半導体装置の製造方法
【課題】生産性および信頼性を向上することができる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】第一の接合工程では、半導体チップ１０、第一樹脂層１１、半導体チップ１２、第二樹脂層１３、半導体チップ１４を積層することにより得られ、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士が半田接合されていない状態の積層体２を加熱して、半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間の半田接合を行う。その後、半田接合した積層体２を基材１８上に設置する。積層体２の基材１８への接続用端子１６２と、基材１８の積層体２への接続用端子１８１とが当接するように、積層体２を基材１８上に設置する。
【解決手段】第一の接合工程では、半導体チップ１０、第一樹脂層１１、半導体チップ１２、第二樹脂層１３、半導体チップ１４を積層することにより得られ、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士が半田接合されていない状態の積層体２を加熱して、半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間の半田接合を行う。その後、半田接合した積層体２を基材１８上に設置する。積層体２の基材１８への接続用端子１６２と、基材１８の積層体２への接続用端子１８１とが当接するように、積層体２を基材１８上に設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の半導体素子を積層して構成された半導体装置が使用されている。たとえば、特許文献１、２には、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）を有する半導体素子（あるいは半導体基板）を複数積層した半導体装置が開示されている。図８には、特許文献１に開示された半導体装置９００を示す。この半導体装置９００は、インターポーザ９０１上に樹脂層９０２を介して半導体チップ９０３が積層された構造となっている。
このような半導体装置９００は、以下のようにして製造されていると考えられる。まず、図９（Ａ）に示すように、あらかじめインターポーザ９０１上に接続用バンプ９００Ａを形成する。その後、図９（Ｂ）に示すように、フィルム状接着剤（樹脂層）９０２を設ける。その後、図９（Ｃ）に示すように、半導体チップ９０３を積層し、半田接合を行う。
このような作業を繰り返すことで、図８に示す半導体装置９００が得られる。
【０００３】
また、特許文献２では、４つの半導体基板を積層した後、対向する半導体基板同士を半田接合し、その後、樹脂で封止して半導体基板間に樹脂を注入する製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２９３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の半導体装置の製造方法では、半導体チップを積層するたびに、半田接合を繰り返し行っているため、半田接合時の生産性に問題がある。さらに、半導体チップを積層するたびに、半田接合を繰り返し行っているため、下層の半導体チップへの半田接合の際の熱による影響が心配される。
一方で、特許文献２の半導体装置の製造方法では、半導体基板同士を接合した後、半導体基板間の隙間に樹脂を充填しているため、樹脂の充填が難しく、生産性が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することにより得られ、前記第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子、前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有するとともに、前記第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子、前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有する積層体を、前記半田層の融点以上に加熱して、第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子および第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子間、第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子および第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子間を半田接合する第一の接合工程と、
半田接合した前記積層体を、基材上に設置する工程と、
前記積層体と前記基材とを接合する第二の接合工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
ここで、第一の接合工程において、接続用端子間が半田接合されるとは、積層体が半田層の融点以上に加熱され、半導体部品間の接合に使用される各半田層が溶融するとともに、半導体部品の接続用端子同士が物理的に接触して、接触部分の少なくとも一部に合金を形成している状態をいう。
【０００７】
本発明の製造方法によれば、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体を加熱して、各接続用端子間の半田接合を行っている。そのため、対向する半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行う場合に比べ、半田接合時の生産性を向上させることができる。
また、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体全体を加熱して半田接合を行うため、従来に比べて、各半導体部品にかかる熱ダメージも低減させることができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
さらに、本発明では、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体を加熱して、各端子間の半田接合を行なっている。半田接合前に、樹脂層を半導体部品により挟んでいるので、半田接合後に、半導体部品間に樹脂を充填する場合に比べ、手間を要しない。
【０００８】
さらに、本発明の製造方法では、積層体において樹脂層が半導体部品に挟まれているため、そりが発生しにくく、積層体中の各半導体部品同士を半田接合する際にずれが生じにくい。したがって、本発明では、半導体部品間の位置ずれが防止でき、正確に位置合わせされた積層体を、基材に搭載できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性および信頼性を向上することができる半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】半導体装置の製造装置の断面図である。
【図３】半導体装置の製造装置の断面図である。
【図４】半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】第二実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】背景技術にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】背景技術にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１〜図４には、本実施形態の半導体装置の製造方法が示されている。
はじめに、本実施形態の半導体装置１の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の半導体装置１の製造方法は、第一の接合工程と、第二の接合工程とを含む。
第一の接合工程では、半導体チップ（第一半導体部品）１０、樹脂層（第一樹脂層）１１、半導体チップ（第二半導体部品）１２、樹脂層（第二樹脂層）１３、半導体チップ（第三半導体部品）１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を積層することにより得られ、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６が半田接合されていない状態の積層体２を加熱して、半導体チップ１０，１２間、半導体チッ
プ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の半田接合を行う。
その後、半田接合した積層体２を基材１８上に設置する。積層体２の基材１８への接続用端子１６２と、基材１８の積層体２への接続用端子１８１とが当接するように、積層体２を基材１８上に設置する。
次に、第二の接合工程において、接続用端子１８１の半田層１８１Ａの融点以上に積層体２および基材１８を加熱して、積層体２を基材１８に半田接合する。
【００１２】
次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法について、詳細に説明する。
はじめに、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０を用意する。この半導体チップ１０は、基板表面に端子（半導体チップ１２への接続用の端子）１０１が設けられたものであり、本実施形態では、基板を貫通するビアは設けられていない。接続用端子１０１は、たとえば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子１０１の構造は、これに限られるものではない。
ここで、半導体チップ１０の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下である。より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下である。
また、半導体チップ１０の他方の基板表面（裏面）側には、端子は設けられていない。
【００１３】
また、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１２を用意する。この半導体チップ１２は、基板（シリコン基板）１２０と、基板１２０を貫通するビア１２３とを有するＴＳＶ構造の半導体素子である。基板１２０の一方の表面には、端子１２１が設けられ、他方の表面には、端子１２２が設けられている。端子１２１および端子１２２は、ビア１２３で接続されている。端子１２１は、半導体チップ１０に接続される接続用端子であり、端子１２２は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００１４】
ビア１２３は、たとえば、銅等の金属や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。
端子１２２は、たとえば、端子１０１と同様の層構成で構成される。
端子１２１は、表面に半田層１２１Ａを有するものである。接続用端子１２１は、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層１２１Ａを設けた構造である。
半田層１２１Ａの材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金が好ましい。半田層１２１Ａの融点は、１１０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃である。
【００１５】
半導体チップ１２の基板１２０の端子１２１が設けられた側の表面には、樹脂層１１が設けられている。
樹脂層１１は、端子１２１を被覆している。樹脂層１１は、詳しくは後述するが熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物とを含む層である。
【００１６】
さらに、半導体チップ１４、半導体チップ１６も用意する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
ここで、半導体チップ１４，１６は、半導体チップ１２と同様のものである。すなわち、半導体チップ１４、半導体チップ１６は、半導体チップ１２と同様、ＴＳＶ構造の半導体素子であり、半導体チップ１４は、基板（シリコン基板）１４０と、この基板１４０を貫通するビア１４３と、ビア１４３に接続された一対の端子１４２，１４１とを備える。端子１４２は、半導体チップ１６に接続される接続用端子であり、端子１４１は、半導体チップ１２に接続される接続用端子である。
半導体チップ１６は、基板（シリコン基板）１６０と、この基板１６０を貫通するビア
１６３と、ビア１６３に接続された一対の端子１６２，１６１とを備える。端子１６２は、基材１８に接続される接続用端子であり、端子１６１は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００１７】
ビア１４３、１６３は、ビア１２３と同様の材料で構成される。端子１４２、１６２は、端子１２２と同様の構成および材料であり、端子１４１、１６１は、端子１２１と同様の構成および材料である。なお、符号１４１Ａ、１６１Ａは、半田層１２１Ａと同様の半田層である。
半導体チップ１４には、端子１４１を被覆する樹脂層１３が設けられている。また、半導体チップ１６には、端子１６１を被覆する樹脂層１５が設けられている。
【００１８】
ここで、各半導体チップ１２，１４，１６に、樹脂層１１，１３，１５をそれぞれ設ける方法としては、たとえば、以下の方法があげられる。
各半導体チップ１２，１４，１６に対し、それぞれ、樹脂層１１，１３，１５を貼り付ける。
また、あらかじめ、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、樹脂層１１、１３，１５が一体化した樹脂シートを貼り付ける。その後、樹脂シート、ウェハをダイシングすることで、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
さらに、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、スピンコートで樹脂層１１、１３，１５が一体化した樹脂層を形成し、その後、ダイシングすることで、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
【００１９】
なお、本実施形態では、半導体チップ１０、１２、１４、１６は、平面視（基板面側から見た場合の平面視）における大きさが同一である。また、半導体チップ１２，１４，１６の基板１２０，１４０，１６０の厚みは１０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下、さらには、５０μｍ以下で、非常に薄いものとなっている。
【００２０】
（積層体を用意する工程）
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６で構成される積層体２を用意する。
まず、半導体チップ１０の端子１０１が形成された面と、半導体チップ１２に設けられた樹脂層１１とを対向させ、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層する。
このとき、半導体チップ１０に形成されたアライメントマークと半導体チップ１２に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を挟むことで、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱するとともに、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、樹脂層１１を介して半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１１の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１０に対する半導体チップ１２の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００２１】
ここで半硬化の状態とは、ＤＳＣ測定での反応率が０％以上６０％以下の状態をいう。また、反応率は、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定された未硬化樹脂フィルムの反応熱量をＡ、半硬化フィルムの反応熱量をＢとした時、以下の式で表わすことができる。
反応率（％）＝（１−Ｂ／Ａ）×１００
【００２２】
次に、半導体チップ１２の端子１２２が設けられた面と、樹脂層１３とを対向させて、半導体チップ１２上に樹脂層１３を介して半導体チップ１４を積層する。
このとき、半導体チップ１２に形成されたアライメントマークと半導体チップ１４に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１３を介して、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１３の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１２に対する半導体チップ１４の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００２３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１４の端子１４２が設けられた面と、樹脂層１５とを対向させて、半導体チップ１４上に樹脂層１５を介して半導体チップ１６を積層する。
このとき、半導体チップ１４に形成されたアライメントマークと半導体チップ１６に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１５を介して、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１５の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１４に対する半導体チップ１６の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
以上により積層体２が得られる。このようにして得られた積層体２において、樹脂層１１，１３，１５は、半硬化状態であり、完全に硬化していない。
【００２４】
なお、本工程では、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａは溶融しておらず、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士は、半田接合していない。また、端子１０１，１２１同士は物理的に接触していてもよく、また、端子１０１，１２１間に樹脂層１１の樹脂が介在していてもよい。端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士においても、同様である。また、積層体２において、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６の各側面は上面から見てつらいちとなっていてもよく、また、樹脂層１１，１３，１５が半導体チップ１０，１２，１４，１６側面からはみ出していてもよい。さらに
、たとえば、半導体チップ１６や、半導体チップ１０が他の半導体チップよりも小さくてもよい。
また、樹脂層１１，１３，１５の厚みは、たとえば、５μｍ以上、１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上、５０μｍ以下である。５μｍ以上とすることで、樹脂層が半田層を確実に被覆でき、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を樹脂層のフラックス活性により容易に接続させることができる。また、１００μｍ以下とすることで、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を容易に接続させることができる。さらには、１００μｍ以下とすることで樹脂層の硬化収縮による半導体チップ１２，１４，１６の反りを抑制することができる。
【００２５】
ここで、樹脂層１１，１３，１５について説明する。樹脂層１１，１３，１５は、それぞれ半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の隙間を埋めるためのものである。
樹脂層１１，１３，１５は、それぞれ熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物とを含む。
熱硬化性樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または２種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層１１，１３，１５における熱硬化性樹脂の含有量は、３０重量量％以上、７０重量％以下が好ましい。
