JP5095697B2 - 半導体装置及び接着シート - Google Patents

Description

本発明は、接着シートを用いた半導体装置に関するものである。

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、微量の金属不純物による半導体デバイスへの汚染が問題になってきている。さらに、半導体チップの三次元化、半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体チップの薄膜化、多層化が進み、半導体装置を製造する際に行う汚染の管理を、さらに厳しくする必要が高まってきている。そのため、金属不純物を除去するための工程を設ける必要があり、このような工程を設けることによって、生産性の低下を招いている。

また、金属不純物の中でも、特に、ウェーハ中での拡散速度が速い可動イオンであるＣｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎａ等の金属イオンが、特に、問題となっている。これらの金属イオンは、ウェーハ上に形成されている半導体デバイス領域に、結晶欠陥等を生じさせ、それによって、半導体デバイス、又は、絶縁膜の特性を悪化させる。

そこで、従来から、これらの金属不純物を、ウェーハから除去する方法が提案されている。

その１つとして、ＨＣｌ（塩酸）−Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）−Ｈ_２Ｏ（純水）の混合化学薬液（この混合化学薬液は、Hydrochloric acid-Hydrogen Peroxide mixture（ＨＰＭ）洗浄液と呼ばれている）によって、ウェーハを洗浄する方法がよく知られている（非特許文献１ 参照）。

このようなウェーハをウェット洗浄する方法は、ウェーハの表面に存在している金属不純物を除去することが可能である。しかしながら、このような方法によって、ウェーハ内部に存在している金属不純物を除去することは難しい。さらに、このようなウェット洗浄方法は、当然、多くの工程・設備や、厳しい汚染管理を必要とする。すなわち、このようなウェット洗浄方法は、莫大な製造コストを必要とする点も大きな問題点であった。

そこで、ウェーハ内部に存在している金属不純物を除去する方法して、ゲッタリング法と呼ばれる方法が提案されている。この方法は、ウェーハに金属不純物を捕獲する領域（ゲッタリングサイトと呼ばれる）を形成し、この領域に、金属不純物を捕獲することによって、金属不純物が半導体デバイス領域等に拡散することを防止し、半導体デバイスに悪影響を与えないようにするものである。さらに、詳細には、このゲッタリングサイトは、複数のダングリングボンド（dangling-bond）の集まりで構成されている。このダングリングボンドが、金属不純物を捕獲するのである。従って、このゲッタリングサイトは、各ダングリングボンドが金属不純物を捕獲しても、半導体デバイス等に影響を与えることがないように、ウェーハ上の半導体デバイス領域（半導体活性領域）から離れた領域である、例えば、ウェーハの裏面やウェーハ上の素子分離領域に、形成される。

さらに、ゲッタリング法には、大きく分けて２つの方法、エキシトリンシック・ゲッタリング（Extrinsic Gettering：ＥＧ）法と、イントリンシック・ゲッタリング（Intrinsic Gettering：ＩＧ）法と、がある。

エキシトリンシック・ゲッタリング（ＥＧ）法は、ウェーハの裏面に、複数のダングリングボンドを形成して、ゲッタリングサイトとするものである。さらに詳細には、このＥＧ法は、ゲッタリングサイトの形成方法によって、以下のように分類される。

一般的によく用いられるゲッタリングサイトをウェーハの裏面に形成する方法としては、バックサイドダメージ（BackSide Damage：ＢＳＤ）法がある。これは、ウェーハの裏面を粗面化する処理を行うことによって、ウェーハの裏面に、複数のダングリングボンドを形成して、ゲッタリングサイトとするものである（特許文献１ 参照）。

他の方法としては、ポリシリコンバックシール（Polysilicon Back Seal：ＰＢＳ）法がある。ウェーハの裏面に、ポリシリコン膜を積層するものである。ウェーハの裏面に、ポリシリコン膜を積層することによって、ウェーハに歪み応力を発生させる。それによって、ウェーハの裏面に、複数のダングリングボンドを形成して、ゲッタリングサイトとするものである（特許文献２ 参照）。

さらに、他の方法としては、リンゲッタリング法がある。ウェーハの裏面に、高濃度のリン（Ｐ）を注入することによって、複数のダングリングボンドを形成するものである。このようにして、ウェーハの裏面をゲッタリングサイトとするものである。

