(57)【要約】【課題】  実装に用いる接着材のはみ出しを防止ないし抑制することができ、その結果、導電部（配線）間のショートを防止ないし抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の半導体装置の製造方法は、第１導電部２１０と、これと対向する第２導電部３１０とが接合されてなる半導体装置の製造方法であって、前記第１導電部２１０上に、金属粒子を含む液状物を配置する液状物配置工程と、配置した液状物を焼成して焼結体を形成する焼成工程と、前記第１導電部２１０と前記第２導電部３１０とを前記焼結体を介在させる形にて接着材により接合させる接合工程とを含むことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電部と、前記第１導電部と対向する第２導電部とが接合されてなる半導体装置の製造方法であって、
前記第１導電部上に、金属粒子を含む液状物を配置する液状物配置工程と、
配置した液状物を焼成して焼結体を形成する焼成工程と、
前記第１導電部と前記第２導電部とを前記焼結体を介在させる形にて接着材により接合させる接合工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記液状物配置工程は、基材に対し前記第１導電部と同一パターンの溝部を形成する工程と、前記基材の溝部内に前記液状物を配置する工程と、該液状物と前記第１導電部とを位置合わせしながら、これら液状物と第１導電部とを当接させることにより、前記液状物を前記第１導電部側に転写させる工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記液状物配置工程に先立って、前記基材のうち液状物が配置される予定の領域に撥液処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記液状物配置工程は、前記第１導電部に対し前記液状物を液滴吐出法にて選択配置する液滴吐出工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記液状物配置工程に先立って、前記第１導電部に親液処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属粒子として、粒径５ｎｍ〜４０ｎｍのものを用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属粒子として、銀、銅、ニッケルのいずれかを用いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接合工程において、接着材としてはんだを用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【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、並びに半導体装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal data assistance）等の携帯性を有する電子機器の分野においては、機器の小型化・軽量化が進んでいる。これに伴って、上記電子機器に内蔵される配線基板への半導体部品等の高密度実装化が進められている。そこで、プラスチック、セラミック等の従来のパッケージ型の半導体部品に代えて、小型の半導体部品（半導体装置）を多く用いることによる、フリップチップ実装等の高密度実装方法が提案されている。
【０００３】
ところで、このような半導体部品の実装方法としては、バンプとしてはんだを形成し、熱によるハンダリフロー、又は超音波振動によって、上記はんだを溶融し、該配線と半導体部品とを電気的に接続する方法が例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１１９７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示された方法では、バンプとして配線上にめっきによりはんだを形成しているが、このようなはんだによるバンプは、その高さ制御が困難となる場合がある。