WO2023203764A1 - 半導体装置、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置、及び、半導体装置の製造方法 Download PDF

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insulating film
semiconductor
hybrid bonding
component
semiconductor device
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恵子 上野
志津 福住
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株式会社レゾナック
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • connection method FC connection method
  • FC connection methods include methods of joining the joints to metals using solder, tin, gold, silver, copper, etc., methods of joining the joints to metals by applying ultrasonic vibration, and mechanical contact using the contractile force of resin. There are known methods for holding the . From the viewpoint of reliability of the connection part, it is common to use solder, tin, gold, silver, copper, or the like to join the connection part with metal.
  • the COB (Chip On Board) type connection method which is widely used in BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), etc.
  • the FC connection method is also widely used in the COC (Chip On Chip) type connection method, which connects semiconductor chips by forming connection parts (bumps or wiring) on the semiconductor chips (for example, patented (See Reference 1).
  • a film adhesive is applied as an underfill material to a semiconductor wafer with protruding electrodes in advance, and then the semiconductor wafer is diced into individual semiconductor chips. Then, as shown in FIGS. 7 and 8, the diced semiconductor chips with adhesive are sequentially stacked to obtain a multilayered semiconductor device.
  • the film-like adhesive protrudes outward to form a portion called a fillet 156.
  • fillets 156 adjacent to each other in the stacking direction stick together, and a gap V is formed between the fillets 156.
  • the fillet expands or contracts, generating internal stress, and there is a risk that adhesive etc. may peel off starting from the gap V. There is.
  • An object of the present disclosure is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the reliability of a semiconductor device in which semiconductor chips are multilayered.
  • the present disclosure relates, as one aspect, to a semiconductor device.
  • This semiconductor device includes a first semiconductor component including a first semiconductor chip, a first insulating film provided on the first semiconductor chip, and a first electrode, a second semiconductor chip, and a first semiconductor component provided on the second semiconductor chip.
  • a first hybrid comprising a second semiconductor component including a second insulating film and a second electrode, the first insulating film and the second insulating film being bonded together, and the first electrode and the second electrode being joined.
  • a bonding structure component a first adhesive film member affixed to the surface of the second semiconductor chip of the first hybrid bonding structure component opposite to the second insulating film, and a second adhesive film member disposed in the first adhesive film member; and a first bump connection component having a first connection bump connected to an electrode of the semiconductor chip.
  • This semiconductor device includes a first hybrid bonding structure component using a hybrid bonding technology that connects semiconductor chips (or semiconductor wafers, etc.) by bonding them together without using a general adhesive, and a first adhesive film member.
  • the semiconductor device is configured to include a first connection bump having the first connection bump. According to this configuration, it is possible to sandwich the first hybrid bonding structure component between the adhesive film members, so it is possible to suppress the fillets from sticking together. This suppresses the formation of a gap in the fillet of the semiconductor device, and prevents peeling starting from the gap. As described above, according to this semiconductor device, reliability can be improved.
  • the height can be made lower than when connecting using bumps or the like, so it is possible to reduce the height of the semiconductor device.
  • the adhesive film member can be used to form a fillet on the outside of the semiconductor chip, it is possible to protect the semiconductor chip in the semiconductor device. As described above, according to this semiconductor device, it is possible to reduce the height and improve the protection function.
  • the above semiconductor device includes a third semiconductor component including a third semiconductor chip, a third insulating film provided on the third semiconductor chip, and a third electrode, a fourth semiconductor chip, and a third semiconductor component provided on the fourth semiconductor chip.
  • a fourth semiconductor component including a fourth insulating film and a fourth electrode, the third insulating film and the fourth insulating film are bonded together, and the third electrode and the fourth electrode are bonded together.
  • the device may further include a second bump connection component having a second connection bump connected to the electrode of the four semiconductor chips.
  • the second adhesive film member of the second bump connection component is attached to the surface of the first semiconductor chip of the first hybrid bonding structure component opposite to the first insulating film, and Preferably, the connection bump is connected to an electrode of the first semiconductor chip. According to this semiconductor device, the reliability of the semiconductor device can be improved even if it is multilayered in this way. Further, it is also possible to reduce the height and strengthen the protection function.
  • the above semiconductor device may further include a substrate having a wiring electrode, and the first connection bump of the first bump connection component may be connected to the wiring electrode. According to this configuration, the first semiconductor component and the substrate can be connected more reliably.
  • the first adhesive film member may protrude outward from the end of the second semiconductor chip to form a fillet.
  • the semiconductor chip included in the semiconductor device can be more reliably protected.
  • the maximum protrusion width of the fillet from the end of the second semiconductor chip is preferably less than half the thickness of the first hybrid bonding structure component. According to this configuration, a more reliable semiconductor device can be provided by achieving a balance between protecting the semiconductor chip and suppressing peeling.
  • At least one of the first insulating film and the second insulating film may include an inorganic insulating material. According to this configuration, it is possible to manufacture a semiconductor device with a finer configuration. Further, since the bond between inorganic materials can be easily made strong, it is possible to increase the adhesive strength between semiconductor chips and further improve the connection reliability as a semiconductor device.
  • At least one of the first insulating film and the second insulating film may include an organic insulating material. According to this configuration, the debris from dicing into semiconductor chips is absorbed (incorporated) into the insulating film portion made of the organic material by the organic material, which is a relatively soft material, and the semiconductors are bonded by hybrid bonding. Connection defects between chips can be reduced.
  • the organic insulating material included in at least one of the first insulating film and the second insulating film is polyimide, a polyimide precursor, polyamideimide, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole (PBO), or It may also contain a PBO precursor. Since these materials are liquid or soluble in a solvent, the first insulating film and the like can be easily formed by, for example, spin coating, making it easier to form a thin film. Further, since these materials have high heat resistance, they can withstand high temperatures when bonding is performed by hybrid bonding, and it becomes possible to bond semiconductor chips together more reliably.
  • the first adhesive film member preferably contains a cured product of a resin composition containing an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, and an inorganic filler. According to this configuration, the first hybrid bonding structural components and the like can be bonded more reliably, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • This method for manufacturing a semiconductor device includes preparing a first semiconductor substrate having a first substrate body including a plurality of first semiconductor elements, a first insulating film provided on the first substrate body, and a plurality of first electrodes. preparing a second semiconductor substrate having a second substrate body including a plurality of second semiconductor elements, a second insulating film provided on the second substrate body and a plurality of second electrodes; The first insulating film of the first semiconductor substrate and the second insulating film of the second semiconductor substrate are bonded to each other, and the plurality of first electrodes of the first semiconductor substrate and the plurality of second electrodes of the second semiconductor substrate are bonded together.
  • a hybrid bonding structure forming a plurality of connection bumps on a surface of the second substrate body opposite to the second insulating film; A step of bonding an adhesive film member to the surface, dicing the hybrid bonding structure with the adhesive film member bonded to the surface, and dicing the hybrid bonding structure to which the adhesive film member is bonded, at least one first semiconductor element, at least one first electrode, at least one second semiconductor element, and at least one second semiconductor element. obtaining a plurality of hybrid bonding laminates each including one second electrode and at least one connection bump.
  • a hybrid bonding structure is created using hybrid bonding technology that connects semiconductor substrates by bonding them together without using general adhesives, and an adhesive film is attached to this hybrid bonding structure. They are then separated into individual pieces to obtain hybrid bonded laminated parts with adhesive.
  • this manufacturing method it is possible to sandwich the portion corresponding to the hybrid bonding structure between the adhesive film members, so it is possible to suppress the fillets from sticking together. This suppresses the formation of a gap in the fillet of the semiconductor device, and prevents peeling starting from the gap.
  • this method of manufacturing a semiconductor device the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • the height can be made lower than when connecting using bumps or the like, so it is possible to manufacture a semiconductor device with a reduced height.
  • the adhesive film member can be used to form a fillet on the outside of the semiconductor chip, it is possible to obtain a semiconductor device configured to protect the semiconductor chip.
  • the plurality of hybrid bonding laminate components may include a first hybrid bonding laminate component and a second hybrid bonding laminate component, and the method may include a first substrate main body in the first hybrid bonding laminate component.
  • the method may further include the step of attaching a second hybrid bonding laminate component onto the first semiconductor chip corresponding to the first semiconductor chip. In this case, even with multiple layers, the reliability of the semiconductor device can be improved. Further, it is also possible to reduce the height and strengthen the protection function.
  • the method for manufacturing a semiconductor device described above includes a step of pressing the first hybrid bonding laminate component after placing the first hybrid bonding laminate component on the substrate, and a step of pressing the first hybrid bonding laminate component after pressing the first hybrid bonding laminate component.
  • the method may further include the step of placing a second hybrid bonding laminate component on top of the laminate component and pressing the second hybrid bonding laminate component.
  • the method for manufacturing a semiconductor device described above further includes a step of pressing the first hybrid bonding laminate component and the second hybrid bonding laminate component together after arranging the second hybrid bonding laminate component on the first hybrid bonding laminate component. You may prepare. According to this method, hybrid bonding laminated components can be connected all at once, and a semiconductor device can be manufactured efficiently.
  • any of the pressing steps a portion of at least one of the first hybrid bonding laminate component and the second hybrid bonding laminate component corresponding to the adhesive film member is pressed in the pressing direction.
  • the hybrid bonding laminate may be extruded outwardly from the end of the hybrid bonding laminate along a direction transverse to the .
  • a semiconductor device having a fillet that more reliably protects a semiconductor chip can be manufactured.
  • the maximum extrusion amount by which the portion corresponding to the adhesive film member is extruded outward may be less than half the thickness of the hybrid bonding laminate component. According to this manufacturing method, a more reliable semiconductor device can be provided by achieving a balance between protecting the semiconductor chip and suppressing peeling.
  • the method for manufacturing a semiconductor device described above includes the steps of preparing a substrate having wiring electrodes on its surface, and bonding the first hybrid bonding laminate component so that the connection bumps of the first hybrid bonding laminate component are connected to the wiring electrodes.
  • the method may further include a step of mounting on a substrate. According to this manufacturing method, the wiring electrode of the substrate and the connection bump of the first hybrid bonding laminate component can be connected more reliably.
  • At least one of the first insulating film of the first semiconductor substrate and the second insulating film of the second semiconductor substrate may include an inorganic insulating material. According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device with a finer structure. Further, since the bond between inorganic materials can be easily made strong, it is possible to increase the adhesive strength between semiconductor chips and further improve the connection reliability as a semiconductor device.
  • At least one of the first insulating film of the first semiconductor substrate and the second insulating film of the second semiconductor substrate may contain an organic insulating material. According to this manufacturing method, debris generated when a semiconductor substrate is diced into semiconductor chips is absorbed (incorporated) into the insulating film portion made of the organic material using an organic material that is relatively soft, and the debris is bonded using hybrid bonding. It is possible to reduce connection failures between semiconductor chips that are connected to each other.
  • the organic insulating material included in at least one of the first insulating film and the second insulating film is polyimide, a polyimide precursor, polyamideimide, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole (PBO ), or a PBO precursor. Since these materials are liquid or soluble in a solvent, the first insulating film and the like can be easily formed by, for example, spin coating, making it easier to form a thin film. Further, since these materials have high heat resistance, they can withstand high temperatures when bonding is performed by hybrid bonding, and it becomes possible to bond semiconductor chips together more reliably.
  • the adhesive film member may contain an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, and an inorganic filler. According to this manufacturing method, the first hybrid bonding structural components and the like can be bonded more reliably, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • a semiconductor device with excellent reliability can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1 viewed from above.
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
  • FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing a process subsequent to the process shown in FIG. 3.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing a process subsequent to the process shown in FIG. 4.
  • FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing steps subsequent to the step shown in FIG. 5.
  • FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing a semiconductor device according to comparison.
  • FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example, and are diagrams showing a process subsequent to the process shown in FIG. 7.
  • the term “layer” includes a structure that is formed on the entire surface as well as a structure that is formed on a part of the layer when observed as a plan view.
  • the term “process” does not only refer to an independent process, but also refers to a process that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended effect of the process is achieved. included.
  • a numerical range indicated using “ ⁇ ” indicates a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the minimum and maximum values, respectively.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device according to this embodiment.
  • the semiconductor device 1 is an example of a semiconductor package, and includes a substrate 10, a set of a first hybrid bonding structure component 40A and a first bump connection component 50A arranged on the substrate 10, Another set of a second hybrid bonding structure component 40B and a second bump connection component 50B are further disposed on the first hybrid bonding structure component 40A and the first bump connection component 50A.
  • a first bump connection component 50A, a first hybrid bonding structure component 40A, a second bump connection component 50B, and a second hybrid bonding structure component 40B are stacked in this order on a substrate 10. There is.
  • a fillet 56 is formed in which the adhesive film members 52A and 52B of the first bump connection component 50A and the second bump connection component 50B protrude outward from the end portions.
  • Each fillet 56 is formed so as not to stick to each other in the stacking direction.
  • the substrate 10 has a plurality of wiring electrodes 12 on the surface 11.
  • the substrate 10 is not particularly limited as long as it is a printed circuit board, and there is no need for a metal layer formed on the surface of an insulating substrate whose main component is glass epoxy, polyimide, polyester, ceramic, epoxy, bismaleimide triazine, polyimide, etc.
  • a circuit board or the like on which wiring (wiring pattern) is formed by printing can be used.
  • the wiring electrode 12 includes, for example, gold, silver, and copper.
  • a first hybrid bonding laminate component 60A consisting of a first hybrid bonding structural component 40A and a first bump connection component 50A is arranged on the substrate 10.
  • the first hybrid bonding structure component 40A is attached to the substrate 10 by a first bump connection component 50A.
  • the first hybrid bonding structure component 40A includes a first semiconductor component 26A including a first semiconductor chip 20A, a first insulating film 22A provided on the first semiconductor chip 20A, and a plurality of first electrodes 24A, and a second semiconductor component 26A. It has a chip 30A, a second semiconductor component 36A including a second insulating film 32A provided on the second semiconductor chip 30A, and a plurality of second electrodes 34A.
  • a first insulating film 22A and a second insulating film 32A are bonded together, and a plurality of first electrodes 24A and a plurality of second electrodes 34 are respectively bonded.
  • the first semiconductor chip 20A and the second semiconductor chip 30A are not particularly limited, and various semiconductors such as elemental semiconductors made of the same type of elements such as silicon and germanium, and compound semiconductors such as gallium arsenide and indium phosphide. can be used.
