关联申请的引用
本申请以2019年9月12日申请的在先日本专利申请第2019-166283号的优先权的利益为基础，并且要求该利益，其内容整体通过引用而包含于此。
这里说明的多个形态的实施方式总体而言涉及半导体装置及其制造方法。
背景技术：
半导体芯片有时具有金属凸块，且被倒装片连接于布线基板上的端子上。另外，半导体芯片有时被薄膜化，在经由半导体元件的制造工序时发生翘曲。若将这样的具有翘曲的半导体芯片倒装片连接于布线基板上，则有时半导体芯片缺损、或者产生金属凸块与布线基板的端子的连接不良。另外，在半导体芯片与布线基板间填充底部填充树脂的情况下，若半导体芯片变薄则底部填充树脂蔓延到半导体芯片上，在其上部进一步层叠半导体芯片的情况下，有可能半导体芯片开裂。
技术实现要素：
基于本实施方式的半导体装置具备与设置于绝缘基板上的布线电连接的衬垫。布线基板具有设置于衬垫之间的第1绝缘材。第1半导体芯片在与该布线基板对置的第1面具有与布线基板的衬垫连接的金属凸块。第1粘接层设置于第1绝缘材与第1半导体芯片之间，将布线基板与第1半导体芯片粘接。绝缘树脂在布线基板与第1半导体芯片之间按照将第1粘接层及金属凸块的周围和上述布线基板上的结构体覆盖的方式设置。
附图说明
图1a是表示基于第1实施方式的半导体装置的构成例的截面图。
图1b是表示基于第1实施方式的半导体装置的构成例的俯视图。
图2是表示第1粘接层及其周边的构成例的截面图。
图3是表示基于第1实施方式的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图4是表示接着图3的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图5是表示接着图4的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图6是表示接着图5的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图7是表示接着图6的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图8是表示将控制器芯片安装于布线基板上的装配工序的一个例子的截面图。
图9是表示接着图8的控制器芯片的制造方法的一个例子的截面图。
图10是表示控制器芯片的第2面中的金属凸块及第1粘接层的布局的俯视图。
图11是表示基于变形例3的控制器芯片的构成例的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。本发明不限于实施方式。需要说明的是，在本说明书和各图中，对于与关于出现过的图在前文所述的同样的要素标注同一符号，详细说明适当省略。
(第1实施方式)
图1a是表示基于第1实施方式的半导体装置的构成例的截面图。基于本实施方式的半导体装置1例如为nand型闪存器。半导体装置1具备布线基板10、第1粘接层20、控制器芯片30、第2粘接层(daf(dieattachfilm，模具贴膜))40、间隔物50、nand型存储器芯片(以下，存储器芯片)60、接合线80和密封树脂90。密封树脂90为所谓的模塑树脂。需要说明的是，本实施方式并不限于nand型闪存器，可以适用于倒装片连接的半导体装置。
布线基板10具备绝缘基板11、布线12、接触插塞13、金属衬垫14、焊锡球15和作为第1绝缘材的阻焊剂16。对于绝缘基板11，例如使用玻璃环氧树脂、陶瓷等绝缘材料。布线12设置于绝缘基板11的表面、背面或内部，将金属衬垫14与焊锡球15电连接。接触插塞13按照将绝缘基板11内贯通的方式设置，将布线12间电连接。金属衬垫14在布线基板10的表面与控制器芯片30的金属凸块31连接。焊锡球15在布线基板10的背面与布线12连接。对于布线12、接触插塞13及金属衬垫14，例如使用al、cu、au、ni、pd、ag等导电性材料的单体膜、复合膜、合金膜。对于焊锡球15，例如使用sn、ag、cu、au、bi、zn、in、sb、ni等的单体膜、复合膜、合金膜等导电性材料。作为第1绝缘材的阻焊剂16设置于布线基板10的表面及背面，设置于相邻的金属衬垫14间或相邻的焊锡球15间，将它们电绝缘。另外，作为第1绝缘材的阻焊剂16将布线12的表面被覆而保护布线12。
