本發(fā)明涉及布線基板、具有上述布線基板的半導體封裝件或?qū)盈B型半導體封裝件及它們的制造方法。例如,本發(fā)明涉及由大電流驅(qū)動的功率器件用的布線基板、具有上述布線基板的半導體封裝件或?qū)盈B型半導體封裝件、以及它們的制造方法。
背景技術:
功率器件是以電力的轉(zhuǎn)換和控制為基本功能的半導體器件。上述功率器件不僅用于家電或oa(辦公自動化)機器所使用的逆變器或小型電機中,而且在發(fā)電廠的電力系統(tǒng)、電車或汽車等的電機驅(qū)動系統(tǒng)等中的電力的轉(zhuǎn)換或控制的方面也承擔重要的作用。與顯示器等中使用的薄膜晶體管等的半導體器件不同,功率器件由高電壓驅(qū)動,并要施加大電流。因此,一直在進行關于由大電流引起的布線的發(fā)熱的對策研究(參見日本特開2013-219267號公報、日本特開2005-79462號公報及日本特開2015-162516號公報)。
技術實現(xiàn)要素:
在本發(fā)明的一個實施方式中,布線基板具有:絕緣膜,位于第一布線上,且具有通孔(via);以及絕緣膜上的第二布線。第二布線具有包括第一層及覆蓋第一層的第二層的層疊結(jié)構(gòu)。第二層在通孔處與第一布線直接相接。與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的厚度與在通孔內(nèi)的第二層的厚度不同。
在上述實施方式中,在通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。絕緣膜的上表面在通孔與第一層之間可以具有凹部。
在本發(fā)明的一個實施方式中,布線基板具有:絕緣膜,位于第一布線上,且具有通孔;以及絕緣膜上的第二布線。第二布線具有層疊結(jié)構(gòu),上述層疊結(jié)構(gòu)包括:第二層,在通孔中與第一布線直接相接;以及第一層,位于第二層,且與第二層電連接。與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的厚度與在通孔內(nèi)的第一層的厚度不同。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。
在本發(fā)明的一個實施方式中,半導體封裝件具有:半導體器件,具有端子;絕緣膜,位于上述端子上,且具有通孔;以及絕緣膜上的布線。布線具有包括第一層和覆蓋第一層的第二層的層疊結(jié)構(gòu)。第二層在通孔中與端子直接相接,與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的厚度與在通孔內(nèi)的第二層的厚度不同。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。絕緣膜的上表面在通孔與第一層之間可以具有凹部。
在本發(fā)明的一個實施方式中,半導體封裝件具有:半導體器件,位于第一布線上,且具有第一端子和第二端子;絕緣膜,位于第二端子上,且具有通孔;以及絕緣膜上的第二布線。第二布線具有層疊結(jié)構(gòu),上述層疊結(jié)構(gòu)包括:第二層,在通孔中與第二端子直接相接;以及第一層,位于第二層,且與第二層電連接。與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的厚度與在通孔內(nèi)的第二層的厚度不同。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。
本發(fā)明的一個實施方式提供布線基板的制造方法。上述布線基板的制造方法包括以下步驟:在第一布線上形成絕緣膜;以及在上述絕緣膜上形成具有第一層和第二層的第二布線層。第二布線的形成包括以下步驟:通過將金屬板接合于上述絕緣膜來形成上述第二層;在上述第二層中形成開口部來露出上述絕緣膜;在上述絕緣膜中形成通孔來露出上述第一布線;以及以位于上述第一布線和上述第二層上且與上述第一布線和上述第二層直接相接的方式,利用電解鍍法形成上述第一層。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。
本發(fā)明的一個實施方式提供布線基板的制造方法。上述布線基板的制造方法包括以下步驟:在第一布線上形成絕緣膜;在上述絕緣膜中形成通孔來露出上述第一布線;以及在上述絕緣膜上形成具有第一層和第二層的第二布線。第二布線的形成包括以下步驟:以位于上述第一布線和上述絕緣膜上且與上述第一布線和上述絕緣膜相接的方式,利用電解鍍法形成上述第二層;以及通過在上述第二層之上設置金屬板,以與上述第二層電連接的方式形成上述第一層。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。
