(57)【要約】【課題】熱応力を低減すると共に特性の劣化を防いだ半導体集積装置を提供する。【解決手段】半導体集積回路が形成された半導体チップと、半導体チップの少なくとも一面に接着された支持基体１４とを含み、半導体チップと支持基体１４とは粒状のフィラーが混合された樹脂４０によって接着され、樹脂４０の最小膜厚がフィラーの最大粒径よりも大きい半導体集積装置によって上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路が形成された半導体チップと、前記半導体チップの少なくとも一面に積層される支持基体と、を備え、
前記半導体チップと前記支持基体との間に微小粒子の混合された樹脂が充填され、前記半導体チップと前記支持基体との間隔が前記微小粒子の最大粒径よりも大きいことを特徴とする半導体集積装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積装置において、
前記半導体チップのうち少なくとも前記半導体集積回路が形成された素子有効領域で、前記半導体チップと前記支持基体との間隔が前記微小粒子の最大粒径よりも大きいことを特徴とする半導体集積装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体集積装置において、
前記樹脂が２層以上の樹脂層を含むことを特徴とする半導体集積装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体集積装置において、
前記樹脂は、前記微粒子を含む樹脂層と前記微粒子を含まない樹脂層とを含むことを特徴とする半導体集積装置。
【請求項５】
半導体集積回路が形成された半導体基板の少なくとも一面に微小粒子の混合された樹脂を塗布し、前記樹脂を挟んで前記半導体基板に支持基体を積層する第１の工程と、
前記半導体基板に対して前記支持基体を押し当てる第２の工程と、を備え、
前記第２の工程は、前記半導体基板と前記支持基体との間隔を前記微小粒子の最大粒径よりも大きく保持しつつ前記半導体基板に前記支持基体を押し当てることを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第２の工程の後に、前記樹脂に熱処理を施して熱硬化させる工程をさらに有し、
前記第２の工程は、前記熱硬化工程の際に前記樹脂の膜厚が収縮する収縮量と前記微小粒子の最大粒径とを合計した大きさより前記半導体基板と前記半導体支持基体との間隔を大きく保持することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第１の工程の前に、前記半導体基板の裏面をエッチングして前記半導体基板の厚みを薄くする工程をさらに有することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項８】
半導体集積回路が形成された半導体基板の少なくとも一面に微小粒子の混合された第１の樹脂層を塗布する第１の工程と、
前記第１の工程で塗布された第１の樹脂層を硬化させる第２の工程と、
前記第２の工程で硬化された第１の樹脂層上に微小粒子を含まない第２の樹脂層を塗布する第３の工程と、を含み、
前記第２の工程は、硬化後における前記第１の樹脂層の膜厚が前記微小粒子の最大粒径よりも大きく保持されるように硬化を行うことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第１の工程の前に、前記半導体基板の裏面をエッチングして前記半導体基板の厚みを薄くする工程をさらに有することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小粒子が混合された樹脂を挟んで半導体チップの少なくとも一面に支持基体が接着される半導体集積装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積装置が実装されるチップのサイズを小型化するために、ボールグリッドアレイ型（ＢＧＡ）等のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）が広く用いられるようになっている。例えば、ＣＣＤイメージセンサを利用したデジタルカメラを小型化するために、チップサイズパッケージはＣＣＤイメージセンサの実装に採用されている。
【０００３】
