JP2016111112A - 半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】異種デバイスの混載が可能であり、歩留まりが良い、半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイスを提供する。【解決手段】電極を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層を形成する接着剤層形成工程（Ｓ１）と、第一の半導体ウェハの電極上の接着剤層の少なくとも一部を除去して、半導体ウェハの電極の少なくとも一部を露出させる電極露出工程（Ｓ２）と、第一の半導体ウェハを個片化して、第一の半導体チップを得る個片化工程（Ｓ３）と、第一の半導体チップの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る加熱圧着工程（Ｓ４）と、積層体をリフローするリフロー工程（Ｓ５）と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイスに関する。
近年、電子部品の高性能化及び高機能化に伴い、種々の形態を有する半導体パッケージが提案されている。半導体パッケージとしては、半導体チップ（半導体素子）と半導体チップ搭載用支持部材とが接合されたものがあり、この接合には、接着剤が用いられる。
また、近年、半導体実装分野において、半導体素子同士が接続される、及び／又は、半導体チップと半導体チップ搭載用支持部材とが複数の導電性バンプを介して接続されるフリップチップ実装方式が注目されている。フリップチップ実装方式では、それぞれの接続部材の熱膨張係数差に基づくストレスにより、導電性バンプを介する基板と半導体チップとの接続異常が生じる場合がある。このため、当該ストレスを緩和することを目的に、接続部材間において、樹脂（アンダーフィル材）を充填することにより導電性バンプを封止する方式が知られている（例えば、特許文献１）。さらに、半導体チップ同士の接続、又は半導体チップと半導体チップ搭載用支持部材との接続材料に、ネガ型の感光性接着剤組成物を用いることが検討されている（例えば、特許文献２）。
半導体製造プロセスの効率化を目的として、加熱及び／又は加圧によって接続する際に、基板と半導体チップとの位置合わせを行った後に、一旦、半導体チップを基板上に接続する温度よりも低温で仮固定し、次いで、ウェハボンダを用いて熱圧着して金属接続する工法が提案されている。この工法は、特に、複数の半導体チップを一括して接続する場合に有効な手法として検討されている（例えば、非特許文献１）。
例えば、まず、図１９の（ａ）に示されるように、複数の第一の半導体チップ１０４を吸着・加熱ヘッド１１４を用いて第二の半導体ウェハ１１３（基板）上に仮固定する。次いで、図１９の（ｂ）に示されるように、ウェハボンダ１２２を用いて熱圧着して、複数の第一の半導体チップ１０４の電極１０１を、第二の半導体ウェハ１１３の突出電極１０５に対して一括して接続する。
Cu/Sn Microbumps Interconnect for 3D TSV Chip Stacking, ElectronicComponents and Technology Conference 858-863 (2010).
図１９に示されるような工程を用いる場合、ボンディングツール（ウェハボンダ）と基板とが平行となるようにボンディングツールの傾きを制御ながら熱圧着する必要がある。しかしながら、仮固定した半導体チップを一括で接続するためには高い荷重が必要となり、ボンディングツールと基板とを平行に保つように制御しながら熱圧着することは困難であった。また、厚み又はバンプデザインが異なる半導体チップを混載して積層する場合、それぞれの半導体チップに均一に荷重をかけることが極めて困難であった。更に、半導体チップが有するバンプ高さのばらつきへの対応が充分にできず、歩留まり低下を招く問題があった。
本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、半導体チップ同士、半導体チップと半導体ウェハ若しくは半導体チップ搭載用支持部材との接続、又は半導体ウェハ同士の接続において、異種デバイスの混載が可能であり、歩留まりが良い、半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイスを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは、接続材料として形成された接着剤層（樹脂層）から電極を露出させ、当該電極を接続対象の電極に対して金属接続よりも低温で加熱圧着して仮固定し、その後、リフローによりこれらの電極同士を金属接続することによって、上記課題を解消できることを見出した。
