JP2008300443A - Bonding method for semiconductor wafer, and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Bonding method for semiconductor wafer, and manufacturing method for semiconductor device Download PDF

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Satoru Katsurayama
悟 桂山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding method for a semiconductor wafer which provides stable electrical connection between connecting portions in a laminated semiconductor wafer and enables the efficient manufacturing of a plurality of semiconductor elements, and a highly reliable manufacturing method for a semiconductor device. <P>SOLUTION: According to the bonding method for the semiconductor wafer, a bonding layer 60 containing a curing agent having flux activity, a thermosetting resin, and solder powder is interposed between the semiconductor wafer 210 and the semiconductor wafer 220 to obtain a semiconductor wafer laminate 230 composed of the semiconductor wafers 210 and 220. The semiconductor wafer laminate 230 is then heated and pressurized in the thickness direction thereof to melt the solder powder to cause it to be agglomerated between a connection portion 212 and a connection portion 222. Subsequently, the agglomerated solder powder is solidified to cure thermosetting resin, thus causing the semiconductor wafers 210 and 220 to be fixed to each other. The connection portion 212 is connected electrically to the connection portion 222 at a connection portion 225 (solidified product of the melted solder powder) to form a semiconductor wafer bonded structure 240. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer bonding method and a semiconductor device manufacturing method.

近年、電子機器の高機能化及び小型化の要求に伴い、半導体集積回路の高密度実装技術の開発が進められている。そのような実装技術の一つとして、半導体チップ上に他の半導体チップを積層して搭載するチップオンチップ(COC)型のシステムインパッケージ(SiP)の半導体装置が提案されている。この構造は、パッケージの薄型化を図ることができる点で優れていることから着目されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, development of high-density mounting technology for semiconductor integrated circuits has been promoted in response to demands for higher functionality and miniaturization of electronic devices. As one of such mounting techniques, a chip-on-chip (COC) type system-in-package (SiP) semiconductor device in which other semiconductor chips are stacked on a semiconductor chip is proposed. This structure is attracting attention because it is excellent in that the package can be thinned (see, for example, Patent Document 1).

このような半導体チップ上への他の半導体チップの積層には、例えば、ウエハーから切り出された個別の半導体チップ同士を積層した状態で接合する方法が用いられている。しかしながら、このような方法、すなわち個別の半導体チップ同士を接合することにより半導体チップの積層体を得る方法では、多くの積層体を製造する場合、工程数の増加を招き、時間と手間を要することから、生産性の向上を図ることができないという問題がある。   For stacking other semiconductor chips on such a semiconductor chip, for example, a method of bonding individual semiconductor chips cut out from a wafer in a stacked state is used. However, in such a method, that is, a method of obtaining a stacked body of semiconductor chips by joining individual semiconductor chips, when many stacked bodies are manufactured, the number of steps is increased, and time and labor are required. Therefore, there is a problem that productivity cannot be improved.

かかる問題を解決する方法として、半導体チップを個片化する前のウエハー同士を接合する、以下のようなSiPの半導体装置の製造方法が提案されている。   As a method for solving such a problem, a method of manufacturing a SiP semiconductor device as described below, in which wafers before semiconductor chips are separated, is proposed.

まず、図7(a)に示すような、接続部511を有する第1の半導体ウエハー510と、接続部521を有する第2の半導体ウエハー520を用意し、接続部511に接続部521が対応するように半導体ウエハー510、520同士を位置決めして、接合することにより、これらが接合した半導体ウエハー接合体530を得る(図7(b)参照)。   First, as shown in FIG. 7A, a first semiconductor wafer 510 having a connection portion 511 and a second semiconductor wafer 520 having a connection portion 521 are prepared, and the connection portion 521 corresponds to the connection portion 511. As described above, the semiconductor wafers 510 and 520 are positioned and bonded to each other to obtain a bonded semiconductor wafer 530 (see FIG. 7B).

次に、図7(b)に示すように、この接合体530を個片化(Dicing)する。これにより、接続部511と接続部521とにおいて電気的に接続された、第1の半導体ウエハー510から切り出された半導体チップ540と、第2の半導体ウエハー520から切り出された半導体チップ550との接合体、すなわち、図7(c)に示すような半導体チップ接合体560が形成される。   Next, as shown in FIG. 7B, the joined body 530 is diced. Thereby, the bonding between the semiconductor chip 540 cut out from the first semiconductor wafer 510 and the semiconductor chip 550 cut out from the second semiconductor wafer 520 that are electrically connected at the connection portion 511 and the connection portion 521. Thus, a semiconductor chip assembly 560 as shown in FIG. 7C is formed.

そして、図7(d)に示すように、この半導体チップ接合体560を、配線パターン640とバンプ620とを備えるインターポーザー630上に、配線パターン640を介して搭載することにより、SiPの半導体装置100を製造する方法が提案されている。   Then, as shown in FIG. 7D, the semiconductor chip assembly 560 is mounted on the interposer 630 including the wiring pattern 640 and the bump 620 via the wiring pattern 640, whereby a SiP semiconductor device is obtained. A method of manufacturing 100 has been proposed.

ここで、図7(a)における、第1の半導体ウエハー510と第2の半導体ウエハー520との接合は、例えば、これら同士の間に、異方性導電フィルム(ACF)を介在した状態で、半導体ウエハー510、520同士を圧着することにより行うことが考えられる。このようなACFを用いた半導体ウエハー510、520同士の接合では、ACF中に含まれる金属粒子同士が互いに接触すること、すなわち金属粒子間の点接触により、接続部511、521間の電気的な接続が確保されている。   Here, in the bonding of the first semiconductor wafer 510 and the second semiconductor wafer 520 in FIG. 7A, for example, with an anisotropic conductive film (ACF) interposed therebetween, It can be considered that the semiconductor wafers 510 and 520 are bonded together. In the bonding between the semiconductor wafers 510 and 520 using such ACF, the metal particles contained in the ACF are in contact with each other, that is, the electrical contact between the connection portions 511 and 521 is caused by point contact between the metal particles. Connection is secured.

このような状態で、半導体装置100を駆動すると、半導体チップ接合体560から発生する熱や外気温変動により、ACFに含まれる樹脂成分が膨張/収縮することとなる。その結果、金属粒子同士間の距離が変動し、場合によっては金属粒子同士が非接触な状態となり、接続部511、521間の抵抗値が変動、もしくは導通しなくなる。このようなことから、ACFを用いた半導体ウエハー510、520同士の接合では、接続部511、521間で安定的な導通が得られないという問題がある。   When the semiconductor device 100 is driven in such a state, the resin component contained in the ACF expands / contracts due to heat generated from the semiconductor chip assembly 560 and fluctuations in the outside air temperature. As a result, the distance between the metal particles varies, and in some cases, the metal particles are not in contact with each other, and the resistance value between the connection portions 511 and 521 varies or becomes non-conductive. For this reason, there is a problem in that stable conduction cannot be obtained between the connecting portions 511 and 521 when the semiconductor wafers 510 and 520 are bonded to each other using the ACF.

特開平11−3969号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-3969

本発明の目的は、積層された半導体ウエハーがそれぞれ備える接続部同士間の電気的な接続を安定的に行って、これら半導体ウエハー同士が接合された半導体ウエハー接合体を得ることが可能であるとともに、この得られた半導体ウエハー接合体を個片化することにより、効率よく複数の半導体素子を製造することができる半導体ウエハーの接合方法および信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to stably perform electrical connection between connecting portions of each of stacked semiconductor wafers, and to obtain a semiconductor wafer bonded body in which these semiconductor wafers are bonded to each other. An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer bonding method and a highly reliable semiconductor device manufacturing method capable of efficiently manufacturing a plurality of semiconductor elements by dividing the obtained semiconductor wafer bonded body into individual pieces. .

このような目的は、下記(1)〜(10)に記載の本発明により達成される。
(1) 第1の半導体ウエハーと第2の半導体ウエハーとを積層して電気的に接続する半導体ウエハーの接合方法であって、
その厚さ方向に貫通して設けられた複数の接続部を有する前記第1の半導体ウエハーおよび前記第2の半導体ウエハーをそれぞれ用意する第1の工程と、
前記第1の半導体ウエハーと、前記第2の半導体ウエハーとの間に、フラックス活性を有する硬化剤と、熱硬化性樹脂と、半田粉とを構成材料として含む接合層を介在させるとともに、前記第1の半導体ウエハーの機能面側における接続部の端部と、前記第2の半導体ウエハーの裏面側における接続部の端部とが対応するように位置決めして、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとが積層された半導体ウエハー積層体を得る第2の工程と、
前記半導体ウエハー積層体を、加熱しつつ、その厚さ方向に加圧することにより、前記半田粉を溶融し、前記第1の半導体ウエハーの接続部と前記第2の半導体ウエハーの接続部との間に凝集した後、固化するとともに、前記熱硬化性樹脂を硬化して、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとが固着することにより、前記半田粉が溶融した凝集物の固化物で、前記第1の半導体ウエハーの接続部と前記第2の半導体ウエハーの接続部とが電気的に接続された半導体ウエハー接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする半導体ウエハーの接合方法。
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (10).
(1) A method for bonding semiconductor wafers, in which a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer are stacked and electrically connected.
A first step of preparing each of the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer having a plurality of connecting portions provided penetrating in the thickness direction;
Between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer, a bonding layer including a curing agent having flux activity, a thermosetting resin, and solder powder as a constituent material is interposed, and the first semiconductor wafer is interposed between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer. The first semiconductor wafer and the first semiconductor wafer are positioned so that the end of the connecting portion on the functional surface side of the first semiconductor wafer and the end of the connecting portion on the back surface side of the second semiconductor wafer correspond to each other. A second step of obtaining a semiconductor wafer laminate in which two semiconductor wafers are laminated;
The semiconductor wafer laminated body is heated and pressed in the thickness direction to melt the solder powder, and between the connection portion of the first semiconductor wafer and the connection portion of the second semiconductor wafer. Then, the thermosetting resin is cured and the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are fixed to each other, whereby the solidified product of the aggregate in which the solder powder is melted And a third step of obtaining a semiconductor wafer bonded body in which the connecting portion of the first semiconductor wafer and the connecting portion of the second semiconductor wafer are electrically connected to each other. Joining method.

