(57)【要約】【課題】  三次元実装構造を有する半導体装置において、半導体チップ同士間及び半導体チップと基板との間に、安定したギャップを確保することができる半導体装置、半導体装置の製造方法および電子機器を提供する。【解決手段】  基板１０上に積み重ねられた第１半導体チップ２０と、第１半導体チップ２０上に積み重ねられた第２半導体チップ３０とを有し、基板１０の上面と第１半導体チップ２０の下面との平行状態を維持するためのものである第１突起１１が、基板１０の上面に設けられており、第１半導体チップ２０の上面と第２半導体チップ３０の下面との平行状態を維持するためのものである第２突起２１が、第１半導体チップの上面に設けられていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも２つの半導体チップを積み重ねた構造を有してなる半導体装置であって、
前記基板上に積み重ねられた第１半導体チップと、
前記第１半導体チップ上に積み重ねられた第２半導体チップとを有し、
前記基板の第１半導体チップ側の面と前記第１半導体チップの基板側の面との平行状態を維持するためのものである第１突起が、該基板の第１半導体チップ側の面及び該第１半導体チップの基板側の面のいずれか一方に設けられており、
前記第１半導体チップの第２半導体チップ側の面と前記第２半導体チップの第１半導体チップ側の面との平行状態を維持するためのものである第２突起が、該第１半導体チップの第２半導体チップ側の面及び該第２半導体チップの第１半導体チップ側の面のいずれか一方に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１半導体チップ及び第２半導体チップは、該第１半導体チップ及び第２半導体チップそれぞれの外周近傍に配置された複数の端子によって、前記基板に電気的及び機械的に接合されており、
前記第１突起及び第２突起は、前記第１半導体チップ又は第２半導体チップの平面において、前記複数の端子よりも内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１突起及び第２突起は、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１突起及び第２突起は、絶縁性のある樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１突起及び第２突起は、熱可塑性のある樹脂からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１突起は、該第１突起が設けられている物の構成材料と同一の材料からなり、
前記第２突起は、該第２突起が設けられている物の構成材料と同一の材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１突起及び第２突起は、半導体材料からなるギャップ確保部と、該ギャップ確保部の上面に設けられた絶縁性及び弾性を有する材料からなる封止部とを有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１半導体チップ及び第２半導体チップそれぞれの一方面は、回路が設けられた回路面となっており、
前記第１半導体チップに設けられた第１突起又は第２突起は、該第１半導体チップにおける前記回路面とは反対側の面に配置されており、
前記第２半導体チップに設けられた第２突起は、該第２半導体チップにおける前記回路面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記基板に設けられた第１突起は、該基板における前記第１半導体チップ及び第２半導体チップの実装領域よりも狭い領域において設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１突起及び第２突起の少なくとも一方は、封止用の樹脂が前記第１半導体チップ及び第２半導体チップの回路面を覆うように配置されるときの該樹脂の流れ方向とほぼ同一方向に長手方向が配置された長手形状を有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
基板上に少なくとも２つの半導体チップを積み重ねた構造を有してなる半導体装置の製造方法であって、
前記基板の平面と前記半導体チップの平面とが接触しない構造となるように、該基板の該半導体チップ側の平面に第１突起を設ける工程と、
前記半導体チップの平面同士が接触しない構造となるように、少なくとも１つの該半導体チップの平面に第２突起を設ける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１２】
前記第２突起は、前記半導体チップを作成する工程におけるウエハの薄型化処理の時に、該ウエハを特定領域についてエッチングすることで形成されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１突起は、前記基板の平面の特定領域についてエッチングすることで形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１突起及び第２突起は、前記エッチングによって形成された突起の上面に、液状体を塗布することで、絶縁性及び弾性のある部材を該上面に形成させる、工程を有して製造されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記液状体の塗布は、液状体を液滴として吐出する液滴吐出方式と、印刷法とのうちのいずれかを用いて行うことを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体装置、又は請求項１１から１５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を、有してな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、半導体装置の製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal date assistance）等の携帯性を有する電子機器、センサ、マイクロマシン、及びプリンタのヘッド等の機器の小型・軽量化を図るため、その内部に設けられる半導体チップ等の各種の電子部品を小型化する研究・開発が盛んに行われている。
