(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを電気接続のための端子がマトリクス状に配列された半導体インターポーザ上に搭載する実装方法であって、
前記半導体チップの第１主面には、該半導体チップを前記半導体インターポーザへ電気接続するための、少なくとも２個から成る第１の導電体が設けられ、
前記第１の導電体のそれぞれには、少なくとも２個から成る第１の金属塊が設けられ、
前記半導体インターポーザの第２主面には、該半導体インターポーザを前記半導体チップへ電気接続するための、少なくとも２個から成る第２の導電体が設けられ、
前記第２の導電体のそれぞれには、少なくとも２個から成る第２の金属塊が設けられ、
前記半導体チップと、前記半導体インターポーザとが、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接合により電気接続されること
を特徴とする半導体チップの実装方法。
【請求項２】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状が円形であって、かつ、
前記円形の直径と、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の配列ピッチの比が０．５８を超える値であること
を特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状が多角形であって、かつ、
前記多角形に内接する円の直径と、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の配列ピッチの比が０．５８を超える値であること
を特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項４】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状が楕円あるいは長円であって、かつ、
前記第１の金属塊を構成する前記楕円あるいは前記長円の長径と、前記第２の金属塊を構成する前記楕円あるいは前記長円の長径とが互いに交差すること
を特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項５】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状がストライプ状であって、かつ、
前記第１の金属塊を構成する前記ストライプと、前記第２の金属塊を構成する前記ストライプとが互いに交差すること
を特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを小型化、低背化して実装する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの技術進歩は大きく、工業用機器、民生用機器など広範囲に渡って利用されてきている。その結果、半導体デバイスを搭載した機器、システムの小型化、軽量化、低価格化、高機能化などに大きく寄与するに至っている。その代表例に携帯電話やデジタルカメラなどの携帯型機器がある。これらの機器では、搭載されるイメージセンサの多画素化や小型化が進み、動画再生機能やテレビ受信機能なども高度化されている。また、利用できる周波数帯域の限界を克服するために、多周波数での通信機能、例えば、コグニティブ通信といった将来技術も注目されている。これらの機能拡大のためには、機器内の限られた空間内に多くの半導体デバイスを実装することが必須となっている。半導体デバイス自身も微細化、高集積化が進み、機器の小型化、低消費電力化に寄与している。しかしながら、半導体デバイスを狭い空間内に実装する方法も重要であり、３次元積層構造などの高密度実装技術への期待が大きい。
【０００３】
半導体デバイスを高密度に実装する場合、占有面積の低減と、低背化（占有体積の低減）がキーとなっている。特に低背化は、機器の薄型化に寄与することができ、携帯型機器で要求されている「軽薄短小」のニーズに応えることができる。このため、半導体デバイスを低背化して実装する技術の開発が強く望まれてきた。
【０００４】
このような課題を解決するために、下記引用非特許文献１では、パッケージングされた半導体デバイスを上下に積層する構造が示されている。この構成によれば、半導体デバイスの低背化や小型化が可能となる。
【０００５】
図１９は、下記引用非特許文献１の図１に掲載されている積層構造を示す図である。同図では、電気接続のための端子がマトリクス状に配列された表面実装型の半導体デバイスが２個積層されている場合が示されている。かかる半導体デバイスは、前記端子がマトリクス状に配列された樹脂インターポーザ上に半導体チップがボンディングワイヤで電気接続されている場合が多い。同図（ａ）では、上側と下側の半導体デバイスが共に、ワイヤボンディング技術で作成された場合が示されている。一方、同図（ｂ）では、上側の半導体デバイスがワイヤボンディング技術で、下側の半導体デバイスがフリップチップ技術で作成された場合が示されている。フリップチップ技術では、回路が作りこまれた半導体デバイスの表面を下にして（裏返して）、導電ボールを介して、樹脂インターポーザ上に電気接続されている。かかる構成では、ボンディングワイヤが不要となるので、低背化の一助となる。図１９に示した構成では、上側の半導体デバイスは、当該半導体デバイスの下面中央部にマトリクス状の端子が配列されていない限り、市販されている表面実装型の半導体デバイスをそのまま利用することができる大きな利点がある。
【０００６】
図１９に示した構成での各部の大きさについて記載する。図１９の１は樹脂製のインターポーザであり、その厚さの標準値は１３０マイクロメータ、最小値は１００マイクロメータ程度である。また、下側に配置される半導体デバイスのインターポーザ２に関しては、厚さの最小値が２６０マイクロメータ程度と大きくなっている。図１９の３はマトリクス状に配列された導電ボールであり、その大きさの標準値は３００マイクロメータ、最小値は２７０マイクロメータ程度である。ただし、これらの値は、導電ボールの配列ピッチが６５０マイクロメータの場合であり、かつ、図１９に示す構造体が完成した段階での値である。図１９の４は、上記インターポーザ間の間隔で、半導体チップが１段と２段の場合では、それぞれの最小値は２７０マイクロメータと３２０マイクロメータである。なお、図１９（ｂ）に示したように、下側の半導体デバイスがフリップチップ技術で作成されている場合には、この値の最小値は２３０マイクロメータ程度に抑えることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】学会発表論文  Ｃ．Ｚｗｅｎｇｅｒ、ｅｔ．ａｌ、「Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ−ｏｎ−Ｐａｃｋａｇｅ  （ＰｏＰ）  Ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｗｉｔｈ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｍｏｌｄ  Ｖｉａ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ＩＭＡＰＳ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、  Ｍａｒｃｈ  １０−１２、２００９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、より一層の低背化を追求する場合には、図１９に例示した構造では限界が生じている。この限界要因については以下に詳述する。
【０００９】
図１９の構成例での代表的な寸法値は上記した通りである。低背化を阻害する代表的な３つの要因を以下に記載する。
（１）樹脂インターポーザの厚さ：
上記したように厚さの最小値は、インターポーザが樹脂製のため、極度に薄くする
と機械的強度が維持できなくなることで決定されている。また、下側に配置される
半導体デバイスのインターポーザに関しては、インターポーザの反りや割れの影響
がでないように機械的強度を大きくするため、厚さの最小値が大きくなっている。
（２）上下段の半導体デバイスを接続する導電ボールの大きさ：
導電ボールの大きさは、個々の導電ボールの大きさのばらつき（コプラナリティに
対応）が有限のため、極度に小さい導電ボールを採用すると、接続できない端子が
発生することで制限されている。
（３）ワイヤボンディングのための高さ方向での空間：
ワイヤボンディング技術を採用する限り、ワイヤのための空間を確保することが須
である。他の電気接続技術、例えば、フリップチップ技術を採用することにより高
さ方向の空間を無くすことが必要となる。
【００１０】
上記した低背化の阻害要因から、実装上の課題として、インターポーザの厚さを低減、導電ボールの大きさを低減、半導体チップの電気接続のための空間の低減が挙げられる。すなわち、一層の低背化を実現するためには、（１）インターポーザの厚さを小さくできる素材の採用とインターポーザの構造の開発、（２）導電ボールの大きさを小さくしても接続不良が発生しない工法の開発、（３）ワイヤボンディング技術を不要とし、半導体チップの電気接続のための空間を低減する工法の開発が課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
電気接続のための端子がマトリクス状に配列された表面実装型の第１の半導体デバイスを、電気接続のための端子がマトリクス状に配列された表面実装型の第２の半導体デバイスあるいは配線基板の上に搭載する実装方法であって、（１）前記第１の半導体デバイスの第１主面に、該半導体デバイスを前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板へ電気接続するための、少なくとも２個から成る第１の導電体を設け、（２）前記第１の導電体のそれぞれに、少なくとも２個から成る第１の金属塊を設け、（３）前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板の第２主面に、該半導体デバイスあるいは該配線基板を前記第１の半導体デバイスへ電気接続するための、少なくとも２個から成る第２の導電体を設け、（４）前記第２の導電体のそれぞれに、少なくとも２個から成る第２の金属塊を設け、（５）前記第１の半導体デバイスと、前記第２の半導体デバイスあるいは前記配線基板とを、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接合により電気接続する。
【００１２】
なお、本段落では、前記した第１の半導体デバイスと第２の半導体デバイスの形状について記載する。集積回路素子などの半導体デバイスのパッケージは多種ある。これらの分類にも多種多様であるが、その一例を以下に記載する。
（１）パッケージ材料での分類：
プラスチック系とセラミック系などの硬質材料で半導体チップを覆う形状が主流である。テープ状のプラスチックフィルムに半導体チップを搭載したＴＣＰ（あるいはＴＡＢ）もある。また、最近では、半導体デバイスの小型化を指向して、半導体チップに樹脂などの板（インターポーザ）を配置し、この板の裏面側に端子を配置した、いわゆるチップサイズパッケージも実用化されている。
（２）実装法による分類：
電気接続の端子が棒状でプリント基板などの穴に端子を挿入して半田で固定する挿入実装型と、端子が板状あるいはボール状でプリント基板表面の導電箔に半田で固定する表面実装型とがある。
（３）端子の形状と方向による分類：
