(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電子部品と第二電子部品とを有し、前記第一電子部品の金属製の接合部と、前記第二電子部品の金属製の接合部とが接合された電子装置の製造方法であって、
前記第一電子部品の前記接合部および前記第二電子部品の前記接合部を当接させ、前記第一電子部品および第二電子部品を加圧し、前記第一電子部品の前記接合部と前記第二電子部品の前記接合部とを金属接合した後、前記第一電子部品および第二電子部品への加圧を解除する第一の工程と、
接合した前記第一電子部品および前記第二電子部品を固定部材により固定し、前記第一電子部品および前記第二電子部品を所定の温度で加熱保持する第二の工程とを備え、
前記第一電子部品は配線体であり、
前記第二電子部品は半導体チップであり、
支持体上に前記配線体を配置し、
前記第一の工程および前記第二の工程を実施した後、前記支持体を前記配線体から除去する電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
前記第二の工程では、前記第一の工程で接合した前記第一電子部品および前記第二電子部品を含む複数の前記電子部品を、前記固定部材により挟圧することで、複数の前記電子部品を固定する電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品のいずれか一方の電子部品の他方の電子部品との対向面上には、前記接合部が露出するように絶縁層が設けられ、
前記第一の工程において、前記接合部同士を金属接合する際に、前記絶縁層と、前記他方の電子部品の前記一方の電子部品との対向面との間には隙間が形成され、
前記第二の工程において、前記第一電子部品および前記第二電子部品を挟圧する際に、前記絶縁層は前記他方の電子部品の前記対向面に当接し、接合した前記接合部の周囲を封止する電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電子装置の製造方法において、
前記絶縁層の厚みは、前記第一電子部品の前記接合部および前記第二電子部品の前記接合部の厚みの合計値よりも小さい電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
前記第二の工程では、前記第一の工程で接合した前記第一電子部品および前記第二電子部品の対向面間に、これらの対向面に固着する前記固定部材としての樹脂を配置し、前記第一電子部品および前記第二電子部品を固定する電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品には、第三電子部品の接合部と接合する他の接合部が形成されており、
前記第一の工程では、
前記第三電子部品の接合部と、この第三電子部品に接合される前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品の前記他の接合部とを当接させ、
前記第三電子部品および、この第三電子部品に接合される前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品を加圧し、
前記第三電子部品の前記接合部と、前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品の前記他の接合部とを金属接合した後、前記第三電子部品およびこの第三の電子部品に接合される前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品への加圧を解除し、
前記第二の工程では、前記固定部材により、前記第一電子部品、前記第二電子部品および前記第三電子部品を固定して、前記第一電子部品、前記第二電子部品および前記第三電子部品を所定の温度で加熱保持する電子装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第一の工程は大気中で行われ、
前記第二の工程は、真空中で行われる電子装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第一の工程は大気中で行われ、
前記第二の工程は、非酸化性ガスの雰囲気下で行われる電子装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品は、半導体基板と、この半導体基板上に設けられた接合部とを有し、
前記接合部は、前記半導体基板上に突設された基部と、この基部の表面を被覆し、前記基部よりも融点の低い被覆部とを備え、
前記第一の工程では、前記被覆部の融点未満で前記第一電子部品および第二電子部品が加熱保持され、
前記第二の工程では、前記被覆部の融点以上の温度で、前記第一電子部品および第二電子部品が加熱保持される電子装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一の工程では、前記第一電子部品あるいは前記第二電子部品のいずれか一方の電子部品の前記被覆部と、この被覆部に接合されるいずれか他方の電子部品の前記接合部とが固相拡散により接合される電子装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の電子装置の製造方法において、
前記第二の工程では、前記基部を構成する金属原子が、前記被覆部中に拡散する電子装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記被覆部は、ＳｎあるいはＩｎを含み、
前記基部は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ、Ｐｄのいずれかを含む電子装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記基部は、先端面が円弧を描くように湾曲している電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップ同士、半導体基板同士、半導体チップと基板とを接合する際に様々な方法が使用されている。たとえば、特許文献１には、電子部品を基板に接合する方法として、以下のプロセスが開示されている。
電子部品の電極に球状はんだを設ける。球状はんだとしては、たとえば、Ｓｎ３．５ｗｔ％Ａｇのはんだを使用する。次に、基板の電極上にメタライズとして、Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｕを形成する。その後、電子部品の電極と基板の電極とを対応させて、球状はんだの融点以下で加熱、加圧することで、仮固定する。次に、２５０℃程度に加熱して、球状はんだを溶融させて、メタライズ中にはんだを溶融させる（本固定）。この際、溶融はんだの表面張力によるセルフアライメント効果により、電子部品と基板との位置ずれが補正される。
