(57)【要約】【課題】同サイズの半導体チップ同士を多段に３次元実装する際の好適な実装構造（半導体装置）および工程が簡略化された３次元実装型の半導体装置の製造方法を提供すること、この３次元実装型の半導体装置に好適なスペーサを提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置１０は、複数の半導体チップと、各半導体チップの間を介在するスペーサ１とを有する複数段の３次元実装型の半導体装置であって、スペーサ１が、シート状基材２と、少なくともその１面に設けられた接着剤層３Ａとを有し、スペーサ１の半導体チップと接合する面側の面積が、下段の半導体チップのスペーサ１と接合する面側の面積よりも小さいことを特徴とする。スペーサ１が、シート状基材２と、その両面に設けられた接着剤層とを有する。複数の半導体チップが全て同サイズであり、各半導体チップが半導体基板にボンディングワイヤで導通している。【選択図】  図２
2004303841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップと、各半導体チップの間を介在するスペーサとを有する複数段の３次元実装型の半導体装置であって、
前記スペーサが、基材と、少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有し、
前記スペーサの前記半導体チップと接合する面側の面積が、下段の前記半導体チップの前記スペーサと接合する面側の面積よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記スペーサが、前記基材とその両面に設けられた接着剤層とを有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の半導体チップが全て同サイズであり、各半導体チップが半導体基板にボンディングワイヤで導通している請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スペーサの外側に位置する半導体チップの面上にボンディングワイヤ接合部が設けられている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スペーサの厚みが、ボンディングワイヤの高さよりも厚い請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
複数段の半導体チップと、各半導体チップの間を介在するスペーサとを有する３次元実装型の半導体装置の製造方法であって、
（ａ）外周部にボンディングワイヤ接合部を有する複数の半導体チップを準備する工程、
（ｂ）基材と少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有し、隣接する前記半導体チップの前記スペーサと接合する面側の面積よりも小さく、かつ前記半導体チップのボンディングワイヤ接合部の位置よりも前記半導体チップと接合する面側の面積の小さい前記スペーサを準備する工程、
（ｃ）半導体基板に１段目の半導体チップをボンディングし、ワイヤボンディングを行う工程、
（ｄ）前記複数の半導体チップの１個の半導体チップを上段の半導体チップとし、該上段の半導体チップと下段の半導体チップとを前記スペーサを介して接着する工程、
（ｅ）前記半導体チップのボンディングワイヤ接合部よりワイヤボンディングで半導体基板と前記半導体チップとを導通させる工程、
の工程を含み、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程を行った後、（ｄ）、（ｅ）または（ｅ）、（ｄ）の順からなる工程を繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記スペーサが、前記基材と、その両面に設けられた接着剤層とを有する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置に用いる３次元実装用のスペーサであって、基材と、少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有することを特徴とするスペーサ。
【請求項９】
前記基材と、その両面に設けられた接着剤層とを有する請求項８に記載のスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法およびスペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高機能化、高集積化を行うために、１個の半導体装置に複数の半導体チップを縦方向に組み込んだ３次元実装型のものが開発されている。
【０００３】
ところで、半導体チップは回路面上に半導体基板への導通のための電極が形成されている。また、半導体チップと半導体基板との導通はワイヤボンディング法によって行われることが多く、電極の周囲には比較的広めの空間が必要となる。この空間を確保して３次元実装するため、半導体装置は上段のチップが下段のチップよりも小さいピラミッド状が考えられていた。しかし、この形状では、高集積化に限界があり、製造工程が複雑過ぎた。このため、同型の半導体チップを縦に３次元実装された半導体装置として、各半導体チップの間にスペーサを介在させて、前述の空間を確保する構造のものが提案されている。
