用於形成半導體裝置用內插器的復層板、半導體裝置用內插器以及它們的製造方法
2023-08-06 09:12:56 1
專利名稱：用於形成半導體裝置用內插器的復層板、半導體裝置用內插器以及它們的製造方法
技術領域：
本發明涉及用來形成用於作為搭載半導體晶片的襯底的半導體裝置的內插器的復層板、用該復層材料製造的用於半導體裝置的內插器(interposer)、以及它們的製造方法。
日本專利特開平10-74807號公報披露了這樣了半導體裝置的製造方法，其示意圖示於
圖12。在內插器100(襯底)的一個表面上搭載半導體晶片101，與襯底上的布線圖案102相連接。另外，布線通過在襯底厚度方向上形成的通孔103與安裝襯底側導通，在通孔的安裝襯底側形成外部連接用的焊點104。
在上述構成的半導體裝置中，內插器的兩個表面的導通是在通孔形成之後用電鍍等填充導電物質而實現的。但是，有形成微小的通孔和向其電鍍的工序，存在技術上的困難，而且由於進行比較厚的電鍍，成本也增加的問題。
本發明正是鑑於上述問題而提出的，其目的在於提供可廉價製造且具有良好特性的形成半導體裝置用內插器的復層板、用它製造的半導體裝置用內插器以及它們的製造方法。
本發明的用於形成半導體裝置用內插器的復層板，其特徵在於是通過把其單面或雙面上鍍鎳的銅箔材料、和其它銅箔材料或其單面上鍍鎳的銅箔材料以0.1～3％的軋制率壓接而製成的。
本發明的的復層板，其特徵還在於上述復層板是銅/鎳/銅/鎳/銅的五層結構。
本發明的半導體裝置用內插器，其特徵在於對如權利要求1～3中任一項所述的復層板選擇性蝕刻，形成與半導體晶片連接用的凸點、布線層，使用各向異性導電粘接劑通過半導體晶片連接用凸點實現半導體晶片與布線層的連接，藉助於通過蝕刻形成的柱狀導體實現內插器厚度方向上的導通。
本發明的半導體裝置用內插器的製造方法，其特徵在於包括下列工序形成用於形成半導體裝置用內插器的復層板，該復層板是通過把形成導體層等的銅箔材料和形成蝕刻停止層的鎳箔材料或鍍鎳層層疊起來並以0.1～3％的軋制率進行壓接而形成的；對該復層板選擇性蝕刻，形成柱狀導體；在形成布線層的銅箔材料上形成絕緣層；以及在該復層板的與柱狀導體形成面相反的一側上形成與半導體晶片連接用的凸點和布線層。
本發明的用於形成半導體裝置用內插器的復層板的製造方法，其特徵在於上述用於形成半導體裝置用內插器的復層板是通過在真空槽內將上述銅箔和上述鎳箔或鍍鎳層的接合面預先活性化處理之後，把上述銅箔和上述鎳箔材料或鍍鎳層層疊起來並以0.1～3％的軋制率冷軋接合而成的，而且上述活性化處理通過如下進行，即，(1)在1×101～1×10-2Pa的極低壓的不活潑氣體氣氛中；(2)以具有接合面的上述銅箔和上述鍍鎳層作為分別接地的電極A，並在它和另一被絕緣支撐的電極B之間施加1～50MHz的交流電，進行輝光放電；(3)在因上述輝光放電生成的等離子體中露出的電極的面積是電極B的面積的1/3以下；(4)進行濺射蝕刻處理。
附圖簡述圖1是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖2是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖3是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖4是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖5是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖6是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖7是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖8是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖9是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖10是根據本發明的一實施方案的半導體裝置用內插器的製造方法的工序說明圖；圖11是復層板的製造裝置的剖面正視圖；圖12是現有的半導體裝置用內插器的剖面圖。
實施發明的具體方式下面，參照圖1～10所示的一實施方案，詳細說明本發明。首先，參照圖10說明根據本發明的一實施方案的半導體裝置的構造。
