(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる外形の半導体チップよりなるチップ積層体へのアンダーフィル材の充填回数を１回にすることで、製造工程を簡略化可能であり、かつ配線基板とチップ積層体との間の電気的接続信頼性を向上可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】積層実装された第１乃至第３の半導体チップ３７よりなり、第３の半導体チップ３７の第４のバンプ電極５９を外部接続端子とするチップ積層体１５を形成する工程と、テープ基材の一面に配置された接着層に、第４のバンプ電極５９が配置された第３の半導体チップ３７の一面が接触するように、接着層を介して、テープ基材にチップ積層体１５を貼り付け、その後、チップ積層体１５の側壁にアンダーフィル材１７を供給することで、第１乃至第３の半導体チップ間の隙間をアンダーフィル材１７で充填する工程と、チップ積層体１５から接着層及びテープ基材を除去する工程と、を含む。【選択図】図１
2013168577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に配置された第１のバンプ電極を有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップと同じ大きさとされ、一面に配置された第２のバンプ電極、及び他面に配置された第３のバンプ電極を有する第２の半導体チップと、前記第１及び第２の半導体チップよりも外形が小さく、かつ一面に配置された第４のバンプ電極、及び他面に配置された第５のバンプ電極を有する第３の半導体チップと、を準備する工程と、
前記第１のバンプ電極と前記第３のバンプ電極とを電気的に接続すると共に、前記第２のバンプ電極と前記第５のバンプ電極とを電気的に接続するように、積層実装された第１乃至第３の半導体チップよりなるチップ積層体を形成する工程と、
テープ基材の一面に配置された接着層と前記第３の半導体チップの一面とが接触するように、前記接着層を介して、前記テープ基材に前記チップ積層体を貼り付け、その後、前記チップ積層体に半硬化状態とされたアンダーフィル材を供給することで、前記第１乃至第３の半導体チップ間の隙間を前記アンダーフィル材で充填する工程と、
前記チップ積層体から前記接着層及び前記テープ基材を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１乃至第３の半導体チップ間の隙間を前記アンダーフィル材で充填する工程では、前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとの隙間を前記アンダーフィル材で充填する際、前記接着層と前記第２の半導体チップとの隙間を前記アンダーフィル材で充填することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記接着層及び前記テープ基材を除去する工程の前に、前記アンダーフィル材を完全に硬化させることで、完全に硬化した前記アンダーフィル材よりなる第１の封止樹脂を形成する工程を有し、
前記接着層及び前記テープ基材を除去する工程では、前記接着層の接着力を低下させた後、水平方向に前記テープ基材、前記接着層、及び前記チップ積層体を移動させながら、途中で前記テープ基材及び前記接着層を鉛直方向に移動させることで、前記接着層から前記チップ積層体を剥離させることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記接着層は、前記アンダーフィル材に対する濡れ性が悪いことを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の半導体チップは、前記第２及び第３の半導体チップよりも厚さが厚いことを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記チップ積層体を形成する工程では、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に、複数の前記第２の半導体チップを積層実装することを特徴とする請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
一面に配置された接続パッド、及び他面に配置されたランドを有する配線基板を準備する工程と、
前記接続パッドと前記第４のバンプ電極とを電気的に接続することで、前記第１の封止樹脂が形成された前記チップ積層体を前記配線基板に実装する工程と、
を有することを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
一面に配置された接続パッド、及び他面に配置されたランドを有する配線基板を準備する工程と、
一面に配置された第６のバンプ電極、及び他面に配置された第７のバンプ電極を有する第４の半導体チップを準備する工程と、
前記接続パッドと前記第６のバンプ電極とを電気的に接続することで、前記第４の半導体チップを前記配線基板に実装する工程と、
前記第４の半導体チップを前記配線基板に実装後、前記第４のバンプ電極と前記第７のバンプ電極とを電気的に接続するように、前記第１の封止樹脂が形成された前記チップ積層体を前記第４の半導体チップに実装する工程と、
を有することを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の半導体チップを積層実装してチップ積層体を形成し、次いで、チップ積層体を構成するチップ間に、毛細管現象によりアンダーフィル材を充填し、その後、アンダーフィル材が形成されたチップ積層体を配線基板に実装したＣｏＣ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｃｈｉｐ）型の半導体装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体装置の製造方法により、チップサイズの異なる複数の半導体チップが積層されたチップ積層体を用いて半導体装置を製造する場合、毛細管現象を用いたアンダーフィル材の充填を１回行うだけでは、複数の半導体チップ間の隙間を充填できない。
このため、複数回に分けてアンダーフィル材を充填することになるため、半導体装置の製造工程が煩雑になってしまう。
【０００５】
具体的には、チップ積層体にアンダーフィル材を充填する工程において、配線基板の接続パッドと電気的に接続されるバンプ電極を有し、かつ他の半導体チップよりも外形サイズの小さい半導体チップが最上層に配置された場合、他の半導体チップ間をアンダーフィル材で充填する第１工程と、最上層に配置された半導体チップと該半導体チップの直下に配置された他の半導体チップとの隙間をアンダーフィル材で充填する第２工程と、が必要となる。つまり、この場合、２回に分けてアンダーフィル材を充填する必要がある。
【０００６】
また、最上層に配置された半導体チップが薄板化（厚さが５０μｍ以下）されている場合、該半導体チップの厚さが非常に薄いため、上記第２工程時において、最上層の半導体チップ上にアンダーフィル材が乗り上げて、バンプ電極にアンダーフィル材が付着する恐れがあった。
このように、バンプ電極にアンダーフィル材が付着すると、チップ積層体を配線基板の接続パッドに実装した際、チップ積層体と配線基板との間の電気的接続信頼性が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、一面に配置された第１のバンプ電極を有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップと同じ大きさとされ、一面に配置された第２のバンプ電極、及び他面に配置された第３のバンプ電極を有する第２の半導体チップと、前記第１及び第２の半導体チップよりも外形が小さく、かつ一面に配置された第４のバンプ電極、及び他面に配置された第５のバンプ電極を有する第３の半導体チップと、を準備する工程と、前記第１のバンプ電極と前記第３のバンプ電極とを電気的に接続すると共に、前記第２のバンプ電極と前記第５のバンプ電極とを電気的に接続するように、積層実装された第１乃至第３の半導体チップよりなるチップ積層体を形成する工程と、テープ基材の一面に配置された接着層と前記第３の半導体チップの一面とが接触するように、前記接着層を介して、前記テープ基材に前記チップ積層体を貼り付け、その後、前記チップ積層体に半硬化状態とされたアンダーフィル材を供給することで、前記第１乃至第３の半導体チップ間の隙間を前記アンダーフィル材で充填する工程と、前記チップ積層体から前記接着層及び前記テープ基材を除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、第１及び第２の半導体チップよりも外形の小さい第３の半導体チップの一面が接着層と接触するように、接着層を介して、テープ基材にチップ積層体を貼り付けることにより、チップ積層体に供給されたアンダーフィル材が毛細管現象により流動可能な隙間を第２の半導体チップと接着層との間に形成することが可能となる。
【０００９】
これにより、第２の半導体チップと接着層との隙間を介して、第２の半導体チップと第３の半導体チップとの隙間（言い換えれば、外形サイズの異なる半導体チップが積層されることで形成された隙間）に、毛細管現象によりアンダーフィル材を充填することが可能となる。
