(57)【要約】【課題】配線基板の一面側に複数の電子部品を搭載する技術の提供。【解決手段】部品固定部の外側に複数の接続パッドを有する配線基板と、第１の面に複数の電極を有し第２の面が固定面となる複数の電子部品と、前記接続パッドと前記電極との間に設けられる第１の下地絶縁膜と、第１の下地絶縁膜上に重ねて形成され接続パッドと電極を接続する第１の金属層と、隣接する電子部品のそれぞれの電極間に亘って設けられる絶縁性の第２の下地絶縁膜と、第２の下地絶縁膜上に重ねて形成され、隣接する電子部品の各電極を接続する第２の金属層と、第１の金属層を覆う第１の表面絶縁膜と、第２の金属層を覆う第２の表面絶縁膜とを有する半導体装置。【選択図】図１
2008235768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電子部品を並べて固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電極を有し、前記第２の面が前記部品固定部に接合材を介して固定される複数の電子部品と、
電気的に接続される前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極との間に設けられ、前記配線基板及び前記電子部品の表面に形成される絶縁性の第１の下地絶縁膜と、
前記第１の下地絶縁膜上に重ねて形成され、一端部が前記接続パッドに接続され他端部が前記電極に接続される第１の金属層と、
隣接する前記電子部品の電気的に接続されるそれぞれの前記電極間に設けられ、前記電子部品の表面または前記電子部品の表面及び前記電子部品間に形成される絶縁性の第２の下地絶縁膜と、
前記第２の下地絶縁膜上に重ねて形成され、一端部が一方の前記電子部品の前記電極に接続され他端部が他方の前記電子部品の前記電極に接続される第２の金属層と、
前記第１の金属層を覆う絶縁体からなる第１の表面絶縁膜及び前記第２の金属層を覆う絶縁体からなる第２の表面絶縁膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の下地絶縁膜は、前記電子部品の少なくとも側面を埋め前記配線基板の第１の面から前記電子部品の第１の面に向かって延在する傾斜面を有する絶縁体からなる第１の充填膜と、少なくとも前記第１の充填膜上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜で形成され、
前記第２の下地絶縁膜は、隣接する前記電子部品間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜と、少なくとも前記第２の充填膜上に重ねて形成され隣接する前記電子部品の前記電極間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面とする絶縁体からなる第２の絶縁膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の充填膜と前記第１の絶縁膜は異なる材質であり、前記第２の充填膜と前記第２の絶縁膜は異なる材質であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
複数の前記電子部品は同一種類で同一寸法の半導体チップであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは前記第１の面が撮像面となる撮像素子が形成されたセンサチップであることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電子部品は半導体チップ、前記第１の面に複数の前記電極を露出させる受動部品であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に電子部品を固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面の周縁側に複数の電極を有し、前記第２の面が固定面になり、前記配線基板の前記第１の面側に接合材を介して順次積層される複数の電子部品とを有し、
前記積層される複数の電子部品のうちの最下層となる第１の電子部品は、前記配線基板の前記部品固定部に前記第２の面が前記接合材を介して固定され、
前記積層される複数の電子部品のうちの前記電子部品上に前記接合材を介して固定される第２の電子部品は下層の前記電子部品上に前記接合材を介して電気的に独立して固定され、
最下層となる前記第１の電子部品の前記電極部分から前記配線基板の前記接続パッド部分には前記接続パッド及び前記電極を露出させる構成となる絶縁体からなる第３の下地絶縁膜が形成され、
前記電子部品に積層して固定される前記第２の電子部品の周縁部分の周面、前記第１の面及び前記第２の面には前記電極を露出させる構成となる絶縁体からなる第４の下地絶縁膜が形成され、
前記配線基板の各前記接続パッド上には第３の金属層が重ねて形成され、
前記第３の金属層は前記第１の電子部品の周面側に設けられる前記第３の下地絶縁膜及び前記第２の電子部品の周面側の前記第４の下地絶縁膜に重なるように形成され、かつ前記第３の金属層は所定部分の前記第３または第４の下地絶縁膜上から外れて突出延在して所定の前記電極に接続され、
前記第３の金属層は絶縁体からなる第３の表面絶縁膜で覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記電子部品のうちの少なくとも一つは前記最下層となる第１の電子部品よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電子部品はいずれも半導体チップであり、一つの前記半導体チップは少なくとも撮像素子が形成されたセンサチップであり、少なくとも一つの前記半導体チップは論理回路が形成された論理チップであり、少なくとも一つの前記半導体チップはメモリが形成されたメモリチップであり、前記積層される複数の半導体チップのうちの最上段の半導体チップは前記センサチップであることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
（ａ）第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電子部品を並べて固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板を準備する工程、
（ｂ）第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電極を有し、前記第２の面が前記部品固定部に接合材を介して固定される複数の電子部品を準備する工程、
（ｃ）複数の前記電子部品を前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する工程、
（ｄ）電気的に接続される前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極との間の前記配線基板及び前記電子部品の表面に絶縁性の第１の下地絶縁膜を形成するとともに、隣接する前記電子部品の電気的に接続されるそれぞれの前記電極間の前記電子部品の表面または前記電子部品の表面及び前記電子部品間に絶縁性の第２の下地絶縁膜を形成する工程、
（ｅ）前記第１の下地絶縁膜上に重ねて形成し、前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極を電気的に接続する第１の金属層を形成するとともに、前記第２の下地絶縁膜上に重ねて形成し、隣接する前記電子部品の所定の各前記電極を電気的に接続する第２の金属層を形成する工程、
（ｆ）前記第１の金属層を覆う絶縁体からなる第１の表面絶縁膜を形成するとともに、前記第２の金属層を覆う絶縁体からなる第２の表面絶縁膜を形成する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｄ）では、
前記第１の下地絶縁膜は、
（ｇ）前記電子部品の少なくとも側面を埋め前記配線基板の第１の面から前記電子部品の第１の面に向かって延在する傾斜面を有する絶縁体からなる第１の充填膜を形成する工程と、
（ｈ）少なくとも前記第１の充填膜上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜を形成する工程とによって形成し、
前記第２の下地絶縁膜は、
（ｉ）隣接する前記電子部品間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜を形成する工程と、
（ｊ）少なくとも前記第２の充填膜上に重ねて形成し、かつ隣接する前記電子部品の前記電極間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面にする絶縁体からなる第２の絶縁膜を形成する工程とによって形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｄ）では、
前記第１の充填膜と前記第１の絶縁膜を異なる材質で形成し、
前記第２の充填膜と前記第２の絶縁膜を異なる材質で形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の充填膜及び前記第２の充填膜は粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜は粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、前記第１の表面絶縁膜及び前記第２の表面絶縁膜の絶縁膜は粘度が１〜３０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、かつそれぞれ硬化処理を行って前記樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）では、
前記電子部品として前記第１の面が撮像面となる撮像素子が形成された同一種類で同一寸法のセンサチップを前記配線基板の前記部品固定部に固定することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記工程（ｃ）では、前記電子部品として、半導体チップ及び前記第１の面に複数の前記電極を露出させる受動部品を前記部品固定部に固定することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記工程（ｃ）において前記電子部品として複数の半導体チップを前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
（ｋ）容器に入れられた液体上に複数の前記半導体チップを前記第１の面が下面となる状態で浮かせ、その後前記液体に振動を加え、この振動によって隣接する複数の前記半導体チップを前記液体上に縦横に密着整列させる工程、
（ｌ）硬化処理によって前記液体を硬化体とする工程、
（ｍ）前記各半導体チップの前記第２の面に接合材を塗布する工程、
（ｎ）複数の前記半導体チップ上に前記第１の面を下面とした前記配線基板を位置決めして重ね、その後前記配線基板を前記硬化体に押し付けるように加圧して前記接合材で各前記半導体チップを前記配線基板に接合し、さらに前記接合材を硬化処理して前記半導体チップを前記配線基板に固定する工程、
（ｏ）前記半導体チップが固定された前記配線基板を前記容器から取り出す工程、
によって行うことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記液体として寒天溶液を使用し、
前記工程（ｌ）では所定時間の放置によって前記液体を自然硬化させ、
前記工程（ｏ）では前記硬化体に所定温度のお湯を掛けて液体に戻し、その後前記配線基板を取り出すことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ｃ）において前記電子部品として複数の半導体チップを前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
（ｐ）前記第１の面が上面となるように配置した前記配線基板の上面に反応硬化型の樹脂液を所定厚さ塗布する工程、
（ｑ）前記樹脂液上に複数の前記半導体チップを前記第２の面が下面となる状態で浮かせ、その後樹脂液に振動を加え、この振動によって隣接する複数の前記半導体チップを前記樹脂液上に縦横に密着整列させる工程、
（ｒ）前記樹脂液を反応硬化処理して硬化させて前記接合材を形成し、前記接合材によって各前記半導体チップを前記配線基板に固定する工程、
によって行うことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記工程（ｐ）では前記反応硬化型の樹脂液として紫外線硬化樹脂液を使用し、前記配線基板の上面に前記紫外線硬化樹脂液を所定厚さ塗布し、
前記工程（ｒ）では前記紫外線硬化樹脂液に紫外線を照射させて前記紫外線硬化樹脂液を硬化させて前記接合材を形成することを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記工程（ｐ）では前記反応硬化型の樹脂液として熱可塑性樹脂液を使用し、前記配線基板の上面に加熱されて液体となった前記熱可塑性樹脂液を所定厚さ塗布し、
前記工程（ｒ）では前記樹脂液を常温に戻して硬化させて前記接合材を形成することを特徴とする請求項１８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】
本発明は配線基板の一面に複数の電子部品を有する半導体装置及びその製造方法に係わり、例えば、配線基板の一面に複数のセンサチップを並べて搭載する撮像装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置はより高性能、低消費電力化及び低コスト化が要請されている。これに伴いＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）等多くの技術が開発されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１には１つのパッケージに封止する複数のチップ間の相互接続技術について記載されている。この文献には、例えば、メモリカードを構成するインターポーザの一面に４枚のチップ（ＮＤ型フラッシュ・メモリ）をスペーサ・チップを介在させて積層し、ワイヤ（ワイヤ・ボンディング）によって各チップとインターポーザの電気的接続を行う例が開示されている。また、同文献には、メモリカードを構成するインターポーザの一面に８枚のチップ（ＮＤ型フラッシュ・メモリ）を積層し、Ｓｉ貫通電極によってチップ間及びチップとインターポーザとの電気的接続を行う例が開示されている。
【０００３】
さらに、同文献には、撮像素子の製造方法について開示されている。同文献には、ワイヤ・ボンディングを用いた従来の撮像素子の製造方法を示す工程断面図、及びＳｉ貫通電極を利用した撮像素子の製造方法を示す工程断面図が開示されている。
【０００４】
前者の工程断面図には、センサ面を上面とした状態でチップを支持基板の上面に接続した後、チップと支持基板をワイヤで接続し、その後センサ面に保護ガラスを接続する工程断面図が記載されている。
【０００５】
後者の撮像素子の製造方法では、以下の作業工程が開示されている。最初にセンサ保護用のサポート材にウエハーを貼り付ける。つぎに、ウエハーを薄型化する。つぎに、Ｓｉ貫通電極を形成し、露出するウエハー面側に再配線／裏面保護層を形成する。つぎに、サポート材を取り外し、ウエハーのセンサ面側に保護ガラスを張り付ける。つぎに、外部端子を取り付ける。そして、最後に保護ガラスとウエハーを切断して個別チップ化をはかり、撮像素子を製造する。
