JP2014056954A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device.
従来、複数の半導体素子を積層した半導体装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1には、複数のメモリコアチップを積層したメモリモジュールが開示されている。 Conventionally, a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are stacked is known (for example, see Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a memory module in which a plurality of memory core chips are stacked.
本発明者らは、半導体素子を積層する際に、1対の半導体素子間に樹脂層を配置した後、1対の半導体素子および樹脂層を含む積層体を積層方向に沿って加圧することで、接続する方法を考えた。
そして、このような製造方法においては、以下のような課題が発生することがわかった。
積層体を積層方向に沿って挟圧する際、半導体素子間から樹脂層の一部がはみ出す。このはみ出した樹脂層が半導体素子の側面、さらには半導体素子の他方の半導体素子側と反対側の面に付着してしまう。これにより、積層体を挟圧する部材に樹脂層が付着してしまう可能性がある。
When stacking semiconductor elements, the present inventors arrange a resin layer between a pair of semiconductor elements, and then pressurize a stacked body including the pair of semiconductor elements and the resin layer along the stacking direction. Thought about how to connect.
And in such a manufacturing method, it turned out that the following subjects generate | occur | produce.
When the stacked body is pressed along the stacking direction, a part of the resin layer protrudes from between the semiconductor elements. The protruding resin layer adheres to the side surface of the semiconductor element, and further to the surface of the semiconductor element opposite to the other semiconductor element side. Thereby, a resin layer may adhere to the member which pinches | interposes a laminated body.
本発明によれば、
半導体基板および前記半導体基板に設けられた接続用端子を有する第一半導体素子と、
表裏面に接続用端子が設けられた半導体基板および前記接続用端子間を接続し前記半導体基板を貫通する貫通ビアを有する第二半導体素子と、
前記第一半導体素子の前記半導体基板と前記第二半導体素子の前記半導体基板との間に配置された樹脂層とを備える積層体であり、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記半導体基板の第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の前記半導体基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体を用意する工程と、
一対の挟圧部材により、前記積層体を積層方向から挟み、前記積層体を積層方向に沿って加圧して、前記第一半導体素子の前記接続用端子と、前記第二半導体素子の前記第一半導体素子側に位置する一方の前記接続用端子とを接合する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
According to the present invention,
A first semiconductor element having a semiconductor substrate and a connection terminal provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor substrate having connection terminals on the front and back surfaces and a second semiconductor element having a through via that connects between the connection terminals and penetrates the semiconductor substrate;
A laminate comprising a resin layer disposed between the semiconductor substrate of the first semiconductor element and the semiconductor substrate of the second semiconductor element;
In plan view from the stacking direction,
Inside the outer surface of the first semiconductor element, a surface of the first semiconductor element on the second semiconductor element side of the semiconductor substrate and a surface of the second semiconductor element on the first semiconductor element side of the semiconductor substrate. Preparing a laminate in which the outline of the overlapped region is located;
The stacked body is sandwiched from a stacking direction by a pair of pressing members, and the stacked body is pressed along the stacking direction to connect the connection terminal of the first semiconductor element and the first of the second semiconductor element. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a step of joining one of the connection terminals located on the semiconductor element side.
この発明によれば、第一半導体素子の外郭の内側に、第一半導体素子の基板の第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体を用意し、この積層体を積層方向に沿って加圧している。
この加圧工程において、第一半導体素子の基板の第二半導体素子側の面と第二半導体素子の基板の第一半導体素子側の面とが重なりあった領域から、樹脂層の一部が押し出されることがあっても、第一半導体素子の外郭が、前記重なりあった領域の外郭よりも外側に位置しているので、押し出された樹脂層が第一半導体素子の側面、さらには、第一半導体素子の第二半導体素子と反対側の面に付着してしまうことを抑制することができる。
これにより、積層体を挟圧する挟圧部材が汚染されてしまうことが防止でき、半導体装置の生産性を高めることができる。
According to this invention, the surface on the second semiconductor element side of the substrate of the first semiconductor element and the surface on the first semiconductor element side of the substrate of the second semiconductor element are arranged inside the outline of the first semiconductor element. A laminated body in which the outline of the overlapped region is located is prepared, and this laminated body is pressurized along the lamination direction.
In this pressing step, a part of the resin layer is extruded from a region where the surface of the substrate of the first semiconductor element on the second semiconductor element side and the surface of the substrate of the second semiconductor element on the first semiconductor element side overlap. Even if the outer surface of the first semiconductor element is located outside the outer region of the overlapped region, the extruded resin layer is formed on the side surface of the first semiconductor element, It can suppress adhering to the surface on the opposite side to the 2nd semiconductor element of a semiconductor element.
Thereby, it can prevent that the pinching member which pinches | interposes a laminated body will be contaminated, and can improve productivity of a semiconductor device.
さらには、本発明によれば、上述した製造方法で製造された半導体装置も提供することができる。
すなわち、本発明によれば、
半導体基板および接続用端子を有する第一半導体素子と、
表裏面に接続用端子が形成された半導体基板および前記端子間を接続し前記半導体基板を貫通する貫通ビアを有し、一方の前記接続用端子が前記第一半導体素子の前記接続用端子と接合された第二半導体素子と、
前記第一半導体素子の前記半導体基板と前記第二半導体素子の前記半導体基板と間に配置された樹脂層とを備え、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記半導体基板の前記第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の前記半導体基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する半導体装置も提供できる。
Furthermore, according to the present invention, a semiconductor device manufactured by the above-described manufacturing method can also be provided.
That is, according to the present invention,
A first semiconductor element having a semiconductor substrate and connection terminals;
A semiconductor substrate having connection terminals formed on the front and back surfaces, and a through via that connects between the terminals and penetrates the semiconductor substrate, and one of the connection terminals is bonded to the connection terminal of the first semiconductor element A second semiconductor element,
A resin layer disposed between the semiconductor substrate of the first semiconductor element and the semiconductor substrate of the second semiconductor element;
In plan view from the stacking direction,
Inside the outer surface of the first semiconductor element, a surface of the first semiconductor element on the second semiconductor element side of the semiconductor substrate, and a surface of the second semiconductor element on the first semiconductor element side of the semiconductor substrate, It is also possible to provide a semiconductor device in which the outline of the overlapping region is located.
本発明によれば、生産性を向上することができる半導体装置の製造方法および生産性を向上できる構造の半導体装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which can improve productivity, and the semiconductor device of a structure which can improve productivity are provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
(第一実施形態)
はじめに、図1を参照して、本実施形態の半導体装置1の概要について説明する。
この半導体装置1は、図1(A)に示すように、接続用端子161を有する半導体素子16と、半導体素子16の接続用端子161と対向するとともに、半導体素子16の接続用端子161に接続された接続用端子142を有する半導体素子14と、半導体素子14の基板140と半導体素子16の基板160との間に配置された樹脂層15とを備える。
この半導体装置1は、図1(B)に示すように、積層方向からの平面視において、半導体素子16の外郭、すなわち、基板160の外郭L4の内側に、半導体素子14の半導体基板140の半導体素子16側の面と、半導体素子16の半導体基板160の半導体素子14側の面とが重なりあった領域の外郭L1が位置する。
ここで、半導体基板140の半導体素子16側の面とは、半導体素子16の端子161に接続される接続用端子142が設けられた面を意味する。
半導体基板160の半導体素子14側の面とは、半導体素子14の端子142に接続される接続用端子161が設けられた面を意味する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is appropriately omitted so as not to overlap.
(First embodiment)
First, an outline of the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1A, the semiconductor device 1 is opposed to the
As shown in FIG. 1B, the semiconductor device 1 includes a
Here, the surface of the
The surface on the
次に、図1を参照して、本実施形態の半導体装置1について詳細に説明する。
この半導体装置1は、基材18Aと、この基材18A上に積層された複数の半導体素子16、14、12,10と、樹脂層17、15、13、11とを備える。樹脂層15は、半導体素子16の基板160と半導体素子14の基板140との間からはみ出しており、基板160の外周部の直上の空間に収容されている。
樹脂層13は半導体素子14の基板140と半導体素子12の基板120との間からはみ出している。そして、基板160の外周部の直上の空間に収容されている。同様に樹脂層11は、半導体素子12の基板120と半導体素子10の基板100との間からはみ出している。そして、基板100の外周部の直下の空間に収容されている。
Next, the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The semiconductor device 1 includes a
The
基材18Aは、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板やセラミック基板のいずれかの基板であってもよい。基材18Aの裏面には図示しないが、たとえば、端子等が形成されており、表面(半導体素子16側の面)側に設けられた端子181と電気的に導通している。
端子181は、表面に半田層181Aを有するものである。接続用端子181は、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層181Aを設けた構造である。
半田層181Aの材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも1種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも1種以上を含む合金が好ましい。半田層181Aの融点は、110〜250℃、好ましくは170〜230℃である。
The
The terminal 181 has a
The material of the
基材18A上には半導体素子16が配置されている。半導体装置1の上面視において、基材18Aの外郭は半導体素子16の外郭の外側にあり、基材18Aの基板面側から見た平面形状は、半導体素子16の平面形状よりも大きくなっている。
半導体素子16は、基板(半導体基板、たとえば、シリコン基板)160と、基板160を貫通するビア163とを有するTSV構造の半導体素子である。基板160には、内部回路等が作りこまれており、基板160の一方の表面には、端子161が設けられ、他方の表面には、端子162が設けられている。端子161および端子162は、ビア163で接続されている。端子161は、半導体素子14に接続される接続用端子であり、端子162は、基材18Aの端子181に接続される接続用端子である。
ビア163は、たとえば、銅等の金属や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。
端子162は、たとえば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、端子162の構造は、これに限られるものではない。
端子161は、表面に半田層161Aを有するものである。端子161の構造は、端子181と同様であり、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層181Aと同様の半田層161Aを設けた構造である。
The
The
The via 163 is made of, for example, a metal such as copper or conductive polysilicon doped with impurities.
For example, the terminal 162 has a structure in which a copper layer, a nickel layer, and a gold layer are laminated in this order from the substrate side. However, the structure of the terminal 162 is not limited to this.