(2) 前記第2の工程において、前記接合層は、前記構成材料を含有するフィルム状の接合シートを、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとの間に介在させることにより形成される上記(1)に記載の半導体ウエハーの接合方法。   (2) In the second step, the bonding layer is formed by interposing a film-shaped bonding sheet containing the constituent material between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer. The semiconductor wafer bonding method according to (1) above.

(3) 前記第2の工程において、前記接合層は、前記構成材料を含有する液状材料を、前記第1の半導体ウエハーの機能面および/または前記第2の半導体ウエハーの裏面に塗布することにより形成される上記(1)に記載の半導体ウエハーの接合方法。   (3) In the second step, the bonding layer is formed by applying a liquid material containing the constituent material to the functional surface of the first semiconductor wafer and / or the back surface of the second semiconductor wafer. The method for bonding a semiconductor wafer according to (1), which is formed.

(4) 前記第3の工程において、前記半導体ウエハー積層体が加熱圧着される際に、前記半田粉の溶融に遅れて、前記熱硬化性樹脂の硬化が完了する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (4) In the third step, when the semiconductor wafer laminate is thermocompression bonded, the curing of the thermosetting resin is completed after the melting of the solder powder. The semiconductor wafer bonding method according to any one of the above.

(5) 前記半導体ウエハー接合体における、前記接合層の厚さは、3〜300μmである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (5) The method for bonding a semiconductor wafer according to any one of (1) to (4), wherein the bonding layer has a thickness of 3 to 300 μm in the bonded semiconductor wafer.

(6) 前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を備える上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (6) The semiconductor wafer bonding method according to any one of (1) to (5), wherein the curing agent having flux activity includes a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group.

(7) 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (7) The method for bonding a semiconductor wafer according to any one of (1) to (6), wherein the thermosetting resin is an epoxy resin.

(8) 前記半田粉は、当該半田粉以外の前記構成材料の合計100重量部に対して、20〜250重量部含まれる上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (8) The bonding of the semiconductor wafer according to any one of (1) to (7), wherein the solder powder is included in an amount of 20 to 250 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the constituent materials other than the solder powder. Method.

(9) 前記接合層は、その厚さが100μmであるとき、138℃における溶融粘度が0.01〜10000Pa・sである上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   (9) The bonding of the semiconductor wafer according to any one of (1) to (8), wherein the bonding layer has a melt viscosity of 0.01 to 10,000 Pa · s at 138 ° C. when the thickness is 100 μm. Method.

(10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法により接合された前記半導体ウエハー接合体を前記個別回路毎に切断して、複数の半導体素子に個片化する工程と、
前記個片化した半導体素子を基板に搭載する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(10) The semiconductor wafer bonded body bonded by the semiconductor wafer bonding method according to any one of (1) to (9) is cut into individual semiconductor circuits and separated into a plurality of semiconductor elements. Process,
And a step of mounting the separated semiconductor element on a substrate.

本発明によれば、積層された半導体ウエハーがそれぞれ備える接続部同士間の電気的な接続を安定的に行って、これら半導体ウエハー同士が接合された半導体ウエハー接合体を得ることができる。また、接合層の構成材料として半田粉が含まれていることから、接続部に半田バンプを設けることなく、接続部同士間の電気的な接続を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical connection between the connection parts with which each laminated semiconductor wafer is provided can be performed stably, and the semiconductor wafer joined body with which these semiconductor wafers were joined can be obtained. In addition, since solder powder is included as a constituent material of the bonding layer, the connection portions can be electrically connected without providing solder bumps.

さらに、上記で得られた半導体ウエハー接合体を個片化することにより、効率よく複数の半導体素子を製造することができる。   Furthermore, a plurality of semiconductor elements can be efficiently manufactured by dividing the semiconductor wafer assembly obtained above into individual pieces.

また、上記で得られた、接続部同士間の電気的な接続信頼性に優れた半導体素子を備える半導体装置を製造することができる。   Moreover, the semiconductor device provided with the semiconductor element excellent in the electrical connection reliability between the connection parts obtained above can be manufactured.

以下、本発明の半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a method for bonding semiconductor wafers and a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、本発明の半導体ウエハーの接合方法を説明するのに先立って、本発明の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について説明する。   First, prior to describing the semiconductor wafer bonding method of the present invention, a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the present invention will be described.

図1は、本発明の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図1に示す半導体装置10は、チップオンチップ(COC)型のシステムインパッケージ(SiP)であり、半導体チップ(2つの積層体)20と、半導体チップ20を支持するインターポーザー(基板)30と、所定パターンに形成された配線パターン40と、複数の導電性を有するバンプ(端子)70とを有している。   A semiconductor device 10 shown in FIG. 1 is a chip-on-chip (COC) type system-in-package (SiP), and includes a semiconductor chip (two stacked bodies) 20 and an interposer (substrate) 30 that supports the semiconductor chip 20. The wiring pattern 40 is formed in a predetermined pattern, and a plurality of conductive bumps (terminals) 70 are provided.

インターポーザー30は、絶縁基板であり、例えばポリイミド・エポキシ・シアネート・ビスマレイミドトリアジン(BTレジン)等の各種樹脂材料で構成されている。このインターポーザー30の平面視形状は、通常、正方形、長方形等の四角形とされる。   The interposer 30 is an insulating substrate and is made of various resin materials such as polyimide, epoxy, cyanate, bismaleimide triazine (BT resin). The plan view shape of the interposer 30 is usually a square such as a square or a rectangle.

インターポーザー30の上面(一方の面)には、例えば、銅等の導電性金属材料で構成される配線パターン40が、所定形状で設けられている。   On the upper surface (one surface) of the interposer 30, for example, a wiring pattern 40 made of a conductive metal material such as copper is provided in a predetermined shape.

また、インターポーザー30には、その厚さ方向に貫通して、図示しない複数のビア(スルーホール:貫通孔)が形成されている。   The interposer 30 is formed with a plurality of vias (through holes: through holes) (not shown) penetrating in the thickness direction.

各バンプ70は、それぞれ、各ビアを介して、一端(上端)が配線パターン40の一部に電気的に接続され、他端(下端)は、インターポーザー30の下面(他方の面)から突出している。   One end (upper end) of each bump 70 is electrically connected to a part of the wiring pattern 40 through each via, and the other end (lower end) protrudes from the lower surface (the other surface) of the interposer 30. ing.

バンプ70のインターポーザー30から突出する部分は、ほぼ球形状(Ball状)をなしている。   A portion of the bump 70 protruding from the interposer 30 has a substantially spherical shape (Ball shape).

このバンプ70は、例えば、半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろうのようなろう材を主材料として構成されている。   The bumps 70 are mainly composed of a brazing material such as solder, silver brazing, copper brazing, or phosphor copper brazing.

インターポーザー30上には、配線パターン40が形成されている。この配線パターン40に、接続部82を介して、半導体チップ20が電気的に接続されている。   A wiring pattern 40 is formed on the interposer 30. The semiconductor chip 20 is electrically connected to the wiring pattern 40 via the connection portion 82.

また、半導体チップ20と、インターポーザー30または配線パターン40との間の間隙には、例えばエポキシ系樹脂等の各種樹脂材料で構成される封止剤が充填され、この封止剤の硬化物により、封止層80が形成されている。この封止層80は、半導体チップ20と、インターポーザー30または配線パターン40との接合強度を向上させる機能や、前記間隙への異物や水分等の浸入を防止する機能を有している。   Further, the gap between the semiconductor chip 20 and the interposer 30 or the wiring pattern 40 is filled with a sealing agent made of various resin materials such as an epoxy resin, and a cured product of this sealing agent. A sealing layer 80 is formed. The sealing layer 80 has a function of improving the bonding strength between the semiconductor chip 20 and the interposer 30 or the wiring pattern 40 and a function of preventing entry of foreign matter, moisture, and the like into the gap.

このような半導体装置10は、例えば、以下のようにして製造することができる。
図2は、半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図、図3は、半導体ウエハー同士を接合する第1の接合方法を説明するための縦断面図、図4は、半導体ウエハー同士を接合する第2の接合方法を説明するための縦断面図である。なお、以下の説明では、図2〜図4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Such a semiconductor device 10 can be manufactured as follows, for example.
2 is a longitudinal sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor device, FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining a first joining method for joining semiconductor wafers, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the 2nd joining method to join. In the following description, the upper side in FIGS. 2 to 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

[1] まず、図2(a)に示すような、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とが接合層60’を介して接合された半導体ウエハー接合体240を用意する。   [1] First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor wafer bonded body 240 in which a first semiconductor wafer 210 and a second semiconductor wafer 220 are bonded via a bonding layer 60 'is prepared.

