(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが形成されたチップ形成領域を有する第１のウエハ及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、枠状の第１の構造体を形成する工程と、
前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、１つ以上の第２の構造体を形成する工程と、
前記第１及び第２の構造体を挟むように前記第１のウエハと前記第２のウエハとを積み重ね、前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間の電気的な接続を行う積層工程であり、前記第１の構造体が前記第１及び第２のウエハの双方に接触する、積層工程と、
前記第１の構造体によって囲まれた前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間の空隙を樹脂で充填する封止工程と、
その後、前記半導体チップを個片化する工程と
を有し、
前記第１の構造体は、前記チップ形成領域を囲み、且つ前記樹脂の注入口及び流出口を有し、
前記１つ以上の第２の構造体は、前記第１の構造体の内部に配置され、前記注入口と前記流出口との間に並列配置された複数の樹脂流路を形成する、
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の構造体は前記第１のウエハ及び／又は前記第２のウエハのダイシングライン上に形成される、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】
前記積層工程に先立って、前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、前記複数の樹脂流路のうちの少なくとも１つ内に配置される第３の構造体を形成する工程、を更に有し、
前記第３の構造体は前記第１のウエハ及び／又は前記第２のウエハのダイシングライン上に形成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３の構造体は、当該第３の構造体が形成される各樹脂流路内で、前記樹脂の流れの方向に対して流線形をした複数の構造物として形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記複数の樹脂流路のうちの２つ以上に前記第３の構造体が設けられ、前記第３の構造体の設置密度は、前記注入口から前記流出口までの経路長が大きい樹脂流路ほど小さくされる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
第１のウエハと第２のウエハとを積層する工程と、
積層された前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に樹脂を充填する工程と、
を含み、
前記積層する工程は、前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方に形成された複数の構造体によって樹脂流路を形成し、
前記樹脂流路は、前記第１及び第２のウエハのチップ形成領域を囲み且つ前記第１及び第２のウエハの双方と接触する枠状の構造体により囲まれ、且つ該枠状の構造体に設けられた前記樹脂の注入口と流出口とを接続するように並列に配置された、複数の流路を有し、
前記充填する工程は、前記注入口から前記樹脂を注入して前記樹脂流路を充填する、
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項７】
半導体チップが形成されたチップ形成領域を有する第１のウエハ及び第２のウエハと、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に前記第１のウエハ及び前記第２のウエハの双方に接触して設けられ、前記チップ形成領域を囲み、且つ樹脂の注入口及び流出口を有する枠状の第１の構造体と、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間且つ前記枠状の第１の構造体の内部に設けられ、且つ前記注入口と前記流出口との間に並列の複数の経路を形成するように配置された第２の構造体と、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に設けられ、前記枠状の第１の構造体の内部に充填された樹脂と、
を有する積層ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚以上のウエハが積層された積層ウエハ、積層ウエハ間の樹脂封止方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高速化、高機能化にともない、半導体デバイスのさらなる高集積化が求められている。これを達成するため、半導体チップの微細化技術とともに半導体チップの３次元積層技術の開発が進められている。半導体チップの３次元積層では、半導体ウエハの形態で３次元に積層していくＷａｆｅｒ−ｔｏ−Ｗａｆｅｒ（以下、ＷｔｏＷと表記する）接続への要求が高まってきている。ＷｔｏＷ接続においても、従来の半導体チップ同士の接続、又は半導体チップとそれを搭載する回路基板との間の接続と同様に、樹脂封止によって回路面及び接続電極を保護する必要がある。
