TW201826451A - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的目的係確保半導體裝置中之配線基板的強度，且一併提高熱傳導性。BGA（Ball Grid Array；球柵陣列)5具備：配線基板1，具有上表面1a及下表面1b；半導體晶片2，搭載在配線基板1的上表面1a；以及球電極8，即配線基板1的下表面1b所設之複數之外部端子。配線基板1具備：絕緣層1e，配置在配線層1c與配線層1d之間；且絕緣層1e包含樹脂層1j、樹脂層1k、及配置在樹脂層1j與樹脂層1k之間的導電層1p，且導電層1p係由石墨薄片1m與金屬層1n之疊層體而構成。

Description

半導體裝置及其製造方法

本發明關於半導體裝置及其製造技術，舉例而言，關於一種有效技術，使用於配線基板上搭載有半導體晶片之半導體裝置。

在具備將半導體晶片搭載在配線基板上之構造、並須散熱之半導體裝置之中，配線基板係以樹脂為主成分而形成，因此須有將配線基板的熱傳導性加以提高之對策。

舉例而言，日本特開2011－166029號公報（專利文獻1）記載有一種配線基板之構造，此配線基板具備第一絕緣層、第二絕緣層、由第一絕緣層與第二絕緣層所包夾之石墨薄片。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

專利文獻1：日本特開2011－166029號公報

〔發明所欲解決之問題〕 上述專利文獻1，記載有石墨薄片係由樹脂層包夾之構造，但石墨薄片對於平面方向之熱傳導佳。尤其於厚度薄於40μm之情形下，可得到高熱傳導率。

然而，石墨薄片當厚度薄時則對於平面方向之抗軟化性顯著低。意即，有以下問題：對於平面方向的應力強，但對於垂直方向的應力弱，容易斷折。

其他目的與新穎性特徵當可由本說明書之記述及附加圖式明瞭。 〔解決問題之方式〕

一實施形態之半導體裝置，具備：配線基板，具有第一面與第二面；半導體晶片，搭載在上述配線基板的上述第一面；以及複數之外部端子，設置在上述配線基板的上述第二面。又，上述配線基板具備：第一配線層；第二配線層，配置在上述第一配線層上；第一絕緣層，配置在上述第一配線層與上述第二配線層之間；第二絕緣層，形成在將上述第一絕緣層加以貫穿之第一孔內；導體部，形成在將上述第二絕緣層加以貫穿之第二孔內，且電性連接上述第一配線層的配線與上述第二配線層的配線。再者，上述第一絕緣層包含第一樹脂層、第二樹脂層、上述第一樹脂層與上述第二樹脂層之間所配置之導電層，上述導電層係由石墨薄片與金屬層之疊層體所構成。

又，一實施形態之半導體裝置的製造方法具備：（a）步驟，在支持基板上形成第一配線層；（b）步驟，於上述（a）步驟後，在上述第一配線層上形成由第一樹脂層、第二樹脂層、配置在上述第一樹脂層與上述第二樹脂層之間之導電層所構成之第一絕緣層；以及（c）步驟，於上述（b）步驟後，形成將上述第一絕緣層加以貫穿之第一孔。再者，具備：（d）步驟，於上述（c）步驟後，在上述第一孔內形成第二絕緣層；（e）步驟，於上述（d）步驟後，形成將上述第二絕緣層加以貫穿之第二孔；以及（f）步驟，於上述（e）步驟後，在上述第二孔內形成導體部。又，具備：（g）步驟，於上述（f）步驟後，在上述第一絕緣層上形成第二配線層，而將上述第一配線層的配線與上述第二配線層的配線藉由上述第二孔內之上述導體部而電性連接；以及（h）步驟，於上述（g）步驟後，分離上述支持基板與上述第一配線層，而形成具備第一面與第二面之配線基板。再者，具備：（i）步驟，於上述（h）步驟後，在上述配線基板的上述第一面上搭載半導體晶片；以及（j）步驟，於上述（i）步驟後，在上述第一配線層中之複數之電極各者設置外部端子，且上述導電層係石墨薄片與金屬層之疊層體。 〔發明之效果〕

依據一實施形態，能確保半導體裝置中之配線基板的強度，且一併提高熱傳導性。

〔實施發明之較佳形態〕 以下實施形態之中，在特別須要時以外，原則上不重複同一或同樣部分的說明。

再者，以下實施形態於方便上有其必要時，分割為複數之章節或實施形態而說明，但除了特別明示之情形，此等非彼此無關係，而係一者為另一者的一部分或全部之變形例、細節、補充說明等關係。

又，以下實施形態之中，提及要件的數字等（包含個數、數値、量、範圍）之情形下，除了特別明示之情形及原理上明顯限定為特定數字之情形等，則非限定於該特定數字，可係特定數字以上或以下。

又，以下實施形態之中，該構成要件（亦含要件步驟）除了特別明示之情形及原理上的明顯認為係必須之情形等，則當然非一定必須。

又，以下實施形態之中，就構成要件等而言，指稱為「由A構成」、「藉由A形成」、「具有A」、「包含A」時，除了特別明示係僅該要件之情形等，當然不排除其以外的要件。同樣，以下實施形態之中，提及構成要件等的形狀、位置關係等時，除了特別明示之情形及原理上明顯認為非之情形等，則定為實質上包含與該形狀等近似或類似者等。此件就上述數値及範圍等而言亦同樣。