この半導体ウエハー接合体240の形成に、本発明の半導体ウエハーの接合方法が適用される。   The semiconductor wafer bonding method of the present invention is applied to the formation of the semiconductor wafer bonded body 240.

以下、本発明の半導体ウエハーの接合方法を用いて、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とを接合して半導体ウエハー接合体240を得る方法について説明する。   Hereinafter, a method of obtaining the semiconductor wafer bonded body 240 by bonding the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 using the semiconductor wafer bonding method of the present invention will be described.

<第1の接合方法>
まず、半導体ウエハーの第1の接合方法を用いて半導体ウエハー接合体240を得る方法について説明する。
<First joining method>
First, a method for obtaining the semiconductor wafer bonded body 240 using the first semiconductor wafer bonding method will be described.

[1A−1] まず、それぞれに、図示しない複数の個別回路が形成された第1の半導体ウエハー210と、第2の半導体ウエハー220とを用意する(第1の工程)。   [1A-1] First, a first semiconductor wafer 210 and a second semiconductor wafer 220 each having a plurality of individual circuits (not shown) are prepared (first step).

本実施形態では、図3(a)に示すように、半導体ウエハー210、220は、それぞれ、それらの機能面211、221に設けられ前記個別回路に接続する複数の電極(図示せず)と、半導体ウエハー210、220の厚さ方向に貫通して設けられ前記電極と電気的に接続する接続部(導体ポスト)212、222とを有している。   In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the semiconductor wafers 210 and 220 are each provided with a plurality of electrodes (not shown) provided on their functional surfaces 211 and 221 and connected to the individual circuits, The semiconductor wafers 210 and 220 have connection portions (conductor posts) 212 and 222 that are provided so as to penetrate in the thickness direction and are electrically connected to the electrodes.

[1A−2] 次に、第2の半導体ウエハー220の裏面223に、構成材料として、フラックス活性を有する硬化剤と、熱硬化性樹脂と、半田粉とを含む液状材料61を塗布することにより接合層60を形成する。   [1A-2] Next, a liquid material 61 containing a curing agent having flux activity, a thermosetting resin, and solder powder is applied as a constituent material to the back surface 223 of the second semiconductor wafer 220. The bonding layer 60 is formed.

液状材料61を裏面223上に塗布する方法としては、各種塗布法が用いられ、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、液状材料61を比較的容易に裏面223上に供給することができる。   As a method of applying the liquid material 61 onto the back surface 223, various application methods are used. For example, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a dip coating method, and a spray coating method. Various coating methods such as a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, and an ink jet printing method can be used. According to such a coating method, the liquid material 61 can be supplied onto the back surface 223 relatively easily.

なお、接合層60は、液状材料61を裏面223に塗布した後、例えば、液状材料61に含まれる溶媒を脱溶媒すること、すなわち液状材料61を乾燥することにより形成される。   In addition, after apply | coating the liquid material 61 to the back surface 223, the joining layer 60 is formed by removing the solvent contained in the liquid material 61, ie, drying the liquid material 61, for example.

この液状材料61の乾燥は、自然乾燥であってもよいし、例えば、ヒータ等を用いて第2の半導体ウエハー220を加熱するような強制乾燥であってもよい。   The liquid material 61 may be naturally dried or may be forcedly dried such that the second semiconductor wafer 220 is heated using a heater or the like.

また、接合層60は、必要に応じて仮硬化するようにしてもよい。これにより、形成された接合層60の形状を確実に保持することができる。   Further, the bonding layer 60 may be temporarily cured as necessary. Thereby, the shape of the formed joining layer 60 can be reliably hold | maintained.

なお、本実施形態では、接合層60は、第2の半導体ウエハー220の裏面223側に単独で設けているが、第1の半導体ウエハー210の機能面211側に単独で設けるようにしてもよいし、第2の半導体ウエハー220の裏面223側と第1の半導体ウエハー210の機能面211側との双方に設けるようにしてもよい。なお、半導体ウエハーの接合方法における工程の簡略化を図るという観点からは、裏面223および機能面211のうちのいずれか一方に接合層60を設けるが好ましく、形成される半導体ウエハー接合体240の密着性の向上を図るという観点からは裏面223および機能面211の双方に接合層60を設けるのが好ましい。   In the present embodiment, the bonding layer 60 is provided independently on the back surface 223 side of the second semiconductor wafer 220, but may be provided separately on the functional surface 211 side of the first semiconductor wafer 210. However, it may be provided on both the back surface 223 side of the second semiconductor wafer 220 and the functional surface 211 side of the first semiconductor wafer 210. From the viewpoint of simplifying the process in the semiconductor wafer bonding method, it is preferable to provide the bonding layer 60 on one of the back surface 223 and the functional surface 211, and the adhesion of the formed semiconductor wafer bonded body 240. From the viewpoint of improving the performance, it is preferable to provide the bonding layer 60 on both the back surface 223 and the functional surface 211.

フラックス活性を有する硬化剤は、後工程[1A−4]において、半導体ウエハー積層体230が加熱圧着される際に、半田粉の表面を還元する機能を有するものである。これにより、半田粉を構成する半田成分の濡れ性を高めることができ、半田粉の自己組織化を促進することができる。その結果、接続部212、222間を、溶融した半田粉の凝集物が固化した固化物で構成される接続部225で接続することができ、この接続部225を介した導通を確実に得ることができる。   The curing agent having the flux activity has a function of reducing the surface of the solder powder when the semiconductor wafer laminate 230 is thermocompression bonded in the post-process [1A-4]. Thereby, the wettability of the solder component which comprises solder powder can be improved, and self-organization of solder powder can be promoted. As a result, the connection portions 212 and 222 can be connected by the connection portion 225 formed of a solidified product obtained by solidifying the aggregate of molten solder powder, and conduction through the connection portion 225 can be reliably obtained. Can do.

また、このようなフラックス活性を有する硬化剤は、熱硬化性樹脂と結合する官能基を有するのが好ましい。これにより、フラックス活性を有する硬化剤は、熱硬化性樹脂の加熱により硬化する際に、硬化剤としても機能し、熱硬化性樹脂に付加することとなる。その結果、形成される半導体ウエハー接合体240が備える接合層60’中で、フラックス成分残渣に起因するイオンマイグレーションが発生するのを好適に抑制することができる。また、フラックス活性を有する硬化剤が熱硬化性樹脂に付加することにより、熱硬化性樹脂の硬化物の弾性率および/またはTgを高めることができるという効果も得られる。   Moreover, it is preferable that the hardening | curing agent which has such flux activity has a functional group couple | bonded with a thermosetting resin. Thereby, when the curing agent having flux activity is cured by heating the thermosetting resin, the curing agent also functions as a curing agent and is added to the thermosetting resin. As a result, it is possible to suitably suppress the occurrence of ion migration caused by the flux component residue in the bonding layer 60 ′ included in the formed semiconductor wafer bonded body 240. Moreover, the effect that the elasticity modulus and / or Tg of the hardened | cured material of a thermosetting resin can be raised by adding the hardening | curing agent which has flux activity to a thermosetting resin is also acquired.

以上のことを考慮して、フラックス活性を有する硬化剤としては、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を備えるものを用いるのが好ましい。   In view of the above, it is preferable to use a curing agent having a flux activity and having a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group.

なお、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を備えるフラックス活性を有する硬化剤(以下、「フラックス活性硬化剤」と略すこともある。)とは、分子中にカルボキシル基および/またはフェノール性水酸基が少なくとも1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。   The curing agent having a flux activity having a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group (hereinafter sometimes abbreviated as “flux active curing agent”) means that at least a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group is present in the molecule. One or more are present, and may be liquid or solid.

これらのうち、カルボキシル基を備えるフラックス活性硬化剤としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。   Among these, examples of the flux active curing agent having a carboxyl group include aliphatic acid anhydrides, alicyclic acid anhydrides, aromatic acid anhydrides, aliphatic carboxylic acids, and aromatic carboxylic acids.

また、脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。   Examples of the aliphatic acid anhydride include succinic anhydride, polyadipic acid anhydride, polyazeline acid anhydride, polysebacic acid anhydride, and the like.

脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。   Alicyclic acid anhydrides include methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhymic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, methylcyclohexene dicarboxylic acid anhydride Thing etc. are mentioned.

芳香族酸無水物としては、無水フタル酸無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。   Examples of the aromatic acid anhydride include phthalic anhydride trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, ethylene glycol bistrimellitate, glycerol tris trimellitate and the like.

脂肪族カルボン酸としては、下記一般式(1)で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。   Examples of the aliphatic carboxylic acid include compounds represented by the following general formula (1), formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid pivalate, caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid Acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oleic acid, fumaric acid, maleic acid, oxalic acid, malonic acid, oxalic acid and the like.

