專利名稱：互連襯底和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于承載半導(dǎo)體芯片的互連襯底以及使用這種互連襯底的半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
近年，作為由于半導(dǎo)體器件的高性能設(shè)計(jì)、多功能設(shè)計(jì)和高密度設(shè)計(jì)引起的端子數(shù)量的增加和更窄的間距的結(jié)果，在其上貼裝半導(dǎo)體器件的用于封裝的互連襯底比以前更需要提供高密度和精細(xì)窄間距設(shè)計(jì)。
迄今為止，一種內(nèi)建印制襯底(build-up printed substrate)作為廣泛應(yīng)用的用于封裝的互連襯底經(jīng)常被提及，這種襯底是一種多層互連襯底。在這種內(nèi)建印制襯底中，樹脂層作為基底核心襯底形成在其上形成有互連的玻璃環(huán)氧樹脂印制襯底的兩個(gè)表面上，并且在這些樹脂層內(nèi)，通過光刻工藝和激光工藝形成通路孔，然后通過鍍的工藝和光刻工藝形成互連層和通路導(dǎo)體。多層互連結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需求通過重復(fù)樹脂層形成步驟和互連層與通路導(dǎo)體形成步驟來形成。
然而，該內(nèi)建印制襯底具有如下問題由于使用低耐熱的玻璃環(huán)氧樹脂印制襯底作為基底核心襯底，在多層結(jié)構(gòu)的形成和半導(dǎo)體芯片的運(yùn)載過程中由于受熱而易于產(chǎn)生變形，諸如收縮、翹曲、波狀。
另一方面，JP2000-3980A(專利文獻(xiàn)1)公開了一種用于封裝的互連襯底，在該互連襯底中，內(nèi)建層疊結(jié)構(gòu)形成在由金屬片制成的基本襯底上。
圖9(a)到圖9(d)的每一個(gè)都示出了該用于封裝的互連襯底的制造工藝圖。首先，如圖9(a)所示，絕緣層502形成在金屬片501上，通路孔503形成在該絕緣層502中。接下來，如圖9(b)所示，互連圖形504形成在其中形成有通路孔503的絕緣層502上。接下來，如圖9(c)所示，絕緣層506形成在互連圖形504上，并且達(dá)到互連圖形504的倒裝芯片焊盤部分505形成在該絕緣層506中。最后，如圖9(d)所示，從下表面一側(cè)開始蝕刻金屬片501，并形成襯底加固體507和外部電極端子508。
然而，由于在該用于封裝的互連襯底中，外部電極端子508是通過金屬片501的蝕刻形成的，所以由于受蝕刻期間側(cè)面蝕刻的質(zhì)量控制的限制，難以使外部電極端子508之間的間距變窄。此外，當(dāng)該用于封裝的互連襯底被貼裝到外部板和器件上時(shí)，在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)力集中在外部電極端子508和絕緣層502之間的界面上，因此引起易于出現(xiàn)開路故障的問題，因此，不能獲得足夠的可靠性。
在JP2002-198462A(專利文獻(xiàn)2)中公開了能夠解決傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問題的用于封裝的互連襯底。
將通過使用圖10(a)和圖(b)來描述這種基本結(jié)構(gòu)和它的制造方法。首先，電極602形成在由金屬片等制成的支撐板601上，并且形成絕緣層603從而覆蓋該電極。接下來，達(dá)到電極602的通路孔604形成在該絕緣層603中，并且形成互連605從而掩埋該通路孔。該互連605通過掩埋在通路孔中的導(dǎo)體連接到電極602(圖10(a))。多層互連結(jié)構(gòu)可以通過按要求重復(fù)用于形成絕緣層、通路孔和互連的步驟來形成。接下來，如果10(b)所示，通過使用蝕刻法選擇性地去除部分支撐板601來暴露出電極602，并形成支撐體606?；ミB襯底607可以使用這種方式來形成。盡管在此描述了形成焊盤狀電極圖形的情況，但是也能以同樣的方式形成線性互連圖形。
可以通過在支撐體606中使用諸如金屬的耐熱材料來抑制互連襯底的熱變形，并且可以通過為絕緣層使用具有所需機(jī)械強(qiáng)度的樹脂材料來獲得強(qiáng)度極好的互連襯底。此外，因?yàn)樵谥T如電極和互連的導(dǎo)體層的周圍被掩埋在絕緣層中的狀態(tài)下，下表面是暴露的，所以在貼裝期間施加在導(dǎo)體層上的應(yīng)力被抑制，因此可以增加貼裝的可靠性。
同時(shí)，在JP2004-179647A(專利文獻(xiàn)3)中公開了適用于上述互連襯底的絕緣層材料。為了提供具有高可靠性的互連襯底和半導(dǎo)體封裝的目的，其中抑制了由于重復(fù)施加熱應(yīng)力而形成裂紋，該文獻(xiàn)公開了如下絕緣層，其具有3到100μm的膜厚、在23℃時(shí)不低于80MPa的斷裂強(qiáng)度、以及當(dāng)用″a″表示在-65℃時(shí)的斷裂強(qiáng)度和用″b″表示在150℃時(shí)的斷裂強(qiáng)度時(shí)不大于4.5的比值(a/b)。除此之外，指定了在150℃時(shí)的彈性模量優(yōu)選地不小于2.3GPa。此外，該文獻(xiàn)公開了當(dāng)用″c″表示在-65℃時(shí)的彈性模量和用″d″表示在150℃時(shí)的彈性模量時(shí)，比值(c/d)被指定為不大于4.7。此外，此文獻(xiàn)公開了比值(a/b)被指定為不大于2.5或者比值(a/b)被指定為大于2.5但不大于4.5，并且比(a/b)和比(c/d)之差的絕對(duì)值被指定為不大于0.8。
然而，具有如專利文獻(xiàn)2描述的結(jié)構(gòu)的互連襯底仍具有在制造后出現(xiàn)翹曲的問題，盡管其根據(jù)絕緣材料的特性具有很好的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度。例如，從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，在形成其中把對(duì)應(yīng)于目標(biāo)互連襯底的區(qū)域單元作為塊排列在一個(gè)襯底中的塊襯底的情況中，以整個(gè)該塊襯底被彎曲的方式出現(xiàn)翹曲。該塊襯底在制造之后被運(yùn)輸、并且在半導(dǎo)體芯片貼裝在塊襯底上之后被切割并分成對(duì)應(yīng)于目標(biāo)互連襯底的單個(gè)的目標(biāo)封裝。在那種情況下，塊襯底的翹曲降低了運(yùn)輸效率，并且難以執(zhí)行半導(dǎo)體襯底的精確貼裝，因此引起了在生產(chǎn)能力、成品率和連接可靠性的降低。
發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供具有足夠機(jī)械強(qiáng)度但是彎曲被控制的互連襯底以及使用該互連襯底的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明包括項(xiàng)目1到22中描述的以下方面。
1.一種互連襯底，包括基底絕緣膜，在其下表面中具有凹陷部，位于凹陷部中的第一互連，形成在基底絕緣膜中的通路孔，以及第二互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到第一互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上，其中該互連襯底包括由第一互連形成的第一互連圖形，其至少包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的線性圖形，以及翹曲控制圖形，其位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中，并且以抑制互連襯底在第一方向的兩側(cè)向底側(cè)翹曲的方式形成。
