(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導体配線回路、および他の基板あるいは部品とを電気的に接続するための接続用バンプを有する回路部品であって、該接続用バンプが金属薄膜とその上に積層された多孔質金属からなり、該多孔質金属が複数の金属微粒子が結合した構造で形成されていること、該多孔質金属の密度ρ1が、金属微粒子を形成する金属の密度をρ0として０．２ρ0≦ρ1≦０．９ρ0の範囲に入ること、該金属微粒子は熱処理により一部分溶融し冷却により再固化する過程で金属微粒子同士が結合したものであり、前記再固化した部分が前記熱処理と同一処理で溶融しないこと、該多孔質金属からなる接続用バンプが熱圧着により別の基板上の接続用バンプと接続される場合に、該バンプとの間で金属・金属結合を形成すること、該熱処理前の金属微粒子が複数の融点を有すること、該熱処理前の金属微粒子を一度最低温度の融点より高い温度で熱処理すると該最低温度の融点が消失し、該最低温度の融点より高温側に新しい融点が現れる金属微粒子であること、及び該金属微粒子が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、インジウム、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、白金、ガリウム、アンチモン、シリコン、ゲルマニウム、コバルト、タンタル、アルミニウム、マンガン、モリブデン、クロム、マグネシウム、チタン、タングステン、希土類元素から選ばれる３種以上の元素からなる金属微粒子、あるいは当該金属微粒子の表面を上記金属で薄く被覆された金属微粒子であることを特徴とする微細パターン接続用回路部品。
【請求項２】
金属微粒子の平均粒子径が０．１μｍ〜５０μｍ、粒子径分布の標準偏差が平均粒子径の５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細パターン接続用回路部品。
【請求項３】
基板上に、接続用バンプの多孔質金属部分形成のための開口部を有するフィルム状接着剤層を有し、その開口部にバンプが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の微細パターン接続用回路部品。
【請求項４】
請求項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（ａ）から（ｆ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上に絶縁樹脂層を形成する工程
（ｂ）微細パターン接続用バンプ位置にフォトリソグラフィーを用いて開口部を有する感光性樹脂パターンを形成する工程
（ｃ）形成された開口部に金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
（ｆ）不要となった感光性樹脂パターンを除去する工程
【請求項５】
請求項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（Ａ）から（Ｆ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（Ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上に絶縁樹脂層を形成する工程
（Ｂ）微細パターン接続用バンプ位置に高エネルギー線を照射すること、あるいはプラズマ中に曝すことにより絶縁樹脂層に開口部を形成する工程
（Ｃ）形成された開口部に金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（Ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（Ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
（Ｆ）不要となった絶縁樹脂層を除去する工程
【請求項６】
請求項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（α）、（β）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（α）基板とその上に積層された金属薄膜上に印刷法により金属微粒子を分散させたペースト組成物をパターン化する工程
（β）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
【請求項７】
請求項３に記載の接続用回路部品が、下記の（Ａ）から（Ｅ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（Ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上にシート状接着剤層を形成する工程
（Ｂ）微細パターン接続用バンプ位置に高エネルギー線を照射することあるいはプラズマ中に曝すことによりフィルム状接着剤層に開口部を形成する工程
（Ｃ）形成された開口部に金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（Ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（Ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年、集積回路部品と基板との接続、液晶パネルの配線とフレキシブル基板との接続、集積回路部品と集積回路部品との接続など、装置あるいは部品の短小軽薄化のためには微細パターン同士の接続が重要となりつつある。本発明は、微細パターン接続用回路部品およびその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に配線回路、および他の基板あるいは部品と接続するための接続用バンプを有する回路基板において、近年、狭ピッチ接続が求められている。その際、接続用バンプの特性およびその形成方法が極めて重要となる。
従来、バンプを介した接続方法として種々の方法が提案されている。例えば、バンプをはんだめっきで柱状に形成しその後加熱することにより擬球状に変形させるか、あるいは球状のはんだボールまたは微細はんだ粒子を分散させたはんだペーストを平面状のバンプに載せ加熱することに溶融させバンプに固定し、その後、接続するもう一方の回路基板あるいは半導体素子上のバンプパターンと位置合わせし、加熱することにより双方のバンプ間で金属・金属結合を形成し接続を取る方法が一般的である。
【０００３】
また、めっき等の手法により半導体素子上に形成した金属バンプと、接続するもう一方の回路基板あるいは半導体素子上のバンプとの間に熱硬化樹脂を挿入し、加熱圧着することにより樹脂の硬化収縮を利用して、電気的な接続をとる方法もある。更に、半導体素子上に露出した金属層上にワイヤーボンダーを用いて金あるいは銅のワイヤーを変形させ形成したスタッドバンプで接続する方法などがある。
【０００４】
はんだバンプの場合、バンプの寸法および配列ピッチが狭くなると、加熱した際に、はんだが液状化し本来絶縁されるべき隣接するバンプ間での融着が起こるなど、微細パターン接続では問題があった。また、熱硬化型接着剤を挟んでバンプ間を熱圧着する方法では、めっき法で形成した接続用バンプには数μｍの高さのばらつきが存在し、かつ集積回路部品と基板あるいは集積回路部品とを完全に平行に保ち接続することは機械精度上困難であるため、バンプ自体が大きく変形しない限り、接続用バンプの高さばらつきを吸収することができず、高さの低いバンプにおいて電気的な接続が取れないという問題が発生する。
【０００５】
更に、スタッドバンプ接続法では、スタッドバンプの形成に用いるワイヤーボンダーの性能上あるいは操作上、径が２０μｍ以下の金あるいは銅ワイヤーを取り扱うのは極めて難しく、したがって作製されるスタッドバンプの寸法についても５０μｍ以下のものを形成することは困難である。また、スタッドバンプ接続の場合、１バンプづつ処理するためにバンプの数が多い場合には、極めて多くの処理時間を要するなど、処理効率にも問題がある。
【０００６】
電気的に接続される２つの回路基板あるいは部品の間には、熱硬化性接着剤層（アンダーフィル）を形成することが、接続信頼性を高めるために一般的に実施されている。通常、フィルム状接着剤層を挟む方法、液状接着剤を片方の回路基板あるいは部品上に垂らしその上からもう一方の回路基板あるいは部品を加圧することにより接着剤を広げる方法、バンプ間を金属・金属結合で接続した後、接着剤を毛細管現象を用いて注入する方法などがある。いずれの方法においても、気泡、空隙が存在すると、その後の熱処理、あるいは部品あるいは回路基板の作動状態での発熱により、気泡、空隙が大きく膨張することにより接続が破壊されるなどの問題が発生する。したがって、気泡、空隙を完全に除去することが大きな課題となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、接続する配線パターンあるいは接続用バンプパターンの寸法が、極めて縮小化されてきている。そのため、接続用バンプの構造、作製方法においても寸法縮小化にともなう創意工夫が必要となる。
本発明者は、接続用バンプを用いた微細パターン接続のためには、熱硬化型接着剤を間に介して微細パターン接続用バンプを熱圧着することにより接続する方法が好ましいと考えて来た。微細パターンの接続において極めて重要な課題は、第一に、図１に示したようにバンプの高さばらつきをどのように吸収するかである。第二に熱圧着するときに必要な加重を如何に小さくできるかである。第三に接続したバンプの接続信頼性を如何に高められるかである。従来、集積回路部品では接続用バンプが集積回路部品の外周部に配置されたペリフェラル構造であり、当該接続用バンプの下部にはトランジスタ等の微小素子の存在するアクティブエリアは存在せず、接続時の加重はさほど大きな問題ではなかった。
【０００８】
しかるに、最近の半導体素子においては、素子自体の大きさを出来るだけ小さくするために、アクティブエリアの上部に接続用バンプを配置したエリアアレイ型のものが数多く作製されるようになって来た。この場合、接続時に大きな加重がかかった場合、接続用バンプ下部に存在するトランジスタ等の微小素子が誤動作を起こすなど大きな問題となる。また、従来からの方法、例えばスタッドバンプ接続において、接続されるバンプ間の電気的接続信頼性はバンプ間の接触と熱硬化性樹脂（アンダーフィル）の硬化収縮に依存している。したがってバンプ間は単に接触しているだけで、金属・金属結合などは形成されていないと推定される。
