(57)【要約】【課題】半導体チップを基板等に搭載する際に、それらの間を充填する絶縁性樹脂層が半導体チップの保持器具に付着するのを防止する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、第１の面に接続パッドを有する第１の基板を準備する工程と、第２の面にバンプ電極が配置され、バンプ電極を覆うように第２の面に樹脂充填材が形成された第２の基板を準備する工程と、樹脂充填材の一部領域に選択的に特定のエネルギーを印加して半硬化層を形成する工程と、第２の面を第１の面に対向させるように第２の基板を第１の基板上に搭載し、バンプ電極を接続パッドに電気的に接続すると共に、第１の基板と第２の基板との間を樹脂充填材で充填する工程と、を備えている。【選択図】図５
2015076539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に接続パッドを有する第１の基板を準備する工程と、
第２の面にバンプ電極が配置され、前記バンプ電極を覆うように前記第２の面に樹脂充填材が形成された第２の基板を準備する工程と、
前記樹脂充填材の一部領域に選択的に特定のエネルギーを印加して半硬化層を形成する工程と、
前記第２の面を前記第１の面に対向させるように前記第２の基板を前記第１の基板上に搭載し、前記バンプ電極を前記接続パッドに電気的に接続すると共に、前記第１の基板と前記第２の基板との間を前記樹脂充填材で充填する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の基板を準備する工程は、前記第２の基板含む半導体ウエハを準備する工程と、前記半導体ウエハを切断して前記第２の基板を分離する工程と、を含み、
前記半硬化層を形成する工程は、分離された前記第２の基板上の前記樹脂充填材の周縁部に半硬化層に形成する工程である、
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】
前記第２の基板を準備する工程は、前記第２の基板含む半導体ウエハを準備する工程であり、
前記半硬化層を形成する工程は、前記第２の基板となる部分の周縁に沿って前記樹脂充填材に半硬化層を形成する工程であり、
前記半導体ウエハを切断して前記第２の基板を分離する工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載に半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の基板が配線基板であり、前記第２の基板が半導体チップであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記バンプ電極上に半導体層が形成されている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】
前記第１の基板及び前記第２の基板がともに半導体チップであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記接続パッド上にスタッドバンプが形成されていることを特徴とする請求項６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、半導体装置の製造方法に関し、特に、絶縁性樹脂を用いた半導体チップの固定を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連する半導体装置の製造方法では、半導体ウエハの突起電極が形成されている面（表面）に、突起電極を埋め込むように絶縁性樹脂層を形成する。そして、半導体ウエハを絶縁性樹脂層とともにダイシングして、半導体チップ毎に分離する。それから、分離した半導体チップを、基板や他の半導体チップに搭載する。半導体チップの基板等への搭載は、絶縁性樹脂層を基板等に押し当てて加熱溶融させ、その後固化させることにより行う（特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６０２２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０２２９号公報
【特許文献３】特開２００９−２６０２３０号公報
【特許文献４】特開２０１３−０１６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体チップの基板等への搭載は、接続ヘッド等の保持器具を用いて半導体チップを裏面側から保持し、表面側に形成された絶縁性樹脂層を半導体チップに押し当て、絶縁性樹脂層を過熱しつつ、半導体チップに裏面側から荷重を加えることにより行われる。このとき、溶融した絶縁性樹脂層の一部が、半導体チップと基板の間の隙間から外部に押し出される。そして、外部に押し出された絶縁性樹脂層の一部は、半導体チップの側面を伝い上がり、接続ヘッドに達して付着する。
