドとプリント基板３２の表面電極４１との間は、例えばＡｕワイヤ等の導体４５によって相互に電気的に接続されている。
【００７６】
また、プリント基板３２の表面上には、受動素子３１が、プリント基板３２の表面電極４１に電気的に接続されるようにして搭載されている。なお、この受動素子３１は、例えば抵抗、キャパシタ、インダクタ等である。
【００７７】
このように複数の半導体装置１０および受動素子３１が搭載されたプリント基板３２の表面上には、装置１０および受動素子３１を覆うようにモールド樹脂体３３が形成されており、これによって封止されている。
【００７８】
また、上述のプリント基板３２の裏面電極４２の表面上には、それぞれ例えば半田ボール等の外部電極４７が形成されている。
【００７９】
図１６に示されるモジュールは、図１の半導体装置１０を製造した後、複数の半導体装置１０を、プリント基板３２の表面上に、接着剤４１を介して積層する。これと同時に、プリント基板３２の表面上には、受動素子３１を実装する。この後、プリント基板３２の表面上に、複数の半導体装置１０、および受動素子３１を覆うようにモールド樹脂３３を形成し、プリント基板３２の裏面に外部電極４７を搭載する。図１６に示すモジュールは、以上のように製造される。
【００８０】
（第２の実施形態）
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。図１７に示す半導体装置５０は、配線層５１の表面に半導体チップ５２が、いわゆるフリップチップ実装されており、この半導体チップ５２が樹脂体５３で覆われたものである。以下に、この半導体装置について説明する。
【００８１】
図１７に示すように、半導体チップ５２は、外部電極である複数の金属バンプ５４がチップ５２の裏面に配列形成されたものである。この半導体チップ５２は、それぞれの金属バンプ５４が、後述する配線層５１の表面から露出する表面電極５５に接触するように、配線層５１上にフリップチップ実装されている。
【００８２】
各金属バンプ５４は、例えば、ＳｕＡｇからなる２０μｍ径のものであり、このような複数の金属バンプ５４が、例えば、４０μｍのピッチで半導体チップ５２の裏面上の周辺部に形成されている。なお、各金属バンプ５４は、ＳｎＡｇ以外に、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ等からなるものであってもよい。
【００８３】
このような半導体チップ５２が実装される配線層５１は、表面電極５５、多層にわたって形成された複数の配線パターン５６、および上下方向において隣接する配線パターン５６間を相互に電気的に接続するＶｉａ層５７が、絶縁膜５８で覆われたものである。表面電極５５は、この表面が絶縁膜５８の表面から露出するように形成されている。
【００８４】
また、配線層５１の絶縁膜５８は、複数の絶縁層が積層された構成であり、図１７に示す半導体装置５０において、絶縁膜５８は、第１の絶縁層５９、第２の絶縁層６０、第３の絶縁層６１、第４の絶縁層６２、第５の絶縁層６３がこの順で積層された構成である。従って、表面電極５５は、第５の絶縁層６３の表面から露出するように形成されており、配線パターン５６は、第２、第４の絶縁膜６０、６２をそれぞれ貫通するように形成されている。また、Ｖｉａ層５７は、第１、第３の絶縁膜５９、６１を貫通し、直上若しくは直下に形成される配線パターン５６に接触するように形成されている。
【００８５】
なお、これらの表面電極５５、配線パターン５６、およびＶｉａ層５７は、対応するそれぞれの絶縁層５９乃至６３の開口パターン内に形成されるものであるが、後述のように、特に配線パターン５６およびＶｉａ層５７が電解めっき法によって形成される場合、配線パターン５６、およびＶｉａ層５７と、対応する絶縁層５９乃至６３の開口パターンとの間に、電解めっき用のシード膜６４が形成される。なお、シード膜６４は、例えばＴｉ膜とＣｕ膜とがこの順で積層されたものである。
【００８６】
このような配線層５１の表面上には、半導体チップ５２を覆うように樹脂体５３が形成されており、これによって、半導体チップ５２は封止されている。なお、樹脂体５３は、配線層５１の表面と半導体チップ５２の裏面との間に形成された第１の樹脂であるアンダーフィル樹脂６５と、半導体チップ５２の裏面以外を覆う第２の樹脂であるモールド樹脂６６と、によって構成される。
【００８７】
次に、図１７に示される半導体装置５０の製造方法について説明する。この製造方法も第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、例えばシリコンウエハ等の支持体２７表面に、支持体２７を剥離する際の温度において軟化する第１の剥離層２８、および第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高い第２の剥離層２９をこの順で積層形成し、これらの第１、第２の剥離層２８、２９を従来の剥離層と同様に適用して、半導体装置を製造する方法である。以下に、この製造方法について、図１８乃至図２３を参照して詳細に説明する。図１８乃至図２４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造工程を示す、図１７に対応する断面図である。
【００８８】
まず、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、支持体２７上、例えば支持体２７の表面上に、第１の剥離層２８、第２の剥離層２９を、この順で形成する。
【００８９】
次に、第２の剥離層２９上、例えば第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成する。配線層５１は、以下のように形成される。まず、図１８に示すように、第２の剥離膜２９の表面上に、開口パターン３０−１を有する第１の絶縁層５９を形成する。これは、例えば、第２の剥離膜２９の表面上に、ポリイミド等の有機材料からなる絶縁材料を塗膜し、露光、現像によりパターニングを行って、絶縁材料に開口パターン３０−１を形成する。そして、開口パターン３０−１が形成された絶縁材料を、例えば２００℃に加熱することにより絶縁材料を硬化させることにより形成される。なお、開口パターン３０−１は、例えば、配線層５１の表面上に、２０μｍ径の金属バンプ５４が４０μｍのピッチで複数設けられた半導体チップ５２を搭載する場合、この金属バンプ５４のサイズおよびピッチに適合するように、すなわち、２０μｍ径、４０μｍのピッチで開口パターン３０−１を形成する。
【００９０】
ここで、第１の絶縁層５９となる絶縁材料を例えば２００℃に加熱するとき、これに接する第２の剥離層２９も同じ温度まで加熱される。しかし、第２の剥離層２９は、第１の実施形態において説明したように、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い層である。従って、第２の剥離層２９の表面上に、開口パターン３０−１の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形が抑制された第１の絶縁層５９を形成することが可能となる。
【００９１】
次に、図１９に示すように、第１の絶縁層５９の表面上に、開口パターン３０−２を有する第２の絶縁層６０を形成する。第２の絶縁層６０は、第１の絶縁層５９と同様に形成すればよいが、第２の絶縁層６０の複数の開口パターン３０−２のいくつかが、第１の絶縁層５９の開口パターン３０−１上に位置するように形成される。
【００９２】
次に、図２０に示すように、第１の絶縁層５９の開口パターン３０−１内にＶｉａ層５７を形成するとともに、第２の絶縁層６０の開口パターン３０−２内に配線パターン５６を形成する。Ｖｉａ層５７および配線パターン５６は、例えば、Ｃｕを電解めっきすることによって形成される。
【００９３】
すなわち、まず、開口パターン３０−１、３０−２内を含む第２の絶縁層６０の表面上に、電解めっき用のシード膜６４としてＴｉ膜、Ｃｕ膜をこの順で形成する。Ｔｉ膜は例えば０．０５μｍ、Ｃｕ膜は、例えば０．１μｍの厚みで形成される。次に、これらのシード膜６４の表面上にレジスト材料を塗布する。レジスト材料は、例えば５μｍの厚みで塗布される。次に、レジスト材料を露光現像することによって、第２の絶縁層６０の開口パターン３０−２上に開口パターンを有するレジスト層を形成する。これにより、シード膜６４は、レジスト層の開口パターンのみから露出するため、これを電極として電解Ｃｕめっきを行う。この後、レジスト層を除去し、さらに、レジスト層の除去によって表面に露出したシード層６４をエッチングにより除去する。Ｃｕ膜は硫酸と過酸化水素水を混合させたものを用いてエッチングされ、Ｔｉ膜はアンモニア水と過酸化水素水を混合させたものを用いてエッチングされる。Ｖｉａ層５７および配線パターン５６は、以上のようにして形成される。
【００９４】
以下、図１８乃至図２０に示す工程を繰り返すことにより、図２１に示すように、第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成する。すなわち、図１８、図１９に示す工程と同様にして、第２の絶縁層６０の表面上に、開口パターンを有する第３、第４の絶縁層６１、６２を形成する。次に、第３、第４の絶縁層６１、６２に形成された開口パターン内に、図２０に示す工程と同様にして、Ｖｉａ層５７および配線パターン５６を形成する。次に、第４の絶縁膜６２の表面上に、開口パターンを有する第５の絶縁層６３を形成し、この開口パターン内に、表面電極５５を形成する。なお、特に表面電極５５は、例えば、第５の絶縁層６３の開口パターン内に、Ｎｉ（３μｍ）、Ｐｄ（０．０３μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）をこの順でめっき法により形成することによって形成される。特にＮｉは、３μｍ〜１０μｍ程度の膜厚で形成されることが望ましい。
