JP2014127477A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を高め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】積層体２を加熱して樹脂層１１，１３，１５を熱硬化させる。この熱硬化工程における熱硬化後の積層体２の各樹脂層１１，１３，１５のガラス転移点Ｔｇ以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２（ｐｐｍ／℃）とし、熱硬化工程における熱硬化後の積層体２の各樹脂層１１，１３，１５のガラス転移点Ｔｇにおける弾性率をＥ'（Ｐａ）とした場合、Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）≦２．７×１０^７（Ｐａ）を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

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や、半導体素子を基板上に積層した半導体装置が使用されている（たとえば、特許文献１）。
このような半導体装置においては、半導体素子同士の接続部分、あるいは、半導体素子と基板との接続部分を封止する樹脂層（接着剤組成物）が使用されている。
この接着剤組成物は、熱硬化性であり、特許文献１においては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、硬化剤及びカルボン酸等を含んでいる。

特開２０１１−２９３９２号公報

このような半導体装置において、半導体素子にクラックが発生することが懸念されている。

本発明者らが検討した結果、半導体素子に発生するクラックの原因としては、以下のことを見出した。
半導体素子同士の接続部分を取り囲む樹脂層に応力が存在しており、この応力が半導体素子に作用してクラックを発生させていると考えられる。
そして、この樹脂層に存在する応力は、樹脂層を熱硬化する工程において発生すると考えられる。熱硬化する工程では、熱硬化後の樹脂層を熱硬化温度から、ガラス転移点まで低下させる。この温度変化により、樹脂層に応力が発生し、この応力が、半導体素子のクラックの発生と大きく関連していることがわかった。そして、特定の条件を満たすことで、半導体素子のクラックの発生が抑制できることを見出したのである。

すなわち、本発明によれば、
電子部品、熱硬化性の第一樹脂層、第一半導体素子、熱硬化性の第二樹脂層、第二半導体素子がこの順で積層された半導体装置の製造方法であって、
前記第一半導体素子の接続用端子と、前記電子部品の接続用端子とを当接させるとともに、前記第一半導体素子および前記電子部品間に、互いに当接した前記接続用端子の周囲を取り囲むように前記第一樹脂層を配置し、
前記第一半導体素子の他の接続用端子と前記第二半導体素子の接続用端子とを当接させるとともに、
前記第一半導体素子および前記第二半導体素子間に、互いに当接した前記他の接続用端子および前記接続用端子の周囲を取り囲む第二樹脂層を配置することで積層体を構成する工程と、
前記積層体を加熱して、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる工程とを含み、
積層体を加熱して前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる前記工程では、
当該熱硬化後の前記積層体の前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を超える熱硬化温度Ｔｃ（℃）で、積層体の前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化した後、熱硬化温度Ｔｃ（℃）から前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を下回る温度まで、前記第一樹脂層および第二樹脂層を冷却し、
前記熱硬化後の積層体の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１（ｐｐｍ／℃）とし、
前記熱硬化後の積層体の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１における弾性率をＥ'_１（Ｐａ）とした場合、
Ｅ'_１×α_２−１×（Ｔｃ−Ｔｇ_１）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
であり、
前記熱硬化後の積層体の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−２（ｐｐｍ／℃）とし、
前記熱硬化後の積層体の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２における弾性率をＥ'_２（Ｐａ）とした場合、
Ｅ'_２×α_２−２×（Ｔｃ−Ｔｇ_２）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
である半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、半導体装置におけるクラックの発生を抑制して、半導体装置の生産性を高めることができる半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。 積層体を加熱する装置を示す図である。 半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。 本発明の変形例を示す工程断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
はじめに、図１を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、電子部品（たとえば、半導体チップ１０）、熱硬化性の第一樹脂層（たとえば、樹脂層１１）、第一半導体素子（たとえば、半導体チップ１２）、熱硬化性の第二樹脂層（たとえば、樹脂層１３）、第二半導体素子（たとえば、半導体チップ１４）がこの順で積層された半導体装置の製造方法である。
この製造方法は、第一半導体素子の接続用端子と、前記電子部品の接続用端子とを当接させるとともに、前記第一半導体素子および前記電子部品間に、互いに当接した前記接続用端子の周囲を取り囲むように前記第一樹脂層を配置し、
前記第一半導体素子の他の接続用端子と前記第二半導体素子の接続用端子とを当接させるとともに、
前記第一半導体素子および前記第二半導体素子間に、互いに当接した前記他の接続用端子および前記接続用端子の周囲を取り囲む第二樹脂層を配置することで積層体２を構成する工程と、
前記積層体２を加熱して、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる工程とを含む。
積層体２を加熱して前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる前記工程では、
当該熱硬化後の前記積層体２の前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を超える熱硬化温度Ｔｃ（℃）で、前記積層体２の前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化した後、熱硬化温度Ｔｃ（℃）から前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を下回る温度まで、前記第一樹脂層および第二樹脂層を冷却する。
そして、前記熱硬化後の前記積層体２の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１（ｐｐｍ／℃）とし、
前記熱硬化後の前記積層体２の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１における弾性率をＥ'_１（Ｐａ）とした場合、
Ｅ'_１×α_２−１×（Ｔｃ−Ｔｇ_１）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
であり、
前記熱硬化後の前記積層体２の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−２（ｐｐｍ／℃）とし、
前記熱硬化後の前記積層体２の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２における弾性率をＥ'_２（Ｐａ）とした場合、
Ｅ'_２×α_２−２×（Ｔｃ−Ｔｇ_２）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
となる。

次に、図１〜図３を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法の一実施形態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、基板と、基板表面に設けられた端子（半導体チップ１２への接続用の端子）１０１とを備える。基板には、内部回路等が作りこまれている。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の厚みとしては特に限定されないが、例えば、５０〜７５０μｍとすることができる。
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。

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（たとえば、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には、内部回路等が作りこまれており、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。

