(57)【要約】      （修正有）【課題】多数の二次元集積回路層を積層した場合であっても、各に次元集積回路層で発生する熱を外部に放熱可能であり、三次元ＬＳＩの薄型化が可能、かつ簡便な工程で製造可能な三次元ＬＳＩを提供する。【解決手段】第一の二次元集積回路層２と、絶縁性の接着層１と、第二の二次元集積回路層２とをこの順に備え、該接着層１の、積層面と平行方向の熱伝導性が、積層面と垂直方向の熱伝導性よりも高いことを特徴とし、三次元ＬＳＩの熱を、効率よく外部に逃がすことができる。また、２次元集積回路層２および接着層１を導通する高熱伝導性部材４が形成され、放熱性を更に改善している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の二次元集積回路層と、絶縁性の接着層と、第二の二次元集積回路層とをこの順に備え、
該接着層の、積層面と平行方向の熱伝導性が、積層面と垂直方向の熱伝導性よりも高い
ことを特徴とする三次元ＬＳＩ。
【請求項２】
該接着層の積層面に平行方向の熱伝導性が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の三次元ＬＳＩ。
【請求項３】
該接着層の厚さが１μｍ以上５０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三次元ＬＳＩ。
【請求項４】
該第一の二次元集積回路層、該接着層、及び該第二の二次元集積回路層を、各層の積層面に垂直方向に導通する高熱伝導性部材を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の三次元ＬＳＩ。
【請求項５】
積層される二次元集積回路層の数が３以上である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の三次元ＬＳＩ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元集積回路層を多数積層した高密度な三次元ＬＳＩに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、高機能化に伴い、これらに搭載されるＬＳＩ（半導体集積性回路装置）の高密度化、高集積化が求められている。
これまでは、主として回路の微細化によってＬＳＩの高密度化、高集積化が図られてきたが、最近になって、ＬＳＩの三次元化による方法も提案されつつある（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。三次元ＬＳＩでは、Ｓｉ等の基板上に二次元集積回路を形成したチップを積層するが、このような三次元ＬＳＩにおいては、各二次元集積回路層から発生した熱が放熱されにくく、内部に蓄熱されやすいという課題があった。
【特許文献１】特開２００１−２５０９１３号公報
【特許文献２】特開２００７−７３８２６号公報
【特許文献３】特表２００２−５２１８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような課題を解決するため、従来のＬＳＩチップを積層した３次元ＬＳＩにおいては、高熱伝導性のＳｉ等の基板から熱を逃がす設計が考えられていた。
しかしながら、このような方法で三次元回路を形成するには、基板を貫通する配線が必要であるため、その加工性から基板の薄化が求められており、さらには、基板の代わりに、接着層上にＳｉ等の薄層を成膜して用いることも考えられている。したがってＳｉ等の基板から熱を逃がすことは困難になりつつある。
【０００４】
そこで、本発明では、多数の二次元集積回路層を積層した場合であっても、各二次元集積回路層から発生する熱を外部に放熱可能であり、三次元ＬＳＩの薄型化が可能、かつ簡便な工程で製造可能な三次元ＬＳＩを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、複数の二次元集積回路層を接着するために用いられる接着層の接着面に平行方向の熱伝導性を、積層面に垂直方向の熱伝導性より高いものとすることにより、各二次元集積回路層から発生する熱を、接着層のエッジ側から三次元ＬＳＩの外部に放熱することが可能であることを見出した。さらに、このような構成とすれば、多数の二次元集積回路層を積層する場合においても、別途放熱のための部材等を設ける必要が少なく、簡便な工程で三次元ＬＳＩを製造可能であり、また三次元ＬＳＩを薄型化可能であることも見出した。
【０００６】
本発明の要旨は、第一の二次元集積回路層と、絶縁性の接着層と、第二の二次元集積回路層とをこの順に備え、該接着層の積層面に平行方向の熱伝導性が、積層面に垂直方向の熱伝導性よりも高いことを特徴とする三次元ＬＳＩに存する。
また、該接着層の積層面に平行方向の熱伝導性が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【０００７】
この際、該接着層の厚さが１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