【０００６】
【非特許文献１】日経ＢＰ社発行「日経エレクトロニクス」２００５年１０月１０日号、８１頁〜９１頁。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｘ線ＣＴ装置は、患者の負担を軽減できるように短時間に、鮮明な画像をより多く入手することが期待されている。このために、Ｘ線ＣＴ装置には、できるだけ大きい撮像面を有する撮像装置を実装し、その大きい撮像装置を高速回転させることが必要となる。
【０００８】
Ｘ線ＣＴ装置に使用する撮像装置を大型化するためには、前記文献に示す支持基板にチップボンディング及びワイヤボンディングされた構造の撮像素子、あるいはＳｉ貫通電極に外部端子が取り付けられた構造の撮像素子を、撮像装置を構成する基板に縦横に整列配置固定する手段がとられる。
【０００９】
従来の支持基板にチップボンディング及びワイヤボンディングされた構造の撮像素子を撮像装置を構成する基板に整列配置固定する方法は、作業性が低く撮像装置の製造コストが高騰してしまう。
【００１０】
ここで、本願発明の説明で使用する撮像素子について説明する。本願発明では、センサチップと云う言葉を使用するが、このセンサチップとは、撮像素子を形成した一枚の半導体素子（半導体チップ）であり、第１の面が撮像面となり、かつ第１の面に複数の電極を設けた構造のチップである。上記文献では、本願発明の説明のセンサチップを支持基板に固定しかつワイヤボンディングを行ったもの、あるいはセンサチップに外部端子を取り付けたものを撮像素子と呼称している。
【００１１】
本発明者は、大きいセンサチップを得る方法として、例えば、現在使用されている直径３００ｍｍの半導体ウエハ全体で１枚のセンサチップを形成することについて検討した。しかし、大きいセンサチップを作製することは、チップ歩留まりが悪くなってしまうので、生産性の悪化およびコストアップに繋がってしまう。さらに、大きいチップを実装するためには、チップ取り扱いも難しくなり、後工程と呼称されるチップを配線基板に搭載する実装工程での歩留まり悪化も懸念される。
【００１２】
本発明者はセンサチップをウエハサイズとはせずに小片化し、そのチップ同士を密に実装し、かつチップ同士の電気的接続を行うことで、あたかも１枚のウエハサイズに近い大型センサチップのように実装する方法を検討した。従来の一般的なセンサチップ実装方法の一つは、前記文献にも記載されているように、センサチップは、光やＸ線等を受光して電気信号に変換させるために、受光面（センサ面）を露出させて配線基板に固定している。そして、配線基板とセンサチップとの電気的接続は導電性のワイヤによって接続している。そこで、本発明者は、複数のセンサチップを並列に密に配置し、電気的接続を必要とする箇所を導電性のワイヤで接続する構造について検討した。
【００１３】
図４２及び図４３は本発明に先立って本発明者が検討したセンサチップを多数並列配置した撮像装置（半導体装置）７０に係わる図である。
【００１４】
撮像装置７０は、図４２及び図４３に示すように、配線基板７１及び複数の半導体チップからなるセンサチップ７２を有している。配線基板７１は第１の面７１ａ及びこの第１の面７１ａの反対面となる第２の面７１ｂを有する四角形の配線基板からなっている。配線基板７１の第１の面７１ａには部品固定部７３が設けられている。この部品固定部７３は四角形領域となり、この部品固定部７３には四角形のセンサチップ７２が縦横に整列配置した状態で固定されている。図では説明の便宜上、縦３個、横３個の合計９個を示してある。
【００１５】
センサチップ７２は前述のように半導体チップで形成されている。半導体チップ内には撮像素子が形成され、半導体チップの第１の面が撮像面となるとともに、第１の面には複数の電極７４が形成されている。半導体チップの第１の面の反対面となる第２の面が固定面となり、図４３に示すように、この固定面が接合材７５によって配線基板７１の部品固定部７３に固定されている。
【００１６】
部品固定部７３の外側の配線基板７１の第１の面７１ａには接続パッド７６が配置されている。接続パッド７６は四角形の部品固定部７３の各辺に沿って一列に並んで配置されている。配線基板７１の第２の面７１ｂには下地電極７７が露出するとともに、この下地電極７７には金属板からなるリード７８が図示しない導電性の接合材を介して電気的に接続されている。リード７８は外部電極端子を構成する。リード７８は、図４２に示すように、四角形の配線基板７１の各辺からそれぞれ突出している。配線基板７１の内部には配線７９がそれぞれ設けられている。接続パッド７６及び下地電極７７はそれぞれ所定の配線７９に接続されている。
【００１７】
センサチップ７２は四角形となり、第１の面の周辺各辺に沿って電極７４を有している。隣接するセンサチップ７２間において、隣接する各辺の各電極７４は導電性のワイヤ８０で電気的に接続されている。また、センサチップ群の外周縁に位置する各電極７４と配線基板７１の接続パッド７６は導電性のワイヤ８０で電気的に接続されている。
【００１８】
本発明に先立って検討した撮像装置７０において、センサチップ７２として、一辺が３０ｍｍの正方形のものを使用し、縦１０個、横１０個、合計１００個をマトリックス状に整列配置した構造とすることによって、一辺が３００ｍｍにも及ぶ正方形の撮像面を有するＸ線ＣＴ装置に使用できる撮像装置７０とすることができる。
【００１９】
しかし、この構造では、隣接する電極７４同士をワイヤ８０で接続する際、チップ片側のワイヤ長さが約５００μｍ以上となり、両側合わせて１ｍｍ程度のロスとなる。その結果、センサチップ同士に少なくとも１．０ｍｍ程度の隙間が必要となってしまう。センサチップ間に１．０ｍｍ程度の隙間が存在することによって、隣接するセンサチップの電極間の距離が長くなり、ワイヤ長さが長くなる。ワイヤが長くなると信号の伝送特性が阻害されるばかりでなく、ワイヤが弛んだりあるいは変形して倒れ、隣接するワイヤと接触する等の支障も起き易くなる。
【００２０】
さらに、ＣＴ向けセンサチップは一般的なモールドタイプパッケージと異なり、Ｘ線を受光するためにセンサ面を封止することができない。一方で、ワイヤは直径３０μｍ程度で細く衝撃に弱いため、ワイヤ部分のみ樹脂封止を行う必要がある。センサチップ同士の接続をワイヤ接続で行えば、ワイヤ部分の樹脂封止が必要なため、センサ出力画像には、画像抜けが生じてしまう。
【００２１】
そこで、画像抜けを防止できる構造として、近年貫通電極による方法が考えられている。貫通電極とは、ベアチップにスルー・ホールを開けて、Ｃｕなどの金属で埋めて電極として利用する接続方法の一つである。チップ内で配線を垂直に通すため，チップ間やチップとインタポーザ（配線基板）の間を最短に、かつ柔軟に接続することができるので、ＳｉＰの内部配線を引きまわす必要がなくなる。貫通電極を採用した撮像素子は、実装面積を小さくすることができる利点があるが、作製コストが高いこと、また試作レベルでの評価は進んでいるが、現時点では製品信頼性等の課題があるといえる。
【００２２】
本発明の目的は、配線基板の一面側に並列状態であるいは積層状態で複数の電子部品を搭載する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００２３】
本発明の目的は、配線基板の一面側に並列状態であるいは積層状態で複数の電子部品である半導体チップを搭載する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の他の目的は、配線基板の一面側に複数のセンサチップを搭載した撮像装置（半導体装置）及びその製造方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、Ｘ線ＣＴ装置に使用して有効な撮像面が一辺３００ｍｍ以上と大きい撮像装置を提供することにある。
【００２６】
本発明の他の目的は、電気的接続を必要とする箇所の接続手段の変形に伴う短絡不良（ショート不良）の発生を防止できる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。  本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００２８】
（１）本発明の半導体装置は、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電子部品を並べて固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電極を有し、前記第２の面が前記部品固定部に接合材を介して固定される複数の電子部品と、
電気的に接続される前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極との間に設けられ、前記配線基板及び前記電子部品の表面に形成される絶縁性の第１の下地絶縁膜と、
前記第１の下地絶縁膜上に重ねて形成され、一端部が前記接続パッドに接続され他端部が前記電極に接続される第１の金属層と、
隣接する前記電子部品の電気的に接続されるそれぞれの前記電極間に設けられ、前記電子部品の表面または前記電子部品の表面及び前記電子部品間に形成される絶縁性の第２の下地絶縁膜と、
前記第２の下地絶縁膜上に重ねて形成され、一端部が一方の前記電子部品の前記電極に接続され他端部が他方の前記電子部品の前記電極に接続される第２の金属層と、
前記第１の金属層を覆う絶縁体からなる第１の表面絶縁膜及び前記第２の金属層を覆う絶縁体からなる第２の表面絶縁膜と、を有することを特徴とする。
【００２９】
また、前記第１の下地絶縁膜は、前記電子部品の少なくとも側面を埋め前記配線基板の第１の面から前記電子部品の第１の面に向かって延在する傾斜面を有する絶縁体からなる第１の充填膜と、少なくとも前記第１の充填膜上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜で形成され、前記第２の下地絶縁膜は、隣接する前記電子部品間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜と、少なくとも前記第２の充填膜上に重ねて形成され隣接する前記電子部品の前記電極間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面とする絶縁体からなる第２の絶縁膜で形成されている。前記第１の充填膜と前記第１の絶縁膜は異なる材質であり、前記第２の充填膜と前記第２の絶縁膜は異なる材質である。複数の前記電子部品は同一種類で同一寸法の半導体チップである。前記半導体チップは、例えば、前記第１の面が撮像面となる撮像素子が形成されたセンサチップである。従って、このセンサチップを配線基板に搭載した半導体装置は撮像装置である。
【００３０】
このような半導体装置は以下の製造方法によって製造される。
【００３１】
半導体装置は、
（ａ）第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電子部品を並べて固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板を準備する工程、
（ｂ）第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に複数の電極を有し、前記第２の面が前記部品固定部に接合材を介して固定される複数の電子部品を準備する工程、
（ｃ）複数の前記電子部品を前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する工程、
（ｄ）電気的に接続される前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極との間の前記配線基板及び前記電子部品の表面に絶縁性の第１の下地絶縁膜を形成するとともに、隣接する前記電子部品の電気的に接続されるそれぞれの前記電極間の前記電子部品の表面または前記電子部品の表面及び前記電子部品間に絶縁性の第２の下地絶縁膜を形成する工程、
（ｅ）前記第１の下地絶縁膜上に重ねて形成し、前記配線基板の前記接続パッドと前記電子部品の前記電極を電気的に接続する第１の金属層を形成するとともに、前記第２の下地絶縁膜上に重ねて形成し、隣接する前記電子部品の所定の各前記電極を電気的に接続する第２の金属層を形成する工程、
（ｆ）前記第１の金属層を覆う絶縁体からなる第１の表面絶縁膜を形成するとともに、前記第２の金属層を覆う絶縁体からなる第２の表面絶縁膜を形成する工程、によって製造される。
【００３２】
また、前記工程（ｄ）では、
前記第１の下地絶縁膜は、
（ｇ）前記電子部品の少なくとも側面を埋め前記配線基板の第１の面から前記電子部品の第１の面に向かって延在する傾斜面を有する絶縁体からなる第１の充填膜を形成する工程と、
（ｈ）少なくとも前記第１の充填膜上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜を形成する工程とによって形成し、
前記第２の下地絶縁膜は、
（ｉ）隣接する前記電子部品間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜を形成する工程と、
（ｊ）少なくとも前記第２の充填膜上に重ねて形成し、かつ隣接する前記電子部品の前記電極間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面にする絶縁体からなる第２の絶縁膜を形成する工程とによって形成する。
【００３３】
また、前記工程（ｄ）では、前記第１の充填膜と前記第１の絶縁膜を異なる材質で形成し、前記第２の充填膜と前記第２の絶縁膜を異なる材質で形成する。
【００３４】
また、前記第１の充填膜及び前記第２の充填膜は粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜は粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、前記第１の表面絶縁膜及び前記第２の表面絶縁膜の絶縁膜は粘度が１〜３０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用し、かつそれぞれ硬化処理を行って前記樹脂を硬化させる。
【００３５】
また、前記工程（ｃ）では、前記電子部品として前記第１の面が撮像面となる撮像素子が形成された同一種類で同一寸法のセンサチップを前記配線基板の前記部品固定部に固定する。
【００３６】
また、前記工程（ｃ）において前記電子部品として複数の半導体チップを前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
（ｋ）容器に入れられた液体上に複数の前記半導体チップを前記第１の面が下面となる状態で浮かせ、その後前記液体に振動を加え、この振動によって隣接する複数の前記半導体チップを前記液体上に縦横に密着整列させる工程、
（ｌ）硬化処理によって前記液体を硬化体とする工程、
（ｍ）前記各半導体チップの前記第２の面に接合材を塗布する工程、
（ｎ）複数の前記半導体チップ上に前記第１の面を下面とした前記配線基板を位置決めして重ね、その後前記配線基板を前記硬化体に押し付けるように加圧して前記接合材で各前記半導体チップを前記配線基板に接合し、さらに前記接合材を硬化処理して前記半導体チップを前記配線基板に固定する工程、