【０００４】
従来、このようなスペーサには、例えばシリコンウエハから削られた材料が用いられ、その両面にペースト状の接着剤で半導体チップに積層していた。ところが、このようなスペーサは所定のサイズにするために、ダイシングやウエハ研削のような半導体製造工程と同様の工程により作られるため、極めて煩雑であり、高コストである。
【０００５】
また、積層する半導体チップの周縁部に段差を設けた半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）この半導体装置であっても、その製造工程は段差を設けるという特殊な加工が必要であり、生産性の低さや高コストであるという問題点は解決されていない。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９５３８９９号公報（特許請求の範囲）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、同サイズの半導体チップ同士を多段に３次元実装する際の好適な実装構造（半導体装置）および工程が簡略化された３次元実装型の半導体装置の製造方法を提供することにある。また、この３次元実装型の半導体装置に好適なスペーサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
【０００９】
（１）  複数の半導体チップと、各半導体チップの間を介在するスペーサとを有する複数段の３次元実装型の半導体装置であって、
前記スペーサが、基材と、少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有し、
前記スペーサの前記半導体チップと接合する面側の面積が、下段の前記半導体チップの前記スペーサと接合する面側の面積よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
【００１０】
（２）  前記スペーサが、前記基材とその両面に設けられた接着剤層とを有する上記（１）に記載の半導体装置。
【００１１】
（３）  前記複数の半導体チップが全て同サイズであり、各半導体チップが半導体基板にボンディングワイヤで導通している上記（１）または（２）に記載の半導体装置。
【００１２】
（４）  前記スペーサの外側に位置する半導体チップの面上にボンディングワイヤ接合部が設けられている上記（３）に記載の半導体装置。
【００１３】
（５）  前記スペーサの厚みが、ボンディングワイヤの高さよりも厚い上記（３）または（４）に記載の半導体装置。
【００１４】
（６）  複数段の半導体チップと、各半導体チップの間を介在するスペーサとを有する３次元実装型の半導体装置の製造方法であって、
（ａ）外周部にボンディングワイヤ接合部を有する複数の半導体チップを準備する工程、
（ｂ）基材と少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有し、隣接する前記半導体チップの前記スペーサと接合する面側の面積よりも小さく、かつ前記半導体チップのボンディングワイヤ接合部の位置よりも前記半導体チップと接合する面側の面積の小さい前記スペーサを準備する工程、
（ｃ）半導体基板に１段目の半導体チップをボンディングし、ワイヤボンディングを行う工程、
（ｄ）前記複数の半導体チップの１個の半導体チップを上段の半導体チップとし、該上段の半導体チップと下段の半導体チップとを前記スペーサを介して接着する工程、
（ｅ）前記半導体チップのボンディングワイヤ接合部よりワイヤボンディングで半導体基板と前記半導体チップとを導通させる工程、
の工程を含み、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の工程を行った後、（ｄ）、（ｅ）または（ｅ）、（ｄ）の順からなる工程を繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００１５】
（７）  前記スペーサが、前記基材と、その両面に設けられた接着剤層とを有する上記（６）に記載の半導体装置の製造方法。
【００１６】
（８）  上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の半導体装置に用いる３次元実装用のスペーサであって、基材と、少なくともその１面に設けられた接着剤層とを有することを特徴とするスペーサ。
【００１７】
（９）  前記基材と、その両面に設けられた接着剤層とを有する上記（８）に記載のスペーサ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置、半導体装置の製造方法およびスペーサの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のスペーサの実施形態を示す断面図である。このように、本発明のスペーサ１は、シート状基材（基材）２と少なくともシート状基材２の片面に設けられた接着剤層３Ａとを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のスペーサ１に用いられるシート状基材２としては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素フィルム、液晶ポリマーフィルムなどの耐熱性プラスチックフィルムや、ガラスクロスなどの無機繊維からなるシート等を用いることができる。