作为第1半导体芯片的控制器芯片30具有与布线基板10对置的第1面f1和位于第1面f1的相反侧的第2面f2。在第1面f1上，设置有金属凸块31。金属凸块31与布线基板10的金属衬垫14连接(熔敷)。即，控制器芯片30被倒装片连接于布线基板10上。对于金属凸块31，例如使用软钎料等导电性金属。
控制器芯片30被薄化，在第1面f1或第2面f2上具有半导体元件。控制器芯片30有时在半导体元件的形成时发生翘曲。控制器芯片30的翘曲例如可能成为山型、碗型或鞍型。图1a中，未图示出控制器芯片30的翘曲。
在控制器芯片30的第1面f1上，设置有柱状的第1粘接层20。第1粘接层20也可以设置多个。第1粘接层20也可以为圆柱状、角柱状，或者与第1面f1平行地切断时的截面也可以为不定形。若在布线基板10上层叠控制器芯片30则第1粘接层20被设置于布线基板10与控制器芯片30的第1面f1之间，将布线基板10与控制器芯片30粘接。
在本实施方式中，未设置将布线基板10与控制器芯片30的第1面f1之间埋入的ncp(nonconductivepaste，非导电胶)层或ncf(nonconductivefilm，非导电膜)层。但是，代替ncp层或ncf层，第1粘接层20将布线基板10与控制器芯片30粘接。由此，第1粘接层20支撑金属衬垫14与金属凸块31的连接，抑制金属衬垫14与金属凸块31之间的断裂。另外，由于以第1粘接层20将控制器芯片30与布线基板10粘接，因此控制器芯片30的翘曲减轻。
作为支撑构件的间隔物50具有与布线基板10对置的第3面和位于第3面的相反侧的第4面。间隔物50设置于控制器芯片30的周围，在第3面中通过作为第2粘接层的daf40被粘接于布线基板10上。间隔物50被设置至与控制器芯片30的第2面f2的高度大致相等的高度为止，支撑存储器芯片60。间隔物50如图1b中所示的那样，例如具有四边形的框形状或以四边形将控制器芯片30包围的形状，在布线基板10的表面上按照将控制器芯片30的四方包围的方式设置。对于间隔物50，例如使用了硅、玻璃、绝缘基板、金属板等材料。在间隔物50上，为了提高密合性，也可以形成有聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、pbo(polybenzoxazole，聚苯并噁唑)树脂等的有机膜。
存储器芯片60被设置于控制器芯片30的上方，通过第2粘接层(daf)40被粘接于控制器芯片30及间隔物50的第4面上。存储器芯片60例如具有三维地配置有多个存储器单元的立体型存储器单元阵列。第2粘接层(daf)40被设置于控制器芯片30的第2面f2及间隔物50上，将存储器芯片60粘接于控制器芯片30及间隔物50上。
多个第2粘接层(daf)40及多个存储器芯片60也可以交替地层叠于控制器芯片30及间隔物50上。由于即使像这样将多个存储器芯片60层叠于控制器芯片30的上方，控制器芯片30的翘曲也减轻，因此多个存储器芯片60不易受到控制器芯片30的翘曲的影响。即，多个存储器芯片60不易缺损，变得不易从第2粘接层(daf)40剥离。
接合线80将存储器芯片60的金属衬垫70与布线基板10的金属衬垫14中的某一者之间电连接。作为绝缘树脂的密封树脂90将控制器芯片30、存储器芯片60、接合线80等布线基板10上的结构整体被覆并进行保护。另外，密封树脂90填充于布线基板10与控制器芯片30的第1面f1之间，按照将第1粘接层20及金属凸块31的周围被覆的方式设置。
这里，对第1粘接层20进行详细说明。