一方、イントリンシック・ゲッタリング法は、ウェーハの内部の所定の領域に、例えば、ウェーハ上の素子分離領域に、複数のダングリングボンドを形成して、ゲッタリングサイトとするものである。さらに詳細には、イントリンシック・ゲッタリング法は、以下のようにして、ゲッタリングサイトを形成している。

ウェーハの内部に当初から存在する微量の酸素を、加熱等することによって、ウェーハの内部の所定の領域に、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）として、析出させる。この酸化シリコンの析出により、ウェーハの内部の所定の領域に、複数のダングリングボンドを形成して、ゲッタリングサイトとするのである（特許文献３ 参照）。

特開平５−２９３２３号公報 特開２００４−２００７１０号公報 特開平５−８２５２５号公報

ＲＣＡ Ｒｅｖ. ３１、１８７（１９７０）

金属不純物イオンによる半導体装置の特性の悪化を防ぐ、半導体装置及び接着シートを提供することである。

本発明の一態様にかかる半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップ上に設けられ、裏面が鏡面処理された第２の半導体チップと、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に設けられ、金属不純物イオンを捕獲する金属不純物イオン捕獲剤を含む接着シートと、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、金属不純物イオンによる半導体装置の特性の悪化を防ぐことができる。

本発明による半導体装置の断面図。 本発明を説明するためのもので、半導体装置の内部の金属不純物イオンの挙動を示す図。 砥粒の添加量を変化させて粗面処理した場合のシリコンパウダー表面の平均ラフネス（Ｒａ）を示す図。

本発明者は、半導体装置を、さらに薄く、すなわち、コンパクトなものとするために、半導体装置の備える半導体チップをさらに薄くすることを考えていた。当然、半導体チップをさらに薄くすると、半導体チップの抗折強度が悪化し、半導体チップは、脆いものとなってしまう。

そこで、本発明者は、半導体チップの裏面に対して、非常に滑らかに研磨するような鏡面処理（例えば、ＣＭＰ、ドライ・ポリッシュ等）を施すことによって、半導体チップを薄くしつつ、半導体チップの抗折強度を良好なものとしようと考えた。

このような方法を採用するにあたって、本発明者は、半導体チップの裏面の表面状態と抗折強度との関係を確かめる実験を行った。以下に、この実験の内容と、実験結果とを、説明する。

この実験は、厚さ５５μｍのウェーハの裏面に対して、表面粗さが異なるように、さまざまな処理を施し、得られたウェーハにおいて、裏面のラフネス（粗さ）と抗折強度とを、測定したものである。

その結果、裏面が粗く処理されているウェーハ、例えば、裏面のラフネス（Ｒａ）が１８．１５ｎｍであるウェーハの抗折強度は、１．２０Ｎであり、裏面のラフネス（Ｒａ）が１０．８９ｎｍであるウェーハの抗折強度は、２．４４Ｎであった。つまり、裏面が粗く処理されているウェーハの抗折強度は、低い値となっている。

一方、鏡面処理を施すことによって裏面が滑らかになっているウェーハ、例えば、裏面のラフネスが０．５４ｎｍであるウェーハの抗折強度は、３．３７Ｎであり、裏面のラフネスが０．３０ｎｍであるウェーハの抗折強度は、３．４９Ｎである。つまり、裏面が滑らかに処理されているウェーハの抗折強度は、高い値となっている。

これらの結果から、裏面が滑らかに処理されているウェーハであるほど、抗折強度が高くなっていることがわかる。

そこで、本発明者は、このように裏面が滑らかになるように鏡面処理を施すことによって、ウェーハの高い抗折強度を確保しつつ、半導体チップを薄くすることとした。

この方法であれば、ウェーハの裏面処理方法を変更して、ウェーハを薄くするものであるから、本発明者が従来から用いてきた半導体装置の製造方法を大きく変更することなく利用することができる。

次に、本発明者は、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置に対して、様々な条件の下での電気特性を測定した。さらにリファレンスとして、従来の半導体装置、言い換えると、裏面が鏡面処理されていない半導体チップを備える半導体装置についても、同様のことを行った。

その結果、ある条件において、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置の電気特性は、従来の半導体装置の電気特性と比べて悪化していることがわかった。

このある条件とは、信頼性試験（加速寿命試験）と呼ばれるものであって、半導体装置が製品として、所定の期間に亘って使用・保管をされても、半導体装置としての電気特性が、所定の値に維持されているかを確認するものである。

