特開 2024-25484 配線基板、半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025484

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】配線基板、半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240216BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240216BHJP

   H01L 23/14 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

H05K3/46 B

H05K3/46 T

H01L23/12 N

H01L23/14 R

H01L23/12 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128970

(22)【出願日】2022-08-12

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】秋山 尚輝

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 優哉

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA32

5E316AA38

5E316AA43

5E316CC09

5E316CC31

5E316CC37

5E316CC38

5E316DD17

5E316DD23

5E316DD24

5E316DD33

5E316EE01

5E316FF04

5E316GG15

5E316GG17

5E316GG28

5E316HH11

5E316HH16

5E316HH33

5E316JJ02

(57)【要約】

【課題】屈曲可能であり、かつ信頼性が高い配線基板を提供する。
【解決手段】本配線基板は、第１配線層を被覆する第１絶縁層と、第２配線層を被覆する第２絶縁層と、を有し、前記第２配線層は、前記第１配線層と同一平面に位置し、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層に隣接して前記第１絶縁層と同一平面に位置し前記第２絶縁層の弾性率は、前記第１絶縁層の弾性率より低く、前記第２絶縁層の伸縮率は、前記第１絶縁層の伸縮率より高く、前記第１絶縁層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数より低く、前記第１配線層及び前記第１絶縁層が配置された領域は、半導体チップが実装される領域であり、前記第２配線層及び前記第２絶縁層が配置された領域は、屈曲される領域である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１配線層を被覆する第１絶縁層と、
第２配線層を被覆する第２絶縁層と、を有し、
前記第２配線層は、前記第１配線層と同一平面に位置し、
前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層に隣接して前記第１絶縁層と同一平面に位置し
前記第２絶縁層の弾性率は、前記第１絶縁層の弾性率より低く、
前記第２絶縁層の伸縮率は、前記第１絶縁層の伸縮率より高く、
前記第１絶縁層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数より低く、
前記第１配線層及び前記第１絶縁層が配置された領域は、半導体チップが実装される領域であり、
前記第２配線層及び前記第２絶縁層が配置された領域は、屈曲される領域である、配線基板。

【請求項2】

前記第２絶縁層の誘電率及び誘電正接は、前記第１絶縁層の誘電率及び誘電正接より低い、請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

前記第１絶縁層は、前記第１配線層の上面及び側面を被覆し、
前記第２絶縁層は、前記第２配線層の側面を被覆し、上面及び下面を露出する第１層と、前記第２配線層の上面及び前記第１層の上面に積層された第２層と、を含み、
前記第１層と前記第２層の厚さの合計は、前記第１絶縁層の厚さと等しい、請求項１に記載の配線基板。

【請求項4】

前記第１配線層の配線幅及び配線間隔は、前記第２配線層の配線幅及び配線間隔よりも小さい、請求項１に記載に配線基板。

【請求項5】

前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との境界に凹凸構造が形成されている、請求項１に記載に配線基板。

【請求項6】

前記凹凸構造の粗度は、Ｒａ２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下である、請求項５に記載に配線基板。

【請求項7】

２以上の前記第１配線層と２以上の前記第１絶縁層が交互に積層され、
２以上の前記第２配線層と２以上の前記第２絶縁層が交互に積層された、請求項１に記載に配線基板。

【請求項8】

前記第１絶縁層は、厚さ方向の異なる位置にある前記第１配線層同士を接続するビア配線を有し、
前記第２絶縁層は、ビア配線を有していない、請求項７に記載に配線基板。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか一項に記載の配線基板の前記第１配線層及び前記第１絶縁層が形成された領域に、半導体チップが実装された、半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配線基板、及び半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パソコンやスマートフォン等の電子機器の内部に、フレキシブルプリント配線基板が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。フレキシブルプリント配線基板は、屈曲した状態で使用される場合が多いため、屈曲性を確保するため、材料には低弾性かつ高伸縮な絶縁性樹脂を用いることが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－１１４７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、一般に、低弾性かつ高伸縮な絶縁性樹脂は、熱膨張係数が高い。一方、フレキシブルプリント配線基板に設けられる銅等の配線層の熱膨張係数や、フレキシブルプリント配線基板に実装される半導体チップの熱膨張係数は、絶縁性樹脂の熱膨張係数に比べて低い。そのため、両者の熱膨張係数の違いに起因する熱収縮により、半導体チップの実装時に半導体チップの電極とフレキシブルプリント配線基板のパッドとの位置ずれが生じたり、ビア配線の底部が絶縁性樹脂と剥離する所謂ハローイングが生じたりして信頼性が低下する。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、屈曲可能であり、かつ信頼性が高い配線基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本配線基板は、第１配線層を被覆する第１絶縁層と、第２配線層を被覆する第２絶縁層と、を有し、前記第２配線層は、前記第１配線層と同一平面に位置し、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層に隣接して前記第１絶縁層と同一平面に位置し前記第２絶縁層の弾性率は、前記第１絶縁層の弾性率より低く、前記第２絶縁層の伸縮率は、前記第１絶縁層の伸縮率より高く、前記第１絶縁層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数より低く、前記第１配線層及び前記第１絶縁層が配置された領域は、半導体チップが実装される領域であり、前記第２配線層及び前記第２絶縁層が配置された領域は、屈曲される領域である。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、屈曲可能であり、かつ信頼性が高い配線基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る半導体装置を例示する図である。

