配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法
【課題】 水系プロセスを用いて、支持基板上に安定して配線構造体を形成できると共に、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる配線基板を提供する。
【解決手段】 配線基板１０は、支持基板１１と、支持基板１１上に密着層２４を介して配設された配線構造体１７とを備える。密着層２４が、水溶性材料から成る第１層１２と、第１層１２の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層１３とから構成される。
【解決手段】 配線基板１０は、支持基板１１と、支持基板１１上に密着層２４を介して配設された配線構造体１７とを備える。密着層２４が、水溶性材料から成る第１層１２と、第１層１２の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層１３とから構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、及び、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体装置、並びに、それらの製造方法に関し、特に、高速伝送特性に優れた薄型の配線基板を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末等の電子機器の小型化及び薄型化が図られ、電子機器に内蔵される半導体素子や、これら半導体素子と実装基板との間の配線を行う配線基板について、薄型化が進められている。また、ＬＳＩチップ等の半導体素子では、高速化及び高機能化に伴って端子数が増加し、これにフリップチップ接続される配線基板の高密度化が要請されている。
【０００３】
従来、配線基板として、複数層の絶縁基板の間に配線パターンを形成して積層し、これらの絶縁基板を貫通して形成されたスルーホールを介して層間の配線接続を行うビルドアップ基板や、テープ基材の表面に配線パターンを形成したテープ基板が一般的に用いられている。しかし、ビルドアップ基板では、絶縁基板が厚く、また、広い表面積を占有するスルーホールを必要とするため、配線回路の高密度化が困難である。また、テープ基板では、テープ基材の伸縮が大きくパターンの位置精度が劣るため、同様に配線回路の高密度化が困難である。このため、これらの配線基板では、配線回路の高密度化によって、信号伝送の高速化を実現することが困難である。
【０００４】
上記問題を解決する配線基板の製造方法として、支持基板上に配線構造体を形成した後、支持基板を配線構造体から剥離する方法が提案されている。特許文献１、２では、支持基板上に低い密着性を有する膜を形成する方法が記載されている。特許文献１では、ステンレス板から成る支持基板の表面に、ニッケルめっきを施す。このニッケルめっきが施された支持基板上に配線構造体を形成し、支持基板とニッケルめっきとの界面で配線構造体を剥離している。特許文献２では、セラミック基板から成る支持基板上にスパッタ法によりＣｕ薄膜を成膜する。このＣｕ薄膜が成膜された支持基板上に配線構造体を形成し、支持基板とＣｕ薄膜との界面で配線構造体を剥離している。
【０００５】
また、特許文献３では、支持基板を構成するガラス基板上に配線構造体を形成し、ガラス基板の底面からＫｒＦレーザを照射する。これによって、配線構造体の最下層を構成する樹脂膜の底面をアブレーションし、配線構造体を剥離している。
【０００６】
しかし、特許文献１、２では、支持基板との間で低い密着性を有する膜上に配線構造体を形成するので、配線構造体を形成する際に、配線構造体が支持基板からランダムに剥離する等の現象が生じ、支持基板上に配線構造体を安定して形成できない問題があった。また、特許文献２では、熱処理を施すことによって、Ｃｕ原子がセラミックの内部へ拡散し、セラミックとＣｕ薄膜との間の密着力が変化して、剥離工程での制御が困難になる問題もあった。
【０００７】
特許文献１、２の問題に対して、特許文献３では、ガラス基板上に配線構造体を安定して形成できると共に、樹脂膜の底面をアブレーションすることによって、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。しかし、支持基板を構成する材料が使用するレーザ光を透過する材料に限定されるため、支持基板の選択範囲が著しく限定される問題がある。また、アブレーションによって、樹脂膜の底面の平坦性が損なわれ、或いは樹脂膜の物性が変化する問題もある。つまり、アブレーションは樹脂を分子レベルで熱分解して、気化させる手法であるため、処理を行った樹脂膜の機械特性や電気特性が劣化し、必要な特性が得られない恐れがある。
【０００８】
上記問題に対して、特許文献４では、支持基板上に水溶性塗料膜を介して配線構造体を形成することを提案している。
【特許文献１】特開２００２−３４３９２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２６２４号公報
【特許文献３】特開２０００−１９６２４３号公報
【特許文献４】特開平７−２０２４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４によれば、水溶性塗料膜を水に溶かすことによって、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。また、水溶性塗料膜が高い密着力を有するので、配線構造体を安定して形成できる。しかし、同文献に記載の配線基板では、水溶性塗料膜上に配線構造体を形成するので、この水溶性塗料膜を溶かす恐れがある、水を処理液として用いた水系プロセスを使用して配線構造体を形成することが出来ない。今後開発が予想される更に微細化された配線基板を製造するためには、めっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスを用いることが必須であり、同文献に記載の配線基板では、これらの水系プロセスを用いることによって、そのような配線基板を製造することが出来ない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、水系プロセスを用いて、支持基板上に安定して配線構造体を形成できると共に、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる、配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る配線基板は、支持基板と、該支持基板上に密着層を介して配設された配線構造体とを備える配線基板において、
前記密着層が、水溶性材料から成る第１層と、該第１層の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る半導体装置は、上記配線基板と、該配線基板上に搭載された１又は複数の半導体素子とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る配線基板の製造方法は、支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体上に１又は複数の半導体素子を搭載する工程と、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る配線基板及び半導体装置によれば、第１層が水溶性材料から成るので、第１層を水を含む処理液で溶かすことによって第２層及び配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。また、第１層を高い密着性を有する材料で構成することによって、半導体素子を安定して配線構造体上に接続できる。
【００１６】
また、それらの製造に際して、水溶性材料から成る第１層に、他の層との間で高い密着性を有する材料を用いることが出来るので、密着層の剥離を防ぎ、配線構造体を支持基板上に安定して形成できる。これによって、配線基板の高い歩留まりを得ることが出来る。更に、水溶性材料から成る第１層の全面が、耐水性材料から成る第２層で覆われるので、配線構造体の形成に際して、めっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスを用いることが出来る。これによって、高密度化された配線基板を製造でき、配線パターンの微細化や電極の狭ピッチ化を実現できる。
【００１７】
本発明に係る配線基板では、前記第２層を、耐水性を有する有機樹脂膜又は金属膜で構成できる。本発明に係る配線基板では、前記支持基板を、半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、及びプリント板の何れかで構成できる。これらの支持基板から、熱膨張係数が搭載する半導体素子に近いものを選択して用いることにより、狭い電極ピッチを有する半導体素子を安定して、配線構造体上に接続できる。
【００１８】
本発明に係る配線基板の好適な実施態様では、前記第１層の縁部が前記支持基板の側面の一部に形成され、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の側面に接している。或いは、前記第１層の縁部が、前記支持基板の底面にまで延び、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の底面に接している。第２層の縁部を支持基板から容易に除去し、第１層を露出させることが出来る。
【００１９】
本発明に係る半導体装置では、前記配線基板上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を備えることが出来る。第１層を溶かして第２層及び支持基板を剥離する際に、配線基板上の電極や半導体素子が、モールド樹脂によって水を含む処理液から保護される。
【００２０】
本発明の配線基板の製造方法では、前記第２層上に配線構造体を形成する工程に後続して、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程を更に有することが出来る。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法では、好適には、前記剥離する工程に先立って、前記配線構造体上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を形成する工程を更に有する。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記第２層を金属層とし、前記剥離する工程に後続して、該金属層をパターニングする工程を更に有することが出来る。第２層を電極として利用できる。この場合、前記パターニングした金属層の表面に、電極を形成する工程を更に有することが出来る。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記第２層を絶縁層とし、前記剥離する工程に後続して、該剥離工程によって露出した前記絶縁層をパターニングして、前記配線構造体の配線の一部を露出させる工程を更に有することが出来る。この場合、前記露出した配線の表面に、電極を形成する工程を更に有することが出来る。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記配線構造体の最下層がパターニングされた金属層から成り、前記第２層を剥離して前記パターニングされた金属層を露出させる工程を更に有することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照し、本発明に係る実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板１０は、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。
【００２６】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【００２７】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７とを分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えば、ポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料で形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【００２８】
第２層１３は、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。図２に、図１の配線基板１０の縁部近傍を拡大して示す。同図では、支持基板１１、及び、第１層１２と第２層１３とで構成される密着層２４について示している。第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われる構成を有する。第１層１２は、その平面形状が支持基板１１よりも小さく、第２層１３の平面形状は、支持基板１１とほぼ同じ大きさである。この構造により、第１層１２の側面が第２層１３によって覆われる。
【００２９】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例としては、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【００３０】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することもできる。図１における配線構造体１７では、第２層１３上に配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３上に絶縁層１５を配設しても構わない。
【００３１】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述の如くように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線層１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００３２】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることでによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００３３】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため、少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００３４】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００３５】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に埋め込まれたビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００３６】
本実施形態によれば、製造に際して、支持基板１１と第１層１２、及び第１層１２と第２層１３がそれぞれ高い密着性で保持された状態で配線構造体１７が形成されるので、支持基板１１上に配線構造体１７を安定して形成できる。また、水溶性材料から成る第１層１２を耐水性材料から成る第２層１３が覆っていることによって、めっき法やウェットエッチング等の水系プロセスを用いることが出来、配線を微細化させることが出来る。支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【００３７】
図３〜５は、第１実施形態の第１〜第３変形例に係る配線基板について、図２に相当する断面をそれぞれ示す部分断面図である。図３の配線基板３０では、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部と揃うように形成され、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面まで形成されている。図４の配線基板３１では、支持基板１１の側面まで第１層１２が形成され、第２層１３は第１層１２の縁部を超える位置まで形成されている。図５の配線基板３２では、支持基板１１の底面まで第１層１２が回り込んで形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成されている。
【００３８】
なお、図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【００３９】
図６は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３３は、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１と第１層１２が除去され、第２層１３が配設された側の面に電極１８が形成された構成を有する。支持基板１１及び第１層１２の除去は、水溶性材料から成る第１層１２を除去し、支持基板１１と第２層１３とを分離することによって行う（図示せず）。本実施形態の配線基板３３では、第２層１３は有機材料から成るため、図６では符号１３ａで示す。
【００４０】
第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。本実施形態では、第２層１３ａは有機材料から成るため、表面保護の絶縁膜、つまりソルダーレジストとして使用できる。第２層１３ａの好適な例としては、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等が挙げられる。本実施形態ではポリイミド樹脂を用いる。
【００４１】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図６における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００４２】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００４３】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００４４】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００４５】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００４６】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００４７】
電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａに形成された開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【００４８】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などを用いて第２層１３ａの所望の位置に開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【００４９】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３３を得ることが出来る。基板の底面では、第２層１３ａがソルダーレジストとして機能し、電極１８上に形成される半田ボールの転がりを防止できる。