2.根據(jù)項(xiàng)目1所述的互連襯底，其中第一互連圖形具有沿第二方向延伸的Y分量與沿第一方向延伸的X分量的大于1的分量比(Y/X)，并且翹曲控制圖形具有Y分量與X分量的小于1的分量比(Y/X)。
3.一種互連襯底，包括基底絕緣膜，在其下表面中具有凹陷部，位于凹陷部中的第一互連，形成在基底絕緣膜中的通路孔，以及第二互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到第一互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上，其中該互連襯底包括由第一互連形成的第一互連圖形，其至少包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的線性圖形并且具有沿第二方向延伸的Y分量與沿第一方向延伸的X分量的大于1的分量比(Y/X)，以及翹曲控制圖形，其位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中，并且具有Y分量與X分量的小于1的分量比(Y/X)。
4.根據(jù)項(xiàng)目1、2或者3所述的互連襯底，其中第一互連圖形具有沿第一方向延伸的線性圖形和沿第二方向延伸的線性圖形的總和與整個(gè)第一互連圖形的不小于60％的面積比。
5.根據(jù)項(xiàng)目2到4中的任何一個(gè)所述的互連襯底，其中第一互連圖形的分量比(Y/X)不小于55/45。
6.根據(jù)項(xiàng)目1到5中的任何一個(gè)所述的互連襯底，其中翹曲控制圖形是垂直于第二方向的線性圖形或者線與間隔圖形。
7.根據(jù)項(xiàng)目1到6中的任何一個(gè)所述的互連襯底，其中翹曲控制圖形由與第一互連圖形相同的材料制成，并且與第一互連圖形具有相同的厚度。
8.根據(jù)項(xiàng)目1到7中的任何一個(gè)所述的互連襯底，其中翹曲控制圖形至少包括由位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中的虛擬互連形成的圖形。
9.一種包括襯底區(qū)域單元的互連襯底，襯底區(qū)域單元對(duì)應(yīng)于根據(jù)項(xiàng)目1到8中的任何一個(gè)所述的互連襯底，其中這些襯底區(qū)域單元形成為以塊排列。
10.根據(jù)項(xiàng)目9描述的互連襯底，在襯底區(qū)域單元的陣列區(qū)域的外圍部分中，還包括位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中的塊圖形。
11.根據(jù)項(xiàng)目10描述的互連襯底，其中塊圖形由與第一互連圖形相同的材料制成，并且與第一互連圖形具有相同的厚度。
12.根據(jù)項(xiàng)目9、10或者11描述的互連襯底，包括第一翹曲控制圖形和第二翹曲控制圖形作為翹曲控制圖形，其中第一翹曲控制圖形由位于襯底區(qū)域單元內(nèi)的虛擬互連形成，第二翹曲控制圖形位于襯底區(qū)域單元的陣列區(qū)域的外圍部分中。
13.根據(jù)項(xiàng)目12描述的互連襯底，其中第二翹曲控制圖形包括如下圖形，在該圖形中，以塊排列包括垂直于第二方向的線與間隔圖形的區(qū)域單元。
14.根據(jù)項(xiàng)目1到13中的任何一個(gè)描述的互連襯底，其中第一互連的下表面與基底絕緣膜的下表面齊平。
15.根據(jù)項(xiàng)目1到13中的任何一個(gè)描述的互連襯底，其中第一互連的下表面處于基底絕緣膜的下表面之上的位置。
16.根據(jù)項(xiàng)目1到15中的任何一個(gè)描述的互連襯底，其中基底絕緣膜由耐熱樹脂制成。
17.根據(jù)項(xiàng)目1到15中的任何一個(gè)描述的互連襯底，其中基底絕緣膜由纖維加固樹脂復(fù)合材料制成。
18.根據(jù)項(xiàng)目1到17中的任何一個(gè)描述的互連襯底，還包括阻焊劑層，其以覆蓋第二互連的一部分并且使其剩余部分暴露的方式來形成。
19.根據(jù)項(xiàng)目1到17中的任何一個(gè)描述的互連襯底，還包括一個(gè)或者多個(gè)互連結(jié)構(gòu)層，其包括位于基底絕緣膜的上表面?zhèn)鹊慕^緣層、在絕緣層中形成的通路孔、以及經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到下層互連并且形成在絕緣層的上表面上的上層互連。
20.根據(jù)項(xiàng)目19描述的互連襯底，還包括阻焊劑層，其以覆蓋上層互連的一部分并且使其剩余部分暴露的方式來形成。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括根據(jù)項(xiàng)目1到20中的任何一個(gè)描述的互連襯底和貼裝在該互連襯底上的半導(dǎo)體芯片。
22.根據(jù)項(xiàng)目21描述的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體芯片貼裝在互連襯底的下表面?zhèn)?，并且連接到第一互連。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具有足夠機(jī)械強(qiáng)度但翹曲被控制的互連襯底。結(jié)果，半導(dǎo)體芯片貼裝步驟中的可轉(zhuǎn)移性得以改善并且生產(chǎn)率能夠改善。同時(shí)，可以提供具有高可靠性的半導(dǎo)體器件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的實(shí)施例的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的另一實(shí)施例的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的另一實(shí)施例的截面圖；圖4(a)和4(b)是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的另一實(shí)施例的平面圖；圖5(a)和5(b)是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的另一實(shí)施例的部分放大的視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實(shí)施例的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施例的截面圖；圖8(a)到8(e)是根據(jù)本發(fā)明的互連襯底的制造工藝的截面圖；圖9(a)到9(d)是傳統(tǒng)互連襯底的說明圖；圖10(a)和10(b)是互連襯底的基本結(jié)構(gòu)的說明圖；圖11(a)和11(b)是用來解釋本發(fā)明中圖形的X分量和Y分量的平面圖；以及圖12(a)和12(b)是用來解釋本發(fā)明中圖形的邊界的平面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將會(huì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
