(57)【要約】  主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の前記主面上に絶縁層を形成する第１工程と、主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、前記主面と反対側の面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する第２工程と、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成する第３工程と、を有する。
2012121344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の前記主面上に絶縁層を形成する第１工程と、
主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、前記主面と反対側の面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する第２工程と、
異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成する第３工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程では、前記個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成し、
前記ビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程を有し、
前記第３工程では、前記封止絶縁層を貫通する第２のビアホールを形成し、前記第２のビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程を有し、
前記第３工程では、前記個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成すると共に、前記封止絶縁層を貫通する第２のビアホールを形成し、前記ビアホール及び前記第２のビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記個片化された半導体チップに代えて、複数の個片化された半導体チップが積層された積層体を、前記主面と反対側の面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程よりも前に、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板を積層し、異なる層の前記半導体基板を構成する前記半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後前記半導体チップ部分を個片化して前記積層体を形成する第５工程を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第５工程は、
第１の半導体基板及び第２の半導体基板を準備する工程と、
前記第２の半導体基板を薄型化する工程と、
薄型化された前記第２の半導体基板の主面と反対側の面を、絶縁層を介して前記第１の半導体基板の主面に固着する工程と、
薄型化された前記第２の半導体基板に、前記第２の半導体基板の主面から主面と反対側の面に貫通するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールを介して、前記第１の半導体基板の前記半導体チップと前記第２の半導体基板の前記半導体チップとの間の信号伝達を可能にする接続部を形成する工程と、
前記半導体チップ部分を個片化する工程と、を有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程では、それぞれ機能又は形状が異なる半導体チップを、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
積層された前記半導体チップの各々において、異なる層の半導体チップと接続される配線の各々には、積層される半導体チップ数に対応する数の電極パッドが割り当てられ、
前記電極パッドの各々は、対応する前記接続部と接続され、
前記電極パッドの一部は、何れの前記配線とも接続されていないことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程と、
前記第３工程よりも後に、前記個片化された半導体チップ上に第２の絶縁層を形成する第６工程と、
主面側に半導体集積回路を有する個片化された他の半導体チップを準備し、前記主面と反対側の面を前記第２の絶縁層と対向させ、前記第２の絶縁層を介して前記個片化された半導体チップ上に積層する第７工程と、
前記個片化された他の半導体チップと前記個片化された半導体チップとの間の信号伝達を可能にする接続部を形成する第８工程と、を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程を有し、
前記第４工程は、
前記第２工程よりも後に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面を封止する封止絶縁層を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程を有し、
前記第４工程は、
前記第２工程よりも後に、前記絶縁層の外縁部に前記個片化された半導体チップを囲む枠部材を設け、前記枠部材と前記個片化された半導体チップとが形成する隙間に樹脂を充填して、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面を封止する封止絶縁層を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第３工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第４工程を有し、
前記第４工程は、
前記第２工程よりも前に、前記個片化された半導体チップの前記主面を、接着層を介して支持体上に仮固定する工程と、
前記支持体上に仮固定された前記個片化された半導体チップの少なくとも前記側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する工程と、を含み、
前記第２工程は、
前記封止絶縁層から露出する前記主面と反対側の面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する工程と、
前記接着層及び前記支持体を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、前記個片化された他の半導体チップの少なくとも１つを薄型化する第９工程を有することを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記半導体基板は、平面視略円形形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記接続部は、異なる層の半導体チップ同士を電気信号により接続することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記接続部は、異なる層の半導体チップ同士を光信号により接続することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
積層された前記半導体チップの一部に、前記半導体チップと絶縁された、半導体チップを有しない構造層を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記構造層は、基板、金属層又は絶縁層であることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記構造層は、前記半導体チップを冷却する機能を有することを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記構造層はＭＥＭＳを有することを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第９工程において薄型化された部分の前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップの厚さは、前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップのそれぞれが有するデバイスの素子分離深さの５倍以上であることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第９工程において薄型化された部分の前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップの厚さは１μｍ以上であることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第３工程では、アスペクト比が０．５以上５以下であるビアホールを形成し、前記ビアホール内に前記接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体チップを含む半導体基板上に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体応用製品はデジタルカメラや携帯電話などの各種モバイル機器用途等として小型化、薄型化、軽量化が急激に進んでいる。それに伴い、半導体応用製品に搭載される半導体装置にも小型化、高密度化が要求されており、その要求に応えるべく、例えばウェハ状態の半導体チップに他の半導体チップを直接積層する所謂チップオンウェハ（以降、ＣＯＷという）技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＣＯＷ技術では、アスペクト比が大きい接続孔（ＴＳＶ）を埋設しておきバンプや金属突起を形成して半導体チップ同士を接合したり、半導体チップのデバイス面（半導体集積回路が形成されている面）同士を合わせてから薄型化し接続孔（ＴＳＶ）で接合したりする方法が用いられていた。【０００５】
そのため、前者の場合には、半導体チップ同士を接合する際に、双方の半導体チップから露出するビアホールにバンプや金属突起を形成する工程が必要となるため、生産性が低く半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。又、後者の場合には、デバイス面を対向させるように半導体チップ同士を接合するため、予め設計された配線デザインが必要となり、接続配線の柔軟性が低く、単純に同様の工程を繰り返すだけでは３個以上の半導体チップを積層することはできない。すなわち、３個以上の半導体チップを積層するためには特別な工程が必要となるため、生産性が低く半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。【０００６】
又、前者及び後者の何れの場合にも、深いビアホールを形成する場合には、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなり、又、必要な材料が増えるため、半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。【０００７】
又、前者及び後者の何れの場合にも、ビアホールをドライエッチング等で形成する際、ビアホールのサイズや密度で深さが異なりビアホール先端部分の直径が変わる。その結果、半導体チップを所望の厚さに薄型化したときに露出したビアホールの直径が一様にならないため、電気的接続の際の抵抗値がばらつき信頼性が低下するという問題があった。【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、信頼性及び生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の前記主面上に絶縁層を形成する第１工程と、主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、前記主面と反対側の面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する第２工程と、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信頼性及び生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図２Ａ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図２Ｂ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図２Ｃ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図２Ｄ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図２Ｅ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図２Ｆ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図２Ｇ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図２Ｈ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。
【図２Ｉ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。
【図２Ｊ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。
【図２Ｋ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１１）である。
【図２Ｌ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１２）である。
【図２Ｍ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１３）である。
【図２Ｎ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１４）である。
【図２Ｏ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１５）である。
【図２Ｐ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１６）である。
【図２Ｑ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１７）である。
【図２Ｒ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１８）である。
【図２Ｓ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１９）である。
