(57)【要約】【課題】  ベース板上にＣＳＰと呼ばれる半導体構成体が設けられた半導体装置において、ベース板と半導体構成体の半導体基板との接合の信頼性を向上する。【解決手段】  シリコン基板からなるベース板１の上面には半導体構成体２のシリコン基板３の下面が直接固着されている。この場合、ベース板１と半導体構成体３のシリコン基板３との熱膨張係数が同一であり、温度サイクル試験を行なっても、ベース板１と半導体構成体２のシリコン基板３との接合の信頼性を向上することができる。なお、半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面に設けられた絶縁層２１は熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層２３を備えているので、絶縁層２１を形成した後に、何らかのトラブルが発生したら、加熱することにより、絶縁層２１を比較的容易に剥離することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板からなるベース板と、前記ベース板の上面に直接固着され、前記ベース板を構成する半導体基板と同一の材料からなる半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面に設けられた絶縁層と、前記半導体構成体および前記絶縁層上に設けられた上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜上に前記半導体構成体の外部接続用電極に接続されて設けられた上層配線とを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体の半導体基板は半導体基板からなる前記ベース板の上面に原子間接合により接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記ベース板および前記半導体構成体の半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなる方形枠状の第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の内面、下面および上面に設けられた熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記第１の絶縁層は熱硬化性ポリイミド系樹脂からなり、前記第２の絶縁層は熱可塑性ポリイミド系樹脂からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記外部接続用電極としての柱状電極を有するものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記上層配線の接続パッド部上に柱状電極が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の発明において、前記上層配線の接続パッドを除く部分を覆うオーバーコート膜を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発明において、前記上層配線の接続パッド上に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
半導体ウエハの上面に、各々が前記半導体ウエハと同一の材料からなる半導体基板および該半導体基板上に設けられた封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体の前記半導体基板の下面を原子間接合により固着する工程と、
前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、
前記上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、
前記半導体構成体間における前記半導体ウエハ、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
半導体ウエハを準備する工程と、
それぞれ、封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体形成体が、前記半導体ウエハと同一の材料からなる一枚の半導体基板上に離間して形成された半導体構成体集合体を準備する工程と、
前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に原子間接合により固着する工程と、
各前記半導体構成体形成体間の前記半導体基板を除去し、封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を得る工程と、
前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、
前記上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、