以下，基於圖式詳細說明實施形態。此外，用以說明實施形態之全圖之中，對於具有同一功能之構件標註同一符號，省略其之重複說明。又，為使圖式容易理解而有平面圖亦標註影線之情形。

（實施形態1） 圖1係將實施形態1之半導體裝置的構造的一例加以顯示之剖面圖。

圖1所示之本實施形態1的半導體裝置，係一種散熱型的半導體封裝件，半導體晶片藉由倒晶裝設而搭載在配線基板上，且進一步在半導體晶片上設置稱為罩蓋（Lid）之蓋構件，用以覆蓋此半導體晶片。

又，本實施形態1之中，就上述半導體裝置的一例而言，說明上述半導體裝置的外部端子係配線基板的下表面所設之複數之球電極之情形。因此，本實施形態1的半導體裝置亦係BGA（Ball Grid Array；球柵陣列)。

若使用圖1說明本實施形態1之BGA5的構造，則具備：配線基板1，具有上表面（第一面）1a、與表面1a係相對側之下表面（第二面）1b；半導體晶片2，搭載在配線基板1的上表面1a；以及球電極8，係配線基板1的下表面1b所設之複數之外部端子。

半導體晶片2藉由複數之凸塊電極4而倒晶裝設至配線基板1的上表面1a上，且以覆蓋此半導體晶片2之方式設有罩蓋7。又，半導體晶片2具有主面2a與其相對側之背面2b，主面2a形成有複數之電極銲墊2c。

配線基板1的上表面1a設有複數之銲墊（端子；電極）1aa，另一方面，下表面1b亦設有複數之銲墊（端子；電極）1ba。此外，上表面1a側及下表面1b側各者的表面形成有阻焊膜（絕緣膜）1r，且上表面1a側及下表面1b側各者的阻銲膜1r的複數之開口部各者，露出有上表面1a側的銲墊1aa或下表面1b側的銲墊1ba。

針對如此配線基板1，半導體晶片2藉由倒晶裝設而搭載在其上表面1a上。亦即，半導體晶片2的主面2a係與配線基板1的上表面1a相向配置、且藉由複數之凸塊電極（凸塊；突起電極）4而電性連接至配線基板1的上表面1a的銲墊1aa。

又，配線基板1的下表面1b側例如以柵狀（格子狀）的方式排列設置有外部端子即球電極8。

藉由以上所述，BGA5之中，配線基板1的上表面1a上所搭載之半導體晶片2各者的電極銲墊2c，經由各者的電極銲墊2c所對應之凸塊電極4、銲墊1aa及銲墊1ba，而電性連接至配線基板1的下表面1b側的複數之球電極8。此外，於後詳細說明配線基板1的內部的構造。

又，BGA5之中，半導體晶片2與配線基板1之間填充有底膠填充（樹脂；黏接材）6。亦即，複數之凸塊電極4各者的凸塊電極間的細縫填充有底膠填充6。藉此，半導體晶片2與配線基板1之間的熱膨脹係數之差藉由底膠填充6而和緩。意即，能藉由底膠填充6而加強半導體晶片2的倒晶接合部。

又，本實施形態1的BGA5為了提高半導體晶片2的散熱功能，而由金屬製罩蓋7覆蓋半導體晶片2。

此外，罩蓋7例如由銅板等金屬板而構成。而且，罩蓋7與半導體晶片2的背面（朝上方之面）2b，係藉由導電性黏接劑9而接合。

上述導電性黏接劑9例如係銀糊劑或鋁系糊劑等。

如上所述，半導體晶片2能藉由導電性黏接劑9而與由金屬板構成之罩蓋7接合，藉以將自半導體晶片2發出的熱藉由導電性黏接劑9而自罩蓋7釋出，可提高BGA5的信頼度。

又，將罩蓋7與配線基板1加以接合之黏接劑10例如係環氧樹脂系黏接劑10。

其次，說明BGA5所組入之配線基板1的詳細構造。

圖1所示之配線基板1係具備多層配線層之多層配線基板，且一併係無核心基板，又，亦係將預浸體層與配線層加以堆積而形成之增層（build-up）基板。

配線基板1具備配線層（第一配線層）1c、配置在配線層1c上之配線層（第二配線層）1d、配置在配線層1c與配線層1d之間之絕緣層（第一絕緣層）1e。再者，具備：絕緣層（第二絕緣層）1f，形成在後述之將圖10所示之絕緣層1e加以貫穿之孔（第一孔）1g內；以及通孔配線（導體部）1i，形成在將絕緣層1f加以貫穿之孔（第二孔）1h內，且電性連接圖1的配線層1c的銲墊1ba與配線層1d的銲墊1da。

而且，絕緣層1e包含樹脂層（第一樹脂層）1j、樹脂層（第二樹脂層）1k、樹脂層1j與樹脂層1k之間所配置之導電層1p，且此導電層1p係由石墨薄片1m與金屬層1n之疊層體所構成。

