JP4020624B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラモジュールに用いられるＣＣＤ等の光学系の半導体素子を内蔵する半導体装置に関し、特に２枚の導電膜を用いた薄型で多層配線も実現でき、ＣＣＤ等の光学系素子内蔵の半導体装置の薄型化、量産性を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラモジュールは、携帯電話、携帯用のコンピューター等に積極的に採用されるようになった。従ってカメラモジュールは、小型化、薄型化、軽量化が求められている。
【０００３】
以下、半導体素子としてＣＣＤを用いたカメラモジュールを参照しながら説明を行う。尚、ＣＣＤ以外の半導体素子（例えばＣＭＯＳセンサー等）を用いても同様である。
【０００４】
先ず、図１９（Ａ）に示す如く、従来のカメラモジュールでは、実装基板１にＣＣＤ２が実装されている。そして、ＣＣＤ２の上方に、外部からの光を集めるレンズ５がレンズバレル６に固定されている。また、レンズバレル６はレンズホルダー７によってホールドされており、レンズホルダー７はレンズ止めビス８によって実装基板１に実装されている。ここで、実装基板１としてはセラミック基板等が用いられる。
【０００５】
ここで、ＣＣＤは、（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）の略で、レンズ５によって集められた光の強さに応じた電荷を出力する働きを有する。また、レンズバレル６は側面がねじになっており（図示せず）、回転することによってレンズ５の焦点を合わせる働きを有する。
【０００６】
更に、実装基板１の表面および裏面に、チップ部品３と裏面チップ部品４が実装されている。これらチップ部品としては、ＤＳＰ、ドライブ用ＩＣ、コンデンサ、抵抗、ダイオード等が挙げられる。ＤＳＰは（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の略で、ＣＣＤから送られた信号を高速に処理する働きを有する。また、ドライブ用ＩＣは、ＣＣＤ内のセルの選択をし、転送のための駆動を行う働きを有する。
【０００７】
また、図１９（Ｂ）に示す如く、上述したＣＣＤ２の部分がＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合もある。このとき、図示したように、実装基板１１上に実装されたＣＭＯＳセンサー１２上には、個々の画素１３に対応してマイクロレンズ１４を構成している。この構造の場合、レンズ５とマイクロレンズ１４との間には、必ず空気層が存在する。また、光の屈折の関係によりマイクロレンズ表面も空気層を設ける必要がある。そのため、レンズホルダー７により中空構造を構成させている。そして、レンズ５により集光された光が空気層およびマイクロレンズ１４を介して個々の画素１３に精度高く取り込まれる。
【０００８】
次に、図２０を参照して、このカメラモジュールの組立方法を説明する。
【０００９】
先ず、図２０（Ａ）に示す如くを参照して、実装基板１を用意し、その表面にＣＣＤ２とチップ部品３を実装する。
【００１０】
次に、図２０（Ｂ）に示す如く、実装基板１の裏面に裏面チップ部品４を実装する。
【００１１】
最後に、図２０（Ｃ）に示す如く、レンズ５が固定されたレンズバレル６をレンズホルダー７に固定し、レンズ止めビス８を用いて、レンズホルダー７を実装基板１に固定する。
【００１２】
以上の方法により、実装基板１を用いた従来型のカメラモジュールが完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１９にも示す如く、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、チップ部品３、裏面チップ部品４、レンズ５、レンズバレル６、レンズホルダー７、ＣＣＤ２は必要な構成要素であるが、小型化、薄型化、軽量化を実現するカメラモジュールを提供するのは難しかった。特に、ＣＣＤ２を内蔵する構造では、実装基板１上にＣＣＤ２を実装しその周囲をレンズホルダー７で覆い、そのレンズホルダー７上部にレンズバレル６を介して集光用のレンズ５を固定していた。そのため、実装面積も余分に占有してしまい、また、ＣＣＤ２部における薄型化にも問題があった。
【００１４】
更に、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、レンズホルダー７を固定するためにセラミック等から成る実装基板１を利用していた。一般的には、この基板１は必須であり、この実装基板１を無くすことができなかった。そのため、この実装基板１を採用することによって、コストが上昇し、また、実装基板１が厚いために、モジュールの小型化、薄型化、軽量化に限界があった。
【００１５】
更に、上述したセラミック基板等から成る実装基板１を用いた場合では、実装基板表面に導電パターンの配線を行い、その配線上にＣＣＤ２、チップ部品３等を実装するのみで多層配線構造を実現できず、また、実装密度も向上しないという問題点があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である半導体装置では、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層とをシート状に接着する絶縁樹脂と、前記第１の導電層をエッチングして形成された第１の導電配線層と、前記第２の導電層をエッチングして形成された第２の導電配線層と、前記第１の導電配線層上に固着される半導体素子と、前記第１の導電配線層と前記第２の導電配線層とを所望の個所で前記絶縁樹脂を貫通して接続する多層接続手段と、前記第１の導電配線層上に少なくとも前記半導体素子を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部と、各搭載部上に固着された前記半導体素子を気密中空部に位置するように前記枠状部上に接着された透明板と前記第２の導電配線層の所望個所に設けた外部電極とを具備することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品が固着され、前記半導体モジュールおよびチップ部品は前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記絶縁樹脂はポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記多層接続手段は導電金属のメッキ膜であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記透明板表面は所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が被膜されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、第１の導電層と第２の導電層を絶縁樹脂で接着した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所に前記第１の導電層および前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記第２の導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔に多層接続手段を形成し、前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記第２の導電層を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００２４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記枠状部は少なくとも前記絶縁樹脂シート上に格子状に一体に形成されることを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記透明板表面には所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂を被膜することを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品を固着し、前記半導体モジュールおよびチップ部品を前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００２８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電層および前記第２の導電層は銅箔で形成されることを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記第１の導電層をエッチングした後に、前記第１の導電層をマスクとして前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００３２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記多層接続手段は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記第１の導電層の表面に形成されることを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００３４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、導電層の表面を絶縁樹脂で被覆した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所の前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔および前記絶縁樹脂表面に導電メッキ膜をする工程と、前記導電メッキ膜を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記導電層全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００３７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電層および前記導電メッキ膜は銅で形成されることを特徴とする。
【００３８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００４０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電メッキ膜は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記絶縁樹脂の表面に形成されることを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００４２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００４３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明である半導体装置およびその製造方法において、図１〜図１８を参照にして詳細に説明する。
【００４５】
先ず、図１から図３を用いて、本実施の形態における半導体装置について説明する。図１は、本発明の半導体装置の１実施の形態を示す断面図である。
【００４６】
本実施の形態における半導体装置２１は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を内蔵した中空構造の半導体装置である。これらの光学系の半導体素子を内蔵した半導体装置では、半導体素子上部に位置するレンズ５２により収集された光を半導体素子表面に形成された画素により受光し、その光を電気信号に変換する。このとき、この集光を行うレンズ効果をもたせるためには、半導体素子表面に透明樹脂を直接モールドすることができる場合には中空構造である必要はない。しかし、半導体素子としてＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合、必ず半導体素子表面にマイクロレンズを用いる必要があり、少なくともマイクロレンズ表面には空気層を形成する必要が有る。そのため、中空構造を有する半導体装置であることが必須の条件となる。
【００４７】
本発明に依る半導体装置は、図１に示す如く、第１の導電層２４と、第２の導電層２５と、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５とをシート状に接着する絶縁樹脂２３と、前記第１の導電層２４をエッチングして形成された第１の導電配線層２６と、前記第２の導電層２５をエッチングして形成された第２の導電配線層２７と、前記第１の導電配線層２６上に固着される半導体素子２８と、前記第１の導電配線層２６と前記第２の導電配線層２７とを所望の個所で前記絶縁樹脂２３を貫通して接続する多層接続手段３３と、前記第１の導電配線層２６上に少なくとも前記半導体素子２８を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部３５と、各搭載部上に固着された前記半導体素子２８を気密中空部に位置するように前記枠状部３５上に接着された透明板３６と前記第２の導電配線層２７の所望個所に設けた外部電極３８とから構成されている。
