(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上すると共に半導体装置の小型化を図る。【解決手段】複数の半導体チップ２２が積層された積層体３０が配置された高圧容器内に、アンダーフィル材料２４が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、超臨界流体を供給しながら高圧容器内の積層体３０を加熱し、複数の半導体チップ２２の間に浸透したアンダーフィル材料２４を重合反応によって硬化させて、複数の半導体チップ２２の間にアンダーフィル材料２４を充填する充填工程と、を有する。【選択図】図６
2011216818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップが積層された積層体が配置された処理容器内に、樹脂材料が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、
前記超臨界流体を供給しながら前記処理容器内の前記積層体を加熱し、前記複数の半導体チップの間に浸透した前記樹脂材料を重合反応によって硬化させて、前記複数の半導体チップの間に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記超臨界流体は、二酸化炭素である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記供給工程の前に、前記積層体における最上層の半導体チップの上面及び最下層の半導体チップの下面をマスキング材で覆うマスキング工程と、
前記充填工程の後に、前記積層体から前記マスキング材を剥離する工程と、
を有する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記複数の半導体チップの間に前記樹脂材料が充填された前記積層体を、配線基板上に実装する実装工程と、
前記配線基板上に実装された前記積層体を封止材料で覆う被覆工程と、
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記積層体の各半導体チップの間に充填された前記樹脂材料の重合反応が終了したときに、前記積層体の加熱を停止する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
複数の半導体チップが電気的に接続されて積層された積層体を形成する積層工程と、
前記積層体における最上層の半導体チップの上面及び最下層の半導体チップの下面をマスキング材で覆うマスキング工程と、
前記マスキング材で覆われた前記積層体が配置された処理容器内に、樹脂材料が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、
前記超臨界流体を供給しながら前記処理容器内の前記積層体を加熱し、前記複数の半導体チップの間に浸透した前記樹脂材料を重合反応によって硬化させて、前記複数の半導体チップの間に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
前記樹脂材料が充填された前記積層体から前記マスキング材を剥離する工程と、
前記複数の半導体チップの間に前記樹脂材料が充填された前記積層体を、配線基板上に実装する実装工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体チップは表面にバンプ電極を備え、
前記積層工程において、上下に隣接して配置された前記半導体チップ間を、前記バンプ電極を介して相互に接続する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記マスキング材は耐熱性を有する材料で構成されている、請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記実装工程の後に、前記配線基板上に実装された前記積層体の外部をモールド樹脂材料で覆う被覆工程を有する、請求項６ないし８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記充填工程では、複数の前記積層体が平面上に配置される複数のチップ搭載領域を有し、前記複数のチップ搭載領域の間に耐熱材が設けられた加熱部材を用いて、前記複数の積層体を加熱する、請求項１ないし９のいずれか１項に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、積層された複数の半導体チップを有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の小型化への要求に応じて、１つの半導体装置（半導体パッケージ）内に複数の半導体チップを積層して搭載するＣＯＣ（Chip On Chip）の技術が知られている（特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
