(57)【要約】【課題】薄型化が可能で、基板同士の接続が容易であり、接続信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】複数の第１の電極１１を備えた第１の基板１２と、複数の第２の電極２１ａを備えた第２の基板２０と、複数の第３の電極２３を備えた第３の基板２２とを含む半導体装置であって、第１の基板１２と第３の基板２２とは、樹脂により接着されており、かつ第１の電極１１と第３の電極２３とは、対向して配置されるとともにバンプ１９を介して電気的に接続されており、第２の基板２０は、第１の基板１２と第３の基板２２との間に設けられた空間部に配置されており、かつ第１の電極１１と第２の電極２１ａとは、バンプ２１ｂを介して電気的に接続されている半導体装置とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを含む半導体装置であって、
前記第１の基板と前記第３の基板とは、樹脂により接着されており、かつ前記第１の電極と前記第３の電極とは、対向して配置されるとともに第１の導体部を介して電気的に接続されており、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板との間に設けられた空間部に配置されており、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とは、第２の導体部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成し、
前記第２の開口部に、前記第１の電極に接するように導体部を形成し、かつ前記第３の開口部に、前記第２の基板を収納して、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを、前記導体部と前記第３の電極とが対向して接するように配置し、
前記第１の電極と前記第３の電極とが前記導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが硬化するように、加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の樹脂層の厚さは、前記第２の基板の厚さ以上である請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
複数の電極を備えた基板と、前記基板を覆うように配置された樹脂層とを含む半導体装置前駆体であって、
前記樹脂層は、複数の開口部を備え、
前記電極は、前記開口部を通して露出しており、
前記樹脂層は、複数の前記開口部の上に別の開口部を備えていることを特徴とする半導体装置前駆体。
【請求項５】
複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成することを特徴とする半導体装置前駆体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とその製造方法、および半導体装置前駆体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置においては、実装の高密度化と高速化の要求が高まっており、かかる要求を満たす実装方式として、チップを積み重ねて実装するチップオンチップ方式が注目されている。このチップオンチップ方式による実装では、バンプを用いたフリップチップ接続とワイヤボンディングを用いたフェイスアップ接続とを組み合わせて接続する方法と、全てをワイヤボンディングで接続する方法が採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００３】
図５は、従来のチップオンチップ方式により接続した半導体装置の一例を示す断面図である。図５Ａは、半導体チップ５１と半導体チップ５２とはワイヤ５４により電気的に接続され、半導体チップ５２と半導体チップ５３とはバンプ５５により電気的に接続されている一例を示したものである。また、図５Ｂは、半導体チップ５１と半導体チップ５２とはバンプ５５により電気的に接続され、半導体チップ５２と半導体チップ５３とはワイヤ５４により電気的に接続されている一例を示したものである。さらに、図５Ｃは、半導体チップ５１と半導体チップ５２、および、半導体チップ５２と半導体チップ５３とは全てワイヤ５４により電気的に接続されている一例を示したものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３５４１号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−２１９９８４号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００１−７７２４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示した従来のチップオンチップ方式により接続された半導体装置では、ワイヤ５４のループを保護するために樹脂モールド５６が必要となるため、半導体装置の薄型化が図れないという問題があった。また、樹脂モールド５６の熱伝導率が低いため、発熱した半導体チップを冷却することが困難になるという問題もあった。具体的には、発熱量が５Ｗ以上の半導体チップを使用することができなかった。
【０００８】
本発明は、薄型化が可能で、基板同士の接続が容易であり、接続信頼性の高い半導体装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを含む半導体装置であって、