互連襯底的基本結(jié)構(gòu)首先，將通過使用圖1所示的實(shí)施例來描述本發(fā)明的互連襯底的基本結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的互連襯底具有基底絕緣膜111、位于該基底絕緣膜的下表面一側(cè)的下層互連112、形成在基底絕緣膜中的通路孔113和經(jīng)由該通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到下層互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上的上層互連114。下層互連112位于基底絕緣膜111的下表面的凹陷部111a內(nèi)。在基底絕緣膜111上，以使上層互連114的一部分暴露并且覆蓋其剩余部分的方式形成阻焊劑層115，暴露的部分可以用作焊盤電極。在需要時(shí)提供阻焊劑層115并且可以被省略。
因?yàn)楸景l(fā)明的互連襯底中的下層互連112是以掩埋基底絕緣膜111的下表面的凹陷部111a的方式提供的，因此減小了施加于下層互連的應(yīng)力和應(yīng)變，從而應(yīng)力集中可以被減小，并且由此可以得到高的連接可靠性。該下層互連的寬度可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在例如10到500μm的范圍內(nèi)。該寬度可以優(yōu)選地設(shè)定在15到500μm的范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地在20到100μm的范圍內(nèi)，并且典型地在20到40μm的范圍內(nèi)。
從生產(chǎn)率和易于處理的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地以平板的形式提供這樣的互連襯底，其中形成對(duì)應(yīng)于目標(biāo)互連襯底的區(qū)域單元使其以塊排列在一個(gè)襯底內(nèi)(下文中稱作塊襯底)。同時(shí)，從半導(dǎo)體芯片的貼裝期間的可操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，所有這些區(qū)域單元在相同方向上排列是優(yōu)選的。
然而，在這樣的塊襯底中，當(dāng)其不具有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)易于產(chǎn)生諸如翹曲和波狀的襯底變形。特別地，易于產(chǎn)生如下翹曲，該翹曲以在下層互連形成側(cè)上形成凹谷的方式彎曲，并且這樣的翹曲的發(fā)生顯著降低了塊襯底的可轉(zhuǎn)移性以及在貼裝半導(dǎo)體芯片步驟中的芯片貼裝精確度。具體地，當(dāng)為了在形成下層互連的一側(cè)的塊襯底的表面上貼裝半導(dǎo)體芯片時(shí)，襯底以形成下層互連的一側(cè)面向上方的方式擺放，在X-Y直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，存在在Y方向上形成的多個(gè)下層互連的情況下，襯底以其在X方向上的兩側(cè)升高的方式翹曲。
認(rèn)為塊襯底的這種翹曲是由如下事實(shí)引起的，即基底絕緣膜111的下表面一側(cè)上的凹陷部111a中的下層互連112的排列不均勻地提供給基底絕緣膜的下表面一側(cè)。認(rèn)為在制造工藝期間施加的熱和壓力產(chǎn)生的應(yīng)力不均勻地分布在基底絕緣膜內(nèi)的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)龋@產(chǎn)生了引起襯底中的翹曲的應(yīng)變。因?yàn)橄聦踊ミB是以掩埋基底絕緣膜的下表面內(nèi)的凹陷部的方式提供的，所以不但互連的上表面，而且互連的側(cè)表面的周圍也與基底絕緣膜接觸，因此與絕緣膜的接觸面積很大，因而整個(gè)基底絕緣膜上的應(yīng)變?cè)黾印?br>
為了防止這樣的襯底翹曲，在本發(fā)明中提供了翹曲控制圖形，這將會(huì)在稍后描述。該翹曲控制圖形可以通過位于基底絕緣膜的下表面的凹陷部中的圖形來形成(下文中稱為凹陷部內(nèi)圖形)。具體地，該翹曲控制圖形可以通過虛擬互連的圖形來形成，并且在需要時(shí)由位于形成下層互連的區(qū)域的外圍部分中的支撐圖形來形成。由于構(gòu)圖可以與下層互連同時(shí)進(jìn)行，所以這些圖形可以容易地形成。
為了防止由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的支撐體引起襯底的變形，在本發(fā)明中，能夠在互連襯底的外圍部分中提供具有塊圖形的支撐圖形來代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)的支撐體。因?yàn)闃?gòu)圖可以與下層互連同時(shí)進(jìn)行，所以能夠以與互連的形成同樣的精度來形成該支撐圖形，而不添加復(fù)雜的步驟。因?yàn)閭鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)的支撐體形成在互連襯底的外圍邊緣區(qū)域的整個(gè)表面上，易于產(chǎn)生由支撐體的材料與基底絕緣膜的材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)變，從而引起襯底變形。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的支撐圖形具有由多個(gè)支撐區(qū)域單元形成的塊圖形，所以它能夠有效地抑制諸如波狀的襯底變形，同時(shí)加固襯底和增加其形狀保持能力。認(rèn)為這是因?yàn)橛蔁崤蛎浵禂?shù)的差異引起的應(yīng)力被塊圖形適當(dāng)?shù)胤稚⒘?。組成該支撐圖形的每一個(gè)支撐區(qū)域單元可以形成為實(shí)體圖形。然而，如接下來將要描述的，由具有方向性的圖形，諸如線與間隔的圖形形成的支撐區(qū)域單元可以作為用于抑制下層互連引起的上述翹曲的翹曲控制圖形。
如圖1所示，在位于基底絕緣膜111的下表面的凹陷部111a內(nèi)的互連112中，該互連的下表面是暴露的，其位于基底絕緣膜的下表面上方并且組成了互連襯底的下表面的一部分。也就是說，在互連襯底的基底絕緣膜的下表面上形成了凹陷部，下層互連的下表面構(gòu)成了凹陷部的下表面。下層互連的下表面構(gòu)成凹陷部的下表面處的凹陷部的深度例如可以設(shè)定在大約0.5到10μm。使用該凹陷部，能夠防止凸點(diǎn)位置的偏差或者其錯(cuò)位，其結(jié)果是能夠在具有窄間距焊盤的半導(dǎo)體芯片的連接中增加位置精準(zhǔn)度和可靠性。如果凹陷部太淺，則不能充分得到上述效果。如果凹陷部太深，則充分的連接變得困難，并且在要提供底部填充的情況中，底部填充會(huì)變得困難。
下層互連112可以由金屬制成，諸如Cu、Ni、Au、Al、Pd和Ag，并且下層互連的厚度例如可以設(shè)定在2到20μm。下層互連可以具有層疊結(jié)構(gòu)。在圖1中，下層互連112具有在下層側(cè)具有蝕刻阻擋層112a的兩層結(jié)構(gòu)。該蝕刻阻擋層由例如Ni、Au或者Pd制成，并且可以防止在支撐板的蝕刻去除步驟中下層互連的蝕刻，這將會(huì)在隨后描述。
從要求的互連襯底特性以及膜材料的強(qiáng)度、可加工性和制備等觀點(diǎn)出發(fā)，基底絕緣膜111的厚度例如可以設(shè)定在3到100μm。如果基底絕緣膜的厚度太小，則得到足夠強(qiáng)度變得不可能。如果基底絕緣膜的厚度太大，則通路孔的微加工可操作性將降低。根據(jù)期望的特性，諸如耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，基底絕緣膜的材料可以從各種樹脂和樹脂合成材料中選擇。
