(57)【要約】【課題】積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成し、半導体チップ間の接続品質の安定化を両立する。【解決手段】インターポーザ１０上で、複数の半導体チップ５を水平方向に離間させて配置するとともに、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を介してインターポーザ１０上に複数の半導体チップ５を積層し、複数の半導体チップ５を一括して加熱加圧し、インターポーザ１０を基準として第１の半導体チップ層４１を形成し、第１の半導体チップ層上４１で、他の複数の半導体チップ５を水平方向に離間させて配置するとともに、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を介して第１の半導体チップ層４１上に他の複数の半導体チップ５を積層し、他の複数の半導体チップ５を一括して加熱加圧し、インターポーザ１０を基準として第２の半導体チップ層４２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線板に複数の半導体チップが積層されてなる積層半導体チップの製造方法であって、
母体配線板上で、複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第１の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記母体配線板上に前記複数の半導体チップを積層する第１の積層工程と、
前記複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第１の半導体チップ層を形成する第１の熱圧着工程と、
前記第１の半導体チップ層上で、他の複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第２の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記第１の半導体チップ層上に前記他の複数の半導体チップを積層する第２の積層工程と、
前記他の複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第２の半導体チップ層を形成する第２の熱圧着工程と、
更に、前記第２の積層工程及び前記第２の熱圧着工程を所望の回数、繰り返して前記母体配線板を基準として複数の半導体チップ層を形成した後、母体配線板から個々の積層半導体チップを切り出すダイシング工程とを有する積層半導体チップの製造方法。
【請求項２】
積層された前記各熱硬化性接着剤フィルムは、前記各半導体チップ層における水平方向に離間した各半導体チップ間を充填する請求項１に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項３】
前記第１の積層工程において、
前記第１の熱硬化性接着フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記母体配線板上に積層された前記第１の熱硬化性接着フィルム上に、前記複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項１または２に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記第２の積層工程において、
前記第２の熱硬化性接着フィルムを、前記第１の半導体チップ層上に積層し、
前記第１の半導体チップ層上に積層された前記第２の熱硬化性接着フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項５】
前記第１の積層工程において、
前記第１の熱硬化性接着フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記第１の熱硬化性接着フィルム上に、前記複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第１の熱硬化性接着フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項１乃至４の何れか１に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記第２の積層工程において、
前記第２の熱硬化性接着フィルムを、前記第１の半導体チップ層上に積層し、
前記第２の熱硬化性接着フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第１の熱硬化性接着フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項１乃至５の何れか１に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記ダイシング工程において、
前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルム部分を垂直に切断することで個々の積層半導体チップを切り出す請求項２に記載の積層半導体チップの製造方法。
【請求項８】
母体配線板に、第１の熱硬化性接着剤フィルムを介して複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置した第１の半導体チップ層と、
前記第１の半導体チップ層の前記複数の半導体チップ上に、第２の熱硬化性接着剤フィルムを介して他の複数の半導体チップを、前記第１の半導体チップ層上で水平方向に離間して配置した第２の半導体チップ層と、
前記第２の半導体チップ層を、所望の回数だけ繰り返して積層した半導体チップ層とを備え、
積層された前記各熱硬化性接着剤フィルムは、前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する中間基板。
【請求項９】
前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルム部分を垂直に切断することで個々の積層半導体チップに分割される請求項８に記載の中間基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、複数の半導体チップが積層された積層半導体チップの製造方法に関し、ベース材上に半導体チップを複数積層した中間基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層半導体チップの製造方法において、集積密度の平面的な限界を克服することを目的に、半導体チップを接着層を介して複数積層することで、高さ方向に立体的な集積度を高める技術が検討されている。
【０００３】
例えば、ＣＯＣ（Chip on Chip）と呼ばれる半導体チップ同士を積層する方式や、ＣＯＳ方式（Chip On glass Stick)と呼ばれる半導体チップをグラススティック上に積層する方式や、ＣＯＷ（Chip on Wafer）と呼ばれる円盤状のウエハに半導体チップを積層し後で分割する方式が開発されている。
【０００４】
例えば、ＣＯＣ方式やＣＯＳ方式の半導体チップの実装方法では、図１４乃至図１６に示すように、インターポーザ１１０に半導体チップ１０５を実装してモールドする方法が用いられる。例えば、インターポーザ１１０は、プリント基板の一種を用いることができ、材料にはプリント基板と同じガラス繊維入りエポキシが使われる。
【０００５】
ＣＯＣ方式やＣＯＳ方式の半導体チップの実装方法では、図１４に示すように、インターポーザ１１０の電極１１１上に、半導体チップ１０５ａの下部接続端子１０７をハンダ等の接着部材１０６を介して接触させ、熱圧着ボンダー（ＴＣツール）１２０で上部から加熱押圧することで、半導体チップ１０５をインターポーザ１１０に実装する。その後、更に、図１５に示すように、半導体チップ１０５ａの上部接続端子１０８上に、他の半導体チップ１０５ｂの下部接続端子１０７をハンダ等の接着部材１０６を介して接触させ、熱圧着ボンダー１２０で上部から加熱押圧することで、半導体チップ１０５ｂをインターポーザ１１０に実装する。
【０００６】
そして、必要な回数だけ半導体チップ１０５を重ねて熱圧着ボンダー１２０で順次、加熱押圧し、所望の段数までにインターポーザ１１０上に半導体チップ１０５を積層して半導体チップの積層体を形成することができる。なお、図１５中では、半導体チップ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの４層積層構造を説明するものである。
【０００７】
その後、図１６に示すように、積層された半導体チップ１０５の隙間にアンダーフィル材１３０を注入して熱硬化を行うことでモールドを形成し、半導体チップ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄの積層が完了する。アンダーフィル材１３０としては、主にエポキシ樹脂を主剤としたコンポジットレジンが用いられる。
【０００８】
