JP2007134692A - 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ - Google Patents

半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ Download PDF

Info

Publication number
JP2007134692A
JP2007134692A JP2006279052A JP2006279052A JP2007134692A JP 2007134692 A JP2007134692 A JP 2007134692A JP 2006279052 A JP2006279052 A JP 2006279052A JP 2006279052 A JP2006279052 A JP 2006279052A JP 2007134692 A JP2007134692 A JP 2007134692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
connection terminal
substrate
wiring
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006279052A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Ejiri
芳則 江尻
Shuichi Hatakeyama
修一 畠山
Kiyoshi Hasegawa
清 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2006279052A priority Critical patent/JP2007134692A/ja
Publication of JP2007134692A publication Critical patent/JP2007134692A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

【課題】鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜を備える半導体チップ搭載用基板において、接続信頼性の改善を図る。
【解決手段】基板10の第一の主面上に設けられ半導体チップに接続するための半導体チップ接続端子110と、基板10の前記第一の主面とは反対側の第二の主面上に設けられ配線板に接続するための外部接続端子111とを備える半導体チップ搭載用基板1aであって、半導体チップ接続端子110の半導体チップとの接触面側の最外層及び外部接続端子111の配線板との接触面側の最外層の一方又は双方は、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜3と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜4と、置換金めっき皮膜5とが内側からこの順で積層されためっき層108からなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージに関する。
近年の情報化社会の発展は目覚しく、民生機器ではパソコン、携帯電話などの小型化、軽量化、高性能化、高機能化が進められ、産業用機器としては無線基地局、光通信装置、サーバ、ルータなどのネットワーク関連機器など、大型、小型を問わず、同じように機能の向上が求められている。また、情報伝達量の増加に伴い、年々扱う信号の高周波化が進む傾向にあり、高速処理および高速伝送技術の開発が進められている。実装関係についてみると、CPU、DSPや各種のメモリなどのLSIの高速化、高機能化と共に、新たな高密度実装技術としてシステムオンチップ(SoC)、システムインパッケージ(SiP)などの開発が盛んに行われている。
このため、半導体チップ搭載用基板やマザーボードにおいて、高周波化、高密度配線化、高機能化に対応するために、ビルドアップ方式の多層配線基板が使用されるようになってきた。電子機器メーカ各社が、製品の小型・薄型・軽量化を実現するために競って高密度実装に取り組んだ結果、パッケージの多ピン狭ピッチ化の急速な技術進歩がなされた。これによって、プリント配線板への実装技術は従来のQFP(Quad Flat Package)からエリア表面実装のBGA(Ball Grid Array)/CSP(Chip Size Package)実装へと進化している状況にある。
かかる状況の下、半導体パッケージは配線板(マザーボード)とはんだボールによって接続され、半導体パッケージを構成する半導体チップは金ワイヤボンディング等によって半導体チップ搭載用基板と接続されている。これらの接続において良好な金属結合を確保するために、半導体チップ搭載用基板の半導体チップ接続端子やはんだボールを搭載する外部接続端子には金めっきを施すのが通常である。
この金めっきは、従来電解金めっきプロセスによって行われてきたが、半導体パッケージの小型化、配線の高密度化の急速な進行に伴い金めっき用配線が不要な無電解金めっきプロセスが注目され始めている。
ところで、無電解めっきプロセスでは、半導体チップ搭載用基板の半導体チップ接続端子やはんだボールの接続端子の銅の表面に、無電解ニッケルめっき皮膜、無電解金めっき皮膜の順に形成するのが一般的な方法であり、無電解ニッケルめっき液には液の安定化のために1ppm程度の鉛イオンが含まれているのが通常である(例えば、非特許文献1参照)。
しかし、電気・電子機器に対する特定有害物質の使用制限に関するEUの指令であるRoHS(ローズ)指令〔Restriction of the use of certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment:電子・電気機器における特定有害物質の使用制限〕では、鉛などの特定有害物質(他に水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ジフェニルエーテル)の使用を制限している。
RoHS規則案における鉛の最大許容濃度は現在のところ均一物質あたりで0.1質量%(1000ppm)とされているが、今後の規制強化によって最終的に非含有であることが目標とされると予測される。
かかる事情の下、環境規制に対応する無電解ニッケルめっき液として、鉛を含まない無電解ニッケルめっき液が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−82883号公報 電気鍍金研究会,「無電解めっき基礎と応用」,1994年,p.31
しかし、本発明者らの検討によると、めっき液中に現行の1ppm程度の鉛イオンが含まれている場合、該めっき液から得られる無電解ニッケルめっき皮膜中の鉛の含有量は0.03質量%(300ppm)であり、今後さらに厳しくなる環境規制に対応することが不可能であることがわかった。
かかる問題に対応するため、本発明者らは上記特許文献1に記載の無電解ニッケルめっき液、又は無電解ニッケルめっき皮膜の鉛含有量を100ppm以下にできるような他の無電解ニッケルめっき液を用いて、無電解ニッケルめっき皮膜と置換金めっき皮膜とを有する半導体チップ接続端子及び外部接続端子を備える半導体チップ搭載用基板の作製を行った。
ところが、かかるめっき液によって無電解ニッケルめっき皮膜を設けた半導体チップ接続端子及び外部接続端子では、ニッケルめっき皮膜の鉛含有量は0.01質量%以下であるものの十分なはんだ接合強度が得られず、半導体パッケージと配線板(マザーボード)との接続信頼性を確保することが困難であることが判明した。
携帯電子機器は落下衝撃や入力キーを押す力による曲げでCSPやBGAのパッケージ部品が脱落しやすい問題があることから、接続信頼性の確保は極めて重要なことである。このため、半導体チップ搭載用基板の外部接続端子や半導体チップ接続端子には、高い接合強度を有することが要求されている。
そこで、本発明では、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜を備える半導体チップ搭載用基板において、接続信頼性の改善を図ることを目的とする。
上記事情の下、本発明では、基板の第一の主面上に設けられ半導体チップに接続するための半導体チップ接続端子と、基板の第一の主面とは反対側の第二の主面上に設けられ配線板に接続するための外部接続端子とを備える半導体チップ搭載用基板であって、半導体チップ接続端子の半導体チップとの接触面側の最外層及び外部接続端子の配線板との接触面側の最外層の一方又は双方は、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層からなることを特徴とする半導体チップ搭載用基板を提供する。
本発明によれば、高い接合強度を備え、接続信頼性が改善された半導体チップ搭載用基板を提供することができる。
かかる効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下の通り推察する。すなわち、はんだ接合強度に影響する因子の一つに、無電解ニッケルめっき皮膜の腐食性が挙げられる。無電解ニッケルめっき皮膜上に置換金めっき皮膜が形成される場合、置換金めっき皮膜は置換反応によりニッケルめっき皮膜を溶解(腐食)しながら成膜する。ここで、鉛を殆ど含有しないニッケルめっき皮膜は腐食されやすいために腐食層が形成されやすく、はんだ接合強度に悪影響を与えると考えられる。本発明では、鉛を含有せず腐食されやすい無電解ニッケルめっき皮膜上に、無電解ニッケルめっき皮膜を殆ど腐食しない置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜を形成し、更に置換金めっき皮膜を積層する構成を有することによって、無電解ニッケルめっき皮膜に腐食層が形成されるのを抑制し高い接合強度を得ることができると考えられる。
また、本発明では上記の半導体チップ搭載用基板を具備する半導体パッケージを提供する。本発明によれば、半導体チップ搭載用基板が上述の半導体チップ接続端子及び外部接続端子を備えるため、配線板との接合強度が高く信頼性に優れる半導体パッケージを提供することができる。
本発明によって、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜を備える半導体チップ搭載用基板において、接続信頼性の改善を図ることができる。
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
(半導体チップ搭載用基板)
図1は、本発明の第一実施形態に係る半導体チップ搭載用基板を模式的に示す平面図である。図1(b)は、図1(a)のb−b線に沿った断面図である。図1(c)は、図1(a)のc−c線に沿った断面図である。図1に示される半導体チップ搭載用基板1aは、プリント配線板50と、プリント配線板50の同一表面上に設けられた外部接続端子111と絶縁層109とを備える。プリント配線板50は、基板10の表面上に設けられ開口118aを有する絶縁層118と、基板10の表面上に設けられ開口118a内に配置された複数の半導体チップ接続端子110と、複数の半導体チップ接続端子110間に配置された絶縁物9とを備える。