  • the first semiconductor chip 20 and the second semiconductor chip 30A may have terminal electrodes 21a, 31a for connecting the semiconductor chips to the outside, and through electrodes 21b, 31b penetrating the semiconductor chips.
  • the terminal electrode 21a of the first semiconductor chip 20A is connected to the terminal electrode 31a of the fourth semiconductor chip 30B via a second connection bump 54B, which will be described later.
  • the through electrode 21b of the first semiconductor chip 20A is connected to the terminal electrode 21a and the first electrode 24A.
  • the terminal electrode 31a of the second semiconductor chip 30A is connected to the wiring electrode 12 of the substrate 10 via the first connection bump 54A.
  • the through electrode 31b of the second semiconductor chip 30A is connected to the terminal electrode 31a and the second electrode 34A.
  • the thickness of the first semiconductor chip 20A and the second semiconductor chip 30A is, for example, in the range of 0.2 mm to 2.0 mm.
  • the first insulating film 22A and the second insulating film 32A are configured to include an inorganic insulating material or an organic insulating material.
  • the first insulating film 22A and the second insulating film 32A may be configured to include both an inorganic insulating material and an organic insulating material.
  • the inorganic insulating material used for the insulating film is, for example, silicon oxide (SiO 2 ).
  • SiO 2 silicon oxide
  • an inorganic insulating material such as silicon oxide is used for the insulating film, a semiconductor device with a finer structure can be manufactured. Further, since the bond between inorganic insulating materials can be easily made strong, it is possible to increase the adhesive strength between semiconductor chips and improve the connection reliability as a semiconductor device.
  • the organic insulating material used for the first insulating film 22A and the second insulating film 32A is, for example, polyimide, polyimide precursor (for example, polyimiamic ester or polyamic acid), polyamideimide, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole ( PBO) or PBO precursor.
  • These organic insulating materials have a lower elastic modulus than inorganic insulating materials such as silicon oxide (SiO 2 ), and are soft materials.
  • the elastic modulus of the organic material constituting the first insulating film 22A and the second insulating film 32A may be, for example, 7.0 GPa or less, 5.0 GPa or less, or 3.0 GPa or less. It may be 2.0 GPa or less, or 1.5 GPa or less.
  • the elastic modulus here means Young's modulus.
  • the organic insulating material constituting the first insulating film 22A and the second insulating film 32A preferably has a coefficient of thermal expansion of 70 ppm/K or less, and more preferably 50 ppm/K or less.
  • the thickness of the first insulating film 22A and the second insulating film 32A is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first insulating film 22A and the second insulating film 32A is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring electrical reliability.
  • the first electrode 24A and the second electrode 34A are terminal electrodes provided on the inner surfaces 20a and 30a of the first semiconductor chip 20A and the second semiconductor chip 30A, and are made of copper or aluminum, for example.
  • the first electrode 24A penetrates the first insulating film 22A and is exposed on the surface of the first insulating film 22A that is opposite to the surface 20a to which the first semiconductor chip 20A is connected.
  • the second electrode 34A penetrates the second insulating film 32A and is exposed on the surface of the second insulating film 32A that is opposite to the surface 30a to which the second semiconductor chip 30A is connected.
  • the first electrode 24A and the second electrode 34A are bonded to each other.
  • the first bump connection component 50A to which the first hybrid bonding structure component 40A is attached is the first adhesive film member 52A attached to the surface of the second semiconductor chip 30A opposite to the second insulating film 32A. and a first connection bump 54A disposed in the first adhesive film member 52A and flip-chip connected to the terminal electrode 31a of the second semiconductor chip 30A.
  • the first connection bump 54A contains gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), nickel, tin, lead, etc. as main components. and may contain multiple metals.
  • the first adhesive film member 52A contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, a fluxing agent, and an inorganic filler.
  • the first adhesive film member 52A may be an insulating resin layer containing no conductive filler (conductive particles).
  • the first adhesive film member 52A is a cured product of a resin composition containing the above-mentioned epoxy resin, thermoplastic resin, curing agent, fluxing agent, and inorganic filler.
  • Such a first adhesive film member 52A can be formed using, for example, NCF (Non Conductive Film).
  • a second hybrid bonding laminate component 60B consisting of a second hybrid bonding structural component 40B and a second bump connection component 50B is arranged on the first hybrid bonding laminate component 60A having such a configuration, and A bonding structure component 40B is attached to the first semiconductor chip 20A of the first hybrid bonding laminate component 60A by a second bump connection component 50B.
  • the second hybrid bonding laminate component 60B has the same configuration as the first hybrid bonding laminate component 60A, and hereinafter, some overlapping parts may be omitted in the description.
  • the second hybrid bonding structure component 40B includes a third semiconductor component 26B including a third semiconductor chip 20B, a third insulating film 22B provided on the third semiconductor chip 20B, and a plurality of third electrodes 24B, and a fourth semiconductor component 26B. It has a chip 30B, a fourth semiconductor component 36B including a fourth insulating film 32B provided on the fourth semiconductor chip 30B, and a plurality of fourth electrodes 34B.
  • the third insulating film 22B and the fourth insulating film 32B are bonded together, and the plurality of third electrodes 24B and the plurality of fourth electrodes 34B are respectively bonded.
  • the third semiconductor chip 20B and the fourth semiconductor chip 30B are the same semiconductor chips as the first semiconductor chip 20A and the second semiconductor chip 30A.
  • the third semiconductor chip 20B and the fourth semiconductor chip 30B may have terminal electrodes 21a, 31a for connecting the semiconductor chips to the outside, and through electrodes 21b, 31b penetrating the semiconductor chips.
  • the terminal electrode 31a of the fourth semiconductor chip 30B is connected to the terminal electrode 21a of the first semiconductor chip 20A via the second connection bump 54B.
  • the through electrode 31b of the fourth semiconductor chip 30B is connected to the terminal electrode 31a and the fourth electrode 34B.
  • the thickness of the third semiconductor chip 20B and the fourth semiconductor chip 30B is, for example, in the range of 0.2 mm to 2.0 mm, similarly to the first semiconductor chip 20A and the like.
  • the third insulating film 22B and the fourth insulating film 32B are configured to include an inorganic insulating material or an organic insulating material, similarly to the first insulating film 22A and the second insulating film 32A.
  • the third insulating film 22B and the fourth insulating film 32B may be configured to include both an inorganic insulating material and an organic insulating material.
  • the inorganic insulating material or organic insulating material used for the insulating film is the same as that for the first insulating film 22A.
  • the thicknesses of the third insulating film 22B and the fourth insulating film 32B are similarly preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the third insulating film 22B and the fourth insulating film 32B is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring electrical reliability.
  • the third electrode 24B and the fourth electrode 34B are terminal electrodes provided on the inner surfaces 20a and 30a of the third semiconductor chip 20B and the fourth semiconductor chip 30B, and are made of copper or aluminum, for example.
  • the third electrode 24B penetrates the third insulating film 22B and is exposed on the surface of the third insulating film 22B that is opposite to the surface 20a to which the third semiconductor chip 20B is connected.
  • the fourth electrode 34B penetrates the fourth insulating film 32B and is exposed on a surface of the fourth insulating film 32B opposite to the surface 30a to which the fourth semiconductor chip 30B is connected.
  • the third electrode 24B and the fourth electrode 34B are bonded to each other.
  • the second bump connection component 50B attached to the second hybrid bonding structure component 40B is attached to the surface of the fourth semiconductor chip 30B opposite to the fourth insulating film 32B, similarly to the first bump connection component 50A.
  • a second adhesive film member 52B is attached thereto, and a second connection bump 54B is disposed in the second adhesive film member 52B and is flip-chip connected to the terminal electrode 31a of the fourth semiconductor chip 30B.
  • the second connection bump 54B contains gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), nickel, tin, lead, etc. as main components. and may contain multiple metals.
  • a first hybrid bonding laminate component 60A which is a pair of a first hybrid bonding structure component 40A and a first bump connection component 50A, is arranged on the substrate 10.
  • the wiring electrode 12 of the substrate 10 is connected to the terminal electrode 31a of the second semiconductor chip 30A of the first hybrid bonding structure component 40A via the first connection bump 54A.
  • This terminal electrode 31a is connected to the terminal electrode 21a of the first semiconductor chip 20A via the second electrode 34A, the first electrode 24A, and the through electrode 21b of the first semiconductor chip 20A.
  • a second hybrid bonding laminate component 60B which is a pair of a second hybrid bonding structure component 40B and a second bump connection component 50B, is further arranged.
  • the terminal electrode 21a of the first semiconductor chip 20A is connected to the terminal electrode 31a of the fourth semiconductor chip 30B of the second hybrid bonding structure component 40B via the second connection bump 54B.
  • This terminal electrode 31a is connected to the through electrode 21b of the third semiconductor chip 20B via the fourth electrode 34B and the third electrode 24B.
  • the semiconductor device 1 has a structure in which hybrid bonding structural components and bump connection components including adhesive film members are alternately laminated.
  • FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device 1 viewed from above.
  • the fillet 56 is an adhesive portion that protrudes outward from the entire outer periphery of the semiconductor chip (for example, the third semiconductor chip 20B), and This is a portion that can protect the semiconductor chip 30A, the third semiconductor chip 20B, and the fourth semiconductor chip 30B.
  • the maximum value of the protrusion width T of the fillet 56 may be, for example, less than half the thickness (height) of the first hybrid bonding structure component 40A or the second hybrid bonding structure component 40B.
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
  • FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing a process subsequent to the process shown in FIG. 3.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing a process subsequent to the process shown in FIG. 4.
  • 6A and 6B are cross-sectional views sequentially showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and are diagrams showing steps subsequent to the step shown in FIG. 5.
  • the semiconductor device 1 can be manufactured, for example, through the following steps (a) to (h).
  • Step (a) corresponds to a plurality of semiconductor components including the first semiconductor component 26A and the third semiconductor component 26B, and is a first silicon substrate on which an integrated circuit including semiconductor elements and wiring connecting them is formed.
  • This is a step of preparing the semiconductor substrate 70.
  • a plurality of first electrodes 74 made of copper, aluminum, etc. are provided at predetermined intervals on one surface 72a of the first substrate body 72 made of silicon etc.
  • a first insulating film 76 made of an inorganic or organic material is provided.
  • the first substrate body 72 may be, for example, a circular or rectangular semiconductor wafer.
  • the first electrode 74 is an end face electrode for penetrating the first insulating film 76 and exposing the integrated circuit formed on the first semiconductor substrate 70 to the outside.
  • the plurality of first electrodes 74 may be provided after the first insulating film 76 is provided on the one surface 72a of the first substrate main body 72, or the plurality of first electrodes 74 may be provided on the one surface 72a of the first substrate main body 72.
  • the first insulating film 76 may be provided after that.
  • the first substrate body 72 may be provided with a terminal electrode 72b connected to an integrated circuit or the like and a through electrode 72c penetrating the substrate body.
  • Step (b) corresponds to a plurality of semiconductor components including the second semiconductor component 36A and the fourth semiconductor component 36B, and is a second silicon substrate on which an integrated circuit including semiconductor elements and wiring connecting them is formed.
  • This is a step of preparing the semiconductor substrate 80.
  • a plurality of second electrodes 84 made of copper, aluminum or the like are provided at predetermined intervals on one surface 82a of the second substrate main body 82 made of silicon or the like.
  • a second insulating film 86 made of an inorganic or organic material is provided.
  • the second substrate body 82 may be, for example, a circular or rectangular semiconductor wafer.
  • the second electrode 84 is an end face electrode for penetrating the second insulating film 86 and exposing the integrated circuit formed on the second semiconductor substrate 80 to the outside.
  • the plurality of second electrodes 84 may be provided after the second insulating film 86 is provided on the one surface 82a of the second substrate main body 82, or the plurality of second electrodes 84 may be provided on the one surface 82a of the second substrate main body 82. Alternatively, the second insulating film 86 may be provided.
  • the first insulating film 76 and the second insulating film 86 used in step (a) and step (b) are the first insulating film 22A, second insulating film 32A, third insulating film 22B, and fourth insulating film 32B described above. It is made up of inorganic or organic materials.
  • the inorganic material used for the insulating film is, for example, silicon oxide (SiO 2 ). When an inorganic material such as silicon oxide is used for the insulating film, a semiconductor device with a finer structure can be manufactured.
  • step (c) described below since the bond between inorganic materials is easy to strengthen, the adhesive strength between semiconductor substrates is increased and the connection reliability as a semiconductor device is improved. becomes possible.
  • the organic material used for the insulating film is, for example, polyimide, a polyimide precursor (eg, polyimiamic ester or polyamic acid), polyamideimide, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole (PBO), or a PBO precursor.
  • These organic materials have a lower elastic modulus than inorganic materials such as silicon oxide (SiO 2 ), and are soft materials.
  • the elastic modulus of the organic material constituting the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be, for example, 7.0 GPa or less, 5.0 GPa or less, or 3.0 GPa or less. It may be 2.0 GPa or less, or 1.5 GPa or less.
  • the elastic modulus here means Young's modulus.
  • the organic material constituting the first insulating film 76 and the second insulating film 86 preferably has a coefficient of thermal expansion of 70 ppm/K or less, and more preferably 50 ppm/K or less.
  • each insulating film can be easily formed as a thin film by spin coating or the like. Furthermore, since these organic materials have heat resistance, they can withstand the temperature (for example, a high temperature of 300° C. or higher) when the first electrode 74 and the second electrode 84 are bonded in step (c) described later. This prevents the bond between the insulating films from deteriorating due to high temperatures.
  • the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be insulating films containing both an inorganic material and an organic material.
  • the thickness of the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be 20 ⁇ m or less. By sufficiently reducing the thickness of the first insulating film 76 and the second insulating film 86, the wiring formed from the first electrode 74 and the second electrode 84 can have a finer structure. Note that the thickness of the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be thicker than 20 ⁇ m. In this case, when the insulating films are bonded together, more debris can be embedded in the resin insulating film, and the insulating films can be bonded together more reliably. Further, the thickness of the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be 4 ⁇ m or more. In this case, by embedding minute debris in the resin insulating film, even if minute debris remains, it is possible to maintain a good connection between the first insulating film 76 and the second insulating film 86. It becomes possible.