【図２Ｔ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２０）である。
【図２Ｕ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２１）である。
【図２Ｖ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２２）である。
【図２Ｗ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２３）である。
【図２Ｘ】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２４）である。
【図３Ａ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図３Ｂ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図３Ｃ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図３Ｄ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図３Ｅ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図３Ｆ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図３Ｇ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図３Ｈ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。
【図３Ｉ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。
【図３Ｊ】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。
【図４Ａ】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図４Ｂ】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図４Ｃ】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図４Ｄ】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図５】第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図（その１）である。
【図６Ａ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図６Ｂ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図６Ｃ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図６Ｄ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図６Ｅ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図６Ｆ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図６Ｇ】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図７】第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図（その２）である。
【図８】第３の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図９Ａ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図９Ｂ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図９Ｃ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図９Ｄ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図９Ｅ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図９Ｆ】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１０】第４の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１１Ａ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１１Ｂ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１１Ｃ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図１１Ｄ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図１１Ｅ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図１１Ｆ】第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１２】第５の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１３Ａ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１３Ｂ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１３Ｃ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図１３Ｄ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図１３Ｅ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図１３Ｆ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１３Ｇ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図１３Ｈ】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。
【図１４】第６の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１５Ａ】第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１５Ｂ】第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１６】第８の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１７Ａ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１７Ｂ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１７Ｃ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。
【図１７Ｄ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。
【図１７Ｅ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。
【図１７Ｆ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１７Ｇ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。
【図１７Ｈ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。
【図１７Ｉ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。
【図１７Ｊ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。
【図１７Ｋ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１１）である。
【図１７Ｌ】第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１２）である。
【図１８】第８の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図１９】第９の実施の形態に係る半導体装置を例示する部分断面図である。
【図２０】第９の実施の形態に係る半導体装置を構成する各半導体チップを例示する部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図１を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、半導体チップ１１０、半導体チップ２１０、半導体チップ３１０、及び半導体チップ４１０が積層された構造を有する。半導体チップ２１０〜半導体チップ４１０の各側面は、それぞれ封止絶縁層である樹脂層２５５〜４５５に封止されている。
【００１４】
半導体チップ１１０〜４１０は、それぞれ、基板本体１２０〜４２０と、半導体集積回路１３０〜４３０と、電極パッド１５０〜４５０とを有する。基板本体１２０〜４２０は、例えばシリコン等から構成されている。半導体集積回路１３０〜４３０は、例えばシリコン等に拡散層（図示せず）、絶縁層（図示せず）、ビアホール（図示せず）、及び配線層（図示せず）等が形成されたものであり、基板本体１２０〜４２０の一方の面側に設けられている。以降、半導体チップ１１０〜４１０において、半導体集積回路１３０〜４３０が設けられている側の面を主面又はデバイス面と称する場合がある。
【００１５】
電極パッド１５０〜４５０は、絶縁層（図示せず）を介して半導体集積回路１３０〜４３０上に設けられている。電極パッド１５０〜４５０は、半導体集積回路１３０〜４３０に設けられた配線層（図示せず）と電気的に接続されている。電極パッド１５０〜４５０としては、例えばＴｉ層上にＡｕ層を積層した積層体等を用いることができる。電極パッド１５０〜４５０として、Ｎｉ層上にＡｕ層を積層した積層体、Ｎｉ層上にＰｄ層及びＡｕ層を順次積層した積層体、Ｎｉの代わりにＣｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の高融点金属からなる層を用い、同層上にＣｕ層或いはＡｌ層を積層した積層体或いはダマシン構造状の配線等を用いても構わない。
【００１６】
半導体チップ１１０と半導体チップ２１０とは絶縁層である樹脂層１６０を介して接合されており、半導体チップ１１０の電極パッド１５０と半導体チップ２１０の電極パッド２５０とはビアホール２１０ｙに充填された金属層３８０を介して電気的に接続されている。半導体チップ２１０と半導体チップ３１０とは絶縁層である樹脂層２６０を介して接合されており、半導体チップ２１０の電極パッド２５０と半導体チップ３１０の電極パッド３５０とはビアホール３１０ｙに充填された金属層４８０を介して電気的に接続されている。半導体チップ３１０と半導体チップ４１０とは絶縁層である樹脂層３６０を介して接合されており、半導体チップ３１０の電極パッド３５０と半導体チップ４１０の電極パッド４５０とはビアホール４１０ｙに充填された金属層５８０を介して電気的に接続されている。
【００１７】
なお、ビアホールは、半導体チップ間（上下に隣接する半導体チップ間には限らない）を接続するために設けられた接続孔であり、内部に金属層や光導波路等が形成されることで半導体チップ間を信号伝達可能に接続する。ビアホール内部に形成された金属層や光導波路等を接続部と称する場合がある。
【００１８】
半導体チップ４１０の主面上には、絶縁層である開口部４６０ｘを有するソルダーレジスト層４６０が形成されており、開口部４６０ｘ内に露出する電極パッド４５０上には外部接続端子９１０が形成されている。外部接続端子９１０は、半導体装置１００と半導体装置１００の外部に設けられた配線基板等とを電気的に接続するために設けられた端子であり、電極パッド４５０と電気的に接続されている。外部接続端子９１０としては、はんだボール、Ａｕバンプ、導電性ペースト等を用いることができる。外部接続端子９１０として、はんだボールを用いた場合には、外部接続端子９１０の材料としては、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００１９】
［第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図２Ａ〜図２Ｘは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【００２０】
始めに、図２Ａに示す工程では、半導体ウェハをダイシングして個片化した複数の半導体チップ２１０を準備する。各半導体チップ２１０は薄型化されてなく、その厚さは、例えば６００〜８００μｍ程度とすることができる。
【００２１】
次いで、図２Ｂに示す工程では、支持体９７０を準備し、支持体９７０の一方の面に接着層９６０を形成する。支持体９７０としては、アライメント時に光が透過する基板を用いることが好ましく、例えば石英ガラスの基板等を用いることができる。接着層９６０としては、例えば後述する図２Ｇに示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤（２００℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤）を用いることができる。接着層９６０は、例えばスピンコート法により支持体９７０の一方の面に形成することができる。接着層９６０は、スピンコート法の代わりに、フィルム状の接着剤を貼り付ける方法等を用いて支持体９７０の一方の面に形成しても構わない。
【００２２】
次いで、図２Ｃに示す工程では、支持体９７０の一方の面に、接着層９６０を介して、各半導体チップ２１０をフェイスダウン状態で接合（仮接着）する。各半導体チップ２１０は、後述する図２Ｇに示す工程で積層される半導体基板１１１のデバイスレイアウトに対応する位置に接合する。
【００２３】
次いで、図２Ｄに示す工程では、接着層９６０上に、各半導体チップ２１０の少なくとも側面の一部を封止する樹脂層２５５を形成する。なお、この工程では、後述する図２Ｅに示す工程で各半導体チップ２１０を薄型化した後に、各半導体チップ２１０の側面が樹脂層２５５で完全に封止される位置まで、各半導体チップ２１０の側面を封止しておけば十分である。但し、各半導体チップ２１０の側面及び背面（デバイスが形成されていない側の面）を樹脂層２５５で封止しても構わない。この場合には、後述する図２Ｅに示す工程において、各半導体チップ２１０の側面の一部及び背面を封止する樹脂層２５５を除去すると共に、各半導体チップ２１０を薄型化する。