【０００３】
また、特許文献２には、半導体基板とチップを接合する方法が開示されている。
この方法では、半導体基板上に設けられた、はんだバンプ上にフラックスを塗布し、その後、半導体基板とチップとを対向させて、フラックスで仮固定する。その後、加熱することで、半導体基板とチップとを接合する（本固定）。このとき、半導体基板およびチップは実質的に無荷重とされ、チップは半導体基板に対し、位置を変えること（セルフアライン）ができるとされている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、複数の半導体チップを積層して位置決めした後、複数の半導体チップを一括して接合する方法が開示されている。複数の半導体チップを一括して接合する際には、リフローによる加熱、またはボンディングスツールによる加熱加圧を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１１１９１号公報
【特許文献２】特開２００４−７９６８５号公報
【特許文献３】特開２００３−２８２８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２では、本固定の際に、セルフアライメント効果により、電子部品（あるいはチップ）と基板との位置ずれを補正しているため、基板や電子部品（あるいはチップ）の位置は固定されておらず、基板や電子部品（あるいはチップ）には荷重がかかっていない状態となっていると考えられる。
そのため、特許文献１，２では、薄型の基板や電子部品（あるいはチップ）を使用する場合において、本固定の工程での加熱に伴い基板や電子部品（あるいはチップ）にそりが生じてしまう。この基板や電子部品（あるいはチップ）の反りの発生に伴い、接合対象同士間で位置ずれが生じ、接合信頼性が悪化することがある。
また、特許文献３では、複数の半導体チップを位置決めする工程では、単に複数の半導体チップを積層しただけの状態となっている。そのため、位置決めした半導体チップを他の箇所に搬送することは困難であり、半導体チップの位置決めと、半導体チップの接合とを同じ場所で行う必要がある。通常、半導体チップの位置決めは、半導体チップの製造ラインの延長上で行われることが多く、半導体チップの位置決めは大気中で行われるため、接合の際に、接合部が酸化してしまい接合信頼性が悪化する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第一電子部品と第二電子部品とを有し、前記第一電子部品の金属製の接合部と、前記第二電子部品の金属製の接合部とが接合された電子装置の製造方法であって、前記第一電子部品の前記接合部および前記第二電子部品の前記接合部を当接させ、前記第一電子部品および第二電子部品を加圧し、前記第一電子部品の前記接合部と前記第二電子部品の前記接合部とを金属接合した後、前記第一電子部品および前記第二電子部品への加圧を解除する第一の工程と、接合した前記第一電子部品および前記第二電子部品を固定部材により固定し、前記第一電子部品および前記第二電子部品を所定の温度で加熱保持する第二の工程とを備える電子装置の製造方法が提供される。
【０００８】
この発明によれば、第一の工程にて第一電子部品の接合部と第二電子部品の接合部とを金属接合しており、さらに、第二の工程にて、接合した第一電子部品および第二電子部品を固定部材により固定し、第一電子部品および第二電子部品を所定の温度で加熱保持している。第一の工程において、第一電子部品および第二電子部品を仮固定し、その後、第二の工程において、第一電子部品および第二電子部品を加熱することで、第一電子部品および第二電子部品の接合を確実なものとすることができる。
【０００９】
さらに、第二の工程で加熱する際に、固定部材により前記第一電子部品および前記第二電子部品の位置関係を固定している。このように加熱を必須とする第二の工程において、固定部材により第一電子部品および第二電子部品を固定することで、第一電子部品および第二電子部品に加熱に伴って発生する第一電子部品および第二電子部品間の位置ずれを抑制することができる。また、固定部材により第一電子部品および第二電子部品を固定することで、第一電子部品および第二電子部品に熱による変形、すなわち、反りが発生しにくくなる。
これにより、電子部品間の接合信頼性を向上させることができる。
【００１０】
さらに、電子部品の製造工程を第一の工程と、第二の工程とに分離し、第一の工程にて、接合部同士を金属接合しておくことで、第一電子部品および第二電子部品が搬送可能となり、第一の工程と第二の工程とを異なる雰囲気下で実施することができる。たとえば、第一の工程を大気中で行い、第二の工程を真空下あるいは非酸化性ガス（不活性ガス、あるいは窒素ガス）下で行うことができる。これにより、電子部品間の接合信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子部品間の接合信頼性を向上させることができる電子装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
（第一実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
本実施形態の電子装置の製造方法は、第一電子部品１１と第二電子部品１２とを有し、第一電子部品１１の接合部１１１と、第二電子部品１２の接合部１２５とが接合された電子装置の製造方法である。
本実施形態の電子装置の製造方法は、第一電子部品１１の金属製の接合部１１１と、第二電子部品１２の金属製の接合部１２５とを当接させ、第一電子部品１１および第二電子部品１２を加圧し、接合部１１１，１２５同士を金属接合した後、第一電子部品１１および第二電子部品１２への加圧を解除する第一の工程と、接合した第一電子部品１１および第二電子部品１２の位置関係を固定部材Ｐにより固定し、第一電子部品１１および第二電子部品１２を所定の温度で加熱保持する第二の工程とを備える。
【００１４】
次に、本実施形態の電子装置の製造方法について詳細に説明する。
はじめに、図１（Ａ）に示すように、第一電子部品１１である第一半導体チップ１１と、第二電子部品１２である第二半導体チップ１２とを対向配置させる。