【図2】図１に示す半導体装置において配線基板の第２領域を折り曲げた様子を例示する断面図である。

【図3】第１配線層及び第２配線層を模式的に示した平面図である。

【図4】本実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。

【図5】本実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。

【図6】本実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

［半導体装置の構造］
図１は、本実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図１を参照すると、半導体装置１は、配線基板１０と、半導体チップ４０とを有している。

【0011】

配線基板１０は、第１配線層１１と、第１絶縁層１２と、ビア配線１３と、第１配線層１４と、第１絶縁層１５と、ビア配線１６と、第１配線層１７と、第２配線層２１と、第２絶縁層２２と、第２配線層２４と、第２絶縁層２５と、第２配線層２７と、ソルダーレジスト層３１とを有している。

【0012】

なお、本実施形態では、便宜上、半導体装置１の半導体チップ４０側を上側、第１配線層１１及び第２配線層２１側を下側とする。又、各部位の半導体チップ４０側の面を上面、第１配線層１１及び第２配線層２１側の面を下面とする。但し、半導体装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置でき、又は折り曲げることができる。又、平面視とは対象物をソルダーレジスト層３１の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をソルダーレジスト層３１の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0013】

配線基板１０は、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとを有している。第２領域１０Ｂは、第１領域１０Ａよりも折り曲げに適したベンダブル領域である。すなわち、配線基板１０において、第２領域１０Ｂは、屈曲される領域である。

【0014】

配線基板１０では、第２領域１０Ｂの両側に第１領域１０Ａが設けられている。しかし、これには限定されず、配線基板１０は、少なくとも１つの第１領域１０Ａと少なくとも１つの第２領域１０Ｂを有していればよい。もちろん、配線基板１０は、複数の第１領域１０Ａと複数の第２領域１０Ｂを有していてもよい。

【0015】

なお、第１領域１０Ａにある配線層を第１配線層、第１領域１０Ａにある絶縁層を第１絶縁層と称する。また、第２領域１０Ｂにある配線層を第２配線層、第２領域１０Ｂにある絶縁層を第２絶縁層と称する。

【0016】

配線基板１０において、第１配線層１１は、第１領域１０Ａの最下層に形成されている。第２配線層２１は、第２領域１０Ｂの最下層に形成されている。第２配線層２１は、第１配線層１１と同一平面に位置している。第２配線層２１の一部は、第１配線層１１と電気的に接続されていてもよい。第１配線層１１及び第２配線層２１の材料としては、例えば、銅を用いることができる。第１配線層１１及び第２配線層２１の厚さは、例えば、１０～２０μｍ程度とすることができる。第１配線層１１の厚さは、第２配線層２１の厚さより薄くてもよい。第１配線層１１は、例えば、外部接続端子として用いることができる。

【0017】

第１絶縁層１２は、第１領域１０Ａの最下層に形成されている。第１絶縁層１２は、第１配線層１１の上面及び側面を被覆し、第１配線層１１の下面を露出するように形成されている。第１絶縁層１２の下面は、例えば、第１配線層１１の下面と面一とすることができる。第１絶縁層１２の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂等を用いることができる。第１絶縁層１２の厚さは、例えば２０～４５μｍ程度とすることができる。第１絶縁層１２は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有しても構わない。

【0018】

第２絶縁層２２は、第２領域１０Ｂの最下層に形成されている。第２絶縁層２２は、両側に位置する第１領域１０Ａのそれぞれの第１絶縁層１２に隣接して第１絶縁層１２と同一平面に位置している。第２絶縁層２２の一方の側面は一方の第１絶縁層１２の側面と接しており、第２絶縁層２２の他方の側面は他方の第１絶縁層１２の側面と接している。第２絶縁層２２の上面は、例えば、各々の第１絶縁層１２の上面と面一である。第２絶縁層２２の下面は、例えば、各々の第１絶縁層１２の下面と面一である。第２絶縁層２２は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有しても構わない。第２絶縁層２２がフィラーを含有する場合、第２絶縁層２２の含有するフィラーの粒径は、第１絶縁層１２が含有するフィラーの粒径より大きいことが好ましい。