【００２６】
樹脂層１１，１３，１５の６０〜１５０℃における溶融粘度は０．１〜１００，０００Ｐａ・ｓが好ましい。これにより、樹脂層と半導体部品とを貼り合わせる際等に、半導体部品のバンプ、パッドおよび配線回路等の凹凸を良好に埋め込むことができる。前記溶融粘度を０．１Ｐａ・ｓ以上とすることで、溶融した樹脂層が半導体部品等に這い上がり汚染することを抑制できる。また、前記溶融粘度を１００，０００Ｐａ・ｓ以下とすることで、対向した半導体部品の端子間に樹脂層が噛み込み導通不良が発生するのを抑制できる。
前記溶融粘度は０．２Ｐａ・ｓ以上７０，０００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、０．５Ｐａ・ｓ以上と３０，０００Ｐａ・ｓ以下とすることがさらに好ましい。
ここで、樹脂層の溶融粘度は、厚み１００μｍの樹脂層を、粘弾性測定装置（ＨＡＡＫＥ社製「ＲｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１５０」を用いて、パラレルプレート２０ｍｍφ、ギャップ０．０５ｍｍ、周波数０．１Ｈｚ、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件にて測定することができる。
【００２７】
樹脂層１１，１３，１５は、半田接合の際に、半田層や端子の表面の酸化被膜を除去する作用を有する樹脂層である。樹脂層１１，１３，１５が、フラックス作用を有することにより、半田や端子の表面を覆っている酸化被膜が除去されるので、半田接合を行うことができる。樹脂層１１，１３，１５がフラックス作用を有するためには、樹脂層１１，１３，１５が、フラックス活性化合物を含有する必要がある。樹脂層１１，１３，１５に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
【００２８】
樹脂層１１，１３，１５中のフラックス活性化合物の配合量は、１〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が特に好ましい。
【００２９】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。
【００３０】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
【００３１】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【００３２】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
【００３３】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、下記一般式（Ｉ）で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｎは、０以上２０以下の整数を表す。）
【００３４】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。
【００３５】
これらのカルボキシル基を備えるフラックス活性化合物のうち、フラックス活性化合物が有する活性度、樹脂層の硬化時におけるアウトガスの発生量、及び硬化後の樹脂層の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式（Ｉ）で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、式（Ｉ）中のｎが３〜１０である化合物が、硬化後の樹脂層における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。
【００３６】
前記一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、式（Ｉ）中のｎが３〜１０である化合物としては、例えば、ｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）3−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）4−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）5−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）8−ＣＯＯＨ）及びｎ＝１０のＨＯＯＣ−（ＣＨ2）10−ＣＯＯＨ等が挙げられる。
【００３７】
フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレ
ゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。
【００３８】
上述したようなカルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。
【００３９】
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、フラックス活性化合物としては、フラックス作用を有し且つエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性硬化剤が好ましい。フラックス活性硬化剤としては、例えば、１分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる２つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用（還元作用）を示す芳香族に直接結合した１つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス活性硬化剤としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；及びジフェノール酸等が挙げられ、これらは１種単独又は２種以上を組み合わせでもよい。
なかでも、端子間の接合を良好なものとするためには、フェノールフタリンを使用することが特に好ましい。
【００４０】
また、樹脂層中、フラックス活性硬化剤の配合量は、１〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が特に好ましい。樹脂層中のフラックス活性硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止される。
また、樹脂層は、無機充填材を含んでいてもよい。樹脂層中に無機充填材を含有させることで、樹脂層の最低溶融粘度を高め、端子間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。ここで、無機充填材としては、シリカや、アルミナ等があげられる。
【００４１】
（第一の接合工程）
次に、図１（Ｃ）に示すように、以上の工程で得られた積層体２を加熱して、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を行う。
ここで、第一の接合工程において、端子間が半田接合されるとは、以下のことをいう。積層体２が半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱され、半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の接合に使用される各半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａが溶融するとともに、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士が物理的に接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態である。
【００４２】
ここでは、たとえば、図２に示した装置５を使用する。この装置５は、流体が導入される容器５１と、この容器５１内に配置された一対の熱板（挟圧部材）５２，５３とを備える。
容器５１は、圧力容器であり、容器５１の材料としては、金属等があげられ、たとえば、ステンレス、チタン、銅である。
熱板５２，５３は、内部にヒータを有するプレス板であり、熱板５３の上方に設置された積層体２を熱板５２，５３で挟圧する。熱板５３には、ピン５４が形成されており、このピン５４が板材（積層体２を設置する設置部）５５を貫通している。この板材５５は、積層体２を挟圧する際に、ピン５４上を摺動して、熱板５３に接触する。
熱板５２の温度は、熱板５３の温度よりも高く設定されている。たとえば、熱板５２の温度は、熱板５３よりも２０℃以上高く、熱板５２が半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上の温度であり、熱板５３は、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点未満となっている。
【００４３】
はじめに、あらかじめ、熱板５２，５３を所定の温度まで加熱しておく。板材５５を熱板５３から離間させておき、板材５５上に積層体２を設置する。次に、配管５１１を介して容器５１内に流体を導入する。流体としては、気体が好ましく、たとえば、空気、不活性ガス（窒素ガス、希ガス）等があげられる。
その後、積層体２を流体で加圧した状態を維持しながら、熱板５２を積層体２に接触させる。さらに、板材５５をピン５４上で摺動させて、熱板５２，５３で積層体２を積層方向に沿って挟圧する。積層体２は、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱され、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間で半田接合が行われる。熱板５２，５３で積層体２を挟圧することで、端子１０１，１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）に樹脂が挟まっていた場合でも、樹脂を排除して、端子１０１，１２１同士（端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士）を確実に接触させることができ、安定的に半田接合することができる。
【００４４】
流体により、積層体２を加圧する際の加圧力は、０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下が好ましく、より好ましくは０．５以上、５ＭＰａ以下である。流体により積層体２を加圧することで、樹脂層１１，１３，１５内のボイド発生を抑制することができる。とくに、０．１ＭＰａ以上とすることで、この効果が顕著となる。また、１０ＭＰａ以下とすることで、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、流体で加圧するとは、積層体２の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力１０ＭＰａとは、大気圧よりも、積層体２にかかる圧力が１０ＭＰａ大きいことを示す。
【００４５】
ここでは、積層体２を半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上、たとえば、２４０℃〜２６０℃で１０分程度加熱する。これにより、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを溶融させて半田接合を行うことができる。なお、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点が異なる場合には、最も融点の高い半田層の融点以上に積層体２を加熱すればよい。
その後、熱板５２，５３を離間させて、さらに、流体を容器５１から排出する。流体による積層体２への加圧を停止し、その後、積層体２を容器５１から取り出す。
【００４６】
ここで、第一の接合工程において、樹脂層１１，１３，１５が完全に硬化していない場合には、図３に示す装置６を使用して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を進めてもよい。この装置６は、装置５と同様の容器５１を有し、積層体２を流体で加圧しながら、加熱して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なうものである。流体は、装置６で使用したものと同様のものが使用できる。
積層体２を加熱する方法としては、配管５１１から、加熱した流体を容器５１内に入れ、積層体２を加熱加圧する方法があげられる。また、配管５１１から流体を容器５１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器５１を加熱することにより、積層体２を加熱することもできる。
容器５１内に積層体２を配置し、流体を導入し、積層体２を樹脂層１１，１３，１５の
熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なう。たとえば、１８０℃１時間の加熱を行なう。ここで、硬化温度とは、樹脂層の硬化温度であり、樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が、ＪＩＳＫ６９００に準ずるＣ−ステージとなる温度のことをいう。
なお、装置６の容器５１内に複数の積層体２を入れて、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なってもよい。このようにすることで生産性を向上させることができる。
以上のようにして、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６同士が半田接合された積層体２を得る（図４（Ａ））。
【００４７】
（第二の接合工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６同士が半田接合された積層体２を、基材１８上に載せ、積層体２と基材１８とを半田接合する。
はじめに、基材１８を用意する。ここでは、基材１８は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板、ガラス基板やセラミック基板等であってもよい。
【００４８】
基材１８の表面には、端子（積層体接続用端子）１８１が形成されている。端子１８１は、端子１０１と同様の構造、材料で構成され、表面に半田層１８１Ａを有する。端子１８１は、半導体チップ１６に接続されるものである。
次に、この基材１８の表面に樹脂層１７を設ける。この樹脂層１７は、端子１８１を被覆するように設けられる。樹脂層１７としては、樹脂層１１，１３，１５と同様のものであってもよいが、たとえば、ペースト状のノーフロー型アンダーフィル材（ＮＵＦ）を使用してもよい。基材１８の表面の一部に、樹脂層１７を設けるため、ペースト状のアンダーフィル材をディスペンスやインクジェット等で塗布することが好ましい。
【００４９】
このようなノーフロー型アンダーフィル材としては、たとえば、特開２００８−１３７１０号公報に開示されたものがあげられ、常温で液状の第一エポキシ樹脂と、第一エポキシ樹脂よりも硬化温度が高い第二エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、フラックス活性を有する硬化剤とを含む樹脂組成物で構成される。この樹脂組成物は、溶剤を含まない。
第一エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。
第二エポキシ樹脂としては、アリル基を有するエポキシ樹脂（たとえば、ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）が好ましい。
第一エポキシ樹脂は樹脂組成物中で５〜５０重量％であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、０．１〜４０重量％であることが好ましい。
シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性（液状）エポキシ樹脂が挙げられ、具体的に下記一般式（１）で示されるシリコーン変性エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５０】
【化１】
【００５１】
前記シリコーン変性エポキシ樹脂のシリコーン変性率は、特に限定されないが、前記シリコーン変性樹脂のｍが５以下であることが好ましく、特にｍが１以下であることが好まし
い。
【００５２】
さらに具体的には、前記シリコーン変性エポキシ樹脂は、前記一般式（１）で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のｍが０であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、下記一般式（２）で示されるフェノール類とを加熱反応により合成したものであることが好ましい。これにより、基材や半導体チップへの濡れ性を向上することができる。
【００５３】
【化２】
【００５４】
前記一般式（１）で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のｍが０であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、前記一般式（２）で表されるフェノール類とのモル比（シリコーン変性エポキシ樹脂のエポキシ基モル比／フェノール類の水酸基モル比）は、特に限定されないが、１〜１０であることが好ましく、特に１〜５であることが好ましい。モル比が前記範囲内であると、特に反応物の収率や低揮発性などに優れる。
シリコーン変性エポキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の０．１〜２０重量％であることが好ましい。
【００５５】
さらに、フラックス活性を有する硬化剤は、融点が異なる２種以上使用することが好ましい。
たとえば、第一のフラックス活性硬化剤としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸が好ましい。
また、第二のフラックス活性硬化剤としては、ｏ−フタル酸、トリメリット酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、４−ヒドロキシ（ｏ−フタル酸）、３−ヒドロキシ（ｏ−フタル酸）、テトラヒドロフタル酸、マレイン酸、アルキレン基を含むものとしてはコハク酸、マロン酸、グルタル酸、リンゴ酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、ピメリン酸、１，９−ノナンジカルボン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。これらを単独あるいは複数併用してもかまわない。これらの中でも、セバシン酸が好ましい。
【００５６】
基材１８上に樹脂層１７を設けた後、樹脂層１７上に積層体２を搭載する。積層体２の端子１６２が、樹脂層１７側に位置するように、積層体２を樹脂層１７上に設置する。
その後、一対の挟圧部材４１，４２で積層体２、樹脂層１７、基材１８を積層方向に沿って挟圧しながら、積層体２、樹脂層１７、基材１８を半田層１８１Ａの融点以上に加熱する。このとき、積層体２、樹脂層１７、基材１８を、一対の挟圧部材４１，４２で挟圧するとともに、一対の挟圧部材４１，４２を加熱することで、積層体２、樹脂層１７、基材１８が半田層１８１Ａの融点以上に加熱されることとなる。これにより、端子１８１と端子１６２とが半田接合される。この接合工程では、たとえば、フリップチップボンダーを使用し、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合する。
このようにして、基材１８上には、複数の積層体２が設置され、基材１８と複数の積層体２が半田接合され、構造体３が得られる（図４（Ｃ）参照）。
【００５７】
その後、必要に応じて、構造体３の樹脂層１７を硬化させる。ここでは、前述した図３の装置６を使用して、樹脂層１７の硬化を行なう。硬化の方法は、前述した方法と同様であり、構造体３を流体で加圧しながら、樹脂層１７の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に構造体３を加熱して、樹脂層１７の硬化を行なう。
このようにすることで、樹脂層１７でのボイドの発生を防止できるとともに、発生したボイドを消滅させることができる。
【００５８】
（封止工程）
次に、構造体３の封止を行なう。封止の方法は、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形のいずれであってもよい。
その後、積層体２ごとに、切断して、図４（Ｄ）に示す半導体装置１を複数得ることができる。なお、図４（Ｄ）において、符号１９は、封止材を示し、符号１８Ａはダイシングされた基材１８を示す。また、半導体装置１が複数の積層体２を有する場合には、半導体装置１の単位ごとに切断すればよい。なお、切断には、ダイシングブレード、レーザ、ルーター等を使用することができる。