前記第１の基板と前記第３の基板とは、樹脂により接着されており、かつ前記第１の電極と前記第３の電極とは、対向して配置されるとともに第１の導体部を介して電気的に接続されており、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板との間に設けられた空間部に配置されており、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とは、第２の導体部を介して電気的に接続されている半導体装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成し、
前記第２の開口部に、前記第１の電極に接するように導体部を形成し、かつ前記第３の開口部に、前記第２の基板を収納して、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを、前記導体部と前記第３の電極とが対向して接するように配置し、
前記第１の電極と前記第３の電極とが前記導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが硬化するように、加熱処理を行う半導体装置の製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、複数の電極を備えた基板と、前記基板を覆うように配置された樹脂層とを含む半導体装置前駆体であって、
前記樹脂層は、複数の開口部を備え、
前記電極は、前記開口部を通して露出しており、
前記樹脂層は、複数の前記開口部の上に別の開口部を備えている半導体装置前駆体を提供する。
【００１２】
また、本発明は、複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成する半導体装置前駆体の製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置は、第１の基板と第３の基板との間に第２の基板を収納することができるため、第２の基板を保護するための樹脂モールドを不要にでき、薄型化を図ることが容易となる。また、第１の基板の背面に放熱フィンを取り付けることなどにより、効率的な冷却を図ることも可能となる。
【００１４】
また従来は、基板間の電気的接続を行った後に封止樹脂を基板の間に注入する必要があったため、樹脂の注入を容易にするために基板間の間隔をある程度大きく設定する必要があったが、本発明の製造方法では、あらかじめ樹脂層（接着層）を基板面に形成することにより、後工程での封止樹脂の注入工程が不要となることから、基板間の間隔を小さくしても良好な接続ができ、また上記注入工程の削除により、低コスト化も達成することができる。
【００１５】
このように、本発明は、薄型化が可能で、基板同士の接続が容易であり、接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１および図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。先ず、図１Ａに示すように、複数の第１の電極１１を備えた第１の基板１２の上に、第１の電極１１を覆うように第１の樹脂層１３を形成する。次に、図１Ｂに示すように、第１の樹脂層１３に、第１の電極１１が露出するように第１の開口部１４を形成する。次に、図１Ｃに示すように、第１の樹脂層１３の上に、第１の開口部１４を覆うように第２の樹脂層１５を形成する。次に、図１Ｄに示すように、第２の樹脂層１５に、第１の開口部１４に連通する第２の開口部１６を形成するとともに、第２の樹脂層１５に、後述する第２の基板２０を収納するための第３の開口部１７を形成する。なお、第２の開口部１６と第３の開口部１７とは、同時に形成してもよいし、いずれかを先に形成してもよい。これにより、本実施形態に係る半導体装置前駆体１０が得られる。
【００１８】
第１の基板１２および第２の基板２０には、半導体チップ、ウエハ、配線基板などが含まれる。
【００１９】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５の形成においては、フィルム状の樹脂組成物を、第１の基板１２の上に載置した後、５０〜１４０℃で加熱しつつ圧着する。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５は、接着層として機能する。
【００２０】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５を形成するための樹脂組成物は、熱硬化性樹脂である主剤および硬化剤の両方またはいずれか一方、並びに無機フィラーを含んで、フィルム状に成形できる。第１の樹脂層１３のフィルムの厚さは、第１の基板１２の電極ピッチ、電極サイズ、接合信頼性の観点から推定される接続高さなどに基づいて決定できる。また、第２の樹脂層１５のフィルムの厚さは、後述する第２の基板２０の厚さ以上とする。
【００２１】
上記熱硬化性樹脂である主剤としてはエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、例えば、固形タイプまたは液状タイプの、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、臭素化エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、ビフェニル型エポキシなどを用いることができる。
【００２２】
硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤などを用いることができる。イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２−メチルイミダゾール−（１）］−エチル−Ｓ−トリアジン、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどを用いることができる。酸無水物硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ハイミック酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などを用いることができる。アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォンなどを用いることができる。