すなわち、本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、電極を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、第一の半導体ウェハの電極上の接着剤層の少なくとも一部を除去して、半導体ウェハの電極の少なくとも一部を露出させる電極露出工程と、第一の半導体ウェハを個片化して、第一の半導体チップを得る個片化工程と、第一の半導体チップの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る加熱圧着工程と、積層体をリフローするリフロー工程と、を備える。
また、本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、電極を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、第一の半導体ウェハの電極上の接着剤層の少なくとも一部を除去して、半導体ウェハの電極の少なくとも一部を露出させる電極露出工程と、第一の半導体ウェハの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る加熱圧着工程と、積層体をリフローするリフロー工程と、を備える。
また、本実施形態では、加熱圧着工程における加熱圧着の温度が、２００℃以下であってもよい。これにより、加熱圧着工程においてボンディングツールの昇温及び降温に要する時間（作業時間）を大幅に短縮できる。
また、本実施形態では、リフロー工程におけるリフローの温度が、２４０度以上であってもよい。これにより、電極間の接合、つまり金属結合が好適に形成され、良好な導通を実現でき、信頼性の高い半導体デバイスを得ることができる。
また、本実施形態では、接着剤層が、露光によってパターン形成が可能な感光性樹脂であってもよい。これにより、精度良く電極上の樹脂層を除去することが出来る。
この場合、電極露出工程では、接着剤層を露光及び現像することにより、接着剤層の少なくとも一部を除去してもよい。これにより、電極上の感光性樹脂の残渣を低減することができる。
また、本実施形態の半導体デバイスは、上記半導体デバイスの製造方法を用いて作製される。
本実施形態によれば、半導体チップ同士、又は半導体チップと半導体ウェハあるいは半導体チップ搭載用支持部材との接続、または半導体ウェハ同士の接続において、異種デバイスの混載が可能であり、歩留まりが良い、半導体デバイスを得ることができる。
以下、添付図面を参照しながら本実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図２〜図８は、第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１は、第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図２〜図８は、第１実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１に示されるように、第１実施形態では、まず、接着剤層形成工程（Ｓ１）を行い、次に、電極露出工程（Ｓ２）を行い、次に、個片化工程（Ｓ３）を行い、次に、加熱圧着工程（Ｓ４）を行い、次に、リフロー工程（Ｓ５）を行う。
接着剤層形成工程（Ｓ１）では、電極（「接続用電極」ともいう）を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層（「樹脂組成物層」ともいう）を形成する。
電極露出工程（Ｓ２）では、電極上の接着剤層の少なくとも一部を除去して、電極の少なくとも一部を露出させる。
個片化工程（Ｓ３）では、第一の半導体ウェハを個片化して、接着剤層付半導体チップ（第一の半導体チップ）を得る。
加熱圧着工程（Ｓ４）では、接着剤層付半導体チップの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る。
リフロー工程（Ｓ５）では、積層体をリフローすることによって、接着剤層付半導体チップの電極と、第二の半導体ウェハの電極とを、電気的に接続する。
次に、図２〜図８を参照して、これらの各工程について詳しく説明する。
接着剤層形成工程（Ｓ１）では、電極１を有する第一の半導体ウェハ１２を用意し（図２の（ａ）参照）、この第一の半導体ウェハ１２の、電極を有する面上に、接着剤層６を形成する（図２の（ｂ）参照）。電極１は、第一の半導体ウェハ１２の表面である回路面に形成されており、第一の半導体ウェハ１２から突出している。