半導体チップ接続端子110及び外部接続端子111は、基板10上に設けられた銅端子2と銅端子2上に積層されためっき層108とを備える。本実施形態において、複数の半導体チップ接続端子110は半導体チップ搭載用基板1aを半導体チップに電気的に接続するための半導体チップ接続端子として機能し、複数の外部接続端子111は半導体チップ搭載用基板1aを配線板(マザーボード)に電気的に接続するための外部接続端子として機能する。半導体チップ接続端子110と外部接続端子111とは、展開配線40によって互いに電気的に接続されている。なお、プリント配線板50は、多層プリント配線板としてもよい。
銅端子2の表面に積層されためっき層108は、内側から順に無電解ニッケルめっき皮膜3とパラジウムめっき皮膜4と置換金めっき皮膜5とが積層された構成を有している。めっき層108は、無電解ニッケルめっきによって無電解ニッケルめっき皮膜を形成する工程と、置換パラジウムめっきまたは無電解パラジウムめっきによって置換パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウムめっき皮膜を形成する工程と、置換金めっきによって置換金めっき皮膜を形成する工程とを備える方法によって形成される。
鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜3は、鉛の濃度が約0.3ppm以下の無電解ニッケルめっき液を用いて形成される。無電解ニッケルめっき皮膜の厚さは0.5μm以上とすることが好ましい。無電解ニッケルめっき皮膜の厚さが0.5μm未満であると、半導体接続端子又は外部接続端子とはんだボールとの接合強度が低下する傾向がある。一方、無電解ニッケルめっき皮膜3の厚さの上限は、ほとんど経済的な理由によってのみ制限されるため、通常は15μm以下とするのが好ましい。
無電解ニッケルめっきとしては、ニッケルを含む例えばNi−P、Ni−P−Cu、Ni−B、Ni−P−B−Wなどのニッケル合金、または純Niを無電解方法でめっきする方法を用いることができる。なお、ニッケル合金の種類はこれらに限定されるものではない。
パラジウムめっき皮膜4は、置換パラジウムめっき又は無電解パラジウムめっきによって形成される置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜である。無電解パラジウムめっきには、還元剤として蟻酸化合物、リン含有化合物、ホウ素化合物を含んでいるめっき液を用いることができる。
パラジウムめっき皮膜4の厚さは0.03μm以上であることが好ましい。パラジウムめっき皮膜の厚さが0.03μm未満であると、外部接続端子とはんだボールとの接合強度が低下する傾向がある。パラジウムめっき皮膜の厚さの上限は、ほとんど経済的な理由によってのみ制限されるため、通常は2μm以下とするのが好ましい。
置換金めっき皮膜5は、置換金めっきによって形成される。置換金めっきとしては、シアン化合物を含むものと含まないものがあるが、いずれのめっき液も用いることができる。
置換金めっき皮膜の厚さは、0.001〜0.04μmであることが好ましい。置換金めっき皮膜の厚さが0.001μm未満であると、はんだ付け性の低下により接合強度が低下し接続信頼性が悪化する傾向にある。一方、置換金めっき皮膜は置換金めっき反応によって形成されるため、通常、約0.04μmの厚さが上限となる。
図2は、本発明の第二実施形態にかかる半導体チップ搭載用基板を模式的に示す断面図である。ここでは、ビルドアップ層が片面にのみ形成されている半導体チップ搭載用基板について説明するが、必要に応じてビルドアップ層を両面に形成することも可能である。
半導体チップ搭載用基板1bは、絶縁層であるコア基板100と第1のビルドアップ層104aと第2のビルドアップ層104bとを順に積層した積層体である。半導体チップ接続端子110は、コア基板100の片面(半導体チップが搭載される面)上に設けられる。外部接続端子111は、第2のビルドアップ層104bの片面(マザーボード等に搭載される面)上に設けられる。
半導体チップ接続端子110は第1の層間接続端子101と第1の層間接続端子101の表面上に設けられためっき層108とを有する。めっき層108は絶縁層118の開口部118aにおいて、第1の層間接続端子101の表面、すなわち半導体チップ接続端子110の最外層に設けられる。めっき層108は、内側から順に無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが積層された構成を有する。かかるめっき層108が最外層に設けられた半導体チップ接続端子110は半導体チップと電気的に接続されている。
本実施形態ではコア基板100の片面(半導体チップが搭載される面)上に設けられた第1の配線106aの表面にはめっき層を設けていないが、第1の配線106aの表面にめっき層を設けて半導体チップ接続端子として用いることも可能である。
外部接続端子111は第4の層間接続端子107と第4の層間接続端子107の表面上に設けられためっき層108とを有する。めっき層108は絶縁層109の開口部109aにおいて、第4の層間接続端子107の表面、すなわち外部接続端子111の最外層に設けられる。めっき層108は、内側から順に無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが積層された構成を有する。かかるめっき層108が最外層に設けられた外部接続端子111は、例えばマザーボードと電気的に接続されている。
コア基板100の半導体チップが搭載される面とは反対側の面には、第2の層間接続端子103と第2の配線106bが形成されている。第1の層間接続端子101と第2の層間接続端子103とは、コア基板100の第1の層間接続用IVH(インタースティシャルバイアホール)102を介して電気的に接続されている。
第2の層間接続端子103と配線106bとが設けられたコア基板100の面上には、第1のビルドアップ層104aが積層される。第1のビルドアップ層104a上には第3の層間接続端子105と第3の配線106cとが設けられる。第3の層間接続端子105は、第1のビルドアップ層104aを貫通する層間接続用IVHで第2の層間接続端子103と電気的に接続されている。
第3の層間接続端子105と第3の配線106cとが設けられた第1のビルドアップ層104a上には、さらに第2のビルドアップ層104bが積層される。第2のビルドアップ層104b上には、第4の層間接続端子107が設けられる。第4の層間接続端子107は、層間接続用IVHで第3の層間接続端子105と電気的に接続されている。
最外層の第2のビルドアップ層104b上に、さらに別の配線、層間接続端子及びビルドアップ層を積層して半導体チップ搭載用基板を作製することも可能である。
なお、半導体チップ搭載用基板の配線の形状や各々の接続端子の配置等は特に制限されず、搭載する半導体チップや目的とする半導体パッケージの形態に応じて適宜設計可能である。本実施形態では、半導体チップ接続端子110及び外部接続端子111の双方がめっき層108を有することとしたが、これらの端子のうちの一方のみがめっき層108を有することとしても構わない。
図3は、本発明の第三実施形態にかかる半導体チップ搭載用基板を模式的に示す断面図である。半導体チップ搭載用基板は、必要に応じて図3に示すようにビルドアップ層を両面に形成することができる。
コア基板100の材質は特に問わないが、有機基材、セラミック基材、シリコン基材、ガラス基材などが使用できる。熱膨張係数や絶縁性を考慮すると、セラミックや、ガラスを用いることが好ましい。
ガラスのうち非感光性ガラスとしては、ソーダ石灰ガラス(成分例:SiO 65〜75質量%、Al 0.5〜4質量%、CaO 5〜15質量%、MgO 0.5〜4質量%、NaO 10〜20質量%)、ホウ珪酸ガラス(成分例:SiO 65〜80質量%、B 5〜25質量%、Al 1〜5質量%、CaO 5〜8質量%、MgO 0.5〜2質量%、NaO 6〜14質量%、KO 1〜6質量%)等が挙げられる。感光性ガラスとしてはLiO−SiO系結晶化ガラスに感光剤として金イオン及び銀イオンを含むものが挙げられる。
有機基材としては、ガラス布に樹脂を含浸させた材料を積層した基板や樹脂フィルムが使用できる。使用する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が使用できる。このうち、熱硬化性の有機絶縁材料を主成分とするのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエンから合成した樹脂、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトリルから合成した樹脂、3量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマ等を用いることができる。
これらの樹脂には充填材を添加しても良い。充填材としては、シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。
コア基板100の厚さは、IVH形成性の観点から100〜800μmが好ましく、150〜500μmがより好ましい。
ビルドアップ層(層間絶縁層)には、絶縁材料を用いることができる。絶縁材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が使用できる。このうち、ビルドアップ層は熱硬化性の有機絶縁材料を主成分とするのが好ましい。熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂としては、上述の樹脂等を用いることができる。
絶縁材料には充填材を添加しても良い。充填材としては、シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。
半導体パッケージにおいて、半導体チップとの熱膨張係数とコア基板の熱膨張係数とが近似していて、かつコア基板の熱膨張係数とビルドアップ層の熱膨張係数とが近似していることが好ましく、半導体チップ、コア基板、ビルドアップ層の各々の熱膨張係数をα1、α2、α3(ppm/℃)としたとき、α1≦α2≦α3であることがより好ましい。
具体的には、コア基板の熱膨張係数α2は7〜13ppm/℃であることが好ましく、9〜11ppm/℃であることがより好ましい。ビルドアップ層の熱膨張係数α3は10〜40ppm/℃であることが好ましく、10〜20ppm/℃であることがより好ましく、11〜17ppm/℃であることがさらに好ましい。
ビルドアップ層のヤング率は、熱ストレスに対する応力緩和の観点から1〜5GPaであることが好ましい。ビルドアップ層中の充填材は、ビルドアップ層の熱膨張係数が10〜40ppm/℃、ヤング率が1〜5GPaになるように、添加量を適宜調整することが好ましい。
(半導体チップ搭載用基板の製造方法)
次に本発明の半導体チップ搭載用基板の製造方法の一例を以下に説明する。