（ｏ）前記半導体チップが固定された前記配線基板を前記容器から取り出す工程、
によって行う。
【００３７】
前記液体として寒天溶液を使用し、
前記工程（ｌ）では所定時間の放置によって前記液体を自然硬化させ、
前記工程（ｏ）では前記硬化体に所定温度のお湯を掛けて液体に戻し、その後前記配線基板を取り出す。
【００３８】
（２）半導体装置は、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に電子部品を固定する部品固定部を有し、前記部品固定部から外れた位置に設けられる複数の接続パッドを有し、前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方の面または両面に外部電極端子を有する配線基板と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面の周縁側に複数の電極を有し、前記第２の面が固定面になり、前記配線基板の前記第１の面側に接合材を介して順次積層される複数の電子部品とを有し、
前記積層される複数の電子部品のうちの最下層となる第１の電子部品は、前記配線基板の前記部品固定部に前記第２の面が前記接合材を介して固定され、
前記積層される複数の電子部品のうちの前記電子部品上に前記接合材を介して固定される第２の電子部品は下層の前記電子部品上に前記接合材を介して電気的に独立して固定され、
最下層となる前記第１の電子部品の前記電極部分から前記配線基板の前記接続パッド部分には前記接続パッド及び前記電極を露出させる構成となる絶縁体からなる第３の下地絶縁膜が形成され、
前記電子部品に積層して固定される前記第２の電子部品の周縁部分の周面、前記第１の面及び前記第２の面には前記電極を露出させる構成となる絶縁体からなる第４の下地絶縁膜が形成され、
前記配線基板の各前記接続パッド上には第３の金属層が重ねて形成され、
前記第３の金属層は前記第１の電子部品の周面側に設けられる前記第３の下地絶縁膜及び前記第２の電子部品の周面側の前記第４の下地絶縁膜に重なるように形成され、かつ前記第３の金属層は所定部分の前記第３または第４の下地絶縁膜上から外れて突出延在して所定の前記電極に接続され、
前記第３の金属層は絶縁体からなる第３の表面絶縁膜で覆われていることを特徴とする。
【００３９】
また、前記電子部品はいずれも半導体チップであり、一つの前記半導体チップは少なくとも撮像素子が形成されたセンサチップであり、少なくとも一つの前記半導体チップは論理回路が形成された論理チップであり、少なくとも一つの前記半導体チップはメモリが形成されたメモリチップであり、前記積層される複数の半導体チップのうちの最上段の半導体チップは前記センサチップである。
【００４０】
（３）上記（１）の手段において、前記工程（ｃ）において前記電子部品として複数の半導体チップを前記配線基板の前記部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、  （ｐ）前記第１の面が上面となるように配置した前記配線基板の上面に反応硬化型の樹脂液を所定厚さ塗布する工程、
（ｑ）前記樹脂液上に複数の前記半導体チップを前記第２の面が下面となる状態で浮かせ、その後樹脂液に振動を加え、この振動によって隣接する複数の前記半導体チップを前記樹脂液上に縦横に密着整列させる工程、
（ｒ）前記樹脂液を反応硬化処理して硬化させて前記接合材を形成し、前記接合材によって各前記半導体チップを前記配線基板に固定する工程、によって行うことを特徴とする。
【００４１】
また、前記工程（ｐ）では前記反応硬化型の樹脂液として紫外線硬化樹脂液を使用し、前記配線基板の上面に前記紫外線硬化樹脂液を所定厚さ塗布し、前記工程（ｒ）では前記紫外線硬化樹脂液に紫外線を照射させて前記紫外線硬化樹脂液を硬化させて前記接合材を形成する。
【００４２】
（４）上記（３）の手段において、前記工程（ｐ）では前記反応硬化型の樹脂液として熱可塑性樹脂液を使用し、前記配線基板の上面に加熱されて液体となった前記熱可塑性樹脂液を所定厚さ塗布し、前記工程（ｒ）では前記樹脂液を常温に戻して硬化させて前記接合材を形成する。
【００４３】
（５）上記（１）の手段において、前記電子部品は半導体チップ、前記第１の面に複数の前記電極を露出させる受動部品である。
【００４４】
このような半導体装置の製造においては、上記（１）の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｃ）では、前記電子部品として、半導体チップ及び前記第１の面に複数の前記電極を露出させる受動部品を前記部品固定部に固定する。
【発明の効果】
【００４５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００４６】
前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体チップの電極と配線基板の接続パッドとの電気的な接続は、あらかじめ電極と接続パッド間に第１の下地絶縁膜を形成してなだらかな傾斜面とした後、このなだらかな表面上に第１の金属層（メタルペースト配線）を形成し、かつこの第１の金属層で電極と接続パッドを接続する構造となることから、電極と接続パッドとの接続は確実かつ高精度に行われる。
【００４７】
（ｂ）第１の金属層は第１の下地絶縁膜上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層が変形によって隣接する金属層に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【００４８】
（ｃ）第１の下地絶縁膜の形成及び第１の金属層の形成は、半導体装置の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成、印刷法による形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であること、また、印刷法でも印刷部分は平面ＸＹ方向で自由に選択できることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップの固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【００４９】
（ｄ）隣接する半導体チップ間における隣接する電極間の電気的な接続は、あらかじめ一方の半導体チップの電極と他方の半導体チップの電極間に第２の下地絶縁膜を形成して隣接する半導体チップ間の隙間を埋めかつなだらかな表面とした後、このなだらかな表面上に第２の金属層（メタルペースト配線）を形成し、かつこの第２の金属層で電極と電極を接続する構造となることから、電極と電極との接続は確実かつ高精度に行われる。
【００５０】
（ｅ）第２の金属層は第２の下地絶縁膜上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層が変形によって隣接する金属層に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【００５１】
（ｆ）第２の下地絶縁膜の形成及び第２の金属層の形成は、半導体装置の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成、印刷法による形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であること、また、印刷法でも印刷部分は平面ＸＹ方向で自由に選択できることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップの固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【００５２】
（ｇ）半導体チップの電極と配線基板の接続パッドとの電気的な接続、及び隣接する半導体チップ間における電極間の電気的な接続は、金属層による接続であることから、ワイヤ接続のようにループを描いてワイヤを延在させるような必要もなく、ワイヤ接続に比較して短くできる。この結果、半導体装置の小型化及び薄型化が達成できる。半導体装置の小型化及び薄型化によって半導体装置の軽量化も達成できる。
【００５３】
（ｈ）上記（ｇ）のように、電気的接続部分の距離を短くできるため、単一チップの搭載面積（含む電気的接続部分）が小さくなる。この結果、半導体装置の小型化が達成できる。また、別の見方によれば、各チップの搭載面積が小さくなることから、使用しない配線基板部分がより広くなる。従って、広くなった部分に新たな電子部品を搭載することも可能になり、半導体装置のさらなる集積化が達成できる。
【００５４】
（ｉ）上記（ｇ）のように、電気的接続部分の距離、即ち、配線長が短くなることから、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減が達成できる。
【００５５】
（ｊ）第１の下地絶縁膜は、半導体チップの少なくとも側面を埋め配線基板の第１の面から半導体チップの第１の面に向かって延在する傾斜面を有する絶縁体からなる第１の充填膜と、少なくとも第１の充填膜上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜とで形成されている。また、第２の下地絶縁膜は、隣接する半導体チップ間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜と、少なくとも第２の充填膜上に重ねて形成されかつ隣接する半導体チップの電極間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面とする絶縁体からなる第２の絶縁膜で形成されている。この結果、第１及び第２の下地絶縁膜の表面はなだらかな面（表面）となり、このなだらかな面上に重ねて形成される金属層によって、半導体チップ同士の電極の接続及び半導体チップの電極と配線基板の接続パッドとの接続はより確実なものとなる。
【００５６】
（ｋ）第１の充填膜と第１の絶縁膜を異なる材質で形成し、第２の充填膜と第２の絶縁膜を異なる材質で形成する。この場合、粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用して第１及び第２の充填膜を形成し、粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用して第１及び第２の絶縁膜を形成する。粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓと高い樹脂は隙間を精度よく埋めることができるため第１及び第２の下地絶縁膜の台座としての第１及び第２の充填膜を形成することができる。そして、前記第１及び第２の充填膜上に塗布及び硬化処理によって形成される樹脂はその粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓと低いことから所定領域に円滑に広がるため、表面がなだらかな面となる第１及び第２の絶縁膜を形成することができる。
【００５７】
（ｌ）複数の半導体チップは同一種類で同一寸法の半導体チップであり、半導体チップは第１の面が撮像面となる撮像素子が形成されたセンサチップである場合、半導体装置は撮像装置になる。そして、この撮像装置は複数のセンサチップの集まりであることから、撮像面は各センサチップの撮像面の面積の総和となり、大型の撮像面を有する撮像装置を構成することができる。例えば、一辺が３０ｍｍの正方形のセンサチップを縦横１０個ずつ整列配置形成した場合には、少なくとも一辺が３００ｍｍにも及ぶ正方形の撮像面を有する撮像装置を製造することができる。
【００５８】
図４２及び図４３に示す本発明に先立って検討した構造では、ワイヤの長さ（ワイヤ線路長）が約１．０ｍｍ程度は必要であり、ワイヤ線路長分のロスが撮像装置の特性劣化に大きく影響する。この結果、複数枚のセンサチップ同士を隙間無く接続して、あたかも１枚の大型センサチップに見立てることができない。
【００５９】
しかし、本発明の場合、センサチップとセンサチップを隣接配置し、そのセンサチップ間の隙間と高さバラツキを解消するように下地絶縁膜（第２の下地絶縁膜）で埋め、各センサチップに形成された電極を金属層（第２の金属層：メタルペースト配線）で結線するため、例えば、数１０μｍ程度と極小長さの配線による結線が可能になる。センサチップの周面にはｐｎ接合が露出しない構造となり、隣接するセンサチップ同士が接触しても電気的に支障がない。この結果、隣接するセンサチップ同士を接触してもよいように近接させて配置することによって、金属層による配線長を短くできる。金属層が短くなることによって、金属層を保護する表面絶縁膜（第２の表面絶縁膜）の面積も小さくなり、撮像装置のセンサ出力画像における画像抜けが小さくなり、画像認識に支障を来さなくなる。また、配線長を短くできることから、撮像装置の動作速度の向上を図ることも可能になる。
【００６０】
（ｍ）ワイヤ接続構造の撮像装置では、ワイヤの表面で光が反射することから、この反射による光が画像への写り込みとして発生する。しかし、本発明では金属層が絶縁膜で保護されていることから金属層表面での光の反射もなく光の画像への写り込みも発生しなくなり、鮮明な画像を得ることができ、撮像装置の高画質化が達成できる。
【００６１】
（ｎ）複数の半導体チップを配線基板の部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
容器に入れられた液体（寒天溶液）上に複数の半導体チップを第１の面が下面となる状態で浮かせ、その後前記液体に振動を加え、この振動によって隣接する複数の半導体チップを液体上に縦横に密着整列させる工程と、
所定時間の放置によって寒天溶液を自然硬化させて硬化体とする工程と、
各半導体チップの第２の面に接合材を塗布する工程と、
複数の半導体チップ上に第１の面を下面とした配線基板を位置決めして重ね、その後配線基板を硬化体に押し付けるように加圧して接合材で各半導体チップを配線基板に接合し、さらに接合材を硬化処理して半導体チップを配線基板に固定する工程と、
硬化体に所定温度のお湯を掛けて溶かして寒天溶液に戻し、その後半導体チップが固定された配線基板を容器から取り出す工程とによって行われる。
【００６２】
この結果、半導体チップのマトリックス状に縦横に整列配置させ、かつ配線基板に固定する作業は容易になる。溶液上に浮かせた複数の半導体チップ（部品）は、液体の表面張力によって各半導体チップが隣接するように移動し、かつ平面方向に最小の表面積になるように移動する自然に整列する現象（セルフアライメント）によって整列する。この際、液体に振動を加える、部品に風力を加える、部品近傍に他の物質を近づけて液体の表面状態を変化させる等を行うことによって、部品の整列動作はより促進され、整列時間の短縮が可能になる。
【００６３】
前記（２）の手段によれば、（ａ）配線基板の接続パッドと半導体チップの電極との電気的な接続は、電極と接続パッドを繋ぐ第３の金属層で接続される。この第３の金属層は接続パッドに重なるように形成される。また、第３の金属層は最下層の半導体チップ（第１の半導体チップ）の周面側に設けられた第３の下地絶縁膜に重ねて形成されて第１の半導体チップの電極に接続される。また、第３の金属層はさらに積層上方方向に延在し、第２の半導体チップの周縁の上面、下面及び周面に亘って形成された第４の下地絶縁膜に重なって延在し、第２の半導体チップの電極にも接続される。各下地絶縁膜は表面がなだらかな面となるため、下地絶縁膜上に形成される金属層は途切れることなく延在することになり、接続パッドと電極との接続は確実かつ高精度に行われる。
