(57)【要約】【課題】半導体チップに貫通電極を形成する際の半導体ウェハの歩留りを向上させると共に、その製造工程の簡素化を図る手段を提供する。【解決手段】貫通電極を有する半導体チップの製造方法において、回路が形成されたおもて面と裏面とを備える半導体ウェハに、貫通電極を形成するための複数の電極形成穴を形成する工程と、半導体ウェハの表裏の面に、複数のバンプ穴が形成されたバンプ形成用マスクを電極形成穴とバンプ穴との位置が合うようにそれぞれ重ね合わせる工程と、バンプ形成用マスクを重ね合わせた半導体ウェハを、ステージ上に設置する工程と、半導体ウェハのステージと反対側の面のバンプ形成用マスク側から、表裏の面に重ね合わされたバンプ形成用マスクのバンプ穴および半導体ウェハの電極形成穴に、導電性ペーストを埋込む工程と、導電ペーストを埋込んだ後、半導体ウェハからバンプ形成用マスクを取外す工程と、バンプ形成用マスクを取外した後、半導体ウェハを個片に分割する工程とを備える。【選択図】        図３
2008117916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通電極を有する半導体チップの製造方法において、
回路が形成されたおもて面と裏面とを備える半導体ウェハに、前記貫通電極を形成するための複数の電極形成穴を形成する工程と、
該半導体ウェハの表裏の面に、複数のバンプ穴が形成されたバンプ形成用マスクを前記電極形成穴と前記バンプ穴との位置が合うようにそれぞれ重ね合わせる工程と、
該バンプ形成用マスクを重ね合わせた半導体ウェハを、ステージ上に設置する工程と、
該半導体ウェハの前記ステージと反対側の面の前記バンプ形成用マスク側から、前記表裏の面に重ね合わされた前記バンプ形成用マスクのバンプ穴および前記半導体ウェハの電極形成穴に、導電性ペーストを埋込む工程と、
導電ペーストを埋込んだ後、前記半導体ウェハから前記バンプ形成用マスクを取外す工程と、
前記バンプ形成用マスクを取外した後、前記半導体ウェハを個片に分割する工程と、を備えることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体チップの製造方法において、
前記半導体ウェハに複数の電極形成穴を形成する工程は、前記複数の電極形成穴を形成するのと同時に、前記半導体ウェハの外周縁部に位置合せ穴を形成し、
前記半導体ウェハの表裏の面に、バンプ形成用マスクをそれぞれ重ね合わせる工程は、バンプ形成用マスクには第１の合せ穴が形成されており、前記半導体ウェハの位置合せ穴とバンプ形成用マスクの第１の合せ穴とを光学的に位置合せを行うことにより、前記電極形成穴と前記バンプ穴との位置合せを行うことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項３】
貫通電極を有する半導体チップの製造方法において、
回路が形成されたおもて面と裏面とを備える半導体ウェハに、前記貫通電極を形成するための複数の電極形成穴を形成する工程と、
該半導体ウェハの表裏の面に、複数の開口部を有する絶縁シートを前記電極形成穴と前記開口部との位置が合うようにそれぞれ貼り合わす工程と、
該絶縁シートを貼り合わした半導体ウェハを、ステージ上に載置する工程と、
該半導体ウェハの前記ステージと反対側の面の前記絶縁シート上に、複数のバンプ穴が形成されたバンプ形成用マスクを前記開口部と前記バンプ穴との位置が合うように重ね合わせる工程と、
前記バンプ形成用マスク側から、該バンプ形成用マスクのバンプ穴、前記表裏の面に貼り合わされた絶縁シートの開口部、および前記半導体ウェハの電極形成穴に、導電性ペーストを埋込む工程と、
導電ペーストを埋込んだ後、前記半導体ウェハから前記バンプ形成用マスクを取外す工程と、
前記バンプ形成用マスクを取外した後、前記半導体ウェハを個片に分割する工程と、を備えることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体チップの製造方法において、
前記半導体ウェハに複数の電極形成穴を形成する工程は、前記複数の電極形成穴を形成するのと同時に、前記半導体ウェハの外周縁部に位置合せ穴を形成し、
前記半導体ウェハの表裏の面に、絶縁シートをそれぞれ貼り合わす工程は、絶縁シートには第２の合せ穴が形成されており、前記半導体ウェハの位置合せ穴と絶縁シートの第２の合せ穴とを光学的に位置合せを行うことにより、前記電極形成穴と前記開口部との位置合せを行うことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体チップの製造方法において、
前記絶縁シート上にバンプ形成用マスクを重ね合わせる工程は、バンプ形成用マスクには第１の合せ穴が形成されており、前記絶縁シートの第２の合せ穴とバンプ形成用マスクの第１の合せ穴とを光学的に位置合せを行うことにより、前記開口部と前記バンプ穴との位置合せを行うことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体チップの製造方法において、