通路孔113形成在基底絕緣膜111的凹陷部111a上方的區(qū)域中。根據(jù)半導(dǎo)體封裝的類型，通路孔的直徑例如設(shè)定在大約30到80μm。在通路孔內(nèi)部，掩埋導(dǎo)電材料使其與下層互連連接。
在基底絕緣膜111的上表面上形成上層互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)電材料導(dǎo)通到下層互連。該上層互連可以與通路孔內(nèi)的導(dǎo)電材料整體地形成，并且上層互連的厚度例如可以設(shè)定在2到20μm。同時(shí)，在基底絕緣膜111的上表面上，以使上層互連的一部分暴露并且覆蓋其剩余部分的方式來形成阻焊劑115，并且上層互連的暴露的部分形成焊盤電極。阻焊劑層的厚度例如可以設(shè)定在2到40μm。
如圖2所示，本發(fā)明的互連襯底可以具有多層的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中在基底絕緣膜111和上層互連114上形成層間絕緣膜116、通路孔117和第二上層互連118。能夠以與上述的上層互連114相同的方式形成的第二上層互連118經(jīng)由通路孔117內(nèi)的導(dǎo)電材料導(dǎo)通到上述的上層互連114。在層間絕緣層116的上表面上，以使第二上層互連118的一部分暴露并且覆蓋其剩余部分的方式形成阻焊劑115，并且第二上層互連的暴露部分形成焊盤電極。阻焊劑層的厚度例如可以設(shè)定在2到40μm。
除上述的多層互連襯底之外，通過進(jìn)一步提供層間絕緣膜、通路孔和上層互連，本發(fā)明的互連襯底可以具有包含多層層間絕緣膜的多層互連結(jié)構(gòu)。輸入到半導(dǎo)體芯片的信號(hào)的數(shù)量可以通過形成多層互連結(jié)構(gòu)來增加。
如圖3所示，本發(fā)明的互連襯底可以具有下層互連的下表面與基底絕緣膜111的下表面齊平的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)通過使用凸點(diǎn)來貼裝具有窄間距的焊盤的半導(dǎo)體芯片時(shí)，能夠得到用于凸點(diǎn)位置的偏差的足夠裕度，并且連接可靠性可以改善。同時(shí)，本發(fā)明的互連襯底可以具有下層互連的下端從基底絕緣膜的下表面突出的結(jié)構(gòu)。
翹曲控制圖形和支撐圖形如上所述，要由本發(fā)明控制的互連襯底的翹曲被認(rèn)為是由位于基底絕緣膜的下表面的凹陷部中的下層互連的圖形(下文中稱為下層互連圖形)引起的。在下層互連形成的X-Y直角坐標(biāo)系統(tǒng)中的一個(gè)坐標(biāo)分量大于另一個(gè)坐標(biāo)分量的圖形的情況下，易于發(fā)生互連襯底的這種翹曲。也就是說，在圖形的X分量和Y分量中，當(dāng)Y分量與X分量的比(Y/X)(下文中稱為圖形分量比(Y/X))大于1時(shí)，在互連襯底中易于發(fā)生翹曲。
本發(fā)明的圖形的X分量和Y分量分別表示X-Y直角坐標(biāo)系中圖形剖面線的X分量和Y分量。該圖形剖面線對(duì)應(yīng)于凹陷部內(nèi)的圖形部件(例如，下層互連)與基底絕緣膜之間的切線。例如，在圖11(a)所示的圖形中，L1到L4表示剖面線，在圖11(b)所示的圖形中，L1到L8表示剖面線。上述的圖形分量比(Y/X)表示規(guī)定圖形的剖面線的Y分量(絕對(duì)值)的總和與其X分量(絕對(duì)值)的總和的比。
在互連襯底中，下層互連的圖形分量比(Y/X)越大，例如圖形分量比(Y/X)不小于55/45，進(jìn)一步地不小于60/40，尤其不小于70/30，越容易產(chǎn)生翹曲，并且翹曲形成的程度越大。因此，在圖形分量比(Y/X)大于1的情況下，典型是在不小于55/45的情況下，進(jìn)一步是在不小于60/40的情況下，尤其是不小于70/30的情況下，本發(fā)明能夠產(chǎn)生足夠的效果。該圖形分量比(Y/X)的上限例如可以設(shè)定在不大于85/15。如果該比太高，則形成用于制作需要的電路的互連襯底會(huì)變得很困難。
本發(fā)明對(duì)如下互連襯底是有效的在下層互連圖形中，以下層互連圖形的整個(gè)面積為基礎(chǔ)，沿X方向延伸的線性圖形和沿Y方向延伸的線性圖形的總的面積比不小于60％，進(jìn)一步不小于70％，尤其是不小于80％。面積比是基于襯底的平面上由圖形自身占據(jù)的面積的比。也就是說，在襯底的平面上，線性圖形的上述面積比例意味著沿X方向延伸的線性圖形和沿Y方向延伸的線性圖形總的占據(jù)面積與下層互連圖形的整個(gè)占據(jù)面積的比。當(dāng)沿X方向延伸或者沿Y方向延伸的線性圖形與其他的圖形是連續(xù)的時(shí)，兩個(gè)圖形之間的邊界是有關(guān)的線性圖形的寬度方向上的分割線，其是沿X方向和沿Y方向的分割線中的任何一條。圖12(a)和圖12(b)示出了當(dāng)在X方向上或Y方向上延伸的線性圖形和傾斜圖形是連續(xù)的時(shí)的分割線。
在本發(fā)明中，為了抑制由于如上述的下層互連圖形的不均勻的坐標(biāo)分量產(chǎn)生的互連襯底的翹曲，提供了翹曲控制圖形。根據(jù)本發(fā)明的翹曲控制圖形位于基底絕緣膜的下表面的凹陷部中，并且圖形分量比(Y/X)優(yōu)選地小于1。從有效抑制翹曲的觀點(diǎn)出發(fā)，該圖形分量比優(yōu)選地不大于30/70，更優(yōu)選地不大于20/80。特別地，從良好的翹曲控制能力和易于圖形形成的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，可以使用與Y方向交叉的線性圖形形成的翹曲控制圖形，并且典型地，可以使用與Y方向垂直的線性圖形或者線與間隔的圖形(Y分量為0)。因?yàn)榫€與間隔的圖形對(duì)翹曲的抑制有很大的作用，所以能夠使其占據(jù)比相對(duì)的小，并且因而從下層互連的高密度設(shè)計(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，線與間隔的圖形也是有利的。
在本發(fā)明的互連襯底中，凹陷部內(nèi)圖形的圖形分量比(Y/X)，特別是由放置在一起的翹曲控制圖形和下層互連圖形組成的圖形的圖形分量比(Y/X)優(yōu)選地在70/30到30/70的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在65/35到35/65的范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地在60/40到40/60的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地在55/45到45/55的范圍內(nèi)。如果該圖形分量比(Y/X)太高，則不可能得到足夠的圖形控制效果。相反，如果圖形分量比(Y/X)太低，則存在由于翹曲控制圖形引起的翹曲的出現(xiàn)的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的翹曲控制圖形，由于下層互連圖形的不均勻坐標(biāo)分量引起的應(yīng)力可以通過抵消被減弱，互連襯底的翹曲可以被抑制。同時(shí)，認(rèn)為因?yàn)槭褂门c引起翹曲的下層互連相同的方式在基底絕緣膜的下表面?zhèn)壬咸峁┞N曲控制圖形，所以翹曲控制圖形對(duì)抵消應(yīng)力的效果高。因?yàn)榛ミB襯底的翹曲被抑制，所以在貼裝半導(dǎo)體芯片的步驟中互連襯底的轉(zhuǎn)移能力能夠被改善，并且生產(chǎn)量能夠被改善。此外，在半導(dǎo)體芯片的貼裝步驟中，能夠改善貼裝精準(zhǔn)度，其結(jié)果是能夠改善成品率和連接可靠性。
