(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材、およ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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有し、前記少なくとも２つの被接続部材のうち、少なくとも１つは半導体素子である半導体デバイスであって、
前記異方導電性部材は、前記電極と接続されている電極接続領域と、前記電極と接続されていない電極非接続領域とを有し、前記異方導電性部材により前記少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続されており、
前記被接続部材の前記電極が設けられている面に絶縁層があり、前記電極は前記絶縁層の表面に対して突出しており、
前記電極接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、前記電極と接続されていない前記電極非接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値よりも小さく、
前記電極接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下である半導体デバイス。
【請求項２】
前記電極と接続されていない前記電極非接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上である請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの前記被接続部材は、凸を備える電極を有する被接続部材と、前記凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含む、請求項１または２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記被接続部材の前記電極を有する面は、表面粗さが１０ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
絶縁性基材、およ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、
それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有する積層体であって、
前記被接続部材の少なくとも１つは半導体素子であり、
前記異方導電性部材は、前記電極と接続されている電極接続領域と、前記電極と接続されていない電極非接続領域とを有し、
前記異方導電性部材により前記少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続されており、
前記被接続部材の前記電極が設けられている面に絶縁層があり、前記電極は前記絶縁層の表面に対して突出しており、
前記電極接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、前記電極と接続されていない前記電極非接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値よりも小さく、
前記電極接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下である積層体。
【請求項６】
前記電極と接続されていない前記電極非接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上である請求項５に記載の積層体。
【請求項７】
前記異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの前記被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、前記凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含む、請求項５または６に記載の積層体。
【請求項８】
前記被接続部材の前記電極を有する面は、表面粗さが１０ｎｍ以下である請求項５〜７のいずれか１項に記載の積層体。
【請求項９】
絶縁性基材、およ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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材のうち、少なくとも１つは半導体素子である半導体デバイスの製造方法であって、
前記少なくとも２つの被接続部材の間に前記異方導電性部材が配置された状態で、前記異方導電性部材により前記少なくとも２つの被接続部材を電気的に接続する工程を有し、
前記被接続部材の前記電極が設けられている面に絶縁層があり、前記電極は前記絶縁層の表面に対して突出しており、
前記異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの前記被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、前記凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含む、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
絶縁性基材、およ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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有する積層体であって、前記被接続部材の少なくとも１つは半導体素子である積層体の製造方法であって、
前記少なくとも２つの被接続部材の間に前記異方導電性部材が配置された状態で、前記異方導電性部材により前記少なくとも２つの被接続部材を電気的に接続する工程とを有し、
前記被接続部材の前記電極が設けられている面に絶縁層があり、前記電極は前記絶縁層の表面に対して突出しており、
前記異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの前記被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、前記凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含む、積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラックがある異方導電性部材を用いて、少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続された半導体デバイス、積層体ならびに半導体デバイスの製造方法および積層体の製造方法に関し、特に、異方導電性部材のクラック量が規定された半導体デバイス、積層体ならびに半導体デバイスの製造方法および積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁性基材に設けられた微細孔に金属が充填されてなる金属充填微細構造体は、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り、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ような方式、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、接続の安定性を十分に保証することができない。そのため、電気的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、絶縁性基材の破損を抑制することができる異方導電性部材の製造方法が記載されている。特許文献１では、陽極酸化膜からなる絶縁性基材の複数のマイクロポアに導電性部材が充填された複数の導通路を有する異方導電性部材を作製した後に、残留応力を緩和する処理を施している。
特許文献２には、多層基板の少なくとも一面に半導体素子を実装する工程を備える半導体パッケージの製造方法が記載されている。特許文献２の多層基板は、アルミニウム基板の陽極酸化皮膜であって厚み方向に貫通孔が設けられた絶縁性基材と、貫通孔に充填された導電性材料からなり互いに絶縁された状態で絶縁性基材を厚み方向に貫通する複数の導通路とを有する異方導電性部材と、異方導電性部材の少なくとも一面に設けられた熱伝導部を有する熱伝導層と、絶縁性基材中から突出した導電性材料からなる放熱部とを備える。
特許文献２では、多層基板に半導体素子を実装する場合、加熱による実装を伴う。アルミニウム基板と陽極酸化皮膜との熱膨張率差に起因して陽極酸化皮膜内に発生するクラックを抑制する観点から、最高到達温度に到達する前に所望の一定温度で５秒〜１０分、より好ましくは１０秒〜５分、特に好ましくは２０秒〜３分の熱処理を施す方法をとることが記載されている。【０００４】
また、特許文献３には、電気的に安定接続でき、着脱時に破損することがないことを目的とした回路基板接続構造体が記載されている。特許文献３の回路基板接続構造体は、第１電極を有するリジッド回路基板と異方導電性部材と、第２電極を回路基板上に形成されたランドとして有するフレキシブル回路基板とを、フレキシブル回路基板のリジッド回路基板に面していない他方の平面の少なくとも一部に支持板が直接接触して配置されている。異方導電性部材をリジッド回路基板とフレキシブル回路基板とに支持板を介して押圧するための押圧部材を用いて接続している。
特許文献４には、無機材料からなる絶縁性基材、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、および絶縁性基材の表面に設けられた粘着層を具備し、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いる異方導電性部材と、基板、および基板上に形成される１以上の電極を有する配線基板とを積層してなる多層配線基板が記載されている。特許文献４の多層配線基板は、複数の導通路のうち、電極と接触する導通路が変形して、隣接する導通路同士が接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２２３４号
【特許文献２】特開２０１４−８２４４７号公報
【特許文献３】特開２０１２−７８２２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１６／９８８６５号
【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に、クラック数についての記載はあるが、半導体チップに接合した状態ではない。また、特許文献１には、具体的なクラック数については示されていない。
特許文献２では、上述のように、クラックの発生を抑制する観点から熱処理を施しているが、具体的なクラック数については示されていない。【０００７】
異方導電性部材を半導体チップ等に接合する場合には、異方導電性部材を加工したり、異方導電性部材を搬送したりする必要がある。異方導電性部材の加工および異方導電性部材の搬送によって、クラックが発生することもあり、異方導電性部材と半導体チップとを接合した状態でクラックがあることもある。特許文献１および特許文献２では、異方導電性部材に、実際にクラックがある場合について導電性等を評価していない。なお、特許文献３の異方導電性部材を用いた回路基板接続構造体、および特許文献４の異方導電性部材を用いた多層配線基板においても、異方導電性部材の加工および異方導電性部材の搬送によってクラックが発生することがあり、接合した状態でクラックがあることもあるが、特許文献１および特許文献２と同様に、異方導電性部材に、実際にクラックがある場合について導電性等を評価していない。【０００８】
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、異方導電性部材にクラックがあっても導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い半導体デバイス、積層体ならびに半導体デバイスの製造方法および積層体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明は、絶縁性基材、および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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有し、少なくとも２つの被接続部材のうち、少なくとも１つは半導体素子である半導体デバイスであって、異方導電性部材は、電極と接続されている電極接続領域と、電極と接続されていない電極非接続領域とを有し、異方導電性部材により少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続されており、電極と接続されている電極接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下である半導体デバイスを提供するものである。【００１０】
また、電極と接続されていない電極非接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上であることが好ましい。【００１１】
電極と接続されている電極接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、電極と接続されていない電極非接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値よりも小さいことが好ましい。
また、被接続部材の電極が設けられている面に絶縁層があり、電極は絶縁層の表面に対して突出していることが好ましい。
