半导体装置的制造方法及半导体装置与流程

本发明涉及一种半导体装置的制造方法及半导体装置。

背景技术：

1、以往，在连接半导体芯片与基板时，广泛应用使用金线等金属细线的引线接合方式。另一方面，为了应对对半导体装置的高功能化、高集成化、高速化等要求，在半导体芯片或基板中形成被称为凸块的导电性凸起而直接连接半导体芯片与基板的倒装芯片连接方式(fc连接方式)正在普及。

2、作为fc连接方式，已知有使用焊料、锡、金、银、铜等来金属接合连接部的方法、施加超声波振动来金属接合连接部的方法、通过树脂的收缩力来保持机械接触的方法等。从连接部的可靠性的观点出发，通常采用使用焊料、锡、金、银、铜等来金属接合连接部的方法。

3、例如，关于半导体芯片及基板之间的连接，在bga(ball grid array：球栅阵列)、csp(chip size package：芯片尺寸封装)等中广泛使用的cob(chip on board：板上芯片)型连接方式也相当于fc连接方式。并且，fc连接方式也广泛使用在半导体芯片上形成连接部(凸块或配线)而连接半导体芯片之间的coc(chip on chip：芯片上芯片)型连接方式(例如，参考专利文献1)。

4、并且，在强烈要求进一步的小型化、薄型化及高功能化的封装中，将上述连接方式层叠/多级化而成的芯片堆叠型封装、pop(package on package：叠层封装)、tsv(through-silicon via：硅穿孔)等也开始广泛普及。由于这种层叠/多级化技术中将半导体芯片等三维配置，因此与二维配置的方法相比，能够减小封装。并且，这种层叠/多级化技术由于在提高半导体的性能、降噪、减少安装面积、省电中也有效，因此作为下一代的半导体配线技术受到关注。

5、以往技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2012-222038号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、然而，如专利文献1所记载，在通过倒装芯片连接来层叠多个半导体芯片而制造半导体装置时，各连接凸块的高度累积而会导致半导体装置变厚。尤其，若对半导体芯片进行多级化，则连接凸块的高度对半导体装置的厚度的影响不可忽略。因此，希望一种能够实现半导体装置的低背化的制造方法。

3、本发明的目的在于提供一种能够对半导体装置进行低背化的半导体装置的制造方法及半导体装置。

4、用于解决技术课题的手段

5、作为本发明的一方面，涉及一种半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法具备如下工序：

6、准备具有包含多个第1半导体元件的第1基板主体、以及设置于第1基板主体上的第1绝缘膜及多个第1电极的第1半导体基板；

7、准备具有包含多个第2半导体元件的第2基板主体、以及设置于第2基板主体上的第2绝缘膜及多个第2电极的第2半导体基板；彼此贴合第1半导体基板的第1绝缘膜与第2半导体基板的第2绝缘膜，并且接合第1半导体基板的多个第1电极与第2半导体基板的多个第2电极，而获得混合接合结构体；在第2基板主体的与第2绝缘膜相反的面上形成多个连接凸块；切割形成有多个连接凸块的混合接合结构体，获得分别包含至少一个第1半导体元件、至少一个第1电极、至少一个第2半导体元件、至少一个第2电极及至少一个连接凸块的多个混合接合结构零件；

8、将多个混合接合结构零件中的第1混合接合结构零件安装于其他部件；

9、在第1混合接合结构零件与其他部件之间的间隙中注入固化性的第1液态材料；及使第1液态材料固化。

10、在该半导体装置的制造方法中，使用不使用连接凸块而贴合连接半导体芯片彼此(或半导体晶圆彼此等)的混合接合技术制作第1混合接合结构体，并且在第1混合接合结构体中形成连接凸块，对其进行切割而获得多个混合接合结构零件。而且，使用这种带连接凸块的第1混合接合结构零件进行安装，在与所安装的其他零件之间的间隙中注入第1液态材料并使其固化。根据这种制造方法，在一部分半导体芯片彼此的连接中使用混合接合技术，因此与均用连接凸块来进行半导体芯片彼此的连接的情况相比，能够减小半导体装置的厚度，从而进行低背化。并且，在以往的制造方法中，将半导体芯片的层叠逐层进行倒装芯片连接，因此制造流程变长，但根据上述半导体装置的制造方法，能够使用混合接合技术来一并进行一部分半导体芯片彼此的连接，因此能够缩短制造流程，从而能够提高生产率。

11、上述半导体装置的制造方法优选还具备如下工序：将多个混合接合结构零件中的第2混合接合结构零件安装于第1混合接合结构零件；在第2混合接合结构零件与第1混合接合结构零件之间的间隙中注入固化性的第2液态材料；及使第2液态材料固化。根据该制造方法，即使在所层叠的半导体芯片被多级化的情况下，也能够实现半导体装置的低背化。并且，能够缩短半导体装置的制造流程而提高生产率。

12、在上述半导体装置的制造方法中，可以分别进行注入第1液态材料的工序及注入第2液态材料的工序。根据该制造方法，更可靠地进行第1液态材料的注入及第2液态材料的注入，从而能够容易制作可靠性高的半导体装置。