【００５１】
図７は、第２実施形態の変形例に係る配線基板の断面図を示している。配線基板３４は、電極１８の構成が異なることを除いては、第２実施形態の配線基板３３と同様の構成を有している。以下に、異なる部分の説明を記載する。本変形例の配線基板３４でも、第２層１３は有機材料から成るため、図７では符号１３ａで示す。
【００５２】
電極１８は、開口部２５内に露出する最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第１層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などを用いて第２層１３ａの所望の位置に開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【００５３】
本変形例によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３４を得ることが出来る。また、電極１８が凹状の断面を有するため、電極１８の表面に配設される半田ボールがこれに凸状に接合されることによって接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００５４】
図８は、本発明の第３実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３５は、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１及び第１層１２が除去され、第２層１３が配設された側の面に電極１８が形成された構成を有する。支持基板１１及び第１層１２の除去は、水溶性材料から成る第１層１２を除去し、支持基板１１と第２層１３とを分離することによって行う（図示せず）。本実施形態の配線基板３５では、第２層１３は金属から成るため、図８では符号１３ｂで示す。
【００５５】
第２層１３ｂは、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。本実施形態では、第２層１３ｂは金属から構成される。第２層１３ｂの好適な例としては、例えば、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくはこれら材料の複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成される。本実施形態では、サブトラクティブ法により銅で形成する。
【００５６】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び、半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図８における配線構造体１７では、第２層１３ｂに接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００５７】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００５８】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００５９】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００６０】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００６１】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００６２】
本実施形態によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３５を得ることが出来る。また、電極１８が、電極１８の表面を覆って形成される半田ボールの内部に凸状に接合されることによって、接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００６３】
図９は、第３実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３６は、最下層の配線層１４に接していない側の第２層１３ｂの面上に電極１８が形成されていること以外は、図８に示した配線基板３５と同様の構成を有している。配線基板３６では、最下層の配線層１４と接していない側の第２層１３ｂの面上にのみ電極１８を形成しているが、第２層１３ｂの側面にも電極１８が形成されていても構わない。以下に、異なる部分の説明を記載する。本変形例の配線基板３６でも、第２層１３は金属から成るため、図９では符号１３ｂで示す。
【００６４】
配線基板３６では、最下層の配線層１４と接していない側の第２層１３ｂの面上に電極１８が形成されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成した後、第２層１３ｂの表面に無電解めっき法により形成してもよい。
【００６５】
本変形例によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３６を得ることが出来る。また、電極１８が、電極１８の表面を覆って形成される半田ボールの内部に凸状に接合されることによって、接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００６６】
図８及び図９で、配線構造体１７の最下層の配線層１４と第２層１３ｂとを同じ横幅で示したが、この関係に限定されることはなく、配線層１４の平面形状が第２層１３ｂの平面形状より小さくても構わない。また、配線構造体１７の最下層が配線層１４でなく、第２層１３ｂがビア２３に接続される構成であっても構わない。
【００６７】
図１０は、本発明の第４実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３７は、図６〜９に示した配線基板３３〜３６と異なり、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１、第１膜１２、及び第２膜１３を除去した構成を有している。図６に示した配線基板３３と同様に、第１膜１２を除去することによって支持基板１１と配線構造体１７及び第２層１３とを分離した後、第２膜１３を完全に除去することによって得られる。
【００６８】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１０における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４が配設されるが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００６９】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００７０】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００７１】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００７２】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００７３】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００７４】
配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【００７５】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させる。
【００７６】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００７７】
なお、前述の各実施形態において、第２層１３（１３ａ，１３ｂ）に接する側の配線構造体１７の面、又は、配線構造体１７の所望の位置に、回路のノイズフィルタの役割を果たすコンデンサが配設されていてもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、酸化チタン、酸化タンタル、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【００７８】
更に、配線構造体１７の絶縁層１５の何れか一層若しくは複数層を、誘電率が９以上の材料で構成し、その上下の配線層１４の所望の位置に対向電極を形成することによって回路のノイズフィルタとして機能するコンデンサを形成してもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【００７９】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す部分断面図である。本実施形態は、図１に示した配線基板１０を製造する製造方法を示している。なお、各工程間で適宜に洗浄及び熱処理を行う。
【００８０】
先ず、図１１（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化などの処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【００８１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２の材料が液状であれば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等を用いて形成し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【００８２】
第１層１２は水溶性材料で形成され、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【００８３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【００８４】
なお、図３の配線基板３０の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。また、図４の配線基板３１の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２の形成に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【００８５】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【００８６】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。
【００８７】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【００８８】
次に、図１１（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【００８９】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００９０】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００９１】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【００９２】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法で形成された給電層を用いたセミアディティブ法により、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように電極１６を形成する。
【００９３】
本実施形態によれば、図１に示した配線基板１０を効率的に製造できる。
【００９４】
図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１１に後続する工程を示している。本実施形態では、図１１に示した配線基板の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。図１２（ａ）は、図１１に示した配線基板の製造方法によって製造された配線基板を示している。
【００９５】
先ず、図１１（ａ）〜（ｄ）に示した工程によって、図１２（ａ）に示す配線基板を製造する。次に、図１２（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸す、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、又は噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【００９６】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤から成るため、ＮＭＰ、及びジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【００９７】
支持基板１１を除去した後に得られる図１２（ｂ）の配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７を効率的に製造できる。図６の配線基板３３は、次のように製造できる。第２層１３ａ上に配線層１４を形成する際に、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【００９８】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００９９】
また、図７の配線基板３４は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１００】
また、図８の配線基板３５は、次のように製造できる。チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせを用い、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０１０１】
更に、図９の配線基板３６は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法により第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０１０２】
更に、図１０の配線基板３７は、次のように製造できる。第２層１３上に配線層１４を形成する際に、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって形成する。
【０１０３】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１０４】
図１３は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４０は、図１に示した配線基板１０上に半導体素子２１を搭載した構成を有する。図１３では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。
【０１０５】
半導体装置４０では、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。電極１６と半導体素子２１の電極（図示せず）とが半田ボール２０を介して接続され、アンダーフィル１９が充填されている。
【０１０６】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１０７】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７を分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１０８】
第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部が形成され、その縁部を超える位置まで第２層１３が形成される。
【０１０９】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１と縁部が揃うように形成され、第２層１３が支持基板１１の側面まで形成される。また、図４の配線基板３１に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１の側面まで形成され、第２層１３が第１層１２の縁部を超える位置まで形成される。更に、図５の配線基板３２に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１の底面まで回り込むように形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成される。
【０１１０】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１１１】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【０１１２】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【０１１３】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【０１１４】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１１５】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に形成されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１１６】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成される。
【０１１７】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【０１１８】
アンダーフィル１９はエポキシ系の材料から成り、半導体素子２１が半田ボール２０を介して接続された後に、充填される。半田ボール２０は、半田材料から成る微小ボールで、半導体素子２１の電極上にボール転写や印刷法により形成される。半田ボール２０の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜に選択できる。
【０１１９】
本実施形態により、配線構造体１７が支持基板１１に安定して保持された状態で半導体素子２１を搭載できるため、接続信頼性の高い半導体装置を製造できる。また、支持基板１１を半導体素子２１に近い熱膨張係数の材料で構成しているので、狭ピッチでの接続を安定して行うことができる。更に、支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、半導体素子２１が搭載された配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【０１２０】