意即，由石墨薄片1m與金屬層1n之疊層體所構成之導電層1p，係由樹脂層1j與樹脂層1k所包夾。

又，於本實施形態1的配線基板1，導電層1p之中，石墨薄片1m係由金屬層1n包夾之構造之疊層體，且導電層1p係石墨薄片1m與配置在其上下之金屬層1n之三層構造。

而且，配線基板1形成有複數之絕緣層1e，此複數之絕緣層1e分別含有由石墨薄片1m與金屬層1n所構成之導電層1p，且絕緣層1e與絕緣層1e之間配置有第三樹脂層即樹脂層1q。

此外，石墨薄片1m具有導電性。因此，將含有導電層1p之絕緣層1e加以貫穿、並將配線層1c的銲墊1ba與配線層1d的銲墊1da加以電性連接之通孔配線1i，其平面方向周圍由係第二絕緣層、且係樹脂柱之絕緣層1f所覆蓋。意即，複數之通孔配線1i各者，係其平面方向周圍由絕緣層1f所覆蓋，藉此確保與導電層1p之絕緣。

本實施形態1的配線基板1之中，就其熱傳導率之提昇之目的而言，插設有石墨薄片1m。於此，若說明石墨的構造，則石墨係六元環排列在平面上之稱作石墨烯薄片（Graphene sheet）之巨大平面分子堆疊（堆放）而成之構造。石墨烯係二維之蜂巢狀的格子內所細緻地塞滿之單層的碳原子，且若將石墨烯加以堆疊則可得到三維的石墨。因此，石墨薄片1m，其針對平面方向（二維方向）之熱傳導率高，利用此特性而提高配線基板1的熱傳導率。另一方面，石墨薄片1m，其對於垂直方向之機械性強度弱（易斷折），因此本實施形態1藉由使石墨薄片1m與金屬層1n疊層，而能提高對於垂直方向之機械性強度。

此外，就石墨薄片1m而言適宜的材料，就一例而言係高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）。

於此，詳細說明本案發明者考慮之問題。

石墨材之中，於其膜厚依賴性上，就特徵性質而言，具有越係薄膜則熱傳導率越佳之特徵。此理由係因為當膜厚厚時，則產生熱容量而熱傳導率減低。就一例而言，於與銅膜比較之情形下，一般來說，比40μm更薄之石墨膜可得到與銅相較而言3～4倍的熱傳導率，但當使用厚達100μm左右的石墨材時，反而變成銅材料的熱傳導率佳，使用石墨材之優點消失。

因此，採用石墨材之情形下，該厚度越薄則提高熱傳導率之效果佳。再者，就半導體而言，熱源密度上昇，產生焦耳熱問題，因此就使基板中之熱擴散之對策而言，在基板的平面方向擴展之薄膜有效。然而，石墨材對於平面方向無抗軟化性。意即，具有以下問題：對於平面方向的應力（壓縮或拉伸）強，但對於垂直方向的應力則易斷折。此外，亦有將此石墨材易斷折之特性稱作流動性低之情形。

於是，本實施形態1的配線基板1疊層石墨薄片1m與金屬層1n，藉以能使用薄的石墨薄片1m而提高熱傳導率、並藉由金屬層1n確保機械性強度而降低容易發生在石墨之裂紋之產生，且一併於即使假設在石墨薄片1m形成有裂紋之情形下亦藉由金屬層1n而彌補。

亦即，對於作為碳材料即石墨材的特性之機械性脆弱度或加工性不佳度，利用金屬層1n予以補強，且一併具有石墨材的好處與金屬層1n的好處。意即，石墨材對於垂直方向的應力弱，因此將石墨薄片1m的斷折處（形成有裂紋之處）藉由金屬層1n的連續膜相連，能藉以使熱之往平面方向之擴散不中斷相連而提昇，提高配線基板1的熱傳導。

於此，說明配線基板1的各層的特徵。

金屬層1n例如由以銅（Cu）、鋁（Al）、鎳（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、或鈀（Pd）等為主成分之合金所構成，但本實施形態1說明金屬層1n係銅層之情形。

此外，圖2係將使用各種金屬材料之情形下之石墨比率與熱傳導率之關係的一例加以顯示之折線圖。

由金屬層1n與石墨薄片1m所構成之導電層1p的基本特性，如圖2所示，熱傳導率自金屬固有的値起，伴隨石墨比率之增加而線性變大。於此，熱傳導期望藉由跳躍傳導（藉由金屬而使熱傳導加速性地變佳之現象）而有效率地提昇。因此，宜使用將此線性的特性從石墨特性偏離為金屬特性之處，具體而言，宜使用石墨比率係70％以上的區域意即金屬少的區域（金屬未滿30％之區域）且熱傳導變佳之區域。其中，因為無法使金屬的比率為0％，所以將石墨比率定為上限係95％左右。亦即，宜使用圖2所示之石墨比率70～95％的範圍R。

舉例而言，金屬層1n係銅層之情形下，就銅層而言之薄膜界限，一般而言，當薄於500埃格斯特朗（0.05μm）時，則出現凝集溫度之下降，且無法以200℃左右之熱處理而維持金屬（銅層）的連續膜。因此，金屬層1n係銅層之情形下，則銅層宜係500埃格斯特朗以上的厚度。又，銅層的厚度的上限，舉例而言，因為具備四層配線層之配線基板1的厚度係100μm，所以物理上的厚度約25μm以下。此外，石墨薄片1m的厚度就一例而言，係未滿10μm且宜係1μm左右。於此，圖2所示之銅（Cu）層的折線顯示石墨薄片1m與金屬層1n（銅層）之疊層體的厚度係1μm之情形。舉例而言，就0.95μm的厚度之石墨薄片1m而言，銅層的厚度係500埃格斯特朗（0.05μm），此情形下，石墨的比率係95％。