第一半導体チップ１１は、半導体基板１１２と、この半導体基板１１２上に設けられた絶縁膜１１３と、半導体基板１１２を貫通する貫通ビア１１４と、複数の接合部１１１とを有する。
貫通ビア１１４は所定のピッチで複数設けられている。貫通ビア１１４は、例えば、銅、タングステン、ポリシリコン、ニッケル等の導体で構成される。
絶縁膜１１３には、貫通ビア１１４に対応する位置に開口が形成され、この開口を埋めるように接合部１１１が設けられている。接合部１１１は、金属製、たとえば金を含むものであり、前記開口を介して貫通ビア１１４に接続されている。
【００１５】
第二半導体チップ１２は、半導体基板１２２と、この半導体基板１２２上に設けられた絶縁膜１２３と、半導体基板１２２上に設けられた配線層１２６と、半導体基板１２２を貫通する貫通ビア１２４と、複数の接合部１２１と、複数の接合部１２５とを有する。
貫通ビア１２４は所定のピッチで複数設けられている。貫通ビア１２４は、例えば、銅、タングステンや、ポリシリコン、ニッケル等の導体で構成される。
絶縁膜１２３は、半導体基板１２２の一方の面側に配置され、この絶縁膜１２３には、貫通ビア１２４に対応する位置に開口が形成されている。この絶縁膜１２３の開口を埋めるように接合部１２１が設けられている。接合部１２１は、金属製、たとえば金を含むものであり、前記開口を介して貫通ビア１２４に接続されている
【００１６】
半導体基板１２２の他方の面側には、配線層(配線と絶縁層とを含む層)１２６が設けられている。
接合部１２５は、半導体基板１２２上に複数配置されており、配線層１２６を介して貫通ビア１２４と接続される。
この接合部１２５は、第一半導体チップ１１との接続に使用されるものである。この接合部１２５は、基部１２５Ａと、この基部１２５Ａを被覆する被覆部１２５Ｂとを備える。
基部１２５Ａは、配線層１２６上に突設されている。基部１２５Ａは、先端面が弧を描くように全面にかけて湾曲している。
また、基部１２５Ａは、半導体基板１２２の基板面と略平行方向にはりだす庇部を有していない。このような基部１２５Ａは、たとえば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｄのいずれかの金属を含んで構成される。
【００１７】
被覆部１２５Ｂは、基部１２５Ａよりも融点が低い材料で構成されており、基部１２５Ａの先端面全面を被覆している。
この被覆部１２５Ｂは、基部１２５Ａの先端面に沿って形成され、表面が略円弧状に湾曲している。
被覆部１２５Ｂの厚みは、基部１２５Ａの頂部において最も厚くなっており、基部１２５Ａの先端面の周縁から、基部１２５Ａの先端面の頂部に向かって厚くなっている。
被覆部１２５Ｂを構成する材料は、半田であり、たとえば、Ｐｂフリー半田（たとえば、錫−銀系半田、錫−ビスマス系半田、錫−亜鉛系半田等）を用いることができる。また、被覆部１２５Ｂとして、Ｓｎ／９５Ｐｂ、Ｓｎ／６３Ｐｂ等のＰｂを含有するものや、Ｓｎを含むものを使用してもよい。また、Ｉｎを含む半田を使用してもよい。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、搭載ヘッドＨにより、第二半導体チップ１２が第一半導体チップ１１上に搬送され、第一半導体チップ１１の接合部１１１と、第二半導体チップ１２の接合部１２５とが対向配置することとなる。搭載ヘッドＨは、第二半導体チップ１２の表面を吸着することで、第二半導体チップ１２を保持している。
このとき、第一半導体チップ１１は加熱ステージＴ上に設置されており、第一半導体チップ１１は加熱された状態となっている。また、第二半導体チップ１２も搭載ヘッドＨにより加熱されている。このとき、第一半導体チップ１１の接合部１１１および第二半導体チップ１２の接合部１２５は、所定の温度、たとえば、被覆部１２５Ｂの融点未満の温度となっていることが望ましい。
次に、図１（Ｂ）に示すように、搭載ヘッドＨを第一半導体チップ１１側に下降させ、第一半導体チップ１１の接合部１１１と、第二半導体チップ１２の接合部１２５とを当接させる。
このとき、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２は、搭載ヘッドＨと加熱ステージＴとで挟まれて加圧され、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２は位置関係が固定された状態となる。第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２が挟圧されることにより、被覆部１２５Ｂ表面の自然酸化膜が破壊され、被覆部１２５Ｂと、接合部１１１との界面に固相拡散層１０Ａが形成される。これにより、接合部１１１と接合部１２５とが仮固定されることとなる。
ここで、固相拡散層１０Ａは、被覆部１２５Ｂおよび接合部１１１が固相状態で、どちらか一方の金属原子が他方に拡散して形成される、或いは相互に金属原子が拡散して形成される合金層である。
【００１９】
次に、搭載ヘッドＨによる第二半導体チップ１２への吸着を解除し、搭載ヘッドＨから第二半導体チップ１２を取り外し、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２への加圧を解除する。
その後、搭載ヘッドＨにより、第三電子部品としての第三半導体チップ１３が、第二半導体チップ１２上に、搬送される（図２参照）。第三半導体チップ１３は、半導体基板１３２と、この半導体基板１３２上に設けられた配線層１２６と、接合部１２５とを有する。なお、半導体基板１３２には貫通ビアは設けられていない。
【００２０】
そして、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の仮固定と同様の方法で、第二半導体チップ１２の接合部１２１と、第三半導体チップ１３の接合部１２５とを仮固定する。
具体的には、搭載ヘッドＨにより、第三半導体チップ１３を第二半導体チップ１２上に搬送する。これにより、第二半導体チップ１２の接合部１２１と、第三半導体チップ１３の接合部１２５とが対向配置されることとなる。
このとき、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２は加熱ステージＴ上に設置されており、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２は加熱された状態となっている。また、第三半導体チップ１３も搭載ヘッドＨにより加熱されている。このとき、第三半導体チップ１３の接合部１２５および第二半導体チップ１２の接合部１２１は、所定の温度、たとえば、被覆部１２５Ｂの融点未満の温度となっていることが望ましい。