パッケージの１方向あるいは２方向に、棒状あるいは板状のリードが配列されている形状（ＤＩＰが代表例）、パッケージの４方向に板状のリードが配列されている形状（ＱＦＰが代表例）、ボール状の端子がパッケージの裏面にマトリクス状（格子状）に配列されている形状（ＢＧＡが代表例）などがある。
【００１３】
なお、本明細書での「半導体デバイス」は、前記したように、「電気接続のための端子がマトリクス状に配列された表面実装型」である。すなわち、前段落で記載した、パッケージ材料には制限されない。また、電気接続の端子が棒状あるいは板状の形状は含まれない。さらに、「半導体デバイス」における半導体チップの搭載形態および接続技術にも制限されない。例えば、「半導体デバイス」が、（１）半導体チップがインターポーザに搭載されている形態、（２）半導体チップとインターポーザとがフリップチップ技術で電気接続されている形態、（３）半導体チップとインターポーザとがワイヤボンディング技術で電気接続されている形態、（４）前記インターポーザの裏面にボール状の端子がマトリクス状に配列されている形態などがある。
【００１４】
なお、本発明においては、前記第１の半導体デバイスは、前記した「第２の半導体デバイスあるいは配線基板」へ搭載されることを前提としている。
【００１５】
なお、前記した段落に記載した「前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接合により電気接続する」の『接合』とは、単なる電気的な接触、機械的に前記２つの金属塊を押付ける圧接、前記２つの金属塊を高温処理して溶融、再凝固した形態などを示している。
【００１６】
なお、本発明では、前記第１の半導体デバイスと、前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との電気接続が、前記第１の半導体デバイスの個々の端子部に配置された複数の微小な金属塊（ボール形状の端子であり、前記した従来例での導電ボールに対応）を介して行われることが特徴である。前記金属塊を微小化することにより、従来例での「（２）上下段の半導体デバイスを接続する導電ボールの大きさ」による低背化の限界を克服している。また、金属塊を複数個配置することにより、コプラナリティに起因する電気接続の歩留まり改善、信頼性向上、流れる電流の最大値を増大させている。
【００１７】
前記第１の半導体デバイスを、半導体チップと半導体インターポーザの積層構造で構成し、前記半導体インターポーザの前記半導体チップが配置された主面とは相対する主面に前記第１の導電体および前記第１の金属塊を配置する。
【００１８】
なお、前段落に記載した前記第１の導電体と前記第１の金属塊が配置される、前記半導体インターポーザの主面とは、前記した第１の半導体デバイスでの前記した第１主面に対応している。
【００１９】
なお、本発明ではインターポーザの材料として半導体（例えばシリコン）を用いている。該インターポーザの表面側には半導体チップが搭載され、該インターポーザの裏面側には半導体デバイスの電気接続用の端子（金属塊）が配置されている。前記したように、従来の樹脂材料で該インターポーザを構成した場合と比較して、半導体インターポーザを採用することにより、その機械的強度を低下させることなく、大略２００マイクロメータ程度あるいはそれを超えない厚さまで厚さを低減できる利点が発生する。
【００２０】
なお、前記第１の半導体デバイスを構成する前記半導体チップと前記半導体インターポーザを積層する際には、（１）前記半導体チップが前記半導体インターポーザに向き合う面に前記第１の導電体や前記第１の金属塊を配置し、（２）前記半導体インターポーザが前記半導体チップに向き合う面に前記第２の導電体や前記第２の金属塊を配置し、（２）前記半導体チップと前記半導体インターポーザとが、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接合により電気接続する実装方法も可能である。すなわち、前記第１の半導体デバイスを実現するために、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接合を利用することである。
【００２１】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状を円形とし、かつ、前記円形の直径と、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の配列ピッチの比を０．５８を超える値にする。
【００２２】
なお、本段落では、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の形状、大きさ、および、配列ピッチについて記載する。前記第１の金属塊と前記第２の金属塊は、それらの形状、大きさ、および、配列ピッチが互いに等しいことが好ましいが、必ずしもこの限りではない。もし、互いに等しく、該形状が半球状である場合には、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の直径と配列ピッチの比を０．５８よりも大きく設定することが好ましい。かかる設定では、前記第１の半導体デバイスと、前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板とを対向させて積層化する場合に、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の相互の位置関係によらず、これらの金属塊を接合させることができるという利点が発生する。また、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊との配列形態については、（１）「餅焼き網」の網目の交点にこれらの金属塊が配置されている形態、（２）「千鳥配置」のようにライン毎に半ピッチずれて配置されている形態などがある。
【００２３】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状を多角形とし、かつ、前記多角形に内接する円の直径と、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の配列ピッチの比を０．５８を超える値にする。
【００２４】
なお、本段落では、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の形状と配列について記載する。前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が半球ではなく、それらが前記第１の導電体と前記第２の導電体に接する面での形状が、四角形を含む多角形（本明細書では単に「多角形」と記載している）である場合においては、該金属塊は共に「頂上と稜線が丸くなったピラミッド形状」とみなすことができる。かかる場合においては、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の「多角形の内接円の直径」とそれらの配列ピッチの比を０．５８よりも大きく設定することにより、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の相互の位置関係によらず、これらの金属塊を接合させることができる。
【００２５】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状を楕円あるいは長円とし、かつ、前記第１の金属塊を構成する前記楕円あるいは前記長円の長径と、前記第２の金属塊を構成する前記楕円あるいは前記長円の長径とを互いに交差させる。
【００２６】
なお、本段落では、前段落に記載した金属塊の配置形態について記載する。前記第１の金属塊の楕円（あるいは長円）の長径と、前記第２の金属塊の楕円（あるいは長円）の長径とは交差している。この交差の角度は９０度であることが好ましいが、この限りではない。これらの長径同士が互いに交差しているため、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊とを接合させる場合に、それらの金属塊の相互の位置関係によらず、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊との接合が達成される。
【００２７】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状をストライプ状とし、かつ、前記第１の金属塊を構成する前記ストライプと、前記第２の金属塊を構成する前記ストライプとを互いに交差させる。
【００２８】
なお、本段落では、前段落に記載した金属塊の配置形態について記載する。前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の形状はストライプ（細長い線）であり、複数のストライプが平行して配列されている。前記第１の金属塊を構成するストライプと、前記第２の金属塊を構成するストライプとは互いに交差するような位置関係にある。この交差の角度は９０度であることが好ましいが、この限りではない。これらのストライプ同士が互いに交差しているため、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊とを接合させる場合に、それらの金属塊の相互の位置関係によらず、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊との接合が達成される。
【００２９】
半導体チップが搭載されている領域内の指定された領域の前記半導体インターポーザの厚さを、前記第１の導電体および前記第１の金属塊が配置されている領域の前記半導体インターポーザの厚さを超えないようにする。
【００３０】
なお、前記半導体インターポーザの厚さは指定された一定値ではなく、該半導体インターポーザの指定された領域の厚さが、他の領域の厚さよりも小さい構成も本発明に含まれる。例えば、該半導体インターポーザの中央部分を占める領域の厚さを、該半導体インターポーザの周辺領域の厚さよりも小さくすることである。なお、「指定された領域」とは、前記半導体チップが搭載される領域であり、一般的には、該半導体チップの面積よりも小さい面積を有する領域である。また、前記半導体インターポーザの厚さを部分的に小さくする場合、該半導体インターポーザの表面側からエッチングなどの周知の手法で掘りこんでも良く、また、該半導体インターポーザの裏面側から掘りこんでも良い。さらには、該半導体インターポーザの表裏面の両側から掘りこんで部分的に厚さを小さくしても良い。
【００３１】
なお、本発明では、前記第１の半導体デバイスが前記した「第２の半導体デバイスあるいは配線基板」上に搭載される、「２段構成」（前記配線基板も１段としている）が示されているが、これに限らず、３段以上の多段構成であっても良い。かかる多段構成の場合には、前々段落に記載したような、前記半導体インターポーザの指定された領域の厚さが部分的に薄くなっているような構成により、該多段構成の全体の高さを低く（低背化）できる利点が発生する。
【００３２】
前記半導体インターポーザの中央部に開口形状を持たせ、前記開口形状の上部に半導体チップを搭載する。
【００３３】
なお、前記半導体インターポーザに開口を設け、前記半導体チップの周辺領域を該半導体インターポーザで支持しても良い。この構成では、該半導体チップの４辺の端部を該半導体インターポーザの開口形状で支持しても良く、さらには、該半導体チップの相対する２辺の端部を該半導体インターポーザの開口形状で支持しても良い。
【００３４】
なお、本発明では、前記第１の半導体デバイスが前記した「第２の半導体デバイスあるいは配線基板」上に搭載される、「２段構成」（前記配線基板も１段としている）が示されているが、これに限らず、３段以上の多段構成であっても良い。かかる多段構成の場合には、前々段落に記載したような、前記半導体インターポーザの中央部に開口があるような構成により、該多段構成の全体の高さを低く（低背化）できる利点が発生する。