前記半導体構成体間における前記半導体ウエハ、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の発明において、半導体構成体集合体は、前記半導体構成体形成体の離間部に封止膜を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発明において、前記半導体構成体形成体の離間部の前記封止膜を、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に固着した後、除去する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の発明において、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に固着する前における半導体構成体集合体は、離間部に封止膜を有していないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の発明において、前記半導体ウエハと、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板とは、サイズが同一であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１２または１３に記載の発明において、前記半導体ウエハおよび前記半導体構成体の半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の発明において、前記半導体ウエハの上面に前記半導体構成体のシリコン基板の下面を直接固着する工程は、室温の真空中において、前記半導体ウエハの上面および前記半導体構成体のシリコン基板の下面を、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射することにより、スパッタエッチングし、次いで、前記半導体ウエハの上面に前記半導体構成体のシリコン基板の下面を重ね合わせて接合する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１２または１３に記載の発明において、前記絶縁層を形成する工程は、前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に、硬化状態の熱硬化性樹脂からなる格子状の第１の絶縁層および前記第１の絶縁層の下面および上面に設けられた熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層形成用層からなる格子状の絶縁層形成用シートを配置し、加熱加圧板を用いて加熱加圧することにより、前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に、格子状の第１の絶縁層の表面に熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層が形成された構造の絶縁層を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の発明において、前記第１の絶縁層は熱硬化性ポリイミド系樹脂からなり、前記第２の絶縁層形成用層は熱可塑性ポリイミド系樹脂からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体構成体のシリコン基板を該半導体構成体よりもサイズの大きいベース板上に直接固着したものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体構成体の周囲におけるベース板上には絶縁層が設けられている。半導体構成体および絶縁層上には上層絶縁膜が設けられている。上層絶縁膜上には上層配線が設けられている。上層配線の接続パッド部上には半田ボールが設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１６９３６号公報
【０００４】
上記従来の半導体装置の製造方法では、まず、プリプレグ材からなるベース板形成用シートを用意する。この場合、ベース板形成用シートを構成するプリプレグ材中のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂は半硬化状態となっている。そして、ベース板形成用シートの上面に半導体構成体のシリコン基板の下面を仮圧着（仮固着）する。
【０００５】
次に、半導体構成体の周囲におけるベース板の上面に、スクリーン印刷法等により液状のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂を塗布することにより、絶縁層形成用層を形成する。次に、半導体構成体および絶縁層形成用層の上面にビルドアップ材からなる上層絶縁膜形成用シートを配置する。この場合、上層絶縁膜形成用シートを構成するビルドアップ材中のエポキシ系樹脂等からなる熱硬化性樹脂は半硬化状態となっている。
【０００６】
次に、一対の加熱加圧板を用いて上下からベース板形成用シート、絶縁層形成用層および上層絶縁膜形成用シートを熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度で加熱加圧する。すると、ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂が硬化することにより、ベース板が形成され、且つ、ベース板の上面に半導体構成体のシリコン基板の下面が直接固着される。また、半導体構成体の周囲におけるベース板の上面に絶縁層が形成され、半導体構成体および絶縁層の上面に上層絶縁膜が形成される。以下の工程は省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、半導体構成体のシリコン基板とベース板を構成するプリプレグ材との熱膨張係数（シリコン基板で３×１０-5／℃、ガラス布基材エボキシ樹脂基板で３．０×１０-6／℃）が約１桁異なるため、温度サイクル試験を行なうと、ベース板と半導体構成体のシリコン基板との界面の負荷が大きくなり、当該界面における接合の信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、ベース板と半導体構成体の半導体基板との接合の信頼性を向上することができる半導体装置およ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】