また、異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含むことが好ましい。
また、被接続部材の電極を有する面は、表面粗さが１０ｎｍ以下であることが好ましい。【００１２】
また、本発明は、絶縁性基材、および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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有する積層体であって、接続部材の少なくとも１つは半導体素子であり、異方導電性部材は、電極と接続されている電極接続領域と、電極と接続されていない電極非接続領域とを有し、異方導電性部材により少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続されており、電極と接続されている電極接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下である積層体を提供するものである。【００１３】
電極と接続されていない電極非接続領域において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
電極と接続されている電極接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、電極と接続されていない電極非接続領域の単位面積当りの合計クラック長の平均値よりも小さいことが好ましい。
被接続部材の電極が設けられている面に絶縁層があり、電極は絶縁層の表面に対して突出していることが好ましい。
異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含むことが好ましい。
被接続部材の電極を有する面は、表面粗さが１０ｎｍ以下であることが好ましい。【００１４】
本発明は、絶縁性基材、および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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材のうち、少なくとも１つは半導体素子である半導体デバイスの製造方法であって、少なくとも２つの被接続部材の間に異方導電性部材が配置された状態で、異方導電性部材により少なくとも２つの被接続部材を電気的に接続する工程とを有し、被接続部材の電極が設けられている面に絶縁層があり、電極は絶縁層の表面に対して突出している半導体デバイスの製造方法を提供するものである。
異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含むことが好ましい。【００１５】
また、本発明は、絶縁性基材、および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、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有する積層体であって、前記接続部材の少なくとも１つは半導体素子である積層体の製造方法であって、少なくとも２つの被接続部材の間に異方導電性部材が配置された状態で、異方導電性部材により少なくとも２つの被接続部材を電気的に接続する工程とを有し、被接続部材の電極が設けられている面に絶縁層があり、電極は絶縁層の表面に対して突出している積層体の製造方法を提供するものである。
異方導電性部材により電気的に接続された少なくとも２つの被接続部材は、凸部を備える電極を有する被接続部材と、凸部に対応する部分が凹んだ凹部を備える電極を有する被接続部材とを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い半導体デバイスを得ることができる。
本発明によれば、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い積層体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の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に用いられる異方導電性部材の構成の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体デバイスに用いられる異方導電性部材の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図４】異方導電材の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の実施形態の半導体デバイスに用いられる異方導電性部材の一例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に用いられる異方導電性部材の他の例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に用いられる異方導電性部材の構成例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半導体チップの電極の構成の第１の例を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第２の例を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第３の例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半導体チップの電極の構成の第４の例を示す模式的断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の半導体デバイスの第１の例を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の実施形態の半導体デバイスの第２の例を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態の半導体デバイスの第３の例を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施形態の半導体デバイスの第４の例を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図１９】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図２０】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図２１】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図２２】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の一工程を示す模式図である。
【図２３】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の変形例の一工程を示す模式図である。
【図２４】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例の変形例の一工程を示す模式図である。
【図２５】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第２の例の一工程を示す模式図である。
【図２６】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第２の例の一工程を示す模式図である。
【図２７】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第２の例の一工程を示す模式図である。
【図２８】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第３の例の一工程を示す模式図である。
【図２９】本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第３の例の一工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、積層体ならびに半導体デバイスの製造方法および積層体の製造方法を詳細に説明する。
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。
角度および温度については、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。また、「同一」とは、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。また、「いずれも」等は、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。
【００１９】
本発明の積層体は、異方導電性部材と、それぞれ電極を備える少なくとも２つの被接続部材とを有し、少なくとも２つの被接続部材のうち、少なくとも１つは半導体素子である。異方導電性部材により少なくとも２つの被接続部材が電気的に接続されている。即ち、少なくとも２つの非接続部材は、異方性導電部材により、電気的に接続をされている。ここで、被接続部材とは、半導体素子、回路素子、およびセンサ素子等のことであり、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。また、被接続部材には、インターポーザー等の信号の授受のためのものも含まれる。
本発明の半導体デバイスは、構成の一部または全部として本発明の積層体を有するデバイスであり、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。
異方導電性部材は、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。また、異方導電性部材は、電極と接続されている電極接続領域と、電極と接続されていない電極非接続領域とを有する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態の半導体デバイスの第１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、半導体チップ１２と異方導電性部材２０と半導体チップ１４とが、積層方向Ｄｓにて積層されて接合されたものであり、半導体チップ１２と半導体チップ１４とが異方導電性部材２０により電気的に接続されている。
なお、図１に示す半導体デバイス１０と同じ構成であっても、上述のように装置等に組み込まれて使用される場合には、積層体１１として扱われる。以下、半導体デバイス１０について説明するが、図１５に示す光学センサとして機能する半導体デバイス１０以外は、積層体１１として利用可能である。積層体１１は、半導体デバイス１０と同様の効果を奏する。
【００２１】
図２は本発明の実施形態の半導体デバイスに用いられる異方導電性部材の構成の一例を示す平面図であり、図３は本発明の実施形態の半導体デバイスに用いられる異方導電性部材の構成の一例を示す模式的断面図である。図３は図２の切断面線ＩＢ−ＩＢ断面図である。また、図４は異方導電材の構成の一例を示す模式的断面図である。
図２および図３に示すように異方導電性部材２０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Ｚ（図３参照）に貫通し、互いに電気的に絶縁された状態で設けられた、導電材からなる複数の導通路４２とを備える部材である。異方導電性部材２０は、さらに、絶縁性基材４０の表面４０ａおよび４０ｂに設けられた樹脂層４４を具備する。絶縁性基材４０は、例えば、アルミニウムの陽極酸化膜により構成される。導通路４２は、絶縁性基材４０の厚み方向に貫通した貫通路４１の内部に金属を充填したものである。例えば、アルミニウムの陽極酸化膜に形成されたマイクロポアの内部に金属が充填されて導通路４２が構成される。
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２０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Ｚ（図３参照）と直交する方向ｘには導電性が十分に低く、厚み方向Ｚに導電性を有する。このように異方導電性部材２０は異方導電性を示す部材である。異方導電性部材２０は厚み方向Ｚを、半導体デバイス１０の積層方向Ｄｓに一致させて配置される。
【００２２】
導通路４２は、図２および図３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を厚み方向Ｚに貫通して設けられている。なお、符号Ｚ１は図２の裏面から正面の方向を示し、符号Ｚ２は図２の正面から裏面の方向を示す。
さらに、導通路４２は、図３に示すように、絶縁性基材４０の表面４０ａおよび４０ｂから突出した突出部分４２ａおよび突出部分４２ｂを有してもよい。異方導電性部材２０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４４を具備してもよい。樹脂層４４は、粘着性を備え、接合性を付与するものでもある。突出部分４２ａおよび突出部分４２ｂの長さは、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。
【００２３】
また、図３および図４においては、絶縁性基材４０の表面４０ａおよび４０ｂに樹脂層４４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４４を有する構成でもよい。
同様に、図３および図４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４４を有する側の表面に突出部分を有する構成でもよい。