【００６４】
（ｂ）第３の金属層は第３及び第４の下地絶縁膜上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層が変形によって隣接する金属層に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【００６５】
（ｃ）第３及び第４の下地絶縁膜の形成及び第３の金属層の形成は、半導体装置の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップの固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【００６６】
（ｄ）配線基板の接続パッドと半導体チップの電極は下地絶縁膜に重ねて形成される金属層で接続される構造となる。従って、ワイヤボンディングによ各半導体チップ（電子部品）の電極と配線基板の接続パッドを接続する構造に比較して小型化及び薄型化が可能になる。即ち、ワイヤボンディングでは、ワイヤを所定のループを描くようにして半導体チップ（電子部品）の電極と配線基板の接続パッドを接続することから、金属層よりも長くかつ高くなる。本発明では、半導体装置の小型化及び薄型化が可能になることから、半導体装置の軽量化も達成できる。
【００６７】
（ｅ）上記（ｄ）のように、電気的接続部分の距離を短くできるため、電気的接続部分の距離、即ち、配線長が短くなることから、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減が達成できる。特に、センサチップ、論理チップ及びメモリチップを積層した半導体装置では、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減の効果は顕著となる。
【００６８】
前記（３）の手段によれば、複数の半導体チップを配線基板の部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
第１の面が上面となるように配置した配線基板の上面に反応硬化型の樹脂液（紫外線硬化樹脂液）を所定厚さ塗布する工程と、
樹脂液上に複数の半導体チップを第２の面が下面となる状態で浮かせ、その後樹脂液に振動を加え、この振動によって隣接する複数の半導体チップを樹脂液上に縦横に密着整列させる工程と、
樹脂液に紫外線を照射する反応硬化処理によって樹脂液を硬化させて接合材を形成し、この接合材によって各半導体チップを配線基板に固定する工程とによって行われる。
【００６９】
この結果、半導体チップのマトリックス状に縦横に整列配置させ、かつ配線基板に固定する作業は容易になる。なお、上記（１）の場合と同様に溶液上に浮かせた複数の半導体チップ（部品）がより早く整列するように、液体に振動を加える、部品に風力を加える、部品近傍に他の物質を近づけて液体の表面状態を変化させる等を行う。
【００７０】
前記（４）の手段によれば、複数の半導体チップを配線基板の部品固定部に接合材を介して並べて固定する作業は、
第１の面が上面となるように配置した配線基板の上面に加熱されて液体となった反応硬化型の樹脂液（熱可塑性樹脂液）を所定厚さ塗布する工程と、
樹脂液上に複数の半導体チップを第２の面が下面となる状態で浮かせ、その後樹脂液に振動を加え、この振動によって隣接する複数の半導体チップを樹脂液上に縦横に密着整列させる工程と、
樹脂液を常温に戻して硬化させて接合材を形成し、この接合材によって各半導体チップを配線基板に固定する工程とによって行われる。
【００７１】
この結果、半導体チップのマトリックス状に縦横に整列配置させ、かつ配線基板に固定する作業は容易になる。なお、上記（１）の場合と同様に溶液上に浮かせた複数の半導体チップ（部品）がより早く整列するように、液体に振動を加える、部品に風力を加える、部品近傍に他の物質を近づけて液体の表面状態を変化させる等を行う。
【００７２】
前記（５）の手段によれば、前記（１）の手段による効果に加え、電子部品として、半導体チップ以外に受動部品を使用する構造となることから、半導体装置はさらなる機能向上が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００７４】
図１乃至図２１は本発明の実施例１である半導体装置及びその製造方法に係わる図である。図１乃至図６は半導体装置に係わる図であり、図７乃至図２１は半導体装置の製造方法に係わる図である。
【００７５】
実施例１では、図１及び図２に示すように、配線基板に電子部品である半導体チップを縦横に整列配置した半導体装置について説明する。半導体チップは光を受光して電気信号に変換するセンサチップである。従って、半導体装置は撮像装置を構成することになる。図１は半導体装置の模式的平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。また、図３は図２の一部を示す拡大断面図、図４は図３の一部を示す拡大断面図、図５は図３に対応する部分の他の構造例を示す拡大断面図である。
【００７６】
半導体装置１は、図１及び図２に示すように、配線基板２及び複数の半導体チップ３を有している。配線基板２は第１の面２ａ及び第１の面２ａの反対面となる第２の面２ｂを有する四角形板からなっている。配線基板２の各辺に沿う第１の面２ａには導電性の接続パッド４が配置されている。これら接続パッド４は特に限定はされないが、四角形状の枠となる配列になっている。枠状配列の接続パッド群の内側の四角形部分（四角形領域）が部品固定部５となる。この部品固定部５に複数の半導体チップ３が縦横に整列配置されて固定される。
【００７７】
また、配線基板２の各辺に沿う第２の面２ｂには下地電極６が配置されている。配線基板２の内部には、図２に示すように、導体層による配線７が形成されている。これら配線７は所定箇所でそれぞれ繋がるとともに、所定の接続パッド４及び下地電極６に繋がって所定の配線パターンを形成している。下地電極６には金属板からなるリード８が図示しない接合材を介して電気的に接続されている。リード８は、図１に示すように、幅広いものであり、配線基板２の各辺の外側に所定長さ突出するようになっている。リード８は半導体装置１の外部電極端子を形成する。
【００７８】
実施例１では外部電極端子を金属板によるリードで形成したが、他の構造としてもよい。例えば、下地電極６に接続するボール電極等で外部電極端子を形成してもよい。また、実施例１では外部電極端子を配線基板２の第２の面２ｂに設ける構造としたが、外部電極端子を配線基板２の第１の面２ａに設けてもよく、また、第１の面２ａ及び第２の面２ｂの両面に設けるようにしてもよい。これは半導体装置１を組み込む電子機器との関係で決定すればよい。
【００７９】
配線基板２は、後述する金属層が温度ストレスによって断線しないようにするため、半導体チップ３を構成するシリコンの熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有する、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ等のセラミック材料あるいはシリコン等で形成する。
【００８０】
配線基板２の第１の面２ａの部品固定部５には複数の半導体チップ３が接合材１０によって固定されている。半導体チップ３は、第１の面３ａ及び第１の面３ａの反対面となる第２の面３ｂを有する四角形のシリコン半導体からなっている。半導体チップ３はチップセンサであり、半導体チップ３の第１の面３ａが光を受光する撮像面となっている。また、第１の面３ａの周縁各辺に沿って複数の電極１１が一列に並んで配置されている。半導体チップ３は、特に限定はされないが、例えば、厚さ４００μｍ程度であり、一辺の長さが３０ｍｍとなる正方形となっている。図示はしないが、半導体チップ３の第１の面３ａは絶縁膜で覆われ、所定箇所で電極１１が絶縁膜から露出して突出する構造になっている。また、半導体チップ３はその周面にｐｎ接合が露出しない構造となっていて、隣接配置する半導体チップ３同士が接触しても支障がない構造である。
【００８１】
図では説明の便宜上、半導体チップ３を縦３個、横３個の合計９個としてあるが、実施例１では、半導体装置１をＸ線ＣＴ装置に使用する撮像装置とするため、例えば、半導体チップ３を縦１０個、横１０個、合計１００個をマトリックス状に整列配置した構造として、一辺が３００ｍｍにも及ぶ正方形の撮像面を有するものとする。
【００８２】
半導体チップ３は、図２に示すように、隣接する半導体チップ３間に隙間が存在しているが、例えば、この隙間は１００μｍ前後である（図６参照）。
【００８３】
つぎに、配線基板２の接続パッド４と電極１１間の電気的接続と、半導体チップ３間の電極１１間の電気的接続について、図２の一部を拡大して示す図３を参照しながら説明する。
【００８４】
図３に示すように、電気的に接続される配線基板２の接続パッド４と半導体チップ３の電極１１との間の配線基板２及び半導体チップ３の表面には、絶縁性の第１の下地絶縁膜１５が設けられている（図１６、図１７参照）。この部分の説明は、図３に示すように左端の半導体チップ３の電極１１と配線基板２の接続パッド４との接続部分で説明する。第１の下地絶縁膜１５は一層でもよいが、半導体チップ３の第１の面３ａは配線基板２の第１の面２ａよりも４００μｍ程度高くなっていることから、実施例１では二層構造とする（図１６、図１７参照）。
【００８５】
図３に示すように、第１の下地絶縁膜１５は、第１の充填膜１６と、この第１の充填膜１６上に重ねて形成される第１の絶縁膜１７とからなっている。第１の充填膜１６は、配線基板２の接続パッド４の端部分から半導体チップ３の上縁までの側面の段差部分を埋めるように設けられる（図１５参照）。従って、第１の充填膜１６は、少なくとも半導体チップ３の側面を埋め配線基板２の第１の面２ａから半導体チップ３の第１の面３ａに向かって延在する傾斜面１８を有する構造となる。この傾斜面１８は凹凸が繰り返して現れることのないなだらかな傾斜面（なだらかな面）に形成されている。
【００８６】
第１の絶縁膜１７はなだらかな傾斜面１８上に重ねて形成される（図１７参照）。従って、第１の絶縁膜１７の表面もまたなだらかな傾斜面となる。傾斜面１８の傾斜角度は、例えば、８０度程度以下である。この傾斜角度は後に第１の絶縁膜１７を所定厚さに再現性よく形成するために重要である。第１の充填膜１６及び第１の絶縁膜１７は、例えば、インクジェット、ディスペンサまたは印刷法によって絶縁性ペーストを塗布し、かつ絶縁性ペーストを硬化処理することによって形成する。
【００８７】
絶縁膜ペーストとしては、反応硬化型の樹脂を使用する。実施例１では反応硬化型の樹脂として紫外線硬化樹脂を使用し、硬化処理は紫外線照射によって行う。第１の充填膜１６は粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる樹脂を使用して形成し、第１の絶縁膜１７は粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる樹脂を使用して形成する。粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓと高い樹脂は配線基板２の第１の面２ａと半導体チップ３の周面との間の隙間を精度よく埋めることができるため第１の下地絶縁膜１５の台座としての第１の充填膜１６を形成することができる。そして、第１の充填膜１６上に塗布及び硬化処理によって形成される樹脂はその粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓと低いことから所定領域に円滑に広がるため、表面が
なだらかな面となる傾斜面を有する第１の絶縁膜１７を形成することができる。
【００８８】
図３に示すように、第１の絶縁膜１７上には第１の金属層２０が形成されている（図１８、図１９参照）。第１の金属層２０の両端部分は第１の絶縁膜１７の両端から外れて所定長さ突出するように形成されている。この結果、第１の金属層２０の一方の端（一端）の突出部分は接続パッド４上に重なり、第１の金属層２０の他方の端（他端）の突出部分は電極１１上に重なる。これにより、所定の接続パッド４と所定の電極１１は電気的に接続されることになる。なお、第１の絶縁膜１７の両端のうちの一端の突出部分を接続パッド４の縁部分上まで延在させ、他端の突出部分を電極１１の縁部分上まで延在させてもよい。
【００８９】
第１の金属層２０の幅は５０〜数１００μｍ程度であり、厚さは数μｍ〜数１００μｍ程度にできる。また、第１の金属層２０の長さは数１０μｍ〜数１００μｍ程度である。第１の金属層２０は、例えば、インクジェット、ディスペンサまたは印刷法によって導電性ペースト（金属ペースト）を塗布し、かつ導電性ペーストを硬化処理することによって形成する。第１の金属層２０は、Ａｕ，Ａｇ等の貴金属、Ｃｕまたはこれらを含む合金の粒子を有する導電性ペーストを使用して形成される。
【００９０】
図３に示すように、第１の金属層２０は絶縁体からなる第１の表面絶縁膜２１で覆われて保護されている（図２０参照）。この第１の表面絶縁膜２１は、例えば、紫外線硬化樹脂を使用して形成される。即ち、半導体チップ群の外周部分の各半導体チップ３の縁に沿って、例えば、インクジェット、ディスペンサ、印刷法によって紫外線硬化樹脂液を塗布し、その後紫外線を照射して樹脂を硬化させることによって形成する。第１の表面絶縁膜２１を形成するために使用する紫外線硬化樹脂液は、粘度が１〜３０ｐａ・ｓ程度以下と低いことから、隙間なく第１の金属層２０を覆うことができる。
【００９１】
図３に示すように、隣接する半導体チップ３間の電気的に接続される電極１１間には、絶縁性の第２の下地絶縁膜２５が設けられている（図１６、図１７参照）。第２の下地絶縁膜２５は一層でもよいが、半導体チップ３と半導体チップ３との間には隙間が発生し易いことから、この隙間を埋めるため実施例１では二層構造とする（図１６、図１７参照）。
【００９２】
図３に示すように、第２の下地絶縁膜２５は、第２の充填膜２６と、この第２の充填膜２６上に重ねて形成される第２の絶縁膜２７とからなっている。また、第２の下地絶縁膜２５の上面には第２の金属層２８が重ねて形成されている。図４は隣接する半導体チップ３の電極１１間を電気的に接続する部分を模式的に拡大して示す図である。なお、図５は第２の下地絶縁膜２５を一層構造とした場合の図４に対応する図である。第２の下地絶縁膜２５を二層構造とすることによって第２の下地絶縁膜２５の表面を前記隙間に左右されない表面にすることができる。一層構造の場合は第２の下地絶縁膜２５を形成する工程が少なくなり、半導体装置１の製造コストを低減することができる。
【００９３】
第２の充填膜２６は、図３及び図４に示すように、主として半導体チップ３と半導体チップ３との間の隙間を埋めるように設けられる。図４に示すように、半導体チップ３に高さばらつきが存在した場合、第２の充填膜２６は一方の半導体チップ３と他方の半導体チップ３との間の隙間を埋め、かつ半導体チップ間を断面的に見て表面がＳ字状のなだらかな曲面（スロープ）となる構造になっている。この結果、第２の充填膜２６上に重ねて形成される第２の絶縁膜２７の表面もなだらかな曲面（なだらかな面）となる。
【００９４】
隣接する半導体チップ３間に高さのばらつきがない場合は、一方の半導体チップ３と他方の半導体チップ３との間の隙間を埋める第２の充填膜２６の表面は平坦な面あるいは平坦な面に近似した面にすることができる。
【００９５】