特に、半導体チップの上面及び下面にバンプ電極が設けられ、貫通電極を用いてバンプ電極と半導体チップの内部の回路素子との間が電気的に接続されるように複数の半導体チップを積層する構造が知られている。この構造によれば、従来のようにボンディングワイヤーを介して半導体チップ間が電気的に接続されたＣＯＣ型の半導体装置に比べて、集積度を高くした半導体装置を実現できる。
【０００４】
また、本発明に関連する技術としては、超臨界技術を用いた成膜方法が知られている（特許文献４参照）。
【０００５】
一般に、積層された複数の半導体チップの間には、アンダーフィル材料と呼ばれる樹脂材料が充填されている。従来、ＢＧＡ（Ball Grid Aray）構造の半導体チップを積層して、アンダーフィル材料を埋め込む場合には、半導体チップの側面部に液状のアンダーフィル材料を吐出し、半導体チップの間隙に生じる毛細管現象を利用して、アンダーフィル材料を半導体チップの間に浸透させる、いわゆるサイドフィル・プロセスが行われている。このプロセスでは、アンダーフィル材料を半導体チップの間に浸透させた後、アンダーフィル材料を加熱硬化させている。
【０００６】
図１１に、本発明に関連する、アンダーフィル材料の充填方法を模式的に示す。図１１（ａ）に示すように、基体５１上に半導体チップ５２を載置する。基体５１の代わりに別の半導体チップ（不図示）が用いられて、別の半導体チップ上に半導体チップ５２が積層されている場合であっても同様である。基体５１の接続部と半導体チップ５２の接続端子との間は、半導体チップ５２のバンプ電極５３を介して電気的に接続されている。
【０００７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、基体５１上に載置された半導体チップ５２の側面部に、液状のアンダーフィル材料５４を滴下して、付着する。図１１（ｃ）に示すように、基体５１と半導体チップ５２との間隙に生じる毛細管現象によって、アンダーフィル材料５４が基体５１と半導体チップ５２との間の間隙に浸透する。これによって、基体５１と半導体チップ５２との間の間隙内がアンダーフィル材料５４によって充填される。
【０００８】
続いて、図１１（ｄ）に示すように、アンダーフィル材料５４が充填された基体５１及び半導体チップ５２を加熱することで、基体５１と半導体チップ５２との間隙に充填されたアンダーフィル材料５４を硬化させる。これによって、基体５１と半導体チップ５２との間に充填部５４ａが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１４２２１０号公報
【特許文献２】特開２００５−０３２８２０号公報
【特許文献３】特開２００７−０３６１８４号公報
【特許文献４】特表２００８−５３７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、貫通電極を用いて電気的に接続される複数の半導体チップを積層する場合、半導体チップには、高さ寸法が数十μｍ程度の微細なバンプ電極（マイクロバンプ）が形成される。
【００１１】
３個以上の半導体チップを積層する場合には、半導体パッケージの薄型化を実現するために、マイクロバンプの高さもできるだけ低く形成することで、半導体パッケージ全体の高さを下げる必要があり、これに伴って各半導体チップ間の間隙も狭くなる。このため、本発明に関連する充填方法では、半導体チップの間にアンダーフィル材料が十分に浸透せず、半導体チップの間にボイド（空洞）を生じさせることなくアンダーフィル材料を完全に充填することが困難であった。
【００１２】
積層された半導体チップの間にボイドが残存した場合には、以降の半導体装置の製造工程において加熱や冷却されたときに、アンダーフィル材料にクラックが発生することが懸念される。すなわち、上述した毛細管現象を利用してアンダーフィル材料を浸透させる充填方法では、高集積化の進展に伴って上下方向に積層された半導体チップにおいて、狭くなった間隙を完全に充填することができず、信頼性が高い半導体装置を製造することが困難であった。
【００１３】