【０００３】
電子部品の小型化を図るための技術として、ＣＳＰ（Chip Scale Package）技術及びＷ−ＣＳＰ（Wafer level Chip Scale Package）技術が有望視されている。ＣＳＰ技術はパッケージの面積がウエハ状態にある個々のチップと同程度である半導体チップ（半導体装置）を製造する技術である。また、Ｗ−ＣＳＰ技術とはＣＳＰ技術と同様なパッケージ面積を有する半導体チップを製造する技術であるが、ウエハの状態において一括して再配置配線（再配線）及び樹脂封止を行ってから個々の半導体チップに分離する技術である。これらの技術においては、通常チップ又はウエハの薄板化が行われるため、パッケージング後の半導体チップの厚みも低減することができる。
【０００４】
半導体チップは薄板化技術の発達によって更なる高集積化が可能となり、近年、複数の半導体チップを積層させた状態で実装する三次元実装技術が案出されている。これは、同様の機能を有する薄板化した半導体チップ同士又は異なる機能を有する薄板化した半導体チップを積層し、対向する半導体チップにそれぞれ備えられた接続端子同士をハンダ接合して各半導体チップ間の電気的接続をとるものである。対向する接続端子同士のハンダ接合は、対向する接続端子の間にハンダを介在させ、このハンダを加熱溶解し、溶解したハンダを常温で再固化させて接合する。これによって、積層された半導体チップは電気的に接合され、半導体チップの高密度実装を実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来においては、積層された半導体チップ同士の離間間隔（ギャップ）を確保するために、その半導体チップ同士の接合面に、ペーストを散点状に塗布して硬化させたパンプを形成したものが考え出されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１５５１号公報（第１４−１５頁、第２７図）
【特許文献２】特開２００３−１７９２００号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の三次元実装技術では、半導体チップは薄板化及びギャップの低減化などにより、その半導体チップの反り（曲がり）が問題となる。すなわち、半導体チップの薄板化に伴ってその半導体チップの反りが大きくなり、半導体チップ同士又は半導体チップと基板とが接触して短絡などが生じるおそれがある。
【０００７】
また、上記特許文献２の技術では、半導体チップ同士のギャップは確保できるが、基板と半導体チップとの間のギャップを確保することができない。さらに、上記特許文献２の技術では、ギャップを確保するためのバンプが接合面において散点状に配置されているので、その接合面を樹脂封止するときにそのバンプが封止用の樹脂のギャップ中への流入を阻害し、その接合面の隅々まで良好に樹脂封止することが困難となる。これにより、上記特許文献２の技術では、製造コストの上昇及び信頼性の低下などを招くおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、三次元実装構造を有する半導体装置において、半導体チップ同士間及び半導体チップと基板との間に、安定したギャップを確保することができる半導体装置、半導体装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、三次元実装構造を有する半導体装置において、半導体チップ同士間及び半導体チップと基板との間に、安定したギャップを確保することができ、樹脂封止を安定に且つスムーズに行うことができて信頼性を簡便に高めることができる半導体装置、半導体装置の製造方法および電子機器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に、本発明の半導体装置は、基板上に少なくとも２つの半導体チップを積み重ねた構造を有してなる半導体装置であって、前記基板上に積み重ねられた第１半導体チップと、前記第１半導体チップ上に積み重ねられた第２半導体チップとを有し、前記基板の第１半導体チップ側の面と前記第１半導体チップの基板側の面との平行状態を維持するためのものである第１突起が、該基板の第１半導体チップ側の面及び該第１半導体チップの基板側の面のいずれか一方に設けられており、前記第１半導体チップの第２半導体チップ側の面と前記第２半導体チップの第１半導体チップ側の面との平行状態を維持するためのものである第２突起が、該第１半導体チップの第２半導体チップ側の面及び該第２半導体チップの第１半導体チップ側の面のいずれか一方に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、反り曲がった第１半導体チップを構成部材として、本発明に係る半導体装置を組み立てても、第１突起によって、その基板の平面と半導体チップの平面とをほぼ平行状態に維持することができる。また、本発明によれば、例えば、反り曲がった第２半導体チップを構成部材として、本発明に係る半導体装置を組み立てても、第２突起によって、第１半導体チップの平面と第２半導体チップの平面とをほぼ平行状態に維持することができる。これらにより、本発明によれば、三次元に実装される半導体チップに反りがあり、かつ基板と半導体チップとの間又は半導体チップ同士間に微小な間隔（ギャップ）を設ける構成としたいときにおいても、その基板と半導体チップとが第１突起以外の部分で接触すること、及び、半導体チップ同士が第２突起以外の部分で接触することを回避することができる。したがって、本発明は、かかる接触による回路の短絡などを回避でき、極めて高密度に三次元回路などを構成しながら高い信頼性を有する半導体装置を低コストで提供することができる。また、本発明によれば、第１突起及び第２突起によって半導体チップの機械的強度を高めることができる。なお、本発明における基板上に積み重ねられる半導体チップは、第１半導体チップ及び第２半導体チップの２つに限定されるものではなく、第１半導体チップ上に複数枚の第２半導体チップを積み重ねる構成としてもよい。この場合、各第２半導体チップ同士のギャップは、各第２半導体チップに設けられた第２突起によって確保することができる。