【０００５】
絶縁性樹脂層が接続ヘッドに付着すると、半導体チップが接続ヘッドから離れなくなる恐れがある。その場合、半導体チップ搭載後に接続ヘッドを移動させる際に半導体チップも同時に移動し、互いに接合された半導体チップの突起電極と基板の電極との間を破断させるなどの問題を引き起こす。また、半導体チップが接続ヘッドから問題なく離れたとしても、接続ヘッドに付着した樹脂層は、次に処理すべき半導体チップを保持する際の障害物（異物）となり、半導体チップを良好に保持すること、及び、均等に半導体チップに荷重を加えることを困難にする。そのため、半導体チップを処理する毎に、接続ヘッドから異物を除去するクリーニング等の作業が必要となり、連続動作を阻害する恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第１の面に接続パッドを有する第１の基板を準備する工程と、第２の面にバンプ電極が配置され、前記バンプ電極を覆うように前記第２の面に樹脂充填材が形成された第２の基板を準備する工程と、前記樹脂充填材の一部領域に選択的に特定のエネルギーを印加して半硬化層を形成する工程と、前記第２の面を前記第１の面に対向させるように前記第２の基板を前記第１の基板上に搭載し、前記バンプ電極を前記接続パッドに電気的に接続すると共に、前記第１の基板と前記第２の基板との間を前記樹脂充填材で充填する工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
第２の基板を第１の基板に搭載する前に、第２の基板の一面に形成されている樹脂充填材の周縁部に半硬化層を形成するようにしたことで、第２の基板を第１の基板に搭載する際の樹脂充填材の流出を防止または抑制することができる。これにより、第２の基板を保持する保持器具への樹脂充填材の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に用いられる樹脂充填材付き半導体チップの形成フローを示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す工程により製造される半導体チップの概略構成を示す平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図２の樹脂充填材付き半導体チップの樹脂充填材の一部を半硬化層に変化させる工程を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、図３の樹脂充填材付き半導体チップを用いるＦＣ−ＢＧＡ半導体装置の組み立てフローを示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図４（ｂ）に示す半導体チップを配線基板に搭載する工程の詳細を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられる樹脂充填材付き半導体チップの形成フローを示す断面図である。
【図７】（ａ）は、図６に示すフローにより形成される半導体チップの概略構成を示す平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ’線断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図７に示す樹脂充填材付き半導体チップを配線基板にフリップチップ実装する工程を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に用いられる樹脂充填材付き半導体チップの概略構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、図９に示す樹脂充填材付き半導体チップを他の半導体チップ上に積層する積層工程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、図１０の工程により製造される積層体を用いるＣｏＣ（Chip on Chip）の半導体装置の組立フローを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、第１の基板上に第２の基板を搭載して構成される半導体装置の製造方法である。第１の基板は、例えば配線基板であり、第２の基板は、例えば半導体チップである。第１の基板は、第２の基板と同一または異なる構成の半導体チップであってもよい。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、第１の基板として配線基板を、第２の基板として半導体チップを用いる。
【００１２】
まず、図１を参照して、第１の実施の形態における半導体チップの形成工程について説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、樹脂充填材付き半導体チップの形成フローを示す断面図である。
【００１３】