  • step (c) the first insulating film 76 of the first semiconductor substrate 70 and the second insulating film 86 of the second semiconductor substrate 80 are bonded together, and the plurality of first electrodes 74 of the first semiconductor substrate 70 and the first insulating film 86 of the second semiconductor substrate 80 are bonded together.
  • the bonding surface 70a of the first semiconductor substrate 70 and the bonding surface 80a of the second semiconductor substrate 80 are polished using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the first semiconductor substrate 70 may be polished by a CMP method under the condition that the first electrode 74 made of copper or the like is selectively and deeply removed, or each surface of the first electrode 74 is aligned with the surface of the first insulating film 76. It may be polished by CMP method. The same applies to the polishing of the second semiconductor substrate 80. Such polishing also removes debris on the surfaces of the first semiconductor substrate 70 and the second semiconductor substrate 80.
  • step (c) after removing the organic substances or metal oxides attached to the surfaces of the bonding surface 70a of the first semiconductor substrate 70 and the bonding surface 80a of the second semiconductor substrate 80, the steps shown in FIGS. 3A and 3B are performed. , the bonding surface 70a of the first semiconductor substrate 70 and the bonding surface 80a of the second semiconductor substrate 80 are made to face each other, and the first electrode 74 and the second electrode 84 of the first semiconductor substrate 70 are aligned. conduct. At this positioning stage, the first insulating film 76 of the first semiconductor substrate 70 and the second insulating film 86 of the second semiconductor substrate 80 are separated from each other and are not bonded.
  • the first insulating film 76 of the first semiconductor substrate 70 and the second insulating film 86 of the second semiconductor substrate 80 are bonded.
  • the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be uniformly heated before joining.
  • the heating temperature when bonding the first insulating film 76 and the second insulating film 86 may be, for example, 30° C. or more and 400° C. or less, and the pressure may be 0.1 MPa or more and 1 MPa or less.
  • the first insulating film 76 and the second insulating film 86 are bonded to form an insulating bonded portion, and the first semiconductor substrate 70 and the second semiconductor substrate 80 are mechanically strengthened to each other. It is attached.
  • a predetermined heat, pressure, or both are applied to bond the first electrode 74 of the first semiconductor substrate 70 and the second electrode 84 of the second semiconductor substrate 80.
  • the heating temperature is 150°C or more and 400°C or less, and may be 200°C or more and 300°C or less, and the pressure is 0.1 MPa or more and 1 MPa or more. The following may be sufficient.
  • the first electrode 74 and the corresponding second electrode 84 are bonded to form an electrode bonding portion, and the first electrode 74 and the second electrode 84 are mechanically and electrically bonded firmly.
  • Ru Note that electrode bonding may be performed after bonding the insulating film, but electrode bonding and bonding of the insulating film may be performed simultaneously. Through the above steps, a hybrid bonding structure S is obtained.
  • connection bumps 54 are formed on the surface 82d of the second substrate main body 82 of the hybrid bonding structure S opposite to the second insulating film 86.
  • the connection bumps 54 mainly contain gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), nickel, tin, lead, etc. It may contain multiple metals.
  • such connection bumps 54 are formed so as to be connected to the plurality of connection terminals 82b of the second substrate body 82.
  • a conventional manufacturing method can be used.
  • step (e) after the plurality of connection bumps 54 are formed in step (d), as shown in FIG.
  • An adhesive film member 52 is attached to the. By this bonding, a plurality of connection bumps 54 are located within the adhesive film member 52.
  • the plurality of connection bumps 54 may or may not be exposed from the surface of the adhesive film member 52.
  • the adhesive film member 52 used here corresponds to the first adhesive film member 52A and the second adhesive film member 52B described above, and contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, a flux agent, and an inorganic filler. do.
  • the adhesive film member 52 may be an insulating resin layer containing no conductive filler (conductive particles).
  • epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy group in its molecule, but epoxy resins having two or more epoxy groups in its molecule can be preferably used.
  • epoxy resins include bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, naphthalene epoxy resin, phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, phenol aralkyl epoxy resin, biphenyl epoxy resin, Triphenolmethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin; these polyfunctional epoxy resins can be mentioned.
  • the epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. Among these, the epoxy resin preferably includes a bisphenol-type epoxy resin or a triphenolmethane-type epoxy resin.
  • the epoxy resin is preferably one that can suppress decomposition and generation of volatile components during connection at high temperatures. Therefore, it is preferable to use an epoxy resin whose mass reduction rate under heating conditions during connection is 5% by mass or less. For example, if the heating temperature at the time of connection is 250°C, it is preferable to use an epoxy resin with a mass reduction rate of 5% by mass or less at 250°C, and if the heating temperature is 300°C, the mass reduction rate at 300°C is 5% by mass. It is preferable to use the following epoxy resins.
  • the content of the epoxy resin is preferably 5 to 75% by mass, more preferably 10 to 55% by mass, and even more preferably 20 to 50% by mass, based on the total amount of the adhesive film member. When the content of the epoxy resin is within this range, the curability and adhesiveness tend to be better.
  • Thermoplastic resins include phenoxy resins, polyimide resins, polyamide resins, polycarbodiimide resins, cyanate ester resins, acrylic resins, polyester resins, polyethylene resins, and polyester resins from the viewpoint of obtaining excellent heat resistance, film forming properties, and connection reliability. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of ether sulfone resin, polyetherimide resin, polyvinyl acetal resin, urethane resin, and acrylic rubber.
  • the thermoplastic resin preferably contains at least one selected from the group consisting of phenoxy resin, polyimide resin, acrylic rubber, acrylic resin, cyanate ester resin, and polycarbodiimide resin.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and still more preferably 30,000 or more. When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is 10,000 or more, the heat resistance and film formability of the adhesive film member tend to be further improved.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less. When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is 1,000,000 or less, the effect of high heat resistance tends to be obtained.
  • weight average molecular weight means a value measured using GPC (gel permeation chromatography) and converted using a standard polystyrene calibration curve.
  • GPC gel permeation chromatography
  • HCL-8320GPC HCL-8320GPC
  • UV-8320 manufactured by Tosoh Corporation
  • HPLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation
  • a solvent in which the measurement target is dissolved can be selected. Examples of the solvent include THF (tetrahydrofuran), DMF (N,N-dimethylformamide), DMA (N,N-dimethylacetamide), NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and toluene.
  • the concentration of phosphoric acid should be 0.05 to 0.1 mol/L (usually 0.06 mol/L), and the concentration of LiBr should be 0.5 to 1.0 mol/L ( Normally, it may be adjusted to 0.63 mol/L).
  • the mass ratio of the epoxy resin content to the thermoplastic resin content is preferably 0.01 to 20. , more preferably 0.05 to 15, still more preferably 0.1 to 10.
  • the curing agent is not particularly limited, and examples thereof include imidazole curing agents, phenol resin curing agents, acid anhydride curing agents, amine curing agents, phosphine curing agents, and the like.
  • the curing agent preferably contains an imidazole-based curing agent from the viewpoint of exhibiting good flux performance and improving storage stability and heat resistance of the cured product of the adhesive film.
  • imidazole curing agent examples include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole.
  • 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, and 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate are preferred from the viewpoint of superior curability, storage stability, and connection reliability.
  • 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[ 2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine
  • the content of the curing agent is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the epoxy resin.
  • the content of the curing agent is 0.1 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the epoxy resin, the curability tends to be further improved, and when the content is 20 parts by mass or less, metallic bonds are not formed. Since the adhesive film does not harden before the connection is completed, connection failures tend to be less likely to occur.
  • the fluxing agent can be used without particular limitation as long as it is a compound having a carboxyl group, but a dicarboxylic acid (a compound having two carboxyl groups) is preferable. Compared with monocarboxylic acids (compounds having one carboxyl group), dicarboxylic acids are less likely to volatilize even at high temperatures during connection, and tend to be able to further suppress the generation of voids. Furthermore, when dicarboxylic acid is used, it is possible to further suppress the increase in viscosity of the adhesive film during storage, connection work, etc., compared to the case where a compound having three or more carboxyl groups is used. There is a tendency that connectivity can be further improved.
  • the fluxing agent may be, for example, a dicarboxylic acid having a linear or branched alkylene group.
  • dicarboxylic acids include succinic acid (melting point: 184°C), glutaric acid (melting point: 95-98°C), adipic acid (melting point: 152°C), pimelic acid (melting point: 103-105°C), Suberic acid (melting point: 141-144°C), azelaic acid (melting point: 109°C), sebacic acid (melting point: 133-137°C), undecanedioic acid (melting point: 28-31°C), dodecanedioic acid (melting point: 127 dicarboxylic acids having a linear alkylene group such as ( ⁇ 129°C); branched dicarboxylic acids having one or more hydrogen atoms at the 2- or 3-position of these dicarboxylic acids having a linear alkylene group substituted with an alkyl group; Examples
  • the melting point of the fluxing agent is preferably 150°C or lower, more preferably 140°C or lower, even more preferably 130°C or lower.
  • Such flux agents tend to exhibit sufficient flux performance before the curing reaction between the epoxy resin and the curing agent occurs. Therefore, by using an adhesive film containing such a fluxing agent, a semiconductor device with even better connection reliability can be manufactured.
  • the fluxing agent is preferably solid at room temperature (25°C), and the melting point of the fluxing agent is preferably 25°C or higher, more preferably 50°C or higher.
  • the content of the fluxing agent may be, for example, 0.5 to 10% by mass based on the total amount of the adhesive film.
  • the adhesive film member By containing an inorganic filler, the adhesive film member tends to further suppress the generation of voids during connection and to further reduce the hygroscopicity of the cured adhesive film.
  • the inorganic filler is preferably an insulating substance from the viewpoint of excellent insulation reliability (particularly HAST resistance).
  • examples of such inorganic fillers include glass, silica, alumina, titanium oxide, carbon black, mica, and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic filler is preferably at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titanium oxide, and boron nitride, and more preferably at least one selected from the group consisting of silica, alumina, and boron nitride. be. These shapes and particle sizes are not particularly limited.
  • the inorganic filler may be surface-treated.
  • the content of the inorganic filler is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 25 to 65% by mass, and even more preferably 30 to 60% by mass, based on the total amount of the adhesive film member.
  • the adhesive film tends to have a smooth appearance and the components tend to be easily dispersed.
  • the adhesive film may further contain a resin filler.
  • the resin filler include fillers made of resin such as polyurethane and polyimide.
  • the content of the resin filler is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 30% by mass, and even more preferably 3 to 15% by mass, based on the total amount of the adhesive film.
  • the adhesive film member may further contain a curing accelerator, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an antioxidant, a leveling agent, an ion trapping agent, etc. as other components.
  • the content of the other components can be adjusted as appropriate so that each component exhibits its effects, and may be, for example, 0.1 to 20% by mass, respectively, based on the total amount of the adhesive film.
  • the adhesive film member can be formed, for example, by the following method. First, an organic solvent is added as necessary to a resin composition containing the above-mentioned components constituting the adhesive film, and a resin composition varnish obtained by stirring, mixing, kneading, etc. is applied to a base film that has been subjected to a release treatment. Apply on top using a knife coater, roll coater, applicator, etc. Thereafter, by heating the applied resin composition varnish to remove the organic solvent, an adhesive film can be formed on the base film.
  • the organic solvent used for preparing the resin composition varnish is not particularly limited as long as it has the property of uniformly dissolving or dispersing each component, but examples include dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. , dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, toluene, benzene, xylene, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, dioxane, cyclohexanone, ethyl acetate and the like. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable that the organic solvent contains methyl ethyl ketone.
  • Stirring, mixing, kneading, etc. in the preparation of the resin composition varnish can be performed using, for example, a stirrer, a miller, a three-roll mill, a ball mill, a bead mill, a homodisper, or the like.
  • the base film is not particularly limited as long as it has heat resistance that can withstand the heating conditions when drying the organic solvent.
  • Examples of the base film include polyolefin films such as polypropylene films and polymethylpentene films, polyester films such as polyethylene terephthalate films and polyethylene naphthalate films, polyimide films, and polyetherimide films.
  • the base film may be a monolayer film of one type alone, or a multilayer film of a combination of two or more types.
  • the thickness of the adhesive film obtained can be adjusted, for example, based on the height of the bump before connection, and is preferably 0.5 to 1.5 times, or more, based on the height of the bump before connection. It is preferably 0.6 to 1.3 times, more preferably 0.7 to 1.2 times.
  • the thickness of the adhesive film is 0.5 times or more the height of the bump, the generation of voids due to unfilled adhesive film can be sufficiently suppressed, and connection reliability can be further improved.
  • the thickness of the adhesive film is 1.5 times or less, the amount of adhesive film extruded from the chip connection area during connection can be sufficiently suppressed, and furthermore, the adhesive film can be sufficiently prevented from adhering to unnecessary parts. can be prevented.
  • the thickness of the adhesive film is preferably 2.5 to 150 ⁇ m, more preferably 3.5 to 120 ⁇ m.
  • the drying conditions for volatilizing the organic solvent from the resin composition varnish applied to the base film are not particularly limited as long as the organic solvent is sufficiently volatilized. Heating is preferred.
  • the organic solvent is preferably removed to 1.5% by mass or less based on the total amount of the adhesive film.
  • step (f) the hybrid bonding structure S to which the adhesive film member 52 made of the above-mentioned material is bonded is diced, and at least one first semiconductor element, at least one first electrode 74, and at least one first semiconductor element are diced.
  • a plurality of hybrid bonding laminate components 60 are obtained, each of which includes two semiconductor elements, at least one second electrode 84, and at least one connection bump 54.
  • the hybrid bonding structure S to which the adhesive film member 52 has been bonded is diced using plasma dicing, stealth dicing, laser dicing, or the like to separate the hybrid bonding structure S into individual pieces.
  • individual hybrid bonding laminate parts 60 are obtained as shown in FIG. 5(a).
  • This hybrid bonding laminate component 60 corresponds to the first hybrid bonding laminate component 60A and the second hybrid bonding laminate component 60B described above.
  • step (g) a plurality of individualized hybrid bonding laminate parts 60 are stacked and bonded together.