図８は、チップサイズパッケージを適用した半導体集積装置を表面側及び裏面側から斜視した一例である。
【０００４】
半導体チップ１０の表面及び裏面には第１及び第２の支持基体１２，１４が絶縁樹脂１６，１７によって接着され、半導体チップ１０は第１及び第２の支持基体１２，１４によって構造的な強度を高められると共に、外部からの汚染から保護される。第２の支持基体１４の外部表面にはボール状端子１８が複数設けられ、半導体チップ１０の内部配線とボール状端子１８とが外部配線２０によって接続される。半導体チップ１０に対してはボール状端子１８を用いて外部素子とのコンタクトをとることができる。
【０００５】
図９に、チップサイズパッケージを適用した半導体集積装置のプロセスフロー図を示す。ここでは、説明を明確にするために、半導体基板２２の一部を拡大して模式的に示している。半導体基板２２の表面にスクライブラインで区画された個々の半導体集積回路２４が形成される。半導体集積回路２４上には酸化膜等の絶縁膜２６が成膜され、半導体集積回路２４内の配線と接続される内部配線２８が配置される。内部配線２８は、半導体集積回路２４と外部とのコンタクトをとるために用いられる（Ｓ１０）。
【０００６】
次に、半導体基板２２の表面に接着剤となる絶縁樹脂材料１６を挟んで第１の支持基体１２が接着され、この後、半導体基板２２の裏面側からグラインド処理が施されて半導体基板２２が薄膜化される。次に、半導体集積回路２４を区画するスクライブラインに沿って半導体チップ１０の裏面側からエッチング処理が施され、隣接する半導体集積回路２４の間の絶縁膜２６が露出される（Ｓ１２）。
【０００７】
次に、半導体基板２２の裏面に接着剤となる絶縁樹脂材料１７を挟んで第２の支持基体１４が接着され、半導体基板２２を第１及び第２の支持基体１２，１４で狭持して積層体１００が形成される。さらに、第２の支持基体１４の外部表面には、後にボール状端子が配置される位置に緩衝部材３２が設けられる。この緩衝部材３２は、ボール状端子１８に掛かる応力を和らげるクッションの役割を果たす。
【０００８】
次に、ダイシングソーを用いて、第２の支持基体１４側からスクライブラインに沿って切削を行うことによって逆Ｖ字型の溝３４が形成される（Ｓ１６）。切削によってコンタクト部３０の内部配線２８も切断され、溝３４の内面に内部配線２８の端部３６が露出される。
【０００９】
第２の支持基体１４の外部表面及び溝３４の内面に金属膜を成膜し、その金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターンニングすることによって外部配線２０が形成される。外部配線２０は、内部配線２８の端部３６と緩衝部材３２との間を接続するようにパターンニングされる（Ｓ１８）。
【００１０】
さらに、外部配線２０上に保護膜３８及び緩衝部材３２上にボール状端子１８を形成し、スクライブラインに沿って分断することによってチップサイズパッケージとして実装された半導体集積装置が完成する（Ｓ２０）。
【００１１】
例えば、ＣＣＤイメージセンサにチップサイズパッケージを適用した場合には、半導体集積回路２４側が受光面となるため、少なくとも第１の支持基体１２には光学的に高い透過率を有するガラス板等の透明な材料が用いられる。また、第１の支持基体１２と半導体チップ１０を接着する絶縁樹脂１６にも高い透過率を有するエポキシ樹脂等が用いられる。
【００１２】
一方、第２の支持基体１４を接着するために絶縁樹脂１７にエポキシ樹脂等の有機系材料を用いた場合、絶縁樹脂１７と半導体基板２２との熱膨張率の違いによって両者間に応力が発生する。その結果、半導体チップ１０が湾曲したり、半導体集積回路２４の特性が劣化したりする等の問題が発生する。そのため、半導体チップ１０と第２の支持基体１４とを接着する絶縁樹脂１７には、有機系材料よりも熱膨張率が小さい酸化シリコン（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の粒であるフィラー（微小粒子）を混合し、全体としての熱膨張率を半導体基板２２の熱膨張率に整合させて用いられる。
【００１３】