図３に示すように、第２の絶縁膜２７上には第２の金属層２８が形成されている（図１８、図１９参照）。第２の金属層２８の両端部分は第２の絶縁膜２７の両端から外れて所定長さ突出するように形成されている。この結果、第２の金属層２８の一方の端（一端）の突出部分は一方の半導体チップ３の電極１１上に重なり、第２の金属層２８の他方の端（他端）の突出部分は他方の半導体チップ３の電極１１上に重なる。これにより、隣接する半導体チップ３の所定の電極１１と所定の電極１１は電気的に接続されることになる。なお、図３に示すように、第２の絶縁膜２７の両端のうちの一端の突出部分を電極１１の縁部分上まで延在させ、他端の突出部分を電極１１の縁部分上まで延在させてもよい。
【００９６】
図３に示すように、第２の金属層２８は絶縁体からなる第１の表面絶縁膜２１で覆われて保護されている（図２０参照）。
【００９７】
図６は第２の下地絶縁膜２５を一層構造とした場合のＳＥＭ観察写真をトレースして示す図である。半導体チップ３と半導体チップ３との間を紫外線硬化樹脂液（粘度は１〜３０ｐａ・ｓ程度以下）で埋めて第２の下地絶縁膜２５を形成し、その後電極１１と電極１１を電気的に接続する第２の金属層２８で接続した状態を示すものである。表面がなだらかな曲面上に形成された第２の金属層２８によって隣接する半導体チップ３の各電極１１が断線することなく良好に電気的に接続されている様子が分かる。
【００９８】
第２の充填膜２６は粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる樹脂を使用して形成し、第２の絶縁膜２７は粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる樹脂を使用して形成する。粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓと高い樹脂は、隙間からのはみ出しをおこし難く、取り扱いやすい故に隣接する半導体チップ３間の隙間を精度よく埋める。また、半導体チップ３間に高さばらつきがある場合は、一方の半導体チップ３の縁から他方の半導体チップ３の縁に至る第２の充填膜２６の表面はばらつき（段差）を埋めるようにＳ字状のなだらかな曲面（スロープ）になる。この結果、第２の下地絶縁膜２５の台座としての第２の充填膜２６を形成することができる。そして、第２の充填膜２６上に塗布及び硬化処理によって形成される樹脂はその粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓと低いことから所定領域に円滑に広がるため、表面がなだらかな曲面となる第２の絶縁膜２７を形成することができる。
【００９９】
第２の金属層２８は、第２の下地絶縁膜２５のなだらかな曲面上に形成されることから、隣接する半導体チップ３間の電極１１間の電気的接続は断線等を起こすことなく接続の信頼性が高いものとなる。
【０１００】
また、第２の表面絶縁膜２９を形成するために使用する紫外線硬化樹脂液は、粘度が１〜３０ｐａ・ｓと低いことから、隙間なく第２の金属層２８を覆うことができる。第２の表面絶縁膜２９は、図１に示すように、半導体チップ３群上をその半導体チップ３の各辺に沿って延在する格子状となるが、その格子の幅は、第２の金属層２８の長さが数１０〜数１００μｍ程度となることから、５０μｍ程度となり、センサ出力画像において、画像の抜けは気にならないようになる。
【０１０１】
説明の便宜上、隣接する半導体チップ３間の電極１１間の電気的な接続構造を、第２の下地絶縁膜２５、第２の充填膜２６、第２の絶縁膜２７、第２の金属層２８及び第２の表面絶縁膜２９なる言葉を使用して説明したが、半導体装置１の製造工程においては、第１の充填膜１６を形成するときに同時に第２の充填膜２６を形成し、第１の絶縁膜１７を形成するときに同時に第２の絶縁膜２７を形成することから、第１の下地絶縁膜１５を形成するとき同時に第２の下地絶縁膜２５が形成されることになる。同様に第１の金属層２０を形成するとき同時に第２の金属層２８が形成され、第１の表面絶縁膜２１が形成されるとき同時に第２の表面絶縁膜２９が形成されることになる。
【０１０２】
つぎに、撮像装置を構成する半導体装置１の製造方法について説明する。半導体装置１は、図７のフローチャートに示すように、配線基板・半導体チップ準備（Ｓ０１）、チップボンディング（Ｓ０２）、下地絶縁膜形成（Ｓ０３）、電極間接続（Ｓ０４）、表面絶縁膜形成（Ｓ０５）の各工程を経て製造される。
【０１０３】
半導体装置１、即ち、撮像装置の製造においては、配線基板２及び半導体チップ３が準備される（Ｓ０１）。配線基板２は、図８及び図９に示すような構造になっている。即ち、配線基板２は、図８に示すように、第１の面２ａ及び第２の面２ｂを有する四角形板からなり、各辺に沿う第１の面２ａには接続パッド４が配置されている。これら接続パッド４は四角形状の枠状配列になっている。枠状配列の接続パッド群の内側の四角形部分が部品固定部５となり、この部品固定部５に複数の半導体チップ３が縦横に整列配置されて固定されることになる。
【０１０４】
実施例１の撮像装置の製造方法の説明では、配線基板２に半導体チップ３を縦３個、横３個の合計９個を固定する図を使用して説明する。しかし、半導体装置１をＸ線ＣＴ装置に使用する撮像装置とするには、例えば、半導体チップ３を縦１０個、横１０個、合計１００個をマトリックス状に整列配置した構造として、一辺が３００ｍｍにも及ぶ正方形の撮像面を得る必要がある。
【０１０５】
また、配線基板２の各辺に沿う第２の面２ｂには下地電極６が配置されている。そして、配線基板２の内部には、図９に示すように、配線７が形成されている。これら配線７は所定箇所でそれぞれ繋がるとともに、所定の接続パッド４及び下地電極６に繋がって所定の配線パターンを形成している。
【０１０６】
配線基板２の下地電極６にはボール電極あるいはリードが接続されて外部電極端子が形成される。実施例１では、配線基板２には既にリード８を取り付けてある。
【０１０７】
半導体チップ３は、図１２及び図１３に示すように、第１の面３ａ及び第２の面３ｂを有する四角形のシリコン半導体からなっている。半導体チップ３はチップセンサであり、半導体チップ３の第１の面３ａが光を受光する撮像面となっている。また、第１の面３ａの周縁各辺に沿って複数の電極１１が一列に並んで配置されている。半導体チップ３は、特に限定はされないが、例えば、厚さ４００μｍ程度であり、一辺の長さが３０ｍｍとなる正方形となっている。電極１１は半導体チップ３の周縁から数百μｍ程度離れた位置に配置され、かつ一辺の長さが１００μｍ程度となる正方形となっている。また、電極１１は、例えば、５００μｍ程度のピッチで配置されている。図示はしないが、半導体チップ３の第１の面３ａは絶縁膜で覆われ、所定箇所で電極１１が絶縁膜から露出して突出する構造になっている。また、半導体チップ３はその周面にｐｎ接合が露出しない構造となっていて、隣接配置する半導体チップ３同士が接触しても支障がない構造である。
【０１０８】
つぎに、図１０及び図１１に示すように、配線基板２の第１の面２ａの部品固定部５に液状の接合材１０を所定厚さ塗布した後、図１２及び図１３に示すように、複数の半導体チップ３を接合材１０で配線基板２に固定する（Ｓ０２）。液状の接合材１０は部品固定部５の全域にディスペンサ等によって塗布する。その後、半導体チップ３の第２の面３ｂを下面とした状態で部品固定部５に縦横に整列配置する。ついで、液状の接合材１０を硬化処理して硬化させて半導体チップ３を配線基板２に固定する。半導体チップ３の配線基板２への供給は、例えば、真空吸着によって各半導体チップ３を保持するノズルを複数有する搬送装置で行う。半導体チップ３を上面に整列配置できる治具上に半導体チップ３を並べた後、各半導体チップ３の位置関係を損なうことなく前記搬送装置で保持し、配線基板２の部品固定部５上に移動させ、真空吸着を停止させることによって各半導体チップ３を配線基板２上に整列配置する。隣接する半導体チップ３間の隙間は１００μｍ前後以下とする。この状態では、配線基板２に固定されたチップ群の周囲に接続パッド４が位置するようになる。接合材１０としては、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤を使用する。硬化処理は１００℃〜２００℃程度のベーク温度で１時間程度処理することによって硬化させる。
【０１０９】
つぎに、チップ群において最外周に位置する半導体チップ３の電極１１と配線基板２の接続パッド４とを金属層によって電気的に接続するとともに、隣接する半導体チップ３間の電極１１と電極１１とを金属層によって電気的に接続する。この電気的接続(電極間接続：Ｓ０４)を行う前に下地絶縁膜を形成し（Ｓ０３）、その上に金属層を形成することによって金属層の断線を防止する。さらに、金属層を保護する表面絶縁膜を形成する（Ｓ０５）。
【０１１０】
下地絶縁膜は、図５に示すように一層でもよいが、実施例１では二層構造とする。図１４及び図１５に示すように、第１の下地絶縁膜１５の第１の充填膜１６及び第２の下地絶縁膜２５の第２の充填膜２６を形成する。
【０１１１】
例えば、インクジェット、ディスペンサまたは印刷法によって絶縁性ペーストを所定量塗布した後、硬化処理して絶縁性ペーストを硬化させて第１の充填膜１６及び第２の充填膜２６を形成する。第１の充填膜１６は図１５に示すように、チップ群における最外周に位置する半導体チップ３の周面部分である。第２の充填膜２６は隣接する半導体チップ３間の隙間を埋めるように形成される。第１の充填膜１６は絶縁性ペーストの供給量の調整によって、図１５に示すように、表面を傾斜面１８にすることができる。この傾斜面１８は厚さ４００μｍ程度の半導体チップ３の第１の面３ａの周縁から接続パッド４の縁に亘る傾斜面とさせることができる。
【０１１２】
第２の充填膜２６は半導体チップ３の高さが一定の場合は、絶縁膜ペーストの注入量を選択することによって隙間を埋める第２の充填膜２６の表面を平坦な面にすることができる。また、隣接する半導体チップ３の高さが不揃いである場合、高さが高い半導体チップ３の周縁から高さが低い半導体チップ３の周縁に亘って断面状態ではＳ字状を描くようななだらかな曲面構造（なだらかな面）にすることができる。
【０１１３】
絶縁膜ペーストとしては、反応硬化型の樹脂、例えば、粘度が１〜３０ｐａ・ｓとなる紫外線硬化樹脂を使用する。絶縁膜ペーストの硬化処理は紫外線照射によって行う。硬化を促進させるため、８０℃の温度雰囲気下で硬化処理を行う。紫外線照射は加熱処理による硬化処理に比較して硬化時間が短く、半導体装置１の製造コスト低減に寄与する。粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓと高い樹脂は配線基板２の第１の面２ａと半導体チップ３の周面との間の隙間を精度よく埋めることができるため第１の下地絶縁膜１５の台座としての第１の充填膜１６を形成することができる。
【０１１４】
隣接する半導体チップ３の間の隙間に絶縁膜ペーストを、例えば、市販のインクジェットまたはディスペンサで行う場合、半導体チップ３間の隙間は最低でも４０μｍ程度が必要となる。市販のインクジェットまたはディスペンサの絶縁膜ペーストを吐出するノズルの内径は、数１０μｍ程度となることから、半導体チップ３間の隙間は最低でも４０μｍ程度が必要となる。従って、ノズルの内径をさらに小さくすれば半導体チップ３間の隙間をさらに小さくすることができる。しかし、絶縁膜ペーストが隙間に確実に充填（注入）されること、作業性等を考慮した場合、半導体チップ３間の隙間は数１００〜数ｍｍ程度が良好である。実施例１では半導体チップ３間の隙間が１００μｍ程度となるように各半導体チップ３を配線基板２に固定してある。
【０１１５】
つぎに、第１の充填膜１６及び第２の充填膜２６を形成した後、第１の充填膜１６上に第１の絶縁膜１７を形成し、かつ第２の充填膜２６上に第２の絶縁膜２７を形成する。これら絶縁膜の形成も、インクジェット、ディスペンサまたは印刷法によって所定厚さの絶縁性ペーストを塗布し、かつ硬化処理することによって形成する。絶縁膜ペーストとしては、反応硬化型の樹脂、例えば、粘度が１〜１２０ｐａ・ｓとなる紫外線硬化樹脂を使用する。絶縁膜ペーストの硬化処理は８０℃の温度雰囲気下の紫外線照射によって行う。紫外線照射は加熱処理による硬化処理に比較して１時間程度のベークが不必要であり、半導体装置１の製造コスト低減に寄与する。粘度が１〜１２０ｐａ・ｓと低いことから所定領域に円滑に広がるため、表面が平坦な面またはなだらかな曲面となる傾斜面を有する第１の絶縁膜１７及び表面がなだらかな面となる第２の絶縁膜２７を形成することができる。
【０１１６】
第１の絶縁膜１７及び第２の絶縁膜２７は表面が平らな傾斜面１８あるいは平坦な面もしくはなだらかな曲面となる第１の充填膜１６及び第２の充填膜２６上に形成されるため、比較的厚さが一定した絶縁膜となる。第１の絶縁膜１７及び第２の絶縁膜２７の厚さは、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ程度とする。第１の充填膜１６及び第１の絶縁膜１７によって第１の下地絶縁膜１５が形成され、第２の充填膜２６と第２の絶縁膜２７によって第２の下地絶縁膜２５が形成される。
【０１１７】
つぎに、図１８及び図１９に示すように、第１の絶縁膜１７上に第１の金属層２０を形成し、第２の絶縁膜２７上に第２の金属層２８を形成する。第１の金属層２０の両端部分は第１の絶縁膜１７の両端から外れて所定長さ突出するように形成される。この結果、第１の金属層２０の一方の端（一端）の突出部分は接続パッド４上に重なり、第１の金属層２０の他方の端（他端）の突出部分は電極１１上に重なる。これにより、所定の接続パッド４と所定の電極１１は電気的に接続されることになる。
【０１１８】
第２の金属層２８の両端部分は第２の絶縁膜２７の両端から外れて所定長さ突出するように形成されている。この結果、第２の金属層２８の一方の端（一端）の突出部分は一方の半導体チップ３の電極１１上に重なり、第２の金属層２８の他方の端（他端）の突出部分は他方の半導体チップ３の電極１１上に重なる。これにより、隣接する半導体チップ３の所定の電極１１と所定の電極１１は電気的に接続されることになる。
【０１１９】
第２の金属層２８の幅は数１０〜数１００μｍ程度であり、厚さは数μｍ〜数１００μｍ程度である。また、第２の金属層２８の長さは数μｍ〜数１００μｍ程度である。
【０１２０】
第１の金属層２０及び第２の金属層２８は、例えば、インクジェット、ディスペンサまたは印刷法によって導電性ペースト（金属ペースト）を塗布し、かつ導電性ペーストを硬化処理することによって形成する。導電性ペーストとしてはＡｕ，Ａｇ等の貴金属、Ｃｕまたはこれらを含む合金の粒子を有するペーストを使用する。導電性ペーストは、例えば、２００℃で３０分程度ベークすることによって硬化する。
【０１２１】
つぎに、図２０及び図２１に示すように、第１の金属層２０及び第２の金属層２８を絶縁体からなる第１の表面絶縁膜２１及び第２の表面絶縁膜２９で覆い保護する。第１の表面絶縁膜２１及び第２の表面絶縁膜２９は、例えば、紫外線硬化樹脂を使用して形成される。即ち、チップ群の外周部分の各半導体チップ３の縁に沿い、かつ隣接する半導体チップ３間の隙間に沿って、例えば、インクジェット、ディスペンサ、印刷法によって紫外線硬化樹脂液を塗布し、その後紫外線を照射して樹脂を硬化（温度８０℃の雰囲気）させることによって形成する。第１の表面絶縁膜２１及び第２の表面絶縁膜２９を形成するために使用する紫外線硬化樹脂液は、その粘度が１〜３０ｐａ・ｓと低いものが使用される。粘度が１〜３０ｐａ・ｓと低いことから、隙間なく第１の金属層２０及び第２の金属層２８を覆うことができる。
