半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明例如涉及在配線基板的阻焊膜上隔著樹脂體而搭載了半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本特開2013-12648號公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中，記載了在配線基板的阻焊膜上隔著底部填充樹脂而搭載有半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。在專利文獻(xiàn)I中，記載了在從阻焊膜露出的焊接引線的狹窄部上配置突起電極并經(jīng)由焊接材料連接。
[0003]另外，在日本特開2000-77471號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，記載了在從阻焊膜露出的焊接引線(導(dǎo)體圖案)的寬度大的部分配置突起電極(凸塊)并經(jīng)由焊接材料連接。
[0004]另外，在日本特開2007-266136號公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，記載了分別在形成于配線基板的上表面以及下表面的阻焊層中包含玻璃纖維布，從而強(qiáng)化配線基板的力學(xué)強(qiáng)度。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I:日本特開2013-12648號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-77471號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-266136號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011 ] 例如如上述專利文獻(xiàn)I的圖2所不，BGA(Ball Grid Array，球柵陣列)型的半導(dǎo)體裝置由配線基板、在該配線基板上搭載的半導(dǎo)體芯片以及保護(hù)(或者固定)該半導(dǎo)體芯片的樹脂體等構(gòu)成。另外，搭載半導(dǎo)體芯片的配線基板具備基材層、形成于該基材層的正反面的配線層以及覆蓋該配線層的阻焊膜。
[0012]這樣，I個(gè)半導(dǎo)體裝置由多種材料構(gòu)成。另外，各材料的熱膨脹率也多種多樣。換言之，各材料的熱膨脹率不限于彼此相同。
[0013]因此，如果對這樣的半導(dǎo)體裝置施加反復(fù)進(jìn)行溫度上升、溫度降低的溫度循環(huán)負(fù)荷，則在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的各材料的連接界面等處產(chǎn)生應(yīng)力，判明是成為半導(dǎo)體裝置的可靠性降低的原因。
[0014]其他課題與新的特征將根據(jù)本說明書的敘述以及附圖變得明確。
[0015]用于解決課題的技術(shù)方案
[0016]—種實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，在配線基板的基材層與半導(dǎo)體芯片之間，層疊有與所述基材層緊貼的第I絕緣層以及與所述第I絕緣層和所述半導(dǎo)體芯片緊貼的第2絕緣層。另外，所述第I絕緣層的線膨脹系數(shù)在所述基材層的線膨脹系數(shù)以上，所述第I絕緣層的線膨脹系數(shù)在所述第2絕緣層的線膨脹系數(shù)以下，并且所述基材層的線膨脹系數(shù)小于所述第2絕緣層的線膨脹系數(shù)。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)上述一種實(shí)施方式，能夠提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出作為一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的芯片搭載面?zhèn)鹊恼w構(gòu)造的俯視圖。
[0020]圖2是示出圖1所示的半導(dǎo)體裝置的安裝面(相反面)側(cè)的俯視圖。
[0021]圖3是示出沿著圖1的A-A線的剖視圖。
[0022]圖4是去除圖1所示的半導(dǎo)體芯片以及樹脂體而示出配線基板的芯片搭載面?zhèn)鹊母┮晥D。
[0023]圖5是示出圖1所示的半導(dǎo)體芯片的正面(與配線基板的對置面)側(cè)的俯視圖。
[0024]圖6是示出將圖3所示的半導(dǎo)體芯片與配線基板電連接的部分的放大剖視圖。
[0025]圖7是示出與圖6所示的剖面對應(yīng)的放大俯視圖。
[0026]圖8是示出使用圖1?圖7說明的半導(dǎo)體裝置的制造工序的概要的說明圖。
[0027]圖9是示出在圖8所示的基板準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的配線基板的整體構(gòu)造的俯視圖。