【００２１】
本発明の接着剤層３Ａを構成する接着剤としては、例えば、熱硬化型接着剤、粘接着剤、熱可塑性接着剤、ホットメルト接着剤等が挙げられる。
【００２２】
熱硬化型接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等およびこれらの混合物が挙げられる。特に本発明では、エポキシ樹脂、フェノール樹脂ならびにこれらの混合物が好ましく用いられる。
【００２３】
エポキシ樹脂は、加熱を受けると三次元網状化し、強固な被膜を形成する性質を有する。このようなエポキシ樹脂としては、従来より公知の種々のエポキシ樹脂が用いられるが、通常は、分子量３００〜２０００程度のものが好ましく、特に分子量３００〜５００、好ましくは３３０〜４００の常態で液状のエポキシ樹脂と、分子量４００〜２５００、好ましくは５００〜２０００の常温で固体のエポキシ樹脂とをブレンドした形で用いるのが望ましい。また、本発明において好ましく使用されるエポキシ樹脂のエポキシ当量は通常５０〜５０００ｇ／ｅｑである。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシノール、フェニルノボラック、クレゾールノボラックなどのフェノール類のグリシジルエーテル；ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール類のグリシジルエーテル；フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカルボン酸のグリシジルエーテル；アニリンイソシアヌレートなどの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型もしくはアルキルグリシジル型のエポキシ樹脂；ビニルシクロヘキサンジエポキシド、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−ジシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシ）シクロヘキシル−５，５−スピロ（３，４−エポキシ）シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン等のように、分子内の炭素−炭素二重結合をたとえば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。その他、ビフェニル骨格、ジシクロヘキサジエン骨格、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることができる。
【００２４】
これらの中でも、本発明では、ビスフェノール系グリシジル型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。これらエポキシ樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。エポキシ樹脂を用いる場合には、助剤として、熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤を併用することが好ましい。
【００２５】
また、フェノール系樹脂としては、アルキルフェノール、多価フェノール、ナフトール等のフェノール類とアルデヒド類との縮合物等が特に制限されることなく用いられる。本発明において好ましく使用されるフェノール系樹脂としては、具体的には、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ｐ−クレゾールノボラック樹脂、ｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンクレゾール樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、あるいはこれらの変性物等が用いられる。
【００２６】
粘接着剤は、常温で粘着性を示し接着時に仮止め的な接着が可能であり、その後何らかの手段により凝集強さを向上させ強接着化する接着剤をいう。例えば、粘接着剤は、熱硬化性成分と、粘弾性ポリマーからなる粘着性成分とのブレンドよりなり、加熱により熱硬化性成分を硬化することにより、粘接着剤全体の凝集強さを向上させて、耐熱性を向上させるとともに強接着化が行える。
【００２７】
粘接着剤に用いる熱硬化性成分としては、前述の熱硬化型接着剤に使用できる樹脂として記載されたものが同様に挙げられる。
【００２８】
粘接着剤に用いる粘着性成分としては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルエステル樹脂、シリコーン樹脂、天然ゴム、合成ゴム等が挙げられる。特に、初期粘着性が良好となること、熱硬化性成分との相溶性を制御しやすいことなどの理由により、（メタ）アクリル酸エステル共重合体を選択することが好ましい。