図１４は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４１は、図１３に示した半導体装置４０から支持基板１１を分離した後、第２層１３を選択的に除去した構成、又は、図６に示した配線基板３３上に半田ボール２０等を介して半導体素子２１を搭載した構成を有する。図６の配線基板３３や図１３の半導体装置４０等と同一符号の構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、図７〜１０に示した配線基板３４〜３７上に半導体素子２１を搭載した構成としても構わない。
【０１２１】
図１４では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じて別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１２２】
半導体装置４１で、電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａの開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１２３】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１２４】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１２５】
なお、図７の配線基板３４を用いる場合について下記に示す。電極１８は、開口部２５内に露出する配線構造体１７の最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第２層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１２６】
また、図８の配線基板３５を用いる場合について下記に示す。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成する。
【０１２７】
更に、図９の配線基板３６を用いる場合について下記に示す。第２層１３ｂの配線構造体１７と接していない側の面上に電極１８が配設されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成した後、第２層１３ｂの表面に無電解めっき法により形成してもよい。
【０１２８】
更に、図１０の配線基板３７を用いる場合について下記に示す。配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって、電極１８を形成できる。
【０１２９】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１３０】
本実施形態によれば、配線基板が薄い厚みを有し、且つ配線回路が高密度化されているので、高速伝送特性に優れ、高周波信号にも対応可能な半導体装置を実現できる。
【０１３１】
図１５は、本発明の第９実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４２は、図１に示した配線基板１０上に半田ボール２０等を介して半導体素子２１を搭載し、封止樹脂２２でモールディングした構成を有する。図１５では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態で基板にペーストや接着剤により固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。
【０１３２】
半導体装置４２では、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。電極１６と半導体素子２１の電極（図示せず）とが半田ボール２０により接続され、アンダーフィル１９が充填され、封止樹脂２２でモールディングされている。
【０１３３】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１３４】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７を分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１３５】
第２層１３は、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われる構成を有する。第１層１２は、その平面形状が支持基板１１よりも小さく、第２層１３の平面形状は、支持基板１１とほぼ同じ大きさである。この構造により、第１層１２の側面が第２層１３によって覆われる。
【０１３６】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１と縁部が揃うように形成され、第２層１３が支持基板１１の側面まで形成されている。更に、図４の配線基板３１に対応する構造では、支持基板１１の側面まで第１層１２が形成され、第２層１３は第１層１２の縁部を超える位置まで形成されている。更に、図５の配線基板３２に対応する構造では、支持基板１１の底面まで第１層１２が回り込んで形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成されている。
【０１３７】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１３８】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【０１３９】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１５における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【０１４０】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【０１４１】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１４２】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１４３】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【０１４４】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【０１４５】
アンダーフィル１９はエポキシ系の材料から成り、半導体素子２１が半田ボール２０を介して接続された後に、充填される。半田ボール２０は、半田材料から成る微小ボールで、半導体素子２１の電極上にボール転写や印刷法により形成される。半田ボール２０の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜に選択できる。封止樹脂２２は、エポキシ系の材料にシリカフィラーを混ぜた材料から成り、搭載される半導体素子２０と接続部分の配線を覆うように金型を用いたトランスファーモールディング法や印刷法などで形成される。
【０１４６】
本実施形態によれば、支持基板１１に安定保持された状態で、配線構造体１７上に半導体素子２１を搭載できるため、高い接続信頼性を有する半導体装置を構成できる。また、支持基板１１を半導体素子２１の熱膨張係数に近い材料で構成しているので、狭ピッチでの接続を安定に行うことができる。更に、支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、半導体素子２１が搭載された配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【０１４７】
図１６は、本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４３は、図１５に示した半導体装置４２から支持基板１１を分離した後、第２層１３を選択的に除去した構成、又は、図６に示した配線基板３３上に半導体素子２１を搭載し、モールディングした構成を有する。図６の配線基板３３や図１５の半導体装置４２等と同一符号の構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、図７〜１０に示した配線基板３４〜３７上に半導体素子２１を搭載し、モールディングした構成としても構わない。
【０１４８】
図１６では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態で基板にペーストや接着剤により固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１４９】
電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａの開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１５０】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１５１】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１５２】
なお、図７に示した配線基板３４を用いる場合について下記に示す。電極１８は、第２層１３ａの開口部２５内に露出する配線構造体１７の最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第２層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１５３】
また、図８に示した配線基板３５を用いる場合について下記に示す。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成する。
【０１５４】
更に、図９に示した配線基板３６を用いる場合について下記に示す。第２層１３ｂの配線構造体１７と接していない側の面上に電極１８が配設されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、第２層１３ｂをサブトラクティブ法により電極形状としてから表面に無電解めっき法によって形成してもよい。
【０１５５】
更に、図１０に示した配線基板３７を用いる場合について下記に示す。配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１５６】
最下層の配線層１４の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることで形成される。
【０１５７】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１５８】
本実施形態によれば、配線基板が薄い厚みを有し、且つ配線回路が高密度化されているので、高速伝送特性に優れ、高周波信号にも対応可能な半導体装置を実現できる。
【０１５９】
なお、前述の各実施形態において、第２層１３（１３ａ，１３ｂ）に接する側の配線構造体１７の面、又は、配線構造体１７の所望の位置に、回路のノイズフィルタの役割を果たすコンデンサが配設されていてもよい。コンデンサを構成する誘電体材料としては、酸化チタン、酸化タンタル、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【０１６０】
更に、配線構造体１７の絶縁層１５の何れか一層若しくは複数層を、誘電率が９以上の材料で構成し、その上下の配線層１４の所望の位置に対向電極を形成することによって回路のノイズフィルタとして機能するコンデンサを形成してもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【０１６１】
図１７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１３に示した半導体装置４０の製造方法を示している。図１７（ｅ）では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。なお、各工程間において適宜洗浄及び熱処理を行う。
【０１６２】
先ず、図１７（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化など処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１６３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２の材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【０１６４】
第１層１２は水溶性材料で形成され、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１６５】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【０１６６】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。また、図４の配線基板３１に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２に対応する構造の形成に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【０１６７】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１６８】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。
【０１６９】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【０１７０】
次に、図１７（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【０１７１】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１７２】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１７３】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【０１７４】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法による給電層を用いたセミアディティブ法により銅２μｍ、ニッケル３μｍ及び金１μｍを最表面が金になる順に積層した電極１６を形成する。
【０１７５】
次に、図１７（ｅ）に示すように、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装により半導体素子２１を搭載し、アンダーフィル１９を充填する。フリップチップ実装は、半導体素子２１の電極（図示せず）にボール転写や印刷法により半田ボール２１を形成し、配線基板１１上にフラックスを供給した後にフリップチップマウンターを用いて配線基板１１にフラックスの粘着性を利用して仮置きする。その後、リフローを行い、配線基板１１と半導体素子２１を接続し、フラックスを洗浄する。その後、アンダーフィル１９を半導体素子２１の２若しくは３辺から充填し、熱処理を施して硬化させる。
【０１７６】
本実施形態によれば、図１３に示した半導体装置４０を効率的に製造できる。
【０１７７】
図１８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１７に後続する工程を示している。本実施形態では、図１７に示した半導体装置の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。なお、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法に示したように、支持基板１１を除去した後に配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ製造することも可能である。
【０１７８】
先ず、図１７（ａ）〜（ｅ）に示した工程によって、図１８（ａ）に示す半導体装置を形成する。次に、図１８（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸すか、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【０１７９】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤のため、ＮＭＰ、及びジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【０１８０】
支持基板１１を除去した後に得られる図１８（ｂ）の半導体装置の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ効率的に製造できる。配線基板の底面の加工により形成される電極１８は、別基板に実装する際の外部端子として使用できる。また、電極１８上に別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１８１】
図６の配線基板３３に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１８２】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１８３】
図７の配線基板３４に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１８４】
また、図８の配線基板３５に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせを用い、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０１８５】
更に、図９の配線基板３６に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法によって第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０１８６】
更に、図１０の配線基板３７に対応する構造は、次のように製造できる。最下層の配線層１４の形成に際して、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって形成する。
【０１８７】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１８８】
本実施形態によれば、図１６に示した半導体装置４３等を効率的に製造できる。
【０１８９】
図１９（ａ）〜（ｄ）、及び、図２０（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態は、図１５に示した半導体装置４２を製造する製造方法を示している。図２０では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。なお、各工程間において適宜洗浄及び熱処理を行う。
