專利名稱：布線基板、有布線基板的半導(dǎo)體裝置及其制造和安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種布線基板、具有布線基板的半導(dǎo)體裝置及其制造方 法、在半導(dǎo)體裝置的布線基板上的安裝方法，特別涉及一種在多層化的布 線基板上安裝了倒裝片型半導(dǎo)體芯片的布線基板、具有布線基板的半導(dǎo)體 裝置及其制造方法、安裝方法。
背景技術(shù)：
近來，作為可進(jìn)行高密度安裝的半導(dǎo)體裝置，倒裝片型半導(dǎo)體裝置的 重要性越來越高。圖52為表示現(xiàn)有的倒裝片型半導(dǎo)體裝置。倒裝片型半 導(dǎo)體芯片101包括在其周邊部或者活性區(qū)域上給定區(qū)域排列配置所形成的 外部端子(圖中未畫出)、設(shè)置在其外部端子上的、由焊錫、Au、 Sn-Ag系合金等金屬材料所構(gòu)成的凸出狀的凸塊102。如圖53所示，該倒裝片型半導(dǎo)體芯片101被安裝在具有和凸塊配置 模樣相同模樣的電極焊盤(圖中未畫出)的多層布線基板103上。通常， 作為凸塊的材料采用焊錫時(shí)，經(jīng)過使用助焊劑(Flux)的IR回流工藝，將倒 裝片型半導(dǎo)體芯片101安裝在多層布線基板103上。安裝了半導(dǎo)體芯片101 的多層布線基板103通過外部端子(圖中未畫出)安裝在印刷電路板上。在這樣的安裝方法中，由于多層布線基板與倒裝片型半導(dǎo)體芯片101 之間的線膨脹系數(shù)不同，存在著安裝可靠性中特別是溫度周期特性的劣化 的問題。為了解決該問題，在此以前采用以下的措施。首先，第一方法是，作為多層布線基板，采用和半導(dǎo)體芯片的硅的線 膨脹系數(shù)差別小的AIN、莫來石、玻璃陶瓷等陶瓷系材料的方法。該方法， 雖然從提高安裝可靠性的觀點(diǎn)看是有效果的，作為多層布線基板的材料由 于使用了高價(jià)的陶瓷系材料，適用范圍僅限定于高端的超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型 計(jì)算機(jī)等特定用途中。作為第二方法，是采用雖然比半導(dǎo)體芯片的硅的線膨脹系數(shù)要大，但 比較便宜的有機(jī)系材料構(gòu)成的多層布線基板的方法。在該方法中，在半導(dǎo) 體芯片和多層布線基板之間設(shè)置了未充滿樹脂。其結(jié)果，作用在半導(dǎo)體芯 片和多層布線基板之間相連接的凸塊部分上的剪應(yīng)力由覆蓋在凸塊上的 未充滿樹脂分散，從而提高安裝可靠性。作為使用了在第二方法中所采用的有機(jī)材料的多層布線基板，在凸塊 配列模樣的最小間距和個(gè)數(shù)之間的關(guān)系上，通常采用被稱為復(fù)合基板的多 層布線基板。該復(fù)合基板的制造方法如圖54至圖59所示。首先，如圖54所示，在FR4、 FR5、 BT基板等所代表的絕緣性的環(huán) 氧樹脂玻璃系基板104的兩面上粘貼10 40(nm的給定厚度的銅箔105， 進(jìn)行模樣化處理。然后，為了讓基板兩面的銅箔層電連接，用鉆頭在基板 上鉆孔，進(jìn)行通孔電鍍處理后形成貫通孔部106。在該貫通孔部106中充 填絕緣性通孔埋入用樹脂，確保后工序的過程穩(wěn)定性以及基板的質(zhì)量穩(wěn)定 性。這成為核心基板。然后，如圖55所示，在銅布線模樣上形成絕緣性樹脂108，用光刻 膠技術(shù)的化學(xué)蝕刻法或者激光加工技術(shù)等在給定的位置上形成絕緣性樹脂開口部109。然后，如圖56所示，用濺射法或者無電解鍍銅法形成Ti/Cu等金屬 薄膜層110。然后，如圖57所示，在金屬薄膜層110上形成厚度20 40pm 程度的光刻膠lll或者干薄膜，經(jīng)過暴光、顯影處理進(jìn)行模樣化。然后， 如圖58所示，以金屬薄膜層IIO作為通電層，通過鍍電解銅處理形成布 線模樣部112。然后，如圖59所示，將光刻膠或者干薄膜剝離后，以布線 模樣部112作為掩膜，通過濕蝕刻處理除去金屬薄膜層110，讓布線模樣 部在電上獨(dú)立。重復(fù)以上圖54至圖59所示的工序，根據(jù)需要形成6層、 8層的多層布線的復(fù)合基板。在第二方法所用的多層布線基板，比較便宜，采用通孔形成的加工性 優(yōu)異的環(huán)氧樹脂玻璃系基板形成，但是，由于環(huán)氧樹脂玻璃系基板和半導(dǎo) 體芯片之間熱膨脹系數(shù)的差別大，兩者之間產(chǎn)生應(yīng)力，降低連接的可靠性。 為此，為了緩和該應(yīng)力，在環(huán)氧樹脂玻璃系基板上形成的布線模樣具有 10 30pm程度的厚度。因此，進(jìn)行布線模樣化時(shí)作為掩膜所用的光刻膠 或者干薄膜需要20 40pm程度的厚度。其結(jié)果，暴光、顯影工序的模樣 間距以及布線模樣間距最小也要30pm程度，存在著不利于多層布線基板 的高密度化和基板外型的小型化的問題。這樣，由于現(xiàn)有的多層布線基板使用環(huán)氧樹脂玻璃系基板，在具有必 要的再布線功能的情況下不能縮小多層布線基板的外形尺寸。為此，盡管 基板本身便宜，從一張大板可以制造的多層布線基板的張數(shù)減少，從而降 低多層布線基板的成本是困難的。又，在環(huán)氧樹脂玻璃系基板中，構(gòu)成多 層布線層的絕緣性樹脂108形成時(shí)的應(yīng)力引起產(chǎn)生彎曲。進(jìn)一步，由于安裝時(shí)的多層布線基板和印刷電路板之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力， 存在著兩者之間的連接的可靠性劣化的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于在金屬板上形成多層布線層，在解決這些問題的同 時(shí)，提供一種高可靠性的多層布線基板。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征是包括互連板；牢固地固定在所述互 連板上并且為防止所述互連板彎曲而其剛性比所述互連板要高的高剛性板，所述高剛性板的整個(gè)內(nèi)部沒有任何部分互連。其中，所述互連板由具 有多層互連結(jié)構(gòu)的多層互連板組成；所述高剛性板由金屬、合金或由陶瓷 制成；所述互連板的基材是有機(jī)絕緣材料，例如聚合樹脂材料。本發(fā)明的另一半導(dǎo)體裝置，其特征是包括具有第一和第二表面的互 連板；安裝在所述互連板第一表面的至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；牢固固定在所 述互連板第二表面上并且為防止所述互連板彎曲而其剛性比所述互連板 要高的高剛性板，所述高剛性板的整個(gè)內(nèi)部沒有任何部分互連。其中，所 述互連板由具有多層互連結(jié)構(gòu)的多層互連板組成；所述高剛性板由金屬、 合金或由陶瓷制成；所述互連板的基材是有機(jī)材料，例如聚合樹脂材料。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片通 過多個(gè)凸塊連接到所述互連板的所述第二表面上。并且，還包括為密封所 述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊而設(shè)置在所述互連板的所述第一 表面上的密封樹脂材料。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是還包括安裝在所述至少一個(gè) 半導(dǎo)體芯片上的至少一個(gè)散熱器。本發(fā)明的另一半導(dǎo)體裝置，其特征是包括具有第一和第二表面的互 連板；安裝在所述互連板第一表面的至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；具有與所述互 連板第二表面接觸的第一表面，至少有一個(gè)外部電極的第二表面的緩沖 層，所述緩沖層在所述互連板和所述至少一個(gè)外部電極之間至少有一個(gè)電 觸點(diǎn)，并且所述緩沖層能吸收和/或釋放施加到所述至少一個(gè)外部電極上應(yīng) 力以避免所述互連板承受所述應(yīng)力。其中，所述互連板由具有多層互連結(jié) 構(gòu)的多層互連板組成；所述至少一個(gè)外部電極由多個(gè)外部電極組成。并且 所述外部電極為焊料球、針狀電極、線圈彈簧電極或常規(guī)柱狀電極。其中， 所述常規(guī)柱狀電極為從底到頂水平截面面積均為一致的直柱狀電極或者 所述常規(guī)柱狀電極為水平截面面積向著中間減小的中間收縮柱狀電極。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述緩沖層包括具有固定在 所述互連板的外部電極焊盤上的第一端和直接固定所述外部電極上的第 二端的多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層。并且所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層由金屬制成。