図4及び図5は、本発明の半導体チップ搭載用基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。半導体チップ搭載用基板は、基板の主面上に第一の端子を形成する工程と、第一の端子が形成された面とは反対側の基板の主面上に第二の端子を形成する工程と、第一の端子の半導体チップと接触する面側の表面及び第二の端子の配線板と接触する面側の表面の一方又は双方に、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層を形成して半導体チップ接続端子及び外部接続端子を得る工程とを備える方法によって製造することができる。製造方法の詳細について以下に説明する。
〔工程a〕
工程aでは、図4(a)に示すようにコア基板100の片面上に第1の配線106aと第1の層間接続端子101とを形成する。第1の配線106a及び第1の層間接続端子101の形成方法としては、コア基板表面上に銅箔を形成して銅箔の不要な箇所をエッチングで除去する方法(サブトラクト法)、コア基板表面上の必要な箇所にのみめっきにより配線を形成する方法(アディティブ法)、コア基板表面上に薄い金属層(シード層)を形成して電解めっきで配線を形成した後、薄い金属層をエッチングで除去する方法(セミアディティブ法)がある。以下、コア基板に配線を形成する各方法について説明する。
<サブトラクト法>
サブトラクト法では、コア基板100の表面上に銅箔を形成した後、銅箔の不要な部分をエッチングにより除去する。銅箔の配線となる箇所、すなわち第1の配線106a及び第1の層間接続端子101となる部分上にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した箇所に化学エッチング液をスプレー噴霧し、不要な銅箔をエッチング除去して第1の配線106a及び第1の層間接続端子101を形成することができる。エッチングレジストは、通常の配線板に用いることのできるエッチングレジスト材料を使用できる。エッチングレジストは、レジストインクをシルクスクリーン印刷することや、エッチングレジスト用ネガ型感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートしその上に配線形状に光を透過するフォトマスクを重ねて紫外線で露光して露光しなかった箇所を現像液で除去することによって形成することができる。化学エッチング液には、塩化第二銅と塩酸の溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素の溶液、過硫酸アンモニウム溶液など、通常の配線板に用いる化学エッチング液を用いることができる。
<アディティブ法>
アディティブ法では、コア基板100の表面上の必要な部分に、めっきを行うことで第1の配線106a及び第1の層間接続端子101を形成することができる。具体的には、コア基板100の表面上に無電解めっき用触媒を付着させた後、めっきが行われない表面部分にめっきレジストを形成する。その後、めっきレジストを形成したコア基板100を無電解めっき液に浸漬して、めっきレジストに覆われていない箇所にのみ無電解めっきで銅配線及び銅端子を形成することができる。
<セミアディティブ法>
セミアディティブ法では、コア基板100の表面上に、銅層(シード層)を形成した後、めっきレジストを必要なパターンに形成し、電気めっきにより第1の配線106a及び第1の層間接続端子101を形成する。その後、めっきレジストを剥離し、シード層をエッチングによって除去する。シード層を形成する方法としては、(a)蒸着による方法、(b)めっきによる方法及び(c)銅箔を貼り合わせる方法等がある。なお、これらの方法で、サブトラクト法の金属箔を形成することもできる。
(a)蒸着による方法では、例えばスパッタリングにより下地金属と薄膜銅層とからなるシード層を形成する。シード層形成のためには、2極スパッタ、3極スパッタ、4極スパッタ、マグネトロンスパッタ、ミラートロンスパッタ等のスパッタリング装置を用いることができる。スパッタに用いる下地金属としては、密着を確保するために、例えばCr、Ni、Co、Pd、Zr、Ni/Cr、Ni/Cu等が用いられる。下地金属層の厚みは5〜50nmであることが好ましい。その後、銅をターゲットにしてスパッタリングを行い、厚さ200〜500nmの薄膜銅層を形成することによって、シード層を形成することができる。
(b)めっきによる方法では、コア基板表面の表面上に無電解銅めっきによって厚さ0.5〜3μmのシード層を形成することができる。
(c)銅箔を貼り合わせる方法では、コア基板に接着機能がある場合に、銅箔をプレスやラミネートによって貼り合わせることによりシード層を形成することもできる。しかし、薄い銅箔を直接貼り合わせるのは非常に困難であるため、厚い銅箔を張り合わせた後にエッチング等により薄くする方法や、キャリア付銅箔を貼り合わせた後にキャリア層を剥離する方法などがある。前者の例としてはキャリア銅/ニッケル/薄膜銅の三層銅箔が挙げられる。この場合、キャリア銅をアルカリエッチング液で、ニッケルをニッケルエッチング液で除去することができる。後者の例としてはアルミ、銅、絶縁樹脂などをキャリアとするピーラブル銅箔が挙げられる。これらの方法を用いることによって、5μm以下のシード層を形成することができる。
なお、厚み9〜18μmの銅箔をコア基板に貼り付け、エッチングによって厚みが5μm以下になるように均一に薄くしてシード層を形成してもかまわない。
形成されたシード層上にめっきレジストを必要なパターンに形成し、シード層を介して電解銅めっきにより配線を形成することができる。その後、めっきレジストを剥離し最後にシード層をエッチング等により除去することによって、コア基板100の表面上に、第1の配線106a及び第1の層間接続端子101を形成することができる。
上述の(a)蒸着による方法、(b)めっきによる方法及び(c)銅箔を貼り合わせる方法のいずれかの方法等によって薄膜を形成した後、電気銅めっきで銅膜厚を所望の厚みまでめっきすることにより基板上に銅層を形成する。コア基板に形成された銅層上に所定形状のエッチングレジストを形成し、塩化銅や塩化鉄などのエッチング液を用いることによって銅配線及び銅端子を作製することができる。
なお、配線がL/S=35μm/35μm以下の微細配線である場合、セミアディティブ法を用いて配線を形成することが好ましい。
セミアディティブ法により配線を形成する場合は、エッチング等によるシード層除去前後の配線部分の断面積の比(除去前の面積S1,除去後の面積S2とした場合のS2/S1)が、0.5〜1.0であることが好ましい。その理由は、エッチングによる表面の凹凸の形成を低減することによって、表皮効果による電気信号の遅延を抑制できるからである。
なお、S1とは、シード層上にめっきレジストを形成しシード層を介して電解銅めっきにより配線を形成した後、めっきレジストを剥離した状態における電気銅めっき層と電気銅めっき層の下層のシード層とを含んだ配線部分の断面積であり、S2とは、シード層をエッチング等により除去し、または、配線表面に表面粗さがRaで0.001〜0.4μmとなる処理を施し、カップリング剤もしくは腐食抑制剤を少なくとも一種以上含む絶縁膜を形成した後の電気銅めっき層と電気銅めっき層の下層のシード層とを含んだ配線部分の断面積である。
〔工程b〕
工程bでは、図4(b)に示すように第1の層間接続端子101と後述する第2の層間接続端子103とを電気的に接続するための第1の層間接続用IVH102を形成する。
コア基板100が非感光性基材である場合、第1の層間接続用IVH102用の貫通孔(IVH穴)の形成にはレーザ光を用いることができる。非感光性基材としては、前述した非感光性ガラスなどを例示することができる。使用するレーザ光は、例えばCOレーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。非感光性基材としては、前述した非感光性ガラスなどを例示することができる。
コア基板100が感光性基材である場合、第1の層間接続用IVH102以外の領域をマスクし、第1の層間接続用IVH102を形成する部分に紫外光を照射することができる。紫外光を照射後、熱処理とエッチングによりIVH穴を形成することができる。感光性基材としては、前述した感光性ガラスなどを例示することができる。
コア基板100が有機溶剤等の薬液による化学エッチング加工可能な基材である場合は、化学エッチングによって貫通孔を形成することができる。
形成されたIVH穴には、導電性ペーストの充填やめっきなどによって導体が形成されて第1の層間接続用IVH102が作製される。第1の層間接続用IVH102は、内部が導体で充填されているため、層間を電気的に接続することができる。
IVH穴の形成方法としては、上述の方法の他にパンチやドリルなどの機械加工、プラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。
〔工程c〕
工程cでは、図4(c)に示すようにコア基板100の第1の配線106aが形成された面とは反対側の面に第2の配線106b及び第2の層間接続端子103を形成する。第2の配線106b及び第2の層間接続端子103は、第1の配線106a及び第1の層間接続端子101と同様にしてコア基板100の表面上に形成することができる。
〔工程d〕
工程dでは、図4(d)に示すように第2の配線106bと第2の層間接続端子103とが形成されたコア基板100の面上に、第1のビルドアップ層(層間絶縁層)104aを形成する。
ビルドアップ層としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が使用することができる。このうち、基板の膜厚精度の観点から、熱硬化性材料を主成分とすることが好ましい。ワニス状の材料を用いる場合は印刷やスピンコートで、フィルム状の絶縁材料を用いる場合はラミネートやプレスなどの手法でビルドアップ層を得ることができる。なお、ビルドアップ層が熱硬化性材料を含む場合は、ビルドアップ層を加熱硬化することが望ましい。
〔工程e〕
工程eでは、図4(e)に示すように第1のビルドアップ層104aにIVH穴119を形成する。IVH穴の形成手段としては、一般的なレーザ穴あけ装置を使用することができる。レーザ穴あけ機で用いられるレーザの種類はCOレーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等を用いることができるが、COレーザが生産性及び穴品質の点で好ましい。IVH穴の径が30μm未満の場合は、レーザ光を絞ることが可能なYAGレーザが適している。ビルドアップ層が有機溶剤等の薬液による化学エッチング加工が可能な材料からなる場合は、化学エッチングによってIVH穴を形成することができる。
〔工程f〕
工程fでは、図5(a)に示すように第1のビルドアップ層104aの表面上に、第3の配線106cと第3の層間接続端子105とを形成する。第3の配線106c及び第3の層間接続端子105は、第1の配線106a及び第1の層間接続端子101と同様にして第1のビルドアップ層104aの表面上に形成することができる。第3の層間接続端子105は、IVH穴119内にも形成される。