[0028]圖10是示出沿著圖9的A-A線的放大剖視圖。
[0029]圖11是不出在圖8所不的晶圓準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的半導(dǎo)體晶圓的俯視圖。
[0030]圖12是示出形成于圖11所示的半導(dǎo)體晶圓的一個(gè)芯片區(qū)域的焊盤的周邊的放大剖視圖。
[0031]圖13是示出在圖12所示的多個(gè)焊盤上形成有基底金屬膜以及突起電極的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0032]圖14是示出在圖13所示的突起電極的前端面上安裝有焊接材料的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0033]圖15是示出去除了圖14所示的掩模的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0034]圖16是示出對圖15所示的焊接材料進(jìn)行加熱而使其變形為圓頂形狀的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0035]圖17是示出在圖12所示的配線基板上搭載有半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0036]圖18是示出在配線基板上配置有半導(dǎo)體芯片時(shí)的突起電極與端子的平面位置關(guān)系的放大俯視圖。
[0037]圖19是示出沿著圖18的A-A線的放大剖視圖。
[0038]圖20是示出圖19所示的焊接材料一體化后的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0039]圖21是示出向圖17所示的半導(dǎo)體芯片與配線基板之間供給了底部填充樹脂的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0040]圖22是示出在圖21所示的配線基板的多個(gè)焊接區(qū)(land)上接合有焊錫球的狀態(tài)的放大剖視圖。
[0041]圖23是示出在圖8所示的單片化工序中對多片的配線基板實(shí)施單片化的情況的剖視圖。
[0042]圖24是示出針對圖6所示的半導(dǎo)體裝置的變形例的放大剖視圖。
[0043]圖25是示出針對圖6所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0044]圖26是示出針對圖7所示的半導(dǎo)體裝置的變形例的放大俯視圖。
[0045]圖27是示出針對圖3所示的半導(dǎo)體裝置的變形例的放大俯視圖。
[0046]圖28是示出將圖27所示的半導(dǎo)體芯片與配線基板電連接的部分的放大剖視圖。
[0047]圖29是示出針對圖7所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0048]圖30是示出針對圖7所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0049]圖31是示出針對圖6所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0050]圖32是示出針對圖6所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0051]圖33是示出針對圖3所示的半導(dǎo)體裝置的其他變形例的放大剖視圖。
[0052]圖34是示出作為針對圖6的比較例的半導(dǎo)體裝置的放大剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053](本申請中的記載形式/基本的用語/用法的說明)
[0054]在本申請中，實(shí)施方式的記載根據(jù)需要，為了方便說明而分成多個(gè)部分等來記載，但除了在特別明示的情況下，它們并非相互獨(dú)立，不論記載的前后，單一例子的各部分，一方是另一方的部分詳情或者部分或者全部的變形例等。另外，原則上，省略對相同的部分重復(fù)說明。另外，實(shí)施方式中的各結(jié)構(gòu)要素除了在特別明示并非如此的情況、理論上限定于該數(shù)的情況以及根據(jù)上下文明顯并非如此的情況下之外，并不是必需的。
[0055]同樣地在實(shí)施方式等的記載中，關(guān)于材料、組成等，即使說“由A構(gòu)成的X”等，除了在特別明示并非如此的情況以及根據(jù)上下文明顯并非如此的情況下之外，也并非排除包含A以外的要素的情況。例如，如果提及分量，則表示“作為主要成分而包含A的X”等的意義。例如，即使說“娃部件”等，也不限定于純的硅，還包含硅/鍺(SiGe)合金、其他以硅為主要成分的多元合金、包含其他添加物等的部件，這自不待言。另外，即使說鍍金、Cu層、鍍鎳等，除了在特別明示并非如此的情況下，也不僅僅是純的，分別包含以金、Cu、鎳等為主要成分的部件。