【０００３】
ＷｔｏＷ接続された積層ウエハ間で接続電極などを封止する一手法として、一方のウエハに予め封止樹脂層を形成した後にウエハを積層して接続する方法がある。この手法は、電極接続と樹脂封止とを同時に行うことになるが、これら双方を確実に行って信頼性の高いＷｔｏＷ接続を得ることは容易でない。
【０００４】
ＷｔｏＷ接続された積層ウエハ間で樹脂封止を行う他の一手法として、電極接続を終えたウエハ間の空隙に封止樹脂（アンダーフィル；ＵＦ）を注入する手法がある。しかしながら、ウエハのような大面積（例えば、３００ｍｍΦ）の積層体においては、従来のチップレベル（例えば、２０ｍｍ□）でのキャピラリフィルと同様にしてアンダーフィルを注入することは困難である。例えば、大面積のウエハ間の空隙を充填するとき、アンダーフィルの流れが複雑となり、ボイドが発生しやすくなる。
【０００５】
ボイドの発生を抑制するために、例えば、真空チャンバー内で、接続されたウエハ間の空隙を真空状態にし、これらウエハを樹脂に浸すように搬送し、その後チャンバー内を大気圧に戻す過程で上記空隙に樹脂を注入する手法が提案されている。しかしながら、この手法は、搬送システムを収容した真空チャンバーが必要であるなど、装置コスト及び生産性の観点から問題がある。また、アンダーフィルを行うべき部分以外のウエハ部分にも樹脂が付着するため、不所望な樹脂を除去するプロセスが追加で必要になるなど、製造コストの点から問題がある。
【０００６】
アンダーフィル充填時に不所望な樹脂が付着する問題は、ウエハレベルでアンダーフィルを注入する場合に一般的に生じ得る問題である。半導体チップと回路基板との間にアンダーフィルを注入する場合には、通常、半導体チップは回路基板より小さいので、チップの下から溢れ出したアンダーフィルは、回路基板側上を濡れ広がり、半導体チップの外縁部にフィレットと呼ばれる裾広がり形状の樹脂を形成する。フィレットは必ずしも除去する必要はなく、また、回路基板上にチップを取り囲むように枠材を設けることにより、溢れ出した樹脂を堰き止めることができる。しかしながら、ＷｔｏＷ接続されたウエハ間へのアンダーフィル充填の場合、ウエハの外縁から溢れ出した樹脂はウエハのエッジ及び反対側の露出面を汚染することになる。アンダーフィルの流れを大面積のウエハ間の空隙で揃えることは難しく、ウエハ外縁への樹脂の到達時間は場所によって異なるので、樹脂の溢れ出しをウエハの全周で防止することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４９６２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２６１０００号公報
【特許文献３】特開２００７−３２４４０３号公報
【特許文献４】特開２００８−２１９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示の技術は、ボイドの発生及びウエハの汚染を抑制あるいは防止しながら、ＷｔｏＷ接続されたウエハ間にアンダーフィルを充填し得る技術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】
一観点によれば、第１のウエハ及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、枠状の第１の構造体、及び該枠状の第１の構造体の内部に配置される１つ以上の第２の構造体が形成される。そして、第１及び第２の構造体を挟むように第１のウエハと第２のウエハとが積み重ねられた後に、第１の構造体によって囲まれた第１のウエハと第２のウエハとの間の空隙に樹脂が充填される。各ウエハは、半導体チップが形成されたチップ形成領域を有し、枠状の第１の構造体は、チップ形成領域を取り囲み且つ樹脂の注入口及び流出口を有するように形成される。第２の構造体は、樹脂の注入口と流出口との間に並列配置された複数の樹脂流路を形成するように設けられる。
【発明の効果】
【００１０】
チップ形成領域を囲む枠状の構造体により、樹脂がウエハの外縁から溢れ出してウエハを汚染することが防止され得る。また、注入口から流出口までの樹脂流路を並列に分割して樹脂流のガイドとなる構造体を設けたことにより、樹脂流の流れ方向が揃えられ、ボイドの発生が抑制され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る積層ウエハ及び樹脂封止方法などを説明するための図である。
【図２】第２実施形態に係る積層ウエハ及び樹脂封止方法などを説明するための図である。
【図３】図２の流速調整構造体の一例を示す上面図である。
【図４】流速調整されたアンダーフィルの充填の様子を模式的に示す平面図である。
【図５】流速調整構造体の他の一例を示す上面図である。