また上記三次元ＬＳＩは、該第一の二次元集積回路層、該接着層、及び該第二の二次元集積回路層を、各層の積層面に垂直方向に導通する高熱伝導性部材を備えることが好ましい。この高熱伝導性部材は、二次元集積回路のいずれの場所にあっても良く、外周部にあっても、内部にあって三次元ＬＳＩの外表面側に設けられる放熱部等と導通する構造としても良い。また、高熱伝導性部材は三次元ＬＳＩ内の回路から独立していてもよく、また配線の一部を兼ねていても良い。
また、積層される二次元集積回路層の数が３以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各二次元集積回路層から発生する熱を、これらの二次元集積回路層を接着するための接着層のエッジ側等から放熱することが可能となる。したがって、三次元ＬＳＩが多数の二次元集積回路層を有する場合であっても、簡便な工程で、放熱性に優れた三次元ＬＳＩを形成することが可能であり、また別途、放熱のための機構を設ける必要が少ないことから、三次元ＬＳＩを薄型化することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳しく説明するが、本発明は以下の説明に制限されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【００１０】
本発明の三次元ＬＳＩは、第一の二次元集積回路層と、絶縁性の接着層と、第二の二次元集積回路層とをこの順に備えるものである。
本発明においては３層以上の二次元集積回路層を備えることが好ましく、５層以上の二次元集積回路層を備えることがより好ましい。また二次元集積回路層の数は、通常１０００層以下であり、好ましくは１００層以下、より好ましくは５０層以下である。これにより、チップ全体が厚くなりすぎるのを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の三次元ＬＳＩにおいては、少なくとも２層の二次元集積回路層（本発明では、第一の二次元集積回路層及び第二の二次元集積回路層とする。）の間に積層される接着層が、後述する異方熱伝導性を有する接着層と積層されていれば、その他の層構成等に特に制限はないが、３層以上の二次元集積回路層どうしの層間に該異方熱伝導性を有する接着層が積層されていることが、三次元ＬＳＩの製造面や放熱性の面等から好ましく、さらには、全体の５割以上の二次元集積回路層の二次元集積回路層どうしの層間に該接着層が積層されていることが好ましく、特に全ての二次元集積回路層の二次元集積回路層どうしの層間に該接着層が積層されていることが好ましい。
以下、本発明の三次元ＬＳＩの各構成について説明する。
【００１２】
１．接着層
本発明において、複数の二次元集積回路層間に積層される接着層は、積層面に平行方向の熱伝導性が、積層面に垂直方向の熱伝導性よりも高い、すなわち異方熱伝導性を有することを特徴とする。接着層の積層面に垂直方向の熱伝導性より、接着層の積層面に平行方向の熱伝導性が高いことから、各二次元集積回路層で発生し、接着層に伝わった熱が、積層面に対して平行方向に伝わって、接着層のエッジ側、または後述する高熱導電性部材を設ける場合には、高熱伝導性部材と導通する放熱部から放熱されるものとすることができる。なお、放熱部は三次元ＬＳＩの任意の場所に設けられ、例えば三次元ＬＳＩの外表面側に設けられるものとすることができる。
【００１３】
該接着層の接着面に平行方向、すなわち熱伝導方向の熱伝導率は、接着層の接着面に垂直方向の熱伝導率の１．２倍以上であることが好ましく、１．４倍以上がより好ましく、１．６倍以上であることが好ましい。また上限は通常１００倍である。上記下限値未満である場合には、積層面に平行方向への優れた熱伝導効果が得られない場合がある。
【００１４】
接着層の積層面に平行方向の熱伝導性は、具体的には１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、より好ましくは３．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは３．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に好ましくは、４．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、優れた熱伝導効果を得ることが難しい場合があり、効率よく、接着層のエッジ側または、任意の場所の上部または下部の放熱部と導通する高熱伝導性部材から放熱することが困難となる場合がある。
【００１５】
また、接着層の接着層に垂直方向の熱伝導性は０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、より好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。これにより、上下の二次元集積回路層から効率よく熱を吸収し水平方向に逃がすことができ、三次元ＬＳＩ内部に蓄熱されることを防ぐことができる。