如圖所示，在銅箔構成的布線層10(厚度優選為10～100μm)的兩個表面上接合由鍍鎳層形成的蝕刻停止層11、12(厚度優選為0.1～3μm)。在布線層10的搭載半導體晶片1側的前端形成與半導體晶片1連接用的凸點18(厚度優選為10～100μm)。在布線層的安裝襯底側形成絕緣樹脂13，通過柱狀導體17(厚度優選為10～100μm)與安裝面導通，在安裝面上形成焊點2。
然後，說明上述的半導體裝置用內插器的製造方法。首先，在作為製造半導體裝置用內插器時的內部導體層10的銅箔19(厚度優選為10～100μm)的兩個表面上形成作為蝕刻停止層11、12的鍍鎳層20、21，製造鍍鎳的銅箔材料22(參見圖1)。
然後，在圖11所示的復層板製造裝置中把鍍鎳的銅箔材料22卷在卷送輥23上。而且，把作為柱狀導體17的銅箔材料24卷在卷送輥25上。從卷送輥23、25同時卷送鍍鎳的銅箔材料22和銅箔材料24，其一部分卷在在蝕刻停止層26內突出的電極輥27、28上，在蝕刻室26內進行濺射蝕刻處理而活性化。
此時，活性化處理可以象本發明人在在先的日本專利特開平1-224184號公報中公開的那樣進行，即，(1)在1×101～1×10-2Pa的極低壓的不活潑氣體氣氛中；(2)以具有接合面的鍍鎳的銅箔材料22和銅箔材24作為分別接地的電極A，並在它和另一被絕緣支撐的電極B之間施加1～50MHz的交流電，進行輝光放電；(3)在因上述輝光放電生成的等離子體中露出的電極的面積是電極B的面積的1/3以下；(4)進行濺射蝕刻處理。
然後，用設置在真空槽29內的軋制單元30進行冷軋接合，從卷送輥32上取出具有三層結構的用於形成半導體裝置用內插器的復層板31。
接著，把該具有三層結構的用於形成半導體裝置用內插器的復層板31再次卷到卷送輥23上。還把作為連接用凸點18的銅箔材料33(參見圖1)也卷在卷送輥25上。從卷送輥23、25同時卷送鍍鎳的銅箔材料22和銅箔材料24，其一部分卷在在蝕刻停止層26內突出的電極輥27、28上，在蝕刻室26內進行濺射蝕刻處理而活性化。
此時，活性化處理可以象本發明人在在先的日本專利特開平1-224184號公報中公開的那樣進行，即，(1)在1×101～1×10-2Pa的極低壓的不活潑氣體氣氛中；(2)以具有接合面的復層板31和銅箔材料33作為分別接地的電極A，並在它和另一被絕緣支撐的電極B之間施加1～50MHz的交流電，進行輝光放電；(3)在因上述輝光放電生成的等離子體中露出的電極的面積是電極B的面積的1/3以下；(4)進行濺射蝕刻處理，如圖1所示，製成具有五層結構的半導體裝置用復層板34。
另外，雖然在上面以對在銅箔材料上預先鍍鎳的情況進行壓接為例進行了說明，但是不用鍍鎳而是用上述設備把鎳箔壓接在銅箔材料上的情況也是可以的。此時也可採用在銅箔材料的兩個表面上都壓接鎳箔的情況。
另外，通過使用上述設備反覆進行壓接，可以製造以銅層為表面層和背面層，以鎳層為夾在中間的層的依次為銅/鎳/銅/鎳/銅的多層復層板。
而且，可以通過設置三個以上的上述卷送輥，把銅箔材料和鎳箔材料等放在這些卷送輥上，從三個以上的卷送輥同時供給箔材，用一次壓接製造多層結構的復層板。
按所期望的尺寸切斷用於形成半導體裝置用內插器的復層板34後，通過參見圖2～9說明的以下工序，製造半導體裝置用內插器。首先，如圖2所示，在銅箔材料24的表面上形成光刻膠膜35，然後曝光、顯影。
然後，如圖3所示，對銅箔材料24進行選擇性蝕刻，除去銅箔材料24，留下柱狀導體17。作為蝕刻液，優選採用硫酸+過氧化氫水溶液、或過硫酸氨溶液等。
然後，如圖4所示，通過選擇蝕刻去除鎳層20。作為蝕刻液，優選採用市場上銷售的Ni蝕刻液(例如日本Mertech公司製造的MerstripN-950)。
然後，如圖5所示，塗敷絕緣樹脂39，作為絕緣樹脂，優選採用環氧或聚醯亞胺樹脂等。
接著，如圖6所示，為了使樹脂39的表面均勻，進行研磨，此時，柱狀導體17的頭部從表面上露出。另外，也可以不用上述研磨，而是用化學方法除去柱狀導體上的樹脂，使頭部露出。
之後，如圖7所示，對銅箔材料33進行選擇性蝕刻，除去銅箔材料33，留下柱狀導體18。作為蝕刻液，優選採用硫酸+過氧化氫水溶液、或過硫酸氨溶液等。
然後，如圖8所示，通過選擇蝕刻去除鎳層21。作為蝕刻液，優選採用市場上銷售的Ni蝕刻液(例如日本Mertech公司製造的MerstripN-950)。
之後，如圖9所示，在銅箔材料的表面上形成光刻膠膜37，並曝光、顯影，用氯化鐵或硫酸+過氧化氫等對銅箔蝕刻處理。由此形成布線層。
如圖10所示，通過含導電粒子3的各向異性導電粘接劑4把半導體晶片1連接在布線層的表面。並在與安裝襯底側的柱狀導體17對應的位置形成焊點2。