【００５９】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して半田接合を行うため、従来に比べて、各半導体チップ１０，１２，１４，１６にかかる熱ダメージを低減させることができる。したがって、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士間の半田接合を同時に行っている。そのため、半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行いながら、複数の半導体部品を積層する場合に比べ、半田接合部の金属間化合物の成長に起因するカーケンダルボイドを抑制することができるため、半田接合部の信頼性を向上させることができる。さらに、半田接合部の再溶融による半導体チップの位置ずれを抑制することもできる。
【００６１】
また、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士間の半田接合を同時に行っている。そのため、半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行いながら、複数の半導体部品を積層する場合に比べ、半田接合時の生産性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、積層体２を得る際に、半導体チップ１０上に、樹脂層付き半導体チップを積層するごとに、加熱しているが、この際の加熱は、樹脂層により半導体チップ同士を接着するための加熱である。したがって、加熱時間は比較的短く、加熱温度も低くてすむため、積層体２を得る工程を実施しても、従来の製造方法に比べ、生産性を向上させることができる。
従来の製造方法においては、半田接合を逐次行うため熱板５２をその都度冷却する必要があり生産性が悪かった。
【００６２】
さらに、本実施形態では、積層体２を挟圧して、半田接合している。
従来は、半導体チップを積層するごとに、挟圧し、半田接合していたため、下層の半導体チップは、複数回、挟圧されることとなり、ダメージをうけやすい。
これに対し、本実施形態では、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２を挟圧して、半田接合を行なっている。半田接合時に、複数回挟圧されてしまうことが防止され、半導体チップ１０，１２，１４、１６へのダメージが低減される。
【００６３】
本実施形態では、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合した後、基材１８と積層体２との半田接合を行なっている。
端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士が半田接合されていない状態の積層体２を基材１８に設置した後、積層体２および基材１８を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士、基材１８の端子１８１および端子１６２同士を半田接合する方法も考えられる。
しかしながら、このような方法では、基材１８と、積層体２との線膨張係数差が大きい場合には、線膨張係数差で発生する応力が積層体２に加わり、積層体２中でずれが発生する可能性がある。
これに対し、本実施形態のように、あらかじめ、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合した後、積層体２と基材１８との半田接合を行なうことで、積層体２中でずれが発生してしまうことを防止できる。
【００６４】
また、本実施形態では、あらかじめ、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合している。積層体２は、比較的線膨張係数が高い樹脂層を、比較的線膨張係数が低い半導体チップで挟んだ構造となっているので、半田接合の際、熱が加わってもそりが発生しにくい。これにより、積層体２において、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間にずれが発生してしまうことが防止でき、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合する際に、積層体２を流体により加圧し、加熱している。積層体２が流体で加圧されることで、積層体２の樹脂層１１，１３，１５でボイドが発生してしまうことを防止できる。また、積層体２が流体で加圧されることで、積層体２の樹脂層１１，１３，１５中にあるボイドが加圧されて小さくなる。以上のことから、ボイドにより端子同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。また、樹脂層１１，１３，１５がボイドにより押し出されてしまい、装置５が汚れてしまうことが防止できる。
【００６６】
積層体２を用意する工程において、樹脂層付きの半導体チップを積層する際に、大気圧下で実施すると、たとえば、樹脂層１１と半導体チップ１０との界面に気体が入り、樹脂層１１中にボイドが形成されることとなる。しかしながら、前述したように、半田接合する際に、ボイドを小さくすることができるので、積層体２を用意する工程を真空下等で実施する必要がなく、大気圧下で実施できるので、半導体装置１の製造効率を高めることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
なお、前述したように、従来技術においては、半導体チップ上に半導体チップを積層するたびに、半導体チップ同士を半田接合していた。半田接合の際に、流体による加圧を行なおうとすると、半導体チップ上に他の半導体チップ積層し、その後、半導体チップの積層体を装置５の容器５１内に入れ、半田接合を行う。さらに、装置５から、半導体チップの積層体を取り出し、その後、さらに他の半導体チップを積層するという作業が必要となり、半導体チップの積層体の装置５への出し入れを繰り返すこととなる。したがって、非
常に手間がかかることとなるので、流体により半導体チップを加圧しながら、半田接合することは難しかった。
これに対し、本実施形態では、あらかじめ半導体チップ１０，１２，１４，１６を積層した積層体２を形成し、この積層体２全体を加熱することで、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を一度に半田接合しているので、流体雰囲気下で加圧しながら半田接合ができる。
【００６８】
本実施形態では、装置５を使用して積層体２の端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合をしている。ここで、積層体２が設置される板材５５は、一対の熱板５２，５３から離間して配置されている。これにより、積層体２には、熱板５２，５３からの熱が加わりにくくなる。そのため、積層体２を装置５内に設置した後、積層体２を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体２の樹脂層１１，１３，１５が軟化し、樹脂層１１，１３，１５中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。
また、熱板５３の温度を、熱板５２よりも低くしておくことで、積層体２を装置５内に設置した後、積層体２を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体２の樹脂層１１，１３，１５が軟化し、樹脂層１１，１３，１５中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。一方で、熱板５２の温度を、熱板５３よりも高くしておくことで、積層体２を挟圧した後、積層体２を所定の温度まで比較的短時間で昇温させることができる。
なお、板材５５が熱板５２に近接して配置されている場合には、熱板５２の温度を、熱板５３の温度よりも低く設定してもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、積層体２を用意する工程で、半導体チップ１０、１２を半硬化の状態の樹脂層１１を介して接着している。同様に、半導体チップ１２，１４を半硬化の状態の樹脂層１３を介して接着し、半導体チップ１４，１６を半硬化の状態の樹脂層１５を介して接着している。このように、半導体チップ同士が接着されているため、積層体２において、半導体チップ同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。
なお、半導体チップ１２，１４を半硬化の状態の樹脂層１３を介して接着する際、および半導体チップ１４，１６を半硬化の状態の樹脂層１５を介して接着する際には、半導体チップ１０，１２，１４に複数回、熱がかかるが、半硬化状態の樹脂層により半導体チップ同士を接着するための加熱であるため、加熱温度も比較的低く設定でき、また、たとえ加熱温度を高くしても加熱時間が比較的短くてすむ。したがって、半導体チップ１０，１２，１４への熱の影響は非常に少ないと考えられる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、積層体２を構成する前段で、半導体チップ１２に樹脂層１１を設けている。同様に、半導体チップ１４に樹脂層１３を設け、半導体チップ１６に樹脂層１５を設けている。半導体チップ１２、１４，１６はいずれもＴＳＶ構造であり、非常に厚みが薄いため、樹脂層１１，１３，１５をそれぞれ設けることで、半導体チップ１２、１４，１６の反り発生を防止し、取り扱い性に優れたものとすることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、基材１８に複数の積層体２を半田接合させた後、封止を行い、その後、切断している。これにより、半導体装置１の生産性を向上させることができる。
【００７２】
（第二実施形態）
図５を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
本実施形態では、前記実施形態と同様、図５（Ａ）に示すように、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して、半導体チップ１２を積層し、加熱する。これにより、半硬化状態の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０と半導体チップ１２とを接着する。
同様にして、半導体チップ１２上に半硬化状態の樹脂層１３を介して、半導体チップ１
４を積層し、半導体チップ１２，１４を接着する。半田層１２１Ａ，１４１Ａは溶融しておらず、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士は半田接合されていない。
【００７３】
その後、図５（Ｂ）に示すように、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付ける。一方で、挟圧部材４４上に、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４から構成される積層体を設置する。
次に、挟圧部材４４，４３を接近させ、樹脂層１５付き半導体チップ１６の樹脂層１５を半導体チップ１４に当接させる。これにより積層体２が構成されるが、ここでは、半導体チップ１６は、樹脂層１５を介して半導体チップ１４に接着していない状態である。
その後、挟圧部材４４，４３内のヒータが昇温を開始する。挟圧部材４４，４３を介して積層体２を半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱するとともに、挟圧部材４４，４３で挟圧して、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士を半田接合する。
ここでは、たとえば、フリップチップボンダーを使用して、半田接合することができる。
なお、本実施形態においても半田接合の際に、第一実施形態と同様に流体で積層体２を加圧しながら、半田接合を実施してもよい。
【００７４】
次に、図５（Ｃ）に示すように、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士が半田接合された積層体２の樹脂層１１，１３，１５を硬化させる。樹脂層１１，１３，１５の硬化は前記実施形態と同様、装置６を使用して実施することができる。
その後の工程は、前記実施形態と同様である。
【００７５】
このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、樹脂層１５を介して、半導体チップ１６と半導体チップ１４とを接着する工程を実施していないので、生産性を向上させることができる。
【００７６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、半導体チップ１０は、他の半導体チップと同じ大きさであったが、これに限られるものではない。たとえば、図６に示すように、複数の半導体チップ１０が作りこまれた半導体ウェハ１０Ａ上に樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６からなる構造体を複数配置し、この状態で加熱して、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士の半田接合を行ってもよい。その後、半導体ウェハ１０Ａを切断する。
【００７７】
また、前記各実施形態では、樹脂層１７を基材１８上に形成した後、積層体２を基材１８上に設置していたが、これに限られるものではない。たとえば、樹脂層１７を設けず、基材１８と積層体２とを半田接合し、その後、封止すると同時に、基材１８および積層体２間にアンダーフィルを充填してもよい。この場合には、いわゆるモールドアンダーフィル材を使用し、たとえば、特開２００３−１２７７３号公報、特開２００３−２７７５８５号公報に開示された材料を使用すればよい。
【００７８】
さらに、前記各実施形態では、積層体２を構成し、樹脂層１１，１３，１５を硬化させた後、基材１８と積層体２との半田接合を実施していたが、樹脂層１１，１３，１５が完全に硬化していない状態で、基材１８と積層体２との半田接合を実施してもよい。たとえば、封止を行なう際に、樹脂層１１，１３，１５を完全に硬化させてもよい。
【００７９】
また、前記各実施形態では、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合して、基材１８上に複数の積層体２を設けていたが、これに限られるものではない。たとえば、基材１８上に複数の積層体２をのせ、その後、図２に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合してもよい。より具体的には、基材１８上に樹脂層１１，１３，１５と同様の樹脂層１７を形成する。このとき、樹脂層１７は、基材１８の端子１８１を被覆するように設けられる。その後、樹脂層１７上に積層体２を載せ、半硬化状態の樹脂層１７を介して、基材１８と積層体２とを接着する。たとえば、フリップチップボンダー等を使用して、加熱し、基材１８と積層体２とを接着する。この操作を繰り返し、複数の積層体２を基材１８に接着する。その後、図２に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合する。このようにすることで、製造効率を高めることができる。
【００８０】
さらに、前記各実施形態では、樹脂層１１を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１１付きの半導体チップ１２を半導体チップ１０上に積層していたが、これに限られるものではない。たとえば、図７に示すように、半導体チップ１２および半導体チップ１０それぞれに樹脂層１１Ａ，１１Ｂを設け、樹脂層１１Ａ、１１Ｂにより、樹脂層１１を構成してもよい。
また、樹脂層１１を半導体チップ１０側に設け、樹脂層１３を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１５を半導体チップ１４側に設けてもよい。
【００８１】
また、前記各実施形態では、半導体チップ１０，１２，１４，１６を積層して積層体２を構成したが、これに限られるものではない。たとえば、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、この積層体を切断し、前記各実施形態と同様に第一の接合工程を行い、その後、基材１８上に積層し、第二の接合工程を実施してもよい。また、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、前記各実施形態と同様に、この積層体の第一の接合工程を行い、その後、切断する。そして、個片化された積層体を基材１８上に積層し、第二の接合工程を実施してもよい。
さらに、前記各実施形態では、半導体チップ１０は、ＴＳＶ構造を有しないものとしたが、これに限らず、ＴＳＶ構造の半導体チップとしてもよい。
【００８２】
また、前記各実施形態では、半導体チップを４つ有する半導体装置１を製造したが、これに限られるものではない。半導体チップは、すくなくとも３以上あればよい。
すなわち、前記積層体は、少なくとも第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することで得られるものであり、複数の樹脂層と複数の半導体部品とが交互に積層された構造であればよい。そして、樹脂層を介して対向する各一対の半導体部品が、前記樹脂層を介して対向するとともに当該半導体部品同士を電気的に接続するための接続用端子をそれぞれ備え、対向する前記接続用端子のうち、少なくとも一方の接続用端子が半田層を有する積層体であればよい。
さらに、前記各実施形態では、端子１２１，１４１，１６１、１８１が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａ、１８１Ａを有していたが、これに限られず、端子１２２，１４２，１６２が表面に半田層を有するものであってもよい。また、端子１０１、１２１，１４１，１６１、１８１、端子１２２，１４２，１６２のすべてが表面に半田層を有していてもよい。これらの半田層を溶融させて、半導体チップ１０，１２，１４，１６間、さらには、積層体２と基材１８との間の半田接合を行えばよい。
【００８３】
さらに、第二実施形態では、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付けたが、これに限らず、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付けなく
てもよい。たとえば、半硬化状態の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０と半導体チップ１２とを接着し、さらに、半硬化状態の樹脂層１３を介して半導体チップ１２と半導体チップ１４とを接着しておく。次に、挟圧部材４４上に、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４から構成される積層体を載せ、その後、この積層体上に樹脂層１５付き半導体チップ１６を載置して、積層体２を構成する。積層体２において、半導体チップ１６は、樹脂層１５を介して半導体チップ１４に接着していない状態となっている。その後、積層体２を挟圧部材４４，４３で挟圧し、さらに、加熱して、半田接合を行なう。このような半田接合は、フリップチップボンダーを使用して実施することができる。
【００８４】
さらに、樹脂層１５付き半導体チップ１６と、樹脂層１３付き半導体チップ１４とを接着させた第一の積層体を構成し、さらに、樹脂層１１付き半導体チップ１２と半導体チップ１０とを接着させた第二の積層体を構成し、第一の積層体を挟圧部材４３にとりつけ、第二の積層体を挟圧部材４４に設置してもよい。
【００８５】
（実施例１）
１．樹脂フィルム（樹脂層）の作製
フェノールノボラック樹脂９ｇ（住友ベークライト製、型番：ＰＲ５５６１７）と、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２６．８ｇ（大日本インキ化学工業製、型番：ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ）と、フェノールフタリン９ｇ（東京化成工業社製）と、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂１４．８ｇ（東都化成社製、型番：ＹＰ−５０）と、２−フェニル−４−メチルイミダゾール０．１ｇ（四国化成工業社製、型番：２Ｐ４ＭＺ）と、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン０．５ｇ（信越化学工業社製、型番：ＫＢＭ−４０３）と、球状シリカフィラー４０ｇ（アドマテックス社製、型番：ＳＣ１０５０、平均粒径０．２５μｍ）を、メチルエチルケトンに溶解・撹拌し、固形分濃度５０重量％の樹脂ワニスを得た。
この樹脂ワニスを、ポリエステルフィルム（東レ株式会社製、型番：ルミラー）に塗布し、１００℃／５ｍｉｎの条件で乾燥し、樹脂厚み２６μｍの樹脂フィルムを得た。
