(57)【要約】電気抵抗が小さく、かつ接合強度が高い半導体デバイスの製造方法および接合部材を提供する。半導体デバイスの製造方法は、電極と粘着層を有し、電極が粘着層から露出している接合部材と、絶縁性基材と、絶縁性基材の厚み方向に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた複数の導通路とを有する異方導電性部材とを接合する接合工程を有する。接合工程の前に接合部材の電極を露出させる露出工程を有することが好ましい。
2019065118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極及び粘着層を有し、前記電極が前記粘着層から露出している接合部材と、
絶縁性基材、及び、前記絶縁性基材の厚み方向に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた複数の導通路、を有する異方導電性部材と、
を接合する接合工程を有する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記接合工程の前に前記接合部材の前記電極を露出させる露出工程を有する、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記露出工程は、切削、研削、研磨、ドライエッチング、およびウェットエッチングのうち、いずれかを用いて前記電極を露出させる工程である、請求項２に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記接合部材が、前記電極が前記粘着層よりも突出して配置されている部材である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記導通路は前記絶縁性基材から前記厚み方向に突出しており、
前記導通部の突出した突出部分の高さをＨｄとし、前記粘着層の高さをＨａとし、前記電極の高さをＨｓとするとき、Ｈｄ≧Ｈａ−Ｈｓである、請求項４に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記接合工程は、前記粘着層を介して前記接合部材と前記異方導電性部材とが接合する工程である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記粘着層は、熱硬化性樹脂を含み、
前記露出工程は、前記熱硬化性樹脂が熱硬化しない条件で行う工程である、請求項２〜６のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法に用いられる接合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方導電性部材を用いた半導体デバイスの製造方法、および半導体デバイスの製造方法に用いられる接合部材に関し、特に、電気抵抗の低減と接合強度の向上の両立を図った半導体デバイスの製造方法および接合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁性基材に設けられた複数の貫通孔に金属等の導電性物質が充填されてなる構造体は、近年ナノテクノロジーでも注目されている分野のひとつであり、例えば、異方導電性部材としての用途が期待されている。
異方導電性部材は、半導体素子等の電子部品と回路基板との間に挿入し、加圧するだけで電子部品と回路基板間の電気的接続が得られるため、半導体素子等の電子部品等の電気的接続部材、および機能検査を行う際の検査用コネクタ等として広く使用されている。
特に、半導体素子等の電子部品は、ダウンサイジング化が顕著である。従来のワイヤーボンディングのような配線基板を直接接続する方式、フリップチップボンディング、およびサーモコンプレッションボンディング等では、電子部品の電気的な接続の安定性を十分に保証することができないため、電子接続部材として異方導電性部材が注目されている。【０００３】
特許文献１には、絶縁性基材の厚み方向に貫通し、互いに絶縁された状態で設けられた、導電性部材からなる複数の導通路と、絶縁性基材の表面に設けられた粘着層とを具備し、各導通路が、絶縁性基材の表面から突出した突出部分を有しており、各導通路の突出部分の端部が、粘着層の表面から露出または突出している、異方導電性部材が記載されている。また、特許文献１には、異方導電性部材と、異方導電性部材の導電性材料と電極を介して電気的に接続される配線基板とが積層された多層配線基板が記載されている。【０００４】
また、電子接続部材として上述の異方導電性部材を用いる以外のものとして、例えば、特許文献２の半導体チップがある。特許文献２の半導体チップは、集積回路が形成された半導体基板に配置された半硬化状態の樹脂層と集積回路に接続され樹脂層を貫通する突起電極とを有し、突起電極は内側に位置する中央部と中央部を囲み中央部からの高さが低い外周部とを有し、中央部と樹脂層の間に外周部によって溝が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／００６６６０号
【特許文献２】特開２０１４−３３０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１の異方導電性部材および特許文献２の半導体チップのいずれにおいても、その表面に、接着のための樹脂が残留していると導通抵抗の原因になる。また、接着のための樹脂が電極と導通路の間に挟まっていることにより金属同士の接合が阻害される。これにより、電気的な抵抗が大きくなり、かつ十分な接合強度が得られにくい。【０００７】
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、電気抵抗が小さく、かつ接合強度が高い半導体デバイスの製造方法および接合部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、電極と粘着層を有し、電極が粘着層から露出している接合部材と、絶縁性基材と、絶縁性基材の厚み方向に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた複数の導通路とを有する異方導電性部材とを接合する接合工程を有する、半導体デバイスの製造方法を提供するものである。
接合工程の前に接合部材の電極を露出させる露出工程を有することが好ましい。
露出工程は、切削、研削、研磨、ドライエッチング、およびウェットエッチングのうち、いずれかを用いて電極を露出させる工程であることが好ましい。
接合部材が粘着層が電極よりも突出して配置されている部材であることが好ましい。【０００９】
導通路は絶縁性基材から厚み方向に突出しており、異方導電性部材の導通部の突出した突出部分の高さをＨｄとし、接合部材の粘着層の高さをＨａとし、電極の高さをＨｓとするとき、Ｈｄ≧Ｈａ−Ｈｓであることが好ましい。
接合工程は、粘着層を介して接合部材と異方導電性部材とが接合される工程であることが好ましい。
粘着層は、熱硬化性樹脂を含み、露出工程は、熱硬化性樹脂が熱硬化しない条件で行う工程であることが好ましい。
また、本発明は、上述の半導体デバイスの製造方法で用いられる接合部材を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気抵抗が小さく、かつ接合強度が高い半導体デバイスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの第１の例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの第２の例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の一工程を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの一部を拡大して示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法に用いられる半導体部材を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法に用いられる異方導電性部材の一例を示す模式的平面図である。
