(57)【要約】【課題】各種電気機器に応用される柱状導電体群の製造方法において、柱状導電体群が埋め込まれた基板表面の凹凸を低減することを目的とする。【解決手段】表面に垂直に貫通孔を複数有する多孔質フィルムと、平滑な導電性基板とを熱接着し、導電性基板を陰極として電気メッキ法により孔内部に金属を充填する。メッキ終了後に熱接着したフィルムと導電性基板を分離することにより、基板表面の凹凸の少ない柱状導電体群が得られる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に垂直に貫通孔を複数有する多孔質フィルムと平滑な導電性基板とを熱接着する工程と、この多孔質フィルムを熱接着した導電性基板を陰極としてメッキ液に浸し電気メッキ法によりフィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させる工程と、孔への金属充填後に熱接着したフィルムと導電性基板を分離する工程を有する柱状導電体群の製造方法。
【請求項２】
フィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させ、貫通孔が金属で埋まった後もメッキを継続し、フィルム全面を金属メッキする工程を設けた請求項１記載の柱状導電体群の製造方法。
【請求項３】
フィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させ、貫通孔が埋まった後にメッキ液から基板を取り出し、フィルム面にメッキ金属とは異なる金属を堆積する工程を設けた請求項１記載の柱状導電体群の製造方法。
【請求項４】
請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した電子放出デバイス。
【請求項５】
請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した柱状導電体群の熱接着面側に接して、抵抗変化材料を有する電子メモリデバイス。
【請求項６】
請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した異方性導電シート。
【請求項７】
フィルム孔内部の金属充填率が概ね７０％から９０％程度の請求項６記載の異方性導電シート。
【請求項８】
請求項６−７記載の異方性導電シートを介して、回路形成した複数のチップを積層し、挿入した異方性導電シートでチップ間を結線した電子デバイス。
【請求項９】
１枚の請求項６−７記載の異方性導電シートにより結線される２個の請求項８記載の回路形成したチップの一方の電極は平面形状を有し、もう一方のチップの電極はバンプ形状を有し、平面形状の電極を有するチップ面を、熱接着面を剥離して現れた異方性導電シート面に合わせ、バンプ形状の電極を有するチップ面を、もう片方の異方性導電シート面に合わせた電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子デバイスなどに供される柱状導電体群の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、柱状導電体群の製造方法は多孔質フィルムに金属メッキする方法が知られている（例えば、非特許文献１―３参照）。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。
【０００３】
図６は従来の柱状導電体群の製造方法を示しており、表面に垂直に貫通孔を複数有する多孔質フィルム６１と、フィルム面にスパッタ法などで金属を堆積した陰極６２と、貫通孔を埋める金属６３から構成されている。図６（ａ）は多孔質フィルムの断面図で、フィルム面にほぼ垂直に一定の直径の貫通孔が開けられている。この孔はトラックエッチング法で開けられたもので、ポリカーボネートなどのポリマーに高エネルギー粒子を照射し、ポリマー中に形成された欠陥領域（トラック）をエッチング液により選択的に溶解し、形成されている。孔の直径はエッチング時間の調整により制御され、５０ｎｍ以下のものから１０μｍ以上のものまで販売されている。図６（ｂ）のように、この多孔質フィルム６１の表面に金（Ａｕ）を蒸着して陰極６２とし、金属イオンが溶解するメッキ液に多孔質フィルム６１の裏面を浸して電気メッキすると、図６（ｃ）のように孔の内部にメッキ液中に溶解する金属イオンが析出する。メッキ時間の経過により、メッキ金属６３で孔は埋まり、図６（ｄ）のように孔から出た領域にまで金属が堆積するようになる。各孔内の金属メッキ速度にばらつきがあるため、孔が埋まる時間に違いが生じ、その結果、図６（ｄ）のように、多孔質フィルム裏面はメッキ金属の凹凸により荒れたものとなってしまう。