JP3968051B2

JP3968051B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof, and semiconductor device precursor and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3968051B2
Application number: JP2003135734A
Authority: JP
Inventors: 誠樹作山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004342738A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とその製造方法、および半導体装置前駆体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置においては、実装の高密度化と高速化の要求が高まっており、かかる要求を満たす実装方式として、チップを積み重ねて実装するチップオンチップ方式が注目されている。このチップオンチップ方式による実装では、バンプを用いたフリップチップ接続とワイヤボンディングを用いたフェイスアップ接続とを組み合わせて接続する方法と、全てをワイヤボンディングで接続する方法とが採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００３】
ここで、従来のチップオンチップ方式による接続方法を図面を用いて説明する。図５は、従来のチップオンチップ方式により接続した半導体装置の一例を示す断面図である。図５Ａは、半導体チップ５１と半導体チップ５２とはワイヤ５４により電気的に接続され、半導体チップ５２と半導体チップ５３とはバンプ５５により電気的に接続されている一例を示したものである。また、図５Ｂは、半導体チップ５１と半導体チップ５２とはバンプ５５により電気的に接続され、半導体チップ５２と半導体チップ５３とはワイヤ５４により電気的に接続されている一例を示したものである。さらに、図５Ｃは、半導体チップ５１と半導体チップ５２、および、半導体チップ５２と半導体チップ５３とは全てワイヤ５４により電気的に接続されている一例を示したものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３５４１号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−２１９９８４号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００１−７７２４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示した従来のチップオンチップ方式により接続された半導体装置では、ワイヤ５４のループを保護するために樹脂モールド５６が必要となるため、半導体装置の薄型化が図れないという問題があった。また、樹脂モールド５６の熱伝導率が低いため、発熱した半導体チップを冷却することが困難になるという問題もあった。具体的には、発熱量が５Ｗ以上の半導体チップを使用することができなかった。
【０００８】
本発明は、基板同士の接続が容易であり、薄型化が可能な接続信頼性の高い半導体装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを含む半導体装置であって、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板との間に配置され、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、第１の樹脂層を介して接着され、かつ複数の前記第１の電極の少なくとも１つと前記第２の電極とは、前記第１の樹脂層に設けられた第１の開口部を通して電気的に接続され、
前記第２の基板と前記第３の基板とは、第２の樹脂層を介して接着され、
前記第１の基板と前記第３の基板とは、前記第２の樹脂層を介して接着され、かつ前記第２の電極と接続されていない残りの前記第１の電極と前記第３の電極とは、前記第２の樹脂層に設けられ前記第１の開口部に連通する第２の開口部に配置された導体部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、複数の第２の電極を備えた第２の基板を配置して、複数の前記第１の電極の少なくとも１つと前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の樹脂層と前記第２の基板との上に、前記第１の開口部と前記第２の基板とを覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部を形成し、
前記第２の開口部に、前記第１の電極に接するように導体部を形成し、
前記第１の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを、前記導体部と前記第３の電極とが対向して接するように配置し、
前記第２の電極と接続されていない残りの前記第１の電極と前記第３の電極とが前記導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが硬化するように、加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板とを含む半導体装置前駆体であって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、第１の樹脂層を介して接着され、かつ複数の前記第１の電極の少なくとも１つと前記第２の電極とは、前記第１の樹脂層に設けられた第１の開口部を通して電気的に接続され、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、第２の樹脂層で覆われ、
前記第２の樹脂層は、前記第１の開口部に連通する第２の開口部を複数備え、
前記第２の電極と接続されていない残りの前記第１の電極は、前記第１の開口部及び前記第２の開口部を通して露出していることを特徴とする半導体装置前駆体を提供する。
【００１２】
また、本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、複数の第２の電極を備えた第２の基板を配置して、複数の前記第１の電極の少なくとも１つと前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の樹脂層と前記第２の基板との上に、前記第１の開口部と前記第２の基板とを覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部を形成することを特徴とする半導体装置前駆体の製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置は、第２の基板を封止効果のある第２の樹脂層で覆うことにより、第２の基板を保護することができるとともに、その第２の樹脂層を接着層として利用できるため、さらに例えば第３の基板を容易に接続できる。また、第１の基板の背面に放熱フィンを取り付けることなどにより、効率的な冷却を図ることも可能となる。
【００１４】
また従来は、基板間の電気的接続を行った後に封止樹脂を基板の間に注入する必要があったため、樹脂の注入を容易にするために基板間の間隔をある程度大きく設定する必要があったが、本発明の製造方法では、あらかじめ樹脂層（接着層）を基板面に形成することにより、後工程での封止樹脂の注入工程が不要となることから、基板間の間隔を小さくして薄型化しても良好な接続ができ、また上記注入工程の削除により、低コスト化も達成することができる。
【００１５】
このように、本発明は、基板同士の接続が容易であり、薄型化が可能な接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１および図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。先ず、図１Ａに示すように、複数の第１の電極１１を備えた第１の基板１２の上に、第１の電極１１を覆うように第１の樹脂層１３を形成する。次に、図１Ｂに示すように、第１の樹脂層１３に、第１の電極１１が露出するように第１の開口部１４を形成する。次に、図１Ｃに示すように、第１の樹脂層１３の上に、複数の第２の電極１６ａとバンプ１６ｂとを備えた第２の基板１５をフェイスダウンの状態で配置する。次に、図１Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極１１と第２の電極１６ａとを、バンプ１６ｂを介して電気的に接続するとともに、第１の基板１２と第２の基板１５とを第１の樹脂層１３を介して接着する。次に、図１Ｅに示すように、第１の樹脂層１３と第２の基板１５との上に、第１の開口部１４と第２の基板１５とを覆うように第２の樹脂層１７を形成する。次に、図１Ｆに示すように、第２の樹脂層１７に、第１の開口部１４に連通する第２の開口部１８を形成する。これにより、本実施形態に係る半導体装置前駆体１０が得られる。
【００１８】
即ち、本実施形態に係る半導体装置前駆体１０は、複数の第１の電極１１を備えた第１の基板１２と、複数の第２の電極１６ａを備えた第２の基板１５と、第１の基板１２と第２の基板１５とを覆うように配置された第２の樹脂層１７とを備えており、第２の基板１５は、第１の基板１２の上に接着されており、かつ第１の電極１１と第２の電極１６ａとは、バンプ１６ｂを介して電気的に接続されており、第２の樹脂層１７は、複数の第２の開口部１８を備え、第１の電極１１は、第２の開口部１８を通して露出している。
【００１９】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７の形成においては、フィルム状の樹脂組成物を、第１の基板１２の上に載置した後、５０〜１４０℃で加熱しつつ圧着する。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７は、接着層として機能する。
【００２０】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７を形成するための樹脂組成物は、熱硬化性樹脂である主剤および硬化剤の両方またはいずれか一方、並びに無機フィラーを含んで、フィルム状に成形できる。第１の樹脂層１３のフィルムの厚さは、第１の基板１２の電極ピッチ、電極サイズ、接合信頼性の観点から推定される接続高さなどに基づいて決定できる。また、第２の樹脂層１７のフィルムの厚さは、第２の基板１５の厚さ以上とする。これにより、第２の基板１５を第２の樹脂層１７で完全に覆うことができる。
【００２１】
上記熱硬化性樹脂である主剤としてはエポキシ樹脂が好ましい。金属や無機物質との接着性が良好で、電気絶縁性も高いからである。エポキシ樹脂としては、例えば、固形タイプまたは液状タイプの、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、臭素化エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、ビフェニル型エポキシなどを用いることができる。
【００２２】
硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤などを用いることができる。イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２−メチルイミダゾール−（１）］−エチル−Ｓ−トリアジン、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどを用いることができる。酸無水物硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、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、無水ハイミック酸、テトラブロモ無水フタル酸、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などを用いることができる。アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォンなどを用いることができる。
【００２３】
無機フィラーとしては、例えば、シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの粉末を用いることができる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７を形成するための樹脂組成物において、無機フィラーの含有率は３０〜７０質量％とするのが好ましい。