【図１２】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法に用いられる異方導電性部材の一例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の半導体デバイスの製造方法および接合部材を詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
【００１３】
以下、接合部材として、半導体部材を例にして、半導体デバイスの製造方法を説明する。接合部材とは、半導体デバイスを構成する部材であり、例えば、単体で特定の機能を発揮するものである。なお、複数のものが集まって特定の機能を発揮するものも接合部材に含まれる。
図１は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの第１の例を示す模式図であり、本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの第２の例を示す模式図である。
図１に示す半導体デバイス１０は、例えば、半導体部材１２と半導体部材１４とが異方導電性部材１５を用いて接合され、かつ電気的に接続されたものである。
半導体部材１２、１４は、いずれも接合部材であり、これらは同じ構成でもよく、違う構成でもよい。
なお、半導体デバイス１０は、少なくとも、半導体部材１２または半導体部材１４と異方導電性部材１５とが接合され、かつ電気的に接続されている形態であればよい。
また、半導体デバイス１０は、１つの半導体部材１２に対して１つの半導体部材１４を接合する形態であるが、これ限定されるものではない。
図２に示す半導体デバイス１０のように、異方導電性部材１５を用いて、３つの半導体部材１２、１４、１６を接合する形態でもよい。３つの半導体部材１２、１４、１６と２つの異方導電性部材１５とにより半導体デバイス１０が構成される。
図２に示す半導体デバイス１０では、半導体部材１２、１４、１６は、いずれも同じ構成でもよく、違う構成でもよい。
【００１４】
半導体デバイス１０において、半導体部材１２、１４、１６は、いずれも電極と粘着層を有するものであり、電極が粘着層から露出している。なお、半導体部材については、後に詳細に説明する。
【００１５】
半導体デバイス１０は、例えば、１つで完結したものであり、単体で特定の機能を発揮するものである。
半導体部材１２、１４、１６は、単体で、信号等を伝達する配線、回路またはセンサ等の特定の機能を発揮するものであり、半導体素子、回路素子、およびセンサ素子等を構成として含む。半導体素子には受動素子および能動素子が含まれる。半導体素子のことを半導体チップともいう。これ以外に、半導体部材には、配線基板、およびインターポーザー等の信号の授受、または電圧もしくは電流の授受を行うためのものも含まれる。
異方導電性部材１５は、後に詳細に説明するが、絶縁性基材と、絶縁性基材の厚み方向に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた、複数の導通路とを有するものである。
【００１６】
次に、半導体デバイスの製造方法について説明する。
図３〜図８は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の工程順に示す模式図である。図９は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法で製造される半導体デバイスの一部を拡大して示す模式図である。
まず、図３に示すように半導体部材１２を用意する。半導体部材１２は、例えば、半導体素子２０に、外部との信号のやり取り、または電圧もしくは電流の授受を行うための電極２２が複数設けられたものである。各電極２２は絶縁層２４により電気的に絶縁されている。電極２２は、例えば、絶縁層２４の表面２４ａよりも突出している。半導体部材１２は、電極２２と絶縁層２４を覆う粘着層２６を有する。粘着層２６は、半導体部材１２と異方導電性部材１５との接合に用いられるものである。また、粘着層２６は、例えば、スピンコートにより形成される。
【００１７】
図３に示す半導体部材１２の粘着層２６を加工して、図４に示すように半導体部材１２の電極２２を粘着層２６から露出させる。
電極２２を粘着層２６から露出させるとは、粘着層２６に対して少なくとも電極２２の表面２２ａに粘着層２６がない状態のことをいう。電極２２の表面２２ａは粘着層２６の表面２６ａに対して同一平面に位置していてもよく、突出部に位置していてもよく、凹み部に位置していてもよい。
電極２２を粘着層２６から露出させる工程が露出工程である。露出工程では、電極２２を粘着層２６から露出させることができる限りどのような工程を用いてもよく、切削、研削、研磨、ドライエッチングおよびウェットエッチングの少なくともいずれかを含む工程であることが好ましい。
なお、露出工程は、例えば、粘着層２６に対して撥液性を示すもので構成することにより電極２２の表面２２ａを粘着層２６で覆わない態様とするものであってもよい。また、粘着層２６を形成した後に埋め込み等による電極２２の形成を行なう態様であってもよい。
また、露出工程後に電極をエッチングすることで、電極高さを低くして粘着層２６の表面２６aよりも電極高さを低くしてもよい。
【００１８】
次に、図５に示す半導体部材１４を用意する。半導体部材１４は、半導体部材１２と同様の構成である。半導体部材１４は、例えば、インターポーザー基板３０に、外部との信号のやり取り、または電圧もしくは電流の授受を行うための電極３２が複数設けられたものである。各電極３２は絶縁層３４により電気的に絶縁されている。電極３２は、例えば、絶縁層３４の表面３４ａよりも突出している。半導体部材１４は、電極３２と絶縁層３４を覆う粘着層２６を有する。インターポーザー基板３０は、例えば、引出配線層を有しており、また、電極３２により、半導体デバイス１０は、外部と電気的に接続される。半導体部材１４の粘着層２６は、半導体部材１４と異方導電性部材１５との接合に用いられるものである。
次に、半導体部材１２と同様に上述の露出工程により、図６に示すように粘着層２６から電極３２を露出させる。このとき、電極３２の表面３２ａには粘着層２６がない。
【００１９】
次に、異方導電性部材１５を用意する。異方導電性部材１５は、導電性を有する導通路４２（図９および図１２参照）を複数備える。例えば、異方導電性部材１５には、半導体部材１２の粘着層２６のような接合する機能を有する部材はない。なお、突出部分４２ａ（図１２参照）の先端部、突出部分４２ｂ（図１２参照）の先端部になければ粘着層２６のような接合する機能を有する樹脂層４３（図１２参照）があってもよい。異方導電性部材１５については後に詳細に説明する。
【００２０】
次に、図７に示すように、異方導電性部材１５を挟んで、半導体部材１２と半導体部材１４とを配置する。このとき、例えば、半導体部材１２、１４と異方導電性部材１５とに、それぞれ設けられたアライメントマーク（図示せず）を用いて位置合せを行う。
なお、アライメントマークを用いた位置合せは、例えば、アライメントマークの画像または反射像を取得し、アライメントマークの位置情報を求めることができれば、特に限定されるものではなく、公知の位置合せの手法を適宜利用可能である。
【００２１】
次に、半導体部材１２と異方導電性部材１５、半導体部材１４と異方導電性部材１５と接合する。これにより、図８に示すように半導体デバイス１０を製造することができる。
なお、上述の半導体部材１２と異方導電性部材１５、半導体部材１４と異方導電性部材１５とを粘着層２６を介して接合することが接合工程である。接合工程では、例えば、仮接合した状態で、予め定めた条件にて接合してもよいが、仮接合を省略してもよい。なお、接合工程の接合のことを本接合ともいう。
【００２２】
仮接合とは、半導体部材１２、１４と異方導電性部材１５とを位置合せした状態で固定することをいう。
仮接合プロセスにおける温度条件は特に限定されないが、０℃〜３００℃であることが好ましく、１０℃〜２００℃であることがより好ましく、常温（２３℃）〜１００℃であることが特に好ましい。