本發(fā)明的一個實施方式提供半導體封裝件的制造方法。上述半導體封裝件的制造方法包括以下步驟:在第一布線上設置具有第一端子和第二端子的半導體器件;在上述第二端子上形成絕緣膜;以及在上述絕緣膜上形成具有第一層和第二層的第二布線。第二布線的形成包括以下步驟:通過將金屬板接合于上述絕緣膜來形成上述第二層;在上述第二層中形成開口部來露出上述絕緣膜;在上述絕緣膜中形成通孔來露出上述第一布線;以及以位于上述第一布線和上述第二層上且與上述第一布線和上述第二層直接相接的方式,利用電解鍍法形成上述第一層。
在上述實施方式中,在通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與第一層重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。絕緣膜的上表面在通孔與第一層之間可以具有凹部。
本發(fā)明的一個實施方式提供半導體封裝件的制造方法。上述半導體封裝件的制造方法包括以下步驟:在第一布線上形成具有第一端子和第二端子的半導體器件;在上述第二端子上形成絕緣膜;以及在上述絕緣膜上形成具有第一層和第二層的第二布線。第二布線的形成包括以下步驟:以位于上述第一布線和上述絕緣膜上且與上述第一布線和上述絕緣膜相接的方式,利用電解鍍法形成上述第二層;以及通過在上述第二層之上設置金屬板,以與上述第二層電連接的方式形成上述第一層。
在上述實施方式中,通孔內(nèi)的第二層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層的膜厚可以大于與絕緣膜重疊的區(qū)域中的第二層的膜厚。第一層和第二層可以包含銅。第一層與第二層的電導率可以互不相同。
附圖說明
圖1a至圖1e為示出本發(fā)明的一個實施方式的布線基板及其制造方法的圖。
圖2a至圖2d為示出本發(fā)明的一個實施方式的布線基板及其制造方法的圖。
圖3a至圖3d為示出本發(fā)明的一個實施方式的布線基板及其制造方法的圖。
圖4a、圖4b為示出本發(fā)明的一個實施方式的布線基板及其制造方法的圖。
圖5a至圖5c為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖6a至圖6c為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖7a至圖7c為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖8a至圖8c為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖9a、圖9b為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖10a、圖10b為示出本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件及其制造方法的圖。
圖11為本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件的電路圖。
圖12為本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件的截面示意圖。
圖13為本發(fā)明的一個實施方式的半導體封裝件的截面示意圖。
(附圖標記說明)
100:第一布線;110:絕緣膜;115:通孔;120:金屬板;125:第一層;
130:第二層;140:第二布線;200:第一布線;210:絕緣膜;215:通孔;
220:第二層;225:金屬粘接層;230:第一層;240:第二布線;300:第一布線;
310:絕緣膜;312:凹部;315:通孔;320:金屬板;330:第二層;
340:第二布線;400:第一布線;410:粘接層;420:半導體器件;
422:第一端子;424:第二端子;430:絕緣膜;432:通孔;434:通孔;
440:金屬板;445:第一層;450:第二層;460:第二布線;470:第三層;
480:第四層;490:第三布線;500:第一布線;510:粘接層;520:半導體器件;
522:第一端子;524:第二端子;530:絕緣膜;532:通孔;534:通孔;
540:第二層;550:金屬粘接層;560:第一層;570:第二布線;580:第三層;