【０００９】
請求項１に記載の発明に係る半導体装置は、半導体基板からなるベース板と、前記ベース板の上面に直接固着され、前記ベース板を構成する半導体基板と同一の材料からなる半導体基板および該半導体基板上に設けられた複数の外部接続用電極を有する半導体構成体と、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面に設けられた絶縁層と、前記半導体構成体および前記絶縁層上に設けられた上層絶縁膜と、前記上層絶縁膜上に前記半導体構成体の外部接続用電極に接続されて設けられた上層配線とを具備することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体の半導体基板は半導体基板からなる前記ベース板の上面に原子間接合により接合されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記ベース板および前記半導体構成体の半導体基板はシリコン基板であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなる方形枠状の第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の内面、下面および上面に設けられた熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層とからなることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１の絶縁層は熱硬化性ポリイミド系樹脂からなり、前記第２の絶縁層は熱可塑性ポリイミド系樹脂からなることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体は、前記外部接続用電極としての柱状電極を有するものであることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記上層配線の接続パッド部上に柱状電極が設けられていることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係る半導体装置は、請求項７に記載の発明において、前記柱状電極の周囲に封止膜が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係る半導体装置は、請求項８に記載の発明において、前記柱状電極上に半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１に記載の発明において、前記上層配線の接続パッドを除く部分を覆うオーバーコート膜を有することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係る半導体装置は、請求項１０に記載の発明において、前記上層配線の接続パッド上に半田ボールが設けられていることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの上面に、各々が前記半導体ウエハと同一の材料からなる半導体基板および該半導体基板上に設けられた封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体の前記半導体基板の下面を室温の真空中で直接固着する工程と、前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に絶縁層を形成する工程と、前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、前記上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、前記半導体構成体間における前記半導体ウエハ、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハを準備する工程と、それぞれ、封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体形成体が、前記半導体ウエハと同一の材料からなる一枚の半導体基板上に離間して形成された半導体構成体集合体を準備する工程と、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に原子間接合により固着する工程と、各前記半導体構成体形成体間の前記半導体基板を除去し、封止膜および複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を得る工程と、前記半導体構成体の周囲における前記半導体ウエハの上面に絶縁層を形成する工程と、前記半導体構成体および前記絶縁層上に上層絶縁膜を形成する工程と、前記上層絶縁膜上に上層配線を前記半導体構成体の外部接続用電極に接続させて形成する工程と、前記半導体構成体間における前記半導体ウエハ、前記絶縁層および前記上層絶縁膜を切断して半導体装置を複数個得る工程と、を有することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３に記載の発明において、半導体構成体集合体は、前記半導体構成体形成体の離間部に封止膜を有することを特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１４に記載の発明において、前記半導体構成体形成体の離間部の前記封止膜を、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に固着した後、除去する工程を有することを特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３に記載の発明において、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板の下面を前記半導体ウエハの上面に固着する前における半導体構成体集合体は、離間部に封止膜を有していないことを特徴とするものである。