【非特許文献１】“PRODUCTS”、[online]、SHELLCASE社、［平成14年10月１日検索］、インターネット＜URL http://www.shellcase.com/pages/products-shellOP-process.asp＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、フィラーを混合した絶縁樹脂１７を用いて半導体チップ１０と第２の支持基体１４とを接着した場合、絶縁樹脂１７の膜厚を薄くするに従って半導体集積装置に特性が劣化したり、又は、半導体集積装置が完全に破壊されてしまう問題が生じていた。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、熱応力を低減すると共に特性の劣化を防いだ半導体集積装置及びその製造方法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】
【００１６】
本発明は、半導体集積回路が形成された半導体チップと、前記半導体チップの少なくとも一面に積層される支持基体とを備え、前記半導体チップと前記支持基体との間に微小粒子の混合された樹脂が充填され、前記半導体チップと前記支持基体との間隔が前記微小粒子の最大粒径よりも大きいことを特徴とする半導体集積装置である。
【００１７】
ここで、上記本発明の半導体集積装置において、前記半導体チップのうち少なくとも前記半導体集積回路が形成された素子有効領域で、前記半導体チップと前記支持基体との間隔が前記微小粒子の最大粒径よりも大きくすることによっても本発明の効果が得られる。
【００１８】
また、上記本発明の半導体集積装置において、前記樹脂が２層以上の樹脂層を含むことも好適である。すなわち、前記樹脂が、前記微粒子を含む樹脂層と前記微粒子を含まない樹脂層とを含むことにより効果を発揮させることができる。
【００１９】
また、本発明の別の形態は、半導体集積回路が形成された半導体基板の少なくとも一面に微小粒子の混合された樹脂を塗布し、前記樹脂を挟んで前記半導体基板に支持基体を積層する第１の工程と、前記半導体基板に対して前記支持基体を押し当てる第２の工程とを備え、前記第２の工程は、前記半導体基板と前記支持基体との間隔を前記微小粒子の最大粒径よりも大きく保持しつつ前記半導体基板に前記支持基体を押し当てることを特徴とする半導体集積装置の製造方法である。
【００２０】
ここで、上記本発明の半導体集積装置の製造方法において、前記第２の工程の後に、前記樹脂に熱処理を施して熱硬化させる工程をさらに有し、前記第２の工程は、前記熱硬化工程の際に前記樹脂の膜厚が収縮する収縮量と前記微小粒子の最大粒径とを合計した大きさより前記半導体基板と前記半導体支持基体との間隔を大きく保持することが好適である。
【００２１】
また、本発明の別の形態は、半導体集積回路が形成された半導体基板の少なくとも一面に微小粒子の混合された第１の樹脂層を塗布する第１の工程と、前記第１の工程で塗布された第１の樹脂層を硬化させる第２の工程と、前記第２の工程で硬化された第１の樹脂層上に微小粒子を含まない第２の樹脂層を塗布する第３の工程と、を含み、前記第２の工程は、硬化後における前記第１の樹脂層の膜厚が前記微小粒子の最大粒径よりも大きく保持されるように硬化を行うことを特徴とする半導体集積装置の製造方法である。
【００２２】
特に、前記第１の工程の前に、前記半導体基板の裏面をエッチングして前記半導体基板の厚みを薄くする工程を有する場合に本発明はより有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体集積装置に生ずる熱応力を低減すると共に特性の劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．第１の実施の形態
第１の実施の形態について、図を参照して以下に詳細に説明する。
【００２５】
＜半導体集積装置の構造＞
図１に、第１の実施の形態における半導体集積装置の構造の断面図を示す。本実施の形態における半導体集積装置は、従来のチップサイズパッケージが適用された半導体集積装置と同様の構造を有している。
【００２６】
すなわち、半導体基板２２の表面上に半導体集積回路２４が形成され、その半導体集積回路２４上に絶縁膜２６が成膜される。さらに、絶縁膜２６に設けられたスルーホールを介して内部配線２８が接続されて半導体チップが構成される。内部配線２８は半導体チップの側面にその端部を露出しており、半導体集積回路２４と外部配線２０とのコンタクトに用いられる。
【００２７】