585:第四層;590:第三布線;600:控制ic;602:端子;610:功率器件;
612:第一端子;614:第二端子;620:功率器件;622:第一端子;
624:第二端子;630:第一布線;640:粘接層;650:金屬粘接層;660:絕緣膜;
665:絕緣膜;670:第一層;680:第二層;690:第二布線;695:上部布線;
700:第二層;710:金屬粘接層;720:第一層;730:第二布線;740:絕緣膜;
750:上部布線
具體實施方式
以下,參照附圖等對本發(fā)明的各實施方式進行說明。但是,本發(fā)明可以在不脫離其要旨的范圍內(nèi)以各種實施方式來實施,因此不局限于以下例示的實施方式的記載內(nèi)容來進行解釋。
另外,為了使說明更加明確,與實際的實施方式相比,附圖存在示意性地示出各部位的寬度、厚度及形狀等的情況,歸根究底附圖只是一個示例,并不用于限定本發(fā)明的解釋。另外,在本發(fā)明的說明書和各個附圖中,對于具備與針對既有的附圖已說明的要素相同的功能的要素,賦予相同的附圖標記,省略重復說明。
即使是與由以下記載的各實施方式的方式所帶來的效果不同的其他效果,但根據(jù)本發(fā)明的說明書的記載而明確可知的效果、或者本發(fā)明所屬領域的普通技術人員容易預測到的效果,應理解為本發(fā)明所帶來的效果。
(第一實施方式)
在本發(fā)明的實施方式中,參照圖1對在本發(fā)明的一個實施方式的布線基板中所使用的布線結(jié)構(gòu)及其制造方法進行說明。如圖1e所示,上述布線結(jié)構(gòu)包括能夠流過大電流的膜厚大的層(第一層125)和具有能夠進行精密加工的膜厚小的層(第二層130)層疊起來并互相電連接而成的布線(第二布線140)。另外,在通孔內(nèi)也形成有膜厚小的第二層130。這樣的布線結(jié)構(gòu)能夠用于將層疊的多個布線層或布線基板電連接。
具體地,如圖1a所示,在第一布線100上形成絕緣膜110。第一布線100可以是形成于例如玻璃或塑料基板等的絕緣基板上的布線,也可以是設置于集成電路(ic)芯片或功率器件的引線或焊盤。第一布線100可以包含金、銅、鈦、鉬及鋁等的金屬。作為絕緣膜110可以使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂或聚酯樹脂等的有機材料,并且絕緣膜110可采用旋涂法、噴墨法及印刷法等的濕法制膜方法來形成?;蛘撸^緣膜110可以將上述樹脂的膜設置于第一布線100上并進行壓接(層壓加工)來形成。
接下來,將金屬板120接合于絕緣膜110(圖1a、圖1b)。金屬板120可以使用例如銅或金等。上述金屬板120的厚度只需選擇能夠充分地使布線基板所需的電流流過的膜厚即可。例如,上述金屬板120的厚度可以從1μm至10mm范圍的膜厚中選擇,優(yōu)選上述金屬板120的厚度在100μm至300μm范圍內(nèi)。金屬板120可以一邊加熱一邊從絕緣膜110的上部施加壓力來進行接合。在圖1a中,金屬板120具有利用半蝕刻等所形成的凹部。通過形成凹部,能夠容易地形成后述的開口部,但是本發(fā)明的實施方式不局限于這些實施方式,也可以使用沒有凹部的、整個面都平整的金屬板120。
接下來,如圖1c所示,利用蝕刻等的方法在金屬板120上形成開口部,露出絕緣膜110,同時形成第一層125。在金屬板120具有凹部的情況下,由于從與凹部重疊的區(qū)域(凹部的相反側(cè))開始進行蝕刻,因此能夠在與凹部相對應的位置處容易地打開開口部。蝕刻可以是干法蝕刻、濕法蝕刻中的任一種方法。
接下來,如圖1d所示,對于在金屬板120形成開口部而露出的絕緣膜110進行激光加工或蝕刻,來形成通孔115。由此,露出第一布線100的表面。
之后,如圖1e所示,利用電解鍍法等形成第二層130。電解鍍法可以使用例如電解鍍銅法、電解鍍金法等,由此可形成具有銅或金的第二層130。具有第一層125和第二層130的層疊的結(jié)構(gòu)的布線為第二布線140。
此時,第二層130形成為覆蓋第一層125并掩埋通孔115。換而言之,與第一層125重疊的區(qū)域中的第二層130的膜厚與通孔115內(nèi)的第二層130的膜厚不同,后者的膜厚大。此外,在形成于通孔115內(nèi)的第二層130的膜厚小的情況下,例如可以在第二層130的形成之后或者形成之前,利用導電膏等掩埋通孔115。作為導電膏可以使用金膏、銀膏等。之后,可以利用蝕刻等方法對第二層130進行加工,形成所需的電路布線。