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｃ．　Ｓｃｈｏｅｎｅｎｂｅｒｇｅｒ，　ｅｔ　ａｌ．，“Ｔｅｍｐｌａｔｅ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ｉｎ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ　Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ：　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ”，　Ｊ．　Ｐｈｙｓ．　Ｃｈｅｍ．　Ｂ　ｖｏｌ．１０１，　ｐｐ．５４９７−５５０５，　（１９９７）．
【非特許文献２】
Ｊ−Ｅ．　Ｗｅｇｒｏｗｅ，　ｅｔ　ａｌ．，　“ＡＮＩＳＯＴＲＯＰＩＣ　ＭＡＧＮＥＴＯＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ　ＡＳ　Ａ　ＰＲＯＢＥ　ＯＦ　ＭＡＧＮＥＴＩＺＡＴＩＯＮ　ＲＥＶＥＲＳＡＬ　ＩＮ　ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬ　ＮＡＮＯ−ＳＩＺＥＤ　ＮＩＣＫＥＬ　ＷＩＲＥＳ”，　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，　ｖｏｌ．３４，　Ｎｏ．４，　ｐｐ．９０３−９０５，　Ｊｕｌｙ　１９９８．
【非特許文献３】
Ｇ．　Ｇｏｇｌｉｏ，　ｅｔ　ａｌ．，　“Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．　Ｖｏｌ．７５，　Ｎｏ．１２，　ｐｐ．１７６９−１７７１，　２０　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９９９．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この柱状導電体群の製造方法においては、メッキ後の多孔質フィルム面の凹凸を低減することが要求されている。
【０００６】
本発明は、金属をメッキ充填した多孔質フィルム表面の凹凸を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、多孔質フィルムと平滑な導電性基板とを熱接着し、導電性基板をメッキ時の陰極としてフィルムの孔に金属を埋め込み、メッキ後にフィルムを熱接着面ではがすことにより、凹凸なく金属がメッキ充填された多孔質フィルムが得られるようにしたものである。
【０００８】
これにより、表面平坦性を有した柱状導電体群が得られる。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、表面に垂直に貫通孔を複数有する多孔質フィルムと平滑な導電性基板とを熱接着する工程と、この多孔質フィルムを熱接着した導電性基板を陰極としてメッキ液に浸し電気メッキ法によりフィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させる工程と、孔への金属充填後に熱接着したフィルムと導電性基板を分離する工程を有する柱状導電体群の製造方法としたものであり、作製を意図する柱状導電体の先端部を剥離可能で平滑な金属基板表面に接して形成し、柱状導電体形成後に金属基板表面を取り除くことにより、多孔質フィルム表面から柱状導電体の先端部が突出したり潜ってしまったりして生ずる凹凸がなくなるという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、フィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させ、貫通孔が金属で埋まった後もメッキを継続し、フィルム全面を金属メッキする工程を設けた請求項１記載の柱状導電体群の製造方法としたものであり、フィルム内の孔を埋める金属とフィルム表面の金属が同一物質となり、両者の仕事関数が一致するという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、フィルムの貫通孔内部にメッキ液中に溶解する金属イオンを析出させ、貫通孔が埋まった後にメッキ液から基板を取り出し、フィルム面にメッキ金属とは異なる金属を堆積する工程を設けた請求項１記載の柱状導電体群の製造方法としたものであり、メッキ液に耐性が無いため利用できなかった安価な金属を電極として