【００１０】
したがって、従来、２回必要であったアンダーフィル材の充填回数が１回でよいため、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
また、１回のアンダーフィル材の充填でよいため、アンダーフィル材充填工程におけるチップ積層体への熱的負荷を軽減できる。
【００１１】
また、第３の半導体チップの一面が接着層と接触するように、接着層を介して、テープ基材にチップ積層体を貼り付けることにより、第４のバンプ電極が接着層に埋設されるため、第１乃至第３の半導体チップ間の隙間にアンダーフィル材を充填した際、チップ積層体の外部接続端子として機能する第４のバンプ電極にアンダーフィル材が付着することがなくなる。
これにより、配線基板にアンダーフィル材が形成されたチップ積層体を実装した際、配線基板とチップ積層体との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【００１２】
また、接着層を介して、テープ基材にチップ積層体を貼り付けることにより、第３の半導体チップの一面にアンダーフィル材が付着することがなくなるため、接合部でのアンダーフィル材の噛み込みがなくなるため、配線基板とチップ積層体とを良好に接続できる。
【００１３】
なお、最上層に配置された第１の半導体チップの他面に、アンダーフィル材が乗り上げたとしてもなんら問題とならない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その３）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その４）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その５）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その６）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その７）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その８）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その９）である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１０）である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１１）である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１２）である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１３）である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１４）である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１５）である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１６）である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図（その１７）である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施の形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図１に示すＸ方向は、第１乃至第３の半導体基板３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７の一面３５ａ，３６ａ−１，３６ａ−２，３６ａ−３，３７ａと平行な面方向を示しており、Ｙ方向は、Ｘ方向に対して直交する方向を示している。
図１では、第１の実施の形態の半導体装置１０の一例として、ＣｏＣ型半導体装置を例に挙げて以下の説明を行う
【００１７】
図１を参照するに、第１の実施の形態の半導体装置１０は、配線基板１１と、外部接続端子１２と、ワイヤバンプ１３と、チップ積層体１５と、第１の封止樹脂１６と、接着部材１９と、第２の封止樹脂２１と、を有する。
配線基板１１は、基板本体２３と、接続パッド２４と、配線２５と、ランド２６と、貫通電極２８と、第１のソルダーレジスト２９と、第２のソルダーレジスト３１と、を有する。
【００１８】
基板本体２３は、矩形とされた絶縁基板である。基板本体２３としては、例えば、ガラスエポキシ基板を用いることができる。
接続パッド２４は、基板本体２３の一面２３ａ（配線基板１１の一面）に設けられている。接続パッド２４は、基板本体２３の一面２３ａの中央部に配置されている。接続パッド２４は、ワイヤバンプ１３が配置されるバンプ形成面２４ａを有する。
【００１９】
配線２５は、基板本体２３の一面２３ａに設けられている。配線２５は、接続パッド２４と一体に構成されている。これにより、配線２５は、接続パッド２４と電気的に接続されている。配線２５は、再配線として機能する。
ランド２６は、基板本体２３の他面２３ｂに設けられている。ランド２６は、外部接続端子１２が搭載される端子搭載面２６ａを有する。
【００２０】
貫通電極２８は、配線２５とランド２６との間に位置する基板本体２３を貫通するように設けられている。貫通電極２８は、一端が配線２５と接続されており、他端がランド２６と接続されている。これにより、貫通電極２８は、接続パッド２４とランド２６とを電気的に接続している。
【００２１】
第１のソルダーレジスト２９は、バンプ形成面２４ａを露出し、かつ配線２５の一部を覆うように、基板本体２３の一面２３ａに設けられている。
第２のソルダーレジスト３１は、端子搭載面２６ａを露出するように、基板本体２３の他面２３ｂに設けられている。
【００２２】
外部接続端子１２は、ランド２６の端子搭載面２６ａに搭載されている。外部接続端子１２としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
ワイヤバンプ１３は、接続パッド２４のバンプ形成面２４ａに設けられている。ワイヤバンプ１３の材料としては、例えば、ＡｕやＣｕ等を用いることができる。
【００２３】
チップ積層体１５は、１つの第１の半導体チップ３５と、第２の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３と、１つの第３の半導体チップ３７と、を有する。
【００２４】
第１の半導体チップ３５は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、最上層に配置される半導体チップである。
第１の半導体チップ３５は、矩形の薄板化（例えば、厚さが１００μｍ程度）された半導体チップであり、半導体基板４１と、回路素子層４２と、第１のバンプ電極４４（表面バンプ電極）と、を有する。
【００２５】
第１の半導体チップ３５としては、例えば、メモリ用半導体チップを用いることができる。第１の実施の形態では、第１の半導体チップ３５としてメモリ用半導体チップを用いた場合を例に挙げて以下の説明を行う。
半導体基板４１は、矩形とされた基板である。半導体基板４１としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
回路素子層４２は、半導体基板４１の表面４１ａに設けられている。回路素子層４２は、多層配線構造とされており、メモリ用回路素子（図示せず）を有する。
【００２６】
第１のバンプ電極４４は、第１の半導体チップ３５の一面３５ａ（回路素子層４２の表面４２ａ）に設けられている。第１のバンプ電極４４は、第１の半導体チップ３５の一面３５ａの中央部に配置されている。第１のバンプ電極４４は、回路素子層４２に設けられたメモリ用回路素子（図示せず）と電気的に接続されている。
【００２７】
第１の半導体チップ３５の他面３５ｂ（半導体基板４１の裏面４１ｂ）は、バンプ電極（裏面バンプ電極）が配置されていない平坦な面とされている。
第１の半導体チップ３５は、第１のバンプ電極４４が配置された第１の半導体チップ３５の一面３５ａが基板本体２３の一面２３ａと対向するように、配線基板１１の上方に配置されている。
【００２８】
上記説明したように、第１の半導体チップ３５には、裏面バンプ電極及び貫通電極が形成されていない。このため、第１の半導体チップ３５の厚さを、後述する貫通電極５２，６３を有した第２及び第３の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３，３７よりも厚くすることが可能である。
具体的には、第２及び第３の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３，３７の厚さが５０μｍの場合、第１の半導体チップ３５の厚さは、例えば、１００μｍとすることができる。
【００２９】
このように、配線基板１１にチップ積層体１５が実装された状態において、配線基板１１から最も離間した位置に配置された第１の半導体チップ３５の厚さを厚くすることで、チップ積層体１５の実装後に行われる加熱に起因した応力を低減することが可能となるので、チップ積層体１５の破損を抑制できる。
【００３０】