【０１２２】
以上の工程により半導体装置１、即ち、撮像装置を製造することができる。
【０１２３】
実施例１によれば以下の効果を有する。
【０１２４】
（１）半導体チップ３の電極１１と配線基板２の接続パッド４との電気的な接続は、あらかじめ電極１１と接続パッド４間に第１の下地絶縁膜１５を形成してなだらかな傾斜面とする。そして、その後このなだらかな表面上に第１の金属層２０を形成し、かつこの第１の金属層２０で電極１１と接続パッド４を接続する構造となることから、電極１１と接続パッド４との接続は確実かつ高精度に行われる。
【０１２５】
（２）第１の金属層２０は第１の下地絶縁膜１５上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層（第１の金属層２０）が変形によって隣接する金属層（第１の金属層２０）に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置１の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【０１２６】
（３）第１の下地絶縁膜１５の形成及び第１の金属層２０の形成は、半導体装置１の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成、印刷法による形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置１の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であること、また、印刷法でも印刷部分は平面ＸＹ方向で自由に選択できることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層（第１の金属層２０）を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップ３の固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【０１２７】
（４）隣接する半導体チップ３間における隣接する電極１１間の電気的な接続は、あらかじめ一方の半導体チップ３の電極１１と他方の半導体チップ３の電極１１間に第２の下地絶縁膜２５を形成して隣接する半導体チップ３間の隙間を埋めかつなだらかな表面とする。そして、その後このなだらかな表面上に第２の金属層２８を形成し、かつこの第２の金属層２８で電極１１と電極１１を接続する構造となることから、電極１１と電極１１との接続は確実かつ高精度に行われる。
【０１２８】
（５）第２の金属層２８は第２の下地絶縁膜２５上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層（第２の金属層２８）が変形によって隣接する金属層（第２の金属層２８）に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置１の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【０１２９】
（６）第２の下地絶縁膜２５の形成及び第２の金属層２８の形成は、半導体装置１の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成、印刷法による形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置１の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であること、また、印刷法でも印刷部分は平面ＸＹ方向で自由に選択できることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層（第２の金属層２８）を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップ３の固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【０１３０】
（７）半導体チップ３の電極１１と配線基板２の接続パッド４との電気的な接続、及び隣接する半導体チップ３間における電極１１間の電気的な接続は、金属層（第１の金属層２０，第２の金属層２８）による接続であることから、ワイヤ接続のようにループを描いてワイヤを延在させるような必要もなく、ワイヤ接続に比較して短くできる。この結果、半導体装置１の小型化及び薄型化が達成できる。半導体装置１の小型化及び薄型化によって半導体装置１の軽量化も達成できる。
【０１３１】
（８）上記（７）のように、電気的接続部分の距離を短くできるため、単一チップ（半導体チップ３）の搭載面積（含む電気的接続部分）が小さくなる。この結果、半導体装置１の小型化が達成できる。また、別の見方によれば、各チップ（半導体チップ３）の搭載面積が小さくなることから、使用しない配線基板部分がより広くなる。従って、広くなった部分に新たな電子部品を搭載することも可能になり、半導体装置１のさらなる集積化が達成できる。
【０１３２】
（９）上記（７）のように、電気的接続部分の距離、即ち、配線長が短くなることから、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減が達成できる。
【０１３３】
（１０）第１の下地絶縁膜１５は、半導体チップ３の少なくとも側面を埋め配線基板２の第１の面２ａから半導体チップ３の第１の面３ａに向かって延在する傾斜面１８を有する絶縁体からなる第１の充填膜１６と、少なくとも第１の充填膜１６上に重ねて形成される絶縁体からなる第１の絶縁膜１７とで形成されている。また、第２の下地絶縁膜２５は、隣接する半導体チップ３間の少なくとも隙間を埋める絶縁体からなる第２の充填膜２６と、少なくとも第２の充填膜２６上に重ねて形成されかつ隣接する半導体チップ３の電極１１間の表面を平坦な面またはなだらかな曲面とする絶縁体からなる第２の絶縁膜２７で形成されている。この結果、第１及び第２の下地絶縁膜１５，２５の表面はなだらかな面（表面）となり、このなだらかな面上に重ねて形成される金属層（第１の金属層２０，第２の金属層２８）によって、半導体チップ３同士の電極１１の接続及び半導体チップ３の電極１１と配線基板２の接続パッド４との接続はより確実なものとなる。
【０１３４】
（１１）第１の充填膜１６と第１の絶縁膜１７を異なる材質で形成し、第２の充填膜２６と第２の絶縁膜２７を異なる材質で形成する。この場合、粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用して第１及び第２の充填膜１６，２６を形成し、粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓとなる絶縁性の樹脂を使用して第１及び第２の絶縁膜１７，２７を形成する。粘度が４０〜２２０ｐａ・ｓと高い樹脂は隙間を精度よく埋めることができるため第１及び第２の下地絶縁膜１５，２５の台座としての第１及び第２の充填膜１６，２６を形成することができる。そして、前記第１及び第２の充填膜１６，２６上に塗布及び硬化処理によって形成される樹脂はその粘度が１０〜１２０ｐａ・ｓと低いことから所定領域に円滑に広がるため、表面がなだらかな面となる第１及び第２の絶縁膜１７，２７を形成することができる。
【０１３５】
（１２）複数の半導体チップ３は同一種類で同一寸法の半導体チップであり、半導体チップ３は第１の面３ａが撮像面となる撮像素子が形成されたセンサチップである場合、半導体装置１は撮像装置になる。そして、この撮像装置は複数のセンサチップの集まりであることから、撮像面は各センサチップの撮像面の面積の総和となり、大型の撮像面を有する撮像装置を構成することができる。例えば、一辺が３０ｍｍの正方形のセンサチップを縦横１０個ずつ整列配置形成した場合には、少なくとも一辺が３００ｍｍにも及ぶ正方形の撮像面を有する撮像装置を製造することができる。
【０１３６】
図４２及び図４３に示す本発明に先立って検討した構造では、ワイヤの長さ（ワイヤ線路長）が約１．０ｍｍ程度は必要であり、ワイヤ線路長分のロスが撮像装置の特性劣化に大きく影響する。この結果、複数枚のセンサチップ同士を隙間無く接続して、あたかも１枚の大型センサチップに見立てることができない。
【０１３７】
しかし、本発明の場合、センサチップ（半導体チップ３）とセンサチップ（半導体チップ３）を隣接配置し、そのセンサチップ間の隙間と高さバラツキを解消するように下地絶縁膜（第２の下地絶縁膜２５）で埋めた構造となっている。そして、各センサチップに形成された電極１１を金属層（第２の金属層２８：メタルペースト配線）で結線するため、例えば、数１０μｍ程度と極小長さの配線による結線が可能になる。センサチップの周面にはｐｎ接合が露出しない構造となり、隣接するセンサチップ同士が接触しても電気的に支障がない。この結果、隣接するセンサチップ同士を接触してもよいように近接させて配置することによって、金属層（第２の金属層２８）による配線長を短くできる。金属層が短くなることによって、金属層を保護する表面絶縁膜（第２の表面絶縁膜２９）の面積も小さくなり、撮像装置のセンサ出力画像における画像抜けが小さくなり、画像認識に支障を来さなくなる。また、配線長を短くできることから、撮像装置の動作速度の向上を図ることも可能になる。
【０１３８】
（１３）ワイヤ接続構造の撮像装置では、ワイヤの表面で光が反射することから、この反射による光が画像への写り込みとして発生する。しかし、本発明では金属層（第２の金属層２８）が絶縁膜（第２の表面絶縁膜２９）で保護されていることから金属層表面での光の反射もなく光の画像への写り込みも発生しなくなり、鮮明な画像を得ることができ、撮像装置の高画質化が達成できる。
【実施例２】
【０１３９】
実施例２は実施例１における複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定（チップタイリング）する一例を示すものである。図２２乃至図２４は半導体チップを配線基板に整列配置固定（チップタイリング）する例を示す図に係わる。チップタイリングでは、複数枚のチップ同士を隙間なくマトリックス状に整列させる。
【０１４０】
図２２（ａ）に示すように、液体（溶液）３６を収容した平たい容器３５を準備し、複数の半導体チップ３を液体３６上に浮かべる。液体３６は、表面張力が大きいものがよく、例えば、寒天溶液を使用する。半導体チップ３はセンサチップであり、撮像面を有する第１の面３ａが下面となるようにして液体３６上に浮かせる。各半導体チップ３は、液体３６上に浮かせた際の衝撃によって波立つ液体３６の力と、液体３６の表面張力によって、図２４（ａ）に示すように、近接する。しかし、この段階では半導体チップ３はマトリックス状に整列される状態には必ずしもならない。
【０１４１】
つぎに、半導体チップ３が振動あるいは揺れ動くように液体３６及び半導体チップ３に直接外力を加えたり、あるいは容器３５に外力を加える。外力を加える方法としては、例えば、容器３５に振動を加える方法、液面に風を吹き付ける方法等がある。
【０１４２】
このような振動等により、各半導体チップ３は液体３６の表面張力で互いに接触し、図２４（ｂ）に示すようにマトリックス状に密着整列配置される。
【０１４３】
つぎに、所定時間放置することによって、図２２（ｂ）に示すように寒天溶液である液体３６は自然に硬化して硬化体３７となる。
【０１４４】
つぎに、図２２（ｂ）に示すように、半導体チップ３の第２の面３ｂに液状の接合材１０を塗布する。
【０１４５】
つぎに、図２３（ａ）に示すように、複数の半導体チップ３上に第１の面２ａを下面とした配線基板２を位置決めして重ね、その後配線基板２を硬化体３７に押し付けるように加圧して接合材１０で各半導体チップ３を配線基板２に接合し、さらに接合材１０を硬化処理（例えば、加熱処理）して半導体チップ３を配線基板２に固定する。
【０１４６】
つぎに、硬化体３７に所定温度のお湯を掛けて溶かして液体３６（寒天溶液）に戻し、その後、図２３（ｂ）に示すように、半導体チップ３が固定された配線基板２を容器３５から取り出す。
【０１４７】
図２５（ａ），（ｂ）は半導体チップ３をマトリックス状に密着整列配置した状態で配線基板２に固定した後、隣接する半導体チップ３間の電極１１間を実施例１のメタルペースト配線によって電気的に接続したものである。また、図２５は両側の列の半導体チップ３の外側の図示しない電極１１と、配線基板２の図示しない接続パッド４を導電性のワイヤ３９で接続した図である。図２５（ｂ）は図２５（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面図である。実施例２によって製造された半導体装置１、即ち、撮像装置においては、チップ群の両側に位置する半導体チップ３の外側の電極１１から外側の部分は撮像面から外れる面であることから、ワイヤ３９の使用は特に支障はない。
【０１４８】
実施例２の半導体装置の製造方法によれば、半導体チップ３のマトリックス状に縦横に整列配置させ、かつ配線基板２に固定する作業は容易になる。即ち、溶液３６上に浮かせた複数の半導体チップ３は、溶液３６の表面張力によって各半導体チップ３が隣接するように移動し、かつ平面方向に最小の表面積になるように移動する自然に整列する現象（セルフアライメント）によって整列する。この際、溶液３６に振動を加える、半導体チップ３及び溶液３６に風力を加える、半導体チップ３の近傍に他の物質を近づけて溶液３６の表面状態を変化させる等を行うことによって、半導体チップ３の整列動作はより促進され、整列時間の短縮が可能になる。この整列配置は四角形の部品であれば半導体チップ以外のものでも行える。
【０１４９】
実施例２では液体３６として寒天溶液を使用したが、他のものでもよい。例えば、ゼラチンを溶かし込んだものを加温して液体３６としたものを使用してもよい。この液体３６は時間を放置することで固化（非流動化）して硬化体３７となるので、寒天溶液の代りに使用することができる。半導体チップ３を配線基板２に固定した後は、再び加温して硬化体３７を液体３６にする。
【０１５０】
実施例２の説明では配線基板２に設ける外部電極端子は省略してある。実施例２では、容器３５内の液体３６上に６行６列の半導体チップ３をマトリックス状に密着整列配置する図として説明したが、例えば、１０行１０列に半導体チップ３をマトリックス状に密着整列配置することによって実施例１の撮像装置を製造することができる。
【０１５１】
図２６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２の変形例であり、複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定（チップタイリング）する他の方法を示す模式的工程断面図である。
【０１５２】
図２６（ａ）に示すように、第１の面２ａが上面となるように配置した配線基板２の上面に反応硬化型の樹脂液４０を所定厚さ塗布する。
【０１５３】
つぎに、図２６（ｂ）に示すように、反応硬化型の樹脂液４０上に複数の半導体チップ３を第２の面３ｂが下面となる状態で浮かせ、その後実施例２と同様に樹脂液４０に振動を加え、この振動によって隣接する複数の半導体チップ３を樹脂液４０上に縦横に密着整列させる。
【０１５４】
つぎに、図２６（ｃ）に示すように、樹脂液４０を反応硬化処理して硬化させて接合材１０を形成し、接合材１０によって各半導体チップ３を配線基板２に固定する。