また、別の問題として、本発明に関連する、アンダーフィル材料の充填方法では、図１１（ｄ）に寸法Ａで示したように、半導体チップの側面部に、半導体チップの積層方向に直交する横方向にはみ出したアンダーフィル材料５４のはみ出し部分（フィレット部）が形成される。このはみ出し部分は、積層される半導体チップの個数が増えるのに従って、半導体チップの横方向への広がり幅が増加する。このため、多数の半導体チップが積層される場合には、半導体パッケージの外形寸法を、はみ出し部分の幅が含まれるように設定する必要があり、はみ出し部分の幅が、半導体装置全体の小型化の阻害要因となっていた。
【００１４】
特許文献３には、外形寸法が異なる複数種類の半導体チップを積層して、はみ出し部分の幅を制御する方法が提案されている。しかしながら、特許文献３の方法は、外形寸法が同一である複数の半導体チップを積層する場合に適用できない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上述した課題を解決しようとするものである。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法の一態様によれば、複数の半導体チップが積層された積層体が配置された処理容器内に、樹脂材料が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、超臨界流体を供給しながら処理容器内の積層体を加熱し、複数の半導体チップの間に浸透した樹脂材料を重合反応によって硬化させて、複数の半導体チップの間に樹脂材料を充填する充填工程と、を有する。
【００１７】
上述した本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、積層された半導体チップの間に樹脂材料を充填する充填工程において、超臨界成膜プロセスを適用する。超臨界成膜プロセスでは、樹脂材料を超臨界流体に混合させた後、半導体チップの間隙に浸透させ、複数の半導体チップの間の表面上で樹脂材料を重合させることで、積層された半導体チップの間隙を樹脂材料で十分に充填する。このため、本発明によれば、複数の半導体チップの間に樹脂材料を十分に充填されるので、複数の半導体チップの間に空洞が生じるが抑えられる。
【００１８】
また、樹脂材料の重合反応は、各半導体チップの間において、各半導体チップの表面から垂直方向に向かって、それぞれほぼ同時に進行する。これによって、充填用の樹脂材料が、積層体の側面部から半導体チップの積層方向（積層体の高さ方向）に直交する方向に広がることで形成されるはみ出し部分は、各半導体チップの側面に沿った形状に形成される。したがって、はみ出し部分が積層体の上方から下方に向かって広がるテーパー形状になることが抑制される。このため、本発明によれば、はみ出し部分の寸法を小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体チップの間の樹脂材料にボイドやクラックが生じることを防ぎ、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、本発明によれば、半導体チップの間に充填された樹脂材料が、半導体チップの積層方向に直交する方向に広がるのが抑えられ、半導体装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態の半導体装置の製造方法で用いられる超臨界装置を示す模式図である。
【図２】超臨界装置の高圧容器が備えるヒーターを示す模式的な平面図を示す。
【図３】第１の実施形態の半導体装置の製造方法で用いられる積層体を示す縦断面図である。
【図４】第１の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図５】第１の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図６】第１の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図７】第１の実施形態の半導体装置の製造方法によって形成された半導体装置を示す縦断面図である。
【図８】第２の実施形態の半導体装置の製造方法で用いられる積層体を示す縦断面図である。
【図９】第２の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図１０】第２の実施形態の半導体装置の製造方法によって形成された半導体装置を示す縦断面図である。
【図１１】本発明に関連する、アンダーフィル材料の充填方法を説明するための縦断面図である。