第２の半導体チップ３６−１は、矩形とされており、第１の半導体チップ３５よりも薄板化された半導体チップ（例えば、厚さが５０μｍ以下）である。第２の半導体チップ３６−１は、Ｘ方向の大きさ（外形サイズ）が第１の半導体チップ３５と同じ大きさとされている。
第２の半導体チップ３６−１としては、例えば、メモリ用半導体チップを用いることができる。第１の実施の形態では、第２の半導体チップ３６−１としてメモリ用半導体チップを用いた場合を例に挙げて以下の説明を行う。
【００３１】
第２の半導体チップ３６−１は、第１の半導体チップ３５に設けられた半導体基板４１及び第１のバンプ電極４４の替わりに、半導体基板４６、第２のバンプ電極４８（表面バンプ電極）、第３のバンプ電極５１（裏面バンプ電極）、及び貫通電極５２を設けたこと以外は、第１の半導体チップ３５と同様に構成される。
半導体基板４６は、半導体基板４１よりも厚さが薄いこと以外は、半導体基板４１と同様に構成される。回路素子層４２は、半導体基板４６の表面４６ａに設けられている。
【００３２】
第２のバンプ電極４８は、第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１（回路素子層４２の表面４２ａ）に設けられている。第２のバンプ電極４８は、第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１の中央部に、第３のバンプ電極５１と対向するように配置されている。言い換えれば、第２のバンプ電極４８は、第３のバンプ電極５１と同じレイアウトで配置されている。
【００３３】
第３のバンプ電極５１は、第２の半導体チップ３６−１の他面３６ｂ−１（半導体基板４６の裏面４６ｂ）に設けられている。第２のバンプ電極４８は、第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１の中央部に、第１のバンプ電極４４と対向するように配置されている。言い換えれば、第３のバンプ電極５１は、第１のバンプ電極４４と同じレイアウトで配置されている。
【００３４】
貫通電極５２は、第２のバンプ電極４８と第３のバンプ電極５１との間に位置する半導体基板４６及び回路素子層４２を貫通するように設けられている。貫通電極５２は、一端が第２のバンプ電極４８と接続されており、他端が第３のバンプ電極５１と接続されている。これにより、貫通電極５２は、第２のバンプ電極４８と第３のバンプ電極５１とを電気的に接続している。
【００３５】
第２の半導体チップ３６−１は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、第２の半導体チップ３６−１の他面３６ｂ−１（半導体基板４６の裏面４６ｂ）が第１の半導体チップ３５の一面３５ａと対向するように、最上層に配置された第１の半導体チップ３５の直下に配置されている。
【００３６】
第２の半導体チップ３６−１の第３のバンプ電極５１は、第１の半導体チップ３５の第１のバンプ電極４４と接合（電気的に接続）されている。これにより、第２の半導体チップ３６−１は、第１の半導体チップ３５に対してフリップチップ接続されている。
【００３７】
第２の半導体チップ３６−２，３６−３は、第２の半導体チップ３６−１と同様な構成とされている。
第２の半導体チップ３６−２は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、第２の半導体チップ３６−２の他面３６ｂ−２（半導体基板４６の裏面４６ｂ）が第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１と対向するように、第２の半導体チップ３６−１の直下に配置されている。
【００３８】
第２の半導体チップ３６−２の第３のバンプ電極５１は、第２の半導体チップ３６−１の第２のバンプ電極４８と接合（電気的に接続）されている。これにより、第２の半導体チップ３６−２は、第２の半導体チップ３６−１に対してフリップチップ接続されている。
【００３９】
第２の半導体チップ３６−３は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、第２の半導体チップ３６−３の他面３６ｂ−３（半導体基板４６の裏面４６ｂ）が第２の半導体チップ３６−２の一面３６ａ−２と対向するように、第２の半導体チップ３６−２の直下に配置されている。
【００４０】
第２の半導体チップ３６−３の第３のバンプ電極５１は、第２の半導体チップ３６−２の第２のバンプ電極４８と接合（電気的に接続）されている。これにより、第２の半導体チップ３６−３は、第２の半導体チップ３６−２に対してフリップチップ接続されている。
【００４１】
第３の半導体チップ３７は、矩形とされており、第１の半導体チップ３５よりも薄板化された半導体チップ（例えば、厚さが５０μｍ以下）である。第３の半導体チップ３７は、Ｘ方向の大きさ（外形サイズ）が第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりも小さい半導体チップである。
第３の半導体チップ３７としては、例えば、インターフェイス（ＩＦ）用半導体チップを用いることができる。第１の実施の形態では、第３の半導体チップ３７としてインターフェイス用半導体チップを用いた場合を例に挙げて以下の説明を行う。
【００４２】
第３の半導体チップ３７は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、最下層に配置される半導体チップである。
第３の半導体チップ３７は、矩形の薄板化（例えば、厚さが５０μｍ以下）された半導体チップであり、半導体基板５６と、回路素子層５７と、第４のバンプ電極５９（表面バンプ電極）と、第５のバンプ電極６２（裏面バンプ電極）と、貫通電極６３と、を有する。
【００４３】
半導体基板５６は、矩形とされた基板である。半導体基板５６は、Ｘ方向の大きさ（外形サイズ）が半導体基板４１，４６よりも小さい基板である。半導体基板５６としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。
回路素子層５７は、半導体基板５６の表面５６ａに設けられている。回路素子層５７は、多層配線構造とされており、インターフェイス用回路素子（図示せず）を有する。
【００４４】
第３の半導体チップ３７は、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された状態において、第３の半導体チップ３７の他面３７ｂ（半導体基板５６の裏面５６ｂ）が第２の半導体チップ３６−３の一面３６ａ−３と対向するように、第２の半導体チップ３６−３の直下に配置されている。
【００４５】
第３の半導体チップ３７は、第２の半導体チップ３６−３の中央部に配置されている。第３の半導体チップ３７の周囲に位置する領域のうち、第２の半導体チップ３６−３の一面３６ａ−３と対向する部分には、第３の半導体チップ３７が実装されない非チップ実装領域Ａが形成されている。
【００４６】
第４のバンプ電極５９は、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ（回路素子層５７の表面５７ａ）に設けられている。第４のバンプ電極５９は、配線基板１１に設けられた接続パッド２４と対向するように、第３の半導体チップ３７の一面３７ａに配置されている。第４のバンプ電極５９は、チップ積層体１５の外部接続端子として機能する電極である。
第４のバンプ電極５９は、ワイヤバンプ１３を介して、接続パッド２４と電気的に接続されている。これにより、チップ積層体１５は、配線基板１１に対してフリップチップ実装されている。
【００４７】
第５のバンプ電極６２は、第３の半導体チップ３７の他面３７ｂ（半導体基板５６の裏面５６ｂ）に設けられている。第５のバンプ電極６２は、第２の半導体チップ３６−３の第２のバンプ電極４８と対向するように配置されている。言い換えれば、第５のバンプ電極６２は、第２の半導体チップ３６−３の第２のバンプ電極４８と同じレイアウトで配置されている。
第５のバンプ電極６２は、第２の半導体チップ３６−３の第２のバンプ電極４８と接合（電気的に接続）されている。これにより、第３の半導体チップ３７は、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３と電気的に接続されている。
【００４８】
貫通電極６３は、第５のバンプ電極６２と対向する半導体基板５６及び回路素子層５７を貫通するように設けられている。貫通電極５２は、一端が第５のバンプ電極６２と接続されている。また、貫通電極６３は、図示していない配線（再配線）を介して、第４のバンプ電極５９と電気的に接続されている。
【００４９】
第１の封止樹脂１６は、完全に硬化したアンダーフィル材１７により構成されている。第１の封止樹脂１６は、第１の半導体チップ３５と第２の半導体チップ３６−１との隙間、第２の半導体チップ３６−１と第２の半導体チップ３６−２との隙間、第２の半導体チップ３６−２と第２の半導体チップ３６−３との隙間、及び第２の半導体チップ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間を充填するように設けられている。
【００５０】
また、第１の封止樹脂１６は、非チップ実装領域Ａにも設けられている。非チップ実装領域Ａに配置された第１の封止樹脂１６は、第３の半導体チップ３７の側壁を覆うと共に、非チップ実装領域Ａに位置する第２の半導体チップ３６−３の一面３６ａ−３を覆うように配置されている。
