半导体装置、布线基板和布线基板制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置，是在布线基板上按倒装芯片方式安装了半导体芯片的半导体装置，所述布线基板包括：基础基板；具有在该基础基板的一面的布线层形成面上形成了的绝缘层和布线的布线层；在作为搭载所述半导体芯片的所述基础基板的所述布线层形成面的背面的芯片安装面上形成了的电极；以及对在所述布线层形成面上形成了的所述布线层和在所述芯片安装面上形成了的所述电极进行电连接的在所述基础基板上形成了的贯通孔，所述基础基板的热膨胀率与所述半导体芯片同等，或为所述布线层的热膨胀率及以下，所述半导体芯片面朝下被连接到所述芯片安装面上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置、半导体装置中用的布线基板和布线基板制造方法，特别涉及作为面朝下方式的倒装芯片式半导体装置、倒装芯片式半导体装置中用的布线基板和布线基板制造方法。
技术介绍
为了充分说明与本专利技术有关的当前的技术水准，此处，参照本申请中引用的或特别指定的所有专利、专利申请、专利公报、科学论文等，编入其所有的说明。近几年，为了提高半导体封装件的安装密度，正在推进封装件的小型化、微细化、多管脚化，作为与保持大的电极端子间隔、小型化、多管脚化对应的技术，区域性地配置电极端子是有效的。这是指在连接半导体封装件和母板的2次安装中，通过在插入式基板上区域性地配置的软钎料突起，使电极与母板连接的球栅阵列型的半导体封装技术，是指在连接半导体芯片和插入式基板的1次安装中，在半导体芯片的功能面上同样区域性地配置软钎料突起及金突起等而进行连接的倒装芯片连接技术。图1是表示以前的半导体装置的构造的剖视图。采用了这样的半导体封装技术和倒装芯片连接技术的半导体装置为图1所示的倒装芯片球栅阵列(FCBGA)，对小型化、微细化、多管脚化是有利的，此外，与用金线连接半导体芯片和插入式基板的线搭接式的半导体封装件相比，布线电阻小，更适合高速动作性，因而可望今后用途更广。还有，插入式基板材料大致分为树脂材料和陶瓷材料，不过，大多采用了在制造成本和电特性方面有优势的树脂材料基板。还有，作为使用了倒装芯片连接技术的例子，在特开平08-167630号公报中给出了在具有与硅相近的低热膨胀系数的聚合物材料中形成布线，由通孔连接芯片和布线的构造。该构造也比线搭接减小了安装面积，并且缩短了连接距离，而且由于与硅相近的热膨胀系数而实现了热应力的缓解。到现在为止LSI的开发是按照把晶体管的尺寸做成1/k时，集积度为k2倍，动作速度为k倍这样的定标法则而推进的，不过，由于微细化的进行和高速动作的要求，布线电阻(R)、布线间电容(C)的增加所引起的所谓RC延迟就变得不能忽视，为了降低布线电阻，布线材料有希望采用铜，为了降低布线间电容，层间绝缘膜有希望采用低电容率膜(Low-k膜)。此外，要使LSI在高频区域稳定动作，就需要为了电源电压的稳定化和高频噪音对策而配置去耦电容器，于是提出了，在由具有贯通孔的硅单体或由含硅绝缘膜构成的基板，或由蓝宝石构成的基板上形成了大容量的电容器的电容器装置和安装了电容器装置的组件。例如在特开2002-008942号公报中披露了这一点。还有，LSI的高集成化和在1芯片内作成各种功能元件和存储元件等而形成系统的系统芯片技术不断发展，导致多管脚化，抵消了倒装芯片的电极区域配置所导致的小型化及微细化，半导体芯片仍然存在大型化的倾向。然而，以前技术中，在图1所示的倒装芯片式半导体装置的构造中，在插入式基板采用了树脂基板的场合，主要把硅作为母材的半导体芯片的线膨胀率在室温下为约2.6ppm/℃，而树脂基板的则为15ppm/℃左右，其差很大，热膨胀率差所引起的大的内部应力就会存在于半导体装置内。目前是通过在半导体芯片和插入式基板的接合部间隙中填充树脂进行加固，来维持可靠性，不过，可以预想，今后伴随外部端子增加而导致半导体芯片大型化，直接引起内部应力的增加，就不能确保可靠性。上述特开2002-8942号公报中披露的半导体装置构造中半导体芯片也连接到形成了电容器的有机层上，膨胀系数的差异所引起的热应力集中的课题不可回避。还有，也包括在上述特开08-167630中披露的连接构造，都存在使热膨胀系数与硅一致了的插入式基板上安装的封装件在向母板安装时，由于热膨胀差所引起的内部应力而使可靠性降低这样的课题。再有，作为RC延迟对策之一而考虑应用的Low-k膜是在氧化硅(SiO2)膜中掺杂氟、氢、有机物等，借助于多孔化了材料使电容率下降，比以前的氧化硅膜等层间绝缘膜脆弱，这是公知的。这意味着由于上述的半导体芯片和插入式基板间线膨胀率差而产生的内部应力的容许极限会降低，在今后推进微细化、多管脚化时就会引起可靠性上的问题。再有，近几年，作为铅所引起的地下水污染对策，有把以前软钎料材料中采用的锡/铅软钎料换为无铅软钎料的动向，在电子学领域也将完全废除各家有铅软钎料。与此相伴，与具有使由于软钎料自身的组织变化而在接合部产生了的应力减小的应力缓解效果的锡/铅软钎料不同，以锡为主的无铅软钎料，应力缓解效果非常小，结果内部应力就会增加，今后推进了微细化、多管脚化时引起可靠性上的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供没有上述问题点的半导体装置。再有，本专利技术的目的在于提供布线基板的热膨胀率差所引起的内部应力被降低，可靠性提高，能对应更微细化和多管脚化的半导体装置。再有，本专利技术的目的在于提供没有上述问题点的半导体装置用布线基板。