HOOC−(CH2−COOH ・・・ (1)
[ただし、式中、nは、0以上20以下の整数を表す。]
HOOC- (CH 2) n -COOH ··· (1)
[Wherein, n represents an integer of 0 or more and 20 or less. ]

芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;ジフェノール酸等が挙げられる。   Aromatic carboxylic acids include benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, hemimellitic acid, trimellitic acid, trimesic acid, merophanic acid, platnic acid, pyromellitic acid, merit acid, triylic acid, xylyl acid, hemelitto Acid, mesitylene acid, prenylic acid, toluic acid, cinnamic acid, salicylic acid, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, gentisic acid (2,5-dihydroxybenzoic acid), 2,6-dihydroxy Benzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid), 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,5-dihydroxy-2-naphthoic acid, etc. Naphthoic acid derivatives; phenolphthaline; diphenolic acid and the like.

これらの中でも、フラックス活性硬化剤が有する活性度、熱硬化性樹脂の硬化時におけるアウトガスの発生量、および半導体ウエハー接合体240が備える接合層60’の弾性率やガラス転移温度等のバランスを考慮して、上記一般式(1)で示される化合物を用いるのが好ましく、式中のnが3〜10程度であるものがより好ましい。これにより、半導体ウエハー接合体240において、熱硬化性樹脂の硬化物における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、この硬化物と半導体ウエハー210、220との接着性を向上させることができる。   Among these, the balance of the activity of the flux active curing agent, the amount of outgas generated when the thermosetting resin is cured, and the elastic modulus and glass transition temperature of the bonding layer 60 ′ included in the semiconductor wafer bonded body 240 is taken into consideration. And it is preferable to use the compound shown by the said General formula (1), and the thing whose n in a formula is about 3-10 is more preferable. Thereby, in the semiconductor wafer bonded body 240, it can suppress that the elasticity modulus in the hardened | cured material of a thermosetting resin increases, and can improve the adhesiveness of this hardened | cured material and the semiconductor wafers 210 and 220. it can.

上記一般式(1)で示される化合物において、nが3〜10のものとしては、例えば、n=3のグルタル酸(HOOC−(CH2−COOH)、n=4のアジピン酸(HOOC−(CH24−COOH)、n=5のピメリン酸(HOOC−(CH2−COOH)、n=8のセバシン酸(HOOC−(CH28−COOH)およびn=10のHOOC−(CH210−COOH−等が挙げられる。 In the compound represented by the general formula (1), n is 3 to 10, for example, n = 3 glutaric acid (HOOC— (CH 2 ) 3 —COOH), n = 4 adipic acid (HOOC) - (CH 2) 4 -COOH) , n = 5 of pimelic acid (HOOC- (CH 2) 5 -COOH ), sebacic acid of n = 8 (HOOC- (CH 2 ) of 8 -COOH), and n = 10 HOOC- (CH 2) 10 -COOH-, and the like.

さらに、フェノール性水酸基を有するフラックス活性硬化剤としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−ターシャリブチルフェノール、カテコール、p−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等が挙げられる。   Furthermore, examples of the flux active curing agent having a phenolic hydroxyl group include phenols. Specifically, for example, phenol, o-cresol, 2,6-xylenol, p-cresol, m-cresol, o-ethyl. Phenol, 2,4-xylenol, 2,5 xylenol, m-ethylphenol, 2,3-xylenol, meditol, 3,5-xylenol, p-tertiarybutylphenol, catechol, p-tertiaryamylphenol, resorcinol, p -Containing phenolic hydroxyl groups such as octylphenol, p-phenylphenol, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AF, biphenol, diallyl bisphenol F, diallyl bisphenol A, trisphenol, tetrakisphenol Mer, phenol novolak resins, o- cresol novolak resin, bisphenol F novolac resin, bisphenol A novolac resins.

上述したようなカルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を備えるフラックス活性硬化剤は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。   The flux active curing agent having a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group as described above is taken in three-dimensionally by reaction with a thermosetting resin such as an epoxy resin.

そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、1分子中にエポキシ樹脂に付加することができる少なくとも2個のフェノール性水酸基と、半田粉にフラックス作用(還元作用)を示す芳香族に直接結合したカルボキシル基を一分子中に少なくとも1個有するものであるのが好ましい。   Therefore, from the viewpoint of improving the formation of a three-dimensional network of the epoxy resin after curing, at least two phenolic hydroxyl groups that can be added to the epoxy resin in one molecule, and a flux action on the solder powder ( It preferably has at least one carboxyl group directly bonded to an aromatic group exhibiting a reducing action) in one molecule.

このようなフラックス活性硬化剤としては、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)等の安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,7−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;およびジフェノール酸等が挙げられ、これらものを単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Such flux active curing agents include 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, gentisic acid (2,5-dihydroxybenzoic acid), 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4- Benzoic acid derivatives such as dihydroxybenzoic acid and gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid); 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,5-dihydroxy-2-naphthoic acid, 3,7- Examples thereof include naphthoic acid derivatives such as dihydroxy-2-naphthoic acid; phenolphthaline; and diphenolic acid. These can be used alone or in combination of two or more.

また、接合層60中におけるフラックス活性硬化剤の配合量は、接合層60中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、1〜30重量%程度であるのが好ましく、3〜25重量%程度であるのがより好ましい。これにより、接合層60中における、フラックス活性を向上させることができるとともに、半導体ウエハー接合体240が備える接合層60’中において、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止され、この残存物が存在することによるマイグレーションの発生を好適に防止することができる。
また、このようなフラックス活性硬化剤は、接合層60中において、半田粉の外部に存在していればよく、例えば、半田粉とフラックス活性硬化剤とがそれぞれ熱硬化性樹脂中に分散していてもよいし、熱硬化性樹脂中に分散している半田粉の表面にフラックス活性硬化剤が付着していてもよい。フラックス活性硬化剤は、半田粉の外部に存在しているため、後工程[1A−4]において、フラックス活性硬化剤が半田粉と接続部212、222の表面との界面に効率よく移動して、これら同士を直接接触させることができる。その結果、接続部212、222と接続部225との接続信頼性を向上させることができる。
Further, the amount of the flux active curing agent in the bonding layer 60 is preferably about 1 to 30% by weight, and about 3 to 25% by weight, of the constituent material excluding the solder powder contained in the bonding layer 60. It is more preferable that Thereby, the flux activity in the bonding layer 60 can be improved, and the thermosetting resin and the unreacted flux active curing agent remain in the bonding layer 60 ′ included in the semiconductor wafer bonded body 240. It is possible to prevent the occurrence of migration due to the presence of this residue.
Further, such a flux active curing agent may be present outside the solder powder in the bonding layer 60. For example, the solder powder and the flux active curing agent are each dispersed in the thermosetting resin. Alternatively, a flux active curing agent may be attached to the surface of the solder powder dispersed in the thermosetting resin. Since the flux active curing agent exists outside the solder powder, the flux active curing agent efficiently moves to the interface between the solder powder and the surfaces of the connecting portions 212 and 222 in the post-process [1A-4]. These can be brought into direct contact with each other. As a result, the connection reliability between the connection units 212 and 222 and the connection unit 225 can be improved.

熱硬化性樹脂は、後工程[1A−4]で得られる半導体ウエハー接合体240において、この熱硬化性樹脂の硬化物で構成される絶縁部226により、隣接する接続部225同士を絶縁する機能を有するとともに、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とを固着(固定)する機能を有するものである。   The thermosetting resin functions to insulate adjacent connecting portions 225 by the insulating portion 226 made of a cured product of the thermosetting resin in the semiconductor wafer bonded body 240 obtained in the subsequent step [1A-4]. And has a function of fixing (fixing) the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 together.

このような熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられ、これらの中でも、エポキシ樹脂を用いるのが好ましい。エポキシ樹脂は、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性等に優れることから、熱硬化性樹脂として好適に用いられる。   Such a thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resins, oxetane resins, phenol resins, (meth) acrylate resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, maleimide resins, and the like. Among these, it is preferable to use an epoxy resin. Epoxy resins are suitably used as thermosetting resins because they are excellent in curability and storage stability, heat resistance of cured products, moisture resistance, chemical resistance, and the like.

エポキシ樹脂としては、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のうち、いずれを用いてもよいし、これらの双方を含んでいてもよい。このようなエポキシ樹脂を用いる構成とすることにより、熱硬化性樹脂の溶融挙動の設計の自由度をさらに高めることができる。   As the epoxy resin, either an epoxy resin that is solid at room temperature or an epoxy resin that is liquid at room temperature may be used, or both of them may be included. By setting it as the structure using such an epoxy resin, the freedom degree of the design of the melting behavior of a thermosetting resin can further be raised.

室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、3官能エポキシ樹脂、4官能エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに具体的には、固形3官能エポキシ樹脂とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂との双方を含むものが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The epoxy resin solid at room temperature is not particularly limited. For example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy Resin, trifunctional epoxy resin, tetrafunctional epoxy resin, etc. are mentioned. More specifically, those containing both a solid trifunctional epoxy resin and a cresol novolac type epoxy resin can be mentioned, and one or more of these can be used in combination.

また、室温で液状のエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびビスフェノールF型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Moreover, although it does not specifically limit as a liquid epoxy resin at room temperature, A bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, etc. are mentioned, Among these, it can use combining 1 type (s) or 2 or more types.