The terminal 161 has a
基材18Aの端子181と半導体素子16の端子162とは対向し、半田接合されている。
そして、基材18Aと、半導体素子16の基板160との間には、樹脂層17が配置されている。この樹脂層17は、端子181および端子162の周囲を取り囲む。
The
A
半導体素子16上には、半導体素子14が配置されている。この半導体素子14は、基板(半導体基板、たとえば、シリコン基板)140と、基板140を貫通するビア143とを有するTSV構造の半導体素子である。基板140には、内部回路等が作りこまれており、基板140の一方の表面には、端子141が設けられ、他方の表面には、端子142が設けられている。端子141および端子142は、ビア143で接続されている。端子141は、半導体素子12に接続される接続用端子であり、端子142は、半導体素子16の端子161に接続される接続用端子である。
ビア143は、ビア163と同様の構造、材料であり、端子142は、端子162と同様の構造、材料である。端子141は、端子161と同様の構造、材料であり、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように、半田層161Aと同様の半田層141Aを設けた構造である。
A
The via 143 has the same structure and material as the via 163, and the terminal 142 has the same structure and material as the
半導体素子14の端子142と半導体素子16の端子161とは対向し、半田接合されている。そして、半導体素子14の基板140と半導体素子16の基板160との間には、樹脂層15が配置されている。この樹脂層15は、端子161および端子142の周囲を取り囲む。
The
半導体素子14上には、半導体素子12が配置されている。この半導体素子12は、基板(半導体基板、たとえば、シリコン基板)120と、基板120を貫通するビア123とを有するTSV構造の半導体素子である。基板120には、内部回路等が作りこまれており、基板120の一方の表面には、端子121が設けられ、他方の表面には、端子122が設けられている。端子121および端子122は、ビア123で接続されている。端子121は、半導体素子10に接続される接続用端子であり、端子122は、半導体素子14の端子141に接続される接続用端子である。
ビア123は、ビア163と同様の構造、材料であり、端子122は、端子162と同様の構造、材料である。端子121は、端子161と同様の構造、材料であり、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層161Aと同様の半田層121Aを設けた構造である。
The
The via 123 has the same structure and material as the via 163, and the terminal 122 has the same structure and material as the
半導体素子12の端子122と半導体素子14の端子141とは対向し、半田接合されている。そして、半導体素子12の基板120と半導体素子14の基板140との間には、樹脂層13が配置されている。この樹脂層13は、端子141および端子122の周囲を取り囲む。
The
半導体素子12上には、半導体素子10が配置されている。この半導体素子10は、シリコン基板等の半導体の基板100表面に端子(半導体素子12への接続用の端子)101が設けられたものである。本実施形態では、基板100を貫通するビアは設けられていない。基板100には、内部回路等が作りこまれている。接続用端子101は、たとえば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子101の構造は、これに限られるものではない。
また、半導体素子10の他方の基板面側には、端子は設けられていない。
A
Further, no terminal is provided on the other substrate surface side of the
半導体素子12の端子121と半導体素子10の端子101とは対向し、半田接合されている。そして、半導体素子12の基板120と半導体素子10の基板100との間には、樹脂層11が配置されている。この樹脂層11は、端子121および端子101の周囲を取り囲む。
The
以上のような半導体素子12,14,16の基板120,140,160の厚みは10μm以上150μm以下、より好ましくは、20μm以上、100μm以下、さらには、50μm以下で、非常に薄いものとなっている。
また、半導体素子10の基板100の厚みは、10μm以上150μm以下である。より好ましくは、20μm以上、100μm以下である。
さらに、本実施形態では、半導体素子10、12、14,16は、たとえば、DRAM、SRAM等のメモリチップである。
ここで、図示しないが、半導体素子12、14、16の基板120、140、160の周縁部には、内部回路領域を囲むダイシングラインが枠状に残っている。半導体素子は、複数の半導体素子が一体化されたウェハをダイシングラインに沿って切断することで、得られるが、各半導体素子の基板には、ダイシングラインが残ることとなる。本実施形態では、各基板120、140、160のダイシングラインで囲まれた領域の大きさ形状は等しい。
また、半導体素子12、14、16は、同一の機能を有する半導体素子としてもよく、また、異なる機能を有する半導体素子としてもよい。たとえば、半導体素子12、14、16の内部回路は同一のレイアウトであってもよい。
The thickness of the
Further, the thickness of the
Furthermore, in this embodiment, the
Here, although not shown, dicing lines surrounding the internal circuit region remain in a frame shape at the peripheral portions of the
Further, the
本実施形態においては、半導体装置1の基板100、120,140,160はいずれも積層方向からの平面視(上面視)において平面矩形形状であり、かつ、積層方向に沿った断面が矩形形状である。そして、半導体素子16の基板160および半導体素子10の基板100は、他の半導体素子12,14の基板120,140に比べて、積層方向から平面視における平面サイズが大きい。
In the present embodiment, all of the
半導体素子16の基板160および半導体素子10の基板100は、積層方向から平面視における平面サイズは等しく、基板160,100の側面は面一となっている。
また、本実施形態では、半導体素子12,14の基板120,140は、積層方向からの平面視における平面サイズが同じであり、基板120,140の側面は面一となっている。
換言すると、基板100,160の側面はそれぞれ、基板120、140の側面よりも外方に位置しており、半導体素子10、12,14,16の積層方向に沿った平面視において、半導体素子10、16の外郭、すなわち、基板100,160の外郭の内側に、半導体素子12、14の外郭、すなわち、基板120、140の外郭が位置している。
なお、本実施形態では、基板100,160の外周縁全周が、基板120、140の外周縁よりも外方に位置している。
The
In the present embodiment, the
In other words, the side surfaces of the
In the present embodiment, the entire outer peripheral edges of the
そして、本実施形態では、図1(B)に示すように、積層方向からの平面視(図1(A)の矢印方向からの平面視)において、
半導体素子16の基板160の半導体素子14側の面と半導体素子14の基板140の半導体素子16側の面とが重なり合った領域の外郭L1、
半導体素子14の基板140の半導体素子12側の面と半導体素子12の基板120の半導体素子14側の面とが重なり合った領域の外郭L2、
半導体素子12の基板120の半導体素子10側の面と半導体素子10の基板100の半導体素子12側の面とが重なり合った領域の外郭L3、
のすべてが、基板100および基板160の外郭L4とは接することなく、この外郭L4の内側に位置している。
ただし、たとえば、基板160の一つの側面が、基板140の側面と面位置となっており、基板160の他の側面が基板140の他の側面よりも外方に位置していてもよい。
ここで、半導体素子積層方向からの平面視における基板100および基板160の外郭L4と、外郭L1〜L3と間の距離lは、樹脂層11、13、15の組成や製造条件等にもよるが、たとえば、2.5μm〜2.5mmである。
このように距離lを設定することで、たとえば、樹脂層11が基板100の側面に付着したり、樹脂層15が基板160の側面に付着したりすることを確実に防止することができる。
And in this embodiment, as shown in FIG.1 (B), in planar view from the lamination direction (planar view from the arrow direction of FIG. 1 (A)),
An outline L1 of a region where the surface of the
A contour L2 of a region where a surface of the
An outline L3 of a region where the surface of the
Are located inside the outline L4 without contacting the outline L4 of the
However, for example, one side surface of the
Here, the distance l between the outer contour L4 of the
By setting the distance l in this way, for example, it is possible to reliably prevent the
また、半導体装置1において、図1(A)に示すように、基板100の外周部と、基板160の外周部とは対向しており、基板100の外周部と基板160の外周部との間の空間に、樹脂層17の一部,樹脂層15の一部、樹脂層13の一部および樹脂層11一部が位置している。
Further, in the semiconductor device 1, as illustrated in FIG. 1A, the outer peripheral portion of the
次に、樹脂層11,13,15、17について説明する。
樹脂層11,13,15、17は、それぞれ熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物とを含む。
熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または2種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層11,13,15、17における熱硬化性樹脂の含有量は、30重量量%以上、70重量%以下が好ましい。
Next, the resin layers 11, 13, 15, and 17 will be described.
The resin layers 11, 13, 15, and 17 each include a thermosetting resin and a flux active compound.
As the thermosetting resin, for example, epoxy resin, oxetane resin, phenol resin, (meth) acrylate resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, maleimide resin and the like can be used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
Among them, an epoxy resin excellent in curability and storage stability, heat resistance, moisture resistance, and chemical resistance of a cured product is preferably used. The content of the thermosetting resin in the resin layers 11, 13, 15 and 17 is preferably 30% by weight or more and 70% by weight or less.
樹脂層11,13,15、17は、半田接合の際に、半田層や端子の表面の酸化被膜を除去する作用を有する樹脂層である。樹脂層11,13,15、17が、フラックス作用を有することにより、半田や端子の表面を覆っている酸化被膜が除去されるので、半田接合を行うことができる。樹脂層11,13,15、17がフラックス作用を有するためには、樹脂層11,13,15、17が、フラックス活性化合物を含有する必要がある。樹脂層11,13,15、17に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。 The resin layers 11, 13, 15, and 17 are resin layers that have an action of removing an oxide film on the surface of the solder layer and the terminal during solder joining. Since the resin layers 11, 13, 15, and 17 have a flux action, the oxide film covering the surface of the solder and the terminals is removed, so that solder bonding can be performed. In order for the resin layers 11, 13, 15, and 17 to have a flux action, the resin layers 11, 13, 15, and 17 need to contain a flux active compound. The flux active compound contained in the resin layers 11, 13, 15, and 17 is not particularly limited as long as it is used for solder bonding, but is either a carboxyl group or a phenol hydroxyl group, or a carboxyl group and a phenol hydroxyl group. A compound comprising both of these is preferred.
樹脂層11,13,15、17中のフラックス活性化合物の配合量は、1〜30重量%が好ましく、3〜20重量%が特に好ましい。 The amount of the flux active compound in the resin layers 11, 13, 15 and 17 is preferably 1 to 30% by weight, particularly preferably 3 to 20% by weight.
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等のいずれかが挙げられる。 Examples of the flux active compound having a carboxyl group include aliphatic acid anhydrides, alicyclic acid anhydrides, aromatic acid anhydrides, aliphatic carboxylic acids, and aromatic carboxylic acids.
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等のいずれかが挙げられる。 Examples of the aliphatic acid anhydride related to the flux active compound having a carboxyl group include succinic anhydride, polyadipic acid anhydride, polyazeline acid anhydride, polysebacic acid anhydride, and the like.
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等のいずれかが挙げられる。 Examples of alicyclic acid anhydrides related to flux active compounds having a carboxyl group include methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhymic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydro Any of phthalic anhydride, methylcyclohexene dicarboxylic acid anhydride and the like can be mentioned.
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等のいずれかが挙げられる。 Aromatic acid anhydrides related to flux active compounds having a carboxyl group include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bistrimellitate, glycerol tris trimellitate, etc. Any of these may be mentioned.
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、下記一般式(I)で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等のいずれかが挙げられる。
HOOC−(CH2)n−COOH (I)
(式(I)中、nは、0以上20以下の整数を表す。)
Examples of the aliphatic carboxylic acid related to the flux active compound having a carboxyl group include compounds represented by the following general formula (I), formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid caproic acid, caprylic acid, lauric acid , Myristic acid, palmitic acid, stearic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oleic acid, fumaric acid, maleic acid, oxalic acid, malonic acid, oxalic acid and the like.
HOOC- (CH 2) n -COOH ( I)
(In the formula (I), n represents an integer of 0 or more and 20 or less.)
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等のいずれかが挙げられる。 Aromatic carboxylic acids related to flux active compounds with carboxyl groups include benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, hemimellitic acid, trimellitic acid, trimesic acid, merophanic acid, planitic acid, pyromellitic acid, merit Acid, triyl acid, xylyl acid, hemelic acid, mesitylene acid, prenylic acid, toluic acid, cinnamic acid, salicylic acid, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, gentisic acid (2,5-dihydroxy) Benzoic acid), 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid), 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,5 -Naphthoic acid derivatives such as dihydroxy-2-naphthoic acid, phenolphthaline, diphenol Like any of the etc. is.
これらのカルボキシル基を備えるフラックス活性化合物のうち、フラックス活性化合物が有する活性度、樹脂層の硬化時におけるアウトガスの発生量、及び硬化後の樹脂層の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式(I)で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式(I)で示される化合物のうち、式(I)中のnが3〜10である化合物が、硬化後の樹脂層における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。 Among these flux active compounds having a carboxyl group, there is a good balance between the activity of the flux active compound, the amount of outgas generated when the resin layer is cured, and the elastic modulus and glass transition temperature of the cured resin layer. The compound represented by the general formula (I) is preferable. And among the compounds shown by said general formula (I), while the compound whose n in Formula (I) is 3-10 can suppress that the elasticity modulus in the resin layer after hardening increases. In particular, it is preferable in that the adhesiveness can be improved.
前記一般式(I)で示される化合物のうち、式(I)中のnが3〜10である化合物としては、例えば、n=3のグルタル酸(HOOC−(CH2)3−COOH)、n=4のアジピン酸(HOOC−(CH2)4−COOH)、n=5のピメリン酸(HOOC−(CH2)5−COOH)、n=8のセバシン酸(HOOC−(CH2)8−COOH)及びn=10のHOOC−(CH2)10−COOH等のいずれかが挙げられる。 Among the compounds represented by the general formula (I), examples of the compound in which n in the formula (I) is 3 to 10 include, for example, n = 3 glutaric acid (HOOC— (CH 2 ) 3 —COOH), n = 4 adipic acid (HOOC— (CH 2 ) 4 —COOH), n = 5 pimelic acid (HOOC— (CH 2 ) 5 —COOH), n = 8 sebacic acid (HOOC— (CH 2 ) 8 -COOH) and n = 10 for HOOC- (CH 2) any such 10 -COOH and the like.
フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−ターシャリブチルフェノール、カテコール、p−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のいずれかが挙げられる。 Examples of the flux active compound having a phenolic hydroxyl group include phenols. Specifically, for example, phenol, o-cresol, 2,6-xylenol, p-cresol, m-cresol, o-ethylphenol, 2 , 4-xylenol, 2,5 xylenol, m-ethylphenol, 2,3-xylenol, meditol, 3,5-xylenol, p-tertiarybutylphenol, catechol, p-tertiaryamylphenol, resorcinol, p-octylphenol, Monomers containing phenolic hydroxyl groups such as p-phenylphenol, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AF, biphenol, diallyl bisphenol F, diallyl bisphenol A, trisphenol, tetrakisphenol Phenol novolak resins, o- cresol novolak resin, bisphenol F novolak resins, or such as bisphenol A novolac resins.
上述したようなカルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。 A compound having either a carboxyl group or a phenol hydroxyl group as described above or a compound having both a carboxyl group and a phenol hydroxyl group is taken in three-dimensionally by reaction with a thermosetting resin such as an epoxy resin.
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、フラックス活性化合物としては、フラックス作用を有し且つエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性硬化剤が好ましい。フラックス活性硬化剤としては、例えば、1分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる2つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用(還元作用)を示す芳香族に直接結合した1つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス活性硬化剤としては、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)等の安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,7−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;及びジフェノール酸等が挙げられ、これらは1種単独又は2種以上を組み合わせでもよい。
なかでも、端子間の接合を良好なものとするためには、フェノールフタリンを使用することが特に好ましい。
Therefore, from the viewpoint of improving the formation of a three-dimensional network of the epoxy resin after curing, the flux active compound is preferably a flux active curing agent having a flux action and acting as a curing agent for the epoxy resin. Examples of the flux active curing agent include, in one molecule, two or more phenolic hydroxyl groups that can be added to an epoxy resin, and one or more carboxyls directly bonded to an aromatic group that exhibits a flux action (reduction action). And a compound having a group. Such flux active curing agents include 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, gentisic acid (2,5-dihydroxybenzoic acid), 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4- Benzoic acid derivatives such as dihydroxybenzoic acid and gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid); 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,5-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,7- Examples thereof include naphthoic acid derivatives such as dihydroxy-2-naphthoic acid; phenolphthaline; and diphenolic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
Especially, in order to make the joining between terminals favorable, it is particularly preferable to use phenolphthaline.