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。

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。

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）参照）。
半導体チップ１４は、基板（半導体基板、たとえば、シリコン基板）と、基板１４０を貫通するビア１４３とを有するＴＳＶ構造の半導体素子である。基板には、内部回路等が作りこまれており、基板の一方の表面には、端子１４１が設けられ、他方の表面には、端子１４２が設けられている。端子１４１および端子１４２は、ビア１４３で接続されている。
半導体チップ１６は、基板（半導体基板、たとえば、シリコン基板）と、基板１６０を貫通するビア１６３とを有するＴＳＶ構造の半導体素子である。基板には、内部回路等が作りこまれており、基板の一方の表面には、端子１６１が設けられ、他方の表面には、端子１６２が設けられている。端子１６１および端子１６２は、ビア１６３で接続されている。

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。

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。

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、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上である。また、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは、１００μｍ以下、さらに好ましくは、５０μｍ以下であり、非常に薄いものとなっている。
さらに、本実施形態では、半導体チップ１０、１２、１４、１６としては、たとえば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等のメモリチップやロジックチップ、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＭＥＭＳチップ等があげられ、半導体チップ１０、１２、１４、１６としてはこれらのなかから選択できる。
ここで、図示しないが、半導体チップ１２、１４、１６の各基板の周縁部には、内部回路領域を囲むダイシングラインが枠状に残っている。半導体素子は、複数の半導体素子が一体化されたウェハをダイシングラインに沿って切断することで、得られるが、各半導体素子の基板には、ダイシングラインが残ることとなる。本実施形態では、各基板のダイシングラインで囲まれた領域の大きさ形状は等しい。
また、半導体チップ１２、１４、１６は、同一の機能を有する半導体素子としてもよく、また、異なる機能を有する半導体素子としてもよい。たとえば、半導体素子１２、１４、１６の内部回路は同一のレイアウトであってもよく、異なるレイアウトであってもよい。

次に、樹脂層１１，１３，１５について説明する。
各半導体チップに設けられた各樹脂層１１，１３，１５の厚みは、たとえば、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。また、１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以下である。上記下限値以上とすることで、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、上記上限値以下とすることで、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、上記上限値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。

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。
ここで、樹脂層１１，１３，１５は、いずれもおなじ樹脂組成物で構成されていてもよく、異なる樹脂組成物で構成されていてもよい。
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、１０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２５質量％以上である。また、７０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは６０質量％以下である。

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。
ただし、フラックス活性化合物として、カルボキシル基を有する化合物、フェノール性水酸基を有する化合物の少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。また、双方を含んでいてもよい。また、フラックス活性化合物は、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の両方を備える化合物であってもよい。

樹脂層１１，１３，１５中のフラックス活性化合物の配合量は、１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは３質量％以上である。また、３０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下である。

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。

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。

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。

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。

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−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＯＯＨ （Ｉ）
（式（Ｉ）中、ｎは、０以上２０以下の整数を表す。）

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。

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。

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−（ＣＨ_２）_３−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_４−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_５−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_８−ＣＯＯＨ）及びｎ＝１０のＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_１０−ＣＯＯＨ等が挙げられる。

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。

以上説明したフラックス活性化合物は、１種単独又は２種以上を組み合わせでもよい。
上述したようなカルボキシル基又はフェノール性水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール性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。

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。

また、樹脂層中、フラックス活性硬化剤の配合量は、１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは３質量％以上である。また、３０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下である。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、いずれか１種以上を使用できる。
無機充填材は、樹脂層中、２０質量％以上であることが好ましく、さらに好ましくは２５質量％以上であり、特に好ましくは３０質量％以上である。また、８０質量％以下であることが好ましく、さらに好ましくは７０質量％以下であり、特に好ましくは６０質量％以下である。無機充填材の含有量を上記下限値以上とすることで、樹脂層の線膨張係数を小さくすることができる。一方で、無機充填材の含有量を上記上限値以下とすることで、樹脂層の成形性を良好なものとすることができる。
また、無機充填材は、平均粒径が０．５μｍ以下であることが好ましい。無機充填材の平均粒径を０．５μｍ以下とすることで、端子間に無機充填材が挟まってしまうことがあったとしても、端子間の導通を確保することができる。詳しくは後述するが、端子同士を半田接合する際に、端子間には樹脂層が介在しており、この樹脂層に端子が食い込み、樹脂層を端子間から排除して、端子同士が半田接合する。この工程において、無機充填材が端子間に挟まってしまうことがあるが、無機充填材の平均粒径を０．５μｍ以下とすることで端子間の導通を確保することができ、接続信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

さらに、樹脂層は、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、樹脂層を容易にフィルム状とすることができ、効率的に接続性および絶縁信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等が挙げられる。これらのうち、いずれか１種以上を使用することができる。

これらの中でも、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂が好ましい。（メタ）アクリル系樹脂またはフェノキシ樹脂を適用することにより、樹脂層のフィルム形成性と支持体および被着体に対する密着性を両立することができる。熱可塑性樹脂は、１種単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

なお、熱可塑性樹脂において、（メタ）アクリル系樹脂とは、（メタ）アクリル酸及びその誘導体の重合体、あるいは（メタ）アクリル酸及びその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、（メタ）アクリル酸などと表記するときは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。

熱可塑性樹脂として用いられるアクリル系樹脂としては、具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−２−エチルヘキシル等のポリアクリル酸エステル；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル；ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体等が挙げられる。これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。
これらの中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体のいずれかが好ましい。

なお、上記アクリル系樹脂として、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基等の官能基を有する単量体を共重合させてなる（メタ）アクリル系樹脂を用いることにより、フィルム状の樹脂層の支持体および被着体への密着性、および熱硬化性樹脂等との相溶性を向上させることができる。