又，金屬層1n的厚度宜比石墨薄片1m的厚度更薄，且可藉由使金屬層1n的厚度薄於石墨薄片1m的厚度，而減輕配線基板1的重量。

又，本實施形態1之配線基板1之中，導電層1p係石墨薄片1m在其上下由金屬層（銅層）1n所包夾之疊層體。藉此，可將利用金屬層1n對於石墨薄片1m的缺點予以彌補之效果翻倍。亦即，於藉由導電層1p中之薄的石墨薄片1m而提高熱傳導率之狀態下，可藉由疊層在其上下之金屬層1n，而充分彌補石墨薄片1m的機械性脆弱度。

再者，配線基板1之中，其樹脂層1j及樹脂層1k各者如圖10所示，含有玻璃布或醯胺不織布等之絕緣層1s。亦即，導電層1p的上下所配置之樹脂層1j與樹脂層1k各者含有玻璃布或醯胺不織布等之絕緣層1s。詳細而言，樹脂層1j及樹脂層1k各者係由玻璃布或醯胺不織布等之絕緣層1s、及配置在其上下之黏接劑即環氧樹脂系之黏接層1t而構成。

藉此，由石墨薄片1m與金屬層1n所構成之導電層1p係由分別具有絕緣層1s之樹脂層1j與樹脂層1k所包夾，因此可確保導電層1p的疊層方向（基板厚度方向）之絕緣。

又，配線基板1之中，各通孔配線1i的周圍所配置之樹脂柱即絕緣層（第二絕緣層）1f含有絕緣性填充物。藉此，能提高絕緣層1f的絕緣性，且能確保各個通孔配線1i之對於導電層1p的絕緣。

又，配線基板1之中，其絕緣層（第一絕緣層）1e由相較於樹脂層1j及樹脂層1k各者的主成分之樹脂而言硬度更低之第三樹脂層即樹脂層1q所包夾。舉例而言，樹脂層1q係包含二氧化矽等無機絕緣性填充物之樹脂或矽氧樹脂等，且樹脂層1j及樹脂層1k各者的主成分之樹脂係環氧樹脂之情形下，樹脂層1q硬度較低。

亦即，將具備石墨薄片1m之導電層1p加以包含之絕緣層1e，利用由硬度低的樹脂層1q所包夾，而能緩和石墨薄片1m的機械性脆弱度。

其次，說明本實施形態1之BGA5的製造方法（組裝）。

圖3～圖10分別係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖，且圖11係將圖10所示之半導體晶片朝往配線基板的搭載步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。

此外，本製造方法為了使基板構造容易理解，將配線基板1的僅一部分（主要部）加以圖示說明。

首先，如圖3之步驟1所示，將剝離層3b貼附至支持基板3的上表面3a。剝離層3b例如由含有鎢之金屬氧化膜3ba與Co－Mo膜3bb而構成。支持基板3係預浸體，且係由銅等而構成之增層支持體。各者的厚度，例如支持基板3係100μm、金屬氧化膜3ba係20μm、Co－Mo膜3bb係5μm。

於上述步驟1後，如圖3之步驟2所示，將電鍍用晶種層即膜片狀的銅薄膜1u形成在支持基板3上所配置之剝離層3b上、及支持基板3的上表面3a（參照圖3之步驟1）上。此外，銅薄膜1u的厚度例如係12～18μm。

於上述步驟2後，如圖3之步驟3所示，使一部分開口之阻蝕劑3c形成在銅薄膜1u上。在此，首先在銅薄膜1u上形成阻蝕劑3c，其後，藉由蝕刻去除阻蝕劑3c之期望處（形成配線圖案之處）。意即，施行光刻處理，在阻蝕劑3c的期望處形成開口部。

於上述步驟3後，如圖4之步驟4所示，將銅薄膜1u作為晶種層而進行電鍍供電（Ni電解電鍍），在阻蝕劑3c的開口部形成銅圖案1v所成之配線圖案。

於上述步驟4後，如圖4之步驟5所示，藉由溼式蝕刻去除阻蝕劑3c，在銅薄膜1u上殘留銅圖案1v。

於上述步驟5後，如圖4之步驟6所示，進行氬所成之蝕刻而將露出之銅薄膜1u加以去除。於此，將銅圖案1v作為遮罩而進行氬所成之蝕刻，去除無須之銅薄膜1u。此時，氬所行之蝕刻亦使得銅圖案1v受到蝕刻，因此銅圖案1v變薄10μm左右。藉由以上敘述，在支持基板3的上表面3a形成具有銅圖案1v之圖1所示之配線層（第一配線層）1c。