【図１２】本発明に関連する、アンダーフィル材料の充填方法に形成された積層体を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の半導体装置の製造方法では、超臨界状態における成膜プロセスを用いて、積層された半導体チップの間に樹脂材料を埋め込んでいる。ここで、超臨界状態とは、物質に加える圧力と温度とがその物質に固有の値（臨界点）以上となり、その物質が気体と液体の特徴を併せ持っている状態のことを指している。
【００２２】
図１に、第１の実施形態の半導体装置の製造方法で使用する超臨界装置の模式図を示す。図２に、超臨界装置の高圧容器が備えるヒーター９の模式的な平面図を示す。
【００２３】
図１に示すように、半導体装置の製造方法で用いられる超臨界装置は、複数の半導体チップが積層された積層体３０が載置される処理容器としての高圧容器７と、超臨界流体の原料供給を行う超臨界流体用ガス供給源１と、超臨界流体加圧ポンプ２及び熱交換器３を含む超臨界流体供給系と、樹脂原料を超臨界流体に混合させて高圧容器７に供給する樹脂原料供給系４と、高圧容器７からの排出物を回収する分離・回収チャンバー１１と、を備えて構成されている。
【００２４】
超臨界流体用ガス供給源１から供給される超臨界流体としては、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられる。高圧容器７の供給側の流路には、高圧バルブ６と圧力計５が設けられている。また、高圧容器７の排出側の流路には、背圧調整器１０が設けられている。
【００２５】
高圧容器７内には、積層体３０を構成する半導体チップを加熱するヒーター９が設置されており、ヒーター９を用いて、樹脂原料の重合・成膜に必要な温度まで半導体チップを加熱できるように構成されている。複数の半導体チップが積層された積層体３０は、ヒーター９上に載置される。
【００２６】
また、高圧容器７自体の温度は、ヒーター９の温度とは独立して制御できるように構成されており、高圧容器７本体が所定の温度以上に加熱されないように温度が制御されている。これによって、高圧容器７の内壁等の不必要な位置で、樹脂材料の重合反応が起こらないようにすることが可能になる。
【００２７】
図２に示すように、ヒーター９の主面には、複数の積層体３０が載せられる複数のチップ搭載領域３１がマトリックス状に設けられている。このため、ヒーター９は、複数の積層体３０を平面上に整列させて搭載することができる。各チップ搭載領域３１の外周は、ポリマーフィルム又は多孔質材料等の耐熱材３２によってヒーター９の表面が覆われており、チップ搭載領域３１以外の位置で、樹脂材料の重合反応が起こるのを防いでいる。
【００２８】
アンダーフィル材料としては、重合反応によって硬化することで、積層した半導体チップの間に充填可能な樹脂材料を用いることができる。具体的な樹脂材料の一例として、エポキシ樹脂材料を用いた場合の充填方法について説明する。
【００２９】
図３は、第１の実施形態の半導体装置の製造方法で用いられる積層体を示す縦断面図である。図４〜図６は、第１の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。図７は、第１の実施形態の半導体装置の製造方法によって形成された半導体装置を示す縦断面図である。
【００３０】
まず、図３に示すように、貫通電極（図示せず）を内部に有する複数の半導体チップ２２において、上下に隣接して配置された半導体チップ２２間が、半導体チップ２２の表面に設けられたバンプ電極２３を介して相互に接合された積層体３０を準備する。なお、積層される半導体チップ２２には、異なる種類の半導体チップが含まれていてもよい。
【００３１】
本実施形態では、図３に示したように、最上層の半導体チップ２２ａの上面に、バンプ電極２３が設けられていない構成例を示した。しかし、この構成に限定されるものではなく、最上層の半導体チップ２２ａの上面にバンプ電極が設けられていてもよい。また、本実施形態では、外形寸法が同一の複数の半導体チップを積層する場合を一例として説明する。
【００３２】
続いて、図４に示すように、積層体３０における最上層の半導体チップ２２ａ上面及び最下層の半導体チップ２２ｂの下面をマスキング材２５でそれぞれ覆う。最下層の半導体チップ２２ｂのバンプ電極２３が設けられている面（図４に示す構成では半導体チップ２２ｂの下面）については、バンプ電極２３がマスキング材２５から露出しないようにマスキング材２５で覆う。
【００３３】
マスキング材２５としては、例えば、ポリマーフィルム、ウレタン樹脂材料、多孔質材料等の耐熱性を有する材料を用いることができる。積層体３０の上面及び下面をマスキング材２５で覆うことによって、積層体３０の上面及び下面にアンダーフィル材料２４が付着することが防止される。マスキング材２５としては、半導体チップ２２ａの上面及び半導体チップ２２ｂの下面よりもやや大きいものが用いられる。