前記複数の電極形成穴を形成する工程は、
前記おもて面側から前記半導体ウェハに複数の深穴を形成する工程と、
前記複数の深穴を形成した後、前記裏面側から前記半導体ウェハを研削することにより、複数の電極形成穴を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体チップの製造方法において、
前記バンプ形成用マスクは、金属板により構成されていることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の半導体チップの製造方法において、
前記バンプ形成用マスクは、前記半導体ウェハより大きい直径を有することを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の半導体チップの製造方法において、
前記半導体ウェハをステージ上に設置する工程は、
前記おもて面が前記ステージ側の面となるように、前記半導体ウェハを前記ステージ上に設置する工程であることを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項１０】
請求項１、請求項２、請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体チップを、下部基板上に、複数積層したことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項３ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体チップを、下部基板上に、前記絶縁シートを溶着させて複数積層したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部基板に半導体チップを積層して形成される半導体装置に用いられる半導体チップの製造方法およびその半導体チップを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置は、積層する半導体チップに貫通電極を形成する場合に、半導体ウェハの回路形成面上に形成された絶縁膜内に複数のバンプを形成し、その回路形成面側の面（おもて面という。）をガラス等の支持台上にＵＶテープ等の接着剤を用いて貼付し、その裏面を研削等により平坦化して５０〜２００μｍの厚さに調整し、おもて面のバンプに相当する部位に穴を形成したレジストマスクを用いて、ドライエッチングによりバンプに達する電極形成穴を形成し、電極形成穴の内面および半導体ウェハの裏面にＣＶＤ法により絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に電極形成穴より小さい穴を形成したメタルマスクをセットし、これをマスクとしてドライエッチングによりバンプ上の絶縁膜を除去し、メタルマスクの除去後に半導体ウェハの裏面に電極形成穴より大きい穴を有する絶縁フィルムを貼付し、ＣＶＤ法等により絶縁フィルム上および電極形成穴の内面等を覆うバリアメタル層を形成し、メッキ法または金属ペースト法により電極形成穴および絶縁フィルムの穴に導電材を埋込み、その後に硬質のバイトを用いて絶縁フィルムおよび導電材の上層等を削り取って、半導体ウェハのおもて面から裏面に貫通する貫通電極およびその両側のバンプを形成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、下部基板に貫通プラグを形成する場合に、ＳＯＩ構造の半導体ウェハの２５０〜５５０μｍの厚さのシリコンからなる支持基板の裏面にプラグ形成穴を形成するためのマスクとして用いる保護層を形成し、この保護層をマスクとし埋込み絶縁層をエッチングストップ層としてエッチングによりプラグ形成穴を形成し、更に埋込み絶縁層をエッチングしてシリコン層に有底の外部端子穴を形成し、プラグ形成穴および外部端子穴の内面に絶縁膜を形成した後に、溶融金属吸引法またはＣＶＤ法により導電材をプラグ形成穴および外部端子穴に埋込み、その後にシリコン層および外部端子穴の底部に形成された外部端子上の絶縁膜をエッチング等により除去して下部基板のおもて面から裏面に貫通する貫通プラグおよび外部端子を形成しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６４４５１号公報（第７頁段落００３０−第９頁段落００４５、第１図−第５図）
【特許文献２】特開２００５−９３９５４号公報（第７頁段落００２６−第８頁段落００３５、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体チップの薄型化が進展し、その半導体チップを製造するための半導体ウェハとして、厚さを３０〜７０μｍ程度とした半導体ウェハが用いられるようになってきている。
しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、バンプを形成した半導体ウェハのおもて面を支持台上に接着剤を用いて貼付し、その状態で貫通電極および裏面側のバンプを形成しているため、支持台から半導体ウェハを剥離させるときに、おもて面側のバンプが接着剤と密着して剥がれ難くなり、おもて面側のバンプの脱落や半導体ウェハの割れが生ずる場合があり、半導体ウェハの歩留りが低下するという問題がある。
【０００５】
このことは、薄型化された半導体チップを製造するために、半導体ウェハを薄板化した場合に特に顕著になる。
また、半導体ウェハの裏面の絶縁フィルムの穴に導電材を埋込み、その後に硬質のバイトを用いて絶縁フィルムおよび導電材の上層等を削り取っているため、貫通電極の裏面側のバンプを形成するためには裏面平坦化工程が必要になり、貫通電極の製造工程が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、半導体チップに貫通電極を形成する際の半導体ウェハの歩留りを向上させると共に、その製造工程の簡素化を図る手段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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、貫通電極を有する半導体チップの製造方法において、回路が形成されたおもて面と裏面とを備える半導体ウェハに、前記貫通電極を形成するための複数の電極形成穴を形成する工程と、該半導体ウェハの表裏の面に、複数のバンプ穴が形成されたバンプ形成用マスクを前記電極形成穴と前記バンプ穴との位置が合うようにそれぞれ重ね合わせる工程と、該バンプ形成用マスクを重ね合わせた半導体ウェハを、ステージ上に設置する工程と、該半導体ウェハの前記ステージと反対側の面の前記バンプ形成用マスク側から、前記表裏の面に重ね合わされた前記バンプ形成用マスクのバンプ穴および前記半導体ウェハの電極形成穴に、導電性ペーストを埋込む工程と、導電ペーストを埋込んだ後、前記半導体ウェハから前記バンプ形成用マスクを取外す工程と、前記バンプ形成用マスクを取外した後、前記半導体ウェハを個片に分割する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、半導体ウェハの薄板化後に貫通電極およびその両側のバンプを形成することができ、バンプの脱落や半導体ウェハの割れを防止して、半導体チップを製造する半導体ウェハの歩留りを向上させることができると共に、バンプの端面の平坦化処理を不要にして、半導体チップに貫通電極を形成する際の製造工程の簡素化を図ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して本発明による半導体チップの製造方法半導体チップを備えた半導体装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は実施例１の半導体装置の断面を示す説明図、図２は実施例１の半導体チップの断面を示す説明図、図３は実施例１の半導体チップの製造方法を示す説明図、図４は実施例１の半導体装置の製造方法を示す説明図である。
図１において、１は半導体装置である。
【００１１】
２は下部基板であり、シリコン（Ｓｉ）で形成された板状部材であって、そのおもて面２ａにはポリイミド等からなる絶縁層３に覆われた複数の配線からなる図示しない配線パターンが形成されており、その配線パターン上の所定の部位には絶縁層３から突出する接続端子４が形成されている。
５は貫通プラグであり、下部基板２のおもて面２ａから裏面２ｂに貫通して形成されプラグ形成穴６に、銅（Ｃｕ）等の導電材を埋込んで形成されており、おもて面２ａの配線パターンと電気的に接続している。
【００１２】
７は酸化膜であり、それぞれのプラグ形成穴６の側面と貫通プラグ５との間、および下部基板２のおもて面２ａに形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁性を有する膜である。
８は外部端子であり、貫通プラグ５の裏面２ｂ側の端面上に半田ボール法等により錫鉛（ＳｎＰｂ）合金や錫銀（ＳｎＡｇ）合金等で形成された半球状の端子であって、図示しない実装基板の配線端子と接合され、半導体装置１と実装基板とを電気的に接続する機能を有している。
【００１３】
図２において、１１は半導体チップであり、そのおもて面１１ａ側には半導体チップ１１の複数の回路素子が形成されている。
１２は絶縁膜であり、半導体チップ１１のおもて面１１ａおよび裏面１１ｂと、半導体チップ１１に形成されたおもて面１１ａから裏面１１ｂに貫通する貫通穴である複数の電極形成穴１３のそれぞれの側面とに形成された、酸化シリコンや窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、ポリイミド等からなる絶縁性を有する膜である。