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述緩沖層包括具有固定 在所述互連板的外部電極焊盤上的第一端和直接固定所述外部電極上的第二端的多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層；填充到所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層之間的空隙內(nèi)、其剛性比所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層要小、并且環(huán)繞所述多個(gè)常規(guī)柱 狀導(dǎo)電層而與所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層緊密接觸的應(yīng)力吸收層。其中，所 述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層由金屬制成以及所述應(yīng)力吸收層由有機(jī)絕緣材料 制成。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述緩沖層包括具有固定 在所述互連板的外部電極焊盤上的第一端和直接固定所述外部電極上的 第二端的多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層、具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有帶外部電極的所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層；所述支撐板平行于所述互連板的第 二表面延伸，在所述支撐板與所述互連板的第二表面之間形成間隙；填充 所述間隙并在所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極部分周圍的支撐 密封樹脂材料，使所述支撐密封樹脂材料與所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所 述外部電極部分緊密接觸，以支撐各外部電極。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述支撐密封樹脂材料的剛 性比所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層要小，因而能吸收和/或釋放施加到所述外部 電極上的應(yīng)力。其中，所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層由金屬制成以及所述支撐 密封樹脂材料由有機(jī)絕緣材料制成。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是還包括為支撐所述外部電極 而設(shè)置在所述緩沖層第二表面上的支撐層。并且所述支撐層還包括具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有所述外部電極，所述支撐板平行于所述 緩沖層的第二表面延伸，在所述支撐板與所述緩沖層第二表面之間形成間隙；填充所述間隙和所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述 支撐密封樹脂材料與所述外部電極周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電 極。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片通 過多個(gè)凸塊連接到所述互連板的所述第二表面上。并且還包括為密封所述 至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊而設(shè)置在所述互連板的所述第一表 面上的密封樹脂材料或下填充樹脂材料，以及還包括設(shè)置在所述至少一個(gè) 半導(dǎo)體芯片上的至少一個(gè)散熱器。另外，還包括在所述緩沖層的周邊區(qū)域 延伸的加強(qiáng)板；設(shè)置在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述加強(qiáng)板上的至少一個(gè)散熱器。本發(fā)明的另一半導(dǎo)體裝置，其特征是包括具有第一和第二表面的互 連板；安裝在所述互連板第一表面上的至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；固定到所述互連板第二表面上的外部電極焊盤上的外部電極；為支撐所述外部電極而設(shè)置在所述互連板第二表面上的支撐層。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述支撐層還包括具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有所述外部電極，所述支撐板平行于所述緩 沖層的第二表面延伸，在所述支撐板與所述緩沖層第二表面之間形成間隙；填充所述間隙和所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述 支撐密封樹脂材料與所述外部電極周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電 極。并且所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片通過多個(gè)凸塊連接到所述互連板的所述 第二表面上以及還包括為密封所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊 電極而設(shè)置在所述互連板的所述第一表面上的密封樹脂材料。另外，還包 括設(shè)置在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片上的至少一個(gè)散熱器以及為密封所述 至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊而設(shè)置在所述互連板的所述第一表 面上的下填充樹脂材料。并且還包括在所述緩沖層的周邊區(qū)域延伸的加 強(qiáng)板；設(shè)置在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述加強(qiáng)板上的至少一個(gè)散熱 器。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述外部電極通過多個(gè)常規(guī) 柱狀導(dǎo)電層連接到所述互連板的所述第二表面上的外部電極焊盤上，所述 支撐層還包括具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有帶外部電極的所述 多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層；所述支撐板平行于所述互連板的第二表面延伸，在 所述支撐板與所述互連板的第二表面之間形成間隙；填充所述間隙并在所 述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極部分周圍的支撐密封樹脂材料，使 所述支撐密封樹脂材料與所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極部分 緊密接觸，以支撐各外部電極。其中，所述支撐密封樹脂材料的剛性比所 述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層要小，因而能吸收和/或釋放施加到所述外部電極上 的應(yīng)力。例如，所述支撐密封樹脂材料由有機(jī)絕緣材料制成。還有，所述 多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層由金屬制成。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述外部電極為焊錫球、針狀電極、線繞彈簧電極或常規(guī)柱狀電極。本發(fā)明的一種形成互連板的方法，其特征是包括在形成所述互連板期 間，所述互連板保持牢固地固定到比所述互連板的剛性要高的高剛性板 上，以防止所述互連板彎曲，所述高剛性板的整個(gè)內(nèi)部沒有任何部分互連。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是所述互連板由具有多層互連 結(jié)構(gòu)的多層互連板組成以及還包括在所述高剛性板上制成所述互連板之 后，從所述互連板上完全除去所述高剛性板的步驟。并且所述高剛性板由 金屬、合金或陶瓷制成。另外，所述互連板的基材是有機(jī)絕緣材料，例如 聚合樹脂材料。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是還包括在所述高剛性板上制 成所述互連板之后，為在所述互連板上形成所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層而從 所述互連板上有選擇地除去所述高剛性板的步驟；以及包括在所述多個(gè)常 規(guī)柱狀導(dǎo)電層上形成外部電極，以便讓所述外部電極通過多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層與所述互連板相連的步驟；以及包括形成其剛性比所述多個(gè)常規(guī)柱狀 導(dǎo)電層要小的應(yīng)力吸收層，該吸收層填充所述常規(guī)柱狀導(dǎo)電層之間的間 隙，使所述應(yīng)力吸收層環(huán)繞所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層，從而使所述應(yīng)力吸 收層與所述常規(guī)柱狀導(dǎo)電層緊密接觸的步驟；以及包括在所述多個(gè)常規(guī)柱 狀導(dǎo)電層上形成外部電極，以便讓所述外部電極通過所述常規(guī)柱狀導(dǎo)電層 與所述互連板電連接的步驟。