初めに、図１（ａ）に示すような半導体ウエハ１００を用意する。
【００１４】
半導体ウエハ１００は、シリコン基板１０を含んでいる。シリコン基板１０は、ダイシングライン１１により画定される複数の半導体チップ領域１２を有している。後に、ダイシングライン１１に沿って切断することにより、半導体ウエハ１００は複数の半導体チップに個片化される。
【００１５】
各半導体チップ領域１２の一面（回路形成面、第１の面）側には、図示しない所定の回路、例えばメモリ回路、が夫々形成されている。また、各半導体チップ領域１２の一面には、所定の回路に接続された複数の電極パッド１３が形成されている。
【００１６】
シリコン基板１０の一面には、各半導体チップ領域１２に形成された所定の回路を保護するために保護膜（パッシベーション膜）１４が形成されている。パッシベーション膜１４には複数の開口部１５が形成され、各開口部１５には対応する電極パッド１３の少なくとも一部が露出している。
【００１７】
露出した電極パッド１３上には、それぞれバンプ電極１６が突出形成されている。また、バンプ電極１６の先端には、はんだ層１７が形成されている。
【００１８】
次に、用意したシリコン基板１０の他面（裏面）をリング状の冶具に貼り渡したダイシングテープ２００に貼り付けることにより、シリコン基板１０を図示しない冶具に保持させる。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように半導体ウエハ１００の一面に樹脂充填材１８、例えばＮＣＦ（Non Conductive Film）を貼り付ける。半導体ウエハ１００の一面に形成されたバンプ電極１６及びはんだ層１７は、樹脂充填材１８に埋め込まれる。
【００２０】
樹脂充填材１８として用いられるＮＣＦは、フィルム状のエポキシ系樹脂であり、例えば１２０℃〜１３０℃で溶融し、１８０℃で硬化する。また、後に半導体チップを配線基板にフリップチップ接合する際にこれらの間の電気的接続を良好に行う為、ＮＣＦにはフラックス活性材が含まれている。フラックス活性材としては、例えば有機酸やアミン等を挙げることができる。尚、ＮＣＦは、半導体チップに形成される認識用マーク（図２参照）を視認等により検出できる程度の透過性を有する材料が好ましい。
【００２１】
次に、一面に樹脂充填材１８が貼り付けられた半導体ウエハ１００は、ダイシング工程に移行される。そして、ダイシング装置のダイシングブレード３００を用いて、半導体ウエハ１００は、図１（ｃ）に示すようにダイシングライン１１に沿って切断され、個々の半導体チップ４００に分離される。
【００２２】
最後に、個別分離された半導体チップ４００をダイシングテープ２００からピックアップすることで、図１（ｄ）に示すような樹脂充填材付きの半導体チップ４００が得られる。
【００２３】
図２（ａ）は、樹脂充填材付きの半導体チップ４００の概略構成を示す平面図であり、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、半導体チップ４００は、平面視矩形である。半導体チップ４００の角部であって一方の対角線上には、半導体チップの位置検出に用いられる一対の認識マーク２１が形成されている。
【００２５】
複数の電極パッド１３は、長手方向に延在する中心線に沿って（中央領域に）２列に配置されるとともに、長手方向に延在する２辺のそれぞれに沿って（周辺領域に）一列に配置されている。通常、中央領域に配置される電極パッド１３は、各々所定の用途に対応して設けられ、周辺領域に配置される電極パッド１３は、中央領域に配置される電極パッド１３のいずれかに対応して設けられる。このため、周辺領域に配置された電極パッド１３の間隔（配置ピッチ）は、図示のように、中央領域に配置された電極パッド１３の間隔（配置ピッチ）よりも広いことが多い。
【００２６】
上述のように、中央領域に配置された電極パッド１３は各々特定の用途に対応しているため、それら電極パッド１３上に形成されたバンプ電極１６は、ファンクションバンプ（第１のバンプ）と呼ばれる。一方、周辺領域に配置された電極パッド１３上に形成されたバンプ電極１６は、補強バンプ（第２のバンプ）と呼ばれる。補強バンプは、電源供給や接地の補強に用いられることが多いが、他の信号の補強に用いてもよい。ファンクションバンプ及び補強バンプは、同一の材料（例えばＣｕ）を用いて同一の工程で形成することができる。
【００２７】
バンプ電極１６の先端に形成されたはんだ層１７は、バンプ電極１６の先端に付着させたクリームはんだ等を所定温度でリフローして形成される。溶融したはんだの表面張力によって、はんだ層１７は、中央部が盛り上がった半球状の形状となる。
【００２８】
次に、上記のようにして用意した半導体チップ４００に対して、図３に示すように、樹脂充填材１８の一部を半硬化させる処理を行う。
【００２９】