【００２４】
上記樹脂層に感光性を付与する場合には、樹脂層を形成するための樹脂組成物に対してアクリルモノマーおよび光重合開始剤を添加する。アクリルモノマーとしては、例えば、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレート、ラウリルアクリレート、アルキルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、３−メトキシブチルアクリレート、エチルアカルビートルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシポリエチレンアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、２−アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、２−アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、ジメチルアミノエチルアクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、ヘキサフルオロプロピルアクリレートなどの単官能モノマーや、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＡ，ＥＯ付加物ジアクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレートなどの２官能モノマーや、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチルプロパンＥＯ付加トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加物トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加物トリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの多官能モノマーなどを用いることができる。ただし、アクリルモノマーに代えて、またはこれとともにビスフェノールＡ−ジエポキシ−アクリル酸付加物などのオリゴマーを用いることもできる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７を形成するための樹脂組成物において、アクリルモノマーの含有率は、１〜５０質量％が好ましい。
【００２５】
光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モノフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モノフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ビル−１−イル）チタニウムなどを用いることができる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７を形成するための樹脂組成物において、光重合開始剤の含有率は、０．１〜４質量％が好ましい。
【００２６】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７を形成するための樹脂組成物には、さらに、エポキシアクリレートを添加することが好ましい。これは、エポキシアクリレートが樹脂組成物の主剤およびエポキシ樹脂の硬化剤ともなりうるからである。エポキシアクリレートとしては、例えば、酸ペンダント型エポキシアクリレート、グリシジルメタクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ビスフェノールＦ型エポキシアクリレート、ビスフェノールＳ型エポキシアクリレートなどを用いることができる。
【００２７】
また、上記樹脂組成物には、重合禁止剤やレベリング剤などを添加することもできる。
【００２８】
第１の開口部１４および第２の開口部１８の形成には、ＹＡＧレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。感光性を有する樹脂層を形成した場合には、これらの開口部の形成にはフォトリソグラフィを採用することができる。電極へのダメージを抑制するという観点からは、フォトリソグラフィを採用するのが好ましい。フォトリソグラフィを採用する場合には、第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１７に対して、所定のフォトマスク（図示せず）を介しての露光処理およびその後の現像処理を施すことにより、第１の開口部１４および第２の開口部１８を形成できる。
【００２９】
第１の基板１２および第２の基板１５には、半導体チップ、ウエハ、配線基板などが含まれるが、それぞれ同種の基板でも、異なる基板でもよい。
【００３０】
第２の基板１５に設けたバンプ１６ｂは、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金から形成できる。
【００３１】
続いて、図２Ａに示すように、第２の開口部１８に、金属ペースト１９を充填する。次に、図２Ｂに示すように、加熱処理を経て第１の電極１１に接するようにバンプ２０を形成する。次に、図２Ｃに示すように、第１の基板１２と、複数の第３の電極２２を備えた第３の基板２１とを、バンプ２０と第３の電極２２とが対向して接するように配置する。次に、図２Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極１１と第３の電極２２とを、バンプ２０を介して電気的に接続するとともに、第１の基板１２と第３の基板２１とを、第１の樹脂層１３と第２の樹脂層１７とを介して接着する。この際、第１の樹脂層１３と第２の樹脂層１７とは完全に硬化する。これにより、本実施形態に係る半導体装置２３が完成する。
【００３２】
即ち、本実施形態に係る半導体装置２３は、複数の第１の電極１１を備えた第１の基板１２と、複数の第２の電極１６ａを備えた第２の基板１５と、複数の第３の電極２２を備えた第３の基板２１とを備えており、第１の基板１２と第３の基板２１とは、樹脂により接着されており、かつ第１の電極１１と第３の電極２２とは、対向して配置されているとともにバンプ２０を介して電気的に接続されており、第２の基板１５は、第１の基板１２と第３の基板２１との間に配置されており、かつ第１の電極１１と第２の電極１６ａとは、バンプ１６ｂを介して電気的に接続されている。
【００３３】
第３の基板２１には、第１の基板１２および第２の基板１５と同様に半導体チップ、ウエハ、配線基板などが含まれるが、それらはそれぞれ同種の基板でも、異なる基板でもよい。
【００３４】
金属ペースト１９の充填は、スキージ（図示略）を用いた印刷法により行うことができる。スキージは、第２の樹脂層１７に損傷を与えることを回避ないし軽減するため、ウレタンゴムスキージを用いる。ウレタンゴムスキージの硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準じた方法で測定した場合において、５０〜８０度が好ましい。
【００３５】
金属ペースト１９は、例えば、金属粉末とフラックスビヒクルとから調製できる。金属粉末は、例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金を粉末化したものである。フラックスビヒクルには、ロジン、活性剤、チクソ剤、溶剤が含まれる。ロジンとしては、重合ロジン、水素添加ロジン、エステル化ロジンなどを用いることができる。活性剤としては、例えば、セバシン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、トリブチルアミンなどから選択された１または２以上の有機酸、有機アミンなどを使用することができる。チクソ剤としては、硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸などを用いることができる。溶剤としては、２−メチル−２，４−ペンタンジオールやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどを用いることができる。
【００３６】
バンプ２０の形成は、先ず、加熱により第２の開口部１８に充填されている金属ペースト１９を溶融させる。これにより、金属ペースト１９に含まれているフラックスビヒクルが揮発するとともに、金属粉末が溶融して寄り集まる。その後の冷却によって、バンプ２０が形成される。また、エポキシ系の樹脂を含む金属ペーストを用いてバンプ２０を形成してもよい。
【００３７】
本実施形態では、第１の電極１１と第３の電極２２とは、バンプ２０を用いて電気的に接続したが、これ以外にバンプを形成せずに金属ペーストそのもの、金属ボール、めっき、などにより接続することもできる。また、本実施形態では、バンプ２０は、金属ペースト印刷法により形成したが、スタッドバンピング法により形成してもよい。さらに、上記工程を組み合わせることにより、より多くの基板を積層することも可能である。
【００３８】
（実施形態２）
図３および図４は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。先ず、図３Ａに示すように、複数の第１の電極３１を備えた第１の基板３２の上に、第１の電極３１を覆うように第１の樹脂層３３を形成する。次に、図３Ｂに示すように、第１の樹脂層３３に、第１の電極３１が露出するように第１の開口部３４を形成する。次に、図３Ｃに示すように、第１の樹脂層３３の上に、複数の第２の電極３６ａを備えた第２の基板３５をフェイスアップの状態で配置する。次に、図３Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極３１と第２の電極３６ａとを、ワイヤ３６ｂを介して電気的に接続するとともに、第１の基板３２と第２の基板３５とを第１の樹脂層３３を介して接着する。次に、図３Ｅに示すように、第１の樹脂層３３と第２の基板３５との上に、第１の開口部３４と第２の基板３５とを覆うように第２の樹脂層３７を形成する。次に、図３Ｆに示すように、第２の樹脂層３７に、第１の開口部３４に連通する第２の開口部３８を形成する。これにより、本実施形態に係る半導体装置前駆体３０が得られる。
【００３９】
即ち、本実施形態に係る半導体装置前駆体３０は、複数の第１の電極３１を備えた第１の基板３２と、複数の第２の電極３６ａを備えた第２の基板３５と、第１の基板３２と第２の基板３５とを覆うように配置された第２の樹脂層３７とを備えており、第２の基板３５は、第１の基板３２の上に接着されており、かつ第１の電極３１と第２の電極３６ａとは、ワイヤ３６ｂを介して電気的に接続されており、第２の樹脂層３７は、複数の第２の開口部３８を備え、第１の電極３１は、第２の開口部３８を通して露出している。
【００４０】
以上の工程は、ワイヤ３６ｂを用いた以外は、ほぼ実施形態１で説明したものと同様の材料および方法により実施できる。ワイヤ３６ｂは、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなどの単体金属、またはＡｕまたはＳｎでメッキしたＣｕなどから形成できる。
【００４１】
続いて、図４Ａに示すように、第２の開口部３８に、金属ペースト３９を充填する。次に、図４Ｂに示すように、加熱処理を経て第１の電極３１に接するようにバンプ４０を形成する。次に、図４Ｃに示すように、第１の基板３２と、複数の第３の電極４２を備えた第３の基板４１とを、バンプ４０と第３の電極４２とが対向して接するように配置する。次に、図４Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極３１と第３の電極４２とを、バンプ４０を介して電気的に接続するとともに、第１の基板３２と第３の基板４１とを、第１の樹脂層３３と第２の樹脂層３７とを介して接着する。この際、第１の樹脂層３３と第２の樹脂層３７とは完全に硬化する。以上の工程は、実施形態１で説明したものと同様の材料および方法により実施できる。これにより、本実施形態に係る半導体装置４３が完成する。
【００４２】
即ち、本実施形態に係る半導体装置４３は、複数の第１の電極３１を備えた第１の基板３２と、複数の第２の電極３６ａを備えた第２の基板３５と、複数の第３の電極４２を備えた第３の基板４１とを備えており、第１の基板３２と第３の基板４１とは、樹脂により接着されており、かつ第１の電極３１と第３の電極４２とは、対向して配置されているとともにバンプ４０を介して電気的に接続されており、第２の基板３５は、第１の基板３２と第３の基板４１との間に配置されており、かつ第１の電極３１と第２の電極３６ａとは、ワイヤ３６ｂを介して電気的に接続されている。
【００４３】