この樹脂フィルムの８０℃における溶融粘度は１，２００Ｐａ・ｓ、１５０℃における溶融粘度は２３０Ｐａ・ｓであった。
【００８６】
２．樹脂フィルム付きシリコンチップの作製
ダイシングフィルムが形成された８インチシリコンウエハーＡを準備する。ここで、シリコンウエハーの厚みは１００μｍｔで、ダイシングフィルムが形成された面側にφ４０μｍ、高さ１０μｍのパッドが形成されており、パッド表面にＮｉ／Ａｕめっきが形成されている。
ダイシングフィルムが形成された面と反対側の面にφ４０μｍ、高さ８μｍの銅バンプが形成されており、その上に厚み６μｍのＳｎ−３．５Ａｇ半田層が形成されている。また、シリコンウエハーの表裏を導通するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）が形成されている。
【００８７】
真空ラミネーター（名機製作所製、型番：ＭＶＬＰ−５００／６００−２Ａ）を用い、９５℃／３０ｓｅｃ／０．８ＭＰａの条件で、半田バンプが形成された面側の８インチシリコンウエハーに実施例１で作成した樹脂フィルムをラミネートした。
次に、ダイシング装置（（株）ディスコ製、型番：ＤＦＤ−６３４０）を用い、以下の条件で（ダイシングフィルム／シリコンウエハー／樹脂フィルム）積層体をダイシングし、チップサイズ１０ｍｍ角、半田バンプ数１０８９（バンプピッチ２００μｍ、エリアアレイ配置）、樹脂フィルム付きシリコンチップＡを得た。
【００８８】
＜ダイシング条件＞
ダイシング速度 ：２０ｍｍ／ｓｅｃ
スピンドル回転数 ：４０，０００ｒｐｍ
刃品番 ：ＺＨ０５−ＳＤ ３５００−Ｎ１−５０ ＢＢ（（株）ディスコ製）
【００８９】
３．積層体の作製：
シリコンチップの片側にφ４０μｍ、高さ１０μｍのパッドが１０８９個（バンプピッチ２００μｍ、エリアアレイ配置）形成されたシリコンチップＢを準備する。シリコンチップＢのパッド表面にＮｉ／Ａｕめっきが形成されており、チップサイズは１０ｍｍ角、チップ厚みは１００μｍである。なお、パッドの反対側の面にはパッドやバンプは形成されていない。
【００９０】
フリップチップボンダー（パナソニック（株）製、型番：ＦＣＢ３）を用いて、シリコンチップの積層を行った。フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、その上にシリコンチップＢを搭載した。次に、１５０℃に設定したボンディングツールに樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢとシリコンチップＡを位置合せし、荷重５Ｎ／２ｓｅｃの条件で積層し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
次に、上記で得られた（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を１００℃に設定した下側ステージに搭載し、１５０℃に設定したボンディングツールに樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５Ｎ／２ｓｅｃの条件で積層し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体（積層体（Ｉ））を得た。
【００９１】
４．積層体の接合
フリップチップボンダーを用いて、積層体（Ｉ）の各層の（半田バンプ／パッド）間の接合を行った。フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、積層体（Ｉ）を搭載した。１５０℃に設定したボンディングツールで、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体（Ｉ）を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、５０Ｎ／１２ｓｅｃで加圧して、各層の（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【００９２】
次に、加圧・加熱装置（（株）協真エンジニアリング製、型番：ＨＰＶ−５０５０ＭＡＨ−Ｄ）を用いて、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１８０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、積層体（ＩＩ）を得た。
【００９３】
５．基板の作製
絶縁材（住友ベークライト（株）製、型番：ＬαＺ４７８５ＴＨ−Ｇ、厚み：２４０μｍ）と、ソルダーレジスト（太陽インキ製造（株）製、型番：ＰＦＲ−８００ ＡＵＳ ＳＲ−１、厚み：２５μｍ）を用い、以下の仕様の基板を得た。
積層体（ＩＩ）の搭載面側に、積層体（ＩＩ）のパッドに対応する、φ４０μｍ、高さ８μｍの銅バンプを形成し、さらにそのバンプ上に、厚み１８μｍのＳｎ−３．５Ａｇの半田層を形成した。基板のサイズは１４ｍｍ×１４ｍｍ×０．３ｍｍｔであった。
【００９４】
６．液状封止樹脂組成物Ａの作製
次に、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１００ｇ（ＤＩＣ（株）製、型番：ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）と、ゲンチジン酸３０ｇ（東京化成工業（株）製）と、球状シリカフィラー
６５ｇ（アドマテックス社製、型番：ＳＯ−２５Ｈ平均粒径０．６μｍ）と、ブタジエン−アクリロニトリルゴム２ｇ（宇部興産（株）製、型番：ＣＴＢＮ１００８ＳＰ）と、２−フェニル−４−メチルイミダゾール０．２ｇ（四国化成工業社製、型番：２Ｐ４ＭＺ）をプラネタリーミキサーと３本ロールで混錬し、積層体（ＩＩ）と基板を接合・樹脂封止するための液状封止樹脂組成物Ａを得た。
【００９５】
７．積層体（ＩＩ）と基板の接合
基板の積層体（ＩＩ）搭載面に液状封止樹脂組成物Ａをディスペンサーで４．３ｇ滴下した。
フリップチップボンダーの下側ステージを６０℃に設定し、液状封止樹脂組成物を塗布した基板を搭載した。２００℃に設定したボンディングツールに積層体（ＩＩ）を吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラで積層体（ＩＩ）と基板とを位置合せし、荷重１５Ｎ／０．５ｓｅｃの条件で積層体（ＩＩ）を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を３２０℃に設定し、１５Ｎ／４ｓｅｃで加圧して、（基板の半田バンプ／積層体（ＩＩ）のパッド）間を半田接合し、積層体（ＩＩ）を搭載した基板を得た。
【００９６】
次に、加圧・加熱装置を用いて、液状封止樹脂組成物Ａを加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１５０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、積層体（ＩＩ）を得た。
【００９７】
８．封止
積層体（ＩＩＩ）を、トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、硬化時間２分、エポキシ樹脂封止材（住友ベークライト製、型番スミコンＥＭＥ−Ｇ７７０）で封止成形し、１７５℃、２時間で後硬化して、半導体装置を得た。
【００９８】
９．半導体装置の評価
得られた半導体装置をエポキシ樹脂で包埋し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間の半田接合は良好であり、また、シリコンチップのクラックが観察されなかった。さらに、（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間の樹脂層に空隙は観察されなかった。
【００９９】
（比較例１）
１．積層体の接合
フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、その上にシリコンチップＢを搭載した。次に、１５０℃に設定したボンディングツールに実施例１で作製した樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、２８０℃／５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で加圧して、（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１００】
次に、上記で得られた（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を１００℃に設定した下側ステージに搭載し、１５０℃に設定したボンディングツールに実施例１で作製した樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、２８０℃／５０Ｎ／１
２ｓｅｃの条件で加圧して、（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１０１】
次に、加圧・加熱装置を用いて、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１８０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１０２】
比較例１では、２回目の半田接合工程の前段で、ボンディングツールを２８０℃から１５０℃に冷却する必要があるが、その冷却時間は３０ｓであった。よって、比較例１は、実施例１と比較して、一つの積層体を製造するのに３０ｓ多く時間がかかり生産性が低かった。
【０１０３】
（比較例２）
１．液状封止樹脂組成物Ｂの作製
液状エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を１５．９５５重量％およびグリシジルアミン型エポキシ樹脂を１５．９５５重量％、硬化剤（Ｂ）として、芳香族１級アミン型硬化剤を１６．３８３重量％、無機充填剤（Ｃ）として平均粒径０．５μｍ、最大粒径２４μｍの球状シリカを５０．０００重量％、アミノ基を有する液状シリコーン化合物（Ｄ）を０．０１６重量％、シランカップリング剤としてエポキシシランカップリング剤を１．５９６重量％、着色剤を０．０９５重量％、配合し、プラネタリーミキサーと３本ロールを用いて混合し、真空脱泡処理することにより液状封止樹脂組成物Ｂを得た。
【０１０４】
２． シリコンチップの作製
ダイシングフィルムが形成された８インチシリコンウエハーＡをダイシングして、チップサイズ１０ｍｍ角のシリコンチップＡを得た。
【０１０５】
３．積層体の接合
シリコンチップＢのパッド形成面にフラックスを塗布し、フリップチップボンダーの下側ステージに搭載した。ボンディングツールにシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢとシリコンチップＡを位置合せして、仮積層体を得た。仮積層体をリフロー炉で半田の融点以上に加熱し、半田接合させた。
得られた（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）積層体のシリコンチップＡのパッド形成面にフラックスを塗布し、フリップチップボンダーの下側ステージに搭載した。ボンディングツールにシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡとシリコンチップＡを位置合せして、仮積層体を得た。仮積層体をリフロー炉で半田の融点以上に加熱し半田接合させ、さらに、フラックス除去洗浄を行い、積層体を得た。
【０１０６】
４．シリコンチップ間の封止
上記の積層体を１１０℃の熱板上で加熱し、積層体の１辺に液状封止樹脂組成物Ｂをディスペンスし、（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間を充填させ、液状封止樹脂組成物Ｂを１５０℃のオーブンで１２０分間加熱硬化させた。
【０１０７】
５．積層体の評価
得られた積層体をエポキシ樹脂で包埋し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコ
ンチップＡ）間に多数の空隙が観察された。
【０１０８】
以上の結果から明らかなように、本発明の半導体装置の製造方法で得られた半導体装置は、半田の融点以上の熱処理を１回実施することで、各半導体部品間の半田接合が一括して行えるため、生産性に優れていた。また、積層体の半導体部品にクラックは観察されず、信頼性に優れていた。一方、比較例１では、３個の半導体部品を半田接合するために、半田の融点以上の熱処理を２回実施する必要があり、生産性が劣る。また、比較例２では、半導体部品間を接合した後に、樹脂封止するため、半導体部品間に多数の空隙が観察された。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 半導体装置
２ 積層体
３ 構造体
５ 装置
６ 装置
１０ 半導体チップ
１０Ａ 半導体ウェハ
１１ 樹脂層
１１Ａ，１１Ｂ 樹脂層
１２ 半導体チップ
１３ 樹脂層
１４ 半導体チップ
１５ 樹脂層
１６ 半導体チップ
１７ 樹脂層
１８ 基材
１８Ａ 基材
１９ 封止材
４１，４２ 挟圧部材
４３ 挟圧部材
４４ 挟圧部材
５１ 容器
５２ 熱板
５３ 熱板
５４ ピン
５５ 板材
１０１ 端子
１２０ 基板
１２１ 端子
１２１Ａ 半田層
１２２ 端子
１２３ ビア
１４０ 基板
１４１ 端子
１４１Ａ 半田層
１４２ 端子
１４３ ビア
１６０ 基板
１６１ 端子
１６１Ａ 半田層
１６２ 端子
１６３ ビア
１８１ 端子
１８１Ａ 半田層
５１１ 配管
９００Ａ 接続用バンプ
９００ 半導体装置
９０１ インターポーザ
９０２ フィルム状接着剤
９０３ 半導体チップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の半導体素子を積層して構成された半導体装置が使用されている。たとえば、特許文献１、２には、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）を有する半導体素子（あるいは半導体基板）を複数積層した半導体装置が開示されている。図８には、特許文献１に開示された半導体装置９００を示す。この半導体装置９００は、インターポーザ９０１上に樹脂層９０２を介して半導体チップ９０３が積層された構造となっている。
このような半導体装置９００は、以下のようにして製造されていると考えられる。まず、図９（Ａ）に示すように、あらかじめインターポーザ９０１上に接続用バンプ９００Ａを形成する。その後、図９（Ｂ）に示すように、フィルム状接着剤（樹脂層）９０２を設ける。その後、図９（Ｃ）に示すように、半導体チップ９０３を積層し、半田接合を行う。
このような作業を繰り返すことで、図８に示す半導体装置９００が得られる。
【０００３】
また、特許文献２では、４つの半導体基板を積層した後、対向する半導体基板同士を半田接合し、その後、樹脂で封止して半導体基板間に樹脂を注入する製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２９３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の半導体装置の製造方法では、半導体チップを積層するたびに、半田接合を繰り返し行っているため、半田接合時の生産性に問題がある。さらに、半導体チップを積層するたびに、半田接合を繰り返し行っているため、下層の半導体チップへの半田接合の際の熱による影響が心配される。
一方で、特許文献２の半導体装置の製造方法では、半導体基板同士を接合した後、半導体基板間の隙間に樹脂を充填しているため、樹脂の充填が難しく、生産性が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することにより得られ、前記第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子、前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有するとともに、前記第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子、前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有する積層体を、前記半田層の融点以上に加熱して、第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子および第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子間、第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子および第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子間を半田接合する第一の接合工程と、
半田接合した前記積層体を、基材上に設置する工程と、
前記積層体と前記基材とを接合する第二の接合工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
ここで、第一の接合工程において、接続用端子間が半田接合されるとは、積層体が半田層の融点以上に加熱され、半導体部品間の接合に使用される各半田層が溶融するとともに、半導体部品の接続用端子同士が物理的に接触して、接触部分の少なくとも一部に合金を形成している状態をいう。
【０００７】
本発明の製造方法によれば、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体を加熱して、各接続用端子間の半田接合を行っている。そのため、対向する半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行う場合に比べ、半田接合時の生産性を向上させることができる。
また、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体全体を加熱して半田接合を行うため、従来に比べて、各半導体部品にかかる熱ダメージも低減させることができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
さらに、本発明では、第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層した積層体を構成した後、この積層体を加熱して、各端子間の半田接合を行なっている。半田接合前に、樹脂層を半導体部品により挟んでいるので、半田接合後に、半導体部品間に樹脂を充填する場合に比べ、手間を要しない。
【０００８】
さらに、本発明の製造方法では、積層体において樹脂層が半導体部品に挟まれているため、そりが発生しにくく、積層体中の各半導体部品同士を半田接合する際にずれが生じにくい。したがって、本発明では、半導体部品間の位置ずれが防止でき、正確に位置合わせされた積層体を、基材に搭載できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性および信頼性を向上することができる半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】半導体装置の製造装置の断面図である。
【図３】半導体装置の製造装置の断面図である。
【図４】半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】第二実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の変形例にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】背景技術にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】背景技術にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１〜図４には、本実施形態の半導体装置の製造方法が示されている。
はじめに、本実施形態の半導体装置１の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の半導体装置１の製造方法は、第一の接合工程と、第二の接合工程とを含む。
第一の接合工程では、半導体チップ（第一半導体部品）１０、樹脂層（第一樹脂層）１１、半導体チップ（第二半導体部品）１２、樹脂層（第二樹脂層）１３、半導体チップ（第三半導体部品）１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を積層することにより得られ、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６が半田接合されていない状態の積層体２を加熱して、半導体チップ１０，１２間、半導体チッ
プ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の半田接合を行う。