產業上的可利用性如上所述，在本發明的用於形成半導體裝置用內插器的復層板中，以0.1～3％的低軋制率壓接銅箔材料和鎳箔材料，在單面或兩面上鍍鎳的銅箔材料和其它銅箔材料或單面上鍍鎳的其它銅箔材料相層疊的狀態下，以0.1～3％的低軋制率壓接。由此，可以製造這樣的用於形成半導體裝置用內插器的復層板，即通過抑制接合界面的應力而可以保持接合界面的平坦度，而且，由於無需恢復加工性的熱處理而在界面上不生成合金，其選擇蝕刻性優良。
在本發明的半導體裝置用內插器中，由於對上述用於形成半導體裝置用內插器的復層板選擇性蝕刻，形成與半導體晶片連接用的凸點、布線層，藉助於通過蝕刻形成的柱狀導體在內插器的厚度方向上導通，可以高效率且廉價地製造可與小型半導體裝置對應的半導體裝置用內插器。而且，由於通過使用含導電粒子的各向異性導電粘接劑的半導體晶片連接用凸點實現半導體晶片和布線層的連接，無需在半導體晶片上形成凸點，可望降低半導體裝置的成本。
在本發明的半導體裝置用內插器的製造方法中，由於通過形成把形成導體層的銅箔和形成蝕刻停止層的鎳層一起層疊壓接而成的半導體裝置用復層板，對復層板選擇性蝕刻形成柱狀導體，在形成布線層的銅箔材料上形成絕緣層，在復層板的與柱狀導體形成而相反一側上形成半導體晶片連接用凸點和布線層，來製造半導體裝置用內插器，可以高效率且廉價地製造可與小型半導體裝置對應的半導體裝置用內插器。
在本發明的用於形成半導體裝置用內插器的復層板的製造方法中，由於通過在真空槽內對銅箔和鍍鎳層的接合面預先活性化處理，之後使銅箔和鍍鎳層層疊，以0.1～3％的低軋制率冷軋而形成復層板，由此，可以製造這樣的用於形成半導體裝置用內插器的復層板，即通過抑制接合界面的應力而可以保持接合界面的平坦度，而且，由於無需恢復加工性的熱處理而在界面上不生成合金，其選擇蝕刻性優良。
權利要求
1.一種用於形成半導體裝置用內插器的復層板，其特徵在於是通過把銅箔材料和鎳箔材料以0.1～3％的軋制率壓接而製成的。
2.一種用於形成半導體裝置用內插器的復層板，其特徵在於是通過把其單面或雙面上鍍鎳的銅箔材料、和其它銅箔材料或其單面上鍍鎳的銅箔材料以0.1～3％的軋制率壓接而製成的。
3.如權利要求1或2所述的復層板，其特徵在於上述復層板是銅/鎳/銅/鎳/銅的五層結構。
4.一種半導體裝置用內插器，其特徵在於對如權利要求1～3中任一項所述的復層板選擇性蝕刻，形成與半導體晶片連接用的凸點、布線層，使用各向異性導電粘接劑通過半導體晶片連接用凸點實現半導體晶片與布線層的連接，藉助於通過蝕刻形成的柱狀導體實現內插器厚度方向上的導通。
5.一種半導體裝置用內插器的製造方法，其特徵在於包括下列工序形成用於形成半導體裝置用內插器的復層板，該復層板是通過把形成導體層等的銅箔材料和形成蝕刻停止層的鎳箔材料或鍍鎳層層疊起來並以0.1～3％的軋制率進行壓接而形成的；對該復層板選擇性蝕刻，形成柱狀導體；在形成布線層的銅箔材料上形成絕緣層；以及在該復層板的與柱狀導體形成面相反的一側上形成與半導體晶片連接用的凸點和布線層。
6.一種如權利要求1～3中任一項所述的用於形成半導體裝置用內插器的復層板的製造方法，其特徵在於上述用於形成半導體裝置用內插器的復層板是通過在真空槽內將上述銅箔和上述鎳箔或鍍鎳層的接合面預先活性化處理之後，把上述銅箔和上述鎳箔材料或鍍鎳層層疊起來並以0.1～3％的軋制率冷軋接合而成的，而且上述活性化處理通過如下進行，即，(1)在1×101～1×10-2Pa的極低壓的不活潑氣體氣氛中；(2)以具有接合面的上述銅箔和上述鍍鎳層作為分別接地的電極A，並在它和另一被絕緣支撐的電極B之間施加1～50MHz的交流電，進行輝光放電；(3)在因上述輝光放電生成的等離子體中露出的電極的面積是電極B的面積的1/3以下；(4)進行濺射蝕刻處理。
全文摘要
目的在於提供可廉價製造且具有良好特性的用於形成半導體裝置用內插器的復層板,半導體裝置用內插器及其製造方法。為此,通過形成用於形成半導體裝置用內插器的復層板(34),該復層板是通過把形成導體層(10,17,18)等的銅箔材料(19,24,33)和形成蝕刻停止層(11,12)的鍍鎳層(20,21)層疊起來一起進行壓接而形成的;對該復層板(34)選擇性蝕刻,形成柱狀導體(17);在形成布線層(10)的銅箔材料上形成絕緣層(13);以及在該復層板的與柱狀導體(17)形成面相反的一側上形成與半導體晶片連接用的凸點(18)和布線層(10),製造半導體裝置用內插器。
文檔編號H05K3/06GK1355935SQ00808729
公開日2002年6月26日 申請日期2000年6月9日 優先權日1999年6月10日
發明者西條謹二, 吉田一雄, 岡本浩明, 大澤真司 申請人:東洋鋼鈑株式會社