图2(a)及图2(b)是表示第1粘接层20及其周边的构成例的截面图。第1粘接层20设置于控制器芯片30的第1面f1与布线基板10的作为第1绝缘材的阻焊剂16之间，将控制器芯片30与布线基板10粘接。第1粘接层20的热膨胀系数大于布线基板(例如玻璃环氧树脂)10、控制器芯片(例如硅)30及密封树脂90各自的热膨胀系数。另外，由于控制器芯片(例如硅)30的热膨胀系数小于布线基板(例如玻璃环氧树脂)10的热膨胀系数，因此在将控制器芯片30安装于布线基板10上时，布线基板10与控制器芯片30相比更依据温度而较大伸缩。例如，硅单晶的热膨胀系数为约3.5ppm/℃，玻璃环氧树脂的热膨胀系数为约17ppm/℃。因此，若第1粘接层20的热膨胀系数小于布线基板10及控制器芯片30的热膨胀系数，则在将控制器芯片30安装于布线基板10时，有可能第1粘接层20无法追随布线基板10与控制器芯片30的伸缩差而剥离。因而，第1粘接层20的热膨胀系数优选在20ppm/℃～100ppm/℃的范围内。进一步优选第1粘接层20的热膨胀系数为30ppm/℃～60ppm/℃的范围。若第1粘接层20的热膨胀系数小于20ppm/℃，则接近布线基板10的热膨胀系数，有可能第1粘接层20无法追随布线基板10与控制器芯片30的伸缩差而剥离。相反，若第1粘接层20的热膨胀系数大于100ppm/℃，则有可能第1粘接层20过于伸长，控制器芯片30从布线基板10剥离。在这些情况下，金属凸块31断裂、或者从金属衬垫14剥离而成为连接不良的原因。因而，第1粘接层20的热膨胀系数优选大于布线基板(例如玻璃环氧树脂)10及控制器芯片(例如硅)30各自的热膨胀系数。进而，第1粘接层20的热膨胀系数优选大于密封树脂90的热膨胀系数，变得能够抑制翘曲。
另外，第1粘接层20的弹性模量低于布线基板(例如玻璃环氧树脂)10的作为第1绝缘材的阻焊剂16及金属凸块(例如软钎料)31各自的弹性模量。另外，若第1粘接层20的弹性模量比作为第1绝缘材的阻焊剂16及金属凸块31的弹性模量高(硬)，则有可能没有缓和控制器芯片30相对于布线基板10的翘曲，第1粘接层20剥离。因而，第1粘接层20的弹性模量优选在1mpa～3gpa的范围内。进一步优选第1粘接层20的弹性模量为10mpa～1gpa的范围。若第1粘接层20的弹性模量低于1mpa，则第1粘接层20过于柔软，变得难以将控制器芯片30固定于布线基板10上。若第1粘接层20的弹性模量超过3gpa，则第1粘接层20过硬，有可能因控制器芯片30的翘曲而从控制器芯片30或布线基板10剥离。在这些情况下，金属凸块31断裂、或从金属衬垫14剥离而成为连接不良的原因。因而，第1粘接层20的弹性模量优选低于作为第1绝缘材的阻焊剂16及金属凸块(例如软钎料)31各自的弹性模量。进而，第1粘接层20的弹性模量优选低于密封树脂90的弹性模量，变得能够抑制翘曲。
由此，即使控制器芯片30具有翘曲，第1粘接层20也将控制器芯片30粘接于布线基板10上，抑制控制器芯片30从布线基板10剥离。另外，第1粘接层20能够在一定程度上矫正控制器芯片30的翘曲。因此，在控制器芯片30与布线基板10之间，金属凸块31与金属衬垫14变得能够连接，并且金属凸块31变得不易断裂。其结果是，能够抑制金属凸块31与金属衬垫14之间的连接不良。进而，由于控制器芯片30的翘曲得以减轻，因此能够抑制层叠于控制器芯片30上的存储器芯片60缺损。
像这样根据本实施方式，在布线基板10与控制器芯片30之间设置有第1粘接层20，从而矫正控制器芯片30的翘曲，并且增强金属凸块31与金属衬垫14之间的连接。由此，即使是控制器芯片30具有翘曲的情况下，控制器芯片30的第2面f2也接近平坦。因此，即使将多个存储器芯片60层叠于控制器芯片30的上方，也能够抑制存储器芯片60的缺损或粘接不良。另外，能够抑制布线基板10与控制器芯片30之间的金属凸块31与金属衬垫14之间的连接的断裂。
需要说明的是，在图1a中，在同一半导体封装内设置有经倒装片连接的控制器芯片30及经引线接合连接的存储器芯片60这两者。即，在图1a中，成为混合型的多芯片封装。但是，本实施方式中，多个存储器芯片60也可以与控制器芯片30同样地进行倒装片连接。这种情况下，控制器芯片30及多个存储器芯片60也可以介由贯通电极(tsv(throughsiliconvia，硅通孔))而被电连接。需要说明的是，在图2中在控制器芯片30上无绝缘树脂90，但在控制器芯片的上部不搭载另外的芯片的情况等，也可以在控制器芯片30上存在绝缘树脂90。
接着，对基于本实施方式的半导体装置1的制造方法进行说明。