また、樹脂層中、フラックス活性硬化剤の配合量は、1〜30重量%が好ましく、3〜20重量%が特に好ましい。樹脂層中のフラックス活性硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止される。
また、樹脂層は、無機充填材を含んでいてもよい。樹脂層中に無機充填材を含有させることで、樹脂層の最低溶融粘度を高め、端子間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。ここで、無機充填材としては、シリカや、アルミナ等があげられる。
Moreover, 1-30 weight% is preferable and, as for the compounding quantity of a flux active hardening | curing agent in a resin layer, 3-20 weight% is especially preferable. When the blending amount of the flux active curing agent in the resin layer is within the above range, the flux activity of the resin layer can be improved, and the thermosetting resin and the unreacted flux active curing agent are contained in the resin layer. Is prevented from remaining.
Moreover, the resin layer may contain the inorganic filler. By including an inorganic filler in the resin layer, it is possible to increase the minimum melt viscosity of the resin layer and to prevent a gap from being formed between the terminals. Here, examples of the inorganic filler include silica and alumina.
さらに、半導体装置1は、図1(A)に示すように、封止材19を有している。この封止材19は、半導体素子16,14,12,10および樹脂層17,15,13,11で構成される積層体2の外周を被覆している。
Further, the semiconductor device 1 has a sealing
次に、以上のような半導体装置1の製造方法について説明する。図2〜図7を参照して説明する。
はじめに本実施形態の半導体装置1の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の半導体装置1の製造方法は、
半導体素子16と、
樹脂層15と、
表裏面に接続用端子141,142がそれぞれ形成された基板140および接続用端子141,142間を接続し基板140を貫通する貫通ビア143を有し、半導体素子16に対して樹脂層15を挟んで対向配置された半導体素子14とを備える積層体2であり、
積層方向からの平面視において、
半導体素子16の基板160の外郭L4(図1(B)参照)の内側に、半導体素子16の基板160の半導体素子14側の面(すなわち、端子161が設けられた面)と、半導体素子14の基板140の半導体素子16側の面(すなわち、端子142が設けられた面)とが重なりあった領域の外郭L1(図1(B)参照)が位置する積層体2を用意する工程と、
一対の挟圧部材52、55により、積層体2を積層方向から挟み、積層体2を積層方向に沿って加圧して、半導体素子16,14を接合する工程とを含む。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 as described above will be described. This will be described with reference to FIGS.
First, an outline of a method for manufacturing the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.
The manufacturing method of the semiconductor device 1 of this embodiment is as follows.
A
A
The
In plan view from the stacking direction,
A surface of the
A step of sandwiching the
次に、半導体装置1の製造方法について詳細に説明する。
(積層体を用意する工程)
図2(A)に示すように、半導体素子10、樹脂層11付の半導体素子12、樹脂層13付の半導体素子14、樹脂層15付の半導体素子16を用意する。
ここで、樹脂層11付の半導体素子12、樹脂層13付の半導体素子14、樹脂層15付の半導体素子16は、以下のようにして用意する。
はじめに、図3(A)に示すように、複数の半導体素子12が作りこまれ、一体化したウェハW1を用意する。
同様に、複数の半導体素子14が作りこまれ、一体化したウェハW2を用意する。
さらに、同様に複数の半導体素子16が作りこまれ、一体化したウェハW3を用意する。
各ウェハW1〜3には、ダイシングラインDが形成されているが、いずれのウェハW1〜3もダイシングラインDのパターン(ダイシングラインDの幅、本数および間隔)は同一である。
そして、図3(B)に示すように、ウェハW1の表面に、樹脂層11となる樹脂層11Aを設ける。樹脂層11Aは、ウェハW1の全面を被覆するものであり、ウェハW1の半導体素子12の端子121を被覆するように設けられる。
同様に、ウェハW2上に樹脂層13となる樹脂層13Aを設ける。樹脂層13Aは、ウェハW2の全面を被覆するものであり、ウェハW2の半導体素子14の端子141を被覆するように設けられる。
さらに、ウェハW3上に樹脂層15となる樹脂層15Aを設ける。樹脂層15Aは、ウェハW3の全面を被覆するものであり、ウェハW3の半導体素子16の端子161を被覆するように設けられる。
なお、樹脂層11AをウェハW1に設ける方法としては、フィルム状の樹脂層11AをウェハW1に貼り付けてもよく、また、樹脂層11Aとなるワニス状の樹脂組成物をウェハW1にスピンコート等で塗布し、乾燥させることで、樹脂層11AをウェハW1上に設けてもよい。
樹脂層13A,15Aについても同様の方法でウェハW2、W3に樹脂層を設けることができる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described in detail.
(Process for preparing a laminate)
As shown in FIG. 2A, a
Here, the
First, as shown in FIG. 3A, a plurality of
Similarly, a plurality of
Further, a plurality of
A dicing line D is formed on each of the wafers W1 to W3, and the patterns of the dicing lines D (the width, the number and the interval of the dicing lines D) are the same for all the wafers W1 to W3.
Then, as shown in FIG. 3B, a
Similarly, a
Further, a
In addition, as a method of providing the
For the resin layers 13A and 15A, the resin layers can be provided on the wafers W2 and W3 in the same manner.
その後、図4に示すように、ダイシングラインDに沿って、ウェハW1〜W3をそれぞれ切断する。
ここで、図4(A)に示すように、ウェハW1、W2をダイシングする際には、刃先の幅の広いブレードB1を使用する。このように刃先の幅の広いブレードB1を使用することで、平面サイズの小さい半導体素子12,14を得ることができる。
ブレードB1は、リング状であり、外周縁が刃先となっている。ブレードB1の刃先の幅は、ダイシングラインDの幅にもよるが、たとえば、0.015mm〜5mmとすることができる。
一方で、図4(B)に示すように、ウェハW3をダイシングする際には、ブレードB1よりも刃先の幅の狭いブレードB2を使用する。このブレードB2もリング状であり、外周縁が刃先となっている。このように刃先の幅の狭いブレードB2を使用することで、平面サイズの大きい半導体素子16を得ることができる。
なお、半導体素子12と半導体素子14とが同様の機能の素子であり、内部回路のレイアウト等が同じである素子である場合には、ウェハW1をダイシングして得られる複数の半導体素子のうち、いずれかを半導体素子12とし、他のいずれかを半導体素子14として使用してもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the wafers W <b> 1 to W <b> 3 are cut along the dicing line D, respectively.
Here, as shown in FIG. 4A, when dicing the wafers W1 and W2, a blade B1 having a wide blade edge is used. By using the blade B1 having a wide blade edge in this way, the
The blade B1 has a ring shape, and the outer peripheral edge is a cutting edge. Although the width of the blade edge of the blade B1 depends on the width of the dicing line D, it can be, for example, 0.015 mm to 5 mm.
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when dicing the wafer W3, a blade B2 having a narrower blade edge than the blade B1 is used. This blade B2 is also ring-shaped, and the outer peripheral edge is the cutting edge. By using the blade B2 having a narrow blade edge in this way, the
In the case where the
以上のようにして製造された樹脂層11付の半導体素子12においては、半導体素子12の基板120の一方の面(積層体2の半導体素子10側の面)の全面を被覆するように樹脂層11が設けられており、樹脂層11の側面と半導体素子12の基板120の側面とが面一となっている。
樹脂層13付の半導体素子14、樹脂層15付の半導体素子16においても、同様である。すなわち、半導体素子14の基板140の一方の面(積層体2の半導体素子12側の面)の全面を被覆するように樹脂層13が設けられており、樹脂層13の側面と半導体素子14の基板140の側面とが面一となっている。
さらに、半導体素子16の基板160の一方の面(積層体2の半導体素子14側の面)の全面を被覆するように樹脂層15が設けられており、樹脂層15の側面と半導体素子16の基板160の側面とが面一となっている。
また、以上のようにして半導体素子12に設けられた樹脂層11、半導体素子14に設けられた樹脂層13、半導体素子16に設けられた樹脂層15は、いずれもBステージの状態であるが、各樹脂層11,13,15の60〜150℃における最低溶融粘度は、0.1〜10000Pa・sであることが好ましい。
このようにすることで、後段の端子同士を半田接合させる工程において、各樹脂層11、13、15が過剰に半導体素子間からはみ出してしまうことを防止できる。
なお、各樹脂層11,13,15の最低溶融粘度は、以下のようにして計測できる。
厚み100μmの各樹脂層を粘弾性測定装置(Rheo Stress RS−10 HAAKE(株)製)で昇温速度10℃/min、周波数0.1Hzで、歪み一定−応力検知で測定する。そして、60〜150℃における最低溶融粘度を検出する。
In the
The same applies to the
Furthermore, the
Further, as described above, the
By doing in this way, it can prevent that each
In addition, the minimum melt viscosity of each
Each resin layer having a thickness of 100 μm is measured with a viscoelasticity measuring device (Rheo Stress RS-10, manufactured by HAAKE Co., Ltd.) at a heating rate of 10 ° C./min, a frequency of 0.1 Hz, and constant strain-stress detection. And the minimum melt viscosity in 60-150 degreeC is detected.
次に、図2(B)に示すように、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14、樹脂層15、半導体素子16で構成される積層体2を用意する。
まず、半導体素子10の端子101が形成された面と、半導体素子12に設けられた樹脂層11とを対向させ、半導体素子10上に、樹脂層11を介して半導体素子12を積層する。
このとき、半導体素子10に形成されたアライメントマークと半導体素子12に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12を加熱して、半硬化の状態(Bステージ)の樹脂層11を介して、半導体素子10および半導体素子12を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材(図示略)により半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12を挟むことで、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12を加熱するとともに、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体素子10および半導体素子12を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、樹脂層11を介して半導体素子10および半導体素子12を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層11の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。たとえば、加熱温度は、80〜220℃とすることができる。また、挟圧する時間は、1〜5秒でよい。
接着後の半導体素子10に対する半導体素子12の位置が正確であるかどうかは、たとえば、X線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
Next, as illustrated in FIG. 2B, the
First, the surface of the
At this time, alignment is performed by confirming the alignment mark formed on the
Thereafter, the
Whether or not the position of the
次に、半導体素子12の端子122が設けられた面と、樹脂層13とを対向させて、半導体素子12上に樹脂層13を介して半導体素子14を積層する。
このとき、半導体素子12に形成されたアライメントマークと半導体素子14に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14を加熱して、半硬化の状態(Bステージ)の樹脂層13を介して、半導体素子12および半導体素子14を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体素子12および半導体素子14を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体素子12および半導体素子14を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層13の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。たとえば、加熱温度は、80〜220℃とすることができる。また、挟圧する時間は、1〜5秒でよい。
接着後の半導体素子12に対する半導体素子14の位置が正確であるかどうかは、たとえば、X線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
Next, the surface of the
At this time, alignment is performed by confirming the alignment mark formed on the
Thereafter, the
Whether or not the position of the
次に、図2(B)に示すように、半導体素子14の端子142が設けられた面と、樹脂層15とを対向させて、半導体素子14上に樹脂層15を介して半導体素子16を積層する。
このとき、半導体素子14に形成されたアライメントマークと半導体素子16に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14、樹脂層15、半導体素子16を加熱して、半硬化の状態(Bステージ)の樹脂層15を介して、半導体素子14および半導体素子16を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14、樹脂層15、半導体素子16を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体素子14および半導体素子16を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体素子14および半導体素子16を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層15の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。たとえば、加熱温度は、80〜220℃とすることができる。また、挟圧する時間は、1〜5秒でよい。
接着後の半導体素子14に対する半導体素子16の位置が正確であるかどうかは、たとえば、X線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
以上により積層体2が得られる。このようにして得られた積層体2において、樹脂層11,13,15は、半硬化状態であり、完全に硬化していない。
Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the
At this time, alignment is performed by confirming the alignment mark formed on the
Thereafter, the
Whether or not the position of the
The
なお、本工程では、半田層121A,141A,161Aは溶融しておらず、端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士は、半田接合していない。また、端子101,121同士は物理的に接触していてもよく、また、端子101,121間に樹脂層11の樹脂が介在していてもよい。端子122、141同士、端子142、161同士においても、同様である。
また、この工程において、半導体素子同士を接着する際の挟圧力は、たとえば、0.01〜0.2MPaである。
In this step, the solder layers 121A, 141A, 161A are not melted, and the
Moreover, in this process, the clamping pressure at the time of bonding semiconductor elements is 0.01 to 0.2 MPa, for example.