第１の封止樹脂１６の下端面１６ａは、平坦な面とされており、第３の半導体チップ３７の一面３７ａに対して略面一とされている。
【００５１】
接着部材１９は、配線基板１１と第３の半導体チップ３７との隙間、及び配線基板１１と第１の封止樹脂１６の下端面１６ａとの隙間を充填するように配置されており、第４のバンプ電極５９、ワイヤバンプ１３、及び接続パッド２４を封止している。
接着部材１９としては、例えば、ＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）を用いることができる。
【００５２】
第２の封止樹脂２１は、チップ積層体１５、第１の封止樹脂１６、及び接着部材１９を封止するように、第１のソルダーレジスト２９の上面２９ａに設けられている。第２の封止樹脂２１は、平坦な上面２１ａを有する。第２の封止樹脂２１としては、例えば、モールド樹脂を用いることができる。
【００５３】
第１の実施の形態の半導体装置によれば、第３の半導体チップ３７の周囲に位置する非チップ実装領域Ａに第１の封止樹脂１６を設けると共に、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ及び第１の封止樹脂１６の下端面１６ａと配線基板１１との隙間を充填するように接着部材１９を設けることにより、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ側において、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５と接着部材１９との接着面積が増加する。
これにより、チップ積層体１５に外力が印加された際、第４のバンプ電極５９に印加される応力を低減可能となるため、チップ積層体１５と配線基板１１との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【００５４】
図２〜図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。図２〜図１８において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５５】
図２〜図１８を参照して、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
始めに、図２に示す工程では、一面３５ａに配置された第１のバンプ電極４４、及びバンプ電極の配置されていない他面３５ｂを有する第１の半導体チップ３５と、第１の半導体チップ３５と同じ大きさとされ、一面３６ａ−１に配置された第２のバンプ電極４８、及び他面３６ｂ−１に配置された第３のバンプ電極５１を有する第２の半導体チップ３６−１と、第１の半導体チップ３５と同じ大きさとされ、一面３６ａ−２に配置された第２のバンプ電極４８、及び他面３６ｂ−２に配置された第３のバンプ電極５１を有する第２の半導体チップ３６−２と、第１の半導体チップ３５と同じ大きさとされ、一面３６ａ−３に配置された第２のバンプ電極４８、及び他面３６ｂ−３に配置された第３のバンプ電極５１を有する第２の半導体チップ３６−３と、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりも外形が小さく、かつ一面３７ａに配置された第４のバンプ電極５９、及び他面３７ｂに配置された第５のバンプ電極６２を有する第３の半導体チップ３７と、を準備する。
【００５６】
第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７は、薄板化された半導体チップである。
第１の実施の形態では、図２に示す工程において、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３としてメモリ用半導体チップを準備すると共に、第３の半導体チップ３７としてインターフェイス用半導体チップを準備した場合を例に挙げて以下の説明を行う。
【００５７】
また、図２に示す工程では、図１に示すように、チップ積層体１５が配線基板１１に実装された際、最上層（言い換えれば、配線基板１１から最も離間した位置）に配置される第１の半導体チップ３５の厚さを第２及び第３の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３，３７よりも厚くするとよい。
具体的には、第２及び第３の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３，３７の厚さが５０μｍの場合、第１の半導体チップ３５の厚さは、例えば、１００μｍとすることができる。
【００５８】
このように、配線基板１１にチップ積層体１５が実装された状態において、配線基板１１から最も離間した位置に配置された第１の半導体チップ３５の厚さを厚くすることで、チップ積層体１５の実装後に行われる加熱に起因した応力を低減することが可能となるので、チップ積層体１５の破損を抑制できる。
【００５９】
次いで、図３に示す工程では、ボンディング装置のステージ６６の上面６６ａと第１の半導体チップ３５の他面３５ｂ（平坦な面）とが接触するように、ステージ６６上に第１の半導体チップ３５を配置し、その後、ステージ６６に設けられ、図示していない真空装置と接続された吸着孔６７により、第１の半導体チップ３５を吸着する。
このように、ステージ６６により第１の半導体チップ３５を吸着する際、平坦な面とされた第１の半導体チップ３５の他面３５ｂを吸着することにより、良好な状態で第１の半導体チップ３５を吸着できる。
【００６０】
この段階では、複数の第１のバンプ電極４４が形成された第１の半導体チップ３５の一面３５ａが上面側となる。
また、ステージ６６は、ヒーター（図示せず）を有しており、該ヒーターで第１の半導体チップ３５が所定の温度（例えば、１００℃）となるように加熱される。
【００６１】
次いで、図４に示す工程では、ボンディング装置７１を構成するボンディングツール７２の吸着面７２aに、第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１側（具体的には、複数の第２のバンプ電極４８）を接触させる。
その後、図示していない真空装置と接続され、かつ吸着面７２ａから露出された吸着孔７４により、ボンディングツール７２の吸着面７２ａに、第２の半導体チップ３６−１の一面３６ａ−１側を吸着させる。また、ボンディングツール７２は、ヒーター（図示せず）を有しており、該ヒーターで第２の半導体チップ３６−１が所定の温度（例えば、３００℃）となるように加熱する。
【００６２】
次いで、第１のバンプ電極４４と第３のバンプ電極５１とが対向するようにボンディングツール７２を移動させることで、第１の半導体チップ３５上に第２の半導体チップ３６−１を配置する。
その後、ボンディングツール７２により、第１の半導体チップ３５に対して第２の半導体チップ３６−１を押圧することで、第１のバンプ電極４４と第３のバンプ電極５１とを電気的に接続（接合）する。これにより、第１の半導体チップ３５上に第２の半導体チップ３６−１がフリップチップ実装される。
【００６３】
次いで、図５に示す工程では、図４に示す工程と同様な手法により、第２の半導体チップ３６−１上に第２の半導体チップ３６−２を積層させて、第２の半導体チップ３６−２の第３のバンプ電極５１と第２の半導体チップ３６−１の第２のバンプ電極４８とを電気的に接続（接合）する。
これにより、第２の半導体チップ３６−１上に第２の半導体チップ３６−２がフリップチップ実装される。
【００６４】
次いで、図４に示す工程と同様な手法により、第２の半導体チップ３６−２上に第２の半導体チップ３６−３を積層させて、第２の半導体チップ３６−３の第３のバンプ電極５１と第２の半導体チップ３６−２の第２のバンプ電極４８とを電気的に接続（接合）する。
これにより、第２の半導体チップ３６−２上に第２の半導体チップ３６−３がフリップチップ実装される。
【００６５】
次いで、図４に示す工程と同様な手法により、第２の半導体チップ３６−３の中央部上に第３の半導体チップ３７を積層させて、第３の半導体チップ３７の第５のバンプ電極６２と第２の半導体チップ３６−３の第２のバンプ電極４８とを電気的に接続（接合）する。
これにより、第２の半導体チップ３６−３上に第３の半導体チップ３７がフリップチップ実装され、積層実装された第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７よりなるチップ積層体１５が形成される。
【００６６】
また、第３の半導体チップ３７は、第２の半導体チップ３６−３よりもＸ方向の外形サイズが小さいため、第１の半導体チップ３７の周囲には、第２の半導体チップ３６−３の一面３６ａ−３と対向する非チップ実装領域Ａ（第３の半導体チップ３７が実装されない領域）が形成される。
【００６７】
次いで、図６に示す工程では、図５に示すボンディング装置７１からチップ積層体１５を取り出し、その後、上下反転させる。
次いで、テープ基材７６の一面７６ａに配置された接着層７７と第３の半導体チップ３７の一面３７ａとが接触するように、接着層７７を介して、テープ基材７６にチップ積層体１５を貼り付ける。これにより、第３の半導体チップ３７の一面３７ａに設けられた複数の第４のバンプ電極５９が接着層７７に埋設される。
【００６８】