上述步驟6後，如圖5之步驟7所示，在銅圖案1v（配線層1c）上形成第三樹脂層即樹脂層1q。在此，例如將使環氧樹脂等熱固性樹脂含有二氧化矽等無機絕緣性填充物之樹脂糊劑加以印刷而形成樹脂層1q。此外，就樹脂層1q而言，例如亦可使用矽氧樹脂。

形成樹脂層1q後，使預先準備之由石墨薄片1m與金屬層1n所構成之導電層1p成為由樹脂層1j與樹脂層1k所包夾之狀態，並將藉此形成之絕緣層1e配置在樹脂層1q上。於此，導電層1p係利用銅層構成之金屬層1n包夾石墨薄片1m而形成之疊層體。而且，導電層1p之中，金屬層1n的厚度薄於石墨薄片1m的厚度。

又，利用樹脂層1j與樹脂層1k包夾此導電層1p而形成之構造體係絕緣層1e。

此外，樹脂層1j與樹脂層1k各者含有玻璃布或醯胺不織布等之絕緣層1s。詳細而言，樹脂層1j及樹脂層1k各者係由玻璃布或醯胺不織布等之絕緣層1s、及配置在其上下之黏接劑即環氧樹脂系的黏接層1t而構成。

如同以上記載，將導電層1p於由樹脂層1j與樹脂層1k所包夾之狀態配置在樹脂層1q上，進行熱處理及壓延處理，而將各樹脂貼合及固化，且一併將絕緣層1e的上表面1ea平坦化。此外，上述熱處理的溫度例如係150℃。

藉此，在配線層1c上所形成之樹脂層1q上，形成由樹脂層1j、樹脂層1k、樹脂層1j與樹脂層1k之間所配置之導電層1p所構成之絕緣層1e。

於上述步驟7後，如圖6之步驟8所示，形成將絕緣層1e加以貫穿之孔（第一孔）1g。在此，舉例而言，照射雷射而在期望的銅圖案1v上形成孔1g。此際，考慮雷射之反射而設定雷射功率。

於上述步驟8後，如圖6之步驟9所示，在各孔1g內形成絕緣層（第二絕緣層）1f。在此，舉例而言，在孔1g的內部，藉由網版印刷法而填充使熱固性樹脂含有無機絕緣性填充物而成之樹脂柱即絕緣層（第二絕緣層）1f，且進一步使此絕緣層1f熱固。

上述熱固後，以絕緣層1f的上部部分與絕緣層1e的上表面1ea成為同一面之方式，將絕緣層1f的上部部分加以拋光而達到絕緣層1e的上表面1ea的平坦化。此外，例如使用憑藉拋光劑拋光之拋光裝置而實施絕緣層1f的上部部分之拋光所成之絕緣層1e的上表面1ea的平坦化。

於上述步驟9後，如圖7之步驟10所示，在樹脂柱即絕緣層1f形成將此絕緣層1f加以貫穿之孔（第二孔）1h，且在此孔1h內形成通孔配線（配線）1i。亦即，於位在銅圖案1v之上之絕緣層1f，使用雷射而形成直徑係50～200μm的孔1h。而且，將絕緣層1f的表面及孔1h的內面，例如利用過錳酸鉀溶液等粗糙化液而進行化學粗糙化，且其後在孔1h內藉由電鍍法而形成通孔配線1i。

於上述步驟10後，如圖7之步驟11所示，使用半加成（Semi Additive）法而在絕緣層1e的上表面1ea，藉由電鍍法形成配線層（第二配線層）1d的銲墊（導體部；配線圖案；銅圖案）1da。

藉此，配線層（第一配線層）1c的銲墊（導體部；配線圖案；銅圖案）1ba與配線層（第二配線層）1d的銲墊（導體部；配線圖案；銅圖案）1da，係藉由孔1h內所形成之通孔配線1i而電性連接。

配線層1d形成後，在配線層1d上藉由印刷等而形成第三樹脂層即樹脂層1q。

於上述步驟11後，如圖8之步驟12所示，藉由複數次重複絕緣層1e朝往樹脂層1q上之形成、或絕緣層1f或通孔配線1i朝往將絕緣層1e加以貫穿之孔1g內之形成等，而製造增層基板11。

於上述步驟12後，如圖9之步驟13所示，以使位在支持基板3與增層基板11之間之剝離層3b露出之方式而在基板周緣部的預定位置進行截斷。

上述步驟13後，如圖10之步驟14所示，藉由下表面11a所貼附之剝離層3b而分離支持基板3與增層基板11之含有銅圖案1v（配線層1c）之下表面11a。詳細而言，利用機械性拉扯等，而分離支持基板3與增層基板11的下表面11a所貼附之剝離層3b。

於上述分離之後，將增層基板11的剝離層3b浸漬至剝離液、或將剝離液塗布至剝離層3b等，而自增層基板11將剝離層3b剝離。此時使用之剝離液，例如係鹼金屬氫氧化物等。

藉由上述，將具備如圖1所示之上表面（第一面）1a與下表面（第二面）1b之配線基板1加以製造。

於上述步驟14後，如圖11之步驟15所示，將半導體晶片2搭載至配線基板1的上表面1a上。在此，因為係倒晶裝設，所以將半導體晶片2藉由複數之凸塊電極4而搭載至配線基板1的上表面1a上。詳細而言，使半導體晶片2的電極銲墊2c所設之凸塊電極4連接至配線基板1的上表面1a的銲墊1aa，且藉由複數之凸塊電極4各者而以半導體晶片2與配線基板1係電性連接之方式搭載半導體晶片2。