【００２３】
無機フィラーとしては、例えば、シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの粉末を用いることができる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５を形成するための樹脂組成物において、無機フィラーの含有率は３０〜７０質量％とするのが好ましい。
【００２４】
上記樹脂層に感光性を付与する場合には、樹脂層を形成するための樹脂組成物に対してアクリルモノマーおよび光重合開始剤を添加する。アクリルモノマーとしては、例えば、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレート、ラウリルアクリレート、アルキルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、３−メトキシブチルアクリレート、エチルアカルビートルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシポリエチレンアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、２−アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、２−アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸モノ−（２−アクリロイルオキシ−１−メチル−エチル）エステル、ジメチルアミノエチルアクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、ヘキサフルオロプロピルアクリレートなどの単官能モノマーや、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＡ，ＥＯ付加物ジアクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレートなどの２官能モノマーや、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチルプロパンＥＯ付加トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加物トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加物トリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの多官能モノマーなどを用いることができる。ただし、アクリルモノマーに代えて、またはこれとともにビスフェノールＡ−ジエポキシ−アクリル酸付加物などのオリゴマーを用いることもできる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５を形成するための樹脂組成物において、アクリルモノマーの含有率は、１〜５０質量％が好ましい。
【００２５】
光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モノフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モノフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ビル−１−イル）チタニウムなどを用いることができる。第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５を形成するための樹脂組成物において、光重合開始剤の含有率は、０．１〜４質量％が好ましい。
【００２６】
第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５を形成するための樹脂組成物には、さらに、エポキシアクリレートを添加することが好ましい。これは、樹脂組成物の主剤およびエポキシ樹脂の硬化剤ともなりうるからである。エポキシアクリレートとしては、例えば、酸ペンダント型エポキシアクリレート、グリシジルメタクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ビスフェノールＦ型エポキシアクリレート、ビスフェノールＳ型エポキシアクリレートなどを用いることができる。
【００２７】
第１の開口部１４、第２の開口部１６および第３の開口部１７の形成には、ＹＡＧレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。感光性を有する樹脂層を形成した場合には、これらの開口部の形成にはフォトリソグラフィを採用することができる。電極へのダメージを抑制するという観点からは、フォトリソグラフィを採用するのが好ましい。フォトリソグラフィを採用する場合には、第１の樹脂層１３および第２の樹脂層１５に対して、所定のフォトマスク（図示せず）を介しての露光処理およびその後の現像処理を施すことにより、第１の開口部１４、第２の開口部１６および第３の開口部１７を形成できる。
【００２８】