半導体チップの表面側及び裏面側には、それぞれ第１及び第２の支持基体１２，１４が接着される。第２の支持基体１４の外部表面には緩衝部材３２が配置され、緩衝部材３２上にはボール状端子１８が設けられる。半導体チップの側面に露出した内部配線２８の端部とボール状端子１８は半導体チップの側面に形成された外部配線２０によって接続される。また、外部配線２０や第２の支持基体１４が外部に露出しないように保護膜３８が設けられる。
【００２８】
第１の支持基体１２は、従来技術と同様に、絶縁樹脂１６を用いて半導体チップと接着される。例えば、半導体基板２２の表面に形成された半導体集積回路２４がＣＣＤイメージセンサである場合には、第１の支持基体１２には高い光透過率を有するガラス板等の透明な材料が用いられる。また、絶縁樹脂１６にも高い透過率を有するエポキシ樹脂等が用いられる。
【００２９】
一方、第２の支持基体１４は、絶縁樹脂４０を用いて半導体チップと接着される。絶縁樹脂４０には、半導体チップに含まれる半導体基板２２との熱膨張率の差を低減するためにフィラー（微小粒子）が混合されている。
【００３０】
図２に、本実施の形態における半導体集積装置の構造の拡大断面図を示す。拡大断面図は図１の矩形領域Ａを拡大したものであるが、説明を簡単にするために絶縁樹脂４０を誇張して表示している。
【００３１】
絶縁樹脂４０は有機系又は無機系の樹脂材料４２を主材料として構成される。樹脂材料４２には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の粒であるフィラー４４が混合されている。フィラー４４は、これらの材料に限られるものではなく、絶縁樹脂４０の全体としての熱膨張率を半導体チップに含まれる半導体基板２２に近づけるものであれば良い。
【００３２】
このとき、接着箇所の絶縁樹脂４０の膜厚Ｔが絶縁樹脂４０に混合されたフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘに対して数式（１）の条件を満たすようにする。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
数式（１）の条件は、絶縁樹脂４０が用いられた全領域において満たされることが好ましいが、特に、図１に示す半導体集積回路２４が形成された有効素子領域Ｂにおいて、フィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘと絶縁樹脂４０の膜厚Ｔとが数式（１）の関係を満たすことがより好ましい。
【００３５】
＜半導体集積装置の製造方法＞
本発明の実施の形態における半導体集積装置は、図３に示すプロセスフローに沿って製造することができる。
【００３６】
ステップＳ３０では、従来技術と同様に、半導体基板２２の表面上に半導体集積回路２４が組み込まれる。半導体集積回路２４上には酸化膜等の絶縁膜２６が成膜され、絶縁膜２６に設けられるスルーホールを介して内部配線２８が接続されて半導体チップ１０が形成される。
【００３７】
ステップＳ３２では、スピンコート等を用いて半導体基板２２の表面に絶縁樹脂１６を塗布し、この絶縁樹脂１６を介して第１の支持基体１２を貼り合わせ、絶縁樹脂１６を熱硬化させる。次に、スクライブラインに沿って半導体チップ１０の裏面側から半導体基板２２を研削してコンタクト部３０が形成される。半導体基板２２の研削は、機械研磨、化学的エッチング、物理的エッチングのいずれか又はそれらの組合せによって行うことができる。
【００３８】
また、次の支持基体１４を接着する工程に移行する前に、半導体チップの裏面の凹凸を低減するために接着面となる領域も研削しておくことが好ましい。ただし、機械研磨を行った場合には研磨箇所に微細な傷が発生し、その傷の凹凸によって後に支持基体１４を接着する際に絶縁樹脂４０の厚さを調整することが困難になったり、半導体集積回路２４が劣化したりするため機械研磨以外の方法を用いてエッチングを行うことが好ましい。例えば、フッ化水素酸と硝酸の混合溶液等を用いたウェットエッチングや六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いたドライエッチング等を行うことが好ましい。
【００３９】
具体的には、六フッ化硫黄（ＳＦ６）と酸素（Ｏ２）を２５０ｍＴｏｒｒ程度の圧力で供給し、半導体チップ１０に周波数４０ＭＨｚ及び電力２２００Ｗの高周波（ＲＦ）電力を印加してエッチングを行うことができる。ここで、エッチングを高速かつ均一に行うために回転磁場を同時に印加することも好適である。この条件では、半導体基板２２がシリコン基板である場合に約５０μｍ／分のエッチング速度を得ることができる。