また、はんだの溶融時に、該はんだがバンプ外側にはみ出すことにより、隣接する導電部間（配線間）でショートしてしまう場合もある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線基板上に半導体部品を実装する際、或いは複数の半導体部品を積層する際に、バンプの高さ制御が容易となるとともに、実装に用いる接着材のはみ出しを防止ないし抑制することができ、その結果、導電部（配線）間のショートを防止ないし抑制することが可能な半導体装置の製造方法、並びに半導体装置、電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、第１導電部と、これと対向する第２導電部とが接合されてなる半導体装置の製造方法であって、前記第１導電部上に、金属粒子を含む液状物を配置する液状物配置工程と、配置した液状物を焼成して焼結体を形成する焼成工程と、前記第１導電部と前記第２導電部とを前記焼結体を介在させる形にて接着材により接合させる接合工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
このような製造方法によると、バンプとなる金属粒子の焼結体は多孔性を示すため、該孔内部に接着材が浸透し易くなり、その結果、接着材が導電部からはみ出すことによる導電部間のショートが生じ難くなる。また、はんだによるバンプ形成に比して、上記焼結体によるバンプ形成は高さ制御が容易となる。したがって、本発明によれば信頼性の高い半導体装置を提供することができるようになる。
【０００８】
本発明の製造方法において、前記液状物配置工程は、基材に対し前記第１導電部と同一パターンの溝部を形成する工程と、前記基材の溝部内に前記液状物を配置する工程と、該液状物と前記第１導電部とを位置合わせしながら、これら液状物と第１導電部とを当接させることにより、前記液状物を前記第１導電部側に転写させる工程とを含むものとすることができる。このような方法により、第１導電部に対して簡便且つ確実に焼結体を形成することができるようになる。なお、液状物を配置するに先立って、前記基材のうち液状物が配置される予定の領域に撥液処理を施すものとすれば、基材の溝部に形成した液状物を容易に第１導電部側に転写できるようになる。
【０００９】
一方、本発明の製造方法において、前記液状物配置工程は、第１導電部に対し前記液状物を液滴吐出法にて選択配置する液滴吐出工程を含むものとすることができる。このような液滴吐出工程は、インクジェットヘッドを備えたインクジェット装置（液滴吐出装置）により行うことができ、該液滴吐出法によれば、第１導電部に対して液状物を確実に定点配置することができるようになる。なお、液状物を配置するに先立って、第１導電部に親液処理を施すものとすれば、液状物を一層確実に定点配置できるようになる。
【００１０】
前記金属粒子としては、例えば粒径５ｎｍ〜４０ｎｍのものを用いることができる。粒径が５ｎｍ未満の場合は、焼結時に体積収縮率が大きくなり、所望の大きさの焼結体を得るためには液滴吐出回数を増す必要があり、４０ｎｍを超えると、液滴吐出装置で均一に吐出できない場合がある。
【００１１】
また具体的には、金属粒子として銀、銅、ニッケルのいずれかを用いることができる。このような金属粒子は、特に接着材として用いるろう材（はんだ）に比して融点が高いため、焼結体たるバンプが接合工程において溶融することなく、バンプの高さが溶融により変化してしまうことを防止できるようになる。
【００１２】
なお、本発明は配線基板上に半導体部品を実装して半導体装置を製造する場合、或いは半導体部品を積層して積層型半導体装置を製造する場合に適用することができる。具体的には、配線基板に形成された導電部と半導体部品（半導体チップ）に形成された導電部とを接合する際に、複数の半導体部品（半導体チップ）に形成された導電部同士を接合する際に、本発明を適用することができる。
【００１３】
本発明の製造方法において、前記接着材としてはんだを用いることができる。はんだは融点が低いため、上記のような金属粒子の焼結体をバンプとして用いれば、該はんだの導電部からのはみ出しを効果的に防止できる。なお、はんだの中でも、特に人的被害を考慮すれば無鉛はんだを用いることが好ましい。
【００１４】