具体的には、樹脂充填材１８の周縁部に沿って、選択的に特定のエネルギーを照射し、樹脂充填材１８の一部を半硬化層３１に状態を変化させる。特定のエネルギーとして、例えば、レーザー発振器５００からのレーザー光５０１を用いることができる。あるいは、樹脂充填材１８の中央領域をマスクで覆った状態で、周辺部を選択的に加熱するようにしてもよい。なお、樹脂充填材１８の一部を完全に硬化させると後のフリップチップボンディングが困難になり、配線基板との密着性も悪化するので、ある程度の粘性を残すほうが望ましい。
【００３０】
次に、図４及び図５を参照して、半導体チップ４００を含むＦＣ−ＢＧＡ（Flip Chip-Ball Grid Array）半導体装置の組み立て工程について説明する。
【００３１】
図４（ａ）〜（ｅ）は、ＦＣ−ＢＧＡ半導体装置の組み立てフローを示す断面図である。また、図５（ａ）〜（ｄ）は、図４（ｂ）に示す半導体チップ４００を配線基板６００に搭載する工程の詳細を示す断面図である。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示す配線基板６００を用意する。配線基板６００は、ダイシングライン４１により区画され、マトリクス状に配置された複数の製品形成領域４２を有している。配線基板６００が後にダイシングライン４１に沿って切断されることにより、製品形成領域４２は、各々半導体装置（パッケージ）の一部となる。
【００３３】
配線基板６００は、平板状の絶縁基材４３を有している。絶縁基材４３の一面（第２の面）には、接続パッド４４及びそれに接続される配線パターン（図示せず）が形成され、また、その他面には、ランド４５を含む別の配線パターン（図示せず）が形成されている。また、絶縁基材４３の両面には、配線パターンを覆うように絶縁膜４６が形成されている。接続パッド４４及びランド４５の各々は、絶縁膜４６に形成された開口部を通じて少なくともその一部を外部に露出している。また、各接続パッド４４は、対応するランド４５と絶縁基材４３を貫通するビア４７を介して互いに電気的に接続されている。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、用意した配線基板６００の各製品形成領域４２に、半導体チップ４００を搭載（フリップチップ接続）する。半導体チップ４００は、図３に示す状態から上下反転させた状態、即ち、回路形成面を配線基板６００の接続パッド４４が形成されている面に向けた状態で搭載される。
【００３５】
具体的には、図５（ａ）に示すように、ボンディングツール５１及びボンディングステージ５２を用いる。ボンディングツール５１及びボンディングステージ５２は、夫々吸着孔５３，５４を備えている。半導体チップ４００の裏面をボンディングツール５１で吸着保持するとともに、配線基板６００をボンディングステージ５２上に吸着保持する。そして、半導体チップ４００のバンプ電極１６が対応する接続パッド４４に対向するように位置合わせを行う。
【００３６】
次に、半導体チップ４００を２４０℃程度の高温に加熱しつつ、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、半導体チップ４００を配線基板６００上に載置し、さらに矢印で示すように荷重を印加する。これにより、はんだ層１７を介してバンプ電極１６と対応する接続パッド４４との間が接続され、半導体チップ４００と配線基板６００との間は樹脂充填材１８（及び半硬化層３１）により充填される。このとき、半導体チップ４００の一面側に形成された樹脂充填材１８の周縁部の半硬化層３１は、荷重によって変形するので、バンプ電極１６（はんだ層１７）と接続パッド４４との間の接続を妨げることはない。
【００３７】
また、上記の通り半硬化層３１は荷重によって変形するので、配線基板６００に対する密着性がよい。それゆえ、樹脂充填材１８（の半硬化層３１以外の部分）が加熱により流動性を持っても、樹脂充填材１８が半導体チップ４００と配線基板６００との間から外部へ流出することを防止または抑制することができる。即ち、樹脂充填材１８は、半導体チップ４００と配線基板６００との間に留まる。また、樹脂充填材１８の外部への流出が防止または抑制される結果、樹脂充填材１８と配線基板６００との間に形成されたボイド５５は、荷重による内圧増加によって圧縮され縮小する。その後、半導体チップ４００の温度上昇にともない樹脂充填材１８（及び半硬化層３１）は完全に硬化する。
【００３８】
この後、図５（ｄ）に示すように、ボンディングツール５１から半導体チップ４００を開放し、ボンディングツール５１を移動させる。こうして、配線基板６００上に半導体チップ４００が搭載される。
【００３９】
次に、図４（ｃ）に示すように、配線基板６００に搭載された複数の半導体チップを封止体４８により一括して封止する。封止体４８としてエポキシ樹脂等のモールド樹脂を用いることができ、また、その形成方法として、トランスファーモールド法を用いることができる。
【００４０】