  • step (g) first, as shown in FIG. 5B, the first hybrid bonding laminate component 60A is picked up by the bonding tool P and moved toward the substrate 10. Thereafter, after placing the first hybrid bonding laminate component 60A on the substrate 10, the first hybrid bonding laminate component 60A is pressed while being heated. At this time, as shown in FIG. 6A, each of the first connection bumps 54A and the corresponding wiring electrode 12 are connected. In other words, the terminal electrode 31a of the second semiconductor chip 30A is connected to the wiring electrode 12 via the first connection bump 54A. Further, during this pressing, the first adhesive film member 52A protrudes outward from the end of the second semiconductor chip 30A to form a fillet 56. The protrusion width of this fillet 56 is the same as the protrusion width T mentioned above.
  • the second hybrid bonding laminate component 60B is picked up by the bonding tool P, and the second hybrid bonding laminate component 60B is placed on the first hybrid bonding laminate component 60A. Press the second hybrid bonding laminate component 60B. At this time, the terminal electrode 31a of the fourth semiconductor chip 30B is connected to the terminal electrode 21a of the first semiconductor chip 20A via the second connection bump 54B. Further, the second bump connection component 50B is attached to the first semiconductor chip 20A.
  • FIG. 7A a member 160 is provided with connection bumps 152 and 154 on the lower surface of the semiconductor chip 120, and an adhesive film member 150 is attached to the semiconductor chip 120 so as to cover the connection bumps 152 and 154.
  • the adhesive film member 150 corresponds to the adhesive film member 50 and the like.
  • Such a member is picked up by the bonding tool P, moved toward the substrate 110, and the connection bumps 152, 154 and the connection terminal 112 are connected as shown in FIG. 7(b). This connection causes the ends of the adhesive film member 150 to protrude outward, forming a fillet 156.
  • such members 160 are stacked to fabricate the semiconductor device 101.
  • fillets 156 are formed, but fillets 156 adjacent in the stacking direction stick to each other.
  • a gap V which is a closed space, is formed between the fillets 156.
  • the first hybrid bonding structural component uses a hybrid bonding technique in which semiconductor chips (or semiconductor wafers, etc.) are bonded together and connected without using a general adhesive. 40A, and a first bump connection component 50A having a first adhesive film member 52A. According to this configuration, it is possible to sandwich (interpose) the first hybrid bonding structural component 40A between the adhesive film members, so it is possible to suppress the fillets 56 from sticking together. This suppresses the formation of a gap in the fillet 56 of the semiconductor device, and prevents peeling starting from the gap. As described above, according to this semiconductor device 1, the reliability of the device can be improved.
  • the height can be made lower than when connecting using bumps or the like, so the height of the semiconductor device 1 can be reduced.
  • the fillet 56 can be provided on the outside of the semiconductor chip using the adhesive film member 52, it is possible to protect the semiconductor chip in the semiconductor device 1. As described above, according to this semiconductor device 1, it is possible to reduce the height and improve the protection function.
  • the semiconductor device 1 further includes a substrate 10 having a wiring electrode 12, and the first connection bump 54A of the first bump connection component 50A is connected to the wiring electrode 12. According to this configuration, the first semiconductor component and the substrate can be connected more reliably.
  • the first adhesive film member 52A protrudes outward from the end of the second semiconductor chip 30A to form a fillet 56.
  • the semiconductor chip included in the semiconductor device 1 can be more reliably protected.
  • the maximum protrusion width of the fillet 56 from the end of the second semiconductor chip 30A is preferably less than half the thickness of the first hybrid bonding structure component 40A. According to this configuration, a more reliable semiconductor device can be provided by achieving a balance between protecting the semiconductor chip and suppressing peeling.
  • At least one of the first insulating film 22A and the second insulating film 32A may include an inorganic insulating material. According to this configuration, it is possible to manufacture a semiconductor device with a finer configuration. Further, since the bond between inorganic materials can be easily made strong, it is possible to increase the adhesive strength between semiconductor chips and further improve the connection reliability as a semiconductor device.
  • At least one of the first insulating film 22A and the second insulating film 32A may include an organic insulating material. According to this configuration, the debris from dicing into semiconductor chips is absorbed (incorporated) into the insulating film portion made of the organic material by the organic material, which is a relatively soft material, and the semiconductors are bonded by hybrid bonding. Connection defects between chips can be reduced.
  • the organic insulating material included in at least one of the first insulating film 22A and the second insulating film 32A is polyimide, a polyimide precursor, polyamideimide, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole (PBO), Or it may contain a PBO precursor. Since these materials are liquid or soluble in a solvent, the first insulating film and the like can be easily formed by, for example, spin coating, making it easier to form a thin film. Further, since these materials have high heat resistance, they can withstand high temperatures when bonding is performed by hybrid bonding, and it becomes possible to bond semiconductor chips together more reliably.
  • the first adhesive film member 52A preferably includes a cured product of a resin composition containing an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, and an inorganic filler. According to this configuration, the first hybrid bonding structural component 40A and the like can be bonded more reliably, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • an example was shown in which two sets of hybrid bonding laminate components 60 were stacked, but the present invention is not limited to this.
  • a semiconductor device may be formed by stacking three or more sets of hybrid bonding laminate components 60.
  • SYMBOLS 1...Semiconductor device 10...Substrate, 12...Wiring electrode, 20A...First semiconductor chip, 20B...Third semiconductor chip, 21a...Terminal electrode, 21b...Through electrode, 22A...First insulating film, 22B...Third insulation Film, 24A...first electrode, 24B...third electrode, 26A...first semiconductor component, 26B...third semiconductor component, 30A...second semiconductor chip, 30B...fourth semiconductor chip, 31a...terminal electrode, 31b...penetration Electrode, 32A...second insulating film, 32B...fourth insulating film, 34A...second electrode, 34B...fourth electrode, 36A...second semiconductor component, 36B...fourth semiconductor component, 40A...first hybrid bonding structure component , 40B...Second hybrid bonding structural component, 50A...First bump connection component, 50B...Second bump connection component, 52A...First adhesive film member, 52B...Second adhesive film member, 54A...First connection bump, 54

Landscapes

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Abstract

半導体装置は、第１ハイブリッドボンディング構造部品と、第１バンプ接続部品とを備える。第１ハイブリッドボンディング構造部品は、第１半導体チップと第１半導体チップ上に設けられた第１絶縁膜及び第１電極とを含む第１半導体部品と、第２半導体チップと第２半導体チップ上に設けられた第２絶縁膜及び第２電極とを含む第２半導体部品とを有する。第１絶縁膜と第２絶縁膜とが貼り合わされると共に第１電極と第２電極とが接合される。第１バンプ接続部品は、第１ハイブリッドボンディング構造部品の第２半導体チップの第２絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられる第１フィルム部材と、第１フィルム部材中に配置され、第２半導体チップの電極に接続される第１接続バンプとを有する。

Description

半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
　本開示は、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。
　従来、半導体チップと基板とを接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されている。一方、半導体装置に対する高機能化、高集積化、高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板とを直接接続するフリップチップ接続方式（ＦＣ接続方式）が広まりつつある。
　ＦＣ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて接続部を金属接合させる方法、超音波振動を印加して接続部を金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られている。接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて接続部を金属接合させる方法が一般的である。
　例えば、半導体チップ及び基板間の接続に関して、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｂｏａｒｄ）型の接続方式もＦＣ接続方式に該当する。また、ＦＣ接続方式は、半導体チップ上に接続部（バンプ又は配線）を形成して、半導体チップ間を接続するＣＯＣ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｃｈｉｐ）型の接続方式にも広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　また、更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されるパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージ、ＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ　Ｏｎ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｖｉａ）等も広く普及し始めている。このような積層・多段化技術は、半導体チップ等を三次元的に配置することから、二次元的に配置する手法と比較してパッケージを小さくできる。また、このような積層・多段化技術は、半導体の性能向上、ノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であることから、次世代の半導体配線技術として注目されている。