【０１９０】
先ず、図１９（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化など処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１９１】
次に、図１９（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２用の材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【０１９２】
第１層１２は水溶性材料で形成し、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成する。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１９３】
次に、図１９（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【０１９４】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。更に、図４の配線基板３１に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【０１９５】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１９６】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成する。
【０１９７】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成する。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【０１９８】
次に、図１９（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成する。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【０１９９】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０２００】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０２０１】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【０２０２】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法で形成された給電層を用いたセミアディティブ法により、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように電極１６を形成する。
【０２０３】
次に、図２０（ｅ）に示すように、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装により半導体素子２１を搭載し、アンダーフィル１９を充填する。フリップチップ実装は、半導体素子２１の電極（図示せず）にボール転写や印刷法により半田ボール２１を形成し、配線基板１１上にフラックスを供給した後にフリップチップマウンターを用いて配線基板にフラックスの粘着性を利用して仮置きする。その後、リフローを行い、配線基板１１と半導体素子２１を接続し、フラックスを洗浄する。その後、アンダーフィル１９を半導体素子２１の２若しくは３辺から充填し、熱処理を施して硬化させる。
【０２０４】
次に、図２０（ｆ）に示すように、金型を用いたトランスファーモールディング法や印刷法などにより、エポキシ系の材料にシリカフィラーを混ぜた材料から成る封止樹脂を、搭載される半導体素子２０と接続部分の配線を覆うように形成する。
【０２０５】
本実施形態によれば、図１５に示した半導体装置４２を効率的に製造できる。
【０２０６】
図２１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１４実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図２０に後続する工程を示している。本実施形態では、図２０に示した半導体装置の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。なお、第６実施形態に係る配線基板の製造方法で説明したように、支持基板１１を除去した後に配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７をそれぞれ製造することも可能である。
【０２０７】
先ず、図１９（ａ）〜（ｄ）、及び、図２０（ｅ）、（ｆ）に示した工程によって、図２１（ａ）に示す半導体装置を形成する。次に、図２１（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸すか、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【０２０８】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤のため、ＮＭＰ、ジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【０２０９】
支持基板１１を除去した後に得られる図２１（ｂ）に示した半導体装置の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ効率的に製造できる。配線基板の底面の加工により形成される電極１８は、別基板に実装する際の外部端子として使用できる。また、電極１８上に別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０２１０】
図６に示した配線基板３３に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０２１１】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０２１２】
図７に示した配線基板３４に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０２１３】
また、図８に示した配線基板３５に対応する構造は、次のように製造できる。チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０２１４】
更に、図９に示した配線基板３６に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法により第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０２１５】
更に、図１０に示した配線基板３７に対応する構造は、次のように製造できる。最下層の配線層１４の形成に際して、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることで形成される。
【０２１６】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０２１７】
本実施形態によれば、半導体装置の第１０実施形態に係る半導体装置４３を効率的に製造できる。
【０２１８】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法も、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図２】図１の配線基板の縁部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】第１実施形態の第１変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図４】第１実施形態の第２変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図５】第１実施形態の第３変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図７】第２実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】図２０（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図１９に後続する工程を工程順に示す断面図である。
【図２１】図２１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１４実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１０，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７：配線基板
１１：支持基板
１２：第１層
１３：第２層
１３ａ：有機材料から成る第２層
１３ｂ：金属から成る第２層
１４：配線層
１５：絶縁層
１６：電極
１７：配線構造体
１８：電極
１９：アンダーフィル
２０：半田ボール
２１：半導体素子
２２：封止樹脂
２３：ビア
２４：密着層
２５：開口部
４０，４１，４２，４３：半導体装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、及び、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体装置、並びに、それらの製造方法に関し、特に、高速伝送特性に優れた薄型の配線基板を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末等の電子機器の小型化及び薄型化が図られ、電子機器に内蔵される半導体素子や、これら半導体素子と実装基板との間の配線を行う配線基板について、薄型化が進められている。また、ＬＳＩチップ等の半導体素子では、高速化及び高機能化に伴って端子数が増加し、これにフリップチップ接続される配線基板の高密度化が要請されている。
【０００３】
従来、配線基板として、複数層の絶縁基板の間に配線パターンを形成して積層し、これらの絶縁基板を貫通して形成されたスルーホールを介して層間の配線接続を行うビルドアップ基板や、テープ基材の表面に配線パターンを形成したテープ基板が一般的に用いられている。しかし、ビルドアップ基板では、絶縁基板が厚く、また、広い表面積を占有するスルーホールを必要とするため、配線回路の高密度化が困難である。また、テープ基板では、テープ基材の伸縮が大きくパターンの位置精度が劣るため、同様に配線回路の高密度化が困難である。このため、これらの配線基板では、配線回路の高密度化によって、信号伝送の高速化を実現することが困難である。
【０００４】
上記問題を解決する配線基板の製造方法として、支持基板上に配線構造体を形成した後、支持基板を配線構造体から剥離する方法が提案されている。特許文献１、２では、支持基板上に低い密着性を有する膜を形成する方法が記載されている。特許文献１では、ステンレス板から成る支持基板の表面に、ニッケルめっきを施す。このニッケルめっきが施された支持基板上に配線構造体を形成し、支持基板とニッケルめっきとの界面で配線構造体を剥離している。特許文献２では、セラミック基板から成る支持基板上にスパッタ法によりＣｕ薄膜を成膜する。このＣｕ薄膜が成膜された支持基板上に配線構造体を形成し、支持基板とＣｕ薄膜との界面で配線構造体を剥離している。
【０００５】
また、特許文献３では、支持基板を構成するガラス基板上に配線構造体を形成し、ガラス基板の底面からＫｒＦレーザを照射する。これによって、配線構造体の最下層を構成する樹脂膜の底面をアブレーションし、配線構造体を剥離している。
【０００６】
しかし、特許文献１、２では、支持基板との間で低い密着性を有する膜上に配線構造体を形成するので、配線構造体を形成する際に、配線構造体が支持基板からランダムに剥離する等の現象が生じ、支持基板上に配線構造体を安定して形成できない問題があった。また、特許文献２では、熱処理を施すことによって、Ｃｕ原子がセラミックの内部へ拡散し、セラミックとＣｕ薄膜との間の密着力が変化して、剥離工程での制御が困難になる問題もあった。
【０００７】
特許文献１、２の問題に対して、特許文献３では、ガラス基板上に配線構造体を安定して形成できると共に、樹脂膜の底面をアブレーションすることによって、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。しかし、支持基板を構成する材料が使用するレーザ光を透過する材料に限定されるため、支持基板の選択範囲が著しく限定される問題がある。また、アブレーションによって、樹脂膜の底面の平坦性が損なわれ、或いは樹脂膜の物性が変化する問題もある。つまり、アブレーションは樹脂を分子レベルで熱分解して、気化させる手法であるため、処理を行った樹脂膜の機械特性や電気特性が劣化し、必要な特性が得られない恐れがある。
【０００８】
上記問題に対して、特許文献４では、支持基板上に水溶性塗料膜を介して配線構造体を形成することを提案している。
【特許文献１】特開２００２−３４３９２３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２６２４号公報
【特許文献３】特開２０００−１９６２４３号公報
【特許文献４】特開平７−２０２４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４によれば、水溶性塗料膜を水に溶かすことによって、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。また、水溶性塗料膜が高い密着力を有するので、配線構造体を安定して形成できる。しかし、同文献に記載の配線基板では、水溶性塗料膜上に配線構造体を形成するので、この水溶性塗料膜を溶かす恐れがある、水を処理液として用いた水系プロセスを使用して配線構造体を形成することが出来ない。今後開発が予想される更に微細化された配線基板を製造するためには、めっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスを用いることが必須であり、同文献に記載の配線基板では、これらの水系プロセスを用いることによって、そのような配線基板を製造することが出来ない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、水系プロセスを用いて、支持基板上に安定して配線構造体を形成できると共に、配線構造体を支持基板から容易に剥離できる、配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る配線基板は、支持基板と、該支持基板上に密着層を介して配設された配線構造体とを備える配線基板において、
前記密着層が、水溶性材料から成る第１層と、該第１層の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る半導体装置は、上記配線基板と、該配線基板上に搭載された１又は複数の半導体素子とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る配線基板の製造方法は、支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体上に１又は複数の半導体素子を搭載する工程と、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る配線基板及び半導体装置によれば、第１層が水溶性材料から成るので、第１層を水を含む処理液で溶かすことによって第２層及び配線構造体を支持基板から容易に剥離できる。また、第１層を高い密着性を有する材料で構成することによって、半導体素子を安定して配線構造体上に接続できる。
【００１６】
また、それらの製造に際して、水溶性材料から成る第１層に、他の層との間で高い密着性を有する材料を用いることが出来るので、密着層の剥離を防ぎ、配線構造体を支持基板上に安定して形成できる。これによって、配線基板の高い歩留まりを得ることが出来る。更に、水溶性材料から成る第１層の全面が、耐水性材料から成る第２層で覆われるので、配線構造体の形成に際して、めっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスを用いることが出来る。これによって、高密度化された配線基板を製造でき、配線パターンの微細化や電極の狭ピッチ化を実現できる。
【００１７】
本発明に係る配線基板では、前記第２層を、耐水性を有する有機樹脂膜又は金属膜で構成できる。本発明に係る配線基板では、前記支持基板を、半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、及びプリント板の何れかで構成できる。これらの支持基板から、熱膨張係数が搭載する半導体素子に近いものを選択して用いることにより、狭い電極ピッチを有する半導体素子を安定して、配線構造体上に接続できる。
【００１８】
本発明に係る配線基板の好適な実施態様では、前記第１層の縁部が前記支持基板の側面の一部に形成され、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の側面に接している。或いは、前記第１層の縁部が、前記支持基板の底面にまで延び、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の底面に接している。第２層の縁部を支持基板から容易に除去し、第１層を露出させることが出来る。
【００１９】
本発明に係る半導体装置では、前記配線基板上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を備えることが出来る。第１層を溶かして第２層及び支持基板を剥離する際に、配線基板上の電極や半導体素子が、モールド樹脂によって水を含む処理液から保護される。
【００２０】
本発明の配線基板の製造方法では、前記第２層上に配線構造体を形成する工程に後続して、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程を更に有することが出来る。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法では、好適には、前記剥離する工程に先立って、前記配線構造体上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を形成する工程を更に有する。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記第２層を金属層とし、前記剥離する工程に後続して、該金属層をパターニングする工程を更に有することが出来る。第２層を電極として利用できる。この場合、前記パターニングした金属層の表面に、電極を形成する工程を更に有することが出来る。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記第２層を絶縁層とし、前記剥離する工程に後続して、該剥離工程によって露出した前記絶縁層をパターニングして、前記配線構造体の配線の一部を露出させる工程を更に有することが出来る。この場合、前記露出した配線の表面に、電極を形成する工程を更に有することが出来る。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記配線構造体の最下層がパターニングされた金属層から成り、前記第２層を剥離して前記パターニングされた金属層を露出させる工程を更に有することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照し、本発明に係る実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板１０は、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。