本發(fā)明的互連襯底中的下層互連的面積占據(jù)率優(yōu)選地在5％到70％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在10％到60％的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地在15％到45％的范圍內(nèi)。如果該面積占據(jù)率太低，則得到期望的高密度互連將會(huì)變得不可能。如果該面積占據(jù)率太高，則從加工準(zhǔn)確度的觀點(diǎn)出發(fā)，保證互連線之間的絕緣將會(huì)變得困難。在本發(fā)明的互連襯底中，當(dāng)互連襯底的下層互連具有這樣的面積占據(jù)率時(shí)，翹曲變得易于產(chǎn)生，并且本發(fā)明可以充分展現(xiàn)出翹曲控制圖形對(duì)這樣的翹曲的作用。
面積占據(jù)率指互連襯的平面內(nèi)的一個(gè)分量單元中下層互連占據(jù)的面積與形成下層互連的區(qū)域面積的百分比。形成下層互連的區(qū)域指環(huán)繞下層互連的最小面積的長方形內(nèi)的面積。分量單元指互連襯底或者對(duì)應(yīng)于該互連襯底的襯底區(qū)域的單元，其中該互連襯底用在其上貼裝一個(gè)規(guī)定的半導(dǎo)體芯片或者一組這樣的半導(dǎo)體芯片的目標(biāo)半導(dǎo)體封裝中。
在形成對(duì)應(yīng)于目標(biāo)互連襯底的區(qū)域單元(上述的分量單元)使其以塊排列在襯底上的塊襯底中，凹陷部內(nèi)圖形(包括下層互連、翹曲控制圖形和支撐體圖形)的面積占據(jù)率優(yōu)選地在10％到70％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在20％到60％的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地在25％到50％的范圍內(nèi)。在該情況中的面積占據(jù)率指凹陷部內(nèi)圖形占據(jù)的面積與塊襯底的整個(gè)平面的面積的百分比。如果該面積占據(jù)率太低，則獲得高密度互連將會(huì)變得不可能，并且同時(shí)，足夠的翹曲控制將會(huì)變得困難。如果該面積占據(jù)率太高，則從加工準(zhǔn)確度的觀點(diǎn)出發(fā)，保證互連線之間的絕緣將會(huì)變得困難，并且同時(shí)，諸如互連襯底的波狀的變形變得易于發(fā)生。
上述的翹曲控制圖形可以通過位于基底絕緣膜的下表面的凹陷部中的凹陷部內(nèi)圖形來形成。在該凹陷部內(nèi)圖形中，位于形成下層互連的區(qū)域中的虛擬互連的圖形可以用作翹取控制圖形。此外，如果有必要，在凹陷部內(nèi)圖形中，位于形成下層互連的區(qū)域的外圍部分中的支撐圖形可以用作翹曲控制圖形。
虛擬互連的翹曲控制圖形(第一翹曲控制圖形)可以位于形成下層互連的區(qū)域內(nèi)的空地中。通過在該空地中形成翹曲控制圖形，可以抑制整個(gè)互連襯底的翹曲，并且同時(shí)可以保證均勻的互連分布。結(jié)果，高精確度的下層互連的形成變得可能，并且能夠抑制襯底的平面的諸如波狀的變形。對(duì)于第一翹曲控制圖形，構(gòu)圖可以與下層互連同時(shí)進(jìn)行，并且第一翹曲控制圖形的材料和厚度能夠以與下層互連的材料和厚度相同的方式來設(shè)定。第一翹曲控制圖形的寬度、長度和形狀可以根據(jù)下層互連的圖形來設(shè)定。
另一方面，支撐圖形的翹曲控制圖形(第二翹曲控制圖形)可以位于形成下層互連的區(qū)域的外圍部分中。從改善互連密度的觀點(diǎn)出發(fā)，在不能充分保證提供第一翹曲控制圖形的區(qū)域的情況下，可以通過提供支撐圖形的第二翹曲控制圖形來執(zhí)行有效的翹曲控制。因?yàn)榈诙N曲控制圖形位于形成下層互連的區(qū)域的外圍部分中，所以能夠充分保證該形成區(qū)域，而不限制下層互連的互連密度。對(duì)第二翹曲控制圖形，構(gòu)圖可以與下層互連同時(shí)進(jìn)行，并且第二翹曲控制圖形的材料和厚度能夠以與下層互連的材料和厚度相同的方式來設(shè)定。第二翹曲控制圖形的寬度、長度和形狀可以根據(jù)下層互連和第一翹曲控制圖形的圖形來設(shè)定。對(duì)于第二翹曲控制圖形，圖形密度可以根據(jù)襯底的分量單元(產(chǎn)品部件)內(nèi)的下層互連圖形的圖形密度來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，并且可以通過提供具有至少與下層互連圖形的互連密度相同水平的圖形密度的圖形區(qū)域，來執(zhí)行有效的翹曲控制。
圖4(a)和4(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的互連襯底(塊襯底)的實(shí)施例的平面圖，圖5(a)和5(b)示出了位于互連襯底的外圍區(qū)域202中的支撐圖形。
在該實(shí)施例中，如圖4(a)所示，互連襯底的分量單元201(產(chǎn)品部件)是以塊排列的，并且支撐圖形形成在包圍分量單元的塊陣列的周圍的外圍區(qū)域202中。該支撐圖形具有翹曲控制圖形。互連襯底的分量單元指對(duì)應(yīng)于互連襯底的襯底區(qū)域的單元，該互連襯底用在其上貼裝有一個(gè)規(guī)定的半導(dǎo)體芯片或者一組這樣的半導(dǎo)體芯片的目標(biāo)半導(dǎo)體封裝中。通過在一個(gè)襯底中如此提供對(duì)應(yīng)于目標(biāo)互連襯底的多個(gè)分量單元，在互連襯底的轉(zhuǎn)移期間的處理將會(huì)變得容易，并且同時(shí)半導(dǎo)體封裝的生產(chǎn)率也可以被改善。
位于外圍區(qū)域202中的支撐圖形具有保持互連襯底(塊襯底)形狀的加固體的作用，并且還可以用作轉(zhuǎn)移期間的控制裕度(grippingmargin)和密封期間的嚙住裕度(nipping margin)。如圖4(a)所示，支撐圖形可以形成在塊襯底的外圍邊緣的區(qū)域中。此外，如圖4(b)所示，支撐圖形也可以形成在格子形的區(qū)域中。如上所述，如果支撐圖形形成在形成區(qū)域的整個(gè)表面上，即稱作實(shí)體圖形的圖形，則在襯底中易于產(chǎn)生變形。因此，支撐圖形優(yōu)選地形成為包括多個(gè)圖形單元(支撐區(qū)域單元)的塊圖形。作為該塊圖形，每一個(gè)圖形單元都可以形成為圖5(b)所示的圓形、多邊形等形狀的實(shí)體圖形。此外，如圖5(a)所示，每一個(gè)圖形單元是小的圖形單元的集合是可行的。圖5(a)中所示的后一種形式可以用作翹曲控制圖形。
作為塊襯底的具體的例子，對(duì)于圖4(a)中所示的塊襯底，能夠把塊襯底的輪廓尺寸例如設(shè)定在190mm×65mm，并且襯底分量單元201的輪廓尺寸例如設(shè)定在12mm×13mm。在襯底的外圍區(qū)域202中，圖5(a)中所示的翹曲控制圖形，即包括以塊排列的線與間隔圖形(線寬30μm，間隔寬30μm)的圖形單元301的圖形以包圍以塊排列的襯底分量單元201的方式形成。線與間隔圖形具有抑制由下層互連引起的互連襯底翹曲的作用，并且圖形單元301的塊陣列具有防止由支撐圖形引起襯底平面的變形的作用。在該實(shí)施例中，圖5(b)中所示的塊圖形能夠進(jìn)一步以環(huán)繞以塊排列的襯底分量單元201的方式布置在圖5(a)所示的塊圖形內(nèi)部。這兩種塊圖形的占據(jù)率和部件可以根據(jù)期望的效果來設(shè)定。