同様に、仮接合プロセスにおける加圧条件は特に限定されないが、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、５ＭＰａ以下であることがより好ましく、１ＭＰａ以下であることが特に好ましい。
【００２３】
本接合における温度条件は特に限定されないが、仮接合の温度よりも高い温度であることが好ましく、具体的には、１５０℃〜３５０℃であることがより好ましく、２００℃〜３００℃であることが特に好ましい。
また、本接合における加圧条件は特に限定されないが、３０ＭＰａ以下であることが好ましく、０．１ＭＰａ〜２０ＭＰａであることがより好ましい。
また、本接合の時間は特に限定されないが、１秒〜６０分であることが好ましく、５秒〜１０分であることがより好ましい。
上述の条件で本接合を行うことにより、粘着層２６が流動し、電極２２、３２に残存し難くなる。
【００２４】
図９は、図８に示す半導体デバイス１０の一部を拡大して示している。上述の接合工程で製造された半導体デバイス１０は、図９に示すように電極２２と異方導電性部材１５の導通路４２との間に粘着層２６がなく、この構成により、電極２２と導通路４２とが直接接触して電気抵抗が小さくなる。一方、半導体部材１２では電極２２の表面２２ａに粘着層２６がなく、粘着層２６の範囲が狭くとも、絶縁層２４と異方導電性部材１５の導通路４２との間には粘着層２６があるため、接合不良が抑制され、接合強度が高くなる。
また、粘着層２６があることにより、上述の仮接合の際に、アライメントのずれが抑制され、半導体部材１２と異方導電性部材１５との位置合せの精度が高くなる。
なお、半導体部材１４と異方導電性部材１５においても、半導体部材１２と異方導電性部材１５の接合と同じく、電極３２と導通路４２とが直接接触して電気抵抗が小さくなり、かつ絶縁層３４と異方導電性部材１５の導通路４２との間には粘着層２６があるため、接合不良が抑制され、接合強度が高くなる。
【００２５】
なお、粘着層２６が熱硬化性樹脂を含む場合、露出工程は、粘着層２６に含まれる熱硬化性樹脂が熱硬化しない条件で行うことが好ましい。例えば、熱硬化温度が２００℃であれば、露出工程は２００℃未満で行うことが好ましい。ここで、熱硬化性樹脂が熱硬化しない条件とは、熱硬化性樹脂の熱硬化温度未満であれば、限定的ではなく、熱硬化性樹脂の熱硬化温度をＴ℃とすると、Ｔ−５０℃が好ましく、Ｔ−１００℃がより好ましい。
【００２６】
また、半導体部材は、粘着層が電極よりも突出して配置されている部材であることが好ましい。図１０に示すように半導体部材１２の粘着層２６の高さをＨａとし、電極２２の高さをＨｓとするとき、半導体部材１２は、粘着層２６の高さＨａが電極２２の高さＨｓ以上であることが好ましい。すなわち、Ｈａ≧Ｈｓであることが好ましい。
粘着層２６の高さＨａは、半導体素子２０の表面２０ａから粘着層の表面２６ａまでの距離のことである。
電極２２の高さＨｓは、半導体素子２０の表面２０ａから電極２２の表面２２ａまでの距離のことである。
なお、粘着層２６の高さＨａと電極２２の高さＨｓは、ダイシングにより半導体部材を切断し、半導体部材の断面形状を観察して求めることができる。
【００２７】
以下、半導体部材に用いられる半導体素子について説明する。
半導体部材に用いられる半導体素子は、特に限定されず、具体的に以下のものが挙げられる。半導体素子としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＳＰ（Application Specific Standard Product）等のロジック集積回路が挙げられる。また、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサが挙げられる。また、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＨＭＣ（Hybrid Memory Cube）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）、ＰＣＭ（Phase-Change Memory）、ＲｅＲＡＭ（Resistance Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、フラッシュメモリ等のメモリが挙げられる。また、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、パワーデバイス、ＤＣ（Direct Current）−ＤＣ（Direct Current）コンバータ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）等のアナログ集積回路が挙げられる。また、例えば、加速度センサ、圧力センサ、振動子、ジャイロセンサ等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）が挙げられる。また、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＦＭ（Frequency Modulation）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＲＦＥＭ（RF Expansion Module）、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）等のワイヤレス素子、ディスクリート素子、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー、カメラモジュール、Passiveデバイス、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ、ＲＦ（Radio Frequency）フィルタ、ＩＰＤ（Integrated Passive Devices）等が挙げられる。
半導体部材は複数の電極を有することが好ましく、電極の直径は５〜１５μｍであることが好ましく、電極同士のピッチは１０〜２５μｍであることが好ましい。電極のアスペクト比は１．０〜１．８であることが好ましい。また、電極の材質は電気伝導性の観点から、銅、金、アルミニウム、およびニッケルが好ましく、銅および金がより好ましい。
異方導電性部材を介して互いに電気的に接続された電極の組が１００万乃至５００万個であることが好ましい。この場合、ダイあたりの接続密度が高く、微細化を促進することができる。また、接続率９０％以上であることが好ましい。この場合、信頼性を高めることができる。
【００２８】
半導体部材には、上述のようにインターポーザーも含まれる。インターポーザーは薄型配線構造体のことであり、半導体素子間の電気的な接続を担うものである。また、半導体素子と配線基板等との電気的な接続を担うものでもある。インターポーザーを用いることにより、配線長および配線幅を小さくでき、寄生容量の低減、および配線長のバラつき等を減らすことができる。
インターポーザーの構成は、上述の機能を実現することができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のものを含め適宜利用可能である。インターポーザーは、例えば、ポリイミド等の有機材料、ガラス、セラミックス、金属、シリコン、および多結晶シリコン等を用いて構成することができる。
【００２９】
以下、半導体部材の粘着層について説明する。
〔粘着層〕
粘着層は接続対象に対して接合性を付与するものであり、半導体部材に設けられ、電極が露出している。
粘着層は、例えば、５０℃〜２００℃の温度範囲で流動性を示し、２００℃以上で硬化するものであることが好ましい。
以下、粘着層の組成について説明する。粘着層は、高分子材料を含有するものである。粘着層は酸化防止材料を含有してもよい。
ここで、粘着層を形成する方法としては、例えば、酸化防止材料、高分子材料、溶媒（例えば、メチルエチルケトン等）等を含有する樹脂組成物を上述の半導体部材の表面に塗布し、乾燥させ、必要に応じて焼成する方法等が挙げられる。