【００２６】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【００２７】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７とを分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えば、ポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料で形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【００２８】
第２層１３は、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。図２に、図１の配線基板１０の縁部近傍を拡大して示す。同図では、支持基板１１、及び、第１層１２と第２層１３とで構成される密着層２４について示している。第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われる構成を有する。第１層１２は、その平面形状が支持基板１１よりも小さく、第２層１３の平面形状は、支持基板１１とほぼ同じ大きさである。この構造により、第１層１２の側面が第２層１３によって覆われる。
【００２９】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例としては、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【００３０】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することもできる。図１における配線構造体１７では、第２層１３上に配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３上に絶縁層１５を配設しても構わない。
【００３１】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述の如くように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線層１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００３２】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることでによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００３３】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため、少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００３４】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００３５】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に埋め込まれたビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００３６】
本実施形態によれば、製造に際して、支持基板１１と第１層１２、及び第１層１２と第２層１３がそれぞれ高い密着性で保持された状態で配線構造体１７が形成されるので、支持基板１１上に配線構造体１７を安定して形成できる。また、水溶性材料から成る第１層１２を耐水性材料から成る第２層１３が覆っていることによって、めっき法やウェットエッチング等の水系プロセスを用いることが出来、配線を微細化させることが出来る。支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【００３７】
図３〜５は、第１実施形態の第１〜第３変形例に係る配線基板について、図２に相当する断面をそれぞれ示す部分断面図である。図３の配線基板３０では、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部と揃うように形成され、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面まで形成されている。図４の配線基板３１では、支持基板１１の側面まで第１層１２が形成され、第２層１３は第１層１２の縁部を超える位置まで形成されている。図５の配線基板３２では、支持基板１１の底面まで第１層１２が回り込んで形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成されている。
【００３８】
なお、図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【００３９】
図６は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３３は、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１と第１層１２が除去され、第２層１３が配設された側の面に電極１８が形成された構成を有する。支持基板１１及び第１層１２の除去は、水溶性材料から成る第１層１２を除去し、支持基板１１と第２層１３とを分離することによって行う（図示せず）。本実施形態の配線基板３３では、第２層１３は有機材料から成るため、図６では符号１３ａで示す。
【００４０】
第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。本実施形態では、第２層１３ａは有機材料から成るため、表面保護の絶縁膜、つまりソルダーレジストとして使用できる。第２層１３ａの好適な例としては、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等が挙げられる。本実施形態ではポリイミド樹脂を用いる。
【００４１】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図６における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００４２】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００４３】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００４４】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００４５】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００４６】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００４７】
電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａに形成された開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【００４８】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などを用いて第２層１３ａの所望の位置に開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【００４９】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３３を得ることが出来る。基板の底面では、第２層１３ａがソルダーレジストとして機能し、電極１８上に形成される半田ボールの転がりを防止できる。
【００５１】
図７は、第２実施形態の変形例に係る配線基板の断面図を示している。配線基板３４は、電極１８の構成が異なることを除いては、第２実施形態の配線基板３３と同様の構成を有している。以下に、異なる部分の説明を記載する。本変形例の配線基板３４でも、第２層１３は有機材料から成るため、図７では符号１３ａで示す。
【００５２】
電極１８は、開口部２５内に露出する最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第１層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などを用いて第２層１３ａの所望の位置に開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【００５３】
本変形例によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３４を得ることが出来る。また、電極１８が凹状の断面を有するため、電極１８の表面に配設される半田ボールがこれに凸状に接合されることによって接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００５４】
図８は、本発明の第３実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３５は、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１及び第１層１２が除去され、第２層１３が配設された側の面に電極１８が形成された構成を有する。支持基板１１及び第１層１２の除去は、水溶性材料から成る第１層１２を除去し、支持基板１１と第２層１３とを分離することによって行う（図示せず）。本実施形態の配線基板３５では、第２層１３は金属から成るため、図８では符号１３ｂで示す。
【００５５】
第２層１３ｂは、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。本実施形態では、第２層１３ｂは金属から構成される。第２層１３ｂの好適な例としては、例えば、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくはこれら材料の複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成される。本実施形態では、サブトラクティブ法により銅で形成する。
【００５６】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び、半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図８における配線構造体１７では、第２層１３ｂに接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００５７】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００５８】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００５９】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００６０】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００６１】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００６２】
本実施形態によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３５を得ることが出来る。また、電極１８が、電極１８の表面を覆って形成される半田ボールの内部に凸状に接合されることによって、接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００６３】
図９は、第３実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３６は、最下層の配線層１４に接していない側の第２層１３ｂの面上に電極１８が形成されていること以外は、図８に示した配線基板３５と同様の構成を有している。配線基板３６では、最下層の配線層１４と接していない側の第２層１３ｂの面上にのみ電極１８を形成しているが、第２層１３ｂの側面にも電極１８が形成されていても構わない。以下に、異なる部分の説明を記載する。本変形例の配線基板３６でも、第２層１３は金属から成るため、図９では符号１３ｂで示す。
【００６４】
配線基板３６では、最下層の配線層１４と接していない側の第２層１３ｂの面上に電極１８が形成されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成した後、第２層１３ｂの表面に無電解めっき法により形成してもよい。
【００６５】
本変形例によれば、基板の上面及び底面に電極１６，１８を有する薄型の配線基板３６を得ることが出来る。また、電極１８が、電極１８の表面を覆って形成される半田ボールの内部に凸状に接合されることによって、接合強度が高まり、半田ボールの接続信頼性が向上する。
【００６６】
図８及び図９で、配線構造体１７の最下層の配線層１４と第２層１３ｂとを同じ横幅で示したが、この関係に限定されることはなく、配線層１４の平面形状が第２層１３ｂの平面形状より小さくても構わない。また、配線構造体１７の最下層が配線層１４でなく、第２層１３ｂがビア２３に接続される構成であっても構わない。
【００６７】
図１０は、本発明の第４実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。配線基板３７は、図６〜９に示した配線基板３３〜３６と異なり、図１に示した配線基板１０で、支持基板１１、第１膜１２、及び第２膜１３を除去した構成を有している。図６に示した配線基板３３と同様に、第１膜１２を除去することによって支持基板１１と配線構造体１７及び第２層１３とを分離した後、第２膜１３を完全に除去することによって得られる。
【００６８】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１０における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４が配設されるが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【００６９】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【００７０】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００７１】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００７２】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【００７３】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【００７４】
配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【００７５】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させる。
【００７６】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００７７】
なお、前述の各実施形態において、第２層１３（１３ａ，１３ｂ）に接する側の配線構造体１７の面、又は、配線構造体１７の所望の位置に、回路のノイズフィルタの役割を果たすコンデンサが配設されていてもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、酸化チタン、酸化タンタル、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【００７８】
更に、配線構造体１７の絶縁層１５の何れか一層若しくは複数層を、誘電率が９以上の材料で構成し、その上下の配線層１４の所望の位置に対向電極を形成することによって回路のノイズフィルタとして機能するコンデンサを形成してもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【００７９】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す部分断面図である。本実施形態は、図１に示した配線基板１０を製造する製造方法を示している。なお、各工程間で適宜に洗浄及び熱処理を行う。
【００８０】
先ず、図１１（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化などの処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【００８１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２の材料が液状であれば、スピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等を用いて形成し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【００８２】
第１層１２は水溶性材料で形成され、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【００８３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【００８４】
なお、図３の配線基板３０の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。また、図４の配線基板３１の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２の形成に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【００８５】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【００８６】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。
【００８７】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【００８８】