【０００９】
新規技術として、めっき法により形成した金バンプ表面に錫の層を薄く形成し、加熱圧着する際に錫を拡散させ金属・金属結合を形成し接続信頼性を高める方法が提案されている（エレクトロニック・ジャーナル、３８回テクニカルシンポジウム、頁９７〜頁１１１）。しかしながら、この方法では電解めっきにより作製したバンプを使用するため、バンプの高さばらつきを吸収できる方法ではない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、微細パターン接続用バンプの構造、作製方法について鋭意検討した結果、課題の解決のためには、金属製の微細パターン接続用バンプの構造を熱圧着時に変形し易く潰れやすい構造にすること、圧着時に少ない加重で従来と同様の接続が可能になる微細パターン接続用バンプの構造にすること、接続するバンプ間に金属・金属結合を形成できるバンプの構造にするという従来になかった発想から、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は以下に記載する通りの、微細パターン接続用回路部品およびその形成方法に関するものである。
【００１１】
１．基板上に導体配線回路、および他の基板あるいは部品とを電気的に接続するための接続用バンプを有する回路部品であって、該接続用バンプが金属薄膜とその上に積層された多孔質金属からなり、該多孔質金属が複数の金属微粒子が結合した構造で形成されていること、該多孔質金属の密度ρ1が、金属微粒子を形成する金属の密度をρ0として０．２ρ0≦ρ1≦０．９ρ0の範囲に入ること、該金属微粒子は熱処理により一部分溶融し冷却により再固化する過程で金属微粒子同士が結合したものであり、前記再固化した部分が前記熱処理と同一処理で溶融しないこと、該多孔質金属からなる接続用バンプが熱圧着により接続される別の基板上の接続用バンプと接続される場合に、該バンプとの間で金属・金属結合を形成すること、該熱処理前の金属微粒子が複数の融点を有すること、該熱処理前の金属微粒子を一度最低温度の融点より高い温度で熱処理すると該最低温度の融点が消失し、該最低温度の融点より高温側に新しい融点が現れる金属微粒子であること、及び該金属微粒子が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、インジウム、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、白金、ガリウム、アンチモン、シリコン、ゲルマニウム、コバルト、タンタル、アルミニウム、マンガン、モリブデン、クロム、マグネシウム、チタン、タングステン、希土類元素から選ばれる３種以上の元素からなる金属微粒子、あるいは当該金属微粒子の表面を上記金属で薄く被覆された金属微粒子であることを特徴とする微細パターン接続用回路部品。
【００１２】
２．金属微粒子の平均粒子径が０．１μｍ〜５０μｍ、粒子径分布の標準偏差が平均粒子径の５０％以下であることを特徴とする項１に記載の微細パターン接続用回路部品。
【００１３】
３．基板上に、接続用バンプの多孔質金属部分形成のための開口部を有するフィルム状接着剤層を有し、その開口部にバンプが形成されていることを特徴とする項１または２に記載の微細パターン接続用回路部品。
４．項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（ａ）から（ｆ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上に絶縁樹脂層を形成する工程
（ｂ）微細パターン接続用バンプ位置にフォトリソグラフィーを用いて開口部を有する感光性樹脂パターンを形成する工程
（ｃ）形成された開口部に金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
（ｆ）不要となった感光性樹脂パターンを除去する工程
【００１４】
５．項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（Ａ）から（Ｆ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（Ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上に絶縁樹脂層を形成する工程
（Ｂ）微細パターン接続用バンプ位置に高エネルギー線を照射すること、あるいはプラズマ中に曝すことにより絶縁樹脂層に開口部を形成する工程
（Ｃ）形成された開口部に金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（Ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（Ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
（Ｆ）不要となった絶縁樹脂層を除去する工程
６．項１または２に記載の接続用回路部品が、下記の（α）、（β）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（α）基板とその上に積層された金属薄膜上に印刷法により金属微粒子を分散させたペースト組成物をパターン化する工程
（β）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
７．項３に記載の接続用回路部品が、下記の（Ａ）から（Ｅ）の工程を経て形成されることを特徴とする微細パターン接続用回路部品の形成方法。
（Ａ）基板とその上に積層された金属薄膜上にシート状接着剤層を形成する工程（Ｂ）微細パターン接続用バンプ位置に高エネルギー線を照射することあるいはプラズマ中に曝すことによりフィルム状接着剤層に開口部を形成する工程
（Ｃ）形成された開口部に金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を充填する工程
（Ｄ）開口部以外の部分に付着した金属微粒子、あるいは金属微粒子を分散させたペースト組成物を除去する工程
（Ｅ）加熱処理により金属微粒子を結合させる工程
【００１５】
本発明の回路部品は、はシリコンウエハー上に形成した集積回路部品に限定するものではなく、他の基板、例えばガリウム砒素、ガリウムリン、インジウム砒素、インジウムリン、インジウムアンチモン等の化合物半導体からなる基板を用いた集積回路部品でも構わない。また、セラミック基板上に回路を形成したセラミック系部品でも、更にプリント回路基板を用いても構わない。プリント回路基板では、例えばガラスクロスエポキシ基板、ガラスクロスＢＴレジン基板をベースとする剛直基板、あるいはポリイミドフィルム、アラミドフィルム、全芳香族ポリエステル等の化合物からなる液晶樹脂フィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリカーボネートフィルム、アラミドクロスエポキシ基板、アラミドクロスポリイミド基板のようにフレキシブル基板を用いて回路を形成した回路部品であっても構わない。
【００１６】
次に、本発明の接続用バンプの構造の基本的概念について図２を用いて説明する。本発明の基本的なアイデアである潰れやすい微細パターン接続用バンプの構造は、図２（Ｃ）に示したように金属薄膜７とその上に積層されている、複数の金属微粒子が結合した多孔質構造１１で形成されていることを特徴とする微細パターン接続用バンプである。したがって、加圧により当該微細パターン接続用バンプの高さが縮小することを特徴とする微細パターン接続用バンプである。多孔質金属の密度ρ1は、金属微粒子を形成する金属の密度をρ0として０．２ρ0≦ρ1≦０．９ρ0の範囲である。０．９ρ0＜ρ1の場合、接続する相手側のバンプの高さばらつきを吸収するには不充分である。また、ρ1が、ρ1＜０．２ρ0の場合、空隙率が極めて大きな接続用バンプであるため、加圧接続時に接続抵抗が大きくなること、あるいは物理的な強度が確保できず衝撃により断線するなどの問題がある。
【００１７】
本発明において微細パターン接続用バンプを形成するために用いられる金属微粒子は、極めて興味深い特徴を有している。一つの組成を基に図３に示した示差走査熱分析法のチャートを用いて説明する。図３における吸熱ピークは、本発明で用いる金属微粒子の融点に対応している。当該金属微粒子は加熱処理前には複数の融点を示す（図３（ａ））が、一度最低温度の融点より高い温度（図３（ｂ）、ＩＩ）で熱処理すると最低温度の融点（図３（ｂ）、Ｉ）が消失し、最低温度の融点より高温側に新しい融点（図３（ｂ）、III）が現れる。また、最低温度の融点より高い温度（図３（ｂ）、ＩＩ）では、金属微粒子は完全に溶融せず粒子状の形状を保持する。
【００１８】
このように、本発明で用いる金属微粒子は、熱処理により融点に対応する吸熱ピークが大きく変化するという興味深い性質を示す。前記熱処理により金属微粒子の一部が溶融し、冷却により再固化する過程で金属微粒子同士が接合することにより多数の空隙を有する多孔質金属が形成される。溶融により金属微粒子間は金属・金属結合により結合されている。しかしながら、前記再固化した部分が前記熱処理と同一処理で再度熱処理した場合、溶融により変形することがなく金属微粒子の形状を保持するという、従来の金属微粒子にない極めて特異的かつ興味深い特性を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明の微細パターン接続用バンプの多孔質部分を形成する金属微粒子は、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、インジウム、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、白金、アンチモン、ガリウム、シリコン、ゲルマニウム、コバルト、タンタル、アルミニウム、マンガン、モリブデン、クロム、マグネシウム、チタン、タングステン、希土類元素から選ばれる３種以上の元素からなる金属微粒子、あるいは当該金属微粒子の表面を上記の金属で薄く被覆した金属微粒子が好ましい。用いる金属微粒子において特に好ましい組成としては、錫を主成分とし、銅、亜鉛、ビスマスのうちいずれか２種類以上を必須添加成分とし、銀、インジウム、アンチモン、アルミニウム、ガリウム、金、シリコン、ゲルマニウム、コバルト、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、白金、パラジウム、マグネシウム、マンガン、モリブデン、クロム、リン、希土類元素を添加金属として添加できる金属微粒子が好ましい。更に好ましくは、錫が１０〜９０重量％、銅が５〜６０重量％、亜鉛が１〜８０重量％、ビスマスが０．５〜２０重量％、添加金属が０．１〜２０重量％である金属微粒子である。