その後、半田接合した積層体２を基材１８上に設置する。積層体２の基材１８への接続用端子１６２と、基材１８の積層体２への接続用端子１８１とが当接するように、積層体２を基材１８上に設置する。
次に、第二の接合工程において、接続用端子１８１の半田層１８１Ａの融点以上に積層体２および基材１８を加熱して、積層体２を基材１８に半田接合する。
【００１２】
次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法について、詳細に説明する。
はじめに、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０を用意する。この半導体チップ１０は、基板表面に端子（半導体チップ１２への接続用の端子）１０１が設けられたものであり、本実施形態では、基板を貫通するビアは設けられていない。接続用端子１０１は、たとえば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子１０１の構造は、これに限られるものではない。
ここで、半導体チップ１０の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下である。より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下である。
また、半導体チップ１０の他方の基板表面（裏面）側には、端子は設けられていない。
【００１３】
また、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１２を用意する。この半導体チップ１２は、基板（シリコン基板）１２０と、基板１２０を貫通するビア１２３とを有するＴＳＶ構造の半導体素子である。基板１２０の一方の表面には、端子１２１が設けられ、他方の表面には、端子１２２が設けられている。端子１２１および端子１２２は、ビア１２３で接続されている。端子１２１は、半導体チップ１０に接続される接続用端子であり、端子１２２は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００１４】
ビア１２３は、たとえば、銅等の金属や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。
端子１２２は、たとえば、端子１０１と同様の層構成で構成される。
端子１２１は、表面に半田層１２１Ａを有するものである。接続用端子１２１は、たとえば、銅層上にニッケル層を積層し、さらにこのニッケル層を被覆するように半田層１２１Ａを設けた構造である。
半田層１２１Ａの材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金が好ましい。半田層１２１Ａの融点は、１１０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃である。
【００１５】
半導体チップ１２の基板１２０の端子１２１が設けられた側の表面には、樹脂層１１が設けられている。
樹脂層１１は、端子１２１を被覆している。樹脂層１１は、詳しくは後述するが熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物とを含む層である。
【００１６】
さらに、半導体チップ１４、半導体チップ１６も用意する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
ここで、半導体チップ１４，１６は、半導体チップ１２と同様のものである。すなわち、半導体チップ１４、半導体チップ１６は、半導体チップ１２と同様、ＴＳＶ構造の半導体素子であり、半導体チップ１４は、基板（シリコン基板）１４０と、この基板１４０を貫通するビア１４３と、ビア１４３に接続された一対の端子１４２，１４１とを備える。端子１４２は、半導体チップ１６に接続される接続用端子であり、端子１４１は、半導体チップ１２に接続される接続用端子である。
半導体チップ１６は、基板（シリコン基板）１６０と、この基板１６０を貫通するビア
１６３と、ビア１６３に接続された一対の端子１６２，１６１とを備える。端子１６２は、基材１８に接続される接続用端子であり、端子１６１は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００１７】
ビア１４３、１６３は、ビア１２３と同様の材料で構成される。端子１４２、１６２は、端子１２２と同様の構成および材料であり、端子１４１、１６１は、端子１２１と同様の構成および材料である。なお、符号１４１Ａ、１６１Ａは、半田層１２１Ａと同様の半田層である。
半導体チップ１４には、端子１４１を被覆する樹脂層１３が設けられている。また、半導体チップ１６には、端子１６１を被覆する樹脂層１５が設けられている。
【００１８】
ここで、各半導体チップ１２，１４，１６に、樹脂層１１，１３，１５をそれぞれ設ける方法としては、たとえば、以下の方法があげられる。
各半導体チップ１２，１４，１６に対し、それぞれ、樹脂層１１，１３，１５を貼り付ける。
また、あらかじめ、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、樹脂層１１、１３，１５が一体化した樹脂シートを貼り付ける。その後、樹脂シート、ウェハをダイシングすることで、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
さらに、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、スピンコートで樹脂層１１、１３，１５が一体化した樹脂層を形成し、その後、ダイシングすることで、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
【００１９】
なお、本実施形態では、半導体チップ１０、１２、１４、１６は、平面視（基板面側から見た場合の平面視）における大きさが同一である。また、半導体チップ１２，１４，１６の基板１２０，１４０，１６０の厚みは１０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下、さらには、５０μｍ以下で、非常に薄いものとなっている。
【００２０】
（積層体を用意する工程）
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６で構成される積層体２を用意する。
まず、半導体チップ１０の端子１０１が形成された面と、半導体チップ１２に設けられた樹脂層１１とを対向させ、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層する。
このとき、半導体チップ１０に形成されたアライメントマークと半導体チップ１２に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を挟むことで、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱するとともに、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、樹脂層１１を介して半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１１の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１０に対する半導体チップ１２の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００２１】
ここで半硬化の状態とは、ＤＳＣ測定での反応率が０％以上６０％以下の状態をいう。また、反応率は、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定された未硬化樹脂フィルムの反応熱量をＡ、半硬化フィルムの反応熱量をＢとした時、以下の式で表わすことができる。
反応率（％）＝（１−Ｂ／Ａ）×１００
【００２２】
次に、半導体チップ１２の端子１２２が設けられた面と、樹脂層１３とを対向させて、半導体チップ１２上に樹脂層１３を介して半導体チップ１４を積層する。
このとき、半導体チップ１２に形成されたアライメントマークと半導体チップ１４に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１３を介して、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１３の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１２に対する半導体チップ１４の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００２３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１４の端子１４２が設けられた面と、樹脂層１５とを対向させて、半導体チップ１４上に樹脂層１５を介して半導体チップ１６を積層する。
このとき、半導体チップ１４に形成されたアライメントマークと半導体チップ１６に形成されたアライメントマークとを確認し位置あわせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１５を介して、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることで、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着することができる。たとえば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１５の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１４に対する半導体チップ１６の位置が正確であるかどうかは、たとえば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
以上により積層体２が得られる。このようにして得られた積層体２において、樹脂層１１，１３，１５は、半硬化状態であり、完全に硬化していない。
【００２４】
なお、本工程では、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａは溶融しておらず、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士は、半田接合していない。また、端子１０１，１２１同士は物理的に接触していてもよく、また、端子１０１，１２１間に樹脂層１１の樹脂が介在していてもよい。端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士においても、同様である。また、積層体２において、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６の各側面は上面から見てつらいちとなっていてもよく、また、樹脂層１１，１３，１５が半導体チップ１０，１２，１４，１６側面からはみ出していてもよい。さらに
、たとえば、半導体チップ１６や、半導体チップ１０が他の半導体チップよりも小さくてもよい。
また、樹脂層１１，１３，１５の厚みは、たとえば、５μｍ以上、１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上、５０μｍ以下である。５μｍ以上とすることで、樹脂層が半田層を確実に被覆でき、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を樹脂層のフラックス活性により容易に接続させることができる。また、１００μｍ以下とすることで、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を容易に接続させることができる。さらには、１００μｍ以下とすることで樹脂層の硬化収縮による半導体チップ１２，１４，１６の反りを抑制することができる。
【００２５】
ここで、樹脂層１１，１３，１５について説明する。樹脂層１１，１３，１５は、それぞれ半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の隙間を埋めるためのものである。
樹脂層１１，１３，１５は、それぞれ熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物とを含む。
熱硬化性樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または２種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層１１，１３，１５における熱硬化性樹脂の含有量は、３０重量量％以上、７０重量％以下が好ましい。
【００２６】
樹脂層１１，１３，１５の６０〜１５０℃における溶融粘度は０．１〜１００，０００Ｐａ・ｓが好ましい。これにより、樹脂層と半導体部品とを貼り合わせる際等に、半導体部品のバンプ、パッドおよび配線回路等の凹凸を良好に埋め込むことができる。前記溶融粘度を０．１Ｐａ・ｓ以上とすることで、溶融した樹脂層が半導体部品等に這い上がり汚染することを抑制できる。また、前記溶融粘度を１００，０００Ｐａ・ｓ以下とすることで、対向した半導体部品の端子間に樹脂層が噛み込み導通不良が発生するのを抑制できる。
前記溶融粘度は０．２Ｐａ・ｓ以上７０，０００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、０．５Ｐａ・ｓ以上と３０，０００Ｐａ・ｓ以下とすることがさらに好ましい。
ここで、樹脂層の溶融粘度は、厚み１００μｍの樹脂層を、粘弾性測定装置（ＨＡＡＫＥ社製「ＲｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ１５０」を用いて、パラレルプレート２０ｍｍφ、ギャップ０．０５ｍｍ、周波数０．１Ｈｚ、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件にて測定することができる。
【００２７】
樹脂層１１，１３，１５は、半田接合の際に、半田層や端子の表面の酸化被膜を除去する作用を有する樹脂層である。樹脂層１１，１３，１５が、フラックス作用を有することにより、半田や端子の表面を覆っている酸化被膜が除去されるので、半田接合を行うことができる。樹脂層１１，１３，１５がフラックス作用を有するためには、樹脂層１１，１３，１５が、フラックス活性化合物を含有する必要がある。樹脂層１１，１３，１５に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
【００２８】
樹脂層１１，１３，１５中のフラックス活性化合物の配合量は、１〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が特に好ましい。
【００２９】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。
【００３０】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
【００３１】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【００３２】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
【００３３】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、下記一般式（Ｉ）で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｎは、０以上２０以下の整数を表す。）
【００３４】
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。
【００３５】
これらのカルボキシル基を備えるフラックス活性化合物のうち、フラックス活性化合物が有する活性度、樹脂層の硬化時におけるアウトガスの発生量、及び硬化後の樹脂層の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式（Ｉ）で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、式（Ｉ）中のｎが３〜１０である化合物が、硬化後の樹脂層における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。
【００３６】
前記一般式（Ｉ）で示される化合物のうち、式（Ｉ）中のｎが３〜１０である化合物としては、例えば、ｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）3−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）4−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）5−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ2）8−ＣＯＯＨ）及びｎ＝１０のＨＯＯＣ−（ＣＨ2）10−ＣＯＯＨ等が挙げられる。
【００３７】
フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレ
ゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。
【００３８】
上述したようなカルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。
【００３９】
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、フラックス活性化合物としては、フラックス作用を有し且つエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性硬化剤が好ましい。フラックス活性硬化剤としては、例えば、１分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる２つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用（還元作用）を示す芳香族に直接結合した１つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス活性硬化剤としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；及びジフェノール酸等が挙げられ、これらは１種単独又は２種以上を組み合わせでもよい。
なかでも、端子間の接合を良好なものとするためには、フェノールフタリンを使用することが特に好ましい。
【００４０】
また、樹脂層中、フラックス活性硬化剤の配合量は、１〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が特に好ましい。樹脂層中のフラックス活性硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止される。
また、樹脂層は、無機充填材を含んでいてもよい。樹脂層中に無機充填材を含有させることで、樹脂層の最低溶融粘度を高め、端子間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。ここで、無機充填材としては、シリカや、アルミナ等があげられる。
【００４１】
（第一の接合工程）
次に、図１（Ｃ）に示すように、以上の工程で得られた積層体２を加熱して、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を行う。
ここで、第一の接合工程において、端子間が半田接合されるとは、以下のことをいう。積層体２が半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱され、半導体チップ１０，１２間、半導体チップ１２，１４間、半導体チップ１４，１６間の接合に使用される各半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａが溶融するとともに、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士が物理的に接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態である。
【００４２】
ここでは、たとえば、図２に示した装置５を使用する。この装置５は、流体が導入される容器５１と、この容器５１内に配置された一対の熱板（挟圧部材）５２，５３とを備える。
容器５１は、圧力容器であり、容器５１の材料としては、金属等があげられ、たとえば、ステンレス、チタン、銅である。
熱板５２，５３は、内部にヒータを有するプレス板であり、熱板５３の上方に設置された積層体２を熱板５２，５３で挟圧する。熱板５３には、ピン５４が形成されており、このピン５４が板材（積層体２を設置する設置部）５５を貫通している。この板材５５は、積層体２を挟圧する際に、ピン５４上を摺動して、熱板５３に接触する。