次に、上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、上述した本発明の製造方法により得られたことを特徴とする。このような半導体装置は導電部の接合性が良好で、隣接する導電部間のショート発生もなく、信頼性の高いものとなり、これを備える電子機器も非常に信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。また、図１中に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｙ座標及びＺ座標が紙面に対して平行となるように設定され、Ｘ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。
【００１６】
まず、半導体部品たる半導体チップを配線基板上に実装する工程を含む半導体装置の製造方法について説明する。
図１は、本実施形態の製造方法によって得られる半導体装置であって、配線基板上に半導体チップを実装してなる半導体装置について示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の半導体装置５００は、配線基板３００に形成された配線部（導電部）３１０と、半導体チップ２００に形成された導電部２１０とが対向して配置されてなり、これら配線部３１０と導電部２１０とが接着材層２５０を介して接合された構成を有している。
【００１７】
以上のような構成の半導体装置５００は、以下のような方法により製造することができる。
つまり、半導体チップ２００の導電部２１０上に、金属粒子を含む液状物を配置し、これを焼成することで焼結体を形成するとともに、該焼結体が付与された導電部２１０と、配線基板３００の配線部３１０とを、焼結体を介在させながら接着材により接合させることで、半導体装置５００を得るものとしている。本実施形態の製造方法の概略は以上の如くであるが、以下、各工程について詳しく説明する。
【００１８】
＜液状物配置工程及び焼結工程＞
半導体チップ２００の導電部２１０上に液状物を配置する工程で、転写技術を用いている。図２は液状物配置工程について示す図である。
まず、図２（ａ）に示すように、シリコンからなる基材１５０を用意し、これに異方性エッチングを利用してＶ字状の溝部１６０を形成する。なお、溝部１６０は、半導体チップ２００の導電部２１０と同一のパターンにて形成される。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、インクジェット装置（液滴吐出装置）を用いた液滴吐出法により、基材１５０の各溝部１６０に液状物１８０を吐出する。具体的には、液状物１８０として、粒径５ｎｍ〜４０ｎｍの銀微粒子からなる金属粒子を、分散媒（例えば有機系または水系）分散したものを調製した後、これをインクジェットヘッド１７０から選択吐出するものとしている。なお、金属粒子としては、銀微粒子の他、銅微粒子、或いはニッケル微粒子を用いることもできる。また、吐出に先立って、基材１５０の溝部１６０内に撥液処理を施すものとしており、ここでは４フッ化メタン、テトラフルオロメタン、もしくは四フッ化炭素を処理ガスとするプラズマ処理によって、溝部１６０内面をフッ化処理するものとしている。
【００２０】
そして、図２（ｃ）のように液状物１８０が基材１５０の溝部１６０に入り込んだ状態で、図２（ｄ）に示すように、該基材１５０に対して半導体チップ２００を接近させる。具体的には導電部２１０と液状物１８０が当接するように、基材１５０及び半導体チップ２００を位置合わせしつつ接近させるものとしている。次に、図２（ｄ）の状態で１５０℃〜１８０℃の条件下、焼成を行うことで、銀微粒子を焼結させ、その後、基材１５０を半導体チップ２００から離間させて、図２（ｅ）に示すような各導電部２１０に焼結体１８１を有する半導体チップ２００を得るものとしている。
【００２１】
＜接合工程＞
続いて、以上のような半導体チップ２００を配線基板３００上に実装する。ここでは、導電部２１０と配線部３１０とを、上記焼結体１８１を介在させる形にて、接着材により接合するものとしている。
【００２２】
具体的には、図３（ａ）に示すように、配線部３１０を形成した配線基板３００を用意し、該配線部３１０上にはんだ（接着材）３２０を形成する（図３（ｂ））。その後、図２（ｅ）に示した焼結体１８１を有する半導体チップ２００を配線基板３００に接近させ、接合を行う。ここでは、該半導体チップ２００の導電部２１０と配線基板３００の配線部３１０とを位置合わせしながら接合させるものとしている。