【００３５】
なお、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊とを接合する際に、その接合強度を増大させるために、該接合の領域周辺、あるいは、前記第１の半導体デバイスと前記した「第２の半導体デバイスあるいは配線基板」との間に、樹脂などから形成されるアンダーフィルを設けても良い。該アンダーフィルに用いられる樹脂の種類は多く、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、導体を含有した導電性樹脂などがある。また、特定の樹脂に対しても、粘度や融点などが異なる多くのグレードが存在する。しかしながら、本発明では、アンダーフィルに用いられる樹脂の種類やグレードなどには限定されない。例えば、プリアプライ樹脂と称される機能性樹脂（熱硬化性樹脂内にハンダ粒子を混合）を用い、該樹脂が有する「導電体が存在する領域には溶融したハンダ粒子が集合して再凝固し、導電体が存在しない領域には樹脂のみが残り固化する」特性を利用することが挙げられる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、従来例よりも一層の低背化を達成する実装方法が提供された。
【００３７】
前記第１の半導体デバイスと、前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との電気接続を、前記第１の半導体デバイスの個々の端子部に配置された複数の微小な金属塊（ボール形状の端子となる）を介して行なうことにより、従来、低背化の制限要素となっていた導電ボールの大きさの課題が克服できた。さらに、前記金属塊を複数個配置することにより、コプラナリティに起因する電気接続の歩留まり改善、信頼性向上、流れる電流の最大値を増大させることもできた。
【００３８】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の形状を半球とし、その半径をｒとする。かかる条件では、前記第１の半導体デバイスを前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板に対向させて、前記２つの金属塊を接触させた状態では、前記第１の半導体デバイスの第１主面と前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板の第２主面との距離は２ｒである。また、２つの金属塊の体積の和は半径ｒの球の体積となるので、その値は（４π／３）×ｒ＾３となる。なお、ここで「ｒ＾３」なる表記は「ｒの３乗」を表している。次に２つの金属塊の温度を上げ、両者が溶融し、円柱になったと仮定する。かかる状態では、円柱の底面積はπｒ＾２になると考えられるので、円柱の高さは４ｒ／３となる。この結果、前記した２つの主面間の距離は４ｒ／３に減少することになる。前記溶融状態では、完全な円柱ではなく、中央部が膨らんだ「ビア樽」形状に近いので、該主面間の距離は４ｒ／３よりも小さい値になる。すなわち、前記した２つの金属塊を接触、溶融する過程では、該主面間の距離は前記金属塊の大きさに比例する。例えば、ｒ＝２８０マイクロメータ（従来例での導電ボールの標準値）の場合には、該主面間の距離は３７０マイクロメータ（ビア樽形状ではこの値以下）になる。一方、ｒ＝５マイクロメータ（本発明を実施した時の一例として例示した数値）の場合には、該主面間の距離は７マイクロメータ（ビア樽形状ではこの値以下）になる。すなわち、前記金属塊（導電ボール）の大きさを小さくすることにより、前記した「（２）上下段の半導体デバイスを接続する導電ボールの大きさ」に起因する低背化の限界を打破することが可能となる。また、前記金属塊を微小化することにより、それぞれの金属塊の大きさがばらつき（コプラナリティが劣化）、対向する２つの金属塊の接触、溶融が達成されにくくなる。しかし、少なくとも２個の前記金属塊を配置することにより、接触と溶融が達成される金属塊の数を増やすことができ、コプラナリティの課題を解決することができた。
【００３９】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状を円形とし、その直径をｄ、配列ピッチをｐとした時、直径の配列ピッチに対する比（＝ｄ／ｐ）を０．５８を超える値に設定することにより、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板とを電気接続するプロセスでの目合わせ精度を大幅に改善することができた。すなわち、前記した比（０．５８以上）にすると、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊との相対位置に制限されず、確実に電気導電路を形成することが可能となった。また、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の前記形状が正方形を含む多角形である場合には、該多角形に内接する円の直径と配列ピッチの比を０．５８を超える値とすることにより、前記目合わせ精度の改善が可能となった。
【００４０】
前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状を楕円形あるいは長円形とし、該楕円あるいは該長円の長径同士を交差させることにより、前記目合わせ精度の改善が可能となった。さらに、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状をストライプ状とし、該ストライプ同士を交差させることにより、前記目合わせ精度の一層の改善が可能となった。
【００４１】
さらに、半導体チップとインターポーザの積層構造で前記第１の半導体デバイスを作成する時、前記半導体チップと前記半導体インターポーザに複数の微小な金属塊を配置し、これらの接合により電気接続を得る実装方法を採用した結果、前記第１の半導体デバイス自身の低背化が達成された。かかる実装方法によれば、電気接続のためのボンディングワイヤが必要とする空間が不要になり、さらに、従来の「単一の金属塊」で実装する場合と比較してより一層の高さ低減を図ることが可能となった。
【００４２】
インターポーザの材料として機械的強度が大きいシリコン半導体を採用することにより、従来多用されてきた樹脂製インターポーザと比較して、インターポーザ部分の厚さを小さくでき、より一層の低背化が実現できた。インターポーザに機械的応力が印加された場合、変形量（例えば、撓みの量）は、材質のヤング率（機械的強度を表す１つの指標）に比例することが知られている。半導体シリコンのヤング率は１３０ＧＰａであり、一方、樹脂材料のヤング率は樹脂の種類、グレードなどで大きく変動するが、１０〜８００ＭＰａ程度である。すなわち、半導体シリコンは樹脂と比較して１００倍以上強度が大きい。このため、インターポーザの厚さを１００マイクロメータ以下にしても十分な機械的強度が得られた。さらに、半導体インターポーザは集積回路技術を用いて作成される（樹脂製インターポーザはプリント基板技術で作成されることが多い）ので、インターポーザ表面の配線パターンを微細化、あるいは、複数の配線層による積層化も可能となった。
【００４３】
半導体インターポーザを部分的に薄く加工することにより、複数の半導体デバイスを積層した時に、積層構造の高さを低減することができた。すなわち、２つの半導体デバイスが上下に積層される構成では、上側の半導体デバイスの半導体インターポーザの窪み（該インターポーザの厚さが小さい部分である）に、下側の半導体デバイスを構成する半導体チップが入り込むことになる。この結果、低背化に寄与する実装方法が得られた。
【００４４】
さらに、半導体インターポーザの中央領域を除去して開口形状を設けることにより、前段落で記載した場合よりも一層の低背化が可能となった。また、半導体チップの裏面に放熱機構を直接接触させることが可能となったため、放熱効果を大幅に増大させることも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】半導体デバイスの実装を示す図である。  ＜実施例１＞
【図２】金属塊に着目して本発明を説明する図である。
【図３】金属塊の形状を説明する図である。
【図４】半導体デバイスの位置関係を説明する図である。
【図５】金属塊の大きさにより電気的接続が容易になることを説明する図である。                                                ＜実施例２＞
【図６】金属塊の配置により電気的接続が容易になることを説明する図である。                                                  ＜実施例３＞
【図７】金属塊の形状と配置を説明する図である。                                        ＜金属塊の形状と配置−１＞          ＜実施例４＞
【図８】金属塊の形状と配置を説明する図である。                                        ＜金属塊の形状と配置−２＞          ＜実施例５＞
【図９】金属塊の形状と配置を説明する図である。                                        ＜金属塊の形状と配置−３＞          ＜実施例６＞
【図１０】半導体デバイスの実装を示す図である。                                        ＜半導体デバイスの実装−１＞        ＜実施例７＞
【図１１】半導体デバイス実装の製造フローである。                                      ＜半導体デバイスの実装−２＞        ＜実施例８＞
【図１２】金属塊と導電路の作成を説明する図である。                                    ＜導電路の形成方法＞                ＜実施例９＞
【図１３】半導体デバイスを多段に構成した図である。  ＜実施例１０＞
【図１４】半導体チップとインターポーザの接続を説明する図である。                      ＜半導体チップとインターポーザとの電気的接続への適用＞                                                          ＜実施例１１＞
【図１５】半導体インターポーザの形状を説明する図である。                              ＜半導体インターポーザの形状−１＞  ＜実施例１２＞
【図１６】半導体インターポーザの形状を説明する図である。                              ＜半導体インターポーザの形状−２＞  ＜実施例１３＞
【図１７】図１６に示した半導体デバイス実装の製造フローである。                        ＜半導体デバイスの実装−３＞        ＜実施例１４＞
【図１８】放熱効果が大きい構成を示す図である。                                        ＜半導体デバイスの実装−４＞        ＜実施例１５＞
【図１９】半導体デバイスの積層例である。      ＜従来例＞