請求項１７に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１３に記載の発明において、前記半導体ウエハと、前記半導体構成体集合体の前記半導体基板とは、サイズが同一であることを特徴とするものである。
請求項１８に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１２または１３に記載の発明において、前記半導体ウエハおよび前記半導体構成体の半導体基板はシリコン基板であることを特徴とするものである。
請求項１９に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１８に記載の発明において、前記半導体ウエハの上面に前記半導体構成体のシリコン基板の下面を直接固着する工程は、室温の真空中において、前記半導体ウエハの上面および前記半導体構成体のシリコン基板の下面を、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射することにより、スパッタエッチングし、次いで、前記半導体ウエハの上面に前記半導体構成体のシリコン基板の下面を重ね合わせて接合する工程であることを特徴とするものである。
請求項２０に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１２または１３に記載の発明において、前記絶縁層を形成する工程は、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面に、硬化状態の熱硬化性樹脂からなる格子状の第１の絶縁層および前記第１の絶縁層の下面および上面に設けられた熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層形成用層からなる格子状の絶縁層形成用シートを配置し、加熱加圧板を用いて加熱加圧することにより、前記半導体構成体の周囲における前記ベース板の上面に、格子状の第１の絶縁層の表面に熱可塑性樹脂からなる第２の絶縁層が形成された構造の絶縁層を形成する工程であることを特徴とするものである。
請求項２１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項２０に記載の発明において、前記第１の絶縁層形成用層は熱硬化性ポリイミド系樹脂からなり、前記第２の絶縁層は熱可塑性ポリイミド系樹脂からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１および請求項１２に記載の発明によれば、半導体基板からなるベース板の上面に、ベース板を構成する半導体基板と同一の材料からなる半導体構成体の半導体基板の下面を直接固着しているので、ベース板と半導体構成体の半導体基板との熱膨張係数が同一であり、温度サイクル試験を行なっても、ベース板と半導体構成体の半導体基板との接合の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は平面方形状のシリコン基板（半導体基板）からなるベース板１を備えている。ベース板１の上面には、ベース板１のサイズよりもある程度小さいサイズの平面方形状の半導体構成体２の下面が直接固着されている。
【００１２】
半導体構成体２は、一般的にはＣＳＰと呼ばれるものであり、シリコン基板（半導体基板）３を備えている。シリコン基板３の下面はベース板１の上面に直接固着されている。シリコン基板３の上面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド４が集積回路に接続されて設けられている。
【００１３】
接続パッド４の中央部を除くシリコン基板３の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜５が設けられ、接続パッド４の中央部は絶縁膜５に設けられた開口部６を介して露出されている。絶縁膜５の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜７が設けられている。絶縁膜５の開口部６に対応する部分における保護膜７には開口部８が設けられている。
【００１４】
保護膜７の上面には配線９が設けられている。配線９は、保護膜７の上面に設けられた銅等からなる下地金属層１０と、下地金属層１０の上面に設けられた銅からなる上部金属層１１との２層構造となっている。配線９の一端部は、絶縁膜５および保護膜７の開口部６、８を介して接続パッド４に接続されている。
【００１５】
配線９の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極（外部接続用電極）１２が設けられている。配線９を含む保護膜７の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１３がその上面が柱状電極１２の上面と面一となるように設けられている。