なお、ビルドアップ層の層間接続端子の作製方法としては、予めビルドアップ層に導電性ペーストやめっきなどで導電層を形成し、これをコア基板にプレス等で積層することによって作製することも可能である。
〔工程g〕
工程gでは、図5(b)に示すように第3の配線106c及び第3の層間接続端子105が形成された第1のビルドアップ層104aの面上に、第2のビルドアップ層104bを形成する。第2のビルドアップ層104bは第1のビルドアップ層104aと同様にして形成することができる。
さらに工程gでは、第2のビルドアップ層104bを形成後、第2のビルドアップ層104bにIVH穴を形成し、該IVH穴内及び第2のビルドアップ層104bの表面上に第4の層間接続端子107を形成する。第4の層間接続端子107は、第1の層間接続端子101と同様にして第2のビルドアップ層104b表面上に形成することができる。該IVH穴はIVH穴119と同様にして形成することができる。
なお、さらに工程d〜fを繰り返して、配線及び層間接続端子を備える複数のビルドアップ層を形成してもよい。
〔工程h〕
工程hでは、図5(c)に示すように第4の層間接続端子107表面及び第2のビルドアップ層104bの表面上に絶縁層109を形成する。絶縁層109には、第4の層間接続端子107の一部が露出するように開口109aを設ける。また、コア基板100の表面上の一部及び第1の層間接続端子101の表面上に絶縁層118を形成する。絶縁層118には、第1の層間接続端子101の一部が露出するように開口118aを設ける。
絶縁層109及び118に用いる絶縁被覆材としては、ソルダレジストが一般的に用いられ、熱硬化型や紫外線硬化型のものが使用できるが、レジスト形状を精度良く仕上げることができる紫外線硬化型のものが好ましい。例えば、エポキシ系、ポリイミド系、エポキシアクリレート系、フルオレン系の材料を用いることができる。これらのパターン形成は、ワニス状の材料であれば印刷で行うことも可能であるが、より精度を確保するためには感光性のソルダレジスト、カバーレイフィルム、フィルム状レジストを用いるのが好ましい。
このような絶縁被覆は半導体チップ搭載用基板の片面だけに形成することも可能である。しかし、片面だけに形成すると硬化時の収縮によって基板に大きな反りを生じやすいことから、半導体チップ搭載用基板の両面に絶縁被覆を形成することが好ましい。さらに、基板の反りは絶縁被覆の厚みによって変化するため、両面の絶縁被覆の厚みは反りが発生しないように調整することがより好ましい。その場合、予備検討を行って両面の絶縁被覆の厚みを決定することが好ましい。なお、薄型の半導体パッケージとするためには、絶縁被覆の厚みが50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。
〔工程i〕
工程iでは、第一実施形態と同様にして開口118aに露出している第1の層間接続端子101の表面と開口109aに露出している第4の層間接続端子107の表面とにめっき層108を形成する。(図5(d))。
めっき層108の形成は、無電解ニッケルめっき、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき、及び置換金めっきをこの順番で行う。かかるめっきが施された半導体チップ接続端子110及び外部接続端子111は接合強度に優れる接続端子として使用できる。
なお、半導体チップ搭載用基板に備えられる配線や端子の表面には、必要に応じて絶縁物の形成やめっき層の形成前に(A)凹凸を形成する工程、(B)金属コートを形成する工程、(C)Si−O−Si結合を形成する工程、(D)カップリング処理を施す工程、(E)光触媒を塗布する工程、(F)密着性改良剤を用いた処理を施す工程、(G)腐食抑制剤を用いた処理を施す工程等のうち少なくとも1つを実施することができる。以下に各工程の内容について詳述する。なお、(A)〜(G)の工程はこの順番で行うことができるが、後述の通り工程の順番を変更することもできる。
(A)凹凸を形成する工程
配線や端子の表面に凹凸を形成する工程である。凹凸を形成する方法としては、(1)酸性溶液を用いる方法、(2)アルカリ性溶液を用いる方法、(3)酸化剤または還元剤を有する処理液を用いる方法がある。以下、各方法について詳述する。
(1)酸性溶液を用いる方法
酸性溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、蟻酸、塩化第二銅、硫酸第二鉄などの化合物、アルカリ金属塩化物、過硫酸アンモニウムなどから選ばれる化合物、またはこれらを組み合わせた化合物の水溶液、または、クロム酸、クロム酸−硫酸、クロム酸−フッ酸、重クロム酸、重クロム酸−ホウフッ酸などの酸性の6価クロムを含む水溶液を用いることができる。酸性溶液の濃度および処理時間については、銅配線及び銅端子の表面粗さがRaで0.01〜0.4μmとなるように適宜条件を選択して用いることが好ましい。
(2)アルカリ性溶液を用いる方法
アルカリ性溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物溶液を用いることができる。これらの溶液には、有機酸、キレート剤等を加えることができる。アルカリ性溶液の濃度および処理時間については、銅配線及び銅端子の表面粗さがRaで0.01〜0.4μmとなるように適宜条件を選択して用いることが好ましい。
(3)酸化剤または還元剤を含む処理液を用いる方法
酸化剤を含む処理液としては、亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を含む水溶液を使用することができる。このうち、更にOH陰イオン源およびリン酸三ナトリウムなどの緩衝剤を含むものが好ましい。還元剤を含む処理液としては、pHが9.0から13.5に調整されたアルカリ性溶液中にホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、芳香族アルデヒド化合物を添加した水溶液、または次亜リン酸および次亜リン酸塩などを含んだ水溶液を使用することができる。
これらの処理液は単独で使用することもできるが、酸化剤を含む水溶液に銅配線及び銅端子を浸漬して銅表面に酸化銅皮膜を形成し、次いで還元剤を含む処理液に浸漬して酸化銅皮膜を還元して銅配線及び銅端子表面に微細な凹凸形状を形成しても良い。かかる処理は、上記の酸性又はアルカリ性溶液を用いた処理の後に行ってもよい。
酸化剤または還元剤を含む処理液で処理した後の銅配線及び銅端子の表面粗さは、Raで0.01〜0.4μmであることが好ましい。
上記(1)〜(3)の処理の前処理として、溶剤、酸性水溶液またはアルカリ性水溶液を用いて配線及び端子の表面の清浄化を行う脱脂処理又は1〜5Nの硫酸水溶液で配線表面を洗浄する硫酸処理を行うことが好ましい。脱脂処理は、アルカリ性および酸性の水溶液を用いることができ、特に限定はしないが前記の酸性水溶液またはアルカリ性水溶液であることが好ましい。脱脂処理及び硫酸洗浄は適宜組み合わせて行っても良い。
(B)金属コートを形成する工程
(A)凹凸を形成する工程によって銅配線及び銅端子の表面の表面粗さをRaで0.01〜0.4μmとした後、膜厚が5nm〜0.4μmである銅、スズ、クロム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、コバルト、金、白金、銀、パラジウムからなる群から選択される金属、又は前記金属を含む合金からなる金属を連続的もしくは離散的に銅配線及び銅端子表面に付着させることによって、表面粗さがRaで0.01〜0.4μmである金属コートでコーティングされた配線及び端子を形成すること工程である。
上述の金属類を配線及び端子の表面に付着させる方法としては、無電解めっき、電気めっき、置換反応、スプレー噴霧、塗布、パッタリング法、蒸着法等がある。
(C)Si−O−Si結合を形成する工程
Si−O−Si結合を形成する化合物を用いて銅配線及び銅端子の表面にSi−O−Si結合を形成する工程である。Si−O−Si結合を有する化合物としては、(1)シリカガラス、(2)ラダー構造を含む化合物などを用いることができる。
(1)シリカガラス
シリカガラス(SiO)の厚さは、0.002μm〜5μmが好ましく、0.005μm〜1μmがより好ましく、0.01μm〜0.2μmがさらに好ましい。シリカガラスの厚みが5.0μmを超えると、IVH穴形成工程のレーザー等によるビア加工が困難となる傾向があり、0.002μmより薄くなるとシリカガラス層の形成が困難になる傾向がある。
(2)ラダー構造を含む化合物
ラダー構造を含む化合物としては、下記一般式(I)で表される化合物が挙げられる。式(I)中、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子、反応性基、親水性基、疎水性基からなる群から選択される基を表す。これらの中で、配線表面の接着性の観点から反応性基が最も好ましい。
反応性基としては、例えばアミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基、メルカプト基、チオール基、オキサゾリン基、環状エステル基、環状エーテル基、イソシアネ−ト基、酸無水物基、エステル基、アミノ基、ホルミル基、カルボニル基、ビニル基、ヒドロキシ置換シリル基、アルコキシ置換シリル基、ハロゲン置換シリル基等が挙げられる。親水性基としては、例えば多糖基、ポリエーテル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホニウム塩基、複素環基、アミノ基、これらの塩およびエステル等が挙げられる。疎水性基としては、例えば炭素数が1〜60の脂肪族炭化水素基、炭素数が6〜60の芳香族炭化水素基、複素環基およびポリシロキサン残渣から選択された化合物等が挙げられる。
Figure 2007134692
(上式中、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子、反応性基、親水性基、疎水性基からなる群から選択される基を表す。)
(D)カップリング処理を施す工程
上記のSi−O−Si結合を有する化合物を配線及び端子の表面に形成した後、カップリング剤を含む溶液を用いて処理を行う工程である。カップリング剤を用いることによって、配線及び端子と層間絶縁層(ビルドアップ層)との密着強度を向上することができる。
使用するカップリング剤としては、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤が挙げられ、中でもシラン系カップリング剤が好ましい。シラン系カップリング剤としては、例えばエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イミダゾール基、ビニル基、またはメタクリル基等の官能基を分子中に有するものが挙げられる。これらのシラン系カップリング剤を単独で又は2種以上混合して使用することができる。
シラン系カップリング剤溶液の調整のため、水或いはアルコール、ケトン類等の溶媒を用いることが可能である。また、カップリング剤の加水分解を促進するために、少量の酢酸や塩酸等の酸を添加することができる。