詳細には、所定の期間とは、半導体装置の品質が保障されている期間（例えば、１年）のことである。従って、所定の期間を経た半導体装置の電気特性を測定・確認することは、所定の期間を経た半導体装置がすぐに入手できるわけではないため、事実上不可能である。そこで、所定の期間の間、通常の使用・保管状態（例えば、２５℃で使用・保管する）にされた半導体装置の代わりに、このような通常の使用・保管状態と比較して大きな負荷が半導体装置にかかる状態、詳細には、極端な値の温度や湿度等（例えば、８５℃で使用・保管する）の状態に、所定の期間よりも短い期間の間、半導体装置を置き、その半導体装置について、電気特性を測定・確認するものである。

このような条件において、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置の電気特性は、従来の半導体装置の電気特性と比べて悪化していたのである。

そこで、本発明者は、この原因について、次のように考えた。以下に、図２（ａ）を用いて、説明する。

図２（ａ）は、半導体パッケージ内部における、金属不純物イオンの挙動を示すものである。

半導体装置の製造工程においては、半導体チップを形成するためのダイシングを行う前に、半導体ウェーハを薄く研磨する。その際に、金属不純物、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属不純物が、発生する。そして、半導体ウェーハをダイシングして、複数の半導体チップが形成された後も、半導体チップに、微量の金属不純物が残存していた。

このように、微量の金属不純物を残存させている半導体チップが、半導体装置の組立工程（封入工程）へと進む。この組立工程とは、半導体チップを半導体パッケージに封入し、最終的に半導体装置を形成する工程である。

そして、図２（ａ）に示されるように、この組立工程の最中に、加熱処理されることにより、半導体パッケージを構成する半導体パッケージ用基板（基板）１３を介して、雰囲気中の微量の水分１８が、半導体チップ４４がすでに内蔵されている半導体パッケージの内部に、吸収されていた。

半導体パッケージの内部において、吸収された水分１８により、先に説明した半導体チップ４４に残存する金属不純物が、金属不純物イオン１１となる。

さらに、この金属不純物イオン１１は、半導体パッケージの内部、詳細には、半導体パッケージに内部に積層されている半導体チップ４４や、複数の半導体チップ４４の間にある接着シート（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ：ＤＡＦと呼ばれる。）１５の中を、移動する。

そして、最終的に、この金属不純物イオン１１は、半導体チップ上に形成された半導体デバイス領域に到達し、半導体デバイス領域において結晶欠陥等を生じさせ、半導体デバイスに悪影響を与える。その結果、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置の電気特性は、悪化したと考えられる。

しかしながら、このような金属不純物の挙動は、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置に限らず、従来の半導体装置（裏面が鏡面処理されていない半導体チップを備える半導体装置）においても、起きていると考えられる。

そこで、本発明者は、以下のような理由により、従来の半導体装置においては、電気特性が悪化しなかったものと、考えた。

以下、図２（ｂ）及び（ｃ）を用いて、その理由を説明する。図２の（ｂ）は、従来の半導体装置の備える半導体チップ（裏面が鏡面処理されていない）における金属不純物イオンの挙動を示すものである。図２の（ｃ）は、裏面が鏡面処理された半導体チップにおける金属不純物イオンの挙動を示すものである。

図２（ｂ）に示されるように、従来の半導体装置の備える半導体チップ１４の裏面２４は、鏡面処理が施されていない。言い換えると、従来の半導体装置の備える半導体チップ１４の裏面は、粗いものである。よって、従来の半導体装置の半導体チップ１４の裏面２４は、意図してゲッタリングサイトが形成されたものではないが、実際には、多くのダングリングボンドを備え、ゲッタリングサイトとしての機能を発揮していたと考えられる。そのため、従来の半導体装置の備える半導体チップ１４の裏面２４に、金属不純物イオン１１が捕獲されて、半導体デバイス領域に金属不純物イオン１１が到達し、半導体デバイスの特性に悪影響を及ぼすことを、防いでいたと考えられる。その結果、従来の半導体装置（裏面は鏡面処理されていない半導体チップを備える半導体装置）においては、電気特性が悪化しなかったものと考えられる。