続いて、図２Ａに示すように、第２の開口部１６に、金属ペースト１８を充填する。次に、図２Ｂに示すように、加熱処理を経て第１の電極１１に接するようにバンプ１９を形成する。次に、図２Ｃに示すように、第３の開口部１７に複数の第２の電極２１ａとバンプ２１ｂとを備えた第２の基板２０をフェースダウンの状態で収納する。次に、図２Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極１１と第２の電極２１ａとを、バンプ２１ｂを介して電気的に接続するとともに、第１の基板１２と第２の基板２０とを第１の樹脂層１３を介して接着する。次に、図２Ｅに示すように、第１の基板１２と、複数の第３の電極２３を備えた第３の基板２２とを、バンプ１９と第３の電極２３とが対向して接するように配置する。次に、図２Ｆに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極１１と第３の電極２３とを、バンプ１９を介して電気的に接続するとともに、第１の基板１２と第３の基板２２とを、第１の樹脂層１３と第２の樹脂層１５を介して接着する。この際、第１の樹脂層１３と第２の樹脂層１５とは完全に硬化する。これにより、本実施形態に係る半導体装置２４が完成する。
【００２９】
金属ペースト１８の充填は、スキージ（図示略）を用いた印刷法により行うことができる。スキージは、第２の樹脂層１５に損傷を与えることを回避ないし軽減するため、ウレタンゴムスキージを用いる。ウレタンゴムスキージの硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準じた方法で測定した場合において、５０〜８０度が好ましい。
【００３０】
金属ペースト１８は、例えば、金属粉末とフラックスビヒクルとから調製できる。金属粉末は、例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金を粉末化したものである。フラックスビヒクルには、ロジン、活性剤、チクソ剤、溶剤が含まれる。ロジンとしては、重合ロジン、水素添加ロジン、エステル化ロジンなどを用いることができる。活性剤としては、例えば、セバシン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、トリブチルアミンなどから選択された１または２以上の有機酸、有機アミンなどを使用することができる。チクソ剤としては、硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸などを用いることができる。溶剤としては、２−メチル−２，４−ペンタンジオールやジエチレングリコールモノブチルエーテルなどを用いることができる。
【００３１】
バンプ１９の形成は、先ず、加熱により第２の開口部１６に充填されている金属ペースト１８を溶融させる。これにより、金属ペースト１８に含まれているフラックスビヒクルが揮発するとともに、金属粉末が溶融して寄り集まる。その後の冷却によって、バンプ１９が形成される。また、エポキシ系の樹脂を含む金属ペーストを用いてバンプ１９を形成してもよい。
【００３２】
バンプ２１ｂは、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｂなどから選択される単体金属、または、これらから選択される複数の単体金属からなる合金から形成できる。
【００３３】
本実施形態では、第１の電極１１と第３の電極２３とは、バンプ１９を用いて電気的に接続したが、これ以外にバンプを形成せずに金属ペーストそのもの、金属ボール、めっきなどにより接続することもできる。また、バンプ１９を形成した後に、第１の基板１２と第２の基板２０との電気的接続と接着を行ったが、バンプ１９の形成前に行ってもよい。さらに、上記工程を組み合わせることにより、より多くの基板を積層することも可能である。
【００３４】
（実施形態２）
図３および図４は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。先ず、図３Ａに示すように、複数の第１の電極３１を備えた第１の基板３２の上に、第１の電極３１を覆うように第１の樹脂層３３を形成する。次に、図３Ｂに示すように、第１の樹脂層３３に、第１の電極３１が露出するように第１の開口部３４を形成する。次に、図３Ｃに示すように、第１の樹脂層３３の上に、第１の開口部３４を覆うように第２の樹脂層３５を形成する。次に、図３Ｄに示すように、第２の樹脂層３５に、第１の開口部３４に連通する第２の開口部３６を形成するとともに、第２の樹脂層３５に、後述する第２の基板４０を収納するための第３の開口部３７を形成する。なお、第２の開口部３６と第３の開口部３７とは、同時に形成してもよいし、いずれかを先に形成してもよい。これにより、本実施形態に係る半導体装置前駆体３０が得られる。以上の工程は、実施形態１で説明したものと同様の材料および方法により実施できる。
【００３５】
続いて、図４Ａに示すように、第２の開口部３６に、金属ペースト３８を充填する。次に、図４Ｂに示すように、加熱処理を経て第１の電極３１に接するようにバンプ３９を形成する。次に、図４Ｃに示すように、第３の開口部３７に複数の第２の電極４１ａを備えた第２の基板４０をフェースアップの状態で収納する。次に、図４Ｄに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極３１と第２の電極４１ａとを、ワイヤ４１ｂを介して電気的に接続するとともに、第１の基板３２と第２の基板４０とを第１の樹脂層３３を介して接着する。次に、図４Ｅに示すように、第１の基板３２と、複数の第３の電極４３を備えた第３の基板４２とを、バンプ３９と第３の電極４３とが対向して接するように配置する。次に、図４Ｆに示すように、加熱および加圧を経て第１の電極３１と第３の電極４３とを、バンプ３９を介して電気的に接続するとともに、第１の基板３２と第３の基板４２とを、第１の樹脂層３３と第２の樹脂層３５を介して接着する。この際、第１の樹脂層３３と第２の樹脂層３５とは完全に硬化する。これにより、本実施形態に係る半導体装置４４が完成する。