[0056]進(jìn)一步地，在提及確定的數(shù)值、數(shù)量時(shí)，除了在特別明示并非如此的情況、理論上限定于該數(shù)的情況以及根據(jù)上下文明顯并非如此的情況下以外，既可以是超過該確定的數(shù)值的數(shù)值，也可以是低于該確定的數(shù)值的數(shù)值。
[0057]另外，在實(shí)施方式的各圖中，用同一或者類似的記號或者參照標(biāo)號表示同一或者同樣的部分，原則上不重復(fù)說明。
[0058]另外，在本申請中，有時(shí)使用上表面或者下表面這樣的用語，但由于在半導(dǎo)體封裝的安裝方式中存在各種方式，因此在安裝半導(dǎo)體封裝之后，也有時(shí)例如將上表面配置在下表面的下方。在本申請中，將半導(dǎo)體芯片的元件形成面?zhèn)鹊钠矫嬗涊d為正面，將正面的相反側(cè)的面記載為背面。另外，將配線基板的芯片搭載面?zhèn)鹊钠矫嬗涊d為上表面或者正面，將位于上表面的相反側(cè)的面記載為下表面。
[0059]另外，在附圖中，在反而變得繁瑣的情況或者與空隙的區(qū)別明確的情況下，即使是剖面，有時(shí)也省略陰影線等。與此相關(guān)聯(lián)地，在根據(jù)說明等明確的情況下等，即使是平面性地閉合的孔，有時(shí)也省略背景的輪廓線。進(jìn)而，即使不是剖面，為了明示不是空隙或者為了明示區(qū)域的邊界，有時(shí)也附加陰影線、點(diǎn)狀圖。
[0060]〈半導(dǎo)體裝置〉
[0061]首先，使用圖1?圖5說明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置SPl的概要結(jié)構(gòu)。圖1是示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的芯片搭載面?zhèn)鹊恼w構(gòu)造的俯視圖。另外，圖2是示出圖1所示的半導(dǎo)體裝置的安裝面(相反面)側(cè)的俯視圖。另外，圖3是沿著圖1的A-A線的剖視圖。另外，圖4是去除圖1所示的半導(dǎo)體芯片以及樹脂體而示出配線基板的芯片搭載面?zhèn)鹊母┮晥D。另夕卜，圖5是示出圖1所示的半導(dǎo)體芯片的正面(與配線基板的對置面)側(cè)的俯視圖。
[0062]此外，在圖2?圖5中，為了容易觀察，減少端子數(shù)，比以下說明的數(shù)值例更大地圖示。端子(焊盤3PD、焊接指狀部2BF或者焊錫球SB等)的數(shù)量不限定于圖2?圖5所示的方式。例如，能夠應(yīng)用于焊盤3PD、焊接指狀部2BF、焊錫球SB等端子的數(shù)量分別為100個(gè)?10000個(gè)左右的半導(dǎo)體裝置。另外，在圖5中，為了示出焊盤3H)以及突起電極3BP的俯視時(shí)的構(gòu)造，還一并示出了將多個(gè)焊盤3H)中的2個(gè)放大的局部放大俯視圖。
[0063]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置SPl具有配線基板2、搭載于配線基板2上的半導(dǎo)體芯片3(參照圖1、圖3)以及形成于配線基板2與半導(dǎo)體芯片3之間的樹脂體(絕緣層、底部填充材料、密封材料、粘接材料、芯片焊接材料)4。
[0064]如圖3所示，配線基板2具有搭載了半導(dǎo)體芯片3的上表面(面、主面、芯片搭載面)2a、與上表面2a相反側(cè)的下表面(面、主面、安裝面)2b、以及配置于上表面2a與下表面2b之間的側(cè)面2s(參照圖1?圖3)，如圖2以及圖3所示，在俯視時(shí)形成為四邊形的外形形狀。在圖1以及圖2所示的例子中，配線基板2的平面尺寸(俯視時(shí)的尺寸、上表面2a以及下表面2b的尺寸、外形尺寸)形成為例如一邊的長度為12_?60_左右的四邊形。另外，配線基板2的厚度(高度)、即圖4所示的從上表面2a到下表面2b的距離例如為0.3mm?1.3mm左右。
[0065]配線基板2是用于將在上表面2a側(cè)搭載的半導(dǎo)體芯片3與未圖示的安裝基板電連接的中介層，具有將作為芯片搭載面的上表面2a側(cè)與作為安裝面的下表面2b側(cè)電連接的多個(gè)配線層(在圖2所示的例子中為兩層)。配線基板2具有上表面(面、第I面、主面、焊接指狀部形成面)2CRa以及位于上表面2CRa的相反側(cè)的下表面(面、第2面、主面、焊接區(qū)形成面)2CRb，具備例如由使樹脂浸漬到玻璃纖維(纖維材料)而得到的預(yù)浸材料構(gòu)成的基材層(核心層、絕緣層)2CR。在基材層2CR的上表面2CRa以及下表面2CRb，分別形成配線層。