【００２４】
樹脂層２５５の材料としては、例えば主たる組成がベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）である熱硬化性の絶縁性樹脂を用いることができる。又、樹脂層２５５の材料として、主たる組成がエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂である熱硬化性の絶縁性樹脂、及びシリカなどの固形微粉末を添加した絶縁性複合材料等を用いても構わない。樹脂層２５５は、例えばスピンコート法により接着層９６０上に、例えば主たる組成がベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）である熱硬化性の絶縁性樹脂を塗布した後、或いは塗布後スキージ処理後、所定の硬化温度上に加熱して硬化させることにより形成できる。なお、樹脂層２５５は、スピンコート法の代わりに気相成長法を用いて形成しても構わないし、フィルム状の樹脂を貼り付ける方法を用いて形成しても構わない。
【００２５】
なお、樹脂層２５５は、再配線を行う際にリソグラフィを実施できる程度の平坦な表面を提供する機能、後述する図５に示すような樹脂層２５５を貫通するビアホールを形成する際の加工材料としての機能、個片化の際に半導体チップ２１０をダイサーのダメージから保護する機能、耐湿性を確保する機能等を有する。
【００２６】
次いで、図２Ｅに示す工程では、樹脂層２５５の不要部分、及び各半導体チップ２１０の背面側の基板本体２２０の一部をグラインダー等で研削し、各半導体チップ２１０を薄型化する。これにより、各半導体チップ２１０は薄型化されると共に、薄型化後の各半導体チップ２１０の側面は樹脂層２５５で封止される。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００２７】
薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さを１μｍ以上としなければならない理由は以下のとおりである。各半導体チップ２１０の背面で発生した欠陥や汚染がデバイスまで拡散しないためには、薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、最低でも半導体集積回路２３０におけるトランジスタ等のデバイスの素子分離深さ（図示せず）の５倍以上必要であると考えられる。ここで、半導体集積回路２３０におけるトランジスタ等のデバイスの素子分離深さ（図示せず）は２００〜５００ｎｍ程度である。従って、薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、前記素子分離深さの最低値２００ｎｍの５倍である１μｍ以上としなければならない。
【００２８】
次いで、図２Ｆに示す工程では、半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。半導体基板１１１は、複数の半導体チップ１１０と、複数の半導体チップ１１０を分離するスクライブ領域Ｂとを有する。スクライブ領域ＢにあるＣは、ダイシングブレード等が半導体基板１１１を切断する位置（以下、「切断位置Ｃ」とする）を示している。半導体基板１１１の直径は、例えば６インチ（約１５０ｍｍ）、８インチ（約２００ｍｍ）、又は１２インチ（約３００ｍｍ）等である。半導体基板１１１の厚さは、例えば０．６２５ｍｍ（直径６インチの場合）、０．７２５ｍｍ（直径８インチの場合）、０．７７５ｍｍ（直径１２インチの場合）等である。
【００２９】
前述のように、各半導体チップ１１０は、基板本体１２０と、半導体集積回路１３０と、電極パッド１５０とを有する。但し、この時点では、各半導体チップ１１０は薄型化されていない。樹脂層１６０の材料や形成方法については、前述の樹脂層２５５の場合と同様とすることができるため、その説明は省略する。
【００３０】
図２Ｆに示す工程において、半導体基板１１１の背面１１１ｂ（デバイスが形成されていない側の面）を基準面とし、基準面に対して樹脂層１６０の面１６０ａ（半導体基板１１１の主面１１１ａと接していない側の面）が平行であることが好ましい。基準面に対して樹脂層１６０の面１６０ａが平行でないと、例えば後述する図２Ｋの工程でビアホール２１０ｙが斜めに形成され、斜めに形成されたビアホール２１０ｙに金属層３８０等が形成されるため、積層された半導体チップ同士の接続信頼性が低下する等の問題が生じ得るからである。なお、この場合の平行とは、基準面に対する樹脂層１６０の面１６０ａの高さＨ１のばらつきが１μｍ以下であることをいう。従って、樹脂層１６０を形成した後、高さＨ１のばらつきを確認する工程を設けることが好ましい。高さＨ１のばらつきが１μｍを超えている場合には、高さＨ１のばらつきが１μｍ以下となるように樹脂層１６０の面１６０ａを加工する工程を設けることが好ましい。樹脂層１６０の面１６０ａは、例えばＣＭＰ等により加工（研削）することができる。
【００３１】
なお、既に最下層の半導体基板（第１層）上に（ｎ−１）個の半導体チップが積層され、その最上層の半導体チップ（第ｎ層）上に樹脂層を形成する場合には、最下層の半導体基板の背面（デバイスが形成されていない側の面）を基準面とし、基準面に対して樹脂層の上面が平行であることが好ましい。この場合の平行とは、基準面に対する樹脂層の上面の高さのばらつきが（１×ｎ）μｍ以下であることをいう。すなわち、前述のように、１枚の半導体基板上に樹脂層を形成する場合は、基準面に対する樹脂層の上面の高さのばらつきは１×１＝１μｍ以下であることが好ましく、例えば９個の半導体チップを積層した半導体基板上に樹脂層を形成する場合は、基準面（最下層の半導体基板の背面）に対する樹脂層の上面の高さのばらつきは１×１０＝１０μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
次いで、図２Ｇに示す工程では、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、図２Ｅに示す構造体を上下反転させて接合する。具体的には、最初に、図２Ｅに示す構造体を、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。各半導体チップ２１０及び半導体基板１１１には位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。半導体基板１１１に対する図２Ｅに示す構造体の配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。
【００３３】
次に、例えば２５０℃で加熱した状態で、図２Ｅに示す構造体を支持体９７０の方向から押圧し、図２Ｅに示す構造体の各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。これにより、樹脂層１６０は硬化し、図２Ｅに示す構造体は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。加熱温度は３００℃以上としてもよいが、２００℃以下とすることが望ましい。３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。
【００３４】
次いで、図２Ｈに示す工程では、図２Ｇに示す接着層９６０及び支持体９７０を除去する。接着層９６０は図２Ｇに示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤（２００℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤）を用いているため、支持体９７０は、樹脂層１６０を硬化させて図２Ｅに示す構造体を半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合した後、容易に除去できる。つまり、図２Ｇに示す工程と図２Ｈに示す工程は一連の工程である。
【００３５】
次いで、図２Ｉに示す工程では、各半導体チップ２１０の主面及び樹脂層２５５の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを各半導体チップ２１０の主面及び樹脂層２５５の上面に塗布することにより形成する。レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。
【００３６】
次いで、図２Ｊに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｘを形成する。なお、説明の便宜上、図２Ｊ〜図２Ｕまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。図２Ｊにおける１４０及び２４０は、図２Ａ〜図２Ｉでは省略されていた半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０上にそれぞれ設けられている絶縁層である。絶縁層１４０及び２４０は、例えばＳｉ３Ｎ４やＳｉＯ２等から構成されている。絶縁層１４０及び２４０の厚さは、それぞれ半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０との電気的絶縁が達成される例えば０．１μｍ〜２．０μｍ程度とすることができる。
【００３７】
次いで、図２Ｋに示す工程では、各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。ビアホール２１０ｙは、開口部２７０ｘに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体基板１１１の各半導体チップ１１０の電極パッド１５０が露出するように形成する。ビアホール２１０ｙは、例えばドライエッチング等により形成することができる。ビアホール２１０ｙは、例えば平面視円形であり、その直径φ１は、例えば１μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。但し、ビアホール２１０ｙの直径φ１は、アスペクト比（＝深さＤ１／直径φ１）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。ビアホール２１０ｙの直径φ１をアスペクト比（＝深さＤ１／直径φ１）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｙを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｙへの後述する金属層３８０の埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。
【００３８】
次いで、図２Ｌに示す工程では、図２Ｋに示すレジスト膜２７０を除去する。次いで、図２Ｍに示す工程では、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０の上面及び側面、ビアホール２１０ｙの壁面、ビアホール２１０ｙの底部に露出する電極パッド１５０の上面を覆うように絶縁層２８０を形成する。絶縁層２８０は、例えばプラズマＣＶＤ法等により形成することができる。絶縁層２８０の材料としては、例えばＳｉ３Ｎ４やＳｉＯ２等を用いることができる。絶縁層２８０の厚さは、例えば０．１μｍ〜２．０μｍとすることができる。
【００３９】
次いで、図２Ｎに示す工程では、ビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。絶縁層２８０の除去は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により行うことができる。この工程は、フォトマスクを使用せずに絶縁層２８０の所定部分のみを除去する工程であり、セルフアラインプロセスと称される。セルフアラインプロセスにより、ビアホール２１０ｙと電極パッド２５０とを正確に位置決めすることができる。又、部分的に電極パッドを設けない設計を用いることで、例えば電極パッドのないところはエッチングが進み、更に下層に設けた異なる半導体チップの電極パッドまでエッチングされ、深さの異なるビアホールを形成することができる。
【００４０】
次いで、図２Ｏに示す工程では、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０の上面及び側面、絶縁層２８０の上面及び側面、ビアホール２１０ｙの底部に露出する電極パッド１５０の上面を覆うように金属層２９０を形成する。金属層２９０は、例えば無電解めっき法等により形成することができる。金属層２９０は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成しても構わない。金属層２９０としては、例えばＴｉ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いることができる。金属層２９０として、例えばＴａ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いても構わない。又、埋め込む材料は設計基準を満足する導体でよく、Ｃｕの代わりにＷやＡｌ、又はドープトポリシリコン、或いはカーボンナノチューブ等の炭素材料や導電性ポリマの何れかを用いることができる。又、絶縁層の絶縁性が十分である場合は、バイヤ金属層を用いない埋め込み配線の組み合わせを選ぶことができる。
【００４１】
次いで、図２Ｐに示す工程では、ビアホール２１０ｙの内部を除く金属層２９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜３７０を形成する。レジスト膜３７０は、例えばドライフィルムレジストを金属層２９０の上面に貼付することにより形成することができる。レジスト膜３７０の厚さは、例えば１０μｍとすることができる。次いで、図２Ｑに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｐに示すレジスト膜３７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜３７０を現像することで、レジスト膜３７０に開口部３７０ｘを形成する。開口部３７０ｘは、ビアホール２１０ｙ及びその周辺部の金属層２９０の上面を露出するように形成される。開口部３７０ｘは、例えば平面視円形であり、その直径φ２は、例えば１μｍ〜３０μｍとすることができる。
【００４２】
次いで、図２Ｒに示す工程では、図２Ｑに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部に金属層３８０を形成する。金属層３８０は、例えば金属層２９０を給電層とする電解めっき法により、図２Ｑに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部を充填するようにめっき膜を析出成長させることにより形成することができる。金属層３８０を構成するめっき膜としては、例えばＣｕめっき膜を用いることができる。次いで、図２Ｓに示す工程では、図２Ｒに示すレジスト膜３７０を除去する。
【００４３】