また、ＣＯＣ方式やＣＯＳ方式の半導体チップの実装方法では、図１７及び図１８に示すように、半導体チップ１０５にアンダーフィル材１３１を塗布若しくはフィルム状のアンダーフィル材１３１を貼り付けた後、アンダーフィル材１３１が付いた半導体チップ１０５を複数積層させて、一括して熱圧着ボンダー１２０によって加熱押圧することで、半導体チップを積層して実装する方法もある。
【０００９】
上述のいずれの手法でもインターポーザ１１０上に積層した半導体チップ１０５からなる積層半導体チップをダイシングして、個々の積層半導体チップを切り出すこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１５４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したＣＯＣ方式又はＣＯＳ方式の積層半導体チップの製造方法においては、インターポーザ上に半導体チップを熱圧着ボンダーを用いて一層ずつ積層するため、３次元の実装体の完成までに工程数がかかり、結果的に製造時間が増大してしまい、量産を行う上で好ましくないという課題がある。
【００１２】
また、アンダーフィル材が積層された相互の半導体チップに注入できるように、例えば積層方向の半導体チップ間に少なくともクリアランスを３０μｍ程度確保しなければならないといった課題がある。
【００１３】
また、アンダーフィル材のはみだしを考慮し、アンダーフィル材をせき止めるダム構造を設ける必要があり、個々の積層半導体チップのサイズが大きいものになってしまうという課題がある。
【００１４】
従って、量産性の向上や、積層半導体チップ及びインターポーザの小型化には限界があると言える。
【００１５】
また、上述したＣＯＳ方式、ＣＯＳ方式又はＣＯＷ方式における実装で、一層毎の積層ではなく多段の半導体チップの一括積層を行う場合には、量産性という観点では好ましいものの、一括積層時の半導体チップ間に塗布又は貼り付けたアンダーフィル材は、熱圧着ボンダーによる加熱圧着の際に溶融して平面方向に流れ出ることとなる。このため、アンダーフィル材のはみ出しがおこり、また、熱圧着ボンダーからの熱の伝達の影響により、水平方向の半導体チップに位置ずれが生じたり、アンダーフィル材内にボイドが発生するといった影響を及ぼすこととなるため、水平方向の半導体チップ間距離Ｗ１をある程度確保する必要がある。
【００１６】
そこで、本発明は、積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成し、半導体チップ間の接続品質の安定化を両立できる積層半導体チップの製造方法及び中間基板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】
【００１７】
上述した課題を解決するために、本発明に係る積層半導体チップの製造方法は、配線板に複数の半導体チップが積層されてなる積層半導体チップの製造方法であって、母体配線板上で、複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第１の熱硬化性接着剤フィルムを介して母体配線板上に複数の半導体チップを積層する第１の積層工程と、  複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、母体配線板を基準として第１の半導体チップ層を形成する第１の熱圧着工程と、第１の半導体チップ層上で、他の複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第２の熱硬化性接着剤フィルムを介して第１の半導体チップ層上に他の複数の半導体チップを積層する第２の積層工程と、他の複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、母体配線板を基準として第２の半導体チップ層を形成する第２の熱圧着工程と、第２の積層工程及び第２の熱圧着工程を所望の回数、繰り返して母体配線板を基準として複数の半導体チップ層を形成した後、母体配線板から個々の積層半導体チップを切り出すダイシング工程とを有するものである。
【００１８】
また、本発明に係る中間基板は、母体配線板に、第１の熱硬化性接着剤フィルムを介して複数の半導体チップを、母体配線板上で水平方向に離間して配置した第１の半導体チップ層と、第１の半導体チップ層の複数の半導体チップ上に、第２の熱硬化性接着剤フィルムを介して他の複数の半導体チップを、第１の半導体チップ層上で水平方向に離間して配置した第２の半導体チップ層と、第２の半導体チップ層を、所望の回数だけ繰り返して積層した半導体チップ層とを備え、積層された各熱硬化性接着剤フィルムは、各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる積層半導体チップの製造方法によれば、半導体チップを積層して積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成することができ、各半導体チップ間の接続品質の安定化を両立することができる。
【００２０】
また、本発明にかかる中間基板は、中間基板からより多くの積層半導体チップを切り出すことができるため積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成することができ、各半導体チップ間の接続品質の安定化を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、積層半導体チップの製造方法を説明するための中間基板の断面図である。
【図２】図２は、中間基板から各積層半導体チップを切断するダイシング工程を説明する断面図である。
【図３】図３は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第１層目の半導体チップをインターポーザ上に設置する状態を説明する断面図である。
【図４】図４は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第１層目の複数の半導体チップを熱圧着ボンダーで加熱押圧し、インターポーザ上に接着する状態を説明する断面図である。
【図５】図５は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第２層目の半導体チップを第１層目の半導体チップ上に設置する状態を説明する図である。
【図６】図６は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第２層目の複数の半導体チップを熱圧着ボンダーで加熱押圧し、第１層目の半導体チップ上に接着する状態を説明する断面図である。
【図７】図７は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第３層目の半導体チップを第２層目の複数の半導体チップ上に設置する状態を説明する断面図である。
【図８】図８は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、第３層目の複数の半導体チップを熱圧着ボンダーで加熱押圧し、第２層目の複数の半導体チップ上に接着する状態を説明する断面図である。
【図９】図９は、積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、中間基板から積層半導体チップを切り出す状態を説明する断面図である。
【図１０】図１０は、積層半導体チップの製造工程を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、半導体チップを搭載する工程を説明する斜視図である。
【図１２】図１２は、積層半導体チップを切り出す工程を説明する斜視図である。
【図１３】図１３は、切り出された積層半導体をピックアップする工程を説明する斜視図である。
【図１４】図１４は、従来の積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、インターポーザ上に半導体チップを熱圧着ボンダーで加熱押圧し、インターポーザ上に接着する状態を説明する断面図である。
【図１５】図１５は、従来の積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、インターポーザ上に半導体チップを複数積層した状態を説明する断面図である。
【図１６】図１６は、従来の積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、インターポーザ上の積層半導体チップにアンダーフィル材を充填した状態を説明する断面図である。
【図１７】図１７は、従来の積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、インターポーザ上に、アンダーフィル材を塗布又は貼り付けた半導体チップを積層する状態を説明する断面図である。
【図１８】図１８は、従来の積層半導体チップの製造方法を説明する図であり、インターポーザ上に、アンダーフィル材を塗布又は貼り付けた半導体チップを積層して熱圧着ボンダーで加熱押圧し、インターポーザ上に接着する状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明が適用された積層半導体チップの製造方法及び中間基板について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、下記順序にて詳細に説明する。