本実施形態では、第１の電極３１と第３の電極４２とは、バンプ４０を用いて電気的に接続したが、これ以外にバンプを形成せずに金属ペーストそのもの、金属ボール、めっきなどにより接続することもできる。また、本実施形態では、バンプ４０は、金属ペースト印刷法により形成したが、スタッドバンピング法により形成してもよい。さらに、上記工程を組み合わせることにより、より多くの基板を積層することも可能である。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例には限定されない。
【００４５】
（実施例１）
先ず、基板として以下のものを準備した。
【００４６】
電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を３０００個備える縦２２ｍｍ、横２２ｍｍのＬＳＩチップを基板（１）とし、電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を３００個備える縦４ｍｍ、横４ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍのＬＳＩチップを基板（２）とし、電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を２７００個備える縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの三菱瓦斯化学社製のトリアジン系樹脂“ＢＴレジン”（商品名）からなる樹脂配線基板を基板（３）として準備した。
【００４７】
次に、樹脂フィルムを以下のようにして作製した。
【００４８】
主剤およびエポキシ樹脂の硬化剤として日本ユピカ社製の酸ペンダント型エポキシアクリレートを４５質量％、主剤およびエポキシアクリレートの硬化剤としてジャパンエポキシレジン社製のビフェニル型エポキシ樹脂“エピコートＹＸ４０００”（商品名）を１５質量％、アクリルモノマーとして東亜合成社製のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを１５質量％、光重合開始剤としてチバスペシャリティケミカルズ社製の“イルガキュア９０７”（商品名）を１５質量％、溶剤としてカルビトールアセテート２質量％とメチルエチルケトン８質量％とを含有する樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物と、平均粒径４μｍのシリカ粉末とを、質量比１：１(シリカ粉末の添加率は５０質量％）で混合し、このシリカ粉末を添加および混合した後の樹脂組成物を厚さ２０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに塗布し、９０℃で３分間の乾燥を行い、その後ＰＥＴフィルムを剥離することにより、厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）と厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）とを作製した。
【００４９】
また、金属ペーストを以下のようにして作製した。
【００５０】
理化ハーキュレス社製の重合ロジン“ポリペール”（商品名）を５３質量％、溶剤として２−メチル−２，４−ペンタンジオールおよびジエチレングリコールモノブチルエーテルを各々２０質量％、活性剤としてコハク酸を２質量％、チクソ剤として硬化ヒマシ油を５質量％含有するフラックスビヒクルを調製した。このフラックスビヒクルと平均粒径１３μｍのＳｎ−３．５％Ａｇ合金粉末とを、質量比１：９（Ｓｎ−３．５％Ａｇ合金粉末の添加率は９０質量％）で混合して金属ペースト（はんだペースト）を調製した。
【００５１】
次に、上述のようにして作製した厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）を、基板（１）に対して、電極を覆うように、エム・シー・ケー社製のロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（１）を形成した。次に、この接着膜（１）に対して、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部（１）を形成した。上記現像には２．３８質量％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液を用いた。
【００５２】
続いて、あらかじめ電極上にＳｎ−３．５％Ａｇ合金からなるバンプを形成した基板（２）を、基板（１）の開口部（１）内の電極にフェイスダウンの状態で位置合わせを行い、３０００ｇの荷重を加えながら、２４０℃で３０秒間の加熱を行った。その結果、基板（１）と基板（２）とはバンプを介して電気的に接続されるとともに、接着膜（１）が接着剤として機能して基板（１）と基板（２）とが接着された。
【００５３】
次に、上述のようにして作製した厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）を、接着膜（１）と基板（２）に対して、開口部（１）と基板（２）とを覆うように、上記ロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（２）を形成した。その後、この接着膜（２）に対して、露光および現像を施して、開口部（１）に連通した直径１００μｍの開口部（２）を形成した。上記現像には、２．３８質量％のＴＭＡＨ水溶液を用いた。
【００５４】
このようにして形成した開口部（２）に対して、上述のようにして調製した金属ペーストを、開口径１００μｍ、厚さ２０μｍのメタルマスクを介してウレタンスキージを用いて充填し、２４０℃で４０秒間の加熱を行った。その結果、開口部（２）に充填した金属ペーストが溶融し、その後の冷却により良好なバンプが形成された。
【００５５】
その後、上述のようにして基板（１）に形成したバンプと、基板（３）の電極とをフェイスダウンの状態で位置合わせを行い、５０００ｇの荷重を加えながら、全体を２５０℃で１分間の加熱を行った。その後、１７０℃で１５分間の熱処理を行い、接着膜（１）、（２）を完全に硬化させることにより、基板（１）、基板（２）および基板（３）の相互間に良好な接合部が形成された半導体装置を得た。
【００５６】
良好な接合部が形成されていることを確認するため、本実施例で作製した半導体装置の接続信頼性を試験した。先ず、上記半導体装置の試験前の抵抗を測定した。次に、−５５℃〜１２５℃の間で昇温降温を繰り返す温度サイクル試験を２０００サイクル行った後に同様にしてその半導体装置の抵抗を測定した。その結果、半導体装置の抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００５７】
次に、本実施例で作製した別の半導体装置の試験前の抵抗を測定した。続いて、温度１２１℃、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する耐久試験を行った後に同様にしてその半導体装置の抵抗を測定した。その結果、サイクル試験と同様に抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００５８】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板（１）、基板（２）、基板（３）、樹脂フィルム（１）、樹脂フィルム（２）、および金属ペーストを準備した。ただし、本実施例では、基板（１）の中央部（縦４ｍｍ、横４ｍｍ）には電極は設けなかった。
【００５９】
上述のようにして準備した厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）を、基板（１）に対して、電極を覆うように、エム・シー・ケー社製のロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（１）を形成した。次に、この接着膜（１）に対して、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部（１）を形成した。上記現像には、２．３８質量％のＴＭＡＨ水溶液を用いた。
【００６０】
続いて、基板（２）を、基板（１）の上記中央部の上にフェイスアップの状態で位置合わせを行い、１０００ｇの荷重を加えながら、全体を２４０℃で３０秒間の加熱を行った。その結果、接着膜（１）が接着剤として機能して基板（１）と基板（２）とが接着した。その後、基板（１）と基板（２）との電極相互間を金製ワイヤにて電気的に接続した。
【００６１】
次に、上述のようにして準備した厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）を、接着膜（１）と基板（２）に対して、開口部（１）と基板（２）とを覆うように、上記ロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（２）を形成した。その後、この接着膜（２）に対して、露光および現像を施して、開口部（１）に連通した直径１００μｍの開口部（２）を形成した。上記現像には、２．３８質量％のＴＭＡＨ水溶液を用いた。
【００６２】
このようにして形成した開口部（２）に対して、上述のようにして調製した金属ペーストを、開口径１００μｍ、厚さ２０μｍのメタルマスクを介してウレタンスキージを用いて充填し、２４０℃で４０秒間の加熱を行った。この結果、開口部（２）に充填した金属ペーストが溶融し、その後の冷却により良好なバンプが形成された。
【００６３】
その後、上述のようにして基板（１）に形成したバンプと、基板（３）の電極とをフェイスダウンの状態で位置合わせを行い、５０００ｇの荷重を加えながら、全体を２５０℃で１分間の加熱を行った。その後、１７０℃で１５分間の熱処理を行い、接着膜（１）、（２）を完全に硬化させることにより、基板（１）、基板（２）および基板（３）の相互間に良好な接合部が形成された半導体装置を得た。
【００６４】
良好な接合部が形成されていることを確認するため、本実施例で作製した半導体装置の接続信頼性を試験した。先ず、上記半導体装置の試験前の抵抗を測定した。次に、−５５℃〜１２５℃の間で昇温降温を繰り返す温度サイクル試験を２０００サイクル行った後に同様にしてその半導体装置の抵抗を測定した。その結果、半導体装置の抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００６５】
次に、本実施例で作製した別の半導体装置の試験前の抵抗を測定した。続いて、温度１２１℃、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する耐久試験を行った後に同様にしてその半導体装置の抵抗を測定した。その結果、サイクル試験と同様に抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００６６】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００６７】
（付記１）複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを含む半導体装置であって、
前記第１の基板と前記第３の基板とは、樹脂により接着されており、かつ前記第１の電極と前記第３の電極とは、対向して配置されているとともに第１の導体部を介して電気的に接続されており、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板との間に配置されており、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とは、第２の導体部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【００６８】
（付記２）前記第１の導体部および前記第２の導体部が、バンプにより形成されている付記１に記載の半導体装置。
【００６９】
（付記３）前記第１の導体部がバンプにより形成されており、前記第２の導体部がワイヤにより形成されている付記１に記載の半導体装置。
【００７０】
（付記４）複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、複数の第２の電極を備えた第２の基板を配置して、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の樹脂層と前記第２の基板との上に、前記第１の開口部と前記第２の基板とを覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部を形成し、
前記第２の開口部に、前記第１の電極に接するように導体部を形成し、