上述の樹脂組成物の塗布方法は特に限定されず、例えば、スピンコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、エアナイフコート法、スクリーンコート法、バーコート法、カーテンコート法等、従来公知のコーティング方法が使用できる。
また、塗布後の乾燥方法は特に限定されず、例えば、大気下において０〜１００℃の温度で、数秒〜数十分間保持する処理、または減圧下において０〜８０℃の温度で、十数分〜数時間保持する処理等が挙げられる。また、乾燥後の焼成方法は、使用する高分子材料により異なるため、特に限定されないが、例えば、１６０〜２４０℃の温度で２分間〜１時間保持する処理、および３０〜８０℃の温度で２〜６０分間保持する処理等が挙げられる。
【００３０】
＜高分子材料＞
粘着層に含まれる高分子材料としては特に限定されないが、半導体部材と異方導電性部材との隙間を効率よく埋めることができ、半導体部材との密着性がより高くなる理由から、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート系樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
なかでも、絶縁信頼性がより向上し、耐薬品性に優れる理由から、ポリイミド樹脂および／またはエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。
【００３１】
＜酸化防止材料＞
粘着層に含まれる酸化防止材料としては、具体的には、例えば、１，２，３，４−テトラゾール、５−アミノ−１，２，３，４−テトラゾール、５−メチル−１，２，３，４−テトラゾール、１Ｈ−テトラゾール−５−酢酸、１Ｈ−テトラゾール−５−コハク酸、１，２，３−トリアゾール、４−アミノ−１，２，３−トリアゾール、４，５−ジアミノ−１，２，３−トリアゾール、４−カルボキシ−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール、４，５−ジカルボキシ−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール、１Ｈ−１，２，３−トリアゾール−４−酢酸、４−カルボキシ−５−カルボキシメチル−１Ｈ−１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアゾール、３−カルボキシ−１，２，４−トリアゾール、３，５−ジカルボキシ−１，２，４−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール−３−酢酸、１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１Ｈ−ベンゾトリアゾール−５−カルボン酸、ベンゾフロキサン、２，１，３−ベンゾチアゾール、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、カテコール、ｏ−アミノフェノール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、メラミン、およびこれらの誘導体が挙げられる。
これらのうち、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体が好ましい。
ベンゾトリアゾール誘導体としては、ベンゾトリアゾールのベンゼン環に、ヒドロキシル基、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基等）、アミノ基、ニトロ基、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ブチル基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等）等を有する置換ベンゾトリアゾールが挙げられる。また、ナフタレントリアゾール、ナフタレンビストリアゾール、と同様に置換された置換ナフタレントリアゾール、置換ナフタレンビストリアゾール等も挙げることができる。
【００３２】
また、粘着層に含まれる酸化防止材料の他の例としては、一般的な酸化防止剤である、高級脂肪酸、高級脂肪酸銅、フェノール化合物、アルカノールアミン、ハイドロキノン類、銅キレート剤、有機アミン、有機アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３３】
粘着層に含まれる酸化防止材料の含有量は特に限定されないが、防食効果の観点から、粘着層の全質量に対して０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１質量％以上がより好ましい。また、本接合プロセスにおいて適切な電気抵抗を得る理由から、５．０質量％以下が好ましく、２．５質量％以下がより好ましい。
【００３４】
＜マイグレーション防止材料＞
粘着層は、粘着層に含有し得る金属イオン、ハロゲンイオン、ならびに半導体素子および半導体ウエハに由来する金属イオンをトラップすることによって絶縁信頼性がより向上する理由から、マイグレーション防止材料を含有しているのが好ましい。
【００３５】
マイグレーション防止材料としては、例えば、イオン交換体、具体的には、陽イオン交換体と陰イオン交換体との混合物、または、陽イオン交換体のみを使用することができる。
ここで、陽イオン交換体および陰イオン交換体は、それぞれ、例えば、後述する無機イオン交換体および有機イオン交換体の中から適宜選択することができる。
【００３６】
（無機イオン交換体）
無機イオン交換体としては、例えば、含水酸化ジルコニウムに代表される金属の含水酸化物が挙げられる。
金属の種類としては、例えば、ジルコニウムのほか、鉄、アルミニウム、錫、チタン、アンチモン、マグネシウム、ベリリウム、インジウム、クロム、ビスマス等が知られている。
これらの中でジルコニウム系のものは、陽イオンのＣｕ2+、Ａｌ3+について交換能を有している。また、鉄系のものについても、Ａｇ+、Ｃｕ2+について交換能を有している。
同様に、錫系、チタン系、アンチモン系のものは、陽イオン交換体である。
一方、ビスマス系のものは、陰イオンのＣｌ-について交換能を有している。
また、ジルコニウム系のものは条件に製造条件によっては陰イオンの交換能を示す。アルミニウム系、錫系のものも同様である。
これら以外の無機イオン交換体としては、リン酸ジルコニウムに代表される多価金属の酸性塩、モリブドリン酸アンモニウムに代表されるヘテロポリ酸塩、不溶性フェロシアン化物等の合成物が知られている。
これらの無機イオン交換体の一部は既に市販されており、例えば、東亜合成株式会社の商品名イグゼ「ＩＸＥ」における各種のグレードが知られている。
なお、合成品のほか、天然物のゼオライト、またはモンモリロン石のような無機イオン交換体の粉末も使用可能である。
【００３７】
（有機イオン交換体）
有機イオン交換体には、陽イオン交換体としてスルホン酸基を有する架橋ポリスチレンが挙げられ、そのほかカルボン酸基、ホスホン酸基またはホスフィン酸基を有するものも挙げられる。
また、陰イオン交換体として四級アンモニウム基、四級ホスホニウム基または三級スルホニウム基を有する架橋ポリスチレンが挙げられる。
【００３８】
これらの無機イオン交換体および有機イオン交換体は、捕捉したい陽イオン、陰イオンの種類、そのイオンについての交換容量を考慮して適宜選択すればよい。勿論、無機イオン交換体と有機イオン交換体とを混合して使用してもよいことはいうまでもない。
電子素子の製造工程では加熱するプロセスを含むため、無機イオン交換体が好ましい。
【００３９】
また、マイグレーション防止材料と上述した高分子材料との混合比は、例えば、機械的強度の観点から、マイグレーション防止材料を１０質量％以下とすることが好ましく、マイグレーション防止材料を５質量％以下とすることがより好ましく、さらにマイグレーション防止材料を２．５質量％以下とすることがさらに好ましい。また、半導体素子または半導体ウエハと異方導電性部材とを接合した際のマイグレーションを抑制する観点から、マイグレーション防止材料を０．０１質量％以上とすることが好ましい。
【００４０】