次いで、図２Ｔに示す工程では、金属層３８０に覆われていない部分の金属層２９０を除去する。金属層２９０は、例えばウェットエッチング等により除去することができる。次いで図２Ｕに示す工程では、電極パッド２５０及び金属層３８０を覆うように金属層３９０を形成する。金属層３９０は、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０を開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０を給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。金属層３９０としては、例えばＴｉ層上にＡｕ層を積層した積層体等を用いることができる。金属層３９０として、例えばＮｉ層上にＰｄ層、Ａｕ層を順次積層した積層体、Ｎｉの代わりにＣｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の高融点金属からなる層を用い、同層上にＣｕ層或いはＡｌ層を積層した積層体或いはダマシン構造状の配線等を用いても構わない。
【００４４】
次いで、図２Ｖに示す工程では、図２Ｉ〜図２Ｕに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。ここでは、半導体基板１１１上に３層の半導体チップ２１０、３１０、及び４１０を積層したが、半導体基板１１１上に積層する半導体チップは１層、２層、又は４層以上であっても構わない。又、各層に積層する半導体チップは、同一の機能を有するものであっても、異なる機能を有するものであっても構わない。
【００４５】
又、図２Ｖ等では、半導体チップ２１０等を同一形状に描いているが、これには限定されない。例えば、図２Ｖにおいて、３つの半導体チップ２１０として各々形状の異なる半導体チップを用いてもよい。
【００４６】
次いで、図２Ｗに示す工程では、周知の方法で外部接続端子９１０を形成する。外部接続端子９１０を形成する場合には、金属層３９０として例えばＮｉ層を形成する。そして、ソルダーレジスト層４６０にＮｉ層を露出する開口部４６０ｘを形成し、更に、開口部４６０ｘ内に露出するＮｉ層上に外部接続端子９１０を形成する。外部接続端子９１０は、半導体装置１００と半導体装置１００の外部に設けられた配線基板等とを電気的に接続するために設けられた端子である。外部接続端子９１０としては、はんだボール、Ａｕバンプ、導電性ペースト等を用いることができる。外部接続端子９１０として、はんだボールを用いた場合には、外部接続端子９１０の材料としては、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００４７】
次いで、図２Ｘに示す工程では、半導体基板１１１の背面をグラインダー等で研削し、半導体基板１１１を薄型化する。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。薄型化後の半導体基板１１１の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００４８】
次いで、図２Ｘに示す工程の後、図２Ｘに示す構造体を、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に示す半導体装置１００が製造される。なお、半導体チップの積層体を複数有するように切断位置Ｃを設けてもよい。例えば、機能Ａを有する半導体チップの積層体と、機能Ａとは異なる機能Ｂを有する半導体チップの積層体とを含むように切断位置Ｃを設けてもよい。この際、機能Ａを有する半導体チップの積層体の平面形状と、機能Ｂを有する半導体チップの積層体の平面形状とは、同一でなくてもよい。
【００４９】
このように、第１の実施の形態によれば、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板を準備し、準備した半導体基板の主面上に絶縁層を形成する。そして、主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、背面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する。そして、個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成し、個片化された半導体チップの電極パッドと半導体基板に形成された半導体チップの電極パッドとをビアホールに充填された金属層を介して電気的に接続する。
【００５０】
このような工程を繰り返すことにより、半導体基板上に複数の半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続することができる。その結果、半導体チップ同士を接続する際に、ビアホールにバンプを形成する工程が必要なくなるため、生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５１】
又、第１の実施の形態によれば、半導体集積回路が形成されている面と、半導体集積回路が形成されていない面とを対向させるように半導体チップ同士を接合するため、単純に同様の工程を繰り返すだけで半導体基板上に２層以上の半導体チップを積層することが可能となり、生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５２】
又、第１の実施の形態によれば、ビアホールは薄型化された半導体チップに形成され、深いビアホールを形成する必要がないため、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなったり、又、必要な材料が増えたりすることがなく、半導体装置の製造コストの上昇を防止することができる。
【００５３】
又、第１の実施の形態によれば、半導体チップを極めて薄型化してからビアホールを形成するため、ビアホールのサイズや密度が異なってもビアホール先端部分の直径が変わる度合いを軽減することが可能となり、電気的接続の際の抵抗値のばらつきを軽減し信頼性を向上することができる。
【００５４】
又、第１の実施の形態によれば、半導体基板上に個片化された半導体チップを積層するため、異なるデバイスサイズの半導体チップ同士を容易に積層することができる。
【００５５】
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、予め薄型化した複数の半導体チップを支持体を用いないで半導体基板上に搭載し、半導体基板上で各半導体チップの主面及び側面を樹脂層で封止する例を示す。又、積層された半導体チップの電極間を、第１の実施の形態とは異なる方法で電気的に接続する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００５６】
図３Ａ〜図３Ｊは、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【００５７】
始めに、図３Ａに示す工程では、半導体ウェハの背面をグラインダー等で研削して薄型化した後、ダイシングして個片化した複数の半導体チップ２１０を準備する。各半導体チップ２１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００５８】
次いで、図３Ｂに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様にして、主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成した半導体基板１１１を準備する。そして、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、各半導体チップ２１０を接合する。具体的には、最初に、図２Ｇに示す工程と同様にアライメントして、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。次に、図２Ｇに示す工程と同様に加熱及び押圧し、各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。これにより、樹脂層１６０は硬化し、各半導体チップ２１０は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。
【００５９】
次いで、図３Ｃに示す工程では、図２Ｄに示す工程と同様にして、樹脂層１６０の面１６０ａに、各半導体チップ２１０の主面及び側面を封止する樹脂層２５５を形成する。次いで、図３Ｄに示す工程では、樹脂層２５５の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを樹脂層２５５の上面に塗布することにより形成する。レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。
【００６０】
次いで、図３Ｅに示す工程では、図２Ｊに示す工程と同様にして図３Ｄに示すレジスト膜２７０に開口部を形成し、図２Ｋに示す工程と同様にして各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。その後、図２Ｌに示す工程と同様にして図３Ｄに示すレジスト膜２７０を除去する。なお、説明の便宜上、図３Ｅ〜図３Ｊまでは、図３Ｄに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。図３Ｅにおける１４０及び２４０は、図３Ａ〜図３Ｄでは省略されていた、半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０上に設けられている絶縁層である。
【００６１】
次いで、図３Ｆに示す工程では、図３Ｅに示す樹脂層２５５上にレジスト膜（図示せず）を形成する。そして、レジスト膜に開口部（図示せず）を形成し、レジスト膜の開口部内に露出する樹脂層２５５を除去して開口部２５５ｘを形成する。その後、レジスト膜を除去する。この工程により、開口部２５５ｘ内に電極パッド２５０が露出する。次いで、図３Ｇに示す工程では、図２Ｍに示す工程と同様にして絶縁層２８０を形成し、図２Ｎに示す工程と同様にしてビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。次いで、図３Ｈに示す工程では、図２Ｏに示す工程と同様にして、金属層２９０を形成する。
【００６２】
次いで、図３Ｉに示す工程では、金属層２９０上に金属層３８５を形成する。金属層３８５は、例えば金属層２９０を給電層とする電解めっき法でめっき膜を析出成長させることにより形成することができる。金属層３８５を構成するめっき膜としては、例えばＣｕめっき膜を用いることができる。次いで、図３Ｊに示す工程では、樹脂層２５５上に形成されている金属層２９０及び３８５を除去する。金属層２９０及び３８５は、例えばＣＭＰ等により除去することができる。樹脂層２５５の表面と金属層２９０及び３８５の表面とは、略面一となる。
【００６３】
次いで、図３Ｊに示す構造体上に樹脂層を形成した後、図３Ａ〜図３Ｊに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。そして、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、ダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に対応する半導体装置が製造される。なお、図３Ｅ〜図３Ｊに示す工程を、図２Ｊ〜図２Ｕに示す工程に置換してもよい。
【００６４】
このように、第１の実施の形態の変形例１によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、予め薄型化した複数の半導体チップを半導体基板上に搭載し、半導体基板上で各半導体チップの主面及び側面を樹脂層で封止することにより、支持体を用いる必要がなくなるため、製造工程を簡略化することができる。
【００６５】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、予め薄型化した複数の半導体チップを支持体を用いないで半導体基板上に搭載し、第１の実施の形態の変形例１とは異なる方法により、半導体基板上で各半導体チップの側面を樹脂層で封止する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｄは、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【００６７】
始めに、図４Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様にして、主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成した半導体基板１１１を準備する。そして、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、枠部材９９０を接合する。枠部材９９０は、例えば、平面形状が円形の部材に、半導体チップ２１０を挿入可能な大きさの開口部９９０ｘを複数個形成したものである。枠部材９９０は、半導体チップ２１０と同程度の厚さとされている。枠部材９９０としては、例えば、シリコンやガラス等を用いることができる。
【００６８】
次いで、図３Ａと同様の工程を実行後、図４Ｂに示す工程では、半導体基板１１１の主面１１１ａに接合された枠部材９９０の各開口部９９０ｘ内に、樹脂層１６０を介して、それぞれ半導体チップ２１０を接合する。具体的には、最初に、図２Ｇに示す工程と同様にアライメントして、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。次に、図２Ｇに示す工程と同様に加熱及び押圧し、各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。これにより、樹脂層１６０は硬化し、各半導体チップ２１０は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。又、各半導体チップ２１０の側面と枠部材９９０の各開口部９９０ｘの側面との間には、平面形状が額縁状である隙間９９０ｙが形成される。
【００６９】
次いで、図４Ｃに示す工程では、樹脂層１６０の面１６０ａに、各半導体チップ２１０の側面を封止する樹脂層２５５を形成する。具体的には、例えば、ディスペンサー等を用いて各隙間９９０ｙに樹脂層２５５となる樹脂を充填し、充填した樹脂をガラス等からなる押圧部材９７５により半導体基板１１１側に押圧しながら所定の温度に加熱して樹脂を硬化させる。その後、押圧部材９７５を取り外す。
【００７０】
なお、枠部材９９０を用いずに、隣接する半導体チップ２１０の側面間にディスペンサー等を用いて樹脂を塗布する方法も考えられるが、樹脂層１６０の外縁部に塗布された樹脂がだれて所望の形状の樹脂層が形成できない虞がある。そこで、枠部材９９０を用いることが好ましい。但し、開口部９９０ｘを有する枠部材９９０に代えて、樹脂層１６０の面１６０ａの外縁部のみに配置される環状の枠部材を用いても構わない。つまり、全ての半導体チップ２１０を囲むような環状の枠部材を用いても構わない。
【００７１】
