JP2008270311A - 半導体装置用テープキャリアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線パターンで覆われておらず露出している部分のフィルム基材のポリイミド表面に、部分的な剥れやシワが散発的に発生することを防いで、配線パターン間の耐マイグレーション性を確保する。また、工程管理の煩雑化を解消する。
【解決手段】 ポリイミド樹脂からなるフィルム基材１上にシード層２を形成してなる基板の表面に配線パターン６を形成する工程と、前記配線パターン６の表面にめっき層７を形成する工程とを有する半導体装置用テープキャリアの製造方法であって、前記配線パターン６を形成した後、当該配線パターン６で覆われておらず露出している部分の前記ポリイミド樹脂からなるフィルム基材１のポリイミド表面にプラズマドライエッチング表面処理を施す工程を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細配線パターンを有する半導体装置用テープキャリアの製造方法に関する。

従来、この種の微細な配線パターンを有する半導体装置用テープキャリアの製造方法では、ポリイミド樹脂フィルム基材上に接着剤層を介してラミネートしてなる銅箔をパターニングして配線パターンおよび銅リード（インナーリード等）を形成し、それらの表面の保護や安定した接合性の確保のために、無電解Ｓｎ（錫）めっきをそれらの表面に施すようにしている（特許文献１、２参照）。このテープキャリアに半導体装置（ＬＳＩチップ）を実装する作業としては、半導体装置をテープキャリアのデバイスホール内に配置し、そのデバイスホールの領域内へと突出するように設けられたインナーリードと半導体装置の接続用電極とを、ボンディングツールによって圧着させるなどして接合する。半導体装置の電極には金バンプが形成されており、加熱された状態で銅リードに圧着されると、その部分のＳｎめっきが金バンプと溶融してＡｕ−Ｓｎ（金−錫）合金が形成されることで、より確実な接合が得られる。

特に近年、シード層を有して銅層を電解法により形成してなるフィルム基板を用いて半導体装置用テープキャリアを製造するという技術が開発され、実用に供されるようになったことで、テープキャリア全体のさらなる薄型化が促進されるようになってきている（特許文献３参照）。
図８は、そのようなシード層付きフィルム基板を用いた半導体装置用テープキャリアの製造方法の主要な工程を示す図である。
ポリイミド樹脂からなるフィルム基材１０１上に、Ｎｉ（ニッケル）またはＮｉ−Ｃｒ（ニッケル−クロム）からなるシード層１０２をスパッタ法により形成し、その表面上に電解法により銅層１０３形成を形成することで、シード層付きフィルム基板が製造される（図８（ａ））。その銅層１０３上に、フォトレジスト１０４を着膜またはラミネートし（図８（ｂ））、所望のパターンを露光〜現像してレジストパターン１０５を得る（図８（ｃ））。続いて、ウェットエッチング法により銅層１０３およびその下のシード層１０２をパターニングして、配線パターン１０６を形成し（図８（ｄ））、その後、レジストパターン１０５を剥離する（図８（ｅ））。そして、配線パターン１０６の表面に無電解めっき法によりＳｎめっき層１０７を形成する（図８（ｆ））。

このような従来の半導体装置用テープキャリアの製造方法においては、配線パターン１０６間の絶縁信頼性（耐マイグーレション性）をさらに確実なものとするために、フィルム基板の表面に過マンガン酸ナトリウムまたはカリウムを含有する処理液を用いたいわゆるスライトウェットエッチングによる表面処理を施すようにしている。すなわち、配線パターン１０６で覆われておらず露出している部分（すなわち配線パターン１０６間）のフィルム基材１０１のポリイミド樹脂に対してウェットエッチングによる表面処理を行うことで、その部分のポリイミド表面におけるＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の金属イオンの残渣やその他の不純物等を除去・清浄化するようにしていた。