【0019】

第２絶縁層２２は、第２配線層２１を被覆している。具体的には、第２絶縁層２２は、第１層２２ａ上に第２層２２ｂが積層された２層構造である。第１層２２ａは、第２配線層２１の側面を被覆し、第２配線層２１の上面及び下面を露出している。第２層２２ｂは、第２配線層２１の上面及び第１層２２ａの上面に積層されている。第１層２２ａの厚さと第２層２２ｂの厚さは、同じであってもよいし、同じでなくてもよい。第１層２２ａと第２層２２ｂの厚さの合計は、例えば、第１絶縁層１２の厚さと等しい。

【0020】

第１層２２ａと第２層２２ｂとは、同一の材料から形成することができる。第１層２２ａと第２層２２ｂの材料、すなわち第２絶縁層２２の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂等を用いることができる。但し、第２絶縁層２２は、第１絶縁層１２とは物性が異なる。第２絶縁層２２と第１絶縁層１２との物性の違いについては、後述する。

【0021】

ビア配線１３は、第１絶縁層１２を貫通し第１配線層１１の上面を露出するビアホール１２ｘ内に充填されている。ビアホール１２ｘは、第１絶縁層１５側に開口されている開口部の径が第１配線層１１の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きくなる逆円錐台状の凹部とされている。ビアホール１２ｘの開口部の径は、例えば、６０～７０μｍ程度とすることができる。

【0022】

第１配線層１４は、第１領域１０Ａにおいて第１絶縁層１２上に形成されている。第２配線層２４は、第２領域１０Ｂにおいて第２絶縁層２２上に形成されている。第２配線層２４は、第１配線層１４と同一平面に位置している。第２配線層２４の一部は、第１配線層１４と電気的に接続されていてもよい。第１配線層１４及び第２配線層２４の材料や厚さは、例えば、第１配線層１１及び第２配線層２１と同様とすることができる。第１配線層１４の下面は、ビア配線１３の上面と電気的に接続することができる。

【0023】

第１絶縁層１５は、第１領域１０Ａにおいて第１配線層１４の上面及び側面を被覆し、第１配線層１４の下面を露出するように形成されている。第１絶縁層１５の下面は、例えば、第１配線層１４の下面と面一とすることができる。第１絶縁層１５の材料や厚さは、例えば、第１絶縁層１２と同様とすることができる。第１絶縁層１５は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有しても構わない。第１絶縁層１５の物性は、第１絶縁層１２の物性と同じである。

【0024】

第２絶縁層２５は、両側に位置する第１領域１０Ａのそれぞれの第１絶縁層１５に隣接して第１絶縁層１５と同一平面に位置している。第２絶縁層２５の一方の側面は一方の第１絶縁層１５の側面と接しており、第２絶縁層２５の他方の側面は他方の第１絶縁層１５の側面と接している。第２絶縁層２５の上面は、例えば、各々の第１絶縁層１５の上面と面一である。第２絶縁層２５の下面は、例えば、各々の第１絶縁層１５の下面と面一である。第２絶縁層２５は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有しても構わない。第２絶縁層２５がフィラーを含有する場合、第２絶縁層２５の含有するフィラーの粒径は、第１絶縁層１５が含有するフィラーの粒径より大きいことが好ましい。

【0025】

第２絶縁層２５は、第２配線層２４を被覆している。具体的には、第２絶縁層２５は、第１層２５ａ上に第２層２５ｂが積層された２層構造である。第１層２５ａは、第２配線層２４の側面を被覆し、第２配線層２４の上面及び下面を露出している。第２層２５ｂは、第２配線層２４の上面及び第１層２５ａの上面に積層されている。第１層２５ａの厚さと第２層２５ｂの厚さは、同じであってもよいし、同じでなくてもよい。第１層２５ａと第２層２５ｂの厚さの合計は、例えば、第１絶縁層１５の厚さと等しい。

【0026】

第１層２５ａと第２層２５ｂとは、同一の材料から形成することができる。第１層２５ａと第２層２５ｂの材料、すなわち第２絶縁層２５の材料は、例えば、第２絶縁層２２と同様とすることができる。第２絶縁層２５の物性は、第２絶縁層２２の物性と同じである。