＜無機充填剤＞
粘着層は、無機充填剤を含有しているのが好ましい。
無機充填剤としては特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カオリン、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化ケイ素粉、微粉状酸化ケイ素、気相法シリカ、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、マイカ、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
【００４１】
接合の際に導通路間に無機充填剤が入ることを防ぎ、導通信頼性がより向上する理由から、無機充填剤の平均粒子径が、各導通路の間隔よりも大きいことが好ましい。
無機充填剤の平均粒子径は、３０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、８０ｎｍ〜１μｍであることがより好ましい。
ここで、平均粒子径は、レーザー回折散乱式粒子径測定装置(日機装（株）製マイクロトラックＭＴ３３００)で測定される、一次粒子径を平均粒子径とする。
【００４２】
＜硬化剤＞
粘着層は、硬化剤を含有していてもよい。
硬化剤を含有する場合、接続対象の異方導電性部材の表面形状との接合不良を抑制する観点から、常温で固体の硬化剤を用いず、常温で液体の硬化剤を含有しているのがより好ましい。
ここで、「常温で固体」とは、２５℃で固体であることをいい、例えば、融点が２５℃より高い温度である物質をいう。
【００４３】
硬化剤としては、具体的には、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンのような芳香族アミン、脂肪族アミン、４−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、テトラメチルグアニジン、チオ尿素付加アミン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等のカルボン酸無水物、カルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、ポリフェノール化合物、ノボラック樹脂、ポリメルカプタン等が挙げられ、これらの硬化剤から、２５℃で液体のものを適宜選択して用いることができる。なお、硬化剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
粘着層には、その特性を損なわない範囲内で、広く一般に半導体パッケージの樹脂絶縁膜に添加されている分散剤、緩衝剤、粘度調整剤等の種々の添加剤を含有させてもよい。粘着層には、熱酸発生剤が含まれていてもよく、熱酸発生剤としてはアンモニウム塩；トリフェニルスルホニウム塩、トリ−ｐ−トリルスルホニウム塩、４−（フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウム塩等のスルホニウム塩；ジフェニルヨードニウム塩、ジ−ｐ−トリルヨードニウム塩、ビス（４−ドデシルフェニル）ヨードニウム塩、ビス（４−メトキシフェニル）ヨードニウム塩、（４−オクチルオキシフェニル）フェニルヨードニウム塩、ビス（４−デシルオキシ）フェニルヨードニウム塩、４−（２−ヒドロキシテトラデシルオキシ）フェニルフェニルヨードニウム塩、４−イソプロピルフェニル（ｐ−トリル）ヨードニウム塩、４−イソブチルフェニル（ｐ−トリル）ヨードニウム塩等のヨードニウム塩等が挙げられる。
【００４５】
＜形状＞
粘着層の厚みＴｓ（図１０参照）は、２〜５００ｎｍであることが好ましい。粘着層の厚みＴｓは、ダイシングにより半導体部材を切断し、半導体部材の断面形状を観察して求めることができる。
【００４６】
以下、異方導電性部材１５について説明する。なお、異方導電性部材１５は、国際公開第２０１５／０２９８８１号に記載の製造方法で製造することができる。
図１１は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法に用いられる異方導電性部材の一例を示す模式的平面図であり、図１２は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法に用いられる異方導電性部材の一例を示す模式的断面図である。
【００４７】
図１１および図１２に示すように異方導電性部材１５は、無機材料からなる絶縁性基材４０と、絶縁性基材４０の厚み方向Ｄ（図１２参照）に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた複数の導通路４２とを有する。導通路４２は絶縁性基材４０に形成された厚み方向Ｄに延在する貫通孔４１内に導電材が充填されて形成されており、導電性を有する。
ここで、「互いに電気的に絶縁された状態」とは、絶縁性基材の内部に存在している各導通路が絶縁性基材の内部において互いに各導通路間の導通性が十分に低い状態であることを意味する。
異方導電性部材１５は、導通路４２が互いに電気的に絶縁されており、絶縁性基材４０の厚み方向Ｄ（図１２参照）と直交する方向ｘには導電性が十分に低く、厚み方向Ｄに導電性を有する。このように異方導電性部材１５は異方導電性を示す部材である。
【００４８】
導通路４２は、図１２に示すように、互いに電気的に絶縁された状態で絶縁性基材４０が厚み方向Ｄに貫通して設けられている。
さらに、導通路４２は、図１２に示すように、絶縁性基材４０の表面４０ａから厚み方向Ｄに突出した突出部分４２ａ、および裏面４０ｂから厚み方向Ｄに突出した突出部分４２ｂを有する。異方導電性部材１５は、さらに、絶縁性基材４０の表面４０ａおよび裏面４０ｂに設けられた樹脂層４３を具備してもよい。樹脂層４３は、突出部分４２ａの先端部、突出部分４２ｂの先端部に接していないことが好ましい。
突出部分４２ａの高さＨｄおよび突出部分４２ｂの高さＨｄは、６ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ〜５００ｎｍである。
突出部分４２ａの高さＨｄは、絶縁性基材４０の表面４０ａからの長さである。突出部分４２ｂの高さＨｄは、絶縁性基材４０の裏面４０ｂからの長さである。
【００４９】
突出部分４２ａの高さＨｄおよび突出部分４２ｂの高さＨｄは、半導体部材の粘着層の高さＨａ（図１０参照）と、電極の高さＨｓ（図１０参照）との関係が、Ｈｄ≧Ｈａ−Ｈｓであることが好ましい。突出部分４２ａの高さＨｄおよび突出部分４２ｂの高さＨｄがＨｄ≧Ｈａ−Ｈｓを満たす場合、突出部分４２ａの高さＨｄおよび突出部分４２ｂの高さＨｄが、電極上の粘着層の高さＨａよりも大きくなり、電極と導通路とが確実に接触するため、電気的な導通が良好になるため好ましい。
樹脂層から導通路を突出させる方法としてはエッチングがあり、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらでもよい。ウェットエッチングによる導通路を突出させる方法の例としては粘着層の溶媒を用い、枚葉現像と同様の方法で導通路上部の粘着層を除去する方法が挙げられる。また、ドライエッチングによる方法の例としては粘着層を酸素プラズマにより除去し、導通路上部の粘着層を除去する方法が挙げられる。
【００５０】
また、図１２においては、絶縁性基材４０の表面４０ａおよび４０ｂに樹脂層４３を有するものを示しているが、これに限定されるものではなく、絶縁性基材４０の少なくとも一方の表面に、樹脂層４３を有する構成でもよいし、絶縁性基材４０の両表面に樹脂層４３を有しない構成でもよい。
同様に、図１２の導通路４２は両端に突出部分４２ａおよび突出部分４２ｂがあるが、これに限定されるものではなく、絶縁性基材４０の少なくとも樹脂層４３を有する側の表面に突出部分を有する構成でもよい。
【００５１】