【００１６】
半導体構成体２の周囲におけるベース板１の上面には方形枠状の絶縁層２１が設けられている。絶縁層２１は、方形枠状の第１の絶縁層２２の内面、下面および上面に第２の絶縁層２３が設けられた構造となっている。この場合、第１の絶縁層２２は熱硬化性ポリイミド系樹脂からなっている。第２の絶縁層２３は熱可塑性ポリイミド系樹脂からなっている。
【００１７】
半導体構成体２および絶縁層２１の上面にはポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等からなる上層絶縁膜２４が設けられている。半導体構成体２の柱状電極１２の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２４には開口部２５が設けられている。
【００１８】
上層絶縁膜２４の上面には上層配線２６が設けられている。上層配線２６は、上層絶縁膜２４の上面に設けられた銅等からなる下地金属層２７と、下地金属層２７の上面に設けられた銅からなる上部金属層２８との２層構造となっている。上層配線２６の一端部は、上層絶縁膜２４の開口部２５を介して半導体構成体２の柱状電極１２の上面に接続されている。
【００１９】
上層配線２６の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極２９が設けられている。上層配線２６を含む上層絶縁膜２４の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜３０がその上面が柱状電極２９の上面と面一となるように設けられている。柱状電極２９の上面には半田ボール３１が設けられている。
【００２０】
（製造方法の第１の例）
次に、この半導体装置の製造方法の第１の例について説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態の単なるシリコン基板からなるベース板（以下、半導体ウエハ４１という）を準備する。なお、図２において、符号４２で示す領域は、個片化するための切断ラインに対応する領域である。
【００２１】
また、半導体構成体２を準備する。この半導体構成体２は、ウエハ状態のシリコン基板３上の各半導体構成体形成領域に集積回路（図示せず）、接続パッド４、絶縁膜５、保護膜７、下地金属層１０および上部金属層１１からなる２層構造の配線９、柱状電極１２および封止膜１３を形成した後に、ダイシングにより個片化することにより得られる。
【００２２】
次に、半導体ウエハ４１の上面の複数の半導体構成体配置領域に複数の半導体構成体２のシリコン基板３の下面を常温接合法と呼ばれる接合方法により直接固着する（特開平１０−９２７０２号公報参照）。すなわち、図示していないが、まず、室温の真空中（真空チャンバー内）において、半導体ウエハ４１の上面および半導体構成体２のシリコン基板３の下面を、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射することにより、スパッタエッチングする。すると、半導体ウエハ４１の上面および半導体構成体２のシリコン基板３の下面に存在する吸着ガスや自然酸化膜等が剥離される。
【００２３】
次に、そのまま室温の真空中（真空チャンバー内）において、半導体ウエハ４１の上面に半導体構成体２のシリコン基板３の下面を重ね合わせると、半導体ウエハ４１の上面および半導体構成体２のシリコン基板３の下面が極めて平滑であることにより、無加熱、無加圧で、半導体ウエハ４１の上面に半導体構成体２のシリコン基板３の下面が原子間接合により強固に接合される。
【００２４】
次に、図３に示すように、半導体構成体の周囲における半導体ウエハ４１の上面に格子状の絶縁層形成用シート２１ａをピン等で位置決めしながら配置する。格子状の絶縁層形成用シート２１ａは、硬化状態の熱硬化性ポリイミド系樹脂シートからなる第１の絶縁層２２の下面および上面に熱可塑性ポリイミド系樹脂からなる第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂが設けられ、パンチング等により、複数の方形状の開口部４３が形成されたものからなっている。
【００２５】
この場合、絶縁層形成用シート２１ａの開口部４３のサイズは半導体構成体２のサイズよりもやや大きくなっている。このため、絶縁層形成用シート２１ａと半導体構成体２との間には隙間４４が形成されている。第１の絶縁層２２および第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂの厚さおよび隙間４４の寸法は、後述の如く、加熱加圧されたときに、第１の絶縁層２２および第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂによって隙間４４を十分に埋めることができる程度となっている。
【００２６】
一例として、絶縁層形成用シート２１ａの厚さは半導体構成体２の厚さよりも５μｍ以上厚くなっている。隙間４４の寸法は３０μｍ以上となっている。第１の絶縁層２２と第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂとの厚さの比は、第１の絶縁層２２の厚さが９０〜５０％、第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂの合計厚さが１０〜５０％となっている。
【００２７】