【００２３】
以上のような接合工程により、図２（ｄ）に示す配線基板３００上に半導体チップ２００が接着材２５０を介して実装されてなる半導体装置５００が製造される。
【００２４】
なお、半導体チップ２００は、図４に示すように、シリコン基板２０１上に形成されたＳｉＯ２からなる第１絶縁層２０３及びＳｉＮからなる第２絶縁層２０４内に島状の導電部を有してなるものである。該導電部は、アルミニウムからなる第１導電層２０２上にＮｉ、ＴｉＷ、Ｔｉ、ＴｉＷ−Ａｕ又はＴｉＰｔ−Ａｕからなる第２導電層２０５、及びＮｉ、Ｃｕ又はＡｕからなる第３導電層２０６を有してなる。
【００２５】
また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように基材１５０上に撥液層１６１を形成し、その溝部１６０に液状物１８０を充填した状態で、半導体チップ２００を接近させ、液状物１８０を半導体チップ２００側に転写した後に焼成を行うものとしている（図４（ｂ））。しかしながら、例えば図５に示すように、半導体チップ２００と基材１５０とを貼合せた状態で、つまり貼合せ方向に押圧力が付与された状態で、焼成を行うものとしても良い。つまり、基材１５０の溝部１６０に液状物１８０を配置し（図５（ａ））、半導体チップ２００を接近させ、その状態で液状物１８０を焼成して焼結体１８１を形成（図５（ｂ））した後、半導体チップ２００を基材１５０から離間させるものとしても良い。
【００２６】
さらに、本実施形態では、基材１５０上に配置した液状物１８０（又は焼結体１８１）を半導体チップ２００に転写するものとしているが、例えば図６に示すように、半導体チップ２００の導電部２１０の表層を撥液処理することにより撥液部２０７を形成した後、該導電部２１０上に直接液状物１８０を形成するものとしても良い。具体的には、図６（ａ）に示すようなインクジェットヘッド１７０を有するインクジェット装置（液滴吐出装置）により液状物１８０の定点配置を行い、その後、焼成を行うことで焼結体１８１を形成するものとしても良い（図６（ｂ））。
【００２７】
また、本実施形態では、図７に示すように、配線基板３００の配線部３１０に、半導体チップ２００に形成した焼結体１８１を全て覆い尽くすことができる量のはんだ（接着材）３２０を塗布して（図７（ａ））、その後、接着を行っているが（図７（ｂ））、例えば図８（ａ）に示すように、塗布するはんだ３２０の量が少ない場合は、図８（ｂ）に示すように焼結体１８１の下部のみにはんだ３２０が浸透することとなる。
【００２８】
次に、半導体チップ同士を実装して、積層型の半導体装置（積層型半導体装置）を製造する実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の半導体装置の製造方法に用いる半導体実装装置の外観構成を模式的に示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）は半導体実装装置に備えられたスペーサー機構の上面図である。図１０（ｃ）は、半導体チップの実装面を模式的に示す図である。
半導体実装装置５０は、図９に示すように、上加圧板１４（押圧手段）とこの上加圧板１４に対向配置された下加圧板１６（押圧手段）と、半導体チップ間を所定間隔に保持するスペーサー機構とを備えている。
【００２９】
上加圧板１４は、略直方体状に形成され、実装する半導体チップ３０を吸着保持する吸着ツール（保持手段）と、吸着ツールによって吸着保持した半導体チップ３０を加熱するヒータ等の加熱機構（図示省略）とを備えている。
【００３０】
吸着ツールは、上加圧板１４の下面に円形状に開口された複数の開口部と、この開口部から上加圧板１４内部を貫通する貫通孔とから構成されている。この貫通孔によって減圧ポンプ（図示省略）と開口部とが連通され、減圧ポンプを駆動することにより、貫通孔内部が真空引きされており、半導体チップ３０を真空吸着することができるようになっている。ここで、吸着ツールを構成するノズル開口部は、直径が約６．５ｍｍに形成されている。加熱機構を構成するヒータは、上加圧板１４の内部に設けられ、２００℃〜４５０℃程度の温度範囲で任意の温度設定が可能となっている。本実施形態においては、ヒータにより吸着ツールを２６０℃付近まで上昇させている。