【００３４】
次に、マスキング材で覆われた積層体３０を、図１に示した超臨界装置の高圧容器７内のヒーター９上に載置する。個々の積層体３０は、図２に示したように、ヒーター９のチップ搭載領域３１上にそれぞれ載置される。したがって、ヒーター９が有するチップ搭載領域３１の個数に応じて、複数の積層体３０を一括して加熱処理することが可能である。
【００３５】
高圧容器７及びヒーター９は、４０℃程度の温度になるように予備加熱しておく。本実施形態では、超臨界流体として二酸化炭素（ＣＯ2）を用いる場合について説明する。
【００３６】
超臨界流体用ガス供給源１から、ＣＯ2ガスを供給する。加圧ポンプ２及び熱交換機３を用いてＣＯ2ガスを所定の圧力と温度に調整することで、超臨界流体としての超臨界状態のＣＯ2を得る。
【００３７】
続いて、高圧バルブ６を開状態に切り換えて、超臨界流体を高圧容器７内に供給することで、高圧容器７内を超臨界状態のＣＯ2で満たしていく。高圧容器７内の圧力は、背圧調整器１０の開閉状態を制御することで調整を行う。
【００３８】
高圧容器７内の超臨界ＣＯ2が所定の条件（例えば、圧力１０ＭＰａ、温度４０℃）に達したとき、高圧容器７内のヒーター９を用いて、積層体３０を所定の温度、例えば１００℃まで加熱する。この所定の温度は、アンダーフィル材料２４として用いる樹脂材料の重合反応が起きる温度に設定されている。
【００３９】
次に、積層体３０を所定の温度、本実施形態では１００℃に維持した状態で、樹脂原料供給系４から供給されたエポキシ樹脂材料の原料を超臨界ＣＯ2流体に混合して高圧容器７内に導入する。エポキシ樹脂材料の原料としては、例えば、ビスフェノール型エポキシとポリアミンが用いられる。
【００４０】
高圧容器７内の積層体３０まで到達したエポキシ樹脂材料は、積載された半導体チップ２２の隙間に徐々に浸透していくと共に加熱され、重合反応を開始する。重合反応の開始後においても、高圧容器７内へのエポキシ樹脂材料の供給及び積層体３０の加熱を引き続き行い、半導体チップ２２の間がエポキシ樹脂材料で十分に充填されたときに、エポキシ樹脂材料の供給を停止する。
【００４１】
なお、重合反応は、各半導体チップ２２の間において、各半導体チップ２２の表面からボトムアップ式で垂直方向に向かってそれぞれほぼ同時に進行する。したがって、積層体３０における各半導体チップ２２の間に充填されたエポキシ樹脂材料の重合反応が進行して、硬化が終了したときに、エポキシ樹脂材料の供給及びヒーター９による積層体３０の加熱を停止する。
【００４２】
本実施形態によれば、超臨界状態のＣＯ2を用いてエポキシ樹脂材料を供給することによって、積層された半導体チップ２２の間隙が比較的狭い場合であっても、エポキシ樹脂材料にボイドを生じることなく、半導体チップ２２の間隙にエポキシ樹脂材料を高密度に充填させることができる。
【００４３】
その後、高圧容器７から超臨界状態のＣＯ2が分離・回収チャンバー１１を経て排出され、高圧容器７内を大気圧まで減圧させた後、高圧容器７内から積層体３０を取り出す。
【００４４】
図５に示すように、超臨界装置の高圧容器７内から取り出された積層体３０には、半導体チップ２２の間隙に、アンダーフィル材料２４が硬化してなるエポキシ樹脂材料が充填されている。このとき、積層体３０における最上層の半導体チップ２２の上面、及び最下層の半導体チップ２２の下面は、マスキング材２５で覆われているので、エポキシ樹脂材料が付着していない。続いて、図６に示すように、積層体３０の上面及び下面からマスキング材２５を剥離する。
【００４５】
次に、積層体３０と電気的に接続するための接続パッド、及び配線が形成されている配線基板２１の上面に、接着部材２６を塗布する。接着部材２６としては、例えば、ＮＣＰ（Non Conductive Paste：非導電性樹脂材料）が用いられる。
【００４６】
接着部材２６が塗布された配線基板２１上に、積層体３０を配置し、熱圧着法を用いることで、最下層の半導体チップ２２のバンプ電極２３と、配線基板２１の接続パッドとを接合させる。このとき、積層体３０と配線基板２１との間に接着部材２６が充填され、積層体３０と配線基板２１とが接着固定される。
【００４７】
次に、図７に示すように、積層体３０を保護するために、更に積層体３０全体を覆う封止材料（モールド樹脂材料）２７を、公知の技術を用いて形成する。
【００４８】