【００１０】
また、本発明の半導体装置は、前記第１半導体チップ及び第２半導体チップが、該第１半導体チップ及び第２半導体チップそれぞれの外周近傍に配置された複数の端子によって、前記基板に電気的及び機械的に接合されており、前記第１突起及び第２突起は、前記第１半導体チップ又は第２半導体チップの平面において、前記複数の端子よりも内側に配置されていることが好ましい。
また、前記第１突起及び第２突起は、前記第１半導体チップ又は第２半導体チップの平面におけるほぼ中央部のみに配置されていることとしてもよい。
本発明によれば、半導体チップの端部（外周近傍）における基板（又は他の半導体チップ）に対するギャップは複数の端子で確保できる。また、半導体チップの中央近傍における基板（又は他の半導体チップ）に対するギャップは第１突起（又は第２突起）で確保することができる。さらに、本発明によれば、半導体チップの表面又は裏面に設けられた回路を樹脂封止するときに、第１突起及び第２突起が半導体チップの中央近傍に存在する分だけ、その中央近傍に流入させる樹脂の量を低減できる。換言すれば、各半導体チップの外周近傍にのみ封止樹脂を流入させることで、各半導体チップの全体について樹脂封止することができる。したがって、本発明は、複数の半導体チップが三次元実装された半導体装置の樹脂封止を簡便に且つ迅速に行える構造とすることができ、かかる半導体装置の低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の半導体装置は、前記第１突起及び第２突起が絶縁性材料からなることが好ましい。
本発明によれば、基板と半導体チップとが電気配線以外で電気的に接触すること、及び半導体チップ同士が電気配線以外で電気的に接触することを、第１突起及び第２突起によって回避することができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置は、前記第１突起及び第２突起が絶縁性のある樹脂からなることが好ましい。また、前記第１突起及び第２突起は、熱可塑性のある樹脂からなることが好ましい。
本発明によれば、基板と半導体チップ間及び半導体チップ同士間の短絡などを、第１突起及び第２突起によって回避できるのみならず、基板と半導体チップ間及び半導体チップ同士間の樹脂封止の全部又は一部を、第１突起及び第２突起によって行うことができる。そこで、本発明は、複数の半導体チップが三次元実装された半導体装置の樹脂封止を簡便に且つ迅速に行える構造とすることができ、かかる半導体装置の低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置は、前記第１突起が、該第１突起が設けられている物の構成材料と同一の材料からなり、前記第２突起は、該第２突起が設けられている物の構成材料と同一の材料からなることが好ましい。
本発明によれば、例えば基板と第１突起とを一体構造とすることができ、基板の構成材料を半導体（シリコン）としたときはそのシリコンをエッチングすることなどで第１突起を形成できる。また、本発明によれば、例えば半導体チップの構成材料をシリコンとしたときはそのシリコンをエッチングすることなどで第１突起及び第２突起を形成できる。したがって、本発明は、第１突起及び第２突起を簡便に製造できる構成であるので、複数の半導体チップが三次元実装された半導体装置の低コスト化及び高信頼性化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、前記第１突起及び第２突起が、半導体材料からなるギャップ確保部と、該ギャップ確保部の上面に設けられた絶縁性及び弾性を有する材料からなる封止部とを有してなることが好ましい。
前記封止部は、絶縁性を有する樹脂からなることとしてもよい。
本発明によれば、ギャップ確保部によって、基板と半導体チップ間及び半導体チップ同士間において安定したギャップを確保することができる。また、封止部によって、基板と半導体チップ間及び半導体チップ同士間の短絡を回避でき且つ回路面などの絶縁封止を安定にすることができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置は、前記第１半導体チップ及び第２半導体チップそれぞれの一方面が、回路が設けられた回路面となっており、前記第１半導体チップに設けられた第１突起又は第２突起は、該第１半導体チップにおける前記回路面とは反対側の面に配置されており、前記第２半導体チップに設けられた第２突起は、該第２半導体チップにおける前記回路面とは反対側の面に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、半導体チップにおける回路面となっていない面に第１突起又は第２突起を配置している。そこで、本発明は、第１突起及び第２突起を半導体チップの一方面における大部分の領域（例えば上記複数の端子の内側全域）に設けることもできる。これにより、第１突起及び第２突起以外による樹脂封止の必要性を無くすことも可能となる。また、上記のように広範囲に第１突起及び第２突起を設けることで、その第１突起及び第２突起の構成材料（樹脂など）の収縮応力などで、半導体チップの反りを軽減することもできる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置は、前記基板に設けられた第１突起が、該基板における前記第１半導体チップ及び第２半導体チップの実装領域よりも狭い領域において設けられていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、基板における半導体チップ側の面において、第１突起の形成領域が所定の狭い領域に限定されているので、その基板の回路領域を十分に確保することができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置は、前記第１突起及び第２突起の少なくとも一方は、封止用の樹脂が前記第１半導体チップ及び第２半導体チップの回路面を覆うように配置されるときの該樹脂の流れ方向とほぼ同一方向に長手方向が配置された長手形状を有していることが好ましい。