次に、図４（ｄ）に示すように、配線基板６００の裏面に形成された複数のランド４５に、外部接続端子となるはんだボール４９を夫々搭載する。
【００４１】
はんだボールの搭載は、複数のランド４５の配置に対応する複数の吸着孔を備えるマウントツールを用いて一括して行うことができる。即ち、マウントツールで複数のはんだボール４９を吸着保持し、それらのはんだボール４９にフラックスを転写して、複数のランド４５に一括搭載する。その後、リフローによりはんだボール４９とランド４５を接続する。
【００４２】
最後に、図４（ｅ）に示すように、配線基板６００を封止体４５とともにダイシングライン４１に沿って切断する。封止体４５の上面側をダイシングテープにより保持し、配線基板６００側から図示しないダイシングブレードにより切断する。切断後、個々に分離された半導体装置７００をダイシングテープからピックアップする。こうして、個片化された複数の半導体装置（パッケージ）７００を得ることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、半導体チップ４００の一面に形成される樹脂充填材１８の周辺部に、選択的にエネルギーを照射する等の方法により半硬化層３１を形成している。このため、半導体チップ４００を配線基板６００上にフリップチップボンディングする際、加熱溶融された樹脂充填材１８が半導体チップ４００の外側へ流出するのを抑制することができる。つまり、過熱溶融された樹脂充填材１８が半導体チップ４００の側面に沿って伝い上がり、ボンディングツール５１に付着することを防止できる。その結果、ボンディングツール５１を移動させる際に半導体チップ４００も同時に移動してバンプ電極１６と接続パッド４４との間の接合を破断させることを防止することができる。また、ボンディングツール５１に付着した樹脂充填材１８が、次の半導体チップ４００を保持する際の障害物となったり、半導体チップ４００への荷重を困難あるいは不均一にしたりすることを防止することができる。これにより、フリップチップボンディング装置の連続動作を可能にし、稼働率を向上させることができる。
【００４４】
また、図５（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明したように、半導体チップ４００上の樹脂充填材１８の周縁部に半硬化層３１を形成したことで、樹脂充填材１８と配線基板６００との間にボイド５５が発生した場合でも、そのボイド５５を縮小することができる。溶融した樹脂充填材１８がボンディングツール５１からの荷重により半導体チップ４００の外側に流れ出ようとしても、樹脂充填材１８の周縁部に高粘度の半硬化層３１が形成されているため流出できず、内圧が上がるからである。半導体チップ４００と配線基板６００との間を埋める樹脂充填材１８に形成されるボイド５５を小さくすることで、リフロー時等のリフロークラックの発生を抑制でき、半導体装置７００の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置ついて詳細に説明する。図６は、第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられる樹脂充填材付き半導体チップの形成フローを示す断面図である。また、図７（ａ）は、図６に示すフローにより形成される樹脂充填材付き半導体チップの概略構成を示す平面図、図７（ｂ）は、そのＢ−Ｂ’線断面図である。さらに、図８は、図７に示す樹脂充填材付き半導体チップを配線基板にフリップチップ実装する工程を示す断面図である。
【００４６】
第１の実施の形態では、個片化された半導体チップ４００の一面に形成された樹脂充填材１８の一部を半硬化層３１とする。これに対し、本実施の形態では、半導体チップを個片化する前に樹脂充填材１８の一部を半硬化層とする。
【００４７】
第１の実施の形態と同様に、まず、図６（ａ）に示すように半導体ウエハ１００を用意し、半導体ウエハ１００をダイシングテープ２００により保持固定する。
【００４８】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１００の一面（第１の面）上に樹脂充填材１８を貼り付ける。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示すように、ダイシングライン１１に沿って樹脂充填材１８に選択的に特定のエネルギーを照射する。特定のエネルギーとして、レーザー発振器５００からのレーザー光を用いることができる。特定のエネルギーを照射することにより、樹脂充填材１８の特定の領域を半硬化層３１ａに状態変化させる。半硬化層３１ａの幅は、ダイシングブレードによる切断幅よりも広くする。これにより、個片化後の半導体チップの一面に所定幅の半硬化層３１ａが残るようにする。
【００５０】
次に、図６（ｄ）に示すように、ダイシング装置のダイシングブレード３００を用い、半導体ウエハ１００をダイシングライン１１に沿って樹脂充填材１８（半硬化層３１ａ）と共に切断し、半導体チップ４００ａ毎に分離する。