一方、図２（ｃ）に示されるように、裏面３４が鏡面処理された半導体チップ５４を備える半導体装置においては、高い抗折強度を確保するために鏡面処理を施したため、半導体チップ５４の裏面３４は、滑らかなものとなっている。よって、この半導体チップ５４の裏面３４には、多くのダングリングボンドが存在しておらず、この半導体チップ５４の裏面３４は、ゲッタリングサイトとしては機能していない。その結果、半導体チップ５４の裏面３４に捕獲されることがない金属不純物イオン１１が、半導体デバイス領域の到達し、半導体デバイス特性に悪影響を与えていた。従って、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置の電気特性は、従来の半導体装置（裏面が鏡面処理されていない半導体チップを備える半導体装置）の電気特性と比べて、悪いものとなったと考えられる。

本発明者は、このような独自の考察に基づいて、裏面が鏡面処理された半導体チップを備える半導体装置において、金属不純物イオンによる半導体デバイス特性の悪化を防ごうと試みた。

そのためには、様々な方法が考えられるが、本発明者は、新たな問題が生じる事を避けるために、本発明者が従来から用いてきた半導体装置の製造方法をなるべく変更することなく利用することができる方法を採用したいと考えていた。

そこで、本発明者は、半導体パッケージ中に、半導体チップを積層させる際に用いられる、接着テープ（ＤＡＦ）に着目し、この接着テープに、金属不純物イオンを捕獲するような機能を付加することを、独自に思い至った。

この接着テープ（ＤＡＦ）とは、半導体パッケージの組立工程において、複数の半導体チップを積層させる際に、重なり合う半導体チップどうしを接着するものとして、もしくは、半導体チップを半導体パッケージ用基板（基板）に接着するものとして、用いられるものである。例えば、５０μｍ以下の厚さを持つような、薄い接着テープ（ＤＡＦ）を用いることで、半導体装置の厚みが大幅に増えることを避けつつ、均一に、且つ、確実に、半導体チップどうし、若しくは、半導体チップと半導体パッケージ用基板と、を接着することができる。すなわち、この接着シートは、コンパクトな半導体装置を製造するために、不可欠なものである。

本発明者は、この接着シート（ＤＡＦ）に、金属不純物イオン捕獲剤を添加することによって、金属不純物イオンを捕獲する機能を、接着シート（ＤＡＦ）に付加しようと考えた。言い換えると、本発明者は、半導体装置がもともと備えている接着シートを用いて、金属不純物イオンを捕獲し、金属不純物イオンが半導体デバイス特性を悪化させることを防ごうと考えた。

このようにすることで、金属不純物による半導体装置の特性の悪化を防ぎつつ、半導体装置をコンパクトなものとすることができる。さらに、このようにすることで、製造工程の追加や新たな設備投資を必要とすることなく、従来から用いていた半導体装置の製造方法を変更することもない。

次に、本発明を詳細に説明する。

（金属不純物イオン捕獲剤）
まず、最初に、接着シート（ＤＡＦ）に添加する金属不純物イオン捕獲剤について、説明する。

金属不純物イオン捕獲剤は、金属不純物イオンを捕獲するものであり、金属不純物イオンを捕獲する方法によって、大きく３つに分類される。その３つは、錯化剤、イオン交換体、金属パウダー、である。

これらの金属不純物イオン捕獲剤のサイズは、１００ｎｍ以下であることが好ましい。

以下に、それぞれの金属不純物イオン捕獲剤について、説明する。

（錯化剤）
まず、錯化剤について説明する。

錯化剤とは、その分子構造中に、炭素原子で構成される少なくとも１つの環状骨格を有し、且つ、この炭素原子に結合したＯＨ基、Ｏ⁻基を少なくとも１つ備えるものである。さらに、この環状骨格は、脂環式化合物、芳香族化合物、あるいは、複素環式化合物等のいずれでも良い。このような例として、以下のものを示すが、特にこれらのものに限定するものではない。

このような構造を備える錯化剤は、金属イオンと結びついて、錯体を形成するという性質を有する。このような性質を利用して、金属不純物イオンを捕獲するというものである。

これらの錯化剤の選択にあたっては、そのコストは勿論、接着シート（ＤＡＦ）中での化学的安定性や、接着シートの接着性を悪化させない等の点を考慮することが必要である。

さらに詳細には、錯化剤の例として、以下の物質がある。

また、以下の例は、具体的に記載がない場合であっても、対応する誘導体としてのアンモニウム塩、アルカリ金属塩等の塩も含む。

（１）ＯＨ基を１つのみ有するフェノール類及びその誘導体。
フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、サルチル酸、クロロフェノール、アミノフェノール、アミノクレゾール、アミドール、ｐ−（２−アミノエチル）フェノール、ｏ−サルチルアニリド、ナフトール、ナフトールスルホン酸、７−アミノ−４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸等。