次いで、図４Ｄに示す工程では、各半導体チップ２１０の主面、樹脂層２５５の上面、及び枠部材９９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを各半導体チップ２１０の主面、樹脂層２５５の上面、及び枠部材９９０の上面に塗布することにより形成する。レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。
【００７２】
次いで、図３Ｅ〜図３Ｊと同様の工程を実行し、更に、図３Ｊに示す構造体上に樹脂層を形成した後、図３Ａ〜図３Ｊに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。そして、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、ダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に対応する半導体装置が製造される。なお、図３Ｅ〜図３Ｉに示す工程を、図２Ｊ〜図２Ｕに示す工程に置換してもよい。
【００７３】
このように、第１の実施の形態の変形例２によれば、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の変形例１と同様の効果を奏する。
【００７４】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、積層された半導体チップの電極間を、樹脂層に形成した接続孔を介して電気的に接続する例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００７５】
［第２の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第２の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図５は、第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図５を参照するに、第２の実施の形態に係る半導体装置１００Ａは、接続孔であるビアホール２１０ｙが樹脂層２５５を貫通して形成され、半導体チップ２１０の電極パッド２５０と半導体チップ１１０の配線１５５とが、ビアホール２１０ｙ内及び樹脂層２５５上に形成された金属層３８０を介して電気的に接続されている点を除いて、第１の実施の形態に係る半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。配線１５５は、例えばＣｕ等からなり、電極パッド１５０と電気的に接続されている。
【００７６】
［第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図６Ａ〜図６Ｇは、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【００７７】
始めに、第１の実施の形態の図２Ａから図２Ｅと同様の工程を実行後、図６Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様に半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。なお、図６Ａでは、半導体基板１１１において、図２Ｆでは省略されていた配線１５５を図示している点が図２Ｆと相違する。配線１５５は、例えばＣｕ等からなり、電極パッド１５０と電気的に接続されている。
【００７８】
次いで、第１の実施の形態の図２Ｇから図２Ｉと同様の工程を実行後、図６Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｘを形成する。但し、図２Ｊに示す工程では、開口部２７０ｘは電極パッド２５０上に形成したが、本工程では、半導体基板１１１の配線１５５上に形成する。なお、説明の便宜上、図６Ｂ〜図６Ｇまでは、図６Ａに示す構造体の一部分（電極パッド１５０、配線１５５、及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。
【００７９】
次いで、図６Ｃに示す工程では、図２Ｋに示す工程と同様にして、各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。但し、本工程では、半導体基板１１１の配線１５５の上面を露出するようにビアホール２１０ｙを形成する。その後、図２Ｌに示す工程と同様にして図６Ｂに示すレジスト膜２７０を除去する。次いで、図６Ｄに示す工程では、図２Ｍに示す工程と同様にして絶縁層２８０を形成し、図２Ｎに示す工程と同様にしてビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。
【００８０】
次いで、図６Ｅに示す工程では、図２Ｏに示す工程と同様にして、金属層２９０を形成する。そして、図２Ｐ及び図２Ｑに示す工程と同様にして、ビアホール２１０ｙ及び電極パッド２５０を含む領域を露出する開口部３７０ｘを有するレジスト膜３７０を形成する。次いで、図６Ｆに示す工程では、図２Ｒに示す工程と同様にして、図６Ｅに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部に金属層３８０を形成する。
【００８１】
次いで、図６Ｇに示す工程では、図６Ｆに示すレジスト膜３７０を除去した後、図２Ｔに示す工程と同様にして金属層３８０に覆われていない部分の金属層２９０を除去する。そして、図２Ｕに示す工程と同様にして、金属層３８０を覆うように金属層３９０を形成する。次いで、図２Ｖ〜図２Ｘと同様な工程を実行し、更に切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図５に示す半導体装置１００Ａが製造される。
【００８２】
なお、図７に示す半導体装置１００Ｂのように、半導体チップ２１０と半導体チップ３１０との間、及び半導体チップ３１０と半導体チップ４１０との間を、図６Ｂ〜図６Ｇと同様の工程を実行して、それぞれ樹脂層３５５及び４５５に形成したビアホール３１０ｙ及び４１０ｙを介して電気的に接続してもよい。又、同一の層に、半導体チップを貫通するビアホールと、樹脂層を貫通するビアホールが混在してもよい。
【００８３】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、積層された半導体チップの電極間を、樹脂層に形成したビアホールを介して電気的に接続することにより、半導体チップ内にビアホールを形成できない場合であっても、半導体チップを迂回して下層の半導体チップと電気的に接続することが可能となり、配線設計の自由度を向上することができる。
【００８４】
〈第３の実施の形態〉
［第３の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第３の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図８は、第３の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃは、上下に隣接する半導体チップの金属パッド同士を接続するビアホール及び金属層が、１個から４個に変更された点を除いて、第１の実施の形態に係る半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。
【００８５】
図８において、２１０ｚ〜４１０ｚはビアホールを、３８０ａ〜５８０ａはビアホール２１０ｚ〜４１０ｚを充填する金属層を示している。ビアホール及び金属層は、各半導体チップの１個の金属パッドに対して４個ずつ設けられている。
【００８６】
このように、１つの金属パッドに対して複数個のビアホール及び金属層を設けることにより、金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。又、直下の半導体基板に金属パッドを設計しなければ、一つ以上の下層の半導体基板に対しビアホール及び金属層を設けることができる。この方式では、同じ電気信号、或いは異なる電気信号を所望の半導体基板に接続することができる。又、ビアホール径が小さくなるため、ビアホール及び金属層を設ける工程に要する時間を短縮することができる。なお、１個の金属パッドに対して設けられるビアホール及び金属層の数は、２個、３個又は５個以上であっても構わない。
【００８７】
［第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図９Ａ〜図９Ｆは、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。
【００８８】
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。次いで、図９Ａ及び図９Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｙを形成する。図９Ａは断面図であり、図９Ｂは平面図である。なお、説明の便宜上、図９Ａ〜図９Ｆまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。
【００８９】
次いで、図９Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｙに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０が露出するように形成する。ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。ビアホール２１０ｚの直径φ３をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ａの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。
【００９０】
次いで、図９Ｄに示す工程では、図９Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。次いで、図２Ｍ〜図２Ｓと同様な工程を行い、図９Ｅに示すようにビアホール２１０ｚに金属層３８０ａを充填する。次いで、金属層３８０ａに覆われていない部分の金属層２９０を、例えばウェットエッチング等により除去した後、図９Ｆに示すように、電極パッド２５０及び金属層３８０ａを覆うように金属層３９０を形成する。金属層３９０は、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０ａを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０ａを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。
【００９１】
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図８に示す半導体装置１００Ｃが製造される。
【００９２】
このように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、ビアホール径が小さくなるため、ビアホール及び金属層を設ける工程に要する時間を短縮することができると共に、１つの金属パッドに対して複数個のビアホール及び金属層を設けることにより金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。
【００９３】
〈第４の実施の形態〉
［第４の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第４の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１０は、第４の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄは、第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃでは4個のビアホール及び金属層に対して1個設けられていた金属パッドを、１個のビアホール及び金属層に対して1個設けるようにした点を除いて、第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃと同様に構成される。
【００９４】
図１０において、１５０ａ及び１５０ｂ〜４５０ａ及び４５０ｂは金属パッドを示している。金属パッドは、１個のビアホール及び金属層に対して1個設ずつ設けられている。
【００９５】
このように、１つの金属パッドに対して１個のビアホール及び金属層を設けることにより、隣接する金属パッドに同一の信号を割り当てた場合には、第３の実施の形態と同様に金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。又、隣接する金属パッドに異なる信号を割り当てた場合には、配線設計の自由度を高めることができる。
【００９６】
［第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図１１Ａ〜図１１Ｆは、第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、第１の実施の形態又は第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。
【００９７】
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。次いで、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｙを形成する。図１１Ａは断面図であり、図１１Ｂは平面図である。なお、説明の便宜上、図１１Ａ〜図１１Ｆまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。
【００９８】
次いで、図１１Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｙに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０ａ及び１５０ｂが露出するように形成する。ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。ビアホール２１ｚの直径φ７をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ｂの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。
【００９９】
次いで、図１１Ｄに示す工程では、図１１Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。次いで、図２Ｍ〜図２Ｓと同様な工程を行い、図１１Ｅに示すようにビアホール２１０ｚに金属層３８０ｂを充填する。次いで、金属層３８０ｂに覆われていない部分の金属層２９０を、例えばウェットエッチング等により除去した後、図１１Ｆに示すように、電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを覆うように金属層３９０ａを形成する。金属層３９０ａは、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。