【００５１】
以上のようにして、図７（ａ）及び（ｂ）に示すような、半導体チップ４００ａが得られる。半導体チップ４００ａの一面には、周縁に沿って半硬化層３１ａが存在する。
【００５２】
ここで、樹脂充填材１８は、柔らかいフィルム状であるため、カット性が悪い。第１の実施の形態では、ダイシングブレード３００で樹脂充填材１８を切断するようにしたので、切断後の樹脂充填材１８のエッジにダレ部（変形部）が形成される（図２に示すように、エッジが丸みを帯びている）。この樹脂充填材１８のダレ部が半導体チップ４００の認識マーク２１と重なると、樹脂充填材１８を透過して認識マーク２１を認識することが困難または不可能になる恐れがある。これに対して、本実施の形態では、ダイシング前に、ダイシングライン１１に沿って半硬化層３１ａを形成する。このため、第１の実施の形態に比べてカット性が向上し、樹脂充填材１８（半硬化層３１ａ）のエッジを角ばらせることができる（ダレ部が形成される可能性を低減できる）。これにより、樹脂充填材１８（半硬化層３１ａ）にダレ部が存在することにより、半導体チップ４００ａの認識マーク２１を認識することが困難または不可能になるのを防止できる。加えて、カット性の向上により、処理効率の向上も実現できる。
【００５３】
この後、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１の実施の形態と同様の工程によって、図７に示す半導体チップ４００ａを配線基板６００の一面（第２の面）上にフリップチップ実装する。それから、封止体により半導体チップ４００ａを配線基板上に封止し、配線基板を封止体とともに切断して半導体装置が完成する。
【００５４】
本実施の形態においても、半硬化層３１ａが溶融した樹脂充填材１８の流出を抑制するので、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
次に、図９乃至図１１を参照して本発明の第３の実施の形態について詳細に説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に用いられる樹脂充填材付き半導体チップの概略構成を示す断面図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９に示す樹脂充填材付き半導体チップを他の半導体チップ上に積層する積層工程を示す断面図である。図１１（ａ）〜（ｅ）は、ＣｏＣ（Chip on Chip）の半導体装置の組立フローを示す断面図である。
【００５６】
第１及び第２の実施の形態では、第１の基板として配線基板を、第２の基板として半導体チップを用いる場合について説明したが、本実施の形態では、第１及び第２の基板として、ともに半導体チップを用いる。即ち、本実施の形態に係る半導体装置はＣｏＣ半導体装置である。
【００５７】
使用される２つの半導体チップは、同一の構成を有するものであってもよいし、異なる構成を有するものであってもよい。但し、一方の半導体チップの一面又は他面（第１の面）に形成されたバンプ電極に対応するように、他方の半導体チップの一面又は他面（第２の面）に電極等が形成されている必要がある。
【００５８】
図９に、本実施の形態に用いられる一方の半導体チップ４００ｂを示す。図示のように、シリコン基板１０ｂの一面には複数の電極パッド１３が形成され、複数の電極パッド１３上にはそれぞれバンプ電極（表面バンプ）１６が形成されている。また、シリコン基板１０ｂの一面は、保護膜１４で覆われている。
【００５９】
複数の電極パッド１３に夫々接続され、シリコン基板１０ｂを貫通して他面に達する貫通電極９１が設けられている。シリコン基板１０ｂの他面側には、貫通電極９１にそれぞれ接続される裏面バンプ９２が形成されている。また、裏面バンプ９２の先端には、はんだ層９３が夫々形成されている。さらに、シリコン基板１０ｂの他面側には、裏面バンプ９２及びはんだ層９３を覆う樹脂充填材（ＮＣＦ）１８が設けられている。半導体チップの周縁に沿って、樹脂充填材１８の一部は半硬化層３１ｂに状態変化させてある。
【００６０】
図９に示す半導体チップ４００ｂを他の半導体チップ４００ｃに搭載する工程は、第１及び第２の実施の形態と同様に行われる。
【００６１】
即ち、図１０（ａ）に示すように、樹脂充填材１８の周縁に半硬化層３１ｂが形成された半導体チップ４００ｂをボンディングツール５１で保持するとともに、他の半導体チップ４００ｃをボンディングステージ５２上に保持する。他の半導体チップ４００ｃの一面には、半導体チップ４００ｂの裏面バンプ９２に対応する位置に、電極パッド１３ｃ及び表面バンプ１６ｃが形成されている。
【００６２】