なお、図６では、複数のチップ積層体１５を図示することが困難なため、１つのチップ積層体１５のみ図示したが、実際には、接着層７７を介して、複数のチップ積層体１５がテープ基材７６に貼り付けられている。
【００６９】
次いで、図７に示す工程では、チップ積層体１５の側壁にディスペンサー７９から半硬化状態とされたアンダーフィル材１７（図１に示す第１の封止樹脂１６の母材）を供給することで、毛細管現象により第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７間の隙間をアンダーフィル材１７で充填する。
【００７０】
このように、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりもＸ方向の外形の小さい第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するようにチップ積層体１５を貼り付けることにより、第２の半導体チップ３６−３と接着層７７との間に、毛細管現象により、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７が流動可能な隙間を形成することが可能となる。
【００７１】
これにより、チップ積層体１５の側壁にディスペンサー７９から半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、第２の半導体チップ３６−３と接着層７７との隙間を介して、第２の半導体チップ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間（言い換えれば、外形サイズの異なる半導体チップが積層されることで形成された隙間）に、毛細管現象によりアンダーフィル材１７を充填することが可能となる。
【００７２】
したがって、従来、２回必要であったアンダーフィル材１７の充填回数を１回にすることが可能となるので、半導体装置１０の製造工程を簡略化できる。
また、１回のアンダーフィル材１７の充填でよいため、アンダーフィル材充填工程におけるチップ積層体１５への熱的負荷を軽減できる。
【００７３】
また、接着層７７に複数の第４のバンプ電極５９が埋設された状態で、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、チップ積層体１５の外部接続端子として機能する第４のバンプ電極５９にアンダーフィル材１７が付着することがなくなる。
【００７４】
これにより、後述する図１４に示す工程において、配線基板１１に第１の封止樹脂１６（完全に硬化したアンダーフィル材１７）が形成されたチップ積層体１５を実装した際、配線基板１１とチップ積層体１５との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【００７５】
また、第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するようにチップ積層体１５を貼り付けた後、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、第３の半導体チップ３７の一面３７ａにアンダーフィル材１７が付着することがなくなるため、第４のバンプ電極５９とワイヤバンプ１３との接合部でのアンダーフィル材１７の噛み込みがなくなるため、配線基板１１とチップ積層体１５とを良好に接続できる。
【００７６】
なお、図７に示すように、最上層に配置された第１の半導体チップ３５の他面３５ｂに、アンダーフィル材１７が乗り上げたとしても、第１の半導体チップ３５の他面３５ｂにはバンプ電極が形成されていないため、なんら問題とならない。
【００７７】
また、図７に示す工程では、第２の半導体チッ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間を半硬化状態のアンダーフィル材１７で充填する際、接着層７７と第２の半導体チップ３６−３との隙間をアンダーフィル材１７が流動し、第２の半導体チッ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間がアンダーフィル材１７で充填されると、接着層７７と第２の半導体チップ３６−３との隙間にもアンダーフィル材１７が充填される。このため、非チップ実装領域Ａにもアンダーフィル材１７が形成される。
【００７８】
このように、第３の半導体チップ３７の周囲に位置する非チップ実装領域Ａに第１の封止樹脂１６の母材となるアンダーフィル材１７を形成することにより、後述する図１４に示す工程において、配線基板１１に第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を実装した際、第３の半導体チップ３７と配線基板１１との隙間だけでなく、第１の封止樹脂１６の下端面１６ａと配線基板１１との隙間にも接着部材１９を形成することが可能となる。
【００７９】
これにより、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ側において、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５と接着部材１９との間の接着面積が増加するため、配線基板１１にチップ積層体１５を実装後にチップ積層体１５に外力が印加された際、第４のバンプ電極５９に印加される応力を低減することが可能となるので、チップ積層体１５と配線基板１１との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【００８０】
また、接着層７７としては、アンダーフィル材１７に対する濡れ性が悪いものを用いるとよい。接着層７７としては、例えば、紫外線硬化型の接着層を用いることができる。
このように、アンダーフィル材１７に対する濡れ性が悪い接着層７７を用いることにより、接着層７７上におけるアンダーフィル材１７の拡がりを抑制可能となるため、第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７間の隙間にアンダーフィル材１７を効率良く充填できる。
【００８１】
なお、図７に示す工程では、接着層７７を介して、テープ基材７６に貼り付けられた全てのチップ積層体１５に対してアンダーフィル材１７を充填する。
【００８２】
次いで、図８に示す工程では、図７に示す構造体（具体的には、テープ基材７６、接着層７７、チップ積層体１５、及び半硬化状態とされたアンダーフィル材１７よりなる構造体）をベーク炉８２内で加熱することで、アンダーフィル材１７を完全に硬化させる。
これにより、チップ積層体１５に、完全に硬化したアンダーフィル材１７よりなる第１の封止樹脂１６が形成される。
【００８３】
次いで、図９に示す工程では、図８に示すベーク炉８２内に収容された構造体８３（具体的には、テープ基材７６、接着層７７、チップ積層体１５、及び第１の封止樹脂１６よりなる構造体）を取り出し、その後、接着層７７に紫外線を照射することで、接着層７７の接着力を低下させる。
【００８４】
ここで、図９を参照して、接着層７７の接着力が低下した構造体８３が設置されるチップ積層体剥離装置８５の構成について説明する。
チップ積層体剥離装置８５は、第１のステージ８６と、第２のステージ８７と、テープ基材回収部８８と、ローラ８９と、図示していないテープ基材送り手段と、を有する。
【００８５】
第１のステージ８６は、平坦かつ、チップ積層体１５が貼り付けられたテープ基材７６が載置される基材載置面８６ａ（上面）を有する。
第２のステージ８７は、接着層７７から剥離されたチップ積層体１５を回収するチップ積層体回収面８７ａ（上面）を有する。チップ積層体回収面８７ａは、平坦な面とされており、基材載置面８６ａ上に配置された構造体８３を構成する接着層７７の上面７７ａに対して面一となるように配置されている。
【００８６】
テープ基材回収部８８は、第１のステージ８６と第２のステージ８７との間に設けられている。テープ基材回収部８８は、ローラ８９及びチップ積層体１５が除去され、かつＣ方向（鉛直方向）に移動する接着層７７及びテープ基材７６を回収するための部分である。
ローラ８９は、第１のステージ８６上をＢ方向（水平方向）に移動するテープ基材７６の移動方向をＣ方向に転換するための部材である。
テープ基材送り手段（図示せず）は、テープ基材７６をＢ方向及びＣ方向に移動させるためのものである。
【００８７】
次いで、上記説明したチップ積層体剥離装置８５に、接着層７７の接着力が低下した構造体８３を設置する。
具体的には、テープ基材７６のうち、チップ積層体１５が貼り付けられた部分を基材載置面８６ａに載置すると共に、チップ積層体１５が貼り付けられていない部分を、ローラ８９を介して、Ｃ方向に方向転換し、テープ基材回収部８８に配置されたテープ基材７６の端をテープ基材送り手段（図示せず）と接続させる。これにより、チップ積層体剥離装置８５への構造体８３の設置が完了する。この段階では、テープ基材７６は静止しており、テープ基材７７をＢ方向及びＣ方向に移動させていない。
【００８８】
次いで、図１０に示す工程では、チップ積層体１５から接着層７７及びテープ基材７６を除去する。
具体的には、図９に示す状態からテープ基材７７をＢ方向に移動させて、基材載置面８６ａ上をテープ基材７７と共に、チップ積層体１５を移動させる。その後、ローラ８９上をチップ積層体１５が通過すると、テープ基材７６及び接着層７７はＣ方向に回収され、Ｂ方向に移動するチップ積層体１５は接着力が低下した接着層７７から水平方向（Ｂ方向）に剥離される。そして、剥離されたチップ積層体１５は、第２のステージ８７のチップ積層体回収面８７ａに移動する。