【0027】

ビア配線１６は、第１絶縁層１５を貫通し第１配線層１４の上面を露出するビアホール１５ｘ内に充填されている。ビアホール１５ｘは、ソルダーレジスト層３１側に開口されている開口部の径が第１配線層１４の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きくなる逆円錐台状の凹部とされている。ビアホール１５ｘの開口部の径は、例えば、ビアホール１２ｘの開口部の径と同様とすることができる。

【0028】

第１配線層１７は、第１領域１０Ａにおいて第１絶縁層１５上に形成されている。第２配線層２７は、第２領域１０Ｂにおいて第２絶縁層２５上に形成されている。第２配線層２７は、第１配線層１７と同一平面に位置している。第２配線層２７の一部は、第１配線層１７と電気的に接続されていてもよい。第１配線層１７及び第２配線層２７の材料や厚さは、例えば、第１配線層１１及び第２配線層２１と同様とすることができる。第１配線層１７の下面は、ビア配線１６の上面と電気的に接続することができる。

【0029】

なお、第１絶縁層１２及び１５は、厚さ方向の異なる位置にある第１配線層同士を接続するビア配線を有しているが、第２絶縁層２２及び２５はビア配線を有していないことが好ましい。ベンダブル領域である第２領域１０Ｂにはビア配線を配置せず、ベンダブル領域でない第１領域１０Ａのみにビア配線を配置することで、第２領域１０Ｂを折り曲げる際にビア配線にクラックが入ることを抑制できる。

【0030】

ソルダーレジスト層３１は、第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂに連続的に形成することができる。図１の例では、ソルダーレジスト層３１は、第１絶縁層１５の上面に第１配線層１７を被覆するように形成され、さらに第２絶縁層２５の上面に第２配線層２７を被覆するように形成されている。だたし、ソルダーレジスト層３１は、第１領域１０Ａのみに形成されてもよい。これにより、第２領域１０Ｂを一層折り曲げやすくすることができる。ソルダーレジスト層３１は、例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の感光性樹脂等から形成することができる。ソルダーレジスト層３１の厚さは、例えば１５～３５μｍ程度とすることができる。

【0031】

ソルダーレジスト層３１は、開口部３１ｘを有し、開口部３１ｘ内には第１配線層１７の上面の一部が露出している。開口部３１ｘの平面形状は、例えば、円形とすることができる。必要に応じ、開口部３１ｘ内に露出する第１配線層１７の上面に金属層を形成したり、ＯＳＰ（Organic Solderability Preservative）処理等の酸化防止処理を施したりしてもよい。金属層の例としては、Ａｕ層や、Ｎｉ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）等を挙げることができる。開口部３１ｘ内に露出する第１配線層１７は、半導体チップの電極と接続されるパッドとして用いることができる。

【0032】

なお、第２領域１０Ｂには、開口部３１ｘを設けないことが好ましい。ベンダブル領域である第２領域１０Ｂに開口部３１ｘを設けず、第２領域１０Ｂに電子部品を実装しないことにより、第２領域１０Ｂを容易に折り曲げることが可能となる。

【0033】

第１配線層及び第１絶縁層が形成された第１領域１０Ａは、半導体チップが実装される領域である。図１の例では、配線基板１０の一方の第１領域１０Ａに２つの半導体チップ４０が実装されている。なお、配線基板１０上に実装される半導体チップ４０の個数は１個でも良いし３個以上でも良い。また、配線基板１０の他方の第１領域１０Ａにも１個以上の半導体チップ４０が実装されてもよい。

【0034】

半導体チップ４０は、例えば、シリコン等からなる薄板化された半導体基板（図示せず）上に半導体集積回路（図示せず）等が形成されたものである。半導体基板（図示せず）の回路形成面には、半導体集積回路（図示せず）と電気的に接続された電極４１が形成されている。電極４１は、例えば、銅パッドである。

【0035】

電極４１は、接合部５０を介して、配線基板１０の第１配線層１７と電気的に接続されている。接合部５０は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。なお、電極４１と第１配線層１７は、例えば、拡散接合等により直接接続されてもよい。

【0036】

なお、配線基板１０において、第１配線層と第２絶縁層、及び第２配線層と第２絶縁層の層数は限定されない。例えば、第１領域１０Ａは、１つの第１配線層と１つの第１絶縁層のみを有してもよい。また、第２領域１０Ｂは、１つの第２配線層と１つの第２絶縁層のみを有してもよい。また、第１領域１０Ａには、２以上の第１配線層と２以上の第１絶縁層が交互に積層されてもよい。また、第２領域１０Ｂには、２以上の第２配線層と２以上の第２絶縁層が交互に積層されてもよい。