【００３６】
ワイヤ４１ｂは、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなどの単体金属、またはＡｕまたはＳｎでメッキしたＣｕなどから形成できる。以上の工程は、ワイヤ４１ｂを用いる以外は、ほぼ実施形態１で説明したものと同様の材料および方法により実施できる。
【００３７】
本実施形態では、第１の電極３１と第３の電極４３とは、バンプ３９を用いて電気的に接続したが、これ以外にバンプを形成せずに金属ペーストそのもの、金属ボール、めっきなどにより接続することもできる。また、バンプ３９を形成した後に、第１の基板３２と第２の基板４０との電気的接続と接着を行ったが、バンプ３９の形成前に行ってもよい。さらに、上記工程を組み合わせることにより、より多くの基板を積層することも可能である。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例には限定されない。
【００３９】
（実施例１）
先ず、基板として以下のものを準備した。
【００４０】
電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を３０００個備える縦２２ｍｍ、横２２ｍｍのＬＳＩチップを基板（１）とし、電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を３００個備える縦４ｍｍ、横４ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍのＬＳＩチップを基板（２）とし、電極径８０μｍ、電極ピッチ２００μｍの電極を２７００個備える縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの三菱瓦斯化学社製のトリアジン系樹脂“ＢＴレジン”（商品名）からなる樹脂配線基板を基板（３）として準備した。
【００４１】
次に、樹脂フィルムを以下のようにして作製した。
【００４２】
主剤およびエポキシ樹脂の硬化剤として日本ユピカ社製の酸ペンダント型エポキシアクリレートを４５質量％、主剤およびエポキシアクリレートの硬化剤としてジャパンエポキシレジン社製のビフェニル型エポキシ樹脂“エピコートＹＸ４０００”（商品名）を１５質量％、アクリルモノマーとして東亜合成社製のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを１５質量％、光重合開始剤としてチバスペシャリティケミカルズ社製の“イルガキュア９０７”（商品名）を１５質量％、溶剤としてカルビトールアセテート２質量％とメチルエチルケトン８質量％とを含有する樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物と、平均粒径４μｍのシリカ粉末とを、質量比１：１（シリカ粉末の添加率は５０質量％）で混合し、このシリカ粉末を添加および混合した後の樹脂組成物を厚さ２０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに塗布し、９０℃で３分間の乾燥を行い、厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）と厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）とを作製した。
【００４３】
また、金属ペーストを以下のようにして作製した。
【００４４】
理化ハーキュレス社製の重合ロジン“ポリペール”（商品名）を５３質量％、溶剤として２−メチル−２，４−ペンタンジオールおよびジエチレングリコールモノブチルエーテルを各々２０質量％、活性剤としてコハク酸を２質量％、チクソ剤として硬化ヒマシ油を５質量％含有するフラックスビヒクルを調製した。このフラックスビヒクルと平均粒径１３μｍのＳｎ−３．５％Ａｇ合金粉末とを、質量比１：９（Ｓｎ−３．５％Ａｇ合金粉末の添加率は９０質量％）で混合して金属ペースト（はんだペースト）を調製した。
【００４５】
次に、上述のようにして作製した厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）を、基板（１）に対して、電極を覆うように、エム・シー・ケー社製のロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（１）を形成した。次に、この接着膜（１）に対して、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部（１）を形成した。
【００４６】
続いて、上述のようにして作製した厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）を、開口部（１）を形成した接着膜（１）に対して、開口部（１）を覆うように、上記と同様にして貼り付けて接着膜（２）を形成した。次に、この接着膜（２）に対して、露光および現像を施して、開口部（１）に連通した直径１００μｍの開口部（２）を形成するとともに、基板（１）の中央部に縦４ｍｍ、横４ｍｍ、深さ０．０６ｍｍの開口部（３）を形成した。
【００４７】
上記現像にはいずれも、２．３８質量％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液を用いた。
【００４８】