【００８９】
つまり、図１０に示す工程では、貫通電極５２，６３を有することで、Ｙ方向（第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７の積層方向）の外力に弱いチップ積層体１５を水平方向に移動させることで、接着層７７から第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を剥離させる。
【００９０】
このように、接着層７７の接着力を低下させた後、水平方向（Ｂ方向）にテープ基材７６及びチップ積層体１５を移動させながら、途中でテープ基材７６及び接着層７７を鉛直方向（Ｃ方向）に移動させて、接着層７７から第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を剥離させることにより、Ｙ方向の外力がチップ積層体１５に印加されにくくなるため、チップ積層体１５の破損を防止できる。
【００９１】
次いで、図１１に示す工程では、図１０に示す第２のステージ８７のチップ積層体回収面８７ａに移動した第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を回収する。
なお、図１１では、第１の封止樹脂１６が形成された複数のチップ積層体１５を図示することが困難なため、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を１つのみ図示したが、実際には、図１１に示す工程では、第１の封止樹脂１６が形成された複数のチップ積層体１５が回収される。
【００９２】
次いで、図１２に示す工程では、周知の手法により、複数の配線基板１１が連結された配線母基板９５を形成する。
ここで、図１２を参照して、配線母基板９５の構成について説明する。
配線母基板９５は、複数の配線基板形成領域Ｅ、及び複数の配線基板形成領域Ｅを区画するダイシングラインＤを有する絶縁基材９６を有する。複数の配線基板形成領域Ｅには、それぞれ図１で説明した配線基板１１が形成されている。
【００９３】
絶縁基材９６は、ダイシングラインＤにおいて切断されることで、複数の基板本体２３（配線基板１１の構成要素のうちの１つ）となる。よって、絶縁基材９６の一面９６ａは、基板本体２３の一面２３ａと一致し、絶縁基材９６の他面９６ｂは、基板本体２３の他面２３ｂと一致している。
【００９４】
次いで、配線母基板９５を形成後、ワイヤボンディング装置（図示せず）を用いて、配線母基板９５に形成された複数の接続パッド２４のバンプ形成面２４ａに、ワイヤバンプ１３を形成する。
具体的には、ワイヤバンプ１３（凸形状のバンプ）は、例えば、金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）等よりなるワイヤの先端を溶融して先端にボールを形成し、次いで、該ボールが形成されたワイヤを接続パッド２４のバンプ形成面２４ａに超音波熱圧着し、その後、ワイヤの後端を引き切ることで形成する。
【００９５】
次いで、図１３に示す工程では、配線基板形成領域Ｅに形成された複数の接続パッド２４及びワイヤバンプ１３を覆う接着部材１９を形成する。具体的には、例えば、ディスペンサー９８から接着部材１９の母材となるＮＣＰ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）を供給することで、接着部材１９を形成する。なお、接着部材１９は、全ての配線基板形成領域Ｅに対して形成する。
【００９６】
次いで、図１４に示す工程では、ボンディングツール１０１の吸着面１０１ａにより、図１１に示すチップ積層体１５を構成する第１の半導体チップ３５の他面３５ｂを吸着し、ボンディングツール１０１に設けられたヒーター（図示せず）により、チップ積層体１５を所定の温度（例えば、３００℃）に加熱する。
【００９７】
次いで、ボンディングツール１０１を移動させることで、ワイヤバンプ１３と第４のバンプ電極５９とを対向させ、その後、接着部材１９を介して、配線基板１１に対して第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を押圧することで、ワイヤバンプ１３と第４のバンプ電極５９とを電気的に接続（接合）させる。
これにより、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５が配線基板１１に対してフリップチップ実装される。
【００９８】
また、接着部材１９を介して、配線基板１１に対して第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を押圧することで、接着部材１９が横方向に拡がるため、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ及び第１の封止樹脂１６の下端面１６ａと配線基板１１との隙間が接着部材１９により充填される。
【００９９】
ここで、図１４に示す工程で使用するボンディングツール１０１の構成について説明する。図１４を参照するに、ボンディングツール１０１は、吸着面１０１ａと、吸着孔１０３と、溝部１０４と、を有する。
吸着面１０１ａは、平坦な面とされており、ボンディングツール１０１がチップ積層体１５を吸着した際、第１の半導体チップ３５の他面３５ｂと接触する。
吸着孔１０３は、吸着面１０１ａから露出されており、図示していない真空装置と接続させている。
【０１００】
溝部１０４は、ボンディングツール１０１がチップ積層体１５を吸着した際、第１の半導体チップ３５の他面３５ｂに乗り上げた第１の封止樹脂１６とボンディングツール１０１とが接触することを防止するための溝状の凹部である。
【０１０１】
このように、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を吸着するボンディングツール１０１に、第１の半導体チップ３５の他面３５ｂに乗り上げた第１の封止樹脂１６とボンディングツール１０１とが接触することを防止する溝部１０４を設けることにより、ボンディングツール１０１の吸着面１０１ａに対してチップ積層体１５が傾いた状態で吸着されることがなくなる。
【０１０２】
これにより、チップ積層体１５を配線基板１１に実装する際、配線基板１１に対してチップ積層体１５が傾斜した状態で押圧されることがなくなるため、第４のバンプ電極５９とワイヤバンプ１０３とを良好に接合できる。
【０１０３】
次いで、図１５に示す工程では、図１４に示す工程と同様な手法により、全ての配線基板１１に対して第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５をフリップチップ実装する。
【０１０４】
次いで、図１６に示す工程では、配線母基板９５に実装された複数のチップ積層体１５及び第１の封止樹脂１６を一括封止し、かつ上面２１ａが平坦な面とされた第２の封止樹脂２１を形成する。第２の封止樹脂２１としては、例えば、モールド樹脂を用いることができる。
【０１０５】
この場合、以下の方法により、第２の封止樹脂２１を形成する。始めに、上型と下型からなる成型金型（図示せず）に内設されたキャビティ内に、図１２に示す構造体を収容する。その後、成型金型に設けられたゲート部（図示せず）からキャビティ内に加熱溶融されたエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（第２の封止樹脂２１の母材）を注入する。
【０１０６】
これにより、配線母基板９５に実装された複数のチップ積層体１５及び第１の封止樹脂１６が熱硬化性樹脂で覆われる。その後、所定の温度（例えば、１８０℃）で熱硬化性樹脂をキュアすることにより、完全に硬化した熱硬化性樹脂よりなる第２の封止樹脂２１が形成される。
【０１０７】
このとき、チップ積層体１５を構成する第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７間の隙間には、予め第１の封止樹脂１６が充填されているため、第２の封止樹脂２１の形成工程において、第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７間でのボイドの発生を抑制できる。
【０１０８】
次いで、図１７に示す工程では、配線基板１１に形成されたランド２６の端子搭載面２６ａに、外部接続端子１３を搭載する。外部接続端子１３としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
この場合、図１６に示す構造体を上下反転させた後、複数のはんだボール（外部接続端子１３）を吸着保持可能な吸着孔（図示せず）を備えたマウントツール１０７により、ランド２６の端子搭載面２６ａにはんだボール（外部接続端子１３）を搭載する。
【０１０９】
このとき、外部接続端子１３は、全ての配線基板１１に設けられたランド２６の端子搭載面２６ａに搭載する。これにより、複数の配線基板形成領域Ｅに半導体装置１０が形成された構造体が製造される。この段階では、複数の半導体装置１０は連結されており、個片化されていない。
【０１１０】