此外，倒晶裝設之際，例如一邊預先藉由上表面1a上所配置之圖1所示之底膠填充6而填充配線基板1與半導體晶片2之間，一邊搭載半導體晶片2。或者，藉由複數之凸塊電極4而將半導體晶片2倒晶裝設後，將底膠填充6填充至配線基板1與半導體晶片2之間。

半導體晶片搭載後，將圖1所示之罩蓋7藉由導電性黏接劑9及黏接劑10而安裝至半導體晶片2上。

安裝罩蓋7之後，在配線基板1的下表面1b所設之複數之銲墊（電極）1ba各者搭載外部端子即球電極8。

藉由上述，圖1所示之BGA5之組裝完成。

其次，說明BGA5的裝設構造。圖12係將圖1所示之半導體裝置的裝設構造的一例加以顯示之部分剖面圖。

圖12所示之構造，例如係裝設基板12係半導體基板之情形，且將BGA5裝設至上述半導體基板之構造的一例加以顯示。裝設基板12具有複數之貫穿電極12d，再者，貫穿電極12d的上層的區域的層間絕緣膜12e形成有複數之通孔12c。而且，裝設基板12的上表面12a的各銲墊12b各者經由複數之通孔12c而與所對應之貫穿電極12d電性連接。

BGA5藉由外部端子即球電極（銲接球）8而與裝設基板12的各銲墊12b各者銲接連接。

依據本實施形態1的BGA5，則能在BGA5所組入之配線基板1改善熱傳導性。詳細而言，配線基板1之中，可藉由疊層石墨薄片1m與金屬層1n，而確保配線基板1的強度，且一併提高熱傳導性。

若具體說明，則與單層的石墨材之情形相較而言，因為將石墨薄片1m形成為薄膜，所以能一邊提昇熱傳導率，一邊實現基板的多層化。再者，石墨材的缺點即低流動性，可藉由疊層流動性高的金屬層1n，而即使於假設石墨薄片1m形成有裂紋之情形下，亦藉由疊層在石墨薄片1m之金屬層1n而補強石墨薄片1m的強度。

換言之，係對於作為碳材料即石墨材的特性之機械性脆弱或加工性不良，利用金屬層1n加以彌補，且本實施形態1的導電層1p一併具有石墨材的好處與金屬層1n的好處。意即，石墨材對於垂直方向的應力弱，因此藉由金屬層1n的連續膜而將石墨薄片1m的斷折處（裂紋形成之處）相連，可藉以將熱之朝往平面方向之擴散不中斷相連而提昇，提高配線基板1的熱傳導。

亦即，能實現一邊活用碳材料（石墨材）的優點即輕量且熱傳導率高之特徵，且一邊利用金屬層1n彌補機械性脆弱部分之構造。

此外，如本實施形態1的構造，導電層1p之中，能藉由將石墨薄片1m定為在其上下由金屬層1n所包夾之疊層構造，而進一步增加將石墨材的機械性脆弱或加工性不良加以補強之效果。亦即，能藉由將石墨薄片1m定為由金屬層1n所夾入之構造，而達到石墨材的機械性強度之提昇化或加工性之良好化。

（實施形態2） 圖13係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖，圖14係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖，圖15係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。

本實施形態2說明就核心基板而言採用石墨材與金屬層之疊層體之例。本實施形態2的配線基板係將核心基板21重複形成而成者。而且說明，與實施形態1的配線基板1同樣，導電層1p係由石墨薄片1m與金屬層1n所構成之疊層體，且石墨薄片1m係由金屬層1n包夾而成之疊層體。又，金屬層1n亦與實施形態1同樣舉銅層之情形而說明。

圖15所示之核心基板21之中，具有石墨薄片1m之導電層1p與樹脂層1j或樹脂層1k交錯配置在疊層方向。再者，核心基板21設有從其上表面21a至下表面21b延續（或自下表面21b至上表面21a延續）貫穿之貫穿配線（貫穿導體）21c。貫穿配線21c係藉由電鍍等而形成為圓筒狀，且電性連接上表面21a側所形成之配線層1d的銲墊21aa與下表面21b側所形成之配線層1c的銲墊21ba。

又，圓筒狀的貫穿配線21c的內側與外側形成有第二絕緣層即絕緣層1f，藉此，貫穿配線21c與下者絕緣：石墨薄片1m及金屬層1n。

其次，說明圖15所示之核心基板21的製造方法。

如圖13的步驟1所示，在石墨薄片1m與金屬層（在此係銅層）1n之疊層膜即導電層1p的上下，交錯配置由使玻璃布或醯胺不布織等強化材含浸熱固性樹脂所成之未硬化的絕緣薄片（樹脂層1j或樹脂層1k）21d。上述熱固性樹脂係以具有耐熱性或耐藥品性之環氧樹脂或雙馬來醯亞胺-三氮雜苯樹脂為代表之樹脂。