本発明によれば、例えば、複数の半導体チップが三次元実装された半導体装置を樹脂封止するときに、その樹脂の流入方向と第１突起及び第２突起の長手形状の長手方向とがほぼ同一である。したがって、本発明の半導体装置の構造は、封止用の樹脂の流れが第１突起及び第２突起によって阻害されることを低減できる。そこで、本発明は、三次元実装された半導体装置の樹脂封止をより簡便に且つスムーズに行うことができ、低コストで高性能な半導体装置を提供することができる。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に少なくとも２つの半導体チップを積み重ねた構造を有してなる半導体装置の製造方法であって、前記基板の平面と前記半導体チップの平面とが接触しない構造となるように、該基板の該半導体チップ側の平面に第１突起を設ける工程と、前記半導体チップの平面同士が接触しない構造となるように、少なくとも１つの該半導体チップの平面に第２突起を設ける工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、基板上に半導体チップを積み重ねたときに、その基板と半導体チップとのギャップを第１突起によって安定に確保することができる。また、基板上に複数枚の半導体チップを積み重ねたときに、半導体チップ同士間のギャップを第２突起によって安定に確保することができる。そこで、本発明によれば、半導体チップに反りがあっても、基板と半導体チップ間及び半導体チップ間が短絡することなどを回避することができる。したがって、本発明は、極めて高密度に三次元回路などを構成しながら高い信頼性を有する半導体装置を低コストで提供することができる。また、本発明によれば、第１突起及び第２突起によって半導体チップの機械的強度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第２突起が、前記半導体チップを作成する工程におけるウエハの薄型化処理の時に、該ウエハを特定領域についてエッチングすることで形成されることが好ましい。
本発明によれば、半導体ウエハについてエッチングすることで第２突起を形成でき、半導体チップの第２突起を簡便に且つ高精度に形成することができる。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第１突起が、前記基板の平面の特定領域についてエッチングすることで形成されることが好ましい。
本発明によれば、基板をエッチングすることで第１突起を形成でき、その第１突起を簡便に且つ高精度に形成することができる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第１突起及び第２突起が、前記エッチングによって形成された突起の上面に、液状体を塗布することで、絶縁性及び弾性のある部材を該上面に形成させる、工程を有して製造されることが好ましい。
本発明によれば、エッチングによって形成された半導体からなる突起の上面に、絶縁性及び弾性のある部材を簡便に形成することができる。したがって、本発明によれば、ギャップを安定に確保でき、且つ樹脂封止機能も有する第１突起及び第２突起を、低コストで形成することができる。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記液状体の塗布が、液状体を液滴として吐出する液滴吐出方式と、印刷法とのうちのいずれかを用いて行なわれることが好ましい。
本発明によれば、基板と半導体チップ間及び半導体チップ同士間の短絡を回避でき、且つ樹脂封止機能を有する第１突起及び第２突起を、低コストで形成することができる。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、前記半導体装置、又は前記半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を有してなることを特徴とする。
本発明によれば、コンパクトで且つ高性能でありながら高い信頼性を有する電子機器を低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。図２は、図１に示す半導体装置における半導体チップ２０の一方面を示す平面図である。半導体チップ３０，４０は、図２に示す半導体チップ２０の構成と同一の構成を有する。
【００２５】
本実施形態に係る半導体装置１は、基板１０と、その基板１０の上に積み重ねられた複数の半導体チップ２０，３０，４０，５０とを有して構成されている。ここで、半導体チップ２０は、本発明における第１半導体チップに該当する。半導体チップ３０，４０，５０は、本発明における第２半導体チップに該当する。図１では基板１０の上に４枚の半導体チップ２０，３０，４０，５０が積み重ねられているが、その半導体チップの枚数は２枚以上であれば本発明を適用することができる。
【００２６】
基板１０は、例えば半導体（具体的にはシリコンなど）からなるものとする。半導体チップ２０，３０，４０，５０も、例えば半導体（具体的にはシリコンなど）からなるものとする。また、基板１０には、半導体チップ２０，３０，４０，５０を貫通する複数の端子１２が設けられている。そして、半導体チップ２０，３０，４０，５０は、端子１２によって、基板１０に対して電気的及び機械的に接合されている。すなわち、半導体チップ２０，３０，４０，５０のそれぞれは、端子１２によって外周近傍が支持されている。
【００２７】
さらに、基板１０における半導体チップ２０側の面（上面）には、凸形状の第１突起１１が設けられている。この第１突起１１は、半導体装置１を平面方向に見たときに、半導体チップ２０の中心近傍に重なる位置に配置されている。そして、第１突起１１は、基板１０の上面と半導体チップ２０の基板１０側の面（下面）との平行状態を維持するためのものである。すなわち、半導体チップ２０の下面は、その半導体チップ２０の外周近傍を支持する複数の端子１２と、基板１０に設けられている第１突起１１とにより、基板１０の上面に対して一定の間隔（ギャップ）を持って配置されている。
【００２８】