【００４０】
その結果、エッチングによる凹凸の発生を抑制することができ、絶縁樹脂４０に余分な厚みを設ける必要がなくなると共に、絶縁樹脂４０の膜厚を容易に調整することができる。
【００４１】
ステップＳ３４では、図４に示すように、半導体基板２２裏面に絶縁樹脂４０が塗布され、第２の支持基体１４が貼り合わされる。
【００４２】
このステップＳ３４の工程においては、図５に示すように、上部固定治具５０及び上部固定治具５０に対して平行に接地される下部固定治具５２によって第１の支持基体１２及び第２の支持基体１４とを平行に維持しながら、半導体基板２２に対して第２の支持基体１４を押し当てて押圧していく。このとき、膜厚調整治具５４によって上部固定治具５０と下部固定治具５２との間隙を調整することによって、絶縁樹脂４０を所定の膜厚に規定して接着を行う。特に、後工程において絶縁樹脂４０を硬化させるための熱処理を施すので、この熱処理によって絶縁樹脂４０の膜厚が減少することを考慮して、絶縁樹脂４０の膜厚Ｔ’を数式（２）を満たすように規定することが好適である。
【００４３】
【数２】
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【００４４】
すなわち、絶縁樹脂４０の膜厚Ｔ’を、絶縁樹脂４０に含まれるフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きい膜厚Ｔと熱処理によって収縮する絶縁樹脂４０の膜厚αとを足し合わせた膜厚以上とする。
【００４５】
より具体的には、図６に示すように、下部固定治具５２側から第２の支持基体１４を通して光を入射させ、第２の支持基体１４と絶縁樹脂４０との界面及び絶縁樹脂４０と半導体チップ１０との界面から反射してくる反射光の干渉を測定することによって絶縁樹脂４０の膜厚を測定すると共に、膜厚調整治具５４の長さを調整して絶縁樹脂４０の膜厚を規定することができる。図７に、測定された反射光の干渉を測定した結果の一例を示す。干渉ピークの間隔等の反射光スペクトルにおける波長依存性から絶縁樹脂４０の膜厚を測定することができる。
【００４６】
絶縁樹脂４０の膜厚はマイクロメートルの精度で調整する必要があるため、膜厚調整治具５４には圧電材料からなるピエゾ素子を用い、絶縁樹脂４０の膜厚測定結果によるフィードバック制御を行って膜厚調整治具５４の長さを調整することが好ましい。
【００４７】
また、ガラス板等を第１及び第２の支持基体１２，１４として用いた場合に、自重による撓みのために支持基体１２，１４と半導体チップ１０との距離が中央部分と周辺部分で相違してしまう。この撓みを防ぐために、上部固定治具５０又は下部固定治具５２には、第１の支持基体１２又は第２の支持基体１４を吸着する構造を持たせることが好ましい。例えば、上部固定治具５０及び下部固定治具５２に真空吸着用の孔を設けておき、第１及び第２の支持基体１２，１４を真空吸着して平行に維持しながら半導体チップ１０に貼り合わせることが好ましい。
【００４８】
ステップＳ３６では、熱処理を行うことによって絶縁樹脂１６及び絶縁樹脂４０を硬化させ、第１の支持基体１２及び第２の支持基体１４と半導体チップ１０とを完全に接着する。このとき、上部固定治具５０、下部固定治具５２及び膜厚調整治具５４を装着したまま熱処理を行うと、絶縁樹脂１６及び絶縁樹脂４０の収縮に伴って半導体チップ１０や第１及び第２の支持基体１２，１４に応力が加えられ、第１又は第２の支持基体１２，１４の破損や半導体チップ１０に形成された半導体集積回路２４の破壊が引き起こされる場合がある。そこで、上部固定治具５０、下部固定治具５２及び膜厚調整治具５４を取り外して熱処理を行うことが好ましい。
【００４９】
ステップＳ３４において絶縁樹脂４０の膜厚Ｔ’をフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きい膜厚Ｔと熱処理によって収縮する絶縁樹脂４０の膜厚αとの合計膜厚よりも大きく規定したことにより、熱処理後によって絶縁樹脂４０が膜厚αだけ収縮した場合にも、絶縁樹脂４０の最終的な膜厚Ｔをフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きく保つことができる。
【００５０】
熱処理後、第２の支持基体１４の外部表面に緩衝部材３２を設け、次のステップに移行する。
【００５１】