次に、図４に示すように、一対の加熱加圧板４５、４６を用いて上下から絶縁層形成用シート２１ａを真空中で加熱加圧する。この場合、上側の加熱加圧板４５の下面側および下側の加熱加圧板４６の上面側には離型フィルム４７、４８が配置されている。加熱加圧条件は、一例として、圧力を９．８×１０-4Ｐａ以上とし、開始時点の温度を４０℃とし、それから３〜５分で２００℃に上昇させ、この温度を１０分保持し、それから３〜１０分で室温に戻す。
【００２８】
この加熱加圧により、絶縁層形成用シート２１ａ中の熱可塑性ポリイミド系樹脂からなる第２の絶縁層形成用層２３ａ、２３ｂが軟化して、図３に示す隙間４４に充填され、その後の冷却により固化して、半導体構成体２の周囲における半導体ウエハ４１の上面には方形枠状の絶縁層２１が形成される。この状態では、絶縁層２１は、格子状の第１の絶縁層２２の表面に第２の絶縁層２３が設けられた構造となっている。なお、第１の絶縁層２２は、予め硬化された熱硬化性ポリイミド系樹脂によって形成されているため、加熱加圧されてもほとんど変形しない。
【００２９】
ここで、何らかのトラブルが発生し、絶縁層２１を剥離する必要が生じたとする。このような場合には、絶縁層２１が格子状の第１の絶縁層２２の表面に第２の絶縁層２３が設けられた構造となっているので、２００℃以上に加熱すると、第２の絶縁層２３を構成する熱可塑性ポリイミド系樹脂が軟化し、専用の治具等を用いて絶縁層２１を比較的容易に剥離することができる。したがって、その後に残った半導体ウエハ４１および複数の半導体構成体２をそのまま再利用することができる。
【００３０】
さて、半導体構成体２の周囲における半導体ウエハ４１の上面に方形枠状の絶縁層２１を形成したら、次に、図５に示すように、半導体構成体２および絶縁層２１の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等からなる上層絶縁膜２４を形成する。次に、半導体構成体２の柱状電極１２の上面中央部に対応する部分における上層絶縁膜２４に、フォトリソグラフィ法あるいはレーザビームを照射するレーザ加工により、開口部２５を形成する。
【００３１】
次に、図６に示すように、上層絶縁膜２４の開口部２５を介して露出された半導体構成体２の柱状電極１２の上面を含む上層絶縁膜２４の上面全体に下地金属層２７を形成する。この場合、下地金属層２７は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタン等の薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。
【００３２】
次に、下地金属層２７の上面にメッキレジスト膜４９をパターン形成する。この場合、上部金属層２８形成領域に対応する部分におけるメッキレジスト膜４９には開口部５０が形成されている。次に、下地金属層２７をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行なうことにより、メッキレジスト膜４９の開口部５０内の下地金属層２７の上面に上部金属層２８を形成する。次に、メッキレジスト膜４９を剥離する。
【００３３】
次に、図７に示すように、上部金属層２８を含む下地金属層２７の上面にメッキレジスト膜５１をパターン形成する。この場合、上部金属層２８の接続パッド部つまり柱状電極２９形成領域に対応する部分におけるレジスト膜５１には開口部５２が形成されている。次に、下地金属層２７をメッキ電流路とした銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト膜５１の開口部５２内の上部金属層２８の接続パッド部上面に柱状電極２９を形成する。
【００３４】
次に、メッキレジスト膜５１を剥離し、次いで、上部金属層２８をマスクとして下地金属層２７の不要な部分をエッチングして剥離すると、図８に示すように、上部金属層２８下にのみ下地金属層２７が残存される。この状態では、下地金属層２７およびその上面に形成された上部金属層２８により、上層配線２６が形成されている。
【００３５】
次に、図９に示すように、上層配線２６および柱状電極２９を含む上層絶縁膜２４の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法等により、エポキシ系樹脂等からなる封止膜３０をその厚さが柱状電極２９の高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極２９の上面は封止膜３０によって覆われている。
【００３６】
次に、封止膜３０の上面側を適宜に研削して除去することにより、図１０に示すように、柱状電極２９の上面を露出させるとともに、この露出された柱状電極２９の上面を含む封止膜３０の上面を平坦化する。次に、図１１に示すように、柱状電極２９の上面に半田ボール３１を形成する。次に、図１２に示すように、切断ライン４２に沿って、封止膜３０、上層絶縁膜２４、絶縁層２１および半導体ウエハ４１を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００３７】
このようにして得られた半導体装置では、シリコン基板からなるベース板１の上面に、ベース板１を構成するシリコン基板と同一の材料からなる半導体構成体２のシリコン基板３の下面を直接固着しているので、ベース板１と半導体構成体２のシリコン基板３との熱膨張係数が同一であり、温度サイクル試験を行なっても、ベース板１と半導体構成体２のシリコン基板３との接合の信頼性を向上することができる。
【００３８】
（製造方法の第２の例）
次に、図１に示す半導体装置の製造方法の第２の例について説明する。まず、図２に示すような当初の工程において、図１３に示すように、半導体ウエハ４１のほかに、半導体構成体集合体６１を準備する。この場合も、図１３において、符号４２で示す領域は、個片化するための切断ラインに対応する領域である。