【００１６】
接着層の膜厚としては、通常１μｍ以上であり、好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上である。また通常５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【００１７】
また接着層は、電気絶縁性が高いことが好ましく、体積抵抗率としては、通常１０１４Ωｃｍ以上、好ましくは１０１５Ωｃｍ以上、より好ましくは１０１６Ωｃｍ以上である。これにより、第一の二次元集積回路層と第二の二次元集積回路層との間の絶縁性を十分なものとすることができる。
【００１８】
またさらに接着層は、耐熱性を有することが好ましく、２６０℃における弾性率が好ましくは５×１０４Ｐａ以上、より好ましくは１×１０５Ｐａ以上、さらに好ましくは３×１０５Ｐａ以上である。これにより、三次元ＬＳＩ中で安定して用いることが可能となる。
【００１９】
このような接着層の材料としては、例えば（１）高分子材料中に、一定方向に配向性を有する熱伝導性充填材料を含有させた樹脂組成物や、（２）配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料等が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２０】
（１）高分子材料中に、一定方向に配向性を有する熱伝導性充填材料を含有させた樹脂組成物
（一定方向に配向性を有する熱伝導性充填材料）
一定方向に配向性を有する熱伝導性充填材料としては、例えば形状が異方性を有する絶縁性の熱伝導性材料等が挙げられ、具体的には板状窒化アルミニウム、板状窒化ホウ素、繊維状窒化アルミニウム等が例として挙げられる。
【００２１】
形状が異方性を有する熱伝導性充填材料のアスペクト比としては、通常３以上であることが好ましく、より好ましくは５以上である。これにより、熱伝導性充填材料の充填量を低減し接着層の接着性を充分なものとすることが可能となり、また、一定方向への配向性が十分なものとすることができ、接着層が異方熱伝導性を有するものとすることが可能となる。
【００２２】
ここで、一定方向に配向性を有する熱伝導性充填剤として例えば板状窒化ホウ素を用いる場合、板状長手方向長さ、板状扁平厚みについて特に制限はないが、長手方向長さが０．１μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。また扁平厚みは０．０１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以下であることが好ましい。また平均の長手方向長さについては、接着層厚み等を考慮して適宜選択される。
【００２３】
また、形状に異方性のある熱伝導性充填材料は長手方向の熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。これにより、形状に異方性のある熱伝導性充填材料の長手方向を積層面に平行方向に配向させた場合に、接着層の積層面に平行方向の熱伝導性を良好なものとすることができる。
【００２４】
なお、上記一定方向に配向性を有する熱伝導性充填材料と配向性を有さない熱伝導性充填材料、例えば球状の銅、銀、アルミニウム、ニッケル等を組み合わせても良い。
【００２５】
熱伝導性充填剤は、接着層を形成するための樹脂組成物中に通常５体積％以上含有され、好ましくは１０体積％以上、より好ましくは１５体積％以上である。また、通常６０体積％以下含有され、好ましくは５０体積％以下、より好ましくは４０体積%以下である。上限値を越える場合には、ペーストとならず塗布ができなくなる可能性があり、また下限値未満である場合には充分な熱伝導性が得られない可能性がある。
【００２６】
（高分子材料）
高分子材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、架橋ゴム等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸類（ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステル）、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマー等が挙げられる。
【００２７】
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン共重合体及びスチレン−イソプレンブロック共重合体とそれらの水添物、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００２８】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ビスマレイミド、ベンゾシクロブテン、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、ポリベンゾオキサゾール、熱硬化型ＰＰＥ樹脂、熱硬化型変性ＰＰＥ樹脂等が挙げられる。