【００３１】
また、上加圧板１４は、上下移動機構（図示省略）に接続されており、上下移動機構を駆動することによってＺ軸方向に昇降移動することができるようになっている。
さらに、上下移動機構は、Ｘ−Ｙ移動機構（図示省略）に接続されており、Ｘ−Ｙ移動機構を駆動することによってＸ軸方向、Ｙ軸方向への移動が可能となっている。従って、上下移動機構に接続されている上加圧板１４は、Ｘ−Ｙ移動機構の移動に伴って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動が可能となっている。このように、上加圧板１４は、ＸＹＺ軸方向に移動自在に構築されている。
【００３２】
下加圧板１６は、上加圧板１４と対向して設置され、略直方体状に形成されている。また上記上加圧板１４と同様に、下加圧板１６は、実装する半導体チップ３０を吸着保持する吸着ツールと、吸着ツールによって吸着保持した半導体チップ３０を加熱するヒータ等の加熱機構とを備えている。
【００３３】
吸着ツールは、下加圧板１６の上面に円形状に開口された複数の開口部と、この開口部から上加圧板１４内部を貫通する貫通孔とから構成されている。この貫通孔によって減圧ポンプ（図示省略）と開口部とが連通されており、減圧ポンプを駆動することにより、貫通孔内部が真空引きされ、半導体チップ３０を真空吸着することができるようになっている。吸着ツールを構成するノズル開口部は、直径が約６．５μｍに形成されている。
加熱機構を構成するヒータは、上加圧板１４の内部に設けられ、２００℃〜４５０℃程度の温度範囲で任意の温度設定が可能となっている。本実施形態においては、ヒータにより吸着ツールを２６０℃付近まで上昇させている。これにより、上加圧板１４及び下加圧板１６に挟持される一対の半導体チップを両（上下）方向から加熱することができるようになっている。
【００３４】
次に、スペーサー機構について図９、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して詳細に説明する。
スペーサー機構は、図９、図１０（ａ）に示すように、略直方体状から形成される下加圧板１６に隣接して設置されている。具体的には、スペーサー機構は、下加圧板１６に載置される半導体チップの平面形状の辺の数に対応して設けられている。従って、本実施形態においては、半導体チップは４辺からなる矩形状で構成されているため、４つのスペーサー機構が、半導体チップ３０，４０を囲むようにして半導体チップの平面形状の辺と平行に設置されている。
【００３５】
スペーサー機構は、基台２６と、スペーサー支持台３４と、スペーサー支持台３４上に設置されるスペーサー駆動モータ２４とボールねじ２８とスペーサー２２（間隔規制手段）とを備えている。
基台２６上には、基台２６と同様の形状をしたスペーサー支持台３４が載置されている。そして、基台２６及びスペーサー支持台３４の後方側面に、上下移動機構４２が立設して取り付けられ、この上下移動機構４２の駆動により、スペーサー支持台３４のＺ軸方向の昇降移動が可能となっている。
また、スペーサー支持台３４上の後方には、スペーサー駆動モータ２４が設置されている。そして、スペーサー駆動モータ２４の前方には、ボールねじ２８を介してスペーサー２２が設置されている。
【００３６】
スペーサー２２は、熱伝導性金属若しくはセラミックス又はこれらを含有する材料から形成されている。熱伝導性金属としては、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属が挙げられる。
また、スペーサー２２の各々は、図１０（ａ）に示すように、台形形状に形成されるとともに、台形形状の平行に設けられる挿入側の一辺は、半導体チップ３０の平面形状の辺よりも若干短く形成されている。一方、台形形状の平行でない対向する２辺は、挿入側に向かってテーパー状に形成されている。このように、スペーサー２２の挿入側の一辺を半導体チップの挿入する領域に対応する辺より短く設定することにより、４つのスペーサを同時に半導体チップ３０の挿入領域３２に挿入した場合に、隣接するスペーサー２２と接触させずに挿入領域３２まで挿入することができるようになっている。また、スペーサー２２の平行ではない対向する２辺をテーパー状とすることにより、平行に形成した場合と比較して、スペーサー２２と挿入領域３２との接触面積を大きくすることができるようになっている。