【００１４】
１４は貫通電極であり、半導体チップ１１の絶縁膜１２で内張りされた複数の電極形成穴１３に導電材を埋込んで形成され、そのおもて面１１ａおよび裏面１１ｂ側の端面には同じ導電材で形成されたバンプ１５がそれぞれ形成されており、おもて面１１ａと裏面１１ｂ側のバンプ１５とは貫通電極１４により電気的に接続されている。
本実施例の貫通電極１４およびその両側のバンプ１５は、銀（Ａｇ）や銅等の導電材を含有するペースト状の導電性ペースト１６を熱硬化させて形成される。
【００１５】
本実施例の半導体装置１は、図１に示すように、下部基板２のおもて面２ａに形成された接続端子４に、半導体チップ１１の一の面、例えばおもて面１１ａ側のバンプ１５を接合し、その半導体チップ１１の反対側の面である裏面１１ｂ側に形成されたバンプ１５に他の半導体チップ１１のおもて面１１ａ側に形成されたバンプ１５を接合して複数の半導体チップ１１を下部基板２上に積層し、積層された半導体チップ１１間等にエポキシ樹脂等の図１に網掛けを付して示す絶縁性を有するアンダーフィル樹脂を充填したアンダーフィル層１８が形成された３次元構造のボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）である。
【００１６】
図３において、２１は半導体ウェハであり、本実施例の半導体チップ１１を複数同時に形成するための円形のシリコン基板である。
２２は位置合せ穴であり、半導体ウェハ２１の外周縁部の複数箇所に形成された位置合せ用の貫通穴である。
２４は支持台であり、ガラス板（本実施例では、厚さ０．５〜１ｍｍ）で形成されており、半導体ウェハ２１の裏面２１ｂを研削するときに半導体ウェハ２１を支持する機能を有している。
【００１７】
本実施例では、裏面研削により３０〜７０μｍの厚さに薄板化された半導体ウェハ２１が用いられる。
２５は接着層であり、ＵＶ硬化型、または熱硬化型の接着剤を支持台２４上に塗布し、半導体ウェハ２１を密着させた後に硬化させて形成され、支持台２４上に半導体ウェハ２１を貼付する機能を有している。
【００１８】
本実施例の接着層２５は、２０〜１００μｍの厚さに形成される。
２６はバンプ形成用マスクであり、薄い金属板（本実施例では、厚さ３０μｍ程度）等で形成された半導体ウェハ２１より大きい直径を有するシート状部材であって、半導体ウェハ２１に形成された電極形成穴１３と同じ位置に電極形成穴１３を内包する大きさの貫通穴であるバンプ穴２７が形成され、半導体ウェハ２１に形成された位置合せ穴２２と同じ位置に位置合せ穴２２と同等の大きさの貫通穴である合せ穴２８（第１の合せ穴）が形成されており、本実施例のバンプ１５を形成するときのマスク部材として機能する。
【００１９】
以下に、図３にＰで示す工程に従って、本実施例の半導体チップの製造方法について説明する。
Ｐ１、半導体ウェハ２１のおもて面２１ａに、熱酸化法またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により酸化シリコンからなる酸化膜を形成し、この酸化膜上に複数の貫通電極１４および位置合せ穴２２の形成領域を露出させたレジストマスクを形成し、これをマスクとして異方性エッチングにより酸化膜をエッチングして貫通電極１４および位置合せ穴２２の形成領域の半導体ウェハ２１のおもて面２１ａを露出させ、レジストマスクの除去後に、露出した酸化膜をマスクとして異方性エッチングにより半導体ウェハ２１をエッチングして、おもて面２１ａに電極形成穴１３および位置合せ穴２２を形成するための深さ５０〜１００μｍの有底の深穴１３ａ、２２ａを形成する。
【００２０】
支持台２４上にＵＶ硬化型の接着剤を塗布し、これに深穴１３ａ、２２ａを形成した半導体ウェハ２１のおもて面２１ａを密着させ、接着剤を硬化させて接着層２５を形成し、支持台２４上に半導体ウェハ２１を貼付する。
Ｐ２、支持台２４上への半導体ウェハ２１の貼付後に、半導体ウェハ２１の裏面２１ｂを砥石により研削して３０〜７０μｍの厚さに薄板化し、深穴１３ａ、２２ａの裏面２１ａ側を裏面２１ａに開口させて、半導体ウェハ２１を厚さ方向に貫通する貫通穴である複数の電極形成穴１３および位置合せ穴２２を形成する。
【００２１】
Ｐ３、電極形成穴１３および位置合せ穴２２が形成された半導体ウェハ２１を剥離剤を用いて接着層２５から剥離させ、ＣＶＤ法により酸化シリコンを堆積して、半導体ウェハ２１のおもて面２１ａおよび裏面２１ｂ、並びに電極形成穴１３のそれぞれの側面等に絶縁膜１２を形成する。
Ｐ４、ステージ３０上にバンプ形成用マスク２６を載置し、このバンプ形成用マスク２６に形成された合せ穴２８と、半導体ウェハ２１に形成された位置合せ穴２２とを用いた光学的な位置合せにより、バンプ形成用マスク２６上に工程Ｐ３で形成された半導体ウェハ２１の一の面、例えばおもて面２１ａを合せてバンプ形成用マスク２６上に半導体ウェハ２１を重ね合わせ、同様にして半導体ウェハ２１の裏面２１ｂ上に他のバンプ形成用マスク２６を重ね合わせ、これらをステージ３０に押圧してステージ３０上に表裏の面にバンプ形成用マスク２６をそれぞれ重ね合わせた半導体ウェハ２１を設置する。