并且，還包括以下步驟形成具有多個(gè)孔的支撐板，所述孔內(nèi)插有所述外部電極，使所述支撐板平行于所述緩沖層的第二表面，在所述支撐板與所述緩沖層的第二表面之間形成間隙；形成填 充所述間隙和所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述支撐密 封樹脂材料與所述外部電極的周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電極。 另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是還包括以下步驟 從所述互連板上完全除去所述高剛性板；形成具有多個(gè)孔的支撐板， 所述孔內(nèi)插有所述外部電極，使所述支撐板平行于所述緩沖層的第二表 面，在所述支撐板與所述緩沖層的第二表面之間形成間隙；形成填充所述 間隙和所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述支撐密封'樹脂 材料與所述外部電極的周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電極。另外，還 包括以下步驟在所述高剛性板上制成所述互連板之后，從所述互連板上完全除去所述高剛性板；利用粘接劑將多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層連接到所述互連板上；在所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層上形成外部電極，以便讓所述外部電極通過所述常規(guī)柱狀導(dǎo)電層與所述互連板電連接；以及還包括以下步驟-形成具有多個(gè)孔的支撐板，所述孔內(nèi)插有帶所述外部電極的多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層，所述支撐板平行于所述互連板的第二表面延伸，在所述支撐板與所述互連板的第二表面之間形成間隙；形成填充所述間隙和所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述支撐密封樹脂材料與所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極的周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電極。另外，在上述的半導(dǎo)體裝置中，其特征是還包括以下步驟在所述互連板上安裝所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；從所述互連板上完全除去高剛性板以及還包括以下步驟在所述互連板上安裝所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片上形成至少一個(gè)散熱器；從所述互連板上完全除去高剛性板。并且還包括以下步驟在所述互連板上安裝所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；從所述互連板上有選擇地除去高剛性板，以便在所述互連板上形成多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層以及還包括以下步驟在所述互連板上安裝所述 至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片上形成至少一個(gè)散熱器；從所述互連板上有選擇地除去高剛性板，以便在所述互連板上形成多 個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層。具體地說，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是包括在金屬板 上選擇性形成外部電極焊盤的工序、形成與上述外部電極焊盤對(duì)應(yīng)的位置 上具有第1開口的第1絕緣層的工序、形成通過上述第1開口與上述外部 電極焊盤電連接的布線層的工序、形成在與上述布線層對(duì)應(yīng)的位置上具有 第2開口的第2絕緣層的工序、形成通過上述第2開口與上述布線層電連 接并且與半導(dǎo)體芯片的外部電極端子連接的焊盤電極的工序、將上述金屬 板完全蝕刻除去的工序。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，包括在金屬板上形成多層布線 層的工序，即使在制造中的熱處理等過程中在布線層中產(chǎn)生了應(yīng)力，由于 布線層固定在高剛性的金屬板上，可以抑制彎曲，確實(shí)地形成微細(xì)模樣。這樣，由于不介入和半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù)的差異大的環(huán)氧樹脂玻璃基板，而將半導(dǎo)體芯片安裝到印刷電路板上，因而沒有必要增大以緩沖 半導(dǎo)體芯片和環(huán)氧樹脂玻璃基板之間的應(yīng)力為目的的布線模樣的膜厚。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征是包括外部電極焊盤、設(shè)置在上述外部 電極焊盤上在與上述外部電極焊盤對(duì)應(yīng)的位置上具有第1開口的第1絕緣 層、通過上述第1開口與上述外部電極焊盤電連接的設(shè)置上述第1絕緣層 上的布線層、設(shè)置在上述布線層上在與上述布線層對(duì)應(yīng)的位置上具有第2 開口的第2絕緣層、通過上述第2開口與上述布線層電連接并且包括與半 導(dǎo)體芯片的外部電極端子連接的焊盤電極的布線基板、與上述外部電極焊 盤電連接、針對(duì)每一上述外部電極焊盤獨(dú)立設(shè)置、 一端與上述外部電極焊 盤連接的柱狀導(dǎo)電體。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括一端與外部電極焊盤連接的柱狀導(dǎo)電體，該 柱狀導(dǎo)電體具有緩和半導(dǎo)體裝置與印刷電路板之間的應(yīng)力的效果，可以提 高兩者之間連接的可靠性。


下面對(duì)附圖進(jìn)行簡要說明。圖1為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例的截面圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為表示多層布線層的一部分的截面圖。圖4為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的實(shí)施例的截面圖。圖5為表示圖4的下一步的截面圖。圖6為表示圖5的下一步的截面圖。圖7為表示圖6的下一步的截面圖。圖8為表示圖7的下一步的截面圖。圖9為表示圖8的下一步的截面圖。圖10為表示圖9的下一步的截面圖。圖11為表示圖10的下一步的截面圖。圖12為表示圖11的下一步的截面圖。圖13為表示圖12的下一步的截面圖。圖14為表示圖13的下一步的截面圖。圖15為表示圖14的下一步的截面圖。圖16為表示圖15的下一步的截面圖。 圖17為表示圖16的下一步的截面圖。 圖18為表示圖17的下一步的截面圖。 圖19為表示圖18的下一步的截面圖。 圖20為表示最終產(chǎn)品的的截面圖。圖21為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的另一實(shí)施例的截面圖。圖22(a)、 (b)為表示制造的各步驟的截面圖。圖23為表示下一步的截面圖。圖24為表示再下一步的截面圖。圖25為表示再下一步的截面圖。圖26為表示再下一步的截面圖。圖27為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖28為表示圖27的仰視圖。圖29為表示制造的步驟的截面圖。圖30為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖31為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖32為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖33為表示制造的步驟的截面圖。圖34為表示下一步的截面圖。圖35為表示圖32的一部分的截面圖。圖36為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。 圖37為表示制造的步驟的底面圖。 圖38為表示下一步的截面圖。圖39為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。 圖40為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。 圖41為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的另一實(shí)施例的截 面圖。圖42為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。 