導入するという作用を有する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した電子放出デバイスとしたものであり、電子放出電圧が低下するという作用を有する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した柱状導電体群の熱接着面側に接して、抵抗変化材料を有する電子メモリデバイスとしたものであり、誘電体材料に埋め込まれた柱状導電体群よりなる凹凸の無い基板面を提供することにより、メモリ効果をもたらす抵抗変化材料の堆積量を薄くすることが可能となり、動作電圧が低下するという作用を有する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１−３記載の柱状導電体群の製造方法により作製した異方性導電シートとしたものであり、微細で多数存在する電極間の配線を高い信頼性で高速に行うという作用を有する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、フィルム孔内部の金属充填率が概ね７０％から９０％程度の請求項６記載の異方性導電シートとしたものであり、フィルム孔に形成される柱状導電体の先端がフィルム面から飛出さないという作用を有する。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６−７記載の異方性導電シートを介して、回路形成した複数のチップを積層し、挿入した異方性導電シートでチップ間を結線した電子デバイスとしたものであり、電子デバイスを高密度に実装するという作用を有する。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、１枚の請求項６−７記載の異方性導電シートにより結線される２個の請求項８記載の回路形成したチップの一方の電極は平面形状を有し、もう一方のチップの電極はバンプ形状を有し、平面形状の電極を有するチップ面を、熱接着面を剥離して現れた異方性導電シート面に合わせ、バンプ形状の電極を有するチップ面を、もう片方の異方性導電シート面に合わせた電子デバイスとしたものであり、異方性導電シートの柱状導電体との電気的接触を良好にすると共に、２枚のチップ間に圧力を加えた際にチップ間にすべりを発生させず電気的接触を保持するという作用を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１に示した、本発明の一実施の形態による柱状導電体群の製造方法の説明図を用いて、実施例を説明する。図１において（ａ）は多孔質フィルムを熱接着した導電性基板の断面を示し、多孔質フィルム１１は、柱状導電体を保持する作用を行うもので、ポリカーボネートなどの絶縁性ポリマーから構成されている。孔１２は、柱状導電体形成の鋳型の作用を行う。導電性基板１３は、メッキ時の陰極の作用を行うもので、白金（Ｐｔ）などのメッキ液に安定な金属を堆積したシリコン（Ｓｉ）ウェーハから構成されている。図１において（ｂ）は金属をメッキ法により孔内に堆積した導電性基板の断面を示し、柱状導電体１４は作製を意図する構造物で、金属から構成されている。図１において（ｃ）はメッキ後にフィルム面に金属をスパッタ堆積した状態の断面を示し、共通電極１５は柱状導電体１４に接続された電極を提供する作用を行う。図１において（ｄ）は熱接着面で分離した柱状導電体群を有するフィルムの断面を示す。
【００２０】
用意した多孔質フィルム１１は厚さ６μｍのポリカーボネート製で、直径１００ｎｍの孔がフィルム面にほぼ垂直に３×１０８／ｃｍ２の密度で存在した。ただし、フィルム材質および厚さ、孔サイズや孔密度を限定するものではない。導電性基板１３は厚さ６００μｍのＳｉウェーハに、使用するメッキ液に耐性を有する金属であるＰｔをスパッタ法で堆積し使用した。まず、図１（ａ）に示すように、多孔質フィルム１１を導電性基板１３の上に載せ、大気中で多孔質フィルム１１を加熱し、その後室温まで自然冷却した。図中には記載しなかったが、加熱中および室温までの冷却中は多孔質フィルム１１の上にテフロン（Ｒ）フィルムを介してＳｉウェーハを重石として載せた。本実施例の様に多孔質フィルムがポリカーボネート（軟化点約１５０℃）であった場合、加熱温度は２００℃が適当であった。その結果、多孔質フィルムは導電性基板１３に密着した。
【００２１】