【００２４】
図３及び図４に示す異方導電性部材２０の厚みｈは、例えば、３０μｍ以下である。また、異方導電性部材２０は、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）が１０μｍ以下であることが好ましい。
ここで、異方導電性部材２０の厚みｈは、異方導電性部材２０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、異方導電性部材２０の輪郭形状を取得し、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。
また、異方導電性部材２０のＴＴＶ（Total Thickness Variation）は、異方導電性部材２０をダイシングで支持体４６ごと切断し、異方導電性部材２０の断面形状を観察して求めた値である。
【００２５】
異方導電性部材２０は、移送、搬送および運搬ならびに保管等のために図４に示すように支持体４６の上に設けられる。支持体４６と異方導電性部材２０の間に接着部材４７が設けられている。支持体４６と異方導電性部材２０は接着部材４７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２０が支持体４６の上に接着部材４７を介して設けられたものを異方導電材５０という。
支持体４６は、異方導電性部材２０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４６としては、シリコン基板以外に、例えば、ＳｉＮおよびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス基板、ＳｉＣおよびＧａＮ等の化合物半導体基板、サファイア基板、ガラス基板、繊維強化プラスチック基板、樹脂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。
【００２６】
また、支持体４６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ができる。可撓性を有し、かつ透明な支持体４６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。
【００２７】
接着部材４７は、支持層４８と接着層４９が積層されたものであることが好ましい。接着層４９が異方導電性部材２０に接しており、接着部材４７を起点にして、支持体４６と異方導電性部材２０が分離する。異方導電材５０では、例えば、予め定められた温度に加熱することで、接着層４９の接着力が弱まり、異方導電性部材２０から支持体４６が取り除かれる。
接着層４９は、支持層４８の異方導電性部材２０側に設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、支持層４８の支持体４６側にも設けてもよい。
接着層４９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。
【００２８】
接着部材４７は、例えば、粘着力が熱または光によって低減するものが好ましく、更に元の粘着力の５分の１以下となるものであることが好ましい。上述の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）は、粘着力が熱により元の粘着力の５分の１以下となるものに該当する。着力が熱により元の粘着力の５分の１以下となるものとしては、その他、日東電工社製、台座方式用熱剥離テープＮＷＳシリーズがある。
粘着力が光により元の粘着力の５分の１以下となるものとしては、例えば、古河電工社製ＵＣ−２２８Ｗ−１１０（テープ名）、およびＭＹＴＥＣＨ  Ｉｎｃ．製ＨＵＶ−Ｄ１０００シリーズがある。
接着部材４７において、支持層４８の両面に接着層４９を形成したものである場合、少なくとも片面の接着層４９の粘着力が熱または光によって低減するものが好ましく、更に元の粘着力の５分の１以下となるものであることが好ましい。
【００２９】
異方導電材５０では、接着部材４７と異方導電性部材２０の間に浮きが発生した場合、浮きが発生した部分はクラックが発生しやすくなるため浮きの面積は小さければ小さい方がよい。このため、浮きが発生した面積が異方導電性部材２０の面積の５％以下であることが好ましい。
また、接着部材４７と支持体４６の間に浮きが発生した場合、浮きが発生した部分はクラックが発生しやすくなるため浮きの面積は小さければ小さい方がよい。このため、浮きが発生した面積が接着部材４７の面積の５％以下であることが好ましい。
なお、分光干渉式ウエハ厚み計で全面を測定すると、浮きがない場合は平坦なデータが得られるが、浮きがあると浮きの部分だけ厚くなったデータが得られる。分光干渉式ウエハ厚み計は、例えば、キーエンス社製ＳＩ−Ｆ８０Ｒシリーズが用いられる。この装置では２次元で測定できるため浮きが発生した面積を算出することができる。この方法では、接着部材４７と異方導電性部材２０の間の浮き、および接着部材４７と支持体４６の間の浮きのいずれも測定が可能である。
また、例えば、異方導電性部材２０の面積は接着部材４７の面積の９０％〜９９％以下である。
【００３０】
異方導電材５０は、例えば、接着部材４７と異方導電性部材２０との貼付け工程を、米国連邦規格で規定されたクラス１０００よりも清浄度が高い環境で行う。これにより、異物の数が少ない環境で貼付けが実施され、接着部材４７と異方導電性部材２０との接合界面に異物が混入することを防ぐことができる。
これ以外に、接着部材４７と異方導電性部材２０との貼付け工程を減圧雰囲気下で行ってもよい。減圧雰囲気下で貼付け工程を実施することにより、異物の数が少ない環境で貼付けが実施され、接着部材４７と異方導電性部材２０との接合界面に異物が混入することを防ぐことができる。
また、例えば、接着部材４７と支持体４６との貼付け工程を、米国連邦規格で規定されたクラス１０００よりも清浄度が高い環境で行う。これにより、異物の数が少ない環境で貼付けが実施され、接着部材４７と支持体４６との接合界面に異物が混入することを防ぐことができる。
これ以外に、接着部材４７と支持体４６との貼付け工程を減圧雰囲気下で行ってもよい。減圧雰囲気下で貼付け工程を実施することにより、異物の数が少ない環境で貼付けが実施され、接着部材４７と支持体４６との接合界面に異物が混入することを防ぐことができる。
【００３１】
異方導電性部材２０は、図２に示すように使用状態においてクラック２２がある場合がある。クラック２２は異方導電性部材２０の絶縁性基材４０に生じる。クラック２２は、導通路４２を横切るように生じることもある。具体的には、図５および図６に示すクラック２２がある。
異方導電性部材２０は、電極と接続されている電極接続領域２４（図７参照）と電極と接続されていない電極非接続領域２６（図７参照）とを有する。
異方導電性部材２０は、電極と接続されている電極接続領域２４（図７参照）において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下である。
また、異方導電性部材２０は、電極と接続されていない電極非接続領域２６（図７参照）において、単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
電極とは、半導体チップおよびインターポーザー等の電極のことである。
【００３２】
上述の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、半導体デバイス１０の状態での値である。単位面積当りの合計クラック長の平均値の測定方法については後に説明する。なお、クラックについては後に説明する。
【００３３】
異方導電性部材２０では、電極と接続されている電極接続領域２４（図７参照）において、上述のように単位面積当りの合計クラック長の平均値が１μｍ／ｍｍ２以下であれば、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い半導体デバイスを得ることができる。
なお、電極接続領域２４（図７参照）ではクラックがない方が好ましいことから、電極接続領域２４（図７参照）における単位面積当りの合計クラック長の平均値の下限としては、ゼロに近いことが好ましく、理想的にはゼロである。
【００３４】
また、異方導電性部材２０では、電極と接続されていない電極非接続領域２６（図７参照）において、上述のように単位面積当りの合計クラック長の平均値が０．０１μｍ／ｍｍ２以上であっても、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い半導体デバイスを得ることができる。
なお、電極非接続領域２６の合計クラック長の平均値が１０００μｍ／ｍｍ２以下であることが、異方導電部材の脱落または重なりの防止、及び、接合性の観点で好ましい。
【００３５】
例えば、図７に示す異方導電性部材２０では、クラック２２があるが、電極と接続されている電極接続領域２４と、電極と接続されていない電極非接続領域２６とでは、クラック２２の量が異なる。電極接続領域２４の単位面積当りの合計クラック長の平均値は、電極非接続領域２６の単位面積当りの合計クラック長の平均値よりも小さいことが好ましい。電極接続領域２４の単位面積当りの合計クラック長の平均値の方が小さいことにより、異方導電性部材２０の導電性を確保することができる。この場合、電極非接続領域２６の方が相対的に合計クラック長の平均値が大きくなり、クラック２２が多い。異方導電性部材２０ではクラック２２があることにより導電性が低下し、結果として、クラック２２が多い電極非接続領域２６における、絶縁性基材４０（図３参照）の厚み方向Ｚ（図３参照）と直交する方向ｘ（図３参照）での電気絶縁性が高くなる。このことから、半導体デバイス１０としては、導電性を維持し、かつ電気絶縁性がより高くなり、動作信頼性がより高くなる。
【００３６】
上述のように単位面積当りの合計クラック長の平均値は、半導体デバイス１０の状態での値である。単位面積当りの合計クラック長の平均値の測定方法について説明する。
まず、半導体デバイスを赤外線顕微鏡で内部を観察する。半導体チップは赤外線を透過するが、異方導電性部材２０は赤外線を透過しないため、赤外線を用いると異方導電性部材のクラックを明確に検出できる。
赤外線顕微鏡を用いて半導体デバイスの平面視全域の検査画像を取得し、取得した検査画像に対して二値化処理を施し、検査画像の二値化画像を得る。二値化画像における黒色部のうち、１０μｍ以上のものがクラックに相当する。二値化画像の黒色部の長さを測長する。上述のようにクラックは長さが１０μｍ以上であるため、黒色部のなかから、１０μｍを閾値としてクラックを抽出する。抽出したクラックについて合計の長さを得る。また、二値化画像の面積を視野面積から求める。クラック長さと、二値化画像の面積とから単位面積当りの合計クラック長を得ることができる。そして、得られた単位面積当りの合計クラック長の平均値を求める。このようにして、単位面積当りの合計クラック長の平均値を得ることができる。
【００３７】
図８は本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第１の例を示す模式的断面図であり、図９は本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第２の例を示す模式的断面図である。
また、図１０は本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第３の例を示す模式的断面図であり、図１１は本発明の実施形態の半導体デバイスの半導体チップの電極の構成の第４の例を示す模式的断面図であり、図１２は本発明の実施形態の半導体デバイスの第１の例を示す模式的断面図である。
【００３８】
半導体チップ１２、１４は、例えば、図８に示すように半導体層３２と、再配線層３４と、パッシベーション層３６とを有する。再配線層３４とパッシベーション層３６は電気的に絶縁された絶縁層である。半導体層３２の表面３２ａには、特定の機能を発揮する回路等が形成された素子領域（図示せず）が設けられている。素子領域については後に説明する。なお、半導体層３２の表面３２ａが、被接続部材の電極が設けられている面に相当する。
半導体層３２の表面３２ａ上に再配線層３４が設けられている。再配線層３４では、半導体層３２の素子領域に電気的に接続される配線３７が設けられている。配線３７にパッド３８が設けられており、配線３７とパッド３８は導通する。配線３７とパッド３８とにより、素子領域との信号の授受が可能となり、かつ素子領域への電圧等の供給ができる。
【００３９】
再配線層３４の表面３４ａにパッシベーション層３６が設けられている。パッシベーション層３６には、配線３７に設けられたパッド３８に電極３０ａが設けられている。電極３０ａは半導体層３２と電気的に接続されている。
また、再配線層３４には、配線３７が設けられていないが、パッド３８だけ設けられている。配線３７に設けられていないパッド３８に電極３０ｂが設けられている。電極３０ｂは半導体層３２と電気的に接続されていない。
【００４０】
電極３０ａの端面３０ｃと電極３０ｂの端面３０ｃは、いずれもパッシベーション層３６の表面３６ａと一致しており、いわゆる面一の状態であり、電極３０ａと電極３０ｂはパッシベーション層３６の表面３６ａから突出していない。図８に示す電極３０ａと電極３０ｂは、例えば、研磨することにより、端面３０ｃがパッシベーション層３６の表面３６ａと同一面の状態にされる。
【００４１】
半導体チップ１２、１４の電極３０ａと電極３０ｂは、端面３０ｃがパッシベーション層３６の表面３６ａと同一面の状態であることに限定されるものではなく、図９に示すように、パッシベーション層３６の表面３６ａに対して突出してもよい。この場合、パッシベーション層３６の表面３６ａに対する電極３０ａと電極３０ｂの突出量δは、例えば、２０ｎｍ以上１μｍ以下である。突出量δが２０ｎｍ以上１μｍ以下であれば、電極３０ａおよび電極３０ｂが、異方導電性部材２０に対して先に接触し、電極接続領域２４（図７参照）におけるクラックの発生を抑制することができ、電極接続領域２４（図７参照）における合計クラック長を短くすることができる。