熱板５２の温度は、熱板５３の温度よりも高く設定されている。たとえば、熱板５２の温度は、熱板５３よりも２０℃以上高く、熱板５２が半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上の温度であり、熱板５３は、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点未満となっている。
【００４３】
はじめに、あらかじめ、熱板５２，５３を所定の温度まで加熱しておく。板材５５を熱板５３から離間させておき、板材５５上に積層体２を設置する。次に、配管５１１を介して容器５１内に流体を導入する。流体としては、気体が好ましく、たとえば、空気、不活性ガス（窒素ガス、希ガス）等があげられる。
その後、積層体２を流体で加圧した状態を維持しながら、熱板５２を積層体２に接触させる。さらに、板材５５をピン５４上で摺動させて、熱板５２，５３で積層体２を積層方向に沿って挟圧する。積層体２は、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱され、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間で半田接合が行われる。熱板５２，５３で積層体２を挟圧することで、端子１０１，１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）に樹脂が挟まっていた場合でも、樹脂を排除して、端子１０１，１２１同士（端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士）を確実に接触させることができ、安定的に半田接合することができる。
【００４４】
流体により、積層体２を加圧する際の加圧力は、０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下が好ましく、より好ましくは０．５以上、５ＭＰａ以下である。流体により積層体２を加圧することで、樹脂層１１，１３，１５内のボイド発生を抑制することができる。とくに、０．１ＭＰａ以上とすることで、この効果が顕著となる。また、１０ＭＰａ以下とすることで、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、流体で加圧するとは、積層体２の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力１０ＭＰａとは、大気圧よりも、積層体２にかかる圧力が１０ＭＰａ大きいことを示す。
【００４５】
ここでは、積層体２を半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上、たとえば、２４０℃〜２６０℃で１０分程度加熱する。これにより、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを溶融させて半田接合を行うことができる。なお、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点が異なる場合には、最も融点の高い半田層の融点以上に積層体２を加熱すればよい。
その後、熱板５２，５３を離間させて、さらに、流体を容器５１から排出する。流体による積層体２への加圧を停止し、その後、積層体２を容器５１から取り出す。
【００４６】
ここで、第一の接合工程において、樹脂層１１，１３，１５が完全に硬化していない場合には、図３に示す装置６を使用して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を進めてもよい。この装置６は、装置５と同様の容器５１を有し、積層体２を流体で加圧しながら、加熱して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なうものである。流体は、装置６で使用したものと同様のものが使用できる。
積層体２を加熱する方法としては、配管５１１から、加熱した流体を容器５１内に入れ、積層体２を加熱加圧する方法があげられる。また、配管５１１から流体を容器５１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器５１を加熱することにより、積層体２を加熱することもできる。
容器５１内に積層体２を配置し、流体を導入し、積層体２を樹脂層１１，１３，１５の
熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なう。たとえば、１８０℃１時間の加熱を行なう。ここで、硬化温度とは、樹脂層の硬化温度であり、樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が、ＪＩＳＫ６９００に準ずるＣ−ステージとなる温度のことをいう。
なお、装置６の容器５１内に複数の積層体２を入れて、樹脂層１１，１３，１５の硬化を行なってもよい。このようにすることで生産性を向上させることができる。
以上のようにして、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６同士が半田接合された積層体２を得る（図４（Ａ））。
【００４７】
（第二の接合工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０，１２同士、半導体チップ１２，１４同士、半導体チップ１４，１６同士が半田接合された積層体２を、基材１８上に載せ、積層体２と基材１８とを半田接合する。
はじめに、基材１８を用意する。ここでは、基材１８は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板、ガラス基板やセラミック基板等であってもよい。
【００４８】
基材１８の表面には、端子（積層体接続用端子）１８１が形成されている。端子１８１は、端子１０１と同様の構造、材料で構成され、表面に半田層１８１Ａを有する。端子１８１は、半導体チップ１６に接続されるものである。
次に、この基材１８の表面に樹脂層１７を設ける。この樹脂層１７は、端子１８１を被覆するように設けられる。樹脂層１７としては、樹脂層１１，１３，１５と同様のものであってもよいが、たとえば、ペースト状のノーフロー型アンダーフィル材（ＮＵＦ）を使用してもよい。基材１８の表面の一部に、樹脂層１７を設けるため、ペースト状のアンダーフィル材をディスペンスやインクジェット等で塗布することが好ましい。
【００４９】
このようなノーフロー型アンダーフィル材としては、たとえば、特開２００８−１３７１０号公報に開示されたものがあげられ、常温で液状の第一エポキシ樹脂と、第一エポキシ樹脂よりも硬化温度が高い第二エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、フラックス活性を有する硬化剤とを含む樹脂組成物で構成される。この樹脂組成物は、溶剤を含まない。
第一エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。
第二エポキシ樹脂としては、アリル基を有するエポキシ樹脂（たとえば、ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）が好ましい。
第一エポキシ樹脂は樹脂組成物中で５〜５０重量％であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、０．１〜４０重量％であることが好ましい。
シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性（液状）エポキシ樹脂が挙げられ、具体的に下記一般式（１）で示されるシリコーン変性エポキシ樹脂が挙げられる。
【００５０】
【化１】
【００５１】
前記シリコーン変性エポキシ樹脂のシリコーン変性率は、特に限定されないが、前記シリコーン変性樹脂のｍが５以下であることが好ましく、特にｍが１以下であることが好まし
い。
【００５２】
さらに具体的には、前記シリコーン変性エポキシ樹脂は、前記一般式（１）で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のｍが０であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、下記一般式（２）で示されるフェノール類とを加熱反応により合成したものであることが好ましい。これにより、基材や半導体チップへの濡れ性を向上することができる。
【００５３】
【化２】
【００５４】
前記一般式（１）で示されるシリコーン変性液状エポキシ樹脂のｍが０であるシリコーン変性液状エポキシ樹脂と、前記一般式（２）で表されるフェノール類とのモル比（シリコーン変性エポキシ樹脂のエポキシ基モル比／フェノール類の水酸基モル比）は、特に限定されないが、１〜１０であることが好ましく、特に１〜５であることが好ましい。モル比が前記範囲内であると、特に反応物の収率や低揮発性などに優れる。
シリコーン変性エポキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の０．１〜２０重量％であることが好ましい。
【００５５】
さらに、フラックス活性を有する硬化剤は、融点が異なる２種以上使用することが好ましい。
たとえば、第一のフラックス活性硬化剤としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸が好ましい。
また、第二のフラックス活性硬化剤としては、ｏ−フタル酸、トリメリット酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、４−ヒドロキシ（ｏ−フタル酸）、３−ヒドロキシ（ｏ−フタル酸）、テトラヒドロフタル酸、マレイン酸、アルキレン基を含むものとしてはコハク酸、マロン酸、グルタル酸、リンゴ酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、ピメリン酸、１，９−ノナンジカルボン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。これらを単独あるいは複数併用してもかまわない。これらの中でも、セバシン酸が好ましい。
【００５６】
基材１８上に樹脂層１７を設けた後、樹脂層１７上に積層体２を搭載する。積層体２の端子１６２が、樹脂層１７側に位置するように、積層体２を樹脂層１７上に設置する。
その後、一対の挟圧部材４１，４２で積層体２、樹脂層１７、基材１８を積層方向に沿って挟圧しながら、積層体２、樹脂層１７、基材１８を半田層１８１Ａの融点以上に加熱する。このとき、積層体２、樹脂層１７、基材１８を、一対の挟圧部材４１，４２で挟圧するとともに、一対の挟圧部材４１，４２を加熱することで、積層体２、樹脂層１７、基材１８が半田層１８１Ａの融点以上に加熱されることとなる。これにより、端子１８１と端子１６２とが半田接合される。この接合工程では、たとえば、フリップチップボンダーを使用し、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合する。
このようにして、基材１８上には、複数の積層体２が設置され、基材１８と複数の積層体２が半田接合され、構造体３が得られる（図４（Ｃ）参照）。
【００５７】
その後、必要に応じて、構造体３の樹脂層１７を硬化させる。ここでは、前述した図３の装置６を使用して、樹脂層１７の硬化を行なう。硬化の方法は、前述した方法と同様であり、構造体３を流体で加圧しながら、樹脂層１７の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に構造体３を加熱して、樹脂層１７の硬化を行なう。
このようにすることで、樹脂層１７でのボイドの発生を防止できるとともに、発生したボイドを消滅させることができる。
【００５８】
（封止工程）
次に、構造体３の封止を行なう。封止の方法は、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形のいずれであってもよい。
その後、積層体２ごとに、切断して、図４（Ｄ）に示す半導体装置１を複数得ることができる。なお、図４（Ｄ）において、符号１９は、封止材を示し、符号１８Ａはダイシングされた基材１８を示す。また、半導体装置１が複数の積層体２を有する場合には、半導体装置１の単位ごとに切断すればよい。なお、切断には、ダイシングブレード、レーザ、ルーター等を使用することができる。
【００５９】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して半田接合を行うため、従来に比べて、各半導体チップ１０，１２，１４，１６にかかる熱ダメージを低減させることができる。したがって、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士間の半田接合を同時に行っている。そのため、半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行いながら、複数の半導体部品を積層する場合に比べ、半田接合部の金属間化合物の成長に起因するカーケンダルボイドを抑制することができるため、半田接合部の信頼性を向上させることができる。さらに、半田接合部の再溶融による半導体チップの位置ずれを抑制することもできる。
【００６１】
また、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２全体を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士間の半田接合を同時に行っている。そのため、半導体部品同士ごとに半田接合を逐次行いながら、複数の半導体部品を積層する場合に比べ、半田接合時の生産性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、積層体２を得る際に、半導体チップ１０上に、樹脂層付き半導体チップを積層するごとに、加熱しているが、この際の加熱は、樹脂層により半導体チップ同士を接着するための加熱である。したがって、加熱時間は比較的短く、加熱温度も低くてすむため、積層体２を得る工程を実施しても、従来の製造方法に比べ、生産性を向上させることができる。
従来の製造方法においては、半田接合を逐次行うため熱板５２をその都度冷却する必要があり生産性が悪かった。
【００６２】
さらに、本実施形態では、積層体２を挟圧して、半田接合している。
従来は、半導体チップを積層するごとに、挟圧し、半田接合していたため、下層の半導体チップは、複数回、挟圧されることとなり、ダメージをうけやすい。
これに対し、本実施形態では、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６をこの順で積層して積層体２を得た後、積層体２を挟圧して、半田接合を行なっている。半田接合時に、複数回挟圧されてしまうことが防止され、半導体チップ１０，１２，１４、１６へのダメージが低減される。
【００６３】
本実施形態では、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合した後、基材１８と積層体２との半田接合を行なっている。
端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士が半田接合されていない状態の積層体２を基材１８に設置した後、積層体２および基材１８を加熱して、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士、基材１８の端子１８１および端子１６２同士を半田接合する方法も考えられる。
しかしながら、このような方法では、基材１８と、積層体２との線膨張係数差が大きい場合には、線膨張係数差で発生する応力が積層体２に加わり、積層体２中でずれが発生する可能性がある。
これに対し、本実施形態のように、あらかじめ、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合した後、積層体２と基材１８との半田接合を行なうことで、積層体２中でずれが発生してしまうことを防止できる。
【００６４】
また、本実施形態では、あらかじめ、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合している。積層体２は、比較的線膨張係数が高い樹脂層を、比較的線膨張係数が低い半導体チップで挟んだ構造となっているので、半田接合の際、熱が加わってもそりが発生しにくい。これにより、積層体２において、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間にずれが発生してしまうことが防止でき、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、積層体２の端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を半田接合する際に、積層体２を流体により加圧し、加熱している。積層体２が流体で加圧されることで、積層体２の樹脂層１１，１３，１５でボイドが発生してしまうことを防止できる。また、積層体２が流体で加圧されることで、積層体２の樹脂層１１，１３，１５中にあるボイドが加圧されて小さくなる。以上のことから、ボイドにより端子同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。また、樹脂層１１，１３，１５がボイドにより押し出されてしまい、装置５が汚れてしまうことが防止できる。
【００６６】
積層体２を用意する工程において、樹脂層付きの半導体チップを積層する際に、大気圧下で実施すると、たとえば、樹脂層１１と半導体チップ１０との界面に気体が入り、樹脂層１１中にボイドが形成されることとなる。しかしながら、前述したように、半田接合する際に、ボイドを小さくすることができるので、積層体２を用意する工程を真空下等で実施する必要がなく、大気圧下で実施できるので、半導体装置１の製造効率を高めることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
なお、前述したように、従来技術においては、半導体チップ上に半導体チップを積層するたびに、半導体チップ同士を半田接合していた。半田接合の際に、流体による加圧を行なおうとすると、半導体チップ上に他の半導体チップ積層し、その後、半導体チップの積層体を装置５の容器５１内に入れ、半田接合を行う。さらに、装置５から、半導体チップの積層体を取り出し、その後、さらに他の半導体チップを積層するという作業が必要となり、半導体チップの積層体の装置５への出し入れを繰り返すこととなる。したがって、非
常に手間がかかることとなるので、流体により半導体チップを加圧しながら、半田接合することは難しかった。
これに対し、本実施形態では、あらかじめ半導体チップ１０，１２，１４，１６を積層した積層体２を形成し、この積層体２全体を加熱することで、端子１０１、１２１同士、端子１２２、１４１同士、端子１４２、１６１同士を一度に半田接合しているので、流体雰囲気下で加圧しながら半田接合ができる。
【００６８】
本実施形態では、装置５を使用して積層体２の端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合をしている。ここで、積層体２が設置される板材５５は、一対の熱板５２，５３から離間して配置されている。これにより、積層体２には、熱板５２，５３からの熱が加わりにくくなる。そのため、積層体２を装置５内に設置した後、積層体２を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体２の樹脂層１１，１３，１５が軟化し、樹脂層１１，１３，１５中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。
また、熱板５３の温度を、熱板５２よりも低くしておくことで、積層体２を装置５内に設置した後、積層体２を流体により所定の加圧力で加圧するまでの間に、積層体２の樹脂層１１，１３，１５が軟化し、樹脂層１１，１３，１５中のボイドが大きくなってしまうことが防止される。一方で、熱板５２の温度を、熱板５３よりも高くしておくことで、積層体２を挟圧した後、積層体２を所定の温度まで比較的短時間で昇温させることができる。
なお、板材５５が熱板５２に近接して配置されている場合には、熱板５２の温度を、熱板５３の温度よりも低く設定してもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、積層体２を用意する工程で、半導体チップ１０、１２を半硬化の状態の樹脂層１１を介して接着している。同様に、半導体チップ１２，１４を半硬化の状態の樹脂層１３を介して接着し、半導体チップ１４，１６を半硬化の状態の樹脂層１５を介して接着している。このように、半導体チップ同士が接着されているため、積層体２において、半導体チップ同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。