【００３９】
半導体構成体集合体６１は、ウエハ状態のシリコン基板３上の切断ライン４２で囲まれた各半導体装置形成領域の中央部に集積回路（図示せず）、接続パッド４、絶縁膜５、保護膜７、下地金属層１０および上部金属層１１からなる２層構造の配線９、柱状電極１２および封止膜１３を形成したものである。この場合、半導体構成体集合体６１のシリコン基板３サイズは半導体ウエハ４１のサイズと同じである。
【００４０】
ここで、この半導体構成体集合体６１について、図２に示す半導体構成体２を複数個得るためのダイシング前のウエハ状態のもの（以下、比較品という）と比較して説明する。比較品では、ウエハ状態のシリコン基板３上の各半導体構成体形成領域に接続パッド４等を形成し、各半導体構成体形成領域間においてダイシングすることにより、図２に示す半導体構成体２が複数個得られる。
【００４１】
これに対し、半導体構成体集合体６１では、ウエハ状態のシリコン基板３上の切断ライン４２で囲まれた各半導体装置形成領域の中央部（つまり、実質的な半導体構成体形成領域）に接続パッド４等を形成しているため、図１３において点線で示すように、ウエハ状態のシリコン基板３上の切断ライン４２で囲まれた各半導体装置形成領域の中央部に対応する部分が封止膜１３および複数の柱状電極１２を有する半導体構成体形成体６２となっている。この場合、各半導体構成体形成体６２間の離間部におけるウエハ状態のシリコン基板３上には、下から順に、絶縁膜５、保護膜７および封止膜１３が形成されている。
【００４２】
さて、半導体ウエハ４１および半導体構成体集合体６１を準備したら、次に、上記常温接合法と呼ばれる接合方法により、室温の真空中（真空チャンバー内）において、無加熱、無加圧で、半導体ウエハ４１の上面に半導体構成体集合体６１のシリコン基板３の下面を原子間接合により強固に接合する。
【００４３】
次に、図１４に示すように、半導体構成体集合体６１の半導体構成体形成体６２の上面にレジスト膜６３をパターン形成する。次に、レジスト膜６３をマスクとしてＡｒスパッタエッチングを行ない、レジスト膜６３下の半導体構成体形成体６２以外の領域における封止膜１３、保護膜７、絶縁膜５およびシリコン基板３を除去すると、図１５に示すようになる。
【００４４】
すなわち、レジスト膜６３下の半導体構成体形成体６２以外の領域における封止膜１３、保護膜７、絶縁膜５およびシリコン基板３が除去されることにより、レジスト膜６３下に半導体構成体形成体６２およびシリコン基板３が残存され、この残存された半導体構成体形成体６２およびシリコン基板３により半導体構成体２が構成されている。次に、レジスト膜６３を剥離すると、図２に示す状態と同じとなる。以下、上記製造方法の第１の例の場合と同様の工程を経ると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００４５】
以上のように、この半導体装置の製造方法では、半導体ウエハ４１と同一サイズのシリコン基板３を有する半導体構成体集合体６１を用いることで、複数の半導体構成体形成体６２を同時に半導体ウエハ４１上に常温接合することできるので、半導体構成体２を１個ずつ常温接合する場合と比較して、より短い時間で接合することができる。
【００４６】
ところで、図１４に示すように、ウエハ状態のシリコン基板からなる半導体ウエハ４１の上面に半導体構成体集合体６１のウエハ状態のシリコン基板３を接合しているので、レジスト膜６３下の半導体構成体形成体６２以外の領域におけるシリコン基板３をＡｒスパッタエッチングするとき、エッチング選択性がないため、半導体ウエハ４１の上面側もエッチングされるおそれがある。
【００４７】
そこで、この場合のエッチング時間をシリコン基板３の厚さに応じて制御すればよい。ただし、ジャストエッチングは困難であるので、シリコン基板３が若干残存されるようにしてもよく、あるいは半導体ウエハ４１の上面側が若干エッチングされるようにしてもよく、いずれにしても別に支障はない。なお、Ａｒスパッタエッチングの代わりに、ＣＯ2レーザの照射によるレーザ加工を行なうようにしてもよいが、この場合、レーザ照射時間をシリコン基板３の厚さに応じて制御すればよい。
【００４８】
（製造方法の第３の例）
次に、図１に示すの半導体装置の製造方法の第３の例に説明する。まず、図１３に示すような当初の工程において、図１６に示すように、半導体ウエハ４１のほかに、半導体構成体集合体７１を準備する。この場合も、図１６において、符号４２で示す領域は、個片化するための切断ラインに対応する領域である。
【００４９】
半導体構成体集合体７１において、図１３に示す半導体構成体集合体６１と異なる点は、半導体構成体形成体６２間の離間部における封止膜１３、保護膜７および絶縁膜５が予めエッチングにより除去されている点である。この場合も、半導体構成体形成体６２は、封止膜１３および複数の柱状電極１２を有する構造となっている。
【００５０】
さて、半導体ウエハ４１および半導体構成体集合体７１を準備したら、次に、上記常温接合法と呼ばれる接合方法により、室温の真空中（真空チャンバー内）において、無加熱、無加圧で、半導体ウエハ４１の上面に半導体構成体集合体６１のシリコン基板３の下面を原子間接合により強固に接合する。
【００５１】
次に、図１７に示すように、半導体構成体集合体７１の半導体構成体形成体６２の上面にレジスト膜７２をパターン形成する。次に、レジスト膜７２をマスクとしてＡｒスパッタエッチングを行ない、レジスト膜７２下の半導体構成体形成体６２以外の領域におけるシリコン基板３を除去すると、図１８に示すようになる。