図１２に示す異方導電性部材１５の厚みｈは、例えば、３０μｍ以下である。また、異方導電性部材１５は、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）が１０μｍ以下であることが好ましい。なお、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）＝ＴＭａｘ−ＴＭｉｎである。ＴＭａｘは、平坦度適用領域での裏面基準からの距離(厚み）の最大値である。ＴＭｉｎは、平坦度適用領域での裏面基準からの距離(厚み）の最小値である。
ここで、異方導電性部材１５の厚みｈは、厚みｈに相当する領域について１０点測定した平均値のことである。
異方導電性部材１５の厚みｈの好ましい測定方法としては、電解放出形走査型電子顕微鏡により２０万倍の倍率で観察し、異方導電性部材１５の輪郭形状を取得し、輪郭形状において異方導電性部材１５を厚みｈに相当する領域を１０点測定し、１０点の測定値の平均値を求める方法が挙げられる。
また、異方導電性部材１５のＴＴＶ（Total Thickness Variation）は、異方導電性部材１５をダイシングで支持体４７ごと切断し、異方導電性部材１５の断面形状を観察して求めた値である。
【００５２】
異方導電性部材１５は、移送、搬送および運搬ならびに保管等のために図１２に示すように支持体４７の上に設けられる。支持体４７と異方導電性部材１５の間に剥離層４４が設けられている。支持体４７と異方導電性部材１５は剥離層４４により、分離可能に接着されている。上述のように異方導電性部材１５が支持体４７の上に剥離層４４を介して設けられたものを異方導電材という。
支持体４７は、異方導電性部材１５を支持するものであり、例えば、シリコン基板で構成されている。支持体４７としては、シリコン基板以外に、例えば、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＮおよびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス基板、ガラス基板、繊維強化プラスチック基板、ならびに金属基板を用いることができる。繊維強化プラスチック基板には、プリント配線基板であるＦＲ−４（Flame Retardant Type 4）基板等も含まれる。
【００５３】
また、支持体４７としては、可撓性を有し、かつ透明であるものを用いることもできる。可撓性を有し、かつ透明な支持体４７としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等のプラスチックフィルムが挙げられる。
ここで、透明とは、位置合せに使用する波長の光で透過率が８０%以上であることをいう。このため、波長４００〜８００ｎｍの可視光全域で透過率が低くてもよいが、波長４００〜８００ｎｍの可視光全域で透過率が８０％以上であることが好ましい。透過率は、分光光度計により測定される。
【００５４】
剥離層４４は、支持層４５と剥離剤４６が積層されたものであることが好ましい。剥離剤４６が異方導電性部材１５に接しており、剥離層４４を起点にして、支持体４７と異方導電性部材１５が分離する。例えば、予め定められた温度に加熱することで、剥離剤４６の接着力が弱まり、異方導電性部材１５から支持体４７が取り除かれる。
剥離剤４６には、例えば、日東電工社製リバアルファ（登録商標）、およびソマール株式会社製ソマタック（登録商標）等を用いることができる。
【００５５】
以下、異方導電性部材１５についてより具体的に説明する。
〔絶縁性基材〕
絶縁性基材は、無機材料からなり、従来公知の異方導電性フィルム等を構成する絶縁性基材と同程度の電気抵抗率（１０14Ω・ｃｍ程度）を有するものであれば特に限定されない。
なお、「無機材料からなり」とは、後述する樹脂層を構成する高分子材料と区別するための規定であり、無機材料のみから構成された絶縁性基材に限定する規定ではなく、無機材料を主成分（５０質量％以上）とする規定である。
【００５６】
絶縁性基材としては、例えば、金属酸化物基材、金属窒化物基材、ガラス基材、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド等のセラミックス基材、ダイヤモンドライクカーボン等のカーボン基材、ポリイミド基材、これらの複合材料等が挙げられる。絶縁性基材としては、これ以外に、例えば、貫通孔を有する有機素材上に、セラミックス材料またはカーボン材料を５０質量％以上含む無機材料で成膜したものであってもよい。
【００５７】
絶縁性基材としては、所望の平均開口径を有するマイクロポアが貫通孔として形成され、後述する導通路を形成しやすいという理由から、金属酸化物基材であることが好ましく、バルブ金属の陽極酸化膜であることがより好ましい。
ここで、バルブ金属としては、具体的には、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。これらのうち、寸法安定性がよく、比較的安価であることからアルミニウムの陽極酸化膜（基材）であることが好ましい。
【００５８】
絶縁性基材における各導通路の間隔は、５ｎｍ〜８００ｎｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍ〜１４０ｎｍであることがさらに好ましい。絶縁性基材における各導通路の間隔がこの範囲であると、絶縁性基材が絶縁性の隔壁として十分に機能する。
ここで、各導通路の間隔とは、隣接する導通路間の幅ｗをいい、異方導電性部材の断面を電解放出形走査型電子顕微鏡により２０万倍の倍率で観察し、隣接する導通路間の幅を１０点で測定した平均値をいう。
【００５９】
〔導通路〕
複数の導通路は、導電材からなる。
＜導電材＞
導通路を構成する導電材は、電気抵抗率が１０3Ω・ｃｍ以下の材料であれば特に限定されず、その具体例としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウムがドープされたスズ酸化物（ＩＴＯ）等が好適に例示される。
中でも、電気伝導性の観点から、銅、金、アルミニウム、およびニッケルが好ましく、銅および金がより好ましい。
【００６０】
＜突出部分＞
異方導電性部材と電極とを圧着等の手法により電気的接続、または物理的に接合する際に、突出部分が潰れた場合の面方向の絶縁性を十分に確保できる理由から、導通路の突出部分のアスペクト比（突出部分の高さ／突出部分の直径）が０．５以上５０未満であることが好ましく、０．８〜２０であることがより好ましく、１〜１０であることがさらに好ましい。
【００６１】
また、接続対象の半導体部材の表面形状に追従する観点から、導通路の突出部分の高さは、上述のように２０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍである。
導通路の突出部分の高さは、異方導電性部材の断面を電解放出形走査型電子顕微鏡により２万倍の倍率で観察し、導通路の突出部分の高さを１０点で測定した平均値をいう。
導通路の突出部分の直径は、異方導電性部材の断面を電解放出形走査型電子顕微鏡により観察し、導通路の突出部分の直径を１０点で測定した平均値をいう。
【００６２】
＜他の形状＞
導通路は柱状であり、導通路の直径ｄは、突出部分の直径と同様、５ｎｍ超１０μｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６３】
また、導通路は絶縁性基材によって互いに電気的に絶縁された状態で存在するものであるが、その密度は、２万個／ｍｍ2以上であることが好ましく、２００万個／ｍｍ2以上であることがより好ましく、１０００万個／ｍｍ2以上であることがさらに好ましく、５０００万個／ｍｍ2以上であることが特に好ましく、１億個／ｍｍ2以上であることが最も好ましい。
【００６４】
さらに、隣接する各導通路の中心間距離ｐは、２０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、４０ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍ〜１４０ｎｍであることがさらに好ましい。
【００６５】
〔樹脂層〕
樹脂層は、例えば、絶縁性基材の表面および裏面に設けられ、上述の導通路を埋設してもよい。樹脂層は、上述の粘着層と同じものを用いることができる。このため、樹脂層も粘着層と同様に接合する機能を有する部材があってもよい。
＜形状＞