このようにして形成した開口部（２）に対して、上述のようにして調製した金属ペーストを、開口径１００μｍ、厚さ２０μｍのメタルマスクを介してウレタンスキージを用いて充填した。その後、あらかじめ電極上にＳｎ−３．５％Ａｇ合金からなるバンプを形成した基板（２）を、基板（１）の開口部（３）内の電極にフェースダウンの状態で位置合わせを行い、３０００ｇの荷重を加えながら、全体を２４０℃で３０秒間の加熱を行った。その結果、基板（１）と基板（２）とはバンプを介して電気的に接続されるとともに、接着膜（１）が接着剤として機能して基板（１）と基板（２）とが接着され、さらに、開口部（２）に充填した金属ペーストが溶融し、その後の冷却により良好なバンプが形成された。
【００４９】
その後、上述のようにして基板（１）に形成したバンプと、基板（３）の電極とをフェースダウンの状態で位置合わせを行い、５０００ｇの荷重を加えながら、全体を２５０℃で１分間の加熱を行った。その後、１７０℃で１５分間の熱処理を行い、接着膜（１）、（２）を完全に硬化させることにより、基板（１）、基板（２）および基板（３）の相互間に良好な接合部が形成された半導体装置を得た。
【００５０】
良好な接合部が形成されていることを確認するため、本実施例で作製した半導体装置の接続信頼性を試験した。先ず、−５５℃〜１２５℃の間で昇温降温を繰り返す温度サイクル試験を２０００サイクル行った結果、半導体装置の抵抗上昇は１０％以下と良好であった。次に、温度１２１℃、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する耐久試験を行った結果、サイクル試験と同様に抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００５１】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板（１）、基板（２）、基板（３）、樹脂フィルム（１）、樹脂フィルム（２）、および金属ペーストを準備した。
【００５２】
上述のようにして準備した厚さ１５μｍの樹脂フィルム（１）を、基板（１）に対して、中央部（縦４ｍｍ、横４ｍｍ）にある電極を除く電極を覆うように、エム・シー・ケー社製のロールマウンタを用いて８０℃の加熱下で貼り付けて接着膜（１）を形成した。次に、この接着膜（１）に対して、露光および現像を施して、電極が露出するように直径１００μｍの開口部（１）を形成した。
【００５３】
続いて、上述のようにして作製した厚さ６０μｍの樹脂フィルム（２）を、開口部（１）を形成した接着膜（１）に対して、開口部（１）を覆うように、上記と同様にして貼り付けて接着膜（２）を形成した。次に、この接着膜（２）に対して、露光および現像を施して、開口部（１）に連通した直径１００μｍの開口部（２）を形成するとともに、基板（１）の中央部に縦４ｍｍ、横４ｍｍ、深さ０．０６ｍｍの開口部（３）を形成した。
【００５４】
上記現像にはいずれも、２．３８質量％のＴＭＡＨ水溶液を用いた。
【００５５】
このようにして形成した開口部（２）に対して、上述のようにして調製した金属ペーストを、開口径１００μｍ、厚さ２０μｍのメタルマスクを介してウレタンスキージを用いて充填した。その後、基板（２）を、基板（１）の開口部（３）内にフェースアップの状態で位置合わせを行い、１０００ｇの荷重を加えながら、全体を２４０℃で３０秒間の加熱を行った。その結果、接着膜（１）が接着剤として機能して基板（１）と基板（２）とが接着され、さらに、開口部（２）に充填した金属ペーストが溶融し、その後の冷却により良好なバンプが形成された。その後、基板（１）と基板（２）の電極相互間を金製ワイヤにて電気的に接続した。
【００５６】
その後、上述のようにして基板（１）に形成したバンプと、基板（３）の電極とをフェースダウンの状態で位置合わせを行い、５０００ｇの荷重を加えながら、全体を２５０℃で１分間の加熱を行った。その後、１７０℃で１５分間の熱処理を行い、接着膜（１）、（２）を完全に硬化させることにより、基板（１）、基板（２）および基板（３）の相互間に良好な接合部が形成された半導体装置を得た。
【００５７】
良好な接合部が形成されていることを確認するため、本実施例で作製した半導体装置の接続信頼性を試験した。先ず、−５５℃〜１２５℃の間で昇温降温を繰り返す温度サイクル試験を２０００サイクル行った結果、半導体装置の抵抗上昇は１０％以下と良好であった。次に、温度１２１℃、湿度８５％の環境下に１０００時間放置する耐久試験を行った結果、サイクル試験と同様に抵抗上昇は１０％以下と良好であった。
【００５８】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００５９】
（付記１）  複数の第１の電極を備えた第１の基板と、複数の第２の電極を備えた第２の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを含む半導体装置であって、
前記第１の基板と前記第３の基板とは、樹脂により接着されており、かつ前記第１の電極と前記第３の電極とは、対向して配置されるとともに第１の導体部を介して電気的に接続されており、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板との間に設けられた空間部に配置されており、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とは、第２の導体部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【００６０】
（付記２）  前記第１の導体部および前記第２の導体部が、バンプにより形成されている付記１に記載の半導体装置。
【００６１】
（付記３）  前記第１の導体部がバンプにより形成され、前記第２の導体部がワイヤにより形成されている付記１に記載の半導体装置。
【００６２】
（付記４）  複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成し、