在該實(shí)施例中，提供了作為翹曲控制圖形的線與間隔圖形，并且同時(shí)，由多個(gè)圖形單元即塊圖形的集合組成了整個(gè)支撐圖形。如果實(shí)體圖形的支撐體形成在互連襯底的外圍邊緣區(qū)域的整個(gè)表面，那么易于產(chǎn)生襯底平面的變形。然而，可以通過采用這樣的塊圖形來抑制襯底平面的變形。認(rèn)為由圖形單元之間不提供支撐圖形的區(qū)域來釋放應(yīng)力。
互連襯底的翹曲在半導(dǎo)體封裝的制造期間的襯底轉(zhuǎn)移步驟中引起很大問題。尤其是在具有互連襯底的多個(gè)分量單元201的矩形塊襯底在下層互連面向上的情況下在縱向(圖中的X方向)上轉(zhuǎn)移的情況中，如果塊襯底翹曲使得其縱向的兩側(cè)升高，那么使用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移設(shè)備的轉(zhuǎn)移方法，襯底的轉(zhuǎn)移將變得很困難。在發(fā)生這樣的翹曲的情況下，下層互連在Y方向上形成得多，也就是說，下層互連圖形的Y分量大于其X分量(Y/X＞1)。在這樣的塊襯底中，通過在X方向上多形成翹曲控制圖形，也就是說，通過使翹曲控制圖形的X分量大于其Y分量(Y/X＜1)，互連襯底的翹曲可以通過用翹曲控制圖形產(chǎn)生的應(yīng)力抵消下層互連產(chǎn)生的應(yīng)力來抑制。其結(jié)果是，互連襯底的轉(zhuǎn)移可以很容易地進(jìn)行，并且具有很好的準(zhǔn)確度，半導(dǎo)體封裝的生產(chǎn)率能夠被改善，并且產(chǎn)品的可靠性能夠被改善。
基底絕緣膜在下文中，將描述在本發(fā)明中作為基底絕緣膜的優(yōu)選的樹脂材料。
在本發(fā)明中用于基底絕緣膜的材料可以根據(jù)諸如耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度等期望的特性從各種樹脂材料中選擇。例如，從機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，使用在耐熱樹脂內(nèi)包含加固材料的復(fù)合樹脂材料是可行的，優(yōu)選的是纖維加固樹脂復(fù)合材料。由玻璃或者芳族聚酰胺制成的加固纖維可以適合地用作加固材料，并且使用具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度不低于規(guī)定溫度、優(yōu)選地不低于150℃的樹脂作為耐熱樹脂是可行的。玻璃轉(zhuǎn)變溫度是根據(jù)JIS C6481的，并且可以通過DMA(動(dòng)態(tài)機(jī)械分析)方法來測(cè)量。環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、氰酸鹽樹脂和液晶聚合物可以列舉出來作為該耐熱樹脂。從復(fù)合樹脂的制造的觀點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)考慮加固纖維的浸注性(impregnatability)時(shí)，適合使用環(huán)氧樹脂。從通過使用激光等方法形成令人滿意的精細(xì)通路孔的觀點(diǎn)出發(fā)，加固纖維的直徑優(yōu)選地不大于10μm。
通過在考慮到上述樹脂材料制成的基底絕緣膜的厚度方向上的熱膨脹系數(shù)、彈性模量、斷裂強(qiáng)度和這些特性的溫度相關(guān)性的情況下控制物理特性，通過防止由于重復(fù)的熱載荷和熱退化引起的出現(xiàn)裂紋來改善可靠性是可行的，所述裂紋諸如互連中的開路故障。例如，通過設(shè)定膜厚度在20到100μm和采用下面的條件，能夠提供具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐熱行的互連襯底。順便說明，絕緣膜的彈性模量和斷裂強(qiáng)度可以通過根據(jù)“JPCA標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)建互連襯底JPCA-BU01，4.2章”對(duì)1cm寬的矩形測(cè)試片進(jìn)行拉力測(cè)試來測(cè)量。
(1)厚度方向上的熱膨脹系數(shù)不大于90ppm/K，如果溫度是t℃時(shí)的彈性模量用Dt來表示，則溫度是t℃時(shí)的斷裂強(qiáng)度用Ht來表示，(2)D23≥5GPa，(3)D150≥2.5GPa，(4)D-65/D150≤3.0，(5)H23≥140MPa，
(6)H-65/H150≤2.3。
通過滿足條件(1)，由于重復(fù)的熱應(yīng)力引起的厚度方向上的應(yīng)變應(yīng)力可以被消除，并且可以防止在互連中的開路故障。通過滿足條件(2)，充分保證半導(dǎo)體封裝的組裝期間互連襯底的轉(zhuǎn)移性是可能的。通過滿足條件(3)，可以保證充分的線焊能力。因?yàn)闈M足了D150≥2.5GPa和耐熱樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度不小于150℃，所以可以得到好的線焊能力。通過滿足條件(4)，因?yàn)橛蓽囟炔町愐鸬膹椥阅Ａ康男∽兓阅軌驕p小由于重復(fù)加熱和冷卻步驟引起的應(yīng)變應(yīng)力，并且因而抑制半導(dǎo)體封裝的翹曲。通過滿足條件(5)，可以抑制基底絕緣膜的斷裂，并且因而能夠充分保證半導(dǎo)體封裝的組裝期間互連襯底的可操作性和可轉(zhuǎn)移性。通過滿足條件(6)，因?yàn)橛蓽囟炔町愐鸬臄嗔褟?qiáng)度的小變化，所以可以充分保證基底絕緣膜在諸如線焊那樣的高溫處理步驟中的耐久力。
除上述的樹脂材料外，可以使用JP2004-179647A中公開的樹脂材料。也就是說，從通過抑制由于重復(fù)施加熱應(yīng)力引起的裂紋的出現(xiàn)來獲得優(yōu)良可靠性的半導(dǎo)體封裝的觀點(diǎn)出發(fā)，可以使用如下樹脂材料，其具有3到100μm的膜厚度，23℃時(shí)不小于80MPa的斷裂強(qiáng)度，以及當(dāng)-65℃時(shí)的斷裂強(qiáng)度為″a″和150℃時(shí)的斷裂強(qiáng)度為″b″時(shí)不大于4.5的比值(a/b)。除了這些條件外，具有在150℃時(shí)的彈性模量不小于2.3GPa的樹脂材料優(yōu)選地被使用。此外，除了這些條件之外，當(dāng)-65℃時(shí)的彈性模量為″c″和150℃時(shí)的彈性模量為″d″時(shí)，具有比值(c/d)不大于4.7的樹脂材料優(yōu)選地被使用，此外，可以優(yōu)選地使用如下樹脂材料，其具有不大于2.5的比值(a/b)，或者大于2.5但不大于4.5的比值(a/b)，并且比值(a/b)與比值(c/d)之間的差的絕對(duì)值不大于0.8。上述的纖維加固樹脂復(fù)合材料或者耐熱樹脂本身可以用作這樣的樹脂材料。