[0066]在形成于基材層2CR的上表面2CRa的配線層中，形成了多個(gè)導(dǎo)體圖案，在該導(dǎo)體圖案中，如圖3所示包含作為用于將半導(dǎo)體芯片3與配線基板2電連接的端子的多個(gè)焊接指狀部(端子、電極、內(nèi)部接□端子)2BF。焊接指狀部2BF的詳細(xì)構(gòu)造在后面敘述。另外，在形成于基材層2CR的下表面2CRb的配線層中，形成有多個(gè)導(dǎo)體圖案，在該導(dǎo)體圖案中，如圖3所示包含作為連接半導(dǎo)體裝置SPl的外部端子即多個(gè)焊錫球SB的端子的多個(gè)焊接區(qū)(端子、電極、外部接口端子、外部端子)2LD。
[0067]焊接指狀部2BF、焊接區(qū)2LD等導(dǎo)體圖案是例如通過鍍敷法形成的金屬膜，由例如以銅(Cu)為主體的金屬構(gòu)成。另外，焊接指狀部2BF、焊接區(qū)2LD等導(dǎo)體圖案的厚度(膜厚)例如是5μηι?30μηι左右。
[0068]此外，在圖2中，以容易判明本申請的技術(shù)思想的方式進(jìn)行說明，因此使配線層構(gòu)造簡化，列舉兩層構(gòu)造的配線基板2來進(jìn)行說明，但配線層的數(shù)量不限定于兩層，例如，也可以是3層以上。關(guān)于具有3層以上的配線層的配線基板的變形例，在后面敘述。
[0069]另外，在基材層2CR的上表面2CRa，形成作為包含樹脂的絕緣層的阻焊膜(絕緣層)SRl，上表面2CRa的大部分被阻焊膜SRl覆蓋。另外，如圖4所示，在阻焊膜SRl形成開口部Skl，在開口部Skl，多個(gè)焊接指狀部2BF各自的一部分從阻焊膜SRl露出。在圖4所示的例子中，開口部Skl跨過多個(gè)焊接指狀部2BF地形成。換言之，多個(gè)焊接指狀部2BF各自的一部分在一個(gè)開口部Skl中一并從阻焊膜SRl露出。
[0070]另外，在基材層2CR的下表面2CRb，形成作為包含樹脂的絕緣層的阻焊膜(絕緣層)SR2，下表面2CRb的大部分被阻焊膜SR2覆蓋。另外，如圖3所示，在阻焊膜SR2形成多個(gè)開口部Sk2，在開口部Sk2，多個(gè)焊接區(qū)2LD各自的一部分從阻焊膜SR2露出。在圖3所示的例子中，開口部Sk2與多個(gè)焊接區(qū)2LD分別對應(yīng)地形成。換言之，在多個(gè)焊接指狀部2BF分別單獨(dú)地形成開口部Sk2，在多個(gè)開口部Sk2中，多個(gè)焊接指狀部2BF分別從阻焊膜SR2露出。
[0071]阻焊膜SRl以及阻焊膜SR2的詳細(xì)的構(gòu)造在后面敘述，但在本實(shí)施方式中，阻焊膜SRl以及阻焊膜SR2分別通過使多個(gè)填料粒子以及樹脂浸漬到玻璃纖維而形成。另外，關(guān)于阻焊膜SRl以及阻焊膜SR2的厚度(膜厚)中的覆蓋導(dǎo)體圖案的部分的厚度為5μπι?35μπι左右。
[0072]另外，基材層2CR的上表面2CRa側(cè)的配線層與下表面2CRb側(cè)的配線層經(jīng)由多個(gè)通孔配線2TW相互電連接，所述多個(gè)通孔配線2TW在被設(shè)置成從上表面2CRa與下表面2CRb中的一方貫通到另一方的多個(gè)貫通孔(通孔)內(nèi)分別形成。通孔配線2TW例如通過鍍敷法形成，與焊接指狀部2BF、焊接區(qū)2LD等導(dǎo)體圖案同樣地，由例如以銅(Cu)為主體的金屬構(gòu)成。
[0073]另外，在圖3所示的例子中，對多個(gè)焊接區(qū)2LD分別連接了焊錫球(焊接材料、外部端子、電極、外部電極)SB。焊錫球SB是在將半導(dǎo)體裝置SPl安裝到未圖示的安裝基板時(shí)將安裝基板側(cè)的多個(gè)端子(省略圖示)與多個(gè)焊接區(qū)2LD電連接的導(dǎo)電性部件。換言之，焊錫球SB是半導(dǎo)體裝置SPl的外部端子。
[0074]焊錫球SB是例如摻有鉛(Pb)的Sn-Pb焊接材料、由實(shí)質(zhì)上不包含Pb的所謂無鉛焊料構(gòu)成的焊接材料。作為無鉛焊料的例子，可列舉例如純錫(Sn)、錫-鉍(Sn-Bi)、或者錫-銅-銀(Sn-Cu-Ag)、錫-銅(Sn-Cu)等。此處，無鉛焊料意味著鉛(Pb)的含量為0.1wt%以下，該含量被確定為RoHS(Restrict1n of Hazardous Substances，關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令)指令的基準(zhǔn)。
[0075]另外，如圖2所示，多個(gè)焊錫球SB配置成矩陣狀(陣列狀、方陣狀)。換言之，多個(gè)焊錫球SB沿著配線基板2的下表面2b的邊且在多列配置。另外，接合多個(gè)焊錫球SB的多個(gè)焊接區(qū)2LD也配置呈矩陣狀(方陣狀)。這樣，將在配線基板2的安裝面?zhèn)染仃嚑畹嘏渲枚鄠€(gè)外部端子(焊錫球SB、焊接區(qū)2LD)的半導(dǎo)體裝置稱為面陣型的半導(dǎo)體裝置。面陣型的半導(dǎo)體裝置能夠?qū)⑴渚€基板2的安裝面(下表面2b)側(cè)作為外部端子的配置空間進(jìn)行有效地利用，因此即使外部端子數(shù)量增大，也能夠抑制半導(dǎo)體裝置的安裝面積的增大，在這一點(diǎn)上是優(yōu)選的。即，能夠以節(jié)省空間的方式安裝伴隨著高功能化、高集成化而外部端子數(shù)量增大的半導(dǎo)體