【図６】ＷｔｏＷ接続を用いて形成され得る半導体装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描かれていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一又は類似の参照符号を付する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る積層ウエハ、樹脂封止方法、及び半導体装置の製造方法を説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、積層される複数の半導体ウエハのうちの１枚の上面図を示している。この面は、積層される他のウエハに対向する面である。図示したウエハ１００は、半導体チップが形成されたチップ形成領域１１０を有している。チップ形成領域１１０は典型的に、各ユニットが１つの半導体チップに対応する複数のユニット領域１１１を有し、これらユニット領域１１１は格子状のダイシングライン１１２によって区画化されている。なお、ウエハ１００に積層される他のウエハについても、積層後にウエハ１００とともにダイシングされるため、ウエハ１００と同じパターンに構成されたチップ形成領域を有する。
【００１５】
ウエハ１００上には、その外縁部付近に、チップ形成領域１１０を取り囲むように、枠状の構造体１２０が形成されている。枠状の構造体１２０は、積層されたウエハ間、特にチップ形成領域１１０間、に樹脂（アンダーフィル；ＵＦ）を充填するときに、ウエハ外縁からアンダーフィルが溢れ出すこと防止する作用を有し、以下では流出防止構造体とも称する。流出防止構造体１２０には、積層されたウエハ間の空隙にアンダーフィルを充填するための注入口１２１及び流出口１２２としての開口部が設けられている。アンダーフィルの流出口１２２は、アンダーフィルの注入時の気抜き孔としても作用する。注入口１２１及び流出口１２２の幅は例えば３〜１０ｍｍ程度とし得る。
【００１６】
ウエハ１００上には更に、チップ形成領域１１０内に、１つ以上の構造体１３０、この例では４つの構造体１３１−１３４、が形成されている。構造体１３０は、積層されたウエハ間の空隙にアンダーフィルを充填するときに、アンダーフィルを注入口１２１から流出口１２２へと導く作用を有し、以下ではガイド構造体とも称する。ガイド構造体１３０は、アンダーフィルの注入口１２１から流出口１２２までの樹脂流路１４０が複数の並列配置された流路として構成されるように、チップ形成領域１１０を複数のブロックに分割している。好ましくは、各ガイド構造体１３０は、アンダーフィルの流れの方向に対して且つ互いに対して平行に配置される。また、ガイド構造体１３０は、チップ形成領域１１０の外縁上又はその付近に形成された更なる構造体１３５及び１３６を含んでいてもよい。図示の例では、ガイド構造体１３１−１３６によって、隣接し合う２つのガイド構造体の間に１つ、合計５つの樹脂流路１４１−１４５が形成されている。樹脂流路１４１−１４５は、注入口１２１から注入されたアンダーフィルを分岐させ、流出口１２２の手前で再び合流させるよう配置されている。
【００１７】
図１（ａ）中の領域Ｂ１を図１（ｂ）に拡大して示す。また、図１（ｂ）のＣ１−Ｃ１’断面を図１（ｃ）に示す。領域Ｂ１は、チップ形成領域の１つのユニット領域１１１とその近傍の領域を含んでおり、且つガイド構造体１３２の一部を含んでいる。ユニット領域１１１には、半導体チップのデバイス構造が形成されており、半導体チップの例えばバンプなどの突起状又は表面パッド状の接続電極１１３がウエハ表面に設けられている。接続電極１１３は、例えば、直径１５〜３０μｍ程度の円形の電極とし得る。なお、接続電極１１３は、図１（ｂ）では繁雑さを避けるためにユニット領域１１１の外周部に一重に配置されているが、典型的に、ユニット領域１１１の外周部又は全体にアレイ状に形成される。
【００１８】
ガイド構造体１３２などの構造体１３０は、好ましくは、ダイシングにより個片化された後に作成される半導体装置では残存しないよう、ダイシングライン１１２上に形成される。ダイシングライン１１２の幅は例えば１００μｍ程度とすることができ、そのとき、ガイド構造体１３０の幅は例えば１０〜５０μｍ程度とし得る。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、２枚のウエハ１００及び１００’が積層されたとき、これらウエハ上の半導体チップの接続電極１１３と１１３’とが接触して電気的な接続が行われる。このとき、突起状の接続電極１１３及び１１３’によって、ウエハ１００とウエハ１００’との間に空隙が形成される。また、これらのウエハの積層時、ガイド構造体１３０及び１３０’も互いに接触する。故に、空隙内に形成された樹脂流路１４１−１４５間でのガイド構造体１３０及び１３０’を介してのアンダーフィルの往来は実質的に阻止される。空隙の高さ、すなわち、接続電極１１３及び１１３’の総厚（ガイド構造体１３０及び１３０’の総厚）は、ガイド構造体の存在によって制約されるものでなく、例えば、１０〜１５０μｍの範囲内にされ得る。
【００２０】
図１（ｃ）と同様の断面図にて、流出防止構造体１２０を含む図１（ａ）のＤ１−Ｄ１’断面を図１（ｄ）に示す。２枚のウエハ１００及び１００’が積層されたとき、これらウエハの流出防止構造体１２０及び１２０’も互いに接触し、当該構造体１２０及び１２０’を介してのアンダーフィルの流出が実質的に阻止される。
【００２１】