【００２２】
このとき、表裏の面のバンプ形成用マスク２６のそれぞれのバンプ穴２７は、合せ穴２８と位置合せ穴２２とを用いた位置合せにより、半導体ウェハ２１に形成された電極形成穴１３を内包する位置に位置合せされている。
そして、半導体ウェハ２１のステージ３０と反対側（本実施例では裏面２１ｂ側）に重ね合わされたバンプ形成用マスク２６上に導電性ペースト１６を塗布し、これをヘラ状治具３１により引き延ばして、おもて面２１ａに重ね合わされたバンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７、半導体ウェハ２１の電極形成穴１３、および裏面２１ｂに重ね合わされたバンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７に導電性ペースト１６を埋込む。
【００２３】
Ｐ５、ステージ３０上に設置された２枚のバンプ形成用マスク２６および半導体ウェハ２１への押圧を解除して導電性ペースト１６を埋込んだバンプ形成用マスク２６および半導体ウェハ２１をステージ３０上から取外し、バンプ形成用マスク２６を半導体ウェハ２１のおもて面２１ａおよび裏面２１ｂから取外した後に、熱処理により導電性ペースト１６を硬化させて、半導体ウェハ２１を貫通する貫通電極２４およびそのおもて面２１ａ側および裏面２１ｂ側の端面にそれぞれ接続するバンプ１５を形成する。
【００２４】
Ｐ６、ダイシングリング３３に貼付されたダイシングテープ３４上に、工程Ｐ５で形成された半導体ウェハ２１の一の面、例えばおもて面２１ａを貼付し、ダイシングブレード３５により、半導体ウェハ２１に設定された図３（Ｐ６）に破線で示す分割線３６上を切断して半導体ウェハ２１を半導体チップ１１の単位で個片に分割する。
その後に、個片化された半導体チップ１１をダイシングテープ３４から剥離して図２に示す半導体チップ１１を形成する。
【００２５】
このようにして製造された半導体チップ１１は、下部基板２のおもて面２ａ側に積層される。
以下に、図４にＰＡで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
ＰＡ１、絶縁層３で覆われた配線パターンをおもて面２ａに形成し、この配線パターンに電気的に接続しおもて面２ａ側に形成された接続端子４と、配線パターンに電気的に接続しおもて面２ａから裏面２ｂに貫通する貫通プラグ５とを形成した個片に分割された下部基板２を準備し、その接続端子４に半導体チップ１１の一の面側、例えばおもて面１１ａ側に形成されたバンプ１５を合わせて載置し、熱処理および／もしくは超音波によりバンプ１５を溶融させて、最下層の半導体チップ１１のバンプ１５と下部基板２の接続端子４とを接合する。
【００２６】
ＰＡ２、最下層の半導体チップ１１を下部基板２に接合した後に、最下層の半導体チップ１１の裏面１１ｂ側のバンプ１５に、２層目の半導体チップ１１のおもて面１１ａ側のバンプ１５を合わせて載置し、熱処理および／もしくは超音波によりバンプ１５同士を溶融させて、２層目の半導体チップ１１を接合する。
この半導体チップ１１同士の接合を順次に繰り返して、下部基板２の配線パターンに電気的に接続する複数の半導体チップ１１を下部基板２のおもて面２ａ側に積層する。
【００２７】
ＰＡ３、積層された半導体チップ１１を搭載した下部基板２を図示しない金型に設置し、液状のアンダーフィル樹脂を注入して積層された半導体チップ１１の間、最下層の半導体チップ１１と下部基板２との間、および積層された半導体チップ１１の周囲にアンダーフィル樹脂を充填し、その後に熱硬化させてアンダーフィル層１８形成する。
これにより、積層された各半導体チップ１１同士、および最下層の半導体チップ１１と下部基板２とがアンダーフィル層１８の接着作用により接合されると共に、それぞれの接合されたバンプ１５の間が面方向に絶縁される。
【００２８】
ＰＡ４、アンダーフィル層１８の冷却後に、金型からアンダーフィル層１８が形成された半導体装置１を取出し、下部基板２の裏面２ａ側に半田ボール法等により貫通プラグ５の端面に接続する外部端子８を形成する。
このようにして、図１に示す下部基板２に複数の半導体チップ１１を積層した半導体装置１が製造される。
【００２９】
上記のように、本実施例の半導体チップ１１は、半導体ウェハ２１を研削により薄板化し、接着層２５から剥離した後に、バンプ形成用マスク２６を用いて導電性ペースト１６を埋込んでバンプ１５および貫通電極１４を形成するので、接着層２５がバンプ１５に密着してしまうことはなく、バンプ１５の脱落や半導体ウェハ２１の割れを防止して、半導体ウェハ２１の歩留りを向上させることができる。