ステップＳ３８では、ダイシングソーを用いて第２の支持基体１４側からスクライブラインに沿って切削を行うことによって、内側面に内部配線２８の端部３６が露出された逆Ｖ字型の溝３４が形成される。ステップＳ４０では、第２の支持基体１４の外部表面及び溝３４の内面に金属膜を成膜し、その金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターンニングすることによって外部配線２０が形成される。最後に、ステップＳ４２において、保護膜３８及びボール状端子１８を形成し、ダイシングソーを用いてスクライブラインに沿って分断することによって半導体集積装置が形成される。
【００５２】
以上によって形成される本実施の形態における半導体集積装置によれば、半導体チップと支持基体とを接着するための絶縁樹脂にフィラーを混合した場合においても半導体集積装置に特性が劣化したり、半導体集積装置が完全に破壊されてしまう問題を防ぐことができる。同時に、半導体集積装置の熱応力を低減することもできる。
【００５３】
これらの効果は、絶縁樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも絶縁樹脂の膜厚を大きくすることによって、１つのフィラーが支持基体と半導体チップとに同時に接触することがなくなり、支持基体からの加圧によってフィラーと半導体チップとの接触点に対してフィラーが押し付けられて生ずる応力集中がなくなるために得られるものと推量される。
【００５４】
２．第２の実施の形態
以下、第２の実施の形態について、図を参照して説明を行う。
【００５５】
＜半導体集積装置の構造＞
図１０に、第２の実施の形態における半導体集積装置の構造の断面図を示す。本実施の形態における半導体集積装置は、第１の実施の形態におけるチップサイズパッケージが適用された半導体集積装置と同様の構造を有しているが、絶縁樹脂４０が絶縁樹脂層４０−１及び４０−２の２層に分けられていることに特徴を有する。
【００５６】
第２の支持基体１４は、絶縁樹脂４０−１及び４０−２によって半導体チップと接着される。絶縁樹脂層４０−１には、半導体チップに含まれる半導体基板２２との熱膨張率の差を低減するためにフィラーが混合されている。一方、絶縁樹脂層４０−２には、フィラーは混合されていない。
【００５７】
図１１に、本実施の形態における半導体集積装置の構造の拡大断面図を示す。拡大断面図は図１０の矩形領域Ｃを拡大したものであるが、説明を簡単にするために絶縁樹脂４０−１を誇張して表示している。
【００５８】
絶縁樹脂膜４０−１は、第１の実施の形態と同様に、有機系又は無機系の樹脂材料４２を主材料として構成される。絶縁樹脂膜４０−１に含まれるフィラー４４も、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の粒子とすることが好ましい。すなわち、フィラー４４は、絶縁樹脂膜４０−１の全体としての熱膨張率を半導体チップに含まれる半導体基板２２に近づけるものであれば良い。
【００５９】
このとき、接着箇所の絶縁樹脂膜４０−１の膜厚Ｔと絶縁樹脂膜４０−１に混合されたフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘとは上記数式（１）の条件を満たすように規定する。数式（１）の条件は、絶縁樹脂膜４０−１が用いられた全領域において満たされることが好ましいが、特に、図１０に示す半導体集積回路２４が形成された有効素子領域Ｂにおいて満たされていれば良い。
【００６０】
＜半導体集積装置の製造方法＞
本実施の形態における半導体集積装置は、図１２に示すプロセスフローに沿って製造することができる。図１２において、上記第１の実施の形態と同様の処理を行う工程には同一の符号を付した。
【００６１】
ステップＳ３０では、半導体基板２２の表面上に半導体集積回路２４が組み込まれ、酸化膜等の絶縁膜２６が成膜され、絶縁膜２６に設けられるスルーホールを介して内部配線２８が接続される。これにより、半導体チップ１０が形成される。
【００６２】
ステップＳ３２では、半導体基板２２の表面に絶縁樹脂１６が塗布され、この絶縁樹脂１６を介して第１の支持基体１２が貼り合わされる。絶縁樹脂１６を熱硬化させることにより第１の支持基体１２が半導体基盤２２の表面に固着される。次に、スクライブライン（図中の点線）に沿って半導体チップ１０の裏面側から半導体基板２２を研削することによりコンタクト部３０が形成される。半導体基板２２の研削は、機械研磨、化学的エッチング、物理的エッチングのいずれか又はそれらの組合せによって行うことができる。