【０１００】
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図１０に示す半導体装置１００Ｄが製造される。
【０１０１】
このように、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、隣接する金属パッドに同一の信号を割り当てた場合には、第３の実施の形態と同様に金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。又、隣接する金属パッドに異なる信号を割り当てた場合には、配線設計の自由度を高めることができる。
【０１０２】
〈第５の実施の形態〉
［第５の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第５の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１２は、第５の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。第５の実施の形態に係る半導体装置１００Ｅは、第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄでは全ての半導体チップの全てのビアホールに対応する位置に設けられていた金属パッドを、一部設けないようにし、金属パッドが設けられた半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続している点を除いて、第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄと同様に構成される。
【０１０３】
このように、金属パッドを一部の半導体チップのみに設けることにより、隣接していない半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続することができるため、配線設計の自由度を高めることができる。
【０１０４】
［第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図１３Ａ〜図１３Ｈは、第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、第１の実施の形態から第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。
【０１０５】
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。次いで、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｚを形成する。図１３Ａは断面図であり、図１３Ｂは平面図である。なお、説明の便宜上、図１３Ａ〜図１３Ｈまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０ｂ近傍）のみを拡大して示すことにする。
【０１０６】
次いで、図１３Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｚに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０ｂ）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０ａ及び１５０ｂが露出するように形成する。ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。ビアホール２１０ｚの直径φ３をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ｂの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。
【０１０７】
次いで、図１３Ｄに示す工程では、図１３Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。次いで、図２Ｍ〜図２Ｎと同様な工程を行った後、図１３Ｅに示すように、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０ｂの上面及び側面、絶縁層２８０の上面、ビアホール２１０ｚの底部に露出する電極パッド１５０ａ及び１５０ｂの上面を覆うように金属層２９０を形成する。金属層２９０は、例えば無電解めっき法等により形成することができる。金属層２９０は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成しても構わない。金属層２９０としては、例えばＴｉ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いることができる。金属層２９０として、例えばＴａ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いても構わない。又、埋め込む材料は設計基準を満足する導体でよく、Ｃｕの代わりにＷやＡｌ、又はドープトポリシリコン、或いはカーボンナノチューブ等の炭素材料や導電性ポリマの何れかを用いることができる。又、絶縁層の絶縁性が十分である場合は、バイヤ金属層を用いない埋め込み配線の組み合わせを選ぶことができる。
【０１０８】
次いで図１３Ｆに示す工程では、ビアホール２１０ｚの内部を除く金属層２９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜３７０を形成する。レジスト膜３７０は、例えばドライフィルムレジストを金属層２９０の上面に貼付することにより形成することができる。レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍとすることができる。その後、所定のマスクを介してレジスト膜３７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜３７０を現像することで、レジスト膜３７０に開口部３７０ｙを形成する。開口部３７０ｙは電極パッド２５０ｂが形成されている部分に対応するビアホール２１０ｚ上のみに形成される。
【０１０９】
次いで、図２Ｒ〜図２Ｔと同様な工程を行い、図１３Ｇに示すように、金属層３８０ｂに覆われていない部分の金属層２９０を除去する。次いで図１３Ｈに示す工程では、電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを覆うように金属層３９０ａを形成する。金属層３９０ａは、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。
【０１１０】
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図１２に示す半導体装置１００Ｅが製造される。なお、金属層が充填されていないビアホールは、電極パッドを有する半導体チップを積層した後に、第１の実施の形態と同様な方法により充填される。
【０１１１】
なお、金属パッドをどの半導体基板のどの位置に設け、どの位置に設けないかは、任意に決定することができ、図１２に例示した態様には限定されない。
【０１１２】
このように、第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、全ての半導体チップの全てのビアホールに対応する位置に設けられていた金属パッドを、一部設けないようにすることにより、隣接していない半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続することができるため、配線設計の自由度を高めることができる。
【０１１３】
〈第６の実施の形態〉
第１〜第５の実施の形態では、半導体基板上に半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続する半導体装置の製造方法を例示した。しかしながら、積層する層は半導体チップでなくてもよく、半導体チップを有しない構造層を一部に含んでいても構わない。そこで、第６の実施の形態では、半導体チップを有しない構造層を含む半導体装置の製造方法を例示する。ここで、構造層とは、シリコン基板、金属層、絶縁層等を含む半導体チップを有しない全ての層を指すものとする。
【０１１４】
［第６の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第６の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１４は、第６の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。第６の実施の形態に係る半導体装置１００Ｆは、図１に示す第１の実施の形態に係る半導体装置１００の樹脂層３６０と半導体チップ４１０との間に構造層８１０及び樹脂層８６０を設けた点を除いて、半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。
【０１１５】
図１４に示す半導体装置１００Ｆにおいて、構造層８１０は、樹脂層３６０を介して半導体チップ３１０上に積層され、半導体チップ４１０は樹脂層８６０を介して構造層８１０上に積層されている。構造層８１０には、半導体チップ３１０と４１０とを電気的に接続するためのビアホール（図示せず）や金属層（図示せず）等が設けられている。樹脂層８６０としては、樹脂層１６０等と同様の材料を用いることができる。
【０１１６】
構造層８１０は、半導体チップを有しないシリコン基板８１０ｃと、絶縁膜８１０ｄと、溝８１０ｘとを有する。溝８１０ｘはシリコン基板８１０ｃの半導体チップ４１０側に設けられ、溝８１０ｘを含むシリコン基板８１０ｃの表面には、例えばＳｉ３Ｎ４やＳｉＯ２等から構成されている絶縁膜８１０ｄが形成されている。シリコン基板８１０ｃは、絶縁膜８１０ｄにより、隣接する半導体チップ４１０と絶縁されている。溝８１０ｘには例えば水やエタノール等の冷却媒体が充填されており、溝８１０ｘは冷媒流路として機能する。溝８１０ｘの形状や形成位置は任意で構わない。
【０１１７】
このように、半導体装置において積層する層は半導体チップには限定されず、半導体チップを有しない構造層を一部に含んでも構わない。半導体装置において積層する構造層に、例えば冷媒流路を有するシリコン基板を含めることにより、半導体チップで発生する熱を放熱する冷却機能を持たせることができる。冷却機能を有する構造層は、特にＣＰＵ等の発熱の大きなデバイスを含む半導体チップに隣接して設けると有効である。なお、半導体装置は、半導体チップを有しない構造層を複数層含んでも構わない。
【０１１８】
［第６の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第６の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。
【０１１９】
始めに、構造層８１０を準備する。具体的には、シリコン基板８１０ｃを所定の外径に加工し、一方の面に溝８１０ｘを形成する。溝８１０ｘは、例えばＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）等により形成することができる。そして、溝８１０ｘを含むシリコン基板８１０ｃの表面に絶縁膜８１０ｄを形成する。絶縁膜８１０ｄは、例えばプラズマＣＶＤ法等により形成することができる。以上の工程により、構造層８１０が完成する。
【０１２０】
次いで、図２Ａ〜図２Ｘと同様の工程により、半導体チップ１１０から半導体チップ３１０、樹脂層３６０、構造層８１０、樹脂層８６０及び半導体チップ４１０を順次積層しビアホールや金属層等を形成することにより、半導体装置１００Ｆが完成する。
【０１２１】
以上、半導体チップを有しないシリコン基板を含む構造層を含む半導体装置の製造方法を例示したが、構造層は半導体チップを有しないシリコン基板以外に、Ｃｕ等の金属層やエポキシ樹脂等の絶縁層を含んでも構わないし、ＭＥＭＳを有する構造であっても構わない。ＭＥＭＳの一例としては、圧力センサや加速度センサ等を挙げることができる。
【０１２２】
このように、第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、半導体装置に半導体チップを有しない構造層を設けることにより、半導体チップで発生する熱を放熱する冷却機能等を実現することができる。
【０１２３】
〈第７の実施の形態〉
第７の実施の形態では、図１に示す半導体装置１００と図７に示す半導体装置１００Ｂとを同時に作製する例を示す。なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【０１２４】
始めに、第１の実施の形態の図２Ａから図２Ｅと同様の工程を実行後、図１５Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様に半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。なお、図１５Ａでは、半導体基板１１１において、領域Ａには電極パッド１５０と電気的に接続された配線１５５（後述の図１５Ｂで樹脂層に形成された金属層３８０と電気的に接続される部分）が形成されている。
【０１２５】
次いで、第１の実施の形態の図２Ｇから図２Ｉと同様の工程を実行後、領域Ａについては第２の実施の形態の図６Ｂから図６Ｇと同様の工程を実行する。又、Ａ以外の領域については、第１の実施の形態の図２Ｊから図２Ｖと同様の工程を実行する。これにより、図１５Ｂに示す構造体が作製される。つまり、領域Ａでは積層された半導体チップの電極間は樹脂層に形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続され、Ａ以外の領域では積層された半導体チップの電極間は半導体チップに形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続される。
【０１２６】
次いで、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、領域Ａから図７に示す半導体装置１００Ｂが製造され、Ａ以外の領域から図１に示す半導体装置１００が製造される。
【０１２７】
このように、第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、積層された半導体チップの電極間を樹脂層に形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続した半導体装置と、積層された半導体チップの電極間を半導体チップに形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続した半導体装置とを同時に作製することが可能となり、製造工程を効率化できる。
【０１２８】
〈第８の実施の形態〉