（２）ＯＨ基を２つ以上備えるフェノール類及びその誘導体。
カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、４−メチルピロカテコール、２−メチルヒドロキノン、ピロガロール、１，２，５−ベンゼントリオール、１，３，５−ベンゼントリオール、２−メチルフロログルシノール、２，４，６−トリメチルフロログルシノール、１，２，３，５−ベンゼンテトラオール、ベンゼンヘキサオール、タイロン、アミノレゾルシノール、２，４−ジヒドロキシベンズアルデヒド、３，４−ジヒドロキシベンズアルデヒド、ジヒドロキシアセトフェノン、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ−６−メチル安息香酸、ナフタレンジオール、ナフタレントリオール、ニトロナフトール、ナフタレンテトラオール、ビナフチルジオール、４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸、１，８−ジヒドロキシ−３，６−ナフタレンジスルホン酸、１，２，３−アントラセントリオール、１，３，５−トリス〔（（２，３−ジヒドロキシベンゾイル）アミノ）メチル）ベンゼン〕<ＭＥＣＡＭ>、１，５，１０−トリス（２，３−ジヒドロキシベンゾイル）−１，５，１０−トリアザデカン<３，４−ＬＩＣＡＭ>、１，５，９−トリス（２，３−ジヒドロキシベンゾイル）−１，５，９−サイクロトリアザトリデカン<３，３，４−ＣＹＣＡＭ>、１，３，５−トリス〔（２，３−ジヒドロキシベンゾイル）カルバミド〕ベンゼン<ＴＲＩＭ ＣＡＭ>、エンテロバクチン、エナンシロエンテロバクチン等。

（３）ヒドロキシベンゾフェノン類。
ジヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，６−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’，５，６’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’，６−ペンタヒドロキシベンゾフェノン等

（４）ヒドロキシベンズアニリド類。
ｏ−ヒドロキシベンズアニリド等。

（５）ヒドロキシアニル類。
グリオキザールビス（２ーヒドロキシアニル）等。

（６）ヒドロキシビフェニル類。
ビフェニルテトラオール等。

（７）ヒドロキシキノン類及びその誘導体。
２，３−ジヒドロキシ−１，４−ナフトキノン、５−ヒドロキシ−１，４−ナフト
キノン、ジヒドロキシアントラキノン、１，２−ジヒドロキシ−３−（アミノメチ
ル）アントラキノン−Ｎ，Ｎ’−２酢酸<アリザリンコンプレキサン>、トリヒドロ
キシアントラキノン等。

（８）ジフェニルまたはトリフェニルアルカン誘導体。
ジフェニルメタン−２，２’−ジオール、４，４’，４”−トリフェニルメタントリオール、４，４’−ジヒドロキシフクソン、４，４’−ジヒドロキシ−３−メチルフクソン、ピロカテコールバイオレット<ＰＶ>等。

（９）アルキルアミンのフェノール誘導体。
エチレンジアミンジオルトヒドロキシフェニル酢酸<ＥＤＤＨＡ>、Ｎ，Ｎ −ビス（２ーヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ−２酢酸<ＨＢＥＤ>、エチレンジアミンジヒドロキシメチルフェニル酢酸<ＥＤＤＨＭＡ>等。