第二層130的膜厚可以小于第一層125的膜厚。具體而言,與第一層125重疊的區(qū)域中的第二層130的膜厚可以小于第一層125的膜厚。由此,能夠縮短第二層130的形成時間,能夠縮短工序。第二層130的膜厚可以為1μm至50μm,優(yōu)選為10μm至30μm。
第一層125與第二層130的電阻率可以不同?;蛘撸谝粚?25與第二層130的雜質(zhì)的濃度可以不同。或者,第一層125與第二層130的密度可以不同。
此外,除了電解鍍法之外,還可以利用例如濺射法等來形成第二層130。
通常,在封裝功率器件時,針對功率器件與外部電極之間的連接,可采用利用引線鍵合或電極夾(clipelectrode)的方法。與顯示器等所利用的薄膜晶體管等的半導體器件不同,功率器件可由高電壓驅(qū)動,并可施加大電流。由于利用引線鍵合等的連接方法很難將布線變厚,因而在施加如此的大電流時,由布線電阻引起的發(fā)熱成為大問題。
另外,近年來,應器件的高集成度、低成本化及小型化等的要求,已提出了層疊型封裝件,上述層疊型封裝件具有將整個芯片埋入絕緣樹脂內(nèi),并具有布線層和絕緣層層疊為層狀的結(jié)構(gòu)。在這樣的層疊型封裝件中,為了在不同的層之間實現(xiàn)電連接而使用通孔布線,并且利用電解鍍法等同時地進行通孔的掩埋和布線層的形成。然而,電解鍍法不適于形成膜厚大的布線,在形成厚的布線層時需要很長時間,因此生產(chǎn)效率下降,導致生產(chǎn)成本的增加。
進一步地,如上所述,由于要在功率器件上施加大電流,因此為了抑制布線的發(fā)熱需要厚的布線層。因此,在使用具有利用電解鍍法形的膜厚比較小的通孔布線的情況下,由布線電阻引起的發(fā)熱成為非常大的問題。另一方面,若利用金屬板等形成膜厚大的布線,則能夠抑制發(fā)熱,但是利用這種方法無法掩埋通孔。另外,很難對膜厚大的布線進行微細加工,因而無法形成集成度高的布線結(jié)構(gòu)。例如,在功率器件和控制ic等混合存在的模塊封裝件中,用于形成功率器件用的厚的金屬布線的最小設計規(guī)則比控制ic的電極間距大。針對控制ic的布線需要以更高的集成度來配置布線,因此無法利用同一布線對功率器件和控制ic進行圖案化。
然而,在本發(fā)明的實施方式的布線結(jié)構(gòu)中,利用金屬板形成的膜厚大的金屬層(在本發(fā)明的實施方式中是第一層125)與利用電解鍍法等形成的膜厚小的金屬層(在本發(fā)明的實施方式中是第二層130)混合存在。因此,以第一層125為主的導電路徑能夠流過大電流,能夠驅(qū)動功率器件。另一方面,針對不需流過大電流的、集成度高的布線的區(qū)域,可以利用基于電解鍍法等形成的第二層130。為此,也能夠?qū)崿F(xiàn)用于控制ic的布線圖案化。由此,能夠在相同的層內(nèi)配置功率器件和控制ic等的、所要求的設計規(guī)則不同的器件,并利用相同的布線工序來連接。
(第二實施方式)
在本發(fā)明的實施方式中,利用圖2對與第一實施方式不同的布線基板的布線結(jié)構(gòu)進行說明。此外,省略對與本發(fā)明的第一實施方式同樣的結(jié)構(gòu)的說明。
如圖2d所示,在本發(fā)明的一個實施方式的布線基板中使用的布線結(jié)構(gòu)具有可流過大電流的膜厚大的層(第一層230)和能夠進行精密加工的膜厚小的層(第二層220)層疊起來并互相電連接的布線(第二布線240)。另外,在通孔內(nèi)也形成有膜厚小的第二層220。與第一實施方式同樣地,這樣的布線結(jié)構(gòu)可以用于將層疊了的多個布線層或布線基板電連接。
首先,在第一布線200上形成絕緣膜210,并對絕緣膜210進行加工來形成通孔215(圖2a、圖2b)。關于能夠用于絕緣膜210的材料或其制膜方法,可以采用在第一實施方式中所記載的內(nèi)容。
之后,利用電解鍍法或濺射法等將第二層220形成于絕緣膜210上(圖2c)。電解鍍法可以采用如在第一實施方式中所述的方法。此時,以掩埋通孔215的方式來形成第二層220。換言之,與絕緣膜210重疊的區(qū)域中的第二層220的膜厚與通孔215內(nèi)的第二層220的膜厚不同,后者的膜厚大。進而,與第一實施方式同樣地,在形成于通孔215內(nèi)的第二層220的膜厚小的情況下,例如可以在第二層220的形成之后或形成之前,利用導電膏等來掩埋通孔215。第二層220的具體的膜厚方面是與第一實施方式的膜厚同樣的。