その後、搭載ヘッドＨを第二半導体チップ１２側に下降させ、第二半導体チップ１２の接合部１２１と、第三半導体チップ１３の接合部１２５とを当接させる。
このとき、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３は、搭載ヘッドＨと加熱ステージＴとで挟まれ、加圧されることとなる。第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３が挟圧されることにより、被覆部１２５Ｂ表面の自然酸化膜が破壊され、被覆部１２５Ｂと、接合部１２１との界面に固相拡散層１０Ａが形成される。これにより、接合部１２１と接合部１２５とが仮固定されることとなる。
【００２１】
以上のようにして、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３を仮固定する。
その後、搭載ヘッドＨによる第三半導体チップ１３への吸着を解除し、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３への加圧が解除されることとなる。
以上の工程が第一の工程となる。なお、この第一の工程は大気中で行われる。
【００２２】
次に、仮固定された第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３で構成される積層体を図示しない接合チャンバー内に配置する。第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３は接合チャンバーに搬送される間に冷却される。
接合チャンバー内は、真空、あるいは、非酸化性ガスの雰囲気となっている。非酸化性ガスとは、Ｎ２ガス、不活性ガス、さらには、還元性ガスをいう。還元性ガスとしては水素ガスや、蟻酸ガスを使用することができる。
【００２３】
この接合チャンバー内には、図３に示すように、一対のプレスヒータ（固定部材）Ｐが対向配置されている。第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３から構成される積層体は、一方のプレスヒータＰ上に配置される。
そして、一対のプレスヒータＰにより、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３から構成される積層体が挟圧され、固定されることとなる。プレスヒータＰの平面における大きさは、半導体チップ１１〜１３の平面における大きさよりも大きく、半導体チップ１１〜１３を完全に覆う大きさとなっている。
プレスヒータＰは、たとえば、平板状の金属板である。
なお、プレスヒータＰと第三半導体チップ１３との間に緩衝材を配置してもよい。
【００２４】
前記積層体は、所定の温度（たとえば、被覆部１２５Ｂの融点以上の温度）に加熱したプレスヒータＰにより挟圧され、この状態で、一定時間加熱保持される。
あるいは、プレスヒータＰにより前記積層体を挟圧した後、所定の温度（たとえば、被覆部１２５Ｂの融点以上の温度）まで加熱され、この状態で一定時間加熱保持される。
このとき、前記積層体がプレスヒータＰ（固定部材）により、挟圧されることで、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の位置関係が固定されるとともに、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の位置関係が固定される。換言すると、プレスヒータＰにより、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３の相互の位置関係が固定されることとなる。
また、ここでの加熱保持時間（プレスヒータＰにより挟まれ加熱保持される時間）は、第一の工程における第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２を仮固定する際の加熱保持時間、第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３を仮固定する際の加熱保持時間の各加熱保持時間よりも長い。
このとき、被覆部１２５Ｂが溶融し、基部１２５Ａの金属原子が被覆部１２５Ｂ中に拡散して、基部１２５Ａと接合部１１１との間、基部１２５Ａと接合部１２１との間それぞれに合金層１０Ｂが形成されることとなる。この合金層１０Ｂは、被覆部１２５Ｂよりも融点の高いものである。
これにより、第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３が強固に接続されることとなり、電子装置が完成する。
以上が第二の工程である。
【００２５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態では、第一の工程における加熱保持時間（所定の温度に達した第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２、あるいは、第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３が搭載ヘッドＨと加熱ステージＴで挟まれている時間）よりも第二の工程における加熱保持時間を長くしている。第一の工程において、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２を短時間加熱し、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２を仮固定する。同様に、第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３を短時間加熱し、第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３を仮固定する。
その後、第二の工程において、第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を第一の工程よりも長時間加熱保持することで、第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の接合を確実なものとすることができる。
また、第二の工程で加熱する際に、接合した第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を固定部材としてのプレスヒータＰにより固定している。