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面に示した本発明によるインターポーザを詳細に説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１は半導体デバイスの実装を示す図であり、本発明の実施例１である。同図（ａ）において、１０は第１の半導体デバイス、１１は１０の第１主面、１２は１１上に配置された第１の導電体、１３は１２上に配置された第１の金属塊である。同図（ａ）においては、１２は少なくとも２個配置された前記第１の導電体であり、説明の便宜上、１個のみが図示されている。また、同図（ａ）には、４個の金属塊１３が配置されている例が示されているが、その数については少なくとも２個であれば良い。１５は第２の半導体デバイスあるいは配線基板、１６は１５の第２主面、１７は１６上に配置された第２の導電体、１８は１７上に配置された第２の金属塊である。１７は少なくとも２個配置された前記第２の導電体であり、説明の便宜上、１個のみが図示されている。また、同図（ａ）では、４個の金属塊１８が配置されている例が示されているが、その数については少なくとも２個であれば良い。金属塊１３と１８は半田や金錫共晶などで構成されており、それぞれの大きさと配列ピッチは等しいことが望ましいが、これに限らない。同図（ａ）では、１０と１５とが電気接続される前に、前記金属塊（１３と１８）が対抗するように配置された状態が示されている。かかる状態から、１０と１５は図の上下方向に移動され、互いに機械的に接触するよう相互の位置関係が設定される。さらに、機械的に接触している１０と１５を高温雰囲気で熱処理することにより、１３と１８が溶融、再凝固して一体化され、導電路２０が形成される。同図（ｂ）は、一体化された状態での１０と１５が示されている。
【００４８】
図１（ｃ）から図１（ｅ）は上記した金属塊の溶融状況を説明する図である。これらの図では、説明の便宜上、１０に配置された単一の金属塊２２と、１５に配置された単一の金属塊２３のみが示されている。同図（ｃ）では、これらの金属塊が共に半径ｒの半球である場合が示されている。半球を仮定すると、それぞれの金属塊の高さはｒであり、前記した第１と第２の導電体に接するのは直径２ｒの円となる。また、それぞれの半球金属塊の体積の和は（４π／３）・ｒ＾３となる。すなわち、２つの半球の体積の和は、仮想的な全球の体積と等しくなっている。ここで、「ｒ＾３」なる表記は「ｒの３乗」を表している。次に、同図（ｄ）のように、２個の金属塊が溶融、再凝固して、単一の円柱形状に変化し、導電路２４が形成された場合を想定する。この円柱の底は直径２ｒの円である。また、溶融しても金属塊の全体積が変化しないと仮定すると、円柱の高さは４ｒ／３となる。しかしながら、溶融して再凝固する場合には表面張力が働くので、円柱ではなく、同図（ｅ）に例示したような「ビア樽」形状の導電路２５になる。この結果、ビア樽の高さｂは４ｒ／３よりも小さい値になる。同図（ｅ）に示した高さｂの詳細な値は、表面張力や前記熱処理過程における１０と１５を押し付ける力に依存するが、大略ｒと等しいと想定できる。かかる分析によれば、「それぞれが等しい大きさを有する半球状の２個の金属塊を接触させ、熱処理で溶融、再凝固させた時、金属塊の半径とほぼ等しい高さのビア樽形状の導電路で電気接続される」ことが明らかになった。なお、本段落での説明においては、２２と２３とが同一材料で構成されており、溶融と再凝固がほぼ同じタイミングで起こると仮定している。しかしながら、本実施例では、これに限らず、２２と２３が別の材料、例えば、２２が高温半田、２３が低温半田のような組合せであっても良い。また、前記した１０と１５とを互いに押し付ける力に関しても、何ら制限はない。一般には、導電体１２と１７の数や、面積などにより、実験的に決定されるが、これに限らない。さらには、前記第１の半導体デバイス１０を前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板１５上に置き、当該１０の自重で押し付ける力を発生させても良い。
【００４９】
図２は金属塊の大きさに着目し、本実施例１と従来例との差異を説明する図であり、図１と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ａ）と（ｂ）は従来例を、同図（ｃ）と（ｄ）は本発明による実施例を示している。また、同図（ａ）と（ｃ）は２つの半導体デバイスを電気接続するための金属塊が配置されている状態を平面図として示しており、同図（ｂ）と（ｄ）は２つ半導体デバイスが電気接続された状態を断面図として示している。同図（ａ）において、３０は半導体デバイスであり、３１は当該半導体デバイスの下面（第１主面に相当）である。３２は電気接続のための金属塊であり、同図（ａ）では、当該金属塊の直径が２５０マイクロメータ、配列ピッチが５００マイクロメータである場合が例示されている。同図（ｂ）は同図（ａ）に例示した構造を用いて、２つの半導体デバイス３０と３５を電気接続した状態を示している。前記したように、金属塊の溶融、再凝固により形成された導電路の高さは大略当該金属塊の半径と等しくなるので、同図（ｂ）では１２５マイクロメータになることが例示されている。なお、従来例である同図（ｂ）の断面図から明らかなように、図２（ａ）の構成では、「前記第１の導電体表面に、１個の『大きな』金属塊が配置されており、導電路は１個の『大きな』金属塊で実現している」ことになる。一方、同図（ｃ）に示した本発明による実施例では、前記した『大きな』金属塊の代りに、複数の『小さな』金属塊が配置されている。同図（ｃ）は、従来例である同図（ａ）の一部（丸印で表記）を拡大して描いた図である。同図（ｃ）では、前記第１の導電体１２の表面に、より具体的には直径２５０マイクロメータの円内に、多数の前記第１の金属塊１３が配置されている。当該１３の大きさ（直径）は大略１０マイクロメータ、最小値としては大略５マイクロメータである。かかる構成で、前記第１の半導体デバイス１０と前記第２の半導体デバイス１５とを電気接続した状態が図２（ｄ）に示されている。なお、同図（ｄ）は同図（ｃ）の丸印の部分を拡大したことに対応している。前記したように、当該１３の直径を１０マイクロメータとした場合には、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスとを電気接続する導電路の高さは大略５マイクロメータとなる。この結果、従来技術での課題であった低背化の制限を克服することができる。なお、本段落では、前記１５と３５とが半導体デバイスであると仮定した表現になっているが、当該１５と３５とがプリント基板などの配線基板などであっても良い。
【００５０】
前段落では、本発明による実施例１が従来例とは異なることを記載した。すなわち、
従来例：半導体デバイスに設けられた導電体上に単一の『大きな』金属塊を配置し、
当該金属塊で前記導電路を形成する。
実施例１：半導体デバイスに設けられた導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置                し、当該複数の金属塊で前記導電路を形成する。
ことが差異である。
【００５１】
図３は前記第１の金属塊の形状を説明する図であり、同図において図１と同一番号は同一構成要素を示している。また、説明の便宜上、上下逆転して図が示されている。同図（ａ）において、４０は第１の導電体１２の表面に積層された樹脂膜などから成るマスク層であり、当該１２の領域の一部、すなわち、当該第１の金属塊が配置されない領域を被覆している。当該マスク層は第１の金属塊４１を形成する際に利用される。特に、前記した金属塊の溶融、再凝固過程で、当該金属塊が横方向に拡がることを防止する。かかる防止のためには、当該第１の金属塊が溶融した状態で、当該マスク層の表面が「撥水性」（より厳密な表現では「濡れ性が低い」）であることが必要である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、４１、４２、４３はそれぞれ形状の異なる第１の金属塊であり、４１は球に近い形状の場合、４２は半球形状の場合、４３は半球よりも平らな形状の場合が示されている。前段落までは、当該４２の形状に対して記載している。しかしながら、前記第１の金属塊の製造条件によっては、前記４１から４３のような形状になる。すなわち、前記第１の金属塊を配置する際の、当該金属塊の体積（あるいは量）によって、前記第１の金属塊の形状は決定される。同図（ａ）から同図（ｂ）に例示した形状のいずれが最適な形状であるかは、前記した溶融、再凝固の条件などにより決定され、設計要因であると言える。また、本段落では半球状類似の前記第１の金属塊について記載したが、これ以外の形状、例えば、前記第１の導電体に接する形状が四角形を含む多角形であっても良い。例えば、該形状が正方形の場合には、前記第１の金属塊の３次元形状は、「頂上と稜線が丸くなったピラミッド形状」になる。さらに、本段落では、前記第１の金属塊について記載したが、前記第２の金属塊についても同様な記載が可能である。
【００５２】
図４は前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との位置関係を説明するための図であり、図１と同一番号は同一構成要素を示している。なお、同図では、前記第１の半導体デバイス１０に設けられた第１の金属塊１３と、前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板１５に設けられた第２の金属塊１８とが、同じ形状（図では半球）、同じ数（図では各５個）、同じ配列ピッチであることが例示されている。同図（ａ）は、前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８とが、同じ「空間的位相」で対向している場合が示されている。かかる場合には、前記１０と１５とを接触させ、前記した溶融、再凝固により、対向する上下の金属塊が前記導電路を形成する。同図（ｂ）は、前記１３と１８との「空間的位相」がずれて対向している場合が示されている。かかる場合では、上下の金属塊は、ずれてはいるものの、互いに接触できる状態なので、前記した溶融、再凝固が起こり、前記導電路を形成することが可能である。同図（ｃ）では、前記１３と１８との「空間的位相」が１ピッチ分ずれて対向している場合が示されている。かかる場合においても、ずれた状態で上下の金属塊が接触できるので、前記導電路の形成が可能である。ただし、かかる場合では、各５個の金属塊が配列されているが、そのうち４個のみが前記導電路の形成に寄与できることになる。一方、同図（ｄ）に示した事例では、第１の金属塊５１と第２の金属塊５２の大きさ（半球の直径）が小さいので、前記した「空間的位相」の値によっては、対向する金属塊が接触できない場合が発生する。かかる場合には、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との電気的接続が達成されなくなる。すなわち、金属塊の大きさと「空間的位相」によっては当該電気的接続が達成されないという不都合が発生する。
【実施例２】
【００５３】
＜金属塊の大きさ＞