【００２９】
（メタ）アクリル酸エステルとしては、炭素数１〜１８のアルキル基を有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステルを主モノマーとした共重合体であり、必要に応じ共重合可能な他のモノマーが共重合される。共重合可能な他のモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸などのカルボキシル基含有モノマー、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどのヒドロキシル基含有（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のグリシジル基含有モノマー、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、スチレン等が挙げられる。
【００３０】
（メタ）アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１００，０００〜２，０００，０００であり、より好ましくは２００，０００〜１，０００，０００である。
【００３１】
粘接着剤において、熱硬化性成分と粘着性成分との配合比は、熱硬化性成分１００重量部に対し粘着性成分が、通常は、５〜２０００重量部、好ましくは１０〜１００重量部である。
【００３２】
熱可塑性接着剤としては、例えば、酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、塩化ビニル系、メタクリル系、アクリル系、スチレン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリアミド系、セルロース系、イソブチレン系、ビニルエーテル系、ポリイミド系等の接着剤およびこれらの混合物が挙げられる。
【００３３】
ホットメルト型接着剤としては、例えば、ポリエチレン系、エチレン・酢酸ビニル共重合体系、エチレン・アクリレート共重合体系、エチレン・イソブチルアクリレート共重合体系、スチレン・ブタジエン共重合体系、スチレン・イソプレン共重合体系、ポリブタジエン系、ポリイソブチレン系、アクリル酸エステル共重合体系、メタアクリル酸エステル共重合体系、ポリビニルエーテル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等の接着剤およびこれらの混合物が挙げられる。
【００３４】
本発明のスペーサ１に用いられる接着剤は、半導体装置に組み込まれるため、充分な耐熱性を有することが好ましい。従って、半導体チップをボンディングした後で加熱硬化するタイプである、熱硬化型接着剤や粘接着剤が特に好ましい。また、熱可塑性接着剤であっても、ポリイミド系の接着剤のようにボンディング時の温度条件が比較的高温に設定され、その温度よりも低い温度で化学的、熱力学的に安定であれば、充分な耐熱性を付与でき好適に使用できる。
【００３５】
本発明のスペーサ１に使用されるシート状基材２および接着剤層３Ａの厚みは、スペーサ１全体としての厚みが最適化されていれば特に特定されないが、スペーサ１として取り扱いが良好となるため、シート状基材２の厚みは、２５〜２００μｍが好ましく、接着剤層３Ａの厚みは１０〜１００μｍが好ましい。
【００３６】
このようなスペーサ１は、通常使用するときには、図１に示すような構成となっているが、使用するまで保管・保存する場合には、露出している接着剤層３Ａの面に剥離シートが仮着され保護された状態で供給されるものが好ましい。剥離シートは、常用されているいずれの剥離シートを使用してもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルムにシリコーン樹脂等の剥離剤で剥離処理が施されたものを用いることができる。剥離シートとしては、通常２５〜１００μｍの厚さのものを用いることができる。
【００３７】
また、本発明のスペーサ１の別の実施形態として、図４に示すようなシート状基材２の両面に接着剤層３Ａが塗布された３層構造であってもよい。このような構成であれば、上段の半導体チップと下段の半導体チップとのボンディングを、スペーサ１の接着剤層３Ａですべて行うことができるようになり、他の接着材料を用意する必要がなくなる。また、隣接する半導体チップ間の距離をスペーサ１のみで制御が可能となるので好ましい。
【００３８】
本発明において、スペーサのサイズは半導体装置に使用する半導体チップに形成されている回路面の配置によって決定される。半導体チップの回路面上の周辺にボンディングワイヤ接合部が形成され、スペーサのサイズはその内側のサイズになるようにする。すなわち、本発明のスペーサは、半導体チップと接合する面側の面積が、下段の半導体チップのスペーサと接合する面側の面積よりも小さいことを特徴とする。スペーサを所定のサイズにするには、単にカッターやナイフで切断すればよいので、工程は極めて単純である。このため、スペーサは半導体装置の製造時にあわせて用意することもできるし、前もって大量に保管しておくこともできる。それに対して、スペーサをシリコンウエハを削って用意する場合は、製造が複雑であり、スペーサのサイズ厚さでは極めて脆質であるため長期間の保管には向かない。