なお、図１（ｃ）及び（ｄ）においては、積層される２枚のウエハ１００及び１００’の双方に、互いに対応するパターンで、ガイド構造体１３０、１３０’及び流出防止構造体１２０、１２０’が形成される場合が示されている。しかしながら、ガイド構造体及び流出防止構造体は、一方のウエハ１００又は１００’上に、積層時に他方のウエハに接触する高さで形成されてもよい。
【００２２】
ウエハ１００を含むウエハ積層体の樹脂封止において、例えばエポキシ樹脂又はシアネートエステル系樹脂などのアンダーフィルがウエハ間（特に、双方のチップ形成領域間）の空隙に充填される。このとき、アンダーフィルの流動性を高めるため、基板は例えば１００〜１２０℃程度の温度に維持される。アンダーフィルの注入方法自体は、構造体１２０及び１３０の存在によって制約されるものではなく、例えばディスペンサなどの従来からの装置を用いて行うことができる。
【００２３】
注入口１２１から注入されたアンダーフィルは、ガイド構造体１３０（１３１−１３６）によって複数の樹脂流路１４０（１４１−１４５）へと分岐される。各流路内において、隣接する流路からのガイド構造体１３０を介してのアンダーフィルの往来が阻止され、アンダーフィルの流れ方向が均整化される。故に、大面積のウエハであっても、アンダーフィルの流れの乱れ、ひいては、ボイドの発生が抑制され得る。また、流出防止構造体１２０により、ウエハ外縁からアンダーフィルが溢れ出してウエハエッジやウエハの非接合面側を汚染することが防止され得る。
【００２４】
続いて、流出防止構造体１２０及びガイド構造体１３０の形成方法を説明する。これらの構造体の形成は、典型的に、ウエハ内及び／又は表面上への半導体デバイスの形成後に行われる。
【００２５】
構造体１２０及び１３０の材料は、該構造体を介してのアンダーフィルの往来を阻止できれば特に限定されない。例えば、ウエハ内の半導体チップの接続電極（例えば、バンプ）１１３を形成する際のパターンニングおよびめっきプロセスを用いることで、追加工程なく、流出防止構造体１２０及びガイド構造体１３０を接続電極１１３と形成することができる。一例として、ウエハ全面にスパッタリング法によってシード層を形成し、接続電極１１３及び構造体１２０、１３０に対応する開口部を有するレジスト層を形成し、電解めっき法によって銅（Ｃｕ）めっき膜を形成し得る。その後、レジスト層の除去とそれにより露出されたシード層の除去とを行うことにより、接続電極１１３及び構造体１２０、１３０が形成される。ガイド構造体１３０がダイシングライン１１２上に設けられる場合、個片化後に作成される半導体装置に該構造体を残存させない且つ／或いはダイシング工程への影響を低減するよう、構造体１３０の幅をダイシングブレードの幅（例えば、３０μｍ）より小さくしてもよい。
【００２６】
構造体１２０及び１３０はまた、ペースト状の樹脂などを印刷することによって形成されてもよい。一例として、熱硬化性樹脂を印刷し、ウエハ積層の前又は後に熱硬化させ、その後、アンダーフィルを充填し得る。あるいは、テープ状の樹脂シートを貼り付けるなどのその他の方法によって、構造体１２０及び１３０を形成することも可能である。さらには、流出防止構造体１２０とガイド構造体１３０とを異なる材料及び／又は方法で形成してもよい。
【００２７】
半導体装置の製造においては、上述のようにして構造体１２０及び１３０を形成した後、複数枚のウエハを積み重ねてウエハ間の電気的な接続が行われる。この段階では、封止樹脂はウエハ間に挿入されておらず、接続端子の接続性を確保することができる。その後、上述のようにアンダーフィルを注入口１２１から注入してウエハ間の空隙を充填し、例えば１５０〜１７０℃程度に加熱してアンダーフィルを完全に硬化させる。このとき、積層ウエハの外側へのアンダーフィルの付着が抑制あるいは防止され、そのような不所望のアンダーフィルを除去する工程が容易化あるいは排除され得る。そして、樹脂封止された積層ウエハをダイシングすることで、１ユニット領域ごとに個片化し、更に必要に応じて回路基板等に接続してパッケージ化することで、半導体装置が完成される。この半導体装置は、積層された半導体チップ間の封止樹脂中にボイドを含まず、これらチップ間の接続信頼性の高いものとなり得る。最終的に、この半導体装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話又はサーバーといった電子機器に組み込まれ、これらの電子機器の信頼性を高め得る。
【００２８】
（第２実施形態）
図２を参照して、第２実施形態に係る積層ウエハ、樹脂封止方法、及び半導体装置の製造方法を説明する。なお、第１実施形態と共通する事項については、説明を簡略化あるいは省略することとする。
【００２９】
図２（ａ）は、図１（ａ）と同様に、積層される複数の半導体ウエハのうちの１枚の上面図を示している。図示したウエハ２００は、半導体チップが形成されたチップ形成領域２１０を有しており、チップ形成領域２１０は、格子状のダイシングライン２１２によって区分けされた複数のユニット領域２１１を有している。
【００３０】