【0037】

［第１絶縁層１２及び１５と第２絶縁層２２及び２５との物性］
第１絶縁層１２及び１５と第２絶縁層２２及び２５とは、物性が異なる。第１絶縁層１２及び１５と第２絶縁層２２及び２５とは、例えばエポキシ系樹脂から形成されるが、異なる絶縁性樹脂から形成されてもよい。

【0038】

（弾性率、伸縮率）
第２絶縁層２２及び２５の弾性率は、第１絶縁層１２及び１５の弾性率より低い。例えば、第１絶縁層１２及び１５の弾性率は１０ＧＰａ以上１１．５ＧＰａ以下、第２絶縁層２２及び２５の弾性率は０．０５ＧＰａ以上５．２ＧＰａ以下とすることができる。また、第２絶縁層２２及び２５の伸縮率は、第１絶縁層１２及び１５の伸縮率より高い。例えば、第１絶縁層１２及び１５の伸縮率は１％以上５％以下、第２絶縁層２２及び２５の伸縮率は１０％以上５０％以下とすることができる。

【0039】

このような物性により、配線基板１０において、第２絶縁層２２及び２５が設けられている第２領域１０Ｂは、第１絶縁層１２及び１５が設けられている第１領域１０Ａよりも折り曲げに適している。折り曲げの一例を図２に示す。図２は、図１に示す半導体装置において配線基板の第２領域を折り曲げた様子を例示する断面図である。図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の拡大図である。

【0040】

図２（ａ）に示すように、図１に示す半導体装置１は、例えば、配線基板１０の各々の第１領域１０Ａが対向するように第２領域１０Ｂを折り曲げることができる。また、半導体装置１は、配線基板１０の第２領域１０Ｂを折り曲げた状態を保持したままで使用することができる。

【0041】

なお、図２（ｂ）に示すように、第１絶縁層１２と第２絶縁層２２との境界、及び第１絶縁層１５と第２絶縁層２５との境界には、凹凸構造が形成されている。この凹凸構造により生じるアンカー効果により、第１絶縁層１２と第２絶縁層２２、及び第１絶縁層１５と第２絶縁層２５は、良好な密着性を得ている。そのため、図２（ａ）のように第２領域１０Ｂを曲げた場合でも、第２領域１０Ｂと第１領域１０Ａとの境界で、第１絶縁層１２と第２絶縁層２２及び第１絶縁層１５と第２絶縁層２５が剥離することを抑制できる。特に、この凹凸構造の粗度がＲａ２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下である場合、特に良好な密着性が得られる。

【0042】

（熱膨張係数）
第１絶縁層１２及び１５の熱膨張係数は、第２絶縁層２２及び２５の熱膨張係数より低い。例えば、第１絶縁層１２及び１５の熱膨張係数は１０ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下、第２絶縁層２２及び２５の熱膨張係数は６０ｐｐｍ／℃以上１５０ｐｐｍ／℃以下とすることができる。

【0043】

一般に、半導体チップがシリコンから形成されている場合の熱膨張係数は６ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃以下程度であり、配線層が銅から形成されている場合の熱膨張係数は１６ｐｐｍ／℃以上１７ｐｐｍ／℃以下程度であり、いずれも比較的小さな値を示す。そのため、半導体チップを実装する領域に位置する絶縁層の熱膨張係数が高いと、熱による絶縁層の収縮が大きくなる。そのため、半導体チップの実装時に半導体チップの電極と配線基板のパッドとなる配線層との位置ずれが生じたり、ビア配線の底部が絶縁層と剥離する所謂ハローイングが生じたりするおそれが高くなる。

【0044】

しかし、配線基板１０では、半導体チップ４０を実装する第１領域１０Ａの第１絶縁層１２及び１５の熱膨張係数が低い。そのため、半導体チップ４０の実装時に半導体チップ４０の電極４１と配線基板１０の第１配線層１７との位置ずれが生じたり、ビア配線１３及び１６の底部でハローイングが生じたりするおそれを抑制できる。すなわち、配線基板１０は、屈曲可能であり、かつ信頼性が高い。

【0045】

（配線の密度）
図３は、第１配線層及び第２配線層を模式的に示した平面図である。図３に示すように、第１領域１０Ａでは、第２領域１０Ｂよりも高密度の配線が可能である。すなわち、第１領域１０Ａにおける第１配線層１４のライン／スペースは、第２領域１０Ｂにおける第２配線層２４のライン／スペースよりも小さくできる。例えば、第２配線層２４のライン／スペースは１０μｍ／１０μｍ程度、第１配線層１４のライン／スペースは２μｍ／２μｍ程度とすることができる。