【００２９】
架橋ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
【００３０】
これらの高分子材料は、一種を単独で用いても、二種以上を適宜組み合わせて用いてもよく、二種以上の高分子材料からなるポリマーアロイを使用してもよい。また、高分子材料の架橋方法については特に限定されず、熱硬化、光硬化、湿気硬化等、公知の架橋方法を採用することができる。
なお、これらの高分子材料の中でも、エポキシ樹脂、ポリイミド、アクリル樹脂等が接着性の面からより好ましい。
また、これらの高分子材料にレジスト性を付与しても良い。
【００３１】
（その他）
また、樹脂組成物には必要に応じて顔料、染料、蛍光増白剤、分散剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤、溶剤、ガラス繊維等の補強材等を混合することも可能である。また上記以外の高分子材料や熱伝導性充填剤等を含有していてもよい。
【００３２】
（成膜方法）
上記樹脂組成物を用いた接着層の成膜方法としては、上記熱伝導性充填剤及び高分子材料を含有する樹脂組成物を、例えば第一の二次元集積回路層上に塗布し、この樹脂組成物上に第二の二次元集積回路層を載置し固化する。この固化前の塗布プロセスにおいて流動場、せん断場がかかるようにして上記熱伝導性充填材料を一定方向に配向させる。なお、塗布プロセス配向後固化前に磁場及び電場を利用してさらに配向を行っても良い。
【００３３】
上記塗布方法としては、スクリーン印刷、スピンコーターによる塗布、ダイコーターによる塗布、ディスペンサーからの塗布等が挙げられる。
【００３４】
なお、上記高分子材料の硬化方法については特に制限はなく、高分子材料の種類等に合わせて、熱硬化、紫外線や可視光硬化、常温硬化、湿気硬化等、公知のあらゆる硬化方法を用いることができる。
【００３５】
（２）配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料を含有する樹脂組成物
（配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料）
配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料としては、例えば特開２００７−３３２１９６号公報に記載されている４，４’−ジヒドロキシビフェニルメタンのグリシジル化物とビフェノールのグリシジル化物からなる混合エポキシ樹脂に対し、ビフェノールを反応させた変性エポキシ樹脂や、特公第３９８１６４１号公報に記載されている、分子中に２個以上の反応基を有し、適切な方法で硬化させることにより三次元構造を形成する反応硬化型樹脂等が挙げられ、これらの中でも、その分子鎖を配向させ易いことから、分子内にメソゲン基を有する液晶性反応硬化型樹脂が好ましい。これらの高分子材料は、１種、または２種以上を任意の比率及び組み合わせで用いることができる。
【００３６】
なお、高分子材料として反応硬化型樹脂を用いる場合、樹脂組成物は、反応硬化型樹脂を硬化させる硬化剤を含有することが好ましい。硬化剤のタイプは、反応硬化型樹脂と混合した状態で保存することができ、加熱や紫外線照射等によって反応硬化型樹脂を硬化させる一液性（潜在性）硬化剤でもよく、反応硬化型樹脂と混合することによって反応性硬化樹脂を硬化させる二液性硬化剤でもよい。樹脂組成物に硬化剤を配合する場合、一種の硬化剤を配合してもよく、複数の硬化剤を任意の比率及び組み合わせで配合してもよい。
【００３７】
反応硬化型樹脂に対する硬化剤の配合量は、反応基１モルに対して硬化剤の化学当量が通常０．００５当量以上、好ましくは０．０１当量以上、より好ましくは０．５当量以上であり、また通常５当量以下、好ましくは３当量以下、より好ましくは１．５当量以下である。
なお、上記硬化剤としては、例えば特公第３９８１６４１号公報に記載されたもの等を用いることができる。
【００３８】
（熱伝導性充填剤）
樹脂組成物中には、上記配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料と併せて熱伝導性充填剤を含有させることができる。なお、上記配向性を有する部分を構造中に含む高分子材料自体が熱伝導性を有する場合には、熱伝導性充填剤を含有しなくてもよいが、例えば接着層の熱伝導性をさらに向上させる場合には熱伝導性充填剤を含有することが好ましい。
【００３９】