【０１５５】
これによって、実施例２と同様に図２５に示す半導体装置１、即ち、撮像装置を製造することができる。
【０１５６】
反応硬化型の樹脂液４０としては、例えば、紫外線硬化樹脂液または熱可塑性樹脂液を使用することができる。
【０１５７】
紫外線硬化樹脂液を使用する場合は、最初に配線基板２の第１の面２ａとなる上面に紫外線硬化樹脂液を所定厚さ塗布する。
【０１５８】
つぎに、半導体チップ３を紫外線硬化樹脂液上に浮かせ、かつ振動等を加えて半導体チップ３の整列配置を行う。
【０１５９】
つぎに、紫外線硬化樹脂液に紫外線を照射させて紫外線硬化樹脂液を硬化させて接合材１０を形成して半導体チップ３を配線基板２に整列配置固定する。
【０１６０】
また、熱可塑性樹脂液を使用する場合は、最初に配線基板２の第１の面２ａとなる上面に加熱されて液体となった熱可塑性樹脂液を所定厚さ塗布する。
【０１６１】
つぎに、半導体チップ３を熱可塑性樹脂液上に浮かせ、かつ振動等を加えて半導体チップ３の整列配置を行う。
【０１６２】
つぎに、熱可塑性樹脂液を常温に戻して硬化させて接合材１０を形成して半導体チップ３を配線基板２に整列配置固定する。
【実施例３】
【０１６３】
図２７及び図２８は本発明の実施例３である半導体装置に係わるであり、図２７は半導体装置の模式的平面図、図２８は図２７のＪ−Ｊ線に沿う模式的拡大断面図である。
【０１６４】
実施例３は着脱自在の粘着テープにチップ群をチップタイリングして形成した半導体装置１Ａである。実施例３の半導体装置１Ａは、実施例２で説明した図２４（ｂ）に示すように、液体３６上に半導体チップ３をマトリックス状に密着整列配置した後、液体３６を硬化体３７とする。その後、図２３（ａ）で示す配線基板２に接合材１０を介して半導体チップ３を固定する代わりに、粘着面（粘着層４３）を有する粘着テープ４２を半導体チップ３の第２の面３ｂに重ね、粘着面に半導体チップ３を貼り付ける（図２８参照）。つぎに、硬化体３７を液体３６に戻した後、容器３５から半導体チップ３が固定された粘着テープ４２を取り出す。さらに、隣接する半導体チップ３間の電極１１間を実施例１のメタルペースト配線によって電気的に接続する。
【０１６５】
メタルペースト配線部分は、図２８に示すように、第２の下地絶縁膜２５、第２の金属層２８及び第２の表面絶縁膜２９からなっている。図２７では第２の表面絶縁膜２９は点々を施して示してある。半導体装置１Ａにおいて、チップ群の外周に位置する電極１１は露出する。
【０１６６】
このような粘着テープ４２に貼り付けられている半導体装置１Ａを使用する場合は、隣接する半導体チップ３間の電極１１間を接続するメタルペースト配線部分で一体化されている半導体装置１Ａを粘着テープ４２から剥がす。その後、例えば、半導体装置１Ａを所定の配線基板に固定し、チップ群の外周に位置する電極１１と配線基板の接続パッドを導電性のワイヤで接続することによって、実施例２で説明した図２５（ａ），（ｂ）に示す半導体装置１を製造することができる。
【０１６７】
実施例３の半導体装置１Ａは配線基板に実装しない撮像装置モジュールとしてユーザに提供することができる。
【実施例４】
【０１６８】
図２９乃至図３１は本発明の実施例４の半導体装置に係わる図であり、図２９は半導体装置の模式的断面図、図３０は半導体装置の結線状態を示す模式的平面図、図３１は図２９の一部を示す拡大断面図である。
【０１６９】
実施例４は配線基板の第１の面に複数の半導体チップを順次積層する構造の半導体装置の製造技術に本発明のメタルペースト配線技術を適用したものである。
【０１７０】
半導体装置１は配線基板２を有している。この配線基板２は、実施例１で説明した配線基板２において、第２の面２ｂの下地電極６にボール電極４５を形成して外部電極端子とした構造になっている。実施例４では部品固定部５に電子部品として一つの半導体チップ３が固定される。そして、この半導体チップ３上に電子部品として半導体チップ３が順次積層される。
【０１７１】
実施例４では、各半導体チップ３は同じ大きさとなり、図３０に示すように、上面となる第１の面３ａの周縁側に複数の電極１１を有している。従って、各半導体チップ３の第２の面３ｂが固定面になる。各半導体チップ３は、例えば、絶縁性の接合材１０によって順次積層固定される。
【０１７２】
図２９に示すように、積層される複数の半導体チップ３（複数の電子部品）のうちの最下層となる第１の半導体チップ４７（第１の電子部品）は、配線基板２の部品固定部５に接合材１０によって固定されている。
【０１７３】
積層される複数の半導体チップのうち、半導体チップ３上に重ねて固定される第２の半導体チップ４８（第２の電子部品）は、図２９に示すように、下層の半導体チップ３上に接合材１０によって電気的に独立して固定されている。実施例４では、半導体チップ３は３層（３段）に積層されることから、第２の半導体チップ４８は２個となる。第１の半導体チップ４７及び二層目の第２の半導体チップ４８の第１の面３ａに設けられる接合材１０は電極１１に接触することがないように電極１１列の内側に設けられる。
【０１７４】
図３１に示すように、配線基板２の接続パッド４から最下層となる第１の半導体チップ４７の電極１１部分には、接続パッド４及び前記電極１１を露出させる構成となる絶縁体からなる第３の下地絶縁膜４９が形成されている。第３の下地絶縁膜４９は配線基板２の第１の面２ａ及び第１の半導体チップ４７の側面及び周縁の第１の面３ａ上に掛けて設けられている。この第３の下地絶縁膜４９は実施例１の第１の下地絶縁膜１５に相当する。第３の下地絶縁膜４９は第１の下地絶縁膜１５と同様に２層構造としてもよい。
【０１７５】
また、図３１に示すように、二つの第２の半導体チップ４８の周縁部分の周面、第１の面及び第２の面には電極１１を露出させる構成となる絶縁体からなる第４の下地絶縁膜５０が形成されている。
【０１７６】
また、図３１に示すように、配線基板２の各接続パッド４上には第３の金属層５１がそれぞれ重ねて形成されている。この第３の金属層５１は上方に向かって延在している。即ち、第３の金属層５１は第１の半導体チップ４７の周面側に設けられる第３の下地絶縁膜４９及び二つの第２の半導体チップ４８の周面側の第４の下地絶縁膜５０に重なるように形成されている。
【０１７７】
また、第３の金属層５１は所定部分の第３または第４の下地絶縁膜４９，５０上から外れて突出延在して所定の半導体チップ３の電極１１に接続されている。即ち、最下層の第１の半導体チップ４７の電極１１には、第３の下地絶縁膜４９と、二層目の第２の半導体チップ４８の周面から下面にかけて設けられる第４の下地絶縁膜５０との間を延在する第３の金属層５１部分が接続される。
【０１７８】
二層目の第２の半導体チップ４８の電極１１には、二層目の第２の半導体チップ４８の周面から上面にかけて設けられる第４の下地絶縁膜５０と、最上層の第２の半導体チップ４８の周面から下面にかけて設けられる第４の下地絶縁膜５０との間を延在する第３の金属層５１部分が接続される。
【０１７９】
最上層の第２の半導体チップ４８の電極１１には、第３の下地絶縁膜４９及び二つの第２の半導体チップ４８の周面から上面にかけて設けられる第４の下地絶縁膜５０に重ねて設けられる第３の金属層５１の一部分が接続される。
【０１８０】
また、第３の金属層５１は絶縁体からなる第３の表面絶縁膜５２で覆われている。図３０は第３の表面絶縁膜５２を取り除いて第３の金属層５１を模式的に示す平面図である。図３０で示される半導体チップ３は最上層の第２の半導体チップ４８である。
【０１８１】
実施例では、電子部品はいずれも半導体チップ３であり、一つの半導体チップ３は撮像素子が形成されたセンサチップであり、一つの半導体チップ３は論理回路が形成された論理チップであり、一つの半導体チップ３はメモリが形成されたメモリチップである。積層される複数の半導体チップのうちの最上層の半導体チップ３はセンサチップである。
【０１８２】
つぎに、実施例４の半導体装置１の製造方法について説明する。最初に実施例１で使用した配線基板２を準備する。実施例４では下地電極６に製造の最初の段階または最終段階にボール電極４５を取り付けて外部電極端子を形成する。
【０１８３】
例えば、ボール電極４５が取り付けられていない配線基板２を準備した後、配線基板２の第１の面２ａの部品固定部５に最下層となる第１の半導体チップ４７を接合材１０によって固定する。つぎに最下層の第１の半導体チップ４７上に二層目となる第２の半導体チップ４８を接合材１０によって重ねて固定するとともに、最上層となる第２の半導体チップ４８を接合材１０によって二層目となる第２の半導体チップ４８上に固定する。これらチップの固定は、接合材１０と半導体チップ３を順次位置決めして積層した後、接合材１０を加熱して一度に各チップを固定するようにしてもよい。
【０１８４】
つぎに、配線基板２の接続パッド４の縁から最下層となる第１の半導体チップ４７の電極１１の縁に至る部分（配線基板２及び第１の半導体チップ４７の表面部分）に、インクジェットまたはディスペンサによって絶縁性ペーストを塗布しかつ硬化処理して第３の下地絶縁膜４９を形成する。
【０１８５】
つぎに、第２の半導体チップ４８の周縁部分の周面、上面（第１の面）及び下面（第２の面）には電極１１を露出させる構成となる絶縁体からなる第４の下地絶縁膜５０を、インクジェットまたはディスペンサによる絶縁性ペーストの塗布及び硬化処理によって形成する。
【０１８６】
第３の下地絶縁膜４９及び第４の下地絶縁膜５０の形成においては、最下層の第１の半導体チップ４７と二層目の第２の半導体チップ４８との間に所定の隙間（例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ程度）が存在するように形成する。また、同様に二層目の第２の半導体チップ４８と最上層の第２の半導体チップ４８との間に所定の隙間（例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ程度）が存在するように形成する。
【０１８７】
なお、二つの第２の半導体チップ４８を積層固定する前に第４の下地絶縁膜５０をそれぞれ形成しておいてもよい。
【０１８８】
つぎに、配線基板２の各接続パッド４と所定の半導体チップ３の電極１１を電気的に接続するための第３の金属層５１を形成する。この第３の金属層５１の形成においては、例えば、インクジェットまたはディスペンサのノズルを下から上に向けまたは上から下に向けて移動させて導電性ペースト（金属ペースト）を接続パッド４上から第３の下地絶縁膜４９、第４の下地絶縁膜５０及び最上層の第２の半導体チップ４８の電極１１上に掛けて塗布する。その後、導電性ペーストを硬化処理して第３の金属層５１を形成する。導電性ペーストの吹き付けあるいは塗布により、チップ間の前記隙間内に導電性ペーストが浸入するため、浸入して硬化した第３の金属層５１部分が所定の半導体チップ３の電極１１に電気的に接続されることになる。
【０１８９】
つぎに、第３の金属層５１を保護するため、第３の金属層５１を覆うように、インクジェットまたはディスペンサによって絶縁性ペーストを塗布し、かつ硬化処理して第３の表面絶縁膜５２を形成する。第３の下地絶縁膜４９、第４の下地絶縁膜５０、第３の金属層５１及び第３の表面絶縁膜５２の形成においては、実施例１で使用した導電性ペースト及び絶縁性ペーストが使用できる。
【０１９０】
最後に、常用の方法で配線基板２の第２の面２ｂの下地電極６にボール電極４５を形成することによって図２９に示す半導体装置１を製造することができる。
【０１９１】
実施例２によれば以下の効果を有する。
【０１９２】
（１）配線基板２の接続パッド４と半導体チップ３の電極１１との電気的な接続は、電極１１と接続パッド４を繋ぐ第３の金属層５１で接続される。この第３の金属層５１は接続パッド４に重なるように形成される。また、第３の金属層５１は最下層の半導体チップ３（第１の半導体チップ４７）の周面側に設けられた第３の下地絶縁膜４９に重ねて形成されて第１の半導体チップ４７の電極１１に接続される。また、第３の金属層５１はさらに積層上方方向に延在し、第２の半導体チップ４８の周縁の上面、下面及び周面に亘って形成された第４の下地絶縁膜５０に重なって延在し、第２の半導体チップ４８の電極１１にも接続される。各下地絶縁膜は表面がなだらかな面となるため、下地絶縁膜上に形成される金属層は途切れることなく延在することになり、接続パッド４と電極１１との接続は確実かつ高精度に行われる。
【０１９３】
（２）第３の金属層５１は第３及び第４の下地絶縁膜４９，５０上に密着する構造であることから、ワイヤのように倒れる等の変形がなく、金属層が変形によって隣接する金属層に接触するようなショート不良の発生が防止でき、半導体装置１の信頼性が高くなる。また、これにより微細配線も可能になる。
【０１９４】
（３）第３及び第４の下地絶縁膜４９，５０の形成及び第３の金属層５１の形成は、半導体装置の製造技術で通常採用されているインクジェット及びディスペンサによる形成によって容易かつ高精度に形成できるため、生産効率が向上し、半導体装置１の低コスト化が達成できる。また、インクジェット及びディスペンサのノズルの移動制御は平面ＸＹ方向で自由であることから、ワイヤ接続と異なり、配線長さ及び配線形状を自由に選択できる実益がある。例えば、金属層を直線のみでなく、ジグザグとする配線も可能である。これにより半導体チップの固定位置及び配線設計の自由度が高くなる。
【０１９５】
（４）配線基板２の接続パッド４と半導体チップ３の電極１１は下地絶縁膜に重ねて形成される金属層で接続される構造となっている。従って、ワイヤボンディングによる各半導体チップの電極と配線基板の接続パッドを接続する構造に比較して小型化及び薄型化が可能になる。即ち、ワイヤボンディングでは、ワイヤを所定のループを描くようにして半導体チップ（電子部品）の電極と配線基板の接続パッドを接続することから、金属層よりも長くかつ高くなる。本発明では、半導体装置１の小型化及び薄型化が可能になることから、半導体装置１の軽量化も達成できる。図２９において示す高さｋは半導体チップの電極と配線基板２の接続パッド４をワイヤで接続した場合の高さであり、高さｈは実施例４の半導体装置１の高さであり、その差は、例えば、数１００μｍ程度となる。
【０１９６】
（５）上記（４）のように、電気的接続部分の距離を短くできるため、電気的接続部分の距離、即ち、配線長が短くなることから、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減が達成できる。特に、センサチップ、論理チップ及びメモリチップを積層した半導体装置１では、電気信号の遅延抑制及びノイズ低減の効果は顕著となる。
【０１９７】
図３２は実施例４の変形例１に係わる一部の拡大断面図である。図３２は実施例４の図３１に対応する図である。この実施例では所定の半導体チップ３の電極１１と第３の金属層５１を電気的に接続させない構造とするものである。
【０１９８】
図３２に示すように、第３の下地絶縁膜４９及び第４の下地絶縁膜５０を形成する段階で、第３の下地絶縁膜４９及び第４の下地絶縁膜５０のうちの一方または両方を半導体チップ３（電子部品）が積層される方向に選択的に突出させて積層される二つの前記電子部品間を塞ぐ。第３の下地絶縁膜４９及び第４の下地絶縁膜５０は電極列の外側に形成することから、第３の下地絶縁膜４９及び第４の下地絶縁膜５０のうちの一方または両方で積層されるチップ間の隙間を塞がれることになり、その内側に位置する電極１１には第３の金属層５１は到達することがない。これにより、所定の半導体チップ３の電極１１（例えば電気的に使用されない電極）と第３の金属層５１との接続を抑止することができる。図３２では二つの第２の半導体チップ４８間の隙間を塞いだ構造としてある。