特開２００１−１４４１４５号公報 特開２０００−３３２０６４号公報 特開平１０−１２５７２２号公報

しかしながら、上記のような従来の技術による半導体装置用テープキャリアの製造方法では、シード層１０２をスパッタ法によって形成することに起因してポリイミド表面に不可避的に生じる変質層の悪影響などに因り、上記のウェットエッチング表面処理を施した後や、無電解Ｓｎめっきを行った後に、フィルム基材１０１のポリイミドに部分的な剥れやシワが散発的に発生する場合があり、延いては製造歩留りの低下を引き起こす要因となるという問題があった。

また、近年では、特にＣＯＦ用ＴＡＢテープのような、配線のさらなる微細ピッチ化が進んでいる半導体装置用テープキャリアの場合には、上記のような処理液を用いたウェットエッチングによる表面処理では、配線パターン間への処理液の浸透性が著しく低下して、金属イオン等の残渣を完全には除去することが困難なものとなり、所定のレベルの耐マイグレーション性を確保することが不可能となる虞があるという問題があった。しかも、上記のようなウェットエッチングによる表面処理では、処理液の管理が煩雑なものとなる傾向にあり、延いては製造コストの低廉化の妨げとなるという問題や、薬液の過マンガン酸カリウムが有害物質であるため使用量を削減しなければならないなど、種々の制約も多い。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、フィルム基材のポリイミドに部分的な剥れやシワが散発的に発生するという問題、およびそれに起因した製造歩留りの低下の問題を解消して、配線パターン間の耐マイグレーション性を確保することを可能とする表面処理工程を含んだ半導体装置用テープキャリアの製造方法を提供することにある。

本発明の第１の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、ポリイミド樹脂基材上にシード層を形成してなる基板の表面に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンの表面にめっき層を形成する工程とを有する半導体装置用テープキャリアの製造方法であって、前記配線パターンを形成した後、当該配線パターンおよび前記シード層で覆われておらず露出している部分の前記ポリイミド樹脂基材の表面に、プラズマドライエッチング表面処理を施す工程を含むことを特徴としている。

本発明の第２の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、上記第１の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記配線パターンを形成した後、当該配線パターンおよび前記シード層で覆われておらず露出している部分の前記ポリイミド樹脂基材の表面にエッチング液を用いてウェットエッチング表面処理を施す工程をさらに含み、当該ウェットエッチング表面処理の前または後のうち少なくともいずれか一方にて、前記プラズマドライエッチング表面処理を行うことを特徴としている。

本発明の第３の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、上記第１または第２の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記めっき層を形成した後、前記プラズマドライエッチング表面処理を行うことを特徴としている。

本発明の第４の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、上記第１ないし第３のうちいずれかの半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記プラズマドライエッチング表面処理の際のアシストガスとして、Ｈｅ、Ｏ_２、Ｃ_４Ｆ_６のうち少なくともいずれか１つを用いることを特徴としている。

本発明の第５の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、上記第１ないし第４のうちいずれかの半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記めっき層を、無電解Ｓｎめっきによって形成することを特徴としている。

本発明の第６の半導体装置用テープキャリアの製造方法は、上記第１ないし第５のうちいずれかの半導体装置用テープキャリアの製造方法において、前記シード層が、Ｎｉ−Ｃｒスパッタ層であることを特徴としている。

本発明によれば、配線パターンおよびシード層で覆われていない部分のポリイミド樹脂基材の表面にプラズマドライエッチング表面処理を施すようにしたので、フィルム基材のポリイミドに部分的な剥れやシワが散発的に発生することを防ぎ、製造歩留りの低下や工程管理の煩雑化などの問題を解消して、配線パターン間の耐マイグレーション性を確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法における主要な工程を示す図であり、図２は、そのバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図、図３は、他のバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図、図４は、さらに他のバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図であり、図５は、本発明の第１の実施例に係る半導体装置用テープの製造方法によって得られた半導体装置用テープキャリアの信頼性試験結果を纏めて示す図、図６は、本発明の第２の実施例に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法におけるプラズマドライエッチング表面処理の主要なプロセス条件を纏めて示す図、図７は、本発明の第２の実施例に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法によって得られた半導体装置用テープの信頼性試験結果を纏めて示す図である。