電極１は、例えば、めっきにより形成された金バンプ又は銅バンプ、さらに銅の上にはんだが形成されたバンプ、研磨処理によって露出された銅等により形成される。電極１は、金ワイヤーを用いて形成される金スタッドバンプ、必要に応じて超音波を併用した熱圧着により電極パッドに固定された金属ボール、めっき又は蒸着により形成されたバンプ等により形成されていてもよい。電極１は、単一の金属から構成されていてもよく、複数の金属から構成されていてもよい。電極１は、金、銀、銅、ニッケル、インジウム、パラジウム、スズ、ビスマス等を含んでもよい。また、電極１は、単層体であってもよく、複数の金属層を含む積層体であってもよい。
接着剤層６の形成方法としては、予めフィルム状に成形されたフィルム状接着剤を準備し、これを第一の半導体ウェハ１２に貼り付けることにより接着剤層６を形成する方法が簡便である。また、スピンコート法等を用いて、接着剤組成物を含有する液状のワニスを第一の半導体ウェハ１２上に塗布し、加熱乾燥する方法によって接着剤層６を形成してもよい。
フィルム状接着剤を第一の半導体ウェハ１２に貼り付ける方法としては、ラミネート法が用いられる。ラミネート装置としては、例えば、フィルム状接着剤シートの上下にそれぞれローラが設置されたもの、真空状態でフィルム状接着剤シートを第一の半導体ウェハ１２にプレスするもの等が挙げられる。ラミネートを行う際には、フィルム状接着剤シートを加熱してもよい。これにより、第一の半導体ウェハ１２に対して接着剤層６を充分に密着させることができると共に、電極１の周囲に接着剤層６を隙間なく充分に埋め込むことができる。加熱温度は、接着剤層６が軟化し、かつ、硬化しない程度であればよい。接着剤層６が、例えば、エポキシ樹脂と、軟化温度が４０℃のアクリル酸共重合体と、反応開始温度が１００℃のエポキシ樹脂用の潜在性の硬化剤とを含む場合、加熱温度は、例えば、８０℃である。
本実施形態に係るフィルム状又は液状の接着剤組成物は、半導体チップ、基板等の被着体に対する接着性を有している。例えば、被着体を必要に応じて加熱しながら圧着することによって、レジスト（接着剤）パターンと被着体とを接着することが可能である。
接着剤層６は、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂は、熱により３次元的に架橋することによって硬化する。接着剤層６に含まれる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シアノアクリレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂等が挙げられる。これらは単独又は２種以上の混合物として使用することができる。
接着剤層６は、硬化反応を促進させるための硬化剤を含んでもよい。この場合、接着剤層６は、高反応性及び保存安定性を両立させるために、潜在性の硬化剤を含んでもよい。
接着剤層６は、熱可塑性樹脂を含んでもよい。接着剤層６に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴムスチレン樹脂（ＡＢＳ）、スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸共重合体等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を併用して使用することができる。これらの中でも、第一の半導体ウェハ１２への貼付性を向上させるために、室温付近に軟化点を有する熱可塑性樹脂であってもよく、グリシジルメタクリレート等を原料に含むアクリル酸共重合体であってもよい。
接着剤層６には、低線膨張係数化のためのフィラー（無機粒子）を添加してもよい。このようなフィラーとしては、結晶性を有するものであっても、非結晶性を有するものであってもよい。接着剤層６の硬化後の線膨張係数が小さいと、熱変形が抑制される。そこで、接着剤層６に低線膨張係数化のためのフィラーを添加して、接着剤層６の硬化後の線膨張係数の低下を抑制することで、接着剤層付半導体チップの電極（又は接着剤層付半導体ウェハの電極）と、第二の半導体ウェハの電極（又は半導体チップ搭載用支持部材（配線基板）の電極）との電気的な接続を、高いレベルで維持することができる。これにより、半導体チップと第二の半導体ウェハとを接続することによって製造される半導体デバイスの信頼性を向上させることができる。
接着剤層６は、カップリング剤等の添加剤を含んでもよい。これにより、半導体チップと第二の半導体ウェハとの接着性を向上させることができる。