【００３７】
続けて、スぺーサー機構の動作について説明する。
まず、スペーサー機構のスぺーサー支持台に設置されるスペーサー駆動モータ２４を駆動させ、スぺーサー駆動モータに接続されるボールねじ２８を伸長させる。これにより、ボールねじ２８の先端に接続されるスペーサー２２は、Ｙ軸方向に移動可能となる。具体的には、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、スペーサーは、半導体チップ３０に設けられる貫通電極３６と半導体チップ３０の外周との間の挿入領域３２に移動可能となる。これにより、実装される１段目の半導体チップ３０と半導体チップ４０との間を所定間隔に維持できるようになっている。
【００３８】
このときに挿入するスペーサー２２は、半導体チップ３０の貫通電極３６とは直接接触しない領域まで挿入することが好ましい。また、スペーサー支持台には、ヒータが内設されており、スペーサーが半導体チップ３０，４０間の挿入領域３２に挿入した段階で、スペーサー２２の先端部から、半導体チップ３０の貫通電極１２ａの先端部に形成される接着材（はんだ）に熱が伝導するようになっている。これにより、上加圧板１４及び下加圧板１６のヒータによるＺ軸方向の熱伝導だけでなく、スペーサー２２のヒータ４６によるＹ軸方向からの熱伝導により上記接着材を溶融することが可能となっている。なお、接着材は、一方の貫通電極１２ｂ側に形成した焼結体１８１中に、他方の貫通電極１２ａ側に形成した接着材（はんだ）３２０が浸透してなる構成を有している。
【００３９】
一方、上記スペーサー駆動モータを反転駆動させ、ボールねじ２８を伸縮させることによって、スペーサーはＹ軸方向に移動可能となる。これにより、半導体チップ３０，４０間に挿入したスペーサー２２をスペーサー支持台３４に収納することができるようになっている。
【００４０】
このようにして、１段目の半導体チップの実装が終了すると、２段目の半導体チップの実装行程に移行する。まず、スペーサー機構の後方側面に立設される上下移動機構４２を駆動させることによって、上下移動機構４２に取り付けられているスペーサー支持台３４をＺ軸方向に上昇させる。具体的には、既に実装された１段目の半導体チップ３０の実装面３０ａ（図１２（ａ）参照）と、挿入するスペーサー２２の下面との高さが略同じとなる高さまでスペーサー２２を上昇させる。これにより、２段目、３段目…とＺ軸方向に半導体チップを実装する場合にも、実装する半導体チップの高さに合わせて、スペーサー２２を挿入することができるようになっている。続けて、１段目の半導体チップ実装時のスペーサー２２の動作と同様の動作により、２段目の半導体チップ間にスペーサー２２を挿入する。スペーサー機構がこのような動作を繰り返すことにより、３段目、４段目…に実装される半導体チップとの間隔を所定間隔に維持した状態で実装することができる。
【００４１】
次に、上記半導体実装装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態では、はんだを塗布した半導体チップと、焼結体を形成した半導体チップとを接近させ、互いの貫通電極を接触させることで、接着材２５０を介した各半導体チップの積層が行われる。
【００４２】
以下、具体的な工程について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１、図１２においては、下加圧板１６にはインターポーザ１が配置され、このインターポーザ１上に半導体チップ４０が実装されているが、かかる形成工程については省略している。また、本実施形態においては、一対の半導体チップ３０，４０に、４方からスペーサー２２を挿入しているが、４つのスペーサー２２は同様の動作等をするため、以下の説明においては１つのスペーサー２２のみの動作等を説明している。
【００４３】