上記アクリル系樹脂の重量平均分子量は、例えば１０００以上、１００万以下であることが好ましく、さらに好ましくは３０００以上、９０万以下である。
上記アクリル系樹脂の重量平均分子量が上記範囲内にあることにより、樹脂層の成膜性をさらに向上させることができるとともに、硬化時の流動性を確保することができる。

また、熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂を用いる場合、その数平均分子量は５０００以上、２００００以下であることが好ましい。
上記フェノキシ樹脂の数平均分子量が上記範囲内にあることにより、樹脂層の流動性を抑制し、フィルム状の樹脂層の厚みを均一なものとすることができる。

フェノキシ樹脂の骨格は、特に限定されるものではないが、例えば、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニル骨格タイプ、ビフェノール骨格タイプ等が挙げられる。

樹脂層において、該樹脂層全体に対する熱可塑性樹脂の含有量としては特に限定されないが、０．１質量％以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．２質量％以上である。また、２０質量％以下であることが好ましく、さらに好ましくは１０質量％以下である。
熱可塑性樹脂の含有量を上記範囲内とすることにより、フィルム状の樹脂層の成膜性低下を抑制しつつ、硬化後のフィルム状の樹脂層における弾性率の増加を抑制することができる。その結果、フィルム状の樹脂層と支持体および被着体の密着性をさらに向上させることができる。更に、フィルム状の樹脂層の溶融粘度の増加を抑制することができる。

（積層体を構成する工程）
次に、図１（Ａ）〜（Ｄ）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を形成する。
まず、図１（Ａ）に示すように、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。
なお、樹脂層が半硬化の状態（Ｂステージ）であるとは、樹脂層の上下の電子部品や半導体素子を固定できる程度の硬さを有する状態であって、さらに硬化反応を進める余地がある状態をいう。このような半硬化の状態は、特に限定されないが、例えば樹脂層の反応率を測定することによって確認することができる。具体的には、未硬化の樹脂層と、硬化後の樹脂層とをＤＳＣ（示差走査熱量計）で測定し、ＤＳＣの測定結果から算出される反応率が０％を超え、６０％以下の状態であり、さらには、０．５％以上５５％以下、さらに好ましくは１％以上５０％以下の状態となっていることが好ましい。

次に、図１（Ｂ）に示すように、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。
以上の工程においては、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同士においても、同様である。

図１（Ｃ）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。

この際、端子１０１と端子１２１の半田層１２１Ａ間に樹脂層１１が介在している場合には、介在している樹脂層１１に端子１０１、端子１２１の半田層１２１Ａが食い込み、端子１０１、端子１２１の半田層１２１Ａ間の樹脂層１１が排除されて、端子１０１，端子１２１の半田層１２１Ａが接触し、その後半田接合することとなる。
端子１２２，端子１４１の半田層１４１Ａ間、端子１４２，端子１６１の半田層１６１Ａ間においても同様である。
すなわち、端子１２２，端子１４１の半田層１４１Ａ間に樹脂層１３が介在している場合には、介在している樹脂層１３に端子１２２，端子１４１の半田層１４１Ａが食い込み、端子１２２，端子１４１の半田層１４１Ａ間の樹脂層１３が排除されて、端子１２２，端子１４１の半田層１４１Ａが接触し、その後半田接合することとなる。
また、端子１４２，端子１６１の半田層１６１Ａ間に樹脂層１５が介在している場合には、介在している樹脂層１５に端子１４２，端子１６１の半田層１６１Ａが食い込み、端子１４２，端子１６１の半田層１６１Ａ間の樹脂層１５が排除されて、端子１４２，端子１６１の半田層１６１Ａが接触し、その後半田接合することとなる。

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。
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。
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、半田層１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａを介して接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態である。

以上のようにして得られた積層体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。
また、以上の工程により積層体２が形成されるが、積層体２において、樹脂層１１，１３，１５は完全硬化せずに、半硬化の状態となっている。

（熱硬化工程）
次に、図２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（熱硬化工程）。この熱硬化工程を経ることで、各樹脂層１１，１３，１５の硬化は大きく進行する。半導体装置の製造工程において、樹脂層が加熱される工程は複数存在するが、この熱硬化工程にて、樹脂層１１，１３，１５の硬化は最も大きく進行し、半硬化であった樹脂層１１，１３，１５は、Ｃステージ（完全硬化）となる。
前述した半田接合工程後この熱硬化工程前（熱硬化工程直前）における樹脂層１１の反応率（％：以下同じ）をＲｂ_１１、この熱硬化工程直後の樹脂層１１の反応率をＲａ_１１とした場合、Ｒａ_１１−Ｒｂ_１１は、６０％以上、好ましくは８５％以上となる。
同様に、半田接合工程後、この熱硬化工程前における樹脂層１３の反応率をＲｂ_１３、この熱硬化工程直後の樹脂層１３の反応率をＲａ_１３とした場合、Ｒａ_１３−Ｒｂ_１３は、６０％以上、好ましくは８５％以上となる。
さらに、半田接合工程後、この熱硬化工程前における樹脂層１５の反応率をＲｂ_１５、この熱硬化工程直後の樹脂層１５の反応率をＲａ_１５とした場合、Ｒａ_１５−Ｒｂ_１５は、６０％以上、好ましくは８５％以上となる。
ここで、熱硬化工程直後とは、熱硬化工程終了後、後段の工程を実施していない状態であり、熱硬化工程終了後から樹脂層の反応率が変化するような加熱工程が加えられていない状態をいう。