本実施形態で用いられるフィルム状又は液状の接着剤組成物は、特には制限されないが、感光性樹脂組成物であることが好ましい。この感光性樹脂組成物は、パターニングされた後でも、必要に応じて加熱しながら圧着することによって、被着体に対する接着性を有することが好ましい。また、この感光性樹脂組成物は、電極露出工程（Ｓ２）において、露光、及び現像によってパターニング（パターン形成）が可能なものであることがさらに好ましい。この場合、現像方法は、アルカリ性水溶液での現像が可能であることが好ましい。
本実施形態に係る接着剤組成物として使用できる感光性樹脂組成物は、ネガ型及びポジ型の双方を使用することができる。ここでは、ネガ型の感光性樹脂組成物を使用した場合の実施形態を記載する。
電解露出工程（Ｓ２）では、まず、露光工程を行う。露光工程では、第一の半導体ウェハ１２上に形成された接着剤層６に対して、所定の位置に開口が形成されているマスク１０を介して活性光線（典型的には紫外線）を照射する（図２の（ｃ）参照）。これにより接着剤層６が所定のパターンで露光される。このとき、接着剤層６の除去領域以外の領域を露光する。
電極露出工程（Ｓ２）では、次に、現像工程を行う。現像工程では、接着剤層６のうち露光されなかった領域を、アルカリ現像液を用いた現像によって除去する。これにより、第一の半導体ウェハ１２の電極１の少なくとも一部が露出する凹部３が形成されるように、接着剤層６がパターニングされる（図３の（ａ）参照）。
個片化工程（Ｓ３）では、第一の半導体ウェハ１２と接着剤層６との積層体をダイシングにより第一の半導体チップ４（接着剤層付半導体チップ）ごとに切り分ける（図３の（ｂ）参照）。
このとき、第一の半導体ウェハ１２には、ダイシングするための、スクライブラインと称される切断予定ラインが形成されていてもよい。切断予定ラインは、例えば、格子状に配置されている。切断予定ラインには、切断時の位置合わせ用マークが設けられていてもよい。このとき、スクライブライン上の接着剤層６も凹部３と同時に、図３の（ａ）及び（ｂ）の工程でパターニングによって除去しておいてもよい。それによりダイサーのブレートの汚れ、劣化を低減し、また切断時の位置合わせ用マークの視認性も向上する等作業性の向上が見込める。
図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）で個片化した第一の半導体チップ４を上下反転させた拡大図である。
加熱圧着工程（Ｓ４）では、図４に示されるように、まず、接着剤層６を形成した第一の半導体チップ４の、電極を有する面（回路面）における電極１と、第二の半導体ウェハ１３の突出電極５又は半導体チップ搭載用支持部材（不図示）の突出電極５とを位置合わせする。第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材は、回路形成基板と、回路上に設けられた突出電極５とを備える。位置合わせは、例えば、フリップチップボンダを用いて行われる。
加熱圧着工程（Ｓ４）では、次に、フリップチップボンダの吸着・加熱ヘッド１４上に、第一の半導体チップ４のウェハ面が吸着・加熱ヘッド１４側を向くように、接着剤層６が形成された第一の半導体チップ４を載置する。続いて、カメラを用いて、第一の半導体チップ４の回路面に形成された位置合わせ用マークを認識する。位置合わせ用マークが接着剤層６によって被覆されている場合には、第一の半導体チップ４に形成された接着剤層６を透過して第一の半導体チップ４の回路面を観察してもよい。この場合、第一の半導体チップ４の回路面を観察するために第一の半導体チップ４に加工を行うことが不要になる。回路面を観察することによって位置合わせ用マークを認識することができるので、第一の半導体チップ４の位置を特定することができる。
また、接着剤層６の表面の法線方向に対して傾斜した方向から接着剤層６に光を照射することによって、第一の半導体チップ４の回路面を観察してもよい。この場合、接着剤層６の表面において光が乱反射することを抑制できる。よって、精度良く第一の半導体チップ４の電極１と第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材の突出電極５とを位置合わせすることができる。また、偏光フィルタを有するカメラを用いて接着剤層６の表面からの反射光を遮断しながら、第一の半導体チップ４の回路面を観察してもよい。
一方、別のカメラを用いて、第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材に設けられた位置合わせ用マークを認識する。これにより、突出電極５の位置を特定することができる。
２つのカメラからの画像信号は、コンピュータに入力される。これにより、コンピュータは、第一の半導体チップ４の電極１と第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材の突出電極５とが正確に位置合わせされるように、第一の半導体チップ４と第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材との相対位置を制御することができる。