接下來,如圖2d所示,經(jīng)由金屬粘接層225將金屬板接合于第二層220來形成第一層230。金屬板能夠使用例如銅或金等。與第一實施方式同樣地,上述金屬板的厚度只需選擇能夠充分地使在布線基板所需的電流流過的膜厚即可,可以從第一實施方式所記載的膜厚中選擇。金屬板可以一邊加熱一邊從金屬粘接層225的上部施加壓力來進行接合。金屬粘接層225可以使用例如鋅或錫等的熔點比較低的金屬或其合金等,還可以包含幾個百分點(例如3%至10%,或者5%至8%)的磷。之后,可以利用蝕刻法等將第一層230加工成所需的形狀。具有第一層230和第二層220的層疊的結(jié)構(gòu)的布線為第二布線240。
第二層220的膜厚也可以小于第一層230的膜厚。具體而言,與絕緣膜210交疊的區(qū)域中的第二層220的膜厚小于第一層230的膜厚。因此,可以縮短第二層220的形成時間,進而能夠縮短工序。
第二層220與第一層230的電阻率可以不同?;蛘撸诙?20與第一層230的雜質(zhì)的濃度可以不同。或者,第二層220與第一層230的密度可以不同。
如在第一實施方式中所述,在本實施方式的布線結(jié)構(gòu)中,利用金屬板形成的膜厚大的金屬層(在實施方式中是第一層230)與利用電解鍍法等形成的膜厚小的金屬層(在實施方式中是第二層220)混合存在。因此,以第一層230為主的導電路徑能夠流過大電流,能夠驅(qū)動功率器件。另一方面,利用電解鍍法等而形成的第二層220可以用于要求配置不需流過大電流的、集成度高的布線的區(qū)域。為此,可以實施用于控制ic的布線圖案化。由此,可以在同一層內(nèi)形成功率器件與控制ic等、所要求的設計規(guī)則不同的器件,并利用同一布線工序來連接。
(第三實施方式)
在本實施方式中,利用圖3、圖4對與第一實施方式、第二實施方式不同的布線基板的布線結(jié)構(gòu)進行說明。此外,對與第一實施方式、第二實施方式同樣的結(jié)構(gòu)的說明有所省略。
如圖4b所示,本實施方式的布線基板的布線結(jié)構(gòu)與第一實施方式的布線基板的布線結(jié)構(gòu)的不同點在于:形成于第一布線300上的絕緣膜310具有凹部。
首先,如圖3a所示,在第一布線300上形成絕緣膜310。第一布線300或絕緣膜310的材料及形成方法等可以與在第一實施方式中所使用的材料及形成方法同樣。
接下來,將金屬板320接合于絕緣膜310(圖3a、圖3b)。金屬板320的材料或厚度可以從在第一實施方式中記載的范圍中選擇。另外,金屬板320的接合方法也可以采用在第一實施方式中記載的方法。在圖3a中,金屬板320具有通過半蝕刻等形成的多個凹部。通過形成凹部,在金屬板320上容易地形成后述的開口部,但是本實施方式不局限于這些實施方式,也可以使用沒有凹部的、整個面都平整的金屬板320。
接下來,如圖3c所示,利用蝕刻等的方法,在金屬板320上形成開口部來露出絕緣膜310,同時形成第一層325。在金屬板320具有凹部的情況下,通過從與凹部重疊的區(qū)域(凹部的相反側(cè))開始進行蝕刻,能夠在與凹部相對應的位置處容易地打開開口部。
接下來,如圖3c的箭頭所示,對于露出的絕緣膜310,例如通過施加物理力、或者利用蝕刻法等,在絕緣膜310的表面上形成凹部312(圖3d)。凹部312也可以通過激光照射形成。通過形成如此的凹部312,隨后在絕緣膜310上能夠容易地形成通孔。
接下來,如圖4a所示,對于形成有凹部312的絕緣膜310采用蝕刻法或激光照射等的方法來形成通孔315。由此,露出第一布線300的表面。
接下來,如圖4b所示,通過電解鍍法等形成第二層330。電解鍍法可以采用在第一實施方式中記載的方法。具有層疊了第一層325和第二層330的結(jié)構(gòu)的布線為第二布線340。
此時,第二層330形成為覆蓋第一層325并掩埋通孔315。換言之,與第一層325重疊的區(qū)域中的第二層330的膜厚與在通孔315內(nèi)的第二層330的膜厚不同,后者的膜厚大。此外,在形成于通孔315內(nèi)的第二層330的膜厚小的情況下,例如可以在第二層330的形成之后或者形成之前,利用導電膏等來掩埋通孔315。之后,可以利用蝕刻等方法對第二層330進行加工,形成所需的電路布線。
第二層330的膜厚可以小于第一層325的膜厚。具體而言,與第一層325重疊的區(qū)域中的第二層330的膜厚可以小于第一層325的膜厚。因此,可以縮短第二層330的形成時間,進而能夠縮短工序。對于第一層325和第二層330的具體的膜厚,可以從在第一實施方式中所述的膜厚中選擇。
第一層325與第二層330的電阻率可以不同?;蛘?,第一層325與第二層330的雜質(zhì)的濃度可以不同?;蛘?,第一層325與第二層330的密度可以不同。