【0046】

そのため、第１領域１０Ａには、狭ピッチの半導体チップ４０を実装可能である。このような配線密度の違いは、第１絶縁層１２及び１５の含有するフィラーの粒径が、第２絶縁層２２及び２５が含有するフィラーの粒径より小さいため、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとで配線パターンの設計ルールが異なる結果として生じる。

【0047】

なお、ライン／スペースにおけるラインとは配線幅を表し、スペースとは隣り合う配線同士の間隔（配線間隔）を表す。例えば、ライン／スペースが２μｍ／２μｍと記載されていた場合、配線幅が２μｍで、かつ隣り合う配線同士の配線間隔が２μｍであることを表す。必ずしも配線幅と配線間隔とを等しくしなくてもよい。

【0048】

また、第１配線層１４のライン／スペースを、第２配線層２４のライン／スペースよりも小さくすることで、設計自由度を高めることができる。なお、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとの境界において、第１配線層１４と第２配線層２４は、図３（ａ）に示すようにテーパー状に太さが切り替わってもよいし、図３（ｂ）に示すように階段状に太さが切り替わってもよい。

【0049】

なお、図３の説明は第１配線層１４及び第２配線層２４を例にして行ったが、図３に関する上記の説明は、第１配線層１１及び第２配線層２１、並びに第１配線層１７及び第２配線層２７にも当てはまる。

【0050】

（誘電率、誘電正接）
第２絶縁層２２及び２５の含有するフィラーの粒径は、第１絶縁層１２及び１５が含有するフィラーの粒径より大きい。そのため、第２絶縁層２２及び２５の誘電率及び誘電正接は、第１絶縁層１２及び１５の誘電率及び誘電正接より低くなる。

【0051】

このような物性により、配線基板１０において、第２絶縁層２２及び２５が設けられている第２領域１０Ｂは、第１絶縁層１２及び１５が設けられている第１領域１０Ａよりも、信号の高速伝送に適している。すなわち、第１領域１０Ａに実装された半導体チップ４０に入出力される信号は、誘電率及び誘電正接が小さな第２領域１０Ｂを伝わるため、信号の高速伝送が可能である。

【0052】

［半導体装置の製造方法］
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図４～図６は、本実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。本実施の形態では、支持体上に１個の半導体装置を作製し支持体を除去する工程の例を示すが、支持体上に半導体装置となる複数の部分を作製し支持体を除去後個片化して各半導体装置とする工程としてもよい。

【0053】

まず、図４（ａ）に示す工程では、最外層が金属箔である支持体５００を準備する。支持体５００には、第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂが予め画定されている。ここでは、一例として、基部５１０上にキャリア付き金属箔５２０が積層された支持体５００を準備する。そして、支持体５００上の第２領域１０Ｂに所定パターンの第２配線層２１を形成し、支持体５００上の第１領域１０Ａにベタパターンの犠牲パターン７１を形成する。第２配線層２１及び犠牲パターン７１の材料としては、例えば、銅を用いることができる。

【0054】

支持体５００の厚さは、例えば１８～１００μｍ程度とすることができる。基部５１０としては、例えば、ガラス、金属、セラミック等を用いることができる。キャリア付き金属箔５２０は、銅等の金属箔からなる厚さ１０～５０μｍ程度の厚箔（キャリア箔）上に、剥離層を介して、銅等の金属箔からなる厚さ１．５～５μｍ程度の薄箔が剥離可能な状態で貼着されたものである。

【0055】

第２配線層２１及び犠牲パターン７１は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。例えば、まず、支持体５００のキャリア付き金属箔５２０の上面全体に、無電解めっき法又はスパッタ法により、銅等からなるシード層を形成する。次に、シード層上に、第２配線層２１及び犠牲パターン７１を形成する位置に開口部を備えたレジスト層を形成する。そして、シード層を給電層に利用した電解めっき法により、レジスト層の開口部内に銅等を析出し電解めっき層を形成する。次に、レジスト層を剥離し、さらに電解めっき層をマスクとして電気めっき層から露出するシード層をエッチングにより除去する。これにより、シード層上に電解めっき層が積層された第２配線層２１及び犠牲パターン７１が形成される。