【００４８】
先ず、絶縁樹脂シートについて説明する。図４は、全体が絶縁樹脂シート２２であり、中間には絶縁樹脂２３が設けられている。この絶縁樹脂２３の表面には第１の導電層２４が形成され、裏面には第２の導電層２５が形成される。
【００４９】
つまり、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００５０】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミドを半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。従って、絶縁樹脂シート２２には補強用のガラスクロス繊維を不要としている。
【００５１】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００５２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００５３】
従って、第２の導電層２５を厚く形成することにより、絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【００５４】
また平坦性を維持しながら封止樹脂を硬化できるので、パッケージの裏面も平坦にでき、絶縁樹脂シート２２の裏面に形成される電極もフラットに配置できる。よって、実装基板上の電極と絶縁樹脂シート２２裏面の電極とを当接でき、半田不良を防止することができる。
【００５５】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００５６】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００５７】
第１の導電配線層２６は第１の導電層２４をエッチングして形成される。第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、エッチングにより周辺にボンデイングパッド３１とこのボンデイングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６とが形成される。搭載される半導体素子のパッド数が多くなればなるほどファインパターン化が要求される。
【００５８】
第２の導電配線層２７は第２の導電層２５をエッチングして形成される。第２の導電層２７の膜厚は、７０μｍ〜２００μｍ程度であり、ファインパターンには適さないが、外部電極３８の形成が主であり、必要に応じて多層配線を形成できる。
【００５９】
半導体素子２８はＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子であり、半導体素子２８は第１の導電配線層２６上に接着剤で固着され、半導体素子２８と第１の導電配線層２６とは電気的に接続されている。しかし、本実施の形態では半導体素子２８裏面電極（図示せず）と第１の導電配線層２６とは直接接続しているが、半導体素子２８が第１の導電配線層２６上のオーバーコート樹脂２９に固着される場合もある。このとき、半導体素子２８の下にはファインパターンの第１の導電配線層２６が自由に配線でき、配線の自由度が大幅に増大する。
【００６０】
そして、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。なお、ボンデイングパッド３１はボンディングが行えるように金あるいは銀メッキが表面に施されている。
【００６１】
多層接続手段３３は第１の導電配線層２６と第２の導電配線層２７とを所望の個所で絶縁樹脂２３を貫通して接続している。多層配線手段３３としては具体的には銅のメッキ膜が適している。また金、銀、パラジュウム等のメッキ膜でも良い。
【００６２】
枠状部３５は、図示の如く、点線で示した搭載部４３（図９（Ｂ）参照）の周囲に絶縁性樹脂により形成されている。この枠状部３５により搭載部４３の中央部分を凹ませた凹部３４を形成している。ここで、詳細は半導体装置の製造方法について説明するが、枠状部３５はトランスファーモールド工程により一体に形成されている。また、絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００６３】
ガラス板３６は、搭載部４３上の半導体素子２８、金属細線３２等を凹部３４内に密閉し中空構造を実現するために、枠状部３５上に接着されている。このとき、図示はしていないが、枠状部３５とガラス板３６との当接部に接着性樹脂が塗布されており、この樹脂により２者は接着している。また、このガラス板３６の表面には、透明樹脂から成るフィルターが全面に塗布されている。例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【００６４】
外部電極３８は、第２の導電配線層２７の所望個所に設けられる。すなわち、第２の導電配線層２７の大部分はオーバーコート樹脂３７で被覆され、露出した第２の導電配線層２７上に半田で形成された外部電極３８を設ける。
【００６５】
図２を参照して、具体化された本発明の半導体装置を説明する。まず、実線で示すパターンは第１の導電配線層２６であり、点線で示すパターンは第２の導電配線層２７である。第１の導電配線層２６は半導体素子２８を取り巻くようにボンディングパッド３１が周辺に設けられ、一部では２段に配置されて多パッドを有する半導体素子２８に対応している。ボンディングパッド３１は半導体素子２８の対応する電極パッド３０とボンディングワイヤー３２で接続され、ボンディングパッド３１からファインパターンの第１の導電配線層２６が半導体素子２８の下に多数延在されて、黒丸で示す多層接続手段３３で第２の導電配線層２７と接続されている。
【００６６】
斯かる構造であれば、２００以上パッドを有する半導体素子でも、第１の導電配線層２６のファインパターンを利用して所望の第２の導電配線層２７まで多層配線構造で延在でき、第２の導電配線層２７に設けられた外部電極３８から外部回路への接続が行える。
【００６７】
従来における半導体装置においても述べたように、ＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等の半導体素子２８では、半導体素子２８表面に形成された１画素毎にマイクロレンズ１４を構成し集光性を上げていた。この集光を行うためには、少なくともと半導体素子１２表面のマイクロレンズ１４表面には空気層が必要であり、中空構造内に半導体素子を配置することが必須条件であった。
【００６８】
そこで、本発明では、枠状部３５およびガラス板３６により形成される搭載部４３上の凹部３４を利用し、半導体素子２８を気密中空部内に配置している。つまり、画素の開口率を向上させるために素子表面にマイクロレンズを形成するＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等半導体素子２８のように、マイクロレンズ表面に空気層を配置することが必須の条件である光半導体素子に優れた構造となる。
【００６９】
また、本発明では、中空構造を実現するためのガラス板３６全面にフィルター機能を有する透明樹脂を塗布することで、内蔵された半導体素子に応じた光の分光特性を得ることができる。例えば、フィルターを形成する方法としては、半導体素子表面に直接形成する場合もあるが、この場合は、１つの光の分光特性にしか対応できない。しかし、本発明では、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂を変更するだけで、様々な光の分光特性に対応でき、種々の光半導体素子を内蔵することができる。
【００７０】
また、本発明では、従来における支持基板を用いず導電パターンを枠状部３５およびガラス板３６で支持している。そのことで、支持基板を省略することができるので、半導体装置２１自体の薄型化が実現できる。
【００７１】
更に、本発明の半導体装置では、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成されている。そして、絶縁樹脂シート２２の裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成された絶縁樹脂シート２２を用い、多層構造を実現するものである。例えば、図３に示す如く、半導体装置２１がカメラモジュール内に用いられる場合がある。このとき、半導体素子２８の周辺の導電パターンには、他の半導体チップ、半導体モジュール６１またはチップ部品６２、６３等が固着される。ここで、チップ部品６２、６３としては、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオード等が考えられる。また、半導体モジュール６１としては、ウェハスケールＣＳＰ、ＣＳＰ、面実装型ＩＣ、ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐａｃｋａｇｅ）等も考えられる。
【００７２】
つまり、本発明では、詳細は後述の製法によって説明するが、多層構造の配線を形成することができるので、中空構造内に半導体素子２８、半導体モジュール６１、チップ部品６２、６３も内蔵することができる。また、支持基板を不要にした導電パターンが形成できるのでコストを安価にできる。よって、中空構造を有する半導体装置自体の小型化、薄型化が実現できる。また、周辺チップ部品も半導体装置内に一緒に内蔵することができるので、実装密度も大幅に向上することができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態では半導体素子としてＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーを用いた場合について説明したが特に限定する必要はなく、その他の光学系の半導体素子、例えばＬＥＤ、レーザ、光センサー等の場合も同様な効果を得ることが出来る。
【００７４】
次に、図４〜図１８を用いて、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、第１の実施の形態および第２の実施の形態の説明をする。
【００７５】
第１の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態では、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所に前記第１の導電層２４および前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記第２の導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【００７６】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【００７７】
本発明の第１の工程は、図４に示すように、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【００７８】
絶縁樹脂シート２２の表面は、実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００７９】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミド樹脂を半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。
【００８０】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００８１】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００８２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００８３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００８４】
本発明の第２の工程は、図５に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所に第１の導電層２４および絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、第２の導電層２５を選択的に露出することにある。
【００８５】
第１の導電層２４の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストを介して第１の導電層２４をエッチングする。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いてケミカルエッチングを行う。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。またこのエッチングの際に、第２の導電層２５は接着性のシート等でカバーしてエッチング液から保護する。しかし第２の導電層２５自体が十分に厚く、エッチング後にも平坦性が維持できる膜厚であれば、少々エッチングされても構わない。なお、第１の導電層２４としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、公知のリードフレーム材等でも良い。