13、上述半导体装置的制造方法还可以具备密封第1混合接合结构零件及第2混合接合结构零件的工序，也可以在该密封的工序中进行注入第1液态材料的工序及注入第2液态材料的工序。根据该制造方法，不仅密封第1混合接合结构零件及第2混合接合结构零件，甚至还能够将其密封材料用作底部填充材料来一并进行连接凸块的保护。因此，根据该制造方法，能够进一步提高半导体装置的生产率。

14、在上述半导体装置的制造方法中，其他部件可以是在表面设置有配线电极的基板，在安装第1混合接合结构零件的工序中，可以以使第1混合接合结构零件的连接凸块与配线电极连接的方式，将第1混合接合结构零件安装于基板。根据该制造方法，能够实现半导体芯片安装于基板的半导体装置的低背化。

15、在上述半导体装置的制造方法中，第1半导体基板的第1绝缘膜及第2半导体基板的第2绝缘膜中的至少一者可以包含无机绝缘材料。根据该制造方法，能够制作更微细的结构的半导体装置。并且，由于无机材料彼此的接合容易变得牢固，因此能够提高半导体芯片彼此的黏合强度而进一步提高作为半导体装置的连接可靠性。

16、在上述半导体装置的制造方法中，上述第1半导体基板的第1绝缘膜及第2半导体基板的第2绝缘膜中的至少一者可以包含有机绝缘材料。根据该制造方法，通过较柔软的材料的有机材料，能够将从半导体基板切割成半导体芯片时的碎屑吸收(内置)到由该有机材料形成的绝缘膜部分，而减少通过混合接合而接合而成的半导体芯片彼此的连接不良。

17、在上述半导体装置的制造方法中，第1绝缘膜及第2绝缘膜中的至少一者中所包含的有机绝缘材料可以包含聚酰亚胺、聚酰亚胺前驱体、聚酰胺酰亚胺、苯并环丁烯即bcb、聚苯并噁唑即pbo或pbo前驱体。在该情况下，这些材料可溶于液态或溶剂中，因此例如通过旋转涂布等容易制作第1绝缘膜等并容易成型出薄膜。并且，这些材料的耐热性高，因此能够耐受通过混合接合进行接合时的高温等，并且能够更可靠地进行半导体芯片彼此的接合。

18、在上述半导体装置的制造方法中，第1液态材料可以是至少包含环氧树脂及固化剂的液态环氧树脂组合物。

19、作为本发明的另一方面，涉及一种半导体装置。该半导体装置具备：第1混合接合结构零件，具有第1半导体零件、第2半导体零件及第1连接凸块，该第1半导体零件包含第1半导体芯片、以及设置于第1半导体芯片上的第1绝缘膜及第1电极，该第2半导体零件包含第2半导体芯片、以及设置于第2半导体芯片的第1面上的第2绝缘膜及第2电极，该第1连接凸块设置于第2半导体芯片的第2面上而与第2半导体芯片的电极连接，第1绝缘膜与第2绝缘膜贴合并且第1电极与第2电极接合；

20、其他部件，供第1混合接合结构零件安装；及

21、第1液态材料的固化物，以覆盖第1连接凸块的方式注入于第1混合接合结构零件与其他部件之间而固化。

22、在该半导体装置中，采用了使用了不使用连接凸块而贴合连接半导体芯片彼此(或半导体晶圆彼此等)的混合接合技术的第1混合接合结构零件。因此，与均用连接凸块来进行半导体芯片彼此的连接的半导体装置相比，减小半导体装置的厚度，从而能够进行低背化。

23、上述半导体装置还可以具备：第2混合接合结构零件，安装于第1混合接合结构零件上，且具有第3半导体零件、第4半导体零件及第2连接凸块，该第3半导体零件包含第3半导体芯片、以及设置于第3半导体芯片上的第3绝缘膜及第3电极，该第4半导体零件包含第4半导体芯片、以及设置于第4半导体芯片的第1面上的第4绝缘膜及第4电极，该第2连接凸块设置于第4半导体芯片的第2面上而与第4半导体芯片的电极连接，第3绝缘膜与第4绝缘膜贴合并且第3电极与第4电极接合；及第2液态材料的固化物，以覆盖第2连接凸块的方式注入于第2混合接合结构零件与第1混合接合结构零件之间而固化。根据该半导体装置，即使在所层叠的半导体芯片被多级化的情况下，也能够实现半导体装置的低背化。

24、在上述半导体装置中，其他部件可以是具有配线电极的基板，第1连接凸块可以与配线电极连接。根据该半导体装置，能够实现半导体芯片安装于基板的半导体装置的低背化。

25、在上述半导体装置中，第1绝缘膜及第2绝缘膜中的至少一者可以包含无机绝缘材料。根据该结构，能够制作更微细的结构的半导体装置。并且，由于无机材料彼此的接合容易变得牢固，因此能够提高半导体芯片彼此的黏合强度而进一步提高作为半导体装置的连接可靠性。

26、在上述半导体装置中，第1绝缘膜及第2绝缘膜中的至少一者可以包含有机绝缘材料。根据该结构，通过较柔软的材料的有机材料，能够将切割成半导体芯片时的碎屑吸收(内置)到由该有机材料形成的绝缘膜部分，而减少通过混合接合而接合而成的半导体芯片彼此的连接不良。

27、在上述半导体装置中，第1液态材料的固化物可以是至少包含环氧树脂及固化剂的液态环氧树脂组合物的固化物。

28、发明效果

29、根据本发明，能够对半导体装置进行低背化。