最後に、配線基板２１に外部端子２８として、導電性を有する金属ボール、例えば半田ボールを形成して、配線Ｗと外部端子２８とを接続することで、半導体装置が完成する。つまり、各外部端子２８は、配線基板２１内の配線Ｗによって、積層体３０のバンプ電極２３と電気的に接続されている。
【００４９】
なお、外部端子２８として金属ボールを用いるＢＧＡ（Ball Grid Array）型の代わりに、平面形状の金属を外部端子として配置したＬＧＡ（Land Grid Array）型としてもよい。また、使用する半導体装置の用途に応じて、積層体全体を覆う保護用の封止材料２７を設けずに、半導体チップ２２間にアンダーフィル材料２４が充填された状態のままとしてもよい。また、超臨界流体としては、上述の二酸化炭素以外に、例えば、ブタン、エチレン、エタン等の流体が用いられてもよい。
【００５０】
また、アンダーフィル材料として用いる充填用の樹脂材料は、エポキシ樹脂材料には限定されず、加熱によって重合反応を起こす材料であれば他の材料が用いられてもよい。熱硬化性樹脂材料または、熱可塑性樹脂材料で、加熱によって重合反応を起こす材料であれば、本発明の方法によって充填することが可能である。充填に使用する樹脂材料の硬化特性に応じて、適切な加熱を行いながら樹脂材料の供給を行い、重合反応が終了した時点で、超臨界装置の高圧容器内から積層体を取り出せばよい。
【００５１】
ここで、比較例として、図１１に示した本発明に関連する、アンダーフィル材料の充填方法を用いて、実施形態と同様の半導体装置を形成した場合について説明する。図１２に、本発明に関連する充填方法を用いたときに、隣接する半導体チップ５２の間隙にアンダーフィル材料５４を充填した後におけるアンダーフィル材料５４の形状を示す。
【００５２】
図１２に示すように、積層体の側面には、アンダーフィル材料５４の吐出に伴って、下方から上方に向かって細くなるテーパー形状のはみ出し部分（フィレット部）が形成されている。このはみ出し部分は、アンダーフィル材料５４が半導体チップ５２の間に浸透する間に、アンダーフィル材料５４が重力を受ける影響によって、半導体チップ５２の側面部のアンダーフィル材料５４がほぼテーパー形状に垂れることで形成される。
【００５３】
８個の半導体チップが積層されてなる積層体を用いた場合に、本発明に関連する充填方法によってアンダーフィル材料５４を充填したときに生じたはみ出し部分の寸法Ａを測定した。その結果、はみ出し部分の寸法が最大になる、積層体の底部において、はみ出し部分は、図１２に示すように、８個の半導体チップ５２が積層された積層体の全体の高さＢに対して、ほぼ半分程度の寸法Ａで形成されていた。はみ出し部分の最大幅は、積層される半導体チップ５２の個数が増加するのに伴って増える。
【００５４】
これに対して本実施形態では、アンダーフィル材料２４である樹脂材料の重合反応が、加熱されている半導体チップ２２の側面近傍のみで起き、それ以外の位置に樹脂材料が付着するのが、マスキング材２５によって抑制されている。また、重合反応は、各半導体チップ２２の間において、各半導体チップ２２の表面からボトムアップ式で垂直方向に向かって、それぞれほぼ同時に進行する。これによって、図５に示したように、はみ出し部分は、各半導体チップ２２の側面に沿った形状に形成され、はみ出し部分が上方から下方に向かって広がるテーパー形状になることも抑制できる。このため、本発明に関連する充填方法に比べて、本実施形態では、はみ出し部分の寸法Ａを半分以下の寸法に抑えることができる。
【００５５】
上述した本発明に関連する充填方法では、積層された半導体チップの間隔が狭く（バンプ電極のサイズが小さく）なっている構造（例えば、半導体チップの間隔が５μｍ以下）のときに、半導体チップの間にアンダーフィル材料である樹脂材料を完全に埋め込むことが困難である。
【００５６】
一方、本実施形態の製造方法によれば、上述のように半導体チップの間隔が５μｍ以下であるときでも、積層された半導体チップ２２間の間隙にアンダーフィル材料２４の樹脂材料を完全に埋め込むことができる。このため、本実施形態は、半導体チップ２２の間にボイドが生じるのを防ぎ、充填する工程以降で行われる工程で加熱、冷却されたときに、アンダーフィル材料２４にクラックが生じることが抑制される。その結果、本実施形態によれば、信頼性に優れた半導体装置を形成することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、積層された半導体チップ２２の側面部へのアンダーフィル材料２４のはみ出し部分の幅を、本発明に関連する充填方法によるはみ出し部分の幅に比べて小さくすることができる。このため、本実施形態は、半導体装置において積層体が占める面積を低減し、高集積化された半導体装置を実現することが可能となる。