１．積層半導体チップ
２．中間基板
３．半導体チップの配置
４．熱硬化性接着フィルム
５．積層半導体チップの製造方法
６．実施例
【００２４】
＜１．積層半導体チップ＞
図１に示すように、中間基板４０は、半導体チップ５を積層した積層半導体チップ１を製造する途中工程における基板であり、中間基板４０から積層半導体チップ１を切り出すことにより積層半導体チップ１を製造することができる。中間基板４０から個々の積層半導体チップ１を切り出す工程については積層半導体チップの製造方法の説明で詳述するため、まず中間基板４０の構造について詳細に説明する。
【００２５】
＜２．中間基板＞
具体的に、中間基板４０は、インターポーザ（以下では、母体配線板とも記述する。）１０に、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を介して複数の半導体チップ５を、インターポーザ１０の主面１０ａの水平方向に離間して配置した第１の半導体チップ層４１と、第１の半導体チップ層４１の複数の半導体チップ５上に、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を介して他の複数の半導体チップ５を、第１の半導体チップ層４１上で水平方向に離間して配置した第２の半導体チップ層４２と、第２の半導体チップ層４２の複数の半導体チップ５上に、第３の熱硬化性接着剤フィルム３３を介して他の複数の半導体チップ５を、第２の半導体チップ層４２上で水平方向に離間して配置した第３の半導体チップ層４３とを備え、積層された各熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３が、各半導体チップ層４１，４２，４３における水平方向に離間した半導体チップ５間を充填するように構成されている。
【００２６】
半導体チップ５は、シリコンなどの半導体表面に集積回路が形成され、上部電極８とバンプと呼ばれる接続用のハンダ６付き下部電極７とを有する。ハンダ６付き下部電極７は、銅などからなる電極上にハンダを接合したものであり、電極の厚みとハンダの厚みとを合計した厚みを有する。上部電極８は、銅などからなる電極であるが、ハンダ６は設けられておらず、他の半導体チップ５のハンダ６付き下部電極７とハンダ６を介して接続される。なお、積層する最上層に配置される半導体チップ５は、必ずしも上部電極８を有する必要はない。
【００２７】
ハンダ６としては、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶ハンダ（融点１８３℃）、Ｓｎ−Ｂｉハンダ（融点１３９℃）、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−５．０Ｓｂ（融点２４０℃）などを用いることができる。
【００２８】
インターポーザ１０は、例えばリジット基板、フレキシブル基板などの基材に回路が形成された回路基板であり、半導体チップ５が積層される母体となる母体配線板となる。また、インターポーザ１０は、半導体チップ５が搭載される実装部に、半導体チップ５のハンダ６付き下部電極７と対向する位置に所定の厚みを有する対向電極１１が形成されている。
【００２９】
第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３は、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する接着剤層である。
【００３０】
中間基板４０は、必要な数だけ、熱硬化性接着剤フィルム及び半導体チップを交互に繰り返して積層した半導体チップ層を複数層備えるように構成されている。なお、図１においては、第１〜第３の半導体チップ層４１，４２，４３による三層までの積層構造を示しているが、これに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００３１】
＜３．半導体チップの配置＞
半導体チップ５は、図１に示すように、第１〜第３の半導体チップ層４１，４２，４３のそれぞれの層において、水平方向に所定の間隔Ｗ２だけ離間した状態で複数設けられている。複数の半導体チップ５は、互いに離間する空間を上下の第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３によって充填されており、下部電極７及び上部電極８等の端子部以外については上下方向に電気的、機械的に隔離されている。また、複数の半導体チップ５は、互いに水平方向離間する空間を上下の第１〜３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３によって充填されており、水平方向においても電気的、機械的に隔離されている。
【００３２】
間隔Ｗ２は、図１７に示したＷ１と比較して狭くすることが可能である。本実施の形態では、間隔Ｗ２で示す部分をアンダーフィル材である第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３で充填しているため、アンダーフィル材のはみだしを考慮する必要がなく、アンダーフィル材をせき止めるダム構造を設ける必要がないためである。また、本実施の形態では、間隔Ｗ２で示す部分をアンダーフィル材である第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３で充填しているため、水平方向（２次元方向）に半導体チップ５がずれてしまうことを抑止し、また、アンダーフィル材内にボイドが発生することを抑止することができる。
【００３３】
なお、半導体チップ５は、後述の半導体装置の製造方法でも説明するが、インターポーザ１０上において平面視をした場合に矩形平板状の構造を有しており、インターポーザ１０の主面１０ａ上で水平方向に格子状に複数並べて設けられている。すなわち、半導体チップ５は、インターポーザ１０の実装部の水平方向（２次元方向）の集積度を高くするよう格子状に敷き詰められている。
【００３４】
また、半導体チップ５は、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３及び半導体チップ５を交互に積層し、インターポーザ１０の実装部の垂直方向（３次元方向）の集積度も高くするように配置されている。
【００３５】
なお、図１において、半導体チップ５は、水平方向（２次元方向）に２つ並べて配置した断面図として説明するが、インターポーザ１０の実装部の面積が許す限り、水平方向（２次元方向）への配置数をより高めるようにすることが好ましいことは言うまでもない。
【００３６】
ここで、図１に示すように、最下層となる第１の半導体チップ層４１を構成する半導体チップ５は、半導体チップ５ａ１、半導体チップ５ａ２…と表記する。中間層となる第２の半導体チップ層４２を構成する半導体チップ５は、半導体チップ５ｂ１、半導体チップ５ｂ２…と表記する。最上層となる第３の半導体チップ層４３を構成する半導体チップ５は、半導体チップ５ｃ１、半導体チップ５ｃ２…と表記する。また、以降の図面においても同様に表記するものとする。
【００３７】
また、中間基板４０は、インターポーザ１０側から半導体チップ５ａ１，５ｂ１，５ｃ１の順に、また、インターポーザ１０側から半導体チップ５ａ２，５ｂ２，５ｃ２の順に、垂直方向（３次元方向）に積層された半導体積層構造体を形成し、この半導体積層構造体が水平方向（２次元方向）に２個以上配列されている。
【００３８】
なお、半導体チップ層としては、４層以上積層することが可能である。本実施例では、説明の簡略化のため３層積層構造として説明を行うが、積層回数は第２の半導体チップ層４２から上層へ積層する回数を適宜設定することで所望の層まで積層することが可能であるが、符号を伏しての説明は省略する。
【００３９】
第１の半導体チップ層４１を構成する半導体チップ５ａ１，５ｂ１は、それぞれ、下面に下部電極７と上面に上部電極８を有し、下部電極７には接続材としてハンダ６が設けられている。第２の半導体チップ層４２を構成する半導体チップ５ａ２，５ｂ２は、それぞれ、下面に下部電極７と上面に上部電極８を有し、下部電極７には接続材としてハンダ６が設けられている。第３の半導体チップ層４３を構成する半導体チップ５ｃ１，５ｃ２は、下面に下部電極７を有し、下部電極７には接続材としてハンダ６が設けられている。
【００４０】
ここで、第３の半導体チップ層４３を構成する半導体チップ５ｃ１，５ｃ２には、上部電極８を設けていない。これは、後述する一括圧着等における熱圧着ボンダーによる圧着時の圧力を半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の上面、すなわち上部電極８を設けた場合の半導体チップよりも広い面積で受けるようにするための構成である。すなわち、上部電極８の無い半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の上面は平坦面であるから押圧時の圧力の分散ができ、また熱伝導が均一化されるため、適切な加熱圧着をすることができる。