特開２０１２－２２２０３８号公報
　ところで、上述したフリップチップパッケージを有する半導体装置の製造方法では、予め突起電極付半導体ウェハにアンダーフィル材としてフィルム状接着剤を貼り付けた後、個々の半導体チップに個片化している。そして、図７及び図８に示すように、個片化された接着剤付き半導体チップを順に積層し、多層化された半導体装置を取得している。しかしながら、接着剤付き半導体チップを積層してボンディングツールで押し込むと、フィルム状接着剤が外側にはみ出して、フィレット１５６と呼ばれる部分を形成する。半導体チップを多層化すると、積層方向に隣接するフィレット１５６同士がくっついてしまい、フィレット１５６間に隙間Ｖが形成される。このような隙間Ｖを有する半導体装置に対して加熱及び冷却が繰り返されると、フィレットが膨張したり縮小したりして内部応力が発生し、隙間Ｖを起点として接着剤等が剥離してしまう虞がある。
　本開示は、半導体チップが多層化された半導体装置の信頼性を向上することができる、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
　本開示は、一側面として、半導体装置に関する。この半導体装置は、第１半導体チップと第１半導体チップ上に設けられた第１絶縁膜及び第１電極とを含む第１半導体部品と、第２半導体チップと第２半導体チップ上に設けられた第２絶縁膜及び第２電極とを含む第２半導体部品とを有し、第１絶縁膜と第２絶縁膜とが貼り合わされると共に第１電極と第２電極とが接合された第１ハイブリッドボンディング構造部品と、第１ハイブリッドボンディング構造部品の第２半導体チップの第２絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられる第１接着フィルム部材と、第１接着フィルム部材中に配置され、第２半導体チップの電極に接続される第１接続バンプとを有する第１バンプ接続部品と、を備える。
　この半導体装置では、一般的な接着剤を用いないで半導体チップ同士（または半導体ウェハ同士等）を貼り合わせて接続するハイブリッドボンディング技術を用いた第１ハイブリッドボンディング構造部品と、第１接着フィルム部材を有する第１接続バンプとを含むように、半導体装置を構成している。この構成によれば、接着フィルム部材同士の間に第１ハイブリッドボンディング構造部品を挟むことが可能となるため、フィレット同士がくっついてしまうことを抑制できる。これにより、半導体装置のフィレットに隙間が形成されることが抑制され、隙間を起点とする剥離が防止される。以上より、この半導体装置によれば、信頼性を向上することができる。また、ハイブリッドボンディング技術で半導体チップ同士を接続する場合、バンプ等を用いた接続よりも低背化することができるため、半導体装置を低背化することが可能となる。一方、接着フィルム部材を用いて半導体チップの外側にフィレットを出すことができるため、半導体装置における半導体チップを保護することが可能となる。以上より、この半導体装置によれば、低背化及び保護機能の向上を図ることが可能となる。
　上記の半導体装置は、第３半導体チップと第３半導体チップ上に設けられた第３絶縁膜及び第３電極とを含む第３半導体部品と、第４半導体チップと第４半導体チップ上に設けられた第４絶縁膜及び第４電極とを含む第４半導体部品とを有し、第３絶縁膜と第４絶縁膜とが貼り合わされると共に第３電極と第４電極とが接合された第２ハイブリッドボンディング構造部品と、第２ハイブリッドボンディング構造部品の第４半導体チップの第４絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられる第２接着フィルム部材と、第２接着フィルム部材中に配置され、第４半導体チップの電極に接続される第２接続バンプとを有する第２バンプ接続部品と、を更に備えてもよい。この半導体装置では、第２バンプ接続部品の第２接着フィルム部材が第１ハイブリッドボンディング構造部品の第１半導体チップの第１絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられており、且つ、第２接続バンプが第１半導体チップの電極に接続されていることが好ましい。この半導体装置によれば、このように多層化しても、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、低背化及び保護機能の強化を図ることもできる。
　上記の半導体装置は、配線電極を有する基板を更に備えてもよく、第１バンプ接続部品の第１接続バンプが配線電極に接続されていてもよい。この構成によれば、第１半導体部品と基板とをより確実に接続することができる。
　上記の半導体装置において、第１接着フィルム部材は、第２半導体チップの端部から外側に向けて突出してフィレットを形成してもよい。この構成によれば、半導体装置に含まれる半導体チップをより確実に保護することができる。この場合において、フィレットの第２半導体チップの端部からの最大突出幅は、第１ハイブリッドボンディング構造部品の厚みの半分以下であることが好ましい。この構成によれば、半導体チップの保護と剥離の抑制とのバランスをとってより信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　上記の半導体装置において、第１絶縁膜及び第２絶縁膜の少なくとも一方は、無機絶縁材料を含んでもよい。この構成によれば、より微細な構成の半導体装置を作製することが可能となる。また、無機材料同士の接合は強固にし易いことから、半導体チップ同士の接着強さを高めて、半導体装置としての接続信頼性を更に向上させることが可能となる。
　上記の半導体装置において、第１絶縁膜及び第２絶縁膜の少なくとも一方は、有機絶縁材料を含んでもよい。この構成によれば、比較的柔らかい材料である有機材料により、半導体チップへダイシングされた際のデブリを当該有機材料からなる絶縁膜部分に吸収（内蔵）して、ハイブリッドボンディングで接合されている半導体チップ同士の接続不良を低減することができる。
　上記の半導体装置において、第１絶縁膜及び第２絶縁膜の少なくとも一方に含まれる有機絶縁材料は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体を含んでもよい。これらの材料は液状又は溶媒に可溶であることから、第１絶縁膜等を例えばスピンコート等で作製し易くなり、薄膜を成膜し易くなる。また、これらの材料は耐熱性が高いため、ハイブリッドボンディングで接合を行う際の高温等に耐えることができ、半導体チップ同士の接合をより確実に行うことが可能となる。
　上記の半導体装置において、第１接着フィルム部材は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、及び、無機フィラーを含有する樹脂組成物の硬化物を含むことが好ましい。この構成によれば、第１ハイブリッドボンディング構造部品等の接着をより確実に行うことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
　本開示は、別の側面として、半導体装置の製造方法に関する。この半導体装置の製造方法は、複数の第１半導体素子を含む第１基板本体と、第１基板本体上に設けられた第１絶縁膜及び複数の第１電極とを有する第１半導体基板を準備する工程と、複数の第２半導体素子を含む第２基板本体と、第２基板本体上に設けられた第２絶縁膜及び複数の第２電極とを有する第２半導体基板を準備する工程と、第１半導体基板の第１絶縁膜と第２半導体基板の第２絶縁膜とを互いに貼り合わせると共に、第１半導体基板の複数の第１電極と第２半導体基板の複数の第２電極とを接合して、ハイブリッドボンディング構造体を得る工程と、第２基板本体の第２絶縁膜とは逆の面に複数の接続バンプを形成する工程と、第２基板本体の第２絶縁膜とは逆の面に接着フィルム部材を貼り合わせる工程と、接着フィルム部材が貼り合わされたハイブリッドボンディング構造体をダイシングし、少なくとも１つの第１半導体素子、少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２半導体素子、少なくとも１つの第２電極、及び、少なくとも１つの接続バンプをそれぞれが含む複数のハイブリッドボンディング積層部品を得る工程と、を備える。
　この半導体装置の製造方法では、一般的な接着剤を用いないで半導体基板同士を貼り合わせて接続するハイブリッドボンディング技術を用いたハイブリッドボンディング構造体を作製し、このハイブリッドボンディング構造体に接着フィルムを貼り合わせて個片化し、接着剤付きのハイブリッドボンディング積層部品を得ている。この製造方法によれば、接着フィルム部材同士の間にハイブリッドボンディング構造体に対応する部分を挟むことが可能となるため、フィレット同士がくっついてしまうことを抑制できる。これにより、半導体装置のフィレットに隙間が形成されることが抑制され、隙間を起点とする剥離が防止される。以上より、この半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、ハイブリッドボンディング技術で半導体チップ同士を接続する場合、バンプ等を用いた接続よりも低背化することができるため、低背化した半導体装置を作製することが可能となる。一方、接着フィルム部材を用いて半導体チップの外側にフィレットを出すことができるため、半導体チップを保護する構成の半導体装置を得ることが可能となる。
　上記の半導体装置の製造方法において、複数のハイブリッドボンディング積層部品は、第１ハイブリッドボンディング積層部品及び第２ハイブリッドボンディング積層部品を含んでもよく、当該方法が、第１ハイブリッドボンディング積層部品において第１基板本体に対応する第１半導体チップの上に第２ハイブリッドボンディング積層部品を貼り付ける工程を更に備えてもよい。この場合、多層化しても、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、低背化及び保護機能の強化を図ることもできる。
　上記の半導体装置の製造方法は、第１ハイブリッドボンディング積層部品を基板上に配置した後に、第１ハイブリッドボンディング積層部品を押圧する工程と、第１ハイブリッドボンディング積層部品を押圧した後に、第１ハイブリッドボンディング積層部品の上に第２ハイブリッドボンディング積層部品を配置して第２ハイブリッドボンディング積層部品を押圧する工程と、を更に備えてもよい。この製造方法によれば、各ハイブリットボンディング積層部品を配置した後に都度、押圧するため、各ハイブリッドボンディング積層部品がずれてしまうことを抑制して、接続精度の高い半導体装置を提供することが可能となる。
　上記の半導体装置の製造方法は、第１ハイブリッドボンディング積層部品の上に第２ハイブリッドボンディング積層部品を配置した後に、第１ハイブリッドボンディング積層部品及び第２ハイブリッドボンディング積層部品をまとめて押圧する工程を更に備えてもよい。この方法によれば、ハイブリッドボンディング積層部品同士の接続を一括して行うことが可能となり、半導体装置を効率よく作製することが可能となる。
　上記の半導体装置の製造方法において、上記何れかの押圧する工程では、第１ハイブリッドボンディング積層部品及び第２ハイブリッドボンディング積層部品の少なくとも一方の積層部品の接着フィルム部材に対応する部分が当該押圧する方向に交差する方向に沿って外側に当該ハイブリッドボンディング積層部品の端部から押し出されてもよい。この製造方法によれば、半導体チップをより確実に保護するフィレットを有する半導体装置を作製することができる。この場合において、接着フィルム部材に対応する部分が外側に押し出される最大押し出し量は、当該ハイブリッドボンディング積層部品の厚さの半分以下であってもよい。この製造方法によれば、半導体チップの保護と剥離の抑制とのバランスをとってより信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　上記の半導体装置の製造方法は、表面に配線電極が設けられた基板を準備する工程と、第１ハイブリッドボンディング積層部品の接続バンプが配線電極に接続されるように、第１ハイブリッドボンディング積層部品を基板に実装する工程とを更に備えてもよい。この製造方法によれば、基板の配線電極と第１ハイブリッドボンディング積層部品の接続バンプとをより確実に接続することができる。
　上記の半導体装置の製造方法において、第１半導体基板の第１絶縁膜及び第２半導体基板の第２絶縁膜の少なくとも一方は、無機絶縁材料を含んでもよい。この製造方法によれば、より微細な構成の半導体装置を作製することが可能となる。また、無機材料同士の接合は強固にし易いことから、半導体チップ同士の接着強さを高めて、半導体装置としての接続信頼性を更に向上させることが可能となる。
　上記の半導体装置の製造方法において、第１半導体基板の第１絶縁膜及び第２半導体基板の第２絶縁膜の少なくとも一方は、有機絶縁材料を含んでもよい。この製造方法によれば、比較的柔らかい材料である有機材料により、半導体基板から半導体チップへダイシングされた際のデブリを当該有機材料からなる絶縁膜部分に吸収（内蔵）して、ハイブリッドボンディングで接合されている半導体チップ同士の接続不良を低減することができる。
　上記の半導体装置の製造方法において、第１絶縁膜及び第２絶縁膜の少なくとも一方に含まれる有機絶縁材料は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体を含んでもよい。これらの材料は液状又は溶媒に可溶であることから、第１絶縁膜等を例えばスピンコート等で作製し易くなり、薄膜を成膜し易くなる。また、これらの材料は耐熱性が高いため、ハイブリッドボンディングで接合を行う際の高温等に耐えることができ、半導体チップ同士の接合をより確実に行うことが可能となる。
　上記の半導体装置の製造方法において、接着フィルム部材は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、及び、無機フィラーを含有してもよい。この製造方法によれば、第１ハイブリッドボンディング構造部品等の接着をより確実に行うことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
　本開示によれば、信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
図１は、本開示の一実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示す半導体装置を上面から視た平面図である。 図３の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図である。 図４の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図３に示す工程に続く工程を示す図である。 図５の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図４に示す工程に続く工程を示す図である。 図６の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図５に示す工程に続く工程を示す図である。 図７の（ａ）～（ｃ）は、比較に係る半導体装置の製造方法を順に示す断面図である。 図８の（ａ）及び（ｂ）は、比較例に係る半導体装置の製造方法を順に示す断面図であり、図７に示す工程に続く工程を示す図である。
　以下、必要により図面を参照しながら本開示のいくつかの実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。本明細書の記載及び請求項において「左」、「右」、「正面」、「裏面」、「上」、「下」、「上方」、「下方」等の用語が利用されている場合、これらは、説明を意図したものであり、必ずしも永久にこの相対位置である、という意味ではない。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
　本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。また、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
（半導体装置の構成）
　図１は、本実施形態に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、半導体装置１は、例えば半導体パッケージの一例であり、基板１０と、基板１０上に配置された１組の第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａ及び第１バンプ接続部品５０Ａと、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａ及び第１バンプ接続部品５０Ａの上に更に配置された別の組の第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂ及び第２バンプ接続部品５０Ｂと、を備えている。この半導体装置１では、基板１０の上に、第１バンプ接続部品５０Ａと、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａと、第２バンプ接続部品５０Ｂと、第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂとが順に積層されている。このような半導体装置１では、第１バンプ接続部品５０Ａ及び第２バンプ接続部品５０Ｂの接着フィルム部材５２Ａ，５２Ｂが端部から外側に飛び出したフィレット５６が形成されている。各フィレット５６は積層方向において互いにくっつかないように形成されている。
　基板１０は、表面１１に複数の配線電極１２を有している。基板１０は、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン、ポリイミド等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な個所をエッチング除去して配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線（配線パターン）が形成された回路基板などを用いることができる。配線電極１２は、例えば、金、銀、銅を含んで構成されている。
　基板１０の上には、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａ及び第１バンプ接続部品５０Ａからなる第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａが配置されている。第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａは、第１バンプ接続部品５０Ａによって基板１０に取り付けられている。
　第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａは、第１半導体チップ２０Ａと第１半導体チップ２０Ａ上に設けられた第１絶縁膜２２Ａ及び複数の第１電極２４Ａとを含む第１半導体部品２６Ａと、第２半導体チップ３０Ａと第２半導体チップ３０Ａ上に設けられた第２絶縁膜３２Ａ及び複数の第２電極３４Ａとを含む第２半導体部品３６Ａとを有しいている。第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａでは、第１絶縁膜２２Ａと第２絶縁膜３２Ａとが貼り合わされると共に複数の第１電極２４Ａと複数の第２電極３４とがそれぞれ接合されている。第１絶縁膜２２Ａ中に複数の第１電極２４Ａを形成する方法、及び、第２絶縁膜３２Ａ中に複数の第２電極３４Ａを形成する方向は従来の各種方法を用いることができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　第１半導体チップ２０Ａ及び第２半導体チップ３０Ａは、特に制限されるものではなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。第１半導体チップ２０及び第２半導体チップ３０Ａは、半導体チップを外部に接続するための端子電極２１ａ，３１ａと、半導体チップを貫通する貫通電極２１ｂ，３１ｂを有していてもよい。第１半導体チップ２０Ａの端子電極２１ａは、後述する第２接続バンプ５４Ｂを介して、第４半導体チップ３０Ｂの端子電極３１ａに接続される。第１半導体チップ２０Ａの貫通電極２１ｂは、端子電極２１ａと第１電極２４Ａとに接続される。第２半導体チップ３０Ａの端子電極３１ａは、第１接続バンプ５４Ａを介して、基板１０の配線電極１２に接続される。第２半導体チップ３０Ａの貫通電極３１ｂは、端子電極３１ａと第２電極３４Ａとに接続される。第１半導体チップ２０Ａ及び第２半導体チップ３０Ａの厚さは、例えば、０．２ｍｍ～２．０ｍｍの範囲である。