此外,除了電解鍍法之外,也可以利用例如濺射法等來形成第二層330。
如在第一實施方式中所述,在本實施方式的布線結(jié)構(gòu)中,利用金屬板形成的膜厚大的金屬層(在本實施方式中是第一層325)與利用電解鍍法等形成的膜厚小的金屬層(在本發(fā)明的實施方式中是第二層330)混合存在。因此,以第一層325為主的導電路徑能夠流過大電流,能夠驅(qū)動功率器件。另一方面,針對要求配置不需流過大電流的、集成度高的布線的區(qū)域,可以利用基于電解鍍法等形成的第二層330。因此,能夠進行用于控制ic的布線圖案化。由此,可以在同一層內(nèi)配置功率器件與控制ic等的、所要求的設計規(guī)則不同的器件,并通過同一布線工序來連接。
(第四實施方式)
在本實施方式中,利用圖5至7對將具有在第一實施方式中所述的布線結(jié)構(gòu)的布線基板應用于半導體封裝件的一個示例進行說明。此外,對于與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)的說明有所省略。
如圖6c或圖7c所示,在實施方式中的布線基板至少在功率器件等的半導體器件之上或之下具有布線。另外,上述布線具有膜厚大的層與膜厚小的層混合存在的結(jié)構(gòu)。膜厚大的層可以用作流過大電流的路徑,膜厚小的層可以用于形成集成度高的布線。
在圖5至7中示出本實施方式的半導體封裝件的制造方法。首先,經(jīng)由粘接層410將功率器件等的半導體器件420接合于第一布線400上。在半導體器件420的上下設置有作為引出布線的第一端子422和第二端子424。第一布線400可以是設置于絕緣基板上的布線,或者可以是形成為層狀的布線,或者可以是用于連接形成為層狀的布線的布線。另外,第一布線400可以是設置于ic芯片或功率器件的引出布線或焊盤。粘接層410可以使用丙烯酸樹脂粘接劑等的有機類粘接材料。或者,粘接層410可以是包含例如鋅或錫等的熔點比較低的金屬或其合金等的金屬粘接層。
接下來,以覆蓋第一布線400和半導體器件420的方式形成絕緣膜430。絕緣膜430的材料或制造方法采用在第一實施方式中所示的材料或方法即可。利用絕緣膜430來保護半導體器件420,能夠防止外部的水或離子等的雜質(zhì)的侵入。
接下來,如圖5c所示,將金屬板440接合到絕緣膜430上。金屬板440的材料或接合方法也采用在本發(fā)明的第一實施方式中所示的材料或接合方法即可??梢灶A先對金屬板440進行半蝕刻,在與絕緣膜430相接觸的面上形成凹部。
接著,通過蝕刻等對金屬板440進行加工,來形成第一層445(圖6a)。在此,在金屬板440上形成多個開口部,露出絕緣膜430。
接下來,如圖6b所示,對半導體器件420的第二端子422上的絕緣膜430進行蝕刻或者激光照射,去除在開口部露出的區(qū)域,使第二端子422露出。由此,在第二端子422上形成多個通孔432。此外,可以在加工絕緣膜430之前,對其表面施加物理力、或者進行激光照射,來形成凹部。
之后,如圖6c所示,利用電解鍍法等以覆蓋第一層445并掩埋通孔432的方式形成第二層450。電解鍍法采用在第一實施方式中所示的方法即可。具有第一層445和第二層450層疊了的結(jié)構(gòu)的布線為第二布線460。有關第一層445及第二層450的膜厚的特征與第一實施方式同樣。
通過以上的工序,能夠在半導體器件420上形成具有層疊結(jié)構(gòu)的布線(第一層445、第二層450)。用于驅(qū)動半導體器件420的大電流主要可經(jīng)由第一層445來接收,而集成度高的布線可利用第二層450來形成。
在圖7中示出在半導體器件420的下側(cè)還形成具有層疊結(jié)構(gòu)的布線的方法。在圖7a中示出在半導體器件420的上側(cè)形成層疊的布線(第二布線460)的步驟。首先,利用蝕刻等的方法在第一布線400及粘接層410中形成通孔434,露出第一端子422(圖7b)。在此,形成有多個通孔434。由此,可形成第三層470??梢酝瑫r對第一布線400和粘接層410進行加工,在一個步驟中進行通孔434的形成。或者,可以首先利用蝕刻等方法在第一布線400上形成開口部,在下一步驟中,利用例如不同的條件或者手法對粘接層410進行加工來形成通孔434。
之后,利用電解鍍法等以覆蓋第三層470并掩埋通孔434的方式形成第四層480。具有第三層470和第四層480的層疊結(jié)構(gòu)的布線為第三布線490。與第一布線400和第四層480的膜厚有關的特征與第一實施方式同樣。