この半導体装置用テープキャリアの製造方法では、まず、ポリイミド樹脂からなるフィルム基材１上に、ＮｉまたはＮｉ−Ｃｒからなるシード層２をスパッタ法により形成し、その表面上に電解法により銅層３を形成してなる、いわゆるシード層付きフィルム基板を用意する（図１（ａ））。

その銅箔３の上に、例えばドライフィルムのようなレジスト４をラミネートする。あるいは液状レジストを塗布するようにしてもよいことは勿論である（図１（ｂ））。

そのレジスト４に所望のパターンを露光〜現像してレジストパターン５を得る（図１（ｃ））。

続いて、例えば一般的なウェットエッチング法により、銅層３およびその下のシード層２をパターニングして、配線パターン６を形成し（図１（ｄ））、その後、レジストパターン１０５を剥離する（図１（ｅ））。

そして、製造途中のキャリアテープの配線パターン６が形成されている方の一面に浅くプラズマドライエッチング（Ｐ.Ｄ.Ｅ.）を施すことで、フィルム基材１における、配線パターン６で覆われておらず露出している部分のポリイミド表面に、プラズマドライエッチング表面処理を行う（図１（ｆ））。
このプラズマドライエッチング表面処理の工程で、露出している部分のフィルム基材１のポリイミド表面を浅くエッチング除去することにより、その部分のフィルム基材１のポリイミド表面上に残っていた金属イオンやその他の不純物等が、効率良く確実に除去される。
このプラズマドライエッチング表面処理で用いるアシストガスとしては、フィルム基材１のポリイミド樹脂に対しては、その表面に残っている金属イオン等の残渣を除去できる程度の浅さで能率よくエッチングを行うことができ、かつその他の例えば配線パターン６の表面などの部分に対しては、それほどエッチングが進まないようにすることができるようなものが望ましい。そのようなアシストガスとしては、具体的には、例えばＨｅ、Ｏ_２、Ｃ_４Ｆ_６等が好適である。

その後、配線パターン６の表面に、無電解めっき法により、Ｓｎめっき層７を形成する（図１（ｇ））。

このように、露出している部分のフィルム基材１のポリイミド表面を、プラズマドライエッチングによって浅くエッチング除去することにより、その部分のフィルム基材１のポリイミド表面上に残っていた金属イオンやその他の不純物等を、効率良く確実に除去することができる。その結果、隣り合う配線パターン６どうしの間などにおける耐マイグレーション性を確保することが可能となり、延いてはこの製造方法によって製造される半導体装置用テープキャリアの長期信頼性を、より高いものとすることが可能となる。

ここで、図１（ｅ）に示したようなレジストパターン１０５の剥離工程の後、それに引き続いて、図２（ａ）に示したように、配線パターン６で覆われていない部分のフィルム基材１のポリイミド表面に、例えば過マンガン酸ナトリウムまたはカリウムを含有するエッチング処理液を用いてウェットエッチング（Ｗ.Ｅ.）を施し、そのウェットエッチング表面処理の後、図２（ｂ）に示したように、配線パターン６の表面に、無電解めっき法によりＳｎめっき層７を形成し、その後、図２（ｃ）に示したように、配線パターン６およびＳｎめっき層７で覆われておらず露出している部分のフィルム基材１のポリイミド表面に、プラズマドライエッチング表面処理を施すようにしてもよい。

このように、無電解めっき工程の前にウェットエッチングによる表面処理を行い、かつ無電解めっき工程でＳｎめっき層７を形成した後にプラズマドライエッチングによる表面処理を行うようにすることで、さらに確実に、フィルム基材１の露出した部分のポリイミド表面上に残っていた金属イオンやその他の不純物等を効率良く除去することができる。