图3(a)～图7(c)是表示基于第1实施方式的控制器芯片30的制造方法的一个例子的截面图。首先，如图3(a)中所示的那样，在半导体基板w上形成半导体元件2及金属衬垫4。半导体基板w例如为硅、gaas、sic等半导体晶片。半导体元件2例如为cmos(complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)电路等较佳。对于金属衬垫4，例如只要使用al、cu、au、ni、pd、ag等的单体膜、复合膜、合金膜即可。
接着，按照被覆半导体元件2的方式形成保护绝缘膜3。使用光刻技术及蚀刻技术，对保护绝缘膜3进行加工，使金属衬垫4的一部分露出。对于保护绝缘膜3，例如使用硅氧化膜、硅氮化膜、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、pbo(polybenzoxazole，聚苯并噁唑)树脂等绝缘材料。另外，也可以是这些绝缘材料的复合膜。
接着，如图3(b)中所示的那样，使用溅射法、蒸镀法、cvd(chemicalvapordeposition，化学气相沉积)法、非电解镀覆法等，在保护绝缘膜3及金属衬垫4上形成阻挡金属bm。对于阻挡金属bm，例如使用钛、铜等导电性金属。只要使用ti、cr、cu、ni、au、pd、w等的单体膜、氮化膜、复合膜、合金膜即可。例如通过溅射法依次形成ti及cu。ti的膜厚例如为约0.1μm，cu的膜厚为约0.3μm。
接着，如图4(a)中所示的那样，使用光刻技术，在阻挡金属bm上形成抗蚀剂pr。抗蚀剂pr按照将金属衬垫4的区域开口的方式被图案化。抗蚀剂pr的厚度例如为约40μm。开口的大小例如为约20μm。
接着，如图4(b)中所示的那样，在金属衬垫4上的阻挡金属bm上进行金属镀覆。例如在阻挡金属bm上形成金属31a、31b、31c。对于金属31a，例如使用铜。对于金属31b，例如使用镍。对于金属31c，例如使用软钎料(snag)。金属31a～31c作为金属凸块31发挥功能。对于软钎料，例如只要使用sn、ag、cu、au、bi、zn、in、sb、ni等的单体膜、复合膜、合金膜即可。金属31c也可以使用印刷法、焊球搭载法来形成。金属31a例如为约20μm的厚度的铜。金属31b例如为约3μm的厚度的镍。金属31c例如为约12μm的厚度的snag。
接着，将抗蚀剂pr除去后，如图5(a)中所示的那样，使用金属凸块31作为掩模对阻挡金属bm进行蚀刻。由此，阻挡金属bm仅残置于金属凸块31之下。例如在对铜进行蚀刻的情况下，只要使用柠檬酸与过氧化氢的混合液即可。在对钛进行蚀刻的情况下，只要使用氢氟酸或双氧水等即可。
接着，如图5(b)中所示的那样，通过热处理将金属凸块31的金属31c(例如软钎料)回流(熔融)，使金属凸块31的前端变圆。回流处理可以涂布焊剂并在n2气氛中进行回流，也可以在甲酸气体、h2气体、h2及n2的混合气体等还原气氛中一边将软钎料的氧化膜还原一边进行回流。也可以通过ar等离子体等将软钎料的氧化膜除去后进行回流处理。例如，涂布水溶性焊剂后，在260℃的n2气氛中执行30秒钟回流。
接着，如图6(a)中所示的那样，在第1面f1的金属凸块31及保护绝缘膜3上涂布感光性的第1粘接层20的材料。对于第1粘接层20的材料，使用酚系、聚酰亚胺系、聚酰胺系、丙烯酸系、环氧系、pbo系、有机硅系、苯并环丁烯系等感光性树脂、它们的混合材料、复合材料。例如，第1粘接层20的材料以比金属凸块31薄的膜厚(例如约20μm)被涂布。第1粘接层20由于为感光性材料，因此可以如图6(b)中所示的那样，使用光刻技术将第1粘接层20图案化。由此，第1粘接层20以柱状选择性地形成于保护绝缘膜3上的规定部位。需要说明的是，示出了感光性的第1粘接层20涂布于控制器芯片30(半导体芯片)上的例子，但也可以形成于布线基板10上，还可以形成于控制器芯片30和布线基板10这两者上。
图7(a)表示形成半导体元件后的半导体晶片w。接着对半导体晶片的背面进行研磨，使其变薄。在多个控制器芯片30间有切割线dl，如后文所述的那样，通过将该切割线dl切断，从而控制器芯片30被单片化。
接着，如图7(b)中所示的那样，在粘贴于晶片环130内的可挠性的树脂胶带131上贴附半导体晶片w。接着，使用激光振荡器150，从半导体晶片w的表面对与切割线dl对应的部分照射激光。由此，在半导体晶片w的切割线dl上形成槽。