室温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは150〜300であり、より好ましくは160〜250であり、さらに好ましくは170〜220である。これにより、熱硬化性樹脂の硬化物における収縮率が大きくなるのを防止して、絶縁部226により半導体ウエハー接合体240に反りが生じるのを確実に防止することができるとともに、ポリイミド樹脂との反応性が低下するのが確実に防止される。   The epoxy equivalent of the epoxy resin that is liquid at room temperature is preferably 150 to 300, more preferably 160 to 250, and even more preferably 170 to 220. Thereby, it is possible to prevent the shrinkage rate in the cured product of the thermosetting resin from increasing, and to reliably prevent the semiconductor wafer bonded body 240 from being warped by the insulating portion 226, and to prevent the polyimide resin and A decrease in reactivity is reliably prevented.

また、接合層60中における熱硬化性樹脂の配合量は、接合層60中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、25〜90重量%程度であるのが好ましく、35〜80重量%程度であるのがより好ましい。これにより、熱硬化性樹脂を硬化させる際に、良好な硬化性が得られると共に、接合層60の良好な溶融挙動の設計が可能となる。   The amount of the thermosetting resin in the bonding layer 60 is preferably about 25 to 90% by weight, preferably about 35 to 80% by weight, of the constituent material excluding the solder powder contained in the bonding layer 60. It is more preferable that As a result, when the thermosetting resin is cured, good curability can be obtained, and a good melting behavior of the bonding layer 60 can be designed.

また、熱硬化性樹脂には、フラックス活性を有する硬化剤以外の硬化剤(以下、単に「硬化剤」という。)が含まれているのが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化性をより向上させることができる。   The thermosetting resin preferably contains a curing agent other than the curing agent having flux activity (hereinafter simply referred to as “curing agent”). Thereby, the sclerosis | hardenability of a thermosetting resin can be improved more.

硬化剤としては、特に限定されず、例えば、フェノール類、アミン類、チオール類が挙げられる。これらの中でも、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いる場合では、フェノール類を用いるのが好ましい。これにより、接合層60において、エポキシ樹脂との良好な反応性を得ることができ、さらには、この接合層60中に含まれるエポキシ樹脂の硬化時の低寸法変化および硬化後の適切な物性(例えば、耐熱性、耐湿性等)を得ることができる。   It does not specifically limit as a hardening | curing agent, For example, phenols, amines, and thiols are mentioned. Among these, when an epoxy resin is used as the thermosetting resin, it is preferable to use phenols. Thereby, in the joining layer 60, the favorable reactivity with an epoxy resin can be obtained, Furthermore, the low dimensional change at the time of hardening of the epoxy resin contained in this joining layer 60, and the appropriate physical property after hardening ( For example, heat resistance, moisture resistance, etc.) can be obtained.

また、フェノール類としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂と反応し得る官能基を2以上有するものが好ましい。これにより、接合層60’におけるエポキシ樹脂の硬化物の特性(例えば、耐熱性、耐湿性等)の向上を図ることができる。   Moreover, as phenols, although it does not specifically limit, what has 2 or more of functional groups which can react with an epoxy resin is preferable. Thereby, the characteristics (for example, heat resistance, moisture resistance, etc.) of the cured epoxy resin in the bonding layer 60 ′ can be improved.

このようなフェノール類としては、具体的には、例えば、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ジアリルビスフェノールA、ビフェノール、ビスフェノールF、ジアリルビスフェノールF、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類等が挙げられ。中でも、フェノールノボラック類およびクレゾールノボラック類を用いるのが好ましい。これにより、接合層60の溶融粘度を好適なものとすることができ、エポキシ樹脂との反応性を向上させることができる。さらに、接合層60’におけるエポキシ樹脂の硬化物の特性(例えば、耐熱性、耐湿性等)をより優れたものとすることができる。   Specific examples of such phenols include bisphenol A, tetramethylbisphenol A, diallyl bisphenol A, biphenol, bisphenol F, diallyl bisphenol F, trisphenol, tetrakisphenol, phenol novolacs, cresol novolacs, and the like. Is mentioned. Of these, phenol novolacs and cresol novolacs are preferably used. Thereby, the melt viscosity of the joining layer 60 can be made suitable, and the reactivity with an epoxy resin can be improved. Furthermore, the properties (for example, heat resistance, moisture resistance, etc.) of the cured epoxy resin in the bonding layer 60 ′ can be further improved.

また、硬化剤としてフェノールノボラック類を用いる場合、接合層60中における硬化剤の配合量は、接合層60中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、5〜30重量%程度であるのが好ましく、10〜25重量%程度であるのがより好ましい。これにより、接合層60において、熱硬化性樹脂を確実に硬化させることができる共に、接合層60’中において、熱硬化性樹脂と未反応の硬化剤が残存するのが防止され、この残存物が存在することによるマイグレーションの発生を好適に防止することができる。   When phenol novolacs are used as the curing agent, the blending amount of the curing agent in the bonding layer 60 is about 5 to 30% by weight among the constituent materials excluding the solder powder contained in the bonding layer 60. Preferably, it is about 10 to 25% by weight. Accordingly, the thermosetting resin can be reliably cured in the bonding layer 60, and the thermosetting resin and the unreacted curing agent are prevented from remaining in the bonding layer 60 ′. It is possible to suitably prevent the occurrence of migration due to the presence of.

なお、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合、フェノールノボラック樹脂の配合量は、エポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。   In addition, when thermosetting resin is an epoxy resin, you may prescribe | regulate the compounding quantity of a phenol novolak resin with the equivalent ratio with respect to an epoxy resin.

具体的には、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック類の当量比は、0.5〜1.2程度であるのが好ましく、0.6〜1.1程度であるのがより好ましく、0.7〜0.98程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内に設定することによっても、前述したのと同様効果を得ることができる。   Specifically, the equivalent ratio of phenol novolacs to epoxy resin is preferably about 0.5 to 1.2, more preferably about 0.6 to 1.1, and 0.7 to 0. More preferably, it is about .98. By setting within this range, the same effects as described above can be obtained.

さらに、上述した硬化剤の他、例えば、融点が150℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。これにより、熱硬化性樹脂の硬化性が向上し、工程短縮が可能となる。   Furthermore, in addition to the curing agent described above, for example, an imidazole compound having a melting point of 150 ° C. or higher can be used. Thereby, the curability of the thermosetting resin is improved, and the process can be shortened.

この融点が150℃以上のイミダゾール化合物としては、2−フェニルヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。なお、イミダゾール化合物の融点の上限に特に制限はなく、例えば、接合層60の接着温度に応じて適宜選択すればよい。   Examples of the imidazole compound having a melting point of 150 ° C. or higher include 2-phenylhydroxyimidazole and 2-phenyl-4-methylhydroxyimidazole. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of melting | fusing point of an imidazole compound, What is necessary is just to select suitably according to the adhesion temperature of the joining layer 60, for example.

硬化剤として、このようなイミダゾール化合物を用いる場合、接合層60における硬化剤の配合量は、接合層60中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、0.005〜10重量%程度であるのが好ましく、0.01〜5重量%程度であるのがより好ましい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、接合層60’において、熱硬化性樹脂の硬化性を向上させることができる共に、接合層60中において、半田粉が溶融する温度で熱硬化性樹脂の溶融粘度が高くなり過ぎず、接続部212、222同士の間に溶融した半田粉を凝集させることができ、良好な接続部225を得ることができる。   When such an imidazole compound is used as the curing agent, the blending amount of the curing agent in the bonding layer 60 is about 0.005 to 10% by weight among the constituent materials excluding the solder powder contained in the bonding layer 60. Is preferable, and it is more preferable that it is about 0.01 to 5 weight%. Accordingly, the function of the thermosetting resin as a curing catalyst can be more effectively exhibited, and the curability of the thermosetting resin can be improved in the bonding layer 60 ′. The melt viscosity of the thermosetting resin does not become too high at the temperature at which the powder melts, and the solder powder melted between the connection portions 212 and 222 can be aggregated, and a good connection portion 225 can be obtained.

なお、上述したような硬化剤は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   In addition, the above hardening | curing agents may be used independently and may be used in combination of 2 or more types.

また、接合層60には、構成材料として、上述したフラックス活性を有する硬化剤および熱硬化性樹脂の他に、カップリング剤や、フラックス活性を有する硬化剤の活性を高めるためのフラックス活性剤、および、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性を向上させるための各種添加剤を適宜添加するようにしてもよい。   In addition to the curing agent having the flux activity and the thermosetting resin described above, the bonding layer 60 includes a coupling agent, a flux activator for increasing the activity of the curing agent having the flux activity, Various additives for improving various properties such as compatibility, stability, and workability of the resin may be appropriately added.

このようなカップリン剤を含む構成とすることにより、接合層60の半導体ウエハー210、220への密着性をさらに高めることができる。   By adopting a configuration including such a coupling agent, the adhesion of the bonding layer 60 to the semiconductor wafers 210 and 220 can be further enhanced.

また、カップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤のようなシランカップリング剤等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the coupling agent include epoxy silane coupling agents, silane coupling agents such as aromatic-containing aminosilane coupling agents, and the like, and one or more of these can be used in combination. .

シランカップリング剤の接合層60における配合量は、接合層60中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、例えば、0.01〜5重量%程度であるのが好ましい。   The blending amount of the silane coupling agent in the bonding layer 60 is preferably, for example, about 0.01 to 5% by weight among the constituent materials excluding the solder powder contained in the bonding layer 60.