あるいは、図１（ｅ）に示したようなレジストパターン１０５の剥離工程の後、それに引き続いて、図３（ａ）に示したように、配線パターン６およびＳｎめっき層７で覆われておらず露出している部分のフィルム基材１のポリイミド表面に、プラズマドライエッチング表面処理を施し、さらにそれに引き続いて、図３（ｂ）に示したように、ウェットエッチング表面処理を施すようにしてもよい。そしてその後は、図１（ｇ）に示したようなＳｎめっき層７を形成する工程を行う。あるいはさらに、そのＳｎめっき層７を形成した後、図２（ｂ）〜（ｃ）に示したようなめっき工程後のプラズマドライエッチング表面処理を行うようにしてもよい。

または、図１（ｅ）に示したようなレジストパターン１０５の剥離工程の後、それに引き続いて、図４（ａ）に示したように、配線パターン６およびＳｎめっき層７で覆われておらず露出している部分のフィルム基材１のポリイミド表面に、ウェットエッチング表面処理を施し、さらにそれに引き続いて、図４（ｂ）に示したように、プラズマドライエッチング表面処理を施すようにしてもよい。そしてその後は、図１（ｇ）に示したようなＳｎめっき層７を形成する工程を行う。あるいはさらに、そのＳｎめっき層７を形成した後、図２（ｂ）〜（ｃ）に示したようなめっき工程後のプラズマドライエッチング表面処理を行うようにしてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のみには限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
配線パターン６は、セミアディティブ法またはフルアディティブ法により形成することなども可能である。但し、その場合には、配線パターン６が形成されていない部分のシード層２をエッチングなどにより除去する工程等の追加が必要となることは云うまでもない。
また、上記の実施の形態では配線パターン６を覆うめっき層をＳｎめっき層７としたが、このめっき層の材質としては、Ｓｎめっき以外のめっき金属とすることも可能であることは勿論である。
また、フィルム基材１の露出した部分のポリイミド表面処理の際のエッチング処理液として、過マンガン酸ナトリウムまたはカリウムを含有するもの以外のエッチング処理液を用いるようにしてもよいことは云うまでもない。

上記の実施の形態で説明したような製造方法によって半導体装置用テープキャリアを作製し、信頼性試験を行って、その耐マイグレーション性等の信頼性について確認した。

ポリイミド樹脂からなるフィルム基板１上に、スパッタ法によりシード層２を形成し、さらにその上に無電解めっき法により銅層３を形成してなるフィルム基板を用意し、その表面全面にレジスト４を塗布し乾燥させた。その後、所定の配線およびインナーリード等のパターンを、フォトマスクおよび露光装置等を用いてレジスト４の露光を行い、それを現像してレジストパターン５を形成した。そして一般的なエッチング法によるパターニングを行って、配線パターン６を形成した。その後、パターニング工程の後処理として、１〜１５％の塩酸および５〜３０％の硫酸、ニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム５〜５０ｇ／Ｌ、ノニオン系界面活性剤の組成で建浴した処理液を用いて、液温５０℃で処理時間６０秒の処理を行った。

続いて、レジストパターン５を剥離（除去）した後、脱脂・酸洗を行って、銅からなる配線パターン６の表面を清浄化した後、無電解めっき法により０．５〜０．６μｍの厚さのＳｎめっき層７を形成した。このときのめっき液としては石原薬品（社名）製の５８０Ｍ（製品の品番）を用い、液温６５℃、処理時間３分４０秒のプロセス条件で、無電解Ｓｎめっきを行った。

このような主要な工程の流れの途中、所定のタイミングでプラズマドライエッチング表面処理工程を行い、図５に纏めて示したような１〜４番の４つの半導体装置テープキャリアを作製した。また比較例として、図５にＲｅｆとして示したような、プラズマドライエッチング表面処理を行わない従来の方法で比較例の半導体装置テープキャリアを作製した。そして、それらを対象とした信頼性試験（Ｂ−ＨＡＳＴ、１１０℃、８５％、６０Ｖ）を行った。

図５に示したように、１〜４番の、本実施例に係るプラズマドライエッチングによる表面処理を施した全ての場合では、信頼性試験の結果は良好なものとなった。しかし、プラズマドライエッチング表面処理もウェットエッチング表面処理も施さなかった比較例の場合には、所定の信頼性を得ることができなかった。
この実験結果から、本発明の第１の実施例に係るプラズマドライエッチングによる表面処理工程を含んだ製造方法によれば、過マンガン酸を用いたウェットエッチングによる表面処理を併せて行っても行わなくても、耐マイグレーション性に優れた信頼性の高い半導体装置用テープキャリアを製造することが可能であることが確認された。