圖43為表示制造的步驟的截面圖。圖44為表示下一步的截面圖。圖45為表示再下一步的截面圖。 圖46為表示再下一步的截面圖。圖47為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖48為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖49為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖50為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖51為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的又一實(shí)施例的截面圖。圖52為表示公知的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的正視圖。圖53為表示公知的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的安裝的正視圖。圖54為表示公知的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。圖55為表示圖54的下一步的截面圖。圖56為表示圖55的下一步的截面圖。圖57為表示圖56的下一步的截面圖。圖58為表示圖57的下一步的截面圖。圖59為表示圖58的下一步的截面圖。圖中，2—半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)、3—布線層、多層布線層(第2 基板層)、4一緩沖層(第l基板層)、5-2—第l絕緣層、11、 ll'一復(fù)數(shù)金 屬層(導(dǎo)電體)、12、 12'—復(fù)數(shù)應(yīng)力吸引層、13—焊錫球、14一凸塊電極 (外部電極端子)、16—金屬板、17—外部電極焊盤、19一第1開口、 23 一焊盤電極、24、 9-2—第2絕緣層、41—熱傳導(dǎo)性粘接劑、42—放熱體、 44一增強(qiáng)板、51—支撐體、71、 71'—導(dǎo)電性支柱。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1為表示依據(jù)本發(fā)明的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例1。半導(dǎo)體芯 片2到裝在由多層布線層3構(gòu)成的多層布線基板上。圖2為表示圖1所示 的半導(dǎo)體裝置32從焊錫球13 —側(cè)的底面觀察的俯視圖。多層布線層3，如圖3所示，由第1布線層5、第2布線層6、第3 布線層7、第4布線層8、第5布線層9形成。第2布線層6在第1布線層5的上面?zhèn)取⒌?布線層7在第2布線層6的上面?zhèn)?、?布線層8在 第3布線層7的上面?zhèn)取⒌?布線層9在第4布線層8的上面?zhèn)确謩e形成。第1布線層5由第1布線層布線部5-1、第1布線層絕緣層5-2和第 1布線層連接層5-3形成。第2布線層6由第2布線層布線部6-1、第2 布線層絕緣層6-2和第2布線層連接層6-3形成。第3布線層7由第3布 線層布線部7-1、第3布線層絕緣層7-2和第3布線層連接層7-3形成。第 4布線層8由第4布線層布線部8-1 、第4布線層絕緣層8-2和第4布線層 連接層8-3形成。第5布線層9由第5布線層布線部9-1和第5布線層絕 緣層9-2 (后述的阻焊層)形成。多個(gè)布線部通過多個(gè)連接層分別連接。在該多層布線層3中，其上面層與倒裝片型半導(dǎo)體芯片2電連接。半 導(dǎo)體芯片2在其下面?zhèn)刃纬捎卸鄠€(gè)凸塊電極14，通過這些凸塊電極14與 第5布線層布線部9-1電連接。半導(dǎo)體芯片2和第5布線層9由絕緣性樹 脂覆蓋層15所覆蓋以便進(jìn)行保護(hù)。圖4 圖20為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。如圖4所示， 金屬板16為做成半導(dǎo)體圓片形狀的銅板。使用金屬板的理由是因?yàn)榫哂?充分的剛性。作為金屬板16的材料，除銅以外，也可以采用以Ni、 Al、 W、 Mo、 Au、 Ag、 Pt為主要成分的金屬材料或者不同金屬的復(fù)合材料、 陶瓷以外的其他高剛性材料。然后，如圖5所示，在金屬板16的上面通過濺射法形成成為連接金 屬層的Ti、 Cr、 Mo、 W系合金的薄膜，然后通過濺射法等形成成為電極 材料的Cu、 Al或者Ni等的薄膜。然后通過光刻膠的暴光、顯影處理、濕 蝕刻法或者使用等離子表面處理技術(shù)的干蝕刻，將先前形成的薄膜模樣化 形成外部電極焊盤17。又，當(dāng)外部電極焊盤間距不是窄間距時(shí)，也可以在 金屬板16上涂上光刻膠，在施行暴光、顯影處理后，進(jìn)行采用Cu、 Ni 等材料的電鍍處理形成。然后，如圖6所示，在金屬板16和外部電極焊盤部17的上面，形成 絕緣性樹脂薄膜層18。絕緣性樹脂薄膜層18是由液狀的絕緣性材料的自 旋涂敷法、或者流用等離子表面處理技術(shù)的CVD(Chemical Vapor Deposition)法、PVD(Physical Vapor Deposition)法所形成的聚酰亞胺樹脂。此外，作為絕緣性樹脂薄膜層18，除了聚酰亞胺樹脂以外，也可以由以Si02系無機(jī)材料、環(huán)氧系樹脂、硅系樹脂、聚烯烴系樹脂、氰酸酯系 樹脂、醛酚系樹脂、萘系樹脂等有機(jī)系材料的任一個(gè)為主要成分所構(gòu)成。特別是在形成l.Onm以下的微細(xì)模樣時(shí)，優(yōu)選采用可以使用半導(dǎo)體的擴(kuò)散過程的Si02系無機(jī)材料。然后，如圖7所示，將外部電極焊盤部17上的絕緣性樹脂薄膜層18 一部分除去，形成絕緣性樹脂薄膜開口部19。首先，將光刻膠涂敷在外部 電極焊盤部17上，進(jìn)行暴光、顯影處理。然后，當(dāng)絕緣性樹脂薄膜層18 是由可以用化學(xué)蝕刻的物質(zhì)構(gòu)成時(shí)采用濕蝕刻，或者當(dāng)絕緣性樹脂薄膜層 18是由不可以用化學(xué)蝕刻的物質(zhì)構(gòu)成時(shí)采用流用等離子表面處理技術(shù)的 干蝕刻進(jìn)行處理，形成絕緣性樹脂薄膜開口部19。然后，如圖8所示，在外部電極焊盤部17和絕緣性樹脂薄膜層18的 上側(cè)的整個(gè)面上，用濺射法形成對(duì)于外部電極焊盤部17成為金屬薄膜層 21的連接金屬層的Ti、 Cr、 Mo、 W系合金的薄膜。之后，在該連接金屬 層的上面采用濺射法、CVD法無電解電鍍法等形成成為電極材料的Cu、 Al或者Ni等的薄膜，作為金屬薄膜21。然后，以光刻膠作為掩膜，用濕蝕刻法，或者流用等離子表面處理技 術(shù)的干蝕刻技術(shù)，對(duì)金屬薄膜21模樣化，形成圖9所示的金屬薄膜布線 部22。外部電極焊盤部17相當(dāng)于圖3所示的第1布線層布線部5-1，金 屬薄膜布線部22相當(dāng)于圖3所示的第2布線層6的第2布線層布線部6-1 和第1布線層連接層5-3。又，當(dāng)金屬薄膜布線部22的模樣間距粗時(shí)，在 形成金屬薄膜層21之后，由光刻膠形成金屬薄膜布線模樣，也可以由Cu 電鍍處理形成布線模樣。在上述布線模樣的形成過程中，光刻膠的厚度以 及金屬薄膜布線部可以做到lpm以下。然后，進(jìn)行光刻膠的剝離，和以布線模樣為掩膜的金屬薄膜層的蝕刻 處理，形成金屬薄膜布線部22。然后，如圖10 圖14所示，由分別給定 的模樣重復(fù)從絕緣性樹脂薄膜層18的形成到金屬薄膜布線部22的形成的 工序，形成給定的多層布線構(gòu)造，形成直到圖3所示的多層布線層3的第 4布線層8。然后，如圖15所示，由金屬薄膜布線形成技術(shù)，在第4布線層8的 上層，與倒裝片型半導(dǎo)體芯片的凸塊電極模樣對(duì)應(yīng)的位置上形成焊盤電極部23。焊盤電極部23相當(dāng)于第5布線層9的第5布線層布線部9-1。然后，為了保護(hù)包含焊盤電極部23的多層布線層3，形成圖16所示 的阻焊膜24。阻焊膜24如已述那樣，相當(dāng)于第5布線層絕緣層9-2，在 與焊盤電極部23對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置開口部24a (設(shè)置在阻焊膜24上的開 口、第2開口)。該開口部，當(dāng)阻焊膜24由非感光性材料形成時(shí)，以光刻 膠為掩膜，實(shí)施濕蝕刻法或者流用等離子表面處理技術(shù)的干蝕刻形成。又， 當(dāng)阻焊膜24由感光性材料形成時(shí)，就此進(jìn)行暴光、顯影處理形成。作為阻焊膜，使用在環(huán)氧系樹脂中加入了氧化硅的微細(xì)粉末等無機(jī)填 料的有機(jī)系絕緣性材料。此外，也可以選擇對(duì)外部機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)、對(duì)Fkix 洗滌液或者鍍Au液的耐性大、與未充滿材等封接材料的密封特性優(yōu)異的 材料。又，多層布線構(gòu)造中的絕緣性樹脂薄膜層18當(dāng)對(duì)機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)應(yīng) 力有高可靠性時(shí)，也可以省略阻焊膜24的形成。在這些工序之后，如圖17所示，用蝕刻將金屬板16全部除去。