【００３０】
このことは、薄型化された半導体チップ１１を製造する半導体ウェハ２１において、特に有効である。
また、半導体ウェハ２１に位置合せ穴２２を、バンプ形成用マスク２６に合せ穴２８をそれぞれ設けてあるので、バンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７と、半導体ウェハ２１の電極形成穴１３との位置合せを精度よく行うことができ、貫通電極１４とバンプ１５との位置ずれに伴う接続不良を防止して位置精度の優れたバンプ１５を形成することができる。
【００３１】
更に、半導体ウェハ２１の表裏の面にバンプ形成用マスク２６を重ね合わせ、導電性ペースト１６を埋込んだ後に、バンプ形成用マスク２６を取外して半導体ウェハ２１の表裏の面にバンプ１５を形成するので、裏面平坦化工程等のバンプ１５の端面の平坦化処理が不要になり、半導体チップ１１の製造工程の簡素化を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、半導体ウェハの表裏の面に、電極形成穴を内包する大きさのバンプ穴を有するバンプ形成用マスクをそれぞれ重ね合わせてステージ上に設置し、ステージと反対側の面のバンプ形成用マスク側から、表裏の面に重ね合わされたバンプ形成用マスクのバンプ穴および半導体ウェハの電極形成穴に導電性ペーストを埋込み、バンプ形成用マスクを取外し、導電性ペーストを硬化させた後に、半導体ウェハを個片に分割して半導体チップを製造するようにしたことによって、半導体ウェハの薄板化後に貫通電極およびその両側のバンプを形成することができ、バンプの脱落や半導体ウェハの割れを防止して、薄型化された半導体チップを製造する半導体ウェハの歩留りを向上させることができると共に、バンプの端面の平坦化処理を不要にして、半導体チップに貫通電極を形成する際の製造工程の簡素化を図ることができる。
【実施例２】
【００３２】
図５は実施例２の半導体装置の断面を示す説明図、図６は実施例２の半導体チップの断面を示す説明図、図７は実施例２の半導体チップの製造方法を示す説明図、図８は実施例２の半導体装置の製造方法を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、４１は絶縁樹脂層であり、図６に示す半導体チップ１１のおもて面１１ａおよび裏面１１ｂに貼り合わされた絶縁シート４２を熱処理により溶着させて形成された絶縁性を有する層であって、積層された各半導体チップ１１同士、および最下層の半導体チップ１１と下部基板２とをその接着作用により接合すると共に、それぞれの接合されたバンプ１５の間を絶縁する機能を有している。
【００３３】
絶縁シート４２は、図６、図７に示すように、ポリイミド等の絶縁性を有する薄い樹脂シート（本実施例では、厚さ２０μｍ程度）で形成された半導体ウェハ２１と同等の直径を有するシート状部材であって、上記実施例１のバンプ形成用マスク２６と同様に、半導体ウェハ２１に形成された電極形成穴１３と同じ位置に電極形成穴１３を内包する大きさの貫通穴である開口部４３が形成され、半導体ウェハ２１に形成された位置合せ穴２２と同じ位置に位置合せ穴２２と同等の大きさの貫通穴である合せ穴４４（第２の合せ穴）が形成されている。
【００３４】
なお、本実施例のバンプ形成用マスク２６の厚さは、２０μｍ程度である。
また、本実施例の半導体チップ１１の裏面１１ｂ側に形成されるバンプ１５は、絶縁シート４２から突出するように形成され、おもて面１１ａ側のバンプ１５はその側面を絶縁シート４２に囲まれ、端面のみが露出した状態で形成されている。
以下に、図７にＰＢで示す工程に従って、本実施例の半導体チップの製造方法について説明する。
【００３５】
本実施例の工程ＰＢ１〜ＰＢ３の作動は、上記実施例１の工程Ｐ１〜Ｐ３の作動と同様であるので、その説明を省略する。
ＰＢ４、工程ＰＢ３で形成された半導体ウェハ２１のおもて面２１ａおよび裏面２１ｂに絶縁シート４２を、その合せ穴４４と半導体ウェハ２１に形成された位置合せ穴２２とを用いた光学的な位置合せにより重ね合わせ、それぞれの絶縁シート４２を押圧して半導体ウェハ２１のおもて面２１ａおよび裏面２１ｂに絶縁シート４２を仮に貼り合わせる。
【００３６】
ＰＢ５、半導体ウェハ２１の一の面側、例えばおもて面２１ａ側をステージ３０に向けて表裏の面に絶縁シート４２を貼り合わせた半導体ウェハ２１をステージ３０上に載置し、バンプ形成用マスク２６に形成された合せ穴２８と、絶縁シート４２の合せ穴４４とを用いた光学的な位置合せにより、裏面２１ｂ側の絶縁シート４２上にバンプ形成用マスク２６を重ね合わせ、これらをステージ３０に押圧してステージ３０上に表裏の面に絶縁シート４２を貼り合わせ、裏面２１ｂ側の絶縁シート４２上にバンプ形成用マスク２６を重ね合わせた半導体ウェハ２１を設置する。
【００３７】