なお、半導体チップ１２，１４を半硬化の状態の樹脂層１３を介して接着する際、および半導体チップ１４，１６を半硬化の状態の樹脂層１５を介して接着する際には、半導体チップ１０，１２，１４に複数回、熱がかかるが、半硬化状態の樹脂層により半導体チップ同士を接着するための加熱であるため、加熱温度も比較的低く設定でき、また、たとえ加熱温度を高くしても加熱時間が比較的短くてすむ。したがって、半導体チップ１０，１２，１４への熱の影響は非常に少ないと考えられる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、積層体２を構成する前段で、半導体チップ１２に樹脂層１１を設けている。同様に、半導体チップ１４に樹脂層１３を設け、半導体チップ１６に樹脂層１５を設けている。半導体チップ１２、１４，１６はいずれもＴＳＶ構造であり、非常に厚みが薄いため、樹脂層１１，１３，１５をそれぞれ設けることで、半導体チップ１２、１４，１６の反り発生を防止し、取り扱い性に優れたものとすることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、基材１８に複数の積層体２を半田接合させた後、封止を行い、その後、切断している。これにより、半導体装置１の生産性を向上させることができる。
【００７２】
（第二実施形態）
図５を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
本実施形態では、前記実施形態と同様、図５（Ａ）に示すように、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して、半導体チップ１２を積層し、加熱する。これにより、半硬化状態の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０と半導体チップ１２とを接着する。
同様にして、半導体チップ１２上に半硬化状態の樹脂層１３を介して、半導体チップ１
４を積層し、半導体チップ１２，１４を接着する。半田層１２１Ａ，１４１Ａは溶融しておらず、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士は半田接合されていない。
【００７３】
その後、図５（Ｂ）に示すように、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付ける。一方で、挟圧部材４４上に、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４から構成される積層体を設置する。
次に、挟圧部材４４，４３を接近させ、樹脂層１５付き半導体チップ１６の樹脂層１５を半導体チップ１４に当接させる。これにより積層体２が構成されるが、ここでは、半導体チップ１６は、樹脂層１５を介して半導体チップ１４に接着していない状態である。
その後、挟圧部材４４，４３内のヒータが昇温を開始する。挟圧部材４４，４３を介して積層体２を半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａの融点以上に加熱するとともに、挟圧部材４４，４３で挟圧して、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士を半田接合する。
ここでは、たとえば、フリップチップボンダーを使用して、半田接合することができる。
なお、本実施形態においても半田接合の際に、第一実施形態と同様に流体で積層体２を加圧しながら、半田接合を実施してもよい。
【００７４】
次に、図５（Ｃ）に示すように、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士が半田接合された積層体２の樹脂層１１，１３，１５を硬化させる。樹脂層１１，１３，１５の硬化は前記実施形態と同様、装置６を使用して実施することができる。
その後の工程は、前記実施形態と同様である。
【００７５】
このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態では、樹脂層１５を介して、半導体チップ１６と半導体チップ１４とを接着する工程を実施していないので、生産性を向上させることができる。
【００７６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、半導体チップ１０は、他の半導体チップと同じ大きさであったが、これに限られるものではない。たとえば、図６に示すように、複数の半導体チップ１０が作りこまれた半導体ウェハ１０Ａ上に樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６からなる構造体を複数配置し、この状態で加熱して、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士の半田接合を行ってもよい。その後、半導体ウェハ１０Ａを切断する。
【００７７】
また、前記各実施形態では、樹脂層１７を基材１８上に形成した後、積層体２を基材１８上に設置していたが、これに限られるものではない。たとえば、樹脂層１７を設けず、基材１８と積層体２とを半田接合し、その後、封止すると同時に、基材１８および積層体２間にアンダーフィルを充填してもよい。この場合には、いわゆるモールドアンダーフィル材を使用し、たとえば、特開２００３−１２７７３号公報、特開２００３−２７７５８５号公報に開示された材料を使用すればよい。
【００７８】
さらに、前記各実施形態では、積層体２を構成し、樹脂層１１，１３，１５を硬化させた後、基材１８と積層体２との半田接合を実施していたが、樹脂層１１，１３，１５が完全に硬化していない状態で、基材１８と積層体２との半田接合を実施してもよい。たとえば、封止を行なう際に、樹脂層１１，１３，１５を完全に硬化させてもよい。
【００７９】
また、前記各実施形態では、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合して、基材１８上に複数の積層体２を設けていたが、これに限られるものではない。たとえば、基材１８上に複数の積層体２をのせ、その後、図２に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合してもよい。より具体的には、基材１８上に樹脂層１１，１３，１５と同様の樹脂層１７を形成する。このとき、樹脂層１７は、基材１８の端子１８１を被覆するように設けられる。その後、樹脂層１７上に積層体２を載せ、半硬化状態の樹脂層１７を介して、基材１８と積層体２とを接着する。たとえば、フリップチップボンダー等を使用して、加熱し、基材１８と積層体２とを接着する。この操作を繰り返し、複数の積層体２を基材１８に接着する。その後、図２に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合する。このようにすることで、製造効率を高めることができる。
【００８０】
さらに、前記各実施形態では、樹脂層１１を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１１付きの半導体チップ１２を半導体チップ１０上に積層していたが、これに限られるものではない。たとえば、図７に示すように、半導体チップ１２および半導体チップ１０それぞれに樹脂層１１Ａ，１１Ｂを設け、樹脂層１１Ａ、１１Ｂにより、樹脂層１１を構成してもよい。
また、樹脂層１１を半導体チップ１０側に設け、樹脂層１３を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１５を半導体チップ１４側に設けてもよい。
【００８１】
また、前記各実施形態では、半導体チップ１０，１２，１４，１６を積層して積層体２を構成したが、これに限られるものではない。たとえば、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、この積層体を切断し、前記各実施形態と同様に第一の接合工程を行い、その後、基材１８上に積層し、第二の接合工程を実施してもよい。また、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、前記各実施形態と同様に、この積層体の第一の接合工程を行い、その後、切断する。そして、個片化された積層体を基材１８上に積層し、第二の接合工程を実施してもよい。
さらに、前記各実施形態では、半導体チップ１０は、ＴＳＶ構造を有しないものとしたが、これに限らず、ＴＳＶ構造の半導体チップとしてもよい。
【００８２】
また、前記各実施形態では、半導体チップを４つ有する半導体装置１を製造したが、これに限られるものではない。半導体チップは、すくなくとも３以上あればよい。
すなわち、前記積層体は、少なくとも第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することで得られるものであり、複数の樹脂層と複数の半導体部品とが交互に積層された構造であればよい。そして、樹脂層を介して対向する各一対の半導体部品が、前記樹脂層を介して対向するとともに当該半導体部品同士を電気的に接続するための接続用端子をそれぞれ備え、対向する前記接続用端子のうち、少なくとも一方の接続用端子が半田層を有する積層体であればよい。
さらに、前記各実施形態では、端子１２１，１４１，１６１、１８１が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａ、１８１Ａを有していたが、これに限られず、端子１２２，１４２，１６２が表面に半田層を有するものであってもよい。また、端子１０１、１２１，１４１，１６１、１８１、端子１２２，１４２，１６２のすべてが表面に半田層を有していてもよい。これらの半田層を溶融させて、半導体チップ１０，１２，１４，１６間、さらには、積層体２と基材１８との間の半田接合を行えばよい。
【００８３】
さらに、第二実施形態では、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付けたが、これに限らず、挟圧部材４３に樹脂層１５付き半導体チップ１６を取り付けなく
てもよい。たとえば、半硬化状態の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０と半導体チップ１２とを接着し、さらに、半硬化状態の樹脂層１３を介して半導体チップ１２と半導体チップ１４とを接着しておく。次に、挟圧部材４４上に、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４から構成される積層体を載せ、その後、この積層体上に樹脂層１５付き半導体チップ１６を載置して、積層体２を構成する。積層体２において、半導体チップ１６は、樹脂層１５を介して半導体チップ１４に接着していない状態となっている。その後、積層体２を挟圧部材４４，４３で挟圧し、さらに、加熱して、半田接合を行なう。このような半田接合は、フリップチップボンダーを使用して実施することができる。
【００８４】
さらに、樹脂層１５付き半導体チップ１６と、樹脂層１３付き半導体チップ１４とを接着させた第一の積層体を構成し、さらに、樹脂層１１付き半導体チップ１２と半導体チップ１０とを接着させた第二の積層体を構成し、第一の積層体を挟圧部材４３にとりつけ、第二の積層体を挟圧部材４４に設置してもよい。
【００８５】
（実施例１）
１．樹脂フィルム（樹脂層）の作製
フェノールノボラック樹脂９ｇ（住友ベークライト製、型番：ＰＲ５５６１７）と、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２６．８ｇ（大日本インキ化学工業製、型番：ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ）と、フェノールフタリン９ｇ（東京化成工業社製）と、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂１４．８ｇ（東都化成社製、型番：ＹＰ−５０）と、２−フェニル−４−メチルイミダゾール０．１ｇ（四国化成工業社製、型番：２Ｐ４ＭＺ）と、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン０．５ｇ（信越化学工業社製、型番：ＫＢＭ−４０３）と、球状シリカフィラー４０ｇ（アドマテックス社製、型番：ＳＣ１０５０、平均粒径０．２５μｍ）を、メチルエチルケトンに溶解・撹拌し、固形分濃度５０重量％の樹脂ワニスを得た。
この樹脂ワニスを、ポリエステルフィルム（東レ株式会社製、型番：ルミラー）に塗布し、１００℃／５ｍｉｎの条件で乾燥し、樹脂厚み２６μｍの樹脂フィルムを得た。
この樹脂フィルムの８０℃における溶融粘度は１，２００Ｐａ・ｓ、１５０℃における溶融粘度は２３０Ｐａ・ｓであった。
【００８６】
２．樹脂フィルム付きシリコンチップの作製
ダイシングフィルムが形成された８インチシリコンウエハーＡを準備する。ここで、シリコンウエハーの厚みは１００μｍｔで、ダイシングフィルムが形成された面側にφ４０μｍ、高さ１０μｍのパッドが形成されており、パッド表面にＮｉ／Ａｕめっきが形成されている。
ダイシングフィルムが形成された面と反対側の面にφ４０μｍ、高さ８μｍの銅バンプが形成されており、その上に厚み６μｍのＳｎ−３．５Ａｇ半田層が形成されている。また、シリコンウエハーの表裏を導通するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）が形成されている。
【００８７】
真空ラミネーター（名機製作所製、型番：ＭＶＬＰ−５００／６００−２Ａ）を用い、９５℃／３０ｓｅｃ／０．８ＭＰａの条件で、半田バンプが形成された面側の８インチシリコンウエハーに実施例１で作成した樹脂フィルムをラミネートした。
次に、ダイシング装置（（株）ディスコ製、型番：ＤＦＤ−６３４０）を用い、以下の条件で（ダイシングフィルム／シリコンウエハー／樹脂フィルム）積層体をダイシングし、チップサイズ１０ｍｍ角、半田バンプ数１０８９（バンプピッチ２００μｍ、エリアアレイ配置）、樹脂フィルム付きシリコンチップＡを得た。
【００８８】
＜ダイシング条件＞
ダイシング速度 ：２０ｍｍ／ｓｅｃ
スピンドル回転数 ：４０，０００ｒｐｍ
刃品番 ：ＺＨ０５−ＳＤ ３５００−Ｎ１−５０ ＢＢ（（株）ディスコ製）
【００８９】
３．積層体の作製：
シリコンチップの片側にφ４０μｍ、高さ１０μｍのパッドが１０８９個（バンプピッチ２００μｍ、エリアアレイ配置）形成されたシリコンチップＢを準備する。シリコンチップＢのパッド表面にＮｉ／Ａｕめっきが形成されており、チップサイズは１０ｍｍ角、チップ厚みは１００μｍである。なお、パッドの反対側の面にはパッドやバンプは形成されていない。
【００９０】
フリップチップボンダー（パナソニック（株）製、型番：ＦＣＢ３）を用いて、シリコンチップの積層を行った。フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、その上にシリコンチップＢを搭載した。次に、１５０℃に設定したボンディングツールに樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢとシリコンチップＡを位置合せし、荷重５Ｎ／２ｓｅｃの条件で積層し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
次に、上記で得られた（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を１００℃に設定した下側ステージに搭載し、１５０℃に設定したボンディングツールに樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５Ｎ／２ｓｅｃの条件で積層し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体（積層体（Ｉ））を得た。
【００９１】
４．積層体の接合
フリップチップボンダーを用いて、積層体（Ｉ）の各層の（半田バンプ／パッド）間の接合を行った。フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、積層体（Ｉ）を搭載した。１５０℃に設定したボンディングツールで、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体（Ｉ）を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、５０Ｎ／１２ｓｅｃで加圧して、各層の（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【００９２】
次に、加圧・加熱装置（（株）協真エンジニアリング製、型番：ＨＰＶ−５０５０ＭＡＨ−Ｄ）を用いて、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１８０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、積層体（ＩＩ）を得た。
【００９３】
５．基板の作製
絶縁材（住友ベークライト（株）製、型番：ＬαＺ４７８５ＴＨ−Ｇ、厚み：２４０μｍ）と、ソルダーレジスト（太陽インキ製造（株）製、型番：ＰＦＲ−８００ ＡＵＳ ＳＲ−１、厚み：２５μｍ）を用い、以下の仕様の基板を得た。
積層体（ＩＩ）の搭載面側に、積層体（ＩＩ）のパッドに対応する、φ４０μｍ、高さ８μｍの銅バンプを形成し、さらにそのバンプ上に、厚み１８μｍのＳｎ−３．５Ａｇの半田層を形成した。基板のサイズは１４ｍｍ×１４ｍｍ×０．３ｍｍｔであった。
【００９４】
６．液状封止樹脂組成物Ａの作製
次に、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１００ｇ（ＤＩＣ（株）製、型番：ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）と、ゲンチジン酸３０ｇ（東京化成工業（株）製）と、球状シリカフィラー
６５ｇ（アドマテックス社製、型番：ＳＯ−２５Ｈ平均粒径０．６μｍ）と、ブタジエン−アクリロニトリルゴム２ｇ（宇部興産（株）製、型番：ＣＴＢＮ１００８ＳＰ）と、２−フェニル−４−メチルイミダゾール０．２ｇ（四国化成工業社製、型番：２Ｐ４ＭＺ）をプラネタリーミキサーと３本ロールで混錬し、積層体（ＩＩ）と基板を接合・樹脂封止するための液状封止樹脂組成物Ａを得た。
【００９５】
７．積層体（ＩＩ）と基板の接合
基板の積層体（ＩＩ）搭載面に液状封止樹脂組成物Ａをディスペンサーで４．３ｇ滴下した。
フリップチップボンダーの下側ステージを６０℃に設定し、液状封止樹脂組成物を塗布した基板を搭載した。２００℃に設定したボンディングツールに積層体（ＩＩ）を吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラで積層体（ＩＩ）と基板とを位置合せし、荷重１５Ｎ／０．５ｓｅｃの条件で積層体（ＩＩ）を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を３２０℃に設定し、１５Ｎ／４ｓｅｃで加圧して、（基板の半田バンプ／積層体（ＩＩ）のパッド）間を半田接合し、積層体（ＩＩ）を搭載した基板を得た。
【００９６】
次に、加圧・加熱装置を用いて、液状封止樹脂組成物Ａを加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１５０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、積層体（ＩＩ）を得た。
【００９７】
８．封止
積層体（ＩＩＩ）を、トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、硬化時間２分、エポキシ樹脂封止材（住友ベークライト製、型番スミコンＥＭＥ−Ｇ７７０）で封止成形し、１７５℃、２時間で後硬化して、半導体装置を得た。
【００９８】
９．半導体装置の評価
得られた半導体装置をエポキシ樹脂で包埋し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間の半田接合は良好であり、また、シリコンチップのクラックが観察されなかった。さらに、（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間の樹脂層に空隙は観察されなかった。
【００９９】
（比較例１）
１．積層体の接合
フリップチップボンダーの下側ステージを１００℃に設定し、その上にシリコンチップＢを搭載した。次に、１５０℃に設定したボンディングツールに実施例１で作製した樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、２８０℃／５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で加圧して、（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１００】