【００６３】
このとき、第１の実施の形態と同様に、半導体チップの裏面の凹凸を低減するために接着面となる領域も研削しておくことが好ましい。また、機械研磨を行った場合には、研磨箇所の微細な傷や凹凸による問題を防ぐために、機械研磨以外の方法を用いてエッチング等の後処理を行うことが好ましい。例えば、フッ化水素酸と硝酸の混合溶液等を用いたウェットエッチングや六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いたドライエッチング等を行うことが好ましい。エッチングは、第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００６４】
ステップＳ３４−１では、半導体基板２２の裏面に絶縁樹脂層４０−１が形成される。スピンコータ等を用いてフィラーを含む絶縁樹脂を塗布し、熱処理等によって硬化させることにより絶縁樹脂層４０−１を形成する。
【００６５】
ここで、硬化させるための熱処理によってその膜厚が減少することを考慮して、図１１に示すように、絶縁樹脂層４０−１の膜厚Ｔ’を上記の数式（２）を満たすように規定することが好適である。
【００６６】
すなわち、絶縁樹脂層４０−１の膜厚Ｔ’を、絶縁樹脂層４０−１に含まれるフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きい膜厚Ｔと熱処理によって収縮する膜厚αとを足し合わせた膜厚以上に塗布しておくことが好適である。
【００６７】
例えば、スピンコータを用いて絶縁樹脂を塗布する際に、樹脂粘度、スピンコータの回転速度及び回転時間を調整することにより上記の数式（２）を満たすように絶縁樹脂を塗布することができる。このように塗布された絶縁樹脂を圧縮することなく、圧縮などを受けても膜厚が変化しない程度まで硬化させる。これにより、上記のように、硬化後の絶縁樹脂膜４０−１の膜厚Ｔと絶縁樹脂膜４０−１に混合されたフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘとが上記数式（１）の条件を満たすことができる。
【００６８】
ステップＳ３４−２では、半導体基板２２裏面に絶縁樹脂層４０−２が形成され、第２の支持基体１４が貼り合わされる。上部固定治具５０及び上部固定治具５０に対して平行に接地される下部固定治具５２によって第１の支持基体１２及び第２の支持基体１４とを平行に維持しながら、半導体基板２２に対して第２の支持基体１４を押し当てて押圧していく。このとき、膜厚調整治具５４によって上部固定治具５０と下部固定治具５２との間隙を調整することによって、絶縁樹脂４０−１及び４０−２との合計膜厚を所定の膜厚となるように規定する。具体的には、第１の実施の形態と同様に、光の干渉を利用した膜厚測定を行いながら膜厚調整治具５４の長さを調整することによって、絶縁樹脂層４０−１及び４０−２の合計膜厚を規定することができる。
【００６９】
また、第１の実施の形態と同様に、ガラス板等を第１及び第２の支持基体１２，１４として用いた場合には、自重による撓みを防ぐために、上部固定治具５０又は下部固定治具５２に第１の支持基体１２又は第２の支持基体１４を吸着する構造を持たせることが好ましい。これにより、第１及び第２の支持基体１２，１４を平行に維持しながら半導体チップ１０に貼り合わせることが好ましい。
【００７０】
ステップＳ３６では、熱処理を行うことによって絶縁樹脂１６並びに絶縁樹脂層４０−１及び４０−２を完全に硬化させる。これによって、第１の支持基体１２及び第２の支持基体１４と半導体チップ１０とが固着される。このとき、第１の実施の形態と同様に、応力による半導体集積回路２４の破損を防ぐために、上部固定治具５０、下部固定治具５２及び膜厚調整治具５４を取り外して熱処理を行うことが好ましい。熱処理後、第２の支持基体１４の外部表面に緩衝部材３２を設け、次のステップに移行する。
【００７１】
ステップＳ３４−１において絶縁樹脂層４０−１の膜厚Ｔをフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きくし、ステップＳ３４−２における圧縮においても膜厚が変化しない程度に予め硬化させておくことにより、絶縁樹脂層４０−１及び４０−２の合計膜厚を必ずフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘより大きく保つことができる。