半田粉は、後工程[1A−4]において、半導体ウエハー積層体230を加熱・加圧することにより溶融し、接続部212、222同士の間に凝集する。そして、この凝集した凝集物が固化した固化物により、接続部225を形成し、接続部212、222同士を電気的に接続するものである。   In the post-process [1A-4], the solder powder is melted by heating and pressurizing the semiconductor wafer laminate 230 and agglomerates between the connection portions 212 and 222. And the connection part 225 is formed with the solidified material which this aggregated aggregate solidified, and the connection parts 212 and 222 are electrically connected.

このような半田粉を構成する構成成分としては、錫(Sn)、銀(Ag)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)および銅(Cu)からなる群から選択される少なくとも2種以上を含む合金であることが好ましい。中でも、半田粉の溶融温度及び機械的な物性を考慮すると、Sn−Pbの合金、Sn−Biの合金、Sn−Agの合金、Sn−Ag−Cuの合金、Sn−Inの合金等のSnを含む合金であることが好ましい。   As a component constituting such solder powder, a group consisting of tin (Sn), silver (Ag), bismuth (Bi), indium (In), zinc (Zn), lead (Pb) and copper (Cu) An alloy containing at least two or more selected from In particular, in consideration of the melting temperature of solder powder and mechanical properties, Sn—Pb alloy, Sn—Bi alloy, Sn—Ag alloy, Sn—Ag—Cu alloy, Sn—In alloy, etc. An alloy containing is preferable.

半田粉の平均粒径は、半導体ウエハー210、220の表面積および半導体ウエハー210、220同士の離隔距離(接合層60の厚さ)に応じて適宜設定すればよいが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜50μm程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内に設定することにより、接続部212、222の表面に半田粉の溶融物(半田成分)を確実に集合(凝集)させることができる。さらに、隣接する接続部212、222同士間でブリッジ(接続)することを抑制し、隣接する接続部212、222間でのショートを防止できる。   The average particle size of the solder powder may be appropriately set according to the surface area of the semiconductor wafers 210 and 220 and the separation distance between the semiconductor wafers 210 and 220 (the thickness of the bonding layer 60), but is about 1 to 100 μm. Is more preferable, about 5 to 100 μm is more preferable, and about 10 to 50 μm is further preferable. By setting within this range, the solder powder melt (solder component) can be reliably aggregated (aggregated) on the surfaces of the connecting portions 212 and 222. Furthermore, it is possible to suppress bridging (connecting) between the adjacent connection portions 212 and 222, and to prevent a short circuit between the adjacent connection portions 212 and 222.

なお、半田粉の平均粒径は、例えば、レーザー回折散乱法により測定することができる。   The average particle size of the solder powder can be measured by, for example, a laser diffraction scattering method.

このような半田粉の融点は、通常、100〜250℃程度であるのが好ましく、130〜230℃程度であるのがより好ましい。これにより、硬化前の接合層60中の熱硬化性樹脂等の流動性を充分に確保することができるとともに、半導体ウエハー210、220上に設けられた個別回路の熱劣化を確実に防止することができる。   The melting point of such solder powder is usually preferably about 100 to 250 ° C, more preferably about 130 to 230 ° C. Thereby, it is possible to sufficiently ensure the fluidity of the thermosetting resin or the like in the bonding layer 60 before curing, and to surely prevent thermal deterioration of the individual circuits provided on the semiconductor wafers 210 and 220. Can do.

また、半田粉の構成材料としては、その溶融温度が熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低いものを選択するのが好ましい。これにより、半田粉を接続部212、222の表面により確実に凝集させることができる。   Moreover, as a constituent material of the solder powder, it is preferable to select a material whose melting temperature is lower than the curing temperature of the thermosetting resin. Thereby, the solder powder can be reliably aggregated on the surfaces of the connection portions 212 and 222.

なお、半田粉の融点は、例えば、DSC(示差走査熱量測定)法を用い、昇温速度10℃/分で半田粉を構成する半田粉単体を測定した際の吸熱ピーク温度とする。   The melting point of the solder powder is, for example, the endothermic peak temperature when the solder powder alone constituting the solder powder is measured at a temperature rising rate of 10 ° C./min using the DSC (Differential Scanning Calorimetry) method.

半田粉の配合量は、半田粉を除く接合層60の構成成分の合計100重量部に対して、20〜250重量部程度であるのが好ましく、40〜230重量部程度であるのがより好ましく、50〜160重量部程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内に設定することにより、溶融した半田粉が凝集した固化物で接続部225を確実に形成することができる。その結果、この接続部225を介した接続部212、222同士間の電気的な接続を確実に行うことができる。また、熱硬化性樹脂の硬化物により絶縁部226を形成して、隣接する接続部225同士を確実に絶縁することができる。   The blending amount of the solder powder is preferably about 20 to 250 parts by weight and more preferably about 40 to 230 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total components of the bonding layer 60 excluding the solder powder. More preferably, the amount is about 50 to 160 parts by weight. By setting within this range, the connection part 225 can be reliably formed with a solidified material in which the molten solder powder is aggregated. As a result, the electrical connection between the connection portions 212 and 222 via the connection portion 225 can be reliably performed. Moreover, the insulation part 226 can be formed with the hardened | cured material of a thermosetting resin, and the adjacent connection parts 225 can be insulated reliably.

また、上述したような液状材料61に含まれる溶媒としては、特に限定されないが、上述したような接合層60(液状材料61)の構成材料に対して、不活性なものが好適に用いられる。   Further, the solvent contained in the liquid material 61 as described above is not particularly limited, but an inert material is preferably used for the constituent material of the bonding layer 60 (liquid material 61) as described above.

このような溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、DIBK (ジイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、DAA(ジアセトンアルコール)等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、BCSA(ブチロセルソルブアセテート)等のセロソルブ系、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、DBE(ニ塩基酸エステル)、EEP(3−エトキシプロピオン酸エチル)、DMC(ジメチルカーボネート)等が挙げられる。   Examples of such solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, DIBK (diisobutyl ketone), cyclohexanone, and DAA (diacetone alcohol), aromatic hydrocarbons such as benzene, xylene, and toluene, and methyl. Alcohols such as alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, cellosolve such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, BCSA (butyrocellosolve acetate), NMP (N-methyl) -2-pyrrolidone), THF (tetrahydrofuran), DMF (dimethylformamide), DBE (dibasic acid ester), EEP (ethyl 3-ethoxypropionate), DM (Dimethyl carbonate) and the like.

また、液状材料61中における、溶媒の含有量は、溶媒に混合した固形成分(上述した接合層60の構成材料)の含有量が10〜60重量%程度となる範囲に設定されているのが好ましい。   In addition, the content of the solvent in the liquid material 61 is set such that the content of the solid component mixed in the solvent (the constituent material of the bonding layer 60 described above) is about 10 to 60% by weight. preferable.

ここで、上述したような、フラックス活性を有する硬化剤や、熱硬化性樹脂等を含有する液状材料61を用いて、裏面223に形成された接合層60は、以下のような特性を有するものであるのが好ましい。   Here, the bonding layer 60 formed on the back surface 223 using the liquid material 61 containing the curing agent having flux activity or the thermosetting resin as described above has the following characteristics. Is preferred.

すなわち、裏面223に形成された接合層60の厚さを100μmとした場合、138℃における接合層60の溶融粘度は0.01〜10000Pa・s程度であるのが好ましく、0.1〜3000Pa・s程度であるのがより好ましく、0.3〜1000Pa・s程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内に設定することにより、加熱時に接合層60が被着物である半導体ウエハー210、220からブリードすることによる接続信頼性の低下、および周辺部材への汚染を抑制することができる。また、気泡の発生、半導体ウエハー210、220同士の間隙に熱硬化性樹脂の硬化物が十分に充填されない等の不良も防止することができる。さらに、半田粉の溶融物(半田)が濡れ拡がりすぎてしまい、隣接する接続部212、222間でショートするといった問題も防止することが可能となる。また、溶融した半田粉の凝集物が固化した固化物で構成される接続部225を介して接続部212、222同士を金属接合する際に、接続部225に熱硬化性樹脂が、さらに絶縁部226に半田粉が、それぞれ残存するのが抑制されるため、接続部212、222同士間の接合不良を抑制することが可能になる。   That is, when the thickness of the bonding layer 60 formed on the back surface 223 is 100 μm, the melt viscosity of the bonding layer 60 at 138 ° C. is preferably about 0.01 to 10,000 Pa · s, preferably 0.1 to 3000 Pa · s. More preferably, it is about s, and more preferably about 0.3 to 1000 Pa · s. By setting within such a range, it is possible to suppress a decrease in connection reliability due to bleeding of the bonding layer 60 from the semiconductor wafers 210 and 220, which are adherends, and contamination to peripheral members during heating. Further, it is possible to prevent defects such as generation of bubbles and insufficient filling of a cured product of the thermosetting resin in the gap between the semiconductor wafers 210 and 220. Furthermore, it is possible to prevent a problem that the melted solder powder (solder) is too wet and short-circuited between the adjacent connecting portions 212 and 222. In addition, when the connection portions 212 and 222 are metal-bonded to each other via the connection portion 225 formed of a solidified product obtained by agglomeration of molten solder powder, a thermosetting resin is further added to the connection portion 225 and an insulating portion. Since the solder powder is suppressed from remaining on the H.226, it is possible to suppress a bonding failure between the connection portions 212 and 222.