【００９５】
次に、図２２に示すように、複数の金属バンプ５４を有する複数の半導体チップ５２を、配線層５１の表面上にフリップチップ実装する。フリップチップ実装は、例えば以下のようにして行われる。
【００９６】
まず、金属バンプ５４上にフラックスを塗布した後、複数の半導体チップ５２を、配線層５１の表面上に、それぞれの金属バンプ５４が表面電極５５に接触するようにして、フリップチップボンダーを用いて搭載する。次に、複数の半導体チップ５２が配線層５１の表面上に搭載された状態でリフロー炉に入れ、金属バンプ５４と表面電極５５とを接続させる。この後、フラックスを洗浄液で除去する。金属バンプ５４と表面電極５５との接続は、フラックスを用いずに、金属バンプ５４の酸化膜をプラズマを用いて除去し、フリップチップボンダーを用いてパルスヒートで行ってもよい。
【００９７】
このように配線層５１の表面上に半導体チップ５２をフリップチップ実装した後、図２３に示すように、半導体チップ５２を、アンダーフィル樹脂６５およびモールド樹脂６６からなる樹脂体５３で封止する。すなわち、まず、半導体チップ５２と配線層５１との間にアンダーフィル樹脂６５を流し込んで半導体チップ５２を固定した後、配線層５１の表面に、半導体チップ５２を覆うようにモールド樹脂６６を塗布する。この後、樹脂体５３を加熱することにより硬化させる。これにより、半導体チップ５２は、樹脂体５３に封止される。
【００９８】
次に、配線層５１の表面上に複数の半導体チップ５２を搭載した後、支持体２７を例えば２５０℃に加熱することによって、第１の剥離層２８を軟化させる。この後、図２４に示すように、支持体２７を水平方向にスライドさせることによって、配線層５１から支持体２７を剥離する。なお、支持体２７を剥離した後、配線層５１の裏面には、第１、第２の剥離層２８、２９である熱可塑性樹脂の少なくとも一部が残渣として残る。
【００９９】
この支持体２７の剥離工程において、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度において、支持体２７の剥離が可能となる程度に軟化する層である。従って、配線層５１から支持体２７を容易に剥離することができる。
【０１００】
次に、配線層５１の裏面の残渣を、洗浄溶媒を用いて除去する。最後に、図１１に示す工程と同様にして、モールド樹脂６６および多層配線層５１を、スクライブライン（図示せず）に沿ってダイシングすることによって、複数の図１７に示される半導体装置５０が一括形成される。
【０１０１】
以上に示される半導体装置５０の製造方法であっても、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、支持体２７上に、支持体２７の剥離時の温度において軟化する第１の剥離層２８を形成し、この第１の剥離層２８上に、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い第２の剥離層を形成する。従って、第１の絶縁層５９となる絶縁材料に形成される開口パターン３０−１の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形を抑制し、良好にパターニングされた第１の絶縁層５９を第２の剥離層２９上に形成することができ、かつ、支持体２７と配線層５１との熱スライド剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【０１０２】
なお、以上に説明した図１７に示す半導体装置５０は、実際には、例えば以下のモジュールに適用される。図２５は、図１７に示す半導体装置５０を適用したモジュールを示す、図１７に対応した断面図である。図２５に示すモジュールは、図１に示す半導体装置５０を含む半導体装置６７、および受動素子３１がプリント基板３２の表面上に搭載されるとともに、これらがモールド樹脂体３３で封止されたものである。なお、図２５に示すモジュールは、プリント基板３２の表面上に実装される半導体装置６７以外は、全て図１６と同一である。
【０１０３】
図２５に示すように、半導体装置６７は、図１７に示される半導体装置５０の裏面（配線層５１の裏面）に、さらに半導体チップ５２がフリップチップ実装されるとともに、この半導体チップ５２が樹脂５３（アンダーフィル樹脂６５およびモールド樹脂６６）で封止されたものであり、図１７に示す状態から上下反転した状態でプリント基板３２の表面上に実装されたものである。
【０１０４】
すなわち、半導体装置６７の配線層５１の裏面には、Ｖｉａ層５７および配線パターン５６に接続される複数の裏面電極６８が形成されている。これらの裏面電極６８のうち、少なくとも１つを除いた全てには、半導体チップ５２の金属バンプ５４が接触している。このように、配線層５１の裏面上には、表面上と同様にして半導体チップ５２が実装されている。
【０１０５】
また、配線層５１の裏面と半導体チップ５２との間には、アンダーフィル樹脂６５が形成されている。さらに、配線層５１の裏面上のうち、金属バンプ５４が接触しない裏面電極６８上を除いた領域には、半導体チップ５２を覆うようにしてモールド樹脂６６が形成されている。
【０１０６】
このような半導体装置６７は、図１７に示される状態から上下反転した状態でプリント基板３２の表面上に実装される。そして、モールド樹脂６６で覆われない裏面電極６８の表面、およびプリント基板３２の表面電極４１の表面上には、電極パッド（図示せず）が形成されており、これらの電極パッド間は、例えばＡｕ等の金属からなる導体６９によって電気的に接続されている。
【０１０７】
このようにプリント基板３２の表面上に実装された半導体装置６７、および受動素子３１は、モールド樹脂体３３で封止されている。
【０１０８】
図２５に示されるモジュールは、図１７の半導体装置５０を製造した後、配線層５１の裏面から露出したシード膜６４の一部であるＴｉ膜を、エッチングより除去する。次に、Ｔｉ膜の除去によって露出したＣｕ膜上に、例えば無電界めっきにより、Ｎｉを３μｍ、Ｐｄを０．０５μｍ、Ａｕを０．５μｍ形成することにより、裏面電極６８を形成する。このとき、配線パターン５６に接続される裏面電極６８（半導体チップ５２の金属バンプ５４が接触されない裏面電極６８）も、同時に形成しておく。次に、半導体チップ５２を、配線層５１の表面上に搭載された半導体チップ５２と同様にして、フリップチップ実装し、樹脂５３で封止する。次に、この配線層５１の両面に半導体チップ５２が搭載され、樹脂５３で封止された半導体装置６７を、プリント基板３２の表面上に搭載し、配線層５１の裏面電極６８と、プリント基板の表面電極４１とを、Ａｕワイヤ等の導体６９を用いて電気的に接続させる。次に、プリント基板の３２表面上の半導体装置６７をモールド樹脂３３で封止し、プリント基板３２の裏面に外部電極４７を搭載する。図２５に示すモジュールは、以上のように製造される。
【０１０９】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１１０】
例えば、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に配線層１４を形成し、第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成した。しかし、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に図１７に示される配線層５１を形成してもよいし、第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に図１に示される配線層１４を形成してもよい。すなわち、配線層１４、５１の製造方法は、少なくとも開口パターン３０、３０−１を有する第１の絶縁層２２、５９が第２の剥離層２９の表面上に形成される工程を含むものであれば、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、５０・・・半導体装置
１１・・・第１の半導体チップ
１２・・・第２の半導体チップ
１３・・・第１の電極パッド
１４・・・配線層
１５・・・接着層
１６・・・第２の電極パッド
１７・・・導体
１８・・・表面電極
１９・・・裏面電極
２０・・・配線パターン
２１・・・絶縁膜
２２・・・第１の絶縁層
２３・・・第２の絶縁層
２４・・・第３の絶縁層
２５・・・第３の電極パッド
２６・・・モールド樹脂体
２７・・・支持体
２８・・・第１の剥離層
２９・・・第２の剥離層
３０、３０−１、３０−２・・・開口パターン
３１・・・受動素子
３２・・・プリント基板
３３・・・モールド樹脂体
３４・・・基板
３５・・・配線パターン
３６・・・能動素子
３７・・・電極
３８・・・絶縁膜
３９・・・Ｖｉａ層
４０・・・絶縁膜
４１・・・表面電極
４２・・・裏面電極
４３・・・ソルダーレジスト膜
４４・・・接着剤
４５・・・導体
４７・・・外部電極
５１・・・配線層
５２・・・半導体チップ
５３・・・樹脂体
５４・・・金属バンプ
５５・・・表面電極
５６・・・配線パターン
５７・・・Ｖｉａ層
５８・・・絶縁膜
５９・・・第１の絶縁層
６０・・・第２の絶縁層
６１・・・第３の絶縁層
６２・・・第４の絶縁層
６３・・・第５の絶縁層
６４・・・シード膜
６５・・・アンダーフィル樹脂
６６・・・モールド樹脂