【００５２】
すなわち、レジスト膜７２下の半導体構成体形成体６２以外の領域におけるシリコン基板３が除去されることにより、レジスト膜７２下の半導体構成体形成体６２下にシリコン基板３が残存され、この残存されたシリコン基板３およびその上の半導体構成体形成体６２により半導体構成体２が構成されている。次に、レジスト膜７２を剥離すると、図２に示す状態と同じとなる。以下、上記製造方法の第１の例の場合と同様の工程を経ると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００５３】
以上のように、この半導体装置の製造方法でも、半導体ウエハ４１と同一サイズのシリコン基板３を有する半導体構成体集合体６１を用いることで、複数の半導体構成体形成体６２を同時に半導体ウエハ４１上に常温接合することできるので、半導体構成体２を１個ずつ常温接合する場合と比較して、より短い時間で接合することができる。
【００５４】
ところで、この場合も、シリコン基板３と半導体ウエハ４１との間にエッチング選択性がないため、エッチング時間をシリコン基板３の厚さに応じて制御するようにすればよい。また、ジャストエッチングは困難であるので、シリコン基板３が若干残存されるようにしてもよく、あるいは半導体ウエハ４１の上面側が若干エッチングされるようにしてもよく、いずれにしても別に支障はない。
【００５５】
なお、Ａｒスパッタエッチングの代わりに、ＣＯ2レーザの照射によるレーザ加工を行なうようにしてもよいが、この場合、レーザ照射時間をシリコン基板３の厚さに応じて制御すればよい。また、不要なシリコン基板３を除去するため、ＣＦ4ガスをプラズマ化してＦラジカルでシリコン基板３をドライエッチングしてもよい。その場合も、エッチング時間をシリコン基板３の厚さに応じて制御するようにすればよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図１９はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、柱状電極２９および封止膜３０を有せず、上層配線２６を含む上層絶縁膜２４の上面にソルダーレジスト等からなるオーバーコート膜３２が設けられ、上層配線２６の接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜３２に設けられた開口部３３内およびその上方に半田ボール３１が上層配線２６の接続パッド部に接続されて設けられた点である。
【００５７】
（その他の実施形態）
上記各実施形態に示された半導体装置２は一例に過ぎず、本発明の半導体構成体は、半導体基板上の集積回路を外部に接続するための外部接続用電極を有する如何なる半導体構成体でも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法の第１の例において、当初の工程の断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】図７に続く工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】図１０に続く工程の断面図。
【図１２】図１１に続く工程の断面図。
【図１３】図１に示す半導体装置の製造方法の第２の例において、当初の工程の断面図。
【図１４】図１３に続く工程の断面図。
【図１５】図１４に続く工程の断面図。
【図１６】図１５に続く工程の断面図。
【図１７】図１に示す半導体装置の製造方法の第３の例において、当初の工程の断面図。
【図１８】図１７に続く工程の断面図。
【図１９】この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１  ベース板
２  半導体構成体
３  シリコン基板
４  接続パッド
５  絶縁膜
７  保護膜
９  配線
１２  柱状電極
１３  封止膜
２１  絶縁層
２２  第１の絶縁層
２３  第２の絶縁層
２４  上層絶縁膜
２６  上層配線
２９  柱状電極
３０  封止膜
３１  半田ボール
３２  オーバーコート膜
４１  半導体ウエハ
２１ａ  絶縁層形成用シート
２３ａ、２３ｂ  第２の絶縁層形成用層
６１、７１  半導体構成体集合体
６２  半導体構成体形成体
【図１】
2009010320.tif 000003
【図２】
2009010320.tif 000004
【図３】
2009010320.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009010320.tif 000007
【図６】
2009010320.tif 000008
【図７】
2009010320.tif 000009
【図８】
2009010320.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009010320.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2009010320.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2009010320.tif 000017
【図１６】
2009010320.tif 000018
【図１７】
2009010320.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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