【００４１】
また、最上層となる第３の半導体チップ層４３を構成する半導体チップ５ｃ１，５ｃ２上には、半導体チップが積層されることはないため、上部電極８で電気的な接続をする必要はない。従って機能的にも上部電極８を設ける必要はないことから、構造を簡素化する観点においても上部電極８を省略することが好ましいと言える。
【００４２】
上述した中間基板４０は、図２に示すように、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３部分のうち、第１〜第３の半導体チップ層４１，４２，４３の複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２間，半導体チップ５ｂ１，５ｂ２間，半導体チップ５ａ１，５ｂ１間を充填する部分を、ダイシングカッター６０によって裁断されることで、個々の積層半導体チップ１を分離することができる。
【００４３】
ここで、積層半導体チップ１は、インターポーザ１０上に複数積層された半導体チップ５からなる半導体積層構造を有するものであり、いわゆる３次元実装半導体である。
【００４４】
＜４．熱硬化性接着剤フィルム＞
第１の熱硬化性接着剤フィルム３１は、ハンダ６付き下部電極７が形成された半導体チップ５ａ１，５ａ２を、ハンダ６付き下部電極７と対向するインターポーザ１０の対向電極１１に搭載する前に、インターポーザ１０の対向電極１１側にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
【００４５】
また、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２は、ハンダ６付き下部電極７が形成された半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を、上部に上部電極８が形成された最下層の半導体チップ５ａ１，５ａ２に搭載する前に、半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
【００４６】
更に、第３の熱硬化性接着剤フィルム３３は、ハンダ６付き下部電極７が形成された半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を、上部に上部電極８が形成された中間層の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２に搭載する前に、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
【００４７】
なお、上述では、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３は、それぞれインターポーザ１０の対向電極１１、各半導体チップ５の上部電極８側に張り合わせるように説明したが、各半導体チップ５の下部電極７側にあらかじめ張り合わせて、積層するようしてもよい。
【００４８】
しかしながら、積層順序として下層から順に重ねていく方が製造容易の観点で好ましいと言える。また、硬化前の熱硬化性接着剤フィルムは、柔らかいため、熱硬化性接着剤フィルムに半導体チップを先に積層することは製造上困難を伴う。従って、この観点においても、積層順に下層から順に重ねていく方が好ましいと言える。
【００４９】
なお、この場合に、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３は、それぞれ、半導体チップ５ａ１，５ａ２、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２にあらかじめ張り合わせて第１〜第３の半導体チップ層４１，４２，４３を形成することとなる。
【００５０】
ここで、熱硬化性接着剤フィルムの組成について詳細に説明する。膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜１０００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリルゴム等の種々の樹脂を用いることができる。これらの膜形成樹脂は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。
【００５１】
エポキシ樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、スピロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、テルペン型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、α−ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、高接着性、耐熱性の点から、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００５２】
酸無水物は、ハンダ表面の酸化膜を除去するフラックス機能を有するため、優れた接続信頼性を得ることができる。酸無水物としては、例えばテトラプロペニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸などの脂肪族酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの脂環式酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの芳香族酸無水物などを挙げることができる。これらのエポキシ硬化剤は、１種を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらのエポキシ硬化剤の中でもこれらのうちハンダ接続性の点から、脂肪族酸無水物を用いることが好ましい。
【００５３】
また、硬化促進剤を添加することが好ましい。硬化促進剤の具体例としては、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾ−ル類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７塩（ＤＢＵ塩）、２−（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの第３級アミン類、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物などが挙げられる。
【００５４】
アクリル樹脂としては、単官能（メタ）アクリレート、２官能以上の（メタ）アクリレートを使用可能である。単官能（メタ）アクリレートとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。２官能以上の（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＦ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性（メタ）アクリレート、多官能ウレタン（メタ）アクリレート等を挙げることができる。これらのアクリル樹脂は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、２官能（メタ）アクリレートが好適に用いられる。
【００５５】
有機過酸化物としては、例えば、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等を挙げることができる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、パーオキシエステルが好適に用いられる。
【００５６】
また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整することができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。
【００５７】
さらに、必要に応じて、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などのシランカップリング剤を添加してもよい。
【００５８】
このように硬化反応の比較的遅いエポキシ系と、硬化反応の比較的速いアクリル系とを併用することにより、異なる昇温温度条件で測定したときの最低溶融粘度到達温度の変化を小さくすることが可能となり、広い実装マージンを実現することができる。
【００５９】
具体的には、５℃／ｍｉｎ以上５０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度条件で溶融粘度を測定したときの最低溶融粘度到達温度が８０℃以上１５０℃以下であり、最低溶融粘度が１００００（Ｐａ・ｓ）以下である。これにより、熱圧着時の温度プロファイルを厳密にコントロールしなくても、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。