プレスヒータＰで第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２，第三半導体チップ１３を挟圧することで、各半導体チップ１１〜１３にそりが発生しにくくなるとともに、各半導体チップ１１〜１３の位置ずれを抑制することができる。
長時間加熱する第二の工程においては、熱の影響により、各半導体チップ１１〜１３にそりや位置ずれが発生しやすくなるが、固定部材であるプレスヒータＰにより第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を固定することで、反りや位置ずれを抑制できるのである。
これにより、第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の接合信頼性を向上させることができる。
【００２６】
第一の工程の加熱保持時間は、第二の工程の加熱保持時間よりも短く、短時間であるため、電子部品に熱の影響（反り等）が発生していない状態で、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２を接合できる。この状態で、次工程である第二の工程を実施することにより、接合信頼性の高い電子装置を得ることができる。
特に、本実施形態では、第一の工程の加熱保持温度は、第二の工程の加熱保持温度よりも低いため、電子部品に熱の影響（反り等）が発生していない状態で、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２を仮固定できる。
第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３においても同様の効果がある。
【００２７】
さらに、本実施形態では、第一半導体チップ１１と、第二半導体チップ１２とを仮固定した後、第二半導体チップ１２と第三半導体チップ１３とを仮固定している。そして、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体を一対のプレスヒータＰで一体的に挟圧することで、接合部の本固定を一度で行っている。これにより、第一半導体チップと第二半導体チップとを仮固定、本固定した後、第二半導体チップと第三半導体チップを仮固定、本固定する場合に比べ、電子装置の生産性を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、第一の工程で、被覆部１２５Ｂと、接合部１２１との界面に固相拡散層１０Ａを形成し、仮固定を行っている。この固相拡散層１０Ａによる接合がある程度の強度を有しているため、仮固定された第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を接合チャンバーまで搬送することができる。
このように第一の工程で接合部同士を接合しておくことで、第一の工程と第二の工程とを異なる雰囲気下で実施することができる。第一の工程を大気中で行い、第二の工程を真空下あるいは非酸化性ガス（不活性ガス、窒素ガス、あるいは還元性ガス）下で行うことができる。これにより、半導体チップ間の接合信頼性を向上させることができる。
なお、従来は、第一の工程の短時間の加熱で形成される固相拡散層１０Ａによる接合が搬送に耐えうる程度強固であることは知られていなかったため、複数の半導体チップをそれぞれ仮固定した後、接合チャンバーに搬送し、本固定を行うといった製法は想定できなかった。
【００２９】
さらに、本実施形態のように半導体チップ１１〜１３を３つ積層する場合に、半導体チップを積層するごとに、仮固定、本固定を行ってしまうと、下層の第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２には、本固定を行う際の熱が２回かかることとなってしまう。これにより、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２が熱による影響を大きく受けることとなる。
たとえば、半導体チップを積層するごとに、仮固定、本固定を行った場合には、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２が熱による影響を大きく受けるため、第三半導体チップ１３の接合部１２５と第二半導体チップ１２の接合部１２１との位置あわせが困難となったり、接合部同士がずれた状態で接合され、接合信頼性に劣るものとなる場合がある。
これに対し、本実施形態のように、第一半導体チップ１１〜第三半導体チップ１３を仮固定した後、第一半導体チップ１１〜第三半導体チップ１３を一度に本固定することで、下層の第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２への熱による影響を最小限にとどめることが可能となる。これにより、第三半導体チップ１３の接合部１２５と第二半導体チップ１２の接合部１２１とを確実に接合することができ、接合信頼性を高めることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、第二の工程を真空中あるいは、非酸化性ガス雰囲気下で行っている。加熱保持に長時間かかる第二の工程を真空中あるいは非酸化性ガス雰囲気下で行うことで、接合部１１１，１２１，１２５の酸化を抑制することができる。
さらには、本実施形態では、第一の工程および第二の工程において金属接合により接合部１１１，１２５同士、接合部１２１，１２５同士を接合している。特許文献２のようにフラックスを介して接合部同士を接合する場合には、接合力が非常に弱く、接合対象同士の位置ずれが生じやすいが、本実施形態では、金属接合を介して接合部１１１，１２５同士、接合部１２１，１２５同士を接合しているので、位置ずれの発生を防止できる。
さらに、本実施形態では、フラックスを使用しないため、フラックス洗浄等が必要なく、電子装置の製造に手間を要しない。
【００３１】
さらに、本実施形態では、接合部１２５の基部１２５Ａの先端面が略円弧を描くように湾曲している。これにより、基部１２５Ａの周縁部と、接合部１２５に接合される接合部１１１，１２１との間の間隔が広くなる。これにより、溶融した被覆部１２５Ｂを、基部１２５Ａの周縁部と、接合部１２５に接合される接合部１１１，１２１との間のスペースに収容することができる。そのため、溶融した被覆部１２５Ｂが絶縁膜１１３，１２３に付着したり、隣接する他の基部１２５Ａまではみ出したりすることを抑制することができる。