このとき、表裏の面の絶縁シート４２のそれぞれの開口部４２および裏面２１ｂ側のバンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７は、合せ穴４４、２８と位置合せ穴２２とを用いた位置合せにより、半導体ウェハ２１に形成された電極形成穴１３を内包する位置に位置合せされている。
そして、上記実施例１の工程Ｐ４と同様にして、バンプ形成用マスク２６上に塗布された導電性ペースト１６を引き延ばして、おもて面２１ａに貼り合わされた絶縁シート４２の開口部４３、半導体ウェハ２１の電極形成穴１３、および裏面２１ｂに貼り合わされた絶縁シート４２の開口部４３、その上に重ね合わされたバンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７に導電性ペースト１６を埋込む。
【００３８】
ＰＢ６、ステージ３０上に設置された２枚の絶縁シート４２、およびバンプ形成用マスク２６、半導体ウェハ２１への押圧を解除して導電性ペースト１６を埋込んだ絶縁シート４２、バンプ形成用マスク２６および半導体ウェハ２１をステージ３０上から取外し、バンプ形成用マスク２６を半導体ウェハ２１の裏面２１ｂ側の絶縁シート４２から取外した後に、熱処理により導電性ペースト１６を硬化させて、半導体ウェハ２１を貫通する貫通電極２４およびそのおもて面２１ａ側および裏面２１ｂ側の端面にそれぞれ接続するバンプ１５を形成する。
【００３９】
このとき、同時に絶縁シート４２が半導体ウェハ２１のおもて面２１ａおよび裏面２１ｂに強固に貼り合わされると共に、半導体ウェハ２１の裏面２１ｂ側には絶縁シート４２から突出したバンプ１５が形成され、おもて面２１ａ側には側面を絶縁シート４２に囲まれたバンプ１５が形成される。
ＰＢ７、実施例１の工程Ｐ６と同様にして、ダイシングテープ３４に貼付された工程ＰＢ６で形成された半導体ウェハ２１を半導体チップ１１の単位で個片に分割する。
【００４０】
その後に、個片化された半導体チップ１１をダイシングテープ３４から剥離して図６に示す半導体チップ１１を形成する。
このようにして製造された半導体チップ１１は、下部基板２のおもて面２ａ側に積層される。
以下に、図８にＰＣで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
【００４１】
ＰＣ１、上記実施例１の工程ＰＡ１と同様の下部基板２を準備し、その接続端子４に半導体チップ１１の一の面、例えばおもて面１１ａ側に形成されたバンプ１５を合わせて載置し、最下層の半導体チップ１１を下部基板２に積み重ね、最下層の半導体チップ１１の裏面１１ｂ側のバンプ１５に、２層目の半導体チップ１１のおもて面１１ａ側のバンプ１５を合わせて積み重ね、この半導体チップ１１同士の積み重ねを順次に繰り返して下部基板２のおもて面２ａ側に複数の半導体チップ１１を積み重ねる。
【００４２】
ＰＣ２、下部基板２とその上に積み重ねられた半導体チップ１１を治具等により固定して図示しない高温槽内に搬入し、これを加熱して下部基板２の接続端子４とバンプ１５、バンプ１５同士、および下部基板２の絶縁層３と絶縁シート４２、絶縁シート４２同士を完全に硬化させ、下部基板２の絶縁層３と絶縁シート４２、絶縁シート４２同士を溶着させて絶縁樹脂層４１を形成する。
【００４３】
これにより、積層された各半導体チップ１１同士、および最下層の半導体チップ１１と下部基板２とが絶縁樹脂層４１の接着作用により接合されると共に、それぞれの接合されたバンプ１５の間が面方向に絶縁される。
ＰＣ３、絶縁樹脂層４１の冷却後に、高温槽から絶縁樹脂層４１が形成された半導体装置１を取出し、実施例１の工程ＰＡ４と同様にして貫通プラグ５に接続する外部端子８を形成する。
【００４４】
このようにして、図５に示す下部基板２に複数の半導体チップ１１を積層した半導体装置１が製造される。
上記のように、本実施例の半導体チップ１１は、半導体ウェハ２１を研削により薄板化し、接着層２５から剥離した後に、絶縁シート４２およびバンプ形成用マスク２６を用いて導電性ペースト１６を埋込んでバンプ１５および貫通電極１４を形成するので、上記実施例１と同様に、バンプ１５の脱落や半導体ウェハ２１の割れを防止して薄型化された半導体チップ１１を製造する半導体ウェハ２１の歩留りを向上させることができる。
【００４５】
また、半導体ウェハ２１に位置合せ穴２２を、絶縁シート４２およびバンプ形成用マスク２６に合せ穴４４、２８をそれぞれ設けてあるので、絶縁シート４２の開口部４３およびバンプ形成用マスク２６のバンプ穴２７と、半導体ウェハ２１の電極形成穴１３との位置合せを精度よく行うことができ、貫通電極１４とバンプ１５との位置ずれに伴う接続不良を防止して位置精度の優れたバンプ１５を形成することができる。
【００４６】