　第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａは、無機絶縁材料または有機絶縁材料を含んで構成されている。第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａは、無機絶縁材料と有機絶縁材料との両方を含んで構成されてもよい。絶縁膜に用いられる無機絶縁材料は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等である。絶縁膜に酸化シリコン等の無機絶縁材料を用いる場合、より微細な構成の半導体装置を作製することができる。また、無機絶縁材料同士の接合は強固にし易いことから、半導体チップ同士の接着強さを高めて、半導体装置としての接続信頼性を向上させることが可能となる。
　第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａに用いられる有機絶縁材料は、例えば、ポリイミド、ポリイミド前駆体（例えばポリイミアミックエステル又はポリアミック酸）、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体である。これら有機絶縁材料は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の無機絶縁材料に比べて低い弾性率を有しており、柔らかい材料となっている。このような有機絶縁材料を用いることにより、絶縁膜同士を貼り合わせる際、絶縁膜上に微細なデブリがあっても絶縁膜内に吸収してデブリによる接合不良を防止し、絶縁膜同士の貼り合わせを確実に行うことが可能となる。また、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａを構成する有機材料の弾性率は、例えば７．０ＧＰａ以下であってもよく、５．０ＧＰａ以下であってもよく、３．０ＧＰａ以下であってもよく、２．０ＧＰａ以下であってもよく、１．５ＧＰａ以下であってもよい。ここでいう弾性率はヤング率を意味する。また、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａを構成する有機絶縁材料は、その熱膨張係数が７０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｐｐｍ／Ｋ以下であってもよい。
　第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの厚さは、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることが更に好ましい。第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの厚さをこのような厚さにすることにより、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａ内に形成する第１電極２４Ａ及び第２電極３４Ａを微細化することができる。第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの厚さは、電気的信頼性を確保する観点からは、１μｍ以上であることが好ましい。
　第１電極２４Ａ及び第２電極３４Ａは、第１半導体チップ２０Ａ及び第２半導体チップ３０Ａの内側の面２０ａ，３０ａに設けられた端子電極であり、例えば、銅又はアルミニウムから構成されている。第１電極２４Ａは、第１絶縁膜２２Ａを貫通し、第１絶縁膜２２Ａのうち第１半導体チップ２０Ａが接続されている面２０ａとは逆側の面に露出する。第２電極３４Ａは、第２絶縁膜３２Ａを貫通し、第２絶縁膜３２Ａのうち第２半導体チップ３０Ａが接続されている面３０ａとは逆側の面に露出する。第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａにおいて、第１電極２４Ａと第２電極３４Ａとは互いに接合されている。
　第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａの貼り付けられている第１バンプ接続部品５０Ａは、第２半導体チップ３０Ａの第２絶縁膜３２Ａとは逆側の面に貼り付けられている第１接着フィルム部材５２Ａと、第１接着フィルム部材５２Ａ中に配置され、第２半導体チップ３０Ａの端子電極３１ａにフリップチップ接続される第１接続バンプ５４Ａとを有する。第１接続バンプ５４Ａは、主成分として金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ－銀、スズ－鉛、スズ－ビスマス、スズ－銅）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。
　第１接着フィルム部材５２Ａは、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有する。第１接着フィルム部材５２Ａは、導電性フィラー（導電性粒子）を含有しない絶縁樹脂層であってよい。半導体装置１においては、第１接着フィルム部材５２Ａは上述したエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有する樹脂組成物の硬化物である。このような第１接着フィルム部材５２Ａは、例えば、ＮＣＦ（Ｎｏｎ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ）を用いて形成することができる。
　このような構成を有する第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａの上には、第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂ及び第２バンプ接続部品５０Ｂからなる第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂが配置されており、第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂが第２バンプ接続部品５０Ｂによって、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａの第１半導体チップ２０Ａに取り付けられている。第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂは、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａと同様の構成を有しており、以下、重複する部分を一部省略して説明することがある。
　第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂは、第３半導体チップ２０Ｂと第３半導体チップ２０Ｂ上に設けられた第３絶縁膜２２Ｂ及び複数の第３電極２４Ｂとを含む第３半導体部品２６Ｂと、第４半導体チップ３０Ｂと第４半導体チップ３０Ｂ上に設けられた第４絶縁膜３２Ｂ及び複数の第４電極３４Ｂとを含む第４半導体部品３６Ｂとを有しいている。第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂでは、第３絶縁膜２２Ｂと第４絶縁膜３２Ｂとが貼り合わされると共に複数の第３電極２４Ｂと複数の第４電極３４Ｂとがそれぞれ接合されている。
　第３半導体チップ２０Ｂ及び第４半導体チップ３０Ｂは、第１半導体チップ２０Ａ及び第２半導体チップ３０Ａと同様の半導体チップである。第３半導体チップ２０Ｂ及び第４半導体チップ３０Ｂは、半導体チップを外部に接続するための端子電極２１ａ，３１ａと、半導体チップを貫通する貫通電極２１ｂ，３１ｂを有していてもよい。第４半導体チップ３０Ｂの端子電極３１ａは、第２接続バンプ５４Ｂを介して、第１半導体チップ２０Ａの端子電極２１ａに接続される。第４半導体チップ３０Ｂの貫通電極３１ｂは、端子電極３１ａと第４電極３４Ｂとに接続される。第３半導体チップ２０Ｂ及び第４半導体チップ３０Ｂの厚さは、第１半導体チップ２０Ａ等と同様に、例えば、０．２ｍｍ～２．０ｍｍの範囲である。
　第３絶縁膜２２Ｂ及び第４絶縁膜３２Ｂは、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａと同様に、無機絶縁材料または有機絶縁材料を含んで構成されている。第３絶縁膜２２Ｂ及び第４絶縁膜３２Ｂは、無機絶縁材料と有機絶縁材料との両方を含んで構成されてもよい。絶縁膜に用いられる無機絶縁材料又は有機絶縁材料は、第１絶縁膜２２Ａと同様である。なお、第３絶縁膜２２Ｂ及び第４絶縁膜３２Ｂの厚さも同様に、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることが更に好ましい。第３絶縁膜２２Ｂ及び第４絶縁膜３２Ｂの厚さは、電気的信頼性を確保する観点からは、１μｍ以上であることが好ましい。
　第３電極２４Ｂ及び第４電極３４Ｂは、第３半導体チップ２０Ｂ及び第４半導体チップ３０Ｂの内側の面２０ａ，３０ａに設けられた端子電極であり、例えば、銅又はアルミニウムから構成されている。第３電極２４Ｂは、第３絶縁膜２２Ｂを貫通し、第３絶縁膜２２Ｂのうち第３半導体チップ２０Ｂが接続されている面２０ａとは逆側の面に露出する。第４電極３４Ｂは、第４絶縁膜３２Ｂを貫通し、第４絶縁膜３２Ｂのうち第４半導体チップ３０Ｂが接続されている面３０ａとは逆側の面に露出する。第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂにおいて、第３電極２４Ｂと第４電極３４Ｂとは互いに接合されている。
　第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂに貼り付けられている第２バンプ接続部品５０Ｂは、第１バンプ接続部品５０Ａと同様に、第４半導体チップ３０Ｂの第４絶縁膜３２Ｂとは逆側の面に貼り付けられている第２接着フィルム部材５２Ｂと、第２接着フィルム部材５２Ｂ中に配置され、第４半導体チップ３０Ｂの端子電極３１ａにフリップチップ接続される第２接続バンプ５４Ｂとを有する。第２接続バンプ５４Ｂは、主成分として金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ－銀、スズ－鉛、スズ－ビスマス、スズ－銅）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。
　ここで、図１を再び参照して、上述した構成の半導体装置１での接続構成について説明する。半導体装置１では、基板１０の上に、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａと第１バンプ接続部品５０Ａとが対を為す第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａが配置されている。この第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａでは、基板１０の配線電極１２が、第１接続バンプ５４Ａを介して、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａの第２半導体チップ３０Ａの端子電極３１ａに接続されている。この端子電極３１ａは、第２電極３４Ａ、第１電極２４Ａ、第１半導体チップ２０Ａの貫通電極２１ｂを介して、第１半導体チップ２０Ａの端子電極２１ａに接続されている。また、この第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａの上には、第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂと第２バンプ接続部品５０Ｂとが対を為す第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂが更に配置されている。この第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂでは、第１半導体チップ２０Ａの端子電極２１ａが、第２接続バンプ５４Ｂを介して、第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂの第４半導体チップ３０Ｂの端子電極３１ａに接続されている。この端子電極３１ａは、第４電極３４Ｂ、第３電極２４Ｂを介して、第３半導体チップ２０Ｂの貫通電極２１ｂに接続されている。なお、このような半導体装置１では、ハイブリッドボンディング構造部品と接着フィルム部材を含むバンプ接続部品とが交互に積層される構成となっている。
　また、半導体装置１では、第１バンプ接続部品５０Ａ及び第２バンプ接続部品５０Ｂの第１接着フィルム部材５２Ａ及び第２接着フィルム部材５２Ｂが、各半導体チップの端部から外に向かって突出し、フィレット５６を形成している。図２は、半導体装置１を上面から視た平面図である。図２に示すように、フィレット５６は、半導体チップ（例えば、第３半導体チップ２０Ｂ）の全外周よりも外側に向けて突出した接着部分であり、半導体装置１における第１半導体チップ２０Ａ、第２半導体チップ３０Ａ、第３半導体チップ２０Ｂ、及び、第４半導体チップ３０Ｂを保護し得る部分となる。フィレット５６の突出幅Ｔの最大値（最大突出幅）は、例えば、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａ又は第２ハイブリッドボンディング構造部品４０Ｂの厚さ（高さ）の半分以下であってもよい。この程度の幅のフィレット５６を設けることにより、上下方向に隣接するフィレット５６同士がくっついてしまうことがなく、且つ、半導体装置１を確実に保護する機能も奏することができるようになっている。
（半導体装置の製造方法）
　次に、半導体装置１の製造方法について、図３～図５を参照して、説明する。図３の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図である。図４の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図３に示す工程に続く工程を示す図である。図５の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図４に示す工程に続く工程を示す図である。図６の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す半導体装置を製造する方法を順に示す断面図であり、図５に示す工程に続く工程を示す図である。
　半導体装置１は、例えば、以下の工程（ａ）～工程（ｈ）を経て製造することができる。
（ａ）複数の第１半導体素子を含む第１基板本体と、前記第１基板本体上に設けられた第１絶縁膜及び複数の第１電極とを有する第１半導体基板を準備する工程。
（ｂ）複数の第２半導体素子を含む第２基板本体と、前記第２基板本体上に設けられた第２絶縁膜及び複数の第２電極とを有する第２半導体基板を準備する工程。
（ｃ）前記第１半導体基板の前記第１絶縁膜と前記第２半導体基板の前記第２絶縁膜とを互いに貼り合わせると共に、前記第１半導体基板の前記複数の第１電極と前記第２半導体基板の前記複数の第２電極とを接合して、ハイブリッドボンディング構造体を得る工程。
（ｄ）前記第２基板本体の前記第２絶縁膜とは逆の面に複数の接続バンプを形成する工程。
（ｅ）前記第２基板本体の前記第２絶縁膜とは逆の面に接着フィルム部材を貼り合わせる工程。
（ｆ）前記接着フィルム部材が貼り合わされた前記ハイブリッドボンディング構造体をダイシングし、少なくとも１つの第１半導体素子、少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２半導体素子、少なくとも１つの第２電極、及び、少なくとも１つの接続バンプをそれぞれが含む複数のハイブリッドボンディング積層部品を得る工程。
（ｇ）複数のハイブリッドボンディング積層部品を積み上げて貼り合わせる工程。
［工程（ａ）及び工程（ｂ）］
　工程（ａ）は、第１半導体部品２６Ａ及び第３半導体部品２６Ｂを含む複数の半導体部品に対応し、半導体素子及びそれらを接続する配線などからなる集積回路が形成されたシリコン基板である第１半導体基板７０を準備する工程である。工程（ａ）では、図３の（ａ）に示すように、シリコン等からなる第１基板本体７２の一面７２ａに、銅又はアルミニウム等からなる複数の第１電極７４を所定の間隔で設けると共に無機材料又は有機材料からなる第１絶縁膜７６を設ける。第１基板本体７２は、例えば円形又は矩形の半導体ウェハであってもよい。第１電極７４は、第１半導体基板７０に形成された集積回路等を、第１絶縁膜７６を貫通して外部に露出させるための端面電極である。第１絶縁膜７６を第１基板本体７２の一面７２ａ上に設けてから、複数の第１電極７４を設けてもよいし、複数の第１電極７４を第１基板本体７２の一面７２ａに設けてから第１絶縁膜７６を設けてもよい。なお、第１基板本体７２には、集積回路等に接続される端子電極７２ｂ及び基板本体を貫通する貫通電極７２ｃを設けてもよい。
　工程（ｂ）は、第２半導体部品３６Ａ及び第４半導体部品３６Ｂを含む複数の半導体部品に対応し、半導体素子及びそれらを接続する配線などからなる集積回路が形成されたシリコン基板である第２半導体基板８０を準備する工程である。工程（ｂ）では、図３の（ａ）に示すように、シリコン等からなる第２基板本体８２の一面８２ａ上に、銅又はアルミニウム等からなる複数の第２電極８４を所定の間隔で設けると共に無機材料または有機材料からなる第２絶縁膜８６を設ける。第２基板本体８２は、第１基板本体７２と同様に、例えば円形又は矩形の半導体ウェハであってもよい。第２電極８４は、第２半導体基板８０に形成された集積回路等を、第２絶縁膜８６を貫通して外部に露出させるための端面電極である。第２絶縁膜８６を第２基板本体８２の一面８２ａ上に設けてから複数の第２電極８４を設けてもよいし、複数の第２電極８４を第２基板本体８２の一面８２ａに設けてから第２絶縁膜８６を設けてもよい。
　工程（ａ）及び工程（ｂ）で用いられる第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６は、上述した第１絶縁膜２２Ａ、第２絶縁膜３２Ａ、第３絶縁膜２２Ｂ及び第４絶縁膜３２Ｂに対応するものであり、無機材料または有機材料を含んで構成されている。絶縁膜に用いられる無機材料は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等である。絶縁膜に酸化シリコン等の無機材料を用いる場合、より微細な構成の半導体装置を作製することができる。また、後述する工程（ｃ）で絶縁膜同士を貼り合わせる際、無機材料同士の接合は強固にし易いことから、半導体基板同士の接着強さを高めて、半導体装置としての接続信頼性を向上させることが可能となる。
　絶縁膜に用いられる有機材料は、例えば、ポリイミド、ポリイミド前駆体（例えばポリイミアミックエステル又はポリアミック酸）、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体である。これら有機材料は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の無機材料に比べて低い弾性率を有しており、柔らかい材料となっている。このような有機材料を用いることにより、後述する工程（ｃ）で絶縁膜同士を貼り合わせる際、絶縁膜上に微細なデブリがあっても絶縁膜内に吸収してデブリによる接合不良を防止し、絶縁膜同士の貼り合わせを確実に行うことが可能となる。また、第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６を構成する有機材料の弾性率は、例えば７．０ＧＰａ以下であってもよく、５．０ＧＰａ以下であってもよく、３．０ＧＰａ以下であってもよく、２．０ＧＰａ以下であってもよく、１．５ＧＰａ以下であってもよい。ここでいう弾性率はヤング率を意味する。また、第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６を構成する有機材料は、その熱膨張係数が７０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｐｐｍ／Ｋ以下であってもよい。
　また、絶縁膜に用いられる前記有機材料は、液状又は溶媒に可溶であることから、スピンコート等により各絶縁膜を薄膜として容易に成膜することができる。更に、これら有機材料は、耐熱性を有していることから、後述する工程（ｃ）で第１電極７４及び第２電極８４を接合する際の温度（例えば３００℃以上の高温）に耐えることができ、絶縁膜同士の接合が高温により劣化しないようになっている。なお、第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６は、無機材料と有機材料との両方を含む絶縁膜であってもよい。