図９に示す構成では、半導体チップ１２、１４の電極３０ａと電極３０ｂがパッシベーション層３６の表面３６ａに対して突出しているため、パッシベーション層３６の表面３６ａに、電極３０ａと電極３０ｂを保護するための樹脂層３９を設けてもよい。図９に示す構成では、電極３０ａ及び電極３０ｂが表面３６ａに対して突出しており、端面３０ｃが平坦である。
【００４２】
上述の突出量δは、半導体チップ１２、１４において電極３０ａと電極３０ｂとを含む断面の画像を取得し、画像解析により電極３０ａの輪郭および電極３０ｂの輪郭を取得し、電極３０ａの端面３０ｃと電極３０ｂの端面３０ｃを検出する。パッシベーション層３６の表面３６ａから電極３０ａの端面３０ｃとの距離、および電極３０ｂの端面と３０ｃの距離を求めることにより得ることができる。
電極３０ａの端面３０ｃと電極３０ｂの端面３０ｃは、いずれもパッシベーション層３６の表面３６ａから最も離れた位置にある面のことであり、一般的に上面と呼ばれる面のことである。
【００４３】
また、図１０に示すように、半導体チップ１２、１４の電極３０ａおよび電極３０ｂは、パッシベーション層３６の表面３６ａに対して凹んだ状態に設けられていてもよい。この場合、パッシベーション層３６の表面３６ａに対して電極３０ａの端面３０ｃと電極３０ｂの端面３０ｃは、パッシベーション層３６内にある。電極３０ａと電極３０ｂの凹んだ量γ、すなわち、電極３０ａの端面３０ｃおよび電極３０ｂの端面３０ｃとパッシベーション層３６の表面３６ａとの距離は、例えば、２０ｎｍ以上１μｍ以下である。図１０に示す構成では、電極３０ａ及び電極３０ｂが表面３６ａに対して埋設しており、端面３０ｃが平坦である。
上述の図９に示す電極３０ａおよび電極３０ｂの突出量δと、図１０に示す電極３０ａおよび電極３０ｂの凹んだ量γとは、樹脂層３９がある場合、非電極部を満たす空間が必要であるため、突出量δ≧凹んだ量γであることが好ましい。
また、上述の図９に示す突出した電極３０ａおよび電極３０ｂ（以下、凸電極ともいう）と、図１０に示す凹んだ電極３０ａおよび電極３０ｂ（以下、凹電極ともいう）とは、アライメントのずれに対応するため、凸電極のサイズ≧凹電極のサイズであることが好ましい。凸電極のサイズおよび凹電極のサイズのサイズとは、半導体層３２の表面３２ａに垂直な方向から見た場合の面積のことである。
【００４４】
また、半導体チップ１２、１４においては、図１１に示す電極３１ａのように、端面３０ｃに凸部３０ｄを有する構成でもよい。１つの電極３１ａに対する凸部３０ｄの数は特に限定されるものではなく、１つでも複数でもよい。
半導体チップ１２、１４においては、図１１に示す電極３１ｂのように、端面３０ｃに凹部３０ｅを有する構成でもよい。１つの電極３１ｂに対する凹部３０ｅの数は特に限定されるものではなく、１つでも複数でもよい。電極３１ａと電極３１ｂとは、凸部３０ｄと凹部３０ｅを対応させて対にして用いることが好ましい。
上述の図１１に示す凸部３０ｄを有する電極３１ａの突出量と、図１１に示す凹部３０ｅを有する電極３１ｂの凹んだ量とは、樹脂層３９がある場合、非電極部を満たす空間が必要であるため、突出量≧凹んだ量であることが好ましい。
また、上述の図９に示す突出した電極３０ａおよび電極３０ｂ（以下、凸電極ともいう）と、図１１に示す凸部３０ｄを有する電極３１ａとは、図１１に示す凹部３０ｅを有する電極３１ｂとは、アライメントのずれに対応するため、凸部３０ｄを有する電極３１ａのサイズ≧凹部３０ｅを有する電極３１ｂのサイズであることが好ましい。凸部３０ｄを有する電極３１ａのサイズおよび凹部３０ｅを有する電極３１ｂのサイズのサイズとは、半導体層３２の表面３２ａに垂直な方向から見た場合の面積のことである。
【００４５】
図１２に示すように、電極３０ａが凹んだ状態の半導体チップ１２と、電極３０ａが突出している半導体チップ１４とを異方導電性部材２０を介して接合する場合、半導体チップ１２と半導体チップ１４と間に異方導電性部材２０が配置された状態で、半導体チップ１２の凹んだ状態の電極３０ａと、半導体チップ１４の突出した電極３０ａとが異方導電性部材２０を挟んで対向して配置される。すなわち、半導体チップ１４の突出した電極３０ａと半導体チップ１２の凹んだ状態の電極３０ａとを対応させて配置される。この配置状態で半導体チップ１２と半導体チップ１４とが異方導電性部材２０を介して接合されると、半導体チップ１４の突出した電極３０ａが半導体チップ１２の凹んだ状態の電極３０ａよりも先に異方導電性部材２０に接触する。半導体チップ１４の突出した電極３０ａで異方導電性部材２０を押し込んだ部分に上手く嵌るよう、半導体チップ１２の凹んだ電極３０ａを配置する。これにより、異方導電性部材２０の電極３０ａと接続されている電極接続領域２４（図７参照）におけるクラック２２（図７参照）の発生が抑制される。しかし、凹んだ状態の電極３０ａおよび突出した電極３０ａの周囲、すなわち、電極非接続領域２６（図７参照）にクラック２２が発生する。しかも、電極非接続領域２６（図７参照）での合計クラック長が長くなる。これにより、電極非接続領域２６（図７参照）における電気絶縁性がより高くなる。なお、電極３０ａが凹んだ状態の半導体チップ１２が他方の半導体に相当し、電極３０ａが突出している半導体チップ１４が一方の半導体に相当する。
【００４６】
なお、図１２に示す半導体チップ１４の突出した電極３０ａと、半導体チップ１２の凹んだ状態の電極３０ａとは、樹脂層３９がある場合、非電極部を満たす空間が必要であるため、突出量δ≧凹んだ量γであることが好ましい。
また、上述の図１２に示す突出した電極３０ａ（以下、凸電極ともいう）と、図１２に示す凹んだ電極３０ａ（以下、凹電極ともいう）とは、アライメントのずれに対応するため、凸電極のサイズ≧凹電極のサイズであることが好ましい。凸電極のサイズおよび凹電極のサイズのサイズとは、半導体層３２の表面３２ａに垂直な方向から見た場合の面積のことである。
【００４７】
上述の図１１に示す凸部３０ｄを有する電極３１ａと、凹部３０ｅを有する電極３１ｂとについても、図１２に示す突出した電極３０ａと、凹んだ状態の電極３０ａと同様にして、異方導電性部材２０を挟んで対向して配置される。すなわち、凸部３０ｄを有する電極３１ａと凹部３０ｅを有する電極３１ｂとを対応させて配置される。この場合でも、電極３１ａの凸部３０ｄが異方導電性部材２０を押し込んだ分を、電極３１ｂの凹部３０ｅが吸収する。このように、電極形状が、凸と凹の組合せの入れ子の形状であると、異方導電性部材２０の電極３１ａおよび電極３１ｂと接続されている電極接続領域２４（図７参照）におけるクラック２２（図７参照）の発生が抑制される。しかし、電極３１ａおよび電極３１ｂの周囲、すなわち、電極非接続領域２６（図７参照）にクラック２２が発生する。しかも、電極非接続領域２６（図７参照）での合計クラック長が長くなり、電極非接続領域２６（図７参照）における電気絶縁性がより高くなる。なお、凸部３０ｄを有する電極３１ａを備える半導体チップが一方の半導体に相当し、凹部３０ｅを有する電極３１ｂを備える半導体チップが他方の半導体に相当する。
【００４８】
半導体層３２は、半導体材料であれば、特に限定されるものではなく、シリコン等で構成されるが、これに限定されるものではなく、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素または窒化ガリウム等であってもよい。
再配線層３４は、電気的に絶縁性を有するもので構成され、例えば、ポリイミドで構成される。
また、パッシベーション層３６も、電気的に絶縁性を有するもので構成され、例えば、窒化珪素（ＳｉＮ）またはポリイミドで構成される。
配線３７およびパッド３８は、導電性を有するもので構成され、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金等で構成される。
【００４９】
電極３０ａおよび電極３０ｂは、配線３７およびパッド３８と同様に導電性を有するもので構成され、例えば、金属または合金で構成される。具体的には、電極３０ａおよび電極３０ｂは、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金等で構成される。なお、電極３０ａおよび電極３０ｂは、導電性を有するものであればよく、金属または合金で構成されることに限定されるものではなく、半導体素子分野において端子、または電極パッドと呼ばれるものに用いられる材料を適宜利用可能である。
また、半導体チップ１２、１４では、電極３０ｂを有する構成としたが、これに限定されるものではなく、電極３０ｂはなくてもよい。
【００５０】
電極３０ａの端面３０ｃおよび電極３０ｂの端面３０ｃは、表面粗さが１０ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さが１０ｎｍ以下であれば、異方導電性部材２０の電極３０ａ、３０ｂと接続されている面におけるクラックの発生を抑制することができる。
ここで、表面粗さとは、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ（日本工業規格）  Ｂ  ０６０１−２００１）のことである。電極３０ａの端面３０ｃおよび電極３０ｂの端面３０ｃが、被接続部材の電極を有する面に相当する。
【００５１】
半導体デバイス１０は、図１３に示すように、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１２とインターポーザー１８を積層方向Ｄｓに積層して接合し、かつ電気的に接続した構成としてもよい。図１３に示す半導体デバイス１０は、図１に示す半導体デバイス１０と同様に、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い。
【００５２】
インターポーザー１８は、半導体チップ間の電気的な接続を担うものである。また、半導体チップ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１８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１８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１８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。なお、インターポーザー１８には、プリント配線基板は含まれない。
【００５３】
また、例えば、図１４に示す半導体デバイス１０のように、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１２と半導体チップ１４と半導体チップ１６を積層方向Ｄｓに積層して接合し、かつ電気的に接続した構成としてもよい。図１４に示す半導体デバイス１０も、図１に示す半導体デバイス１０と同様に、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い。
【００５４】
また、図１５に示す半導体デバイス１０のように光学センサとして機能するものでもよい。図１５に示す半導体デバイス１０は、半導体チップ５２とセンサチップ５４とが異方導電性部材２０を介して積層方向Ｄｓに積層して接合し、かつ電気的に接続されている。また、センサチップ５４にはレンズ５６が設けられている。図１５に示す半導体デバイス１０のように光学センサとしても、図１に示す半導体デバイス１０と同様に、導通が良好であり、かつ電気絶縁性が良好であり動作信頼性が高い。
【００５５】
半導体チップ５２は、ロジック回路が形成されたものであり、センサチップ５４で得られる信号を処理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い。
センサチップ５４は、光を検出する光センサを有するものである。光センサは、光を検出することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。
なお、図１５に示す半導体デバイス１０では、半導体チップ５２とセンサチップ５４とを異方導電性部材２０を介して接続したが、これに限定されるものではなく、半導体チップ５２とセンサチップ５４とを直接接合する構成でもよい。
レンズ５６は、センサチップ５４に光を集光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、例えば、マイクロレンズと呼ばれるものが用いられる。
【００５６】
なお、上述の半導体チップ１２、半導体チップ１４および半導体チップ１６は、上述の半導体層３２を有するものであり、素子領域（図示せず）を有する。
素子領域とは、電子素子として機能するための、コンデンサ、抵抗およびコイル等の各種の素子構成回路等が形成された領域である。素子領域には、例えば、フラッシュメモリ等のようなメモリ回路、マイクロプロセッサおよびＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のような論理回路が形成された領域、無線タグ等の通信モジュールならびに配線が形成された領域がある。素子領域には、これ以外に、発信回路、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）が形成されてもよい。ＭＥＭＳとは、例えば、センサ、アクチュエーターおよびアンテナ等である。センサには、例えば、加速度、音および光等の各種のセンサが含まれる。
【００５７】
上述のように、素子領域は素子構成回路等が形成されており、半導体素子には上述のように再配線層３４（図８参照）が設けられている。