６７・・・半導体装置
６８・・・裏面電極
６９・・・導体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型かつ薄型の半導体装置として、配線層の表面に半導体チップが載置され、この半導体チップがモールド樹脂体等の樹脂体で覆われた構成がある。この半導体装置の製法の一つとして、従来は、まず、シリコンウエハ等の支持体の表面上に、熱可塑性樹脂からなる剥離層を介して、複数の絶縁層が積層された配線層を形成する。次に、配線層の表面上に半導体チップを載置し、載置された半導体チップを樹脂体で封止する。最後に、支持体を加熱して剥離層を軟化させ、支持体を横方向にスライドさせることにより、支持体を配線層から剥離する。これにより、従来の半導体装置は製造される。
【０００３】
しかし、熱可塑性樹脂からなる剥離層の表面上に配線層の最下層になる絶縁層を形成する場合において、剥離層の表面上の絶縁材料をパターニングし、これを硬化させるために加熱すると、剥離層が軟化する。この剥離層の軟化によって、最下層になる絶縁層の開口位置がずれ、さらには開口形状が劣化する問題がある。
【０００４】
一方で、この問題の発生を抑制するために、剥離層として、支持体を加熱しても剥離層が軟化しないような熱可塑性樹脂を適用した場合、支持体をスライド剥離することができなくなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、この問題に鑑みてなされたものであり、剥離層の表面上に、良好にパターニングされた絶縁層を形成することができ、かつ、支持体の剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、支持体の上に第１の剥離層を形成する工程と、前記第１の剥離層の上に、第２の剥離層を形成する工程と、前記第２の剥離層の上に絶縁材料を形成し、前記絶縁材料をパターニングする工程と、前記パターニングされた前記絶縁材料を加熱硬化させることにより、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の前記開口パターン内に金属を形成する工程と、前記絶縁層上に、前記金属に電気的に接続されるように半導体チップを載置する工程と、前記半導体チップを樹脂体で封止する工程と、前記第１の剥離層を加熱することにより、前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と、を具備し、前記第２の剥離層は、同温時におけるずり粘弾性率若しくは弾性率が前記第１の剥離層より高いことを特徴とする方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第１の剥離層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第２の剥離層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、絶縁層の開口パターン内に電極を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層を形成する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを載置する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップをモールド樹脂体で封止する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層から支持体を剥離する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層の裏面の残渣を洗浄除去する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、モールド樹脂体および配線層を切断する工程を示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１２】試料の引張試験を行うための試験装置を模式的に示す斜視図である。
【図１３】試料の温度と、図１２の引張試験によって得られたデータに基づいて算出された弾性率Ｅ´との関係を示すグラフである。
【図１４】試料のずり測定を行うための測定装置を模式的に示す斜視図である。
【図１５】試料の温度と、図１４のずり測定によって得られたデータに基づいて算出されたずり粘弾性率Ｇ´との関係を示すグラフである。
【図１６】図１の半導体装置を適用したモジュールを示す、図１に相当する垂直断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図１９】同じく、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、絶縁層の開口パターン内にＶｉａ層および配線パターンを形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、多層配線層を形成する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを載置する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、半導体チップを樹脂体で封止する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線層から支持体を剥離する工程を示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【図２５】図１７の半導体装置を適用例したモジュールを示す、図１７に相当する垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。図１に示す半導体装置１０は、複数の半導体チップ１１、１２を内部に有する小型かつ薄型の半導体装置である。
【００１１】
複数の半導体チップ１１、１２は、例えば、第１の半導体チップ１１および第２の半導体チップ１２からなる。第１の半導体チップ１１の表面には第１の電極パッド１３が設けられている。このような第１の半導体チップ１１は、配線層１４の表面上にＤＡＦ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）からなる接着層１５を介して載置されている。
【００１２】
また、第２の半導体チップ１２は、第１の半導体チップ１１と同様に、その表面に第２の電極パッド１６が設けられている。このような第２の半導体チップ１２は、第１の半導体チップ１１の表面上に、第１の電極パッド１３に重ならないように、ＤＡＦからなる接着層１５を介して載置されている。
【００１３】
このような第１の半導体チップ１１と第２の半導体チップ１２とは、第１の電極パッド１３と第２の電極パッド１６とが、例えばＡｕワイヤ等の導体１７によって接続されることにより、相互に電気的に接続されている。
【００１４】
なお、実際の半導体装置１０においては、２個〜１６個程度の複数の半導体チップが積層されることが望ましいが、半導体チップの数は限定されない。
【００１５】
第１、第２の半導体チップ１１、１２が積層される配線層１４は、表面電極１８、裏面電極１９、およびこれらの電極１８、１９間を相互に電気的に接続する配線パターンを含む配線パターン２０が、絶縁膜２１で覆われたものである。表面電極１８は、この表面が絶縁膜２１の表面から露出するように形成されており、また、裏面電極１９は、この裏面が絶縁膜２１の裏面から露出するように形成されている。
【００１６】
また、配線層１４の絶縁膜２１は、複数の絶縁層が積層された構成である。図１に示す半導体装置において、絶縁膜２１は、第１の絶縁層２２、第２の絶縁層２３、第３の絶縁層２４がこの順で積層された構成である。従って、表面電極１８は、第３の絶縁層２４を貫通するように形成されており、裏面電極１９は、第１の絶縁層２２を貫通するように形成されている。また、配線パターン２０は、第２の絶縁層２３を貫通し、一部が表面電極１８および裏面電極１９に接触するように形成されている。
【００１７】
表面電極１８の表面上には、第１、第２の電極パッド１３、１６と同様の第３の電極パッド２５が形成されている。そして、第１の電極パッド１３と第３の電極パッド２５とは、例えばＡｕワイヤ等の導体１７によって、相互に電気的に接続されている。
【００１８】
このような配線層１４の表面上には、第１、第２の半導体チップ１１、１２を
覆うようにモールド樹脂体２６が形成されており、これによって、第１、第２の半導体チップ１１、１２は封止されている。
【００１９】
次に、図１に示される半導体装置１０の製造方法について説明する。この製造方法は、シリコンウエハ等の支持体２７上に、後の工程において支持体２７の剥離が可能な第１の剥離層２８、および、第１の剥離層２８と同温におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い第２の剥離層２９をこの順で積層形成し、これらの第１、第２の剥離層２８、２９を従来の剥離層と同様に適用する製造方法である。これにより、第２の剥離層２９上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することが可能となり、かつ、支持体と配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことが可能となる。以下に、この製造方法について、図２乃至図１１を参照して詳細に説明する。なお、図２乃至図１１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す、図１に対応する断面図である。