前記第２の開口部に、前記第１の電極に接するように導体部を形成し、かつ前記第３の開口部に、前記第２の基板を収納して、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続し、
前記第１の基板と、複数の第３の電極を備えた第３の基板とを、前記導体部と前記第３の電極とが対向して接するように配置し、
前記第１の電極と前記第３の電極とが前記導体部を介して電気的に接続されるとともに前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とが硬化するように、加熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６３】
（付記５）  前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層から選ばれる少なくとも一つは、フィルム状に成形されている付記４に記載の半導体装置の製造方法。
【００６４】
（付記６）  前記第１の開口部および前記第２の開口部は、フォトリソグラフィおよびレーザ加工から選ばれる少なくとも一つの方法で形成される付記４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【００６５】
（付記７）  前記第２の樹脂層の厚さは、前記第２の基板の厚さ以上である付記４〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００６６】
（付記８）  前記導体部は、金属バンプ、金属ペースト、金属ボールおよびめっきから選ばれる少なくとも一つにより形成される付記４〜７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００６７】
（付記９）  前記第１の基板と前記第２の基板とは、金属バンプおよびワイヤから選ばれるいずれか一つを用いて電気的に接続される付記４〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００６８】
（付記１０）  前記第１の基板、前記第２の基板および前記第３の基板は、半導体チップ、ウエハおよび配線基板から選ばれる少なくとも一つである付記４〜９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００６９】
（付記１１）  複数の電極を備えた基板と、前記基板を覆うように配置された樹脂層とを含む半導体装置前駆体であって、
前記樹脂層は、複数の開口部を備え、
前記電極は、前記開口部を通して露出しており、
前記樹脂層は、複数の前記開口部の上に別の開口部を備えていることを特徴とする半導体装置前駆体。
【００７０】
（付記１２）  複数の第１の電極を備えた第１の基板の上に、前記第１の電極を覆う第１の樹脂層を形成し、
前記第１の樹脂層に、前記第１の電極が露出するように第１の開口部を形成し、
前記第１の樹脂層の上に、前記第１の開口部を覆う第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層に、前記第１の開口部に連通する第２の開口部と、複数の第２の電極を備えた第２の基板を収納するための第３の開口部とを形成することを特徴とする半導体装置前駆体の製造方法。
【００７１】
（付記１３）  前記第１の樹脂層および前記第２の樹脂層から選ばれる少なくとも一つは、フィルム状に成形されている付記１２に記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００７２】
（付記１４）  前記第１の開口部および前記第２の開口部は、フォトリソグラフィおよびレーザ加工から選ばれる少なくとも一つの方法で形成される付記１２または１３に記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００７３】
（付記１５）  前記第２の樹脂層の厚さは、前記第２の基板の厚さ以上である付記１２〜１４のいずれかに記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００７４】
（付記１６）  前記第１の基板、前記第２の基板および前記第３の基板は、半導体チップ、ウエハおよび配線基板から選ばれる少なくとも一つである付記１２〜１５のいずれかに記載の半導体装置前駆体の製造方法。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、薄型化が可能で、基板同士の接続が容易であり、接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を示す断面図である。
【図５】従来のチップオンチップ方式により接続した半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、３０  半導体装置前駆体
１１、３１  第１の電極
１２、３２  第１の基板
１３、３３  第１の樹脂層
１４、３４  第１の開口部
１５、３５  第２の樹脂層
１６、３６  第２の開口部
１７、３７  第３の開口部
１８、３８  金属ペースト
１９、３９  バンプ
２０、４０  第２の基板
２１ａ、４１ａ  第２の電極
２１ｂ  バンプ
４１ｂ  ワイヤ
２２、４２  第３の基板
２３、４３  第３の電極
２４、４４  半導体装置
５１、５２、５３  半導体チップ
５４  ワイヤ
５５  バンプ
５６  樹脂モールド
【図１】
2004281939.tif 000003
【図２】
2004281939.tif 000004
【図３】
2004281939.tif 000005
【図４】
2004281939.tif 000006
【図５】
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