加熱圧着工程（Ｓ４）では、上記によって位置合わせができると、次に、必要に応じて吸着・加熱ヘッド１４を加熱しながら、第一の半導体チップ４を第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部と接するように配置する。これにより、第一の半導体チップ４の、少なくとも一部が露出した電極１が、第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材の突出電極５に対して加熱圧着される。この加熱圧着によって第一の半導体チップ４が第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材に対して仮固定される。このとき、電極１は、第二の半導体ウェハ１３の突出電極５が凹部３に嵌るように圧着される。また、このとき、凹部３と突出電極５との間に形成される隙間が、接着剤層６の熱流動によって充填される。
このときの吸着・加熱ヘッド１４による加熱圧着温度は、２００℃以下であってもよく、銅バンプの酸化を抑制できる点で１８０℃以下であってもよい、作業性をより向上できる点で１５０℃以下であってもよい。一方、加熱圧着温度は、開口した部分（凹部３と突出電極５との間の隙間）を接着剤層６の熱流動によって充填する観点から、８０℃以上で圧着してもよい。従って、加熱圧着温度は８０〜１５０℃の範囲としてもよい。また、加熱圧着後において、ボイドを低減するために２００℃以下で熱硬化させてもよい。
接着剤層６は、上記加熱圧着温度で熱流動する必要がある。したがって、パターン形成後における８０〜２００℃での接着剤層６の最低溶融粘度は、２００００Ｐａ・ｓ以下であってもよく、ボイドを低減できる点から、１００００Ｐａ・ｓ以下であってもよく、より低荷重で充填できる点で５０００Ｐａ・ｓ以下であってもよい。
なお、上記最低溶融粘度は、露光、現像したフィルムを用意し、このフィルムについて、粘弾性測定装置（レオメトリックス・サイエンティフィック・エフ・イー（株）製、商品名：ＡＲＥＳ）を用いて測定された８０℃〜２００℃における溶融粘度の最低値で読み取ることができる。なお、測定プレートは、直径８ｍｍの平行プレートを用い、測定条件は、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定温度−５０℃〜３００℃、周波数１Ｈｚとする。
以上の加熱圧着工程を繰り返し行い、複数の第一の半導体チップ４の電極１を、第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材の突出電極５に対して順次加熱圧着する。これにより、図５に示されるような仮固定状態の積層体１５（チップを仮固定した状態のウェハ）が得られる。この配置としては、例えば、図６に示されるように第一の半導体チップ４を第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材上に配置してもよい。
リフロー工程（Ｓ５）では、この仮固定状態の積層体１５をリフロー炉に投入することにより、第一の半導体チップ４の電極１と第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材の突出電極５との電気的接続を行う。これにより、図７に示されるように、第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材に第一の半導体チップ４が積層された積層体１７（ウェハへのチップの積層体）が製造される。接続の条件としては、金属電極の接合、ハンダボールの溶融による接合が可能であればよく、例えば、２４０〜３００℃程度の温度で、１０秒〜３０分間程度の間、リフローすれば、上記のような接合が可能になる。すなわち、リフロー工程におけるリフローの温度は、２４０℃以上であってもよい。なお、上記接続の後、必要に応じて接着剤層６を加熱してさらに硬化反応を進行させてもよい。
その後、図８に示されるように、第二の半導体ウェハ１３又は半導体チップ搭載用支持部材上に第一の半導体チップ４が積層された積層体１７をダイシングにより半導体装置７（半導体デバイス）ごとに切り分ける。なお、このように切り分けられた半導体装置７をチップ積層体ともいう。
このとき、第二の半導体ウェハ１３には、ダイシングするための、スクライブラインと称される切断予定ラインが形成されていてもよい。切断予定ラインは、例えば、格子状に配置されている。切断予定ラインには、切断時の位置合わせ用マークが設けられていてもよい。
以上の方法によって、図８に示す半導体装置７が得られる。