以上のような工程で得られた積層体2は、半導体素子10,16の側面が、半導体素子12,14の側面よりも外方に位置するものとなる。
また、積層体2の積層方向からの平面視において、樹脂層11,13の外郭は、半導体素子10の基板100の外郭および半導体素子16の基板160の外郭の内側に位置する。
In the
Further, in the plan view from the stacking direction of the
(第一の接合工程)
次に、図2(C)に示すように、以上の工程で得られた積層体2を加熱して、端子101、121間、端子122、141間、端子142、161間の半田接合を行う。
ここで、第一の接合工程において、端子間が半田接合されるとは、以下のことをいう。積層体2が半田層121A,141A,161Aの融点以上に加熱され、半導体素子10,12間、半導体素子12,14間、半導体素子14,16間の接合に使用される各半田層121A,141A,161Aが溶融するとともに、端子101,121同士、端子122,141同士、端子142,161同士が物理的に接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態をいう。
(First joining process)
Next, as shown in FIG. 2C, the
Here, in the first bonding step, the terminals are soldered together means the following. The
ここでは、たとえば、図5に示した装置5を使用する。この装置5は、流体が導入される容器51と、この容器51内に配置された一対の熱板52,53とを備える。
容器51は、圧力容器であり、容器51の材料としては、金属等があげられ、たとえば、ステンレス、チタン、銅のいずれかである。
熱板52,53は、内部にヒータを有するプレス板であり、熱板53の上方に設置された積層体2を熱板52,53で挟圧する。熱板53には、ピン54が形成されており、このピン54が板材(積層体2を設置する設置部)55を貫通している。この板材55は、積層体2を挟圧する際に、ピン54上を摺動して、熱板53に接触する。
熱板52の温度は、熱板53の温度よりも高く設定されている。たとえば、熱板52の温度は、熱板53よりも20℃以上高く、熱板52が半田層121A,141A,161Aの融点以上の温度であり、熱板53は、半田層121A,141A,161Aの融点未満となっている。
このように熱板53の温度を、熱板52よりも低くしておくことで、積層体2を装置5内に設置した後、積層体2を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体2の樹脂層11,13,15が軟化し、樹脂層11,13,15中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。一方で、熱板52の温度を、熱板53よりも高くしておくことで、積層体2を挟圧した後、積層体2を所定の温度まで比較的短時間で昇温させることができる。
なお、板材55が熱板52に近接して配置されている場合には、熱板52の温度を、熱板53の温度よりも低く設定してもよい。
Here, for example, the apparatus 5 shown in FIG. 5 is used. The device 5 includes a
The
The
The temperature of the
By setting the temperature of the
When the
はじめに、あらかじめ、熱板52,53を所定の温度まで加熱しておく。板材55を熱板53から離間させておき、板材55上に積層体2を設置する。このように、積層体2が設置される板材55を、一対の熱板52,53から離間しておくことで、積層体2には、熱板52,53からの熱が加わりにくくなる。そのため、積層体2を装置5内に設置した後、積層体2を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体2の樹脂層11,13,15が軟化し、樹脂層11,13,15中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。
次に、配管511を介して容器51内に流体を導入する。流体としては、気体が好ましく、たとえば、空気、不活性ガス(窒素ガス、希ガス)等があげられる。
その後、積層体2を流体で加圧した状態を維持しながら、熱板52を積層体2に接触させる。さらに、板材55をピン54上で摺動させて、熱板52,53で積層体2を積層方向に沿って挟圧する。積層体2は、熱板52と板材55とで直接挟まれることとなる。積層体2は、半田層121A,141A,161Aの融点以上(たとえば、230〜280℃)に加熱され、端子101、121間、端子122、141間、端子142、161間で半田接合が行われる。積層体2を挟圧することで、端子101,121間(端子122、141間、端子142、161間)に樹脂が挟まっていた場合でも、樹脂を排除して、端子101,121同士(端子122、141同士、端子142、161同士)を確実に接触させることができ、安定的に半田接合することができる。このとき、積層体2は、熱板52と板材55とで挟圧されることとなるが、積層体2にかかる圧力(挟圧力)は、たとえば、0.01〜0.5MPaである。また、挟圧時間は、5〜12秒である。
First, the
Next, a fluid is introduced into the
Thereafter, the
この工程においては、樹脂層11が加熱されることで樹脂層11の粘度が低下する。そして、熱板52と板材55とで積層体2が挟圧されることで、積層体2の半導体素子10の基板100と半導体素子12の基板120との間に配置されていた樹脂層11の一部が、基板100と基板120とが重なりあった領域の外郭から押し出されることとなる。
同様に、熱板52と板材55とで積層体2が挟圧されることで、積層体2の半導体素子12の基板120と半導体素子14の基板140との間に配置されていた樹脂層13の一部が、基板120、140間から押し出される。
さらに、同様に、熱板52と板材55とで積層体2が挟圧されることで、積層体2の半導体素子14の基板140と半導体素子16の基板160との間に位置していた樹脂層15の一部が、基板140、160が重なりあった領域の外郭から押し出されることとなる。
押し出された各樹脂層11,13,15は、図5(B)に示すように、基板100の外周部と、基板160の外周部とで挟まれた空間内に位置することとなる。
In this step, the
Similarly, the
Further, similarly, the
Each extruded
ここで、流体により、積層体2を加圧する際の加圧力は、0.1MPa以上、10MPa以下が好ましく、より好ましくは0.5以上、5MPa以下である。流体により積層体2を加圧することで、樹脂層11,13,15内のボイド発生を抑制することができる。とくに、0.1MPa以上とすることで、この効果が顕著となる。また、10MPa以下とすることで、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、流体で加圧するとは、積層体2の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力10MPaとは、大気圧よりも、積層体2にかかる圧力が10MPa大きいことを示す。
Here, the pressure applied when the
ここでは、積層体2を半田層121A、141A、161Aの融点以上、たとえば、240℃〜260℃で10分程度加熱する。これにより、半田層121A、141A、161Aを溶融させて半田接合を行うことができる。なお、半田層121A、141A、161Aの融点が異なる場合には、最も融点の高い半田層の融点以上に積層体2を加熱すればよい。
その後、熱板52、板材55を離間させて、さらに、流体を容器51から排出する。流体による積層体2への加圧を停止し、その後、積層体2を容器51から取り出す。
Here, the
Thereafter, the
ここで、第一の接合工程において、樹脂層11,13,15が完全に硬化していない場合には、図6に示す装置6を使用して、樹脂層11,13,15の硬化を進めてもよい。この装置6は、装置5と同様の容器51を有し、積層体2を流体で加圧しながら、加熱して、樹脂層11,13,15の硬化を行なうものである。流体は、装置6で使用したものと同様のものが使用できる。
積層体2を加熱する方法としては、配管511から、加熱した流体を容器51内に入れ、積層体2を加熱加圧する方法があげられる。また、配管511から流体を容器51内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器51を加熱することにより、積層体2を加熱することもできる。
容器51内に積層体2を配置し、流体を導入し、積層体2を樹脂層11,13,15の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して、樹脂層11,13,15の硬化を行なう。たとえば、150〜180℃、60〜300分の加熱を行なう。ここで、硬化温度とは、樹脂層の硬化温度であり、樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が、JISK6900に準ずるC−ステージとなる温度のことをいう。
なお、装置6の容器51内に複数の積層体2を入れて、樹脂層11,13,15の硬化を行なってもよい。このようにすることで生産性を向上させることができる。
以上のようにして、半導体素子10,12同士、半導体素子12,14同士、半導体素子14,16同士が半田接合された積層体2を得る(図5(B))。
Here, in the first bonding step, when the resin layers 11, 13, and 15 are not completely cured, the curing of the resin layers 11, 13, and 15 is advanced using the apparatus 6 shown in FIG. May be. This device 6 has the
As a method of heating the
The
Note that the resin layers 11, 13, and 15 may be cured by putting a plurality of
As described above, the
(第二の接合工程)
次に、図7(A)に示すように、積層体2の上下方向を反転させて、図7(B)に示すように、半導体素子10,12同士、半導体素子12,14同士、半導体素子14,16同士が半田接合された積層体2を、基材18上に載せ、積層体2と基材18とを半田接合する。
はじめに、基材18を用意する。ここでは、基材18は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板やセラミック基板等であってもよい。
(Second joining process)
Next, as shown in FIG. 7A, the up-down direction of the
First, the
基材18の表面には、端子(積層体接続用端子)181が形成されている。端子181は、端子101と同様の構造、材料で構成され、表面に半田層181Aを有する。端子181は、半導体素子16に接続されるものである。
次に、この基材18の表面に樹脂層17を設ける。この樹脂層17は、端子181を被覆するように設けられる。樹脂層17としては、樹脂層11,13,15と同様のものであってもよいが、たとえば、ペースト状のノーフロー型アンダーフィル材(NUF)を使用してもよい。基材18の表面の一部に、樹脂層17を設けるため、ペースト状のアンダーフィル材をディスペンスやインクジェット等で塗布することが好ましい。
Terminals (laminated body connection terminals) 181 are formed on the surface of the
Next, the
このようなノーフロー型アンダーフィル材としては、たとえば、特開2008−13710号公報に開示されたものがあげられ、常温で液状の第一エポキシ樹脂と、第一エポキシ樹脂よりも硬化温度が高い第二エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、フラックス活性を有する硬化剤とを含む樹脂組成物で構成される。この樹脂組成物は、溶剤を含まない。
第一エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。
第二エポキシ樹脂としては、アリル基を有するエポキシ樹脂(たとえば、ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂)が好ましい。
第一エポキシ樹脂は樹脂組成物中で5〜50重量%であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、0.1〜40重量%であることが好ましい。
シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性(液状)エポキシ樹脂が挙げられ、具体的に下記一般式(1)で示されるシリコーン変性エポキシ樹脂が挙げられる。
Examples of such a no-flow type underfill material include those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-13710, and the first epoxy resin that is liquid at room temperature and the curing temperature higher than that of the first epoxy resin. The resin composition includes a two-epoxy resin, a silicone-modified epoxy resin, an inorganic filler, and a curing agent having flux activity. This resin composition does not contain a solvent.
As the first epoxy resin, for example, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin are preferable.
As the second epoxy resin, an epoxy resin having an allyl group (for example, diallyl bisphenol A type epoxy resin) is preferable.
The first epoxy resin is preferably 5 to 50% by weight in the resin composition, and the second epoxy resin is preferably 0.1 to 40% by weight.
Examples of the silicone-modified epoxy resin include silicone-modified (liquid) epoxy resins having a disiloxane structure, and specifically include silicone-modified epoxy resins represented by the following general formula (1).
前記シリコーン変性エポキシ樹脂のシリコーン変性率は、特に限定されないが、前記シリコーン変性樹脂のmが5以下であることが好ましく、特にmが1以下であることが好ましい。 The silicone modification rate of the silicone-modified epoxy resin is not particularly limited, but m of the silicone-modified resin is preferably 5 or less, and particularly preferably m is 1 or less.
さらに具体的には、前記シリコーン変性エポキシ樹脂は、前記一般式(1)で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のmが0であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、下記一般式(2)で示されるフェノール類とを加熱反応により合成したものであることが好ましい。これにより、基材や半導体素子への濡れ性を向上することができる。 More specifically, the silicone-modified epoxy resin includes a silicone-modified liquid epoxy resin in which m of the silicone-modified liquid epoxy resin represented by the general formula (1) is 0, and a phenol represented by the following general formula (2). It is preferable that these are synthesized by heating reaction. Thereby, the wettability to a base material or a semiconductor element can be improved.
前記一般式(1)で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のmが0であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、前記一般式(2)で表されるフェノール類とのモル比(シリコーン変性エポキシ樹脂のエポキシ基モル比/フェノール類の水酸基モル比)は、特に限定されないが、1〜10であることが好ましく、特に1〜5であることが好ましい。モル比が前記範囲内であると、特に反応物の収率や低揮発性などに優れる。
シリコーン変性エポキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の0.1〜20重量%であることが好ましい。
The molar ratio of the silicone-modified liquid epoxy resin represented by the general formula (1) in which m is 0 and the phenols represented by the general formula (2) (epoxy of the silicone-modified epoxy resin) (Group molar ratio / hydroxyl molar ratio of phenols) is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 5. When the molar ratio is within the above range, the yield of the reaction product and low volatility are particularly excellent.
The content of the silicone-modified epoxy resin is preferably 0.1 to 20% by weight of the entire resin composition.
さらに、フラックス活性を有する硬化剤は、融点が異なる2種以上使用することが好ましい。
たとえば、第一のフラックス活性硬化剤としては、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸が好ましい。
また、第二のフラックス活性硬化剤としては、o−フタル酸、トリメリット酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、4−ヒドロキシ(o−フタル酸)、3−ヒドロキシ(o−フタル酸)、テトラヒドロフタル酸、マレイン酸、アルキレン基を含むものとしてはコハク酸、マロン酸、グルタル酸、リンゴ酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、ピメリン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。これらを単独あるいは複数併用してもかまわない。これらの中でも、セバシン酸が好ましい。
Furthermore, it is preferable to use two or more curing agents having flux activity having different melting points.
For example, as the first flux active curing agent, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid are used. Acid is preferred.