カップリング剤の含有量は、溶液全体に対して0.01質量%〜5質量%であることが好ましく、0.1質量%〜1.0質量%があることがより好ましい。カップリング剤による処理は、上述の通り調整したカップリング剤溶液に基板を浸漬する方法、基板にスプレー噴霧する方法、基板に塗布する方法等により行うことができる。
シラン系カップリング剤で処理した基板は、自然乾燥、加熱乾燥、または真空乾燥によって乾燥する。なお、使用するカップリング剤の種類によっては、乾燥前に水洗または超音波洗浄を行うことができる。
(E)光触媒を塗布する工程
銅配線及び銅端子の表面にSi−O−Si結合を有する化合物が形成された後、TiO,ZnO,SrTiO,CdS,GaP,InP,GaAs,BaTiO,BaTi,KNbO,Nb,Fe,Ta,KTaSi,WO,SnO,Bi,BiVO,NiO,CuO,SiC,MoS,InPb,RuO,CeO等、さらにはTi,Nb,Ta,Vからなる群から選ばれる元素を少なくとも1種以上有する層状酸化物である光触媒粒子を塗布する工程である。これらの光触媒の中で、無害かつ化学的安定性に優れるTiOが最も好ましい。TiOとしては、アナタ−ゼ、ルチル、ブルッカイトのいずれでも使用することが可能である。
かかる工程は、(D)カップリング処理を施す工程シランカップリング剤による処理の前に行うこともできる。また、光触媒粒子は上述の一般式(I)で表されるラダー構造を含む化合物やシランカップリング剤と混合して用いることもできる。
光触媒粒子を塗布して乾燥した後、必要に応じて熱処理、さらには光照射することができる。光照射には、紫外光、可視光、赤外光などを使用でき、このうち紫外光が最も好ましい。
(F)密着性改良剤を用いた処理を施す工程
銅配線及び銅端子の表面に密着性改良剤を塗布する工程である。密着性改良剤としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が使用できるが、熱硬化性の有機絶縁材料が主成分であることが好ましい。密着性改良剤としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエンから合成した樹脂、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトリルから合成した樹脂、3量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマ等を使用することができる。
(G)腐食抑制剤を用いた処理を施す工程
銅配線及び銅端子の表面に腐食抑制剤を含む溶液を塗布する工程である。かかる工程は、(A)凹凸を形成する工程の後又は(D)カップリング処理を施す工程の前もしくは後に行うことができる。なお、腐食抑制剤は上述の酸性溶液、アルカリ性溶液、カップリング剤溶液のいずれか1種に加えて用いてもよい。
腐食抑制剤としては、S含有有機化合物またはN含有有機化合物を少なくとも1種以上含んでいるものを用いることができる。具体的には、メルカプト基、スルフィド基、又はジスルフィド基のようなイオウ原子を含有する化合物又は、分子内に−N=またはN=Nまたは−NHを含むN含有有機化合物が挙げられる。
メルカプト基、スルフィド基、又はジスルフィド基のようなイオウ原子を含有する化合物としては、脂肪族チオール(HS−(CH−R)等が挙げられる。ここで、nは1から23までの整数、Rは一価の有機基、水素基またはハロゲン原子を表す。
Rとしてはアミノ基、アミド基、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アシルオキシ基、ハロアルキル基、ハロゲン原子、水素基、チオアルキル基、チオール基、置換されていても良いフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、複素環などを用いることができる。このうち、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基が好ましい。
R中のアミノ基、アミド基、カルボキシル基、ヒドロキシル基は1個以上であることが好ましく、さらに上記のアルキル基等の置換基を有していても良い。
式中、nは4から15までの整数であることが好ましく、6から12までの整数であることがより好ましい。
硫黄含有有機化合物としては、チアゾール誘導体(チアゾール、2−アミノチアゾール、2−アミノチアゾール−4−カルボン酸、アミノチオフェン、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−アミノベンゾチアゾール、2−アミノ−4−メチルベンゾチアゾール、2−ベンゾチアゾロール、2,3−ジヒドロイミダゾ〔2,1−b〕ベンゾチアゾール−6−アミン、2−(2−アミノチアゾール−4−イル)−2−ヒドロキシイミノ酢酸エチル、2−メチルベンゾチアゾール、2−フェニルベンゾチアゾール、2−アミノ−4−メチルチアゾール等)、チアジアゾール誘導体〔1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾール、2−アミノ−5−エチル−1,3,4−チアジアゾール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、2,5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、3−メチルメルカプト−5−メルカプト−1,2,4−チアジアゾール、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−(エチルアミノ)−1,3,4−チアジアゾール、2−アミノ−5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール等〕、メルカプト安息香酸、メルカプトナフトール、メルカプトフェノール、4−メルカプトビフェニル、メルカプト酢酸、メルカプトコハク酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオウラシル、3−チオウラゾール、2−チオウラミル、4−チオウラミル、2−メルカプトキノリン、チオギ酸、1−チオクマリン、チオクモチアゾン、チオクレゾール、チオサリチル酸、チオチアヌル酸、チオナフトール、チオトレン、チオナフテン、チオナフテンカルボン酸、チオナフテンキノン、チオバルビツル酸、チオヒドロキノン、チオフェノール、チオフェン、チオフタリド、チオフテン、チオールチオン炭酸、チオルチドン、チオールヒスチジン、3−カルボキシプロピルジスルフィド、2−ヒドロキシエチルジスルフィド、2−アミノプロピオン酸、ジチオジグリコール酸、D−システイン、ジ−t−ブチルジスルフィド、チオシアン、チオシアン酸等があげられる。
分子内に−N=またはN=Nまたは−NHを含むN含有有機化合物としては、トリアゾール誘導体(1H−1,2,3−トリアゾール、2H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,4−トリアゾール、4H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−アミノベンゾトリアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、3−オキシ−1,2,4−トリアゾール、アミノウラゾール等)、テトラゾール誘導体(テトラゾリル、テトラゾリルヒドラジン、1H−1,2,3,4−テトラゾール、2H−1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1H−テトラゾール、1−エチル−1,4−ジヒドロキシ5H−テトラゾール−5−オン、5−メルカプト−1−メチルテトラゾール、テトラゾールメルカプタン等)、オキサゾール誘導体(オキサゾール、オキサゾリル、オキサゾリン、ベンゾオキサゾール、3−アミノ−5−メチルイソオキサゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−アミノオキサゾリン、2−アミノベンゾオキサゾール等)、オキサジアゾール誘導体(1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾロン−5、1,3,4−オキサジアゾロン−5等)、オキサトリアゾール誘導体(1,2,3,4−オキサトリアゾール、1,2,3,5−オキサトリアゾール等)、プリン誘導体(プリン、2−アミノ−6−ヒドロキシ−8−メルカプトプリン、2−アミノ−6−メチルメルカプトプリン、2−メルカプトアデニン、メルカプトヒポキサンチン、メルカプトプリン、尿酸、グアニン、アデニン、キサンチン、テオフィリン、テオブロミン、カフェイン等)、イミダゾール誘導体(イミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−5−イミダゾールカルボン酸アミド、ヒスチジン等)、インダゾール誘導体(インダゾール、3−インダゾロン、インダゾロール等)、ピリジン誘導体(2−メルカプトピリジン、アミノピリジン等)、ピリミジン誘導体(2−メルカプトピリミジン、2−アミノピリミジン、4−アミノピリミジン、2−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシ−2−メルカプトピリミジン、2−アミノー4−ヒドロキシ−6−メチルピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシ−2−メチルピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、4−アミノ−6−メルカプトピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、2−ヒドロキシピリミジン、4−メルカプト−1H−ピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、4−アミノ−2,6−ジヒドロキシピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ヒドロキシピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミジン等)、チオ尿素誘導体(チオ尿素、エチレンチオ尿素、2−チオバルビツール酸等)、アミノ酸(グリシン、アラニン、トリプトファン、プロリン、オキシプロリン等)、1,3,4−チオオキサジアゾロン−5、チオクマゾン、2−チオクマリン、チオサッカリン、チオヒダントイン、チオピリン、γ−チオピリン、グアナジン、グアナゾール、グアナミン、オキサジン、オキサジアジン、メラミン、2,4,6−トリアミノフェノール、トリアミノベンゼン、アミノインドール、アミノキノリン、アミノチオフェノール、アミノピラゾール等が挙げられる。