接着，如图7(c)中所示的那样，使用切割刀片160，将半导体晶片w的切割线dl切断。由此，在树脂胶带131上，半导体晶片w被单片化成控制器芯片30。也可以无激光的照射，而仅通过刀片切割进行单片化。或者，也可以仅通过激光进行单片化。
接着，对树脂胶带131照射紫外线，降低控制器芯片30与树脂胶带131之间的粘接剂的粘合性，能够将控制器芯片30从树脂胶带131卸下。另外，进行外观检查等。像这样操作，完成控制器芯片30。需要说明的是，存储器芯片60只要在半导体基板w上形成例如存储器单元阵列作为半导体元件2即可。存储器芯片60的其他制造工序由于与控制器芯片30的制造工序同样，因此省略说明。
接着，对在布线基板10上安装控制器芯片30的方法进行说明。在布线基板10上形成有作为第1绝缘材的阻焊剂16。作为第1绝缘材的阻焊剂16使用环氧系、酚系、聚酰亚胺系、聚酰胺系、丙烯酸系、pbo系、有机硅系等树脂、它们的混合材料、复合材料。另外，在作为第1绝缘材的阻焊剂16中也可以包含石英等填料。
图8(a)～图9(b)是表示在布线基板10上安装控制器芯片30的装配工序的一个例子的截面图。首先，布线基板10也可以为了除去水分而进行烘烤。或者，也可以为了提高布线基板10与第1粘接层20的密合性而进行等离子体处理。
接着，如图8(a)中所示的那样，在布线基板10上涂布具有羟基的材料loh。作为具有羟基的材料loh，为纯水、醇类等较佳。作为醇类，可列举出选自甲醇、乙醇、异丙醇、聚乙烯醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甘油、三乙二醇、四乙二醇、卡必醇、溶纤剂醇等中的至少1种。另外，也可以是烷基醚系的材料。例如可列举出二乙二醇单丁基醚、三乙二醇二甲基醚等。也可以使用烷烃、胺化合物等。例如可列举出甲酰胺、二甲基甲酰胺等。它们可以单独，也可以将多种混合。另外，也可以在这些材料中添加有机酸。作为有机酸，可列举出甲酸、乙酸、苯甲酸、辛烷二酸、壬烷二酸、癸烷二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、环己烷二羧酸、环庚烷二羧酸、环辛烷二羧酸、降冰片烷二羧酸、金刚烷二羧酸等等。该材料loh通过分配法、印刷法、喷射法等方法来涂布。具有羟基的材料loh是为了将处于金属凸块31或金属衬垫14的表面的氧化膜(sno、sno2)等还原并除去而供给的。
接着，压接装置100将控制器芯片30吸附，如图8(b)中所示的那样，在布线基板10的金属衬垫14上按照金属凸块31对应的方式进行对位。此时，具有羟基的材料loh可以与第1粘接层20相接触，也可以不接触。
接着，压接装置100一边使金属凸块31与金属衬垫14相接触一边对控制器芯片30施加压力，并且给予超声波。由此，如图9(a)中所示的那样，将金属凸块31与金属衬垫14电连接，将控制器芯片30倒装片连接于布线基板10上。此时，压接装置100也可以将金属凸块31及金属衬垫14进行加热。例如，压接装置100将金属凸块31及金属衬垫14在约200℃下进行加热，使金属凸块31(例如软钎料)软化，并用超声波而彼此连接。通过像这样并用超声波，能够将金属凸块31迅速与金属衬垫14连接。其结果是，生产量缩短。作为超声波例如施加功率5w。振幅设定为1μm左右。超声波的频率使用30～200khz。另外，示出了并用超声波的例子，但也可以仅通过加热进行连接。在仅加热的情况下，利用压接装置100将金属凸块31及金属衬垫14在软钎料的熔融温度以上的例如约250℃下加热而连接。
通过压接装置100，进一步对控制器芯片30施加压力，使第1粘接层20与布线基板10的作为第1绝缘材的阻焊剂16上接触而粘接。压接装置100也可以是倒装片接合器。
接着，将布线基板10在例如150℃下加热1小时，如图9(b)中所示的那样使材料loh蒸发。