図５は、前段落に記載した電気的接続の不達成という不都合を回避する実施例２を説明する図である。図において図１と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ａ）は図４（ａ）と同様、「空間的位相」が一致、すなわち、前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８の全てが対向しており、これらの金属塊の最頂点の空間的位置が一致している場合である。また、同図（ｂ）は「空間的位相」が１８０度ずれている場合、すなわち、前記第１の金属塊の配列に対して、前記第２の金属塊の配列が半ピッチだけずれている場合である。かかる「空間的位相」の１８０度のずれは、最大の位相ずれの状態であると言える。同図（ｂ）のような場合に、前記第１の半導体デバイス１０と前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板１５との距離を近接させた状況を想定する。ここで、前記１３と１８の配列が１次元である、すなわち、前記した金属塊が１列に並んでいると仮定する。次に、（１）前記第１の金属塊１３の最頂部（図では最下の点になる）が前記第２主面１７にある第１の導電体１２の表面に接し、かつ、（２）前記第２の金属塊１８の最頂部（図では最上の点になる）が前記第１主面にある第２の導電体１７の表面に接し、かつ、（３）前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８がそれぞれの表面（曲面である）で接している状態を想定する。かかる状態の平面図を同図（ｃ）に、断面図を同図（ｄ）に示す。同図（ｃ）では、１個の前記第１の金属塊（図では６１で表記）と、２個の前記第２の金属塊（図では６２で表記）とが示されている。ただし、半球形状を仮定したこれらの３個の金属塊の直径はｄ１で、配列ピッチはｐとしている。また、同図（ｃ）のＡ−Ａ’での断面図が同図（ｄ）に示されている。すなわち、同図（ｄ）には、上記（１）から（３）に記載した条件での、金属塊の位置関係が示されている。同図（ｄ）から、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の直径ｄ１と、配列ピッチｐとの関係は  ｄ１／ｐ＝１／√３  ＝０．５８  であることが導かれる。この関係は、金属塊が１次元に配列されている場合である。もし、金属塊が同図（ｅ）のように２次元で配列されている場合には、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の直径ｄ２と、配列ピッチｐとの関係は  ｄ２／ｐ＝√２／√３＝０．８２  であることが導かれる。なお、同図（ｅ）のＢ−Ｂ’での断面構造は同図（ｄ）と同様になる。
【００５４】
前段落では、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の直径ｄ１（あるいはｄ２）と配列ピッチｐを一定の関係に設定しておくことにより、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との位置関係がずれても（「空間的位相」が１８０度であっても）、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊とは接触することが可能で、前記導電路を形成できることが示された。従来例では、各１個の前記第１の金属塊と前記第２の金属塊とを接触させ前記導電路を形成していた。このため、これらの金属塊の直径を小さくすると、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスあるいは配線基板との相互の位置を正しく正対させることが必要となり、微細な位置調整を含む組立工程が必須であるという課題が存在した。しかしながら、本実施例では、微細な位置調整が不要であり、ラフな位置合わせでも確実に前記導電路が形成できることになり、本実施例の効果は大きい。
【００５５】
なお、上記段落では、金属塊が半球形状を有している場合について記載されている。もし、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の底面が円形でなく、正方形を含む多角形である場合には、上記した直径ｄ１とｄ２を当該多角形の内接円の直径とし、上記した配列ピッチを当該多角形の配列ピッチとすることにより、同様な数値関係が得られることは明らかである。以上より、図５（ｄ）に例示したような構造を実現するためには、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の底面の大きさ（ｄと表記する）を、当該金属塊の配列ピッチｐの５８％を超える値とすることが条件となる。
【実施例３】
【００５６】
＜金属塊の配置＞
図６は本発明の実施例３であり、金属塊の配置により電気的接続が容易になることを説明する図である。同図において、図５と同一番号は同一構成要素を示している。本実施例では、前記した第１の金属塊と前記第２の金属塊を「千鳥配置」状に配列することに特徴がある。同図（ａ）において、７１と７２は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊であり、縦と横方向にピッチｐで配列されている。また、各配列のライン毎にｐ／２だけずれた状態で配列されている（「千鳥配置」状である）。本実施例３においては、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状が円形であり、かつ、その直径がｄ３である場合が示されている。かかる配列における、ｄ３／ｐ＝１／３＝０．３３での前記第１の金属塊と前記第２の金属塊の接触状態を同図（ｂ）に示す。同図（ｂ）は同図（ａ）の折れ線Ｃ−Ｃ’での構造断面図であり、それぞれの金属塊が３次元空間で互いに接触していることが示されている。すなわち、ｄ３／ｐを３３％以上に設定することにより、ラフな位置合わせでも確実に前記導電路が形成できることになる。
【実施例４】
【００５７】
＜金属塊の形状と配置−１＞
図７は本発明の実施例４であり、金属塊の形状と配置を説明する図である。本段落では、「前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状」を単に「形状」として記載している。同図では、
同図（ａ）：形状が楕円形であり、「餅焼き網」の網目の交点に金属塊を配置
同図（ｂ）：形状が楕円形であり、「千鳥配置」状に金属塊を配置
同図（ｃ）：形状が長円形であり、「餅焼き網」の網目の交点に金属塊を配置
同図（ｄ）：形状が長円形であり、「千鳥配置」状に金属塊を配置
した場合がそれぞれ示されている。
同図（ａ）において、８１と８２は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊である。また、８３と８４はそれぞれの楕円の長径方向を示しており、一例として、長径同士が直角に交差している場合が示されている。一方、同図（ｂ）では、金属塊が千鳥配置状に配置されており、かつ、それぞれの長径同士が直角に交差している。同図（ｃ）において、８５と８６は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊であり、形状は共に長円形である。また、８７と８８はそれぞれの長円の長径方向を示しており、一例として、長径同士が直角に交差している場合が示されている。同図（ｄ）では、長円形の前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が千鳥配置状に配置されており、かつ、それぞれの長径同士が直角に交差している。なお、図７では、長径同士が直角に交差している場合が示されているが、交差する角度は直角に限らない。また、本実施例での形状（例えば長径の大きさ）と配列ピッチなどの大きさについては特に制限がなく、ラフな位置合わせでも確実に前記導電路が形成できるよう、適宜選択することが可能である。
【実施例５】
【００５８】
＜金属塊の形状と配置−２＞
図８は本発明の実施例５であり、金属塊の形状と配置を説明する図である。本段落では、「前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が、それぞれ、前記第１の導電体と前記第２の導電体と接する形状」を単に「形状」として記載している。同図では、
同図（ａ）：形状が長方形であり、「餅焼き網」の網目の交点に金属塊を配置
同図（ｂ）：形状が長方形であり、「千鳥配置」状に金属塊を配置
した場合がそれぞれ示されている。
同図（ａ）において、９１と９２は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊である。また、９３と９４はそれぞれの長方形の長手方向を示しており、一例として、長手方向同士が直角に交差している場合が示されている。一方、同図（ｂ）では、金属塊が千鳥配置状に配置されており、かつ、それぞれの長手方向同士が直角に交差している。なお、図８では、長手方向同士が直角に交差している場合が示されているが、交差する角度は直角に限らない。また、本実施例での形状（例えば長手方向の大きさ）と配列ピッチなどの大きさについては特に制限がなく、ラフな位置合わせでも確実に前記導電路が形成できるよう、適宜選定することが可能である。
【実施例６】
【００５９】
＜金属塊の形状と配置−３＞
図９は本発明の実施例６であり、金属塊の形状と配置を説明する図である。同図（ａ）において、１００と１０１は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊であり、細いストライプ状に配置されている。また、１０２と１０３はそれぞれのストライプの方向を示している。同図（ａ）では、それぞれのストライプが直角に交差している場合が示されている。一方、同図（ｂ）において、１０４と１０５は、それぞれ、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊であり、細いストライプ状に配置されている。また、１０６と１０７はそれぞれのストライプの方向を示している。同図（ｂ）では、それぞれのストライプが交差する角度が直角ではない場合が示されている。本実施例では、それぞれのストライプが交差する角度について制限はない。また、金属塊の形状（ストライプ幅など）と配列ピッチなどの大きさについても特に制限がなく、ラフな位置合わせでも確実に前記導電路が形成できるよう、適宜選定することが可能である。さらに、本実施例では、金属塊がストライプ状の形状を有しているため、前記した位置合わせがより容易になる特徴がある。
【００６０】
実施例６において、一組のストライプ（第１の金属塊と第２の金属塊）が電気接続された状態では、網目状にストライプが配置されることになる。この網目は密閉された空間を形成しており、もし、この空間に空気が密閉されている場合には、動作温度の上昇に伴い、空気が膨張し、前記ストライプの電気接続を剥がす力が発生する。一方、当該ストライプを電気接続する時に真空中で行えば、前記膨張の効果は発生せず、該電気接続の信頼性を増大させることが可能となる。さらに、真空が密閉された状態では、常に大気圧でストライプ同士が押圧されることになるので、該電気接続の信頼性を一層増大させることが可能である。
【実施例７】
【００６１】
＜半導体デバイスの実装−１＞