【００３９】
本発明の半導体装置の一例を、図２に示す。
図２に記載の半導体装置１０は、半導体チップ７Ａおよび７Ｂの２段積層した半導体装置である。１段目の半導体チップ７Ａは、汎用のダイボンディング用接着剤４Ａを介して半導体基板６上にボンディングされている。半導体チップ７Ａは回路面上のボンディングワイヤ接合部を除く領域にスペーサ１の接着剤層３Ａの面が接合されている。スペーサ１の上面には、フィルム状接着剤からなるダイボンディング用接着剤４Ｂを介して、第２段目の半導体チップ７Ｂがボンディングされている。
【００４０】
半導体チップ７Ａおよび７Ｂの回路面のボンディングワイヤ接合部からは、半導体基板６のボンディングワイヤ接合部に向かって、それぞれのボンディングワイヤが接続導通している。さらに半導体基板６上の全体がモールド樹脂１１により樹脂封止され、半導体基板６の裏面には、図示しない外部電極（ハンダボールやアウターリード等）が設けられた構造をしている。
【００４１】
また、本発明の半導体装置の別の例を図５に示す。
図５に記載の半導体装置１０は、図２に記載の半導体装置に使用したスペーサ１を、図４に示す両面に接着剤層３Ａを有するスペーサに変更したものであり、ダイボンディング接着剤４Ｂの使用が省略された構造をしている。
【００４２】
次に、本発明の半導体装置の製造方法の一例を、図３に従って説明する。
図３（ａ）に示すように、まず、半導体基板６に対し第１段目となる半導体チップ７Ａの裏面を対向させて、汎用のダイボンディング用接着剤４Ａを使用して接合する。さらに、半導体チップ７Ａと半導体基板６のそれぞれのボンディングワイヤ接合部を、ボンディングワイヤ８Ａで接続導通させる。次に、図３（ｂ）に示すように、スペーサ１の接着剤層３Ａの側を半導体チップ７Ａに戴置し、必要に応じて加熱硬化を行って、スペーサ１と半導体チップ７Ａを接合する。スペーサ１に剥離シートが仮着されている場合は、剥離シートを剥がして接着剤層３Ａを露出させ、接合を行う。
【００４３】
このとき、スペーサ１は半導体チップのボンディングワイヤ接合部が配列されている領域よりも内側にのみ接合されるように、半導体チップ７Ａのスペーサ１と接合する面側の面積よりも小さな形状面積に設定され、予めカットされている。また、ボンディングワイヤ接合部の領域上にボンディングワイヤ８Ａが配線され、その頂点と半導体チップ７Ａの上面（回路面）との間に高さＨの空間が存在する。スペーサ１の厚さは、この高さＨよりも大きくなるように、シート状基材２や接着剤層３Ａの厚みが予め設定されたものが用意され使用される。高さＨは、ワイヤボンディングに使用する装置により目的に応じて種々設定できる。
続いて、図３（ｃ）に示すように、スペーサ１のシート状基材２側に対して、第２段目となる半導体チップ７Ｂの裏面を対向させて接合する。この接合にはフィルム状接着剤からなるダイボンディング用接着剤４Ｂが用いられ、予め半導体チップ７Ｂの裏面に積層してスペーサ１に圧着して接合する。その後、半導体チップ７Ｂと半導体基板６のそれぞれのボンディングワイヤ接合部を、ボンディングワイヤ８Ｂで接続導通させる。半導体チップの積層が完了したら、その全体を図２のようにモールド樹脂１１で封止することにより、半導体装置１０が得られる。
【００４４】
なお、汎用のダイボンディング用接着剤４Ａや４Ｂは、例えば、ペースト状の接着剤であってもよいが、図３（ｃ）のようにフィルム状の接着剤を用いた場合は、上段の半導体チップが傾きにくくなり、また半導体装置全体の厚みを制御しやすくなるので好ましい。さらに、ダイシング・ダイボンディング兼用のフィルム状接着剤を用いた場合は、半導体ウエハからのチップ化と接着剤塗布の工程を一括して行うことができ、工程がさらに簡略化されるので好ましい。
【００４５】
以上、本発明を同サイズの半導体チップを２段積層された半導体装置の製造方法に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
例えば、半導体チップが４段あるいは８段のように多段に積層される半導体装置に本発明の製造方法を用いてもよいし、第１段目が異なるサイズの半導体チップが用いられ、第２段目より上の半導体チップが同サイズである半導体装置に用いてもよい。
【００４７】
また、前述の説明においては、スペーサ１の接着剤層３Ａは、下段の半導体チップとの接合に用いられ、上段の半導体チップの接合では、汎用のダイボンディング用接着剤が用いられたが、その反対であってもよい。
【００４８】
さらに、下段の半導体チップに対してワイヤボンディングを先に行い、スペーサ１の接合を後で行ったが、その反対であってもよい。
【００４９】
また、スペーサ１の接着剤層３Ａが熱硬化型である場合は、各スペーサを半導体チップにボンディングした段階で、それぞれ熱硬化を行えば耐熱性が向上しているため、ワイヤボンディングの際の熱によりスペーサが脱落しにくくなる。また、加熱硬化前であってもある程度の接着力があれば、すべての半導体チップを積層した後に一括で加熱硬化を行ってもよい。その場合、樹脂封止の工程における加熱で接着剤層３Ａを硬化させるようにしてもよい。