次に、図１１（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【００８９】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【００９０】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【００９１】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【００９２】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法で形成された給電層を用いたセミアディティブ法により、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように電極１６を形成する。
【００９３】
本実施形態によれば、図１に示した配線基板１０を効率的に製造できる。
【００９４】
図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１１に後続する工程を示している。本実施形態では、図１１に示した配線基板の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。図１２（ａ）は、図１１に示した配線基板の製造方法によって製造された配線基板を示している。
【００９５】
先ず、図１１（ａ）〜（ｄ）に示した工程によって、図１２（ａ）に示す配線基板を製造する。次に、図１２（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸す、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、又は噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【００９６】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤から成るため、ＮＭＰ、及びジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【００９７】
支持基板１１を除去した後に得られる図１２（ｂ）の配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７を効率的に製造できる。図６の配線基板３３は、次のように製造できる。第２層１３ａ上に配線層１４を形成する際に、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【００９８】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【００９９】
また、図７の配線基板３４は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１００】
また、図８の配線基板３５は、次のように製造できる。チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせを用い、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０１０１】
更に、図９の配線基板３６は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法により第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０１０２】
更に、図１０の配線基板３７は、次のように製造できる。第２層１３上に配線層１４を形成する際に、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって形成する。
【０１０３】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１０４】
図１３は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４０は、図１に示した配線基板１０上に半導体素子２１を搭載した構成を有する。図１３では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。
【０１０５】
半導体装置４０では、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。電極１６と半導体素子２１の電極（図示せず）とが半田ボール２０を介して接続され、アンダーフィル１９が充填されている。
【０１０６】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１０７】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７を分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１０８】
第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部が形成され、その縁部を超える位置まで第２層１３が形成される。
【０１０９】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１と縁部が揃うように形成され、第２層１３が支持基板１１の側面まで形成される。また、図４の配線基板３１に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１の側面まで形成され、第２層１３が第１層１２の縁部を超える位置まで形成される。更に、図５の配線基板３２に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１の底面まで回り込むように形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成される。
【０１１０】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１１１】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【０１１２】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【０１１３】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【０１１４】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１１５】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に形成されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１１６】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成される。
【０１１７】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【０１１８】
アンダーフィル１９はエポキシ系の材料から成り、半導体素子２１が半田ボール２０を介して接続された後に、充填される。半田ボール２０は、半田材料から成る微小ボールで、半導体素子２１の電極上にボール転写や印刷法により形成される。半田ボール２０の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜に選択できる。
【０１１９】
本実施形態により、配線構造体１７が支持基板１１に安定して保持された状態で半導体素子２１を搭載できるため、接続信頼性の高い半導体装置を製造できる。また、支持基板１１を半導体素子２１に近い熱膨張係数の材料で構成しているので、狭ピッチでの接続を安定して行うことができる。更に、支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、半導体素子２１が搭載された配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【０１２０】
図１４は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４１は、図１３に示した半導体装置４０から支持基板１１を分離した後、第２層１３を選択的に除去した構成、又は、図６に示した配線基板３３上に半田ボール２０等を介して半導体素子２１を搭載した構成を有する。図６の配線基板３３や図１３の半導体装置４０等と同一符号の構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、図７〜１０に示した配線基板３４〜３７上に半導体素子２１を搭載した構成としても構わない。
【０１２１】
図１４では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じて別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１２２】
半導体装置４１で、電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａの開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１２３】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１２４】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１２５】
なお、図７の配線基板３４を用いる場合について下記に示す。電極１８は、開口部２５内に露出する配線構造体１７の最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第２層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１２６】
また、図８の配線基板３５を用いる場合について下記に示す。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成する。
【０１２７】
更に、図９の配線基板３６を用いる場合について下記に示す。第２層１３ｂの配線構造体１７と接していない側の面上に電極１８が配設されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成した後、第２層１３ｂの表面に無電解めっき法により形成してもよい。
【０１２８】
更に、図１０の配線基板３７を用いる場合について下記に示す。配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって、電極１８を形成できる。
【０１２９】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１３０】
本実施形態によれば、配線基板が薄い厚みを有し、且つ配線回路が高密度化されているので、高速伝送特性に優れ、高周波信号にも対応可能な半導体装置を実現できる。
【０１３１】
図１５は、本発明の第９実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４２は、図１に示した配線基板１０上に半田ボール２０等を介して半導体素子２１を搭載し、封止樹脂２２でモールディングした構成を有する。図１５では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態で基板にペーストや接着剤により固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。
【０１３２】
半導体装置４２では、支持基板１１上に、水溶性の絶縁材料から成る第１層１２、及び耐水性の絶縁材料又は金属から成る第２層１３が順に積層され、第２層１３上に、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から構成される配線構造体１７が配設されている。第１層１２と第２層１３は、支持基板１１と配線構造体１７とを密着させる密着層２４を構成する。電極１６と半導体素子２１の電極（図示せず）とが半田ボール２０により接続され、アンダーフィル１９が充填され、封止樹脂２２でモールディングされている。
【０１３３】
支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１３４】
第１層１２は、支持基板１１と第２層１３及び配線構造体１７を分離するために配設される。第１層１２の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１３５】
第２層１３は、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われる構成を有する。第１層１２は、その平面形状が支持基板１１よりも小さく、第２層１３の平面形状は、支持基板１１とほぼ同じ大きさである。この構造により、第１層１２の側面が第２層１３によって覆われる。
【０１３６】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造では、第１層１２が支持基板１１と縁部が揃うように形成され、第２層１３が支持基板１１の側面まで形成されている。更に、図４の配線基板３１に対応する構造では、支持基板１１の側面まで第１層１２が形成され、第２層１３は第１層１２の縁部を超える位置まで形成されている。更に、図５の配線基板３２に対応する構造では、支持基板１１の底面まで第１層１２が回り込んで形成され、第２層１３が第１層１２を覆うように形成されている。
【０１３７】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１３８】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜を用いる。
【０１３９】
配線構造体１７は、配線層１４、絶縁層１５、及び半導体素子などと電気的に接続するための電極１６を備える。配線層１４と絶縁層１５とを交互に積層して多層の回路を構成することも出来る。図１５における配線構造体１７では、第２層１３に接して配線層１４を配設しているが、この構造に限定されるものではなく、第２層１３に接して絶縁層１５を配設しても構わない。
【０１４０】
配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成され、その厚さは例えば５μｍである。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成される。
【０１４１】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１４２】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成され、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成される。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１４３】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成される。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成される。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４が形成され、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５が形成され、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部が形成される。
【０１４４】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成した構造としてもよい。本実施形態では、電極１６を、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように構成する。
【０１４５】
アンダーフィル１９はエポキシ系の材料から成り、半導体素子２１が半田ボール２０を介して接続された後に、充填される。半田ボール２０は、半田材料から成る微小ボールで、半導体素子２１の電極上にボール転写や印刷法により形成される。半田ボール２０の材料は、鉛錫の共晶半田や鉛フリーの半田材料から適宜に選択できる。封止樹脂２２は、エポキシ系の材料にシリカフィラーを混ぜた材料から成り、搭載される半導体素子２０と接続部分の配線を覆うように金型を用いたトランスファーモールディング法や印刷法などで形成される。
【０１４６】
本実施形態によれば、支持基板１１に安定保持された状態で、配線構造体１７上に半導体素子２１を搭載できるため、高い接続信頼性を有する半導体装置を構成できる。また、支持基板１１を半導体素子２１の熱膨張係数に近い材料で構成しているので、狭ピッチでの接続を安定に行うことができる。更に、支持基板１１の除去に際して、先ず、第２層１３の縁部を支持基板１１から除去することによって、第１層１２の縁部を露出させた後、水溶液を用いて第１層１２を除去することによって、半導体素子２１が搭載された配線構造体１７を支持基板１１から容易に剥離できる。
【０１４７】
図１６は、本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。半導体装置４３は、図１５に示した半導体装置４２から支持基板１１を分離した後、第２層１３を選択的に除去した構成、又は、図６に示した配線基板３３上に半導体素子２１を搭載し、モールディングした構成を有する。図６の配線基板３３や図１５の半導体装置４２等と同一符号の構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。なお、図７〜１０に示した配線基板３４〜３７上に半導体素子２１を搭載し、モールディングした構成としても構わない。
【０１４８】
図１６では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態で基板にペーストや接着剤により固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１４９】
電極１８は、配線構造体１７の最下層に配設され、第２層１３ａの開口部２５内に露出している。また、電極１８は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１５０】
電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１５１】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１５２】
なお、図７に示した配線基板３４を用いる場合について下記に示す。電極１８は、第２層１３ａの開口部２５内に露出する配線構造体１７の最下層の配線層１４及び開口部２５周辺の第２層１３ａを覆うように形成される。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８の形成に際しては、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１５３】