基板１０に設けられた第１突起１１の上面は、半導体チップ２０の下面に接触していることが好ましいが、接触していないこととしてもよい。ここで、第１突起の上面と半導体チップ２０の下面とを接触させる場合は、少なくとも第１突起１１の上面が絶縁性材料で構成されていることが好ましい。基板１０における第１突起１１の形成領域以外の領域には、トランジスタ、メモリ素子、その他の電子素子、電気配線及び電極などからなる電子回路が形成されているものとする。
【００２９】
半導体チップ２０の上面には、凸形状の第２突起２１が設けられている。半導体チップ３０の上面には、凸形状の第２突起３１が設けられている。半導体チップ４０の上面には凸形状の第２突起４１が設けられている。第２突起２１は、半導体チップ２０の平面と半導体チップ３０の平面との平行状態を維持するためのものである。第２突起３１は、半導体チップ３０の平面と半導体チップ４０の平面との平行状態を維持するためのものである。第２突起４１は、半導体チップ４０の平面と半導体チップ５０の平面との平行状態を維持するためのものである。
【００３０】
したがって、半導体チップ２０の上面と半導体チップ３０の下面とは、端子１２及び第２突起２１により、一定のギャップを持って配置されている。また、半導体チップ３０の上面と半導体チップ４０の下面とは、端子１２及び第２突起３１により、一定のギャップを持って配置されている。また、半導体チップ４０の上面と半導体チップ５０の下面とは、端子１２及び第２突起４１により、一定のギャップを持って配置されている。
【００３１】
半導体チップ２０，３０，４０，５０の平面形状は、例えば一辺が５ｍｍの正方形とする。半導体チップ２０，３０，４０，５０の厚さは、例えば数μｍから数十μｍとする。基板１０の上面と半導体チップ２０の下面とのギャップｄ１は、例えば最小で１０μｍ以上あればよく、例えば数十μｍとしてもよい。各半導体チップ２０，３０，４０，５０の平面間のギャップｄ２は、例えば最小で１０μｍ以上あればよく、例えば数十μｍとしてもよい。また半導体チップ２０，３０，４０，５０それぞれの下面（すなわち第２突起が設けられていない面）のほぼ全体は、トランジスタ、メモリ素子、その他の電子素子、電気配線及び電極などからなる電子回路が設けられてなる回路面となっていることが好ましい。
【００３２】
これらにより、本実施形態の半導体装置１によれば、半導体チップ２０，３０，４０，５０を極めて薄くして、さらに基板１０と半導体チップ２０間のギャップ及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間のギャップを極めて狭くして、さらに半導体チップ２０，３０，４０，５０自体に反りがあっても、基板１０と半導体チップ２０間及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間の平行状態を第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１で安定に確保することができる。したがって、本実施形態は、基板１０と半導体チップ２０との間、及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間で短絡などが生じることを回避することができる。そこで、本実施形態は、極めて高密度に三次元回路などを構成しながら高い信頼性を有する半導体装置１を低コストで提供することができる。また、本実施形態の半導体装置１は、第２突起２１，３１，４１によって各半導体チップ２０，３０，４０の機械的強度を高めることができる。
【００３３】
また、第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１のそれぞれは、半導体（例えばシリコン）からなるギャップ確保部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａと、ギャップ確保部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａの上面に設けられた絶縁性及び弾性を有する材料（例えば樹脂）からなる封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂとの２層構造となっている。ギャップ確保部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａの厚みｄ３は、例えば数十μｍとする。封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂの厚みｄ４は、例えば数μｍとする。そして、ギャップ確保部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａの厚みｄ３と封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂの厚みｄ４とを加え合わせた値（突起の高さ）は、端子１２によるギャップｄ１，ｄ２の値よりも大きいことが好ましい。このようにすると、封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂが半導体チップ２０，３０，４０，５０の下面に押し付けられることとなり、その半導体チップ２０，３０，４０，５０の下面に配置された回路面を良好に封止することができる。
また、封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂをなす絶縁性樹脂は、基板１０、半導体チップ２０，３０，４０，５０間の接合時の熱で、半導体チップ２０，３０，４０，５０の下面に密着する機能を有するものとしてもよい。すなわち、封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂをなす絶縁性樹脂は、熱可塑性のある樹脂であることとしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態の半導体装置１は、図２に示すように、半導体チップ２０，３０，４０の上面における端子１２よりも内側のほぼ全領域に、１つの第２突起２１，３１，４１を設けている。これにより、半導体チップ２０，３０，４０，５０の回路の大部分又は全部を第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１で樹脂封止することも可能となる。また、半導体装置１の全体を樹脂封止しようとするときは、第２突起２１，３１，４１が設けられていない部分、すなわち半導体チップ２０，３０，４０の外周近傍部分のみに封止用の樹脂を塗布すればよい。そこで、本実施形態は、複数の半導体チップ２０，３０，４０，５０が三次元実装された半導体装置１の樹脂封止を簡便に且つ迅速に行える構造とすることができ、半導体装置１の低コスト化を図ることができる。