樹脂層１１，１３，１５の硬化は、たとえば、図２に示す装置６を使用して行なうことができる。
はじめに、装置６は、容器６１と、容器６１内に流体を供給する配管６１１とを備える。
容器６１は、圧力容器であり、容器６１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、銅等のいずれかの金属があげられる。
配管６１１からは、積層体２を加圧するための流体が供給される。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）等のいずれかがあげられる。
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０．５ＭＰａ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。
積層体２を加熱加圧する際には、配管６１１から加熱した流体を導入し、積層体２を加熱加圧してもよく、また、配管６１１から流体を容器６１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器６１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６１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。この熱硬化工程直後の、積層体２の樹脂層１１のガラス転移点Ｔｇ_１１（℃）、樹脂層１３のガラス転移点Ｔｇ_１３（℃）_、樹脂層１５のガラス転移点Ｔｇ_１５（℃）を超える熱硬化温度Ｔｃで、前記積層体２の各樹脂層１１，１３，１５を熱硬化する。
Ｔｇ_１１、Ｔｇ_１３、Ｔｇ_１５は、それぞれＴｃ−Ｔｇ≧５℃（数式（１））を満たすことが好ましい。数式（１）において、Ｔｇは、Ｔｇ_１１、Ｔｇ_１３、Ｔｇ_１５のいずれかである。このようにすることで、樹脂層をＣステージ化（完全硬化）できるという効果を奏することができる。
なかでも、Ｔｃ−Ｔｇは、１５℃以上であることが好ましい。また、硬化後の熱収縮抑制の観点から、Ｔｃ−Ｔｇは１００℃以下であることが好ましい。
たとえば、Ｔｇ_１１、Ｔｇ_１３、Ｔｇ_１５が、１００℃〜１６０℃である場合には、Ｔｃは、１１５℃〜２６０℃とする。なお、Ｔｇ_１１、Ｔｇ_１３、Ｔｇ_１５は、８０℃以上、１８０℃以下であることがより好ましい。

温度Ｔｃで、たとえば、１時間、積層体２を加熱する。積層体２が温度Ｔｃで加熱されている間は、流体により加圧されている。
その後、流体を容器６１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６１から取り出す。これにより、流体による加圧が解除された積層体２は、Ｔｃから、各樹脂層のガラス転移温度を経て、室温まで冷却されることとなる。

ここで、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１１のガラス転移点（Ｔｇ_１１）以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１１（ｐｐｍ／℃）とし、ガラス転移点Ｔｇ_１１における弾性率をＥ'_１１（Ｐａ）とする。
同様に、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１３のガラス転移点（Ｔｇ_１３）以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１３（ｐｐｍ／℃）とし、ガラス転移点Ｔｇ_１３における弾性率をＥ'_１３（Ｐａ）とする。
さらに、同様に、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１５のガラス転移点（Ｔｇ_１５）以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１５（ｐｐｍ／℃）とし、ガラス転移点Ｔｇ_１５における弾性率をＥ'_１５（Ｐａ）とする。
そして、各樹脂層１１，１３、１５において、
Ｅ'（Ｐａ）×α_２（ｐｐｍ／℃）×（Ｔｃ−Ｔｇ）（℃）≦２．７×１０^７（Ｐａ）（数式（２））
を満たすように、各樹脂層１１，１３，１５の樹脂を選択するとともに、Ｔｃを設定する。
ここで、Ｅ'＝Ｅ'_１１の場合には、Ｔｇ＝Ｔｇ_１１、α_２＝α_２−１１である。また、Ｅ'＝Ｅ'_１３の場合には、Ｔｇ＝Ｔｇ_１３、α_２＝α_２−１３である。さらに、Ｅ'＝Ｅ'_１５の場合には、Ｔｇ＝Ｔｇ_１５、α_２＝α_２−１５である。

Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）は、２．７×１０^７Ｐａ以下であればよいが、２．５×１０^７Ｐａ以下であることがさらに好ましい。
また、Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）は、５．０×１０^５Ｐａ以上であることが好ましい。なかでも、Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）は、５．０×１０^６Ｐａ以上であることが好ましい。
Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）を、上記下限値以上とすることで、樹脂層を介した電子部品と半導体素子、あるいは、樹脂層を介した半導体素子間の密着力を向上させることができる。
α_２、すなわち、α_２−１１、α_２−１３、α_２−１５はいずれも、３０ｐｐｍ／℃以上であることが好ましく、なかでも、８０ｐｐｍ／℃以上であることが特に好ましい。また、３００ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、なかでも、２５０ｐｐｍ／℃以下であることが特に好ましい。
α_２が上記下限値以上である樹脂層は、半田接合時に充分な流動性を有するため、流動性低下による樹脂層内部における未充填部の発生を抑制することができる。
一方で、α_２を上記上限値以下とすることで、樹脂層内に発生する応力を抑制できる。
さらには、Ｅ'、すなわち、Ｅ'_１１、Ｅ'_１３、Ｅ'_１５はいずれも、１．０×１０^８Ｐａ以上であることが好ましく、なかでも、８．０×１０^８Ｐａ以上であることが特に好ましい。また、１．０×１０^１０Ｐａ以下であることが好ましく、なかでも、５．０×１０^９Ｐａ以下であることが特に好ましい。
Ｅ'を上記下限値以上とすることで、接合された端子を樹脂層で保護することができる。一方で、Ｅ'を上記上限値以下とすることで、樹脂層内に発生する応力を抑制できる。

なお、装置６の容器６１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１（Ｄ）、図３（Ａ））。
ここで、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１１の２５℃以上ガラス転移点（Ｔｇ_１１）以下の平均線膨張係数をα_１−１１（ｐｐｍ／℃）とする。
同様に、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１３の２５℃以上ガラス転移点（Ｔｇ_１３）以下の平均線膨張係数をα_１−１３（ｐｐｍ／℃）とする。
さらに、熱硬化工程直後の積層体２の樹脂層１５の２５℃以上ガラス転移点（Ｔｇ_１５）以下の平均線膨張係数をα_１−１５（ｐｐｍ／℃）とする。
そして、半導体素子の２５℃以上、３００℃以下における平均線膨張係数α_１−ｓ（ｐｐｍ／℃）とした場合、
α_１−α_１−ｓ≦８０（ｐｐｍ／℃）（数式（３））となることが好ましい。