前記第１の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを、前記導体部と前記第３の電極とが対向して接するように配置し、
前記第１の電極と前記第３の電極とが前記導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが硬化するように、加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００７１】
（付記５）前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層から選ばれる少なくとも一つは、フィルム状に成形されている付記４に記載の半導体装置の製造方法。
【００７２】
（付記６）前記第１の開口部および前記第２の開口部は、フォトリソグラフィおよびレーザ加工から選ばれる少なくとも一つの方法で形成される付記４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【００７３】
（付記７）前記第２の樹脂層の厚さは、前記第２の基板の厚さ以上である付記４〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００７４】
（付記８）前記導体部は、金属バンプ、金属ペースト、金属ボールおよびめっきから選ばれる少なくとも一つにより形成される付記４〜７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００７５】
（付記９）前記第１の基板と前記第２の基板とは、金属バンプおよびワイヤから選ばれるいずれか一つを用いて電気的に接続される付記４〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００７６】
（付記１０）前記第１の基板、前記第２の基板および前記第３の基板は、半導体チップ、ウエハおよび配線基板から選ばれる少なくとも一つである付記４〜９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００７７】
（付記１１）複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とを覆うように配置された樹脂層とを含む半導体装置前駆体であって、
前記第２の基板は、前記第１の基板の上に配置されており、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とは、電気的に接続されており、
前記樹脂層は、複数の開口部を備え、
前記第１の電極は、前記開口部を通して露出していることを特徴とする半導体装置前駆体。
【００７８】
（付記１２）複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、複数の第２の電極を備えた第２の基板を配置して、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の樹脂層と前記第２の基板との上に、前記第１の開口部と前記第２の基板とを覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部を形成することを特徴とする半導体装置前駆体の製造方法。
【００７９】
（付記１３）前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層から選ばれる少なくとも一つは、フィルム状に成形されている付記１２に記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００８０】
（付記１４）前記第１の開口部および前記第２の開口部は、フォトリソグラフィおよびレーザ加工から選ばれる少なくとも一つの方法で形成される付記１２または１３に記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００８１】
（付記１５）前記第２の樹脂層の厚さは、前記第２の基板の厚さ以上である請求項１２〜１４のいずれかに記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００８２】
（付記１６）前記第１の基板、前記第２の基板および前記第３の基板は、半導体チップ、ウエハおよび配線基板から選ばれる少なくとも一つである付記１２〜１５のいずれかに記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、基板同士の接続が容易であり、薄型化が可能な接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図５】従来のチップオンチップ方式により接続した半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、３０半導体装置前駆体
１１、３１第１の電極
１２、３２第１の基板
１３、３３第１の樹脂層
１４、３４第１の開口部
１５、３５第２の基板
１６ａ、３６ａ第２の電極
１６ｂバンプ
３６ｂワイヤ
１７、３７第２の樹脂層
１８、３８第２の開口部
１９、３９金属ペースト
２０、４０バンプ
２１、４１第３の基板
２２、４２第３の電極
２３、４３半導体装置
５１、５２、５３半導体チップ
５４ワイヤ
５５バンプ
５６樹脂モールド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and a semiconductor device precursor and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in semiconductor devices, demands for higher density and higher speed of mounting are increasing, and a chip-on-chip method in which chips are stacked and mounted is drawing attention as a mounting method that satisfies such requirements. In this chip-on-chip mounting, a method of connecting a combination of flip-chip connection using bumps and face-up connection using wire bonding and a method of connecting all by wire bonding are used (for example, , Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3.)
[0003]
Here, a conventional chip-on-chip connection method will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device connected by a conventional chip-on-chip method. FIG. 5A shows an example in which the semiconductor chip 51 and the semiconductor chip 52 are electrically connected by wires 54, and the semiconductor chip 52 and the semiconductor chip 53 are electrically connected by bumps 55. FIG. 5B shows an example in which the semiconductor chip 51 and the semiconductor chip 52 are electrically connected by bumps 55, and the semiconductor chip 52 and the semiconductor chip 53 are electrically connected by wires 54. . Further, FIG. 5C shows an example in which the semiconductor chip 51 and the semiconductor chip 52 and the semiconductor chip 52 and the semiconductor chip 53 are all electrically connected by wires 54.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-13541
[Patent Document 2]
JP-A-11-219984 [0006]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-77243
[Problems to be solved by the invention]
In the semiconductor device connected by the conventional chip-on-chip method shown in FIG. 5, since the resin mold 56 is required to protect the loop of the wire 54, the semiconductor device cannot be thinned. . In addition, since the thermal conductivity of the resin mold 56 is low, there is also a problem that it is difficult to cool the generated semiconductor chip. Specifically, a semiconductor chip having a heat generation amount of 5 W or more could not be used.
[0008]
The present invention provides a semiconductor device with high connection reliability in which substrates can be easily connected and can be thinned.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a first substrate having a plurality of first electrodes, a second substrate having a plurality of second electrodes, and a third substrate having a plurality of third electrodes. A semiconductor device,
The second substrate is disposed between the first substrate and the third substrate;
Wherein the first substrate and the second substrate are bonded via the first resin layer, and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode, the first Electrically connected through a first opening provided in the resin layer ;
The second substrate and the third substrate are bonded via a second resin layer,
The first substrate and the third substrate are bonded via the second resin layer, and the remaining first electrode and third electrode not connected to the second electrode Is electrically connected via a conductor portion provided in the second resin layer and disposed in a second opening portion communicating with the first opening portion. provide.