図１０は本発明の実施例７であり、第１の半導体デバイスが第２の半導体デバイスの上に積層化された構造の断面図を示している。同図（ａ）は当該積層化された構造の断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の丸印で示した部分の拡大図である。同図（ｂ）に示すように、本実施例では、前記第１の半導体デバイスの積層化に、前記した実施例１（複数の『小さな』金属塊で導電路を形成する）が利用されている。なお、本実施例では、「半導体デバイス」として、半導体チップとインターポーザから成る構造体が例示されている。同図（ａ）において、１１０は第１の半導体デバイスであり、第１の半導体チップ１１１と第１のインターポーザ１１２とで構成されている。１１５は第２の半導体デバイスであり、第２の半導体チップ１１６と第２のインターポーザ１１７とで構成されている。なお、当該インターポーザ１１２と１１７は、前記したように樹脂材料よりも機械的強度が大きい半導体で構成することが好ましいが、この限りではない。半導体材料（例えばシリコン）でインターポーザを構成した場合には、当該インターポーザの厚さを大略２００マイクロメータ程度あるいはそれを超えない厚さまで厚さを低減できる。当該１１０と１１５とは、同図（ｂ）に拡大表示したように、実施例１で詳述した「半導体デバイスに設けられた導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置し、当該複数の金属塊で前記導電路を形成」している。同図（ｂ）において、１１３は前記第１のインターポーザ１１２の第１主面（図では下側の面になる）に設けられた前記第１の導電体である。また、１１８は前記第２のインターポーザ１１７の第２主面（図では上側の面になる）に設けられた前記第２の導電体である。当該１１３と１１８とは、導電路１１９で電気的接続されている。当該１１９は、前記したように、１１３の表面と１１８の表面に設けられた少なくとも各２個から成る金属塊を、高温雰囲気中において溶融、再凝固させることにより形成されている。かかる構成において、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスとは機械的かつ電気的に接続され、積層構造となっている。当該積層構造は、前記第２のインターポーザ１１７の下側の表面に設けられた導電ボール１２０などにより、プリント基板などから成る外部回路（図示せず）に電気的接続されている。同図（ａ）では、当該導電ボール１２０は単一の「大きな」形状として例示されているが、この部分にも、実施例１に記載した「複数の『小さな』金属塊から形成された導電路」を採用しても良い。
【００６２】
図１０（ａ）において、インターポーザ１１２は均一な厚さではなく、１２１に示すように部分的に厚さが薄く加工されている。すなわち、前記第２の半導体デバイスを構成する前記半導体チップ１１６が占める領域に対応して、１２１が形成されている。より一般的に表現するならば、「第１の半導体チップが搭載されている領域内の指定された領域（第２の半導体チップに対応する領域）における当該インターポーザの厚さを、前記第１の導電体および前記第１の金属塊が配置されている領域における当該インターポーザの厚さを超えないようにする」ことである。かかる構成により、当該積層構造の高さ（同図（ａ）の「ｈ」として示す）を低減（すなわち低背化である）することが可能となる。実施例７においては、前記した２個の半導体デバイスを「複数の『小さな』金属塊から形成された導電路」を用いて積層化し、さらに、前記インターポーザの厚さを部分的に薄くすることにより、低背化を達成している。
【実施例８】
【００６３】
＜半導体デバイスの実装−２＞
図１１は本発明の実施例８であり、図１０で示した構成を実現するための製造フローを示している。同図において図１０と同一番号は同一構成要素を示している。なお、本実施例においては、インターポーザは半導体インターポーザとして説明されている。同図（ａ）は前記第１の半導体デバイスを構成するインターポーザ（図１０の１１２に相当）の構造を示す断面図である。同図（ａ）において、１２４は前記第１のインターポーザを構成する第１の半導体基板で、１２５は当該インターポーザの第１主面（図では下側の面）、１２６は当該第１のインターポーザの第２主面（図では上側の面）である。当該第１主面１２５の表面には前記第１の導電体１１３が、また、当該第２主面１２６の表面には配線用導電体１２７が設けられ、当該１１３と当該１２７とは貫通電極１２８により前記第１の半導体基板の厚さ方向（図では垂直方向）で接続されている。なお、図では当該貫通電極１２８を前記第１の半導体基板１２４から電気的に絶縁する構造は省略されている。また、前記第１の半導体基板１２４には、１２１に示す厚さが薄い領域が設けられている。当該１２１は異方性エッチングなど周知の半導体プロセス技術で容易に製造される。同図（ｂ）は、前記第１の半導体チップ１１１が前記第１のインターポーザ１１２の第２主面の表面に搭載された図である。１３０は、当該第１の半導体チップの接続端子を前記配線用導電体１２７へ接続するための接続手段であり、例えば、ボールグリッドアレイなどである。当該接続手段としては、これ以外に、周知のワイヤボンディングを用いても良い。１３１はアンダーフィルと称される樹脂層であり、接続手段１３０で前記第１の半導体チップ１１１が搭載されてから、当該接続手段の機械的強度を大きくするために設けられている。当該アンダーフィルは前記第１の半導体チップ１１１での発熱による膨張を吸収したり、発熱を前記第１のインターポーザ側へ放熱させる機能を有している。この放熱効果を向上させるためには、前記アンダーフィル内に空気の泡が発生しないよう、真空中でアンダーフィルを構成する樹脂を流しこむこともある。同図（ｂ）において、１３は前記第１の導電体１１３の表面に設けられた前記第１の金属塊である。同図では、第１の導電体の各々の表面に３個の当該第１の金属塊が配置されていることが例示されている。同図（ｂ）に示した構造が前記第１の半導体デバイスの構造となる。
【００６４】
図１１（ｃ）は前記前記第２の半導体デバイスを構成するインターポーザ（図１０の１１５に相当）の構造を示す断面図である。同図（ｃ）において、１３２は前記第２のインターポーザを構成する第２の半導体基板で、１３５は当該第２のインターポーザの第１主面（図では下側の面）、１３６は当該第２のインターポーザの第２主面（図では上側の面）である。当該第２主面１３６の表面には前記第２の導電体１１８が、また、当該第１主面１３５の表面には外部接続用導電体１３３が設けられ、当該１１８と当該１３３とは貫通電極１３８により前記第２の半導体基板の厚さ方向（図では垂直方向）で接続されている。なお、図では当該貫通電極１３８を前記第２の半導体基板１３２から電気的に絶縁する構造は省略されている。また、前記第２の導電体１１８は、前記した配線用導電体１２７と同じように、当該第２のインターポーザでの配線用導電体をも兼ねている。同図（ｄ）は、前記第２の半導体チップ１１６が前記第２のインターポーザ１１７の第２主面の表面に搭載された図である。１４０は、当該第２の半導体チップの接続端子を、前記配線用導電体を兼ねる前記第２の導電体１１８へ接続するための接続手段であり、例えば、ボールグリッドアレイなどである。当該接続手段としては、これ以外に、周知のワイヤボンディングを用いても良い。１４１はアンダーフィルと称される樹脂層であり、接続手段１４０で前記第２の半導体チップ１１６が搭載されてから、当該接続手段の機械的強度を大きくするために設けられている。当該アンダーフィルは前記第２の半導体チップ１１６での発熱による膨張を吸収したり、発熱を前記第２のインターポーザ側へ放熱させる機能を有している。この放熱効果を向上させるためには、前記アンダーフィル内に空気の泡が発生しないよう、真空中でアンダーフィルを構成する樹脂を流しこむこともある。同図（ｄ）において、１８は前記第２の導電体１１８の表面に設けられた前記第２の金属塊である。同図では、第２の導電体の各々の表面に３個の当該第２の金属塊が配置されていることが例示されている。同図（ｄ）において、前記外部接続用導電体１３３の表面には導電ボール１２０が配置され、プリント基板などから成る外部回路（図示せず）との電気的接続用に用いられる。同図（ｄ）に示した構造が前記第２の半導体デバイスの構造となる。
【００６５】
図１１（ｅ）は、同図（ｂ）の前記第１の半導体デバイスを、同図（ｄ）の前記第２の半導体デバイスに積層実装した断面構造を示している。同図（ｅ）において、１４３は導電路であり、前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８とを対向させ、高温雰囲気中の熱処理で溶融、再凝固させることにより形成されている。当該導電路の機械的接続強度を増大させるため、当該導電路の領域に樹脂層を流し込み、アンダーフィルとしても良い。また、当該樹脂層は当該導電路の領域だけではなく、前記第１のインターポーザと前記第２のインターポーザの間の領域に流しこんでも良い。同図（ｅ）に示されているように、前記第２の半導体チップの上側が、前記第１のインターポーザの厚さが薄い領域（１２１）に入り込んだ形態となっている。前記した１２１の掘りこみ深さ（前記第１のインターポーザの周辺部、すなわち、前記第１の導電体が存在する領域、の厚さと、当該第２の半導体チップが入り込む領域の厚さ、との差）は、（１）当該第２の半導体チップの厚さ、（２）接続手段１４０の厚さ、（３）導電路１４３の厚さで決定される。さらに、前記第１のインターポーザの厚さが薄い領域の下側表面と、前記第２の半導体チップの上側表面との間の空隙（１４４で示す）に、熱伝導率の大きい樹脂を充填し、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの発熱を放熱させる構成も可能である。
【００６６】
なお、実施例８においては、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスとが、半導体チップと半導体インターポーザで構成されている場合が示された。かかる構成においては、前記第１の半導体デバイスの前記第１主面は、前記第１のインターポーザの前記第１主面と同じであり、同様に、前記第２の半導体デバイスの前記第２主面は、前記第２のインターポーザの前記第２主面と同じことになる。
【００６７】
図１１を用いて詳述した実施例８では、前記第２の半導体デバイスが前記第２の半導体チップと前記第２のインターポーザで構成されている場合が示された。しかしながら、実施例８では、前記第２の半導体デバイスの代替として、プリント基板あるいは半導体チップが搭載されたプリント基板などの配線基板を採用しても良い。
【実施例９】
【００６８】
＜導電路の形成方法＞
図１２は本発明の実施例９であり、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊を形成し、導電路を形成する製造プロセスを説明する図である。同図において、図１１と同一番号は同一構成要素を示している。なお、図１２（ａ）から図１２（ｄ）は前記第１のインターポーザの部分図であり、説明の便宜上、上下が逆転して描かれている。図１２（ａ）において、１２４は前記第１のインターポーザを構成する第１の半導体基板であり、１１３は前記第１の導電体である。当該１１３は１２４の第１主面の表面に酸化膜（図示せず）などを介して、蒸着とパターニングといった周知の方法で形成される。１１３の構成としては、チタン箔膜の上に銅などが積層化された構造などがある。同図（ｂ）において、１５０は酸化膜や樹脂から構成された絶縁層であり、蒸着や塗布した当該絶縁層にパターニングが施されている。同図（ｃ）において、１５１は金属層であり、以後のプロセスを経ることにより、前記第１の金属塊となる母体である。当該１５１は蒸着や塗布などで１２４の第１主面表面に一様に形成されてから、パターニングされている。なお、当該１５１の材質としては、半田（望むらくは鉛フリー半田）や金錫合金などが選定されている。同図（ｄ）において、１３は、前記１５１を高温雰囲気中で処理することにより、溶融、再凝固した前記第１の金属塊である。なお、１５２は上記プロセスで作成された前記第１のインターポーザを示している。上記プロセスから明らかなように、前記絶縁層１５０は、複数の前記第１の金属塊１３が、前記溶融、再凝固過程で、互いに結合して「大きな」金属塊になることを防止する役割りがある。このため、１５０の表面は、溶融した前記金属層１５１に対して「低い濡れ性」を有していることが好ましい。
【００６９】
図１２（ｅ）において、１５３は前記１５２と同様な製造プロセスで作成された前記第２のインターポーザであり、前記１５２（図１２（ｄ）とは上下が逆転して表記されている）と対向して互いに接触している。同図（ｅ）では、前記１５２と前記１５３との「空間的位相」が一致している、いわば理想状態で示されている。しかしながら、この「空間的位相」がずれていても、前記第１の金属塊と前記第２の金属塊が接触できる限り、この「空間的位相」のずれは無視できる。また、前記した段落で、金属塊と配列ピッチに関する記載を行ったが、前記した一定の関係（例えば、ｄ１／ｐ＞１／√３  ＝０．５８）を満たすならば、前記「空間的位相」の効果は無視できることになる。