次に、多孔質フィルムを熱接着した領域を、ロジウム（Ｒｈ）のメッキ液（Ｒｈ＋Ｈ２ＳＯ４）に浸し、導電性基板１３を陰極、別に用意したＡｕ電極を陽極にして、メッキ液中のＲｈ３＋イオンを多孔質フィルム１１の孔を介して導電性基板表面のＰｔ上に電気メッキした。その結果、図１（ｂ）に示すように、多孔質フィルム１１の孔内部にＲｈからなる柱状導電体１４が形成し、加熱温度２００℃での熱接着でもフィルム内の孔が消失することが無かったことを示している。各孔でのＲｈメッキ速度にばらつきがあるため、柱状導電体１４の高さにばらつきが生じ、孔内部がＲｈで埋まってしまったものは、多孔質フィルム表面に、きのこ状の傘を有する構造になり、柱状ではなくなっていた。
【００２２】
孔がＲｈでほぼ埋まった状態になったところで、メッキを終了し、多孔質フィルム表面にはＡｕをスパッタ蒸着し、柱状導電体の共通電極１５とした。共通電極１５を設けた構造を図１（ｃ）に示す。メッキにより貫通孔が埋まった後にメッキ液から基板を取り出し、フィルム表面にメッキ金属とは異なる金属を堆積するので、メッキ液に耐性が無いため利用できなかった安価な金属を電極として導入することもできる。
【００２３】
最後に、多孔質フィルム１１を導電性基板１３より剥がし、図１（ｄ）に示した柱状導電体群を得た。多孔質フィルム１１と導電性基板１３は弱く接着していただけで両者に化学結合のような強い接着力はなく、またＰｔとＲｈ界面の結合力も弱く、剥離面は平滑で良好であった。共通電極と反対側の多孔質フィルム表面に現れている柱状導電体は、多孔質フィルム表面に従来のような凹凸を生じさせなかった。
【００２４】
図１（ｄ）に示すように、本発明による製造方法を用いれば、熱接着の剥離面に存在する柱状導電体の底面が多孔質フィルム表面と同じ高さでかつ均一構造となっており、柱状導電体が埋め込まれた表面の凹凸が低下するという効果が得られていることがわかる。
【００２５】
なお、以上の説明では、Ｒｈをメッキしたが、メッキ可能な金属（Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕなど）であればどのような金属でもかまわない。
【００２６】
なお、以上の説明では、共通電極１５の材質を柱状導電体のものと異なるＡｕで構成した例で説明したが、貫通孔が金属で埋まった後もメッキを継続し、フィルム全面を同一金属でメッキしてもかまわない。この場合、フィルム内の孔を埋める金属とフィルム表面の金属が同一物質となり、両者の仕事関数が一致し、電気的に好ましい。また、メッキにより貫通孔が埋まった後にメッキ液から基板を取り出し、フィルム面にメッキ金属とは異なる金属を堆積する工程を設けた請求項１記載の柱状導電体群の製造方法としたものであり、メッキ液に耐性が無いため利用できなかった安価な金属を電極として導入するという作用を有する。
【００２７】
（実施例２）
実施例１で作製した柱状導電体群を用い、電子放出デバイスを作製した。図２は、柱状導電体群の製造方法により作製した電子放出デバイスの断面図を示し、引き出し電極２１は、柱状導電体から電子を真空中に引き出し作用を有する。なお、図２においては、理解を容易にするため、実施例１により得られた柱状導電体群の上下を逆にしている。
【００２８】
柱状導電体による凹凸が押えられているため、柱状導電体と引き出し電極２１を、従来のものより接近して配置した。電子放出に要する電圧は従来の製造方法で作製した柱状導電体を用いたものより低下した。
【００２９】
本発明によれば、凹凸の減少により柱状導電体と引き出し電極を接近させることが可能となり、電子放出電圧が低下するという効果が得られていることがわかる。
【００３０】
（実施例３）
実施例１で作製した柱状導電体群を用い、電子メモリデバイスを作製した。図３は、本発明の一実施の形態による抵抗変化材料を有する電子メモリデバイスの断面図を示し、柱状導電体群の熱接着剥離面上に設けられた抵抗変化材料３１は情報の書込み消去に応じ、低抵抗状態と高抵抗状態を可逆的に変化し、情報を記憶する作用を有する。セル電極３２は抵抗変化材料３１に電流・電圧を供給する作用を有する。なお、図３においては、理解を容易にするため、実施例１により得られた柱状導電体群の上下を逆にしている。
【００３１】
誘電体材料（ポリカーボネート）に埋め込まれた柱状導電体群よりなる凹凸の無い基板面の上に抵抗変化材料として、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を１００ｎｍスパッタ堆積した。従来の基板面の場合は凹凸の大きさが５００ｎｍ程度あり、抵抗変化材料の厚さはこの凹凸以上ないとショートなどを生じる恐れがあり、その厚さを５００ｎｍとしていた。完成した電子メモリデバイスに書込み消去を行ったところ、要する電圧が１Ｖ程度となり、従来のものより低下した。
【００３２】