導通路を保護する理由から、樹脂層の厚みは、導通路の突出部の高さより大きく、１μｍ〜５μｍであることが好ましい。
【００６６】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の半導体デバイスの製造方法および半導体部材について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【実施例】
【００６７】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
本実施例では、下記に示す異方導電性部材を用いて半導体部材を接合し、以下に示す実施例１〜実施例６ならびに比較例１および比較例２の半導体デバイスを作製し、導通性と接合強度を評価した。【００６８】
半導体部材には、ＴＥＧチップを用いた。
＜ＴＥＧチップ＞
Ｃｕパッドを有するＴＥＧチップ（Test Element Group chip）とインターポーザーを用意した。これらの内部には、導通抵抗を測定するデイジーチェインパターンと絶縁抵抗を測定する櫛歯パターンを含む。これらの、絶縁層はＳｉＮである。ＴＥＧチップは、チップサイズが８ｍｍ四方であり、チップ面積に対する電極面積（銅ポスト）の比率が２５％のチップを用意した。電極は直径５μｍ、高さ７μｍとし、電極間に存在する絶縁層の厚みを２μｍとした。ＴＥＧチップが半導体部材に相当する。インターポーザーは周囲に取出し配線を含むためチップサイズは１０ｍｍ四方のものを用意した。
次いで、ＴＥＧチップ、異方導電性部材およびインターポーザーをこの順で積層するように、チップボンダー（ＤＢ２５０、澁谷工業株式会社製）を用いて温度２７０℃、１０分の条件で接合した。この際ＴＥＧチップとインターポーザーのＣｕパッドの位置がズレないよう予めチップの角に形成したアライメントマークにより位置を合わせて接合した。
本実施例では、以下に説明するように、ＴＥＧチップの電極を半導体部材の電極として、ＴＥＧチップの表面に、以下に示す粘着層を設けた。【００６９】
以下、異方導電性部材について説明する。
［異方導電性部材］
＜アルミニウム基板の作製＞
Ｓｉ：０．０６質量％、Ｆｅ：０．３０質量％、Ｃｕ：０．００５質量％、Ｍｎ：０．００１質量％、Ｍｇ：０．００１質量％、Ｚｎ：０．００１質量％、Ｔｉ：０．０３質量％を含有し、残部はＡｌと不可避不純物のアルミニウム合金を用いて溶湯を調製し、溶湯処理およびろ過を行った上で、厚さ５００ｍｍ、幅１２００ｍｍの鋳塊をＤＣ（Direct Chill）鋳造法で作製した。
次いで、表面を平均１０ｍｍの厚さで面削機により削り取った後、５５０℃で、約５時間均熱保持し、温度４００℃に下がったところで、熱間圧延機を用いて厚さ２．７ｍｍの圧延板とした。
さらに、連続焼鈍機を用いて熱処理を５００℃で行った後、冷間圧延で、厚さ１．０ｍｍに仕上げ、ＪＩＳ １０５０材のアルミニウム基板を得た。
アルミニウム基板を、直径２００ｍｍ（８インチ）のウエハ状に形成した後、以下に示す各処理を施した。【００７０】
＜電解研磨処理＞
上述のアルミニウム基板に対して、以下組成の電解研磨液を用いて、電圧２５Ｖ、液温度６５℃、液流速３．０ｍ／分の条件で電解研磨処理を施した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（株式会社高砂製作所社製）を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（アズワン株式会社製）を用いて計測した。
（電解研磨液組成）
・８５質量％リン酸（和光純薬社製試薬）・・・６６０ｍＬ
・純水・・・１６０ｍＬ
・硫酸・・・１５０ｍＬ
・エチレングリコール・・・３０ｍＬ【００７１】
＜陽極酸化処理工程＞
次いで、電解研磨処理後のアルミニウム基板に、特開２００７−２０４８０２号公報に記載の手順にしたがって自己規則化法による陽極酸化処理を施した。
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１６℃、液流速３．０ｍ／分の条件で、５時間のプレ陽極酸化処理を施した。
その後、プレ陽極酸化処理後のアルミニウム基板を、０．２ｍｏｌ／Ｌ無水クロム酸、０．６ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液（液温：５０℃）に１２時間浸漬させる脱膜処理を施した。
その後、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１６℃、液流速３．０ｍ／分の条件の条件で、３時間４５分の再陽極酸化処理を施し、膜厚３０μｍの陽極酸化膜を得た。
なお、プレ陽極酸化処理および再陽極酸化処理は、いずれも陰極はステンレス電極とし、電源はＧＰ０１１０−３０Ｒ（株式会社高砂製作所製）を用いた。また、冷却装置にはＮｅｏＣｏｏｌ ＢＤ３６（ヤマト科学株式会社製）、かくはん加温装置にはペアスターラー ＰＳ−１００（ＥＹＥＬＡ東京理化器械株式会社製）を用いた。さらに、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（アズワン株式会社製）を用いて計測した。【００７２】
＜バリア層除去工程＞
次いで、上述の陽極酸化処理と同様の処理液および処理条件で、電圧を４０Ｖから０Ｖまで連続的に電圧降下速度０．２Ｖ／ｓｅｃで降下させながら電解処理（電解除去処理）を施した。
その後、５質量％リン酸に３０℃、３０分間浸漬させるエッチング処理（エッチング除去処理）を施し、陽極酸化膜のマイクロポアの底部にあるバリア層を除去し、マイクロポアを介してアルミニウムを露出させた。【００７３】
ここで、バリア層除去工程後の陽極酸化膜に存在するマイクロポアの平均開口径は６０ｎｍであった。なお、平均開口径は、ＦＥ−ＳＥＭ（Field emission - Scanning Electron Microscope）により表面写真（倍率５００００倍）を撮影し、５０点測定した平均値として算出した。
また、バリア層除去工程後の陽極酸化膜の平均厚みは８０μｍであった。なお、平均厚みは、陽極酸化膜を厚さ方向に対してＦＩＢ（Focused Ion Beam）で切削加工し、その断面をＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率５００００倍）を撮影し、１０点測定した平均値として算出した。
また、陽極酸化膜に存在するマイクロポアの密度は、約１億個／ｍｍ2であった。なお、マイクロポアの密度は、特開２００８−２７０１５８号公報の＜０１６８＞および＜０１６９＞段落に記載された方法で測定し、算出した。
また、陽極酸化膜に存在するマイクロポアの規則化度は、９２％であった。なお、規則化度は、ＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率２００００倍）を撮影し、特開２００８−２７０１５８号公報の＜００２４＞〜＜００２７＞段落に記載された方法で測定し、算出した。【００７４】
＜金属充填工程＞
次いで、アルミニウム基板を陰極にし、白金を正極にして電解めっき処理を施した。
具体的には、以下に示す組成の銅めっき液を使用し、定電流電解を施すことにより、マイクロポアの内部に銅が充填された金属充填微細構造体を作製した。
ここで、定電流電解は、株式会社山本鍍金試験器社製のめっき装置を用い、北斗電工株式会社製の電源（ＨＺ−３０００）を用い、めっき液中でサイクリックボルタンメトリを行って析出電位を確認した後に、以下に示す条件で処理を施した。
（銅めっき液組成および条件）
・硫酸銅 １００ｇ／Ｌ
・硫酸 ５０ｇ／Ｌ
・塩酸 １５ｇ／Ｌ
・温度 ２５℃
・電流密度 １０Ａ／ｄｍ2【００７５】
マイクロポアに金属を充填した後の陽極酸化膜の表面をＦＥ−ＳＥＭで観察し、１０００個のマイクロポアにおける金属による封孔の有無を観察して封孔率（封孔マイクロポアの個数／１０００個）を算出したところ、９６％であった。
また、マイクロポアに金属を充填した後の陽極酸化膜を厚さ方向に対してＦＩＢで切削加工し、その断面をＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率５００００倍）を撮影し、マイクロポアの内部を確認したところ、封孔されたマイクロポアにおいては、その内部が金属で完全に充填されていることが分かった。【００７６】