然后，在多層布線構(gòu)造的最下層的外部電極焊盤17上，以及最上層 的焊盤電極部23上，分別實(shí)施Ni/Au、 Zn/Ni/Au等無電解電鍍處理。這 樣，可以提高后述的對(duì)外部電極焊盤17的焊錫球13的安裝性和對(duì)多層布 線層3的半導(dǎo)體芯片的安裝特性。在上述電鍍處理后，對(duì)于形成多個(gè)單位 多層布線基板的多層布線基板的集合體，對(duì)每一單位多層布線基板進(jìn)行電 特性試驗(yàn)。優(yōu)選僅僅在根據(jù)該電特性試驗(yàn)判定為電氣上是合格品的單位多 層布線基板上安裝后述的合格品的倒裝片型半導(dǎo)體芯片。然后，如圖18所示，在多層布線層3的最上層的焊盤電極23的上側(cè)， 倒裝上倒裝片型半導(dǎo)體芯片2。半導(dǎo)體芯片2上，在其下面?zhèn)劝惭b凸塊電 極14，多個(gè)凸塊電極14分別與多個(gè)焊盤電極23電連接。如果凸塊電極 14是以Sn、 Pb等金屬材料為主要成份的焊錫時(shí)，可以用使用助焊劑(Flux) 的加熱回流工序進(jìn)行倒裝。如果凸塊電極14是以Au、 In等金屬材料為主 要成份時(shí)，可以用熱壓接方式進(jìn)行倒裝。然后，如圖19所示，為了保護(hù)倒裝片連接部分以及多層布線層3， 將半導(dǎo)體芯片2的側(cè)面、倒裝片連接部以及多層布線層3的露出區(qū)域用絕 緣性樹脂31覆蓋。在該覆蓋工序中，使用引入了真空封接技術(shù)的注入樹脂注入技術(shù)、或者轉(zhuǎn)換封接技術(shù)。絕緣樹脂31由環(huán)氧系樹脂、硅系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、聚烯烴系 樹脂、氰酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、萘系樹脂的任一樹脂為主要成分所構(gòu) 成。然后，在外部電極焊盤部17上直接形成作為外部端子的焊錫球13。 焊錫球13是以Sn、 Pb等金屬材料為主要成份。又，本發(fā)明的焊錫球是由 包含鉛的焊錫球的、具有低溫熔融、熱傳導(dǎo)率高且迅速固化的性質(zhì)的、以 及表面張力強(qiáng)外部電極焊盤部表面上球上固化的性質(zhì)的電傳導(dǎo)材料所形 成。然后，如圖20所示，利用切割刀片，對(duì)倒裝片型半導(dǎo)體裝置進(jìn)行切 割處理，制作成多個(gè)倒裝片型半導(dǎo)體裝置。然后，倒裝片型半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體芯片2的背面(圖中為上面)上， 通過放熱性粘接劑層41，安裝散熱器42,獲得圖1所示的半導(dǎo)體裝置32。 在半導(dǎo)體芯片2上所產(chǎn)生的熱，通過放熱性粘接劑層41，從散熱器42的 廣闊表面散熱。散熱器42是由以Cu、 Al、 W、 Mo、 Fe、 Ni、 Cr等金屬材料為主要 成分所構(gòu)成，或者由氧化鋁、ALN、 SiC、莫來石等陶瓷材料構(gòu)成。放熱 性粘接劑層41是以環(huán)氧系樹脂、硅系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、聚烯烴系 樹脂、氰酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、萘系樹脂的任一樹脂為主要成分，由 Ag、 Pb、 Cu、 A、Mo、 W、金剛石、氧化鋁、ALN、莫來石、BN、 SiC 等陶瓷材料所構(gòu)成。一般倒裝芯片多適用于多管腳、高速的邏輯器件，半導(dǎo)體芯片2的散 熱的實(shí)行是很重要的。在本實(shí)施例中，采用散熱器來提高其散熱特性。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，由于沒有使用與半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系 數(shù)差異大的有機(jī)材料構(gòu)成的多層布線基板，不會(huì)發(fā)生由半導(dǎo)體芯片和多層 布線基板之間的應(yīng)力所引起的連接可靠性的降低的事件。因此，在圖5 圖16的一連工序中，沒有必要象公知的多層布線基板那樣，將金屬薄膜 布線形成到10 30pm的厚度以讓其具有應(yīng)力緩沖效果，而其厚度在lpm 左右就足夠了。進(jìn)一步，由于可以利用半導(dǎo)體圓片的金屬化制造方法和其 制造裝置，可以容易地在光刻膠以及金屬薄膜布線在lpm以下的薄區(qū)域進(jìn)行加工處理，實(shí)現(xiàn)布線模樣的微細(xì)化。在上述制造工序，特別是多層布線層的形成工序中，高剛性的金屬板 16確保多層布線層的平面度。由于金屬板16的剛性高，在整個(gè)工序中可 以高度保持平面度，即使在金屬板和多層布線層之間存在線膨脹差，連接 在金屬板上多層布線層可以抑制內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生以及膨脹，防止其彎曲。 其結(jié)果，不會(huì)產(chǎn)生絕緣層以及布線部的模樣化時(shí)的失諧，提高成品率。這樣，由于金屬層在多層布線工序中有效果，即使最終產(chǎn)品不存在也 可。在除去金屬板時(shí)，由于多層布線層3的最下層露出，作為絕緣性樹脂薄膜18，優(yōu)選象有機(jī)系材料那樣本身具有對(duì)外部應(yīng)力的柔軟性的材料。金屬板16的除去并不是一定要求象本實(shí)施例那樣在圖16所示的工序 之后實(shí)施，也可以在多層布線層3上安裝半導(dǎo)體芯片2的工序之后除去。 特別是，安裝半導(dǎo)體芯片2的工序和在安裝散熱器42的工序中，如果讓 金屬板16殘存，可以防止作用在多層布線層3、半導(dǎo)體芯片2等上的機(jī)械 應(yīng)力、熱應(yīng)力所引起的多層布線層的整體、其內(nèi)部各層以及芯片的傾斜的 發(fā)生。進(jìn)一步，在有必要保持多層布線層和芯片的平面度的工序中，優(yōu)選 在連接焊錫球13之前不要除去，讓其殘存。又，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，雖然多層布線層僅僅在金屬板的一面 形成，為非對(duì)稱構(gòu)造，由于金屬板是高剛性，制造時(shí)特別是多層布線構(gòu)造 中的絕緣性樹脂薄膜層18制造時(shí)的應(yīng)力所引起的彎曲不會(huì)產(chǎn)生。又，由 于金屬板的兩側(cè)設(shè)置多層布線層時(shí)所必要的通孔的形成不需要，可以防止 通孔形成時(shí)所發(fā)生的粉塵所引起的不良，進(jìn)一步由于工序的減少可以降低 成本。但是，在本實(shí)施例中，最終用戶一側(cè)的印刷電路板上安裝所用的焊錫 球13的隔離高度低，由于沒有考慮半導(dǎo)體裝置和印刷電路板之間所產(chǎn)生 的應(yīng)力的緩沖，在兩者之間存在連接可靠性的問題。為了解決該問題，采 用以下所示的實(shí)施例2。實(shí)施例2圖21為表示依據(jù)本發(fā)明的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例2。在本實(shí) 施例中，半導(dǎo)體芯片2倒裝在多層布線基板1上，多層布線基板1由第2基板層的多層布線層3和第1基板層的緩沖層4構(gòu)成。緩沖層4，由其一端與外部電極焊盤部17連接的多個(gè)金屬層11構(gòu)成。 緩沖層4的周邊部，即多個(gè)金屬層11的周圍部分上，設(shè)置有封閉的環(huán)狀 的支撐框25。該支撐框具有針對(duì)制品處理時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力保護(hù)多層布 線構(gòu)造部分(多層布線層)3的效果。多個(gè)金屬層11的另一端上連接焊錫球13。焊錫球13與印刷電路板 (圖中未畫出)的電連接部相連。因此，緩沖層4固定印刷電路板的電連 接部。在該半導(dǎo)體裝置中，焊錫球13與多個(gè)金屬層11的前端部連接，通過 作為外部端子的焊錫球13安裝在印刷電路板上。該外部端子有充分的隔 離高度，半導(dǎo)體裝置和將其安裝的印刷電路板之間所產(chǎn)生的應(yīng)力主要由多 個(gè)金屬層緩沖。因此，和實(shí)施例1比較，可以進(jìn)一步提高印刷電路板和半 導(dǎo)體裝置之間的安裝可靠性。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是在實(shí)施例1的圖4至圖16所 示的工序?qū)嵤┲?，如圖22(a)所示，將在多層布線層的下側(cè)存在的金屬 板16通過采用光刻技術(shù)的蝕刻技術(shù)有選擇地除去。該除去部分是與絕緣 性樹脂薄膜層18連接的部分，即與外部電極焊盤部17不相連的部分。通 過這樣有選擇地除去，形成已述的多個(gè)金屬層11。多個(gè)金屬層ll形成外 部電極立柱部。該選擇性除去，如圖22(b)所示，優(yōu)選金屬板16的厚度的一半以上通 過激光加工、放電加工、或者部分切削加工等方法選擇性地蝕刻除去之后， 以電阻作為掩膜直到讓絕緣性樹脂薄膜層18表面露出為止進(jìn)行蝕刻。特 別是，金屬板16具有500|am到3mm的厚度時(shí)，通過1次蝕刻除去工序 來控制外部電極立柱的直徑尺寸是困難的，而且由于蝕刻時(shí)間變長，在1 次蝕刻除去工序中，存在著不能讓電阻模樣部分落下，進(jìn)行有選擇性地除 去的問題。