【００３５】
また、第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１のそれぞれは、絶縁性のある樹脂のみで構成されていることとしてもよい。このようにすると、より簡便に第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１を形成でき、製造コストを低減することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、半導体チップ２０，３０，４０の下面が回路面となっており、上面に第２突起２１，３１，４１が設けられている。そこで、図２に示すように、第２突起２１，３１，４１を半導体チップ２０，３０，４０の上面における大部分の領域（例えば端子１２の内側全域）に設けることができる。これにより、本実施形態は、第２突起２１，３１，４１の形成領域について別段の樹脂封止の必要性を無くすことができ、低コスト化及び高信頼性化などを図ることができる。
【００３７】
また、図２に示すように、広範囲に第２突起２１，３１，４１を設けることで、その第２突起２１，３１，４１の構成材料である樹脂の収縮応力などで、半導体チップ２０，３０，４０の反りを軽減することもできる。すなわち、従来の半導体チップは、一般に回路面にのみ樹脂が設けられているので、その樹脂の収縮応力などで半導体チップに反りが生じることがあった。本実施形態の半導体チップ２０，３０，４０は、回路面とその裏側面（第２突起の形成面）との両方に樹脂を設けているので、樹脂の収縮応力などを相殺でき、半導体チップ２０，３０，４０に反りが生じることを軽減することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、基板１０の第１突起１１が、半導体チップ２０，３０，４０の第２突起２１，３１，４１の形成領域よりも狭い領域に設けられている。換言すれは、第１突起１１の占有領域が第２突起２１，３１，４１の占有領域よりも狭い。これにより、本実施形態の半導体装置１は、基板１０の回路領域が第１突起１１によって狭まることを低減でき、その回路領域を十分に確保することができる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、基板１０の上面に第１突起１１を設ける代わりに、半導体チップ２０の下面に第１突起１１を設けてもよい。この場合は、第２突起２１を半導体チップ３０の下面に設け、第２突起３１を半導体チップ４０の下面に設け、第２突起４１を半導体チップ５０の下面に設けることが好ましい。
【００４０】
図３は、本実施形態に係る半導体装置１における第２突起２１の変形例を示す平面図である。図３に示す半導体チップ２０Ａは、図２に示す半導体チップ２０と比較して第２突起２１Ａの形状のみが異なる。また、半導体チップ３０，４０の第２突起３１，４１も、図３に示す第２突起２１Ａと同一の形状としてもよい。
【００４１】
本変形例によれば、半導体チップ２０Ａの中央部のみに１つの第２突起２１Ａを設けているので、半導体チップ３０の回路面の樹脂封止を容易に実行できる。すなわち、積み重ねられた半導体チップの中央部には一般に封止用の樹脂が流入し難い。本変形例によれば、かかる中央部は第２突起２１Ａによって樹脂封止できるので、半導体チップ２０，３０，４０，５０のギャップ間の隅々まで簡便に樹脂封止でき、製造コストを低減することができる。なお、ギャップ間に注入された液状体の封止用の樹脂は、養正期間をおいて硬化させられる。
【００４２】
図４は、第２突起２１の他の変形例を示す平面図である。図４に示す半導体チップ２０Ｂは、図２に示す半導体チップ２０と比較して第２突起２１Ｂの形状のみが異なる。また半導体チップ３０，４０の第２突起３１，４１も、図４に示す第２突起２１Ｂと同一の形状としてもよい。図４において、矢印Ｓは、封止用の樹脂（液状体）の流入方向を示している。
【００４３】
本変形例によれば、第２突起２１Ｂが長手形状となっている。そして、第２突起２１Ｂの長手形状の長手方向と封止用の樹脂の流入方向とがほぼ同一方向となっている。したがって、本変形例によれば、封止用の樹脂の流れが第２突起２１Ｂによって阻害されることを低減できる。そこで、本変形例は、三次元実装された半導体装置の樹脂封止をより簡便に且つスムーズに行うことができ、低コストで高性能な半導体装置を提供することができる。
【００４４】
図４においては、長手形状の１つの第２突起２１Ｂを設けているが、長手形状の複数の第２突起２１Ｂを半導体チップ２０に設けることとしてもよい。この複数の長手形状の第２突起２１Ｂは、封止用の樹脂の流れ方向にほぼ沿った放射形状に配置されていることとしてもよい。
【００４５】
（製造方法）
次に、上記構成を有する本実施形態の半導体装置の製造方法について、図１などを参照して説明する。本実施形態の製造方法は、基板１０の平面と半導体チップ２０の平面とが接触しない構造となるように、基板１０の半導体チップ２０側の平面に第１突起２１を設ける工程と、半導体チップ２０，３０，４０，５０の平面同士が接触しない構造となるように、半導体チップ２０，３０，４０の平面に第２突起２１，３１，４１を設ける工程とを有する。
【００４６】
第２突起２１，３１，４１を設ける工程では、例えば半導体チップ２０，３０，４０の基材である半導体ウエハ（例えばシリコン・ウエハ）の薄型化（薄板化）処理の時に、その半導体ウエハの第２突起形成領域以外についてエッチングすることで、第２突起２１，３１，４１を形成する。ここで、第２突起形成領域とは、半導体チップ２０，３０，４０の平面における第２突起２１，３１，４１が設けられる領域をいう。これらにより、半導体チップ２０，３０，４０の第２突起２１，３１，４１を簡便に且つ高精度に形成することができる。また、上記のようにエッチングによって第２突起２１，３１，４１を形成することで、第２突起２１，３１，４１の構成材料と半導体チップ２０，３０，４０の構成材料とが同一となり、且つ第２突起２１，３１，４１と半導体チップ２０，３０，４０とが一体構成となる。したがって、半導体チップ２０，３０，４０の機械的強度を高めることができる。