【００２０】
まず、図２に示すように、支持体２７上、例えば支持体２７の表面全面に、溶剤入熱可塑性樹脂からなる第１の剥離層２８を形成する。支持体２７は、例えば８インチのシリコンウエハであるが、ガラス基板、ガラス、サファイヤ、樹脂板、若しくは例えばエポキシ系等の有機材料基板を支持体として使用してもよい。このような支持体２７上の第１の剥離層２８は、例えば以下のように形成される。
【００２１】
まず、支持体２７の表面上に第１の剥離層２８となる溶剤入熱可塑性樹脂をスピンコートにより塗膜する。次に、支持体２７を、例えば２００℃で３０分加熱することによって熱可塑性材料中の溶剤を揮発させる。これによって、支持体２７の表面上に、第１の剥離層２８が形成される。
【００２２】
第１の剥離層２８は、後の工程において形成される配線層１４の裏面から、支持体２７を熱スライド剥離することが可能なずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´を有する熱可塑性樹脂である。このような第１の剥離層２８は、特に、粘弾性率Ｇ´が以下の物性を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２３】
すなわち、第１の剥離層２８は、支持体２７を熱スライドする際の温度におけるずり粘弾性率Ｇ´が、２５００Ｐａ以下の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２４】
ずり粘弾性率Ｇ´とは、試料のずり測定によって得られる弾性率である。ずり測定方法については後述する。また、ずり粘弾性率Ｇ´の好ましい範囲は、本願発明者等の実験から得られた範囲であり、この実験についても後述する。
【００２５】
次に、図３に示すように、第１の剥離層２８上、例えば第１の剥離層２８の表面上に、第２の剥離層２９を形成する。この第２の剥離層２９は、第１の剥離層２８と同様に形成すればよい。
【００２６】
第２の剥離層２９は、少なくとも第１の剥離層２８よりも、絶縁膜２１の加熱硬化時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い層である。この第２の剥離層２９は、特に以下の物性を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２７】
第２の剥離層２９は、配線層１４の最下層である第１の絶縁層２２を加熱硬化させる温度における弾性率Ｅ´が１０ＭＰａ以上の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００２８】
弾性率Ｅ´とは、試料の引張試験によって得られる弾性率である。引張試験の方法については後述する。また、弾性率Ｅ´の好ましい範囲は、本願発明者等の実験から得られた範囲であり、この実験についても後述する。
【００２９】
以上に説明した第１、第２の剥離層２８、２９は、それぞれポリイミド系、フェノール系、またはポリエーテル系の材料からなる熱可塑性樹脂であることが好ましいが、特に、第２の剥離層２９は、上記物性を満足するような樹脂層であれば、必ずしも熱可塑性樹脂である必要はない。
【００３０】
次に、第２の剥離層２９上、例えば第２の剥離層２９の表面上に配線層１４を形成する。配線層１４は、以下のように形成される。まず、図４に示すように、第２の剥離層２９の表面上に、開口パターン３０を有する第１の絶縁層２２を形成する。これは、例えば以下のように形成される。
【００３１】
すなわち、まず、第１の絶縁層２２となる絶縁材料を第２の剥離層２９の表面上に塗膜し、露光、現像によりパターニングを行って、絶縁材料に開口パターン３０を形成する。さらに、開口パターン３０が形成された絶縁材料を、例えば２００℃に加熱することにより絶縁材料を硬化させる。これによって、第１の絶縁層２２は形成される。
【００３２】
ここで、第１の絶縁層２２となる絶縁材料を例えば２００℃に加熱する場合、これに接する第２の剥離層２９も同じ温度まで加熱される。しかし、第２の剥離層２９は、少なくとも第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い層である。従って、支持体２７の熱スライド剥離が可能な第１の剥離層２８の表面上に第１の絶縁層２２を形成する場合と比較して、第２の剥離層２９の表面上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することが可能となる。
【００３３】
すなわち、支持体２７の熱スライド剥離が可能な第１の剥離層２８の表面上に第１の絶縁層２２を形成した場合、第１の絶縁層２２を硬化させる際に第１の剥離層２８が軟化し、流動するため、開口パターン３０の位置がずれ、さらに、開口パターン３０の寸法および形状が変化する。しかし、第１の剥離層２８の表面上に、これよりずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が高い第２の剥離層２９を形成し、この第２の剥離層２９上に第１の絶縁層２２を形成することにより、開口パターン３０の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形が抑制される。
【００３４】
なお、このときの第１の剥離層２８は、第２の剥離層２９と同様に軟化しないことが好ましいが、軟化していてもよい。
【００３５】
次に、図５に示すように、第１の絶縁層２２の開口パターン３０内に裏面電極１９を形成する。裏面電極１９は、例えば、第１の絶縁層２２の開口パターン３０にＣｕをめっき法により形成することによって形成される。
【００３６】
以下、図４、図５に示す工程を繰り返すことにより、図６に示すように、第２の剥離層４３の表面上に配線層１４を形成する。すなわち、第１の絶縁層２２の表面上に、開口パターンを有する第２の絶縁層２３の形成、配線パターン２０の形成、第３の絶縁層２４の形成、表面電極１８の形成を順に行うことにより、配線層１４を形成する。配線パターン２０は、例えば、第２の絶縁層２３となる絶縁材料の開口パターン内にＣｕをめっきすることにより形成され、表面電極１８は、例えば、第３の絶縁層２４となる絶縁材料の開口パターン内に、Ｎｉ（３μｍ）、Ｐｄ（０．０３μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）をこの順でめっき法により形成することによって形成される。特にＮｉは、３μｍ〜１０μｍ程度の膜厚で形成されることが望ましい。
【００３７】
なお、裏面電極１９および配線パターン２０は例えばＣｕをめっきすることにより形成されたが、Ｃｕ以外に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどをめっきすることにより形成されてもよい。
【００３８】
このように配線層１４を形成した後、配線層１４の表面から露出する表面電極１８の表面上に、第３の電極パッド２５を形成する。この後、図７に示すように、複数の第１の半導体チップ１１を、配線層１４の表面上の互いに離間した位置に、接着層１５を介して載置する。続いて、それぞれの第１の半導体チップ１１上に、接着層１５を介して、第２の半導体チップ１２を載置する。
【００３９】
さらに、このように第１、第２の半導体チップ１１、１２を載置した後、第１の半導体チップ１１の第１の電極パッド１３と、第２の半導体チップ１２の第２の電極パッド１６とを、例えばＡｕからなるワイヤ等の導体１７で接続する。これと同時に、第１の電極パッド１３と第３の電極パッド２５とを、同様に、例えばＡｕからなるワイヤ等の導体１７で接続する。
【００４０】
次に、図８に示すように、第１、第２の半導体チップ１１、１２が載置された配線層１４の表面に、全ての第１、第２の半導体チップ１１、１２が覆われるようにモールド樹脂体２６を塗布し、この樹脂体２６を加熱することにより硬化させる。これにより、第１、第２の半導体チップ１１、１２は、モールド樹脂体２６に封止される。
【００４１】
モールド樹脂体２６は、例えば酸無水物硬化系のモールド樹脂体である。このモールド樹脂体２６の厚みは、１００μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましい。また、樹脂体２６を加熱硬化させるための加熱温度は、１２５℃〜１７５℃であることが望ましい。なお、モールド樹脂体２６の硬化系は、酸無水物系以外にもビフェニル系、アミン系、フェノール系であっても良い。
【００４２】
次に、支持体４１を例えば２５０℃に加熱することによって、第１の剥離層４２を軟化させる。この後、図９に示すように、支持体２７を水平方向にスライドさせることによって、配線層１４から支持体２７を剥離する。なお、支持体２７を剥離した後、配線層１４の裏面には、第１、第２の剥離層２８、２９である熱可塑性樹脂の少なくとも一部が残渣として残る。
【００４３】
この支持体２７の剥離工程において、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度において、支持体２７の剥離が可能となる程度に軟化する層である。従って、配線層１４から支持体２７を容易に剥離することができる。なお、このときの第２の剥離層２９は、第１の剥離層２８と同様に軟化していることが好ましいが、軟化してなくともよい。
【００４４】
次に、図１０に示すように、配線層１４の裏面の残渣を、洗浄溶媒を用いて除去する。洗浄溶媒は、配線層１４の裏面側の第１の絶縁層２２が溶解されないものを適用する。このような洗浄溶媒は、例えばＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）である。