之后，在布线基板10上设置间隔物50，将多个存储器芯片60及多个第2粘接层(daf)40交替地层叠于控制器芯片30上。例如使第2粘接层40附着于控制器芯片30的第2面f2上，在第2粘接层40上载置并粘接存储器芯片60。或者使第2粘接层40附着于存储器芯片60的背面，粘接于控制器芯片30的第2面f2上。由此，能够将存储器芯片60贴附于控制器芯片30上。进而，将多个第2粘接层40及多个存储器芯片60交替地层叠于控制器芯片30上。之后，根据需要，通过执行引线接合，用密封树脂90将包含布线基板10上的控制器芯片30及第1粘接层20的结构被覆，从而完成图1a中所示的半导体装置1。密封树脂90的特征是为模塑树脂。模塑树脂使用环氧系、酚系、聚酰亚胺系、聚酰胺系、丙烯酸系、pbo系、有机硅系等树脂、它们的混合材料、复合材料。作为环氧树脂的例子，没有特别限定，例如可列举出双酚a型、双酚f型、双酚ad型、双酚s型等双酚型环氧树脂、线型酚醛清漆型、甲酚线型酚醛型等酚醛清漆型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、三苯酚甲烷三缩水甘油醚等芳香族环氧树脂、萘型环氧树脂、芴型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、聚醚改性环氧树脂、二苯甲酮型环氧树脂、苯胺型环氧树脂、nbr改性环氧树脂、ctbn改性环氧树脂、及它们的氢化物等。其中，从与si的密合性良好的方面出发，优选萘型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂。另外，从容易获得速固化性的方面出发，也优选二苯甲酮型环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用，也可以2种以上并用。另外，在密封树脂90中也可以包含石英等填料。填料优选小于控制器芯片30与布线基板10的间隙。密封树脂90使用模塑装置等而形成。作为密封树脂90的模塑树脂的热膨胀系数优选小于第1粘接层20的热膨胀系数。由此，变得能够降低翘曲，由于应力减少，因此变得能够抑制可靠性试验时的金属凸块的连接部的断裂。另外，作为密封树脂90的模塑树脂的弹性模量优选高于第1粘接层20的弹性模量。由此，变得能够降低翘曲，由于应力减少，因此变得能够抑制可靠性试验时的金属凸块的连接部的断裂。
若控制器芯片30或布线基板10变薄，则控制器芯片30或布线基板10变得容易翘曲，变得容易引起金属凸块31与金属衬垫14的连接不良。另外，变得难以在金属凸块31上层叠存储器芯片60，所层叠的存储器芯片60变得容易缺损。
与此相对，根据本实施方式，第1粘接层20将控制器芯片30与布线基板10之间粘接，矫正控制器芯片30的翘曲，并且增强金属凸块31与金属衬垫14之间的连接。由此，控制器芯片30的第2面f2接近平坦，能够抑制层叠于控制器芯片30的上方的存储器芯片60的缺损、粘接不良。另外，能够抑制金属凸块31与金属衬垫14之间的连接的断裂。例如在如本实施方式那样设置有第1粘接层20的情况下，即使控制器芯片30的厚度为10μm～100μm的范围，布线基板10的厚度为20μm～500μm的范围，金属凸块31与金属衬垫14之间的连接也不会断裂而得以维持。若控制器芯片30的厚度变得小于100μm则芯片变得容易翘曲，但根据本实施方式，即使有控制器芯片30的翘曲也能够稳定地连接。若布线基板10厚度变得小于500μm，则布线基板10变得容易翘曲，但根据本实施方式，即使有布线基板10的翘曲，也能够稳定地连接。
另外，就在控制器芯片30与布线基板10之间涂布底部填充材料的比较例而言，底部填充材蔓延到控制器芯片30上，在其上层叠存储器芯片60的情况下存储器芯片60有时开裂。但是，在本实施方式中由于不存在蔓延到控制器芯片30上的树脂，因此存储器芯片60不易开裂。
对基于本实施方式的半导体装置1执行温度循环试验。温度循环试验以-55℃(30分钟)～25℃(5分钟)～125℃(30分钟)作为1个循环来执行。结果是，基于本实施方式的半导体装置1即使超过3000个循环，也没有在金属凸块31与金属衬垫14之间的连接部位见到异常。
在布线基板10上，也可以安装有其他的电子部件。