ウエハ２００上には、その外縁部付近に、枠状の流出防止構造体２２０が形成されている。流出防止構造体２２０には、アンダーフィルの注入口２２１及び流出口２２２が設けられている。ウエハ２００上にはまた、チップ形成領域２１０内に、１つ以上のガイド構造体２３０、この例では４つのガイド構造体２３１−２３４、が形成されている。ガイド構造体２３０は、アンダーフィルの注入口２２１から流出口２２２までの樹脂流路２４０が複数の並列配置された流路として構成されるように、チップ形成領域２１０を複数のブロックに分割している。ガイド構造体２３０はまた、チップ形成領域２１０の外縁上又はその付近に形成された更なる構造体２３５及び２３６を含んでいてもよい。図示の例では、ガイド構造体２３１−２３６によって５つの樹脂流路２４１−２４５が形成されている。樹脂流路２４１−２４５は、注入口２２１から注入されたアンダーフィルを分岐させ、流出口２２２の手前でアンダーフィルを再び合流させる。
【００３１】
図２（ａ）中の領域Ｂ２を図２（ｂ）に拡大して示す。また、図２（ｂ）のＣ２−Ｃ２’断面を図２（ｃ）に示す。Ｃ２−Ｃ２’断面は、図１中のＣ１−Ｃ１’断面と異なりダイシングライン２１２の部分として選択されている。なお、ウエハ２００においても、図１中のＣ１−Ｃ１’断面に相当する部分の構造は、図１（ｃ）に示したものと同様とし得る。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、領域Ｂ２は、チップ形成領域の１つのユニット領域２１１とその近傍の領域を含んでおり、且つダイシングライン２１２上に形成されたガイド構造体２３２の一部を含んでいる。ユニット領域２１１には、半導体チップのデバイス構造が形成されており、半導体チップの接続電極２１３がウエハ表面に設けられている。
【００３３】
また、ウエハ２００は更に、樹脂流路２４１−２４５のうちの少なくとも１つに形成された構造体２５０を有している。構造体２５０は、自身が存在する樹脂流路内を流れるアンダーフィルに対し、その流速を調整するよう作用し、以下では流速調整構造体とも称する。
【００３４】
図２に示した例では、流速調整構造体２５０は、島状の複数の構造物として形成されている。複数の流速調整構造体２５０は、アンダーフィルの流れ方向に対して交わる方向に配列される。例えば、流速調整構造体２５０は、ガイド構造体２３０が形成されたダイシングライン２１２と直交するダイシングライン２１２上に形成される。
【００３５】
島状の流速調整構造体２５０は、好ましくは、アンダーフィルの流れ方向に対して流線形となる形状を有する。流線形とは、流れの中に置かれたとき周りに渦を発生させにくく且つ流れから受ける抵抗が小さくなる曲線で構成される形であり、典型的に、細長く、流れに対する先端が丸く、後端が先端よりとがった形状を有する。しかしながら、島状の流速調整構造体２５０は、楕円形、円形又は菱形など、流れを受ける面側に流れ方向に対して直交する平面を持たない種々の形状を有していてもよい。
【００３６】
流速調整構造体２５０は、例えば樹脂流路２４１−２４５といった複数の樹脂流路２４０ごとに異なるように形成され得る。
【００３７】
図３は、一例として、２つの異なる樹脂流路２４３（領域Ｅ１）及び２４５（領域Ｆ１）に配置された島状の流速調整構造体２５３及び２５５を示している。この例において、樹脂流路２４３は、アンダーフィルの注入口２２１と流出口２２２とを直線的に結ぶ流路であり、樹脂流路２４５は、ウエハ２００の外周部を通って注入口２２１と流出口２２２とを結ぶ流路であり、樹脂流路２４３より長い経路を有している。樹脂流路２４３内に配置された流速調整構造体２５３は、樹脂流路２４５内に配置された流速調整構造体２５５より高い設置密度を有している。換言するに、構造体２５３は構造体２５５より小さく且つ／或いは少なく形成されている。特に、隣接し合う構造体２５３の間の間隙（一例として、１０〜３０μｍ程度）は、隣接し合う構造体２５５の間の間隙（一例として、１００〜２００μｍ程度）より狭くされている。
【００３８】
より高い密度で設置された構造体群２５３は、より低い密度で設置された構造体群２５５と比較して、アンダーフィルの流速をより小さくさせるように作用する。このことは、より短い樹脂流路２４３を流れるアンダーフィルと、より長い樹脂流路２４５を流れるアンダーフィルとに関し、流出口２２２への到達時間の差を縮め得ることを意味する。好ましくは、図４（ａ）−（ｅ）に順に示すように、注入口２２１から注入されたアンダーフィル２６０が、複数の樹脂流路２４１−２４５のそれぞれを通って略同時に流出口２２２に到達するよう、各樹脂流路内の流速調整構造体２５０が設計される。
【００３９】
一例として、全ての樹脂流路（例えば、流路２４１−２４５）内に流速調整構造体２５０が形成され、経路長が大きい流路ほど、構造体２５０の設置密度（例えば、間隙）が小さくされる。他の一例として、経路長が最も大きい樹脂流路（例えば、流路２４１及び２４５）には流速調整構造体２５０は形成されず、その他の流路（例えば、流路２４２−２４４）間で構造体２５０の設置密度が変化される。また、流速調整構造体２５０の設置密度は、個々の構造体２５０の大きさや隣接する構造体２５０間の間隙だけでなく、例えば構造体２５０が設けられるダイシングラインの数などのその他のパラメータによって変化されてもよい。島状の流速調整構造体２５０がダイシングライン２１２上に設けられる場合、個々の構造体２５０の大きさは、ダイシングライン２１２の幅（例えば、１００μｍ程度）の範囲内（例えば、１００μｍ□程度の範囲内）で設計され得る。
【００４０】