（１０）アルキルエーテルのフェノール誘導体。
３，３’−エチレンジオキシジフェノール等。

（１１）アゾ基を有するフェノール類及びその誘導体。
４，４’−ビス（３，４−ジヒドロキシフェニルアゾ）−２，２ ’−スチルベンジスルホン酸−２−アンモニウム<スチルバゾ>、２，８−ジヒドロキシ−１−（８−ヒドロキシ−３，６ −ジスルホ−１−ナフチルアゾ）−３，６−ナフタレンジスルホン酸、ｏ，ｏ’−ジヒドロキシアゾベンゼン、２−ヒドロキシ−１−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニルアゾ）−４−ナフタレンスルホン酸<カルマガイト>、クロロヒドロキシフェニルアゾナフトール、１’，２−ジヒドロキシ−６−ニトロ−１，２’−アゾナフタレン−４−スルホン酸<エリオクロームブラックＴ>、２−ヒドロキシ−１−（２−ハイドロキシ−４−スルホ−１−ナフチルアゾ）−３，６−ナフタレンジスルホン酸、５−クロロ−２−ハイドロキシ−３−（２，４−ジハイドロキシフェニルアゾ）ベンゼンスルホン酸<ルモガリオン>、２−ヒドロキシ−１−（２−ヒドロキシ−４−スルホ−１−ナフチルアゾ）−３− ナフタレン酸<ＮＮ>、１，８−ジヒドロキシ−２−（４−スルホフェニルアゾ）−３，６−ナフタレンジスルホン酸、１，８−ジヒドロキシ−２，７−ビス（５−クロロ−２−ヒドロキシ−３−スルホフェニルアゾ）−３，６−ナフタレンジスルホン酸、１，８−ジヒドロキシ−２，７−ビス（２−スルホフェニルアゾ）−３，６−ナフタレンジスルホン酸、２−〔３−（２，４−ジメチルフェニルアミノカルボキシ）−２−ヒドロキシ−１−ナフチルアゾ〕−３−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、２−〔３−（２，４−ジメチルフェニルアミノカルボキシ）−２−ヒドロキシ−１−ナフチルアゾ〕フェノール等。

（１２）ＯＨ基を有する複素環式化合物類及びその誘導体。
８−キノリノール、２−メチル−８−キノリノール、キノリンジオール、１−（２−ピリジルアゾ）−２−ナフトール、２−アミノ−４，６，７−プテリジントリオール、５，７ ，３’，４’−テトラヒドロキシフラボン<ルテオリン>、３，３’−ビス〔Ｎ，Ｎ−ビス（カルボキシメチル）アミノメチル〕フルオレセイン<カルセイン>、２，３−ヒドロキシピリジン等。

（１３）ＯＨ基を有する脂環式化合物類及びその誘導体。
シクロペンタノール、クロコン酸、シクロヘキサノール、シロヘキサンジオール、ジヒドロキシジキノイル、トロポロン、６−イソプロピルトロポロン、酒石酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、ヒドロキシ酪酸、トリエタノールアミン等。

（１４）モノカルボン酸類。
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、アクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、フルオロ酢酸、安息香酸、メチル安息香酸、クロロ安息香酸、スルホカルボン酸、フェニル酢酸等。

（１５）ポリカルボン酸類。
シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、クロロコハク酸、フタル酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、ジクロロフタル酸、フェニルコハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、トリメリト酸、トリカルバリル酸等。

（１６）アミノ酸類。
アスパラギン酸、グルタミン酸等。

（１７）アミノポリカルボン酸類。
エチレンジアミン四酢酸、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸等。

（１８）アミン類。
エチレンジアミン等。

（１９）ホスホン酸類。
１−ヒドロキシエチリデン-１，１’−ジホスホン酸等。

（２０）リン酸類。
トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸、ニトロトリス（メチレンホスホン酸）等。

（２１）ケトン類とその誘導体。
アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン等。

（無機イオン交換体）
次に、無機イオン交換体を説明する。

無機イオン交換体とは、イオンを取り込み、その代わりに、無機イオン交換体の持っていた他のイオンを放出することで、無機イオン交換体の一部の入れ替えを行うものである。すなわち、このような無機イオン交換体の性質を利用して、金属不純物イオンを無機イオン交換体にとりこむことで、金属不純物イオンを捕獲しようとするのである。

無機イオン交換体は、金属イオンを捕獲する能力が高いという優れた性質を持つ。さらに、無機イオン交換体は、耐熱性、耐薬品性にも優れ、また、接着シートの接着性に与える影響も少ない。

このような性質を有する、無機イオン交換体としては、例として、酸化物やリン酸化合物等であるような、ジルコニウム系化合物、アンチモン系化合物、ビスマス系化合物、アンチモン-ビスマス系化合物、マグネシウム-アルミニウム系化合物等が、挙げられる。さらに詳細には、例えば、東亜合成株式会社製ＩＥＸシリーズ等が挙げられる。