【００８６】
続いて、ホトレジストを取り除いた後、第１の導電層２４をマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に第２の導電層２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００８７】
なお、本工程では第１の導電層２４が１０μｍ程度と薄い場合、ホトレジストで貫通孔３９以外を被覆した後に炭酸ガスレーザーで第１の導電層２４および絶縁樹脂２３を一括して貫通孔３９を形成できる。この場合には予め第１の導電層２４の表面を粗化する黒化処理工程が必要である。
【００８８】
本発明の第３の工程は、図６に示す如く、貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、第１の導電層２４と第２の導電層２５を電気的に接続することにある。
【００８９】
貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に第２の導電層２５と第１の導電層２４の電気的接続を行う多層接続手段３３であるメッキ膜を形成する。このメッキ膜は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に形成する。これにより第１の導電層２４と第２の導電層２５が電気的に導通するため、再度この第１および第２導電層２４、２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕで埋め込まれ、多層接続手段３３が形成される。なお、商品名でエバラユージライトというメッキ液を採用すると、貫通孔３９のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【００９０】
本発明の第４の工程は、図７および図８に示す如く、第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成することにある。
【００９１】
第１の導電層２４上に所望のパターンのホトレジストで被覆し、ボンディングパッド３１およびボンディングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６をケミカルエッチングにより形成する。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いれば良い。
【００９２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成されているので、第１の導電配線層２６は５０μｍ以下のファインパターンに形成できる。
【００９３】
続いて、第１の導電配線層２６のボンディングパッド３１を露出して他の部分をオーバーコート樹脂２９で被覆する。オーバーコート樹脂２９は溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷で付着し、熱硬化させる。
【００９４】
また、図８に示す如く、ボンディングパッド３１上にはボンディング性を考慮して、Ａｕ、Ａｇ等のメッキ膜が形成される。このメッキ膜はオーバーコート樹脂２９をマスクとしてボンディングパッド３１上に選択的に無電界メッキで付着されるか、また第２の導電層２５を電極として電界メッキで付着される。
【００９５】
本発明の第５の工程は、図９に示す如く、各搭載部４３毎に中空構造を形成するために、絶縁樹脂２３およびオーバーコート樹脂２９上に樹脂から成る枠状部３５を形成することにある。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。その他、塗布、ディピング等でも可能であるが、量産性を考慮すると、トランスファーモールド、インジェクションモールドが適している。
【００９６】
本工程では、図９（Ａ）に示す如く、先ず、前工程で第１の導電配線層２６が形成された絶縁樹脂シート２２を下金型４２上に位置合わせをしながら設置し、その後、上金型４１を設置し絶縁樹脂シート２２を固定する。このとき、モールドキャビティーの下金型４２に絶縁樹脂シート２２はフラットで当接される必要があるが、厚い第２の導電層２５がこの働きをする。しかもモールドキャビティーから取り出した後も、枠状部３５の収縮が完全に完了するまで、第２の導電層２５によってパッケージの平坦性を維持している。すなわち、本工程までの絶縁樹脂シート２２の機械的支持の役割は第２の導電層２５により担われている。
【００９７】
そして、本発明の半導体装置の製造方法では、図示の如く、絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３間およびその周辺の枠状部３５形成領域にのみ樹脂を充填しなければならない。そのため、上金型４１のキャビティー面には凸部が絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３に対応して形成されている。そして、樹脂は絶縁樹脂シート２２上の枠状部３５形成領域にのみ流れ、枠状部３５を形成する。図９（Ｂ）に示す如く、金型から取り出した絶縁樹脂シート２２上には、各集合ブロック毎に搭載部４３間およびその周辺には枠状部３５が絶縁性樹脂により一体に形成される。搭載部４３の周囲には枠状部３５が形成されることで、搭載部４３上に凹部３４を形成する。そして、この凹部３４は後工程において、半導体装置の中空部を構成する。
【００９８】
ここで、枠状部３５は各搭載部４３間およびその周辺に形成されるが、枠状部３５を形成する絶縁性樹脂は絶縁樹脂シート２２を構成する絶縁樹脂２３と良く馴染むため、絶縁樹脂２３と強固に結合する。更に、図示の如く、枠状部３５を形成する部分にはオーバーコート樹脂２９が形成されておらず、絶縁樹脂２３はＣｕを主材料とする第１の導電層２４とも強固に結合する。
【００９９】
本発明の第６の工程は、図１０に示す如く、第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着することにある。
【０１００】
半導体素子２８はベアチップのまま第１の導電配線層２６上に接着樹脂でダイボンドされる。半導体素子２８裏面には電極が有り、この半導体素子２８の裏面電極と第１の導電配線層２６とは接着樹脂を介して直接固着されるので、両者は電気的に導通している。
【０１０１】
また、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。半導体素子２８はフェイスダウンで実装されても良い。この場合、半導体素子２８の各電極パッド３０表面に半田ボールやバンプが設けられ、絶縁樹脂シート２２の表面には半田ボールの位置に対応した部分にボンディングパッド３１と同様の電極が設けられる。
【０１０２】
ワイヤーボンデインクの時の絶縁樹脂シート２２を用いるメリットについて述べる。一般にＡｕ線のワイヤーボンディングの際は、２００℃〜３００℃に加熱される。この時、第２の導電層２５が薄いと、絶縁樹脂シート２２が反り、この状態でボンディングヘッドを介して絶縁樹脂シート２２が加圧されると、絶縁樹脂シート２２に亀裂の発生する可能性がある。これは絶縁樹脂２３にフィラーが混入されると、材料自体が堅くなり柔軟性を失うため、より顕著に現れる。また樹脂は金属から比べると柔らかいので、ＡｕやＡｌのボンディングでは、加圧や超音波のエネルギーが発散してしまう。しかし、絶縁樹脂２３を薄く且つ第２の導電層２５自体が厚く形成されることでこれらの問題を解決することができる。
【０１０３】
本発明の第７の工程は、図１１に示す如く、所望の光の分光特性を有するフィルタ機能を有する透明樹脂（図示せず）が全表面に塗布されたガラス板３６を準備し、ガラス板３６を絶縁シート２２上の枠状部３５に貼り合わせていくことにある。
【０１０４】
先ず、図示の如く、例えば、板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度の透明なガラス板３６を準備する。ガラス板３６は絶縁シート２２上の集合ブロック毎に貼り合わせるため、集合ブロックとほぼ同等または少し広いくらいの面積を有する。そして、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、ガラス板３６の全表面に所望の光の分光特性を得るためのフィルタ機能を持つ透明樹脂を塗布することである。またフィルタ機能を持つフィルムを貼り合わせても良い。上述したように、本実施の形態における半導体素子２８としてはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子が用いられるため、ガラス板３６により内蔵された半導体素子２８の目的用途に応じて種々の光の分光特性を選別することができる。
【０１０５】
具体的には、光の分光特性を選別するにあたり、２つのポイントがある。１つ目は、光学系の半導体素子自体が特定波長の光にのみ感度を有する場合である。２つ目は、光学系の半導体素子自体が様々な波長に対して感度を有するが外部から入射する光の中の特定波長を選別したい場合である。このように、光学系の半導体素子を様々な光に対して共用させるためにはフィルターにより光の分光特性を選別する必要がある。このとき、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂で対処することができる。ここで、透明樹脂としては、例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【０１０６】
次に、ガラス板３６と枠状部３５との当接する部分に接着材を塗布するとき、ガラス板３６側に接着材を塗布して貼り合わせる。また、枠状部３５側の接着面にディスペンサー等で接着材を塗布することで、ガラス板３６を貼り合わせても良い。そして、この工程により、絶縁樹脂シート２２上の集合ブロックには各搭載部４３毎に複数の中空部構造ができ、半導体素子２８、金属細線３２等は気密中空部内に位置することとなる。
【０１０７】
本発明の第８の工程は、図１２に示す如く、第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成することにある。
【０１０８】
第２の導電層２５は、所望のパターンのホトレジストで被覆し、ケミカルエッチングで第２の導電配線層２７を形成する。第２の導電層２５は厚いのでファインパターン化には適していないが、大部分が外部電極３８を形成する目的であり問題はない。第２の導電配線層２７は図２に示すように一定の間隔で配列され、個々は第１の導電配線層２６と多層接続手段３３を介して電気的に接続されて多層配線構造を実現している。なお必要であれば余白部分で第１の導電配線層２６を交差させるための第２の導電配線層２７を形成しても良い。
【０１０９】
本発明の第９の工程は、図１３に示す如く、第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成することにある。
【０１１０】
第２の導電配線層２７は外部電極３８を形成する部分を露出して溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷してオーバーコート樹脂３７で大部分を被覆する。次に半田のリフローによりこの露出部分に外部電極３８を同時に形成する。
【０１１１】
最後に、図１４および図１５に示す如く、絶縁樹脂シート２２には半導体装置が多数マトリックス状に形成されているので、テスター４４のプローブを外部電極３８に当てて、各搭載部４３の半導体素子２８の特性パラメータ等を個別に測定して良不良の判定を行い、不良品には磁気インク等でマーキングを行う。その後、ダイシングブレード４５で各搭載部４３間のダイシングライン４６に沿って絶縁性樹脂から成る枠状部３５、ガラス板２９および絶縁樹脂シート２２をダイシングし、個々の半導体装置２１に分離する。
【０１１２】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１１３】
第２の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施の形態では、導電層２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所の前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９および前記絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１をする工程と、前記導電メッキ膜５１を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記導電層２５全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【０１１４】
ここで、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、導電メッキ層形成工程までは製造方法が相違するが、第１の導電配線層形成工程以降の工程は同じであるので、ここでは、第１の導電配線層形成工程以降は第１の実施の形態を参照とし、説明を割愛する。また、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を用いることとする。