なお、接合層60の溶融粘度は、以下の測定方法により求められる。すなわち、厚み100μmの接合層60を、粘弾性測定装置(ジャスコインターナショナル(株)製)で昇温速度30℃/min、周波数1.0Hzで歪み一定−応力検知で測定し、Sn/Ag=96.5/3.5の融点である雰囲気温度223℃における粘度を測定して得ることができる。   In addition, the melt viscosity of the joining layer 60 is calculated | required with the following measuring methods. That is, the bonding layer 60 having a thickness of 100 μm was measured by a viscoelasticity measuring device (manufactured by Jusco International Co., Ltd.) with a temperature rising rate of 30 ° C./min and a frequency of 1.0 Hz by constant strain-stress detection, Sn / Ag = 96 It can be obtained by measuring the viscosity at an atmospheric temperature of 223 ° C., which is a melting point of 5 / 3.5.

接合層60の厚さは、特に限定されないが、5〜300μm程度であるのが好ましく、10〜200μm程度であるのがより好ましく、15〜150μm程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内とすることにより、形成される絶縁部226として十分な厚さを確保することができ、絶縁部226に機械的な強度を確実に付与することができる。   The thickness of the bonding layer 60 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 300 μm, more preferably about 10 to 200 μm, and still more preferably about 15 to 150 μm. By setting it within such a range, it is possible to ensure a sufficient thickness as the insulating portion 226 to be formed, and it is possible to reliably impart mechanical strength to the insulating portion 226.

[1A−3] 次に、図3(c)に示すように、第1の半導体ウエハー210と、裏面223側に接合層60が設けられている第2の半導体ウエハー220とを、機能面211と裏面223とが対向するようにして、半導体ウエハー210、220同士を対面させる。すなわち、機能面211と裏面223との間に接合層60を介在させた状態で、半導体ウエハー210、220同士を対面させる。   [1A-3] Next, as shown in FIG. 3C, the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 provided with the bonding layer 60 on the back surface 223 side are connected to the functional surface 211. And the back surface 223 face each other, the semiconductor wafers 210 and 220 face each other. That is, the semiconductor wafers 210 and 220 face each other with the bonding layer 60 interposed between the functional surface 211 and the back surface 223.

そして、機能面211側における接続部212の端部と、裏面223側における接続部222の端部とが対応するように位置決めして、図3(d)に示すようにして、接合層60を介して半導体ウエハー210、220同士を重ね合わせることにより、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とが積層された半導体ウエハー積層体230を形成する(第2の工程)。   And it positions so that the edge part of the connection part 212 in the functional surface 211 side and the edge part of the connection part 222 in the back surface 223 side may correspond, and as shown to FIG. The semiconductor wafers 210 and 220 are overlapped with each other to form a semiconductor wafer laminate 230 in which the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 are laminated (second step).

[1A−4] 次に、図3(d)に示すように、半導体ウエハー積層体230を、加熱しつつ、その厚さ方向に加圧する(第3の工程)。   [1A-4] Next, as shown in FIG. 3D, the semiconductor wafer laminate 230 is pressurized in the thickness direction while being heated (third step).

この際、半田粉の溶融に遅れて、熱硬化性樹脂の硬化が完了するように徐々に加熱するのが好ましい。   At this time, it is preferable to gradually heat so that the curing of the thermosetting resin is completed after the melting of the solder powder.

具体的には、加熱する温度は、半田粉の構成材料および接合層60の構成材料等によっても若干異なるが、100〜250℃程度であるのが好ましく、130〜230℃程度であるのがより好ましい。   Specifically, the heating temperature varies slightly depending on the constituent material of the solder powder and the constituent material of the bonding layer 60, but is preferably about 100 to 250 ° C, more preferably about 130 to 230 ° C. preferable.

これにより、半田粉の表面を、フラックス活性を有する硬化剤により還元することができるとともに、半田粉を構成する半田成分を溶融させることができる。その結果、溶融した半田粉が、接合層60中を移動して、接続部212、222の表面に自己整合的に移動する。そのため、接続部212、222同士の間に、溶融した半田粉がセルフアライメントして凝集する。その後、この凝集した凝集物が固化する。その結果、この凝集物が固化したもので構成される接続部225により、接続部212、222同士を電気的に接続することができる。   Thereby, the surface of the solder powder can be reduced by the curing agent having flux activity, and the solder component constituting the solder powder can be melted. As a result, the melted solder powder moves in the bonding layer 60 and moves to the surfaces of the connection portions 212 and 222 in a self-aligning manner. Therefore, the melted solder powder aggregates by self-alignment between the connection portions 212 and 222. Thereafter, the aggregated aggregate is solidified. As a result, the connection portions 212 and 222 can be electrically connected to each other by the connection portion 225 configured by the solidified aggregate.

また、熱硬化性樹脂の硬化が、半田粉の溶融に遅れて完了することにより、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220との間の半田粉の溶融物が凝集する領域以外の領域に、熱硬化性樹脂の硬化物で構成される絶縁部226を形成することができ、隣接する接続部225同士を確実に電気的に絶縁することができるとともに、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とを確実に接合(固着)することができる。   Further, when the curing of the thermosetting resin is completed after the melting of the solder powder, the region other than the region where the melt of the solder powder between the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 agglomerates. An insulating portion 226 made of a cured product of a thermosetting resin can be formed in the region, and adjacent connecting portions 225 can be reliably electrically insulated from each other, and the first semiconductor wafer 210 and The second semiconductor wafer 220 can be reliably bonded (fixed).

以上のようにして、溶融した半田粉を凝集させた後、この凝集した凝集物を固化するとともに、熱硬化性樹脂を硬化する。その結果、接合層60’を介して第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とが固着することとなり、溶融した半田粉が凝集した凝集物の固化物で構成される接続部225により、接続部212と接続部222とが電気的に接続された半導体ウエハー接合体240を形成することができる。   After the molten solder powder is aggregated as described above, the aggregated aggregate is solidified and the thermosetting resin is cured. As a result, the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 are fixed to each other through the bonding layer 60 ′, and the connection portion 225 configured by a solidified product of the aggregates in which the molten solder powder is aggregated. The semiconductor wafer bonded body 240 in which the connection part 212 and the connection part 222 are electrically connected can be formed.

なお、半導体ウエハー積層体230の加熱は、所定の単一温度で加熱する場合の他、例えば、150℃で100秒加熱した後、200℃で100秒加熱するステップキュアや、180℃で10秒熱圧着した後、200℃で10分オーブン硬化させるポストキュアを行うようにしてもよい。これにより、半田粉を構成する半田粒子と、接続部212、222との金属接合により、接続部225と接続部212、222とをより確実に電気的に接続することができ、接続抵抗が低く、接続信頼性が高い接続部225を形成することができる。   The semiconductor wafer laminate 230 may be heated at a predetermined single temperature, for example, step cure for heating at 150 ° C. for 100 seconds and then heating at 200 ° C. for 100 seconds, or 180 ° C. for 10 seconds. After thermocompression bonding, post-curing may be performed by oven curing at 200 ° C. for 10 minutes. Thereby, the connection part 225 and the connection parts 212 and 222 can be more reliably electrically connected by the metal joining of the solder particles constituting the solder powder and the connection parts 212 and 222, and the connection resistance is low. The connection portion 225 having high connection reliability can be formed.

また、半導体ウエハー積層体230を、加熱しつつ、その厚さ方向に加圧する構成とすることにより、半田粉を接続部212、222の表面に、押し流してさらに効率よく移動させることができる。   In addition, by adopting a configuration in which the semiconductor wafer laminate 230 is heated and pressurized in the thickness direction, the solder powder can be pushed to the surfaces of the connection portions 212 and 222 and moved more efficiently.

具体的には、半導体ウエハー積層体230を加圧する圧力は、0〜20MPa程度であるのが好ましく、1〜10MPa程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、溶融した半田粉を接続部212、222同士間により確実に凝集させることができる。   Specifically, the pressure for pressurizing the semiconductor wafer laminate 230 is preferably about 0 to 20 MPa, and more preferably about 1 to 10 MPa. By setting within this range, the molten solder powder can be more reliably aggregated between the connection portions 212 and 222.

なお、半導体ウエハー積層体230に意図的に加える圧力が0MPaであっても、第2の半導体ウエハー220の自重により、接合層60に所定の圧力が加わるようにしてもよい。   Even if the pressure applied intentionally to the semiconductor wafer laminate 230 is 0 MPa, a predetermined pressure may be applied to the bonding layer 60 by the weight of the second semiconductor wafer 220.

ここで、本発明では、接続部212、222同士は、接続部225のような固化物を介して電気的に接続される。そのため、後述する半導体装置10の駆動時に、半導体チップ20の発熱により、たとえ熱硬化性樹脂で構成される絶縁部226が膨張したとしても、この電気的接続が切断されるのを好適に防止することができ、接続部212、222間で安定的な導通を得ることができる。すなわち、接続部212、222間で接続信頼性に優れた電気的接続を得ることができる。   Here, in the present invention, the connecting portions 212 and 222 are electrically connected via a solidified material such as the connecting portion 225. For this reason, when the semiconductor device 10 to be described later is driven, even if the insulating portion 226 made of the thermosetting resin expands due to heat generated by the semiconductor chip 20, this electrical connection is preferably prevented from being disconnected. Therefore, stable conduction can be obtained between the connecting portions 212 and 222. That is, an electrical connection having excellent connection reliability can be obtained between the connection portions 212 and 222.