また、被覆部１２５Ｂの厚みを、基部１２５Ａの頂部において最も厚くすることで、仮固定時の加圧により被覆部１２５Ｂの大きな機械的変形を促し、被覆部１２５Ｂ表面の酸化膜や被覆部１２５Ｂ表面に形成される吸着物による層を破壊して、良好な固層拡散層１０Ａを形成することができる。
【００３２】
（第二実施形態）
図４を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
前記実施形態では、第二の工程において、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体を固定部材（プレスヒータＰ）により挟圧した状態で加熱保持していた。
これに対し、第二の工程において、本実施形態では、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の対向面間、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の対向面間にそれぞれ、固定部材としての樹脂Ｒを配置した状態で加熱保持を行う。
より詳細に説明すると、前記実施形態と同様の方法で第一の工程を実施する。他の点は第一実施形態と同様である。
次に、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の対向面間に、液状の樹脂Ｒを注入する。樹脂Ｒは、毛細管現象により、接合された接合部１１１，１２５と、接合された接合部１１１，１２５との間の隙間に充填される。このとき、樹脂Ｒは、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の対向面間の隙間を埋めることとなり、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の対向面に接触する。
同様の方法で、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の対向面間に、樹脂Ｒを注入する。樹脂Ｒは、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の対向面間の隙間を埋めることとなり、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の対向面に接触する。
ここで、樹脂Ｒは、アンダーフィル材であり、たとえば、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を含むものである。たとえば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂等があげられる。
その後、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３を含む積層体を加熱して、樹脂Ｒを硬化させる。樹脂Ｒの硬化温度は、たとえば、１５０℃程度であり、第一の工程における加熱保持温度、第二の工程における加熱保持温度よりも低く、第一半導体チップ１１，第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３に反り等が生じない温度となっている。
樹脂Ｒを硬化させることで、樹脂Ｒは、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２に接着し、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２を固定するとともに、対向面間の距離を一定距離に保持する固定部材としての役割を果たす。
同様に、樹脂Ｒを硬化させることで、樹脂Ｒは、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３に接着し、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を固定するとともに、対向面間の距離を一定距離に保持する固定部材としての役割を果たす。
【００３３】
その後、半導体チップ１１〜１３を含む積層体を加熱する。この積層体は、たとえば、べーク炉や、リフロー炉などに導入され、所定温度（たとえば、被覆部１２５Ｂの融点以上の温度）で加熱保持されることとなる。ここでは、前記実施形態のように積層体を挟圧する必要はない。
他の点は前記実施形態と同様である。
本実施形態では、第二の工程で加熱する際に、接合した第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の対向面間の距離、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の対向面間の距離が樹脂Ｒにより一定距離に維持される。樹脂Ｒは、第一半導体チップ１１および第二半導体チップ１２の各対向面、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３の各対向面に固着されているため、樹脂Ｒの固着力により、各半導体チップ１１〜１３に反りが生じることを抑制することができる。
以上のような本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
（第三実施形態）
図５を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、第一の工程において、第二半導体チップ１２の接合部１２５の周囲に絶縁層１４を設ける。この絶縁層１４は、第二半導体チップ１２の配線層１２６表面に直接接触するように設けられている。
絶縁層１４としてはたとえば、ポリイミド、エポキシ、カルド樹脂等の熱硬化性もしくは、熱可塑性樹脂を主成分として含むものがあげられる。
絶縁層１４を設ける方法としては、たとえば、第二半導体チップ１２の第一半導体チップ１１との対向面（すなわち、配線層１２６）上に絶縁層１４を構成する液状の樹脂を、スピンコート法等で塗布する。
その後、絶縁層１４を硬化させ、絶縁層１４のうち、接合部１２５を覆っている部分をエッチング等により除去する。
これにより、絶縁層１４から接合部１２５が露出することとなる。
【００３５】
また、絶縁層１４の形成方法としては、上記スピンコート法の他、フィルム状の樹脂をラミネートする方法を用いてもよい。
【００３６】
さらに、絶縁層１４が光硬化性樹脂を含む場合には、第二半導体チップ１２の配線層１２６上を、絶縁層１４を構成する液状の樹脂を、スピンコート法、ラミネート法等により被覆した後、所定のパターンのマスクをアライメントし、光を照射する。これにより、接合部１２５上を除いて絶縁層１４を形成することができる。