[0010]
In the present invention, a first resin layer covering the first electrode is formed on a first substrate having a plurality of first electrodes,
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
On the first resin layer, and disposing a second substrate having a plurality of second electrodes, electrically and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode connection,
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
Forming a second opening communicating with the first opening in the second resin layer;
Forming a conductor portion in contact with the first electrode in the second opening;
Arranging the first substrate and a third substrate having a plurality of third electrodes so that the conductor portion and the third electrode are in contact with each other;
The remaining first electrode and the third electrode not connected to the second electrode are electrically connected via the conductor portion, and the first resin layer and the second resin Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, in which heat treatment is performed so that a layer is cured.
[0011]
The present invention also provides a semiconductor device precursor including a first substrate having a plurality of first electrodes and a second substrate having a plurality of second electrodes,
Wherein the first substrate and the second substrate are bonded via the first resin layer, and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode, the first Electrically connected through a first opening provided in the resin layer ;
The first substrate and the second substrate are covered with a second resin layer,
The second resin layer includes a plurality of second openings communicating with the first openings ,
The remaining first electrode that is not connected to the second electrode is exposed through the first opening and the second opening, thereby providing a semiconductor device precursor.
[0012]
In the present invention, a first resin layer covering the first electrode is formed on a first substrate having a plurality of first electrodes,
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
On the first resin layer, and disposing a second substrate having a plurality of second electrodes, electrically and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode connection,
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device precursor is provided, wherein a second opening communicating with the first opening is formed in the second resin layer.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the semiconductor device of the present invention, the second substrate can be protected by covering the second substrate with a second resin layer having a sealing effect, and the second resin layer is used as an adhesive layer. Therefore, for example, the third substrate can be easily connected. In addition, efficient cooling can be achieved by attaching a radiation fin to the back surface of the first substrate.
[0014]
Conventionally, since it has been necessary to inject the sealing resin between the substrates after the electrical connection between the substrates, it is necessary to set the interval between the substrates large to some extent in order to facilitate the injection of the resin. However, in the manufacturing method of the present invention, since the resin layer (adhesive layer) is formed on the substrate surface in advance, the sealing resin injection step in the subsequent step is not required, so the interval between the substrates is reduced. Even if the thickness is reduced, good connection can be achieved, and the cost can be reduced by eliminating the injection step.
[0015]
As described above, the present invention can provide a semiconductor device with high connection reliability in which substrates can be easily connected to each other and can be thinned.
[0016]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Embodiment 1)
1 and 2 are cross-sectional views illustrating a series of steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a first resin layer 13 is formed on a first substrate 12 having a plurality of first electrodes 11 so as to cover the first electrodes 11. Next, as shown in FIG. 1B, a first opening 14 is formed in the first resin layer 13 so that the first electrode 11 is exposed. Next, as shown in FIG. 1C, a second substrate 15 including a plurality of second electrodes 16a and bumps 16b is disposed on the first resin layer 13 in a face-down state. Next, as shown in FIG. 1D, the first electrode 11 and the second electrode 16a are electrically connected through the bumps 16b through heating and pressurization, and the first substrate 12 and the second electrode 16a are connected to each other. The substrate 15 is bonded via the first resin layer 13. Next, as shown in FIG. 1E, the second resin layer 17 is formed on the first resin layer 13 and the second substrate 15 so as to cover the first opening 14 and the second substrate 15. Form. Next, as illustrated in FIG. 1F, a second opening 18 that communicates with the first opening 14 is formed in the second resin layer 17. Thereby, the semiconductor device precursor 10 according to the present embodiment is obtained.
[0018]
That is, the semiconductor device precursor 10 according to this embodiment includes a first substrate 12 including a plurality of first electrodes 11, a second substrate 15 including a plurality of second electrodes 16a, and a first substrate. A second resin layer 17 disposed so as to cover the second substrate 15 and the second substrate 15, the second substrate 15 being bonded onto the first substrate 12, and The first electrode 11 and the second electrode 16a are electrically connected via bumps 16b, and the second resin layer 17 includes a plurality of second openings 18, and the first electrode 11 is exposed through the second opening 18.
[0019]
In formation of the 1st resin layer 13 and the 2nd resin layer 17, after mounting a film-form resin composition on the 1st board | substrate 12, it pressure-bonds, heating at 50-140 degreeC. The first resin layer 13 and the second resin layer 17 function as an adhesive layer.
[0020]
The resin composition for forming the first resin layer 13 and the second resin layer 17 includes a main component and / or a curing agent, which is a thermosetting resin, and an inorganic filler. Can be molded. The thickness of the film of the first resin layer 13 can be determined based on the electrode pitch of the first substrate 12, the electrode size, the connection height estimated from the viewpoint of bonding reliability, and the like. Further, the thickness of the film of the second resin layer 17 is equal to or greater than the thickness of the second substrate 15. Thereby, the second substrate 15 can be completely covered with the second resin layer 17.
[0021]
As the main agent which is the thermosetting resin, an epoxy resin is preferable. This is because it has good adhesion to metals and inorganic substances and high electrical insulation. As the epoxy resin, for example, solid type or liquid type bisphenol A type epoxy, bisphenol F type epoxy, naphthalene type epoxy, brominated epoxy, phenol novolac type epoxy, cresol novolak type epoxy, biphenyl type epoxy or the like may be used. it can.
[0022]
As the curing agent, an imidazole curing agent, an acid anhydride curing agent, an amine curing agent, a phenol curing agent, or the like can be used. Examples of the imidazole curing agent include 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2,4-diamino-6- [2-methylimidazole- (1)]-ethyl-S-triazine, 1 -Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, etc. are used. be able to. Examples of the acid anhydride curing agent include phthalic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hymic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, Trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, and the like can be used. As the amine curing agent, for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, mensendiamine, isophoronediamine, metaxylenediamine, diaminodiphenylmethane, metaphenylenediamine, diaminodiphenylsulfone and the like can be used.
[0023]
Examples of the inorganic filler that can be used include powders of silica (silicon oxide), alumina (aluminum oxide), silicon nitride, aluminum nitride, titanium oxide, calcium carbonate, and the like. In the resin composition for forming the first resin layer 13 and the second resin layer 17, the content of the inorganic filler is preferably 30 to 70% by mass.
[0024]
When imparting photosensitivity to the resin layer, an acrylic monomer and a photopolymerization initiator are added to the resin composition for forming the resin layer. As an acrylic monomer, for example, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, 1,6-hexanediol acrylate, lauryl acrylate, alkyl acrylate, cetyl acrylate, stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, benzyl acrylate, 2-methoxyethyl Acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, ethyl acar beetle acrylate, phenoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, phenoxy polyethylene acrylate, methoxytripropylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-acryloyloxyethyl- 2-hydroxypropyl phthalate, 2 Hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-acryloyloxyethyl hydrogen phthalate, 2-acryloyloxypropyl hexahydrohydrogen phthalate, 2-acryloyloxypropyl tetrahydrohydrogen phthalate, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid mono- (2-acryloyloxy) -1-methyl-ethyl) ester, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid mono- (2-acryloyloxy-1-methyl-ethyl) ester, dimethylaminoethyl acrylate, trifluoroethyl acrylate, hexafluoropropyl acrylate, etc. Monofunctional monomers, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate Bifunctional monomers such as benzoate, neopentyl glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, bisphenol A, EO adduct diacrylate, glycerine methacrylate acrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylpropane EO addition Use polyfunctional monomers such as triacrylate, pentaerythritol triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, trimethylolpropane EO adduct triacrylate, glycerin PO adduct triacrylate, trisacryloyloxyethyl phosphate, pentaerythritol tetraacrylate, etc. Can do. However, an oligomer such as a bisphenol A-diepoxy-acrylic acid adduct can be used instead of or together with the acrylic monomer. In the resin composition for forming the first resin layer 13 and the second resin layer 17, the acrylic monomer content is preferably 1 to 50% by mass.
[0025]
Examples of the photopolymerization initiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, and 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl]. 2-monoforinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-monoforinophenyl) -butan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl- Propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, bis (cyclopentadienyl) -bis (2,6 -Difluoro-3- (ville-1-yl) titanium, etc. Photopolymerization is started in the resin composition for forming the first resin layer 13 and the second resin layer 17. The content of, preferably 0.1 to 4 mass%.