As the second flux active curing agent, o-phthalic acid, trimellitic acid, hexahydrophthalic acid, methylhexahydrophthalic acid, 4-hydroxy (o-phthalic acid), 3-hydroxy (o-phthalic acid) ), Tetrahydrophthalic acid, maleic acid, those containing alkylene groups include succinic acid, malonic acid, glutaric acid, malic acid, sebacic acid, adipic acid, azelaic acid, suberic acid, pimelic acid, 1,9-nonanedicarboxylic acid And dodecanedioic acid. These may be used alone or in combination. Among these, sebacic acid is preferable.
基材18上に樹脂層17を設けた後、樹脂層17上に積層体2を搭載する。積層体2の端子162が、樹脂層17側に位置するように、積層体2を樹脂層17上に設置する。
その後、一対の挟圧部材41,42で積層体2、樹脂層17、基材18を積層方向に沿って挟圧しながら、積層体2、樹脂層17、基材18を半田層181Aの融点以上に加熱する。このとき、積層体2、樹脂層17、基材18を、一対の挟圧部材41,42で挟圧するとともに、一対の挟圧部材41,42を加熱することで、積層体2、樹脂層17、基材18が半田層181Aの融点以上に加熱されることとなる。これにより、端子181と端子162とが半田接合される。この接合工程では、たとえば、フリップチップボンダーを使用し、基材18に対し、ひとつずつ、積層体2を半田接合する。
このようにして、基材18上には、複数の積層体2が設置され、基材18と複数の積層体2が半田接合され、構造体3が得られる(図7(C)参照)。
After providing the
Thereafter, the
In this way, the plurality of
その後、必要に応じて、構造体3の樹脂層17を硬化させる。ここでは、前述した図6の装置6を使用して、樹脂層17の硬化を行なう。硬化の方法は、前述した方法と同様であり、構造体3を流体で加圧しながら、樹脂層17の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に構造体3を加熱して、樹脂層17の硬化を行なう。
このようにすることで、樹脂層17でのボイドの発生を防止できるとともに、発生したボイドを消滅させることができる。
Thereafter, the
By doing in this way, generation | occurrence | production of the void in the
(封止工程)
次に、構造体3の封止を行なう。封止の方法は、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形のいずれであってもよい。
その後、積層体2ごとに、切断して、図1に示す半導体装置1を複数得ることができる。なお、図1において、符号19は、封止材を示し、符号18Aはダイシングされた基材18を示す。また、半導体装置1が複数の積層体2を有する場合には、半導体装置1の単位ごとに切断すればよい。なお、切断には、ダイシングブレード、レーザ、ルーター等を使用することができる。
(Sealing process)
Next, the
Thereafter, for each
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態においては、積層方向からの平面視において、半導体素子16の基板160の外郭の内側に、半導体素子16の基板160の半導体素子14側の面と半導体素子14の基板140の半導体素子16側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体2を用意している。そして、この積層体2を積層方向に沿って加圧している。
この加圧工程において、半導体素子16の基板160と半導体素子14の基板140とが重なりあった領域から、樹脂層15の一部が押し出されることがあっても、半導体素子16の基板160の外郭が、前記重なりあった領域の外郭よりも外側に位置しているので、樹脂層15が、半導体素子16の基板160の側面や、さらには、半導体素子16の基板160の端子162が設けられた基板面にまで到達してしまうことを抑制することができる。
これにより、積層体2を挟圧する挟圧部材である熱板52が樹脂層15により、汚染されてしまうことが防止でき、半導体装置1の生産性を高めることができる。
また、本実施形態では、基板160の端子162が設けられた基板面に、樹脂層15が付着してしまうことを防止できるので、端子162と基材18Aの端子181との導通を確実にとることができ、接続信頼性に優れた半導体装置1とすることができる。
According to the present embodiment as described above, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the
Even if a part of the
As a result, it is possible to prevent the
Moreover, in this embodiment, since it can prevent that the
また、本実施形態では、半導体素子10の基板100の外郭の内側に、半導体素子10の基板100の半導体素子12側の面と半導体素子12の基板120の半導体素子10側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体2を用意している。そして、この積層体2を積層方向に沿って加圧している。
これによっても上述した効果と同様の効果を得ることができ、積層体2を挟圧する挟圧部材である板材55が樹脂層11で汚染されてしまうことが防止でき、半導体装置の生産性を高めることができる。
In the present embodiment, the surface of the
Also by this, the same effect as described above can be obtained, and it is possible to prevent the
さらに、本実施形態では、積層体2の積層方向からの平面視において、半導体素子10の基板100および半導体素子16の基板160の外郭の内側に、半導体素子12の基板120の外郭および半導体素子14の基板140の外郭が位置している。従って、積層体2の製造時に、基板120,140間に位置する樹脂層13が基板120,140間から押し出されることがあっても、押し出された樹脂層13を半導体素子10の基板100の外周部と半導体素子16の基板160の外周部との間に収容することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the outer surface of the
さらに、本実施形態においては、半導体素子10の基板100、半導体素子12の基板120、半導体素子14の基板140、半導体素子16の基板160は、いずれも基板面と直交する方向(積層体2の積層方向に沿った方向)の断面形状が、矩形形状となっている。このように形状が複雑でない基板を有する半導体素子を使用することで、基板が割れてしまうことを防止することができ、半導体装置の生産性を高めることができる。
Furthermore, in this embodiment, the
さらに、本実施形態では、半導体素子12、14と半導体素子16とは、積層体2の積層方向からの平面視において、大きさが異なっているが、本実施形態では、同一のパターンのダイシングラインDが形成されたウェハW1〜W3のダイシング方法を工夫することで、これらの半導体素子12,14、16を得ている。具体的には、ウェハW1,W2を刃先の幅の広いブレードB1でダイシングし、半導体素子12,14を得、ウェハW3を刃先の狭いブレードB2でダイシングして、半導体素子16を得ている。このようにダイシングに使用するブレードかえることで、異なる大きさの半導体素子12,14,16を簡単に得ることができる。
特に、半導体素子12,14,16がいずれも同一の機能を有し、内部回路の配置も同様であるような場合、同一の生産工程で得られる同一種類のウェハを切断する際のブレードを異なるものとするだけで、平面サイズの異なる半導体素子12,14,16を得ることができるので、半導体装置1を簡単に製造できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
In particular, when the
本実施形態では、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14、樹脂層15、半導体素子16をこの順で積層して積層体2を得た後、積層体2全体を加熱して半田接合を行っている。そのため、各半導体素子10,12,14,16にかかる熱ダメージを低減させることができる。したがって、半導体装置1の信頼性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14、樹脂層15、半導体素子16をこの順で積層して積層体2を得た後、積層体2を挟圧して、半田接合を行なっている。半田接合時に、複数回挟圧されてしまうことが防止され、半導体素子10,12,14、16へのダメージが低減される。
In the present embodiment, the
本実施形態では、積層体2の端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士を半田接合した後、基材18と積層体2との半田接合を行なっている。
端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士が半田接合されていない状態の積層体2を基材18に設置した後、積層体2および基材18を加熱して、端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士、基材18の端子181および端子162同士を半田接合する方法も考えられる。
しかしながら、このような方法では、基材18と、積層体2との線膨張係数差が大きい場合には、線膨張係数差で発生する応力が積層体2に加わり、積層体2中でずれが発生する可能性がある。
これに対し、本実施形態のように、あらかじめ、端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士を半田接合した後、積層体2と基材18との半田接合を行なうことで、積層体2中でずれが発生してしまうことを防止できる。
In the present embodiment, after the
After the
However, in such a method, when the difference in linear expansion coefficient between the
On the other hand, as in this embodiment, after the
さらに、本実施形態では、積層体2の端子101、121同士、端子122、141同士、端子142、161同士を半田接合する際に、積層体2を流体により加圧し、加熱している。積層体2が流体で加圧されることで、積層体2の樹脂層11,13,15でボイドが発生してしまうことを防止できる。また、積層体2が流体で加圧されることで、積層体2の樹脂層11,13,15中にあるボイドが加圧されて小さくなる。以上のことから、ボイドにより端子同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、積層体2を用意する工程で、半導体素子10、12を半硬化の状態の樹脂層11を介して接着している。同様に、半導体素子12,14を半硬化の状態の樹脂層13を介して接着し、半導体素子14,16を半硬化の状態の樹脂層15を介して接着している。このように、半導体素子同士が接着されているため、積層体2において、半導体素子同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。
なお、半導体素子12,14を半硬化の状態の樹脂層13を介して接着する際、および半導体素子14,16を半硬化の状態の樹脂層15を介して接着する際には、半導体素子10,12,14に複数回、熱がかかるが、半硬化状態の樹脂層により半導体素子同士を接着するための加熱であるため、加熱温度も比較的低く設定でき、また、たとえ加熱温度を高くしても加熱時間が比較的短くてすむ。したがって、半導体素子10,12,14への熱の影響は非常に少ないと考えられる。
In the present embodiment, in the step of preparing the
When the
さらに、本実施形態では、積層体2を構成する前段で、半導体素子12に樹脂層11を設けている。同様に、半導体素子14に樹脂層13を設け、半導体素子16に樹脂層15を設けている。半導体素子12、14,16はいずれもTSV構造であり、非常に厚みが薄いため、樹脂層11,13,15をそれぞれ設けることで、半導体素子12、14,16の反り発生を防止し、取り扱い性に優れたものとすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、基材18に複数の積層体2を半田接合させた後、封止を行い、その後、切断している。これにより、半導体装置1の生産性を向上させることができる。
In the present embodiment, the plurality of
(第二実施形態)
図8および図9を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
本実施形態の半導体装置の積層体2Aでは、前記実施形態の半導体素子16とは異なる半導体素子16Aを使用する。他の点は、前記実施形態の半導体装置1と同様である。
図8(A)に示すように、本実施形態では、半導体素子16Aを使用する。
この半導体素子16Aは、積層体2Aの積層方向に沿った断面がT字型であり、基板160Aと、前記実施形態と同様の端子161、162、ビア163を有する。
基板160Aは、半導体基板、たとえば、シリコン基板であり、半導体素子14に接続される本体部160Bと、本体部160Bの半導体素子14と反対側に位置する端部から外方に張り出した庇部160Cとを備える。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the
As shown in FIG. 8A, in the present embodiment, a
The
The
本体部160Bは、平面矩形形状である。庇部160Cは、本体部160Bの端子162が設けられた端面の外周縁を取り囲むように設けられ、本体部160Bの外周縁から外方に延在している。本実施形態では、庇部160Cは、本体部160Bの端部の外周縁全周を取り囲むように設けられている。庇部160Cの本体部160Bからの突出寸法は、たとえば、2.5μm〜2.5mmである。
そして、庇部160Cの厚みB´と、基板160Aの厚みBとの比率(B´/B)は、0.1〜0.9であることが好ましい。(B´/B)を0.1以上とすることで、庇部160Cの割れを抑制することができ、また、(B´/B)を0.9以下とすることで、半導体素子16と半導体素子14とが重なりあった領域からはみ出した樹脂層15を庇部160Cの直下に収容することができる。なかでも、(B´/B)は0.3〜0.7であることが特に好ましい。
The
And it is preferable that ratio (B '/ B) of thickness B' of
積層体2Aの積層方向からの平面視において、庇部160Cの外郭は、本体部160Bの外郭より外側に位置している。
端子161は、本体部160Bの半導体素子14側の端面(基板面)に形成されており、端子162は、本体部160Bの半導体素子14とは反対側の端面(基板面)に形成されている。そして、ビア163は本体部160Bを貫通し、端子161,162に接続されている。
そして、積層体2Aにおいては、積層方向からの平面視において、
半導体素子16Aの基板160Aの半導体素子14側の面と半導体素子14の基板140の半導体素子16A側の面とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子14の基板140の半導体素子12側の面と半導体素子12の基板120の半導体素子14側の面とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子12の基板120の半導体素子10側の面と半導体素子10の基板100の半導体素子12側の面とが重なり合った領域の外郭、
のすべてが、基板100および半導体素子16Aの庇部160Cの外郭とは接することなく、この外郭の内側に位置している。
なお、半導体素子16Aの基板160Aの半導体素子14側の面とは、半導体素子14に接続される端子161が設けられた面であり、具体的には、半導体素子16Aの本体部160Bの端子161が設けられた面を意味する。この面は、基板160Aの半導体素子14に最も近い面であり、接合面である。
また、積層体2Aの積層方向からの平面視において、本体部160Bの外郭は、半導体素子14,12の外郭と一致している。すなわち、本体部160Bの側面と半導体素子14,12の側面とは面一となっている。
さらに、積層体2Aの積層方向からの平面視において、庇部160Cの外郭は、半導体素子10の半導体基板100の外郭と一致しており、庇部160Cの側面と、半導体基板100の側面と面一となっている。
In a plan view from the stacking direction of the
The terminal 161 is formed on the end surface (substrate surface) of the
And in
An outline of a region in which the surface of the
An outline of a region where a surface of the
An outline of a region where the surface of the
Are all located inside the outline without contacting the outline of the
Note that the surface of the
In addition, the outline of the
Furthermore, in a plan view from the stacking direction of the
ここで、半導体素子16Aは、次のようにして製造することができる。
前記実施形態と同様、図9(A)に示すように、ウェハW3を用意し、このウェハW3上に樹脂層15Aを設ける。
その後、樹脂層15A側からダイシングラインに沿ってウェハW3および樹脂層15Aの切断を行なう。
はじめに、刃先の幅の広いブレードを用意して、樹脂層15Aを貫通するとともに、ウェハW3の厚みの途中位置まで達する溝T2を形成する。この溝T2は、ダイシングラインに沿って形成されることとなる。
その後、この溝T2内に、前記ブレードよりも刃先の幅の狭いブレードを挿入し、ウェハW3を切断する(溝T1が形成される)。
これにより、半導体素子16Aを得ることができる。なお、半導体素子16Aにおいては、樹脂層15は、本体部160Bに設けられており、庇部160Cには設けられていない。
Here, the
As in the above embodiment, as shown in FIG. 9A, a wafer W3 is prepared, and a
Thereafter, the wafer W3 and the
First, a blade with a wide blade edge is prepared, and a groove T2 that penetrates through the
Thereafter, a blade having a narrower blade edge than the blade is inserted into the groove T2, and the wafer W3 is cut (the groove T1 is formed).