【０１１５】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【０１１６】
本発明の第１の工程は、図１６に示すように、導電膜２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【０１１７】
絶縁樹脂シート２２は、導電膜２５表面全域を絶縁樹脂２３で被覆して形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、導電膜２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料である。
【０１１８】
また絶縁樹脂シート２２は、まず平膜状の導電膜２５の上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、半硬化させてできあがる。従って、絶縁樹脂シート２２は補強用のガラスクロス繊維を不要にできる特徴を有する。
【０１１９】
本発明の特徴とする点は、導電膜２５を厚く形成するところにある。
【０１２０】
導電膜２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【０１２１】
従って、導電膜２５の厚みで絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【０１２２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【０１２３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する回路装置の性質により使い分けることができる。
【０１２４】
本発明の第２の工程は、図１７に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所の絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、導電膜２５の裏面を選択的に露出することにある。
【０１２５】
絶縁樹脂２３の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストをマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に導電膜２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂２３を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。
【０１２６】
本発明の第３の工程は、図１８に示す如く、貫通孔３９および絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１を形成することにある。
【０１２７】
貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に導電メッキ膜５１をマスクなしで形成する。この導電メッキ膜５１は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に形成する。これにより導電メッキ膜５１と導電膜２５が電気的に導通するため、再度導電膜２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕの導電メッキ膜５１で埋め込まれる。また導電メッキ膜５１は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【０１２８】
そして、本発明の第４の工程である第１の導電配線層２６を形成する工程、本発明の第５の工程である第１の導電配線層２６上に電気的に絶縁して半導体素子２８を固着する工程、本発明の第６の工程である枠状部３５を形成する工程、本発明の第７の工程であるガラス板３６を貼り合わせる工程、本発明の第８の工程である第２の導電配線層２７を形成する工程、本発明の第９の工程である外部電極３８を形成する工程、本発明の第１０の工程である個々の半導体装置２１に分離する工程は第１に実施の形態を参照することとする。
【０１２９】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置では、第１の導電層を薄く形成されているため、第１の導電配線層がファインパターン化でき、電極パッド数が１００以上の半導体素子の組み込みが可能となる。
【０１３１】
更に、本発明の半導体装置では、第１の導電配線層上にＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を固着している。そして、導電パターン等から成る搭載部周囲を絶縁性樹脂から成る枠状部で囲み、また、枠状部上をガラス板で覆うことで、中空構造の半導体装置を実現する。そのことで、半導体素子とガラス板間に空気層を存在させることができ、特に、半導体素子表面にマイクロレンズを形成し、透明樹脂を表面にモールドすることが出来ない場合に効果を有し、更に、半導体素子の集光性を向上させることができる。
【０１３２】
更に、本発明の半導体装置では、中空構造を実現するためのガラス板の全表面に所望の光の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が塗布されていることである。そのことで、半導体装置内に内蔵される光学系の半導体素子の特性に応じて透明樹脂を変更することで、中空構造内に配置される種々の光学系の半導体素子に対応することができる。
【０１３３】
本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂両面に第１および第２の導電層が形成された絶縁樹脂シートを用い、導電パターンを形成した後、絶縁性樹脂による枠状部を形成し、半導体素子を固着し、集合ブロック毎にガラス板を貼り合わせている。このとき、上記の工程の間は導電配線部を一体の支持基板として利用し、その後のエッチング工程で個々に独立した導電パターンとしている。そのことで、多層配線構造を実現し、また、周辺部品をも中空構造内に内蔵できる半導体装置を実現できる。
【０１３４】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂に形成する貫通孔を炭酸ガスレーザーで形成するので、その後直ちに多層接続手段のメッキを行え、工程が極めてシンプルとなる。また多層接続手段として銅メッキを用いれば、銅の第１の導電膜および第２の導電膜と同一材料となり、その後の工程がシンプルとなる。
【０１３５】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、多層接続手段をメッキ膜で実現できるので、第１の導電配線層を形成する前に多層接続手段をマスクなしで形成でき、第１の導電配線層の形成時に同時にパターニングできるので、多層接続手段の形成が極めて容易である。
【０１３６】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、中空構造を実現するガラス板全表面に所望の光の分光特性を得ることが出来る透明樹脂を塗布する。そのことで、使用用途に応じて種々の半導体素子に対応することができるので、汎用性に優れた半導体装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図２】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】従来の半導体装置を説明する図である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
２２ 絶縁樹脂シート
２３ 絶縁樹脂
２４ 第１の導電層
２５ 第２の導電層
２６ 第１の導電配線層
２７ 第２の導電配線層
２８ 半導体素子
２９ オーバーコート樹脂
３０ 電極パッド
３１ ボンディングパッド
３２ ボンディングワイヤー
３５ 枠状部
３６ ガラス板
３７ オーバーコート樹脂
３８ 外部電極
３９ 貫通孔
５１ 導電メッキ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラモジュールに用いられるＣＣＤ等の光学系の半導体素子を内蔵する半導体装置に関し、特に２枚の導電膜を用いた薄型で多層配線も実現でき、ＣＣＤ等の光学系素子内蔵の半導体装置の薄型化、量産性を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラモジュールは、携帯電話、携帯用のコンピューター等に積極的に採用されるようになった。従ってカメラモジュールは、小型化、薄型化、軽量化が求められている。
【０００３】
以下、半導体素子としてＣＣＤを用いたカメラモジュールを参照しながら説明を行う。尚、ＣＣＤ以外の半導体素子（例えばＣＭＯＳセンサー等）を用いても同様である。
【０００４】
先ず、図１９（Ａ）に示す如く、従来のカメラモジュールでは、実装基板１にＣＣＤ２が実装されている。そして、ＣＣＤ２の上方に、外部からの光を集めるレンズ５がレンズバレル６に固定されている。また、レンズバレル６はレンズホルダー７によってホールドされており、レンズホルダー７はレンズ止めビス８によって実装基板１に実装されている。ここで、実装基板１としてはセラミック基板等が用いられる。
【０００５】
ここで、ＣＣＤは、（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）の略で、レンズ５によって集められた光の強さに応じた電荷を出力する働きを有する。また、レンズバレル６は側面がねじになっており（図示せず）、回転することによってレンズ５の焦点を合わせる働きを有する。
【０００６】
更に、実装基板１の表面および裏面に、チップ部品３と裏面チップ部品４が実装されている。これらチップ部品としては、ＤＳＰ、ドライブ用ＩＣ、コンデンサ、抵抗、ダイオード等が挙げられる。ＤＳＰは（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の略で、ＣＣＤから送られた信号を高速に処理する働きを有する。また、ドライブ用ＩＣは、ＣＣＤ内のセルの選択をし、転送のための駆動を行う働きを有する。
【０００７】
また、図１９（Ｂ）に示す如く、上述したＣＣＤ２の部分がＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合もある。このとき、図示したように、実装基板１１上に実装されたＣＭＯＳセンサー１２上には、個々の画素１３に対応してマイクロレンズ１４を構成している。この構造の場合、レンズ５とマイクロレンズ１４との間には、必ず空気層が存在する。また、光の屈折の関係によりマイクロレンズ表面も空気層を設ける必要がある。そのため、レンズホルダー７により中空構造を構成させている。そして、レンズ５により集光された光が空気層およびマイクロレンズ１４を介して個々の画素１３に精度高く取り込まれる。
【０００８】
次に、図２０を参照して、このカメラモジュールの組立方法を説明する。
【０００９】
先ず、図２０（Ａ）に示す如くを参照して、実装基板１を用意し、その表面にＣＣＤ２とチップ部品３を実装する。
【００１０】
次に、図２０（Ｂ）に示す如く、実装基板１の裏面に裏面チップ部品４を実装する。
【００１１】
最後に、図２０（Ｃ）に示す如く、レンズ５が固定されたレンズバレル６をレンズホルダー７に固定し、レンズ止めビス８を用いて、レンズホルダー７を実装基板１に固定する。
【００１２】
以上の方法により、実装基板１を用いた従来型のカメラモジュールが完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１９にも示す如く、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、チップ部品３、裏面チップ部品４、レンズ５、レンズバレル６、レンズホルダー７、ＣＣＤ２は必要な構成要素であるが、小型化、薄型化、軽量化を実現するカメラモジュールを提供するのは難しかった。特に、ＣＣＤ２を内蔵する構造では、実装基板１上にＣＣＤ２を実装しその周囲をレンズホルダー７で覆い、そのレンズホルダー７上部にレンズバレル６を介して集光用のレンズ５を固定していた。そのため、実装面積も余分に占有してしまい、また、ＣＣＤ２部における薄型化にも問題があった。
【００１４】
更に、例えば、従来におけるカメラモジュールにおいて、レンズホルダー７を固定するためにセラミック等から成る実装基板１を利用していた。一般的には、この基板１は必須であり、この実装基板１を無くすことができなかった。そのため、この実装基板１を採用することによって、コストが上昇し、また、実装基板１が厚いために、モジュールの小型化、薄型化、軽量化に限界があった。
【００１５】