【００２０】
金属微粒子の作成方法としては、通常の方法、例えばアトマイズ法、めっき法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、湿式化学還元法等の方法を用いることができるが、複数の元素からなる金属微粒子の組成をコントロールして作製する必要があるため、溶融させた金属液体を不活性ガス中で急冷却するアトマイズ法が好ましい。また、金属微粒子の表面を金属で薄く被覆した金属微粒子において、被覆する金属は金属微粒子を構成する元素であっても、別の元素であっても構わない。金属微粒子の表面を金属で被覆する方法としては、電解めっき法、無電解めっき法、置換型めっき法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、湿式化学還元法等を挙げることができる。いずれの手法においても金属微粒子表面に薄い金属層を形成する必要があるので、均一に金属を析出させるためには振動を加えるなどの工夫が必要となる。
【００２１】
本発明で用いる金属微粒子の平均粒子径は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満の金属微粒子では、表面の酸化が顕著となり接続抵抗が増大するため好ましくない。また、５０μｍを超えて大きい金属微粒子では、微細パターン接続用バンプ用の多孔質部分を形成する材料としては不向きである。
【００２２】
本発明で用いる金属微粒子の粒子径分布において標準偏差は、好ましくは平均粒子径の５０％以下、更に好ましくは２５％以下、最も好ましくは１０％以下である。標準偏差が平均粒子径の５０％を超えた場合、粒子径が広い範囲に分布することになるため、充填率が極めて高いものになり、本発明の基本的なコンセプトである多孔質金属を形成し難くなるため好ましくない。金属微粒子をアトマイズ法により作製した場合、粒子径分布が広いため分級することにより、粒子径分布を狭くする必要がある。金属微粒子の分級方法としては、通常の方法、例えばサイクロン、クラシクロン等の遠心分級機、重力分級機、慣性分級機、気流分級機あるいはふるい分けによる分級機等を用いることができる。粒子径が１０μｍ以下の微細な導電性微粒子を分級するには、気流分級機が有用である。また、粒子径分布の極めて狭い金属微粒子へ分級する方法として、ふるい分けによる分級方法を挙げることができる。
【００２３】
しかしながらこの方法では、ふるいの目詰まりにより分級効率が低下するため、目詰まりを除去するためにふるい下面から定期的に空気吹き付ける機構等により分級効率を上げる必要がある。また、用いるふるいとしては通常の金属ワイヤーあるいはプラスチック繊維からなるメッシュ状のふるいでは不充分である。したがって、微粒子分級用のふるいを作製する必要がある。ふるいの作製方法としては、フォトリソグラフィーによる感光性樹脂のパターン化とめっき法による金属膜形成方法を用いることにより、開口部の大きさ、形状を精密にしかも自由に設定することが可能である。例えば、開口部の形状が正方形、長方形、円形、正多角形などである。当該ふるいの作製方法で形成したふるいを用いて、粒子径が極めて揃った導電性微粒子を得ることができる。
【００２４】
導電性微粒子の形状が球形あるいは正多面体である場合、開口部の形状は円形、正方形、正多角形である必要はなく、長方形で十分である。したがって、ふるいの物理的な強度を確保できる程度に長辺方向の長さを長く設定することにより、分級効率を格段に向上させることができる。本発明で用いる導電性微粒子分級用ふるいの開口率は、２０％から８０％の範囲が好ましい。開口率が２０％未満である場合、分級効率が低く処理に時間を要する。また、開口率が８０％を越える場合、物理的強度を確保することが難しくなる。開口率が大きい場合、ふるいを単独で保持するためには、ふるいの膜厚を大きくし強度を上げることが必要となる。
【００２５】
本発明で用いる金属微粒子の形状は、特に球状である必要はない。多面体、球形粒子に多数の突起状物があるものでも構わない。ただし扁平状のものは開口部に配置した場合に空隙率に差ができやすいので好ましくない。また、圧力が加わった時に潰れたり変形し易い導電性微粒子、例えば球形粒子や多数の突起状物の存在する粒子などは、接続パターンの高さのばらつきを吸収できるので好ましい。
【００２６】
本発明における微細パターン接続用バンプの形成方法について、図２を用いて説明する。シリコンウエハーあるいはプリント回路基板等の基板８には、接続バンプの基礎となるアルミニウム、銅、タングステン等の金属からなる金属薄膜７が形成されている。デバイスの表面を保護するために、バンプの多孔質部分が積層される部分以外の表面をポリイミドあるいはベンゾシクロブテンあるいはソルダーレジスト等の絶縁性保護膜９によって被覆してもよい。この上に感光性樹脂層あるいは絶縁樹脂層６を形成し、次に、接続用バンプ位置に開口部を有する樹脂パターンを形成する。また、絶縁樹脂層の代わりに、フィルム状接着剤層を用いることができる。フィルム状接着剤層を絶縁樹脂層の代わりに用いた場合、請求項３に記載したごとく、フィルム状接着剤層を有する微細パターン接続用回路部品となる。
【００２７】
本発明において高エネルギー線あるいはプラズマを用いて絶縁樹脂層に開口部を形成する場合に用いる絶縁樹脂の種類は特に限定するものではないが、後に加熱する工程を経るため少なくとも１５０℃の温度まで溶融したり変形することがない樹脂が好ましい。また、後の工程において当該絶縁樹脂は不要となるため、除去し易い、すなわち剥離液に溶解し易いものが好ましい。例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリカーボネート等の樹脂はエンジニアリングプラスチックスでありながら、溶剤に可溶である性質を有するため本発明の目的のためには好ましい材料である。また、分子の対称性を若干崩し溶剤に可溶となる性質を付与した芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドなどを用いることもできる。
【００２８】
本発明、請求項３に記載のフィルム状接着剤としては特に限定しない。熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤あるいは感圧接着剤などを挙げることができるが、２つの回路基板あるいは半導体回路部品の間に接着剤層を形成し接着・保持する必要がある。接着後、再度熱処理工程を経る必要がある場合、熱硬化性接着剤が好ましい。例えば、マイクロカプセル中に硬化剤を含有する化合物を閉じ込め、圧力あるいは熱によりマイクロカプセルが潰れることにより硬化が開始するいわゆる潜在性硬化剤を含有する接着剤、あるいは反応触媒を含有し特定の温度以上で反応が開始する接着剤などである。
【００２９】
接着剤として用いる樹脂の具体例としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、尿素樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ベンゾオキサジン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ビスマレイミドトリアジン系樹脂、ウレタン系樹脂等を挙げることができる。分子鎖中にベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ビフェニル等の芳香族化合物の骨格あるいはトリアゾール、トリアジン環等の窒素、硫黄等の元素を含む複素芳香族化合物の骨格、シクロヘキサン、シクロヘキセン、ビシクロオクタン、ジシクロペンタジエン、ビシクロオクテン、アダマンタン等の脂肪族環状化合物の骨格を有する化合物が寸法安定性、耐熱性等の観点から好ましい。
【００３０】
フィルム状に成形するため溶剤に可溶な樹脂が好ましく、支持体上に塗布、乾燥による溶媒除去後の接着剤層の厚みは１μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから２０μｍである。１μｍ未満の厚さでは、接着後の密着強度を得ることができず、また５０μｍを越えた場合、接着剤の量が多すぎるために導電性微粒子と接続パターン間の電気的な接続を妨害してしまう。
ただし、上記接着剤は、本発明で用いる金属微粒子を粒子同士が接合することにより多孔質金属を形成させる際の熱処理により硬化が開始しないことが必要である。
【００３１】
しかし、金属微粒子同士を接合する際の熱処理が極めて微小な範囲、例えば１つ１つのバンプを含めたその近傍に限定される場合は、熱硬化開始温度が熱処理時の温度より高い必要はない。その具体的な例としては、金属微粒子接合時の熱処理を赤外線領域に発振波長を有するレーザー光をビーム状に絞って照射する方法を取る場合である。この処理において用いるレーザー装置としては、炭酸ガスレーザー（波長１０．６μｍ）、ＹＡＧレーザー（波長１．０６μｍ）等を挙げることができる。
【００３２】
ウエハーあるいは基板全体を熱処理する場合には、熱硬化性樹脂の特性およびコストの面から、下記に示す熱硬化性樹脂は、硬化開始温度が比較的高いので本発明の目的のためには好ましい。すなわち、（ａ）ポリスルホン系樹脂と（ｂ）シアネートエステル樹脂が主成分であり、（ａ）、（ｂ）各成分の重量混合比率が（ｂ）／（（ａ）＋（ｂ））＝１〜２８重量％、好ましくは５〜２５重量％である、ポリスルホン系熱硬化性樹脂が好ましい。（ｂ）／（（ａ）＋（ｂ））が１重量％未満では、熱加工温度が高く通常用いられる熱圧着条件では樹脂の密着が不足し、十分な接着力が発現されない。また、樹脂の流動性が低く凹凸に追従できず気泡、空隙ができやすい。（ｂ）／（（ａ）＋（ｂ））が２８重量％を越えた場合、樹脂の流動性が大きくなり過ぎ、樹脂の厚み精度が大幅に低下するため好ましくない。
【００３３】
本発明で用いるポリスルホン系樹脂とは、芳香族のポリスルホン系樹脂であり、ポリ（オキシ−ｐ−フェニレンスルホニル−ｐ−フェニレンオキシ−ｐ−フェニレンイソプロピリデン−ｐ−フェニレン）、ポリ（オキシ−ｐ−フェニレンスルホニル−ｐ−フェニレン）などである。