【００５０】
次に、図４に示すようなシート状基材２の両面に接着剤層３Ａを有するスペーサ１を用いる場合の半導体装置の製造方法について説明する。
【００５１】
まず、半導体基板６に対し第１段目となる半導体チップ７Ａの裏面を対向させて、汎用のダイボンディング用接着剤４Ａを使用して接合する。さらに、半導体チップ７Ａと半導体基板６のそれぞれのボンディングワイヤ接合部を、ボンディングワイヤ８Ａで接続導通させる。次に、スペーサ１の下面側の接着剤層３Ａを半導体チップ７Ａに戴置し、スペーサ１と半導体チップ７Ａを接合する。続いて、スペーサ１のシート状基材２側に対して、第２段目となる半導体チップ７Ｂの裏面を対向させて、スペーサ１の上面側の接着剤層３Ａを使用して接合する。接着剤層３Ａに剥離シートが仮着されている場合は、接合する側の剥離シートを剥がして接着剤層３Ａを露出させた後、接合を行う。
【００５２】
その後、半導体チップ７Ｂと半導体基板６のそれぞれのボンディングワイヤ接合部を、ボンディングワイヤ８Ｂで接続導通させ、半導体チップ７Ｂの積層が完了したら、その全体を樹脂封止することにより、半導体装置１０が得られる（図５）。
【００５３】
両面の接着剤層３Ａがともに熱硬化型である場合は、スペーサ１の両面に半導体チップを接合した後に加熱硬化を行うか、半導体チップをすべて積層した後、一括して加熱硬化することが好ましい。
【００５４】
このように本発明の半導体チップの製造方法によれば、多段に３次元実装するための工程が極めて簡略化され、製造コストを安価にすることが可能になる。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
スペーサの接着剤の構成材料として、高分子ビスフェノール型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート１０１０）４０重量部、多官能クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＥＯＣＮ−４６００）２０重量部、熱活性型潜在性硬化剤として２−フェニル−４，５−ヒドロキシメチルイミダゾール１．５重量部およびγ−グリシドプロピルトリメトキシシラン０．１重量部を混合希釈した配合物を用意した。また、シート状基材としてポリイミドフィルム（宇部興産社製、ユーピレックス５０Ｓ、厚さ５０μｍ）を用い、この片面に前記配合物を塗布乾燥してシート状基材上に厚さ２５μｍの熱硬化型接着剤からなる接着剤層を有する総厚７５μｍのスペーサ材料を作成した。なお、接着剤面には剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（３８μｍ）を積層し、接着剤面を保護した。
その後、このスペーサ材料を抜き刃で打ち抜き、７．０ｍｍ×７．０ｍｍのサイズのスペーサを作成した。
【００５６】
ダイシング・ダイボンディング兼用のフィルム状接着剤（リンテック社製Ａｄｗｉｌｌ  ＬＥ５００３）を介して半導体ウエハから第１の半導体チップ（９．０ｍｍ×９．０ｍｍ×２００μｍ厚）をダイシングにより作成し、第１の半導体チップの裏面にフィルム状接着剤を形成した状態でピックアップし、これを半導体基板（ポリイミドフィルム上にダイパッド部、ボンディングワイヤ接合部を設けたもの。）に対し、ボンディング（ボンディング条件：１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒、硬化条件：１６０℃、６０分）を行った。次に第１のチップと半導体基板のそれぞれのボンディングワイヤ接合部をワイヤボンディングし、導通させた。さらに、前述の操作で作成したスペーサを第１の半導体チップ上に載置し、１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒の条件で熱圧着し、１６０℃、６０分で加熱硬化した。
【００５７】
続いて、第２の半導体チップをフィルム状接着剤（Ａｄｗｉｌｌ  ＬＥ５００３）を使用して第１の半導体チップと同様にして同サイズで作成し、第２の半導体チップの裏面にフィルム状接着剤を形成した状態でピックアップし、これをスペーサ上にボンディング（ボンディング条件：１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒、硬化条件：１６０℃、６０分）を行った。第２の半導体チップと半導体基板のそれぞれのボンディングワイヤ接合部をワイヤボンディングし、導通させた。その後、半導体チップを２段に実装した基板を、モールド樹脂を用いた高圧封止を行い、基板の裏面にハンダボール付けを行って、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型の３次元実装半導体装置を作成した。
【００５８】
ここで、第１の半導体チップと第２の半導体チップのボンディングワイヤ接合部は、それぞれのチップの４周に各辺より０．５ｍｍの位置に設けている。また第１の半導体チップに対するワイヤボンディングのワイヤの高さは、第１の半導体チップの表面位置より、約７０μｍであった。