半導体チップ４００ｂの位置合わせを行った後、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一方の半導体チップ４００ｂを加熱しつつ他方の半導体チップ４００ｃに向かって荷重を印加する。こうして、半導体チップ４００ｂを半導体チップ４００ｃにフリップチップ実装する。即ち、半導体チップ４００ｂの裏面バンプ９２と半導体チップ４００ｃの表面バンプ１６ｃとを接続し、半導体チップ４００ｂと４００ｃとの間を樹脂充填材１８で充填する。
【００６３】
このとき、第１及び第２の実施の形態と同様に本実施の形態においても、半硬化層３１ｂが、溶融した樹脂充填材１８の外部流出を抑制または防止する。本実施の形態では、溶融した樹脂充填材１８が半導体チップ４００ｂの側面を伝い上がってボンディングツール５１に付着することを防止できるのみならず、半導体チップ４００ｃの側面を伝い落ちてボンディングステージ５２に付着することも防止できる。
【００６４】
この後、ボンディングツール５１を移動させて、図１０（ｄ）に示すように、半導体チップ４００ｂと４００ｃの積層体８００を得ることができる。
【００６５】
次に、図１１（ａ）〜（ｅ）を参照して、積層体８００を用いる半導体装置の組立工程について説明する。
【００６６】
まず、第１の実施の形態と同様に配線基板６００を用意する。そして、図１１（ａ）に示すように、用意した配線基板６００の接続パッド１３上に夫々スタッドバンプ９５を形成する。さらに、図示しないディスペンサ等を用いて、各製品形成領域４２の中央部に適量の樹脂充填材９６、例えばＮＣＰ（Non Conductive Paste）を塗布する。
【００６７】
次に、図示しないボンディング装置等を用い、図１１（ｂ）に示すように、積層体８００を配線基板６００の各製品形成領域４２に搭載する。そして、半導体チップ４００ｂのバンプ電極（表面バンプ）１６と配線基板６００上のスタッドバンプ９５との間を熱圧着法等により接続する。このとき、樹脂充填材９６が周囲へと広がり、半導体チップ４００ｂと配線基板６００との間の空間を充填する。樹脂充填材９６が、半導体チップ４００ｂと配線基板６００との間の空間の外部へ流出しないように、樹脂充填材９６の塗布量を設定する。
【００６８】
次に、不図示のトランスファーモールド装置等を用い、図１１（ｃ）に示すように、封止体４８で積層体８００を配線基板６００上に封止する。封止体４８を所定の温度でベークすることにより完全に硬化させる。封止体４８として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００６９】
次に、図１１（ｄ）に示すように、配線基板６００の他面に形成されたランド４５に外部接続端子となるはんだボール４９を搭載し、リフローによりそれらの間を接続する。
【００７０】
次に、図１１（ｅ）に示すように、ダイシングライン４１に沿って配線基板６００を封止体４８とともに切断し、各々半導体装置７００ｃに分離する。こうして、複数の半導体チップが積層された積層体を含む半導体装置（パッケージ）７００ｃが得られる。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７２】
上記実施の形態では、中央領域にファンクションバンプが配置され、周辺領域に補強バンプが配置されたメモリチップについて説明したが、バンプの配置は任意に変更可能である。また、メモリチップに限らず他の回路を備えるどのような半導体チップにも本発明は本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，１０ｂ    シリコン基板
１１    ダイシングライン
１２    半導体チップ領域
１３，１３ｃ    電極パッド
１４    保護膜
１５    開口部
１６    バンプ電極
１６ｃ    表面バンプ
１７    はんだ層
１８    樹脂充填材
２１    認識マーク
３１，３１ａ    半硬化層
４１    ダイシングライン
４２    製品形成領域
４３    絶縁基材
４４    接続パッド
４５    ランド
４６    絶縁膜
４７    ビア
４８    封止体
４９    はんだボール
５１    ボンディングツール
５２    ボンディングステージ
５３，５４    吸着孔
５５    ボイド
９１    貫通電極
９２    裏面バンプ
９３    はんだ層
９５    スタッドバンプ
９６    樹脂充填材
１００    半導体ウエハ
２００    ダイシングテープ
３００    ダイシングブレード
４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ    半導体チップ
５００    レーザー発振器
５０１    レーザー光
６００    配線基板
７００，７００ｃ    半導体装置
８００    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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