以上、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明したが、本開示は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、本実施形態を不当に制限するものではないと解釈すべきである。
例えば、第一の半導体チップ４において、第一の半導体ウェハ１２の時点で貫通電極等を形成し、回路面の裏面に電極を形成しておくことで、図７の段階で、さらに同種又は異なる種類のチップを、同様の製造方法を用いることで、第一の半導体チップ４の上に積み重ねることもできる。これを繰り返すことで複数のチップの積層体として半導体装置を得ることもできる。また、複数のチップを積層する際は、後述する第２実施形態に記載の工程を交えて実施することもできる。
［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行う。
図９〜図１３は、第２実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を模式的に示す工程図である。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行う。
図９〜図１３は、第２実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を模式的に示す工程図である。
図９は、第１実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行い、電極１を有する第一の半導体ウェハ１２上に接着剤層６をパターン形成した状態を示している。第２実施形態は、スクライブライン上の接着剤層６も、第１実施形態と同様の工程で、凹部３と同時にパターニングによって除去して凹部１９（開口）を形成しておいてもよい。このようにするのは、第１実施形態と同様に、ダイサーのブレートの汚れ、劣化を低減し、また切断時の位置合わせ用マークの視認性も向上する等作業性の向上が見込めることに加え、次の加熱圧着工程で、第二の半導体チップ１８の外周部よりも大幅に接着剤層６がはみ出していると、第二の半導体チップ１８上に接着剤がはい上がり、ボンディングツールの汚染、又はデバイスの汚染が懸念されるためである。
次に、個片化工程を行わずに、加熱圧着工程で、第一の半導体ウェハ１２上の電極１と、対応する突出電極５を備えた第二の半導体チップ１８の突出電極５とを、第１実施形態（図４）と同様にフリップチップボンダ等を用いて位置を合わせる（図１０参照）。位置合わせができると、必要に応じて吸着・加熱ヘッド１４を加熱しながら、第二の半導体チップ１８を第一の半導体ウェハ１２と接するように配置する。このとき、凹部３に第二の半導体チップ１８の突出電極５が嵌るように圧着され、仮固定状態が形成される（図１０及び図１１参照）。
次に、リフロー工程で、リフローによって突出電極５と第一の半導体ウェハ１２上の電極１との接続を行う（図１２参照）。第１実施形態と同様にチップごとに個別で接続を行うことも、複数の第二の半導体チップ１８を一括して接続を行うこともできる。好ましい実施形態は、第１実施形態と同じである。上記接続の後、必要に応じて接着剤層６を加熱してさらに硬化反応を進行させてもよい。
その後、第一の半導体ウェハ１２上に第二の半導体チップ１８が積層された積層体１７をダイシングにより半導体装置８（チップ積層体）ごとに切り分ける（図１３参照）。
以上の方法によって、図１３に示す半導体装置８が得られる。
以上、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明したが、本開示は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
例えば、第二の半導体チップ１８において、例えば個片化する前の第二の半導体ウェハ１３の時点で貫通電極等を形成し、回路面の裏面に電極を形成しておくことで、図１２の段階でさらに同種又は異なる種類のチップを、同様の製造方法を用いることで、第二の半導体チップ１８の上に積み重ねることもできる。これを繰り返すことで、複数のチップの積層体として半導体装置を得ることもできる。また、複数のチップを積層する際は前述した第１実施形態に記載の工程を交えて実施することもできる。
［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行う。
第３実施形態では、第１実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行う。