また、本発明で用いるシアネートエステル樹脂は、トリアジン環構造を基本構造とした３次元網状構造を形成するために添加する化合物であり、他の高分子化合物との相溶性に優れる特徴がある。具体的には、２，２−ジ（４−シアナトフェニル）プロパン、ジ（４−シアナト−３，５−ジメチルフェニル）メタン、ジ（４−シアナトフェニル）チオエーテル、２，２−ジ（４−シアナトフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジ（４−シアナトフェニル）エタン、フェノールとジクロペンタジエンの共重合体のジシアネートなど、分子内に２つ以上のシアネート基を有する多官能シアネートエステルおよびその混合物を挙げることができる。また、これらの多官能シアネートエステルの３量体で構成されるトリアジン環構造を有するプレポリマーおよび当該プレポリマーとモノマーの混合物であっても構わない。
【００３４】
本発明で用いるポリスルホン系樹脂とシアネートエステル樹脂との混合物には、シアネートエステル樹脂の硬化反応を促進させる触媒を添加することができる。例えば、オクチル酸亜鉛、アセチルアセトンコバルト、アセチルアセトン銅、アセチルアセトン鉄、ナフテン酸コバルト等の金属錯体、ノニルフェノール等の蒸気圧の低いフェノール類、アルコール類、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリエチレンジアミン等のアミン類などを、単独または組み合わせて添加することが可能である。
【００３５】
また、種々の添加剤、例えば有機、無機フィラー、染料、顔料、消泡剤、分散剤、難燃剤、密着助剤等を組み合わせることができる。
本発明で用いるフィルム状接着剤層中に、耐熱性高弾性絶縁フィルム、例えばポリイミド系フィルム、全芳香族ポリアミド（アラミド）フィルム、全芳香族ポリエステルからなる液晶性樹脂フィルム等を入れ、線熱膨張係数を抑えることができる。層内に入れるフィルムの線熱膨張係数が小さい材料ほど、厚みの薄いフィルムを使用することができるため好ましい。また、層内に入れるフィルム材料と熱硬化性樹脂との接着強度を確保するために、層内に入れるフィルム材料の表面を物理的、化学的に処理することができる。例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線あるいは真空紫外線領域の光を照射する処理、オゾン処理、シランカップリング剤等のプライマー処理を単独あるいは組み合わせて用いることができる。
【００３６】
金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペーストを充填するための開口部の形成方法としては、フォトリソグラフィーを用いる方法すなわち露光・現像工程を経て感光性樹脂層をパターン化する方法、およびレーザー光、電子線、イオンビーム等の高エネルギー線を絶縁樹脂層に直接照射し、熱による溶融あるいは樹脂の分子結合を切断するアブレーションにより絶縁樹脂層に開口部を形成する方法、あるいは反応性イオンエッチング、イオンカップルプラズマ（ＩＣＰ）法等のプラズマ雰囲気下に被加工物を曝す方法がある。これらの方法の中で、加工速度、高真空装置が不要である点からフォトリソグラフィーを用いる方法、あるいはレーザー光を用いた加工方法が特に好ましい。
【００３７】
本発明、請求項４に記載のフォトリソグラフィーで用いる感光性樹脂層あるいはレーザー加工法で用いる請求項５に記載の絶縁樹脂層、および請求項３と請求項７に記載のフィルム状接着剤層の形成には通常の方法を用いることができる。例えば、グラビアコーター、ダイコーター、ロールコーター、ディップコーター、ブレードコーター、スピンコーター等である。本発明で用いる感光性樹脂あるいは絶縁樹脂は、基板に直接塗布することができ、また基板とは別の支持体上に塗布したものをラミネートすることにより基板に転写する方法を取ることもできる。
【００３８】
感光性樹脂層のパターン化において金属薄膜７の位置に開口部を形成する必要があるので、樹脂パターンの形成に用いる露光装置は、露光マスクパターンとバンプパターンとを正確に位置合わせできる機構が付属していることが必須である。また、露光装置の光源としては、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の比較的簡易な光源、あるいはシンクロトロン軌道放射光から取り出されるＸ線、あるいは電子線露光機からの電子線等、大がかりな装置からの極めて波長の短い光源であっても構わない。超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の比較的簡易な光源を用いて微細なパターンの形成を行う場合、数枚の反射鏡、インテグレーターレンズおよび集光レンズを用いて平行光線に加工した光を用いる平行光露光装置が好ましく、露光マスクと基板とを密着させるコンタクト露光方式あるいは露光マスクと基板との間隔（ギャップ）を精度高く調整可能なプロキシミティー露光方式が好ましい。
【００３９】
また、現像装置については、通常のスプレー現像装置、ディップ式現像装置など用いることができる。本発明では加工すべき開口部が極めて微小な孔状パターンであるため、孔状パターンに入った現像液を効率良く置換することができるようにノズルから噴射する現像液の液滴を数μｍ以下にすることができる超高圧マイクロジェット方式の現像液噴射装置と基板を回転しながらノズルをスイングして均一に現像することができる機構を組み合わせることにより、均一に微小孔状パターンの現像が可能な現像装置が好ましい。
【００４０】
次に請求項５および７に記載のレーザー加工法について説明する。レーザー加工法で用いるレーザー光としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーの基本波等の赤外線領域に発振波長を有するレーザー、ＹＡＧレーザーの第３高調波あるいは第４高調波、エキシマーレーザー等の紫外線あるいは真空紫外線領域に発振波長を有するレーザー光である。特に２０μｍ以下の微小なパターンの加工には、紫外線あるいは真空紫外線領域のレーザー光が好ましい。更に、開口部底面に存在する金属薄膜表面には有機物成分が残存すると後工程において接続抵抗が高くなり、場合によっては断線につながることがあるので、金属薄膜上の有機物は完全に除去しておく必要がある。
【００４１】
赤外線領域に発振波長のレーザー光を用いた加工法では、有機物の除去が熱による溶融が主であるため、金属薄膜表面上に有機物が若干残存するので、完全に除去するためには、酸素ガス雰囲気中での反応性イオンエッチング法、イオンカップルプラズマ（ＩＣＰ）法等のプラズマを用いた方法、あるいは真空紫外線領域の光を放出する放電式エキシマーランプの光を照射する方法により表面処理を行うことが効果的である。
【００４２】
紫外線あるいは真空紫外線領域に発振波長を有するレーザー光の場合、熱による溶解ではなく有機物の結合を切断し除去するアブレーション効果が主となり、露出した金属薄膜上の有機物残査は極めて少ないため、特にプラズマ表面処理は必要とならない。
また、レーザー加工装置は、加工方式から見て大きく分けて２種類ある。すなわち、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーのように数μｍφから数１０μｍφの大きさにビーム形状を絞ることができるレーザーのグループとビームを絞ることのできないエキシマーレーザーや窒素レーザー等のグループである。ビームを絞ることができるレーザー光では、ガルバノミラーを動かすことにより３０ｍｍ×３０ｍｍ程度の領域でレーザービームを走査することが可能であり、ＣＣＤカメラを搭載したパターン認識システムを用いてＸＹステージを動かす機構を併用することにより高速に大きな面積を処理することが可能である。
【００４３】
ビームを走査するため、露光マスクを用意する必要がない。また、ビームの形状は必ずしも円形である必要はなく、金属製マスクを用いることによりビーム形状を自由に変えることもできる。微小径ビームに絞ることのできないエキシマーレーザーでは、基板のバンプパターンに貫通孔を有する金属製マスクを正確に位置合わせする必要がある。また、ＸＹステージを動かす機構を併用することにより大きな面積を処理することができる。
【００４４】
次に、フォトリソグラフィーあるいはレーザー加工で形成した感光性樹脂層あるいは絶縁樹脂層の開口部に金属微粒子を充填する方法について説明する。充填方法として、金属微粒子を充填する方法、金属微粒子を分散させたペーストを充填する方法などを挙げることができる。
金属微粒子を充填する場合には、金属微粒子を基板上に分散させ、開口部へ金属微粒子を入れる。この時、刷毛あるいはブラシ等で表面をならすように動かす、あるいは基板に振動を加えると金属微粒子を開口部へ充填するのに効果的である。開口部以外の部分に存在する不要な金属微粒子は、空気を吹き付けて除去するあるいは粘着性シートをラミネートすることにより不要な金属微粒子を粘着シートに吸着させ除去する方法がある。
【００４５】
また、金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペーストを開口部へ充填する別の方法について図４を用いて説明する。レーザー加工する絶縁樹脂層は図４（ａ）に示したように２層構造、すなわち第一絶縁層１５およびカバーフィルム１６からなる。レーザー加工はカバーフィルムの上から行い金属薄膜まで貫通した開口部１７を形成する。また、第一絶縁層としてシート状接着剤層を用いることができる。次に金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペーストを開口部へ充填する。金属微粒子を充填する方法は、感光性樹脂層で説明した方法と同じである。
【００４６】
金属微粒子を分散させたペーストの場合、カバーフィルムの上からスキージ等の治具を用いて塗り込むことにより、開口部へ金属微粒子を分散させたペーストを充填する。その後、溶剤を乾燥除去する。カバーフィルムを剥離することにより開口部のみに金属微粒子あるいはペーストを充填できる。カバーフィルムが第一絶縁層から容易に剥離できるようにカバーフィルムの表面にポリジメチルシロキサン等のシリコン系ポリマーあるいはフッ素系ポリマーを薄く被覆することもできる。カバーフィルムの厚さは、１μｍ〜３０μｍ、好ましくは３μｍ〜１５μｍである。カバーフィルムの使用目的は、開口部への金属微粒子あるいは金属微粒子を分散させたペーストを充填した後、開口部以外の場所に付着した不要な金属微粒子あるいはペーストがカバーフィルムを剥がすことにより除去できることである。