更に、上述したセラミック基板等から成る実装基板１を用いた場合では、実装基板表面に導電パターンの配線を行い、その配線上にＣＣＤ２、チップ部品３等を実装するのみで多層配線構造を実現できず、また、実装密度も向上しないという問題点があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である半導体装置では、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層とをシート状に接着する絶縁樹脂と、前記第１の導電層をエッチングして形成された第１の導電配線層と、前記第２の導電層をエッチングして形成された第２の導電配線層と、前記第１の導電配線層上に固着される半導体素子と、前記第１の導電配線層と前記第２の導電配線層とを所望の個所で前記絶縁樹脂を貫通して接続する多層接続手段と、前記第１の導電配線層上に少なくとも前記半導体素子を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部と、各搭載部上に固着された前記半導体素子を気密中空部に位置するように前記枠状部上に接着された透明板と前記第２の導電配線層の所望個所に設けた外部電極とを具備することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品が固着され、前記半導体モジュールおよびチップ部品は前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記絶縁樹脂はポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記多層接続手段は導電金属のメッキ膜であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明である半導体装置は、好適には、前記透明板表面は所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が被膜されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、第１の導電層と第２の導電層を絶縁樹脂で接着した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所に前記第１の導電層および前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記第２の導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔に多層接続手段を形成し、前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記第２の導電層を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００２４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記枠状部は少なくとも前記絶縁樹脂シート上に格子状に一体に形成されることを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記透明板表面には所望の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂を被膜することを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュールおよびチップ部品を固着し、前記半導体モジュールおよびチップ部品を前記気密中空部内に位置することを特徴とする。
【００２８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体モジュールは、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオードを内蔵することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電層および前記第２の導電層は銅箔で形成されることを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記第１の導電層をエッチングした後に、前記第１の導電層をマスクとして前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００３２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記多層接続手段は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記第１の導電層の表面に形成されることを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００３４】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明である半導体装置の製造方法は、導電層の表面を絶縁樹脂で被覆した絶縁樹脂シートを準備する工程と、前記絶縁樹脂シートの所望個所の前記絶縁樹脂に貫通孔を形成し、前記導電層の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔および前記絶縁樹脂表面に導電メッキ膜をする工程と、前記導電メッキ膜を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート上を前記半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部で被覆する工程と、前記第１の導電配線層上に半導体素子を固着する工程と、前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に気密中空部を形成するように透明板を接着する工程と、前記導電層全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層を形成する工程と、前記第２の導電配線層の所望個所に外部電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００３７】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電層および前記導電メッキ膜は銅で形成されることを特徴とする。
【００３８】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記貫通孔は前記絶縁樹脂をレーザーエッチングすることを特徴とする。
【００３９】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記レーザーエッチングは炭酸ガスレーザーを用いることを特徴とする。
【００４０】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電メッキ膜は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記絶縁樹脂の表面に形成されることを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記第１の導電配線層の所望の個所に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする。
【００４２】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする。
【００４３】
更に、本発明である半導体装置の製造方法は、好適には、前記外部電極は半田のスクリーン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明である半導体装置およびその製造方法において、図１〜図１８を参照にして詳細に説明する。
【００４５】
先ず、図１から図３を用いて、本実施の形態における半導体装置について説明する。図１は、本発明の半導体装置の１実施の形態を示す断面図である。
【００４６】
本実施の形態における半導体装置２１は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を内蔵した中空構造の半導体装置である。これらの光学系の半導体素子を内蔵した半導体装置では、半導体素子上部に位置するレンズ５２により収集された光を半導体素子表面に形成された画素により受光し、その光を電気信号に変換する。このとき、この集光を行うレンズ効果をもたせるためには、半導体素子表面に透明樹脂を直接モールドすることができる場合には中空構造である必要はない。しかし、半導体素子としてＣＭＯＳセンサーやインターライン式のＣＣＤを用いる場合、必ず半導体素子表面にマイクロレンズを用いる必要があり、少なくともマイクロレンズ表面には空気層を形成する必要が有る。そのため、中空構造を有する半導体装置であることが必須の条件となる。
【００４７】
本発明に依る半導体装置は、図１に示す如く、第１の導電層２４と、第２の導電層２５と、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５とをシート状に接着する絶縁樹脂２３と、前記第１の導電層２４をエッチングして形成された第１の導電配線層２６と、前記第２の導電層２５をエッチングして形成された第２の導電配線層２７と、前記第１の導電配線層２６上に固着される半導体素子２８と、前記第１の導電配線層２６と前記第２の導電配線層２７とを所望の個所で前記絶縁樹脂２３を貫通して接続する多層接続手段３３と、前記第１の導電配線層２６上に少なくとも前記半導体素子２８を囲むように設けられた封止樹脂層より成る枠状部３５と、各搭載部上に固着された前記半導体素子２８を気密中空部に位置するように前記枠状部３５上に接着された透明板３６と前記第２の導電配線層２７の所望個所に設けた外部電極３８とから構成されている。
【００４８】
先ず、絶縁樹脂シートについて説明する。図４は、全体が絶縁樹脂シート２２であり、中間には絶縁樹脂２３が設けられている。この絶縁樹脂２３の表面には第１の導電層２４が形成され、裏面には第２の導電層２５が形成される。
【００４９】
つまり、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００５０】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミドを半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。従って、絶縁樹脂シート２２には補強用のガラスクロス繊維を不要としている。
【００５１】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００５２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００５３】
従って、第２の導電層２５を厚く形成することにより、絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【００５４】
また平坦性を維持しながら封止樹脂を硬化できるので、パッケージの裏面も平坦にでき、絶縁樹脂シート２２の裏面に形成される電極もフラットに配置できる。よって、実装基板上の電極と絶縁樹脂シート２２裏面の電極とを当接でき、半田不良を防止することができる。
【００５５】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００５６】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００５７】
第１の導電配線層２６は第１の導電層２４をエッチングして形成される。第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、エッチングにより周辺にボンデイングパッド３１とこのボンデイングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６とが形成される。搭載される半導体素子のパッド数が多くなればなるほどファインパターン化が要求される。
【００５８】
第２の導電配線層２７は第２の導電層２５をエッチングして形成される。第２の導電層２７の膜厚は、７０μｍ〜２００μｍ程度であり、ファインパターンには適さないが、外部電極３８の形成が主であり、必要に応じて多層配線を形成できる。
【００５９】
半導体素子２８はＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子であり、半導体素子２８は第１の導電配線層２６上に接着剤で固着され、半導体素子２８と第１の導電配線層２６とは電気的に接続されている。しかし、本実施の形態では半導体素子２８裏面電極（図示せず）と第１の導電配線層２６とは直接接続しているが、半導体素子２８が第１の導電配線層２６上のオーバーコート樹脂２９に固着される場合もある。このとき、半導体素子２８の下にはファインパターンの第１の導電配線層２６が自由に配線でき、配線の自由度が大幅に増大する。
【００６０】
そして、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。なお、ボンデイングパッド３１はボンディングが行えるように金あるいは銀メッキが表面に施されている。
【００６１】