【００４５】
なお、上述の第１の剥離層２８と第２の剥離層２９とを、これらの洗浄溶媒が一致する熱可塑性樹脂となるように選定することにより、残渣を一回の洗浄でまとめて除去することができる。
【００４６】
最後に、図１１に示すように、モールド樹脂体２６および配線層１４を、スクライブライン（図示せず）に沿ってダイシングすることによって、複数の図１に示される半導体装置が一括形成される。
【００４７】
以上に示される半導体装置の製造方法によれば、支持体２７上に、支持体２７の剥離時の温度において軟化する第１の剥離層２８を形成し、この第１の剥離層２８上に、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高い第２の剥離層２９を形成する。従って、配線層１４の最下層である第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形を抑制し、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を、第２の剥離層２９上に形成することができ、かつ、支持体２７と配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４８】
実際に、以下に示す物性を有する４種類の熱可塑性樹脂（試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｂ、試料Ｄ）の弾性率Ｅ´およびずり粘弾性率Ｇ´を測定し、図１に示される半導体装置１０を製造した。そこでまず、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄそれぞれの弾性率Ｅ´およびずり粘弾性率Ｇ´の測定方法について説明する。
【００４９】
図１２は、引張試験を行うための測定装置を示す模式的な斜視図である。図１２に示すように、引張試験は、フィルム状に薄い帯状の試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかの両端部を測定装置内の挟持体１０１、１０２に挟み込み、挟持体１０１、１０２を上下方向に引っ張り振動を与えることにより、弾性率Ｅ´を測定するものである。
【００５０】
引張試験の測定条件は、以下の通りである。
・試料のサイズ・・・４ｍｍ×２０ｍｍ×３５〜７５ｕｍ厚
・昇温速度・・・１０℃／ｍｉｎ
・測定温度範囲・・・３０℃〜３００℃
・雰囲気・・・大気中
・測定周波数・・・１０Ｈｚ
この条件の下で、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、それぞれ引張試験を行った。なお、試験に用いた装置は、Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００（ユービーエム製）である。
【００５１】
図１３は、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、試料の温度と、測定した弾性率Ｅ´との関係を示す。図１３に示すように、２００℃よりも低温の場合には、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｄ、試料Ｃの順で、小さい弾性率Ｅ´を有する物性を有するとともに、２００℃よりも高温の場合には、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄの順で、小さい弾性率Ｅ´を有する物性を有し、２００℃の場合には、試料Ｃと試料Ｄとが、ほぼ同じ弾性率Ｅ´を有することがわかった。
【００５２】
特に、第１の絶縁層２２を硬化させるための温度である２００℃における試料Ａの弾性率Ｅ´は、０．２４９ＭＰａ、試料Ｂの弾性率Ｅ´は、４．８６ＭＰａ、試料Ｃの弾性率Ｅ´は、１７．７ＭＰａであり、測定された試料中、最も硬い試料Ｄの２００℃における弾性率Ｅ´は、２９．８ＭＰａであった。
【００５３】
なお、試料Ａは、温度が２００℃より高くなると、弾性率Ｅ´が小さくなりすぎてしまい、上記測定装置では測定不能であった。そこで、２００℃以降の弾性率を測定するために、ずり粘弾性率Ｇ´を測定した。以下に、その方法を説明する。
【００５４】
図１４は、ずり測定を行うための測定装置を示す模式的な斜視図である。図１４に示すように、ずり測定は、フィルム状の薄い試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを所定の枚数だけ重ね合わせ、これを測定装置内の回転体に挟み込み、回転体の一方を回転させることにより、ねじれ振動を与え、ずり粘弾性Ｇ´を測定するものである。
【００５５】
ずり測定の測定条件は、以下の通りである。
【００５６】
・試料のサイズ・・・５００ｕｍ厚（３５〜７５ｕｍ厚のフィルムを重ね合わせたもの）
・昇温速度・・・１０℃／ｍｉｎ
・測定温度範囲・・・３５℃〜３００℃
・雰囲気・・・大気中
・測定周波数・・・１．０Ｈｚ
この条件の下で、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、それぞれずり測定を行った。なお、測定に用いた装置は、ＡＲＥＳ−ＲＤＡ(ティー・エイ・インスツルメントジャパン製)である。
【００５７】
図１５は、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、試料の温度と、ずり粘弾性率Ｇ´との関係を示す。図１５に示すように、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄの順で、小さいずり粘弾性率Ｇ´を有する物性を有することがわかった。これは、図１３に示す結果と同様の傾向である。
【００５８】
特に、支持体２７を剥離する温度である２５０℃において、最も柔らかい試料Ａの弾性率Ｇ´は、１１１５Ｐａであり、同温における試料Ｂの弾性率Ｇ´は、９５２９４Ｐａ、試料Ｃの弾性率Ｇ´は、６６１０００Ｐａ、試料Ｄの弾性率Ｇ´は、９６１０００Ｐａであった。
【００５９】
以上に示す試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれ第１の剥離層２８または第２の剥離層２９として適用して、図１に示す半導体装置１０を製造した。具体的には、まず、支持体２７となる８インチのシリコンウエハの表面上に、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかからなる第１の剥離層２８を１５μｍの厚みを有するように形成した。次に、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれか（ただし、第１の剥離層２８として適用した試料以外）からなる第２の剥離層４３を１０μｍの厚みを有するように形成した。次に、第２の剥離層４３の表面上に、２００℃の温度で硬化された第１の絶縁層２２を含む配線層１４を形成し、続いて、配線層１４の表面上に、それぞれが２０μｍ〜４０μｍ程度の厚みを有する複数の第１の半導体チップ１１を、５μｍ〜４０μｍの厚みを有する接着層１５を介して載置した。さらに、同様に、各第１の半導体チップ１１の表面上に、２０μｍ〜４０μｍ程度の厚みを有する第２の半導体チップ１２を、５μｍ〜４０μｍの厚みを有する接着層１５を介して載置し、これらの半導体チップ１１、１２を、３５０μｍ程度の厚みのモールド樹脂体２６で封止した。そして最後に、２５０℃に加熱してシリコンウエハをスライド剥離した。
【００６０】
この結果、第１の剥離層２８として試料Ａを適用した場合のみ、シリコンウエハと配線層１４との熱スライド剥離を容易に行うことができた。この結果をもとに、更に別の試料で弾性率Ｇ´と剥離特性を同じ条件で実験した結果、２５００Ｐａでは剥離可能であったが、３０００Ｐａから剥離が困難になり、１００００Ｐａでは剥離不可であった。
【００６１】
また、試料Ａからなる第１の剥離層２８の表面上に、第２の剥離層２９として、試料Ｃ、試料Ｄのいずれかを適用することにより、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれが抑制されるとともに、開口パターン３０の寸法の変化が抑制され、さらには、開口パターン３０から露出する第２の剥離層２９に生ずるうねりも抑制された。
【００６２】
特に、第２の剥離層２９として試料Ｄを適用した場合には、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれがほぼ完全に抑制されるとともに、開口パターン３０の寸法がほぼ規格値に一致した寸法となり、さらには、開口パターン３０から露出する第２の剥離層２９にうねりが生ずることもなかった。すなわち、第２の剥離層２９の表面上に、良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成することができた。
【００６３】
以上の結果から、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度（２５０℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´が２５００Ｐａ以下の物性を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましいことが分かった。また、より容易に支持体２７を熱スライド剥離するためには、剥離時（２５０℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´が１５００Ｐａ以下であることが好ましく、更には１２００Ｐａ以下の物性の熱可塑性樹脂を、第１の剥離層２８に適用することが好ましい。