半導体デバイスでは、例えば、論理回路を有する半導体素子と、メモリ回路を有する半導体素子の組合せとすることができる。また、半導体素子を全てメモリ回路を有するものとしてもよく、また、全て論理回路を有するものとしてもよい。また、半導体デバイス１０における半導体素子の組合せとしては、センサ、アクチュエーターおよびアンテナ等と、メモリ回路と論理回路との組み合わせでもよく、半導体デバイス１０の用途等に応じて適宜決定されるものである。
【００５８】
以下、半導体デバイスの製造方法について説明する。
[半導体デバイスの製造方法]
図１６〜図２２は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第１の例を工程順に示す模式図である。
図１６〜図２２に示す半導体デバイスの製造方法の第１の例において、図１に示す半導体デバイス１０、および図４に示す異方導電材５０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
半導体デバイスの製造方法の第１の例は、チップオンウエハに関するものであり、図１に示す半導体デバイス１０の製造方法を示す。
【００５９】
まず、図１６に示すように、予め定められたパターンに形成されている異方導電性部材２０が支持体４６上に設けられた異方導電材５０と、半導体ウエハ５８とを用意する。そして、半導体ウエハ５８の素子領域（図示せず）に、異方導電性部材２０を向けて異方導電材５０を配置する。図１６示す異方導電材５０は、異方導電性部材２０が支持体４６上に個片化された状態で設けられていることを示している。
半導体ウエハ５８は、表面５８ａに複数の素子領域（図示せず）を備える。素子領域には位置合せのためのアライメントマーク（図示せず）と、図８に示す電極３０ａおよび電極３０ｂとが設けられている。異方導電材５０では、異方導電性部材２０が、素子領域に合わせて形成されている。
【００６０】
次に、図１７に示すように、予め定められた圧力を加え、予め定められた温度に加熱し、予め定められた時間保持して、半導体ウエハ５８の表面５８ａにある素子領域に接合する。
次に、図１８に示すように、異方導電材５０の支持体４６を取り除き、異方導電性部材２０だけを半導体ウエハ５８の表面５８ａに接合させる。この場合、異方導電材５０に、予め定められた温度に加熱し、接着部材４７の接着層４９の接着力を低下させて、異方導電材５０の接着部材４７を起点にして支持体４６を取り除く。
【００６１】
次に、図１９に示すように、異方導電性部材２０が接合された半導体ウエハ５８について、素子領域毎に、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化し、複数の半導体チップ１４を得る。
なお、図１９において、半導体ウエハ５８を切断する工程では、米国連邦規格で規定されたクラス１０００よりも清浄度が高い環境で行うことが好ましい。また、半導体ウエハ５８を切断する工程では、異方導電性部材２０側から切断することが好ましい。
【００６２】
ここで、複数の素子領域（図示せず）を備える半導体ウエハ６０を用意する。複数の素子領域は半導体ウエハ６０の表面６０ａに設けられている。素子領域には位置合せのためのアライメントマーク（図示せず）と、図８に示す電極３０ａおよび電極３０ｂとが設けられている。半導体ウエハ６０は、１つの素子領域を含む単位で切断されて、半導体チップ１２となるものである。半導体チップ１２の素子領域に半導体チップ１４が接合されて半導体デバイス１０となる。
【００６３】
次に、半導体チップ１４及び異方導電性部材２０を、半導体ウエハ６０に向けて配置する。次に、半導体チップ１４のアライメントマークと、半導体ウエハ６０のアライメントマークとを用いて、半導体ウエハ６０に対して、半導体チップ１４の位置合せを行う。
【００６４】
次に、半導体チップ１４を、異方導電性部材２０を介して半導体ウエハ６０の素子領域に載置させ、例えば、予め定められた圧力を加え、予め定められた温度に加熱し、予め定められた時間保持して、樹脂層４４（図３参照）を用いて仮接合する。これを全ての半導体チップ１４について行い、図２１に示すように、全ての半導体チップ１４を半導体ウエハ６０の素子領域に仮接合する。
仮接合に樹脂層４４を使うことは方法の１つであり、以下に示す方法でもよい。例えば、封止樹脂等をディスペンサー等で半導体ウエハ６０上に供給して、半導体チップ１４を半導体ウエハ６０の素子領域に仮接合してもよいし、半導体ウエハ６０上に、事前に供給した絶縁性樹脂フイルム（ＮＣＦ（Non-conductive Film））を使って半導体チップ１４を素子領域に仮接合してもよい。
【００６５】
次に、全ての半導体チップ１４を半導体ウエハ６０の素子領域に仮接合した状態で、半導体チップ１４に対して、予め定められた圧力を加え、予め定められた温度に加熱し、予め定められた時間保持して、複数の半導体チップ１４を全て一括して、半導体ウエハ６０の素子領域に接合する。この接合は、本接合と呼ばれるものである。これにより、半導体チップ１４の電極３０ａおよび電極３０ｂが異方導電性部材２０に接合され、半導体ウエハ６０の電極３０ａおよび電極３０ｂが異方導電性部材２０に接合される。
次に、図２２に示すように、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１４が接合された半導体ウエハ６０を、素子領域毎に、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、半導体チップ１２と異方導電性部材２０と半導体チップ１４とが接合された半導体デバイス１０を得ることができる。
【００６６】
図１９に示す異方導電性部材２０が接合された半導体ウエハ５８は、上述のように製造することに限定されるものではない。例えば、図２３に示すように支持体４６全面上に異方導電性部材２０が設けられた異方導電材５０を用意する。異方導電材５０を支持体４６毎切断して個片化する。これにより、個片化した異方導電材５１が得られる。そして、図２４に示すように、個片化した異方導電材５１を、半導体ウエハ５８の表面５８ａにある素子領域に接合する。
次に、各異方導電材５１について、接着部材４７の接着層４９の接着力を低下させて、異方導電材５０の接着部材４７を起点にして支持体４６を取り除く。これにより、図１８に示すように、異方導電性部材２０だけが半導体ウエハ５８の表面５８ａに接合される。
このようにして、異方導電性部材２０を半導体ウエハ５８の表面５８ａに接合してもよい。
なお、異方導電材５０を支持体４６毎切断して個片化する場合、半導体ウエハ５８を切断する工程と同様に、米国連邦規格で規定されたクラス１０００よりも清浄度が高い環境で行うことが好ましい。また、異方導電材５０を支持体４６毎切断して個片化する場合でも、異方導電性部材２０側から切断することが好ましい。
【００６７】
なお、仮接合する際に、仮接合強度が弱いと、搬送工程等および接合する迄の工程で位置ズレが生じてしまうため、仮接合強度は重要となる。
また、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。
【００６８】
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、樹脂層が、半導体チップ１４の電極間に流動し、接合部に残存し難くなる。
上述のように本接合では、複数の半導体チップ１４の接合を一括して行うことにより、タクトタイムを低減でき、生産性を高くできる。
【００６９】
半導体デバイスの製造方法の第１の例では、異方導電性部材２０が表面１４ａに設けられた半導体チップ１４を用いたが、これに限定されるものではない。表面６０ａに異方導電性部材２０が設けられた半導体ウエハ６０に、異方導電性部材２０が設けられていない半導体チップ１４を接合するようにしてもよい。
【００７０】
半導体デバイスの製造方法の第２の例について説明する。
図２５〜図２７は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第２の例を工程順に示す模式図である。
半導体デバイスの製造方法の第２の例は、半導体デバイスの製造方法の第１の例に比して、３つの半導体チップ１２、１４、１６が異方導電性部材２０を介して積層して接合し、かつ電気的に接続する点以外は、半導体デバイスの製造方法の第１の例と同じである。このため、半導体デバイスの製造方法の第１の例と共通する製造方法についての詳細な説明は省略する。半導体デバイスの製造方法の第２の例は、図１４に示す半導体デバイス１０の製造方法を示す。
【００７１】
上述のように、半導体チップ１４には、裏面１４ｂにアライメントマーク（図示せず）が設けられており、かつ電極３０ａおよび電極３０ｂが設けられている。さらに、半導体チップ１４には表面１４ａに異方導電性部材２０が設けられている。また、半導体チップ１６でも表面１６ａに異方導電性部材２０が設けられている。
【００７２】
図２５に示すように、全ての半導体チップ１４が異方導電性部材２０を介して半導体ウエハ６０の素子領域に仮接合された状態で、半導体チップ１４の裏面１４ｂのアライメントマークと、半導体チップ１６のアライメントマークとを用いて、半導体チップ１４に対して半導体チップ１６の位置合せを行う。
【００７３】
次に、図２６に示すように、半導体チップ１４の裏面１４ｂに、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１６を仮接合する。次に、全ての半導体チップ１４を異方導電性部材２０を介して半導体ウエハ６０の素子領域に仮接合した状態、かつ全ての半導体チップ１４に、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１６を仮接合した状態で、予め定めた条件にて本接合を行う。これにより、半導体チップ１４と半導体チップ１６とが異方導電性部材２０を介して接合され、半導体チップ１４と半導体ウエハ６０とが異方導電性部材２０を介して接合される。半導体チップ１４、半導体チップ１６および半導体ウエハ６０の電極３０ａおよび電極３０ｂは異方導電性部材２０に接合される。
【００７４】
次に、図２７に示すように、半導体チップ１４および半導体チップ１６が異方導電性部材２０を介して接合された半導体ウエハ６０を、素子領域毎に、例えば、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、半導体チップ１２と半導体チップ１４と半導体チップ１６とが異方導電性部材２０を介して接合された半導体デバイス１０を得ることができる。
【００７５】
半導体デバイスの製造方法の第３の例について説明する。
図２８〜図２９は本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法の第３の例を工程順に示す模式図である。
半導体デバイスの製造方法の第３の例は、ウエハオンウエハに関するものであり、図１に示す半導体デバイス１０の製造方法を示す。
半導体デバイスの製造方法の第３の例は、半導体デバイスの製造方法の第１の例に比して、異方導電性部材２０を介して半導体ウエハ５８と半導体ウエハ６０とを積層して接合し、かつ電気的に接続する点以外は、半導体デバイスの製造方法の第１の例と同じである。このため、半導体デバイスの製造方法の第１の例と共通する製造方法についての詳細な説明は省略する。また、異方導電性部材２０についても、上述の説明のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
まず、半導体ウエハ５８と、半導体ウエハ６０とを用意する。半導体ウエハ５８の表面５８ａおよび半導体ウエハ６０の表面６０ａのいずれかに異方導電性部材２０を設ける。
次に、半導体ウエハ５８の表面５８ａと半導体ウエハ６０の表面６０ａとを対向させる。そして、半導体ウエハ５８のアライメントマークと半導体ウエハ６０のアライメントマークとを用いて、半導体ウエハ６０に対して、半導体ウエハ５８の位置合せを行う。
次に、半導体ウエハ５８の表面５８ａと半導体ウエハ６０の表面６０ａとを対向させて、上述の方法を用いて、図２８に示すように半導体ウエハ５８と半導体ウエハ６０とを異方導電性部材２０を介して接合する。この場合、仮接合した後に、本接合をしてもよく、本接合だけでもよい。
【００７７】
次に、図２９に示すように、半導体ウエハ５８と半導体ウエハ６０とが異方導電性部材２０を介して接合された状態で、素子領域毎に、例えば、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、異方導電性部材２０を介して半導体チップ１２と半導体チップ１４とが接合された半導体デバイス１０を得ることができる。このように、ウエハオンウエハを用いても半導体デバイス１０を得ることができる。
なお、個片化については、上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。
また、図２９に示すように、半導体ウエハ５８と半導体ウエハ６０とが接合された状態で、半導体ウエハ５８および半導体ウエハ６０のうち、薄くする必要がある半導体ウエハがあれば、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）等により、薄くすることができる。
【００７８】
半導体デバイスの製造方法の第３の例では、半導体チップ１２と半導体チップ１４を積層した２層構造を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、３層以上でもよいことはもちろんである。この場合、上述の半導体デバイス１０の製造方法の第３の例と同じく、半導体ウエハ５８の裏面５８ｂに、アライメントマーク（図示せず）と、電極３０ａおよび電極３０ｂを設けることにより３層以上の半導体デバイス１０を得ることができる。
以上、半導体デバイスの製造方法として、第１の例、第２の例および第３の例について説明したが、いずれの半導体デバイスの製造方法も、上述の積層体の製造方法としても利用可能である。積層体も半導体デバイスと同様の製造方法で製造することができる。