【００６０】
また、最低溶融粘度は、１０００（Ｐａ・ｓ）以上２０００（Ｐａ・ｓ）以下であることが好ましい。これにより、熱圧着時のボイドの発生を抑制することができる。
【００６１】
また、アクリル樹脂と有機過酸化物との合計質量と、エポキシ樹脂と酸無水物との合計質量との比は、９：１〜４：６であることが好ましく、８：２〜６：４であることがより好ましい。これにより、後述する積層半導体チップの製造方法において、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現する熱硬化性接着剤フィルムを得ることができる。
【００６２】
次に、前述した熱硬化性接着剤フィルムが膜状に形成された先供給型アンダーフィルフィルムの製造方法について説明する。先ず、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する接着剤組成物を溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。樹脂組成物を調整後、バーコーター、塗布装置などを用いて剥離基材上に塗布する。
【００６３】
剥離基材は、例えば、シリコーンなどの剥離剤をＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などに塗布した積層構造からなり、組成物の乾燥を防ぐとともに、組成物の形状を維持するものである。
【００６４】
次に、剥離基材上に塗布された樹脂組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置などにより乾燥させる。これにより、所定の厚さの先供給型アンダーフィルフィルムを得ることができる。
【００６５】
＜５．積層半導体チップの製造方法＞
前述した先供給型アンダーフィル材を用いた半導体装置の製造方法について図３乃至図９を用いて簡単に説明する。
【００６６】
図３は、搭載前の半導体チップ５ａ１，５ａ２とインターポーザ１０を模式的に示す断面図であり、図４は、インターポーザ１０に半導体チップ５ａ１，５ａ２を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図であり、図５は、熱圧着後の半導体チップ５ａ１，５ａ２に第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を貼り付け、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を搭載する状態を模式的に示す断面図であり、図６は、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図であり、図７は、熱圧着後の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２に第３の熱硬化性接着剤フィルム３３を貼り付け、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を搭載する状態を模式的に示す断面図であり、図８は、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図である。
【００６７】
図３に示すように、本実施の形態における第１の熱硬化性接着剤フィルム３１は、インターポーザ１０の対向電極１１が形成された上面１０ａ側に予め貼り合わされる。
【００６８】
すなわち、インターポーザ１０の対向電極１１を覆うように単一のシート状の第１の熱硬化性接着剤フィルム３１によって接着層が形成される。
【００６９】
次に、半導体チップ５ａ１，５ａ２のハンダ６付き下部電極７と、インターポーザ１０の対向電極１１とが一致するように、半導体チップ５ａ１，５ａ２が第１の熱硬化性接着剤フィルム３１上に位置決めされて設置される。
【００７０】
次に、図４に示すように、半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８を熱圧着ボンダー２０のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ５ａ１，５ａ２の下部電極７の先端に設けられたハンダ６をインターポーザ１０の対向電極１１に押し付ける。第１の熱硬化性接着剤フィルム３１が熱圧着により硬化し、半導体チップ５ａ１，５ａ２の下部電極７と、下部電極７と対向するインターポーザ１０の対向電極１１がハンダ６を介して接合される。これにより、半導体チップ５ａ１，５ａ２は、それぞれインターポーザ１０上に固定される。
【００７１】
次に、図５に示すように、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２は、半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８が形成された側に予め貼り合わされる。
【００７２】
次に、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２のハンダ６付き下部電極７と、半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８とが一致するように、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２が第２の熱硬化性接着剤フィルム３２上に位置決めされて設置される。
【００７３】
次に、図６に示すように、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８を熱圧着ボンダー２０のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の下部電極７の先端に設けられたハンダ６を半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８に押し付ける。第２の熱硬化性接着剤フィルム３２が熱圧着により硬化し、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の下部電極７と、下部電極７と対向する半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８がハンダ６を介して接合される。これにより、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２は、それぞれ半導体チップ５ａ１，５ａ２上に固定される。
【００７４】
次に、図７に示すように、第３の熱硬化性接着剤フィルム３３は、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８が形成された側に予め貼り合わされる。
【００７５】
次に、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２のハンダ６付き下部電極７と、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８とが一致するように、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２が第３の熱硬化性接着剤フィルム３３上に位置決めされて設置される。
【００７６】
次に、図８に示すように、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の上部を熱圧着ボンダー２０のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の下部電極７の先端に設けられたハンダ６を半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８に押し付ける。第３の熱硬化性接着剤フィルム３３が熱圧着により硬化し、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の下部電極７と、下部電極７と対向する半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８がハンダ６を介して接合される。これにより、半導体チップ５ｃ１，５ｃ２は、半導体チップ５ｂ１，５ｂ２上に固定される。
【００７７】
以上のように中間基板４０を形成し、図９に示すように、余剰の各熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３部分Ａ，Ｂ，Ｃをダイシングカッター６０でダイシングすることで、積層半導体チップ１が切りだされる。
【００７８】