多層接続手段３３は第１の導電配線層２６と第２の導電配線層２７とを所望の個所で絶縁樹脂２３を貫通して接続している。多層配線手段３３としては具体的には銅のメッキ膜が適している。また金、銀、パラジュウム等のメッキ膜でも良い。
【００６２】
枠状部３５は、図示の如く、点線で示した搭載部４３（図９（Ｂ）参照）の周囲に絶縁性樹脂により形成されている。この枠状部３５により搭載部４３の中央部分を凹ませた凹部３４を形成している。ここで、詳細は半導体装置の製造方法について説明するが、枠状部３５はトランスファーモールド工程により一体に形成されている。また、絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００６３】
ガラス板３６は、搭載部４３上の半導体素子２８、金属細線３２等を凹部３４内に密閉し中空構造を実現するために、枠状部３５上に接着されている。このとき、図示はしていないが、枠状部３５とガラス板３６との当接部に接着性樹脂が塗布されており、この樹脂により２者は接着している。また、このガラス板３６の表面には、透明樹脂から成るフィルターが全面に塗布されている。例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【００６４】
外部電極３８は、第２の導電配線層２７の所望個所に設けられる。すなわち、第２の導電配線層２７の大部分はオーバーコート樹脂３７で被覆され、露出した第２の導電配線層２７上に半田で形成された外部電極３８を設ける。
【００６５】
図２を参照して、具体化された本発明の半導体装置を説明する。まず、実線で示すパターンは第１の導電配線層２６であり、点線で示すパターンは第２の導電配線層２７である。第１の導電配線層２６は半導体素子２８を取り巻くようにボンディングパッド３１が周辺に設けられ、一部では２段に配置されて多パッドを有する半導体素子２８に対応している。ボンディングパッド３１は半導体素子２８の対応する電極パッド３０とボンディングワイヤー３２で接続され、ボンディングパッド３１からファインパターンの第１の導電配線層２６が半導体素子２８の下に多数延在されて、黒丸で示す多層接続手段３３で第２の導電配線層２７と接続されている。
【００６６】
斯かる構造であれば、２００以上パッドを有する半導体素子でも、第１の導電配線層２６のファインパターンを利用して所望の第２の導電配線層２７まで多層配線構造で延在でき、第２の導電配線層２７に設けられた外部電極３８から外部回路への接続が行える。
【００６７】
従来における半導体装置においても述べたように、ＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等の半導体素子２８では、半導体素子２８表面に形成された１画素毎にマイクロレンズ１４を構成し集光性を上げていた。この集光を行うためには、少なくともと半導体素子１２表面のマイクロレンズ１４表面には空気層が必要であり、中空構造内に半導体素子を配置することが必須条件であった。
【００６８】
そこで、本発明では、枠状部３５およびガラス板３６により形成される搭載部４３上の凹部３４を利用し、半導体素子２８を気密中空部内に配置している。つまり、画素の開口率を向上させるために素子表面にマイクロレンズを形成するＣＭＯＳセンサーやインターライン方式のＣＣＤ等半導体素子２８のように、マイクロレンズ表面に空気層を配置することが必須の条件である光半導体素子に優れた構造となる。
【００６９】
また、本発明では、中空構造を実現するためのガラス板３６全面にフィルター機能を有する透明樹脂を塗布することで、内蔵された半導体素子に応じた光の分光特性を得ることができる。例えば、フィルターを形成する方法としては、半導体素子表面に直接形成する場合もあるが、この場合は、１つの光の分光特性にしか対応できない。しかし、本発明では、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂を変更するだけで、様々な光の分光特性に対応でき、種々の光半導体素子を内蔵することができる。
【００７０】
また、本発明では、従来における支持基板を用いず導電パターンを枠状部３５およびガラス板３６で支持している。そのことで、支持基板を省略することができるので、半導体装置２１自体の薄型化が実現できる。
【００７１】
更に、本発明の半導体装置では、絶縁樹脂シート２２の表面には実質全域に第１の導電層２４が形成されている。そして、絶縁樹脂シート２２の裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成された絶縁樹脂シート２２を用い、多層構造を実現するものである。例えば、図３に示す如く、半導体装置２１がカメラモジュール内に用いられる場合がある。このとき、半導体素子２８の周辺の導電パターンには、他の半導体チップ、半導体モジュール６１またはチップ部品６２、６３等が固着される。ここで、チップ部品６２、６３としては、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオード等が考えられる。また、半導体モジュール６１としては、ウェハスケールＣＳＰ、ＣＳＰ、面実装型ＩＣ、ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐａｃｋａｇｅ）等も考えられる。
【００７２】
つまり、本発明では、詳細は後述の製法によって説明するが、多層構造の配線を形成することができるので、中空構造内に半導体素子２８、半導体モジュール６１、チップ部品６２、６３も内蔵することができる。また、支持基板を不要にした導電パターンが形成できるのでコストを安価にできる。よって、中空構造を有する半導体装置自体の小型化、薄型化が実現できる。また、周辺チップ部品も半導体装置内に一緒に内蔵することができるので、実装密度も大幅に向上することができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態では半導体素子としてＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーを用いた場合について説明したが特に限定する必要はなく、その他の光学系の半導体素子、例えばＬＥＤ、レーザ、光センサー等の場合も同様な効果を得ることが出来る。
【００７４】
次に、図４〜図１８を用いて、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、第１の実施の形態および第２の実施の形態の説明をする。
【００７５】
第１の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態では、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所に前記第１の導電層２４および前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記第２の導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、前記第１の導電層２４と前記第２の導電層２５を電気的に接続する工程と、前記第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【００７６】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【００７７】
本発明の第１の工程は、図４に示すように、第１の導電層２４と第２の導電層２５を絶縁樹脂２３で接着した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【００７８】
絶縁樹脂シート２２の表面は、実質全域に第１の導電層２４が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電層２５が形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電層２４および第２の導電層２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２３に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。
【００７９】
また絶縁樹脂シート２２は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電層２４上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、また平膜状の第２の導電層２５上にも糊状のポリイミド樹脂を塗布する。そして両者のポリイミド樹脂を半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シート２２ができあがる。
【００８０】
本発明の特徴とする点は、第２の導電層２５を第１の導電層２４よりも厚く形成するところにある。
【００８１】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成され、できるだけ薄くしてファインパターンが形成できるように配慮される。第２の導電層２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【００８２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００８３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する半導体装置の性質により使い分けることができる。
【００８４】
本発明の第２の工程は、図５に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所に第１の導電層２４および絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、第２の導電層２５を選択的に露出することにある。
【００８５】
第１の導電層２４の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストを介して第１の導電層２４をエッチングする。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いてケミカルエッチングを行う。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。またこのエッチングの際に、第２の導電層２５は接着性のシート等でカバーしてエッチング液から保護する。しかし第２の導電層２５自体が十分に厚く、エッチング後にも平坦性が維持できる膜厚であれば、少々エッチングされても構わない。なお、第１の導電層２４としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、公知のリードフレーム材等でも良い。
【００８６】
続いて、ホトレジストを取り除いた後、第１の導電層２４をマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に第２の導電層２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００８７】
なお、本工程では第１の導電層２４が１０μｍ程度と薄い場合、ホトレジストで貫通孔３９以外を被覆した後に炭酸ガスレーザーで第１の導電層２４および絶縁樹脂２３を一括して貫通孔３９を形成できる。この場合には予め第１の導電層２４の表面を粗化する黒化処理工程が必要である。
【００８８】
本発明の第３の工程は、図６に示す如く、貫通孔３９に多層接続手段３３を形成し、第１の導電層２４と第２の導電層２５を電気的に接続することにある。
【００８９】
貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に第２の導電層２５と第１の導電層２４の電気的接続を行う多層接続手段３３であるメッキ膜を形成する。このメッキ膜は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む第１の導電層２４全面に形成する。これにより第１の導電層２４と第２の導電層２５が電気的に導通するため、再度この第１および第２導電層２４、２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕで埋め込まれ、多層接続手段３３が形成される。なお、商品名でエバラユージライトというメッキ液を採用すると、貫通孔３９のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【００９０】
本発明の第４の工程は、図７および図８に示す如く、第１の導電層２４を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成することにある。
【００９１】
第１の導電層２４上に所望のパターンのホトレジストで被覆し、ボンディングパッド３１およびボンディングパッド３１から中央に延在される第１の導電配線層２６をケミカルエッチングにより形成する。第１の導電層２４はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いれば良い。
【００９２】