【0056】

次に、図４（ｂ）に示す工程では、例えば、支持体５００上の第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂに、第２配線層２１及び犠牲パターン７１を被覆するように半硬化状態のフィルム状の樹脂をラミネートし、硬化させて第２絶縁層２２０ａを形成する。或いは、フィルム状の樹脂のラミネートに代えて、液状又はペースト状の樹脂を塗布後、硬化させて第２絶縁層２２０ａを形成してもよい。第２絶縁層２２０ａは、最終的に第２絶縁層２２の第１層２２ａとなる層である。したがって、第２絶縁層２２０ａの材料には、第１絶縁層１２及び１５を形成する材料よりも、弾性率が低く、伸縮率が高く、かつ熱膨張係数が高い材料を使用する。

【0057】

次に、図４（ｃ）に示す工程は、第２配線層２１及び犠牲パターン７１の上面が露出するまで図４（ｂ）に示す第２絶縁層２２０ａの上面を研磨する。これにより、支持体５００上の第２領域１０Ｂに、第２配線層２１の上面を露出し側面を被覆する第２絶縁層２２の第１層２２ａが形成される。研磨には、例えば、ＣＭＰ法（chemical mechanical polishing法）やブラスト処理等を用いることができる。第１層２２ａの上面は、例えば、第２配線層２１及び犠牲パターン７１の上面と面一とすることができる。

【0058】

次に、図４（ｄ）に示す工程は、図４（ｃ）に示す犠牲パターン７１をエッチングにより除去する。具体的には、例えば、第２配線層２１の上面にエッチングマスクを形成した後、ウェットエッチングにより犠牲パターン７１を除去する。その後、エッチングマスクを除去する。犠牲パターン７１が銅である場合には、例えば、塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液、過硫酸アンモニウム水溶液等を用いたウェットエッチングにより除去できる。

【0059】

次に、図４（ｅ）に示す工程は、支持体５００上の第１領域１０Ａに所定パターンの第１配線層１１を形成し、支持体５００上の第２領域１０Ｂに第１層２２ａの上面及び第２配線層２１の上面を被覆するベタパターンの犠牲パターン７２を形成する。第１配線層１１及び犠牲パターン７２の材料としては、例えば、銅を用いることができる。第１配線層１１及び犠牲パターン７２は、例えば、セミアディティブ法により形成することができる。

【0060】

次に、図５（ａ）に示す工程は、例えば図４（ｂ）に示す工程と同様の方法で、支持体５００上の第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂに、第１配線層１１及び犠牲パターン７２を被覆するように第１絶縁層１２０ａを形成する。第１絶縁層１２０ａは、最終的に第１絶縁層１２となる層である。したがって、第１絶縁層１２０ａの材料には、第２絶縁層２２及び２５を形成する材料よりも、弾性率が高く、伸縮率が低く、かつ熱膨張係数が低い材料を使用する。

【0061】

次に、図５（ｂ）に示す工程は、例えば図４（ｃ）に示す工程と同様の方法で、犠牲パターン７２の上面が露出するまで図５（ａ）に示す第１絶縁層１２０ａの上面を研磨する。これにより、支持体５００上の第１領域１０Ａに、第１配線層１１の上面及び側面を被覆する第１絶縁層１２が形成される。第１絶縁層１２上面は、例えば、犠牲パターン７２の上面と面一とすることができる。

【0062】

次に、図５（ｃ）に示す工程は、例えば図４（ｄ）に示す工程と同様の方法で、図５（ｂ）に示す犠牲パターン７２をエッチングにより除去する。

【0063】

次に、図５（ｄ）に示す工程は、例えば図４（ｂ）に示す工程と同様の方法で、第１領域１０Ａの第１絶縁層１２上、並びに、第２領域１０Ｂの第２配線層２１及び第１層２２ａ上に、第２絶縁層２２０ｂを形成する。第２絶縁層２２０ｂは、最終的に第２絶縁層２２の第２層２２ｂとなる層である。したがって、第２絶縁層２２０ｂの材料には、第１絶縁層１２及び１５を形成する材料よりも、弾性率が低く、伸縮率が高く、かつ熱膨張係数が高い材料を使用する。

【0064】

次に、図５（ｅ）に示す工程は、例えば図４（ｃ）に示す工程と同様の方法で、第１絶縁層１２の上面が露出するまで図５（ｄ）に示す第２絶縁層２２０ｂの上面を研磨する。これにより、第２領域１０Ｂに、第１層２２ａ上に第２層２２ｂが積層された第２絶縁層２２が形成される。第２層２２ｂの上面は、例えば、第１絶縁層１２の上面と面一とすることができる。