[0026]
It is preferable to further add epoxy acrylate to the resin composition for forming the first resin layer 13 and the second resin layer 17. This is because epoxy acrylate can be the main component of the resin composition and the curing agent of the epoxy resin. Examples of the epoxy acrylate include acid pendant type epoxy acrylate, glycidyl methacrylate, bisphenol A type epoxy acrylate, bisphenol F type epoxy acrylate, and bisphenol S type epoxy acrylate.
[0027]
Moreover, a polymerization inhibitor, a leveling agent, etc. can also be added to the said resin composition.
[0028]
A YAG laser, a UV-YAG laser, a carbon dioxide laser, an excimer laser, or the like can be used for forming the first opening 14 and the second opening 18. When a resin layer having photosensitivity is formed, photolithography can be employed to form these openings. From the viewpoint of suppressing damage to the electrodes, it is preferable to employ photolithography. When adopting photolithography, the first resin layer 13 and the second resin layer 17 are subjected to an exposure process through a predetermined photomask (not shown) and a subsequent development process. The first opening 14 and the second opening 18 can be formed.
[0029]
The first substrate 12 and the second substrate 15 include a semiconductor chip, a wafer, a wiring substrate, and the like, but may be the same type of substrate or different substrates.
[0030]
The bumps 16b provided on the second substrate 15 are made of a single metal selected from Sn, Pb, Ag, Cu, In, Bi, Zn, Sb or the like, or an alloy made of a plurality of single metals selected from these. Can be formed.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 2A, the second opening 18 is filled with a metal paste 19. Next, as shown in FIG. 2B, the bump 20 is formed so as to be in contact with the first electrode 11 through heat treatment. Next, as shown in FIG. 2C, the bump 20 and the third electrode 22 are opposed to and in contact with the first substrate 12 and the third substrate 21 including the plurality of third electrodes 22. To place. Next, as shown in FIG. 2D, the first electrode 11 and the third electrode 22 are electrically connected through the bumps 20 through heating and pressurization, and the first substrate 12 and the third electrode 22 are connected to each other. The substrate 21 is bonded via the first resin layer 13 and the second resin layer 17. At this time, the first resin layer 13 and the second resin layer 17 are completely cured. Thereby, the semiconductor device 23 according to the present embodiment is completed.
[0032]
That is, the semiconductor device 23 according to the present embodiment includes a first substrate 12 including a plurality of first electrodes 11, a second substrate 15 including a plurality of second electrodes 16a, and a plurality of third electrodes. The first substrate 12 and the third substrate 21 are provided by a resin, and the first substrate 11 and the third substrate 22 are bonded to each other with a resin. Are arranged opposite to each other and electrically connected via bumps 20, and the second substrate 15 is arranged between the first substrate 12 and the third substrate 21. In addition, the first electrode 11 and the second electrode 16a are electrically connected via the bump 16b.
[0033]
The third substrate 21 includes a semiconductor chip, a wafer, a wiring substrate, and the like in the same manner as the first substrate 12 and the second substrate 15, but these may be the same type of substrate or different substrates.
[0034]
The metal paste 19 can be filled by a printing method using a squeegee (not shown). As the squeegee, a urethane rubber squeegee is used to avoid or reduce damage to the second resin layer 17. The hardness of the urethane rubber squeegee is preferably 50 to 80 degrees when measured by a method according to JIS K6253.
[0035]
The metal paste 19 can be prepared from, for example, a metal powder and a flux vehicle. The metal powder is, for example, a powder of a single metal selected from Sn, Pb, Ag, Cu, In, Bi, Zn, Sb, or an alloy composed of a plurality of single metals selected from these. . The flux vehicle includes rosin, activator, thixotropic agent, and solvent. As the rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, esterified rosin and the like can be used. As the activator, for example, one or two or more organic acids or organic amines selected from sebacic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, triethanolamine, monoethanolamine, tributylamine, etc. may be used. it can. As the thixotropic agent, hydrogenated castor oil, hydroxystearic acid, and the like can be used. As the solvent, 2-methyl-2,4-pentanediol, diethylene glycol monobutyl ether, or the like can be used.
[0036]
The bump 20 is formed by first melting the metal paste 19 filled in the second opening 18 by heating. As a result, the flux vehicle contained in the metal paste 19 volatilizes, and the metal powder melts and gathers. The bump 20 is formed by subsequent cooling. Alternatively, the bumps 20 may be formed using a metal paste containing an epoxy resin.
[0037]
In the present embodiment, the first electrode 11 and the third electrode 22 are electrically connected using the bump 20, but the metal paste itself, metal ball, plating, etc. are formed without forming the bump other than this. Can also be connected. In the present embodiment, the bumps 20 are formed by a metal paste printing method, but may be formed by a stud bumping method. Furthermore, it is possible to stack more substrates by combining the above steps.
[0038]
(Embodiment 2)
3 and 4 are cross-sectional views showing a series of steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. First, as shown in FIG. 3A, a first resin layer 33 is formed on a first substrate 32 having a plurality of first electrodes 31 so as to cover the first electrodes 31. Next, as shown in FIG. 3B, a first opening 34 is formed in the first resin layer 33 so that the first electrode 31 is exposed. Next, as illustrated in FIG. 3C, the second substrate 35 including the plurality of second electrodes 36 a is disposed on the first resin layer 33 in a face-up state. Next, as shown in FIG. 3D, the first electrode 31 and the second electrode 36a are electrically connected through the wire 36b through heating and pressurization, and the first substrate 32 and the second electrode 36a. The substrate 35 is bonded via the first resin layer 33. Next, as shown in FIG. 3E, the second resin layer 37 is formed on the first resin layer 33 and the second substrate 35 so as to cover the first opening 34 and the second substrate 35. Form. Next, as shown in FIG. 3F, a second opening 38 communicating with the first opening 34 is formed in the second resin layer 37. Thereby, the semiconductor device precursor 30 according to the present embodiment is obtained.
[0039]
That is, the semiconductor device precursor 30 according to the present embodiment includes a first substrate 32 having a plurality of first electrodes 31, a second substrate 35 having a plurality of second electrodes 36a, and a first substrate. A second resin layer 37 disposed so as to cover the substrate 32 and the second substrate 35, the second substrate 35 is bonded onto the first substrate 32, and The first electrode 31 and the second electrode 36a are electrically connected via a wire 36b, and the second resin layer 37 includes a plurality of second openings 38, and the first electrode 31 is exposed through the second opening 38.
[0040]
The above steps can be performed by substantially the same materials and methods as those described in the first embodiment except that the wire 36b is used. The wire 36b can be formed of a single metal such as Au, Cu, or Al, or Cu plated with Au or Sn.
[0041]
Subsequently, as shown in FIG. 4A, the second opening 38 is filled with a metal paste 39. Next, as shown in FIG. 4B, the bump 40 is formed so as to be in contact with the first electrode 31 through heat treatment. Next, as shown in FIG. 4C, the bump 40 and the third electrode 42 are in contact with each other so that the first substrate 32 and the third substrate 41 including the plurality of third electrodes 42 are opposed to each other. To place. Next, as shown in FIG. 4D, the first electrode 31 and the third electrode 42 are electrically connected through the bumps 40 through heating and pressurization, and the first substrate 32 and the third electrode 42 are connected to each other. The substrate 41 is bonded via the first resin layer 33 and the second resin layer 37. At this time, the first resin layer 33 and the second resin layer 37 are completely cured. The above steps can be performed using the same materials and methods as those described in Embodiment 1. Thereby, the semiconductor device 43 according to the present embodiment is completed.
[0042]
That is, the semiconductor device 43 according to the present embodiment includes a first substrate 32 having a plurality of first electrodes 31, a second substrate 35 having a plurality of second electrodes 36a, and a plurality of third electrodes. The first substrate 32 and the third substrate 41 are provided by a resin, and the first substrate 31 and the third electrode 42 are bonded to each other with a resin. Are arranged so as to face each other and are electrically connected via bumps 40, and the second substrate 35 is arranged between the first substrate 32 and the third substrate 41. The first electrode 31 and the second electrode 36a are electrically connected via a wire 36b.