図２（ｃ）に示すように、２枚のウエハ２００及び２００’が積層されたとき、これらウエハ上のガイド構造体２３０と２３０’とが互いに接触する。このとき、流速調整構造体２５０及び２５０’は、アンダーフィルの流速を調整可能であれば、図示のように互いに接触してもよいし、接触しなくてもよい。また、ウエハ２００及び２００’のうちの一方のみに流速調整構造体２５０又は２５０’が形成されてもよい。
【００４１】
ウエハ２００を含むウエハ積層体は、図１に示したウエハ１００を含むウエハ積層体に関連して説明したのと同様にして樹脂封止され得る。そのとき、ガイド構造体２３０（２３１−２３６）によってアンダーフィルの流れ方向が均整化されるとともに、図４に示したように、流速調整構造体２５０によって、各樹脂流路２４１−２４５を通るアンダーフィルの流出口２２２への到達時間が均等化される。故に、大面積のウエハであっても、流出口２２２付近を含めてアンダーフィル流の乱れが抑制され、ボイドの発生が更に抑制され得る。また、流出防止構造体２２０により、ウエハ外縁からアンダーフィルが溢れ出してウエハエッジやウエハの非接合面側を汚染することが防止され得る。
【００４２】
なお、図４においては、流出防止構造体２２０とガイド構造２３５及び２３６のそれぞれとが接触あるいは連通するように形成されているとして、これらの間にはアンダーフィルが充填されていない。しかしながら、ガイド構造２３５及び２３６を設けないこと、又は流出防止構造体２２０とガイド構造２３５及び２３６との接触又は連通を排除することにより、積層されたウエハ間の空隙全体をアンダーフィルで充填してもよい。
【００４３】
流出防止構造体２２０、ガイド構造体２３０及び流速調整構造体２５０の形成は、例えば、流出防止構造体１２０及びガイド構造体１３０に関連して説明した方法の何れかを用いて行い得る。一例として、これらの構造体２２０、２３０及び２５０はともに、ウエハ内の半導体チップの接続電極２１３を形成するためのめっき工程を用いて同時に形成され得る。他の一例として、これらの構造体２２０、２３０及び２５０はともに、ペースト状の樹脂などを印刷することによって形成されてもよい。更なる他の一例として、構造体２２０及び２３０がめっきプロセスを用いて形成された後に、流速調整構造体２５０が印刷法によって形成されてもよい。
【００４４】
流出防止構造体２２０、ガイド構造体２３０及び流速調整構造体２５０が形成されたウエハ２００は、第１実施形態に関連して説明したのと同様に、更なる処理を経て個片化され、半導体装置が作成され、更には電子機器に搭載される。
【００４５】
（変形例）
図２及び３においては、流速調整構造体２５０として島状の構造物を用いた例を示した。しかしながら、流速調整構造体２５０としてその他の構成を用いてもよい。
【００４６】
例えば、ガイド構造体２３０が配置されたダイシングライン２１２と直交するダイシングライン２１２上に、流速調整構造体２５０としてポーラス材料を配置してもよい。その場合、ポーラス材料の気孔径及び／又は気孔率を樹脂流路２４１−２４５間で異なるように選定することで、各樹脂流路中のアンダーフィルの流速を調整することができる。
【００４７】
また、図５に示すようなポーラス構造体２５３’及び２５５’を用いてもよい。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３に示した領域Ｅ１、Ｆ１にそれぞれ一致する領域とし得る樹脂流路２４３、２４５内の領域Ｅ２、Ｆ２の上面図を示している。
【００４８】
ポーラス構造体２５３’及び２５５’は、フィラー２５７を含有する半硬化状態の樹脂２５８として形成されている。樹脂２５８は、アンダーフィルと一体化しやすい樹脂群から選択される。例えば、シリカフィラー２５７とエポキシ樹脂２５８を混ぜ合わせ、ディスペンサによってダイシングライン２１２上に塗布し、熱処理を加えて溶剤を飛ばして半硬化状態とする。経路長が短い樹脂流路２４３のポーラス構造体２５３’は、経路長が長い樹脂流路２４５のポーラス構造体２５５’より高い含有率でシリカフィラー２５７を含んでいる。例えば、ポーラス構造体２５３’における含有量を５０％程度、ポーラス構造体２５５’における含有量を２０％程度とし得る。
【００４９】
ポーラス構造体２５３’及び２５５’を樹脂流路中に配置した状態で、１００℃〜１２０℃の熱処理を加えながらアンダーフィルを注入する。樹脂２５８は、この熱処理により軟化し、アンダーフィルが流れる際に一体化していく。このとき、樹脂流路２４３では、シリカフィラー含有量が高いために粘度が上昇してアンダーフィルの流速が低下する。一方、樹脂流路２４５では、シリカフィラー含有量を低くしたことにより、アンダーフィルの粘度の上昇ひいては流速の低下を、樹脂流路２４３においてより小さくすることができる。故に、ポーラス構造体２５３’及び２５５’は、図３に示した設置密度の異なる島状の流速調整構造体２５３及び２５５と同様に、樹脂流路ごとにアンダーフィルの流速を変化させ、図４に示したような一様な速度での樹脂充填を可能とし得る。
【００５０】