【００４７】
したがって、カバーフィルムの厚さは、薄い方が好ましく、３０μｍを超えて厚い場合にはカバーフィルムに空いた開口部に充填されていた金属微粒子あるいはペーストが、カバーフィルムを剥離する工程において開口部以外の場所に再度吸着・汚染する問題がある。また、１μｍ未満と薄すぎる場合には、フィルムの物理的な強度を確保できず取り扱いが極めて困難となる。
【００４８】
その後、開口部に金属微粒子を充填した系、ペーストを充填した系ともに、ヒーター、赤外線あるいは赤外線領域に発振波長を有する炭酸ガスレーザーあるいはＹＡＧレーザーの基本波などのレーザー光による加熱方法、超音波による加熱方法、高周波による加熱方法など種々の加熱方法により、金属微粒子が溶融し再固化する過程で金属微粒子間に金属・金属結合を形成させる。すなわち、金属微粒子の最低温度の融点より高い温度に加熱することにより、金属微粒子間の結合を作ることができる。しかし、前記再固化した部分は、前記熱処理と同一の処理では溶融しない。また、表面が酸化し易い金属微粒子の場合、還元性ガス、例えば、水素ガス、一酸化炭素ガス、メタンガス、硫化水素ガス等のガスを含んだ窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で熱処理および冷却処理することが好ましい。還元性ガスの濃度としては、０．００１体積％以上の範囲が好ましい。
【００４９】
また、レーザー光による加熱方法の場合、金属微粒子間の結合を形成すると同時にペースト中の有機物成分を効率良く除去することが可能であるため、ペーストを用いる系では特に有用である。また、ビーム状に絞って照射可能な赤外線領域に発振波長のあるレーザー光の場合、微小な領域に限定して熱処理することが可能であるため、使用できる熱硬化性接着剤の選択範囲を広げられるので、熱硬化開始温度が比較的低い熱硬化性接着剤を使用する場合には、極めて有効な方法である。
【００５０】
金属微粒子を分散させたペーストを充填した系の場合、金属微粒子の周囲に存在する有機物成分を完全に除去する必要がある。したがって、用いる有機物成分としては、加熱処理により分解除去し易いポリマー材料あるいは通常の金属ペースト中に添加されているフラックスなどが好ましい。熱分解し易いポリマー材料としては例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ニトロセルロースなどを挙げることができる。
【００５１】
更に、不要となる絶縁樹脂パターンは剥離液を用いて溶解あるいは膨潤剥離することにより、金属薄膜上に金属微粒子が結合した多孔質金属からなる接続用バンプを形成することができる。フィルム状接着剤層を形成した請求項３に記載の微細パターン接続用部品の場合、最終的にこの層は残すこととなるため、剥離の必要はない。
本発明における接続用バンプの形成方法は、従来広く行われていたフォトリソグラフィーとめっき法を用いる金属製接続用バンプの形成方法と大きく異なり、形成工程を大幅に簡略化できるところにも大きな特徴がある。すなわち、図５に示したように従来のフォトリソグラフィーとめっき法の両方を用いる方法では、電解めっき用の導通線が必須となる。したがって、感光性樹脂層２０による開口部のパターン形成を行う前に、無電解めっき法あるいはスパッタ蒸着法等の半導体形成用ドライプロセスを用いて基板全面に金属薄膜を形成し、電解めっき用の導通用金属薄膜２１とする必要がある。その後感光性樹脂層をパターン化し、開口部を形成する。しかる後、電解めっき法を用いて所定の膜厚まで金属を析出させ、開口部へ金属を充填する。
【００５２】
更に、その後、不要となった感光性樹脂パターンを除去するとともに、不要なめっき導通用金属薄膜をエッチング除去する。したがって、図５を用いて説明した従来法に比較して、本発明では電解めっき用金属導通薄膜の形成および除去の工程を除くことができるので、大幅に工程を簡略化することができる。また、請求項３に記載のシート状接着剤層を有する微細パターン接続用回路部品の場合、別の回路基板あるいは部品に熱圧着により接続する際に熱硬化性液状接着剤を回路基板上に載せる工程をも除くことができる。
【００５３】
本発明で用いる感光性樹脂層あるいは絶縁樹脂層あるいはフィルム状接着剤層の厚みは、２μｍから５０μｍが好ましい。２μｍ未満では形成される接続用バンプの多孔質部分の高さも最大でこの厚さと同程度であるため、接続する相手側の基板あるいは集積回路部品のバンプ高さばらつきを吸収するには不充分であり、また、接続された２つの回路間の距離が非常に接近した場合、回路間でのクロストークノイズが大きくなるなどの問題がある。また、５０μｍを超えて大きくなった場合、特に微細パターン接続に用いる２０μｍ×２０μｍ以下の大きさのバンプでは、多孔質部分を形成するための開口部のアスペクト比が大きくなるため、フォトリソグラフィーあるいはレーザー加工法で作成が困難となるため好ましくない。
【００５４】
微細パターン接続を可能にするためには、アスペクト比の高い微細パターン接続用バンプを形成する必要がある。例えば、１０μｍ×１０μｍの大きさの接続用バンプで、バンプの高さを２０μｍとするとアスペクト比は２となる。感光性樹脂を用いて樹脂パターンを形成する方法では、開口部が１０μｍ×１０μｍ以下でかつ開口部のアスペクト比が１以上であるパターンの形成を可能にする感光性樹脂として、特に限定するものではないが、本発明者が通常用いている、液状感光性樹脂組成物を下記に示す。
【００５５】
高解像性液状感光性樹脂組成物として、プレポリマーの数平均分子量以外特に限定しないが、数平均分子量が５００から５００００、好ましくは８００から１００００、更に好ましくは８００から５０００の不飽和および飽和ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド酸エステル類、ポリイミド、ポリアミド、メタクリル酸とメタクリル酸エステルとの共重合物、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、フェノールノボラック樹脂、エポキシ樹脂等のプレポリマーを主成分とし、反応性モノマー、光吸収剤、光重合開始剤、添加剤を混合した組成物を挙げることができる。
【００５６】
ここでいう数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定したデータを、ポリスチレン標品で検定して算出した数値である。プレポリマーの数平均分子量が５００未満の場合、高エネルギー線の照射により重合反応した感光性樹脂が液状の状態で固まり難く、また、プレポリマーの数平均分子量が５００００を超えて大きな場合、感光性樹脂が高エネルギー線照射以前に液状を保持することができず、現像特性の低下が見られ高エネルギー線の未照射部での感光性樹脂の現像残査が存在するため好ましくない。特に高解像性を示す液状感光性樹脂組成物中のプレポリマーとしては、ジカルボン酸成分とジオール成分との縮合によって得られる数平均分子量が５００〜５０００の不飽和ポリエステルであって、該ジカルボン酸成分が、該ジカルボン酸成分の全モル比を１として、下記化学式１で示される化合物をモル比で０．１〜０．４と、下記化学式２で示される化合物をモル比で０．１〜０．７５とを含むことを特徴とするプレポリマーを挙げることができる。
【００５７】
【化１】
0003827569.tif 000002
【００５８】
（式中Ｒ１、Ｒ２は−ＣＯＯＨまたは−ＣＨ２ＣＯＯＨ  を表す。）
【００５９】
【化２】
0003827569.tif 000003
【００６０】
（式中Ｒ１、Ｒ２は−ＣＯＯＨまたは−ＣＨ２ＣＯＯＨを、Ｒ３、Ｒ４は−Ｈまたは−ＣＨ３を表す。）
本発明で用いる液状感光性樹脂組成物中の反応性モノマーとしては、特に限定しないが、光ラジカル発生剤の作用によりラジカル重合反応するもの、あるいは光酸発生剤や光塩基発生剤の作用により開環重合反応するものなど選択できる。
ラジカル重合反応する反応性モノマーとしては特に限定するものではないが、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコールジメタクリレートをはじめとする、エチレングリコールまたはポリエチレングリコールのモノまたはジアクリレートおよびメタクリレート、プロピレングリコールまたはポリプロピレングリコールのモノまたはジアクリレートおよびメタクリレート、グリセロールのモノ、ジまたはトリアクリレートおよびメタクリレート、シクロヘキサンジアクリレートおよびジメタクリレート、１，４−ブタンジオールのジアクリレートおよびジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールのジアクリレートおよびジメタクリレート、ネオペンチルグリコールのジアクリレートおよびジメタクリレート、ビスフェノールＡのモノまたはジアクリレートおよびメタクリレート、ベンゼントリメタクリレート、イソボルニルアクリレートおよびメタクリレート、アクリルアミドおよびその誘導体、メタクリルアミドおよびその誘導体、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびメタクリレート、グリセロールのジまたはトリアクリレートおよびメタクリレート、ペンタエリスリトールのジ、トリ、またはテトラアクリレートおよびメタクリレート、およびこれら化合物のエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイド付加物などの化合物を挙げることができる。
【００６１】
また、開環重合反応する反応性モノマーとしては、分子内にエポキシ基、シクロヘキセンオキサイド基、トリシクロデセンオキサイド基、シクロペンテンオキサイド基、オキセタン基等を含有する化合物を使用することができる。例えば、アリルグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、キシリレンジオキセタン、オキセタンアルコール、ジグリシジルＯ−フタレート、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等をあげることができる。
【００６２】