また、図８に示した配線基板３５を用いる場合について下記に示す。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極の形状に形成する。
【０１５４】
更に、図９に示した配線基板３６を用いる場合について下記に示す。第２層１３ｂの配線構造体１７と接していない側の面上に電極１８が配設されている。電極１８は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、電極１８の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。電極１８は、第２層１３ｂを給電層としたサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成してもよく、第２層１３ｂをサブトラクティブ法により電極形状としてから表面に無電解めっき法によって形成してもよい。
【０１５５】
更に、図１０に示した配線基板３７を用いる場合について下記に示す。配線構造体１７で最下層の配線層１４が電極１８として構成され、この配線層１４は、例えば複数の層が積層された構成を有し、例えば、その表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種類の金属、又は、合金で形成することが好ましい。
【０１５６】
最下層の配線層１４の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることで形成される。
【０１５７】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１５８】
本実施形態によれば、配線基板が薄い厚みを有し、且つ配線回路が高密度化されているので、高速伝送特性に優れ、高周波信号にも対応可能な半導体装置を実現できる。
【０１５９】
なお、前述の各実施形態において、第２層１３（１３ａ，１３ｂ）に接する側の配線構造体１７の面、又は、配線構造体１７の所望の位置に、回路のノイズフィルタの役割を果たすコンデンサが配設されていてもよい。コンデンサを構成する誘電体材料としては、酸化チタン、酸化タンタル、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【０１６０】
更に、配線構造体１７の絶縁層１５の何れか一層若しくは複数層を、誘電率が９以上の材料で構成し、その上下の配線層１４の所望の位置に対向電極を形成することによって回路のノイズフィルタとして機能するコンデンサを形成してもよい。コンデンサを構成する誘電体材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、又は、Ｎｂ２Ｏ５等の金属酸化物、ＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、又は、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｙＬａｙＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）等のペロブスカイト系材料、若しくはＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ系層状化合物であることが好ましい。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、コンデンサを構成する誘電体材料として、無機材料や磁性材料を混合した有機材料等を使用してもよい。
【０１６１】
図１７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１３に示した半導体装置４０の製造方法を示している。図１７（ｅ）では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。なお、各工程間において適宜洗浄及び熱処理を行う。
【０１６２】
先ず、図１７（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化など処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１６３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２の材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【０１６４】
第１層１２は水溶性材料で形成され、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成される。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１６５】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【０１６６】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。また、図４の配線基板３１に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２に対応する構造の形成に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【０１６７】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１６８】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成される。
【０１６９】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成される。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【０１７０】
次に、図１７（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成される。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【０１７１】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０１７２】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１７３】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【０１７４】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法による給電層を用いたセミアディティブ法により銅２μｍ、ニッケル３μｍ及び金１μｍを最表面が金になる順に積層した電極１６を形成する。
【０１７５】
次に、図１７（ｅ）に示すように、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装により半導体素子２１を搭載し、アンダーフィル１９を充填する。フリップチップ実装は、半導体素子２１の電極（図示せず）にボール転写や印刷法により半田ボール２１を形成し、配線基板１１上にフラックスを供給した後にフリップチップマウンターを用いて配線基板１１にフラックスの粘着性を利用して仮置きする。その後、リフローを行い、配線基板１１と半導体素子２１を接続し、フラックスを洗浄する。その後、アンダーフィル１９を半導体素子２１の２若しくは３辺から充填し、熱処理を施して硬化させる。
【０１７６】
本実施形態によれば、図１３に示した半導体装置４０を効率的に製造できる。
【０１７７】
図１８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図１７に後続する工程を示している。本実施形態では、図１７に示した半導体装置の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。なお、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法に示したように、支持基板１１を除去した後に配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ製造することも可能である。
【０１７８】
先ず、図１７（ａ）〜（ｅ）に示した工程によって、図１８（ａ）に示す半導体装置を形成する。次に、図１８（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸すか、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【０１７９】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤のため、ＮＭＰ、及びジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【０１８０】
支持基板１１を除去した後に得られる図１８（ｂ）の半導体装置の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ効率的に製造できる。配線基板の底面の加工により形成される電極１８は、別基板に実装する際の外部端子として使用できる。また、電極１８上に別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０１８１】
図６の配線基板３３に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０１８２】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１８３】
図７の配線基板３４に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０１８４】
また、図８の配線基板３５に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８は、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせを用い、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０１８５】
更に、図９の配線基板３６に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法によって第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０１８６】
更に、図１０の配線基板３７に対応する構造は、次のように製造できる。最下層の配線層１４の形成に際して、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることによって形成する。
【０１８７】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０１８８】
本実施形態によれば、図１６に示した半導体装置４３等を効率的に製造できる。
【０１８９】
図１９（ａ）〜（ｄ）、及び、図２０（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施形態は、図１５に示した半導体装置４２を製造する製造方法を示している。図２０では、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装を示しているが、半導体素子２１の搭載方法はこれに限定されず、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装や、金バンプなどに代表される圧着や圧接によるフリップチップ実装や、半導体素子をフェースアップの状態でペーストや接着剤を用いて基板に固定し、ワイヤボンディングにより接続する搭載方法でも構わない。また、必要に応じてコンデンサや抵抗などの部品を搭載してもよい。なお、各工程間において適宜洗浄及び熱処理を行う。
【０１９０】
先ず、図１９（ａ）に示すように、支持基板１１を用意し、必要であれば表面のウェット洗浄、ドライ洗浄、平坦化、又は、粗化など処理を施す。支持基板１１は、適度な剛性を有していることが望ましく、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、又は、プリント板を用いることができる。特に、半導体素子と１００μｍ以下の狭ピッチ接続を行う場合は、シリコン、サファイア、ＧａＡｓ等の半導体ウエハ材料を用いることが好適であり、更にシリコンを用いた半導体素子が多いことから、シリコンウエハを用いることが最も好適である。本実施形態では、８インチ（直径２００ｍｍ）で、厚さが０．７２５ｍｍのシリコンウエハを用いる。
【０１９１】
次に、図１９（ｂ）に示すように、支持基板１１の表面に第１層１２を形成する。第１層１２の形成は、第１層１２用の材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。
【０１９２】
第１層１２は水溶性材料で形成し、好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体によって比較的容易に溶解する材料から適宜に選択できる。例えばポリビニルアルコール系、水性ビニルウレタン系、アクリル系、ポリビニルピロリドン、アルファオレフィン、マレイン酸系、光硬化型接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリアミド系接着剤、又は、シリコーン系接着剤などの材料により形成する。本実施形態では、ポリアミド系接着剤を用いる。
【０１９３】
次に、図１９（ｃ）に示すように、第１層１２上に第２層１３を形成する。第２層１３は、耐水性材料から成り、水溶性材料から成る第１層１２をめっき法やウェットエッチングなどの水系プロセスから保護するために配設される。このため、第１層１２は、支持基板１１上に配設され、更に第２層１３により覆われるように構成する。支持基板１１縁部では、図２に示したように、第１層１２を第２層１３が覆う構成とし、支持基板１１の縁部手前に第１層１２の縁部を形成し、その縁部を超える位置まで第２層１３を形成する。
【０１９４】
なお、図３の配線基板３０に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１と縁部が揃うように形成し、第２層１３を支持基板１１の側面まで形成する。更に、図４の配線基板３１に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の側面まで形成し、第２層１３を第１層１２の縁部を超える位置まで形成する。更に、図５の配線基板３２に対応する構造の製造に際しては、第１層１２を支持基板１１の底面まで回り込むように形成し、第２層１３が第１層１２を覆うように形成する。
【０１９５】
図２〜５では、便宜上同一の厚みで第１層１２と第２層１３を示しているが、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、各部位における膜厚が変動していても構わない。更に、第２層１３が第１層１２を覆っていれば、第１層１２の縁部が支持基板１１の縁部手前や側面にあっても、第２層１３の縁部が支持基板１１の側面や底面に回り込んでも構わない。
【０１９６】
第２層１３は、有機材料や金属から成り、好適な例として、有機材料では、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成され、金属では、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより形成する。
【０１９７】
第２層１３が有機材料の場合は、その材料が液状であればスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、又は、印刷法等で成膜し、乾燥等の処理を施す。また、ドライフィルムであれば、真空プレス法やラミネート法等で積層した後、乾燥等の処理を施す。また、第２層１３が金属の場合は、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等、若しくはこれらの組み合わせにより形成する。本実施形態では、第１層１２上にチタン、銅の順に積層した金属膜とする。
【０１９８】
次に、図１９（ｄ）に示すように、配線層１４、絶縁層１５、及び電極１６から成る配線構造体１７を形成する。配線層１４は、少なくとも１層以上で構成され、２層以上の場合は、配線層１４の間に介在する絶縁層１５に配設されるビア２３により電気的に接続される。また、配線層１４は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、及び、銀から成る群から選択された少なくとも１種の金属で形成する。特に、電気抵抗値及びコストの観点から銅が好適である。また、ニッケルは、絶縁材料等の他の材料との界面反応を防止でき、磁性体としての特性を活用したインダクタ又は抵抗配線として使用できる。本実施形態では、配線層１４は、前述のように例えば銅で形成し、その厚さを例えば５μｍとする。配線１４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、又は、フルアディティブ法等の方法により形成する。
【０１９９】
サブトラクティブ法は、基板上に形成された銅箔上に所望のパターンのレジストを形成し、エッチングにより不要な銅箔を除去した後に、レジストを剥離して所望のパターンを得る方法である。セミアディティブ法は、無電解めっき法、スパッタ法、又は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で給電層を形成した後、所望のパターンに開口されたレジストを形成する。レジストの開口部内に電解めっき法による金属を析出させ、レジストを除去した後に、エッチングにより給電層を除去して所望の配線パターンを得る方法である。フルアディティブ法は、基板上に無電解めっき触媒を吸着させた後に、レジストでパターンを形成し、このレジストを絶縁膜として残したまま触媒を活性化し、無電解めっき法により絶縁膜の開口部に金属を析出させることによって所望の配線パターンを得る方法である。
【０２００】
絶縁層１５は、配線構造体１７の厚み方向について配線層１４の片側、若しくは両側に配設されるため少なくとも１層以上で構成される。また、絶縁層１５は、例えば感光性又は非感光性の有機材料で形成し、例えば、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、ＰＢＯ（polybenzoxazole）、又は、ポリノルボルネン樹脂等で形成する。特に、ポリイミド樹脂及びＰＢＯは、膜強度、引張弾性率、及び、破断伸び率等の機械的特性が優れているため、高い信頼性を得ることができる。
【０２０１】