＜基板除去工程＞
次いで、２０質量％塩化水銀水溶液（昇汞）に２０℃、３時間浸漬させることによりアルミニウム基板を溶解して除去することにより、金属充填微細構造体を作製した。【００７７】
＜トリミング工程＞
基板除去工程後の金属充填微細構造体を、水酸化ナトリウム水溶液（濃度：５質量％、液温度：２０℃）に浸漬させ、突出部分の高さが５００ｎｍとなるように浸漬時間を調整してアルミニウムの陽極酸化膜の表面を選択的に溶解し、次いで、水洗し、乾燥して、導通路である銅の円柱を突出させた異方導電性部材を作製した。【００７８】
（実施例１）
実施例１は、ＴＥＧチップの電極の全面に粘着層を形成した後、切削により、電極の表面と粘着層の表面とを同一面にして電極を露出させたものを用いた。切削後の電極高さは４μｍとした。以下に示す配合でメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解した液を上述のＴＥＧチップの表面にスピンコートで塗布し、温度１３０℃で２分間ベークして厚み５μｍの粘着層を形成した。粘着層の厚みは、溶媒（ＭＥＫ：methyl ethyl ketone  メチルエチルケトン）の量で調整した。
＜塗布液組成＞
・エラストマー：アクリル酸ブチルーアクリロニトリルを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（商品名：ＳＧ−２８ＧＭ、長瀬ケムテックス株式会社製）・・・５重量部
・エポキシ樹脂１：ｊＥＲ（登録商標）８２８（三菱化学株式会社製）・・・３３質量部
・エポキシ樹脂２：ｊＥＲ（登録商標）１００４（三菱化学株式会社製）・・・１１質量部
・フェノール樹脂：ミレックスＸＬＣ−４Ｌ（三井化学株式会社製）・・・４４質量部
・有機酸：ｏ−アニス酸（オルトアニス酸、東京化成工業株式会社製）・・・０．５質量部
・硬化剤：イミダゾール触媒（２ＰＨＺ−ＰＷ、四国化成工業株式会社製）・・・０．５質量部
切削装置としてはＤＩＳＣＯ社製Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｎｅｒを使用した。回転数を１５００ｒｐｍ（revolution per minute）とし、送り速度を０．５ｍｍ／ｓｅｃとして電極の表面と粘着層の表面を同一にした。【００７９】
（実施例２）
実施例２は、実施例１に比して、切削後にウェットエッチングにより、粘着層の高さを電極の高さよりも５００ｎｍ低くした点以外は、実施例１と同じとした。
エッチング液としてはＭＥＫ（メチルエチルケトン）を用い、枚葉現像装置を用いてスプレー法によりウェットエッチングを行った。エッチング液吐出圧は０．５ｍＬ／ｓｅｃ／ｍｍ２とし、エッチング時間は２０ｓｅｃで行った。
（実施例３）
実施例３は、実施例１に比して、切削後にウェットエッチングにより、電極を２００ｎｍエッチングして電極の高さを粘着層の高さよりも低くした点以外は、実施例１と同じとした。
電極のエッチング液およびエッチング条件は下記の通りとした。
・エッチング液：０．１％  過酸化水素、０．１％  イミノ二酢酸及び９９．８%  超純水
・エッチング条件（浸漬時間）:２０ｓｅｃ【００８０】
（実施例４）
実施例４は、実施例３に比して、電極のウェットエッチング時間を１００ｓｅｃとすることにより、粘着層の高さと電極の高さの差を１０００ｎｍとし、導通路の突出部の高さよりも５００ｎｍ長くした点以外は、実施例３と同じとした。
（実施例５）
実施例５は、ＴＥＧチップの電極間に絶縁膜がないものを使用し、切削後の電極高さを３μｍとした点以外は実施例１と同じとした。
（実施例６）
実施例６は粘着層を下記のものを使用した点以外は実施例１と同じとした。
＜塗布液組成＞
・フェノキシ樹脂（ＹＰ−５０、新日鉄住金化学（株））６０質量部
・ジエポキシビシクロヘキシル（セロキサイド８０００、（株）ダイセル）１０質量部
・低極性オキセタン化合物（ＯＸＢＰ、宇部興産（株））２０質量部
・第４級アンモニウム塩系熱酸発生剤（商品名ＣＸＣ−１６１２、楠本化成（株））２質量部
粘着層の厚みは、溶媒（ＭＥＫ：methyl  ethyl  ketone  メチルエチルケトン）の量で調整した。【００８１】
（比較例１）
比較例１は、ＴＥＧチップの電極の全面に粘着層を形成し、電極を露出させていない点以外は、実施例１と同じとした。電極上の粘着層高さは５μｍになるように希釈倍率を調整し、塗布を行った。
（比較例２）
比較例２はＴＥＧチップに粘着層を設けず、異方導電部材に粘着層を設けた点以外は実施例１と同じとした。異方導電部材上の粘着層高さは５μｍになるように希釈倍率を調整し、塗布を行った。【００８２】
以下、導通性と接合強度について説明する。
導通性は、導通抵抗を用いて評価した。導通抵抗について説明する。
＜導通性の評価＞
インターポーザーのデイジーチェインパターン部分の引出し配線パッドにプローブを接触させ、大気中で導通評価を行った。測定装置としてケースレー社ソースメーターを用い、抵抗値の測定を行った。
抵抗値の結果に基づき、以下に示す評価基準にて評価した。評価結果を下記表１の導通性の欄に示す。
「Ａ」：抵抗値が設計抵抗の１０倍未満
「Ｂ」：抵抗値が設計抵抗の１０倍以上１００倍未満
「Ｃ」：抵抗値が設計抵抗の１００倍以上１０００倍未満
「Ｄ」：抵抗値が設計抵抗の１０００倍以上【００８３】
接合強度は、万能型ボンドテスターDage-4000（ノードソンアドバンストテクノロジー株式会社製）を用いてシェア強度を測定して評価した。
接合強度は、得られた破壊荷重から半導体素子の面積当たりの接合強度値を求めた。接合強度は、以下に示す評価基準により評価した。
「Ａ」：２０ＭＰａ≦接合強度
「Ｂ」：１０ＭＰａ≦接合強度＜２０ＭＰａ
「Ｃ」：接合強度＜１０ＭＰａ【００８４】
【表１】
2019065118.tif 000003
【００８５】
表１に示すように、実施例１〜実施例６は、電極が露出していない比較例１および比較例２に比して、導通性および接合強度が優れていた。
また、実施例４のように、粘着層の高さと電極の高さの差よりも、導通路の突出部が長いと、導通性および接合強度がいずれも、とても優れたものとなる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  半導体デバイス
１２、１４、１６  半導体部材
１５  異方導電性部材
２０  半導体素子
２２、３２  電極
２０ａ、２２ａ、２４ａ、２６ａ、３２ａ、３４ａ  表面
２４  絶縁層
２６  粘着層
３０  インターポーザー基板
３４  絶縁層
４０  絶縁性基材
４０ａ  表面
４０ｂ  裏面
４１  貫通孔
４２  導通路
４２ａ、４２ｂ  突出部分
４３  樹脂層
４４  剥離層
４５  支持層
４６  剥離剤
４７  支持体
Ｄ  厚み方向
Ｈａ  粘着層の高さ
Ｈｄ  突出部分の高さ
Ｈｓ  電極の高さ
ｈ  厚み
ｐ  中心間距離
ｘ  方向
【図１】
2019065118.tif 000004
【図２】
2019065118.tif 000005
【図３】
2019065118.tif 000006
【図４】
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【図５】
2019065118.tif 000008
【図６】
2019065118.tif 000009
【図７】
2019065118.tif 000010
【図８】
2019065118.tif 000011
【図９】
2019065118.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019065118.tif 000015
【国際調査報告】
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2019065118.tif 000017
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