【００６４】
また、第２の剥離層２９は、上述のように、第１の剥離層２８と絶縁層２２の加熱硬化時（２００℃）におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高ければ、第１の絶縁層２２の開口パターン３０の位置ずれ等を抑制することができるが、第２の剥離層２９は、上記実験の結果、および上記実験の結果に基づいて弾性率Ｅ´と形成された第１の絶縁層２２の状態との関係を、を同じ条件で実験した結果、第１の絶縁層２２を加熱硬化させる際の温度（２００℃）における弾性率Ｅ´が、１０ＭＰａ以上の物性を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましいことが分かった。
【００６５】
また、より良好にパターニングされた第１の絶縁層２２を形成するためには、第２の剥離層２９として、第１の絶縁層２２を加熱硬化させる際の温度における弾性率Ｅ´が１５ＭＰａ以上であることが好ましく、更には２５ＭＰａ以上の物性の熱可塑性樹脂を適用することが好ましい。
【００６６】
なお、以上の製造方法によって製造された半導体装置１０は、実際には、例えば以下のモジュールに適用される。図１６は、図１に示す半導体装置１０を適用したモジュールを示す、図１に対応した断面図である。図１６に示すモジュールは、図１に示す複数の半導体装置１０、および受動素子３１がプリント基板３２の表面上に搭載されるとともに、これらがモールド樹脂体３３で封止されたものである。
【００６７】
プリント基板３２は、例えばシリコン等からなる基板３４の表面上および裏面上に、所望の配線パターン３５等が形成されるとともに、基板３４中に、能動素子３６が埋め込まれたものである。
【００６８】
プリント基板３２は、より具体的には以下の通りである。すなわち、基板３４中には、例えばトランジスタ等の能動素子３６が埋め込まれている。この能動素子３６は、その裏面に、電極３７が露出する絶縁膜３８を有するものである。そして、基板３４の表面から、電極３７とともに絶縁膜３８が露出するようにして、基板３４中に埋め込まれている。
【００６９】
能動素子３６が埋め込まれた基板３４の表面上および裏面上には、それぞれ配線パターン３５が形成されている。これらの配線パターン３５は、基板３４の貫通孔の内壁に設けられたＶｉａ層３９を介して電気的に接続されている。さらに、基板３４の表面上に形成された配線パターン３５の一部は、能動素子３６の電極３７に電気的に接続されている。
【００７０】
このような配線パターン３５を含む基板３４の表面上および裏面上、および貫通孔の内部には、絶縁膜４０が形成されている。
【００７１】
基板３４の表面側の絶縁膜４０の表面上には、配線パターン３５に接続された表面電極４１が形成されており、基板３４の裏面側の絶縁膜４０の表面上には、配線パターン３５に接続された裏面電極４２が形成されている。
【００７２】
さらに、基板３４の表面側の絶縁膜４０の表面上、および基板３４の裏面側の絶縁膜４０の表面上には、上述の表面電極４１および裏面電極４２が露出するようにソルダーレジスト膜４３が形成されている。
【００７３】
なお、表面電極４１の一部は、配線パターン３５の一部を介して、能動素子３６の電極３７に電気的に接続されている。
【００７４】
以上に説明したプリント基板３２の表面上には、上述のように、図１に示す複数の半導体装置１０が搭載されている。複数の半導体装置１０は、それぞれが図１に示される状態から上下反転された状態で、プリント基板３２の表面上に、ＤＦＡ等の接着剤４４を介して積層されている。この際、複数の半導体装置１０は、図１６においては図示を省略するが、図１に示される裏面電極１９が上面から露出するように積層されている。
【００７５】
各半導体装置１０の裏面電極１９の表面上（図１の裏面電極１９の裏面上に相当）には、第１乃至第３の電極パッド１３、１６、２５と同様の電極パッド（図示せず）が形成されている。そして、各電極パッド間、および、最下層の半導体装置１０の電極パッドとプリント基板３２の表面電極４１との間は、例えばＡｕワイヤ等の導体４５によって相互に電気的に接続されている。
【００７６】
また、プリント基板３２の表面上には、受動素子３１が、プリント基板３２の表面電極４１に電気的に接続されるようにして搭載されている。なお、この受動素子３１は、例えば抵抗、キャパシタ、インダクタ等である。
【００７７】
このように複数の半導体装置１０および受動素子３１が搭載されたプリント基板３２の表面上には、装置１０および受動素子３１を覆うようにモールド樹脂体３３が形成されており、これによって封止されている。
【００７８】
また、上述のプリント基板３２の裏面電極４２の表面上には、それぞれ例えば半田ボール等の外部電極４７が形成されている。
【００７９】
図１６に示されるモジュールは、図１の半導体装置１０を製造した後、複数の半導体装置１０を、プリント基板３２の表面上に、接着剤４１を介して積層する。これと同時に、プリント基板３２の表面上には、受動素子３１を実装する。この後、プリント基板３２の表面上に、複数の半導体装置１０、および受動素子３１を覆うようにモールド樹脂３３を形成し、プリント基板３２の裏面に外部電極４７を搭載する。図１６に示すモジュールは、以上のように製造される。
【００８０】
（第２の実施形態）
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の要部を示す垂直断面図である。図１７に示す半導体装置５０は、配線層５１の表面に半導体チップ５２が、いわゆるフリップチップ実装されており、この半導体チップ５２が樹脂体５３で覆われたものである。以下に、この半導体装置について説明する。
【００８１】
図１７に示すように、半導体チップ５２は、外部電極である複数の金属バンプ５４がチップ５２の裏面に配列形成されたものである。この半導体チップ５２は、それぞれの金属バンプ５４が、後述する配線層５１の表面から露出する表面電極５５に接触するように、配線層５１上にフリップチップ実装されている。
【００８２】
各金属バンプ５４は、例えば、ＳｕＡｇからなる２０μｍ径のものであり、このような複数の金属バンプ５４が、例えば、４０μｍのピッチで半導体チップ５２の裏面上の周辺部に形成されている。なお、各金属バンプ５４は、ＳｎＡｇ以外に、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ等からなるものであってもよい。
【００８３】
このような半導体チップ５２が実装される配線層５１は、表面電極５５、多層にわたって形成された複数の配線パターン５６、および上下方向において隣接する配線パターン５６間を相互に電気的に接続するＶｉａ層５７が、絶縁膜５８で覆われたものである。表面電極５５は、この表面が絶縁膜５８の表面から露出するように形成されている。
【００８４】
また、配線層５１の絶縁膜５８は、複数の絶縁層が積層された構成であり、図１７に示す半導体装置５０において、絶縁膜５８は、第１の絶縁層５９、第２の絶縁層６０、第３の絶縁層６１、第４の絶縁層６２、第５の絶縁層６３がこの順で積層された構成である。従って、表面電極５５は、第５の絶縁層６３の表面から露出するように形成されており、配線パターン５６は、第２、第４の絶縁膜６０、６２をそれぞれ貫通するように形成されている。また、Ｖｉａ層５７は、第１、第３の絶縁膜５９、６１を貫通し、直上若しくは直下に形成される配線パターン５６に接触するように形成されている。
【００８５】
なお、これらの表面電極５５、配線パターン５６、およびＶｉａ層５７は、対応するそれぞれの絶縁層５９乃至６３の開口パターン内に形成されるものであるが、後述のように、特に配線パターン５６およびＶｉａ層５７が電解めっき法によって形成される場合、配線パターン５６、およびＶｉａ層５７と、対応する絶縁層５９乃至６３の開口パターンとの間に、電解めっき用のシード膜６４が形成される。なお、シード膜６４は、例えばＴｉ膜とＣｕ膜とがこの順で積層されたものである。
【００８６】
このような配線層５１の表面上には、半導体チップ５２を覆うように樹脂体５３が形成されており、これによって、半導体チップ５２は封止されている。なお、樹脂体５３は、配線層５１の表面と半導体チップ５２の裏面との間に形成された第１の樹脂であるアンダーフィル樹脂６５と、半導体チップ５２の裏面以外を覆う第２の樹脂であるモールド樹脂６６と、によって構成される。
【００８７】
次に、図１７に示される半導体装置５０の製造方法について説明する。この製造方法も第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、例えばシリコンウエハ等の支持体２７表面に、支持体２７を剥離する際の温度において軟化する第１の剥離層２８、および第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８より高い第２の剥離層２９をこの順で積層形成し、これらの第１、第２の剥離層２８、２９を従来の剥離層と同様に適用して、半導体装置を製造する方法である。以下に、この製造方法について、図１８乃至図２３を参照して詳細に説明する。図１８乃至図２４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造工程を示す、図１７に対応する断面図である。
【００８８】