更に、半導体ウェハ２１の表裏の面に絶縁シート４２を貼り合わせ、その一方の絶縁シート４２上にバンプ形成用マスク２６を重ね合わせ、導電性ペースト１６を埋込んだ後に、バンプ形成用マスク２６を取外して半導体ウェハ２１の表裏の面にバンプ１５を形成するので、裏面平坦化工程等のバンプ１５の端面の平坦化処理が不要になり、半導体チップ１１の製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４７】
更に、下部基板２上に半導体チップ１１を積み重ねた後に、熱処理により絶縁シート４２同士を溶着させて絶縁樹脂層４１を形成するので、アンダーフィル工程が不要になり、半導体装置１の製造工程の簡素化を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、半導体ウェハの表裏の面に、電極形成穴を内包する大きさの開口部を有する絶縁シートを貼り合わせ、その一方の上にバンプ形成用マスクを重ね合わせて半導体ウェハの表裏の面にバンプを形成し、これを個片に分割して半導体チップ製造するようにしたことによって、半導体チップを積み重ねて熱処理を行うことにより、半導体チップ同士等を絶縁する絶縁樹脂層を容易に形成することができ、下部基板上に複数の半導体チップを積層した半導体装置の製造工程におけるアンダーフィル工程を省略することが可能になり、半導体装置の製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４８】
なお、本実施例においては、半導体チップの裏面側に絶縁シートから突出したバンプを形成するとして説明したが、半導体チップのおもて面側に絶縁シートから突出したバンプを形成し、裏面側に絶縁シートに側面を囲まれたバンプを形成するようにしてもよい。
上記各実施例においては、半導体装置の製造の用いる下部基板は、個片に分割した下部基板であるとして説明したが、下部基板を複数形成したウェハを用いて、ウェハ上で上記と同様にして半導体チップを各下部基板上に積層し、各下部基板に外部端子を形成した後にウェハを下部基板単位で個片に分割して半導体装置を製造するようにしてもよく、複数の下部基板をマトリックス状または直線状に配置した短冊状の下部基板の集合体を用いて前記と同様にして半導体装置を製造するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記各実施例においては、下部基板上への半導体チップの積層は、半導体チップのおもて面側を下部基板側に向けて積層するとして説明したが、半導体チップの裏面側を下部基板側に向けて積層するようにしてもよい。
更に、上記各実施例においては、半導体ウェハと、バンプ形成用マスクまたは絶縁シートとの位置合せは、光学的に行うとして説明したが、位置合せ穴に嵌合するピン等を用いて機械的に行うようにしてもよく、それぞれの位置合せ穴および合せ穴の形成を省略して電極形成穴とバンプ穴または開口部を用いて画像処理等により位置合せを行うようにしてもよい。
【００５０】
更に、上記各実施例においては、下部基板はシリコンで形成した板状部材であるとして説明したが、ガラス繊維を含有したガラスエポキシ樹脂等で形成した板状部材を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１の半導体装置の断面を示す説明図
【図２】実施例１の半導体チップの断面を示す説明図
【図３】実施例１の半導体チップの製造方法を示す説明図
【図４】実施例１の半導体装置の製造方法を示す説明図
【図５】実施例２の半導体装置の断面を示す説明図
【図６】実施例２の半導体チップの断面を示す説明図
【図７】実施例２の半導体チップの製造方法を示す説明図
【図８】実施例２の半導体装置の製造方法を示す説明図
【符号の説明】
【００５２】
１    半導体装置
２    下部基板
２ａ、１１ａ、２１ａ  おもて面
２ｂ、１１ｂ、２１ｂ  裏面
３    絶縁層
４    接続端子
５    貫通プラグ
６    プラグ形成穴
７    酸化膜
８    外部端子
１１  半導体チップ
１２  絶縁膜
１３  電極形成穴
１３ａ、２２ａ  深穴
１４  貫通電極
１５  バンプ
１６  導電性ペースト
１８  アンダーフィル層
２１  半導体ウェハ
２２  位置合せ穴
２４  支持台
２５  接着層
２６  バンプ形成用マスク
２７  バンプ穴
２８、４４  合せ穴
３０  ステージ
３１  ヘラ状治具
３３  ダイシングリング
３４  ダイシングシート
３５  ダイシングブレード
３６  分割線
４１  絶縁樹脂層
４２  絶縁シート
４３  開口部
【図１】
2008117916.tif 000003
【図２】
2008117916.tif 000004
【図３】
2008117916.tif 000005
【図４】
2008117916.tif 000006
【図５】
2008117916.tif 000007
【図６】
2008117916.tif 000008
【図７】
2008117916.tif 000009
【図８】
2008117916.tif 000010