Thereby, the
図8(A)に示すように、前記実施形態と同様に、半導体素子10、樹脂層11、半導体素子12、樹脂層13、半導体素子14を積層し、その後、半導体素子14上に樹脂層15付きの半導体素子16Aを積層する。
このように積層した時点では、積層体の積層方向からの平面視において、樹脂層15、11,13の外郭は、半導体素子10の基板100の外郭および半導体素子16Aの基板160Aの庇部160Cの外郭の内側に位置する。
その後の工程は、前記実施形態と同様であるが、図5に示した装置5の熱板52、53で積層体2Aを挟圧すると、積層体2Aの半導体素子10の基板100と半導体素子12の基板120との間に配置されていた樹脂層11が、基板100、120間からはみ出す。
同様に、積層体2Aの半導体素子12の基板120と半導体素子14の基板140との間に配置されていた樹脂層13が、基板120、140間からはみ出す。
さらに、同様に、熱板52,53で積層体2Aが挟圧されることで、積層体2Aの半導体素子14の基板140と半導体素子16Aの本体部160Bとの間に位置していた樹脂層15が、基板140と本体部160Bとの間からはみ出す。
はみ出した各樹脂層は、図8(B)に示すように、基板100の外周部と、基板160Aの庇部160Cとの間の空間に位置することとなる。
その後の工程は、前記実施形態と同様であり、積層体2Aを基材18上に積層し、基材18をダイシングし、さらに、封止材で積層体2Aを封止することで、半導体装置を得ることができる。
As shown in FIG. 8A, the
At the time of stacking as described above, in the plan view from the stacking direction of the stacked body, the outer layers of the resin layers 15, 11, and 13 Located inside the outer shell.
Subsequent processes are the same as those in the above embodiment, but when the
Similarly, the
Further, similarly, the
As shown in FIG. 8B, each protruding resin layer is located in a space between the outer peripheral portion of the
Subsequent steps are the same as those in the above-described embodiment, in which the
以上のような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、基板160Aは本体部160Bと庇部160Cとを備える。そして庇部160Cは本体部160Bの半導体素子14と反対側の部分に設けられている。これにより、庇部160Cと、この庇部160Cと対向する半導体素子10の外周部との間の距離を大きく確保することができる。従って、庇部160Cと、この庇部160Cと対向する半導体素子10の外周部との間の空間に、積層体2Aを挟圧する際にはみ出した各樹脂層11,13,15を確実に収容することができる。
According to this embodiment as described above, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the
また、半導体素子16Aを半導体素子14上に積層する前段において、本体部160Bに樹脂層15が設けられているものの、庇部160Cには樹脂層15は設けられていない。庇部160Cに樹脂層15が設けられていないため、積層体2Aを挟圧した際に、樹脂層15が庇部160Cの側面や端子162が設けられた側の面まで、はみ出してしまうことを確実に抑制することができる。
In addition, the
(第三実施形態)
図10を参照して、本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態では、半導体素子16Aと同様の形状の半導体素子14A、12Aを使用する。
半導体素子14Aは、半導体素子16Aと同様、積層体2Bの積層方向に沿った断面が略T字型であり、基板140Aと、前記実施形態と同様の端子141、142、ビア143を有する。
基板140Aは、半導体基板、たとえば、シリコン基板であり、半導体素子12Aに接続される本体部140Bと、本体部140Bの半導体素子12Aと反対側に位置する端部から外方に張り出した庇部140Cとを備える。庇部140Cは、本体部140Bの端子142が設けられた端面の外周を囲むように設けられている。
本体部140Bは、本体部160Bと同様の形状であり、庇部140Cは庇部160Cと同様の形状である。
端子141は、本体部140Bの半導体素子12側の端面(基板面)に形成されており、端子142は、本体部140Bの半導体素子12とは反対側の端面(基板面)に形成されている。そして、ビア143は本体部140Bを貫通し、端子141,142に接続されている。
庇部140Cの本体部140Bからの突出寸法、庇部140Cの厚み、庇部140Cの厚みと基板140の厚みとの比率は、半導体素子16Aと同様である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment,
Similar to the
The
The
The terminal 141 is formed on the end surface (substrate surface) of the
The protruding dimension of the
半導体素子12Aは、半導体基板、たとえば、シリコン基板であり、半導体素子16Aと同様、積層体2Bの積層方向に沿った断面が略T字型であり、基板120Aと、前記実施形態と同様の端子121、122、ビア123を有する。
基板120Aは、半導体素子10に接続される本体部120Bと、本体部120Bの半導体素子10と反対側に位置する端部から外方に張り出した庇部120Cとを備える。
本体部120Bは、本体部160Bと同様の形状であり、庇部120Cは庇部160Cと同様の形状である。庇部120Cは、本体部120Bの端子122が設けられた端面の外周を囲むように設けられている。
端子121は、本体部120Bの半導体素子10側の端面(基板面)に形成されており、端子122は、本体部120Bの半導体素子10とは反対側の端面(基板面)に形成されている。そして、ビア123は本体部120Bを貫通し、端子121,122に接続されている。
庇部120Cの本体部120Bからの突出寸法、庇部120Cの厚み、庇部120Cの厚みと基板120の厚みとの比率は、半導体素子16Aと同様である。
The
The
The
The terminal 121 is formed on the end surface (substrate surface) on the
The protruding dimension of the flange 120C from the
積層体2Bにおいては、
半導体素子16Aの基板160Aの半導体素子14A側の面(本体部160Bの端子161が設けられた端面)と半導体素子14Aの基板140Aの半導体素子16A側の面(端子142が設けられた面)とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子14Aの基板140Aの半導体素子12A側の面(本体部140Bの端子141が設けられた端面)と半導体素子12Aの基板120Aの半導体素子14A側の面(端子122が設けられた面)とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子12Aの基板120Aの半導体素子10側の面(本体部120Bの端子121が設けられた端面)と半導体素子10の基板100の半導体素子12A側の面とが重なり合った領域の外郭、
のすべてが、基板100および半導体素子16Aの庇部160Cの外郭とは接することなく、これらの外郭の内側に位置している。
なお、本実施形態では、積層体2Bの積層方向からの平面視において、庇部160C,140C,120Cの外郭は一致している。
In the
A surface of the
A surface of the
An outline of a region where the surface of the
Are all located inside the outline without contacting the outline of the
In the present embodiment, the outlines of the
各半導体素子14A,12Aは、第二実施形態の半導体素子16Aの製造方法と同様の方法で製造することができる。
Each of the
図10(A)に示すように、前記実施形態と同様に、半導体素子10、樹脂層11付きの半導体素子12A、樹脂層13付きの半導体素子14Aを積層し、その後、半導体素子14A上に樹脂層15付きの半導体素子16Aを積層する。
ここで、樹脂層11は、半導体素子12Aの本体部120Bの半導体素子10側に位置する面にのみ設けられており、庇部120Cには設けられていない。
また、樹脂層13は、半導体素子14Aの本体部140Bの半導体素子12A側に位置する面にのみ設けられており、庇部140Cには設けられていない。
同様に、樹脂層15は、半導体素子16Aの本体部160Bの半導体素子14A側に位置する面にのみ設けられており、庇部160Cには設けられていない。
その後の工程は、前記各実施形態と同様であるが、図5に示した装置5の熱板52、53で積層体2Aを挟圧すると、積層体2Bの半導体素子10の基板100と半導体素子12Aの基板120Aの本体部120Bとの間に配置されていた樹脂層11が、基板100と本体部120Bとの間からはみ出す。はみ出した樹脂層11は、図10(B)に示すように、基板100の外周部と半導体素子12Aの庇部120Cとの間の空間に収容される。
同様に、積層体2Bの半導体素子12Aの基板120Aの本体部120Bと半導体素子14Aの基板140Aの本体部140Bとの間に配置されていた樹脂層13が、本体部120B,140B間からはみ出す。はみ出した樹脂層13は、図10(B)に示すように、半導体素子12Aの庇部120Cと半導体素子14Aの庇部140Cとの間の空間に収容される。
さらに、同様に、熱板52,53で積層体2Bが挟圧されることで、積層体2Bの半導体素子14Aの基板140Aの本体部140Bと半導体素子16Aの基板160Aの本体部160Bとの間に位置していた樹脂層15が、本体部140B、160B間からはみ出す。はみ出した樹脂層15は、図10(B)に示すように、半導体素子14Aの庇部140Cと半導体素子16Aの庇部160Cの間の空間に収容される。
その後の工程は、前記各実施形態と同様であり、積層体2Bを基材18上に積層し、基材18をダイシングし、さらに、封止材で積層体2Bを封止することで、半導体装置を得ることができる。
As shown in FIG. 10A, similarly to the above embodiment, the
Here, the
Further, the
Similarly, the
Subsequent processes are the same as those in the above embodiments, but when the
Similarly, the
Further, similarly, the
Subsequent steps are the same as those in each of the above embodiments. The
このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、各半導体素子12A,14Aがそれぞれ庇部120C,140Cを有している。これにより、たとえば、半導体素子14Aと半導体素子12Aとの間の樹脂層13が半導体素子10や半導体素子16A側にはみ出してしまうことを防止できる。
According to the present embodiment as described above, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
In this embodiment, each of the
(第四実施形態)
図11、12を参照して、本発明の第四実施形態について説明する。
本実施形態では、半導体素子14B,半導体素子12Bの形状が第一実施形態の半導体装置1とは異なっている。他の点については第一実施形態と同様である。
図11に示すように、半導体素子14Bは、積層体2Cの積層方向に沿った断面が略T字型であり、基板140Dと、前記実施形態と同様の端子141、142、ビア143を有する。
基板140Dは、半導体基板、たとえば、シリコン基板であり、本体部140Eと、庇部140Fとを備える。
本体部140Eは、半導体素子12Bおよび半導体素子16に接続される部分であり、本体部140Eの半導体素子12B側の端面には、端子141が設けられ、他方の端面には端子142が設けられている。ビア143は、本体部140Eを貫通し端子141,142を接続している。
庇部140Fは本体部140Eの半導体素子12B側の部分の外周部に張り出すように設けられており、本体部140Eの半導体素子12B側の部分の外周全体を取り囲む。換言すると、庇部140Fは、本体部140Eの端子141が設けられた端面の外周を囲むように設けられている。
なお、庇部140Fの本体部140Eからの突出寸法、庇部140Fの厚み、庇部140Fの厚みと基板140Dの厚みとの比率は、半導体素子16Aと同様である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the shapes of the
As shown in FIG. 11, the
The
The
The
The protruding dimension of the
図11に示すように、半導体素子12Bは、積層体2Cの積層方向に沿った断面が略T字型であり、基板120Dと、前記実施形態と同様の端子121、122、ビア123を有する。
基板120Dは、半導体基板、たとえば、シリコン基板であり、本体部120Eと、庇部120Fとを備える。
本体部120Eは、半導体素子14Bおよび半導体素子10に接続される部分であり、本体部120Eの一方の端面には、端子121が設けられ、他方の端面には端子122が設けられている。ビア123は、本体部120Eを貫通し、端子121,122を接続している。
庇部120Fは本体部120Eの半導体素子10側の部分の外周部に張り出すように設けられており、本体部120Eの半導体素子10側の部分の外周全体を取り囲む。換言すると、庇部120Fは、本体部120Eの端子121が設けられた端面の外周を囲むように設けられている。
なお、庇部120Fの本体部120Eからの突出寸法、庇部120Fの厚み、庇部140Fの厚みと基板120Dの厚みとの比率は、半導体素子16Aと同様である。
As shown in FIG. 11, the
The
The
The
Note that the protruding dimension of the
ここで、積層体2Cの積層方向からの平面視において、
半導体素子16の基板160の半導体素子14B側の面と半導体素子14Bの基板140Dの半導体素子16側の面(本体部140Eの端子142が設けられた端面)とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子14Bの基板140Dの半導体素子12B側の面(端子141が設けられた面)と半導体素子12Bの基板120Dの半導体素子14B側の面(本体部120Eの端子122が設けられた端面)とが重なり合った領域の外郭、
半導体素子12Bの基板120Dの半導体素子10側の面(端子121が設けられた面)と半導体素子10の基板100の半導体素子12B側の面とが重なり合った領域の外郭、
のすべてが、基板100の外郭および半導体素子16の基板160の外郭とは接することなく、これらの外郭の内側に位置している。
ただし、半導体素子16の基板160の外郭は、半導体素子14Bの庇部140Fの外郭、半導体素子12Bの庇部120Fの外郭、基板100の外郭と一致している。半導体素子16の基板160の側面と、半導体素子14B,12Bの本体部140E,120Eの側面と、基板100の側面とは面一となっている。
Here, in a plan view from the stacking direction of the
An outline of a region where the surface of the
The surface of the
An outline of a region where a surface of the
Are located inside these outlines without contacting the outline of the
However, the outline of the
ここで、半導体素子12B、14Bは、次のようにして製造することができる。
第一実施形態と同様、図12に示すように、ウェハW1を用意し、このウェハW1上に樹脂層11Aを設ける。このとき樹脂層11Aを、ウェハW1の端子121が形成されている面に設ける。
その後、樹脂層11Aが設けられていない側の面から、ダイシングラインに沿ってウェハW1および樹脂層11Aの切断を行なう。
はじめに、刃先の幅の広いブレードを用意して、ウェハW1の厚みの途中位置まで達する溝T3を形成する。この溝T3は、ダイシングラインに沿って形成されることとなる。
その後、この溝T3内に、前記ブレードよりも刃先の幅の狭いブレードを挿入し、ウェハW1および樹脂層11Aを切断する(溝T4を形成する)。
これにより、半導体素子12Bを得ることができる。なお、半導体素子12Bにおいては、樹脂層11は、本体部120Eおよび庇部120Fに渡って設けられることとなる。
同様の方法で半導体素子14Bを製造する。半導体素子14BとなるウェハW2を用意し、このウェハW2上に樹脂層13Aを設け、同様の方法でダイシングを行なうことで、半導体素子14Bを得ることができる。
Here, the
As in the first embodiment, as shown in FIG. 12, a wafer W1 is prepared, and a
Thereafter, the wafer W1 and the
First, a blade having a wide blade edge is prepared, and the groove T3 reaching the middle position of the thickness of the wafer W1 is formed. The groove T3 is formed along the dicing line.