通過以上的工序,能夠在半導體器件420之下形成具有層疊結(jié)構(gòu)的布線(第三層470、第四層480)。用于驅(qū)動半導體器件420的大電流主要可利用第三層470來接收,而集成度高的布線可利用第四層480來形成。通過使用本實施方式的制造方法,能夠制造大電流用布線與小電流用布線共存于同一層的半導體封裝件。
(第五實施方式)
在本實施方式中,利用圖8至10對將具有在第一實施方式、本發(fā)明的第二實施方式中所述的布線結(jié)構(gòu)的布線基板應用于半導體封裝件的的一個示例進行說明。此外,對與第一實施方式、第二實施方式同樣的結(jié)構(gòu)的說明有所省略。
如圖9b或圖10b所示,本實施方式的布線基板至少在功率器件等的半導體器件之上或之下具有布線。另外,上述布線具有膜厚大的層與膜厚小的層混合存在的結(jié)構(gòu)。膜厚大的層能夠用作流過大電流的路徑,膜厚小的層能夠用作形成集成度高的布線。
在圖8至圖10中示出本實施方式的半導體封裝件的制造方法。首先,經(jīng)由粘接層510將功率器件等的半導體器件520接合于第一布線500上(圖8a)。在半導體器件520的上下設置有作為引出布線的第一端子522和第二端子524。第一布線500可以是設置于絕緣基板的布線,或者可以是形成為層狀的布線,或者可以是用于連接形成為層狀的布線的布線。另外,第一布線500可以是設置在ic芯片或功率器件上的引出布線或焊盤。粘接層510可以使用丙烯酸樹脂粘接劑等的有機類粘接材料?;蛘?,粘接層510可以是包含例如鋅或錫等的熔點比較低的金屬或其合金等的金屬粘接層。
接下來,以覆蓋第一布線500和半導體器件520的方式形成絕緣膜530(圖8b)。絕緣膜530的材料或制造方法采用在第一實施方式中記載的材料或制造方法即可。利用絕緣膜530能夠保護半導體器件520,由此能夠防止外部的水或離子等的雜質(zhì)的侵入。
接下來,如圖8c所示,在絕緣膜530上形成通孔532,露出第二端子524。在此,形成有多個通孔532??梢岳梦g刻或激光照射等來形成通孔532。
之后,利用如在第一實施方式中所述的電解鍍法,或者濺射法等,以掩埋通孔532的方式在絕緣膜530上形成第二層540(圖9a)。
接下來,如圖9b所示,經(jīng)由金屬粘接層550將金屬板接合于第二層540形成第一層560。對于金屬板或金屬粘接層550,使用與在第二實施方式中所示的物質(zhì)同樣的物質(zhì),并利用同樣的手法接合即可。與第一層560和第二層540的膜厚相關的特征與第二實施方式同樣。之后,可以利用蝕刻法等將第一層560加工成所需的形狀。具有第一層560和第二層540的層疊的結(jié)構(gòu)的布線為第二布線570。
通過以上的工序,可以在半導體器件520上形成具有層疊結(jié)構(gòu)的布線(第一層560、第二層540)。用于驅(qū)動半導體器件520的大電流主要可利用第一層560來接收,而集成度高的布線可利用第二層540來形成。
在圖10中示出在半導體器件520的下側(cè)還形成在第一實施方式中所示的具有層疊結(jié)構(gòu)的布線的方法。首先,通過蝕刻等方法在第一布線500及粘接層510上形成通孔534,露出第一端子522(圖10a)。在此,形成有多個通孔534。由此,形成第三層580??梢酝瑫r對第一布線500和粘接層510進行加工,在一個步驟中進行通孔534的形成?;蛘?,可以首先利用蝕刻等對第一布線500形成開口部,在下一步驟中,利用例如不同的條件或手法加工粘接層510來形成通孔534。
之后,通過電解鍍法等以覆蓋第三層580并掩埋通孔534的方式形成第四層585。具有第三層580和第四層585層疊起來的結(jié)構(gòu)的布線為第三布線590。與第三層580和第四層585的膜厚有關的特征與第一實施方式同樣。之后,可以通過對第四層585進行適當?shù)募庸?,來形成例如集成度高的電路布線。
通過以上的工序,能夠在半導體器件520之下形成具有層疊結(jié)構(gòu)的布線(第三層580、第四層585)。用于驅(qū)動半導體器件520的大電流主要可利用第三層580來接收,而集成度高的布線可利用第四層585來形成??赏ㄟ^使用本實施方式的制造方法,制造大電流用的布線與小電流用的布線共存于同一層的半導體封裝件。
(第六實施方式)
在本實施方式中,利用圖11、圖12對大電流用的布線與小電流用的布線共存于同一層,并且由小電力驅(qū)動的半導體器件與要施加大電流的功率器件共存于同一層的半導體封裝件進行說明。