熱伝導性充填剤の具体例としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、金属被覆樹脂、炭素繊維、黒鉛化炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、球状黒鉛粒子、メソカーボンマイクロビーズ、ウィスカー状カーボン、マイクロコイル状又はナノコイル状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等が挙げられる。金属としては、銀、銅、金、白金、アルミニウム、ジルコン等、金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等、金属窒化物としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等、金属窒化物としては、炭化ケイ素、炭化タングステン等、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは１種または２種以上を任意の比率及び組み合わせで用いることができる。
本発明においては、これらの中でも電気絶縁性の熱伝導性充填剤が好ましく、例えば上記の中でも金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。
【００４０】
熱伝導性充填剤の配合量は、高分子材料１００重量部に対して、通常５重量部以上、好ましくは３０重量部以上、より好ましくは５０重量部以上である。また通常８００重量部以下、より好ましくは６００重量部以下、さらに好ましくは５００重量部以下である。上記下限値未満の場合、接着層の熱伝導性が不十分となる場合がある。一方、上記上限値を超える場合には、樹脂組成物の粘度が増大し、高分子材料中に熱伝導性充填剤を均一に分散させることが困難となる場合がある。
【００４１】
（その他）
また、樹脂組成物には必要に応じて顔料、染料、蛍光増白剤、分散剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤、溶剤、ガラス繊維等の補強材等を混合することも可能である。また、上記以外の高分子材料等を含有していてもよい。
【００４２】
（成膜方法）
上記高分子材料を含有する樹脂組成物を用いて接着層を形成する方法としては、例えば第一の二次元集積回路層上に塗布しこの樹脂組成物上に第二の二次元集積回路層を載置し固化する。この固化前の塗布プロセスにおいて流動場、せん断場がかかるようにして上記熱伝導性充填材料を一定方向に配向させる。なお、塗布プロセス配向後固化前に磁場及び電場を利用してさらに配向を行っても良い。
上記塗布方法としては、スクリーン印刷、スピンコーターによる塗布、ダイコーターによる塗布、ディスペンサーからの塗布等が挙げられる。
【００４３】
また、上記高分子材料の硬化方法については特に制限はなく、高分子材料の種類等に合わせて、熱硬化、紫外線や可視光硬化、常温硬化、湿気硬化等、公知のあらゆる硬化方法を用いることができる。
【００４４】
２．二次元集積回路層
本発明の三次元ＬＳＩに用いられる二次元集積回路層は、所定の集積回路が形成されたものであれば特に制限はなく、例えばＳｉ等を用いた単一ウエハであってもよく、また例えば絶縁膜上に薄いシリコン単結晶層を形成した半導体基板（ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ））等としてもよい。
【００４５】
各二次元集積回路層の膜厚は、通常８０μｍ以下であり、好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である。
【００４６】
また、上記接着層を介して積層される複数の二次元集積回路層（例えば第一の二次元集積回路層及び第二の二次元集積回路層）は、通常、貫通電極等により接続される。なお、貫通電極が形成される貫通孔の側壁は、絶縁膜等により被覆されていることが好ましい。貫通電極は、例えばＣｕ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌ等の金属材料あるいはこれらの合金、またはポリシリコンやメタルシリコン等を用いて形成することができる。
【００４７】
複数の二次元集積回路層の積層は、上記接着層を用いて行なわれるものであれば特に制限はない。例えばそれぞれ所定の集積回路を形成した第一の二次元集積回路層と第二の二次元集積回路層とを、上記接着層を介して積層した後に貫通電極を形成するウエハ積層方式により積層してもよく、また例えば貫通電極が形成された二次元集積回路層をダイシング加工して固片化し、分離、分割し、第一の二次元集積回路層と第二の二次元集積回路層とを上記接着層を介して積層するチップ積層方式により積層してもよい。
【００４８】
３．高熱伝導性部材
また、本発明の三次元ＬＳＩは、第一の二次元集積回路層、接着層、及び第二の二次元集積回路層を導通する高熱伝導性部材を有することが好ましい。高熱伝導性部材は、三次元ＬＳＩにおいて、二次元集積回路間の電気的短絡が起きない場所であればいずれの場所にあっても良く、外周部にあっても、内部にあって三次元ＬＳＩの外表面側に設けられる放熱部等と導通する構造としても良い。また高熱伝導性部材は、三次元ＬＳＩ内の回路から独立していてもよく、また配線の一部を兼ねていてもよい。三次元ＬＳＩ内に高熱伝導性部材を有する場合には、上記接着層のエッジ側からだけでなく、該高熱伝導性部材や、高熱伝導性部材と導通された放熱部等からも外部への放熱が可能となる。また、高熱伝導性部材と導通される放熱部は、三次元ＬＳＩの任意の場所に設けられ、例えば三次元ＬＳＩの外表面側に設けられた任意の形状の部材とすること等ができる。放熱部の材料としては、例えば高熱伝導性部材に用いられる材料等と同様とすることができる。