再者，將銅箔21e貼附至核心基板21的上表面21a側與下表面21b側各者。

於上述步驟1後，如圖13之步驟2所示，將絕緣薄片21d中的熱固性樹脂加以熱固，而製造在上表面21a與下表面21b各者具有銅箔21e之絕緣基板即核心基板21。上述製造後，使用微鑽（Micro Drill）等而形成複數之孔（貫穿孔）1g即將銅箔21e及核心基板21加以貫穿之第一孔。

於上述步驟2後，如圖13之步驟3所示，在各孔（貫穿孔）1g內形成絕緣層（第二絕緣層）1f。在此，舉例而言，藉由網版印刷法而將使熱固性樹脂含有無機絕緣性填充物而構成之樹脂柱即絕緣層（第二絕緣層）1f加以填充至孔1g的內部，且進一步使此絕緣層1f熱固，藉此，封堵各孔1g。

上述熱固後，進行絕緣層1f的突出部分之拋光而達到平坦化。上述平坦化例如使用憑藉拋光劑拋光之拋光裝置而實施。

於上述步驟3後，如圖14之步驟4所示，使用微鑽等而在各絕緣層1f形成孔（貫穿孔）1h即將此絕緣層1f加以貫穿之第二孔。

於上述步驟4後，如圖14之步驟5所示，在孔1h的內面藉由電鍍而形成（披覆）圓筒狀的貫穿配線（貫穿導體）21c。再者，銅箔21e的表面亦可藉由電鍍而同時形成（披覆）導體膜21f。

於上述步驟5後，如圖14之步驟6所示，在各孔1h內（圓筒狀的貫穿配線21c內）形成絕緣層（第二絕緣層）1f。在此，例如在孔1h的內部藉由網版印刷法而填充使熱固性樹脂含有無機絕緣性填充物而成之樹脂柱即絕緣層1f，並進一步使此絕緣層1f熱固，藉此，封堵各孔1h。於上述熱固之後，進行絕緣層1f的突出部分之拋光而達到平坦化。上述平坦化，例如使用憑藉拋光劑拋光之拋光裝置而實施。

於上述步驟6後，如圖15之步驟7所示，蝕刻成預定圖案而去除不須的銅箔21e與導體膜21f。藉此，獲得上表面21a形成有銲墊21aa（導體膜21f）、且下表面21b形成有銲墊21ba（導體膜21f）之核心基板21。交錯重複上述步驟，可藉以形成如圖15所示之將核心基板21加以疊層而成之配線基板。

而且，即使於使用如圖15所示之將核心基板21加以疊層而成之配線基板並組裝之BGA型的半導體裝置，亦可得到與實施形態1的BGA5同樣的作用效果。

以上，基於發明的實施形態具體說明本發明者所成之發明，但本發明不限定於前述發明實施形態，當可在不脫離其主旨之範圍進行各種變更。

舉例而言，上述實施形態1、2已說明導電層1p之中石墨薄片1m係由金屬層1n所包夾之情形，但亦可如圖16的變形例所示，係導電層1p之中銅層等金屬層1n由石墨薄片1m所包夾。但是，就BGA5而言，若考慮能藉由金屬層1n而確保配線基板1的強度，且一併藉由石墨薄片1m而提高熱傳導性之效果，則宜係石墨薄片1m由金屬層1n所包夾。

再者，導電層1p之中，如圖17的其他變形例所示，金屬層1n非必須配置在石墨薄片1m的上下，亦可配置在石墨薄片1m的上下之僅任一者。藉此，能減輕導電層1p的重量而減輕配線基板1的重量。

又，上述實施形態1說明半導體裝置之中半導體晶片2藉由凸塊電極4而搭載至配線基板1上之情形，但上述半導體裝置亦可係半導體晶片2藉由導線而電性連接至配線基板1之構造。意即，上述半導體裝置亦可係打線接合型之半導體裝置。

又，上述實施形態1說明半導體裝置係BGA5之情形，但上述半導體裝置若係在配線基板上搭載半導體晶片2之構造，則亦可係例如LGA（Land Grid Array；平面網格陣列)等半導體裝置。