圖11為在本實施方式中所示的半導體封裝件的電路圖。附圖標記600是用于控制兩個功率器件610、620的控制ic。功率器件610、620具有晶體管結(jié)構(gòu),并且彼此的漏極電連接??刂苅c600是由比較小的電流驅(qū)動的器件,與此相對,功率器件610、620是由大電流驅(qū)動的器件。因此,優(yōu)選與控制ic600連接的布線為厚度小的布線,另一方面,功率器件610、620與厚度大的布線連接。
圖12為在圖11中所示的布線基板的截面結(jié)構(gòu)的一個示例。本實施方式的布線基板具有第一布線630、632、634??刂苅c600經(jīng)由粘接層640固定于第一布線630上。作為粘接層640,可以使用與在第四實施方式中所示的材料同樣的材料。
在功率器件610上形成有第一端子612和第二端子614,同樣地,在功率器件620上形成有第一端子622和第二端子624。功率器件610利用例如金屬粘接層650固定在第一布線632上,并與第一布線632電連接。同樣地,功率器件620利用例如金屬粘接層650固定在第一布線634上,并與第一布線634電連接。
絕緣膜660設置為掩埋控制ic600、功率器件610、620,并覆蓋控制ic600的端子602、功率器件610、620的第二端子614、624。上述絕緣膜660可以具有與第一實施方式的絕緣膜110同樣的結(jié)構(gòu)。
在功率器件610、620上經(jīng)由絕緣膜660設置有膜厚大的第一層670。第一層670可以具有與第一實施方式的第一層125同樣的結(jié)構(gòu),并且通過與第一實施方式的第一層125同樣的方法來形成。上述第一層670可以用作向功率器件610、620供給大電流的主要布線路徑。
在第一層670、絕緣膜660上設置有使控制ic600的端子602、功率器件610、620的第二端子614、624以及第一布線632、634露出的通孔,并且利用電解鍍法等以掩埋通孔的方式在第一層670之上形成有第二層680。第二層680可以具有與第一實施方式的第二層130同樣的結(jié)構(gòu),并且通過與第一實施方式的第二層130同樣的方法來形成。此外,在圖12中,第二層680還可以進一步實施圖案化,并且可以用于供給例如來自控制ic的信號。層疊了第一層670和第二層680而成的布線為第二布線690。
在第二層680上經(jīng)由絕緣膜665還層疊有上部布線695。上述上部布線695可以通過與第二層680同樣的方法形成。
像這樣,本實施方式的半導體封裝件具有大電流用的布線(第一層670)與小電流用的布線(第二層680)共存于同一層的結(jié)構(gòu),并且在同一層上可以設置功率器件和控制ic等的、所要求的設計規(guī)則不同的器件,并通過同一布線工序來連接。
(第七實施方式)
在本實施方式中,利用圖11、圖13對大電流用的布線與小電流用的布線共存于同一層且由小電力驅(qū)動的半導體器件與7要施加大電流的功率器件共存于同一層的半導體封裝件進行說明。此外,本實施方式在第二布線結(jié)構(gòu)的方面與第六實施方式不同。主要對與第六實施方式不同的結(jié)構(gòu)進行說明,而對同樣的結(jié)構(gòu)的說明有所省略。
圖11為在本實施方式中所示的半導體封裝件的電路圖,與第六實施方式同樣。圖13為在圖11中所示的布線基板的截面結(jié)構(gòu)的一個示例。在絕緣膜660上設置有到達控制ic的端子602、功率器件610的第二端子614、功率器件620的第二端子624及第一布線632、634的通孔,以掩埋這些通孔的方式形成有第二層700。第二層700可以利用與第二實施方式的第二層220同樣的材料、手法來形成。
在第二層700中的與功率器件610、620重疊的區(qū)域上經(jīng)由金屬粘接層710設置有膜厚大的第一層720。第一層720可以具有與第一實施方式的第一層125同樣的結(jié)構(gòu),并能夠利用與第一實施方式的第一層125相同的方法來形成。第一層720和第二層700層疊的結(jié)構(gòu)為第二布線730,與第二實施方式的第二布線240相對應。第一層720可用作向功率器件610、620供給大電流的布線路徑,第二層700可用于形成集成度高的布線,例如可用于供給來自控制ic的信號。
在第一層720上經(jīng)由絕緣膜740還層疊有上部布線750。上述上部布線750可以通過與第二層700同樣的方法來形成。
像這樣,本實施方式的布線基板具有大電流用的布線(第一層720)與小電流用的布線(第二層700)共存于同一層結(jié)構(gòu),并且可以在同一層上設置功率器件與控制ic等的、所要求的設計規(guī)則不同的器件,并通過同一布線工序來連接。