まず、Ｘ−Ｙ移動機構により半導体実装装置５０に設けられている半導体チップ供給部に上加圧板１４を移動させ、半導体チップ供給部に載置されている複数の半導体チップ３０を吸着ツールによって吸着保持する（図示省略）。そして、図１１（ａ）に示すように、半導体チップ３０を吸着保持した状態で実装位置まで上加圧板１４を移動させ、位置合わせを行う。ここで、実装位置とは、インターポーザ１に実装された半導体チップ４０の貫通電極１２ｂの各々に、上記吸着保持した半導体チップ４０の貫通電極１２ｂの各々を対応させた位置である。
【００４４】
次に、スペーサー駆動モータ２４の駆動により、図１１（ｂ）に示すように、半導体チップ４０上の挿入領域３２までスペーサー２２を移動する。このとき、スペーサー２２は、半導体チップ４０に形成される貫通電極１２ｂと接触しないように挿入領域３２まで挿入させる。また、半導体チップ３０の貫通電極１２ａが形成されていない辺に対応するスペーサー２２は、上記挿入領域３２を超えて、半導体チップ３０の中央部まで挿入することも可能である。なお、スペーサー２２は、半導体チップ３０，４０の平面形状の各辺に対して、略垂直方向からスペーサー２２を挿入し、さらには、半導体チップ３０，４０の平面に対して水平となるように挿入することが好ましい。
次に、図１１（ｂ）に示すように、上下移動機構の駆動により、実装位置に設定された上加圧板１４を下加圧板１６に載置される半導体チップ４０に向かって下降させる。
【００４５】
次に、図１１（ｃ）に示すように、半導体チップ３０の貫通電極１２ａの先端部に形成したはんだ３２０を、下加圧板１６に載置された半導体チップ４０の対応する貫通電極１２ｂの各々に当接させる。なお、半導体チップ４０の貫通電極１２ｂには、焼結体１８１が形成されている。
【００４６】
そして、さらに上記上加圧板１４を降下させて、つまり半導体チップ３０をＺ軸方向に加圧して、半導体チップ３０の貫通電極１２ａの先端部に形成したはんだ３２０と半導体チップ４０の貫通電極１２ｂに形成した焼結体１８１とを圧着させる。このときに、スペーサー２２は、図１１（ｃ）に示すように、半導体チップ３０と半導体チップ４０とに挟持された状態となっている。なお、加圧方法は、一括して押圧力を加える加圧方法や、段階的に押圧力を上げる加圧方法、連続的に押圧力を上げる加圧方法、押圧してその押圧力を一時保持しその後押圧力を上げるＳ字加圧など、さまざまな加圧方法で加圧することも好ましい。
【００４７】
加圧と同時に、上加圧板１４及び下加圧板１６に内設されたヒータにより、半導体チップ３０，４０の貫通電極１２ａ，１２ｂを加熱し、これにより、貫通電極１２ａ上のはんだ３２０を溶融する。このようにして、加圧、加熱工程により、一対の半導体チップ３０，４０を固着させる。
【００４８】
次に、図１１（ｄ）に示すように、一対の半導体チップを加圧、加熱し、実装が終了した後、まず、上加圧板１４は、吸着保持している半導体チップ３０を離脱させる。そして、上下移動機構の駆動により、上加圧板１４を上昇させて、上加圧板１４から半導体チップ３０を離反させる。
続けて、上加圧板１４の上昇により、半導体チップ３０，４０の加圧状態が解除された後、スペーサー駆動モータ２４の駆動により、スペーサー２２をＹ軸方向に移動させる。
即ち、半導体チップ３０，４０とに挟持されていたスペーサー２２を離反させ、スペーサー機構に収納させる。なお、半導体チップ３０，４０間からスペーサー機構までスペーサー２２を退避させるタイミングとしては、上加圧板１４が上昇する前に、即ちスペーサー２２が半導体チップ３０，４０とに挟持された状態において行うことも可能である。
【００４９】
次に、別の半導体チップを半導体チップ３０上に積層するために、半導体チップを補充する。図１２（ａ）に示すように、半導体チップ供給部に載置されている半導体チップ２０を上加圧板１４の吸着ツールによって吸着保持（図示省略）し、実装位置まで上加圧板１４を移動させる。
続けて、スペーサー機構に設けられた上下移動機構４２により、スペーサー支持台３４を所定の高さまで上昇させる。ここで所定の高さとは、半導体チップ４０に積層された半導体チップ３０の実装面３０ａと同じになるような高さである。
次に、スペーサー駆動モータ２４の駆動により、図１２（ａ）に示すように、半導体チップ３０上の挿入領域３２までスペーサー２２を移動させる。
【００５０】