ここで、α_１は、α_１−１１、α_{１−１３、}α_１−１５のいずれかであり、α_１−ｓは、α_１―１の樹脂層に接するいずれかの半導体チップである。
たとえば、α_１がα_１−１１である場合、α_１−ｓは樹脂層１１に直接する半導体チップ１０あるいは半導体チップ１２の平均線膨張係数となる。また、α_１がα_１−１３である場合、α_１−ｓは樹脂層１３に直接する半導体チップ１２あるいは半導体チップ１４の平均線膨張係数となる。また、α_１がα_１−１５である場合、α_１−ｓは樹脂層１５に直接する半導体チップ１４あるいは半導体チップ１６の平均線膨張係数となる。なお、各樹脂層がすべての隣接する半導体チップとの関係において、上記数式（３）を満たすことが好ましい。

このようにすることで、半導体チップと、各樹脂層との平均線膨張係数差が小さくなり、半導体チップのクラックの発生を抑制することができる。
なかでも、α_１−α_１−ｓは、７０ｐｐｍ／℃以下、特に５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。なお、α_１−α_１−ｓの下限値は、特に限定されないが、樹脂層の線膨張係数を小さくするために配合される無機充填材の配合量の上限値の観点から１５ｐｐｍ／℃であることが好ましい。
なお、α_１は、２０ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。また、７５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、なかでも、５５ｐｐｍ／℃以下、さらには、５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。

ここで、Ｅ'（Ｐａ）、α_２（ｐｐｍ／℃）、Ｔｇ（℃）、α_１（ｐｐｍ／℃）_、α_１−ｓ（ｐｐｍ／℃）の計測方法は、以下の通りである。
ＴＭＡを用いて、熱硬化工程後の樹脂層に、引張荷重３ｇをかけ、昇温速度１０℃／分として、−１００℃から３００℃の温度範囲で計測を行ない、ガラス転移点Ｔｇを測定する。
また、同測定により２５℃以上、ガラス転移温度以下の線膨張係数α_１を取得する。さらには、同測定によりガラス転移温度以上、２８０℃以下の線膨張係数α_２を取得する。
半導体チップの線膨張係数であるα_１−ｓも同様の測定方法で計測することができる。
また、弾性率は、動的粘弾性測定装置を用い、引っ張りモード、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分として、測定温度Ｔｇで測定できる。

（接合工程）
次に、図３（Ａ）に示すように、積層体２の上下を反転させ、図３（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。

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。基材１８の裏面には図示しないが、たとえば、端子等が形成されており、表面（半導体チップ１６側の面）側に設けられた端子１８１と電気的に導通している。
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。

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質量％であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、０．１〜４０質量％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。

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。

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。

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／フェノール類のフェノール性水酸基）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質量％であることが好ましい。

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種以上を使用することもできる。
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。

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３（Ｃ）参照）。

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２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。

（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３（Ｄ）に示す半導体装置１を複数得ることができる。なお、図３（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。

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、半導体装置の製造工程において、積層体２の各樹脂層１１，１３，１５の硬化を最も進行させる工程である熱硬化工程において、
Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）≦２．７×１０^７（Ｐａ）（数式（２））
を満たす条件で熱硬化を行なっている。
これにより、熱硬化工程後に各樹脂層１１，１３，１５に存在する内部応力を低減することができ、樹脂層の内部応力に起因して半導体チップにクラックが発生してしまうことを防止できる。従って、生産性よく半導体装置を製造できる。
また、本実施形態のように、樹脂層を複数積層して熱硬化を行なう場合には、従来全く認識がなかった、熱硬化温度〜ガラス転移点の範囲で発生する応力が、大きく半導体チップのクラック発生に影響していることがわかり、上記数式（２）を満たす条件で熱硬化を行なうことが、きわめて重要であることがわかった。
さらに、本実施形態のように、半導体チップをＴＳＶ構造とした場合には、半導体基板の厚みが非常に薄いものとなるため、上記数式（２）を満たす条件で熱硬化を行なうことが、半導体チップのクラック発生防止のためには、有効である。

また、本実施形態では、樹脂層１１，１３，１５を硬化させる際に、流体により積層体２を周囲から加圧している。そのため、流体で積層体２を加圧することで、歪がかかった状態で樹脂層が熱硬化するため、流体による加圧に起因して、樹脂層内に内部応力が残留する可能性がある。また、樹脂層に残留する内部応力としては、ＴｃからＴｇまで冷却する際の熱収縮に起因して発生する内部応力もある。
そのため、本実施形態のような製造方法を使用した場合には、流体により積層体２を加圧することで、ボイドの発生を低減できるものの、樹脂層には比較的大きな内部応力が残留する可能性がある。
そこで、流体により積層体２を加圧しながら、樹脂層の硬化を行なう一方で、Ｅ'×α_２×（Ｔｃ−Ｔｇ）≦２．７×１０^７（Ｐａ）を満たす条件で熱硬化を行なうことで、ボイド発生を低減しつつ、樹脂層の内部応力を減らすことを可能とした。これにより、半導体チップにクラックが発生しにくく、かつ、ボイドが低減できて接続信頼性の高い半導体装置を提供できる。

また、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、積層体２全体を加熱して半田接合を行うため、半導体チップ同士を順次半田接合する場合に比べて、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。

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。
すなわち、半導体チップと樹脂層とから積層体を構成する工程ののち、半導体チップどうしを半田接合する工程を一回で実施することができるので、半導体装置が、半導体チップを３つ以上有するものであると、半導体装置をより効率的に製造することができる。
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。

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。

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４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、前記実施形態と同様の熱硬化工程を実施し、その後、半導体ウェハを切断してもよい。