【００７９】
以下、異方導電性部材２０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（１０14Ωｃｍ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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
〔導通路〕
複数の導通路は、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、導電材からなる。
導通路は、絶縁性基材の表面から突出した突出部分を有しており、かつ、各導通路の突出部分の端部が後述する樹脂層に埋設されていてもよい。
【００８４】
＜導電材＞
導通路を構成する導電材は、電気抵抗率が１０3Ωｃｍ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。
【００８５】
＜突出部分＞
導通路の突出部分は、導通路が絶縁性基材の表面から突出した部分であり、また、突出部分の端部は、樹脂層に埋設している。
【００８６】
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。
【００８７】
また、接続対象の半導体チップまたは半導体ウエハ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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
〔樹脂層〕
樹脂層は、絶縁性基材の表面に設けられ、上述の導通路を埋設するものである。すなわち、樹脂層は、絶縁性基材の表面、および絶縁性基材から突出した導通路の端部を被覆するものである。
樹脂層は、接続対象に対して接合性を付与するものである。樹脂層は、例えば、５０℃〜２００℃の温度範囲では２５℃時に対して粘度が低下し、２００℃以上で硬化反応が開始するものであることが好ましい。
以下、樹脂層の組成について説明する。樹脂層は、高分子材料を含有するものである。樹脂層は酸化防止材料を含有してもよい。
【００９２】
＜高分子材料＞
樹脂層に含まれる高分子材料としては特に限定されないが、半導体チップまたは半導体ウエハ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、半導体チップまたは半導体ウエハ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等が挙げられる。
なかでも、電気絶縁性に関する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。
【００９３】
＜酸化防止材料＞
樹脂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。
【００９４】
また、樹脂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。
【００９５】
樹脂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、樹脂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。
【００９６】
＜マイグレーション防止材料＞
樹脂層は、樹脂層に含有し得る金属イオン、ハロゲンイオン、ならびに半導体チップ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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。
【００９９】
（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。
【０１００】
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。
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。
【０１０１】
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、半導体チップ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。
【０１０２】
＜無機充填剤＞
樹脂層は、無機充填剤を含有していてもよい。
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
＜硬化剤＞
樹脂層は、硬化剤を含有していてもよい。
硬化剤を含有する場合、接続対象の半導体チップまたは半導体ウエハ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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
樹脂層には、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。
【０１０７】
＜形状＞
異方導電性部材の導通路を保護する理由から、樹脂層の厚みは、導通路の突出部分の高さより大きく、１μｍ〜５μｍであることが好ましい。
【０１０８】
＜透明絶縁体＞
透明絶縁体は、上述の〔樹脂層〕に挙げている材料から構成されるもののうち、可視光透過率が８０％以上であるもので構成される。このため、各材料に関し、詳細な説明は省略する。
透明絶縁体において、主成分（高分子材料）が上述の〔樹脂層〕と同じである場合、透明絶縁体と樹脂層との間の密着性が良好となるため好ましい。
透明絶縁体は、電極等がない部分に形成するため、上述の〔樹脂層〕の＜酸化防止材料＞および上述の〔樹脂層〕の＜マイグレーション防止材料＞を含まないことが好ましい。
透明絶縁体はＣＴＥ（線膨張係数）がシリコン等の支持体に近い方が、異方導電材の反りが減るため、上述の〔樹脂層〕の＜無機充填剤＞を含むことが好ましい。
透明絶縁体において、高分子材料と硬化剤が、上述の〔樹脂層〕と同じである場合、温度および時間等の硬化条件が同じになるため好ましい。
なお、「可視光透過率が８０％以上」とは、光透過率が波長４００〜８００ｎｍの可視光波長域において、８０％以上のことをいう。光透過率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５：２００８に規定される「プラスチック--全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
【０１０９】
［異方導電性部材の製造方法］
異方導電性部材の製造方法は特に限定されないが、例えば、絶縁性基材に設けられた貫通孔に導電性材料を存在させて導通路を形成する導通路形成工程と、導通路形成工程の後に絶縁性基材の表面のみを一部除去し、導通路を突出させるトリミング工程と、トリミング工程の後に絶縁性基材の表面および導通路の突出部分に樹脂層を形成する樹脂層形成工程とを有する製造方法等が挙げられる。
【０１１０】
〔絶縁性基材の作製〕
絶縁性基材は、例えば、貫通孔を有するガラス基板（Through Glass Via：ＴＧＶ）をそのまま用いることができるが、導通路の開口径、および突出部分のアスペクト比を上述の範囲とする観点から、バルブ金属に対して陽極酸化処理を施して形成した基板が好ましい。
陽極酸化処理としては、例えば、絶縁性基材がアルミニウムの陽極酸化皮膜である場合は、アルミニウム基板を陽極酸化する陽極酸化処理、および陽極酸化処理の後に、陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化する貫通化処理をこの順に施すことにより作製することができる。
絶縁性基材の作製に用いられるアルミニウム基板ならびにアルミニウム基板に施す各処理工程については、特開２００８−２７０１５８号公報の＜００４１＞〜＜０１２１＞段落に記載したものと同様のものを採用することができる。
【０１１１】
〔導通路形成工程〕
導通路形成工程は、絶縁性基材に設けられた貫通孔に導電性材料を存在させる工程である。
ここで、貫通孔に金属を存在させる方法としては、例えば、特開２００８−２７０１５８号公報の＜０１２３＞〜＜０１２６＞段落および［図４］に記載された各方法（電解めっき法または無電解めっき法）と同様の方法が挙げられる。
また、電解めっき法または無電解めっき法においては、金、ニッケル、銅等による電極層を予め設けることが好ましい。この電極層の形成方法としては、例えば、スパッタ等の気相処理、無電解めっき等の液層処理、およびこれらを組合せた処理等が挙げられる。
金属充填工程により、導通路の突出部分が形成される前の異方導電性部材が得られる。
【０１１２】
一方、導通路形成工程は、特開２００８−２７０１５８号公報に記載された方法に代えて、例えば、アルミニウム基板の片側の表面（以下、「片面」ともいう。）に陽極酸化処理を施し、アルミニウム基板の片面に、厚み方向に存在するマイクロポアとマイクロポアの底部に存在するバリア層とを有する陽極酸化膜を形成する陽極酸化処理工程と、陽極酸化処理工程の後に陽極酸化膜のバリア層を除去するバリア層除去工程と、バリア層除去工程の後に電解めっき処理を施してマイクロポアの内部に金属を充填する金属充填工程と、金属充填工程の後にアルミニウム基板を除去し、金属充填微細構造体を得る基板除去工程とを有する工程を有する方法であってもよい。
【０１１３】
＜陽極酸化処理工程＞
陽極酸化工程は、アルミニウム基板の片面に陽極酸化処理を施すことにより、アルミニウム基板の片面に、厚み方向に存在するマイクロポアとマイクロポアの底部に存在するバリア層とを有する陽極酸化膜を形成する工程である。
陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、マイクロポア配列の規則性を高くし、異方導電性を担保する観点から、自己規則化法または定電圧処理を用いるのが好ましい。
ここで、陽極酸化処理の自己規則化法または定電圧処理については、特開２００８−２７０１５８号公報の＜００５６＞〜＜０１０８＞段落および［図３］に記載された各処理と同様の処理を施すことができる。
【０１１４】
＜バリア層除去工程＞
バリア層除去工程は、陽極酸化処理工程の後に、陽極酸化膜のバリア層を除去する工程である。バリア層を除去することにより、マイクロポアを介してアルミニウム基板の一部が露出することになる。
バリア層を除去する方法は特に限定されず、例えば、陽極酸化処理工程の陽極酸化処理における電位よりも低い電位でバリア層を電気化学的に溶解する方法（以下、「電解除去処理」ともいう。）；エッチングによりバリア層を除去する方法（以下、「エッチング除去処理」ともいう。）；これらを組み合わせた方法（特に、電解除去処理を施した後に、残存するバリア層をエッチング除去処理で除去する方法）；等が挙げられる。
【０１１５】
〈電解除去処理〉
電解除去処理は、陽極酸化処理工程の陽極酸化処理における電位（電解電位）よりも低い電位で施す電解処理であれば特に限定されない。
電解溶解処理は、例えば、陽極酸化処理工程の終了時に電解電位を降下させることにより、陽極酸化処理と連続して施すことができる。
【０１１６】
電解除去処理は、電解電位以外の条件については、上述した従来公知の陽極酸化処理と同様の電解液および処理条件を採用することができる。
特に、上述したように電解除去処理と陽極酸化処理とを連続して施す場合は、同様の電解液を用いて処理するのが好ましい。
【０１１７】
（電解電位）
電解除去処理における電解電位は、陽極酸化処理における電解電位よりも低い電位に、連続的または段階的（ステップ状）に降下させるのが好ましい。
ここで、電解電位を段階的に降下させる際の下げ幅（ステップ幅）は、バリア層の耐電圧の観点から、１０Ｖ以下であることが好ましく、５Ｖ以下であることがより好ましく、２Ｖ以下であることがさらに好ましい。
また、電解電位を連続的または段階的に降下させる際の電圧降下速度は、生産性等の観点から、いずれも１Ｖ／秒以下が好ましく、０．５Ｖ／秒以下がより好ましく、０．２Ｖ／秒以下がさらに好ましい。
【０１１８】
〈エッチング除去処理〉
エッチング除去処理は特に限定されないが、酸水溶液またはアルカリ水溶液を用いて溶解する化学的エッチング処理であってもよく、ドライエッチング処理であってもよい。
【０１１９】
（化学エッチング処理）
化学エッチング処理によるバリア層の除去は、例えば、陽極酸化処理工程後の構造物を酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸漬させ、マイクロポアの内部に酸水溶液またはアルカリ水溶液を充填させた後に、陽極酸化膜のマイクロポアの開口部側の表面にｐＨ（水素イオン指数）緩衝液に接触させる方法等であり、バリア層のみを選択的に溶解させることができる。
【０１２０】
ここで、酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。また、酸水溶液の濃度は１質量％〜１０質量％であることが好ましい。酸水溶液の温度は、１５℃〜８０℃が好ましく、２０℃〜６０℃がより好ましく、３０℃〜５０℃がさらに好ましい。
一方、アルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。また、アルカリ水溶液の濃度は０．１質量％〜５質量％であることが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、１０℃〜６０℃が好ましく、１５℃〜４５℃がより好ましく、２０℃〜３５℃であることがさらに好ましい。なお、アルカリ水溶液には、亜鉛および他の金属を含有していてもよい。