これらの反応性モノマーは単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよく、本発明のプレポリマーの１００重量部に対して１０〜７５重量部の範囲で用いるのがよい。また、ラジカル重合反応する反応性モノマーと開環重合反応する反応性モノマーを混合して用いることもできる。その場合には、光重合開始剤は後述する光ラジカル発生剤と、光酸発生剤あるいは光塩基発生剤の組み合わせになる。開環重合反応する反応性モノマーの重合反応速度は、ラジカル重合反応する反応性モノマーに比較して遅いため、開環重合反応する反応性モノマーを含有する感光性樹脂組成物では、高エネルギー線照射後に加熱処理することにより重合反応を促進させることが効果的である。
【００６３】
本発明において用いる液状感光性樹脂組成物の中の光吸収剤は、波長が３００〜４２０ｎｍの間に吸収を持ち、液状感光性樹脂組成物に均一に溶解もしくは分散することの出来るものであれば色素、紫外線吸収剤等、何でもよい。この光吸収剤は露光系の散乱や反射による光の回り込みを効率よく吸収し、本来硬化してはならない部分の液状感光性樹脂組成物が硬化するのを防ぐ効果がある。
本発明では光重合開始剤と光吸収剤の組み合わせによって液状感光性樹脂組成物の光透過率を制御することが重要で、膜厚１０から４００μｍ、光の波長３００から４２０ｎｍで用いられる場合、前記波長での光吸収極大におけるモル吸光係数が５から１０００リットル／ｍｏｌ・ｃｍの光重合開始剤を０．１〜１０重量％含み、光透過率が５〜８５％になるように光吸収剤を０．０１〜１重量％の範囲で含むときに未露光部の液状感光性樹脂組成物の硬化を防ぐことができるため、高解像度を実現できる。
【００６４】
さらに好ましい範囲を挙げれば、感光性樹脂組成物の光重合開始剤は０．５〜５重量％の範囲、光透過率は２０〜６０％の範囲である。すなわち、露光時間と取り扱い易さの観点で液状感光性樹脂組成物の紫外線に対する感度が実用上、より好ましい範囲となる。
また、光重合開始剤と光吸収剤の配合比は、光吸収剤によって液状感光性樹脂組成物の光透過率を１５％以上低くするように含んで、光透過率を１５〜７５％とすると実質的に効果がある。
【００６５】
このような光重合開始剤のうち光ラジカル発生剤として、例えば、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル類、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン類、ベンゾフェノン、アントラキノン類、アシロイン類、ビシナルケトン類、カンファーキノン、４，４‘−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、ジベンゾスベロン、アシルスルフィンオキサイド等を使用することができる。チオキサントン系色素の場合、アミン系化合物との組み合わせで用いることもできる。
【００６６】
また、光酸発生剤としては、芳香族ジアゾニウム、芳香族セレイウム、ジアリールハロニウム、トリフェニルホスホニウム、ジアルキル−４−ヒドロキシスルホニウム、ジアルキル−４−ヒドロキシジフェニルスルホニウム、 アレン・鉄錯体等のＰＦ6、ＡｓＦ6、ＢＦ4、ＳｂＦ6塩、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドトリフルオロメタンスルホネート等を挙げることができる。
更に光塩基発生剤としては、特開２０００−３３０２７０号公報に記載のオキシムエステル系化合物、ジメトキシベンジルウレタン系化合物、オルトニトロベンジルウレタン化合物等を用いることができる。
【００６７】
本発明における液状感光性樹脂組成物にはより良好な樹脂パターンを得る目的で、あるいは取り扱い上の便宜を図るために必要に応じて種々の成分を添加して用いることもできる。例えば、液状感光性樹脂組成物の保存性を向上させるために熱重合禁止剤などを添加剤として含んでいてもよい。
また、多孔質金属からなる接続用バンプの形成方法において、スクリーン印刷等の印刷法を用いて、金属微粒子を分散させた前記ペーストを印刷しパターン化する方法がある。前記フォトリソグラフィーあるいはレーザーを用いてパターンを形成する方法に比較すると、形成される接続バンプのアスペクト比は小さいものの、比較的簡単にパターンを形成することが可能な方法である。
【００６８】
寸法が５０μｍ×５０μｍ以下の微細バンプパターン形成のためには、バンプパターンに相当する開口部が形成された金属マスクを使用することが好ましい。金属箔あるいは金属基板に微小な開口部を形成する方法としては、通常ＹＡＧレーザーの基本波（波長１０６４ｎｍ）を照射し溶融させて除去する方法、フォトリソグラフィーと電解めっき法を組み合わせて金属を析出させる方法、微小針状電極を絶縁性液体中で金属膜に接近、放電させることにより開口部を形成する放電加工法、微小精密金型で金属膜を打ち抜くことにより開口部を形成する方法などがある。
【００６９】
開口部の寸法あるいは金属膜の厚さを自由に設定することが可能なフォトリソグラフィーと電解めっき法を組み合わせた方法が特に有用である。フォトリソグラフィーで用いる感光性樹脂組成物としては、前記液状感光性樹脂組成物が好ましい。  印刷法で前記ペーストを用いてバンプパターンを形成した後、最低温度より高い温度で熱処理することにより、金属微粒子同士を結合させ、多孔質金属を形成する。
【００７０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００７１】
【実施例１】
アルミニウム線で回路を形成したシリコンウエハーを用いて、このシリコンウエハー上に多孔質金属部分を有するバンプを形成した。シリコンウエハー上には、図６に示したように、接続用のバンプ位置に厚さ１μｍ、寸法が２０μｍ×２０μｍのアルミニウム薄膜製のバンプ基礎と、２つのバンプ基礎を繋ぐアルミニウム配線が半導体ドライプロセスを用いて形成されていた。
【００７２】
まず、露出しているアルミニウム薄膜上に置換めっき処理により亜鉛層を形成した。用いた処理液は酸性処理液（奥野製薬社製ＡＺシンケート）に、温度２５℃、６０秒間浸漬した。次に、亜鉛層の上に無電解めっき法によりニッケル層を厚さ２μｍで形成した。その後、寸法が２０μｍ×２０μｍのバンプ基礎部分のみ露出するように、厚さ５μｍのポリイミド膜を形成した。
ニッケルが表面に露出しているシリコンウエハー上にブレードコート法により感光性樹脂組成物を塗布し厚さ２０μｍの感光性樹脂層を形成し、その上に厚さ１５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製カバーフィルムをラミネートした。用いた感光性樹脂組成物は、不飽和ポリエステルを主成分とし、重合性モノマー、光重合開始剤、光線透過率調整用色素、密着助剤、安定剤として重合禁止剤を含有するものである。
【００７３】
すなわち、数平均分子量が２０００である不飽和ポリエステル１００重量部にテトラエチレングリコールジメタクリレート１０．７重量部、ジエチレングリコールジメタクリレート４．３重量部、ペンタエリスリトールトリメタクリレート１５重量部、リン酸（モノメタクリロイルオキシエチル）３．６重量部、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン２重量部、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール０．０４重量部、オリエント化学製ＯＰＬＡＳイエロー１４０を０．１１重量部加えて攪拌混合し得た。数平均分子量が２０００である不飽和ポリエステルは、アジピン酸０．２、イタコン酸０．２、フマル酸０．６とジエチレングリコール１．０のモル仕込み比で脱水重縮合反応により得た。数平均分子量は、島津製作所社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置を用いて測定し、ポリスチレン標準品で検量化した。
【００７４】
形成するマイクロバンプ位置に２０μｍ×２０μｍの遮光部を有するガラス製露光マスクを通して、超高圧水銀ランプの光を平行光線に加工しＰＥＴカバーフィルムで被覆されている感光性樹脂層に照射した。その後、１％ホウ酸ナトリウム水溶液を４０℃に加温しスプレー式現像装置を用いて現像することにより、２０μｍｘ２０μｍの寸法の開口部を形成した。更に、形成した開口部のニッケル表面に現像残査が存在しないように、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング装置（ヤマト科学社製、ＰＣ１０００−５０３０）を用いてプラズマ処理を行った。
【００７５】
形成した開口部へ、平均粒子径が３μｍ、粒子径分布における標準偏差が１．２μｍである錫、亜鉛、ビスマス、インジウムからなる金属微粒子を充填した。開口部以外の部分に付着した金属微粒子を、粘着テープ（日東電工社製）を用いて除去した。用いた金属微粒子は、アトマイズ法を用いて作製した。錫６０重量部、亜鉛３０重量部、ビスマス５重量部、インジウム５重量部を、黒鉛るつぼに入れ、高周波誘導加熱装置により８００℃に加熱し、９９体積％以上のヘリウムガス雰囲気で融解した。次に融解した金属をるつぼの先端よりヘリウムガス雰囲気の噴霧槽内に導入した後、るつぼ先端付近に設けられたガスノズルからヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素濃度０．１体積％、圧力２．５ＭＰａ）を噴射してアトマイズを行い、金属微粒子を得た。用いた金属原料の純度は、いずれの金属も９９重量％以上であった。
【００７６】
アトマイズ法で得られた金属微粒子を気流式分級装置（日清エンジニアリング社製、ターボクラッシファイアーＴＣ１５）を用いて５回に渡り分級し、粒子径分布を徐々に狭めていった。得られた金属微粒子を走査型電子顕微鏡（日立製作所社製、Ｓ−２７００）で観察したところ球状微粒子であった。また、金属微粒子の組成比は、前記原料仕込み比と同一であった。示差走査型熱分析法（島津製作所社製、ＤＳＣ−５０）により窒素雰囲気下で吸熱ピーク温度（融点を示す）を測定した。その結果、１７２℃、２６８℃、３３５℃に吸熱ピークが存在し、複数の融点が存在することを確認した。
【００７７】
金属微粒子について、示差走査熱分析法を３回連続で行う熱処理を実施した後、示差走査熱分析法により前記と同一条件で融点の測定を測定した結果、１８７℃、２７０℃、３３９℃に吸熱ピークが存在する金属微粒子に変化していることを確認した。示差走査型熱分析法では、アルミナセル中に金属微粒子を入れ、窒素雰囲気下（流量５０ｍｌ／分）、昇温速度２℃／分、７２０℃まで昇温し、この温度で１０分間保持した。吸熱ピークの内、熱量が１Ｊ／ｇ以上であるピークは全て金属微粒子由来のピークとして定量し、それ以下の熱量については分析精度の観点から定量していない。