腐食抑制剤を含む溶液の調整には、水および有機溶媒を使用することができる。有機溶媒の種類は特に限定はしないが、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコールなどのアルコール類、ジ−n−プロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジアリルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、フェノールなどの芳香族炭化水素などを用いることができる。これらの溶媒を単独でまたは2種類以上組み合わせて用いることができる。
腐食抑制剤の溶液中の濃度は、0.1〜5000ppmが好ましく、0.5〜3000ppmがより好ましく、1〜1000ppmがさらに好ましい。腐食抑制剤の濃度が0.1ppm未満では、マイグレーション抑制効果が十分でなく、また配線と絶縁樹脂との十分な密着強度を得ることができない傾向にある。腐食抑制剤の濃度が5000ppmを超えると、マイグレーション抑制効果は得られるが、配線及び端子と絶縁樹脂との十分な密着強度が得られない傾向がある。
配線及び端子の表面を、腐食抑制剤を含んだ溶液により処理を行う時間については特に限定はせず、腐食抑制剤の種類および濃度に応じて適宜変化させることができる。
(半導体パッケージの実施形態)
図6は、本発明の第二実施形態にかかる半導体搭載用基板を備えた半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。図6に示される半導体パッケージ300aは、フリップチップタイプの半導体パッケージである。半導体パッケージ300aは、半導体チップ搭載用基板1bと、半導体チップ搭載用基板1bに搭載された半導体チップ302とを備える。
半導体チップ搭載用基板1bと半導体チップ302との間には、接続パンプ304が配置されている。接続パンプ304によって、半導体チップ302と半導体チップ接続端子110とは互いに電気的に接続される。接続パンプ304としては、例えばSn−3.0Ag−0.5Cu鉛フリーはんだが使用できる。
半導体チップ接続端子110は、接続パンプ304との接触面に鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層108を有するので、接合強度に優れる。
半導体チップ搭載用基板1bと半導体チップ302との間には、アンダーフィル材306を配置することができる。アンダーフィル材306によって、半導体チップ搭載用基板1bと半導体チップ302との間は封止される。
外部接続端子111には、はんだボール308が接着されており、外部接続端子111とはんだボール308とは電気的に接続されている。はんだボールに用いるはんだとしては、例えば、共晶はんだ、Pbフリーはんだを用いることができる。
外部接続端子111は、はんだボール308との接触面に鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケル皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層108を有するので、はんだ接合強度に優れる。外部接続端子111とはんだボール308とを接続するための装置としては、例えば、Nガスを用いたリフロー装置等が挙げられる。
図7は、本発明の第二実施形態にかかる半導体搭載用基板を備えた半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。図7に示される半導体パッケージ300bはワイヤボンドタイプの半導体パッケージである。半導体パッケージ300bは、半導体チップ搭載用基板1bと、半導体チップ搭載用基板1bに搭載された半導体チップ402とを備える。
半導体チップ搭載用基板1bと半導体チップ402とは、ダイボンドフィルム406で接着される。なお、ダイボンドフィルム406に代えてダイボンドペーストを用いることも可能である。
半導体チップ402と半導体チップ接続端子110とは金ワイヤ404を用いたワイヤボンドによって互いに電気的に接続される。半導体チップ接続端子110は、金ワイヤ404との接触面に鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケル皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層108を有する。
半導体チップ402は、トランスファモールド方式を用いて半導体用封止樹脂408により封止することができる。封止領域は、必要な部分だけを封止することも可能であるが、図7のように半導体パッケージ領域全体を封止することがより好ましい。これは、半導体パッケージ領域を行及び列に複数個配列した半導体チップ搭載用基板において、基板と封止樹脂を同時にダイサー等で切断することが容易になるためである。
外部接続端子111は、マザーボードとの電気的な接続を行うために、例えばはんだボール308を搭載することができる。はんだボール308には、例えば、共晶はんだ、Pbフリーはんだを用いることができる。
外部接続端子111は、はんだボール308との接触面に鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケル皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層108を有するのではんだ接合強度に優れる。外部接続端子116とはんだボール308とを接続するための装置としては、例えば、Nガスを用いたリフロー装置等が挙げられる。
図8は、本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。図8に示される配線パターンP内には、半導体チップ接続端子110と、外部接続端子111と、展開配線40とが配置されている。外部接続端子111は、半導体チップ接続端子110よりも内側に配置されている。したがって、配線パターンPは、ファン−インタイプのパターン形状を示す。半導体チップ接続端子110のパターン形状は、ワイヤボンド接続及びフリップチップ接続が可能なように設計されることが好ましい。
ワイヤボンド接続を行う場合は、配線パターンP内にダイボンドフィルム接着用領域84及び半導体チップ搭載用領域86を設定することが好ましい。ダイボンドフィルム接着用領域84は、半導体チップ搭載用領域86よりも広い。半導体チップ搭載用領域86内に外部接続端子111が配置され、ダイボンドフィルム接着用領域84外に半導体チップ接続端子110が配置される。
フリップチップ接続を行う場合は、配線パターンP内にダイボンドフィルム接着用領域80及び半導体チップ搭載用領域82を設定することが好ましい。ダイボンドフィルム接着用領域80は半導体チップ搭載用領域82よりも広い。半導体チップ搭載用領域82内に外部接続端子111及び半導体チップ接続端子110が配置される。
半導体チップやマザーボード等との接続信頼性を確保するため、外部接続端子111の配線板との接触面側の最外層及び半導体チップ接続端子110の半導体チップとの接触面側の最外層は、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層からなる(図示しない。)。
図9は、本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。図9に示される配線パターンP1内には、半導体チップ接続端子110と、外部接続端子111と、展開配線40と、ダミーパターン90とが配置されている。外部接続端子111は、半導体チップ接続端子110よりも外側に配置されている。よって、配線パターンP1は、ファン−アウトタイプのパターン形状を示す。なお、ダミーパターン90は半導体チップ接続端子110よりも内側に配置されており、半導体チップとは電気的に接続されない。半導体チップ接続端子110のパターン形状は、ワイヤボンド接続及びフリップチップ接続が可能なように設計されることが好ましい。
ワイヤボンド接続を行う場合は、配線パターンP1内にダイボンドフィルム接着用領域84及び半導体チップ搭載用領域86を設定することが好ましい。ダイボンドフィルム接着用領域84は、半導体チップ搭載用領域86よりも広い。半導体チップ搭載用領域86内にダミーパターン90が配置され、ダイボンドフィルム接着用領域84外に半導体チップ接続端子110及び外部接続端子111が配置される。
フリップチップ接続を行う場合は、配線パターンP1内にダイボンドフィルム接着用領域80及び半導体チップ搭載用領域82を設定することが好ましい。ダイボンドフィルム接着用領域80は半導体チップ搭載用領域82よりも広い。半導体チップ搭載用領域82内に半導体チップ接続端子110及びダミーパターン90が配置され、ダイボンドフィルム接着用領域80外に外部接続端子111が配置される。
ワイヤボンド接続及びフリップチップ接続のいずれであっても、ダミーパターン90は半導体チップ搭載用領域82内又は半導体チップ搭載用領域86内に均一に配置されることが好ましい。これにより、ダイボンドフィルムを用いて半導体チップを半導体チップ搭載用領域82又は半導体チップ搭載用領域86に搭載する際に、ボイドが発生し難くなるため、半導体パッケージの信頼性を向上することができる。
半導体チップやマザーボード等との接続信頼性を確保するため、外部接続端子111の配線板との接触面側の最外層及び半導体チップ接続端子110の半導体チップとの接触面側の最外層は、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層からなる(図示しない。)。
本発明に係る半導体パッケージ搭載用基板は、図8に示すような半導体チップ接続端子より内側に外部接続端子を設けたファン−インタイプ、図9に示すような半導体チップ接続端子の外側に外部接続端子を設けたファン−アウトタイプ、これらを組み合わせたタイプのいずれにも適用可能である。
(半導体チップ搭載用基板の形態)
図10は、本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に表す平面図である。図10(b)は、図10(a)における領域Aを拡大した図である。半導体チップ搭載用基板1dの形状は、半導体パッケージの組立てを効率よく行う観点から図10(a)に示すようなフレーム形状にすることが好ましい。
半導体チップ搭載用基板1dには、半導体パッケージ領域P(1個の半導体パッケージとなる部分)を行及び列に各々複数個等間隔で格子状に配置したブロック52が設けられる。ブロック52は半導体チップ搭載用基板1dに複数個設けることができる。図10には2個のブロックしか記載していないが、必要に応じてブロックの数を増やすこと又は行方向及び列方向に設けて格子状とすることができる。
半導体パッケージ領域P間のスペース部の幅は、50〜500μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。後に半導体パッケージを切断するときに使用するダイサーのブレード幅と同じにするのがさらに好ましい。このように半導体パッケージ領域Pを配置することによって、半導体チップ搭載用基板1dを有効利用することができる。