再有，本专利技术的目的在于提供布线基板的热膨胀率差所引起的内部应力被降低，可靠性提高，能对应更微细化和多管脚化的半导体装置用布线基板。再有，本专利技术的目的在于提供没有上述问题点的半导体装置用布线基板的制造方法。再有，本专利技术的目的在于提供布线基板的热膨胀率差所引起的内部应力被降低，可靠性提高，能对应更微细化和多管脚化的半导体装置用布线基板的制造方法。按照本专利技术的第一侧面，提供一种在布线基板上按倒装芯片方式安装了半导体芯片的半导体装置，上述布线基板包括基础基板；具有在该基础基板的一面的布线层形成面上形成了的绝缘层和布线的布线层；在作为搭载上述半导体芯片的上述基础基板的上述布线层形成面的背面的芯片安装面上形成了的电极；以及对在上述布线层形成面上形成了的上述布线层和在上述芯片安装面上形成了的上述电极进行电连接的在上述基础基板上形成了的贯通孔，上述基础基板的热膨胀率与上述半导体芯片同等，或为上述布线层的热膨胀率以下，上述半导体芯片面朝下被连接到上述芯片安装面上。再有，优选的是，上述半导体芯片的热膨胀率比上述布线层的热膨胀率低。按照本构成，半导体芯片搭载在布线基板的基础基板上，因而能抑制半导体芯片和基础基板的热膨胀差，能提高半导体芯片和布线基板的连接可靠性。还有，在把本构成安装在母板基板上的场合，布线基板的布线层对着母板基板，由于在母板基板和基础基板之间存在布线层，因而布线层能缓解母板基板和基础基板间的热膨胀差所引起的应力，能提高电连接可靠性。在该说明中，作为安装了本专利技术的布线基板的基板，在例子中说明了母板基板，不过，并不限于此，只要是安装了本专利技术的布线基板的基板，上述基础基板之外的别的基板也可以，在本说明书中，支持基板是意味着用上述基础基板之外的别的基板安装了本专利技术的布线基板的基板。上述基础基板的材料可以由硅、陶瓷和感光性玻璃中的任意一种来构成。可以在上述芯片安装面的上述半导体芯片的搭载位置的外周部的至少一部分上粘接了加固框架。再有，优选的是，加固框架的热膨胀率与半导体芯片同等，或为布线层的热膨胀率以下。上述基础基板的厚度可以是，上述芯片安装面的上述半导体芯片搭载位置的外周部的至少一部分比上述芯片安装面的上述半导体芯片的搭载位置厚。可以在上述布线层形成面和上述布线层的至少1方上形成功能元件。按照本专利技术的第二侧面，提供一种按倒装芯片方式安装半导体芯片的布线基板，包括基础基板；具有在该基础基板的一面的布线层形成面上形成了的绝缘层和布线的布线层；在作为搭载上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，是在布线基板上按倒装芯片方式安装了半导体芯片的半导体装置，所述布线基板包括基础基板；具有在该基础基板的一面的布线层形成面上形成了的绝缘层和布线的布线层；在作为搭载所述半导体芯片的所述基础基板的所述布线层形成面的背面的芯片安装面上形成了的电极；以及对在所述布线层形成面上形成了的所述布线层和在所述芯片安装面上形成了的所述电极进行电连接的在所述基础基板上形成了的贯通孔，所述基础基板的热膨胀率与所述半导体芯片同等，或为所述布线层的热膨胀率及以下，所述半导体芯片面朝下被连接到所述芯片安装面上。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述基础基板的材料由硅、陶瓷和感光性玻璃中的任意一种来构成。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，在所述芯片安装面的所述半导体芯片的搭载位置的外周部的至少一部分上粘接了加固框架。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述加固框架的热膨胀率与半导体芯片同等，或为布线层的热膨胀率及以下。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述基础基板的厚度为，所述芯片安装面的所述半导体芯片搭载位置的外周部的至少一部分比所述芯片安装面的所述半导体芯片的搭载位置厚。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，在所述布线层形成面和所述布线层的至少1方上形成了功能元件。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述半导体芯片的热膨胀率比所述布线层的热膨胀率低。8.一种布线基板，是按倒装芯片方式安装半导体芯片的布线基板，包括基础基板；具有在该基础基板的一面的布线层形成面上形成了的绝缘层和布线的布线层；在作为搭载所述半导体芯片的所述基础基板的所述布线层形成面的背面的芯片安装面上形成了的电极；以及对在所述布线层形成面上形成了的所述布线层和在所述芯片安装面上形成了的所述电极进行电连接的在所述基础基板上形成了的贯通孔，所述基础基板的热膨胀率与所述半导体芯片同等，或为所述布线层的热膨胀率及以下。9.根据权利要求8所述的布线基板，其中，所述基础基板的材料由硅、陶瓷和感光性玻璃中的任意一种来构成。10.根据权利要求8所述的布线基板，其中，在所述芯片安装面的所述半导体芯片的搭载位置的外周部的至少一部分上粘接了加固框架。11.根据权利要求10所述的布线基板，其中，所述加固框架的热膨胀率与半导体芯片同等，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山知宏，田子雅基，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：