【００５９】
（実施例２）
接着剤層として、熱可塑性ポリイミド（宇部興産社製、エピタイトＵＰＡ−Ｎ２２１）とし、接着剤の厚さを３０μｍ、総厚８０μｍのスペーサ材料を使用し、ボンディングの後で１６０℃、３０分の加熱硬化の代わりに１８０℃、１時間の熱処理を行った以外は、実施例１と同様にして、スペーサおよび半導体装置を製造した。
【００６０】
（実施例３）
接着剤層として、以下の粘接着剤（厚さ２５μｍ）を用い総厚７５μｍのスペーサ材料を使用した以外は実施例１と同様にして、スペーサおよび半導体装置を製造した。
【００６１】
（熱硬化性成分）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート８２８）１０重量部、ジシクロペンタジエン骨格含有固形エポキシ樹脂（大日本インキ工業社製、ＥＸＡ７２００ＨＨ）２０重量部
（硬化剤）ジシアンジアミド（旭電化社製、アデカハードナー３６３６ＡＳ）２重量部
（硬化促進剤）イミダゾール化合物（四国化成工業社製、キュアゾール２ＰＨＺ）２重量部
（粘着成分）アクリル酸ブチル（５５重量部）、メタクリル酸（１０重量部）とメタクリル酸２ヒドロキシエチル（１５重量部）を共重合してなるアクリル系共重合体（Ｍｗ約８０万）１０重量部
（架橋剤）トリメチロールプロパンとトルイレンジイソシナートとの付加物  ０．３重量部
【００６２】
（実施例４）
シート状基材として、厚さ５０μｍの液晶ポリマーフィルム（クラレ社製、ベクスター）を用い総厚７５μｍのスペーサ材料を使用した以外は、実施例１と同様にして、スペーサおよび半導体装置を製造した。
【００６３】
（実施例５）
シート状基材をポリイミドフィルム（宇部興産社製、ユーピレックス５０Ｓ、厚さ５０μｍ）とし、その両面に実施例１で用いた熱硬化型接着剤層をそれぞれ２０μｍ厚に塗布した総厚９０μｍのスペーサ材料を作成し、これを抜き刃で打ち抜き、７．０ｍｍ×７．０ｍｍのサイズのスペーサとした。
【００６４】
ダイシング・ダイボンディング兼用のフィルム状接着剤（リンテック社製Ａｄｗｉｌｌ  ＬＥ５００３）を介して半導体ウエハから第１の半導体チップ（９．０ｍｍ×９．０ｍｍ×２００μｍ厚）を作成し、第１の半導体チップの裏面にフィルム状接着剤を形成した状態でピックアップし、これを半導体基板にボンディング（ボンディング条件：１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒、硬化条件：１６０℃、６０分）を行った。次に第１のチップと基板のそれぞれのボンディングワイヤ接合部をワイヤボンディングし、導通させた。さらに、前述の操作で作成したスペーサの片面側の接着剤層を第１の半導体チップ上に載置し、１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒の条件で熱圧着した。
【００６５】
続いて、第２のチップ（第１の半導体チップと同サイズ）を、第１の半導体チップ上のスペーサの他面側の接着剤層上にボンディング（ボンディング条件：１２０℃、１５０ＭＰａ、１秒）を行い、加熱硬化（１６０℃、６０分）した。第２の半導体チップと基板のそれぞれのボンディングワイヤ接合部をワイヤボンディングし、導通させた。その後、半導体チップを２段に実装した基板を、モールド樹脂を用いた高圧封止を行い、基板の裏面にハンダボール付けを行って、ＢＧＡ型の３次元実装半導体装置を作成した。
【００６６】
いずれの実施例においても、問題なく半導体装置が製造可能であり、半導体チップ上のボンディングワイヤのための空間を充分に確保することができた。また、得られた半導体装置の上段の半導体チップは、傾きは確認されず、半導体チップをさらに多段に積層しても問題はなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、半導体装置を多段に３次元実装するための工程が極めて簡略化され、３次元実装型の半導体装置の製造コストを安価にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスペーサの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の組み立て工程を示す断面図である。
【図４】本発明のスペーサの実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１              スペーサ
２              シート状基材
３Ａ            接着剤層
４Ａ、４Ｂ      ダイボンディング用接着剤
６              半導体基板
７Ａ、７Ｂ      半導体チップ
８Ａ、８Ｂ      ボンディングワイヤ
１０            半導体装置
１１            モールド樹脂
【図１】
2004303841.tif 000003
【図２】
2004303841.tif 000004
【図３】
2004303841.tif 000005
【図４】
2004303841.tif 000006
【図５】
2004303841.tif 000007