Thereafter, a blade having a narrower blade edge than the blade is inserted into the groove T3 to cut the wafer W1 and the
Thereby, the
The
その後、図11(B)に示すように、前記実施形態と同様に、半導体素子10、樹脂層11付きの半導体素子12B、樹脂層13付き半導体素子14Bを積層し、その後、半導体素子14B上に樹脂層15付きの半導体素子16を積層する。
その後の工程は、前記各実施形態と同様であるが、図5に示した装置5の熱板52、53で積層体2Cを挟圧すると、積層体2Cの半導体素子10の基板100と半導体素子12Bの基板120Dとの間に配置されていた樹脂層11が、基板100、120D間からはみ出す。
また、積層体2Cを挟圧することで、樹脂層13のうち、積層体2Cの半導体素子12Bの基板120Dの本体部120Eと半導体素子14Bの本体部140Eとの間に位置していた部分が、本体部120E,140E間からはみ出す。はみ出した樹脂層13は、庇部120Fと庇部140Fとの間に収容されることとなる。
さらに、積層体2Cを挟圧することで、樹脂層15のうち、積層体2Cの半導体素子14Bの本体部140Eと半導体素子16の基板160との間に位置していた部分が、本体部140Eと基板160との間の領域からはみ出す。はみ出した樹脂層15は、庇部140Fとこの庇部140Fに離間して対向する半導体素子16の基板160の外周部との間に収容されることとなる。
その後の工程は、前記実施形態と同様であり、積層体2Cを基材18上に積層し、基材18をダイシングし、さらに、封止材で積層体2Cを封止することで、半導体装置を得ることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 11B, similarly to the above-described embodiment, the
Subsequent processes are the same as those of the above embodiments, but when the
Further, by sandwiching the
Further, by sandwiching the
Subsequent steps are the same as those in the above-described embodiment, in which the
以上のような本実施形態によれば、前記各実施形態と同様の効果を奏することができる。 According to the present embodiment as described above, the same effects as those of the respective embodiments can be obtained.
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、半導体素子を4つ重ねて積層体を構成したがこれに限られるものではない。半導体素子は複数であればよい。
さらには、前記実施形態では、前記実施形態では、各半導体素子12,14、16、16A、14A、12A、14B,12BをTSV構造としたが、これに限られるものではない。たとえば、半導体素子16、16Aは、TSV構造の半導体素子ではなくてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above embodiment, a stacked body is formed by stacking four semiconductor elements, but the present invention is not limited to this. There may be a plurality of semiconductor elements.
Furthermore, in the said embodiment, although each
さらには、前記各実施形態では、積層体2を形成した後、積層体2を挟圧することで、各半導体素子同士を一度に半田接合したが、本発明の半導体装置の製造方法はこれに限られるものではない。
たとえば、半導体素子10上に半導体素子12を搭載した後、半導体素子10と半導体素子12とを積層方向に沿って挟圧して、半田接合してもよい。その後、同様の方法で半導体素子12と半導体素子14とを半田接合してもよい。
また、前記各実施形態において、半導体素子10を半導体素子ではなく、樹脂基板等の基板としてもよい。
Furthermore, in each of the above embodiments, after the
For example, after mounting the
In each of the above embodiments, the
1 半導体装置
2 積層体
2A 積層体
2B 積層体
2C 積層体
3 構造体
5 装置
6 装置
10 半導体素子
11 樹脂層
11A 樹脂層
11 樹脂層
12 半導体素子
12A 半導体素子
12B 半導体素子
13 樹脂層
13A 樹脂層
14 半導体素子
14A 半導体素子
14B 半導体素子
15 樹脂層
15A 樹脂層
16 半導体素子
16A 半導体素子
17 樹脂層
18A 基材
18 基材
19 封止材
41,42 挟圧部材
51 容器
52,53 熱板
54 ピン
55 板材
100 基板
101 端子
120 基板
120A 基板
120B 本体部
120C 庇部
120D 基板
120F 庇部
120E 本体部
121 端子
121A 半田層
122 端子
123 ビア
140 基板
140A 基板
140B 本体部
140C 庇部
140D 基板
140E 本体部
140F 庇部
141 端子
141A 半田層
142 端子
143 貫通ビア
160 基板
160A 基板
160B 本体部
160C 庇部
161 端子
161A 半田層
162 端子
163 ビア
181 端子
181A 半田層
511 配管
T1 溝
T2 溝
T3 溝
T4 溝
W1 ウェハ
W2 ウェハ
W3 ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
121 terminal
Claims (20)
表裏面に接続用端子が設けられた半導体基板および前記接続用端子間を接続し前記半導体基板を貫通する貫通ビアを有する第二半導体素子と、
前記第一半導体素子の前記半導体基板と前記第二半導体素子の前記半導体基板との間に配置された樹脂層とを備える積層体であり、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記半導体基板の第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の前記半導体基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体を用意する工程と、
一対の挟圧部材により、前記積層体を積層方向から挟み、前記積層体を積層方向に沿って加圧して、前記第一半導体素子の前記接続用端子と、前記第二半導体素子の前記第一半導体素子側に位置する一方の前記接続用端子とを接合する工程とを含む半導体装置の製造方法。 A first semiconductor element having a semiconductor substrate and a connection terminal provided on the semiconductor substrate;
A semiconductor substrate having connection terminals on the front and back surfaces and a second semiconductor element having a through via that connects between the connection terminals and penetrates the semiconductor substrate;
A laminate comprising a resin layer disposed between the semiconductor substrate of the first semiconductor element and the semiconductor substrate of the second semiconductor element;
In plan view from the stacking direction,
Inside the outer surface of the first semiconductor element, a surface of the first semiconductor element on the second semiconductor element side of the semiconductor substrate and a surface of the second semiconductor element on the first semiconductor element side of the semiconductor substrate. Preparing a laminate in which the outline of the overlapped region is located;
The stacked body is sandwiched from a stacking direction by a pair of pressing members, and the stacked body is pressed along the stacking direction to connect the connection terminal of the first semiconductor element and the first of the second semiconductor element. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: joining one of the connection terminals located on the semiconductor element side.
積層体を積層方向に沿って加圧する前記工程では、
前記第一半導体素子の前記接続用端子あるいは前記第二半導体素子の前記一方の接続用端子に形成された半田層の融点以上に前記積層体を加熱しながら、積層体を積層方向に沿って加圧して、
前記第一半導体素子の前記接続用端子と前記第二半導体素子の前記接続用端子とを半田接合する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the step of pressing the laminate along the lamination direction,
While heating the laminated body above the melting point of the solder layer formed on the connecting terminal of the first semiconductor element or the one connecting terminal of the second semiconductor element, the laminated body is added along the laminating direction. Press
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the connection terminal of the first semiconductor element and the connection terminal of the second semiconductor element are soldered together.
積層体を用意する前記工程では、
半導体基板および前記半導体基板に設けられた接続用端子を有する第三半導体素子と、前記第二半導体素子の前記半導体基板と前記第三半導体素子の前記半導体基板との間に配置された他の樹脂層とを備える前記積層体を用意し、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第二半導体素子の前記半導体基板の第三半導体素子側の面と前記第三半導体素子の前記半導体基板の前記第二半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する前記積層体を用意し、
積層体を積層方向に沿って加圧する前記工程では、
前記挟圧部材により、前記積層体を積層方向に沿って加圧して、前記第一半導体素子の前記接続用端子と前記第二半導体素子の前記接続用端子とを接合するとともに、前記第二半導体素子の他方の接続用端子と前記第三半導体素子の前記接続用端子とを接合する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the step of preparing the laminate,
A third semiconductor element having a semiconductor substrate and a connection terminal provided on the semiconductor substrate, and another resin disposed between the semiconductor substrate of the second semiconductor element and the semiconductor substrate of the third semiconductor element Preparing the laminate comprising a layer,
The surface of the second semiconductor element on the side of the third semiconductor element of the semiconductor substrate and the surface of the semiconductor substrate of the third semiconductor element on the side of the second semiconductor element are overlapped inside the outline of the first semiconductor element. Prepare the laminate in which the outline of the area that was located is located,
In the step of pressing the laminate along the lamination direction,
The pressing member pressurizes the stacked body along the stacking direction to join the connection terminal of the first semiconductor element and the connection terminal of the second semiconductor element, and to connect the second semiconductor A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the other connection terminal of the element is joined to the connection terminal of the third semiconductor element.
積層体を用意する前記工程の前段において、
同一のパターンのダイシングラインが形成された2つのウェハを用意し、
一方の前記ウェハを第一ブレードで前記ダイシングラインに沿ってダイシングすることで前記第一半導体素子を得、
他方の前記ウェハを、前記第一ブレードよりも刃先の幅が太い第二ブレードで前記ダイシングラインに沿ってダイシングすることで、平面形状が前記第一半導体素子と相似形であり、かつ、前記第一半導体素子の平面形状よりも平面形状が小さい前記第二半導体素子を得て、
積層体を用意する前記工程では、
前記第一半導体素子の前記半導体基板の外周部が、前記第二半導体素子の前記半導体基板の外周部よりも外側に位置するように、前記第一半導体素子と前記第二半導体素子とを積層する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the previous stage of the step of preparing the laminate,
Prepare two wafers with dicing lines of the same pattern,
The first semiconductor element is obtained by dicing the wafer on one side along the dicing line with a first blade,
The other wafer is diced along the dicing line with a second blade having a blade edge wider than the first blade, so that the planar shape is similar to that of the first semiconductor element, and the first blade Obtaining the second semiconductor element having a planar shape smaller than the planar shape of one semiconductor element;
In the step of preparing the laminate,
The first semiconductor element and the second semiconductor element are stacked so that an outer peripheral portion of the semiconductor substrate of the first semiconductor element is positioned outside an outer peripheral portion of the semiconductor substrate of the second semiconductor element. A method for manufacturing a semiconductor device.
積層体を用意する前記工程では、
第四半導体素子あるいは基板を備え、
前記第四半導体素子あるいは前記基板と、前記第一半導体素子との間に、前記第二半導体素子が配置され、前記第四半導体素子あるいは前記基板の外周部が、前記第二半導体素子の前記半導体基板の側面よりも外方に位置する前記積層体を用意し、
積層体を積層方向に沿って加圧する前記工程では、前記第一半導体素子、前記第二半導体素子、および、前記第四半導体素子あるいは前記基板を含む前記積層体を積層方向に沿って加圧する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the step of preparing the laminate,
Comprising a fourth semiconductor element or substrate;
The second semiconductor element is disposed between the fourth semiconductor element or the substrate and the first semiconductor element, and an outer peripheral portion of the fourth semiconductor element or the substrate is the semiconductor of the second semiconductor element. Prepare the laminate positioned outside the side of the substrate,
In the step of pressurizing the stacked body along the stacking direction, the semiconductor pressurizing the stacked body including the first semiconductor element, the second semiconductor element, and the fourth semiconductor element or the substrate along the stacking direction. Device manufacturing method.