【００７０】
図１２（ｆ）は、前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８とが、溶融、再凝固して、導電路１１９が形成された状態である。同図（ｇ）では、前記導電路１１９の周囲に樹脂層１５４を充填した状態が示されている。当該樹脂層１５４は、前記第１の導電体と前記第２の導電体の領域に限定して充填されている。当該樹脂層１５４は、前記導電路の接着強度を補強すると同時に、前記第１のインターポーザと前記第２のインターポーザとの熱伝導性を増大させる役割りを有している。当該熱伝導性の増大をより大きくするためには、当該樹脂層内に空気の泡が含まれていないことが重要であり、このために真空中で当該樹脂を充填するなどの手法が採用される。図１２（ｈ）は、樹脂層１５５が前記第１のインターポーザと前記第２のインターポーザの全面に渡って充填されている場合が示されている。かかる場合には、図１２（ｇ）の場合と比較して、前記導電路の接着強度をより一層増大できる利点がある。
【実施例１０】
【００７１】
＜多段の構成＞
図１３は本発明の実施例１０であり、半導体チップと半導体インターポーザで構成した半導体デバイスを多段に構成した図である。同図（ａ）は前記第１の半導体デバイス１１０と前記第２の半導体デバイス１１５との間に、第３の半導体デバイス１６０を挟んで３段の積層構造とした場合が示されている。また、同図（ｂ）は前記第１の半導体デバイス１１０と前記第２の半導体デバイス１１５から成る積層構造を、配線基板１６１の上に実装した場合が示されている。本実施例においては、上記した本発明が、前記第１の半導体デバイスが前記第２の半導体デバイスに実装されるだけではなく、多段（図１３（ｂ）では配線基板を含めた多段である）の積層構造へ容易に拡大できることが示されている。これらの半導体デバイスあるいは配線基板との間の電気的接続には、前段落までに記載した「半導体デバイスに設けられた導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置し、当該複数の金属塊で前記導電路を形成する」という実装方法が採用されている。この結果、（１）機械的強度の大きい半導体インターポーザの採用による低背化、（２）複数の『小さな』金属塊から生成された導電路による低背化、（３）ワイヤボンディング不要の実装による低背化などが達成される。
【実施例１１】
【００７２】
＜半導体チップとインターポーザとの電気的接続への適用＞
図１４は本発明の実施例１１であり、前記半導体チップの前記インターポーザへの搭載に適用した例である。同図において、図１０と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ａ）では、前記第１の半導体チップ１１１が前記第１のインターポーザ１１２の上側にフリップチップ構成で実装されている。当該フリップチップ構成には、同図（ｂ）に拡大表示するように、本発明の特徴である「導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置し、当該複数の金属塊で導電路を形成する」という構成になっている。具体的には、前記第１の半導体チップ１１１の下側表面に配置された電気的接続のためのパッド１７０領域と、前記第１のインターポーザ１１２の上側表面に配置された電気的接続のための配線用導電体領域１７１との間には、少なくとも２個から成る導電路が形成されている。かかる構成を採用することにより、ワイヤボンディングで前記第１の半導体チップと前記第１のインターポーザとが電気的接続されていた従来例と比較して、ボンディングワイヤのための空間が不要となり、前記第１の半導体デバイス１１０の低背化が実現できる。
【００７３】
なお、本実施例においては、本明細書に記載した他の実施例と構成要素の名称付け（符号付け）を異にしている。以下には、本実施例１１（図１４）と前記実施例７（図１０）を用いて、名称付けの対応を記載する。
実施例１１（図１４）では、
（１）半導体チップ１１１がインターポーザ１１２の上側に搭載されている。すなわち、本発明の特徴である「導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置し、当該複数の金属塊で導電路を形成する」場所は、当該インターポーザ１１２の上側の面であり、かつ、当該半導体チップ１１１の下側の面でもある。
（２）このため、「第１の導電体」と「第１の金属塊」は当該半導体チップ１１１の下側の面に配置されている。また、「第２の導電体」と「第２の金属塊」は当該インターポーザ１１２の上側の面に配置されている。
（３）すなわち、当該インターポーザ１１２の上側（「第２主面」である）に「第２の導電体」と「第２の金属塊」が配置されていることになる。
一方、実施例７（図１０）では、
（１）半導体チップ１１１とインターポーザ１１２とで構成される半導体デバイス１１０は、半導体デバイス（あるいは配線基板）１１５の上側に搭載されている。すなわち、本発明の特徴である「導電体上に複数の『小さな』金属塊を配置し、当該複数の金属塊で導電路を形成する」場所は当該インターポーザ１１２の下側の面であり、かつ、当該１１５の上側の面でもある。
（２）このため、「第１の導電体」「第１の金属塊」は当該インターポーザ１１２の下側の面に配置されている。また、「第２の導電体」「第２の金属塊」は当該１１５の上側の面に配置されている。
（３）すなわち、当該インターポーザ１１２の下側（「第１主面」である）に「第１の導電体」と「第１の金属塊」が配置されていることになる。
上記説明のように、当該「インターポーザ」に注目すると、本実施例１１と前記実施例７とでは、「主面」、「導電体」、「金属塊」の場所と名称付けが異なっていることになる。
【００７４】
図１４（ａ）では、前記第１の半導体チップと前記第１のインターポーザとの間には、アンダーフィルとしての樹脂層１５５が充填され、接着強度を増大させている。また、図１４（ｃ）は図１４（ａ）の構成と類似しているが、同図（ｄ）に拡大表示するように、アンダーフィルとしての樹脂層１５４が、前記パッド１７０領域のみに限定して充填されている。
【実施例１２】
【００７５】
＜半導体インターポーザの形状−１＞
図１５は本発明の実施例１２であり、前記した半導体インターポーザの形状を示している。同図において、図１４と同一番号は同一構成要素を示している。同図において、前記第１のインターポーザ１１２の厚さは一様でなく、前記第１の半導体チップ１１１が搭載される領域の厚さが薄くなっており、窪み１８０を形成していることが特徴である。当該窪みは、異方性エッチングなどを用いて形成される。また、前記した配線用導電体は、前記第１のインターポーザの厚さが大きい領域から、厚さが小さい領域にかけて、段差に沿って設けられている。かかる配線用導電体の例を１８１で示す。本実施例においても、前記第１のインターポーザの表面領域の一部に、前記第１の半導体チップを「落とし込んで」搭載しているため、低背化に有効である。なお、低背化のために、前記第１のインターポーザの表面と裏面の両側から窪みを形成しても良い。
【実施例１３】
【００７６】
＜半導体インターポーザの形状−２＞
図１６は本発明の実施例１３であり、前記第１の半導体デバイスの高さをさらに低くできる実施例である。同図において、図１０と同一番号は同一構成要素を示している。同図（ａ）は前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスが積層された形態の構造断面図であり、同図（ｂ）は、これら２つの半導体デバイスを電気的接続している部分の拡大図である。前記した実施例７（図１０）とは異なり、本実施例では、第１のインターポーザ１９０の中央部分が除去されている。すなわち、前記第１の半導体チップは、その周辺領域が当該１９０で支えられている形態となっている。換言するならば、前記第１のインターポーザは、中央部に開口形状を有し、前記第１の半導体チップの中央部の領域が前記第１のインターポーザと接触していないことになる。かかる構成により、前記実施例７の「薄く加工されたインターポーザ部分」がなくなり、図１６（ａ）の「ｈ２」で示した高さをより低減することが可能となる。なお、同図（ａ）の構造断面図から明らかなように、本実施例では、前記第２の半導体チップの大きさが、前記第１の半導体チップの大きさよりも小さいという制限が付随している。しかしながら、前記第１の半導体デバイス１１０と前記第２の半導体デバイス１１５の構成や、前記第１のインターポーザ１９０第２のインターポーザ１１７の配線を適宜設計することにより、前記制限事項は回避できる。また、本段落での「第２の半導体デバイス」は、代替として、プリント基板あるいは半導体チップが搭載されたプリント基板などの配線基板であっても構わない。
【実施例１４】
【００７７】
＜半導体デバイスの実装−３＞
図１７は実施例１４を説明する図であり、図１６に示した半導体デバイス実装の製造フローを示す図である。同図において、図１１と同一番号は同一構成要素を示している。図１７（ａ）と図１７（ｂ）は前記第１のインターポーザ１９０を作製するプロセスを説明する図である。同図（ａ）において、１２４は前記第１のインターポーザ１９０を構成する第１の半導体基板で、１２５は当該第１のインターポーザの第１主面（図では下側の面）、１２６は当該第１のインターポーザの第２主面（図では上側の面）である。当該第１主面１２５の表面には前記第１の導電体１１３が、また、当該第２主面１２６の表面には配線用導電体１２７が設けられ、当該１１３と当該１２７とは貫通電極１２８により前記第１の半導体基板の厚さ方向（図では垂直方向）で接続されている。なお、図では当該貫通電極１２８を前記第１の半導体基板１２４から電気的に絶縁する構造は省略されている。次に、同図（ｂ）に構造断面図を示すように、当該第１のインターポーザ１９０の中央領域が異方性エッチングなどの周知の手法により除去され、開口形状２００が形成される。同図（ｃ）は、前記第１の半導体チップ１１１が前記第１のインターポーザ１９０の第２主面の表面に搭載された図である。同図（ｃ）に示すように、当該第１の半導体チップは、当該第１の半導体チップの周辺領域のみが、前記１９０の開口形状の周辺領域と機械的に接続されていることになる。また、当該第１のインターポーザは中央部分に設けられた開口のため、すなわち、前記した実施例７で示したような「薄く加工されたインターポーザ部分」が存在しないため、当該第１のインターポーザの機械的強度は低下することになる。しかしながら、当該第１の半導体チップを搭載することにより、積層構造全体が、いわゆる「モノコック構造」的な構造となり、機械的強度の低下を補正していることになる。１３０は当該第１の半導体チップの接続端子を、前記配線用導電体１２７へ接続するための接続手段であり、例えば、ボールグリッドアレイなどである。当該接続手段としては、これ以外に、周知のワイヤボンディングを用いても良い。２０１はアンダーフィルと称される樹脂層であり、接続手段１３０で前記第１の半導体チップ１１１が搭載されてから、当該接続手段の機械的強度を大きくするために設けられている。本実施例においては、当該アンダーフィルは前記第１の半導体チップと前記第１のインターポーザの機械的接続強度、および、前記した積層構造全体の機械的強度を増大させるために必須な構成要素となっている。同図（ｃ）において、１３は前記第１の導電体１１３の表面に設けられた前記第１の金属塊である。同図では、第１の導電体の各々の表面に３個の当該第１の金属塊が配置されていることが例示されている。同図（ｃ）に示した構造が前記第１の半導体デバイスの構造となる。