次いで、図１８に示す工程では、図１７に示す構造体（具体的には、複数の半導体装置１０が連結された構造体）を構成する第２の封止樹脂２１の上面２１ａにダイシングテープ１０８を貼り付け、その後、ダイシングブレード１１１により、ダイシングラインＤに沿って、図１７に示す構造体を切断することで、複数の半導体装置１０を個片化する。
【０１１１】
その後、図１８に示すダイシングテープ１０８から個片化された複数の半導体装置１０をピックアップすることで、図１に示す第１の実施の形態の半導体装置１０が複数製造される。
【０１１２】
第１の実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりもＸ方向の外形の小さい第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するようにチップ積層体１５を貼り付けることにより、第２の半導体チップ３６−３と接着層７７との間に、毛細管現象により、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７が流動可能な隙間を形成することが可能となる。
【０１１３】
これにより、チップ積層体１５の側壁にディスペンサー７９から半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、第２の半導体チップ３６−３と接着層７７との隙間を介して、第２の半導体チップ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間（言い換えれば、外形サイズの異なる半導体チップが積層されることで形成された隙間）に、毛細管現象によりアンダーフィル材１７を充填することが可能となる。
【０１１４】
したがって、従来、２回必要であったアンダーフィル材１７の充填回数を１回にすることが可能となるので、半導体装置１０の製造工程を簡略化できる。
また、１回のアンダーフィル材１７の充填でよいため、アンダーフィル材充填工程におけるチップ積層体１５への熱的負荷を軽減できる。
【０１１５】
また、接着層７７に複数の第４のバンプ電極５９が埋設された状態で、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、チップ積層体１５の外部接続端子として機能する第４のバンプ電極５９にアンダーフィル材１７が付着することがなくなる。
【０１１６】
これにより、配線基板１１に第１の封止樹脂１６（完全に硬化したアンダーフィル材１７）が形成されたチップ積層体１５を実装した際、配線基板１１とチップ積層体１５との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【０１１７】
また、第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するようにチップ積層体１５を貼り付けた後、半硬化状態とされたアンダーフィル材１７を供給することで、第３の半導体チップ３７の一面３７ａにアンダーフィル材１７が付着することがなくなるため、第４のバンプ電極５９とワイヤバンプ１３との接合部でのアンダーフィル材１７の噛み込みがなくなるため、配線基板１１とチップ積層体１５とを良好に接続できる。
【０１１８】
なお、最上層に配置された第１の半導体チップ３５の他面３５ｂに、アンダーフィル材１７が乗り上げたとしても、第１の半導体チップ３５の他面３５ｂにはバンプ電極が形成されていないため、なんら問題とならない。
【０１１９】
（第２の実施の形態）
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図１９において、第１の実施の形態の半導体装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【０１２０】
図１９を参照するに、第２の実施の形態の半導体装置１１５は、第１の実施の形態の半導体装置１０に設けられた配線基板１１の替わりに配線基板１１６を設けると共に、さらに第４の半導体チップ１１８及び第３の封止樹脂１１９を設けたこと以外は、半導体装置１０と同様に構成される。
【０１２１】
配線基板１１６は、第１の実施の形態で説明した配線基板１１に設けられた接続パッド２４の配設位置を変更したこと以外は、配線基板１１と同様に構成される。
接続パッド２４は、第４の半導体チップ１１８に設けられた第７のバンプ電極１２６と対向するように、基板本体２３の一面２３ａに配置されている。
【０１２２】
第４の半導体チップ１１８は、配線基板１１６とチップ積層体１５との間に配置されている。第４の半導体チップ１１８は、矩形とされており、薄板化された半導体チップ（例えば、厚さが５０μｍ以下）である。第４の半導体チップ１１８は、Ｘ方向の大きさ（外形サイズ）が第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりも大きい半導体チップである。
【０１２３】
第４の半導体チップ１１８は、第１乃至第３の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３，３７とは異なる機能を有する。第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３がメモリ用半導体チップで、かつ第３の半導体チップ３７がインターフェイス用半導体チップである場合、第４の半導体チップ１１８としては、例えば、ロジック用半導体チップを用いることができる。
第２の実施の形態では、第４の半導体チップ１１８としてロジック用半導体チップを用いた場合を例に挙げて以下の説明を行う。
【０１２４】
第４の半導体チップ１１８は、半導体基板１２１と、回路素子層１２２と、第６のバンプ電極１２５と、第７のバンプ電極１２６と、貫通電極１２８と、を有する。
半導体基板１２１は、Ｘ方向の外形サイズが第１の実施の形態で説明した半導体基板４６よりも大きいこと以外は、半導体基板４６と同様に構成される。
回路素子層１２２は、半導体基板１２１の表面１２１ａに設けられている。回路素子層１２２は、多層配線構造体とされており、ロジック用回路素子（図示せず）を有する。
【０１２５】
第６のバンプ電極１２５は、第４の半導体チップ１１８の一面１１８ａ（回路素子層１２２の表面１２２ａ）に複数設けられている。複数の第６のバンプ電極１２５は、配線基板１１に設けられた接続パッド２４と対向するように配置されている。
複数の第６のバンプ電極１２５のうち、第４の半導体チップ１１８の一面１１８ａの中央に配置された一部の第６のバンプ電極１２５は、第７のバンプ電極１２６と対向するように配置されている。
【０１２６】
第６のバンプ電極１２５は、ワイヤバンプ１３と接合（電気的に接続）されている。これにより、第６のバンプ電極１２５は、ワイヤバンプ１３を介して、配線基板１１の接続パッド２４と電気的に接続されている。
つまり、第４の半導体チップ１１８は、配線基板１１の接続パッド２４に対してフリップチップ実装されている。
【０１２７】
第７のバンプ電極１２６は、第４の半導体チップ１１８の他面１１８ｂ（半導体基板１２１の裏面１２１ｂ）の中央部に設けられている。第７のバンプ電極１２６は、チップ積層体１５を構成する第３の半導体チップ３７に設けられた第４のバンプ電極５９と対向するように配置されている。
【０１２８】
貫通電極１２８は、第６のバンプ電極１２５と第７のバンプ電極１２６との間に位置する半導体基板１２１及び回路素子層１２２を貫通するように設けられている。貫通電極１２８は、一端が第６のバンプ電極１２５と接続されており、他端が第７のバンプ電極１２６と接続されている。これにより、貫通電極１２８は、第６のバンプ電極１２５と第７のバンプ電極１２６とを電気的に接続している。
【０１２９】
第３の封止樹脂１１９は、配線基板１１と第４の半導体チップ１１８との隙間を充填するように設けられている。これにより、第３の封止樹脂１１９は、配線基板１１と第４の半導体チップ１１８との接合部を封止している。
【０１３０】
第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５は、第４の半導体チップ１１８上に配置されている。チップ積層体１５を構成する第４のバンプ電極５９は、第４の半導体チップ１１８の第７のバンプ電極１２６と接合（電気的に接続）されている。
これにより、チップ積層体１５は、第４の半導体チップ１１８に対してフリップチップ実装されると共に、第４の半導体チップ１１８を介して、配線基板１１と電気的に接続されている。
【０１３１】
接着部材１９は、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ及び第１の封止樹脂１６の下端面１６ａと第４の半導体チップ１１８との間の隙間を充填するように配置されている。
第２の封止樹脂２１は、チップ積層体１５、第１の封止樹脂１６、接着部材１９、第４の半導体チップ１１８、及び第３の封止樹脂１１９を封止するように、第１のソルダーレジスト２９の上面２９ａに設けられている。
【０１３２】
このように、配線基板１１と第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５との間に、配線基板１１及びチップ積層体１５と電気的に接続された第４の半導体チップ１１８を有する第２の実施の形態の半導体装置１１５は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様な効果を得ることができる。
【０１３３】