【００３７】
以上の工程は、半導体チップのダイシング前の状態であるウェハの状態で行うことにより、より高い生産性が得られる。
また、本実施形態では、接合部１２５に接して絶縁層１４が形成されているが、必ずしもその必要はなく、接合部１２５と、絶縁層１４との間に隙間が形成されていてもよい。
【００３８】
以上のようにして、絶縁層１４を設けた後、第一実施形態と同様に第一の工程の仮固定を実施する。
ここで、絶縁層１４の厚みは、接合部１２５の高さよりも低く、さらに、接合部１２５と接合部１１１の高さの合計よりも低い。そのため、第一の工程において、図５（Ｂ）に示すように、接合部１２５と接合部１１１とを当接した際に、第一半導体チップ１１の第二半導体チップ１２との対向面（ここでは、絶縁膜１１３）と、絶縁層１４との間に隙間Ｓが形成される。
同様の方法で、第三半導体チップ１３の接合部１２５の周囲にも絶縁層１４を設け、第三半導体チップ１３と、第二半導体チップ１２との仮固定を行う。
【００３９】
次に、図６に示すように、第一実施形態と同様の方法で第二の工程を実施する。この際、絶縁層１４と第一半導体チップ１１の絶縁膜１１３、絶縁層１４と第二半導体チップ１２の絶縁膜１２３とが接触するように第一半導体チップ１１、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を含む積層体を挟圧する。
第二の工程における加熱により、絶縁層１４が熱可塑性樹脂を含むような場合には、絶縁層１４が溶融した状態で、絶縁層１４が第一半導体チップ１１の絶縁膜１１３あるいは、第二半導体チップ１２の絶縁膜１２３に接触することとなる。そして、絶縁層１４が
第一半導体チップ１１の絶縁膜１１３あるいは、第二半導体チップ１２の絶縁膜１２３に接触した状態で、冷却され、絶縁層１４が硬化することとなる。
【００４０】
また、絶縁層１４が熱硬化性樹脂を含むような場合には、絶縁層１４が第一半導体チップ１１の絶縁膜１１３あるいは、第二半導体チップ１２の絶縁膜１２３に接触した状態で、絶縁層１４が本硬化することとなる。
以上により、接合部１２５と接合部１１１との本固定と、接合部１２５と接合部１２１との本固定と、接合部１２５，１１１，１２１周囲の絶縁層１４による封止とが同時に行われることとなる。
なお、本実施形態では、第二の工程は真空中で行われる。
以上により、電子装置が完成する。
【００４１】
このような本実施形態によれば第一実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態によれば、第二の工程において、接合部１２５と接合部１１１との本固定と、接合部１２５と接合部１２１との本固定と、接合部１２５，１１１，１２１周囲の絶縁層１４による封止とが同時に行われることとなる。そのため、接合部の本固定と、絶縁層による封止とを別工程により行う場合に比べ、電子装置の生産性を向上させることができる。
【００４２】
また、大気中で実施される第一の工程で、絶縁層１４と、この絶縁層１４に対向する半導体チップ１１，１２との間に隙間Ｓを形成しておき、真空中で実施される第二の工程で、前記隙間Ｓを塞ぐように、絶縁層１４と対向する半導体チップ１１，１２とを接触させている。
このようにすることで、隙間Ｓ中の空気を排出することができ、絶縁層１４が半導体チップ１１，１２に当接する際に空気が入ってしまうことを防止できる。これにより絶縁層１４中にボイドが形成されてしまうことを防止できる。
【００４３】
なお、本実施形態では、絶縁層１４を熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を含むものであるとしたが、これに限らず、たとえば、シリコン酸化膜、窒化膜等の無機絶縁膜であってもよい。この場合には、絶縁層１４に親水化処理等の表面処理を施すことで、第二の工程において、絶縁層が第一半導体チップ表面の絶縁膜に接着しやすくなる。
【００４４】
（第四実施形態）
図７〜１０を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
本実施形態では、半導体パッケージの製造方法について説明する。
はじめに、図７（Ａ）に示すように、支持体４１を用意する。支持体４１としては、耐熱性が高く熱膨張係数が半導体チップに近いものが好ましく、たとえば、Ｓｉウェハ、ガラス、セラミックス等の材料から構成される基板があげられる。
次に、図７（Ｂ）に示すように支持体４１上に配線体（第一電子部品）４２を形成する。配線体４２としては、たとえば、絶縁層と配線層とが交互に積層されたビルドアップ層である。
この配線体４２は厚みが薄いものとなっている。配線層は、たとえば、Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ等の金属で構成され、絶縁層は耐熱性の高い樹脂、たとえば、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ等で構成されることが好ましい。また、絶縁層としてエポキシ樹脂を使用してもよい。
配線体４２の形成方法としては、特に限定されず、セミアディティブ法、フルアディティブ法、サブトラクティブ法等が使用できる。
配線体４２表面には、金属製の接合部４２１が設けられている。
【００４５】
次に、図７（Ｃ）に示すように、支持体４１および配線体４２を加熱ステージＴ上に設置する。そして、配線体４２上に第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３を前記第一実施形態の第一の工程と同様の方法で仮固定する。
本実施形態では、第二半導体チップ１２は複数積層され、第二半導体チップ１２の最上部に第三半導体チップ１３が配置される。
また、本実施形態では、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体を複数、たとえば２つ、配線体４２の表面上において隣接するように配置する。
【００４６】
次に、図示しない接合チャンバー内に、支持体４１と、配線体４２と、この配線体４２表面上に設けられた第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる複数の積層体とを配置する。
そして、図８に示すように、第一実施形態の第二の工程と同様の方法で、配線体４２と、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる２つの積層体とをプレスヒータＰにより、挟圧する。これにより、本固定が行われることとなる。