具体的には、例えば、５０ｇ／Ｌ、４０℃のリン酸水溶液、０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液、０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化カリウム水溶液等が好適に用いられる。
なお、ｐＨ緩衝液としては、上述した酸水溶液またはアルカリ水溶液に対応した緩衝液を適宜使用することができる。
【０１２１】
また、酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、８分〜１２０分であることが好ましく、１０分〜９０分であることがより好ましく、１５分〜６０分であることがさらに好ましい。
【０１２２】
（ドライエッチング処理）
ドライエッチング処理は、例えば、Ｃｌ2／Ａｒ混合ガス等のガス種を用いることが好ましい。
【０１２３】
＜金属充填工程＞
金属充填工程は、バリア層除去工程の後に、電解めっき処理を施して陽極酸化膜におけるマイクロポアの内部に金属を充填する工程であり、例えば、特開２００８−２７０１５８号公報の＜０１２３＞〜＜０１２６＞段落および［図４］に記載された各方法と同様の方法（電解めっき法または無電解めっき法）が挙げられる。
なお、電解めっき法または無電解めっき法においては、上述したバリア層除去工程の後にマイクロポアを介して露出するアルミニウム基板を電極として利用することができる。
【０１２４】
＜基板除去工程＞
基板除去工程は、金属充填工程の後にアルミニウム基板を除去し、金属充填微細構造体を得る工程である。
アルミニウム基板を除去する方法としては、例えば、処理液を用いて、金属充填工程においてマイクロポアの内部に充填した金属および絶縁性基材としての陽極酸化膜を溶解せずに、アルミニウム基板のみを溶解させる方法等が挙げられる。
【０１２５】
処理液としては、例えば、塩化水銀、臭素／メタノール混合物、臭素／エタノール混合物、王水、塩酸／塩化銅混合物等の水溶液等が挙げられ、中でも、塩酸／塩化銅混合物であることが好ましい。
また、処理液の濃度としては、０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．０５ｍｏｌ／Ｌ〜５ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。
また、処理温度としては、−１０℃〜８０℃が好ましく、０℃〜６０℃がより好ましい。
【０１２６】
〔トリミング工程〕
トリミング工程は、導通路形成工程後の異方導電性部材表面の絶縁性基材のみを一部除去し、導通路を突出させる工程である。
ここで、トリミング処理は、導通路を構成する金属を溶解しない条件であれば特に限定されず、例えば、酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。中でも、クロム酸を含有しない水溶液が安全性に優れる点で好ましい。酸水溶液の濃度は１質量％〜１０質量％であることが好ましい。酸水溶液の温度は、２５℃〜６０℃であることが好ましい。
一方、アルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は０．１質量％〜５質量％であることが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、２０℃〜５０℃であることが好ましい。
具体的には、例えば、５０ｇ／Ｌ、４０℃のリン酸水溶液、０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液または０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸漬時間は、８分〜１２０分であることが好ましく、１０分〜９０分であることがより好ましく、１５分〜６０分であることがさらに好ましい。ここで、浸漬時間は、短時間の浸漬処理（トリミング処理）を繰り返した場合には、各浸漬時間の合計をいう。なお、各浸漬処理の間には、洗浄処理を施してもよい。
【０１２７】
トリミング工程において導通路の突出部分の高さを厳密に制御する場合は、導通路形成工程後に絶縁性基材と導通路の端部とを同一平面状になるように加工した後、絶縁性基材を選択的に除去（トリミング）することが好ましい。
ここで、同一平面状に加工する方法としては、例えば、物理的研磨（例えば、遊離砥粒研磨、バックグラインド、サーフェスプレーナー等）、電気化学的研磨、これらを組み合わせた研磨等が挙げられる。
【０１２８】
また、上述した導通路形成工程またはトリミング工程の後に、金属の充填に伴い発生した導通路内の歪を軽減する目的で、加熱処理を施すことができる。
加熱処理は、金属の酸化を抑制する観点から還元性雰囲気で施すことが好ましく、具体的には、酸素濃度が２０Ｐａ以下で行うことが好ましく、真空下で行うことがより好ましい。ここで、真空とは、大気よりも気体密度または気圧の低い空間の状態をいう。
また、加熱処理は、矯正の目的で、材料を加圧しながら行うことが好ましい。
【０１２９】
〔樹脂層形成工程〕
樹脂層形成工程は、トリミング工程後に絶縁性基材の表面および導通路の突出部分に樹脂層を形成する工程である。
ここで、樹脂層を形成する方法としては、例えば、上述した酸化防止材料、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絶縁性基材の表面および導通路の突出部分に塗布し、乾燥させ、必要に応じて焼成する方法等が挙げられる。
樹脂組成物の塗布方法は特に限定されず、例えば、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、加熱する処理、減圧下において０℃〜８０℃の温度で、十数分〜数時間、加熱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、ポリイミド樹脂を用いる場合には、例えば、１６０℃〜２４０℃の温度で２分間〜６０分間加熱する処理等が挙げられ、エポキシ樹脂を用いる場合には、例えば、３０℃〜８０℃の温度で２分間〜６０分間加熱する処理等が挙げられる。
【０１３０】
製造方法においては、上述した各工程は、各工程を枚葉で行うことも可能であるし、アルミニウムのコイルを原反としてウェブで連続処理することもできる。また、連続処理する場合には各工程間に適切な洗浄工程、乾燥工程を設置することが好ましい。
【０１３１】
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、積層体ならびに半導体デバイスの製造方法および積層体の製造方法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。
【実施例】
【０１３２】
以下に実施例を挙げて本発明の特徴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、実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３の半導体デバイスを作製した。実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３の半導体デバイスについては、下記表１に示すサンプル１〜サンプル３の異方導電材のうちのいずれかの異方導電性部材を用いた。
実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３の半導体デバイスについて、クラック長を測定し、かつ導通信頼性、および電気絶縁性に関する絶縁信頼性を評価した。導通信頼性および絶縁信頼性の評価結果を下記表２に示す。【０１３３】
次に、単位面積当りの合計クラック長の平均値の測定方法について説明する。
実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３の各半導体デバイスに対して、赤外線顕微鏡で内部を観察する。半導体チップおよびインターポーザーは赤外線を透過するが、異方導電性部材は赤外線を透過しないため、赤外線を用いると異方導電性部材のクラックを明確に検出できる。
赤外線顕微鏡に、オリンパス社製  半導体／ＦＰＤ検査顕微鏡ＭＸ６１（商品名）を使用した。レンズには、オリンパス社製  近赤外領域（７００ｎｍ〜１３００ｎｍ）観察用の対物レンズＬＭＲＬＮ５ＸＩＲ（商品名）を用いた。また、ステージには、メルツホイザー社製  正立顕微鏡用自動ＸＹステージを使用した。【０１３４】
赤外線顕微鏡を用いて半導体デバイスの平面視全域の検査画像を取得し、取得した検査画像に対して二値化処理を施し、検査画像の二値化画像を得た。二値化画像の黒色部の長さを測長した。黒色部のなかから、１０μｍを閾値としてクラックを抽出した。抽出したクラックについて合計の長さを得た。また、二値化画像の面積を視野面積から求めた。クラック長さと、二値化画像の面積とから単位面積当りの合計クラック長を得た。そして、得られた単位面積当りの合計クラック長の平均値を求めた。
また、半導体デバイスにおいて、電極が接続する電極接続領域と、電極が接続しない電極非接続領域とを予め特定しておいた。電極が接続する電極接続領域における単位面積当りの合計クラック長の平均値を電極部クラック長とし、電極が接続しない電極非接続領域における単位面積当りの合計クラック長の平均値を非電極部クラック長とした。【０１３５】
次に、導通信頼性および絶縁信頼性について説明する。
＜チップ＞
Ｃｕパッドを有するチップ（チップ１）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であり、絶縁層とＣｕパッド面の段差は実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３で示す。絶縁層とＣｕパッド面の段差は、後述の電極の突出量または電極の埋設量のことである。
チップ１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。チップ１が半導体チップに相当する。
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。
また、チップ２は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プリント配線基板チップである。
＜導通信頼性＞
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抵抗測定用の信号線を半田で接合した。
導電信頼性の評価試験にて作成をしたサンプルを、（−５５℃／＋８５℃）の条件で温度サイクル試験を行った。
抵抗値は、５００サイクル毎に測定し、２５００サイクルまで測定した。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２の導通信頼性の欄に示す。
「Ａ」：抵抗値の変化率が１０％未満
「Ｂ」：抵抗値の変化率が１０％以上５０％未満
「Ｃ」：抵抗値の変化率が５０％以上１００％未満
「Ｄ」：抵抗値の変化率が１００％以上
「Ｅ」：初期から導通できなかった（オープン不良の発生）【０１３６】
＜絶縁信頼性＞
インターポーザーの櫛歯パターン部分の引出し配線パッドに抵抗測定用の信号線を半田で接合した。
導電信頼性の評価試験にて作成をしたサンプルを、（−５５℃／＋８５℃）の条件で温度サイクル試験を行った。
抵抗値は、５００サイクル毎に測定し、２５００サイクルまで測定した。抵抗値の変化率の結果に基づき、以下に示す評価基準にて評価した。評価結果を下記表２の絶縁信頼性の欄に示す。
なお、絶縁信頼性の評価に関し、導通信頼性試験で「Ｄ」または「Ｅ」と評価したものは、その後の絶縁信頼性試験を行わなかった。
「Ａ」：抵抗値の変化率が１０％未満
「Ｂ」：抵抗値の変化率が１０％以上５０％未満
「Ｃ」：抵抗値の変化率が５０％以上１００％未満
「Ｄ」：抵抗値の変化率が１００％以上
「−」：導通信頼性試験が「Ｄ」または「Ｅ」であり、絶縁信頼性試験を行わなかった。【０１３７】
以下、実施例１〜実施例１２および比較例１〜比較例３について説明する。
（実施例１）
実施例１は、半導体チップとインターポーザーとを異方導電性部材を介して接合して半導体デバイスを得たものである。半導体チップには上述のチップ１を用いた。異方導電性部材には、サンプル１を用いた。
半導体デバイスの接合条件は、真空下で圧力５ＭＰａとして、温度１５０℃にて５分保持した後、温度２５０℃にて１０分保持した。その後、アフターキュアとして、真空下で圧力０ＭＰａの条件で、温度２５０℃にて３０分保持した。この際チップ１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。
また、半導体チップの電極形状は、突出かつ平坦とした（図９参照）。なお、平坦とは端面３０ｃ（図９参照）が平面の状態をいう。電極の突出量は２００ｎｍとした。
また、インターポーザーの電極形状は、突出かつ平坦とした（図９参照）。
なお、半導体チップおよびインターポーザーの電極表面粗さを１００ｎｍとした。
電極表面粗さは、原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて電極表面の凹凸を測定し、面粗さ（Ｒａ）の評価を行った。極表面粗さは、１０個分の電極表面の面粗さの平均値とした。【０１３８】
（実施例２）
実施例２は、異方導電性部材にサンプル２を用いた点以外は、実施例１と同じとした。（実施例３）
実施例３は、インターポーザーの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点以外は、実施例１と同じとした。なお、実施例３では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。
（実施例４）
実施例４は、異方導電性部材にサンプル２を用い、インターポーザーの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点以外は、実施例１と同じとした。なお、実施例４では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。【０１３９】