具体的には、第３の半導体チップ３７の周囲に位置する非チップ実装領域Ａに第１の封止樹脂１６を設けると共に、第３の半導体チップ３７及び第１の封止樹脂１６の下端面１６ａと第４の半導体チップ１１８との隙間を充填するように接着部材１９を設けることにより、第３の半導体チップ３７の一面３７ａ側において、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５と接着部材１９との間の接着面積が増加する。
【０１３４】
これにより、チップ積層体１５に外力が印加された際、第４のバンプ電極５９に印加される応力を低減可能となるので、チップ積層体１５と第４の半導体チップ１１８との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【０１３５】
次に、主に、図１９を参照して、第２の実施の形態の半導体装置１１５の製造方法について説明する。
始めに、第１の実施の形態で説明した図２〜図１１に示す工程の処理を行うことで、図１１に示す第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５を形成する。
次いで、第１の実施の形態で説明した図１２に示す工程と同様な手法により、図１９に示す配線基板１１６が複数連結された配線母基板を準備し、その後、該配線母基板に形成された全ての接続パッド２４のバンプ形成面２４ａに、ワイヤバンプ１３を形成する。
【０１３６】
次いで、第１の実施の形態で説明した図１３に示す工程と同様な手法により、配線基板１１６に形成された複数のバンプ１３及び接続パッド２４を覆う半硬化状態とされたアンダーフィル材（第３の封止樹脂１１９の母材）を形成する。
次いで、該アンダーフィル材を介して、第６のバンプ電極１２５とワイヤバンプ１３とを電気的に接続（接合）させる。これにより、配線基板１１に対して第４の半導体チップ１１８がフリップチップ接続されると共に、配線基板１１と第４の半導体チップ１１８との隙間を充填し、かつ完全に硬化したアンダーフィル材よりなる第３の封止樹脂１１９が形成される。
【０１３７】
次いで、第１の実施の形態で説明した図１３に示す工程と同様な処理を行うことで、第４の半導体チップ１１８の他面１１８ｂに、複数の第７のバンプ電極１２６を覆う接着部材１９を形成する。
その後、第１の実施の形態で説明した図１４及び図１５に示す工程と同様な処理を行うことで、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５の第４のバンプ電極５９と第４の半導体チップ１１８の第７のバンプ電極１２８とを電気的に接続（接合）させる。
これにより、第４の半導体チップ１１８に対して、第１の封止樹脂１６が形成されたチップ積層体１５がフリップチップ実装される。
【０１３８】
次いで、第１の実施の形態で説明した図１６〜図１８に示す工程と同様な処理を行うことで、ダイシングテープ１０８（図１８参照）上に個片化された複数の半導体装置１１５を形成する。
その後、ダイシングテープ１０８から個片化された複数の半導体装置１１５をピックアップすることで、図１９に示す第２の実施の形態の半導体装置１１５が複数製造される。
【０１３９】
第２の実施の形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
具体的には、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３よりもＸ方向の外形の小さい第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するように、チップ積層体１５を貼り付けることにより、チップ積層体１５の側壁に供給された半硬化状態のアンダーフィル材１７を、毛細管現象により、第２の半導体チップ３６−３と接着層７７との隙間を介して、第２の半導体チップ３６−３と第３の半導体チップ３７との隙間に充填することが可能となる。
【０１４０】
したがって、従来、２回必要であったアンダーフィル材１７の充填回数を１回にすることが可能となるので、半導体装置１１５の製造工程を簡略化できる。
また、１回のアンダーフィル材１７の充填でよいため、アンダーフィル材充填工程におけるチップ積層体１５への熱的負荷を軽減できる。
【０１４１】
また、第３の半導体チップ３７の一面３７ａが接着層７７と接触するように、接着層７７を介して、テープ基材７６にチップ積層体１５を貼り付けた後、アンダーフィル材１７を形成することにより、チップ積層体１５の外部接続端子として機能する第４のバンプ電極５９、及び第３の半導体チップ３７の一面３７ａにアンダーフィル材１７が付着することがなくなる。
【０１４２】
これにより、第４の半導体チップ１１８に、第１の封止樹脂１６（完全に硬化したアンダーフィル材１７）が形成されたチップ積層体１５を実装した際、第４の半導体チップ１１８とチップ積層体１５との間の電気的接続信頼性を向上できる。
【０１４３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１４４】
例えば、第１及び第２の実施の形態では、チップ積層体１５を構成する第２の半導体チップ３６−１，３６−２，３６−３を３つ積層させた場合を例に挙げて説明したが、チップ積層体１５を構成する第２の半導体チップの数は、これに限定されない。
つまり、チップ積層体１５を構成する第２の半導体チップの数は、１つ或いは２つでもよいし、４つ以上でもよい。
【０１４５】
また、第１及び第２の実施の形態では、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３の一例として、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３の中央部に第１乃至第３のバンプ電極４４，４８，５１を配置した場合を例に挙げて説明したが、第１乃至第３のバンプ電極４４，４８，５１の配設位置はこれに限定されない。
例えば、第１及び第２の半導体チップ３５，３６−１，３６−２，３６−３の外周部に第１乃至第３のバンプ電極４４，４８，５１を配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、半導体装置の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０，１１５…半導体装置、１１，１１６…配線基板、１２…外部接続端子、１３…ワイヤバンプ、１５…チップ積層体、１６…第１の封止樹脂、１６ａ…下端面、１７…アンダーフィル材、１９…接着部材、２１…第２の封止樹脂、２１ａ，２９ａ，６６ａ，７７ａ…上面、２３…基板本体、２３ａ，３５ａ，３６ａ−１，３６ａ−２，３６ａ−３，３７ａ，７６ａ，１１８ａ…一面、２３ｂ，３５ｂ，３６ｂ−１，３６ｂ−２，３６ｂ−３，３７ｂ，１１８ｂ…他面、２４…接続パッド、２４ａ…バンプ形成面、２５…配線、２６…ランド、２６ａ…端子搭載面、２８…貫通電極、２９…第１のソルダーレジスト、３１…第２のソルダーレジスト、３５…第１の半導体チップ、３６−１，３６−２，３６−３…第２の半導体チップ、３７…第２の半導体チップ、４１，４６，５６，１２１…半導体基板、４１ａ，４２ａ，４６ａ，５６ａ，５７ａ，１２１ａ，１２２ａ，１２１ｂ…表面、４１ｂ，４６ｂ，５６ｂ…裏面、４２，５７，１２２…回路素子層、４４…第１のバンプ電極、４８…第２のバンプ電極、５１…第３のバンプ電極、５２，６３，１２８…貫通電極、５９…第４のバンプ電極、６２…第５のバンプ電極、６６…ステージ、６７，７４，１０３…吸着孔、７１…ボンディング装置、７２，１０１…ボンディングツール、７２ａ，１０１ａ…吸着面、７６…テープ基材、７７…接着層、７９，９８…ディスペンサー、８２…ベーク炉、８３…構造体、８５…チップ積層体剥離装置、８６…第１のステージ、８６ａ…基材載置面、８７…第２のステージ、８７ａ…チップ積層体回収面、８８…テープ基材回収部、８９…ローラ、９５…配線母基板、９６…絶縁基材、１０４…溝部、１０７…マウントツール、１０８…ダイシングテープ、１１８…第４の半導体チップ、１１９…第３の封止樹脂、１２５…第６のバンプ電極、１２６…第７のバンプ電極、Ａ…非チップ実装領域、Ｂ，Ｃ…方向、Ｄ…ダイシングライン、Ｅ…配線基板形成領域
【図１】
2013168577.tif 000003
【図２】
2013168577.tif 000004
【図３】
2013168577.tif 000005
【図４】
2013168577.tif 000006
【図５】
2013168577.tif 000007
【図６】
2013168577.tif 000008
【図７】
2013168577.tif 000009
【図８】
2013168577.tif 000010
【図９】
2013168577.tif 000011
【図１０】
2013168577.tif 000012
【図１１】
2013168577.tif 000013
【図１２】
2013168577.tif 000014
【図１３】
2013168577.tif 000015
【図１４】
2013168577.tif 000016
【図１５】
2013168577.tif 000017
【図１６】
2013168577.tif 000018
【図１７】
2013168577.tif 000019
【図１８】
2013168577.tif 000020
【図１９】
2013168577.tif 000021