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。

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。
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。
さらには、前記実施形態では、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士の半田接合を同時に行っていたが、これに限られるものではない。
たとえば、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層した後、端子１０１，１２１同士を半田接合する。そして、その後、半導体チップ１２上に樹脂層１３、半導体チップ１４を配置し、端子１２２，１４１同士を半田接合する。さらに、半導体チップ１４上に樹脂層１５、半導体チップ１６を積層して、端子１４２，１６１同士の半田接合を行う。このように、逐次、端子同士を半田接合してもよい。
換言すると、本発明の実施形態は、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士の半田接合して積層体２を構成する工程を含むが、この工程は、端子１０１，１２１同士を接触させて半田接合する工程と、端子１２２，１４１同士を接触させて、半田接合する工程と、端子１４２，１６１同士を接触させて半田接合する工程とを同時に実施する工程であってもよく、これらの工程を順に実施する工程であってもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
前記実施形態と同様の方法で半導体装置を製造した。
（樹脂層の作製）
樹脂層を作製した。
表１に示す組成の樹脂層を作成した。
具体的には、以下の通りである。
クレゾールノボラック樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＫＡ−１１６０」））５．１質量部、フェノールアラルキル樹脂（三井化学株式会社製 （商品名「ミレックスＸＬＣ−４Ｌ」））５．１質量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」））１４．１９質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製（商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０」））１４．１９重量部、フラックス活性化合物であるトリメリット酸（東京化成工業株式会社製）７．５質量部、フェノキシ樹脂（三菱化学株式会社製 （商品名「ＹＸ−６９５４」））３．６３質量部、硬化促進剤である２―フェニルー４−メチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、（商品名「２Ｐ４ＭＺ」））０．０６質量部、シランカップリング剤である3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製 （商品名「ＫＢＭ−４０３」））０．２５質量部、シリカフィラー（株式会社アドマテックス製 （商品名「ＳＣ１０５０」））５０質量部をメチルエチルケトンに溶解（無機充填材は混合）し、固形分濃度５０質量％の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製・ピューレックスＡ５３）に厚さ５０μｍとなるように塗布した後、１００℃で５分間乾燥して、厚さ２５μｍのフラックス活性を有する樹脂層を得た。
なお、シリカフィラーの平均粒径は、０．２５μｍであった。この平均粒子径は、水中にシリカフィラーを１分間超音波処理することにより分散させ、粒度分布計（島津製作所社製、製品名：レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤシリーズ）により測定した（Ｄ５０）ものである。

（積層体を用意する工程）
半導体チップ１０、１２、１４、１６を用意した。半導体チップ１２の端子１２１を被覆するように、上述した（樹脂層の作製）の欄で作製した樹脂層（ここでは樹脂層１１とする）をラミネートした。
同様に半導体チップ１４の端子１４１を被覆するように上述した樹脂層（ここでは、樹脂層１３とする）をラミネートした。
さらに、半導体チップ１６の端子１６１を被覆するように上述した樹脂層（ここでは、樹脂層１５とする）をラミネートした。
ラミネートは温度９５℃、圧力０．８ＭＰａ、３０秒間で行なった。
その後、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とを対向させて、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層した。このとき、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、で半硬化の状態（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を接着した。この接着は、下側ステージを１００℃、ボンディングツールを１５０℃、圧力０．１ＭＰａ、２秒間で行なった。後述する半導体チップ同士の接着も同様の条件である。
次に、半導体チップ１２の端子１２２が形成された面と、半導体チップ１４に設けられた樹脂層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を積層した。このとき、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と半導体チップ１４を接着した。
以上の工程においては、半田層は溶融していなかった。また、各端子間には、樹脂層が介在した状態となっていた。
次に、図１（Ｃ）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を取り付けた。一方で、挟圧部材４４を１００℃に設定し、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した。
そして、１５０℃に加熱した挟圧部材４３で、荷重０．５ＭＰａ／１２ｓｅｃの条件で積層体を加圧し、次いで、挟圧部材４３を急昇温し、挟圧部材４３の温度を２８０℃に設定し、荷重０．５ＭＰａ／１２ｓｅｃで加圧して、端子１０１，１２１同士、端子１２２，１４１同士、端子１４２，１６１同士を半田接合した。
なお、半導体チップ１０の厚みは２００μｍ、半導体チップ１２、１４、１６の厚みはいずれも５０μｍであった。

（熱硬化工程）
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を硬化させた。加圧・加熱装置（株式会社協真エンジニアリング製、型番：ＨＰＶ−５０５０ＭＡＨ−Ｄ）を用いて、加圧硬化した。
積層体２を加熱・加圧装置の容器６１に入れて、室温から加熱を開始するとともに、加圧流体により加圧した。加圧流体による加圧力は０．８ＭＰａであった。積層体２を前記加圧力で、１８０℃で２時間加熱した。その後、加圧流体による加圧を解除し、積層体２を１８０℃から２５℃まで放冷した。
その後、容器６１から積層体２を取り出した。
熱硬化後の各樹脂層のガラス転移点（Ｔｇ）以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２とし、ガラス転移点Ｔｇにおける弾性率をＥ'とした場合、
Ｅ'（Ｐａ）×α_２（ｐｐｍ／℃）×（Ｔｃ−Ｔｇ）（℃）＝２．５×１０^７（Ｐａ）であった。
なお、樹脂層の弾性率（Ｅ'）、ガラス転移温度（Ｔｇ）平均線膨張係数α_２、α_１の測定結果を表２，３に示す。
その後、前記実施形態と同様、積層体２を、シリコン基板である基材１８と半田接合した。