図１０は、本実施の形態における積層半導体チップの製造方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、本実施の形態における積層半導体チップの製造方法は、インターポーザ１０上に第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を貼り付ける第１の貼付工程Ｓ１と、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を第１の熱硬化性接着剤フィルム３１に搭載する第１の搭載工程Ｓ２と、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を熱圧着する第１の熱圧着工程Ｓ３と、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２上に第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を貼り付ける第２の貼付工程Ｓ４と、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を第２の熱硬化性接着剤フィルム３２に搭載する第２の搭載工程Ｓ５と、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を熱圧着する第２の熱圧着工程Ｓ６とを有し、積層が終わったか否かを判断する工程Ｓ７と、積層が完了していない場合には、更に第ｎの貼付工程Ｓ４と、第ｎの搭載工程Ｓ５と、第ｎの熱圧着工程Ｓ６を繰り返し、積層が完了した後、積層半導体チップ１を切り出すダイシング工程Ｓ８とを有する。
【００７９】
ここで、ｎは２以上の整数であり、本実施の形態では３層まで積層したものであるため工程Ｓ４〜Ｓ６を２回繰り返す。少なくとも、貼付工程、搭載工程、圧着工程は２回以上繰り返されて積層構造体を形成する。インターポーザ１０上の垂直方向（３次元方向）の集積密度を必要に応じて積層回数を適宜調整可能であることは言うまでもない。
【００８０】
図１１は、インターポーザ１０上にアンダーフィルフィルム２を貼り付ける工程を模式的に示す斜視図である。ここで、アンダーフィルフィルム２は、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３の元となるロール状のフィルム材であり、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３は、必要に応じた量だけアンダーフィルフィルム２のロールから巻きだされて切り出される。
【００８１】
図１１に示すように、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１の貼付工程Ｓ１では、インターポーザ１０の直径よりも大きな直径を有するリング状又は枠状のフレームを有する治具３によりインターポーザ１０を固定し、インターポーザ１０上にアンダーフィルフィルム２のロールから巻きだされる第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を貼り付ける。なお、アンダーフィルフィルム２の裁断工程は図示していないが、適宜の手法を用いて第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を切り出すことができる。なお、以後では、第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３の切り出しについては詳述しないが、あらかじめ切り出しておいてもよいし、各工程毎に切り出すようにしてもよい。
【００８２】
第１の熱硬化性接着剤フィルム３１は、インターポーザ１０上に複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を搭載する際の接着剤として機能する。なお、インターポーザ１０には多数のＩＣ（Integrated Circuit）が作り込まれ、インターポーザ１０の接着面には、図１に示すように、スクライブラインによって区分される複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２毎に対向電極１１が設けられている。
【００８３】
次に、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を第１の熱硬化性接着剤フィルム３１に搭載する第１の搭載工程Ｓ２では、インターポーザ１０上に対向電極１１と下部電極７とが対向するように複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を搭載する。
【００８４】
次に、第１の熱圧着工程Ｓ３では、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２を熱圧着ボンダー２０によって加熱押圧を行い、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を硬化させて、インターポーザ１０と複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２が接着される。これにより、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２の下部電極７とインターポーザ１０の対向電極１１がハンダ６を介して電気的、機械的に接続される。
【００８５】
次に、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２の第２の貼付工程Ｓ４では、インターポーザ１０上に接着された複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２上にアンダーフィルフィルム２から巻き出される第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を貼り付ける。第２の熱硬化性接着剤フィルム３２は、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２上に複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を搭載する際の接着剤として機能する。
【００８６】
ここで、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１と第２の熱硬化性接着剤フィルム３２は、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２間の空間を充填するように積層される。すなわち、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２間に空隙が残らないように第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を貼り付ける。ここで、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２間の空間を充填した第１の熱硬化性接着剤フィルム３１の該当部を図中Ａで示し、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２間の空間を充填した第２の熱硬化性接着剤フィルム３２の該当部を図中Ｂで示す。
【００８７】
次に、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を第２の熱硬化性接着剤フィルム３２に搭載する第２の搭載工程Ｓ５では、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２上の上部電極８と複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の下部電極７とが対向するように複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を搭載する。
【００８８】
次に、第２の熱圧着工程Ｓ６では、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２を熱圧着ボンダー２０によって加熱押圧を行い、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２を硬化させて、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２と複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２とが接着される。これにより、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の下部電極７と複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２の上部電極８がハンダ６を介して電気的、機械的に接続される。
【００８９】
次に、第３の熱硬化性接着剤フィルム３３の貼付工程Ｓ４では、複数の半導体チップ５ａ１，５ａ２上に接着された複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２上にアンダーフィルフィルム２から巻き出される第３の熱硬化性接着剤フィルム３３を貼り付ける。第３の熱硬化性接着剤フィルム３３は、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２上に複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を搭載する際の接着剤として機能する。