【００７８】
図１７（ｄ）は前記前記第２の半導体デバイス（図１６の１１５に相当）を構成する第２のインターポーザの構造を示す断面図である。同図（ｄ）において、１３２は前記第２のインターポーザを構成する第２の半導体基板で、１３５は当該第２のインターポーザの第１主面（図では下側の面）、１３６は当該第２のインターポーザの第２主面（図では上側の面）である。当該第２主面１３６の表面には前記第２の導電体１１８が、また、当該第１主面１３５の表面には外部接続用導電体１３３が設けられ、当該１１８と当該１３３とは貫通電極１３８により前記第２の半導体基板の厚さ方向（図では垂直方向）で接続されている。なお、図では当該貫通電極１３８を前記第２の半導体基板１３２から電気的に絶縁する構造は省略されている。また、前記第２の導電体１１８は、前記した配線用導電体１２７と同じように、当該第２のインターポーザでの配線用導電体をも兼ねている。同図（ｅ）は、前記第２の半導体チップ１１６が前記第２のインターポーザ１１７の第２主面の表面に搭載された図である。１４０は当該第２の半導体チップの接続端子を、前記配線用導電体を兼ねる前記第２の導電体１１８へ接続するための接続手段であり、例えば、ボールグリッドアレイなどである。当該接続手段としては、これ以外に、周知のワイヤボンディングを用いても良い。１４１はアンダーフィルと称される樹脂層であり、接続手段１４０で前記第２の半導体チップ１１６が搭載されてから、当該接続手段の機械的強度を大きくするために設けられている。当該アンダーフィルは前記第２の半導体チップ１１６での発熱による膨張を吸収したり、発熱を前記第２のインターポーザ側へ放熱させる機能を有している。この放熱効果を向上させるためには、前記アンダーフィル内に空気の泡が発生しないよう、真空中でアンダーフィルを構成する樹脂を流しこむこともある。同図（ｅ）において、１８は前記第２の導電体１１８の表面に設けられた前記第２の金属塊である。同図では、第２の導電体の各々の表面に３個の当該第２の金属塊が配置されていることが例示されている。同図（ｅ）において、前記外部接続用導電体１３３の表面には導電ボール１２０が配置され、プリント基板などから成る外部回路（図示せず）との電気的接続用に用いられる。同図（ｅ）に示した構造が前記第２の半導体デバイスの構造となる。
【００７９】
図１７（ｆ）は、同図（ｃ）の前記第１の半導体デバイスを、同図（ｅ）の前記第２の半導体デバイスに積層実装した構造断面を示している。同図（ｆ）において、１４３は導電路であり、前記第１の金属塊１３と前記第２の金属塊１８とを対向させ、高温雰囲気中の熱処理で溶融、再凝固させることにより形成されている。当該導電路の機械的接続強度を増大させるため、当該導電路の領域に樹脂層を流し込み、アンダーフィルとしても良い。また、当該樹脂層は当該導電路の領域だけではなく、前記第１のインターポーザと前記第２のインターポーザの間の領域に流しこんでも良い。同図（ｆ）に示されているように、前記第２の半導体チップの上側が、前記第１のインターポーザの開口形状（２００）の領域に入り込んだ形態となっている。また、前記第１のインターポーザの開口形状の領域であって、前記第２の半導体チップの上側表面との間の空隙（２０５で示す）に、熱伝導率の大きい樹脂を充填し、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの発熱を放熱させる構成も可能である。
【００８０】
なお、実施例１４においては、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスとが、半導体チップとインターポーザで構成されている場合が示された。かかる構成においては、前記第１の半導体デバイスの前記第１主面は、前記第１のインターポーザの前記第１主面と同じであり、同様に、前記第２の半導体デバイスの前記第２主面は、前記第２のインターポーザの前記第２主面と同じことになる。
【００８１】
図１６と図１７を用いて詳述した実施例１３と実施例１４では、共に、前記第２の半導体デバイスが前記第２の半導体チップと前記第２のインターポーザで構成されている場合が示された。しかしながら、これらの実施例では、前記第２の半導体デバイスの代替として、プリント基板あるいは半導体チップが搭載されたプリント基板などの配線基板を採用しても良い。
【実施例１５】
【００８２】
＜半導体デバイスの実装−４＞
図１８は実施例１５を説明する図であり、放熱効果が大きい構成に本発明を適用した例である。本実施例においては、前記第１の半導体デバイスと前記第２の半導体デバイスが共に半導体チップとインターポーザで構成され、かつ、共に「薄く加工されたインターポーザ部分」を設けることにより、放熱機構と組合せが容易になる利点がある。図１８（ａ）において、前記第１の半導体デバイス１１０が、前記第２の半導体デバイス１１５の上に積層化された構造２１０が示されている。当該１１０を構成する第１のインターポーザ２１１の指定された領域２１２（第１の半導体チップ２１３が搭載される領域）は、当該インターポーザの厚さが部分的に薄く加工されている。また、当該１１５を構成する第２のインターポーザ２１６の指定された領域２１７（第２の半導体チップ２１８が搭載される領域）も、当該インターポーザの厚さが部分的に薄く加工されている。領域２１２の部分には、前記第２の半導体チップ２１８が入り込む形態になっている。さらに、前記積層構造２１０の下側領域（すなわち、前記２１７に相当）には空間２１９が設けられていることになる。同図（ｂ）は前記積層構造２１０を配線基板２２０へ搭載した形態が示されている。前記した空間２１９には、放熱手段２２１が配置されている。かかる放熱手段は、熱伝導率の大きい材料（例えば、銅などの金属）の塊りで構成されていても良い。また、ヒートパイプや冷媒流路などの放熱手段を採用しても良い。本実施例では、前記第２のインターポーザの指定された領域の厚さを薄く加工することにより形成された空間２１９に放熱手段を組み合わせることに特徴があり、当該放熱手段を含む前記積層構造の低背化に大きく寄与できる。
【００８３】
前段落までには、金属塊を接合して導電路を形成する際に、樹脂などからなるアンダーフィルを設けることにより接合強度を増大させることが記載された。本段落では、このアンダーフィルについて記載する。アンダーフィルに用いられる樹脂の種類は多く、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、導体を含有した導電性樹脂などがある。また、特定の樹脂に対しても、粘度や融点などが異なる多くのグレードが存在する。本発明では、アンダーフィルに用いられる樹脂の種類やグレードなどには限定されない。例えば、熱硬化性樹脂内にハンダ粒子を混合させた材料を所要の領域に配置し、熱処理することにより、「導電体が存在する領域には溶融したハンダ粒子が集合して再凝固し、導電体が存在しない領域には樹脂のみが残り固化する」ような材料（プリアプライ樹脂とも称されている）がある。かかる特性を有する材料を、本発明に適用すれば、金属塊の形成とアンダーフィル樹脂の充填とが同時に達成されることになり、その効果は大きい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明によれば、低背で、かつ、高密度実装を容易に達成できる実装方法を提供できる。より具体的には、半導体インターポーザの採用によるインターポーザの機械的強度の確保、少なくとも２個から成る小さい金属塊を並列的に配置することによる電気的接続性の確保、ワイヤボンディングに必要とされた高さ方向の空間の排除などで、低背化の課題を解決できた。このため、携帯電話やデジタルカメラ以外にも、車載用機器、産業用機器など広範囲な分野にわたって、機器の軽量小型化は言うに及ばず、低消費電力化、高信頼化などと両立させることができ、利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００８５】
１、２                              インターポーザ
３                                  導電ボール
４                                  合計した厚さ
１０、３０、１１０                  第１の半導体デバイス
１１、３１、１２５、１３５          第１主面
１２、２２、１１３                  第１の導電体
１３、４１、４２、４３、５１、６１、７１、８１、８５、９１、１００、１０４
第１の金属塊
１５、３５、１１５                  第２の半導体デバイスあるいは配線基板
１６、１２６、１３６                第２主面
１７、１１８                        第２の導電体
１８、２３、５２、６２、７２、８２、８６、９２、１０１、１０５
第２の金属塊
２０、２４、２５、１１９、１４３    導電路
３２                                金属塊
４０                                マスク層
８３、８４、８７、８８              長径の方向
９３、９４                          長手方向
１０２、１０３、１０６、１０７      方向
１１１、２１３                      第１の半導体チップ
１１２、１５２、１９０、２１１      第１のインターポーザ
１１６、２１８                      第２の半導体チップ
１１７、１５３、２１６              第２のインターポーザ
１２０                              導電ボール
１２１、２１２、２１７              薄く加工されたインターポーザの部分
１２４                              第１の半導体基板
１２７、１７１、１８１              配線用導電体
１２８、１３８                      貫通電極
１３０、１４０                      接続手段
１３１、１４１、１５４、１５５、２０１        樹脂層（アンダーフィル）
１３２                              第２の半導体基板
１３３                              外部接続用導電体
１４４、２０５                      空隙
１５０                              絶縁層
１５１                              金属層
１６０                              第３の半導体デバイス
１６１、２２０                      配線基板
１７０                              パッド
１８０                              窪み
２００                              開口形状
２１０                              積層構造
２１９                              空間
２２１                              放熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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