この実施例２では、プラズマドライエッチング表面処理のプロセス条件を種々変更した場合に、作製される半導体装置用テープキャリアの信頼性（耐マイグレーション性）にどのような影響が出るのかを確認する実験を行った。
図６に示したように、電源出力と、Ｃ_４Ｆ_６ガス流量と、処理時間（テープキャリアの製造ライン速度）との３つのプロセス条件を、それぞれ第１、第２、第３の３つの水準（３段階）に区分した。そしてそれらのプロセス条件の水準の組み合わせを種々変更して、図７に示したような（１）〜（８）の８種類のプロセス条件（実験条件）を設定した。そして、その各々のプロセス条件の設定にそれぞれ従って、合計８つのテープキャリアを作製した。
すなわち、（１）と（２）は、互いに電源出力を両極端に異ならせた組み合わせであり、（３）と（４）は互いにＣ_４Ｆ_６ガス流量を両極端に異ならせた組み合わせ、（５）と（６）は互いに処理時間を両極端に異ならせた組み合わせ、（７）と（８）は互いに３つのプロセス条件の全てを異ならせた組み合わせである。

この実験の結果、プラズマドライエッチング表面処理のプロセス条件を、図６に示したような広い範囲に亘って種々変更しても、得られる半導体装置用テープキャリアの信頼性には、有意差はほとんどなく、いずれの条件でも（換言すれば広い許容範囲で）良好な耐マイグレーション性を達成することが可能であることが確認された。

本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法における主要な工程を示す図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法のバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図である。 図１に示した製造方法の他のバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図である。 さらに他のバリエーションの主要な工程を部分的に抜き出して示す図である。 本発明の実施例１に係る半導体装置用テープの製造方法によって得られた半導体装置用テープキャリアの信頼性試験結果を纏めて示す図である。 本発明の実施例２に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法におけるプラズマドライエッチング表面処理の主要なプロセス条件を纏めて示す図である。 本発明の実施例２に係る半導体装置用テープキャリアの製造方法によって得られた半導体装置用テープの信頼性試験結果を纏めて示す図である。 従来のシード層付きフィルム基板を用いた半導体装置用テープキャリアの製造方法の主要な工程を示す図である。

符号の説明

１ フィルム基材
２ シード層
３ 銅層
４ レジスト
５ レジストパターン
６ 配線パターン
７ Ｓｎめっき層

Claims (6)

1. ポリイミド樹脂基材上にシード層を形成してなる基板の表面に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンの表面にめっき層を形成する工程とを有する半導体装置用テープキャリアの製造方法であって、
   前記配線パターンを形成した後、当該配線パターンおよび前記シード層で覆われておらず露出している部分の前記ポリイミド樹脂基材の表面に、プラズマドライエッチング表面処理を施す工程を含む
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
   前記配線パターンを形成した後、前記配線パターンおよび前記シード層で覆われておらず露出している部分の前記ポリイミド樹脂基材の表面にエッチング液を用いてウェットエッチング表面処理を施す工程をさらに含み、当該ウェットエッチング表面処理の前または後のうち少なくともいずれか一方にて、前記プラズマドライエッチング表面処理を行う
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
3. 請求項１または２記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
   前記めっき層を形成した後、前記プラズマドライエッチング表面処理を行う
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
   前記プラズマドライエッチング表面処理の際のアシストガスとして、Ｈｅ、Ｏ_２、Ｃ_４Ｆ_６のうち少なくともいずれか１つを用いる
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
   前記めっき層を、無電解Ｓｎめっきによって形成する
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載の半導体装置用テープキャリアの製造方法において、
   前記シード層が、Ｎｉ−Ｃｒスパッタ層である
   ことを特徴とする半導体装置用テープキャリアの製造方法。

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