このとき、プレスヒータＰにより、支持体４１と、配線体４２と、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる複数の積層体とが挟圧され、配線体４２、複数の第二半導体チップ１２、第三半導体チップ１３の位置関係が同時に固定されることとなる。
【００４７】
次に、図９に示すように、接合部の周囲にアンダーフィルＵを充填する。具体的には配線体４２と第二半導体チップ１２との間の隙間、第二半導体チップ１２間の隙間、第二半導体チップ１２と第三半導体チップ１３との間の隙間にアンダーフィルＵを充填する。
その後、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体を樹脂Ｒ２で封止する。
次に、支持体４１を除去し、配線体４２の裏面を露出させる。図１０に示すように、この配線体４２の裏面に半導体チップ４３や、半田ボールＢ等を設け、さらに、ダイシングすることで、半導体パッケージ４０を得ることができる。
【００４８】
このような本実施形態によれば第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態では、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体を複数、配線体４２上に積層した後、配線体４２と、第二半導体チップ１２および第三半導体チップ１３からなる積層体とを挟圧しているので、半導体パッケージ４０の生産性を向上させることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、熱膨張係数が半導体チップに近い支持体４１上に配線体４２を設けた状態で、第一の工程、第二の工程を実施している。
このように、熱膨張係数が半導体チップに近い支持体４１上に配線体４２を設けた状態で加熱を行うことで、半導体チップと支持体４１との熱膨張係数の違いによる配線体４２での反りの発生を抑制することができる。
また、支持体４１の熱膨張係数と、半導体チップとの熱膨張係数差を小さくすることで、接合不具合等を確実に抑制できる。
【００５０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記各実施形態では、第一の工程で電子部品を３つ以上積層し、仮固定し、電子部品が３つ以上積層した電子装置を製造したが、これに限らず、電子部品２つのみが積層された電子装置を製造してもよい。
たとえば、図１１に示すように、一対の半導体ウェハ５１を接合し、電子装置を製造してもよい。
この半導体ウェハ５１は、複数の半導体チップが一体的に形成された状態のものであり、半導体基板５１１と、半導体基板５１１上に設けられた接合部５１２とを有する。この接合部５１２は、前記各実施形態の接合部１１１，１２１，１２５のいずれかと同様のものであることが好ましい。
図１１（Ａ）に示すように、前記各実施形態と同様の方法で第一の工程を実施し、一対の半導体ウェハを仮固定する。
その後、図１１（Ｂ）に示すように、第一実施形態と同様の方法で、プレスヒータＰにより一対の半導体ウェハ５１を固定し、加熱保持して第二の工程を実施する。
【００５１】
また、前記各実施形態では、基部１２５Ａとこの基部１２５Ａを被覆する半田層である被覆部１２５Ｂとを有する接合部１２５と、接合部１１１，１２１等を接合していたが、これに限られるものではない。たとえば、接合部１２５を２層構成とせず、接合部１１１，１２１と同様の単層構成としてもよい。接合部１２５を接合部１１１，１２１と同様、金等を含むものとしてもよい。
さらに、前記各実施形態では、第一の工程にて、接合部同士を金属接合する際に、加熱を行ったが、加熱しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図２】電子装置の製造工程を示す図である。
【図３】電子装置の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第三実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第四実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の第四実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図９】本発明の第四実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図１０】本発明の第四実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の変形例にかかる電子装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ    隙間
１０Ａ    固相拡散層
１０Ｂ    合金層
１１    第一半導体チップ
１２    第二半導体チップ
１３    第三半導体チップ
１４    絶縁層
４０    半導体パッケージ
４１    支持体
４２    配線体
４３    半導体チップ
５１    半導体ウェハ
１１１    接合部
１１２    半導体基板
１１３    絶縁膜
１１４    貫通ビア
１２１    接合部
１２２    半導体基板
１２３    絶縁膜
１２４    貫通ビア
１２５    接合部
１２５Ａ    基部
１２５Ｂ    被覆部
１２６    配線層
１３２    半導体基板
４２１    接合部
５１１    半導体基板
５１２    接合部
Ｂ    半田ボール
Ｈ    搭載ヘッド
Ｐ    プレスヒータ
Ｒ    樹脂
Ｒ２    樹脂
Ｔ    加熱ステージ
Ｕ    アンダーフィル
【図１】
0005159273.tif 000002
【図２】
0005159273.tif 000003
【図３】
0005159273.tif 000004
【図４】
0005159273.tif 000005
【図５】
0005159273.tif 000006
【図６】
0005159273.tif 000007
【図７】
0005159273.tif 000008
【図８】
0005159273.tif 000009
【図９】
0005159273.tif 000010
【図１０】
0005159273.tif 000011
【図１１】
0005159273.tif 000012