【００５８】
以上のように本実施形態の製造方法は、複数の半導体チップ２２が積層された積層体３０が配置された高圧容器７（処理容器）内に、充填用の樹脂材料が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、超臨界流体を供給しながら高圧容器７（処理容器）内の積層体３０を加熱し、複数の半導体チップ２２の間に浸透した樹脂材料を重合反応によって硬化させて、複数の半導体チップ２２の間に樹脂材料を充填する充填工程と、を有する。
【００５９】
更に具体的には、本実施形態の製造方法は、複数の半導体チップ２２が電気的に接続されて積層された積層体３０を形成する積層工程と、積層体３０における最上層の半導体チップ２２ａの上面及び最下層の半導体チップ２２ｂの下面をマスキング材２５で覆うマスキング工程と、を有する。また、この製造方法は、マスキング材２５で覆われた積層体３０が配置された高圧容器７（処理容器）内に、充填用の樹脂材料が混合された超臨界流体を供給する供給工程と、超臨界流体を供給しながら高圧容器７（処理容器）内の積層体３０を加熱し、複数の半導体チップ２２の間に浸透した樹脂材料を重合反応によって硬化させて、複数の半導体チップ２２の間に樹脂材料を充填する充填工程と、を有する。また、この製造方法は、樹脂材料が充填された積層体３０からマスキング材２５を剥離する工程と、複数の半導体チップ２２の間に樹脂材料が充填された積層体３０を、配線基板２１上に実装する実装工程と、配線基板２１上に実装された積層体３０の外部を封止材料２７で覆う被覆工程と、を有する。
（第２の実施形態）
次に、積層する半導体チップの外形サイズが異なる場合の構成例について図面を参照して説明する。図８は、第２の実施形態の半導体装置の製造方法で用いられる積層体を示す縦断面図である。図９は、第２の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。図１０は、第２の実施形態の半導体装置の製造方法によって形成された半導体装置を示す縦断面図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の部材には、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、積層される複数の半導体チップ２２のうち、最下層の半導体チップ２２ｃの外形寸法のみが、最下層の半導体チップ２２ｃの上方に配置される他の半導体チップ２２の外形寸法よりも大きくされている積層体３１を準備する。
【００６１】
続いて、図９に示すように、積層体３１における最上層の半導体チップ２２ａの上面、及び最下層の半導体チップ２２ｃの下面をマスキング材２５で覆う。マスキング材２５としては、半導体チップ２２ａの上面及び半導体チップ２２ｃの下面よりもやや大きいものが用いられる。
【００６２】
次に、積層体３１を上述した超臨界装置の高圧容器７内に配置し、超臨界プロセスを用いて、アンダーフィル材料２４としてエポキシ樹脂材料を半導体チップ２２の間隙に充填する。このとき、エポキシ樹脂材料によるはみ出し部分は、積層体３１を構成する半導体チップ２２の側面にほぼ沿った形状に形成される。
【００６３】
そして、積層体３１の上面及び下面からマスキング材２５を剥離する。続いて、図１０に示すように、配線基板２１上に積層体３１を載置し、配線基板２１と積層体３１の最下層の半導体チップ２２ｃとを電気的に接続する。引き続き、配線基板２１上に実装された積層体３１全体を封止材料２７で覆う。最後に、配線基板２１の裏面に、半田ボールによって外部端子２８を形成することで、半導体装置が完成する。
【００６４】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、半導体チップ２２の間のエポキシ樹脂材料にクラックが生じることを防ぎ、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、本実施形態によれば、半導体チップ２２の間に充填されたエポキシ樹脂材料が、半導体チップ２２の積層方向に直交する方向に広がるのが抑えられ、半導体装置の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
７  高圧容器
２２  半導体チップ
２４  アンダーフィル材料
３０  積層体
【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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