　第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６の厚さは、２０μｍ以下であってもよい。第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６の厚みを十分に薄くすることにより、第１電極７４及び第２電極８４から形成される配線等をより微細な構成とすることができる。なお、第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６の厚さは、２０μｍより厚くてもよい。この場合、絶縁膜同士を貼り合わせる際、樹脂製の絶縁膜内により多くのデブリ埋め込むことができ、絶縁膜同士をより確実に接合することができる。また、第１絶縁膜７６及び第２絶縁膜８６の厚みは４μｍ以上であってよい。この場合、微小なデブリを樹脂絶縁膜内に埋め込むことで、仮に微小なデブリが残ってしまった場合であっても第１絶縁膜７６と第２絶縁膜８６との接続を良好にすることが可能となる。
　工程（ｃ）は、第１半導体基板７０の第１絶縁膜７６と第２半導体基板８０の第２絶縁膜８６とを互いに貼り合わせると共に、第１半導体基板７０の複数の第１電極７４と第２半導体基板８０の複数の第２電極８４とを接合して、ハイブリッドボンディング構造体Ｓを得る工程である。この工程（ｃ）の前には、前処理として、第１半導体基板７０の接合面７０ａ及び第２半導体基板８０の接合面８０ａをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて研磨する。例えば銅等からなる第１電極７４を選択的に深く削る条件でＣＭＰ法によって第１半導体基板７０を研磨してもよいし、第１電極７４の各表面が第１絶縁膜７６の表面と一致するようにＣＭＰ法で研磨してもよい。第２半導体基板８０の研磨も同様である。このような研磨により、第１半導体基板７０及び第２半導体基板８０の表面上のデブリも除去される。
　工程（ｃ）では、第１半導体基板７０の接合面７０ａ及び第２半導体基板８０の接合面８０ａの表面に付着した有機物又は金属酸化物を除去した後、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１半導体基板７０の接合面７０ａと第２半導体基板８０の接合面８０ａとを対面させると共に、第１半導体基板７０の第１電極７４と第２電極８４との位置合わせを行う。この位置合わせの段階では、第１半導体基板７０の第１絶縁膜７６と第２半導体基板８０の第２絶縁膜８６とは互いに離間しており、接合されていない。位置合わせが終了すると、第１半導体基板７０の第１絶縁膜７６と第２半導体基板８０の第２絶縁膜８６とを接合する。この際、第１絶縁膜７６と第２絶縁膜８６とを均一に加熱してから接合を行ってもよい。第１絶縁膜７６と第２絶縁膜８６とを接合する際の加熱温度は、例えば３０℃以上４００℃以下であってもよく、圧力は０．１ＭＰa以上１ＭＰａ以下であってもよい。このような温度での加熱接合により、第１絶縁膜７６と第２絶縁膜８６とが接合されて絶縁接合部分となり、第１半導体基板７０と第２半導体基板８０とが互いに機械的に強固に取り付けられる。
　絶縁膜の接合が終了すると、所定の熱又は圧力若しくはその両方を付与して、第１半導体基板７０の第１電極７４と第２半導体基板８０の第２電極８４とを接合する。第１電極７４及び第２電極８４が銅から構成されている場合、加熱温度は、１５０℃以上４００℃以下であり、２００℃以上３００℃以下であってもよく、圧力は０．１ＭＰa以上１ＭＰａ以下であってもよい。このような接合処理により、第１電極７４とそれに対応する第２電極８４とが接合されて電極接合部分となり、第１電極７４と第２電極８４とが機械的且つ電気的に強固に接合される。なお、電極接合は、絶縁膜の貼り合わせ後に行われてもよいが、電極接合と絶縁膜の貼り合わせとが同時に行われてもよい。以上により、ハイブリッドボンディング構造体Ｓを得る。
　工程（ｄ）では、ハイブリッドボンディング構造体Ｓの第２基板本体８２の第２絶縁膜８６とは逆の面８２ｄに複数の接続バンプ５４を形成する。接続バンプ５４は、主成分として金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ－銀、スズ－鉛、スズ－ビスマス、スズ－銅）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。工程（ｄ）では、図４の（ａ）に示すように、このような接続バンプ５４を、第２基板本体８２の複数の接続端子８２ｂに接続するように形成する。製造方法は従来の方法を用いることができる。
　工程（ｅ）では、工程（ｄ）で複数の接続バンプ５４が形成された後に、図４の（ｂ）に示すように、第２基板本体８２の第２絶縁膜８６とは逆の面８２ｄに接着フィルム部材５２を貼り合わせる。この貼り合わせにより、複数の接続バンプ５４が接着フィルム部材５２内に位置することになる。複数の接続バンプ５４は、接着フィルム部材５２の表面から露出してもよいし、露出していなくてもよい。
　ここで用いられる接着フィルム部材５２は、上述した第１接着フィルム部材５２Ａ及び第２接着フィルム部材５２Ｂに対応するものであり、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有する。接着フィルム部材５２は、導電性フィラー（導電性粒子）を含有しない絶縁樹脂層であってよい。
（エポキシ樹脂）
　エポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有するものであれば特に制限されないが、分子内に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を好ましく用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；これらの多官能エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂又はトリフェノールメタン型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
　エポキシ樹脂は、高温での接続時に分解して揮発成分が発生することを抑制できるものが好ましい。そのため、接続時の加熱条件における質量減少率が５質量％以下であるエポキシ樹脂を用いることが好ましい。例えば、接続時の加熱温度が２５０℃の場合は、２５０℃における質量減少率が５質量％以下のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、３００℃の場合は、３００℃における質量減少率が５質量％以下のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
　エポキシ樹脂の含有量は、接着フィルム部材の全量を基準として、好ましくは５～７５質量％、より好ましくは１０～５５質量％、さらに好ましくは２０～５０質量％である。エポキシ樹脂の含有量がこのような範囲にあると、硬化性により優れ、かつ接着性により優れる傾向にある。
（熱可塑性樹脂）
　熱可塑性樹脂は、優れた耐熱性、フィルム形成性及び接続信頼性が得られる観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。耐熱性及びフィルム形成性により一層優れる観点から、熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム、アクリル樹脂、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがさらに好ましい。
　熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは１００００以上、より好ましくは２００００以上、さらに好ましくは３００００以上である。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が１００００以上であると、接着フィルム部材の耐熱性及びフィルム形成性を一層向上させることができる傾向にある。熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは１００００００以下、より好ましくは５０００００以下である。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が１００００００以下であると、高耐熱性という効果が得られる傾向にある。
　なお、重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー、Ｇｅｌ　Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を用いて測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。重量平均分子量の測定条件の一例を以下に示す。
　装置名：ＨＣＬ－８３２０ＧＰＣ、ＵＶ－８３２０（東ソー株式会社製）、又はＨＰＬＣ－８０２０（東ソー株式会社製）
　カラム：ＴＳＫｇｅｌ　ｓｕｐｅｒＭｕｌｔｉｐｏｒｅＨＺ－Ｍ×２、又は２ｐｉｅｃｅｓ　ｏｆ　ＧＭＨＸＬ＋１ｐｉｅｃｅ　ｏｆ　Ｇ－２０００ＸＬ
　検出器：ＲＩ又はＵＶ検出器
　カラム温度：２５～４０℃
　溶離液：測定対象が溶解する溶媒を選択することができる。溶媒としては、例えば、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡ（Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド）、ＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）、トルエン等が挙げられる。なお、極性を有する溶剤を選択する場合は、リン酸の濃度を０．０５～０．１ｍｏｌ／Ｌ（通常は０．０６ｍｏｌ／Ｌ）、ＬｉＢｒの濃度を０．５～１．０ｍｏｌ／Ｌ（通常は０．６３ｍｏｌ／Ｌ）と調整してもよい。
　流速：０．３０～１．５ｍＬ／分
　標準物質：ポリスチレン
　接着フィルム部材の全量を基準としたときの、熱可塑性樹脂の含有量に対するエポキシ樹脂の含有量の質量比（エポキシ樹脂の含有量／熱可塑性樹脂の含有量）は、好ましくは０．０１～２０、より好ましくは０．０５～１５、さらに好ましくは０．１～１０である。
（硬化剤）
　硬化剤は、特に制限されないが、例えば、イミダゾール系硬化剤、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、ホスフィン系硬化剤等が挙げられる。これらの中でも、良好なフラックス性能を示し、保存安定性及び接着フィルムの硬化物の耐熱性により優れる観点から、硬化剤は、イミダゾール系硬化剤を含むことが好ましい。
　イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノ－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾールトリメリテート、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾリウムトリメリテート、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－ウンデシルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－エチル－４’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジンのイソシアヌル酸付加体、２－フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加体、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾール、エポキシ樹脂とイミダゾール類との付加体等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性により優れる観点から、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノ－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾールトリメリテート、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾリウムトリメリテート、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－エチル－４’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２’－メチルイミダゾリル－（１’）］－エチル－ｓ－トリアジンのイソシアヌル酸付加体、２－フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加体、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール及び２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾールから群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、これらをマイクロカプセル化し、潜在性硬化剤として用いてもよい。
　硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１～２０質量部、より好ましくは０．１～１０質量部である。硬化剤の含有量がエポキシ樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上であると、硬化性をより向上させることができる傾向にあり、２０質量部以下であると、金属結合が形成される前に接着フィルムが硬化することなく、接続不良が発生し難くなる傾向にある。
（フラックス剤）
　フラックス剤は、カルボキシル基を有する化合物であれば特に制限なく使用することができるが、ジカルボン酸（カルボキシル基を２つ有する化合物）であることが好ましい。ジカルボン酸は、モノカルボン酸（カルボキシル基を１つ有する化合物）と比較して、接続時の高温によっても揮発し難く、ボイドの発生を一層抑制することができる傾向にある。また、ジカルボン酸を用いると、カルボキシル基を３つ以上有する化合物を用いた場合と比較して、保管時、接続作業時等における接着フィルムの粘度上昇をより一層抑制することができ、半導体装置の接続性をより一層向上させることができる傾向にある。
　フラックス剤は、例えば、直鎖状又は分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸であってよい。このようなジカルボン酸としては、例えば、コハク酸（融点：１８４℃）、グルタル酸（融点：９５～９８℃）、アジピン酸（融点：１５２℃）、ピメリン酸（融点：１０３～１０５℃）、スベリン酸（融点：１４１～１４４℃）、アゼライン酸（融点：１０９℃）、セバシン酸（融点：１３３～１３７℃）、ウンデカン二酸（融点：２８～３１℃）、ドデカン二酸（融点：１２７～１２９℃）等の直鎖状のアルキレン基を有するジカルボン酸；これらの直鎖状のアルキレン基を有するジカルボン酸の２位又は３位の水素原子が１以上アルキル基に置換された分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸等が挙げられる。分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸としては、例えば、２－メチルグルタル酸（融点：８０～８２℃）等が挙げられる。フラックス剤は、２－メチルグルタル酸又はグルタル酸を含むことが好ましい。
　フラックス剤の融点は、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１４０℃以下、さらに好ましくは１３０℃以下である。このようなフラックス剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応が生じる前にフラックス性能が充分に発現し易い傾向にある。そのため、このようなフラックス剤を含有する接着フィルムを用いることによって、接続信頼性に一層優れる半導体装置を作製することができる。また、フラックス剤は室温（２５℃）で固形であるものが好ましく、フラックス剤の融点は、好ましくは２５℃以上、より好ましくは５０℃以上である。
　フラックス剤の含有量は、例えば、接着フィルム全量を基準として、０．５～１０質量％であってよい。
（無機フィラー）
　接着フィルム部材は、無機フィラーを含有することによって、接続時にボイドの発生をより抑制し、接着フィルムの硬化物の吸湿性をより低減できる傾向にある。
　無機フィラーは、絶縁信頼性（特にＨＡＳＴ耐性）に優れる観点から、絶縁性物質であることが好ましい。このような無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ、窒化ホウ素等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、無機フィラーは、好ましくはシリカ、アルミナ、酸化チタン、及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種、より好ましくはシリカ、アルミナ、及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種である。これらの形状及び粒径は特に制限されない。また、無機フィラーは、表面処理が施されていてもよい。
　無機フィラーの含有量は、接着フィルム部材の全量を基準として、好ましくは２０～７０質量％、より好ましくは２５～６５質量％、さらに好ましくは３０～６０質量％である。無機フィラーの含有量がこのような範囲にあると、接着フィルムの外観が滑らかになり、各成分の分散が容易となる傾向にある。
（樹脂フィラー）
　接着フィルムは、樹脂フィラーをさらに含有していてもよい。樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド等の樹脂からなるフィラーが挙げられる。樹脂フィラーの含有量は、接着フィルム全量を基準として、好ましくは１～３０質量％、より好ましくは２～３０質量％、さらに好ましくは３～１５質量％である。
（その他の成分）
　接着フィルム部材は、その他の成分として、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤等をさらに含有していてもよい。その他の成分の含有量は、各成分が効果を発現するように適宜調整することができ、例えば、接着フィルム全量を基準として、それぞれ０．１～２０質量％であってよい。
　接着フィルム部材は、例えば、以下の方法で形成することができる。まず、接着フィルムを構成する上述した各成分を含む樹脂組成物に必要に応じて有機溶剤を加え、撹拌混合、混練等によって得られた樹脂組成物ワニスを、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター等を用いて塗布する。その後、塗布された樹脂組成物ワニスを加熱によって有機溶剤を除去することによって、基材フィルム上に接着フィルムを形成することができる。
　樹脂組成物ワニスの調製に用いる有機溶剤としては、各成分を均一に溶解又は分散し得る特性を有するものであれば特に制限されないが、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、酢酸エチル等が挙げられる。これらの有機溶剤は、１種を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、有機溶剤は、メチルエチルケトンを含むことが好ましい。
　樹脂組成物ワニスの調製における撹拌混合、混練等は、例えば、撹拌機、らいかい機、３本ロール、ボールミル、ビーズミル、ホモディスパー等を用いて行うことができる。
　基材フィルムは、有機溶剤を乾燥させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限されない。基材フィルムとしては、例えば、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等のポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルムなどが挙げられる。基材フィルムは、１種単独の単層フィルムであっても、２種以上を組み合わせた多層フィルムであってもよい。
　得られる接着フィルムの厚さは、例えば、接続前のバンプの高さを基準として調整することができ、接続前のバンプの高さを基準として、好ましくは０．５～１．５倍、より好ましくは０．６～１．３倍、さらに好ましくは０．７～１．２倍である。接着フィルムの厚さがバンプの高さの０．５倍以上であると、接着フィルムの未充填によるボイドの発生を充分に抑制することができ、接続信頼性をより一層向上させることができる。また、接着フィルムの厚さが１．５倍以下であると、接続時にチップ接続領域から押し出される接着フィルムの量を充分に抑制することができ、さらに不要な部分への接着フィルムの付着を充分に防止することができる。そのため、接着フィルムをバンプから排除する必要がなくなり、導通不良を防ぐとともに、狭ピッチ化及び多ピン化によるバンプの弱化（バンプ径の微小化）に対してダメージを低減することができる。一般にバンプの高さが５～１００μｍであることから、接着フィルムの厚さは、好ましくは２．５～１５０μｍ、より好ましくは３．５～１２０μｍである。