第１の導電層２４は厚さが５〜３５μｍ程度に形成されているので、第１の導電配線層２６は５０μｍ以下のファインパターンに形成できる。
【００９３】
続いて、第１の導電配線層２６のボンディングパッド３１を露出して他の部分をオーバーコート樹脂２９で被覆する。オーバーコート樹脂２９は溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷で付着し、熱硬化させる。
【００９４】
また、図８に示す如く、ボンディングパッド３１上にはボンディング性を考慮して、Ａｕ、Ａｇ等のメッキ膜が形成される。このメッキ膜はオーバーコート樹脂２９をマスクとしてボンディングパッド３１上に選択的に無電界メッキで付着されるか、また第２の導電層２５を電極として電界メッキで付着される。
【００９５】
本発明の第５の工程は、図９に示す如く、各搭載部４３毎に中空構造を形成するために、絶縁樹脂２３およびオーバーコート樹脂２９上に樹脂から成る枠状部３５を形成することにある。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。その他、塗布、ディピング等でも可能であるが、量産性を考慮すると、トランスファーモールド、インジェクションモールドが適している。
【００９６】
本工程では、図９（Ａ）に示す如く、先ず、前工程で第１の導電配線層２６が形成された絶縁樹脂シート２２を下金型４２上に位置合わせをしながら設置し、その後、上金型４１を設置し絶縁樹脂シート２２を固定する。このとき、モールドキャビティーの下金型４２に絶縁樹脂シート２２はフラットで当接される必要があるが、厚い第２の導電層２５がこの働きをする。しかもモールドキャビティーから取り出した後も、枠状部３５の収縮が完全に完了するまで、第２の導電層２５によってパッケージの平坦性を維持している。すなわち、本工程までの絶縁樹脂シート２２の機械的支持の役割は第２の導電層２５により担われている。
【００９７】
そして、本発明の半導体装置の製造方法では、図示の如く、絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３間およびその周辺の枠状部３５形成領域にのみ樹脂を充填しなければならない。そのため、上金型４１のキャビティー面には凸部が絶縁樹脂シート２２上の各搭載部４３に対応して形成されている。そして、樹脂は絶縁樹脂シート２２上の枠状部３５形成領域にのみ流れ、枠状部３５を形成する。図９（Ｂ）に示す如く、金型から取り出した絶縁樹脂シート２２上には、各集合ブロック毎に搭載部４３間およびその周辺には枠状部３５が絶縁性樹脂により一体に形成される。搭載部４３の周囲には枠状部３５が形成されることで、搭載部４３上に凹部３４を形成する。そして、この凹部３４は後工程において、半導体装置の中空部を構成する。
【００９８】
ここで、枠状部３５は各搭載部４３間およびその周辺に形成されるが、枠状部３５を形成する絶縁性樹脂は絶縁樹脂シート２２を構成する絶縁樹脂２３と良く馴染むため、絶縁樹脂２３と強固に結合する。更に、図示の如く、枠状部３５を形成する部分にはオーバーコート樹脂２９が形成されておらず、絶縁樹脂２３はＣｕを主材料とする第１の導電層２４とも強固に結合する。
【００９９】
本発明の第６の工程は、図１０に示す如く、第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着することにある。
【０１００】
半導体素子２８はベアチップのまま第１の導電配線層２６上に接着樹脂でダイボンドされる。半導体素子２８裏面には電極が有り、この半導体素子２８の裏面電極と第１の導電配線層２６とは接着樹脂を介して直接固着されるので、両者は電気的に導通している。
【０１０１】
また、半導体素子２８の各電極パッド３０は周辺に設けた第１の導電配線層２６の一部であるボンデイングパッド３１にボンディングワイヤー３２で接続されている。半導体素子２８はフェイスダウンで実装されても良い。この場合、半導体素子２８の各電極パッド３０表面に半田ボールやバンプが設けられ、絶縁樹脂シート２２の表面には半田ボールの位置に対応した部分にボンディングパッド３１と同様の電極が設けられる。
【０１０２】
ワイヤーボンデインクの時の絶縁樹脂シート２２を用いるメリットについて述べる。一般にＡｕ線のワイヤーボンディングの際は、２００℃〜３００℃に加熱される。この時、第２の導電層２５が薄いと、絶縁樹脂シート２２が反り、この状態でボンディングヘッドを介して絶縁樹脂シート２２が加圧されると、絶縁樹脂シート２２に亀裂の発生する可能性がある。これは絶縁樹脂２３にフィラーが混入されると、材料自体が堅くなり柔軟性を失うため、より顕著に現れる。また樹脂は金属から比べると柔らかいので、ＡｕやＡｌのボンディングでは、加圧や超音波のエネルギーが発散してしまう。しかし、絶縁樹脂２３を薄く且つ第２の導電層２５自体が厚く形成されることでこれらの問題を解決することができる。
【０１０３】
本発明の第７の工程は、図１１に示す如く、所望の光の分光特性を有するフィルタ機能を有する透明樹脂（図示せず）が全表面に塗布されたガラス板３６を準備し、ガラス板３６を絶縁シート２２上の枠状部３５に貼り合わせていくことにある。
【０１０４】
先ず、図示の如く、例えば、板厚が０．１〜０．３ｍｍ程度の透明なガラス板３６を準備する。ガラス板３６は絶縁シート２２上の集合ブロック毎に貼り合わせるため、集合ブロックとほぼ同等または少し広いくらいの面積を有する。そして、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、ガラス板３６の全表面に所望の光の分光特性を得るためのフィルタ機能を持つ透明樹脂を塗布することである。またフィルタ機能を持つフィルムを貼り合わせても良い。上述したように、本実施の形態における半導体素子２８としてはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子が用いられるため、ガラス板３６により内蔵された半導体素子２８の目的用途に応じて種々の光の分光特性を選別することができる。
【０１０５】
具体的には、光の分光特性を選別するにあたり、２つのポイントがある。１つ目は、光学系の半導体素子自体が特定波長の光にのみ感度を有する場合である。２つ目は、光学系の半導体素子自体が様々な波長に対して感度を有するが外部から入射する光の中の特定波長を選別したい場合である。このように、光学系の半導体素子を様々な光に対して共用させるためにはフィルターにより光の分光特性を選別する必要がある。このとき、ガラス板３６に塗布するフィルター機能を有する透明樹脂で対処することができる。ここで、透明樹脂としては、例えば、この透明樹脂の中には、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素を主成分とした材料が混入され、その分量やその他の材料を変えることで、可視光線、赤外線等の所望の光の分光特性を得られるようになっている。
【０１０６】
次に、ガラス板３６と枠状部３５との当接する部分に接着材を塗布するとき、ガラス板３６側に接着材を塗布して貼り合わせる。また、枠状部３５側の接着面にディスペンサー等で接着材を塗布することで、ガラス板３６を貼り合わせても良い。そして、この工程により、絶縁樹脂シート２２上の集合ブロックには各搭載部４３毎に複数の中空部構造ができ、半導体素子２８、金属細線３２等は気密中空部内に位置することとなる。
【０１０７】
本発明の第８の工程は、図１２に示す如く、第２の導電層２５を所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成することにある。
【０１０８】
第２の導電層２５は、所望のパターンのホトレジストで被覆し、ケミカルエッチングで第２の導電配線層２７を形成する。第２の導電層２５は厚いのでファインパターン化には適していないが、大部分が外部電極３８を形成する目的であり問題はない。第２の導電配線層２７は図２に示すように一定の間隔で配列され、個々は第１の導電配線層２６と多層接続手段３３を介して電気的に接続されて多層配線構造を実現している。なお必要であれば余白部分で第１の導電配線層２６を交差させるための第２の導電配線層２７を形成しても良い。
【０１０９】
本発明の第９の工程は、図１３に示す如く、第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成することにある。
【０１１０】
第２の導電配線層２７は外部電極３８を形成する部分を露出して溶剤で溶かしたエポキシ樹脂等をスクリーン印刷してオーバーコート樹脂３７で大部分を被覆する。次に半田のリフローによりこの露出部分に外部電極３８を同時に形成する。
【０１１１】
最後に、図１４および図１５に示す如く、絶縁樹脂シート２２には半導体装置が多数マトリックス状に形成されているので、テスター４４のプローブを外部電極３８に当てて、各搭載部４３の半導体素子２８の特性パラメータ等を個別に測定して良不良の判定を行い、不良品には磁気インク等でマーキングを行う。その後、ダイシングブレード４５で各搭載部４３間のダイシングライン４６に沿って絶縁性樹脂から成る枠状部３５、ガラス板２９および絶縁樹脂シート２２をダイシングし、個々の半導体装置２１に分離する。
【０１１２】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１１３】
第２の実施の形態
本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施の形態では、導電層２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備する工程と、前記絶縁樹脂シート２２の所望個所の前記絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、前記導電層２５の裏面を選択的に露出する工程と、前記貫通孔３９および前記絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１をする工程と、前記導電メッキ膜５１を所望のパターンにエッチングして第１の導電配線層２６を形成する工程と、少なくとも前記絶縁樹脂シート２２上を前記半導体素子２８を囲むように封止樹脂層から成る枠状部３５で被覆する工程と、前記第１の導電配線層２６上に半導体素子２８を固着する工程と、前記半導体素子２８を覆い前記第１の導電配線層２６との間に気密中空部を形成するように透明板３６を接着する工程と、前記導電層２５全面をエッチングして薄くした後に、所望のパターンにエッチングして第２の導電配線層２７を形成する工程と、前記第２の導電配線層２７の所望個所に外部電極３８を形成する工程から構成されている。
【０１１４】
ここで、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、導電メッキ層形成工程までは製造方法が相違するが、第１の導電配線層形成工程以降の工程は同じであるので、ここでは、第１の導電配線層形成工程以降は第１の実施の形態を参照とし、説明を割愛する。また、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を用いることとする。
【０１１５】
また、以下の説明において、絶縁樹脂シート上には複数の搭載部が形成される集合ブロックが複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられるが、主に、その中の１個の半導体装置について説明している。
【０１１６】
本発明の第１の工程は、図１６に示すように、導電膜２５の表面を絶縁樹脂２３で被覆した絶縁樹脂シート２２を準備することにある。
【０１１７】
絶縁樹脂シート２２は、導電膜２５表面全域を絶縁樹脂２３で被覆して形成されるものである。また絶縁樹脂２３の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、導電膜２５は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料である。
【０１１８】
また絶縁樹脂シート２２は、まず平膜状の導電膜２５の上に糊状のポリイミド樹脂を塗布し、半硬化させてできあがる。従って、絶縁樹脂シート２２は補強用のガラスクロス繊維を不要にできる特徴を有する。
【０１１９】
本発明の特徴とする点は、導電膜２５を厚く形成するところにある。
【０１２０】
導電膜２５は厚さが７０〜２００μｍ程度で良く、支持強度を持たせる点が重視される。
【０１２１】
従って、導電膜２５の厚みで絶縁樹脂シート２２の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２３への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。
【０１２２】
絶縁樹脂２３は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【０１２３】
このように絶縁樹脂２３は上述したフィラーを混入した低熱抵抗樹脂、超低熱抵抗樹脂あるいはポリイミド樹脂と選択でき、形成する回路装置の性質により使い分けることができる。
【０１２４】