【0065】

次に、図６（ａ）に示す工程は、第１領域１０Ａに、第１絶縁層１２を貫通し、第１配線層１１の上面を露出するビアホール１２ｘを形成する。そして、例えば、セミアディティブ法により、ビアホール１２ｘを充填するビア配線１３を形成する。ビア配線１３は、先端側が第１絶縁層１２の上面よりも突出するように形成してもよい。この場合、ＣＭＰ等によりビア配線１３の第１絶縁層１２の上面から突出する部分を除去して平坦化する。これにより、第１絶縁層１２の上面とビア配線１３の上面とは、面一となる。

【0066】

次に、図６（ｂ）に示す工程は、例えば図４（ａ）～図６（ａ）と同様の方法で、第１配線層１４、第１絶縁層１５、ビア配線１６、第１配線層１７、及び第２配線層２４、第２絶縁層２５、第２配線層２７を形成する。

【0067】

次に、図６（ｃ）に示す工程は、第１絶縁層１５の上面に、第１配線層１７を覆うように、開口部３１ｘを備えたソルダーレジスト層３１を形成する。これにより、支持体５００上に配線基板１０が完成する。その後、配線基板１０上に半導体チップ４０を実装する。ソルダーレジスト層３１は、例えば、液状又はペースト状の感光性のエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂を、第１配線層１７を被覆するように第１絶縁層１５の上面にスクリーン印刷法、ロールコート法、又は、スピンコート法等で塗布することにより形成できる。次に、ソルダーレジスト層３１を露光及び現像することで、ソルダーレジスト層３１に第１配線層１７の上面の一部を露出する開口部３１ｘを形成する。半導体チップ４０は、リフロー等により、配線基板１０上に実装することができる。半導体チップ４０の電極４１は、接合部５０を介して、開口部３１ｘから露出する第１配線層１７と電気的に接続される。

【0068】

次に、図６（ｄ）に示す工程は、図６（ｃ）に示す構造体から支持体５００を除去する。例えば、キャリア付き金属箔５２０が薄箔上に剥離層を介して厚箔が貼着された構造の場合は、支持体５００に機械的な力を加え、キャリア付き金属箔５２０の薄箔と厚箔との界面を剥離する。厚箔は、剥離層とともに薄箔から容易に剥離する。その後、エッチングにより薄箔を除去する。これにより、半導体装置１が完成する。

【0069】

なお、図４（ａ）に示す工程において、犠牲パターン７１の表面に粗化処理を施し、犠牲パターン７１の表面に凹凸構造を形成することが好ましい。これにより、図４（ｄ）に示す工程において、第１層２２ａの側面に犠牲パターン７１の凹凸構造が転写される。そのため、図５（ｃ）に示す工程において、第１層２２ａの側面と第１絶縁層１２の側面の下方との境界は図２（ｂ）に示した構造となり、アンカー効果により、第１層２２ａの側面と第１絶縁層１２の側面の下方との密着性を向上できる。

【0070】

同様に、図４（ｅ）に示す工程において、犠牲パターン７２の表面に粗化処理を施し、犠牲パターン７２の表面に凹凸構造を形成することが好ましい。これにより、図５（ｃ）に示す工程において、第１層２２ａの上面より上側に位置する第１絶縁層１２の側面に犠牲パターン７２の凹凸構造が転写される。そのため、図５（ｅ）に示す工程において、第２層２２ｂの側面と第１絶縁層１２の側面の上方との境界は図２（ｂ）に示した構造となり、アンカー効果により、第２層２２ｂの側面と第１絶縁層１２の側面の上方との密着性を向上できる。

【0071】

このように、犠牲パターン７１及び７２の表面に粗化処理を施し、犠牲パターン７１及び７２の表面に凹凸構造を形成することにより、第１絶縁層１２と第２絶縁層２２との密着性を向上できる。第１絶縁層１５と第２絶縁層２５についても同様である。粗化処理の方法としては、化学粗化や物理粗化（ウェットブラスト）が挙げられる。なお、第１配線層及び第２配線層には、粗化処理を施さなくてもよい。

【0072】

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 半導体装置
１０ 配線基板
１０Ａ 第１領域
１０Ｂ 第２領域
１１，１４，１７ 第１配線層
１２，１５，１２０ａ 第１絶縁層
１２ｘ，１５ｘ ビアホール
１３，１６ ビア配線
２１，２４，２７ 第２配線層
２２，２５，２２０ａ，２２０ｂ 第２絶縁層
２２ａ，２５ａ 第１層
２２ｂ，２５ｂ 第２層
３１ ソルダーレジスト層
３１ｘ 開口部
４０ 半導体チップ
４１ 電極
５０ 接合部
７１，７２ 犠牲パターン
５００ 支持体
５１０ 基部
５２０ キャリア付き金属箔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】