（実施例５）
実施例５は、異方導電性部材にサンプル２を用い、半導体チップの電極形状を、突出かつ凸状とした（図１１参照）点、およびインターポーザーの電極形状を、突出かつ凹状とした（図１１参照）点以外は、実施例１と同じとした。なお、実施例５では、凸状の電極の突出量を２００ｎｍとし、凸部のサイズを電極面積の８０％とした。また、凹状の電極の埋設量を２００ｎｍとし、凹部のサイズを電極面積の８０％とした。【０１４０】
（実施例６）
実施例６は、インターポーザーの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点、および電極表面粗さを１０ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。なお、実施例６では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。
（実施例７）
実施例７は、異方導電性部材にサンプル２を用い、インターポーザーの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点、および電極表面粗さを１０ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。なお、実施例７では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。【０１４１】
（実施例８）
実施例８は、半導体チップと半導体チップの組み合わせとした点、下側の半導体チップの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点、およびいずれの半導体チップも電極表面粗さを１ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。なお、半導体チップにはいずれも上述のチップ１を用いた。また、実施例８では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。
（実施例９）
実施例９は、半導体チップと半導体チップの組み合わせとした点、異方導電性部材にサンプル２を用いた点、下側の半導体チップの電極形状を、埋設かつ平坦とした（図１０参照）点、およびいずれの半導体チップも電極表面粗さを１ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。なお、半導体チップにはいずれも上述のチップ１を用いた。また、実施例９では、電極の突出量を２００ｎｍとし、電極の埋設量を２００ｎｍとした。【０１４２】
（実施例１０）
実施例１０は、異方導電性部材にサンプル２を用いた点、および電極表面粗さを２５０ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。
（実施例１１）
実施例１０は、異方導電性部材にサンプル２を用いた点、および電極表面粗さを１０ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。
（実施例１２）
実施例１０は、異方導電性部材にサンプル２を用いた点、および半導体チップの電極形状を、平坦とした（図８参照）点、および電極表面粗さを１００ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。【０１４３】
（比較例１）
比較例１は、異方導電性部材にサンプル３を用いた点以外は、実施例１と同じとした。（比較例２）
比較例２は、インターポーザーとプリント配線基板の組み合わせとした点、異方導電性部材にサンプル３を用いた点、および電極表面粗さを１０００ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。プリント配線基板にはチップ２を用いた。
（比較例３）
比較例３は、インターポーザーとプリント配線基板の組み合わせとした点、異方導電性部材にサンプル２を用いた点、および電極表面粗さを１０００ｎｍとした点以外は、実施例１と同じとした。プリント配線基板にはチップ２を用いた。【０１４４】
以下、サンプル１、２に用いた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。【０１４５】
＜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【０１４６】
＜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。【０１４７】
＜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。【０１４８】
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３０μｍ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。【０１４９】
＜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【０１５０】
＜研磨工程＞
次いで、金属が充填された構造体の表面に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理を施し表面から５μｍ研磨することにより、表面を平滑化した。ＣＭＰスラリーとしては、株式会社フジミインコーポレイテッド社製のＰＮＡＮＥＲＬＩＴＥ−７０００を用いた。【０１５１】
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。【０１５２】
＜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。
＜研磨工程＞
次いで、アルミニウム基板が除去された側の面、金属充填微細構造体の裏面に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理を施し５μｍ研磨することにより、金属充填微細構造体の裏面を平滑化した。ＣＭＰスラリーとしては、株式会社フジミインコーポレイテッド社製のＰＮＡＮＥＲＬＩＴＥ−７０００を用いた。【０１５３】
＜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構造体を作製した。
＜粘着層形成工程＞
トリミング工程後の構造体に、以下に示す方法で粘着層を形成し異方導電性部材を作製した。【０１５４】
＜粘着層＞
ガンマブチロラクトンを溶媒としたポリアミド酸エステル溶液（ジメチルスルホキシド、トリアルコキシアミドカルボキシシラン、オキシム誘導体を含む）の市販品として、ＬＴＣ９３２０（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製）を用いた。
この溶液を導通路が突出している絶縁性基材の表面に塗布し、乾燥させて成膜した後に、窒素置換した反応炉中（酸素濃度１０ｐｐｍ以下）で２００℃３時間イミド化反応を進行させることにより、ポリイミド樹脂層からなる粘着層を、５００ｎｍの厚みに形成した。なお、粘着層の厚みは溶媒（ＭＥＫ（メチルエチルケトン））を追添することで調整した。なお、樹脂層を除く金属充填微細構造体の平均厚みは２０μｍであった。【０１５５】
以下、サンプル３に用いた異方導電性部材について説明する。
［異方導電性部材］
市販の感光性ガラス基板（商品名：ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３：５インチ角で、板厚は０．６５ｍｍ）に、フォトマスクを密着させて紫外線を照射した。なお、照射条件は、波長が３２０ｎｍ、露光量は５５０ｍＪ／ｃｍ２であった。また、マスクパターンには、直径が１μｍの円形パターンが、３００μｍピッチで縦横方向に合計９００００個、配列されたものを用いた。
紫外線を照射した後、加熱炉内で、５５０℃で１時間、熱処理を施した。
その後、粒度＃１０００のＡｌ2Ｏ3からなる砥粒を用いて、両面平面研削盤により、感光性ガラス基板の表面および裏面を研削し、更に、酸化セリウム砥粒を用いて両面研磨機を用いて、仕上げ研磨を行った。仕上げ研磨後の感光性ガラス基板の板厚は０．３ｍｍであり、表面および裏面を合わせた取りしろは０．３５ｍｍであった。【０１５６】
次いで、後述する感光性のポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂組成物を膜厚が２μｍとなるように塗布し、上記と同じマスクパターンを用いて円形パターンの位置が上記と重なるように露光現像した。
その後、７ｖｏｌ％のフッ化水素酸水溶液に硫酸を加えた混酸（硫酸濃度：２０質量％）エッチング液で感光性ガラス露光部分を溶解除去した。
次いで、ガラス基板の一方の表面に銅電極を密着させ、この銅電極を陰極にし、白金を正極にして電解めっきを行なった。
硫酸銅／硫酸／塩酸＝２００／５０／１５（ｇ／Ｌ）の混合溶液を２５℃に保った状態で電解液として使用し、定電圧パルス電解を実施することにより、貫通孔に銅が充填された構造体（異方導電性接続部材前駆体）を製造した。【０１５７】
ここで、定電圧パルス電解は、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なって析出電位を確認した後、ガラスに密着させた銅電極の電位を−２Ｖに設定して行った。また、定電圧パルス電解のパルス波形は矩形波であった。具体的には、電解の総処理時間が３００秒になるように、１回の電解時間が６０秒の電解処理を、各電解処理の間に４０秒の休止時間を設けて５回施した。【０１５８】
（ポリイミド樹脂）
ポリイミド樹脂として、感光性ポリイミド樹脂（アルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド：ＰＩＭＥＬ ＡＭ−２００シリーズ、旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を用いた。
（エポキシ樹脂組成物）
低エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量２５０ｇ／当量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０部と、高エポキシ当量エポキシ樹脂としてエポキシ当量８６９０ｇ／当量のビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂９０部と、光酸発生剤として４，４−ビス［ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ］フェニルスルフィド−ビス（ヘキサフルオロアンチモネート）９部とをジオキサンに溶解させて、固形分濃度５０％の感光性エポキシ樹脂接着剤組成物を調製した。【０１５９】
なお、下記表１の支持体の欄の樹脂基板は、ＦＲ−４（Flame Retardant Type 4）を用いた樹脂基板を示す。
下記表１の接着部材の欄の低粘度接着剤は、日東電工社製、電子・光学用Ｅ−ＭＡＳＫＲ−５０ＥＰのことである。
下記表２の接着部材の欄の熱剥離接着剤は、日東電工社製、熱剥離シート（リバアルファ（登録商標）Ｎｏ．３１９８）のことである。【０１６０】
【表１】
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【０１６１】
【表２】
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【０１６２】
実施例１〜実施例１２は、いずれも比較例１〜比較例３に比して、導通信頼性および絶縁信頼性が良好であった。
なお、実施例７および実施例９のように電極部のクラック長が短く、かつ非電極部のクラック長が長いと、他の実施例１〜６および実施例８に比して導通信頼性が良好であった。実施例３、実施例４、実施例６および実施例８のように非電極部のクラック長が長いと、異方導電性部材が物理的に分離して電気絶縁性が高くなることにより、絶縁信頼性が良好になることがわかった。
また、実施例６〜実施例９および実施例１１のように電極の表面粗さが１０ｎｍ以下であると電極部のクラック長が短い傾向にあることがわかった。
さらには、上電極の形状と下電極の形状が、実施例３、実施例４、および実施例６〜実施例９のように、例えば、上電極が凸で下電極が凹のように入れ子の形状であると、電極の周囲でクラックが発生して、非電極部のクラック長が長くなることがわかった。
【符号の説明】
【０１６３】
１０  半導体デバイス
１１  積層体
１２、１４、５２  半導体チップ
１４ａ、３２ａ、３４ａ、３６ａ、４０ａ  表面
１４ｂ  裏面
１６  半導体チップ
１６ａ  表面
１８  インターポーザー
２０  異方導電性部材
２２  クラック
２４  電極接続領域
２６  電極接非続領域
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ  電極
３０ｃ  端面
３０ｄ  凸部
３０ｅ  凹部
３２  半導体層
３４  再配線層
３６  パッシベーション層
３７  配線
３８  パッド
３９  樹脂層
４０  絶縁性基材
４１  貫通路
４２  導通路
４２ａ、４２ｂ  突出部分
４４  樹脂層
４６  支持体
４７  接着部材
４８  支持層
４９  接着層
５０、５１  異方導電材
５４  センサチップ
５６  レンズ
５８、６０  半導体ウエハ
５８ａ、６０ａ  表面
５８ｂ  裏面
Ｄｓ  積層方向
ｄ  直径
Ｚ  厚み方向
ｈ  厚み
ｐ  中心間距離
ｗ  幅
ｘ  方向
γ  凹んだ量
δ  突出量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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