（金属パウダー）
最後に、金属パウダーについて説明する。

金属不純物イオン捕獲剤としての金属パウダーとは、その表面等に存在する複数のダングリングボンドを、先に説明したゲッタリングサイトとして用いて、金属不純物イオンを捕獲するというものである。

従って、金属パウダーの表面は、粗面であることが好ましい。粗面であれば、金属パウダーの表面に、多くのダングリングボンドが存在することとなり、金属パウダーの金属不純物イオンを捕獲する能力が、それだけ高いということになるからである。

また、金属パウダーの表面が酸化してしまうと、その表面に存在していたダングリングボンドの数が減少し、金属パウダーの金属不純物イオンを捕獲する能力が、低下してしまうこととなる。よって、金属パウダーの表面が酸化しないように、留意して取り扱うことが必要である。

金属パウダーは、耐熱性が高いという優れた性質を持つ。

さらに、金属パウダーの形状は、球状に限られるものではなく、例えば、立方晶状等でもあっても良い。また、金属パウダーの平均粒径は、後で説明する接着シート（ＤＡＦ）の厚さよりも、小さいものであり、且つ、接着シートの接着性を悪化させないようなものであることが好ましく、例えば、３０μｍ以下である。

このような金属パウダーの例としては、シリコンパウダーが挙げられる。詳細には、例えば、このシリコンパウダーは、さらなる不純物によって、半導体装置の特性を悪化させることのないように、シリコン純度９９％以上のものであることが望ましい。また、より好ましい材料としては、アモルファスシリコンや多結晶シリコンが挙げられる。アモルファスシリコンは、多くのダングリングボンドを有するため、金属不純物イオンをより効果的に捕獲することができる。また、多結晶シリコンは、結晶粒界で、金属不純物イオンを捕獲することができる。

また、シリコンパウダーの表面は、先に説明したように、その表面に金属不純物を捕獲するダングリングボンドを多く形成するために、粗面処理されていることが好ましい。例えば、砥粒を用いて、シリコンパウダーの表面を粗くする粗面処理を行うことによって、シリコンパウダーの金属不純物イオンの捕獲効果を向上させることができる。図３は、砥粒の添加量を変化させて粗面処理した場合のシリコンパウダー表面の平均ラフネス（Ｒａ）を示している。図３に示されるように、６％以上の砥粒を添加して粗面処理することにより、Ｒａを１．０ｎｍ以上にすることができる。Ｒａを１．０ｎｍ以上にすることにより、半導体装置の電気特性の悪化を効果的に抑制できることが確認された。これは、Ｒａを１．０ｎｍ以上にすることで、半導体装置の電気特性に悪影響を及ぼす金属不純物イオンを捕獲するのに十分なゲッタリングサイト（ダングリングボンド）を形成することができたためであると考えられる。

（接着シート）
次に、接着シートについて説明する。

接着シートは、半導体装置の備える半導体パッケージの内部にあって、互いに重ねられる半導体チップどうし、又は、半導体チップと半導体パッケージ用基板と、を接着するものである。この接着シートは、先に述べたように、ＤＡＦと呼ばれている。

本発明における、接着シート（ＤＡＦ）は、半導体チップ等を接着する際に、一般的に用いられている、エポキシ樹脂等の樹脂を主原料とした接着シートである。

本発明においては、この接着シートは、先に説明したような金属不純物イオン捕獲剤が少なくとも１つ添加されており、接着シートが、金属不純物イオンを捕獲しつつ、半導体チップどうし、又は、半導体チップと半導体パッケージ用基板と、を接着するというものである。その厚さは、例えば、５０μｍ以下である。

接着シートに対する、金属不純物イオン捕獲剤の添加量は、例えば、接着シートの主原料となる樹脂に対して、２０Ｖｏｌ％以下、好ましくは、１０Ｖｏｌ％以下である。

このように、接着シートに添加する金属不純物イオン捕獲剤の添加量を限定する理由は、以下の通りである。

すなわち、多量の金属不純物イオン捕獲剤を接着シートに添加した場合には、金属不純物イオン捕獲剤が、接着シート中で繋がって、導通するような恐れがある。従って、このようなことを避ける必要があるからである。さらに、金属不純物イオンを捕獲し、且つ、接着シートが本来持っている接着強度や弾性率を悪化させることのないようにするためでもある。