【００４７】
第１突起１１を設ける工程では、例えば基板１０としてシリコン基板を用い、その基板１０の第１突起形成領域以外についてエッチングすることで、第１突起１１をその基板１０に形成する。ここで、第１突起形成領域とは、基板１０の平面における第１突起１１が設けられる領域をいう。これらにより、基板１０の所望領域に第１突起１１を簡便に且つ高精度に形成することができる。また、上記のようにエッチングによって第１突起１１を形成することで、第１突起１１の構成材料と基板１０の構成材料とが同一となり、且つ、第１突起１１と基板１０とが一体構成となる。したがって、基板１０の機械的強度を高めることができる。
【００４８】
さらに、第１突起１１を設ける工程及び第２突起を設ける工程では、上記のようにエッチングによって形成された第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１の上面に液状体を塗布することで、その上面に絶縁性及び弾性のある部材を形成させることが好ましい。ここで、塗布される液状体は、基板１０、半導体チップ２０，３０，４０，５０間の接合時の熱で、半導体チップ２０，３０，４０，５０の下面に密着する機能を有する絶縁性樹脂とすることが好ましい。また、ここでの液状体の塗布は、インクジェットノズルなどから液状体を液滴として吐出する液滴吐出方式、又は印刷法などを用いて、簡便に行うことができる。これらにより、上記エッチングによって形成された部分は図１におけるギャップ保持部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａとなり、液状体の塗布によって形成された部分は図１における封止部１１ｂ、２１ｂ，３１ｂ，４１ｂとなる。
【００４９】
そこで、本実施形態によれば、ギャップ確保部１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａによって、基板１０と半導体チップ２０間及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間において安定したギャップを確保することができる。また、封止部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂによって、基板１０と半導体チップ２０間及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間の短絡を回避でき、半導体チップ２０，３０，４０，５０の回路面などの封止を安定にすることができる。
【００５０】
図５は、半導体チップ２０及び第２突起２１の製造工程の一例を示す断面図である。なお、半導体チップ３０，４０及び第２突起３１，４１も、図５に示す製造工程により製造することができる。
【００５１】
図５（ａ）に示す半導体チップ２０は、例えばＳｉ（シリコン）基板からなり、回路面（表面、図１における下面）２０ａには複数の区画領域（ショット領域）が設定されており、各々の区画領域内には、トランジスタ、メモリ素子、その他の電子素子並びに電気配線及び電極パッド等からなる電子回路が形成されている。一方、半導体チップ２０の裏面（図１における上面）２０ｂにはこれらの電子回路は形成されていない。
【００５２】
この半導体チップ２０に対して、端子１２を設けるための孔部Ｈ１０を形成する工程が行われる。図５（ｂ）は、半導体チップ２０における電極パッド（図示せず）の形成領域を穿孔して孔部Ｈ１０を形成した状態を示す断面図である。なお、孔部Ｈ１０の形成は、エッチングなどによって行われる。次に、孔部Ｈ１０の底面及び内壁を含め半導体チップ２０の回路面２０ａ側に絶縁膜、並びにバリア層及びシード層からなる下地膜を順に形成する。図５（ｃ）は、半導体チップ２０の回路面２０ａ側に絶縁膜及び下地膜を形成した状態を示す断面図である。なお、図５（ｃ）においては、下地膜２２のみを図示しており、絶縁膜につては図示を省略している。
【００５３】
次に、半導体チップ２０の回路面２０ａ上にメッキレジストを塗布し、端子１２を形成する部分のみが開口した状態にパターニングしてメッキレジストパターン５６を形成する。図５（ｄ）はメッキレジストパターンを形成した状態を示す断面図である。その後、Ｃｕ電解メッキを行って、図５（ｅ）に示す通り半導体チップ２０の孔部Ｈ１０及びメッキレジストパターン５６の開口部にＣｕ（銅）を埋め込み、貫通電極となる端子１２を形成する。図５（ｅ）は、Ｃｕ電解メッキを行って端子１２を形成した状態を示す断面図である。
【００５４】
端子１２が形成されると、図５（ｆ）に示す通り、半導体チップ２０上に形成されているメッキレジストパターン２６を剥離する。図５（ｆ）は、端子１２を形成した後にメッキレジストパターン２６を剥離した状態を示す断面図である。次に、形成した端子１２上に無鉛ハンダ（Ｓｎ／Ａｇ）１３を形成する。この無鉛ハンダ１３は、図１に示すように半導体チップ２０，３０，４０，５０を積層する際に、半導体チップ２０，３０，４０，５０の貫通電極としての端子１２と基板１０及び各半導体チップ２０，３０，４０，５０とを接合するためのものである。
【００５５】
以上の工程が終了すると、半導体チップ２０の回路面２０ａ側に支持部材を取り付け、例えばエッチングによって半導体チップ２０の薄板化を行う。図５（ｇ）は、半導体チップ２０の薄板化を実行した後の状態を示す断面図である。このエッチングによる薄板化の工程では、図５（ｇ）に示すように、第２突起２１の構成要素であるキャップ確保部２１ａを半導体チップ２０に形成する。
【００５６】