次に、図１２（ｂ）に示すように、実装位置に設置された上加圧板１４を、上下移動機構の駆動することにより、半導体チップ３０に向かって下降させる。そして、さらに上記上加圧板１４を降下させて、つまり半導体チップ２０をＺ軸方向に加圧して、半導体チップ２０の貫通電極１２ｃの先端部に形成したはんだ３２０と半導体チップ３０の貫通電極１２ａ上に形成した焼結体１８０とを圧着させる。このときに、スペーサー２２は、図１２（ｂ）に示すように、半導体チップ２０と半導体チップ３０とに挟持された状態となっている。
その他の工程については、上記半導体チップ３０を半導体チップ４０に実装したときに説明した工程と同様であるため、説明を省略する。このように、上記工程を繰り返すことにより、複数層の半導体チップが積層された３次元実装の半導体装置を形成することができる。
【００５１】
図１３は、積層型半導体装置を示す概略断面図である。
半導体装置６０は、インターポーザ１と、このインターポーザ１上に積層された複数の半導体チップ４０，３０，２０，１０とを備えている。
半導体チップ４０，３０，２０，１０は、半導体チップ本体１１と半導体チップ本体１１に複数形成された貫通電極１２とを有している。この複数の貫通電極１２の各々は、半導体チップ本体１１を貫通し、その先端部を半導体チップ４０，３０，２０，１０の能動面１８側に突出するようにして形成されている。そして、能動面１８側に突出して形成される貫通電極１２の先端部には、金属酸化物粒子たる酸化亜鉛粒子を含む接着材２５０が形成されている。
【００５２】
このような構造を有する半導体チップ４０，３０，２０，１０の各々の能動面１８側を下にして、上記接着材２５０を介して半導体チップ４０，３０，２０，１０の貫通電極１２の各々に電気的に接続している。なお、上記半導体装置６０では、半導体チップを４層に積層した形態について説明したが、この積層は何層であってもよい。
【００５３】
次に、本実施形態の半導体装置５００（半導体装置６０）を備えた電子機器の例について、図１４を参照して説明する。図１４は、携帯電話２０００の斜視図である。上述した半導体装置５００（半導体装置６０）は、操作部２００１と、表示部２００２とを有し、表示部２００２の内部に回路基板２１００が配置されている。回路基板２１００上には上記の液晶装置１００が実装されている。そして、表示部２００２の表面において上記液晶パネル１１０を視認できるように構成されている。
【００５４】
なお、上述した半導体装置５００（半導体装置６０）は、携帯電話２０００以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。
【００５５】
なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含むものである。例えば、本実施形態では、半導体チップ２００上に焼結体１８１を形成し、配線基板３００上にはんだ３２０を形成して接合を行っているが、半導体チップ側にはんだを形成し、配線基板側に焼結体を形成するものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】半導体装置の一実施形態を模式的に示す図。
【図２】図１の半導体装置の製造工程の一例を示す説明図。
【図３】図２に続く製造工程を示す説明図。
【図４】接合工程について詳しく示す説明図。
【図５】接合工程の一変形例について示す説明図。
【図６】液状物配置工程の一変形例について示す説明図。
【図７】はんだ量と接合状態について詳しく示す説明図。
【図８】はんだ量と接合状態について詳しく示す説明図。
【図９】半導体実装装置の外観構成を模式的に示す図。
【図１０】同、スペーサー機構を上面から示した図。
【図１１】積層型半導体装置の製造工程の一例を示す説明図。
【図１２】図１１に続く製造工程を示す説明図。
【図１３】積層型半導体装置の一例を模式的に示す図。
【図１４】本発明に係る電子機器の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
２００…半導体チップ、２１０…導電部（第１導電部）、３００…配線基板、３１０…配線部（第２導電部）、５００…半導体装置
【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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