本实施方式中，未设置将布线基板10与控制器芯片30之间埋入的ncp层或ncf层，第1粘接层20和金属凸块31与金属衬垫14之间的连接部位分开而设置。由此，第1粘接层20支撑金属衬垫14与金属凸块31的连接，抑制金属衬垫14与金属凸块31之间的断裂。另外，由于未使用ncp、ncf，因此ncp、ncf的树脂或填料不会进入金属凸块31与金属衬垫14之间，金属凸块31与金属衬垫14之间的连接以高可靠性得以维持。另外，在布线基板10与控制器芯片30之间，在第1粘接层20以外的区域中，埋入有密封树脂90。进而，同一密封树脂90也存在于存储器芯片60的周围。由此，控制器芯片30及存储器芯片60的周围与金属凸块31的周围热膨胀系数差变小，控制器芯片30及存储器芯片60的翘曲得以抑制。
(变形例1)
图10(a)及图10(b)是表示控制器芯片30的第2面f2中的金属凸块31及第1粘接层20的布局的俯视图。如图10(a)中所示的那样，第1粘接层20也可以与金属凸块31分开并且以矩阵状二维地配置于由金属凸块31所围成的区域的内侧。金属凸块31与第1粘接层20的距离例如为10μm～1mm的范围。金属凸块31与第1粘接层20的距离低于10μm时，有可能在第1粘接层20的曝光及显影时第1粘接层20产生应变或变形。另一方面，若其超过1mm，则有可能控制器芯片30的翘曲未被矫正，第1粘接层20剥离。
另外，第1粘接层20的粘接面积也可以大于金属凸块31与金属衬垫14的接触面积。由此，能够更强地增强金属凸块31与金属衬垫14之间的连接。另外，控制器芯片30的翘曲可得以矫正。
如图10(b)中所示的那样，第1粘接层20也可以大致均匀地设置于由金属凸块31所围成的区域的内外。像这样，通过在金属凸块31的周围设置第1粘接层20，能够将控制器芯片30整体与布线基板10粘接，能够进一步矫正控制器芯片30的翘曲。
(变形例2)
在将具有羟基的材料loh供给至布线基板10上之后将控制器芯片30与布线基板10层叠的情况下，有时第1粘接层20没有与布线基板10粘接。
为了应对该问题，在变形例2中，将控制器芯片30与布线基板10连接后，通过将具有羟基的材料loh放入烘箱中进行烘烤而使其蒸发。之后，用压接装置将控制器芯片30进行加压加热，通过第1粘接层20将控制器芯片30与布线基板10粘接。变形例2的其他工序与第1实施方式所对应的工序同样较佳。
另外，具有羟基的材料loh也可以在将控制器芯片30与布线基板10粘接后，以液体状态注入到金属凸块31附近。这种情况下，之后通过用压接装置进行加压加热，也能够利用材料loh将氧化膜除去，同时将金属凸块31压接于金属衬垫14上。此时，也可以并用超声波。
(变形例3)
如图6(b)中所示的那样，在控制器芯片30的形成时，第1粘接层20的高度也可以低于金属凸块31的高度。但是，如图11中所示的那样，第1粘接层20的高度也可以与金属凸块31的高度相等或高于其。图11是表示基于变形例3的控制器芯片30的构成例的截面图。
如变形例3那样，在第1粘接层20的高度为金属凸块31的高度以上的情况下，在将控制器芯片30安装于布线基板10上时，第1粘接层20比金属凸块31先与布线基板10相接触，充分粘接后，金属凸块31与金属衬垫14连接。像这样操作，也可得到本实施方式的效果。
以上，对特定的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是作为例子提出的，并不意图限定本发明的范围。实际在本说明书中说明的新颖的方法及系统也可以以各种其他的形态被具体化。进而，本说明书中记载的方法及系统的形态的各种省略、置换及变更可在不脱离本发明的理念的情况下进行。所附的权利要求书及它们的同等物意图覆盖本发明的范围及理念所包含的那样的形态或修正。
1.一种半导体装置，其具备：
布线基板，所述布线基板具有与设置于绝缘基板上的布线电连接的衬垫和设置于所述衬垫之间的第1绝缘材；
第1半导体芯片，所述第1半导体芯片在与所述布线基板对置的第1面具有与所述布线基板的衬垫连接的金属凸块(31)；
第1粘接层，所述第1粘接层设置于所述第1绝缘材与所述第1半导体芯片之间，将所述布线基板与所述第1半导体芯片粘接；以及
绝缘树脂(90)，所述绝缘树脂(90)在所述布线基板与所述第1半导体芯片之间将所述第1粘接层及所述金属凸块(31)的周围和所述布线基板上的结构体覆盖。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第1粘接层的热膨胀系数大于所述布线基板及所述第1半导体芯片的热膨胀系数。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第1粘接层的弹性模量低于所述第1绝缘材及所述金属凸块的弹性模量。