半導体パッケージ領域間のスペース部やブロックの外側には補強パターン55を形成することが好ましい。補強パターン55は、半導体パッケージ領域に形成される配線と同時に形成される金属パターンであることが好ましい。さらに、その金属パターンの表面に、ニッケル、金などのめっきを施すか、絶縁被覆をすることがより好ましい。補強パターンが金属パターンである場合は、電解めっきの際のめっきリードとして利用することができる。なお、補強パターン55は別途作製して半導体チップ搭載用基板と貼り合わせてもよい。
半導体チップ搭載用基板1dの端部には、位置決めのマーク53を形成することができる。位置決めのマーク53は貫通穴によるピン穴であることが好ましい。ピン穴の形状や配置は、形成方法や半導体パッケージの組立て装置に合うように選択することができる。
ブロック52の外側には、ダイサーで切断する際の切断位置合わせマーク54を形成することができる。
半導体パッケージ領域を行及び列に複数個配列した半導体チップ搭載用基板は、ダイサー等を用いて個々の半導体パッケージに切断することができる。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
以下に、場合により図4及び図5を参照しつつ実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
(実施例1)
〔工程a〕
コア基板100としての0.4mm厚のソーダガラス基板(熱膨張係数11ppm/℃)の片面にスパッタリングによって200nmの銅薄膜を形成した。スパッタリングはMLH−6315(日本真空技術株式会社製、装置型番)を用いて以下に示す条件1で行った。
<条件1>
電流:3.5A
電圧:500V
アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:5nm/秒
続いて、形成した銅薄膜上に電気銅めっきを行って銅薄膜の厚さを10μmとした。その後、銅薄膜上の所定の部分にエッチングレジストを形成し、塩化第二鉄エッチング液を用いてエッチングを行うことによって、第1の配線106aと第1の層間接続端子101をコア基板100上に形成した[図4(a)]。
〔工程b〕
コア基板100の第1の配線106aが形成された面とは反対の面から、第1の層間接続端子101に到達するまで、レーザで穴径50μmのIVH穴を形成した。レーザ源としてはYAGレーザLAVIA−UV2000(住友重機械工業株式会社製、商品名)を用い、周波数4kHz、ショット数50、マスク径0.4mmの条件でIVH穴を形成した。
形成したIVH穴に導電性ペーストMP−200V(日立化成工業株式会社製、商品名)を充填して、160℃,30分間の条件で硬化させた。これによって、第1の層間接続端子101と電気的に接続された第1の層間接続用IVH102を形成した[図4(b)]。
〔工程c〕
コア基板100の第1の配線106aを形成した面とは反対側の面に、工程aと同様にスパッタリング、電気銅めっき、エッチングレジスト形成及びエッチングを行うことによって、第2の配線106bと第2の層間接続端子103を形成した[図4(c)]。これによって、第1の層間接続端子101と第2の層間接続端子103とは第1の層間接続用IVH102によって電気的に接続された。
〔工程d〕
コア基板100の第2の配線106bが形成された面を、200ml/lに調整した酸性脱脂液Z−200(ワールドメタル社製、商品名)に、液温50℃で2分間浸漬した。その後、湯洗のため液温50℃の水に2分間浸漬し、その後1分間水洗した。水洗後、100ml/lの硫酸水溶液に1分間浸漬し1分間水洗した。その後、酢酸でpH5に調整した水溶液にイミダゾールシランカップリング剤IS−1000(ジャパンエナジー株式会社製、商品名)を加えることによって該カップリング剤の濃度が0.5%に調整された水溶液に、コア基板100の第2の配線106bが形成された面を10分間浸漬した。その後、1分間水洗を行い常温にて乾燥した。
次に、コア基板100の第2の配線106bが形成された面に、シアネートエステル系樹脂組成物の絶縁ワニスをスピンコート法により1500rpmで10μm形成した後、常温から6℃・min−1の昇温速度で230℃まで加熱し230℃で1時間保持することによって熱硬化させて第1のビルドアップ層104aを形成した[図4(d)]。
〔工程e〕
第1のビルドアップ層104aの表面から第2の層間接続用端子103に到達するまで、レーザで穴径50μmのIVH穴119を形成した。レーザ源としては、YAGレーザLAVIA−UV2000(住友重機械工業株式会社製、商品名)を使用し、周波数4kHz、ショット数20、マスク径0.4mmの条件でIVH穴119の形成を行った[図4(e)]。
〔工程f〕
第1のビルドアップ層104aのコア基板100との接着面とは反対側の面に、スパッタリングにより厚さ20nmの下地金属Ni層と厚さ200nmの薄膜銅層とをこの順で形成してシード層を形成した。各スパッタリングはMLH−6315(真空技術株式会社製、装置型番)を用いて以下の条件2で行った。
<条件2>
(ニッケル)
電流:5.0A
電流:350V
電圧アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:0.3nm/秒
(銅)
電流:3.5A
電圧:500V
アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:5nm/秒
形成したシード層上に、めっきレジストPMER P−LA900PM(東京応化工業株式会社製、商品名)を用いスピンコート法によって所定の位置に膜厚20μmのめっきレジスト層を形成した。めっきレジスト層を1000mJ/cmの条件で露光した後、PMER現像液P−7Gを用いて23℃で6分間浸漬揺動し、L/S=10μm/10μmのレジストパターンを形成した。
硫酸銅めっき液を用いて該シード層上にパターン銅めっきを行って銅の膜厚を約5μmとした。その後、メチルエチルケトンを用いて室温(25℃)で1分間浸漬することによってめっきレジストをシード層上から除去した。
次に、CPE−700(三菱瓦斯化学株式会社製、商品名)の5倍希釈液に第1のビルドアップ層104aのパターン銅めっきを行った面を浸漬し、30℃、30秒間の条件で揺動するクイックエッチングによってシード層を除去して第3の配線106cと第3の層間接続端子105を形成した[図5(a)]。
〔工程g〕
工程d〜工程fと同様の工程を繰り返して、第2のビルドアップ層104bと第4の層間接続端子107とを形成した[図5(b)]。
(工程h)
その後、所定の位置に開口109aを有する絶縁層109を第2のビルドアップ層104bと第4の層間接続端子107との表面の一部に形成して基板を得た。
(工程i)
該基板のめっき前処理を次の通り実施した。まず、得られた基板を脱脂液Z−200(株式会社ワールドメタル製、商品名)に50℃で3分間浸漬し2分間水洗した。次に、100g/lの過硫酸アンモニウム溶液に1分間浸漬し2分間水洗した。その後、10%の硫酸で1分間浸漬して2分間水洗し、めっき活性処理液であるSA−100(日立化成工業株式会社製、商品名)に25℃で5分間浸漬し2分間水洗した。
該めっき前処理を実施した基板を、鉛を含まない表1に示す組成の無電解ニッケルめっき液に85℃で20分間浸漬し、2分間水洗した。これによって、基板の第1の層間接続端子101と第4の層間接続端子107との表面上に無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。
Figure 2007134692
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に50℃で20分間浸漬した。この浸漬処理によって、無電解ニッケルめっき皮膜上に無電解パラジウムめっき皮膜を形成した。
無電解パラジウムめっき皮膜が形成された基板を、置換金めっき液であるHGS−100(日立化成工業株式会社、商品名)に85℃で10分間浸漬した。この浸漬処理によって、無電解パラジウムめっき皮膜上に置換金めっき皮膜を形成した。
以上の処理によって、最外層に無電解ニッケルめっき皮膜と無電解パラジウムめっき皮膜と置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層を有する外部接続端子と半導体チップ接続端子とを備える半導体チップ搭載用基板が得られた。
なお、得られた半導体チップ搭載用基板は、図10に示すようなフレーム形状をしており、個々の半導体パッケージは図8に示すようなファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板を具備している。
(実施例2)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表2に示す無電解ニッケルめっき液を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(実施例3)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表3に示す無電解ニッケルめっき液を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(実施例4)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表4に示す無電解ニッケルめっき液を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(実施例5)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表5に示す無電解ニッケルめっき液を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(実施例6)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表6に示す無電解ニッケルめっき液を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(実施例7)
表1に示す無電解ニッケルめっき液の代わりに、表7に示す無電解ニッケルめっき液(鉛イオンを0.2mg/l含有)を使用したこと以外は実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
Figure 2007134692
(比較例1)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例2)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例3)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例3と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例4)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例4と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例5)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例5と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例6)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例6と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(比較例7)