又，上述實施形態1說明BGA5設有連接至半導體晶片2之罩蓋7之情形，但BGA5亦可係未安裝罩蓋7之構造之半導體裝置。

1‧‧‧配線基板

1a‧‧‧上表面（第一面）

1b‧‧‧下表面（第二面）

1ba‧‧‧銲墊

1c‧‧‧配線層（第一配線層）

1d‧‧‧配線層（第二配線層）

1da‧‧‧銲墊

1e‧‧‧絕緣層（第一絕緣層）

1ea‧‧‧上表面

1f‧‧‧絕緣層（第二絕緣層）

1g‧‧‧孔（第一孔）

1h‧‧‧孔（第二孔）

1i‧‧‧通孔配線（導體部）

1j‧‧‧樹脂層（第一樹脂層）

1k‧‧‧樹脂層（第二樹脂層）

1m‧‧‧石墨薄片

1n‧‧‧金屬層

1p‧‧‧導電層

1q‧‧‧樹脂層（第三樹脂層）

1r‧‧‧阻銲膜

1s‧‧‧絕緣層

1t‧‧‧貼附層

1u‧‧‧銅薄膜

1v‧‧‧銅圖案

2‧‧‧半導體晶片

2a‧‧‧主面

2b‧‧‧背面

2c‧‧‧電極銲墊

3‧‧‧支持基板

3a‧‧‧上表面

3b‧‧‧剝離層

3ba‧‧‧含有鎢之金屬氧化膜

3bb‧‧‧Co－Mo膜

3c‧‧‧阻蝕劑

4‧‧‧凸塊電極

5‧‧‧BGA（Ball Grid Array ，半導體裝置）

6‧‧‧底膠填充

7‧‧‧罩蓋

8‧‧‧球電極（外部端子，外部連接用端子）

9‧‧‧導電性黏接劑

10‧‧‧黏接劑

11a‧‧‧下表面

12‧‧‧裝設基板

12a‧‧‧上表面

12b‧‧‧各銲墊

12c‧‧‧複數之通孔

12d‧‧‧貫穿電極

12e‧‧‧層間絕緣膜

21‧‧‧核心基板

21a‧‧‧上表面

21aa‧‧‧銲墊

21b‧‧‧下表面

21ba‧‧‧銲墊

21c‧‧‧貫穿配線（貫穿導體）

21d‧‧‧絕緣薄片

21e‧‧‧銅箔

21f‧‧‧導體膜

圖1係將實施形態1之半導體裝置的構造的一例加以顯示之剖面圖。 圖2係將使用各種金屬材料之情形下的石墨比率與熱傳導率之關係的一例加以顯示之折線圖。 圖3係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖4係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖5係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖6係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖7係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖8係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖9係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖10係將圖1所示之半導體裝置所組入之配線基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖11係將對於圖10所示之半導體晶片朝往配線基板之搭載步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖12係將圖1所示之半導體裝置的裝設構造的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖13係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖14係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖15係將實施形態2的核心基板的製造步驟的一例加以顯示之部分剖面圖。 圖16係將變形例的導電層的構造加以顯示之部分剖面圖。 圖17係將其他變形例的導電層的構造加以顯示之部分剖面圖。

Claims (14)

1. 一種半導體裝置，包含： 配線基板，具有第一面、及與該第一面係相對側之第二面； 半導體晶片，搭載在該配線基板的該第一面；以及 複數之外部端子，設置在該配線基板的該第二面； 且該配線基板具有： 第一配線層； 第二配線層，配置在該第一配線層上； 第一絕緣層，配置在該第一配線層與該第二配線層之間； 第二絕緣層，形成於貫穿該第一絕緣層之第一孔內；以及 導體部，形成於貫穿該第二絕緣層之第二孔內，且電性連接該第一配線層的配線與該第二配線層的配線； 且該第一絕緣層包含：第一樹脂層、第二樹脂層、及配置在該第一樹脂層與該第二樹脂層之間的導電層； 且該導電層由石墨薄片與金屬層之疊層體所構成。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 該導電層係以該金屬層包夾該石墨薄片之構造的疊層體。
3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 該第一樹脂層及該第二樹脂層各自包含玻璃布或醯胺不織布。
4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 該第一絕緣層係由第三樹脂層所包夾，該第三樹脂層之硬度低於該第一樹脂層及該第二樹脂層各自的主成分之樹脂。
5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 具有該石墨薄片之該導電層，與該第一樹脂層或該第二樹脂層在疊層方向交錯配置。
6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 該第二絕緣層含有絕緣性填充物。
7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中， 該金屬層係由銅合金構成，且該金屬層的厚度薄於該石墨薄片的厚度。
8. 一種半導體裝置的製造方法，具有： （a）步驟，在支持基板上形成第一配線層； （b）步驟，於該（a）步驟後，在該第一配線層上形成第一絕緣層，該第一絕緣層係由第一樹脂層、第二樹脂層、及配置於該第一樹脂層與該第二樹脂層之間的導電層所構成； （c）步驟，於該（b）步驟後，形成貫穿該第一絕緣層之第一孔； （d）步驟，於該（c）步驟後，在該第一孔內形成第二絕緣層； （e）步驟，於該（d）步驟後，形成貫穿該第二絕緣層之第二孔； （f）步驟，於該（e）步驟後，在該第二孔內形成導體部； （g）步驟，於該（f）步驟後，在該第一絕緣層上形成第二配線層，而藉由該第二孔內的該導體部電性連接該第一配線層的配線與該第二配線層的配線； （h）步驟，於該（g）步驟後，將該支持基板與該第一配線層分離，而形成具備第一面與該第一面的相對側之第二面的配線基板； （i）步驟，於該（h）步驟後，在該配線基板的該第一面上搭載半導體晶片；以及 （j）步驟，於該（i）步驟後，在該第一配線層中之複數之電極各自設置外部端子； 且該導電層係石墨薄片與金屬層之疊層體、。
9. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 配置由該金屬層包夾該石墨薄片之構造的疊層體，以作為該導電層。
10. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 於該（d）步驟與該（e）步驟之間，具有將該第一絕緣層的上表面加以平坦化之步驟。
11. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 該支持基板具有剝離層，且於該（h）步驟，藉由該剝離層而分離該支持基板與該第一配線層。
12. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 該第一樹脂層及該第二樹脂層包含玻璃布或醯胺不織布。
13. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 該第二絕緣層含有絕緣性填充物。
14. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中， 該金屬層係由銅合金構成，且該金屬層的厚度薄於該石墨薄片的厚度。