本発明の第２の工程は、図１７に示す如く、絶縁樹脂シート２２の所望個所の絶縁樹脂２３に貫通孔３９を形成し、導電膜２５の裏面を選択的に露出することにある。
【０１２５】
絶縁樹脂２３の貫通孔３９を形成する部分だけを露出してホトレジストで全面を被覆する。そしてこのホトレジストをマスクにして、レーザーにより貫通孔３９の真下の絶縁樹脂２３を取り除き、貫通孔３９の底に導電膜２５の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂２３を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。貫通孔３９の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。
【０１２６】
本発明の第３の工程は、図１８に示す如く、貫通孔３９および絶縁樹脂２３表面に導電メッキ膜５１を形成することにある。
【０１２７】
貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に導電メッキ膜５１をマスクなしで形成する。この導電メッキ膜５１は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔３９を含む絶縁樹脂２３全面に形成する。これにより導電メッキ膜５１と導電膜２５が電気的に導通するため、再度導電膜２５を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔３９はＣｕの導電メッキ膜５１で埋め込まれる。また導電メッキ膜５１は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。
【０１２８】
そして、本発明の第４の工程である第１の導電配線層２６を形成する工程、本発明の第５の工程である第１の導電配線層２６上に電気的に絶縁して半導体素子２８を固着する工程、本発明の第６の工程である枠状部３５を形成する工程、本発明の第７の工程であるガラス板３６を貼り合わせる工程、本発明の第８の工程である第２の導電配線層２７を形成する工程、本発明の第９の工程である外部電極３８を形成する工程、本発明の第１０の工程である個々の半導体装置２１に分離する工程は第１に実施の形態を参照することとする。
【０１２９】
尚、上述したように、外部電極３８は第２の導電層２５をエッチングしてその表面を金あるいはパラジウムメッキ膜で被覆したバンプ電極でも達成できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明の半導体装置では、第１の導電層を薄く形成されているため、第１の導電配線層がファインパターン化でき、電極パッド数が１００以上の半導体素子の組み込みが可能となる。
【０１３１】
更に、本発明の半導体装置では、第１の導電配線層上にＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサー等の光学系の半導体素子を固着している。そして、導電パターン等から成る搭載部周囲を絶縁性樹脂から成る枠状部で囲み、また、枠状部上をガラス板で覆うことで、中空構造の半導体装置を実現する。そのことで、半導体素子とガラス板間に空気層を存在させることができ、特に、半導体素子表面にマイクロレンズを形成し、透明樹脂を表面にモールドすることが出来ない場合に効果を有し、更に、半導体素子の集光性を向上させることができる。
【０１３２】
更に、本発明の半導体装置では、中空構造を実現するためのガラス板の全表面に所望の光の分光特性を得るフィルター機能を有する透明樹脂が塗布されていることである。そのことで、半導体装置内に内蔵される光学系の半導体素子の特性に応じて透明樹脂を変更することで、中空構造内に配置される種々の光学系の半導体素子に対応することができる。
【０１３３】
本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂両面に第１および第２の導電層が形成された絶縁樹脂シートを用い、導電パターンを形成した後、絶縁性樹脂による枠状部を形成し、半導体素子を固着し、集合ブロック毎にガラス板を貼り合わせている。このとき、上記の工程の間は導電配線部を一体の支持基板として利用し、その後のエッチング工程で個々に独立した導電パターンとしている。そのことで、多層配線構造を実現し、また、周辺部品をも中空構造内に内蔵できる半導体装置を実現できる。
【０１３４】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁樹脂に形成する貫通孔を炭酸ガスレーザーで形成するので、その後直ちに多層接続手段のメッキを行え、工程が極めてシンプルとなる。また多層接続手段として銅メッキを用いれば、銅の第１の導電膜および第２の導電膜と同一材料となり、その後の工程がシンプルとなる。
【０１３５】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、多層接続手段をメッキ膜で実現できるので、第１の導電配線層を形成する前に多層接続手段をマスクなしで形成でき、第１の導電配線層の形成時に同時にパターニングできるので、多層接続手段の形成が極めて容易である。
【０１３６】
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、中空構造を実現するガラス板全表面に所望の光の分光特性を得ることが出来る透明樹脂を塗布する。そのことで、使用用途に応じて種々の半導体素子に対応することができるので、汎用性に優れた半導体装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図２】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】従来の半導体装置を説明する図である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
２２ 絶縁樹脂シート
２３ 絶縁樹脂
２４ 第１の導電層
２５ 第２の導電層
２６ 第１の導電配線層
２７ 第２の導電配線層
２８ 半導体素子
２９ オーバーコート樹脂
３０ 電極パッド
３１ ボンディングパッド
３２ ボンディングワイヤー
３５ 枠状部
３６ ガラス板
３７ オーバーコート樹脂
３８ 外部電極
３９ 貫通孔
５１ 導電メッキ層
Claims (26)
- 第１の導電層と該第１の導電層よりも厚い第２の導電層とを絶縁樹脂で接着した絶縁樹脂シ−トを準備する工程と、
前記第１の導電層および前記絶縁樹脂シートに貫通孔を形成し、前記第２の導電層の裏面を選択的に露出する工程と、
前記貫通孔に多層接続手段を形成し、前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に接続する工程と、
前記第１の導電層をパターニングして第１の導電配線層を形成する工程と、
少なくとも前記第１の導電配線層と電気的に接続された半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部でトランスファーモールドにより被覆する工程と、
前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に中空部を形成するように透明板を接着する工程と、
前記第２の導電層をパターニングして第２の導電配線層を形成する工程と、
前記第２の導電配線層に外部電極を形成する工程とを具備し、
前記第１の導電配線層は、前記第２の導電配線層よりもファインパターン化されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記枠状部は少なくとも前記絶縁樹脂シ−ト上に格子状に一体に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ−であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記透明板表面には分光特性を得るフィルタ−機能を有する透明樹脂を被膜することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュ−ルおよびチップ部品を固着し、前記半導体モジユ−ルおよびチップ部品を前記中空部内に位置することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記チップ部品は、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオ−ドであることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の導電層および前記第２の導電層は銅箔で形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記貫通孔は前記第１の導電層をエッチングした後に、前記第１の導電層をマスクとして前記絶縁樹脂をレ−ザ−エッチングすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記レ−ザ−エッチングは炭酸ガスレ−ザ−を用いることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
- 前記多層接続手段は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記第１の導電層の表面に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の導電配線層の一部に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記外部電極は半田のスクリ−ン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 導電層の表面を絶縁樹脂で被覆した絶縁樹脂シ−トを準備する工程と、
前記絶縁樹脂シ−トに貫通孔を形成し、前記導電層の裏面を選択的に露出する工程と、
前記貫通孔および前記絶縁樹脂表面に前記導電層よりも薄い導電メッキ膜をする工程と、
前記導電メッキ膜をパターニングして第１の導電配線層を形成する工程と、
少なくとも前記第１の導電配線層と電気的に接続された半導体素子を囲むように封止樹脂層から成る枠状部でトランスファーモールドにより被覆する工程と、
前記半導体素子を覆い前記第１の導電配線層との間に中空部を形成するように透明板を接着する工程と、
前記導電層全面をエッチングして薄くした後にパターニングして第２の導電配線層を形成する工程と、
前記第２の導電配線層に外部電極を形成する工程とを具備し、
前記第１の導電配線層は、前記第２の導電配線層よりもファインパターン化されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記枠状部は少なくとも前記絶縁樹脂シ−ト上に格子状に一体に形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ−であることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記透明板表面には分光特性を得るフィルタ−機能を有する透明樹脂を被膜することを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子周辺の前記第１の導電配線層には半導体モジュ−ルおよびチップ部品を固着し、前記半導体モジュ−ルおよびチップ部品を前記気密中空部内に位置することを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記チップ部品は、コンデンサ、抵抗、トランジスタまたはダイオ−ドであることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電層および前記導電メッキ膜は銅で形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記貫通孔は前記絶縁樹脂をレ−ザ−エッチングすることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記レ−ザ−エッチングは炭酸ガスレ−ザ−を用いることを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電メッキ膜は導電金属の無電界メッキおよび電界メッキで前記貫通孔および前記絶縁樹脂の表面に形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の導電配線層の一部に金あるいは銀のメッキ層を形成することを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子の電極と前記金あるいは銀のメッキ層とをボンディングワイヤで接続することを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記外部電極は半田のスクリ−ン印刷で半田を付着し、加熱溶融して形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
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