【００９０】
ここで、第２の熱硬化性接着剤フィルム３２と第３の熱硬化性接着剤フィルム３３は、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２間の空間を充填するように積層される。すなわち、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２間に空隙が残らないように第３の熱硬化性接着剤フィルム３３を貼り付ける。ここで、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２間の空間を充填した第２の熱硬化性接着剤フィルム３２の該当部を図中Ｂで示し、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２間の空間を充填した第３の熱硬化性接着剤フィルム３３の該当部を図中Ｃで示す。
【００９１】
次に、複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を第３の熱硬化性接着剤フィルム３３に搭載する第３の搭載工程Ｓ５では、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２上の上部電極８と複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の下部電極７とが対向するように複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を搭載する。
【００９２】
次に、第３の熱圧着工程Ｓ６では、複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２を熱圧着ボンダー２０によって加熱押圧を行い、第３の熱硬化性接着剤フィルム３３を硬化させて、複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２と複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２が接着される。これにより、複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２の下部電極７と複数の半導体チップ５ｂ１，５ｂ２の上部電極８がハンダ６を介して電気的、機械的に接続される。ここで、複数の半導体チップ５ｃ１，５ｃ２間の空間を充填した第３の熱硬化性接着剤フィルム３３の該当部を図中Ｃで示す。
【００９３】
更に、積層終了判断工程Ｓ７では積層終了の可否を判断することで、必要に応じて熱硬化性接着剤フィルムの貼付工程、複数の半導体チップの搭載工程、熱圧着工程を順次繰り返して多層化を図ることができる。以上の工程を経て、中間基板４０が生成されることとなる。
【００９４】
次に、中間基板４０をダイシング工程Ｓ８においてダイシングし、図１２に示すように、積層半導体チップを切り出す。図１２は、中間基板４０をダイシングする工程を模式的に示す斜視図である。ダイシング工程Ｓ８では、ダイシングカッター６０をスクライブラインに沿って押圧して中間基板４０を切削し、個々の積層半導体チップに分割する。ダイシングカッター６０によりダイシングを行う箇所は、図５乃至図９に示すように、複数の半導体チップ間の第１〜第３の熱硬化性接着剤フィルム３１，３２，３３が充填された箇所Ａ，Ｂ，Ｃとなる。
【００９５】
図１３は、積層半導体チップをピックアップする工程を模式的に示す斜視図である。図１３に示すように、各熱硬化性接着剤フィルムにより接着された積層半導体チップ１は、ピックアップ機構２０によって保持されてピックアップされる。
【００９６】
なお、第１の貼付工程Ｓ１及び第ｎの貼付工程Ｓ４の温度条件は、８０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。また、圧力条件は０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００９７】
なお、第１の搭載工程Ｓ２及び第ｎの搭載工程Ｓ５の温度条件は、３０℃以上１５５℃以下であることが好ましい。また、圧力条件は５０Ｎ以下であることが好ましく、より好ましくは４０Ｎ以下である。また、時間条件は０．１秒以上１０秒以下であることが好ましく、より好ましくは０．１秒以上１．０秒以下である。これにより、ハンダ６付き下部電極７が溶融せずにインターポーザ１０側の対向電極１１と接する状態とすることができ、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１が完全硬化していない状態とすることができる。また、低い温度で固定するため、ボイドの発生を抑制し、半導体チップ５ａ１，５ａ２へのダメージを低減することができる。
【００９８】
なお、第１の熱圧着工程Ｓ３及び第ｎの熱圧着工程Ｓ６では、例えば第１の温度から第２の温度まで所定の昇温速度で昇温させるボンディング条件で、ハンダ６付き下部電極７のハンダ６を溶融させて金属結合を形成させるとともに、第１の熱硬化性接着剤フィルム３１を完全硬化させる。
【００９９】
また、第１の熱圧着工程３において、熱圧着ボンダー２０のヘッドは、半導体チップ５ａ１，５ａ２搭載後の第１の熱硬化性接着剤フィルム３１の溶融開始温度まで樹脂の弾性率により一定の高さに保たれた後、昇温に伴う樹脂溶融により一気に下降し、ヘッドの最下点に達する。この最下点は、ヘッドの下降速度と樹脂の硬化速度との関係により決まる。樹脂硬化がさらに進行した後、樹脂とヘッドの熱膨張により徐々に上昇する。第ｎの熱圧着工程６においても同様とする。
【実施例】
【０１００】
＜６．実施例＞
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、熱硬化性接着剤フィルムとして先供給型のアンダーフィルフィルムを作製し、５℃／ｍｉｎ以上５０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度条件で溶融粘度を測定した。
【０１０１】
そして、このアンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する下層の半導体チップと、これに対向する対向電極を有するインターポーザとを接続し、また、アンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する中層の半導体チップと、これに対向する上部電極を有する下層の半導体チップとを接続し、更に、アンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する上層の半導体チップと、これに対向する上部電極を有する中層の半導体チップとを接続して実装体を作製し、半導体チップの実装ズレ、電気的接合を評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０２】
実装体の作製、最低溶融粘度到達温度、溶融粘度及び硬化率の測定、半導体チップの実装ズレの評価、及び電気的接合を評価は、次のように行った。
【０１０３】
［実装体の作製］
アンダーフィルフィルムを、弾性体を用いたラミネート装置でインターポーザ上にラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して半導体チップとインターポーザ上に積層し、プレス機にて、２５０℃／１０ｓｅｃ／１チップあたりの圧力３０Ｎとする条件で水平方向に一括して加熱押圧を行う。更に、搭載した半導体チップ上に更にアンダーフィルフィルムをラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して上層の半導体チップと下層の半導体チップを積層し、水平方向に一括して加熱押圧を行う処理を繰り返して、中間基板を作成する。そして、中間基板をダイシングして実装体となる積層半導体チップを得た。
【０１０４】
ここで、ラミネート装置に用いる弾性体は、Ａ型ゴム硬度計で５０以下となる材料を用いた。これにより、アンダーフィルフィルムをインターポーザや半導体チップ上に密着するように押圧されてラミネートすることができるため、アンダーフィルフィルム、インターポーザ、半導体チップの間をアンダーフィルフィルムによって空隙なく充填することができる。
【０１０５】
［最低溶融粘度到達温度及び最低溶融粘度の測定］
アンダーフィルフィルムについて、レオメータ（ＴＡ社製ＡＲＥＳ）を用いて、５℃／ｍｉｎ、１Ｈｚの条件で、サンプルの最低溶融粘度及び最低溶融粘度到達温度を測定した。
【０１０６】
［上層の半導体チップ］
上層の半導体チップは、その大きさが６ｍｍ□、厚み２００μｍであり、厚み７μｍのＣｕからなる下部電極の先端に厚み５μｍのハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、融点２２１℃）が形成されたペリフェラル配置のピラー（φ２０μｍ、１０００ピン）を有するものを用いた。
【０１０７】
［中間層の半導体チップ］