さらに、このようなシリカフィラー２５７を含有したポーラス構造体２５３’及び２５５’を用いた場合、積層ウエハ間に、シリカフィラー２５７を含有したアンダーフィルが充填されることになる。含有されたシリカフィラーは、アンダーフィルの熱膨張係数をシリコン（Ｓｉ）チップの熱膨張係数に近付けることで、製造時及びデバイス使用時の熱サイクルにて応力を緩和するよう作用し得る。なお、Ｓｉチップ同士を積層した半導体装置においては、アンダーフィルとの熱膨張係数のミスマッチはクリティカルな問題とはなっておらず、この応力緩和作用は、信頼性を更に高め得る補助的な作用と考え得る。故に、ポーラス構造体２５３’及び２５５’中のシリカフィラー含有率の相違に起因して、異なる樹脂流路に属するユニット領域において完成後のアンダーフィル中のシリカフィラー含有率にも相違が生じることは、仕様外の半導体装置をもたらすものではない。
【００５１】
以上の第１及び第２の実施形態の説明では、主として２枚のウエハの積層に関連して説明を行った。しかしながら、これらの実施形態は３枚以上のウエハ積層にも同様に適用され得る。
【００５２】
３枚以上のウエハを積層する場合、隣接して積層される２枚のウエハ間のそれぞれに流出防止構造体、ガイド構造体、及び必要に応じて流速調整構造体を設けることができる。アンダーフィルの充填による樹脂封止は、好ましくは、アンダーフィルの注入口及び流出口それぞれの位置を積層体全体で揃え、全てのウエハを積み重ねて電気接続を行った後に、一括して実行される。それにより、製造工程数が削減され、製造コストが低減され得る。しかしながら、順次１枚ずつ、ウエハの積層及び樹脂封止を実行してもよい。また、例えば、複数の汎用チップを有する部分を、樹脂封止まで完了させた汎用積層ウエハとして製造しておき、後に、カスタマイズされたチップを有する１枚以上の更なるウエハの積層及び樹脂封止を実行してもよい。
【００５３】
図６は、ＷｔｏＷ接続を用いて形成され得る半導体装置の一例として、３つの半導体チップ３１０−１、２、３の積層体３１０を含む半導体装置３００を示している。上層の半導体チップ３１０−１は、中間層の半導体チップ３１０−２上に搭載され、それらの接続電極３１３によって電気的に接続されている。中間層の半導体チップ３１０−２は、下層の半導体チップ３１０−３上に搭載され、それらの接続電極３１３によって電気的に接続されている。また、下層の半導体チップ３１０−３は、積層体３１０の外部に露出した電極３１４を有しており、電極３１４の表面に、例えば半田ボール／バンプなどの接続電極３１５が形成されている。さらに、中間層及び下層の半導体チップ３１０−２及び３１０−３は、それぞれの半導体基板（ウエハ）を貫通する貫通電極３１６を有している。
【００５４】
上層と中間層との間、及び中間層と下層との間で、半導体チップ間にアンダーフィル３６０が充填されている。アンダーフィル３６０は、ウエハレベルで充填されたものである。
【００５５】
図６に示した例において、半導体装置３００は更に、半導体チップの積層体３１０を電子機器のシステムボードなどに搭載するための、インターポーザなどの回路基板３８０を有している。回路基板３８０は、半導体チップの積層体３１０側に、チップ積層体３１０の接続電極（半田バンプ）３１５を受ける電極パッド３８１を有している。さらに、チップの積層体３１０側とは反対側（システムボード側）に、例えば半田ボールなどの外部接続電極３８２を有している。半導体チップの積層体３１０と回路基板３８０との間に、更なるアンダーフィル３６５が充填されている。該アンダーフィル３６５は、個片化された積層体３１０を回路基板３８０に搭載した後に充填されたものとし得る。アンダーフィル３６５は、積層体３１０の外縁部に裾広がり形状のフィレットを形成している。
【００５６】
以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００５７】
以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体チップが形成されたチップ形成領域を有する第１のウエハ及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、枠状の第１の構造体を形成する工程と、
前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、１つ以上の第２の構造体を形成する工程と、
前記第１及び第２の構造体を挟むように前記第１のウエハと前記第２のウエハとを積み重ね、前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間の電気的な接続を行う積層工程と、
前記第１の構造体によって囲まれた前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間の空隙を樹脂で充填する封止工程と、
その後、前記半導体チップを個片化する工程と
を有し、
前記第１の構造体は、前記チップ形成領域を囲み、且つ前記樹脂の注入口及び流出口を有し、
前記１つ以上の第２の構造体は、前記第１の構造体の内部に配置され、前記注入口と前記流出口との間に並列配置された複数の樹脂流路を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記第１の構造体は前記第１のウエハ及び／又は前記第２のウエハの外縁部に形成される、ことを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記第２の構造体は前記第１のウエハ及び／又は前記第２のウエハのダイシングライン上に形成される、ことを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記積層工程に先立って、前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方上に、前記複数の樹脂流路のうちの少なくとも１つ内に配置される第３の構造体を形成する工程、を更に有することを特徴とする付記１乃至３の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