次に、ギャップ確保部２１ａの平面に封止部２１ｂを形成する。図５（ｈ）は、半導体チップ２０に封止部２１ｂを形成した状態を示す断面図である。その封止部２１ｂの形成は、例えば液滴吐出方式を用いて行う。具体的には、図５（ｇ）に示す状態の半導体チップ２０を裏返し、その半導体チップ２０を液滴吐出装置のステージに載置する。そして、液滴吐出装置のインクジェットノズルから液状体（例えば、絶縁性及び弾性を有する樹脂となるもの）を液滴として吐出し、その液滴をギャップ確保部２１ａの上面に着弾させる。これにより、その液状体をギャップ確保部２１ａの上面全体に均一に塗布する。その後液状体を乾燥・硬化させることにより、ギャップ確保部２１ａの上面全体に一定膜厚の封止部２１ｂが形成される。以上の工程を終了すると、レーザ又はブレードにより、半導体ウエハに複数形成された半導体チップ２０を切断して、個々の半導体チップ２０に分離する。以上の工程を経て図１及び図２に示すような第２突起２１を有する半導体チップ２０が完成する。
【００５７】
（従来の半導体装置との比較）
図６は、従来の半導体装置の一例を示す断面図である。従来の半導体装置１００は、基板１１０と、その基板１１０の上に積み重ねられた２枚の半導体チップ１２０，１３０と、半導体チップ１２０，１３０を貫通する複数の端子１１２とで構成されている。半導体チップ１２０，１３０の周縁部については、端子１１２によって、基板１１０と半導体チップ１２０間及び半導体チップ１２０，１３０同士間のギャップが維持されている。しかしながら、半導体チップ１２０，１３０が反っているので、半導体チップ１２０の中央部についてはギャップが維持できず基板１１０と接触している。この接触により、基板１１０の回路と半導体チップ１２０の回路とが短絡又は破損などする可能性が高まり、半導体装置１００の信頼性を損なうこととなる。
【００５８】
一方、図１などに示す本実施形態の半導体装置１は、第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１を有している。これにより、本実施形態の半導体装置１は、半導体チップ２０，３０，４０，５０自体が半導体チップ１２０，１３０のように反っているものであっても、基板１０と半導体チップ２０間、及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士間のギャップを、半導体チップ２０，３０，４０，５０の周縁部のみならず中央部についても一定に確保することができる。したがって、本実施形態の半導体装置１は、第１突起１１及び第２突起２１，３１，４１以外で基板１０と半導体チップ２０、及び半導体チップ２０，３０，４０，５０同士が接触することを回避することができる。また、本実施形態の半導体装置１は、上記のように一定に確保されたギャップに、樹脂封止を安定して簡便に行うことができる。そこで、本実施形態は、信頼性の高い半導体装置１を低コストで提供することができる。
【００５９】
（電子機器）
次に上記実施形態の半導体装置を構成要素とする電子機器について説明する。
図７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７（ａ）において、符号６００は上記実施形態の半導体装置１を有してなる携帯電話本体を示し、符号６０１は表示部を示している。図７（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７（ｂ）において、符号７００は情報処理装置、符号７０１はキーボードなどの入力部、符号７０２は表示部、符号７０３は上記実施形態の半導体装置１を有してなる情報処理装置本体を示している。図７（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７（ｃ）において、符号８００は上記実施形態の半導体装置１を有してなる時計本体を示し、符号８０１は表示部を示している。
【００６０】
図７に示す電子機器は、上記実施形態の半導体装置を備えているので、コンパクトで且つ高性能でありながら高い信頼性を有するものとすることができる。
【００６１】
なお、本発明の技術範囲は上記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種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６２】
例えば、本実施形態の電子機器としては、図７に示すものに限られることなく、種々の電子機器に本発明を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）及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又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、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等の電子機器に本発明を適用することができる。
【００６３】
また、本実施形態における端子１２は半導体チップ２０，３０，４０，５０を貫通する接続端子としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、端子１２は半導体チップ２０，３０，４０，５０を貫通しない接続端子としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】同上の半導体装置における半導体チップの一方面を示す平面図である。
【図３】同上の半導体装置の半導体チップにおける第２突起の変形例の平面図である。
【図４】同上の半導体装置の半導体チップにおける第２突起の変形例の平面図である。
【図５】同上の半導体装置における半導体チップの製造工程を示す断面図である。
【図６】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…半導体装置、１０…基板、１１…第１突起、１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…ギャップ確保部、１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ…封止部、１２…端子、２０，２０Ａ，２０Ｂ，３０，４０，５０…半導体チップ、２１，２１Ａ，２１Ｂ，３１，４１…第２突起
【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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