本発明に拠れば、誘電体材料（ポリカーボネート）に埋め込まれた柱状導電体群よりなる凹凸の無い基板面を提供することにより、メモリ効果をもたらす抵抗変化材料の堆積量を薄くすることが可能となり、動作電圧が低下するという効果が得られていることがわかる。
【００３３】
（実施例４）
実施例１で説明した柱状導電体群の製造方法において、共通電極１５を形成せず、導電性基板１３から多孔質フィルム１１を剥がし、異方性導電シート５２を作製した。図４は、作製した本発明の一実施の形態による異方性導電シートの断面図であり、柱状導電体４１は離れた電極間を結線する作用を有する。
【００３４】
金属メッキはフィルム孔内部の金属充填率が概ね７０％から９０％程度の値で終了した。９０％以下の充填率だと、フィルム孔に形成される柱状導電体の先端がフィルム面から飛出す事は無く、きのこの傘に似た突起は表面に存在しない。また、７０％以上の充填率であれば表面から窪んでいる柱状導電体先端部までの距離は充分小さく、バンプ状の先端の尖った電極をフィルム表面に押し込めば柱状導電体に電気的に接触した。
【００３５】
この異方性導電シートを介して、２個の回路形成したチップを積層し、挿入した異方性導電シートでチップ間を結線し、電子デバイスを高密度に実装することを試みた。
【００３６】
図５は、本発明の一実施の形態による積層型電子デバイスの断面図を示し、チップ５１は電子回路を機能させる作用を有する。異方性導電シート５２はチップ電極間を電気的に接続する作用を有する。平面形状電極５３は異方性導電シート５２の熱接着剥離面側の柱状導電体と接続する作用を有する。バンプ形状電極は異方性導電シート５２のもう一方の面側の柱状導電体と接続する作用を有する。
【００３７】
図５に示すように、異方性導電シートにより結線される２個の回路形成したチップの一方の電極は平面形状とし、もう一方のチップの電極はバンプ形状としている。その理由は以下の問題を回避するためである。両電極を平面にすると、異方性導電シートの片面の柱状導電体が凹んでいるため、電気的に届かないという問題であり、また両電極をバンプにすると、２個のチップを押さえ込んで電気的接続を取ろうとしたときに、バンプの先端同士がチップ平面に対して横（水平）方向の力を生み出し、２つのチップ間にすべりが生じて、電気的接触が壊れるという問題である。本電極構造にすることにより、異方性導電シートの柱状導電体との電気的接触は良好であり、微細で多数存在する電極間の配線を高い信頼性で高速に行うことに成功した。
【００３８】
本発明に拠れば、実施例１で説明した製造方法に基づく異方性導電シートを使用することにより、微細で多数存在する電極間の配線の信頼性の上昇及び配線処理の高速化という効果が得られていることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、凹凸の少ない柱状導電体群を埋め込まれた表面になるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による柱状導電体群の製造方法の説明図
（ａ）多孔質フィルムを熱接着した導電性基板の断面図
（ｂ）金属をメッキ法により孔内に堆積した導電性基板の断面図
（ｃ）メッキ後にフィルム面に金属をスパッタ堆積した状態の断面図
（ｄ）熱接着面で分離した柱状導電体群を有するフィルムの断面図
【図２】本発明の一実施の形態による電子放出デバイスの断面図
【図３】本発明の一実施の形態による抵抗変化材料を有する電子メモリデバイスの断面図
【図４】実施例４により作製したよる異方性導電シートの断面図
【図５】実施例４による積層型電子デバイスの断面図
【図６】従来の柱状導電体群の製造方法の説明図
（ａ）多孔質フィルムの断面図
（ｂ）片面に電極をスパッタ堆積した多孔質フィルムの断面図
（ｃ）メッキにより孔内部に金属を堆積する様子の断面図
（ｄ）メッキ終了時の柱状導電体群を有するフィルムの断面図
【符号の説明】
１１　多孔質フィルム
１２　孔
１３　導電性基板
１４　柱状導電体
１５　共通電極
２１　引き出し電極
３１　抵抗変化材料
３２　電極
４１　柱状導電体
５１　チップ
５２　異方性導電シート
５３　平板形状電極
５４　バンプ形状電極
６１　多孔質フィルム
６２　陰極
６３　金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004143524.tif 000006
【図５】
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【図６】
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