前記積層体を用意する前記工程において、熱硬化性の前記樹脂層は半硬化の状態であり、前記第一半導体素子と前記第二半導体素子との間に配置された前記樹脂層の60℃〜150℃の最低溶融粘度が0.1Pa・s以上10000Pa・s以下であり、
積層体を積層方向に沿って加圧する前記工程では、
前記第一半導体素子の接続用端子あるいは第二半導体素子の接続用端子に形成された半田層の融点以上に前記積層体を加熱しながら、積層体を積層方向に沿って加圧して、前記第一半導体素子の接続用端子と第二半導体素子の接続用端子とを半田接合する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1 thru | or 5,
In the step of preparing the laminate, the thermosetting resin layer is in a semi-cured state, and the resin layer disposed between the first semiconductor element and the second semiconductor element has a temperature of 60 ° C. to The minimum melt viscosity at 150 ° C. is 0.1 Pa · s or more and 10,000 Pa · s or less,
In the step of pressing the laminate along the lamination direction,
While heating the laminated body above the melting point of the solder layer formed on the connecting terminal of the first semiconductor element or the connecting terminal of the second semiconductor element, the laminated body is pressurized along the laminating direction, and the first A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a connection terminal of one semiconductor element and a connection terminal of a second semiconductor element are joined by soldering.
積層体を用意する前記工程の前段において、
ウェハを用意して、このウェハの厚さの途中位置まで、所定幅の刃先を有する第一ブレードで前記ウェハを切削して所定幅の溝を形成し、
この第一ブレードよりも刃先の幅が細い第二ブレードを前記溝に挿入してこの溝に沿って前記ウェハを切断することで、一方の端面に前記接続用端子が設けられた本体部と、この本体部の他方の端面の周縁から外方に張り出す庇部を有する前記半導体基板を備える第一半導体素子を用意し、
積層体を用意する前記工程では、
前記第一半導体素子の前記本体部の前記一方の端面側を前記第二半導体素子側に配置し、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の前記庇部の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記本体部の前記一方の端面と前記第二半導体素子の半導体基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体を用意する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the previous stage of the step of preparing the laminate,
Preparing a wafer, and cutting the wafer with a first blade having a blade edge of a predetermined width to a middle position of the thickness of the wafer to form a groove of a predetermined width,
By inserting a second blade having a blade width narrower than the first blade into the groove and cutting the wafer along the groove, a main body portion provided with the connection terminal on one end surface; Preparing a first semiconductor element comprising the semiconductor substrate having a flange projecting outward from the peripheral edge of the other end surface of the main body;
In the step of preparing the laminate,
The one end face side of the main body portion of the first semiconductor element is disposed on the second semiconductor element side,
In plan view from the stacking direction,
The one end surface of the main body portion of the first semiconductor element and the surface of the semiconductor substrate of the second semiconductor element on the side of the first semiconductor element are overlapped inside the outline of the flange portion of the first semiconductor element. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising preparing a stacked body in which an outline of a certain region is located.
積層体を用意する前記工程の前段において、
ウェハを用意して、このウェハの厚さの途中位置まで、所定幅の刃先を有する第一ブレードで前記ウェハを切削して所定幅の溝を形成し、この第一ブレードよりも刃先の幅が細い第二ブレードを前記溝に挿入してこの溝に沿って前記ウェハを切断することで、一方の端面に前記一方の接続用端子が形成され、他方の端面に前記他方の接続用端子が形成された本体部と、この本体部の他方の端面の周縁から外方に張り出す庇部を有する前記半導体基板を備えた第二半導体素子を用意する工程と、
第二半導体素子の前記本体部よりも、大きな平面形状の前記半導体基板を有する前記第一半導体素子を用意する工程とを実施し、
積層体を用意する前記工程では、
前記第二半導体素子の前記本体部の前記一方の端面を前記第一半導体素子側に配置し、
積層方向に沿った方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の前記半導体基板の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記半導体基板の前記第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の前記本体部の前記第一半導体素子側に位置する前記一方の端面とが重なりあった領域の外郭が位置する積層体を用意する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the previous stage of the step of preparing the laminate,
A wafer is prepared, and the wafer is cut with a first blade having a cutting edge of a predetermined width to a middle position of the thickness of the wafer to form a groove of a predetermined width, and the width of the cutting edge is larger than that of the first blade. By inserting a thin second blade into the groove and cutting the wafer along the groove, the one connection terminal is formed on one end surface, and the other connection terminal is formed on the other end surface. A step of preparing a second semiconductor element comprising the main body portion and the semiconductor substrate having a flange portion projecting outward from the peripheral edge of the other end surface of the main body portion;
Preparing the first semiconductor element having the semiconductor substrate having a larger planar shape than the main body of the second semiconductor element; and
In the step of preparing the laminate,
The one end surface of the main body portion of the second semiconductor element is disposed on the first semiconductor element side,
In a plan view from the direction along the stacking direction,
Inside the outer surface of the semiconductor substrate of the first semiconductor element, a surface of the semiconductor substrate of the first semiconductor element on the second semiconductor element side, and the first semiconductor element of the main body of the second semiconductor element A method of manufacturing a semiconductor device, comprising preparing a stacked body in which an outline of a region where the one end face located on the side overlaps is located.
前記第一半導体素子の前記半導体基板には、ダイシングラインが形成されており、
前記第二半導体素子の前記半導体基板にはダイシングラインが形成されており、
前記第一半導体素子の前記ダイシングラインで囲まれた領域と、前記第二半導体素子の前記ダイシングラインで囲まれた領域とが同じ大きさ形状である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A dicing line is formed on the semiconductor substrate of the first semiconductor element,
A dicing line is formed on the semiconductor substrate of the second semiconductor element,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a region surrounded by the dicing line of the first semiconductor element and a region surrounded by the dicing line of the second semiconductor element have the same size and shape.
前記第一半導体素子は、前記半導体基板とこの半導体基板を貫通し、前記接続用端子に接続された貫通ビアとを有する半導体素子である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1 thru | or 9,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first semiconductor element is a semiconductor element having the semiconductor substrate and a through via that penetrates the semiconductor substrate and is connected to the connection terminal.
表裏面に接続用端子が形成された半導体基板および前記端子間を接続し前記半導体基板を貫通する貫通ビアを有し、一方の前記接続用端子が前記第一半導体素子の前記接続用端子と接合された第二半導体素子と、
前記第一半導体素子の前記半導体基板と前記第二半導体素子の前記半導体基板と間に配置された樹脂層とを備え、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第一半導体素子の前記半導体基板の前記第二半導体素子側の面と、前記第二半導体素子の前記半導体基板の前記第一半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する半導体装置。 A first semiconductor element having a semiconductor substrate and connection terminals;
A semiconductor substrate having connection terminals formed on the front and back surfaces, and a through via that connects between the terminals and penetrates the semiconductor substrate, and one of the connection terminals is bonded to the connection terminal of the first semiconductor element A second semiconductor element,
A resin layer disposed between the semiconductor substrate of the first semiconductor element and the semiconductor substrate of the second semiconductor element;
In plan view from the stacking direction,
Inside the outer surface of the first semiconductor element, a surface of the first semiconductor element on the second semiconductor element side of the semiconductor substrate, and a surface of the second semiconductor element on the first semiconductor element side of the semiconductor substrate, Semiconductor device in which the outline of the region where the two overlap is located.
前記第二半導体素子の他方の前記接続用端子に接続された接続用端子と、この接続用端子が設けられた半導体基板とを有する第三半導体素子と、
前記第三半導体素子の半導体基板と前記第二半導体素子の半導体基板との間に配置された他の樹脂層とを有し、
積層方向からの平面視において、
前記第一半導体素子の外郭の内側に、前記第二半導体素子の前記半導体基板の前記第三半導体素子側の面と、前記第三半導体素子の前記半導体基板の前記第二半導体素子側の面とが重なりあった領域の外郭が位置する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11,
A third semiconductor element having a connection terminal connected to the other connection terminal of the second semiconductor element, and a semiconductor substrate provided with the connection terminal;
Another resin layer disposed between the semiconductor substrate of the third semiconductor element and the semiconductor substrate of the second semiconductor element;
In plan view from the stacking direction,
Inside the outer surface of the first semiconductor element, a surface on the third semiconductor element side of the semiconductor substrate of the second semiconductor element, and a surface on the second semiconductor element side of the semiconductor substrate of the third semiconductor element, Semiconductor device in which the outline of the region where the two overlap is located.
前記第一半導体素子の前記半導体基板には、ダイシングラインが形成されており、
前記第二半導体素子の前記半導体基板にはダイシングラインが形成されており、
前記第一半導体素子の前記ダイシングラインで囲まれた領域と、前記第二半導体素子の前記ダイシングラインで囲まれた領域とが同じ大きさ形状である半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11 or 12,
A dicing line is formed on the semiconductor substrate of the first semiconductor element,
A dicing line is formed on the semiconductor substrate of the second semiconductor element,
A semiconductor device in which a region surrounded by the dicing line of the first semiconductor element and a region surrounded by the dicing line of the second semiconductor element have the same size and shape.
前記第一半導体素子の前記半導体基板の外周部が、前記第二半導体素子の前記半導体基板の外周部よりも外側に位置している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11,
A semiconductor device in which an outer peripheral part of the semiconductor substrate of the first semiconductor element is located outside an outer peripheral part of the semiconductor substrate of the second semiconductor element.
第四半導体素子あるいは基板を有し、
前記第一半導体素子と、前記第四半導体素子あるいは前記基板との間に前記第二半導体素子が配置されており、
前記第四半導体素子あるいは前記基板の外周部は、前記第二半導体素子の前記半導体基板の外周部よりも外方に位置している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11, wherein:
Having a fourth semiconductor element or substrate;
The second semiconductor element is disposed between the first semiconductor element and the fourth semiconductor element or the substrate;
A semiconductor device in which an outer peripheral part of the fourth semiconductor element or the substrate is located outward from an outer peripheral part of the semiconductor substrate of the second semiconductor element.
前記第一半導体素子の前記半導体基板は、一方の端面に前記接続用端子が設けられた本体部と、この本体部の他方の端面の周縁から外方に張り出すとともに、当該第一半導体素子の前記外郭を構成する庇部とを有する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11,
The semiconductor substrate of the first semiconductor element has a main body portion provided with the connection terminal on one end surface, and projects outward from the periphery of the other end surface of the main body portion, and A semiconductor device having a collar portion constituting the outer shell.
前記第二半導体素子の前記半導体基板の側面は前記第一半導体素子の前記本体部の側面と面位置となっている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 16, wherein
A semiconductor device in which a side surface of the semiconductor substrate of the second semiconductor element is a surface position with a side surface of the main body of the first semiconductor element.
前記第二半導体素子の前記半導体基板は、一方の端面に前記一方の接続用端子が形成され、他方の端面に前記他方の接続用端子が形成された本体部と、この本体部の前記一方の端面の周縁から外方に張り出す庇部とを有し、
前記第一半導体素子の庇部と、前記第二半導体素子の庇部とは離間し、対向している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 16, wherein
The semiconductor substrate of the second semiconductor element has a main body portion in which the one connection terminal is formed on one end surface and the other connection terminal is formed on the other end surface, and the one of the main body portions. Having a buttock projecting outward from the peripheral edge of the end face,
A semiconductor device in which the flange portion of the first semiconductor element and the flange portion of the second semiconductor element are spaced apart from each other.
前記第二半導体素子の前記半導体基板は、一方の端面に前記一方の接続用端子が形成され、他方の端面に前記他方の接続用端子が形成された本体部と、この本体部の他方の端面の周縁から外方に張り出す庇部を有し、
前記第一半導体素子の前記半導体基板の外周部は、前記第二半導体素子の前記本体部の外周部よりも外方に位置しており、
第一半導体素子の前記半導体基板の外周部と、前記第二半導体素子の前記庇部とが離間し、対向している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11,
The semiconductor substrate of the second semiconductor element has a main body portion in which the one connection terminal is formed on one end surface and the other connection terminal is formed on the other end surface, and the other end surface of the main body portion. Having a buttock projecting outward from the periphery of the
The outer peripheral part of the semiconductor substrate of the first semiconductor element is located outside the outer peripheral part of the main body part of the second semiconductor element,
A semiconductor device in which an outer peripheral portion of the semiconductor substrate of the first semiconductor element and the flange portion of the second semiconductor element are spaced apart from each other.
前記第一半導体素子は、前記半導体基板とこの半導体基板を貫通し、前記接続用端子に接続された貫通ビアとを有する半導体素子である半導体装置。 The semiconductor device according to claim 11,
The semiconductor device, wherein the first semiconductor element is a semiconductor element having the semiconductor substrate and a through via that penetrates the semiconductor substrate and is connected to the connection terminal.
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