図１４〜図１８は、第３実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１７は第１、第２実施形態と同様に接着剤層形成工程及び電極露出工程を行い、電極１を有する第一の半導体ウェハ１２上に接着剤層６をパターン形成した状態を示している。このとき、スクライブライン上の接着剤層６も凹部３と同時に、パターニングによって除去しておくこともできる。
次に、個片化工程を行わずに、加熱圧着工程で、凹部３に突出電極５を備えた第二の半導体ウェハ１３を例えばウェハボンダなどを用いて上下の電極部の位置を合わせる（図１５参照）。
位置合わせが出来ると、必要に応じてウェハボンダのボンディングツールを加熱しながら、第二の半導体ウェハ１３を第一の半導体ウェハ１２と接するように配置する。この際、例えば、ウェハボンド用の支持基盤１６等を使用することもできる。このとき、凹部３に第二の半導体ウェハ１３の突出電極５が嵌るように圧着され、仮固定状態が形成される（図１６参照）。
次に、リフロー工程で、リフローによって突出電極５と電極１との接続を行う（図１７参照）。好ましい温度、圧力条件は、第１実施形態と同じである。上記接続の後、必要に応じて接着剤層６を加熱してさらに硬化反応を進行させてもよい。
その後、第一の半導体ウェハ１２上に第二の半導体ウェハ１３が積層された積層体２０をダイシングにより半導体装置２１（チップ積層体）ごとに切り分ける（図１８参照）。
以上の方法によって、図１８に示す半導体装置２１が得られる。本実施形態の半導体装置の製造方法は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
また、本実施形態の半導体装置の製造方法は、第二の半導体ウェハ１３において、例えば貫通電極などを形成し回路面の裏面に電極を形成しておくことで、図１７の段階でさらに同種あるいは異なる種類の半導体ウェハ、あるいは半導体チップを、同様の製造方法あるいは、第１実施形態に記載の工程を用いることで積層することができる。これを繰り返すことで複数のチップの積層体として半導体装置を得ることもできる。
１…電極、３…凹部、４…第一の半導体チップ、５…突出電極、６…接着剤層、７…半導体装置（チップ積層体）、８…半導体装置（チップ積層体）、１０…マスク、１２…第一の半導体ウェハ、１３…第二の半導体ウェハ、１４…吸着・加熱ヘッド、１５…積層体（チップを仮固定した状態のウェハ）、１６…支持基盤、１７…積層体（ウェハへのチップの積層体）、１８…第二の半導体チップ、１９…スクライブライン上の接着剤の凹部、２０…ウェハ積層体、２１…半導体装置（チップ積層体）。
Claims (7)
- 電極を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、
前記第一の半導体ウェハの電極上の前記接着剤層の少なくとも一部を除去して、前記半導体ウェハの電極の少なくとも一部を露出させる電極露出工程と、
前記第一の半導体ウェハを個片化して、第一の半導体チップを得る個片化工程と、
前記第一の半導体チップの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る加熱圧着工程と、
前記積層体をリフローするリフロー工程と、を備える、半導体デバイスの製造方法。 - 電極を有する第一の半導体ウェハの、電極を有する面に接着剤層を形成する接着剤層形成工程と、
前記第一の半導体ウェハの電極上の前記接着剤層の少なくとも一部を除去して、前記半導体ウェハの電極の少なくとも一部を露出させる電極露出工程と、
前記第一の半導体ウェハの、少なくとも一部が露出した電極を、電極を有する第二の半導体ウェハの電極に対して加熱圧着し、積層体を得る加熱圧着工程と、
前記積層体をリフローするリフロー工程と、を備える、半導体デバイスの製造方法。 - 前記加熱圧着工程における加熱圧着の温度が、２００℃以下である、請求項１又は２に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記リフロー工程におけるリフローの温度が、２４０℃以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記接着剤層が、露光によってパターン形成が可能な感光性樹脂で形成されてなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記電極露出工程では、前記接着剤層を露光及び現像することにより、前記接着剤層の少なくとも一部を除去する、請求項５に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法を用いて作製される、半導体デバイス。
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