【００７８】
また、熱処理前の金属微粒子を内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、深さ１０ｍｍの片側を平坦に閉じたガラス容器に充填し、リフロー炉を用いて、窒素ガス雰囲気で、ピーク温度１９０℃の条件下で熱処理することにより、金属微粒子同士を結合させた塊を作成した。この塊の重量を測定し、さらに水に浸漬して体積を測定した結果から密度を算出したところ、３．０ｇ／ｃｍ3であった。また、金属微粒子を構成する金属の密度ρ0は７．４ｇ／ｃｍ3であった。
【００７９】
開口部に金属微粒子を充填したシリコンウエハーを前記リフロー条件で熱処理した結果、金属微粒子同士が結合した多孔質金属バンプを形成することができた。
感光性樹脂は、熱処理により部分的に変色している所や、シリコンウエハーから剥がれている部分があるなど若干変質していた。残存する感光性樹脂を、剥離液を用いて剥離除去した。
【００８０】
多孔質金属により形成したバンプを有するシリコンウエハーをダイシングソー（ディスコ社製）を用いて素子に個片化し、微細パターン接続用回路部品を得た。この回路部品を接続試験用のサンプルとして使用した。
個片化した素子表面のバンプの配置とマイクロバンプ間の配線、および接続する回路基板のバンプパターンについては、図６および図７に示した。図７に示したように個片化した素子のバンプと接続する回路基板のバンプが向き合うようにし、フリップチップボンダーを用いて双方の位置あわせを行いながら温度２８０℃、圧力５０ＭＰａの条件で熱圧着した。その際、位置合わせ操作中に個片化した素子と回路基板ができるだけ平行になるようにＣＣＤカメラで双方のパターンを観察し調整した。
【００８１】
電気検査は、回路基板側に設置した２つの検査用バンプ間の抵抗を測定することにより行った。個片化した素子上には一列５０個のバンプが配置されており、図７に示した通り、２つの電気検査用端子３１の間は５０個のマイクロバンプが直列に繋がった構造になっている。このようなバンプ列を合計１０本平行に配列させた。したがって、１カ所でも接続されていないか、あるいは非常に接続抵抗が大きい状態のバンプが存在すれば、検査端子間の抵抗を測定することにより判別できる。この電気検査ではもう一つ特徴がある。図７に示したように、接続する回路基板上のバンプパターンに段差を形成したことである。フォトリソグラフィーとめっき法を駆使してそれぞれのバンプに形成された段差は、３μｍであった。
本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【００８２】
【実施例２】
実施例１と同じシリコンウエハーを用いて、このシリコンウエハー上に多孔質金属からなるバンプを形成した。
ニッケルが表面に露出しているシリコンウエハー上にブレードコート法によりポリスルホン系熱硬化性樹脂を含有するテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶液を塗布し、溶剤であるＴＨＦを乾燥除去することにより厚さ２０μｍの絶縁樹脂層を形成し、その上に厚さ５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製カバーフィルムを１００℃に加熱しながらラミネートした。用いたポリスルホン系熱硬化性樹脂溶液は、ポリスルホン樹脂（Ａｍｏｃｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒ社製、Ｕｄｅｌ  Ｐ−１７００）９０重量部、シアネートエステル樹脂（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製、Ｂ−３０）１０重量部、ＴＨＦ４００重量部を撹拌混合することにより得た。
【００８３】
バンプを形成する位置にレーザー加工装置を用いて開口部を形成した。用いたレーザー装置ＥＳＩ社製、ハイスループットＵＶレーザードリルであり、ＹＡＧレーザーの第三高調波（３５５ｎｍ）を光源とし、ガルバノミラーを用いて円形のレーザービームを約３０ｍｍ×３０ｍｍの領域を走査する機構と、基板をＸＹステージにより動かす機構を備えた装置である。加工に用いたレーザービームの径は２０μｍである。このレーザービームを用いて、厚さ２０μｍのポリスルホン系熱硬化性樹脂層に径が２０μｍの円柱状の開口部を形成した。この際、ＰＥＴカバーフィルムの上からレーザー光を照射しているため、当然のことながらＰＥＴカバーフィルムにも径が２０μｍの孔が開いた。
【００８４】
形成した開口部に、金属微粒子を充填した。その後、開口部以外の部分に付着した金属微粒子を、カバーフィルムを剥離することにより除去した。開口部へ充填された金属微粒子は、実施例１と同じ金属微粒子であった。
その後、金属微粒子を開口部へ充填したシリコンウエハーを、ピーク温度が１９０℃、窒素雰囲気下、リフロー炉での熱処理することにより、金属微粒子同士が結合することにより形成された多孔質金属からなるバンプを作製した。
【００８５】
更に、熱処理により得られた多孔質金属の密度ρ1の評価を実施した。熱処理前の金属微粒子を内径５ｍｍ、外形７ｍｍ、深さ１０ｍｍの片側を平坦に閉じたガラス容器に充填し、前記リフロー条件で処理し、金属微粒子同士を結合させたものの密度を測定した結果、２．６ｇ／ｃｍ3であった。金属微粒子を構成する金属の密度ρ0は７．４ｇ／ｃｍ3であった。
１９０℃で熱処理することにより一部溶融し、その後冷却により再固化する過程で結合した金属微粒子は、再度１９０℃まで加熱しても形状を変化させることはなかった。
【００８６】
多孔質金属により形成したバンプを有するシリコンウエハーをダイシングソー（ディスコ社製）を用いて素子に個片化し、微細パターン接続用回路複合部品を得た。この回路複合部品を接続試験用のサンプルとして使用した。
個片化した素子表面のバンプの配置とバンプ間の配線、および接続する評価用回路基板のバンプパターンについては、図６および図７に示した。図７に示したように個片化した素子のバンプと接続する回路基板のバンプが向き合うようにし、フリップチップボンダーを用いて双方の位置あわせを行いながら温度２８０℃、圧力５０ＭＰａ、１０分間の条件で熱圧着した。その際、位置合わせ操作中に個片化した素子と回路基板ができるだけ平行になるようにＣＣＤカメラで双方のパターンを観察し調整した。
電気検査は、実施例１と同じ方法により行った。
本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【００８７】
【実施例３】
使用した金属微粒子が錫、亜鉛、ビスマス、銀からなる金属微粒子であること、微粒子同士を結合することにより多孔質金属を作製する熱処理条件が、ピーク温度が１７０℃の窒素リフロー炉で処理した以外は、実施例１と同じ方法により、微細パターン接続用回路部品を得た。
金属微粒子は、錫４５重量部、亜鉛４５重量部、ビスマス５重量部、銀５重量部を仕込み組成とした。アトマイズ法により得られた金属微粒子は、窒素雰囲気下での示差走査熱分析法（ＤＳＣ）において、１５０℃、１６７℃、３１０℃、４５８℃に融点を示し、ＤＳＣを３回連続繰り返し測定するという熱処理を実施したところ、１８０℃、３４５℃、４５５℃に融点を示し、熱処理前に存在していた１５０℃、１６７℃、３１０℃の吸熱ピークが消失し、１８０℃、３４５℃に新たな吸熱ピークを示した。
【００８８】
得られた金属微粒子をフォトリソグラフィーとめっき法を用いて作製したふるいを用いて分級した。得られた金属微粒子の平均粒子径は３．５μｍ、粒子径分布の標準偏差は１．２μｍであった。走査型電子顕微鏡により金属微粒子の形状を観察したところ、球状粒子であった。
また、実施例１と同じガラス容器を用いて、得られた金属微粒子を１７０℃、窒素雰囲気下でのリフロー炉で熱処理した後、形成された多孔質金属の密度は、３．７ｇ／ｃｍ3であった。１７０℃で熱処理することにより一部溶融し、その後冷却により再固化する過程で結合した金属微粒子は、再度１７０℃まで加熱しても形状を変化させることはなかった。また、金属微粒子を構成する金属の密度ρ0は７．５ｇ／ｃｍ3であった。
電気検査は、実施例１と同じ方法を用いて実施した。その結果、本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【００９１】
【実施例４】
実施例１と同じシリコンウエハーを用いて、このシリコンウエハー上に多孔質金属部分を有するバンプを形成した。ニッケルが表面に露出しているシリコンウエハー上にブレードコート法によりポリスルホンを２０重量％含有するテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶液を塗布し、溶剤であるＴＨＦを乾燥除去することにより厚さ２０μｍの絶縁樹脂層を形成し、その上に厚さ５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製カバーフィルムを１００℃に加熱しながらラミネートした。
【００９２】
バンプを形成する位置にレーザー加工装置を用いて開口部を形成した。用いたレーザー装置は、ＹＡＧレーザーの第三高調波（３５５ｎｍ）を光源とし、ガルバノミラーを用いて円形のレーザービームを約３０ｍｍ×３０ｍｍの領域を走査する機構と、基板の方をＸＹステージにより動かす機構を備えた装置である。加工に用いたレーザービームの径は２０μｍである。このレーザービームを用いて、厚さ２０μｍのポリスルホン絶縁樹脂層に径が２０μｍの円柱状の開口部を形成した。この際、ＰＥＴカバーフィルムの上からレーザー光を照射しているため、当然のことながらＰＥＴカバーフィルムにも径が２０μｍの孔が開いている。
【００９３】
形成した開口部に、実施例３で用いた金属微粒子を充填した。その後、開口部以外の部分に付着した金属微粒子を、カバーフィルムを剥離することにより除去した。
その後、実施例３と同様、１７０℃、窒素雰囲気下で、リフロー炉での熱処理により、金属微粒子同士が結合することにより形成された多孔質金属からなるバンプを作製し、その後不要となったポリスルホン絶縁樹脂層を、ＴＨＦに溶解することにより除去することにより、微細パターン接続用回路部品を得た。