如本實(shí)施例所示那樣，金屬板16厚度的一半以上有選擇地除 去以后，以電阻作為掩膜再次進(jìn)行蝕刻形成外部電極立柱部，可以確切地 對(duì)具有500|_im到3mm的厚度的大金屬板16選擇蝕刻，形成有充分高度 的外部電極立柱部。其結(jié)果，在以后的工序中焊錫球13的隔離高度增大， 可以提高安裝在印刷電路板上的可靠性。然后，在外部電極立柱部ll的端部表面以及焊盤電極部23表面上，為了提高與焊錫的密接性，分別實(shí)施鍍Ni/Au的處理。然后，如圖23所 示，對(duì)多層布線基板的集合體針對(duì)每一單位多層布線基板進(jìn)行電氣試驗(yàn)， 只將在電氣上判定為合格品的多層布線基板上通過圖23所示的設(shè)置在半 導(dǎo)體芯片2上凸塊電極14安裝半導(dǎo)體芯片2。然后進(jìn)行圖24所示的樹脂封接。如圖25所示，外部電極立柱部11 的端部表面上與作為外部端子的焊錫球13連接。這時(shí)，優(yōu)選在外部電極 立柱部11上選擇性地涂敷助焊劑(Flux)，然后對(duì)搭載的焊錫球13通過IR 回流工序?qū)嵤┘訜崽幚怼Ｒ虼?，在本?shí)施例中，作為金屬板16，優(yōu)選釆用 剛性高，與焊錫容易連接的材料。只要是滿足上述條件，可以讓焊錫球13 和外部電極焊盤部17進(jìn)行電連接的材料即可，并不限定于金屬。然后，如圖26所示進(jìn)行半導(dǎo)體裝置的個(gè)片分離處理，制作成多個(gè)倒 裝片型半導(dǎo)體裝置。然后，根據(jù)實(shí)施例l所示的方法在半導(dǎo)體芯片的背面 安裝散熱器，獲得圖21所示的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施例中，焊錫球13形成在外部電極立柱11上，隔離高度大。 因此，半導(dǎo)體裝置和將其安裝的最終用戶的印刷電路板之間的熱膨脹率的 差所引起的應(yīng)力主要通過外部電極立柱的彎曲可以緩和，提高兩者之間的 連接可靠性，同時(shí)具有抑制多層布線層的傾斜(彎曲)的效果。但是，由于該應(yīng)力有集中在外部電極焊盤部17和外部電極立柱部11 之間的連接部分的傾向，在該部分容易產(chǎn)生外部電極立柱的不良連接的問 題。為了解決該問題，采用以下所示的實(shí)施例3。實(shí)施例3圖27為表示依據(jù)本發(fā)明的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例3。本實(shí)施 例和實(shí)施例2的不同點(diǎn)在于第1基板層的緩沖層4由多個(gè)金屬層11和多 個(gè)應(yīng)力吸收層12構(gòu)成。如圖27所示，構(gòu)成緩沖層4的多個(gè)金屬層11和多個(gè)應(yīng)力吸收層12 在與多層布線層3和緩沖層4的對(duì)向方向垂直的方向上交互配置。多個(gè)應(yīng) 力吸收層12由硅系樹脂形成，是具有吸收應(yīng)變力、應(yīng)力的物理性質(zhì)的多 層構(gòu)造。作為多個(gè)應(yīng)力吸收層12，除此之外，由環(huán)氧系樹脂、聚酰亞胺系樹 脂、聚烯烴系樹脂、氰酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、萘系樹脂等有機(jī)絕緣材 料的任一樹脂為主要成分所構(gòu)成。圖28為表示圖27所示的半導(dǎo)體裝置從焊錫球13側(cè)的底面觀察的俯 視圖。多個(gè)應(yīng)力吸收層12為縱橫帶狀延伸的格子狀單一化后的整體物(單 體)，多數(shù)金屬層11配置格子點(diǎn)上成島狀。兩者的體積比率、配列構(gòu)造的 變更對(duì)應(yīng)于連接半導(dǎo)體芯片、多層布線層3以及緩沖層4的印刷電路板所 構(gòu)成的產(chǎn)品的整體的規(guī)格。緩沖層4的周邊部，即多個(gè)金屬層11的周圍 部分設(shè)置有封閉的環(huán)狀的支撐框25。該支撐框具有從后工序的處理時(shí)所發(fā) 生的機(jī)械應(yīng)力保護(hù)多層布線構(gòu)造部分3的效果。但是，為了提高緩沖層4 的緩沖性，優(yōu)選消除支撐框。該緩沖層4具有比多層布線層3要高的剛性。此外，對(duì)施加在該部分 的應(yīng)力也有緩沖作用。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是在實(shí)施例2的圖22所示的工 序?qū)嵤┲?，如圖29所示，在多個(gè)金屬層11之間以及多個(gè)金屬層11和 支撐框25之間的空閑區(qū)域26 (參照?qǐng)D22(a))埋入絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂 12，形成已述的多個(gè)應(yīng)力吸收層12。該絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂12由自旋涂 敷法或者轉(zhuǎn)換封接技術(shù)等形成，具有從機(jī)械的以及化學(xué)的應(yīng)力保護(hù)多層布 線層3以及外部電極立柱部11的效果。然后，當(dāng)外部電極立柱部11的端部表面由絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂12覆 蓋時(shí)，用CMP(Chemical Mechanical Polishing)技術(shù)、等離子表面技術(shù)將覆蓋 在外部電極立柱部11的端部表面上的絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂12除去。然后，分別對(duì)外部電極立柱部11的端部表面以及焊盤電極部23表面 實(shí)施鍍Ni/Au的處理。然后，和實(shí)施例2的圖23至圖26相同，進(jìn)行半導(dǎo) 體芯片的安裝、樹脂封接、焊錫球的連接以及個(gè)片分割處理，獲得圖27 所示的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，和實(shí)施例2相同，焊錫球13形成在被 絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂12所包圍的外部電極立柱11上，隔離高度大。因此， 半導(dǎo)體裝置和將其安裝的最終用戶的印刷電路板之間的熱膨脹率的差所 引起的應(yīng)力通過外部電極立柱的彎曲可以緩和，提高兩者之間的連接可靠性。進(jìn)一步，由于該應(yīng)力由緩沖層4的絕緣性應(yīng)力緩沖樹脂12所吸收，不 會(huì)降低對(duì)外部電極立柱的外部電極焊盤的連接可靠性。進(jìn)一步，由于緩沖 層的應(yīng)力吸收效果，可以提高半導(dǎo)體裝置和印刷電路板之間的連接可靠 性。實(shí)施例4圖30為表示依據(jù)本發(fā)明的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例4。本實(shí)施 例和第3實(shí)施例的不同點(diǎn)在于在倒裝片型半導(dǎo)體裝置32的半導(dǎo)體芯片2 的背面(圖中為上面)上，通過散熱性粘接劑層41設(shè)置有散熱器42。在 半導(dǎo)體芯片上所產(chǎn)生的熱，通過散熱性粘接劑層41從散熱器42的廣闊表 面進(jìn)行散熱。散熱器42和散熱性粘接劑層41的構(gòu)成和實(shí)施例1相同。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，和實(shí)施例3比較，提高了散熱性。實(shí)施例5圖31為表示依據(jù)本發(fā)明的倒裝片型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例5。本實(shí)施 例和實(shí)施例3的不同點(diǎn)在于在半導(dǎo)體芯片2和多層布線層3之間沒有設(shè)置 絕緣性樹脂31，而設(shè)置了未充滿樹脂層43。在該形成之后，介入增強(qiáng)板 44，在多層布線層3上安裝散熱器42。作為未充滿樹脂，由環(huán)氧系樹脂、硅系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、聚烯 烴系樹脂、氰酸酯系樹脂、酚醛系樹脂、萘系樹脂的任一樹脂為主要成分 所構(gòu)成。在本實(shí)施例中，沒有使用在已述的實(shí)施例1至3中所使用的由注入方 式或者轉(zhuǎn)換封接方式的絕緣性樹脂31，由于采用了為現(xiàn)有倒裝片型半導(dǎo)體 裝置的制造技術(shù)的主流的未充滿樹脂43，具有不需要采用特殊制造裝置的 優(yōu)點(diǎn)。在本實(shí)施例中，雖然未充滿樹脂43只覆蓋了多層布線層3上一部分， 由于安裝了增強(qiáng)板44，可以確保多層布線層3的多層布線基板的平面度。 增強(qiáng)板44由金屬或者陶瓷材料構(gòu)成，采用粘接劑45安裝在多層布線層3 上。然后，在半導(dǎo)體芯片2的背面通過散熱性粘接劑41安裝散熱用散熱器42。實(shí)施例6在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置中，存在著對(duì)外部電極焊盤部17的焊錫球 13的連接性不足的問題。