無電解ニッケルめっき皮膜が形成された基板を、無電解パラジウムめっき液であるAPP(石原薬品株式会社、商品名)に浸漬せず無電解パラジウムめっき皮膜を形成しなかったこと以外は、実施例7と同様にして半導体チップ搭載用基板を作製した。
(信頼性試験)
各実施例及び各比較例で作製した半導体チップ搭載用基板の外部接続端子にSn−3.5Ag−0.5Cuのはんだボールを搭載し、窒素リフロー炉(最高到達温度250℃)を通過させて外部接続端子にはんだボールを接続した。はんだボールを接続した半導体チップ搭載用基板のボールシェア試験を耐衝撃性ハイスピードボンドテスター4000HS(デイジ社製、商品名)によって行い、はんだボールシェア強度を測定した。シェア速度は20mm/secとした。
はんだボール破壊部分を光学顕微鏡で観察して破壊モードを評価し、はんだとめっき層との界面において破壊が起こる場合を不良と判定した。外部接続端子2000箇所についてボールシェア試験及び破壊モード評価を行った。はんだボール内で破壊が起こった割合をはんだボール破壊率(%)とした。はんだボールシェア強度(平均値)とはんだボール破壊率は表8の通りであった。
(無電解ニッケルめっき皮膜の鉛含有濃度の測定)
各実施例及び各比較例で示した無電解ニッケルめっき前処理及び無電解ニッケルめっき作製方法によって、SUS板上に無電解ニッケルめっき皮膜を作製した。作製した無電解ニッケルめっき皮膜をSUS板から剥離し、原子吸光度計を用いて無電解ニッケルめっき皮膜の鉛の含有濃度を測定した。測定結果は表8の通りであった。
Figure 2007134692
本発明にかかるめっき層を有する半導体チップ接続端子及び外部接続端子を備える実施例1から7の半導体チップ搭載用基板のはんだボール破壊率は、全て100%であった。また、実施例1〜7のはんだボールシェア強度は、比較例1〜7よりも高い値を示した。このことから、本発明の半導体チップ搭載用基板は優れたはんだ接合強度を有することが明らかとなった。
したがって、本発明により、0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜を備える半導体チップ搭載用基板において、配線板(マザーボード)との接続信頼性が改善された半導体チップ搭載用基板及び該半導体チップ搭載用基板を備える半導体パッケージを提供することができる。
本発明の第一実施形態に係る半導体チップ搭載用基板を模式的に示す平面図である。 本発明の第二実施形態にかかる半導体チップ搭載用基板を模式的に示す断面図である。 本発明の第三実施形態にかかる半導体チップ搭載用基板を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体チップ搭載用基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 本発明の半導体チップ搭載用基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 本発明の第二実施形態にかかる半導体搭載用基板を備えた半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の第二実施形態にかかる半導体搭載用基板を備えた半導体パッケージの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に示す平面図である。 本発明の半導体チップ搭載用基板における配線パターンの一例を模式的に表す平面図である。
符号の説明
1a,1b,1c,1d…半導体チップ搭載用基板、3…無電解ニッケルめっき皮膜、4…パラジウムめっき皮膜、5…置換金めっき皮膜、10…基板、108…めっき層、100…コア基板、101…第1の層間接続端子、101a…第5の層間接続端子、101b…第6の層間接続端子、102…第1の層間接続用IVH、103…第2の層間接続端子、104a…第1のビルドアップ層、104b…第2のビルドアップ層、104c…第3のビルドアップ層、104d…第4のビルドアップ層、105…第3の層間接続端子、106a…第1の配線、106b…第2の配線、106c…第3の配線、106d…第4の配線、106e…第5の配線、107…第4の層間接続端子、110…半導体チップ接続端子、111…外部接続端子。

Claims (2)

  1. 基板の第一の主面上に設けられ半導体チップに接続するための半導体チップ接続端子と、前記基板の前記第一の主面とは反対側の第二の主面上に設けられ配線板に接続するための外部接続端子とを備える半導体チップ搭載用基板であって、
    前記半導体チップ接続端子の前記半導体チップとの接触面側の最外層及び前記外部接続端子の前記配線板との接触面側の最外層の一方又は双方は、鉛の含有濃度が0.01質量%以下である無電解ニッケルめっき皮膜と、置換パラジウムめっき皮膜又は無電解パラジウムめっき皮膜と、置換金めっき皮膜とが内側からこの順で積層されためっき層からなることを特徴とする、半導体チップ搭載用基板。
  2. 請求項1記載の半導体チップ搭載用基板を具備する半導体パッケージ。
JP2006279052A 2005-10-14 2006-10-12 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ Pending JP2007134692A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006279052A JP2007134692A (ja) 2005-10-14 2006-10-12 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005300085 2005-10-14
JP2006279052A JP2007134692A (ja) 2005-10-14 2006-10-12 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007134692A true JP2007134692A (ja) 2007-05-31

Family

ID=38156052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006279052A Pending JP2007134692A (ja) 2005-10-14 2006-10-12 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007134692A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277897A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Hitachi Chem Co Ltd はんだボール接続用端子とその形成方法並びに半導体搭載用基板の製造方法
JP2002356781A (ja) * 2001-05-25 2002-12-13 Kyocera Corp 配線基板及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277897A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Hitachi Chem Co Ltd はんだボール接続用端子とその形成方法並びに半導体搭載用基板の製造方法
JP2002356781A (ja) * 2001-05-25 2002-12-13 Kyocera Corp 配線基板及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5286893B2 (ja) 接続端子、接続端子を用いた半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法
JP4872368B2 (ja) 銅表面の前処理方法及びこの方法を用いた配線基板
US7588835B2 (en) Method of treating the surface of copper and copper
JP4747770B2 (ja) プリント配線板の製造方法、及び半導体チップ搭載基板の製造方法
JP6201622B2 (ja) 接続端子及びそれを用いた半導体チップ搭載用基板
JP2006249519A (ja) 銅の表面処理方法及び銅
JP2009155668A (ja) 無電解パラジウムめっき反応開始促進前処理液、この前処理液を用いた無電解めっき方法、無電解めっき方法で形成された接続端子並びにこの接続端子を用いた半導体パッケージ及びその製造方法
JP5105137B2 (ja) 銅箔を有する基板の製造方法及び銅箔を有する基板
JP5109399B2 (ja) 銅の表面処理方法
JP4774844B2 (ja) 銅の表面処理方法及び銅
JP2008248269A (ja) 銅表面の処理方法およびこの方法を用いた配線基板
JP2005086071A (ja) 多層配線基板、半導体チップ搭載基板及び半導体パッケージ、並びにそれらの製造方法
JP4605446B2 (ja) 多層配線基板、半導体チップ搭載基板及び半導体パッケージ、並びにそれらの製造方法
JP5109400B2 (ja) 銅表面処理液セット、これを用いた銅の表面処理方法、銅、配線基板および半導体パッケージ
JP2007262579A (ja) 銅の表面処理方法及び銅
JP2007107080A (ja) 銅の表面処理方法及び銅表面
JP2007142376A (ja) 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ
JP2010090402A (ja) めっき析出物
JP2006344920A (ja) プリント配線基板、半導体チップ搭載基板、半導体パッケージ、プリント配線基板の製造方法、及び半導体チップ搭載基板の製造方法
JP2006316300A (ja) 銅の表面処理方法及び銅表面
JP5194748B2 (ja) 銅表面の処理方法、銅および配線基板
JP2007134692A (ja) 半導体チップ搭載用基板、これを用いた半導体パッケージ
JP2009197304A (ja) 銅表面の処理方法および処理した銅並びに配線基板
JP5105162B2 (ja) 銅表面の処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091001

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100820

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111011