（半導体装置）
本発明の半導体装置をついて説明する。本発明の半導体装置の例として、半導体記憶装置について、説明する。ただし、本発明は、半導体記憶装置以外の他の半導体装置でもよく、半導体記憶装置に限られるものではない。

図１は、半導体パッケージに複数の半導体チップが内蔵された、本発明による半導体記憶装置１の断面図である。この図１を用いて、本発明の半導体装置１を説明する。

図１に示されるように、本発明による半導体装置１の備える、半導体パッケージ２の内部には、複数の半導体チップ４が、半導体パッケージ用基板３の上に積層されている。これらの半導体チップ４の裏面は、先に説明したように、半導体チップ４の厚さを薄くしても良好な抗折強度が確保することが可能なように、鏡面処理（ドライポリッシュ等）が施されている。言い換えると、これらの半導体チップ４の裏面は、鏡面処理が施されたことにより、金属不純物イオンを捕獲するためのゲッタリンクサイトを持つものではない。また、例えば、これらの半導体チップ４の厚さは、１００μｍ以下である。

さらに、互いに重なる各半導体チップ４の間には、半導体チップ４どうしを接着するために、接着シート（ＤＡＦ）５が挟まれている。半導体パッケージ用基板３と、半導体パッケージ用基板３の上に積層される複数の半導体チップ４のうち最下層に位置する半導体チップ４と、の間にも、半導体パッケージ用基板３と半導体チップ４とを接着するための、接着シート５が挟まれている。例えば、接着シート５の厚さは、５０μｍ以下である。

この接着シート５には、金属不純物イオンを捕獲するために、先に説明した金属不純物イオン捕獲剤が少なくとも１つ添加されている。接着シート５に添加する金属不純物イオン捕獲剤の添加量は、先に説明したように、接着シート５の主原料となる樹脂に対して、２０Ｖｏｌ％以下、好ましくは、１０Ｖｏｌ％以下である。このように、金属不純物イオン捕獲剤の添加量を限定する理由は、先に説明したように、金属不純物イオン捕獲剤が、接着シート５中で繋がって、導通するようになることを避けるためであり、さらに、接着シート５の接着強度や弾性率を悪化させることのないようにするためである。

また、図１からもわかるように、各半導体チップ４上に形成されている電極パッドは、各ワイヤー６を介して、半導体パッケージ用基板３に配置されている電極パッドと、電気的に接続されている。この半導体パッケージ用基板３の電極パッドが、半導体装置１の外部にある他の装置等と電気的に接続されることとなるのである。

さらに、これらの積層された複数の半導体チップ４と、半導体パッケージ用基板３とは、樹脂で構成されているモールド７で覆われ、保護されている。

半導体チップ４の裏面に鏡面処理が施された場合であっても、これまで説明したような、金属不純物イオン捕獲剤を添加した接着シート（ＤＡＦ）５を備える半導体装置１とすることにより、金属不純物イオンによる半導体装置１の特性の悪化を防ぎつつ、半導体装置１をコンパクトなものとすることができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。

１ 半導体装置
２ 半導体パッケージ
３、１３ 半導体パッケージ用基板（基板）
４、１４、４４、５４ 半導体チップ
５、１５ 接着シート（ＤＡＦ）
６ ワイヤー
７ モールド
１１ 金属不純物イオン
１８ 水分
２４ 鏡面処理されていない裏面
３４ 鏡面処理されている裏面

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた第１の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップ上に設けられ、裏面が鏡面処理された第２の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に設けられ、金属不純物イオンを捕獲する金属不純物イオン捕獲剤を含む接着シートと、
   を備え、
   前記金属不純物イオン捕獲剤は、表面ラフネスが１．０ｎｍ以上である、シリコンパウダーである、
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記シリコンパウダーは、アモルファスシリコン、多結晶シリコンの少なくとも１つからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記シリコンパウダーは、その表面が粗面処理されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記金属不純物イオンは、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｔａのイオンの少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の半導体装置。
5. 前記鏡面処理は、ドライポリッシュであることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の半導体装置。
6. 半導体装置内部に設けられた第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップ上に設けられた第２の半導体チップと、の間に設けられる接着シートであって、
   金属不純物イオンを捕獲する金属不純物イオン捕獲剤を含み、
   前記金属不純物イオン捕獲剤は、表面ラフネスが１．０ｎｍ以上である、シリコンパウダーである、
   ことを特徴とする接着シート。

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