[0043]
In the present embodiment, the first electrode 31 and the third electrode 42 are electrically connected using the bump 40, but other than this, without forming the bump, the metal paste itself, the metal ball, plating, or the like is used. It can also be connected. In the present embodiment, the bump 40 is formed by a metal paste printing method, but may be formed by a stud bumping method. Furthermore, it is possible to stack more substrates by combining the above steps.
[0044]
【Example】
Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0045]
Example 1
First, the following was prepared as a substrate.
[0046]
An LSI chip with a length of 22 mm and a width of 22 mm with 3000 electrodes having an electrode diameter of 80 μm and an electrode pitch of 200 μm is used as the substrate (1), and has 300 electrodes with an electrode diameter of 80 μm and an electrode pitch of 200 μm. It consists of a triazine resin "BT Resin" (trade name) made by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., 40 mm long and 40 mm wide, with a 2 mm number of electrodes with an electrode diameter of 80 μm and an electrode pitch of 200 μm. A resin wiring substrate was prepared as a substrate (3).
[0047]
Next, a resin film was produced as follows.
[0048]
45 mass% of acid pendant type epoxy acrylate manufactured by Nippon Iupika Co., Ltd. as the main agent and epoxy resin curing agent, and biphenyl type epoxy resin “Epicoat YX4000” (trade name) manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. as the main agent and epoxy acrylate curing agent. 15% by mass, 15% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. as an acrylic monomer, 15% by mass of “Irgacure 907” (trade name) manufactured by Ciba Specialty Chemicals as a photopolymerization initiator, and carbitol as a solvent A resin composition containing 2% by mass of acetate and 8% by mass of methyl ethyl ketone was prepared. This resin composition and silica powder having an average particle size of 4 μm are mixed at a mass ratio of 1: 1 (the addition rate of silica powder is 50% by mass), and the resin composition after addition and mixing of the silica powder is obtained. It is applied to a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 20 μm, dried at 90 ° C. for 3 minutes, and then the PET film is peeled off, whereby a resin film (1) having a thickness of 15 μm and a resin film having a thickness of 60 μm ( 2) were produced.
[0049]
Moreover, the metal paste was produced as follows.
[0050]
Polymerized rosin “Polypale” (trade name) manufactured by Rika Hercules Co., Ltd. is 53% by mass, 2-methyl-2,4-pentanediol and diethylene glycol monobutyl ether are each 20% by mass as a solvent, and succinic acid is 2% by mass as an activator. A flux vehicle containing 5% by mass of hardened castor oil as a thixotropic agent was prepared. This flux vehicle and Sn-3.5% Ag alloy powder having an average particle size of 13 μm are mixed at a mass ratio of 1: 9 (addition ratio of Sn-3.5% Ag alloy powder is 90% by mass) to form a metal paste. (Solder paste) was prepared.
[0051]
Next, the resin film (1) having a thickness of 15 μm produced as described above is 80 ° C. using a roll mounter manufactured by MC Corporation so as to cover the electrode with respect to the substrate (1). The adhesive film (1) was formed by pasting under heating. Next, the adhesive film (1) was exposed and developed to form an opening (1) having a diameter of 100 μm so that the electrode was exposed. For the development, a 2.38 mass% aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution was used.
[0052]
Subsequently, the substrate (2) on which the bumps made of Sn-3.5% Ag alloy were previously formed on the electrode was aligned with the electrode in the opening (1) of the substrate (1) in a face-down state. While applying a load of 3000 g, heating was performed at 240 ° C. for 30 seconds. As a result, the substrate (1) and the substrate (2) are electrically connected via bumps, and the adhesive film (1) functions as an adhesive to bond the substrate (1) and the substrate (2). It was done.
[0053]
Next, the resin film (2) having a thickness of 60 μm produced as described above covers the opening (1) and the substrate (2) with respect to the adhesive film (1) and the substrate (2). Using the roll mounter, the adhesive film (2) was formed by being attached under heating at 80 ° C. Thereafter, the adhesive film (2) was exposed and developed to form an opening (2) having a diameter of 100 μm communicating with the opening (1). For the development, a 2.38 mass% TMAH aqueous solution was used.
[0054]
The opening (2) thus formed is filled with the metal paste prepared as described above using a urethane squeegee through a metal mask having an opening diameter of 100 μm and a thickness of 20 μm at 240 ° C. Heating for 40 seconds was performed. As a result, the metal paste filled in the opening (2) was melted, and good bumps were formed by subsequent cooling.
[0055]
Thereafter, the bumps formed on the substrate (1) as described above and the electrodes of the substrate (3) are aligned face-down, and the whole is applied at 250 ° C. for 1 minute while applying a load of 5000 g. Heating was performed. Thereafter, heat treatment is performed at 170 ° C. for 15 minutes, and the adhesive films (1) and (2) are completely cured, so that good bonding can be achieved between the substrates (1), (2) and (3). A semiconductor device in which a portion was formed was obtained.
[0056]
In order to confirm that a good bonding portion was formed, the connection reliability of the semiconductor device manufactured in this example was tested. First, the resistance of the semiconductor device before the test was measured. Next, 2000 cycles of the temperature cycle test in which the temperature was raised and lowered between −55 ° C. and 125 ° C. were performed, and the resistance of the semiconductor device was measured in the same manner. As a result, the resistance increase of the semiconductor device was as good as 10% or less.
[0057]
Next, the resistance before testing of another semiconductor device manufactured in this example was measured. Subsequently, after performing an endurance test for 1000 hours in an environment of a temperature of 121 ° C. and a humidity of 85%, the resistance of the semiconductor device was measured in the same manner. As a result, the resistance increase was as good as 10% or less as in the cycle test.
[0058]
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a substrate (1), a substrate (2), a substrate (3), a resin film (1), a resin film (2), and a metal paste were prepared. However, in this example, no electrode was provided in the central portion (4 mm length, 4 mm width) of the substrate (1).
[0059]
The resin film (1) having a thickness of 15 μm prepared as described above was heated at 80 ° C. using a roll mounter manufactured by MC Corporation so as to cover the electrode with respect to the substrate (1). To form an adhesive film (1). Next, the adhesive film (1) was exposed and developed to form an opening (1) having a diameter of 100 μm so that the electrode was exposed. For the development, a 2.38 mass% TMAH aqueous solution was used.
[0060]
Then, the board | substrate (2) was aligned in the state of face up on the said center part of a board | substrate (1), and the whole was heated at 240 degreeC for 30 second, applying a 1000-g load. As a result, the adhesive film (1) functions as an adhesive, and the substrate (1) and the substrate (2) are bonded. Thereafter, the electrodes of the substrate (1) and the substrate (2) were electrically connected with a gold wire.
[0061]
Next, the resin film (2) having a thickness of 60 μm prepared as described above covers the opening (1) and the substrate (2) with respect to the adhesive film (1) and the substrate (2). Using the roll mounter, the adhesive film (2) was formed by being attached under heating at 80 ° C. Thereafter, the adhesive film (2) was exposed and developed to form an opening (2) having a diameter of 100 μm communicating with the opening (1). For the development, a 2.38 mass% TMAH aqueous solution was used.
[0062]
The opening (2) thus formed is filled with the metal paste prepared as described above using a urethane squeegee through a metal mask having an opening diameter of 100 μm and a thickness of 20 μm at 240 ° C. Heating for 40 seconds was performed. As a result, the metal paste filled in the opening (2) was melted, and good bumps were formed by subsequent cooling.
[0063]
Thereafter, the bumps formed on the substrate (1) as described above and the electrodes of the substrate (3) are aligned face-down, and the whole is applied at 250 ° C. for 1 minute while applying a load of 5000 g. Heating was performed. Thereafter, heat treatment is performed at 170 ° C. for 15 minutes, and the adhesive films (1) and (2) are completely cured, so that good bonding can be achieved between the substrates (1), (2) and (3). A semiconductor device in which a portion was formed was obtained.