4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第1粘接层的弹性模量低于所述第1绝缘材及所述金属凸块的弹性模量。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第1粘接层与所述金属凸块分开而配置。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第1粘接层的粘接面积大于所述金属凸块与所述衬垫的接触面积。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步具备：
第2粘接层，所述第2粘接层设置于处于所述第1面的相反侧的所述第1半导体芯片的第2面；以及
第2半导体芯片，所述第2半导体芯片设置于所述第2粘接层上。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第1半导体芯片为控制所述第2半导体芯片的控制器芯片，
所述第2半导体芯片为存储器芯片。
9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，多个所述第2半导体芯片及多个所述第2粘接层交替地层叠于所述第1半导体芯片上方。
10.根据权利要求7所述的半导体装置，其具备支撑构件(50)，所述支撑构件(50)设置于所述第1半导体芯片的周围，且具有与所述布线基板对置的第3面和处于第3面的相反侧的第4面，
所述第2粘接层设置于所述第4面上。
11.一种半导体装置的制造方法，其包括：
在具有金属凸块的第1半导体芯片的第1面上涂布感光性的第1粘接层，
将所述第1粘接层选择性地残置于所述第1面的规定部位，
将所述第1半导体芯片的所述金属凸块与布线基板的衬垫连接，并且将所述第1粘接层粘接于所述布线基板的第1绝缘材上，
形成将所述布线基板上的所述第1半导体芯片、所述第1粘接层及所述布线基板上的结构体被覆的绝缘树脂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第1粘接层的热膨胀系数大于所述布线基板及所述第1半导体芯片的热膨胀系数。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第1粘接层的弹性模量低于所述第1绝缘材及所述金属凸块的弹性模量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第1粘接层的弹性模量低于所述第1绝缘材及所述金属凸块的弹性模量。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述布线基板上涂布具有羟基的材料。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述第1半导体芯片的所述金属凸块与布线基板的衬垫连接时，施加超声波。
17.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
在处于所述第1面的相反侧的所述第1半导体芯片的第2面形成第2粘接层，
在所述第2粘接层上贴附第2半导体芯片。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第1半导体芯片为控制所述第2半导体芯片的控制器芯片，
所述第2半导体芯片为存储器芯片。
19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：将多个所述第2半导体芯片及多个所述第2粘接层交替地层叠于所述第1半导体芯片上方。
20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：在所述第1半导体芯片的周围按照第3面与所述布线基板对置的方式设置支撑构件，
在所述支撑构件的处于第3面的相反侧的第4面形成所述第2粘接层。
技术总结