電気検査は、実施例１と同じ方法を用いて実施した。その結果、本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【００９４】
【実施例５】
実施例４と同じ方法によりレーザー加工装置を用いて径が２０μｍの開口部をポリスルホン絶縁層に形成した。実施例３で作製した金属微粒子９０重量部に対して、ポリメチルメタクリレートを２０重量％含有するエチルセロソルブ溶液を５０重量部とを三本ロール混錬機を用いて混合することにより金属微粒子を含有するペースト組成物を作製し、開口部内にスクリーン印刷用スキージを使用して充填した。ペースト組成物中の溶剤を乾燥除去した後、ＰＥＴカバーフィルムを剥離することにより、開口部以外に付着したペースト組成物を除去した。
【００９５】
その後、１７０℃、窒素雰囲気下で、リフロー炉での熱処理により、金属微粒子同士が結合することにより形成された多孔質金属からなるバンプを作製し、その後不要となったポリスルホン絶縁樹脂層を、ＴＨＦに溶解することにより除去することにより、微細パターン接続用回路部品を得た。
金属微粒子を分散させたペーストの場合、実施例１と同様の方法では、作製された多孔質金属の密度を評価できないため、前記レーザー加工装置を用いて形成した開口部へスクリーン印刷用スキージを用いてペーストを充填する方法で評価した。この際、ガラス基板上にポリスルホン絶縁層を厚さ２０μｍで形成し、開口部の寸法を１５０μｍ×１５０μｍ、１００カ所の開口部を形成した。前記リフロー条件で熱処理した。得られた多孔質金属の密度は、２．６ｇ／ｃｍ3であった。また、金属微粒子を構成する金属の密度ρ0は８．３ｇ／ｃｍ3であった。
電気検査は、実施例１と同じ方法を用いて実施した。その結果、本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【００９６】
【実施例６】
使用した金属微粒子が銅、錫、銀、ビスマス、銀、インジウムからなる金属微粒子の表面を置換型錫めっき処理した金属微粒子であること、微粒子同士を結合することにより多孔質金属を作製するための熱処理条件が、ピーク温度が１６０℃の窒素リフロー炉で処理した以外は、実施例１と同じ方法により、微細パターン接続用回路部品を得た。
【００９７】
金属微粒子は、銅６５重量部、錫１５重量部、銀１０重量部、ビスマス５重量部、インジウム５重量部を仕込み組成とした。アトマイズ法により得られた金属微粒子の表面を置換型錫めっき液（奥野製薬工業社製、サブスターＳＮ−５）中で５０℃、１２分間撹拌することにより処理した。金属微粒子表面の薄い錫の被膜は約０．２μｍであった。置換型錫めっき処理後の金属微粒子の組成は、銅３６重量％、錫４４重量％、銀１０重量％、ビスマス５重量％、インジウム５重量％へ変化していた。
【００９８】
置換型錫めっき後、得られた金属微粒子は、窒素雰囲気下での示差走査熱分析法（ＤＳＣ）において、１４６℃、４３８℃、４９９℃、５６６℃に融点を示し、ＤＳＣを３回連続繰り返し測定するという熱処理を実施したところ、２６２℃、４３９℃、５００℃、５６９℃に融点を示し、熱処理前に存在していた１４６℃の吸熱ピークが消失し、２６２℃に新たな吸熱ピークを示した。
得られた金属微粒子を、実施例１と同様に気流式分級装置を用いて分級した。平均粒子径は４μｍ、粒子径分布における標準偏差は１．３μｍであった。
【００９９】
実施例１と同じガラス容器を用いて、得られた金属微粒子を１６０℃で熱処理した後、形成された多孔質金属の密度は、３．７ｇ／ｃｍ3であった。また、金属微粒子を構成する金属の密度ρ0は７．５ｇ／ｃｍ3であった。１６０℃で熱処理することにより一部溶融し、その後冷却により再固化する過程で結合した金属微粒子は、再度１６０℃まで加熱しても形状を変化させることはなかった。
電気検査は、実施例１と同じ方法を用いて実施した。その結果、本実施例で作製したバンプでは、１０本全ての列について、抵抗値は１Ω以下となり、接続が確実になされていることが確認できた。
【０１００】
【実施例７】
実施例１と同じ感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィーと、リンを含有するニッケル電解めっき法を組み合わせることにより、開口部の寸法が２０μｍ×２０μｍ、厚さ１５μｍの金属膜を作製し、スクリーン印刷用のメタルマスクとした。実施例５と同じペーストを使用し、実施例１と同じシリコンウエハー上に、ＣＣＤカメラで観察しながらメタルマスクを位置合わせした後、シリコンウエハーに密着させ、前記ペーストを印刷した。スクリーン印刷に用いた装置は、バンプ形成印刷機（日立テクノエンジニアリング社製、ＮＰ−０４ＭＢ）であった。その後、２５０℃、窒素雰囲気下で、リフロー炉での熱処理により多孔質金属からなるマイクロバンプを形成作製した。
【０１０１】
電気検査は、実施例１と同じ方法を用いて実施した。その結果、本実施例で作製したバンプでは、８本の列について、抵抗値は１Ω以下、残り２本の列について１〜５Ωの範囲であった。電気的な接続は確保されていることが確認できた。
【０１０２】
【比較例】
電解めっき法を用いてバンプを形成した。アルミニウム線で回路を形成したシリコンウエハーを用いて、このシリコンウエハー上にバンプを形成した。シリコンウエハー上には接続用のバンプ位置に厚さ１μｍ、寸法が２０μｍ×２０μｍのアルミニウム薄膜が形成され、それ以外の部分は厚さ５μｍのポリイミド膜で覆われていた。
【０１０３】
まず、露出しているアルミニウム薄膜上に置換めっき処理により亜鉛層を形成した。用いた処理液は酸性処理液（奥野製薬社製ＡＺシンケート）に、温度２５℃、６０秒間浸漬した。次に、亜鉛層の上に無電解めっき法によりニッケル層を厚さ２μｍで形成した。更にシリコンウエハー全面に厚さ２μｍの銅薄膜をスパッタ法を用いて形成し電解めっき用の導通線とした。
銅薄膜を形成したシリコンウエハー上にブレードコート法により感光性樹脂組成物を塗布し厚さ２５μｍの感光性樹脂層を形成し、その上に厚さ１５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製カバーフィルムをラミネートした。用いた感光性樹脂組成物は、実施例１と同じ組成のものであった。
【０１０４】
フォトリソグラフィーの方法は実施例１と同じであり、露光マスクパターンも同じものを用いた。
その後、硫酸銅めっき液を用いて電解銅めっきを実施し、厚さ２０μｍの四角柱状の銅パターンを得た。電解銅めっき条件は、１Ａ／ｄｍ２の電流密度、３５℃でめっき液をシリコンウエハー面に吹き付けるように実施した。
不要となった樹脂パターンを、剥離液を用いて剥離し、その後表面に露出した電解めっき用の導通線として使用した銅薄膜を１０％過硫酸アンモニウム水溶液を用いてエッチング除去し、四角柱状のバンプパターンを有する接続用回路部品を得た。
【０１０５】
ダイシングソーを用いてシリコンウエハーを切断することにより個片化した接続用回路部品を得た。これを実施例１と同様の方法により評価用回路基板に、フリップチップボンダーを用いて熱圧着した。ただし、熱圧着前には、評価用回路基板上にあらかじめ熱硬化性液状接着剤をのせた。
電気検査については、実施例１と同じ方法により実施した。その結果、５本の検査列について抵抗値が１００Ωを越え、３本については断線と判定した。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明では、接続用金属バンプとして多孔質金属を用いることにより、熱圧着時に前記多孔質金属バンプが押しつぶされ易い構造であるため、接続バンプの高さのばらつきを吸収でき、かつ接続バンプ間で金属・金属結合を形成できるため接続信頼性の高い接続部品を作製することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続用バンプに高さばらつきが存在した場合の接続不良を示す概念図である。
【図２】本発明における多孔質金属部分を有する接続用バンプの形成方法を示す概念図である。
【図３】本発明の金属微粒子の示差走査型熱分析法（ＤＳＣ法）チャートを示す概念図である。
（ａ）：熱処理前のＤＳＣチャートを示す概念図である。
（Ｂ）：熱処理後のＤＳＣチャートを示す概念図である。
【図４】本発明における多孔質金属部分を有する接続用バンプの形成方法を示す概念図である。
【図５】従来法における電解めっき法を用いる接続用バンプの形成方法を示す概念図である。
【図６】個片化した素子表面のバンプおよびバンプ間をつなぐ配線パターンである。
（ａ）：個片化した素子をバンプがある面の方向から見た図である。
（ｂ）：個片化した素子を線２３で示す位置で切断した場合の切断面を示す図である。
【図７】個片化した素子と電気検査用回路基板の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
１  断面方向から見た接続用バンプ
２  断面方向から見た高さの低い接続用バンプ
３  集積回路部品
４  断面方向から見た配線回路を有する基板あるいは集積回路部品
５  接着樹脂層
６  断面方向から見た開口部近傍の感光性樹脂層あるいは絶縁樹脂層
７  断面方向から見た開口部底部の金属薄膜
８  断面方向から見た基板
９  断面方向から見た絶縁性保護膜
１０  加熱処理前の金属微粒子
１１  粒子間で結合を形成させた熱処理後の金属微粒子
１２  断面方向から見た基板
１３  断面方向から見た開口部底部の金属薄膜
１４  断面方向から見た絶縁性保護膜
１５  断面方向から見た絶縁層
１６  断面方向から見たカバーフィルム
１７  断面方向から見たレーザー加工により形成した開口部
１８  断面方向から見た場合の開口部へ充填された金属微粒子
１９  断面方向から見た場合の開口部以外の場所に吸着した金属微粒子
２０  断面方向から見た感光性樹脂層
２１  断面方向から見た電解めっき用導通用金属薄膜
２２  断面方向から見た絶縁性保護膜
２３  断面方向から見た基板
２４  断面方向から見た開口部に充填した金属
２５  個片化した素子表面上のバンプ
２６  個片化した素子表面上のバンプ間を繋ぐ導体配線
２７  シリコン基板
２８  切断面を示す線
２９  表面保護層
３０  段差をつけた回路基板側のバンプ
３１  電気検査用端子
３２  基板
３３  個片化した素子
【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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