[0064]
In order to confirm that a good bonding portion was formed, the connection reliability of the semiconductor device manufactured in this example was tested. First, the resistance of the semiconductor device before the test was measured. Next, 2000 cycles of the temperature cycle test in which the temperature was raised and lowered between −55 ° C. and 125 ° C. were performed, and the resistance of the semiconductor device was measured in the same manner. As a result, the resistance increase of the semiconductor device was as good as 10% or less.
[0065]
Next, the resistance before testing of another semiconductor device manufactured in this example was measured. Subsequently, after performing an endurance test for 1000 hours in an environment of a temperature of 121 ° C. and a humidity of 85%, the resistance of the semiconductor device was measured in the same manner. As a result, the resistance increase was as good as 10% or less as in the cycle test.
[0066]
As a summary of the above, the configurations of the present invention and variations thereof are listed below as supplementary notes.
[0067]
(Additional remark 1) The 1st board | substrate provided with the some 1st electrode, the 2nd board | substrate provided with the some 2nd electrode, and the 3rd board | substrate provided with the some 3rd electrode are included. A semiconductor device,
The first substrate and the third substrate are bonded by a resin, and the first electrode and the third electrode are arranged to face each other and the first conductor portion is disposed. Is electrically connected through
The second substrate is disposed between the first substrate and the third substrate, and the first electrode and the second electrode are interposed via a second conductor portion. A semiconductor device which is electrically connected.
[0068]
(Supplementary note 2) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the first conductor portion and the second conductor portion are formed by bumps.
[0069]
(Supplementary note 3) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the first conductor portion is formed of a bump, and the second conductor portion is formed of a wire.
[0070]
(Additional remark 4) On the 1st board | substrate provided with the some 1st electrode, the 1st resin layer which covers the said 1st electrode is formed,
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
Disposing a second substrate having a plurality of second electrodes on the first resin layer, electrically connecting the first electrode and the second electrode;
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
Forming a second opening communicating with the first opening in the second resin layer;
Forming a conductor portion in contact with the first electrode in the second opening;
Arranging the first substrate and a third substrate having a plurality of third electrodes so that the conductor portion and the third electrode are in contact with each other;
Heat treatment is performed so that the first electrode and the third electrode are electrically connected through the conductor portion and the first resin layer and the second resin layer are cured. A method for manufacturing a semiconductor device.
[0071]
(Additional remark 5) At least 1 chosen from said 1st resin layer and said 2nd resin layer is a manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 4 currently shape | molded by the film form.
[0072]
(Supplementary Note 6) The method for manufacturing a semiconductor device according to Supplementary Note 4 or 5, wherein the first opening and the second opening are formed by at least one method selected from photolithography and laser processing.
[0073]
(Additional remark 7) The thickness of the said 2nd resin layer is a manufacturing method of the semiconductor device in any one of Additional remark 4-6 which is more than the thickness of a said 2nd board | substrate.
[0074]
(Additional remark 8) The said conductor part is a manufacturing method of the semiconductor device in any one of Additional remark 4-7 formed by at least one chosen from a metal bump, a metal paste, a metal ball, and plating.
[0075]
(Supplementary note 9) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 4 to 8, wherein the first substrate and the second substrate are electrically connected using any one selected from metal bumps and wires. Manufacturing method.
[0076]
(Supplementary note 10) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 4 to 9, wherein the first substrate, the second substrate, and the third substrate are at least one selected from a semiconductor chip, a wafer, and a wiring substrate. Manufacturing method.
[0077]
(Supplementary Note 11) Covering the first substrate having a plurality of first electrodes, the second substrate having a plurality of second electrodes, and the first substrate and the second substrate. A semiconductor device precursor including a disposed resin layer,
The second substrate is disposed on the first substrate, and the first electrode and the second electrode are electrically connected;
The resin layer includes a plurality of openings,
The semiconductor device precursor, wherein the first electrode is exposed through the opening.
[0078]
(Additional remark 12) On the 1st board | substrate provided with the some 1st electrode, the 1st resin layer which covers the said 1st electrode is formed,
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
Disposing a second substrate having a plurality of second electrodes on the first resin layer, electrically connecting the first electrode and the second electrode;
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
2. A method of manufacturing a semiconductor device precursor, comprising: forming a second opening communicating with the first opening in the second resin layer.
[0079]
(Supplementary note 13) The method for manufacturing a semiconductor device precursor according to supplementary note 12, wherein at least one selected from the first resin layer and the second resin layer is formed into a film shape.
[0080]
(Supplementary Note 14) The method for manufacturing a semiconductor device precursor according to Supplementary Note 12 or 13, wherein the first opening and the second opening are formed by at least one method selected from photolithography and laser processing.
[0081]
(Additional remark 15) The thickness of the said 2nd resin layer is more than the thickness of the said 2nd board | substrate, The manufacturing method of the semiconductor device precursor in any one of Claims 12-14.
[0082]
(Supplementary Note 16) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 12 to 15, wherein the first substrate, the second substrate, and the third substrate are at least one selected from a semiconductor chip, a wafer, and a wiring substrate. A method for producing a precursor.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide a semiconductor device with high connection reliability in which substrates can be easily connected and can be thinned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a process of a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the steps of the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the steps of the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device connected by a conventional chip-on-chip method.
[Explanation of symbols]
10, 30 Semiconductor device precursor 11, 31 First electrode 12, 32 First substrate 13, 33 First resin layer 14, 34 First opening 15, 35 Second substrate 16a, 36a Second substrate Electrode 16b Bump 36b Wire 17, 37 Second resin layer 18, 38 Second opening 19, 39 Metal paste 20, 40 Bump 21, 41 Third substrate 22, 42 Third electrode 23, 43 Semiconductor device 51 , 52, 53 Semiconductor chip 54 Wire 55 Bump 56 Resin mold

Claims

A semiconductor device including a first substrate having a plurality of first electrodes, a second substrate having a plurality of second electrodes, and a third substrate having a plurality of third electrodes. And
The second substrate is disposed between the first substrate and the third substrate;
Wherein the first substrate and the second substrate are bonded via the first resin layer, and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode, the first Electrically connected through a first opening provided in the resin layer ;
The second substrate and the third substrate are bonded via a second resin layer,
The first substrate and the third substrate are bonded via the second resin layer, and the remaining first electrode and third electrode not connected to the second electrode Is electrically connected via a conductor provided in the second opening provided in the second resin layer and communicating with the first opening .

Forming a first resin layer covering the first electrode on a first substrate having a plurality of first electrodes;
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
On the first resin layer, and disposing a second substrate having a plurality of second electrodes, electrically and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode connection,
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
Forming a second opening communicating with the first opening in the second resin layer;
Forming a conductor portion in contact with the first electrode in the second opening;
Arranging the first substrate and a third substrate having a plurality of third electrodes so that the conductor portion and the third electrode are in contact with each other;
The remaining first electrode and the third electrode not connected to the second electrode are electrically connected via the conductor portion, and the first resin layer and the second resin A method for manufacturing a semiconductor device, wherein heat treatment is performed so that the layer is cured.

The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the thickness of the second resin layer is equal to or greater than the thickness of the second substrate.

A semiconductor device precursor including a first substrate having a plurality of first electrodes and a second substrate having a plurality of second electrodes,
Wherein the first substrate and the second substrate are bonded via the first resin layer, and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode, the first Electrically connected through a first opening provided in the resin layer ;
The first substrate and the second substrate are covered with a second resin layer,
The second resin layer includes a plurality of second openings communicating with the first openings ,
The remaining first electrode that is not connected to the second electrode is exposed through the first opening and the second opening, and is a semiconductor device precursor.

Forming a first resin layer covering the first electrode on a first substrate having a plurality of first electrodes;
Forming a first opening in the first resin layer so that the first electrode is exposed;
On the first resin layer, and disposing a second substrate having a plurality of second electrodes, electrically and at least one and the second electrode of the plurality of the first electrode connection,
Forming a second resin layer covering the first opening and the second substrate on the first resin layer and the second substrate;
2. A method of manufacturing a semiconductor device precursor, comprising: forming a second opening communicating with the first opening in the second resin layer.