解決該問題采用以下所示的實(shí)施例6。圖32為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例6，圖33和圖34為其制 造方法。在本實(shí)施例的制造方法中，是在實(shí)施例1的圖4至圖20所示的 工序?qū)嵤┲?，如圖33所示，與多層布線層3對(duì)向設(shè)置支撐板51。在支 撐板51上形成有和焊錫球的配置模樣相同配置模樣的焊錫球插入孔52， 焊錫球插入孔52的直徑比焊錫球13的直徑要大。在支撐板51上還開設(shè) 有樹脂注入口53。作為支撐板51的材質(zhì)，即可以采用絕緣性材料也可以 采用導(dǎo)電性材料。然后，如圖34所示，從樹脂注入口 53注入樹脂。該樹脂埋入到由絕 緣性樹脂薄膜層18的表面、焊錫球13的側(cè)面以及支撐板51的內(nèi)周面所 形成的空間中形成注入層54。通過這樣的樹脂注入，強(qiáng)化外部電極焊盤部 17和焊錫球13的連接。然后,采用切割刀片，進(jìn)行倒裝片型多層布線半 導(dǎo)體裝置的個(gè)片分割處理，獲得圖32所示的倒裝片型多層布線半導(dǎo)體裝 置。支撐板51具有規(guī)定樹脂注入時(shí)所注入的樹脂的表面高度的效果。其 結(jié)果，可以讓成為與印刷電路板的連接面的焊錫球13的頂部表面從樹脂 中確實(shí)地露出。圖35為表示將圖32中的圓內(nèi)部A擴(kuò)大后的詳細(xì)圖。圓內(nèi)部A是指 連接在外部電極立柱11的端部表面上的焊錫球13的周邊區(qū)域。由焊錫球 13的球面、焊錫球插入孔52的內(nèi)周面和絕緣性樹脂薄膜層18的表面所形 成的空間區(qū)域由注入層54埋入，使得焊錫球13和外部電極焊盤部17強(qiáng) 固連接。在本實(shí)施例中，通過樹脂增強(qiáng)的效果，半導(dǎo)體裝置1向印刷電路板安 裝時(shí)，可以防止該部分的應(yīng)力變形，提高最終安裝的PKG形態(tài)的基板安 裝可靠性。實(shí)施例7圖36為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例7。本實(shí)施例和實(shí)施例3 的不同點(diǎn)在于設(shè)置了支撐板51以及注入層54。由應(yīng)力吸收層12的表面、 焊錫球13的側(cè)面以及支撐板51的內(nèi)周面所形成的空間注入樹脂形成注入 層54,增強(qiáng)焊錫球13和外部電極立柱11連接。其結(jié)果，和實(shí)施例6相同， 可以防止半導(dǎo)體裝置1向印刷電路板安裝時(shí)的應(yīng)力變形，提高安裝可靠性。本實(shí)施例的制造方法，是在實(shí)施例3的圖29所示的工序以及和圖23 至圖26相同的工序?qū)嵤┲?，如圖37所示，在多層布線基板l中插入支 撐板51。然后，如圖38所示，從支撐板的樹脂注入口 53注入樹脂，埋入 到由絕緣性應(yīng)力緩沖樹12的表面、焊錫球13的側(cè)面以及支撐板51的內(nèi) 周面所形成的空間中形成注入層54。這樣，可以增強(qiáng)外部電極立柱部11和焊錫球3的連接，在半導(dǎo)體裝 置1向印刷電路板安裝時(shí)，可以防止該部分的應(yīng)力變形，提高安裝可靠性。實(shí)施例8圖39為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例8。本實(shí)施例和圖30所示 的實(shí)施例4的不同點(diǎn)在于增設(shè)了支撐板51以及注入層54，和實(shí)施例4相 比較，增加了圖35所示的樹脂增強(qiáng)效果。實(shí)施例9圖40為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例9。本實(shí)施例和圖31所示 的實(shí)施例5的不同點(diǎn)在于增設(shè)了支撐板51以及注入層54，實(shí)施例5相比 較，增加了圖35所示的樹脂增強(qiáng)效果。實(shí)施例10圖41為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例10。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝 置的制造方法，是在實(shí)施例1的圖4至圖16所示的工序?qū)嵤┲螅鐖D 17所示，金屬板16由蝕刻技術(shù)完全削除，金屬板16的平面度維持的作用， 由于在多層布線構(gòu)造形成之后已經(jīng)不需要，即使完全除去也不會(huì)存在問 題。為了增大蝕刻速度，考慮到蝕刻的特性，采用使用藥液的濕蝕刻。然后進(jìn)行圖18以及圖19所示的工序，之后，如圖42所示，在形成 在多層布線構(gòu)造3的最下層的金屬布線層22 (或者17)上用導(dǎo)電性粘接 劑61粘接導(dǎo)電性立柱電極11'，作為導(dǎo)電性粘接劑61的材料，優(yōu)選采用 對(duì)金屬布線層22和導(dǎo)電性立柱電極ll，兩者的金屬浸濕性好的材料。然后，如圖43所示，形成應(yīng)力吸收層12'。應(yīng)力吸收層12'埋入到 多個(gè)導(dǎo)電性立柱電極ll，之間，并且覆蓋多層布線構(gòu)造3的最下層的表面， 針對(duì)機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力保護(hù)導(dǎo)電性立柱電極ll，和多層布線構(gòu)造3。然后，在進(jìn)行導(dǎo)電性立柱電極ir的端部表面的樹脂除去處理以及電鍍處理之后，采用對(duì)應(yīng)圖25的方法，如圖44所示，在導(dǎo)電性立柱電極11， 上連接焊錫球13。進(jìn)一步，當(dāng)在導(dǎo)電性立柱電極ir上焊錫球13的連接強(qiáng)度不足的情況下，采用對(duì)應(yīng)圖37的方法，如圖45所示，安裝支撐板51。進(jìn)一步，采用 對(duì)應(yīng)圖38的方法，如圖46所示，進(jìn)行樹脂注入，樹脂增強(qiáng)導(dǎo)電性立柱電 極ll'和焊錫球13的連接，獲得圖41所示的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施例不需要在實(shí)施例3等所必須的為形成外部電極立柱部11的 金屬板16的選擇性蝕刻的工序。因此，具有不需要考慮蝕刻在金屬板面 內(nèi)的不一致的特征。即，金屬板16完全除去之后，可以在多層布線層3 的外部電極焊盤部17上連接預(yù)先形成的導(dǎo)電性立柱電極11，。實(shí)施例II圖47為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例11。本實(shí)施例是在實(shí)施實(shí) 施例10的圖42所示的工序形成導(dǎo)電性立柱電極ll，之后，與多層布線層 對(duì)向設(shè)置支撐板51'。然后，在由絕緣性樹脂薄膜層18的表面、導(dǎo)電性立 柱電極ll'的側(cè)壁、焊錫球13的側(cè)面以及支撐板51'的內(nèi)周面所形成的空 間進(jìn)行樹脂注入形成注入層54。本實(shí)施例和實(shí)施例IO相比較，省略了形成應(yīng)力吸收層12'的工序，以 及在形成應(yīng)力吸收層12，之后，導(dǎo)電性立柱電極ll，的焊錫球連接面的樹脂 除去工序，具有縮短過程，降低成本的效果。進(jìn)一步，和實(shí)施例10相比 較，由于采用厚度大的支撐板，注入的樹脂量多，無論施加在支撐板上的 壓力的大小，可以反抗該壓力保持支撐板表面平坦，并且規(guī)定所注入的樹脂的表面高度。其結(jié)果，可以確保成為與印刷電路板的連接面的焊錫球13 的頂部表面從樹脂中露出。實(shí)施例12圖48為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例12。在本實(shí)施例中，針形 狀的外部電極71直接連接在外部電極焊盤部17上。針形狀的外部電極71 主要由金屬合金形成，本身具有剛性。又，由于與印刷電路板連接的一端 側(cè)比與外部電極焊盤部連接的另一端側(cè)具有細(xì)的形狀，因而具有可撓性。 因此，最終用戶向印刷電路板安裝之后，對(duì)外部應(yīng)力具有緩沖作用，提高 了連接的可靠性。進(jìn)一步，針前端部為細(xì)的形狀，可以安裝到具有微細(xì)模 樣的印刷電路板上。實(shí)施例13圖49為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例13。在本實(shí)施例中，彈簧 形狀的外部電極71，直接連接在外部電極焊盤部17上。外部電極71'的側(cè) 面部分也可以被絕緣體覆蓋。外部電極71'為螺旋狀的彈性體，本身雖然 沒有剛性，但其柔軟構(gòu)造使得緩沖作用優(yōu)異。因此，最終用戶向印刷電路 板安裝之后，對(duì)外部應(yīng)力具有優(yōu)異的緩沖作用，實(shí)施例12、 13，由于沒有進(jìn)行為形成外部電極立柱部11的金屬板16 的選擇性蝕刻的必要，因此，具有不需要考慮蝕刻在金屬板面內(nèi)的不一致 的特征。即，金屬板16完全除去之后，可以在多層布線層3的外部電極 焊盤部17上連接預(yù)先形成的外部電極71、 71'。實(shí)施例14圖50為表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例14。