中間層の半導体チップは、その大きさが６ｍｍ□、厚み５０μｍであり、厚み７μｍのＣｕからなる上部電極が形成され、厚み７μｍのＣｕからなる下部電極の先端に厚み５μｍのハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、融点２２１℃）が形成されたペリフェラル配置のピラー（φ２０μｍ、１０００ピン）を有するものを用いた。
【０１０８】
［インターポーザ］
インターポーザは、その大きさは約３０４．８ｍｍ（１２インチ）径ウエハ、厚み２００μｍであり、厚み２０μｍのＣｕからなる上部電極にＮｉ／Ａｕめっきが施されたペリフェラル配置のピラー（φ２０μｍ、１０００ピン）を有するものを用いた。
【０１０９】
接着層となるアンダーフィルフィルムとしては、厚みが２０μｍのＮＣＦ（Non Conductive Film）を用いた。
【０１１０】
熱圧着後、さらに１５０℃−２時間の条件でキュアし、実装体を得た。なお、フリップチップボンダー使用時における温度は、熱電対によりサンプルの実温を測定したものである。
【０１１１】
ＮＣＦの組成については、表１に示す成分のものを用いた。また、各実装体の評価は、表２に示す通りとなった。
【０１１２】
【表１】
2019160886.tif 000003
【０１１３】
【表２】
2019160886.tif 000004
【０１１４】
［実装ズレの評価］
半導体チップの実装ズレの評価は、ダイシング後の実装体の各半導体チップの上部電極及び下部電極の接続状態、インターポーザの対向電極と半導体チップの下部電極の接続状態をＸ線で観察し、各電極間で水平方向に５μｍ以上のズレが発生したものを「△」とし、５μｍ未満のズレである場合を「○」とした。
【０１１５】
［導通抵抗の評価］
導通抵抗の評価は、ダイシング後の実装体の導通抵抗を測定した。導通抵抗については、実装ズレが発生していない状態のサンプル実装体の導通抵抗を基準に、導通抵抗が＋２０％より低い場合を「○」と評価し、導通抵抗が＋２０％以上となった場合を「△」と評価した。
【０１１６】
［総合評価］
実装ズレの評価及び導通抵抗評価の両者が「○」の場合を総合評価「○」とし、これ以外を「△」と評価した。なお、総合評価「△」であっても、総合評価「○」には及ばないものの、所定の性能を得ることができた。
【０１１７】
［実施例１］
実施例１におけるＮＣＦは、表１に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体（品名：テレサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、アクリル樹脂（品名：オクゾールＥＡ−０２００、大阪有機化学社製）を９８質量部、有機過酸化物（品名：パーヘキサＶ、日油社製）を２質量部、硬化促進剤（品名：Ｕ−ＣＡＴ−５００２、サンアプロ社製）を１質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み２０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（２０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
【０１１８】
実施例１におけるＮＣＦの最低溶融粘度到達温度ｔは、９０℃、最低溶融粘度は、１２００（Ｐａ・ｓ）、ラミネート温度を８０℃とし１時間後の硬化率は、３０％、２５０℃の加熱を行い１０秒の加圧（１チップあたり３０Ｎ）した実装後の硬化率は、９０％となった。
【０１１９】
実施例１における、サンプルの評価は、表２に示すように、実装ズレの評価が「○」、導通抵抗評価が「△」となり、総合評価は「△」となった。
【０１２０】
［実施例２］
実施例２におけるＮＣＦは、表１に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体（品名：テレサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、アクリル樹脂（品名：オクゾールＥＡ−０２００、大阪有機化学社製）を６８質量部、有機過酸化物（品名：パーヘキサＶ、日油社製）を２質量部、エポキシ樹脂（品名：ＪＥＲ１０３１Ｓ、三菱化学社製）を２０質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を１０質量部、硬化促進剤（品名：Ｕ−ＣＡＴ−５００２、サンアプロ社製）を１質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み２０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（２０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
【０１２１】
実施例２におけるＮＣＦの最低溶融粘度到達温度ｔは、１００℃、最低溶融粘度は、１２５０（Ｐａ・ｓ）、ラミネート温度を８０℃とし１時間後の硬化率は、２０％、２５０℃の加熱を行い１０秒の加圧（１チップあたり３０Ｎ）した実装後の硬化率は、８５％となった。
【０１２２】
実施例２における、サンプルの評価は、表２に示すように、実装ズレの評価が「○」、導通抵抗評価が「○」となり、総合評価は「○」となった。
【０１２３】
［実施例３］
実施例３におけるＮＣＦは、表１に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体（品名：テレサンレジンＳＧ−Ｐ３、ナガセケムテックス社製）を４０質量部、アクリル樹脂（品名：オクゾールＥＡ−０２００、大阪有機化学社製）を４９質量部、有機過酸化物（品名：パーヘキサＶ、日油社製）を１質量部、エポキシ樹脂（品名：ＪＥＲ１０３１Ｓ、三菱化学社製）を３０質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を２０質量部、硬化促進剤（品名：Ｕ−ＣＡＴ−５００２、サンアプロ社製）を１質量部、フィラー（品名：アエロジルＲ２０２、日本アエロジル社製）を１５質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）にバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、厚み２０μｍのアンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ（２５μｍ）／アンダーフィルフィルム（２０μｍ）／ベース剥離ＰＥＴ（５０μｍ））。
【０１２４】
実施例３におけるＮＣＦの最低溶融粘度到達温度ｔは、１２０℃、最低溶融粘度は、１２００（Ｐａ・ｓ）、ラミネート温度を８０℃とし１時間後の硬化率は、１０％、２５０℃の加熱を行い１０秒の加圧（１チップあたり３０Ｎ）した実装後の硬化率は、７０％となった。
【０１２５】
実施例３における、サンプルの評価は、表２に示すように、実装ズレの評価が「×」、導通抵抗評価が「○」となり、総合評価は「×」となった。
【０１２６】
実施例では、アンダーフィルフィルムによって半導体チップ間が隙間なく充填されるため、半導体チップ間隔Ｗ２を小さくすることができるとともに、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができ、広い実装マージンを実現することができた。
【０１２７】
上述した積層実装体は、アンダーフィルフィルム上に複数の半導体チップを２次元配置し一括圧着し、更にアンダーフィルフィルムをラミネートし、複数の半導体チップを積層し一括圧着することを交互に繰り返すことで形成されるため、一括で圧着する際に問題となる上下方向の圧着時の温度差に起因するアンダーフィルフィルムの状態の相違によるボイド等の問題を発生させずに作成することができる。
【０１２８】
また、上述した積層実装体である中間基板は、半導体チップ間がアンダーフィルフィルムによって充填されているため、アンダーフィル材のはみ出しを防止する手立てや、空間を確保する必要がなくなり、垂直方向の半導体チップ間隔だけでなく水平方向の半導体チップ間隔Ｗ２も狭くすることができ、積層半導体チップの２次元方向の集積度を向上させることができ、積層半導体チップの薄膜化／中間基板における積層半導体チップの取り数の増加が期待できる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  半導体装置、２  アンダーフィルフィルム、３  治具、５  半導体チップ、６  ハンダ、７  下部電極、８  上部電極、１０  インターポーザ、１０ａ  主面、１１  対向電極、２０  、３１  第１の熱硬化性接着剤フィルム、３２  第２の熱硬化性接着剤フィルム、３３  第３の熱硬化性接着剤フィルム、４０  中間基板、４１  第１の半導体チップ層、４２  第２の半導体チップ層、４３  第３の半導体チップ層、６０  ダイシングカッター
【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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