次に、上記で得られた（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を１００℃に設定した下側ステージに搭載し、１５０℃に設定したボンディングツールに実施例１で作製した樹脂フィルム付きシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡと樹脂フィルム付きシリコンチップＡを位置合せし、荷重５０Ｎ／１２ｓｅｃの条件で積層体を加圧し、次いでボンディングツールをパルスヒートで急昇温し、ボンディングツールの温度を２８０℃に設定し、２８０℃／５０Ｎ／１
２ｓｅｃの条件で加圧して、（半田バンプ／パッド）間を半田接合し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１０１】
次に、加圧・加熱装置を用いて、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を加圧硬化した。加圧流体として空気を用い、１８０℃／２ｈｒ／０．８ＭＰａの条件で加圧硬化し、（シリコンチップＢ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ／樹脂フィルム／シリコンチップＡ）積層体を得た。
【０１０２】
比較例１では、２回目の半田接合工程の前段で、ボンディングツールを２８０℃から１５０℃に冷却する必要があるが、その冷却時間は３０ｓであった。よって、比較例１は、実施例１と比較して、一つの積層体を製造するのに３０ｓ多く時間がかかり生産性が低かった。
【０１０３】
（比較例２）
１．液状封止樹脂組成物Ｂの作製
液状エポキシ樹脂（Ａ）として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を１５．９５５重量％およびグリシジルアミン型エポキシ樹脂を１５．９５５重量％、硬化剤（Ｂ）として、芳香族１級アミン型硬化剤を１６．３８３重量％、無機充填剤（Ｃ）として平均粒径０．５μｍ、最大粒径２４μｍの球状シリカを５０．０００重量％、アミノ基を有する液状シリコーン化合物（Ｄ）を０．０１６重量％、シランカップリング剤としてエポキシシランカップリング剤を１．５９６重量％、着色剤を０．０９５重量％、配合し、プラネタリーミキサーと３本ロールを用いて混合し、真空脱泡処理することにより液状封止樹脂組成物Ｂを得た。
【０１０４】
２． シリコンチップの作製
ダイシングフィルムが形成された８インチシリコンウエハーＡをダイシングして、チップサイズ１０ｍｍ角のシリコンチップＡを得た。
【０１０５】
３．積層体の接合
シリコンチップＢのパッド形成面にフラックスを塗布し、フリップチップボンダーの下側ステージに搭載した。ボンディングツールにシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＢとシリコンチップＡを位置合せして、仮積層体を得た。仮積層体をリフロー炉で半田の融点以上に加熱し、半田接合させた。
得られた（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）積層体のシリコンチップＡのパッド形成面にフラックスを塗布し、フリップチップボンダーの下側ステージに搭載した。ボンディングツールにシリコンチップＡを吸着し、フリップチップボンダーの上下カメラでシリコンチップＡとシリコンチップＡを位置合せして、仮積層体を得た。仮積層体をリフロー炉で半田の融点以上に加熱し半田接合させ、さらに、フラックス除去洗浄を行い、積層体を得た。
【０１０６】
４．シリコンチップ間の封止
上記の積層体を１１０℃の熱板上で加熱し、積層体の１辺に液状封止樹脂組成物Ｂをディスペンスし、（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコンチップＡ）間を充填させ、液状封止樹脂組成物Ｂを１５０℃のオーブンで１２０分間加熱硬化させた。
【０１０７】
５．積層体の評価
得られた積層体をエポキシ樹脂で包埋し、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果（シリコンチップＢ／シリコンチップＡ）間、（シリコンチップＡ／シリコ
ンチップＡ）間に多数の空隙が観察された。
【０１０８】
以上の結果から明らかなように、本発明の半導体装置の製造方法で得られた半導体装置は、半田の融点以上の熱処理を１回実施することで、各半導体部品間の半田接合が一括して行えるため、生産性に優れていた。また、積層体の半導体部品にクラックは観察されず、信頼性に優れていた。一方、比較例１では、３個の半導体部品を半田接合するために、半田の融点以上の熱処理を２回実施する必要があり、生産性が劣る。また、比較例２では、半導体部品間を接合した後に、樹脂封止するため、半導体部品間に多数の空隙が観察された。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 半導体装置
２ 積層体
３ 構造体
５ 装置
６ 装置
１０ 半導体チップ
１０Ａ 半導体ウェハ
１１ 樹脂層
１１Ａ，１１Ｂ 樹脂層
１２ 半導体チップ
１３ 樹脂層
１４ 半導体チップ
１５ 樹脂層
１６ 半導体チップ
１７ 樹脂層
１８ 基材
１８Ａ 基材
１９ 封止材
４１，４２ 挟圧部材
４３ 挟圧部材
４４ 挟圧部材
５１ 容器
５２ 熱板
５３ 熱板
５４ ピン
５５ 板材
１０１ 端子
１２０ 基板
１２１ 端子
１２１Ａ 半田層
１２２ 端子
１２３ ビア
１４０ 基板
１４１ 端子
１４１Ａ 半田層
１４２ 端子
１４３ ビア
１６０ 基板
１６１ 端子
１６１Ａ 半田層
１６２ 端子
１６３ ビア
１８１ 端子
１８１Ａ 半田層
５１１ 配管
９００Ａ 接続用バンプ
９００ 半導体装置
９０１ インターポーザ
９０２ フィルム状接着剤
９０３ 半導体チップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することにより得られ、前記第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子、前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有するとともに、前記第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子、前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有する積層体を、前記半田層の融点以上に加熱して、第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子および第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子間、第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子および第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子間を半田接合する第一の接合工程と、
半田接合した前記積層体を、基材上に設置する工程と、
前記積層体と前記基材とを接合する第二の接合工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子が形成された面および前記第一半導体部品の前記第二半導体部品接続用端子が設けられた面のうち、少なくともいずれか一方の面上に前記第一樹脂層を構成する樹脂層を設け、
前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子が形成された面および前記第二半導体部品の前記第三半導体部品接続用端子が設けられた面のうち、少なくともいずれか一方の面上に、前記第二樹脂層を構成する樹脂層を設ける半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
前記第二半導体部品上に、第二樹脂層、前記第三半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第二樹脂層を介して第二半導体部品および第三半導体部品を接着し、
前記第一の接合工程では、前記第一半導体部品および前記第二半導体部品が前記第一樹脂層を介して接着され、かつ、前記第二半導体部品および前記第三半導体部品が前記第二樹脂層を介して接着された前記積層体を加熱して半田接合を行なう半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
前記第二半導体部品上に、第二樹脂層、前記第三半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第二樹脂層を介して第二半導体部品および第三半導体部品を接着し、
前記第一の接合工程では、前記第一半導体部品および前記第二半導体部品が前記第一樹脂層を介して接着され、かつ、前記第二半導体部品および前記第三半導体部品が前記第二樹脂層を介して接着された前記積層体を加熱して半田接合を行なうとともに、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
第一の接合工程では、一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の上方に、前記第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品を載置した後、
前記第二半導体部品上に前記第二樹脂層を介して前記第三半導体部品を設置して前記積層体を構成するとともに、他方の挟圧部材と前記一方の挟圧部材とで前記積層体を挟圧し、加熱して、半田接合を行う半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
第一の接合工程では、一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の上方に、前記第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品を載置した後、
前記第二半導体部品上に前記第二樹脂層を介して前記第三半導体部品を設置して前記積層体を構成するとともに、他方の挟圧部材と前記一方の挟圧部材とで前記積層体を挟圧し、加熱して、半田接合を行うとともに、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一の接合工程では、流体により前記積層体を加圧しながら加熱を行い、半田接合を行う半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
対向配置された一対の挟圧部材と、
一対の挟圧部材間に配置され、前記積層体が設置される設置部とを備える装置を用意し、
前記第一の接合工程では、
前記一対の挟圧部材を加熱しておき、前記一対の挟圧部材に対し離間した状態の前記設置部上に前記積層体を配置する工程と、
前記一対の挟圧部材で、前記積層体および前記設置部を挟圧し、加熱して半田接合を行う工程とを実施する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の温度は、他方の挟圧部材の温度よりも低い半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層および前記第二樹脂層は熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程と、前記第二の接合工程との間において、
前記積層体を流体により加圧しながら、加熱して、前記第一樹脂層、前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層体は、少なくとも前記第一半導体部品、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品、前記第二樹脂層、前記第三半導体部品を含み、樹脂層と半導体部品とが交互に積層された構造であるとともに、最外層が半導体部品で構成され、
最外層の半導体部品は、前記基材に接続される基材接続用端子を有し、前記基材は、前記最外層の半導体部品に接続される積層体接続用端子を有し、前記基材接続用端子および前記積層体接続用端子のうち、少なくともいずれか一方は半田層を有し、
前記第二の接合工程では、前記基材接続用端子および前記積層体接続用端子が前記半田接合される半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の接合工程において、前記基材に対して複数の前記積層体を半田接合し、
前記第二の接合工程の後段で、前記積層体ごとに、基材を切断する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二半導体部品は、基板と、前記基板を貫通するとともに、前記第一半導体部品接続用端子および前記第三半導体部品接続用端子に接続される貫通ビアとを備えるＴＳＶ構造の半導体チップであり、
前記第三半導体部品は、ＴＳＶ構造の半導体チップであり、基板と、前記基板を貫通する貫通ビアを備え、この貫通ビアは、前記第二半導体部品接続用端子と、前記基板表面のうち前記第二半導体部品接続用端子が設けられた側の表面と反対側の表面に設けられた端子とに接続される半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品、第二樹脂層、第三半導体部品を積層することにより得られ、前記第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子、前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有するとともに、前記第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子、前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子の少なくともいずれか一方が半田層を有する積層体を、前記半田層の融点以上に加熱して、第一半導体部品の第二半導体部品接続用端子および第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子間、第二半導体部品の第三半導体部品接続用端子および第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子間を半田接合する第一の接合工程と、
半田接合した前記積層体を、基材上に設置する工程と、
前記積層体と前記基材とを接合する第二の接合工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第二半導体部品の第一半導体部品接続用端子が形成された面および前記第一半導体部品の前記第二半導体部品接続用端子が設けられた面のうち、少なくともいずれか一方の面上に前記第一樹脂層を構成する樹脂層を設け、
前記第三半導体部品の第二半導体部品接続用端子が形成された面および前記第二半導体部品の前記第三半導体部品接続用端子が設けられた面のうち、少なくともいずれか一方の面上に、前記第二樹脂層を構成する樹脂層を設ける半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
前記第二半導体部品上に、第二樹脂層、前記第三半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第二樹脂層を介して第二半導体部品および第三半導体部品を接着し、
前記第一の接合工程では、前記第一半導体部品および前記第二半導体部品が前記第一樹脂層を介して接着され、かつ、前記第二半導体部品および前記第三半導体部品が前記第二樹脂層を介して接着された前記積層体を加熱して半田接合を行なう半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
前記第二半導体部品上に、第二樹脂層、前記第三半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第二樹脂層を介して第二半導体部品および第三半導体部品を接着し、
前記第一の接合工程では、前記第一半導体部品および前記第二半導体部品が前記第一樹脂層を介して接着され、かつ、前記第二半導体部品および前記第三半導体部品が前記第二樹脂層を介して接着された前記積層体を加熱して半田接合を行なうとともに、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
第一の接合工程では、一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の上方に、前記第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品を載置した後、
前記第二半導体部品上に前記第二樹脂層を介して前記第三半導体部品を設置して前記積層体を構成するとともに、他方の挟圧部材と前記一方の挟圧部材とで前記積層体を挟圧し、加熱して、半田接合を行う半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層は、それぞれ熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程の前段で、
前記第一半導体部品上に、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品の順で積層した後、加熱して、半硬化状態の前記第一樹脂層を介して前記第一半導体部品および前記第二半導体部品を接着し、
第一の接合工程では、一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の上方に、前記第一半導体部品、第一樹脂層、第二半導体部品を載置した後、
前記第二半導体部品上に前記第二樹脂層を介して前記第三半導体部品を設置して前記積層体を構成するとともに、他方の挟圧部材と前記一方の挟圧部材とで前記積層体を挟圧し、加熱して、半田接合を行うとともに、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一の接合工程では、流体により前記積層体を加圧しながら加熱を行い、半田接合を行う半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
対向配置された一対の挟圧部材と、
一対の挟圧部材間に配置され、前記積層体が設置される設置部とを備える装置を用意し、
前記第一の接合工程では、
前記一対の挟圧部材を加熱しておき、前記一対の挟圧部材に対し離間した状態の前記設置部上に前記積層体を配置する工程と、
前記一対の挟圧部材で、前記積層体および前記設置部を挟圧し、加熱して半田接合を行う工程とを実施する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材の温度は、他方の挟圧部材の温度よりも低い半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第一樹脂層および前記第二樹脂層は熱硬化性樹脂を含み、
前記第一の接合工程と、前記第二の接合工程との間において、
前記積層体を流体により加圧しながら、加熱して、前記第一樹脂層、前記第二樹脂層の硬化を進める半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層体は、少なくとも前記第一半導体部品、前記第一樹脂層、前記第二半導体部品、前記第二樹脂層、前記第三半導体部品を含み、樹脂層と半導体部品とが交互に積層された構造であるとともに、最外層が半導体部品で構成され、
最外層の半導体部品は、前記基材に接続される基材接続用端子を有し、前記基材は、前記最外層の半導体部品に接続される積層体接続用端子を有し、前記基材接続用端子および前記積層体接続用端子のうち、少なくともいずれか一方は半田層を有し、
前記第二の接合工程では、前記基材接続用端子および前記積層体接続用端子が前記半田接合される半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の接合工程において、前記基材に対して複数の前記積層体を半田接合し、
前記第二の接合工程の後段で、前記積層体ごとに、基材を切断する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二半導体部品は、基板と、前記基板を貫通するとともに、前記第一半導体部品接続用端子および前記第三半導体部品接続用端子に接続される貫通ビアとを備えるＴＳＶ構造の半導体チップであり、
前記第三半導体部品は、ＴＳＶ構造の半導体チップであり、基板と、前記基板を貫通する貫通ビアを備え、この貫通ビアは、前記第二半導体部品接続用端子と、前記基板表面のうち前記第二半導体部品接続用端子が設けられた側の表面と反対側の表面に設けられた端子とに接続される半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３３９５２（Ｐ２０１３−３３９５２Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４５８４０（Ｐ２０１２−１４５８４０）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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