【００４９】
高熱伝導性部材としては、例えば三次元ＬＳＩ中に設けられた全ての二次元集積回路層及び接着層を導通するように形成されたものであってもよく、また例えば一部の二次元集積回路層及び接着層を導通するように形成されたもの等であってもよい。またその形状は特に制限はなく、例えば二次元集積回路層や接着層等を貫通して設けられる柱状のものであってもよく、また二次元集積回路層や接着層等の周囲に設けられたウォール状のもの等であってもよい。
【００５０】
高熱伝導性部材の材料としては、高熱電導性部材が形成される位置や、その形状等に合わせて適宜選択され、例えば銀、銅等が用いられる。また高熱伝導性部材の熱伝導性としては、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。上記値未満では、優れた熱伝導効果を得ることが難しい場合があり、効率よく、接着層のエッジ側から放熱することが困難となる場合がある。
【００５１】
４．その他
また、本発明の三次元ＬＳＩは、上記二次元集積回路層、接着層等のほかに、必要に応じて適宜他の構成を有するものであってもよい。例えば二次元集積回路層を支持するための基板を有するものであってもよい。
また上記三次元ＬＳＩは、例えばフリップチップ接続、ワイヤーボンディング接続、またはＷ−ＣＳＰ（Ｗａｔｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）法等により封止したもの等であってもよい。
【００５２】
（本発明の実施態様）
従来の三次元ＬＳＩは図1に示すようにそれぞれの基板３上に形成した二次元集積回路層２を接着層１等を介して多段に積み重ねたものであり、このときに二次元集積回路層２から発生する熱は、高熱伝導性の基板３を通して外部に逃がして蓄熱を防いでいた。しかしながら、このような三次元ＬＳＩにおいては、二次元集積回路層２どうしを、基板３を貫通する配線（図示省略）で接続する必要があった。そこでその加工性の向上のため、図２のように基板３を薄化することが試みられており、さらには基板３自体を蒸着法（ＰＶＤ）等により薄膜として形成することも考えられている。このように、高熱伝導性の基板３が薄化あるいは薄膜化した場合、十分な厚みを持たないため、逃がせる熱の量が二次元集積回路層２で発生する熱量よりも少なくなるという課題が起こりつつある。このため、接着層１にも熱を逃がす機能が求められるようになっていた。
ここで接着層１としては加工性の見地から、通常樹脂が用いられており、一般の樹脂はＳｉ等の基板に比して格段に熱伝導度が低い。したがって、接着層１中に充填剤を用いて接着層１の熱伝導度を向上させる技術等が用いられてきたが、基板３の熱伝導性と比較すると充分なものではない場合が多かった。
【００５３】
一方、本願発明では、積層面と平行方向の熱伝導性が、積層面と垂直方向の熱伝導性よりも高い接着層１を用いている。したがって、例えば図３に示すように、２層以上の二次元集積回路層２の間に接着層１を形成することにより、効率よく三次元ＬＳＩの外部へ熱を逃がすことができるようになる。なお、図３では、図の下方側の二次元集積回路層２のみが基板３と積層されているが、例えば図２のように、他の二次元集積回路層２についても基板３上に形成されていてもよい。また、本発明においては、例えば図３に示すように、二次元集積回路層２及び接着層１を導通する高熱伝導性部材４が形成されていることが、放熱性の面からより好ましい。
【００５４】
上述したように、本発明においては、接着層１は、水平方向には高熱伝導度を持つが鉛直方向の熱伝導性は通常の樹脂と同等以上の熱伝導度を持つ樹脂、あるいはそのような特性を持つように充填剤を添加した樹脂が好適に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の三次元ＬＳＩは、放熱性が高く、また薄型化可能であることから、種々の電子機器等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の三次元ＬＳＩを説明する概略断面図である。
【図２】基板を薄化した三次元ＬＳＩを説明する概略断面図である。
【図３】基板を薄膜化した三次元ＬＳＩを説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：接着層
２：二次元集積回路層
３：基板
４：高熱伝導性部材
【図１】
2010034254.tif 000003
【図２】
2010034254.tif 000004
【図３】
2010034254.tif 000005