半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)接下來，將描述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖6示出了半導(dǎo)體器件的例子。在該實(shí)施例中，凸點(diǎn)121連接到互連襯底110的下層互連112，并且電連接到該凸點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片120位于互連襯底的下表面?zhèn)壬?。硅芯片可以用來作為半?dǎo)體芯片，其中硅芯片上形成了諸如LSI的集成電路。底部填充122形成在半導(dǎo)體芯片和互連襯底之間。另一方面，焊球131位于互連襯底110的上層互連114的暴露部分上，即，在焊盤電極部分上。該焊球經(jīng)由上層互連114、通路孔中的導(dǎo)體、下層互連112和凸點(diǎn)121電連接到互連芯片120的電極。具有該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝經(jīng)由焊球131貼裝在外部板上(未示出)。
在上述的結(jié)構(gòu)中，需要時(shí)進(jìn)行成型，并且可省略。當(dāng)需要保護(hù)和加固半導(dǎo)體芯片時(shí)，能夠以覆蓋半導(dǎo)體芯片的方式用成型樹脂涂覆半導(dǎo)體芯片。盡管在本實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片經(jīng)由凸點(diǎn)貼裝在互連襯底上，并且經(jīng)由焊球貼裝在板上，但是仍然可以通過線焊方法和帶式焊接(tape bonding)方法來提供這些連接。
圖7示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片130還貼裝在互連襯底110的上表面上，并且其他的結(jié)構(gòu)與上述的例子相同。該半導(dǎo)體芯片130經(jīng)由凸點(diǎn)132連接到上層互連114。也就是說，互連襯底的上表面?zhèn)壬系陌雽?dǎo)體芯片130的電極經(jīng)由凸點(diǎn)132、上層互連114、通路孔中的導(dǎo)體、下層互連112和凸點(diǎn)121電連接到下表面?zhèn)壬系陌雽?dǎo)體芯片120的電極。并且具有該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝經(jīng)由焊球131貼裝在外部板(未示出)上。在該實(shí)施例中，兩個(gè)半導(dǎo)體芯片可以貼裝在一個(gè)互連襯底上。
在上述的實(shí)施例中，在上層互連側(cè)上的互連襯底的表面面向外部板的貼裝表面的情況下，進(jìn)行貼裝。然而，也可以在下層互連側(cè)的互連襯底的表面面向外部板的貼裝表面的情況下進(jìn)行貼裝。對(duì)于具有參考圖2描述的多層互連結(jié)構(gòu)的互連襯底，以與上述實(shí)施例的同樣的方式，可以在板上貼裝半導(dǎo)體芯片和貼裝封裝。還能夠通過線焊方法和帶式焊接方法來提供半導(dǎo)體芯片貼裝在互連襯底上時(shí)的連接和貼裝有半導(dǎo)體芯片的互連襯底被貼裝在板上時(shí)的連接。
制造互連襯底的方法下文中將描述制造互連襯底的方法。圖8(a)到8(e)是圖1所示的互連襯底的制造工藝的剖面圖。
首先，如圖8(a)所示，制備由諸如不銹鋼、Cu和Cu合金制成的支撐板141，并且在該支撐板上形成了具有對(duì)應(yīng)于下層圖形、翹曲控制圖形和支撐圖形的開口圖形的抗蝕層142。在該開口圖形中，通過例如鍍的法，依次形成高蝕刻速率層112c、蝕刻阻擋層112a和圖形主體層112b。例如，單個(gè)Cu層、單個(gè)Ni層以及由Cu層和Ni層組成兩層鍍層可以用做高蝕刻速率層112c，并且高蝕刻速率層的厚度例如可以設(shè)定在0.5到10μm。例如，由Ni、Au、Pd等制成的鍍層可以用作蝕刻阻擋層112a，并且該蝕刻阻擋層的厚度例如可以設(shè)定在0.1到7μm。例如，由Cu、Ni、Au、Al、Pd等制成的鍍層可以用作圖形主體層112b，并且該圖形主體層的厚度可以例如設(shè)定在2到20μm。高蝕刻速率層和蝕刻阻擋層的材料可以在考慮到支撐板的材料的蝕刻速率的前提下適當(dāng)選取。作為材料組合的優(yōu)選例子，對(duì)于由不銹鋼制成的支撐板，Au鍍層可以用作蝕刻阻擋層，對(duì)于由銅或者銅合金制成的支撐板，Ni鍍層可以用作蝕刻阻擋層。Ni鍍層具有防止高溫時(shí)焊料擴(kuò)散的功能。因?yàn)檫@個(gè)原因，為了防止半導(dǎo)體器件貼裝步驟和半導(dǎo)體封裝的貼裝步驟中焊料擴(kuò)散，Ni層可以位于圖形主體層112b和蝕刻阻擋層112a之間。
接下來，如圖8(b)所示除去抗蝕層142后，以覆蓋下層互連112、翹曲控制圖形(未示出)和支撐圖形(未示出)的方式在支撐板114上形成基底絕緣膜111。例如，該基底絕緣膜111可以通過在支撐板上黏著絕緣樹脂膜、在例如100到400℃下擠壓并固化10分鐘到2小時(shí)來形成。之后，通過激光處理方法在下層互連112上方的區(qū)域中的基底絕緣膜111中形成通路孔113。
接下來，如圖8(d)所示，導(dǎo)電材料掩埋在通路孔113中，并且上層互連114形成在基底絕緣膜111上。通路孔113中的導(dǎo)電材料和上層互連114可以通過形成由Cu、Ni、Au、Al、Pd等制成的鍍層和構(gòu)圖該鍍層來形成。其厚度例如可以設(shè)定在2到20μm。接下來，以覆蓋部分上層互連114并使其剩余部分暴露的方式形成厚度大約5到40μm的阻焊劑層115。該阻焊劑層可以省略。在不形成該阻焊劑層的情況下，能夠通過如下步驟在支撐板上形成上述的多層互連結(jié)構(gòu)在基底絕緣膜上形成層間絕緣膜使其覆蓋整個(gè)上層互連114、在該層間絕緣膜中形成的通路孔、在該通路孔中掩埋導(dǎo)電材料和形成第二上層互連。
接下來，如圖8(e)所示，通過化學(xué)蝕刻或者拋光來去除支撐板114的整體，從而暴露出下層互連112的下表面。接下來，高蝕刻速率層112c通過蝕刻被去除。其結(jié)果是，可以得到圖1所示的實(shí)施例的互連襯底。當(dāng)支撐板和高蝕刻速率層是由同種材料制成時(shí)，一個(gè)蝕刻處理就足夠了。
順便提及，在提供蝕刻阻擋層112a作為最下層而不形成高蝕刻速率層112c的情況中，通過蝕刻去除支撐體后可以得到圖3所示的實(shí)施例的互連襯底。
因?yàn)橛糜诨ミB的導(dǎo)電材料是通過電解電鍍方法形成在支撐板上的，并且考慮到形成互連襯底后易于去除支撐板，支撐板141優(yōu)選地由導(dǎo)電材料制成，尤其是金屬材料。為了保證互連襯底形成期間和形成之后的足夠強(qiáng)度，支撐板的厚度可以設(shè)定在大約0.1到1mm。如果該厚度太小，則不能保證足夠的強(qiáng)度。如果該厚度太大，則重量增加并且可操作性降低。同時(shí)，翹曲和波狀在襯底中變得易于出現(xiàn)，并且優(yōu)良互連的形成變得困難。支撐板的材料不局限于導(dǎo)電材料和金屬材料，還可以使用由絕緣材料制成的板，諸如硅片、玻璃、陶瓷和樹脂。當(dāng)使用絕緣材料制成的支撐板時(shí)，在抗蝕層142形成之后，可以通過非電解鍍的方法形成互連的導(dǎo)電層。代替這種方法的是，在形成抗蝕層142和然后通過諸如非電解鍍的方法、濺射法和蒸發(fā)法的膜形成方法形成覆蓋其的導(dǎo)電下層的步驟之后，可以通過電解電鍍方法形成互連的導(dǎo)電層。
通過使用上述形成的互連襯底和眾所周知的方法，例如，如上面的圖6或者圖7所示，用凸點(diǎn)貼裝半導(dǎo)體芯片，需要時(shí)形成底部填充，此外，如果需要，用鑄模樹脂進(jìn)行密封，由此可形成半導(dǎo)體封裝。得到的半導(dǎo)體封裝可以通過眾所周知的方法貼裝到外部板上。
權(quán)利要求