第８の実施の形態では、複数の半導体チップが形成された半導体基板（ウェハ）を、半導体基板（ウェハ）状態のまま複数個積層し、その後個片化して複数の半導体チップの積層体を複数個作製する（所謂ウェハオンウェハ、以降、ＷＯＷという）。そして、ＷＯＷ技術で作製した積層体を更に他の半導体基板（ウェハ）に積層後個片化する例を示す。なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【０１２９】
［第８の実施の形態に係る半導体装置の構造］
始めに、第８の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１６は、第８の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図１６を参照するに、第８の実施の形態に係る半導体装置１００Ｇにおいて、半導体チップ１１０上には樹脂層１６０を介して積層体６００が積層されている。積層体６００の側面は封止絶縁層である樹脂層６５５に封止されている。
【０１３０】
半導体チップ４１０の電極パッド４５０は、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続されている。半導体チップ４１０の主面上には、絶縁層である開口部４６０ｘを有するソルダーレジスト層４６０が形成されており、開口部４６０ｘ内に露出する電極パッド４５０上には外部接続端子９１０が形成されている。
【０１３１】
［第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］
続いて、第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図１７Ａ〜図１７Ｌは、第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
【０１３２】
始めに、図１７Ａに示す工程では、例えば図２Ｆに示す半導体基板１１１と同様の形態である半導体基板６１１を準備する。半導体基板６１１は、複数の半導体チップ６１０を有する。各半導体チップ６１０は、基板本体６２０と、半導体集積回路６３０と、電極パッド６５０とを有する。本実施の形態では、半導体基板６１１として、８インチ（約２００ｍｍ）のシリコンウェハを用いた場合を例にとり、以下の説明を行う。
【０１３３】
次いで、図１７Ｂに示す工程では、図１７Ａに示す半導体基板６１１の外縁部を除去し、面６１１ａに樹脂層６６０を形成する。外縁部を除去した後の半導体基板６１１を半導体基板６１１ｃとする。外縁部の除去は、例えば外縁部を除去した後の半導体基板６１１ｃが平面視円形となるように、半導体基板６１１の外縁部をグラインダー等を用いて研削する。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。
【０１３４】
ここで、ドライポリッシングとは、例えばシリカを含有させた繊維を押し固めて形成した研磨布を用いて表面を削る（磨く）加工方法である。ウェットエッチングとは、例えばスピンナで半導体基板６１１を回転させながらフッ硝酸等を供給してエッチングを行う加工方法である。半導体基板６１１ｃを例えば平面視円形とした場合には、半導体基板６１１ｃの平面視円形部分の直径は、例えば１９３．０±０．１ｍｍとすることができる。この場合、直径８インチ（約２００ｍｍ）であった半導体基板６１１が小径化されて、直径１９３．０±０．１ｍｍの半導体基板６１１ｃになったことになる。
【０１３５】
次いで、図１７Ｃに示す工程では、図１７Ａ示す半導体基板６１１と同様の形態である半導体基板２１１を準備する。半導体基板２１１は、複数の半導体チップ２１０を有する。各半導体チップ２１０は、基板本体２２０と、半導体集積回路２３０と、電極パッド２５０とを有する。
【０１３６】
そして、準備した半導体基板２１１の面２１１ｂ側（電極パッド２５０が形成されていない側）に凹部２１１ｘを形成する。凹部２１１ｘは、例えば半導体基板２１１の外縁部のみを残し、中心部近傍を薄型化するように形成する。凹部２１１ｘは、例えば半導体基板２１１の面２１１ｂをグラインダー等を用いて研削することにより形成できる。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。
【０１３７】
凹部２１１ｘは、例えば平面視円形とすることができるが、他の形状としても構わない。凹部２１１ｘを例えば平面視円形とした場合には、凹部２１１ｘの平面視円形部分の直径は、例えば１９５．２±０．１ｍｍとすることができる。半導体基板２１１の薄型化された部分の厚さは、例えば３μｍ〜１００μｍ程度とすることができるが、１０μｍ〜５０μｍ程度とすることが好ましい。機械的振動などによる破壊や半導体チップに対する応力が低減されるからである。なお、凹部２１１ｘの側面は、必ずしも底面に対して垂直に形成する必要はない。
【０１３８】
このように、半導体基板２１１の面２１１ｂに、半導体基板２１１の外縁部のみを残し、中心部近傍を薄型化するように凹部２１１ｘを形成することにより、凹部２１１ｘを形成した後の半導体基板２１１は十分な剛性を維持することができる。従って、半導体基板２１１を支持する機能を有する支持体を用いる必要はなく、凹部２１１ｘが形成されて薄型化された半導体基板２１１を薄型化前の半導体基板２１１と同等に取り扱うことができる。その結果、半導体基板に支持体を接合及び除去するという、通常の半導体装置におけるウェハプロセスとは異なる工程が必要なくなるため、生産性の向上を図ることができる。
【０１３９】
次いで、図１７Ｄに示す工程では、半導体基板２１１の凹部２１１ｘに、半導体基板６１１ｃを接合する。最初に、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの底面に、半導体基板６１１ｃの面６１１ａに形成されている樹脂層６６０が接するように半導体基板６１１ｃを配置する。半導体基板６１１ｃ及び半導体基板２１１の、例えばスクライブ領域Ｂには位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。半導体基板６１１ｃの配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。
【０１４０】
なお、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの側面と、半導体基板６１１ｃの側面との間には一定の隙間が形成される。半導体基板２１１の凹部２１１ｘ及び半導体基板６１１ｃが、例えばともに平面視円形の場合には、平面視円環状の隙間が形成される。続いて、図１７Ｄに示す構造体を例えば２５０℃で加熱した状態で、半導体基板６１１ｃを面６１１ｂの方向から押圧し、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの底面に半導体基板６１１ｃの面６１１ａに形成されている樹脂層６６０を圧着させる。これにより、樹脂層６６０は硬化し、半導体基板６１１ｃは半導体基板２１１の凹部２１１ｘに接合される。この加熱には３００℃を用いることもできるが望ましくは２００℃以下である。３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。
【０１４１】
次いで、図１７Ｅに示す工程では、半導体基板２１１の面２１１ａを覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを半導体基板２１１の面２１１ａに塗布することにより形成する。レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。
【０１４２】
次いで、図１７Ｆに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｊから図２Ｕと同様の工程を実行し、各半導体チップ２１０の電極パッド２５０を、ビアホール２１０ｙ内に形成された金属層３８０を介して、各半導体チップ６１０の電極パッド６５０と電気的に接続する。
【０１４３】
次いで、図１７Ｇに示す工程では、半導体装置２１１の外縁部を除去する。外縁部を除去した後の半導体基板２１１を半導体基板２１１ｃとする。外縁部の除去は、例えば外縁部を除去した後の半導体基板２１１が平面視円形となるように、半導体基板２１１の外縁部をグラインダー等を用いて研削する。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。外縁部を除去した後の半導体基板２１１ｃを例えば平面視円形とした場合には、半導体基板２１１ｃの平面視円形部分の直径は、例えば半導体基板６１１ｃの平面視円形部分の直径と同様に、１９３．０±０．１ｍｍとすることができる。
【０１４４】
次いで、図１７Ｈに示す工程では、図１７Ｇに示す半導体基板２１１ｃの面２１１ａに樹脂層２６０を形成した後、図１７Ｃ〜図１７Ｇと同様の工程を繰り返して半導体基板２１１上に複数の半導体基板を積層して相互に接続し、その後切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して複数の積層体６００を形成する。ここまでがＷＯＷの工程である。
【０１４５】
次いで、図１７Ｉに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｂに示す工程と同様に、支持体９７０を準備し、支持体９７０の一方の面に接着層９６０を形成する。そして、第１の実施の形態の図２Ｃに示す工程と同様に、支持体９７０の一方の面に、接着層９６０を介して、各積層体６００をフェイスダウン状態で接合（仮接着）する。各積層体６００は、後述する図１７Ｋに示す工程で積層される半導体基板１１１のデバイスレイアウトに対応する位置に接合する。
【０１４６】
次いで、図１７Ｊに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｄに示す工程と同様に、接着層９６０上に、各積層体６００の少なくとも側面の一部を封止する樹脂層６５５を形成する。そして、第１の実施の形態の図２Ｅに示す工程と同様に、樹脂層６５５の不要部分、及び各積層体６００を構成する各半導体チップ６１０の背面側の基板本体６２０の一部をグラインダー等で研削し、各半導体チップ６１０を薄型化する。これにより、各半導体チップ６１０は薄型化されると共に、薄型化後の各半導体チップ６１０の側面は樹脂層６５５で封止される。この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。薄型化後の各半導体チップ６１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【０１４７】
次いで、図１７Ｋに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｆに示す工程と同様に、半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。そして、第１の実施の形態の図２Ｇに示す工程と同様に、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、図１７Ｊに示す構造体を上下反転させて接合する。そして、第１の実施の形態の図２Ｈに示す工程と同様に、接着層９６０及び支持体９７０を除去する。
【０１４８】
次いで、図１７Ｌに示す工程では、第２の実施の形態の図６Ｂ〜図６Ｇに示す工程と同様の工程を実行し、各半導体チップ４１０の電極パッド４５０を、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続する。
【０１４９】
次いで、図１７Ｌに示す工程の後、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成する。そして、図１７Ｌに示す構造体を、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１６に示す半導体装置１００Ｇが製造される。
【０１５０】
なお、第８の実施の形態において、図１６を図１８に示すように変形してもよい。図１８は、第８の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。図１８に示す半導体装置１００Ｈには、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚが設けられている。
【０１５１】
半導体チップ４１０の電極パッド４５０の一部は、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続され、電極パッド４５０の他部は、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚ内に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続されている。
【０１５２】
図１６や図１８に示すように、ビアホールは樹脂層６５５を貫通するように設けてもよいし、積層体６００を貫通するように設けてもよい。例えば、積層体６００を構成する各半導体チップの厚さが１０μｍ程度であれば、積層体６００の厚さは４０μｍ程度となる。厚さ数１００μｍ程度の構造体にビアホールを形成する場合とは異なり、厚さ４０μｍ程度の積層体６００を貫通するビアホール６００ｚは容易に形成できる。ビアホール６００ｚは、例えば、図１７Ｋに示す工程の後に形成できる。
【０１５３】
なお、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙを設けずに、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚのみを設ける構造としてもよい。
【０１５４】
このように、第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、第８の実施の形態では積層体６００を形成する工程を有するが、積層体６００を形成する工程では、半導体集積回路が形成されている面と、半導体集積回路が形成されていない面とを対向させるように半導体基板同士を接合するため、単純に同様の工程を繰り返すだけで３個以上の半導体基板を積層することが可能となり、生産性の向上及び製造コストの低減を実現できる。又、ビアホールは半導体基板の薄型化された部分のみに形成され、深いビアホールを形成する必要がないため、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなったり、又、必要な材料が増えたりすることがなく、半導体装置の製造コストの上昇を防止できる。又、半導体基板を極めて薄型化してからビアホールを形成するため、ビアホールのサイズや密度が異なってもビアホール先端部分の直径が変わる度合いを軽減することが可能となり、電気的接続の際の抵抗値のばらつきを軽減し信頼性を向上できる。
【０１５５】
なお、積層体６００を形成する工程では、凹部２１１ｘを形成せずに半導体基板２１１の面２１１ｂ側全体を薄型化しても構わない。この場合には、以下のような製造工程とすることができる。
【０１５６】
始めに、半導体基板６１１を準備し、半導体基板６１１の外縁部を除去することなく、半導体基板６１１の面６１１ａに樹脂層６６０を形成する。次いで、半導体基板２１１を準備し、半導体基板２１１の面２１１ａに支持体を接合する。支持体としては、例えばガラス基板等を用いることができる。そして、半導体基板２１１の面２１１ｂ側全体を薄型化する。支持体は、薄型化されて剛性が低下した半導体基板２１１を支持する機能を有する。