　基材フィルムへ塗布した樹脂組成物ワニスから有機溶剤を揮発させる際の乾燥条件は、有機溶剤が充分に揮発させる条件であれば特に制限されないが、５０～２００℃、０．１～９０分間の加熱であることが好ましい。有機溶剤は、接着フィルム全量に対して１．５質量％以下まで除去されることが好ましい。
　工程（ｆ）では、上述した材料から構成される接着フィルム部材５２が貼り合わされたハイブリッドボンディング構造体Ｓをダイシングし、少なくとも１つの第１半導体素子、少なくとも１つの第１電極７４、少なくとも１つの第２半導体素子、少なくとも１つの第２電極８４、及び、少なくとも１つの接続バンプ５４をそれぞれが含む複数のハイブリッドボンディング積層部品６０を得る。工程（ｅ）が終了すると、接着フィルム部材５２が貼り合わされたハイブリッドボンディング構造体Ｓを、プラズマダイシング、ステルスダイシング又はレーザーダイシング等を用いてダイシングして、個片化する。これにより、図５の（ａ）に示すように、個別のハイブリッドボンディング積層部品６０を得る。このハイブリッドボンディング積層部品６０は、上述した第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａ及び第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂに対応する。
　工程（ｇ）では、個片化した複数のハイブリッドボンディング積層部品６０を積み上げて貼り合わせる。工程（ｇ）では、まず、図５の（ｂ）に示すように、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０ＡをボンディングツールＰでピックアップし、基板１０に向けて移動させる。その後、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａを基板１０上に配置した後に、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａを加熱しながら押圧する。この際、図６の（ａ）に示すように、第１接続バンプ５４Ａのそれぞれと、対応する配線電極１２とが接続される。言い代えると、第２半導体チップ３０Ａの端子電極３１ａが第１接続バンプ５４Ａを介して配線電極１２に接続される。また、この押圧の際に、第１接着フィルム部材５２Ａが第２半導体チップ３０Ａの端部から外に突出してフィレット５６を形成する。このフィレット５６の突出幅は、上述した突出幅Ｔと同様である。
　続いて、図６の（ｂ）に示すように、第２ハイブリッドボンディング積層部品６０ＢをボンディングツールＰでピックアップし、第１ハイブリッドボンディング積層部品６０Ａの上に第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂを配置して第２ハイブリッドボンディング積層部品６０Ｂを押圧する。この際、第４半導体チップ３０Ｂの端子電極３１ａが、第２接続バンプ５４Ｂを介して第１半導体チップ２０Ａの端子電極２１ａに接続される。また、第２バンプ接続部品５０Ｂが第１半導体チップ２０Ａに貼り付けられる。以上により、図１に示す半導体装置１を得ることができる。
　ここで、本実施形態に係る半導体装置１及び半導体装置１の製造方法の作用効果を、比較例の半導体装置１０１とその製造方法と対比して説明する。図７及び図８は、比較例に係る半導体装置とその製造方法を示す図である。図７の（ａ）に示すように、半導体チップ１２０の下面に接続バンプ１５２，１５４を設けると共に、接続バンプ１５２，１５４を覆うように接着フィルム部材１５０を半導体チップ１２０に貼り付けた部材１６０を準備する。接着フィルム部材１５０は、接着フィルム部材５０等に対応する。このような部材をボンディングツールＰでピックアップし、基板１１０に向けて移動させて、図７の（ｂ）に示すように、接続バンプ１５２，１５４と接続端子１１２とを接続する。この接続により、接着フィルム部材１５０の端部が外側に突出し、フィレット１５６を形成する。
　続いて、図７の（ｃ）、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、このような部材１６０を積層して半導体装置１０１を作製する。この際、各部材１６０を押圧して下の部材１６０に貼り付ける際、フィレット１５６が形成されるが、積層方向に隣接するフィレット１５６が互いにくっついてしまう。これにより、閉じられた空間である隙間Ｖがフィレット１５６間に形成される。このような隙間Ｖを有する半導体装置１０１に対して加熱及び冷却が繰り返されると、フィレット１５６が膨張したり縮小したりして内部応力が発生し、隙間Ｖを起点として接着剤等が剥離してしまう虞がある。
　これに対し、実施形態に係る半導体装置１では、一般的な接着剤を用いないで半導体チップ同士（または半導体ウェハ同士等）を貼り合わせて接続するハイブリッドボンディング技術を用いた第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａと、第１接着フィルム部材５２Ａを有する第１バンプ接続部品５０Ａとを含むように、半導体装置１を構成している。この構成によれば、接着フィルム部材同士の間に第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａを挟むこと（介在させること）が可能となるため、フィレット５６同士がくっついてしまうことを抑制できる。これにより、半導体装置のフィレット５６に隙間が形成されることが抑制され、隙間を起点とする剥離が防止される。以上より、この半導体装置１によれば、装置の信頼性を向上することができる。また、ハイブリッドボンディング技術で半導体チップ同士を接続する場合、バンプ等を用いた接続よりも低背化することができるため、半導体装置１を低背化することが可能となる。一方、接着フィルム部材５２を用いて半導体チップの外側にフィレット５６を出すことができるため、半導体装置１における半導体チップを保護することが可能となる。以上より、この半導体装置１によれば、低背化及び保護機能の向上を図ることが可能となる。
　半導体装置１は、配線電極１２を有する基板１０を更に備えており、第１バンプ接続部品５０Ａの第１接続バンプ５４Ａが配線電極１２に接続されている。この構成によれば、第１半導体部品と基板とをより確実に接続することができる。
　半導体装置１において、第１接着フィルム部材５２Ａは、第２半導体チップ３０Ａの端部から外側に向けて突出してフィレット５６を形成している。この構成によれば、半導体装置１に含まれる半導体チップをより確実に保護することができる。この場合において、フィレット５６の第２半導体チップ３０Ａの端部からの最大突出幅は、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａの厚みの半分以下であることが好ましい。この構成によれば、半導体チップの保護と剥離の抑制とのバランスをとってより信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　半導体装置１において、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの少なくとも一方は、無機絶縁材料を含んでもよい。この構成によれば、より微細な構成の半導体装置を作製することが可能となる。また、無機材料同士の接合は強固にし易いことから、半導体チップ同士の接着強さを高めて、半導体装置としての接続信頼性を更に向上させることが可能となる。
　半導体装置１において、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの少なくとも一方は、有機絶縁材料を含んでもよい。この構成によれば、比較的柔らかい材料である有機材料により、半導体チップへダイシングされた際のデブリを当該有機材料からなる絶縁膜部分に吸収（内蔵）して、ハイブリッドボンディングで接合されている半導体チップ同士の接続不良を低減することができる。
　半導体装置１において、第１絶縁膜２２Ａ及び第２絶縁膜３２Ａの少なくとも一方に含まれる有機絶縁材料は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体を含んでもよい。これらの材料は液状又は溶媒に可溶であることから、第１絶縁膜等を例えばスピンコート等で作製し易くなり、薄膜を成膜し易くなる。また、これらの材料は耐熱性が高いため、ハイブリッドボンディングで接合を行う際の高温等に耐えることができ、半導体チップ同士の接合をより確実に行うことが可能となる。
　半導体装置１において、第１接着フィルム部材５２Ａは、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、及び、無機フィラーを含有する樹脂組成物の硬化物を含むことが好ましい。この構成によれば、第１ハイブリッドボンディング構造部品４０Ａ等の接着をより確実に行うことができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、２組のハイブリッドボンディング積層部品６０を積層した例を示したが、これに限定されない。３組以上のハイブリッドボンディング積層部品６０を積層して半導体装置を形成してもよい。
　１…半導体装置、１０…基板、１２…配線電極、２０Ａ…第１半導体チップ、２０Ｂ…第３半導体チップ、２１ａ…端子電極、２１ｂ…貫通電極、２２Ａ…第１絶縁膜、２２Ｂ…第３絶縁膜、２４Ａ…第１電極、２４Ｂ…第３電極、２６Ａ…第１半導体部品、２６Ｂ…第３半導体部品、３０Ａ…第２半導体チップ、３０Ｂ…第４半導体チップ、３１ａ…端子電極、３１ｂ…貫通電極、３２Ａ…第２絶縁膜、３２Ｂ…第４絶縁膜、３４Ａ…第２電極、３４Ｂ…第４電極、３６Ａ…第２半導体部品、３６Ｂ…第４半導体部品、４０Ａ…第１ハイブリッドボンディング構造部品、４０Ｂ…第２ハイブリッドボンディング構造部品、５０Ａ…第１バンプ接続部品、５０Ｂ…第２バンプ接続部品、５２Ａ…第１接着フィルム部材、５２Ｂ…第２接着フィルム部材、５４Ａ…第１接続バンプ、５４Ｂ…第２接続バンプ、５６…フィレット、６０…ハイブリッドボンディング積層部品、６０Ａ…第１ハイブリッドボンディング積層部品、６０Ｂ…第２ハイブリッドボンディング積層部品、Ｓ…ハイブリッドボンディング構造体、Ｔ…突出幅（最大突出幅）、Ｖ…隙間。

 

Claims (20)

  1. 　第１半導体チップと前記第１半導体チップ上に設けられた第１絶縁膜及び第１電極とを含む第１半導体部品と、第２半導体チップと前記第２半導体チップ上に設けられた第２絶縁膜及び第２電極とを含む第２半導体部品とを有し、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とが貼り合わされると共に前記第１電極と前記第２電極とが接合された第１ハイブリッドボンディング構造部品と、
    　前記第１ハイブリッドボンディング構造部品の前記第２半導体チップの前記第２絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられる第１接着フィルム部材と、前記第１接着フィルム部材中に配置され、前記第２半導体チップの電極に接続される第１接続バンプとを有する第１バンプ接続部品と、
    を備える半導体装置。
  2. 　第３半導体チップと前記第３半導体チップ上に設けられた第３絶縁膜及び第３電極とを含む第３半導体部品と、第４半導体チップと前記第４半導体チップ上に設けられた第４絶縁膜及び第４電極とを含む第４半導体部品とを有し、前記第３絶縁膜と前記第４絶縁膜とが貼り合わされると共に前記第３電極と前記第４電極とが接合された第２ハイブリッドボンディング構造部品と、
    　前記第２ハイブリッドボンディング構造部品の前記第４半導体チップの前記第４絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられる第２接着フィルム部材と、前記第２接着フィルム部材中に配置され、前記第４半導体チップの電極に接続される第２接続バンプとを有する第２バンプ接続部品と、を更に備え、
    　前記第２バンプ接続部品の前記第２接着フィルム部材が前記第１ハイブリッドボンディング構造部品の前記第１半導体チップの前記第１絶縁膜とは逆側の面に貼り付けられており、且つ、前記第２接続バンプが前記第１半導体チップの電極に接続されている、
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　配線電極を有する基板を更に備え、
    　前記第１バンプ接続部品の前記第１接続バンプが前記配線電極に接続されている、
    請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 　前記第１接着フィルム部材は、前記第２半導体チップの端部から外側に向けて突出してフィレットを形成する、
    請求項１～３の何れか一項に記載の半導体装置。
  5. 　前記フィレットの前記第２半導体チップの端部からの最大突出幅は、前記第１ハイブリッドボンディング構造部品の厚みの半分以下である、
    請求項４に記載の半導体装置。
  6. 　前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜の少なくとも一方は、無機絶縁材料を含む、
    請求項１～５の何れか一項に記載の半導体装置。
  7. 　前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜の少なくとも一方は、有機絶縁材料を含む、
    請求項１～６の何れか一項に記載の半導体装置。
  8. 　前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜の少なくとも一方に含まれる前記有機絶縁材料は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体を含む、
    請求項７に記載の半導体装置。
  9. 　前記第１接着フィルム部材は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、及び、無機フィラーを含有する樹脂組成物の硬化物を含む、
    請求項１～８の何れか一項に記載の半導体装置。
  10. 　複数の第１半導体素子を含む第１基板本体と、前記第１基板本体上に設けられた第１絶縁膜及び複数の第１電極とを有する第１半導体基板を準備する工程と、
    　複数の第２半導体素子を含む第２基板本体と、前記第２基板本体上に設けられた第２絶縁膜及び複数の第２電極とを有する第２半導体基板を準備する工程と、
    　前記第１半導体基板の前記第１絶縁膜と前記第２半導体基板の前記第２絶縁膜とを互いに貼り合わせると共に、前記第１半導体基板の前記複数の第１電極と前記第２半導体基板の前記複数の第２電極とを接合して、ハイブリッドボンディング構造体を得る工程と、
    　前記第２基板本体の前記第２絶縁膜とは逆の面に複数の接続バンプを形成する工程と、
    　前記第２基板本体の前記第２絶縁膜とは逆の面に接着フィルム部材を貼り合わせる工程と、
    　前記接着フィルム部材が貼り合わされた前記ハイブリッドボンディング構造体をダイシングし、少なくとも１つの第１半導体素子、少なくとも１つの第１電極、少なくとも１つの第２半導体素子、少なくとも１つの第２電極、及び、少なくとも１つの接続バンプをそれぞれが含む複数のハイブリッドボンディング積層部品を得る工程と、
    を備える、半導体装置の製造方法。
  11. 　前記複数のハイブリッドボンディング積層部品は、第１ハイブリッドボンディング積層部品及び第２ハイブリッドボンディング積層部品を含み、
    　前記第１ハイブリッドボンディング積層部品において前記第１基板本体に対応する第１半導体チップの上に前記第２ハイブリッドボンディング積層部品を貼り付ける工程を更に備える、
    請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　前記第１ハイブリッドボンディング積層部品を基板上に配置した後に、第１ハイブリッドボンディング積層部品を押圧する工程と、
    　前記第１ハイブリッドボンディング積層部品を押圧した後に、前記第１ハイブリッドボンディング積層部品の上に前記第２ハイブリッドボンディング積層部品を配置して前記第２ハイブリッドボンディング積層部品を押圧する工程と、
    を更に備える、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　前記第１ハイブリッドボンディング積層部品の上に前記第２ハイブリッドボンディング積層部品を配置した後に、前記第１ハイブリッドボンディング積層部品及び前記第２ハイブリッドボンディング積層部品をまとめて押圧する工程を更に備える、
    請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 　前記押圧する工程では、前記第１ハイブリッドボンディング積層部品及び前記第２ハイブリッドボンディング積層部品の少なくとも一方の積層部品の前記接着フィルム部材に対応する部分が当該押圧する方向に交差する方向に沿って外側に当該ハイブリッドボンディング積層部品の端部から押し出される、
    請求項１２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 　前記接着フィルム部材に対応する部分が前記外側に押し出される最大押し出し量は、当該ハイブリッドボンディング積層部品における前記ハイブリッドボンディング構造体に対応する部分の厚さの半分以下である、
    請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 　表面に配線電極が設けられた基板を準備する工程と、
    　前記第１ハイブリッドボンディング積層部品の前記接続バンプが前記配線電極に接続されるように、前記第１ハイブリッドボンディング積層部品を前記基板に実装する工程と、
    を備える、請求項１１～１５の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 　前記第１半導体基板の前記第１絶縁膜及び前記第２半導体基板の前記第２絶縁膜の少なくとも一方は、無機絶縁材料を含む、
    請求項１０～１６の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 　記第１半導体基板の前記第１絶縁膜及び前記第２半導体基板の前記第２絶縁膜の少なくとも一方は、有機絶縁材料を含む、
    請求項１０～１７の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 　前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜の少なくとも一方に含まれる前記有機絶縁材料は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、又はＰＢＯ前駆体を含む、
    請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 　前記接着フィルム部材は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、及び、無機フィラーを含有する、
    請求項１０～１９の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。

     
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222038A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP2014063974A (ja) * 2012-08-27 2014-04-10 Ps4 Luxco S A R L チップ積層体、該チップ積層体を備えた半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP2018037687A (ja) * 2017-11-28 2018-03-08 東芝メモリ株式会社 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222038A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
JP2014063974A (ja) * 2012-08-27 2014-04-10 Ps4 Luxco S A R L チップ積層体、該チップ積層体を備えた半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP2018037687A (ja) * 2017-11-28 2018-03-08 東芝メモリ株式会社 半導体装置及びその製造方法

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