【００７２】
ステップＳ３８〜Ｓ４２では、ダイシングソーを用いて内側面に内部配線２８の端部３６が露出された逆Ｖ字型の溝３４が形成され、第２の支持基体１４の外部表面及び溝３４の内面にパターンニングされた外部配線２０が形成し、保護膜３８及びボール状端子１８を形成された後に、ダイシングソーを用いてスクライブラインに沿って分断することによって半導体集積装置が形成される。
【００７３】
本実施の形態によれば、半導体チップと支持基体とを接着するための絶縁樹脂にフィラーを混合した場合においても半導体集積装置に特性が劣化したり、半導体集積装置が完全に破壊されてしまう問題を防ぐことができる。同時に、半導体集積装置の熱応力を低減することもできる。
【００７４】
これらの効果は、絶縁樹脂層４０−１に含まれるフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘよりも絶縁樹脂層４０−１の膜厚Ｔを大きくする、すなわち絶縁樹脂層４０−１及び絶縁樹脂層４０−２の合計膜厚をフィラー４４の最大粒径Ｄｍａｘよりも厚くすることによって、１つのフィラーが支持基体と半導体チップとに同時に接触することがなくなり、フィラーからの応力が集中を防ぐことができるためであると推量される。
【００７５】
なお、本実施の形態では、絶縁樹脂４０を２層の絶縁樹脂層４０−１及び４０−２で構成したが、これに限定されるものでない。すなわち、本実施の形態における発明の概念を満たす形態であれば、３層以上の絶縁樹脂膜を有する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体集積装置の構造の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体集積装置の絶縁樹脂部分を拡大した断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体集積装置のプロセスフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態における支持基体の予備的な接着工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態における絶縁樹脂の膜厚の調整を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における絶縁樹脂の膜厚の測定方法を説明する図である。
【図７】絶縁樹脂の膜厚の測定において得られる反射光の干渉の様子を示す図である。
【図８】チップサイズパッケージに実装された半導体集積装置の概観を示す図である。
【図９】従来の半導体集積装置のプロセスフロー図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における半導体集積装置の構造の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における半導体集積装置の絶縁樹脂部分を拡大した断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における半導体集積装置のプロセスフロー図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  半導体チップ、１２  第１の支持基体、１４  第２の支持基体、１６，１７  絶縁樹脂、１８  ボール状端子、２０  外部配線、２２  半導体基板、２４  半導体集積回路、２６  絶縁膜、２８  内部配線、３０  コンタクト部、３２  緩衝部材、３４  溝、３６  端部、３８  保護膜、４０  絶縁樹脂、４０−１  フィラーを含む絶縁樹脂層、４０−２  フィラーを含まない絶縁樹脂層、４２  樹脂材料、４４  フィラー、５０  上部固定治具、５２  下部固定治具、５４  膜厚調整治具、１００，２００  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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【図１２】
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