1.一種互連襯底，包括基底絕緣膜，在其下表面中具有凹陷部，位于凹陷部中的第一互連，形成在基底絕緣膜中的通路孔，以及第二互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到第一互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上，其中該互連襯底包括由第一互連形成的第一互連圖形，其至少包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的線性圖形，以及翹曲控制圖形，其位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中，并且以抑制互連襯底在第一方向的兩側(cè)向底側(cè)翹曲的方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中第一互連圖形具有沿第二方向延伸的Y分量與沿第一方向延伸的X分量的大于1的分量比(Y/X)，并且翹曲控制圖形具有Y分量與X分量的小于1的分量比(Y/X)。
3.一種互連襯底，包括基底絕緣膜，在其下表面中具有凹陷部，位于凹陷部中的第一互連，形成在基底絕緣膜中的通路孔，以及第二互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到第一互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上，其中該互連襯底包括由第一互連形成的第一互連圖形，其至少包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的線性圖形并且具有沿第二方向延伸的Y分量與沿第一方向延伸的X分量的大于1的分量比(Y/X)，以及翹曲控制圖形，其位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中，并且具有Y分量與X分量的小于1的分量比(Y/X)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中第一互連圖形具有沿第一方向延伸的線性圖形和沿第二方向延伸的線性圖形的總和與整個(gè)第一互連圖形的不小于60％的面積比。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的互連襯底，其中第一互連圖形的分量比(Y/X)不小于55/45。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中翹曲控制圖形是垂直于第二方向的線性圖形或者線與間隔圖形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中翹曲控制圖形由與第一互連圖形相同的材料制成，并且與第一互連圖形具有相同的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中翹曲控制圖形至少包括由位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中的虛擬互連形成的圖形。
9.一種包括襯底區(qū)域單元的互連襯底，襯底區(qū)域單元對(duì)應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求1或3的互連襯底，其中這些襯底區(qū)域單元形成為以塊排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的互連襯底，在襯底區(qū)域單元的陣列區(qū)域的外圍部分中，還包括位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中的塊圖形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的互連襯底，其中塊圖形由與第一互連圖形相同的材料制成，并且與第一互連圖形具有相同的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的互連襯底，包括第一翹曲控制圖形和第二翹曲控制圖形作為翹曲控制圖形，其中第一翹曲控制圖形由位于襯底區(qū)域單元內(nèi)的虛擬互連形成，第二翹曲控制圖形位于襯底區(qū)域單元的陣列區(qū)域的外圍部分中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的互連襯底，其中第二翹曲控制圖形包括如下圖形，在該圖形中，以塊排列包括垂直于第二方向的線與間隔圖形的區(qū)域單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中第一互連的下表面與基底絕緣膜的下表面齊平。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中第一互連的下表面處于基底絕緣膜的下表面之上的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中基底絕緣膜由耐熱樹脂制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，其中基底絕緣膜由纖維加固樹脂復(fù)合材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，還包括阻焊劑層，其以覆蓋第二互連的一部分并且使其剩余部分暴露的方式來形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底，還包括一個(gè)或者多個(gè)互連結(jié)構(gòu)層，其包括位于基底絕緣膜的上表面?zhèn)鹊慕^緣層、在絕緣層中形成的通路孔、以及經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到下層互連并且形成在絕緣層的上表面上的上層互連。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的互連襯底，還包括阻焊劑層，其以覆蓋上層互連的一部分并且使其剩余部分暴露的方式來形成。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括根據(jù)權(quán)利要求1的互連襯底和貼裝在該互連襯底上的半導(dǎo)體芯片。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體芯片貼裝在互連襯底的下表面?zhèn)龋⑶疫B接到第一互連。
全文摘要
一種互連襯底具有基底絕緣膜，在其下表面中具有凹陷部；位于凹陷部中的第一互連；形成在基底絕緣膜中的通路孔；以及第二互連，其經(jīng)由通路孔內(nèi)的導(dǎo)體連接到第一互連并且形成在基底絕緣膜的上表面上，其中互連襯底包括由第一互連形成的第一互連圖形，其至少包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的線性圖形；以及翹曲控制圖形，其位于基底絕緣膜的下表面中的凹陷部中，并且以抑制互連襯底在第一方向的兩側(cè)向底側(cè)翹曲的方式形成。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1819176SQ20061000681
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者小川健太, 塚野純, 前田武彥, 下戶直典, 山道新太郎, 馬場和宏 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司, 日本電氣株式會(huì)社