（実施例２）
（樹脂層の作製）
樹脂層を作製した。
表１に示す組成の樹脂層を作成した。
具体的には、以下の通りである。
フェノールアラルキル樹脂（三井化学株式会社製 （商品名「ミレックスＸＬＣ−４Ｌ」））５．１質量部、フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト株式会社製 （商品名「ＰＲ−５５６１７」））５．１質量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」））１４．１９質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、（商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０」））１４．１９重量部、フラックス活性化合物であるトリメリット酸（東京化成工業株式会社製）７．５質量部、アクリル酸エステル共重合体（ナガセケムテックス株式会社製 （商品名「ＳＧ−Ｐ３」)）３．６３質量部、硬化促進剤である２−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 （商品名「２ＭＺ−Ｈ」））０．０６質量部、シランカップリング剤である３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業株式会社製 （商品名「ＫＢＥ−５０３」））０．２５質量部、シリカフィラー（株式会社アドマテックス製 （商品名「ＳＣ１０５０」））５０質量部をメチルエチルケトンに溶解（無機充填材は混合）し、固形分濃度５０質量％の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製・ピューレックスＡ５３）に厚さ５０μｍとなるように塗布した後、１００℃で５分間乾燥して、厚さ２５μｍのフラックス活性を有する樹脂層を得た。
この樹脂層を樹脂層１１、１３、１５に用い、硬化温度を１５０℃、硬化時間を５時間とした点以外は、実施例１と同様である。

（比較例１）
（樹脂層の作製）
樹脂層を作製した。
表１に示す組成の樹脂層を作成した。
具体的には、以下の通りである。
クレゾールノボラック樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＫＡ−１１６０」））20.38質量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」））２８．３８質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製（商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０」））２８．３８重量部、フラックス活性化合物であるトリメリット酸（東京化成工業株式会社製）１５質量部、フェノキシ樹脂（三菱化学株式会社製 （商品名「ＹＸ−６９５４」））７．２５質量部、硬化促進剤である２―フェニルー４−メチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、（商品名「２Ｐ４ＭＺ」））０．１３質量部、シランカップリング剤である3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製 （商品名「ＫＢＭ−４０３」））０．５質量部をメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度５０質量％の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製・ピューレックスＡ５３）に厚さ５０μｍとなるように塗布した後、１００℃で５分間乾燥して、厚さ２５μｍのフラックス活性を有する樹脂層を得た。
この樹脂層を樹脂層１１、１３、１５に用い、硬化温度を２３０℃、硬化時間を１時間とした点以外は、実施例１と同様である。

（比較例２）
（樹脂層の作製）
樹脂層を作製した。
表１に示す組成の樹脂層を作成した。
具体的には、以下の通りである。
フェノールアラルキル樹脂（三井化学株式会社製 （商品名「ミレックスＸＬＣ−４Ｌ」））７．６４質量部、フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト株式会社製 （商品名「ＰＲ−５５６１７」））７．６４質量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製 （商品名「ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」））２１．２８質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、（商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０」））２１．２８重量部、フラックス活性化合物であるトリメリット酸（東京化成工業株式会社製）１１．２５質量部、アクリル酸エステル共重合体（ナガセケムテックス株式会社製 （商品名「ＳＧ−Ｐ３」)）５．４４質量部、硬化促進剤である２−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 （商品名「２ＭＺ−Ｈ」））０．０９質量部、シランカップリング剤である３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業株式会社製 （商品名「ＫＢＥ−５０３」））０．３８質量部、シリカフィラー（株式会社アドマテックス製 （商品名「ＳＣ１０５０」））２５質量部をメチルエチルケトンに溶解（無機充填材は混合）し、固形分濃度５０質量％の樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製・ピューレックスＡ５３）に厚さ５０μｍとなるように塗布した後、１００℃で５分間乾燥して、厚さ２５μｍのフラックス活性を有する樹脂層を得た。
この樹脂層を樹脂層１１、１３、１５に用い、硬化温度を２３０℃、硬化時間を１時間とした点以外は、実施例１と同様である。

（比較例３）
実施例１と同様の樹脂層を樹脂層１１，１３，１５に用い、硬化温度を２３０℃、硬化時間を１時間とした点以外は、実施例１と同様である。

（測定）
（樹脂層のガラス転移温度（Ｔｇ）平均線膨張係数α_２、α_１）
各実施例、各比較例において、作製した樹脂層を、１８０℃２時間硬化させた。その後、切削して、２０ｍｍ×３ｍｍ×０．０２５ｍｍの試験片を得た。この試験片をセイコーインスツル株式会社製ＴＭＡ／ＳＳ１２０を用いて圧縮荷重３ｇ、−１００℃から３００℃の温度範囲を昇温速度１０℃／分の条件で測定し、ガラス転移点Ｔｇを得た。
また、同測定により２５℃以上、ガラス転移温度以下の範囲における平均線膨張係数α_１を取得した。さらには、同測定によりガラス転移温度以上、２８０℃以下の範囲における平均線膨張係数α_２を取得した。

（半導体チップの平均線膨張係数）
半導体チップの平均線膨張係数であるα_１−ｓは、以下の方法で測定した。
ウェハを切削して、２０ｍｍ×３ｍｍ×０．０５ｍｍの試験片を得た。この試験片をセイコー製ＴＭＡ／ＳＳ１２０を用いて圧縮荷重３ｇ、−１００℃から３００℃の温度範囲を昇温速度１０℃／分の条件で測定し、２５℃以上、３００℃以下の範囲における平均線膨張係数α_１−ｓを得た。

（樹脂層の弾性率Ｅ'）
各実施例、各比較例において、作製した樹脂層を、１８０℃２時間硬化させた。その後、切削して、２０ｍｍ×５ｍｍ×０．０２５ｍｍの試験片を得た。この試験片を用い、動的粘弾性測定装置により、引っ張りモード、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分として、測定温度Ｔｇで貯蔵弾性率を測定した。

（結果）
各実施例、各比較例において得られた半導体装置の積層体２の半導体チップを光学顕微鏡（２００倍）で観察した。
実施例１，２では、半導体装置の積層体２の半導体チップにクラックは発生しなかった。
これに対し、比較例１−３では、積層体を製造した後、半導体チップにクラックが生じていることがわかった。