【０１５７】
次いで、半導体基板２１１の面２１１ｂに、半導体基板６１１の面６１１ａに形成されている樹脂層６６０が接するように半導体基板６１１を配置する。半導体基板６１１及び薄型化された半導体基板２１１の、例えばスクライブ領域Ｂには位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。半導体基板６１１の配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。
【０１５８】
そして、例えば２５０℃で加熱した状態で、半導体基板６１１を面６１１ｂの方向から押圧し、半導体基板２１１の面２１１ｂに半導体基板６１１の面６１１ａに形成されている樹脂層６６０を圧着させる。これにより、樹脂層６６０は硬化し、半導体基板６１１は半導体基板２１１の面２１１ｂ側に接合される。この加熱には３００℃を用いることもできるが望ましくは２００℃以下である。３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。次いで、支持体を除去した後、半導体基板２１１の面２１１ａを覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成に、上記と同様な工程を実行すればよい。
【０１５９】
〈第９の実施の形態〉
第９の実施の形態では、半導体チップにおける電極パッドやビアホールの設け方の例を示す。なお、第９の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【０１６０】
図１９は、第９の実施の形態に係る半導体装置を例示する部分断面図である。図２０は、第９の実施の形態に係る半導体装置を構成する各半導体チップを例示する部分平面図である。
【０１６１】
図１９及び図２０を参照するに、半導体装置１００Ｉを構成する半導体チップの各々において、異なる層の半導体チップと接続される各配線には、積層される半導体チップ数に対応する数の電極パッドが割り当てられている。半導体装置１００Ｉでは、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０の４層が積層されているので、異なる層の半導体チップと接続される各配線には各々４個の電極パッドが割り当てられている。例えば、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０に異なる層の半導体チップと接続される配線が１００本ずつ形成されていれば、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０の各々には４００個ずつの電極パッドが形成される。
【０１６２】
例えば、半導体チップ１１０の配線１５９には、電極パッド１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、及び１５０ｄの４個が割り当てられている。又、半導体チップ２１０の配線２５９には、電極パッド２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、及び２５０ｄの４個が割り当てられている。又、半導体チップ３１０の配線３５９には、電極パッド３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、及び３５０ｄの４個が割り当てられている。又、半導体チップ４１０の配線４５９には、電極パッド４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃ、及び４５０ｄの４個が割り当てられている。
【０１６３】
但し、各配線に割り当てられた電極パッドが全て各配線と接続されているわけではなく、必要な部分のみが接続されている。換言すれば、電極パッドの一部は、何れの配線とも接続されていない。図２０の例では、半導体チップ１１０の配線１５９は電極パッド１５０ｃ及び１５０ｄと接続されている。又、半導体チップ２１０の配線２５９は電極パッド２５０ａ及び２５０ｂと接続されている。又、半導体チップ３１０の配線３５９は電極パッド３５０ｃ及び３５０ｄと接続されている。又、半導体チップ４１０の配線４５９は電極パッド４５０ａ及び４５０ｂと接続されている。
【０１６４】
又、隣接する層の対応する位置に配置された電極パッド同士は、何れもビアホール内に形成された金属層を介して接続されている。その結果、図２０の例では、半導体チップ１１０の配線１５９と半導体チップ３１０の配線３５９とが接続され、半導体チップ２１０の配線２５９と半導体チップ４１０の配線４５９とが接続される。なお、配線と接続されていない電極パッドにも対応するビアホールを設け金属層を形成する理由は、特定の電極パッドに対応するビアホール及び金属層を設ける場合と比較して製造工程が簡略化できること、放熱性を向上できること等である。
【０１６５】
このように、積層された各半導体チップにおいて、異なる層の半導体チップと接続される各配線に、積層される半導体チップ分の電極パッドを割り当て、必要な電極パッドのみを各配線と接続することにより、積層される半導体チップ間で独立した信号の授受が可能となる。なお、第９の実施の形態は、第１〜第８の何れの実施の形態とも組み合わせることができる。
【０１６６】
以上、本発明の好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１６７】
例えば、各実施の形態では、平面視円形の半導体基板（シリコンウェハ）を用いた場合を例にとり説明を行ったが、半導体基板は平面視円形に限定されず、例えば平面視長方形等のパネル状のものを用いても構わない。
【０１６８】
又、半導体チップが積層される半導体基板に代えて、半導体チップを有しない構造層を含む基板を用いてもよい。
【０１６９】
又、半導体集積回路が形成されている基板の材料はシリコンに限定されず、例えばガリウム窒化物やサファイア等を用いても構わない。
【０１７０】
又、各実施の形態では、積層された半導体チップ同士をビアホール内に形成された金属層を介して電気信号により接続する例を示したが、積層された半導体チップ同士の接続は電気信号には限定されず、例えば光信号により接続しても構わない。この際、ビアホール内には金属層に代えて光導波路を形成すればよい。
【０１７１】
又、各実施の形態では、半導体チップに電極パッドを形成してからビアホールを形成する例を示したが、ビアホールを形成してから電極パッドを形成しても構わない。又、ビアホールを充填した金属層の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等で削る工程（ダマシン工程）を設けても構わない。
【０１７２】
又、各実施の形態で説明した電極パッドとビアホールの接続形態は、一つの半導体装置内に混在していても構わない。
【０１７３】
又、第２の実施の形態から第６の実施の形態に対して、第１の実施の形態の変形例と同様な変形を加えても構わない。
【０１７４】
本国際出願は２０１１年３月９日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５５４８６号に基づく優先権を主張するものであり、国際出願第ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５５４８６号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１７５】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ  半導体装置
１１１，２１１，２１１ｃ，６１１，６１１ｃ  半導体基板
１１１ａ  主面
１１１ｂ  背面
１６０ａ  面
１２０，２２０，３２０，４２０，６２０  基板本体
１３０，２３０，３３０，４３０，６３０  半導体集積回路
１４０，２４０，２８０  絶縁層
１５０，１５０ａ，１５０ｂ，２５０，２５０ａ，２５０ｂ，３５０，３５０ａ，３５０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ，６５０  電極パッド
１５５，１５９，２５９，３５９，４５９  配線
１６０，２５５，２６０，３５５，３６０，４５５，４６０，６６０，６５５，８６０  樹脂層
２１０ｙ，２１０ｚ，３１０ｙ，３１０ｚ，４１０ｙ，４１０ｚ，６００ｙ，６００ｚ  ビアホール
２１１ｘ  凹部
２７０，３７０  レジスト膜
２９０，３８０，３８０ａ，３９０，３９０ａ，３８０ｂ，３８５，４８０，４８０ａ，６８０  金属層
２７０ｘ，２７０ｙ，２７０ｚ，３７０ｘ，３７０ｙ，４６０ｘ，９９０ｘ  開口部
６００  積層体
８１０  構造層
８１０ｃ  シリコン基板
８１０ｄ  絶縁膜
８１０ｘ  溝
９１０  外部接続端子
９６０  接着層
９７０  支持体
９７５  押圧部材
９９０  枠部材
９９０ｙ  隙間
Ｂ  スクライブ領域
Ｃ  切断位置
Ｄ１、Ｄ２  深さ
Ｈ１  高さ
φ１〜φ３  直径
【図１】
2012121344.tif 000003
【図２Ａ】
2012121344.tif 000004
【図２Ｂ】
2012121344.tif 000005
【図２Ｃ】
2012121344.tif 000006
【図２Ｄ】
2012121344.tif 000007
【図２Ｅ】
2012121344.tif 000008
【図２Ｆ】
2012121344.tif 000009
【図２Ｇ】
2012121344.tif 000010
【図２Ｈ】
2012121344.tif 000011
【図２Ｉ】
2012121344.tif 000012
【図２Ｊ】
2012121344.tif 000013
【図２Ｋ】
2012121344.tif 000014
【図２Ｌ】
2012121344.tif 000015
【図２Ｍ】
2012121344.tif 000016
【図２Ｎ】
2012121344.tif 000017
【図２Ｏ】
2012121344.tif 000018
【図２Ｐ】
2012121344.tif 000019
【図２Ｑ】
2012121344.tif 000020
【図２Ｒ】
2012121344.tif 000021
【図２Ｓ】
2012121344.tif 000022
【図２Ｔ】
2012121344.tif 000023
【図２Ｕ】
2012121344.tif 000024
【図２Ｖ】
2012121344.tif 000025
【図２Ｗ】
2012121344.tif 000026
【図２Ｘ】
2012121344.tif 000027
【図３Ａ】
2012121344.tif 000028
【図３Ｂ】
2012121344.tif 000029
【図３Ｃ】
2012121344.tif 000030
【図３Ｄ】
2012121344.tif 000031
【図３Ｅ】
2012121344.tif 000032
【図３Ｆ】
2012121344.tif 000033
【図３Ｇ】
2012121344.tif 000034
【図３Ｈ】
2012121344.tif 000035
【図３Ｉ】
2012121344.tif 000036
【図３Ｊ】
2012121344.tif 000037
【図４Ａ】
2012121344.tif 000038
【図４Ｂ】
2012121344.tif 000039
【図４Ｃ】
2012121344.tif 000040
【図４Ｄ】
2012121344.tif 000041
【図５】
2012121344.tif 000042
【図６Ａ】
2012121344.tif 000043
【図６Ｂ】
2012121344.tif 000044
【図６Ｃ】
2012121344.tif 000045
【図６Ｄ】
2012121344.tif 000046
【図６Ｅ】
2012121344.tif 000047
【図６Ｆ】
2012121344.tif 000048
【図６Ｇ】
2012121344.tif 000049
【図７】
2012121344.tif 000050
【図８】
2012121344.tif 000051
【図９Ａ】
2012121344.tif 000052
【図９Ｂ】
2012121344.tif 000053
【図９Ｃ】
2012121344.tif 000054
【図９Ｄ】
2012121344.tif 000055
【図９Ｅ】
2012121344.tif 000056
【図９Ｆ】
2012121344.tif 000057
【図１０】
2012121344.tif 000058
【図１１Ａ】
2012121344.tif 000059
【図１１Ｂ】
2012121344.tif 000060
【図１１Ｃ】
2012121344.tif 000061
【図１１Ｄ】
2012121344.tif 000062
【図１１Ｅ】
2012121344.tif 000063
【図１１Ｆ】
2012121344.tif 000064
【図１２】
2012121344.tif 000065
【図１３Ａ】
2012121344.tif 000066
【図１３Ｂ】
2012121344.tif 000067
【図１３Ｃ】
2012121344.tif 000068
【図１３Ｄ】
2012121344.tif 000069
【図１３Ｅ】
2012121344.tif 000070
【図１３Ｆ】
2012121344.tif 000071
【図１３Ｇ】
2012121344.tif 000072
【図１３Ｈ】
2012121344.tif 000073
【図１４】
2012121344.tif 000074
【図１５Ａ】
2012121344.tif 000075
【図１５Ｂ】
2012121344.tif 000076
【図１６】
2012121344.tif 000077
【図１７Ａ】
2012121344.tif 000078
【図１７Ｂ】
2012121344.tif 000079
【図１７Ｃ】
2012121344.tif 000080
【図１７Ｄ】
2012121344.tif 000081
【図１７Ｅ】
2012121344.tif 000082
【図１７Ｆ】
2012121344.tif 000083
【図１７Ｇ】
2012121344.tif 000084
【図１７Ｈ】
2012121344.tif 000085
【図１７Ｉ】
2012121344.tif 000086
【図１７Ｊ】
2012121344.tif 000087
【図１７Ｋ】
2012121344.tif 000088
【図１７Ｌ】
2012121344.tif 000089
【図１８】
2012121344.tif 000090
【図１９】
2012121344.tif 000091
【図２０】
2012121344.tif 000092
【国際調査報告】
2012121344.tif 000093
2012121344.tif 000094
2012121344.tif 000095
2012121344.tif 000096
2012121344.tif 000097
2012121344.tif 000098
2012121344.tif 000099
2012121344.tif 000100