まず、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、支持体２７上、例えば支持体２７の表面上に、第１の剥離層２８、第２の剥離層２９を、この順で形成する。
【００８９】
次に、第２の剥離層２９上、例えば第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成する。配線層５１は、以下のように形成される。まず、図１８に示すように、第２の剥離膜２９の表面上に、開口パターン３０−１を有する第１の絶縁層５９を形成する。これは、例えば、第２の剥離膜２９の表面上に、ポリイミド等の有機材料からなる絶縁材料を塗膜し、露光、現像によりパターニングを行って、絶縁材料に開口パターン３０−１を形成する。そして、開口パターン３０−１が形成された絶縁材料を、例えば２００℃に加熱することにより絶縁材料を硬化させることにより形成される。なお、開口パターン３０−１は、例えば、配線層５１の表面上に、２０μｍ径の金属バンプ５４が４０μｍのピッチで複数設けられた半導体チップ５２を搭載する場合、この金属バンプ５４のサイズおよびピッチに適合するように、すなわち、２０μｍ径、４０μｍのピッチで開口パターン３０−１を形成する。
【００９０】
ここで、第１の絶縁層５９となる絶縁材料を例えば２００℃に加熱するとき、これに接する第２の剥離層２９も同じ温度まで加熱される。しかし、第２の剥離層２９は、第１の実施形態において説明したように、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い層である。従って、第２の剥離層２９の表面上に、開口パターン３０−１の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形が抑制された第１の絶縁層５９を形成することが可能となる。
【００９１】
次に、図１９に示すように、第１の絶縁層５９の表面上に、開口パターン３０−２を有する第２の絶縁層６０を形成する。第２の絶縁層６０は、第１の絶縁層５９と同様に形成すればよいが、第２の絶縁層６０の複数の開口パターン３０−２のいくつかが、第１の絶縁層５９の開口パターン３０−１上に位置するように形成される。
【００９２】
次に、図２０に示すように、第１の絶縁層５９の開口パターン３０−１内にＶｉａ層５７を形成するとともに、第２の絶縁層６０の開口パターン３０−２内に配線パターン５６を形成する。Ｖｉａ層５７および配線パターン５６は、例えば、Ｃｕを電解めっきすることによって形成される。
【００９３】
すなわち、まず、開口パターン３０−１、３０−２内を含む第２の絶縁層６０の表面上に、電解めっき用のシード膜６４としてＴｉ膜、Ｃｕ膜をこの順で形成する。Ｔｉ膜は例えば０．０５μｍ、Ｃｕ膜は、例えば０．１μｍの厚みで形成される。次に、これらのシード膜６４の表面上にレジスト材料を塗布する。レジスト材料は、例えば５μｍの厚みで塗布される。次に、レジスト材料を露光現像することによって、第２の絶縁層６０の開口パターン３０−２上に開口パターンを有するレジスト層を形成する。これにより、シード膜６４は、レジスト層の開口パターンのみから露出するため、これを電極として電解Ｃｕめっきを行う。この後、レジスト層を除去し、さらに、レジスト層の除去によって表面に露出したシード層６４をエッチングにより除去する。Ｃｕ膜は硫酸と過酸化水素水を混合させたものを用いてエッチングされ、Ｔｉ膜はアンモニア水と過酸化水素水を混合させたものを用いてエッチングされる。Ｖｉａ層５７および配線パターン５６は、以上のようにして形成される。
【００９４】
以下、図１８乃至図２０に示す工程を繰り返すことにより、図２１に示すように、第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成する。すなわち、図１８、図１９に示す工程と同様にして、第２の絶縁層６０の表面上に、開口パターンを有する第３、第４の絶縁層６１、６２を形成する。次に、第３、第４の絶縁層６１、６２に形成された開口パターン内に、図２０に示す工程と同様にして、Ｖｉａ層５７および配線パターン５６を形成する。次に、第４の絶縁膜６２の表面上に、開口パターンを有する第５の絶縁層６３を形成し、この開口パターン内に、表面電極５５を形成する。なお、特に表面電極５５は、例えば、第５の絶縁層６３の開口パターン内に、Ｎｉ（３μｍ）、Ｐｄ（０．０３μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）をこの順でめっき法により形成することによって形成される。特にＮｉは、３μｍ〜１０μｍ程度の膜厚で形成されることが望ましい。
【００９５】
次に、図２２に示すように、複数の金属バンプ５４を有する複数の半導体チップ５２を、配線層５１の表面上にフリップチップ実装する。フリップチップ実装は、例えば以下のようにして行われる。
【００９６】
まず、金属バンプ５４上にフラックスを塗布した後、複数の半導体チップ５２を、配線層５１の表面上に、それぞれの金属バンプ５４が表面電極５５に接触するようにして、フリップチップボンダーを用いて搭載する。次に、複数の半導体チップ５２が配線層５１の表面上に搭載された状態でリフロー炉に入れ、金属バンプ５４と表面電極５５とを接続させる。この後、フラックスを洗浄液で除去する。金属バンプ５４と表面電極５５との接続は、フラックスを用いずに、金属バンプ５４の酸化膜をプラズマを用いて除去し、フリップチップボンダーを用いてパルスヒートで行ってもよい。
【００９７】
このように配線層５１の表面上に半導体チップ５２をフリップチップ実装した後、図２３に示すように、半導体チップ５２を、アンダーフィル樹脂６５およびモールド樹脂６６からなる樹脂体５３で封止する。すなわち、まず、半導体チップ５２と配線層５１との間にアンダーフィル樹脂６５を流し込んで半導体チップ５２を固定した後、配線層５１の表面に、半導体チップ５２を覆うようにモールド樹脂６６を塗布する。この後、樹脂体５３を加熱することにより硬化させる。これにより、半導体チップ５２は、樹脂体５３に封止される。
【００９８】
次に、配線層５１の表面上に複数の半導体チップ５２を搭載した後、支持体２７を例えば２５０℃に加熱することによって、第１の剥離層２８を軟化させる。この後、図２４に示すように、支持体２７を水平方向にスライドさせることによって、配線層５１から支持体２７を剥離する。なお、支持体２７を剥離した後、配線層５１の裏面には、第１、第２の剥離層２８、２９である熱可塑性樹脂の少なくとも一部が残渣として残る。
【００９９】
この支持体２７の剥離工程において、第１の剥離層２８は、支持体２７の剥離時の温度において、支持体２７の剥離が可能となる程度に軟化する層である。従って、配線層５１から支持体２７を容易に剥離することができる。
【０１００】
次に、配線層５１の裏面の残渣を、洗浄溶媒を用いて除去する。最後に、図１１に示す工程と同様にして、モールド樹脂６６および多層配線層５１を、スクライブライン（図示せず）に沿ってダイシングすることによって、複数の図１７に示される半導体装置５０が一括形成される。
【０１０１】
以上に示される半導体装置５０の製造方法であっても、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法と同様に、支持体２７上に、支持体２７の剥離時の温度において軟化する第１の剥離層２８を形成し、この第１の剥離層２８上に、第１の剥離層２８と同温時におけるずり粘弾性率Ｇ´若しくは弾性率Ｅ´が、第１の剥離層２８よりも高い第２の剥離層を形成する。従って、第１の絶縁層５９となる絶縁材料に形成される開口パターン３０−１の位置ずれ、寸法の変化、および形状の変形を抑制し、良好にパターニングされた第１の絶縁層５９を第２の剥離層２９上に形成することができ、かつ、支持体２７と配線層５１との熱スライド剥離を容易に行うことができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【０１０２】
なお、以上に説明した図１７に示す半導体装置５０は、実際には、例えば以下のモジュールに適用される。図２５は、図１７に示す半導体装置５０を適用したモジュールを示す、図１７に対応した断面図である。図２５に示すモジュールは、図１に示す半導体装置５０を含む半導体装置６７、および受動素子３１がプリント基板３２の表面上に搭載されるとともに、これらがモールド樹脂体３３で封止されたものである。なお、図２５に示すモジュールは、プリント基板３２の表面上に実装される半導体装置６７以外は、全て図１６と同一である。
【０１０３】
図２５に示すように、半導体装置６７は、図１７に示される半導体装置５０の裏面（配線層５１の裏面）に、さらに半導体チップ５２がフリップチップ実装されるとともに、この半導体チップ５２が樹脂５３（アンダーフィル樹脂６５およびモールド樹脂６６）で封止されたものであり、図１７に示す状態から上下反転した状態でプリント基板３２の表面上に実装されたものである。
【０１０４】
すなわち、半導体装置６７の配線層５１の裏面には、Ｖｉａ層５７および配線パターン５６に接続される複数の裏面電極６８が形成されている。これらの裏面電極６８のうち、少なくとも１つを除いた全てには、半導体チップ５２の金属バンプ５４が接触している。このように、配線層５１の裏面上には、表面上と同様にして半導体チップ５２が実装されている。
【０１０５】
また、配線層５１の裏面と半導体チップ５２との間には、アンダーフィル樹脂６５が形成されている。さらに、配線層５１の裏面上のうち、金属バンプ５４が接触しない裏面電極６８上を除いた領域には、半導体チップ５２を覆うようにしてモールド樹脂６６が形成されている。
【０１０６】