在本實(shí)施例中，柱狀 的外部電極71〃由導(dǎo)電性粘接劑直接粘接在外部電極焊盤部17上。由于外 部電極71"本身雖然沒有緩沖作用，但具有剛性，可以強(qiáng)化半導(dǎo)體裝置整 體的剛性，即使在處理時(shí)和在向印刷電路板安裝時(shí)確保多層布線構(gòu)造部分 的平坦性。又，雖然缺乏可撓性，但由于隔離高度大，可以提高向印刷電 路板的安裝可靠性。實(shí)施例15圖51是實(shí)施例2的變形例，在圖22所示的工序中，通過適當(dāng)設(shè)定金 屬板16的蝕刻條件，金屬層IIA或者格子體IIA，具有凹柱形狀，形成 中間細(xì)的鼓狀。凹柱形狀是其高度方向的長度為一定，橫方向的粗細(xì)變化， 可以更有效地吸收橫方向所受到的應(yīng)力。多層布線構(gòu)造的形成時(shí)的剛性、與外部電極連接后仍然持續(xù)的剛性、 與外部電極連接后的剛性與緩沖性、外部電極本身所具有的剛性、外部電 極本身所具有的柔軟性、外部電極本身所具有的剛性和柔軟性等分別可以 根據(jù)產(chǎn)品的使用狀態(tài)適當(dāng)評(píng)價(jià)后實(shí)施。多層布線構(gòu)造的形成時(shí)的剛性是所 有情況下共通的工藝上的物性。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過實(shí)施例所表明的那樣，由于不介入和半導(dǎo) 體芯片的熱膨脹系數(shù)的差異大的環(huán)氧樹脂玻璃基板，而將半導(dǎo)體芯片安裝 到印刷電路板上，沒有必要增大以緩沖半導(dǎo)體芯片和環(huán)氧樹脂玻璃基板之 間的應(yīng)力為目的的布線模樣的膜厚，在布線基板上可以形成微細(xì)的布線模 樣。其結(jié)果，可以縮小多層布線基板單體的外形尺寸，使得裝置的微小化 成為可能。進(jìn)一步，可以增加從一張大板能制造出來的多層布線基板的張 數(shù)，使得降低成本成為可能。進(jìn)一步，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的多層布線構(gòu)造可以在半導(dǎo)體圓片的加 工處理時(shí)形成，和現(xiàn)有的多層布線基板相比較可以大幅度地減少工序，并 且容易進(jìn)行布線模樣的微細(xì)化。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置所具有的柱狀的導(dǎo)電體具有緩和半導(dǎo)體裝置和 將其安裝的印刷電路板之間的應(yīng)力的效果，可以提高兩者之間連接的可靠 性。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于在金屬板上形成多層布線 層，即使在制造中的熱處理等過程中在布線層中產(chǎn)生應(yīng)力，由于布線層固 定在剛性高的金屬板上，可以抑制其彎曲，確實(shí)地形成微細(xì)的模樣。由上述可知，本發(fā)明可以提供一種依據(jù)本發(fā)明的布線基板、具有布線 基板的半導(dǎo)體裝置及其制造方法、具有可靠性高的多層化布線基板的半導(dǎo) 體裝置，可以提高可靠性高的安裝。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是包括具有第一和第二表面的互連板；安裝在所述互連板第一表面上的至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片；固定到所述互連板第二表面上的外部電極焊盤上的外部電極；為支撐所述外部電極而設(shè)置在所述互連板第二表面上的支撐層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述支撐層還包括 具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有所述外部電極，所述支撐板平行于所述互連板的第二表面延伸，在所述支撐板與所述互連板第二表面之 間形成間隙；填充所述間隙和所述外部電極周圍部分的支撐密封樹脂材料，使所述 支撐密封樹脂材料與所述外部電極周圍部分緊密接觸，以支撐各外部電 極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯 片通過多個(gè)凸塊連接到所述互連板的所述第二表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括為密封所述至少 一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊電極而設(shè)置在所述互連板的所述第一表 面上的密封樹脂材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括設(shè)置在所述至少 一個(gè)半導(dǎo)體芯片上的至少一個(gè)散熱器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括為密封所述至少 一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述多個(gè)凸塊而設(shè)置在所述互連板的所述第一表面上 的下填充樹脂材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是還包括 在所述緩沖層的周邊區(qū)域延伸的加強(qiáng)板；設(shè)置在所述至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片和所述加強(qiáng)板上的至少一個(gè)散熱器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述外部電極通過多個(gè) 常規(guī)柱狀導(dǎo)電層連接到所述互連板的所述第二表面上的外部電極焊盤上，所述支撐層還包括具有多個(gè)孔的支撐板，所述各孔中插有帶外部電極的所述多個(gè)常規(guī)柱 狀導(dǎo)電層；所述支撐板平行于所述互連板的第二表面延伸，在所述支撐板 與所述互連板的第二表面之間形成間隙；填充所述間隙并在所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層及所述外部電極部分周 圍的支撐密封樹脂材料，使所述支撐密封樹脂材料與所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo) 電層及所述外部電極部分緊密接觸，以支撐各外部電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述支撐密封樹脂材料的剛性比所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層要小，因而能吸收和/或釋放施加到所 述外部電極上的應(yīng)力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述多個(gè)常規(guī)柱狀導(dǎo)電層由金屬制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述支撐密封樹脂材 料由有機(jī)絕緣材料制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述外部電極為焊錫 球。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述外部電極為針狀 電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述外部電極為線繞 彈簧電極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述外部電極為常規(guī) 柱狀電極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述常規(guī)柱狀電極為 從底到頂水平截面面積均為一致的直柱狀電極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述常規(guī)柱狀電極為 水平截面面積向著中間減小的中間收縮柱狀電極。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，在由多層布線層形成的多層布線基板的制造工序中，由金屬板形成的基體產(chǎn)生力學(xué)上的約束，制造中的各層的平面度由金屬板的平面度高度保持，可以抑制層構(gòu)造的彎曲發(fā)生。優(yōu)選其基層具有緩沖性。應(yīng)變少的多層布線層可以將其厚度做薄，可以縮短布線間距，降低制造成本。在多個(gè)金屬層和多個(gè)應(yīng)力吸收層形成的基層上，隔離高度增大，可進(jìn)一步具有緩沖效果，大幅度降低成本和提高布線間距的微細(xì)化后的成品率。
文檔編號(hào)H01L23/498GK101241903SQ200810008900
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2000年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月5日
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