感光性の有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部はフォトリソグラフィにより形成する。非感光性の有機材料、又は感光性の有機材料でパターン解像度が低い有機材料を使用する場合、ビア２３を埋め込む絶縁層１５の開口部は、レーザ加工法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法により形成する。また、ビア２３を形成する位置に予めめっきポストを形成した後に絶縁膜を形成し、研磨により絶縁膜表面を削ってめっきポストを露出させてビア２３を形成する方法を用いれば、絶縁層１５に予め開口部を形成する必要が無い。本実施形態では、スパッタ膜を給電層とするセミアディティブ法により配線層１４を形成し、感光性ポリイミド樹脂を用いて絶縁層１５を形成し、フォトリソグラフィにより絶縁層１５にビアを埋め込む開口部を形成する。
【０２０２】
配線構造体１７には、電極１６が配設され、電極１６は、絶縁層１５内に配設されるビア２３を介して配線層１４に電気的に接続されている。電極１６は、例えば複数の層を積層して構成し、例えば、電極１６の表面に形成される半田ボールの濡れ性又はボンディングワイヤとの接続性を考慮して、電極１６の表面は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、及び、半田材料から成る群から選択された少なくとも一種の金属、又は、合金で形成することが好ましい。また、図示していないが、電極１６の内側に開口部を有するパターンや、電極１６に接触しない開口部を有するパターンのソルダーレジストを追加して形成しても構わない。更に、ソルダーレジストパターンを形成した後に、その開口部を覆うように電極パターンを形成してもよい。本実施形態では、スパッタ法で形成された給電層を用いたセミアディティブ法により、２μｍの銅、３μｍのニッケル、及び１μｍの金を順に積層し、最表面が金になるように電極１６を形成する。
【０２０３】
次に、図２０（ｅ）に示すように、半田ボール２０を用いたフリップチップ実装により半導体素子２１を搭載し、アンダーフィル１９を充填する。フリップチップ実装は、半導体素子２１の電極（図示せず）にボール転写や印刷法により半田ボール２１を形成し、配線基板１１上にフラックスを供給した後にフリップチップマウンターを用いて配線基板にフラックスの粘着性を利用して仮置きする。その後、リフローを行い、配線基板１１と半導体素子２１を接続し、フラックスを洗浄する。その後、アンダーフィル１９を半導体素子２１の２若しくは３辺から充填し、熱処理を施して硬化させる。
【０２０４】
次に、図２０（ｆ）に示すように、金型を用いたトランスファーモールディング法や印刷法などにより、エポキシ系の材料にシリカフィラーを混ぜた材料から成る封止樹脂を、搭載される半導体素子２０と接続部分の配線を覆うように形成する。
【０２０５】
本実施形態によれば、図１５に示した半導体装置４２を効率的に製造できる。
【０２０６】
図２１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１４実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、図２０に後続する工程を示している。本実施形態では、図２０に示した半導体装置の製造方法に、支持基板１１を除去する工程が追加される。なお、第６実施形態に係る配線基板の製造方法で説明したように、支持基板１１を除去した後に配線基板の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７をそれぞれ製造することも可能である。
【０２０７】
先ず、図１９（ａ）〜（ｄ）、及び、図２０（ｅ）、（ｆ）に示した工程によって、図２１（ａ）に示す半導体装置を形成する。次に、図２１（ｂ）に示すように、水溶液を用いて第１層１２を除去する。第１層１２は、耐水性を有する第２層１３によって覆われているため、第２層１３の除去予定部位をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法等により除去し、第１層１２を露出させる。この場合、露出する面積が多いほど、溶解が容易となる。第１層１２の除去は、除去に適している水溶液に浸すか、浸した状態で揺動や回転させる、浸した状態で超音波振動をかける、噴流をあてるなどの方法や組み合わせにより行うことができる。必要があれば、水溶液を加熱しても構わない。
【０２０８】
第１層１２除去の好適な例としては、水、又は、水にＴＭＡＨなどのアルカリ成分、アルコール成分、ＮＭＰなどの有機溶剤成分、モノエタノールアミンなどのアミン系成分、ジメチルスルホキシドやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの有機添加物の何れか、若しくはこれらを混合させた液体を用いて行う。本実施形態では、第１層１２がポリアミド系接着剤のため、ＮＭＰ、ジメチルスルホキシドを主に添加した水溶液を８０℃で用いる。
【０２０９】
支持基板１１を除去した後に得られる図２１（ｂ）に示した半導体装置の底面を加工することによって、図６〜１０に示した配線基板３３〜３７に対応した構造を有する半導体装置をそれぞれ効率的に製造できる。配線基板の底面の加工により形成される電極１８は、別基板に実装する際の外部端子として使用できる。また、電極１８上に別の半導体素子、及びコンデンサや抵抗などの受動部品を搭載してもよい。
【０２１０】
図６に示した配線基板３３に対応する構造は、次のように製造できる。電極１８の形成に際しては、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３ａ上に成膜する。また、密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成して最下層の配線層１４を露出させる。
【０２１１】
第２層１３ａと電極１８との間に保護金属膜を用いた場合は、保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３ａの除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０２１２】
図７に示した配線基板３４に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ａの所望の位置にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより開口部２５を形成し、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成する。
【０２１３】
また、図８に示した配線基板３５に対応する構造は、次のように製造できる。チタン、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、ニッケル、アルミニウム、銅、金、白金、パラジウム、銀、又は、鉄を主成分とする材料の何れか、若しくは複数の組み合わせにより、サブトラクティブ法やセミアディティブ法により、電極１８の形状に形成する。
【０２１４】
更に、図９に示した配線基板３６に対応する構造は、次のように製造できる。第２層１３ｂを給電層とするサブトラクティブ法やセミアディティブ法により電極１８を形成してもよく、サブトラクティブ法により第２層１３ｂを電極形状に形成し、無電解めっき法により第２層１３ｂの表面に電極１８を形成してもよい。
【０２１５】
更に、図１０に示した配線基板３７に対応する構造は、次のように製造できる。最下層の配線層１４の形成に際して、電極１８を構成する複数の層のうち、表面に露出する側の層から順に第２層１３上に成膜する。密着層２４及び配線構造体１７を支持基板１１から分離した後、第２層１３をレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去して最下層の配線層１４を露出させることで形成される。
【０２１６】
第２層１３と最下層の配線層１４との間に保護金属膜を用いた場合は、レーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより第２層１３を除去して保護金属膜を露出した後にレーザ加工法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は、ブラスト法などにより除去する。第２層１３の除去処理と共に、保護金属膜が除去されても構わない。更に、最下層の配線層１４を露出させた後に、電解めっき法や無電解めっき法により所望の金属を析出させてもよい。
【０２１７】
本実施形態によれば、半導体装置の第１０実施形態に係る半導体装置４３を効率的に製造できる。
【０２１８】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した配線基板及び半導体装置並びにそれらの製造方法も、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図２】図１の配線基板の縁部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】第１実施形態の第１変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図４】第１実施形態の第２変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図５】第１実施形態の第３変形例に係る配線基板の構成を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図７】第２実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の変形例に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る配線基板の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】図２０（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図１９に後続する工程を工程順に示す断面図である。
【図２１】図２１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１４実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１０，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７：配線基板
１１：支持基板
１２：第１層
１３：第２層
１３ａ：有機材料から成る第２層
１３ｂ：金属から成る第２層
１４：配線層
１５：絶縁層
１６：電極
１７：配線構造体
１８：電極
１９：アンダーフィル
２０：半田ボール
２１：半導体素子
２２：封止樹脂
２３：ビア
２４：密着層
２５：開口部
４０，４１，４２，４３：半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、該支持基板上に密着層を介して配設された配線構造体とを備える配線基板において、
前記密着層が、水溶性材料から成る第１層と、該第１層の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層とから構成されることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第２層が、耐水性を有する有機樹脂膜又は金属膜から成る、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記支持基板が、半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、及びプリント板の何れかから成る、請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１層の縁部が前記支持基板の側面の一部に形成され、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の側面に接している、請求項１〜３の何れか一に記載の配線基板。
【請求項５】
前記第１層の縁部が、前記支持基板の底面にまで延び、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の底面に接している、請求項１〜３の何れか一に記載の配線基板。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一に記載の配線基板と、該配線基板上に搭載された１又は複数の半導体素子とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記配線基板上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を備える、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記第２層上に配線構造体を形成する工程に後続して、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程を更に有する、請求項８に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体上に１又は複数の半導体素子を搭載する工程と、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記剥離する工程に先立って、前記配線構造体上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を形成する工程を更に有する、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２層が金属層であり、前記剥離する工程に後続して、該金属層をパターニングする工程を更に有する、請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記パターニングした金属層の表面に、電極を形成する工程を更に有する、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２層が絶縁層であり、前記剥離する工程に後続して、該剥離工程によって露出した前記絶縁層をパターニングして、前記配線構造体の配線の一部を露出させる工程を更に有する、請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記露出した配線の表面に、電極を形成する工程を更に有する、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記配線構造体の最下層がパターニングされた金属層から成り、前記第２層を剥離して前記パターニングされた金属層を露出させる工程を更に有する、請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
支持基板と、該支持基板上に密着層を介して配設された配線構造体とを備える配線基板において、
前記密着層が、水溶性材料から成る第１層と、該第１層の全面を覆って形成され、且つ耐水性材料から成る第２層とから構成されることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第２層が、耐水性を有する有機樹脂膜又は金属膜から成る、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記支持基板が、半導体ウエハ材料、金属、石英、ガラス、セラミック、及びプリント板の何れかから成る、請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１層の縁部が前記支持基板の側面の一部に形成され、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の側面に接している、請求項１〜３の何れか一に記載の配線基板。
【請求項５】
前記第１層の縁部が、前記支持基板の底面にまで延び、前記第２層の縁部が前記第１層の縁部から突出して前記支持基板の底面に接している、請求項１〜３の何れか一に記載の配線基板。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一に記載の配線基板と、該配線基板上に搭載された１又は複数の半導体素子とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記配線基板上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を備える、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記第２層上に配線構造体を形成する工程に後続して、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程を更に有する、請求項８に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
支持基板上に水溶性材料から成る第１層を形成する工程と、前記第１層を覆って前記支持基板上に、耐水性材料から成る第２層を形成する工程と、前記第２層上に配線構造体を形成する工程と、前記配線構造体上に１又は複数の半導体素子を搭載する工程と、水を含む処理液によって前記第１層を溶かし、前記第２層及び配線構造体を前記支持基板から剥離する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記剥離する工程に先立って、前記配線構造体上に前記半導体素子を封止するモールド樹脂を形成する工程を更に有する、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２層が金属層であり、前記剥離する工程に後続して、該金属層をパターニングする工程を更に有する、請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記パターニングした金属層の表面に、電極を形成する工程を更に有する、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２層が絶縁層であり、前記剥離する工程に後続して、該剥離工程によって露出した前記絶縁層をパターニングして、前記配線構造体の配線の一部を露出させる工程を更に有する、請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記露出した配線の表面に、電極を形成する工程を更に有する、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記配線構造体の最下層がパターニングされた金属層から成り、前記第２層を剥離して前記パターニングされた金属層を露出させる工程を更に有する、請求項１０又は１１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】
【公開番号】特開２００６−２２８９１９（Ｐ２００６−２２８９１９Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４００６２（Ｐ２００５−４００６２）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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