【０１９９】
また、第３の金属層５１と電極１１との接続を抑止する方法としては、所定の半導体チップ３の所定の電極１１を第３の下地絶縁膜４９または第４の下地絶縁膜５０で覆うようにすることによっても可能である。
【０２００】
図３３は実施例４の変形例２に係わる半導体装置の模式的断面図である。実施例４の変形例２に係わる半導体装置１は、実施例４の半導体装置１において、電子部品である半導体チップ３のうちの少なくとも一つは最下層となる第１の半導体チップ４７（第１の電子部品）よりも小さい構成になっている。即ち、図３３に示すように、最上層の第２の半導体チップ４８が他の第２の半導体チップ４８及び第１の半導体チップ４７よりも小さい構造になっている。この場合、第３の金属層５１の最上部分は積層されたチップ群の内側にさらに延在して最上層の第２の半導体チップ４８の電極１１上に重なる構造となる。
【０２０１】
なお、実施例４の変形例２では、各層（各段）は１個の半導体チップ３であるが、所定の段において、寸法の小さい複数の半導体チップ３を配置するようにしてもよい。
【０２０２】
図３４及び図３５は本発明の実施例４の変形例３である半導体装置に係わる図である。変形例３である半導体装置１は、実施例４の半導体装置１において、配線基板２をフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）としたものである。図３４の半導体装置の模式的断面図で示すように、実施例４の変形例３である半導体装置１において、フレキシブル配線基板（配線基板２）の第２の面２ｂの下地電極６を露出させて外部電極端子としてある。
【０２０３】
図３５は半導体装置１の結線状態を示す模式的平面図である。図３５では、最上層の第２の半導体チップ４８の電極１１には、第３の下地絶縁膜４９及び最上層の第２の半導体チップ４８の周面から上面にかけて設けられる第４の下地絶縁膜５０に重ねて設けられる第３の金属層５１部分が接続される。図３５は第３の金属層５１を覆う第３の表面絶縁膜５２を取り除いて示す平面図である。図３５で示される半導体チップ３は最上層の第２の半導体チップ４８である。図３５においては下地電極６からなる外部電極端子を小さな四角形で示してある。この下地電極６と接続パッド４を繋ぐ太い線はフレキシブル配線基板内に設けられる配線７である。
【０２０４】
実施例４の変形例３によれば、パッケージの軽量化・小型化なる効果を有する。
【実施例５】
【０２０５】
図３６は本発明の実施例５の半導体装置の要部を示す模式的断面図である。実施例５は実施例１の半導体装置１において、配線基板２の部品固定部５が反り返る構造（曲率のある基板構造）となった例を示すものである。即ち、配線基板２の第１の面２ａが中心側が向かうに従って徐々に低くなるような凹面状の反り返りがある例である。半導体チップ３を１００μｍ程度と薄くすることによって、半導体チップ３は接合材１０の接合力によって配線基板２の反りに合うように反った状態で配線基板２に固定される。
【０２０６】
この実施例５の半導体装置１は光学系への適応なる効果を有する。
【０２０７】
図３７は本発明の実施例５の変形例である半導体装置の要部を示す模式的断面図である。図３７で示す半導体装置１においては、配線基板２の第１の面２ａが中心側に向かうに従って徐々に高くなるような凸面状の反り返りがある例である。半導体チップ３を１００μｍ程度と薄くすることによって、半導体チップ３は接合材１０の接合力によって配線基板２の反りに合うように反った状態で配線基板２に固定される。
【０２０８】
この実施例５の変形例である半導体装置１は光学系への適応なる効果を有する。
【実施例６】
【０２０９】
図３８乃至図４１は本発明の実施例６の半導体装置に係わる図である。図３８は半導体装置の模式的平面図、図３９は図３８のＫ−Ｋ線に沿う模式的拡大断面図、図４０は図３８の一部の模式的拡大平面図、図４１は図４０のＬ−Ｌ線に沿う模式的拡大断面図である。
【０２１０】
実施例６の半導体装置１は、実施例１の半導体装置１において、電子部品として半導体チップ以外の電子部品を配線基板に搭載した例である。実施例６では、半導体チップ以外の電子部品として、第１の面に複数の電極を露出させる受動部品、例えば、両端にそれぞれ電極５６を有する構造であるチップ部品５５を配線基板２に搭載してある。チップ部品５５は、チップ抵抗，チップコンデンサ、チップインダクタ等のいずれかを構成する。
【０２１１】
図３８は第１の表面絶縁膜２１及び第２の表面絶縁膜２９を取り除いて示す半導体装置１の平面図である。実施例６の半導体装置１は、図１及び図２に示す実施例１の半導体装置１において、図３８及び図３９に示すように、チップ群の右端の配線基板２の第１の面２ａにチップ部品５５を、例えば、絶縁性の接合材５７で固定した構造になっている。図では４個のチップ部品５５が固定されている。
【０２１２】
図３９に示すように、実施例１の隣接する半導体チップ３間に第２の下地絶縁膜２５を形成すると同様に、チップ部品５５の電極５６と隣接する半導体チップ３との間には、第２の充填膜２６及び第２の絶縁膜２７からなる第２の下地絶縁膜２５が形成され、第２の下地絶縁膜２５上にはチップ部品５５の電極５６と半導体チップ３の電極１１を電気的に接続する第２の金属層２８が形成されている。また、第２の金属層２８は第２の表面絶縁膜２９に覆われて保護されている。
【０２１３】
また、図４０及び図４１に示すチップ部品５５のうちの一方（図４１では右側のチップ部品５５）は、両端の電極５６のうちの一方の電極５６は図３９に示すように第２の金属層２８によるメタルペースト配線によって隣接する半導体チップ３の電極１１に接続されている。そして、他方の電極５６は、配線基板２の第１の面２ａに設けられた接続パッド４に第１の金属層２０によって電気的に接続されている。第１の金属層２０は、図４１に示すように、接続パッド４とチップ部品５５の他方の電極５６との間に形成された第１の下地絶縁膜１５上に形成されている。第１の下地絶縁膜１５は実施例１のように第１の充填膜１６及び第１の絶縁膜１７による二層構造でもよい。チップ部品５５の両端はそれぞれ電極５６となっていることから、電気的接続は少なくとも電極５６の一部に接続すればよい。しかし、図４１に示すように、第１の金属層２０を電極５６の上面（第１の面）にまで延在させる場合は、電極５６の端面側に傾斜面１８を有する第１の下地絶縁膜１５を設ける構造が望ましい。
【０２１４】
実施例６では、チップ部品５５の電極５６を配線基板２の配線部分であるランド等の接続パッドに重ねて接続する構造としてないが、チップ部品５５の各電極５６を半田等の導電性接合材で接続パッドに重ねて接続する構造としてもよい。この場合、チップ部品５５の所定の電極５６を隣接する他の電子部品の電極に図３９で示す第２の金属層２８によるメタルペースト配線で接続するようにすればよい。
【０２１５】
実施例６は半導体チップ以外の他の電子部品をも必要箇所を第１の金属層２０及び第２の金属層２８によるメタルペースト配線で接続するものである。従って、絶縁性の樹脂封止体で封止される一般の半導体装置においても、封止体の上面に所定の電極を露出させておけば、前述のチップ部品５５と同様にメタルペースト配線で配線基板２に固定することができる。
【０２１６】
実施例６の撮像装置では、撮像部分だけでなく撮像装置を駆動制御する他の回路部分をも１枚の配線基板に取り付けることができる。
【０２１７】
また、実施例６の半導体装置１のようにさらに多くの電子部品を組み込むことにより、他の製品分野への適用も可能になる。例えば、ＣＣＤやＭＯＳセンサ、携帯用電気機器、超小型センサ（内視鏡、カプセル内視鏡）、監視カメラ（広画角が要求される製品）等への適用も可能になる。
【０２１８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例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いうまでもない。実施例では絶縁膜ペーストとして紫外線硬化樹脂を使用したが、他の絶縁性樹脂を使用することができる。絶縁性の樹脂材としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂等が使用できる。
【０２１９】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である撮像装置の製造技術に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば携帯電話や携帯電子機器用に需要があるＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ｃｈｉｐ）  、ＭＣＭ（Ｍｕｌｔｉ  ｃｈｉｐ  ｍｏｄｕｌｅ）等に応用することが可能である。
【０２２０】
本発明は少なくとも配線基板の第１の面に複数の電子部品を並べて固定する構造の半導体装置、あるいは配線基板の第１の面に複数の電子部品を順次積層する構造の半導体装置には適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】本発明の実施例１である半導体装置の模式的平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。
【図３】図２の一部を示す拡大断面図である。
【図４】図３の一部を示す拡大断面図である。
【図５】図３に対応する部分の他の構造例を示す拡大断面図である。
【図６】実施例１の半導体装置において下地絶縁膜を第２の充填膜と第２の絶縁膜で形成したもののＳＥＭ写真をトレースした図である。
【図７】実施例１の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】実施例１の半導体装置の製造方法において使用する配線基板の模式的平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図である。
【図１０】実施例１の半導体装置の製造方法において配線基板の第１の面に選択的に液状の接合材を塗布した状態を示す模式的平面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図１２】実施例１の半導体装置の製造方法において配線基板の第１の面に複数の半導体チップを整列配置固定した状態を示す模式的平面図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図１４】実施例１の半導体装置の製造方法において半導体チップ間及び半導体チップの周縁部分に下地絶縁膜のうちの下層の充填膜を形成した状態を示す模式的平面図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図１６】実施例１の半導体装置の製造方法において半導体チップ間及び半導体チップの周縁部分に下地絶縁膜のうちの上層の絶縁膜を形成した状態を示す模式的平面図である。
【図１７】図１６のＦ−Ｆ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図１８】実施例１の半導体装置の製造方法において半導体チップ間の電極パッドを電気的に接続する金属層、及び配線基板の電極パッドと半導体チップの電極パッドを電気的に接続する金属層を形成した状態を示す模式的平面図である。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図２０】実施例１の半導体装置の製造方法において金属層を覆う表面保護膜を形成した状態を示す模式的平面図である。
【図２１】図２０のＨ−Ｈ線に沿う一部の模式的拡大断面図である。
【図２２】本発明の実施例２による複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定する方法の一部の工程を示す模式的断面図である。
【図２３】実施例２による複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定する方法の一部の工程を示す模式的断面図である。
【図２４】実施例２において液体上に浮かぶ複数の半導体チップの整列前後の状態を示す模式的平面図である。
【図２５】本発明の実施例２による複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定する方法によって形成された配線基板において、半導体チップの電極パッド間を金属層で接続し、半導体チップの電極パッドと配線基板の電極パッドをワイヤで接続した状態を示す模式的平面図である。
【図２６】本発明の実施例２の変形例による複数の半導体チップを配線基板に整列配置固定する方法における模式的工程断面図である。
【図２７】本発明の実施例３である半導体装置の模式的平面図である。
【図２８】図２７のＪ−Ｊ線に沿う模式的拡大断面図である。
【図２９】本発明の実施例４である半導体装置の模式的断面図である。
【図３０】実施例４の半導体装置の結線状態を示す模式的平面図である。
【図３１】図２９の一部を示す拡大断面図である。
【図３２】本発明の実施例４の変形例１である半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【図３３】本発明の実施例４の変形例２である半導体装置の模式的断面図である。
【図３４】本発明の実施例４の変形例３である半導体装置の模式的断面図である。
【図３５】実施例４の変形例３である半導体装置の結線状態を示す模式的平面図である。
【図３６】本発明の実施例５の半導体装置の模式的断面図である。
【図３７】実施例５の変形例１である半導体装置の模式的断面図である。
【図３８】本発明の実施例６の半導体装置の模式的平面図である。
【図３９】図３８のＫ−Ｋ線に沿う模式的拡大断面図である。
【図４０】図３８の一部の模式的拡大平面図である。
【図４１】図４０のＬ−Ｌ線に沿う模式的拡大断面図である。
【図４２】本発明に先立って検討した半導体装置の模式的断面図である。
【図４３】図４２のＭ−Ｍ線に沿う模式的拡大断面図である。
【符号の説明】
【０２２２】
１，１Ａ…半導体装置、２…配線基板、２ａ…第１の面、２ｂ…第２の面、３…半導体チップ、３ａ…第１の面、３ｂ…第２の面、４…接続パッド、５…部品固定部、６…下地電極、７…配線、８…リード、１０…接合材、１１…電極、１５…第１の下地絶縁膜、１６…第１の充填膜、１７…第１の絶縁膜、１８…傾斜面、２０…第１の金属層、２１…第１の表面絶縁膜、２５…第２の下地絶縁膜、２６…第２の充填膜、２７…第２の絶縁膜、２８…第２の金属層、２９…第２の表面絶縁膜、３５…容器、３６…液体、３７…硬化体、３９…ワイヤ、４０…樹脂液、４２…粘着テープ、４３…粘着層、４５…ボール電極、４７…第１の半導体チップ、４８…第２の半導体チップ、４９…第３の下地絶縁膜、５０…第４の下地絶縁膜、５１…第３の金属層、５２…第３の表面絶縁膜、５５…チップ部品、５６…電極、５７…接合材、７０…撮像装置、７１…配線基板、７１ａ…第１の面、７１ｂ…第２の面、７２…センサチップ、７３…部品固定部、７４…電極、７５…接合材、７６…接続パッド、７７…下地電極、７８…リード、７９…配線、８０…ワイヤ。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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