１ 半導体装置
２ 積層体
３ 構造体
６ 装置
１０Ａ 半導体ウェハ
１０，１２，１４，１６ 半導体チップ
１１，１３，１５ 樹脂層
１７ 樹脂層
１８ 基材
１８Ａ 基材
１９ 封止材
４１，４２ 挟圧部材
４４，４３ 挟圧部材
６１ 容器
１０１ 端子
１２０，１４０，１６０ 基板
１２１Ａ，１４１Ａ，１６１Ａ 半田層
１２１、１４１、１６１ 端子
１２２、１４２、１６２ 端子
１２３、１４３、１６３ ビア
１８１ 端子
１８１Ａ 半田層
６１１ 配管

Claims (9)

1. 電子部品、熱硬化性の第一樹脂層、第一半導体素子、熱硬化性の第二樹脂層、第二半導体素子がこの順で積層された半導体装置の製造方法であって、
   前記第一半導体素子の接続用端子と、前記電子部品の接続用端子とを当接させるとともに、前記第一半導体素子および前記電子部品間に、互いに当接した前記接続用端子の周囲を取り囲むように前記第一樹脂層を配置し、
   前記第一半導体素子の他の接続用端子と前記第二半導体素子の接続用端子とを当接させるとともに、
   前記第一半導体素子および前記第二半導体素子間に、互いに当接した前記他の接続用端子および前記接続用端子の周囲を取り囲む第二樹脂層を配置することで積層体を構成する工程と、
   前記積層体を加熱して、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる工程とを含み、
   積層体を加熱して前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる前記工程では、
   当該熱硬化後の前記積層体の前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を超える熱硬化温度Ｔｃ（℃）で、前記積層体の前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化した後、熱硬化温度Ｔｃ（℃）から前記第一樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_１（℃）および前記第二樹脂層のガラス転移点Ｔｇ_２（℃）を下回る温度まで、前記第一樹脂層および第二樹脂層を冷却し、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−１（ｐｐｍ／℃）とし、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第一樹脂層の前記Ｔｇ_１における弾性率をＥ'_１（Ｐａ）とした場合、
   Ｅ'_１×α_２−１×（Ｔｃ−Ｔｇ_１）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
   であり、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２以上２８０℃以下の平均線膨張係数をα_２−２（ｐｐｍ／℃）とし、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第二樹脂層の前記Ｔｇ_２における弾性率をＥ'_２（Ｐａ）とした場合、
   Ｅ'_２×α_２−２×（Ｔｃ−Ｔｇ_２）≦２．７×１０^７（Ｐａ）
   である半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   Ｔｃ−Ｔｇ_１≧５℃であり、
   Ｔｃ−Ｔｇ_２≧５℃である半導体装置の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第一半導体素子は、基板と、前記基板を貫通するとともに、前記接続用端子に接続される貫通ビアとを備えるＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）構造の半導体チップである半導体装置の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第一半導体素子の前記接続用端子および前記電子部品の接続用端子のうち、少なくともいずれか一方の表面には、半田層が形成されており、
   前記第一樹脂層はフラックス活性化合物を含有し、
   前記第一半導体素子の前記他の接続用端子および前記第二半導体素子の接続用端子のうち、少なくともいずれか一方の表面には、半田層が形成されており、
   前記第二樹脂層はフラックス活性化合物を含有し、
   
   積層体を構成する前記工程では、
   前記第一半導体素子の前記電子部品との対向面および前記電子部品の前記第一半導体素子との対向面のうち、少なくともいずれか一方にフィルム状の前記第一樹脂層を設け、
   前記第一半導体素子の前記第二半導体素子との対向面および前記第二半導体素子の前記第一半導体素子との対向面のうち、少なくともいずれか一方にフィルム状の前記第二樹脂層を設け、
   前記第一半導体素子の接続用端子と前記電子部品の接続用端子とを半田接合し、
   前記第一半導体素子の前記他の接続用端子と前記第二半導体素子の接続用端子とを半田接合して前記積層体を構成する半導体装置の製造方法。
5. 請求項４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、平均粒径が０．５μｍ以下の無機充填材を２０質量％以上８０質量％以下含むものである半導体装置の製造方法。
6. 請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法において、
   積層体を構成する前記工程では、
   前記第一半導体素子の接続用端子と、前記電子部品の接続用端子との間に前記第一樹脂層が介在しており、
   前記第一半導体素子の接続用端子と、前記第二半導体素子の接続用端子との間に前記第二樹脂層が介在しており、
   前記第一半導体素子、前記第一樹脂層、前記電子部品を挟圧することで、前記接続用端子間の前記第一樹脂層が排除されて、接続用端子同士が半田接合され、
   前記第一半導体素子、前記第二樹脂層、前記第二半導体素子を挟圧することで、前記他の接続用端子と前記第二半導体素子の前記接続用端子と間の前記第二樹脂層が排除されて、前記他の接続用端子と前記接続用端子とが半田接合される半導体装置の製造方法。
7. 請求項４乃至６のいずれか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、カルボキシル基を有するフラックス活性化合物および／またはフェノール性水酸基を有するフラックス活性化合物を含む半導体装置の製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
   前記積層体を加熱して、前記第一樹脂層および前記第二樹脂層を熱硬化させる前記工程では、
   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および前記第二樹脂層を熱硬化させる半導体装置の製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第一樹脂層の２５℃以上、ガラス転移点以下の平均線膨張係数α_１−１（ｐｐｍ／℃）とし、前記第一半導体素子の２５℃以上、３００℃以下における平均線膨張係数α_１−ｓ（ｐｐｍ／℃）とした場合、
   α_１−１−α_１−ｓ≦８０（ｐｐｍ／℃）であり、
   前記熱硬化後の前記積層体の前記第二樹脂層の２５℃以上、ガラス転移点以下の平均線膨張係数α_１−２（ｐｐｍ／℃）とした場合、
   α_１−２−α_１−ｓ≦８０（ｐｐｍ／℃）である半導体装置の製造方法。

Images