前記第３の構造体は前記第１のウエハ及び／又は前記第２のウエハのダイシングライン上に形成される、ことを特徴とする付記４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記第３の構造体は、当該第３の構造体が形成される各樹脂流路内で、前記樹脂の流れの方向に対して流線形をした複数の構造物として形成される、ことを特徴とする付記４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記複数の樹脂流路のうちの２つ以上に前記第３の構造体が設けられ、前記第３の構造体の設置密度は、前記注入口から前記流出口までの経路長が大きい樹脂流路ほど小さくされる、ことを特徴とする付記４乃至６の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記第３の構造体は、フィラーを含有する半硬化状態の樹脂として形成され、前記封止工程において、該樹脂が加熱により軟化されて、前記フィラーが前記充填のための樹脂内に分散される、ことを特徴とする付記４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
前記複数の樹脂流路のうちの２つ以上に前記第３の構造体が設けられ、前記第３の構造体中の前記フィラーの含有率が、前記注入口から前記流出口までの経路長が大きい樹脂流路ほど小さくされる、ことを特徴とする付記８に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０）
前記第１、第２及び第３の構造体は、金属膜であり、前記第１のウエハと前記第２のウエハとを電気的に接続するための接続電極を形成するめっき工程によって形成される、ことを特徴とする付記４乃至７の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）
前記第１、第２及び第３の構造体は、印刷法によって形成された樹脂膜である、ことを特徴とする付記４乃至７の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）
第１のウエハと第２のウエハとを積層する工程と、
積層された前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に樹脂を充填する工程と、
を含み、
前記積層する工程は、前記第１及び第２のウエハのうちの少なくとも一方に形成された複数の構造体によって樹脂流路を形成し、
前記樹脂流路は、前記第１及び第２のウエハのチップ形成領域を囲む枠状の構造体により囲まれ、且つ該枠状の構造体に設けられた前記樹脂の注入口と流出口とを接続するように並列に配置された、複数の流路を有し、
前記充填する工程は、前記注入口から前記樹脂を注入して前記樹脂流路を充填する、
ことを特徴とする樹脂封止方法。
（付記１３）
半導体チップが形成されたチップ形成領域を有する第１のウエハ及び第２のウエハと、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に設けられ、前記チップ形成領域を囲み且つ樹脂の注入口及び流出口を有する枠状の第１の構造体と、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間且つ前記枠状の第１の構造体の内部に設けられ、且つ前記注入口と前記流出口との間に並列の複数の経路を形成するように配置された第２の構造体と、
前記第１のウエハと前記第２のウエハとの間に設けられ、前記枠状の第１の構造体の内部に充填された樹脂と、
を有する積層ウエハ。
【符号の説明】
【００５８】
１００、１００’、２００、２００’  ウエハ
１１０、２１０  チップ形成領域
１１１、２１１  ユニット領域（半導体チップ）
１１２、２１２  ダイシングライン
１１３、２１３  接続電極
１２０、２２０  流出防止構造体
１２１、２２１  注入口
１２２、２２２  流出口
１３０（１３１−１３６）  ガイド構造体
１４０（１４１−１４５）  樹脂流路
２５０（２５３、２５５）  流速調整構造体（島状構造体）
２５３’、２５５’  流速調整構造体（ポーラス構造体）
２５７  フィラー
２５８  樹脂
２６０  封止樹脂（アンダーフィル）
３００  半導体装置
３１０  半導体チップ積層体
３１３、３１４、３１５  接続電極
３１６  貫通電極
３６０、３６５  封止樹脂（アンダーフィル）
３８０  回路基板
【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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