このような半導体装置６７は、図１７に示される状態から上下反転した状態でプリント基板３２の表面上に実装される。そして、モールド樹脂６６で覆われない裏面電極６８の表面、およびプリント基板３２の表面電極４１の表面上には、電極パッド（図示せず）が形成されており、これらの電極パッド間は、例えばＡｕ等の金属からなる導体６９によって電気的に接続されている。
【０１０７】
このようにプリント基板３２の表面上に実装された半導体装置６７、および受動素子３１は、モールド樹脂体３３で封止されている。
【０１０８】
図２５に示されるモジュールは、図１７の半導体装置５０を製造した後、配線層５１の裏面から露出したシード膜６４の一部であるＴｉ膜を、エッチングより除去する。次に、Ｔｉ膜の除去によって露出したＣｕ膜上に、例えば無電界めっきにより、Ｎｉを３μｍ、Ｐｄを０．０５μｍ、Ａｕを０．５μｍ形成することにより、裏面電極６８を形成する。このとき、配線パターン５６に接続される裏面電極６８（半導体チップ５２の金属バンプ５４が接触されない裏面電極６８）も、同時に形成しておく。次に、半導体チップ５２を、配線層５１の表面上に搭載された半導体チップ５２と同様にして、フリップチップ実装し、樹脂５３で封止する。次に、この配線層５１の両面に半導体チップ５２が搭載され、樹脂５３で封止された半導体装置６７を、プリント基板３２の表面上に搭載し、配線層５１の裏面電極６８と、プリント基板の表面電極４１とを、Ａｕワイヤ等の導体６９を用いて電気的に接続させる。次に、プリント基板の３２表面上の半導体装置６７をモールド樹脂３３で封止し、プリント基板３２の裏面に外部電極４７を搭載する。図２５に示すモジュールは、以上のように製造される。
【０１０９】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１１０】
例えば、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に配線層１４を形成し、第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に配線層５１を形成した。しかし、第１の実施形態に係る半導体装置１０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に図１７に示される配線層５１を形成してもよいし、第２の実施形態に係る半導体装置５０の製造方法においては、第２の剥離層２９の表面上に図１に示される配線層１４を形成してもよい。すなわち、配線層１４、５１の製造方法は、少なくとも開口パターン３０、３０−１を有する第１の絶縁層２２、５９が第２の剥離層２９の表面上に形成される工程を含むものであれば、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、５０・・・半導体装置
１１・・・第１の半導体チップ
１２・・・第２の半導体チップ
１３・・・第１の電極パッド
１４・・・配線層
１５・・・接着層
１６・・・第２の電極パッド
１７・・・導体
１８・・・表面電極
１９・・・裏面電極
２０・・・配線パターン
２１・・・絶縁膜
２２・・・第１の絶縁層
２３・・・第２の絶縁層
２４・・・第３の絶縁層
２５・・・第３の電極パッド
２６・・・モールド樹脂体
２７・・・支持体
２８・・・第１の剥離層
２９・・・第２の剥離層
３０、３０−１、３０−２・・・開口パターン
３１・・・受動素子
３２・・・プリント基板
３３・・・モールド樹脂体
３４・・・基板
３５・・・配線パターン
３６・・・能動素子
３７・・・電極
３８・・・絶縁膜
３９・・・Ｖｉａ層
４０・・・絶縁膜
４１・・・表面電極
４２・・・裏面電極
４３・・・ソルダーレジスト膜
４４・・・接着剤
４５・・・導体
４７・・・外部電極
５１・・・配線層
５２・・・半導体チップ
５３・・・樹脂体
５４・・・金属バンプ
５５・・・表面電極
５６・・・配線パターン
５７・・・Ｖｉａ層
５８・・・絶縁膜
５９・・・第１の絶縁層
６０・・・第２の絶縁層
６１・・・第３の絶縁層
６２・・・第４の絶縁層
６３・・・第５の絶縁層
６４・・・シード膜
６５・・・アンダーフィル樹脂
６６・・・モールド樹脂
６７・・・半導体装置
６８・・・裏面電極
６９・・・導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の上に第１の剥離層を形成する工程と、
前記第１の剥離層の上に、第２の剥離層を形成する工程と、
前記第２の剥離層の上に絶縁材料を形成し、前記絶縁材料をパターニングする工程と、
前記パターニングされた前記絶縁材料を加熱硬化させることにより、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の前記開口パターン内に金属を形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記金属に電気的に接続されるように半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップを樹脂体で封止する工程と、
前記第１の剥離層を加熱することにより、前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と、
を具備し、
前記第２の剥離層は、同温時におけるずり粘弾性率若しくは弾性率が前記第１の剥離層より高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の剥離層は、前記絶縁層から前記支持体を剥離する際の温度におけるずり粘弾性率Ｇ´が２５００Ｐａ以下の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の剥離層は、前記絶縁材料を加熱硬化させる温度における弾性率Ｅ´が１０ＭＰａ以上の樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程の後に、前記絶縁層の裏面に残渣として残された前記第１の剥離層および前記第２の剥離層を、溶媒を用いて除去する工程をさらに具備し、
前記第２の剥離層は、前記第１の剥離層と同じ溶媒によって除去可能な熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の剥離層は、前記絶縁層から前記支持体を剥離する際の温度において、前記絶縁層から前記支持体を剥離することが可能なずり粘弾性率若しくは弾性率を有する熱可塑性樹脂であり、
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程は、前記支持体を、前記絶縁層からスライド剥離する工程であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
支持体の上に第１の剥離層を形成する工程と、
前記第１の剥離層の上に、第２の剥離層を形成する工程と、
前記第２の剥離層の上に絶縁材料を形成し、前記絶縁材料をパターニングする工程と、
前記パターニングされた前記絶縁材料を加熱硬化させることにより、開口パターンを有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の前記開口パターン内に金属を形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記金属に電気的に接続されるように半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップを樹脂体で封止する工程と、
前記第１の剥離層を加熱することにより、前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程と、
を具備し、
前記第２の剥離層は、同温時におけるずり粘弾性率若しくは弾性率が前記第１の剥離層より高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の剥離層は、前記絶縁層から前記支持体を剥離する際の温度におけるずり粘弾性率Ｇ´が２５００Ｐａ以下の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の剥離層は、前記絶縁材料を加熱硬化させる温度における弾性率Ｅ´が１０ＭＰａ以上の樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程の後に、前記絶縁層の裏面に残渣として残された前記第１の剥離層および前記第２の剥離層を、溶媒を用いて除去する工程をさらに具備し、
前記第２の剥離層は、前記第１の剥離層と同じ溶媒によって除去可能な熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の剥離層は、前記絶縁層から前記支持体を剥離する際の温度において、前記絶縁層から前記支持体を剥離することが可能なずり粘弾性率若しくは弾性率を有する熱可塑性樹脂であり、
前記絶縁層から前記支持体を剥離する工程は、前記支持体を、前記絶縁層からスライド剥離する工程であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−６９７４０（Ｐ２０１２−６９７４０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３３３８（Ｐ２０１０−２１３３３８）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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