接続部225の厚さ、すなわち、半導体ウエハー接合体240における、接合層60’の厚さ(平均)は、特に限定されないが、3〜300μm程度であるのが好ましく、5〜150μm程度であるのがより好ましい。このように半導体ウエハー210、220同士の離隔距離を小さくすることにより、半導体ウエハー接合体240を個片化することにより得られる半導体チップ20の厚さを薄くすることができる。その結果、この半導体チップ20を備える半導体装置10の全体としての厚さをも薄くすることができ、さらに半導体装置10の軽量化を図ることができる。   The thickness of the connecting portion 225, that is, the thickness (average) of the bonding layer 60 ′ in the semiconductor wafer bonded body 240 is not particularly limited, but is preferably about 3 to 300 μm, and about 5 to 150 μm. Is more preferable. Thus, by reducing the separation distance between the semiconductor wafers 210 and 220, the thickness of the semiconductor chip 20 obtained by dividing the semiconductor wafer bonded body 240 into pieces can be reduced. As a result, the overall thickness of the semiconductor device 10 including the semiconductor chip 20 can be reduced, and further the weight of the semiconductor device 10 can be reduced.

換言すれば、一つの半導体装置(パッケージ)10内に搭載することができる半導体チップ20の集積密度を高めることができ、また、半導体装置10全体を小型化することができる。また、それぞれの機能面211、221に設けられた電極同士の離隔距離を小さくすることができるので、一つの半導体装置10内に収容できる情報量を増大させることができる。   In other words, the integration density of the semiconductor chips 20 that can be mounted in one semiconductor device (package) 10 can be increased, and the entire semiconductor device 10 can be reduced in size. In addition, since the distance between the electrodes provided on the respective functional surfaces 211 and 221 can be reduced, the amount of information that can be accommodated in one semiconductor device 10 can be increased.

<第2の接合方法>
次に、半導体ウエハーの第2の接合方法を用いて半導体ウエハー接合体240を得る方法について説明する。
<Second joining method>
Next, a method for obtaining the semiconductor wafer bonded body 240 using the second semiconductor wafer bonding method will be described.

[1B−1] まず、前記工程[1A−1]と同様にして、図4(a)に示すように、第1の半導体ウエハー210と、第2の半導体ウエハー220とを用意する(第1の工程)。   [1B-1] First, as in the step [1A-1], as shown in FIG. 4A, a first semiconductor wafer 210 and a second semiconductor wafer 220 are prepared (first Process).

[1B−2] 次に、構成材料として、フラックス活性を有する硬化剤と、熱硬化性樹脂と、半田粉とを含有する接合シート65を用意し、図4(b)に示すように、機能面211と裏面223とが対向するように配置された、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220との間に、接合シート65を介在させる。   [1B-2] Next, as a constituent material, a bonding sheet 65 containing a curing agent having flux activity, a thermosetting resin, and solder powder is prepared, and as shown in FIG. A bonding sheet 65 is interposed between the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 that are disposed so that the surface 211 and the back surface 223 face each other.

この接合シート65に含まれる、フラックス活性を有する硬化剤や、熱硬化性樹脂および半田粉等の構成材料としては、前記工程[1A−2]で説明したのと同様のものを用いることができる。   Constituent materials such as a curing agent having flux activity, thermosetting resin, and solder powder contained in the bonding sheet 65 can be the same as those described in the step [1A-2]. .

また、接合シート65には、構成材料として、フラックス活性を有する硬化剤と熱硬化性樹脂と半田粉との他に、さらに、フィルム形成性樹脂を含有するのが好ましい。フィルム形成性樹脂を含む構成とすることにより、接合シート65を確実にフィルム状のものとすることができる。   In addition to the curing agent having flux activity, the thermosetting resin, and the solder powder, the joining sheet 65 preferably further contains a film-forming resin as a constituent material. By setting it as the structure containing film forming resin, the joining sheet 65 can be reliably made into a film-form thing.

このようなフィルム形成性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等が挙げられ、これらのうちの1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of such film-forming resins include (meth) acrylic resins, phenoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, siloxane-modified polyimide resins, polybutadiene, polypropylene, styrene-butadiene-styrene copolymers, and styrene. -Ethylene-butylene-styrene copolymer, polyacetal resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl acetal resin, butyl rubber, chloroprene rubber, polyamide resin, acrylonitrile-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene-acrylic acid copolymer, acrylonitrile-butadiene- Examples thereof include styrene copolymers, polyvinyl acetate, and nylon, and one or a combination of two or more of these can be used.

なお、本明細書において、(メタ)アクリル系樹脂とは、(メタ)アクリル酸及びその誘導体の重合体、あるいは(メタ)アクリル酸及びその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、(メタ)アクリル酸などと表記するときは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。   In the present specification, (meth) acrylic resin means a polymer of (meth) acrylic acid and its derivatives, or a copolymer of (meth) acrylic acid and its derivatives and other monomers. To do. Here, when it describes with (meth) acrylic acid etc., it means acrylic acid or methacrylic acid.

(メタ)アクリル系樹脂としては、具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−2−エチルヘキシル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−N,Nジメチルアクリルアミド共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−N,Nジメチルアクリルアミドが好ましい。   Specific examples of the (meth) acrylic resin include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, and polyacrylic acid-2-ethylhexyl. , Polymethacrylates such as polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyacrylonitrile, polymethacrylonitrile, polyacrylamide, butyl acrylate-ethyl acrylate-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer Polymer, acrylonitrile-butadiene-acrylic acid copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, methyl methacrylate-styrene copolymer, methyl methacrylate-a Lilonitrile copolymer, methyl methacrylate-α-methylstyrene copolymer, butyl acrylate-ethyl acrylate-acrylonitrile-2-hydroxyethyl methacrylate-methacrylic acid copolymer, butyl acrylate-ethyl acrylate-acrylonitrile-2 -Hydroxyethyl methacrylate-acrylic acid copolymer, butyl acrylate-acrylonitrile-2-hydroxyethyl methacrylate copolymer, butyl acrylate-acrylonitrile-acrylic acid copolymer, butyl acrylate-ethyl acrylate-acrylonitrile copolymer And ethyl acrylate-acrylonitrile-N, N dimethylacrylamide copolymer. Of these, butyl acrylate-ethyl acrylate-acrylonitrile copolymer and ethyl acrylate-acrylonitrile-N, N dimethylacrylamide are preferable.

なお、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基等の官能基を有する単量体を共重合させてなる(メタ)アクリル系樹脂を用いることにより、接合シート65(接合層60)の半導体ウエハー210、220への密着性、および熱硬化性樹脂等との相溶性を向上させることができる。このような(メタ)アクリル系樹脂において、前記官能基を有する単量体の使用量は特に限定されないが、(メタ)アクリル系樹脂の全重量に対し、0.1〜50mol%程度であることが好ましく、0.5〜45mol%程度であるのがより好ましく、1〜40mol%程度であるのがさらに好ましい。かかる範囲内に設定することにより、半導体ウエハー210、220に対する接合シート65(接合層60)の密着性を優れたものとしつつ、接合シート65の粘着力が強くなりすぎるのを好適に防止して、作業性の向上を図ることができる。   The semiconductor wafer 210 of the bonding sheet 65 (bonding layer 60) is obtained by using a (meth) acrylic resin obtained by copolymerizing a monomer having a functional group such as a nitrile group, an epoxy group, a hydroxyl group, or a carboxyl group. , 220 and compatibility with a thermosetting resin or the like can be improved. In such a (meth) acrylic resin, the amount of the monomer having the functional group is not particularly limited, but is about 0.1 to 50 mol% with respect to the total weight of the (meth) acrylic resin. Is more preferable, about 0.5 to 45 mol% is more preferable, and about 1 to 40 mol% is more preferable. By setting within this range, the adhesiveness of the bonding sheet 65 (bonding layer 60) to the semiconductor wafers 210 and 220 is excellent, and the adhesive force of the bonding sheet 65 is suitably prevented from becoming too strong. The workability can be improved.

前記(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、10万以上であるのが好ましく、15万〜100万程度であるのがより好ましく、25万〜90万程度であるのがさらに好ましい。重量平均分子量を前記範囲に設定することにより、接合シート65の成膜性を向上させることができる。   The weight average molecular weight of the (meth) acrylic resin is not particularly limited, but is preferably 100,000 or more, more preferably about 150,000 to 1,000,000, and about 250,000 to 900,000. Further preferred. By setting the weight average molecular weight within the above range, the film formability of the bonding sheet 65 can be improved.

また、フィルム形成性樹脂として、フェノキシ樹脂を用いる場合、その数平均分子量が5000〜15000程度であるものを用いるのが好ましい。かかる数平均分子量のフェノキシ樹脂を用いることにより、接合層60の流動性を抑制し、接合層60の厚みを均一なものとすることができる。   Moreover, when using a phenoxy resin as a film-forming resin, it is preferable to use a resin having a number average molecular weight of about 5000 to 15000. By using such a phenoxy resin having a number average molecular weight, the fluidity of the bonding layer 60 can be suppressed, and the thickness of the bonding layer 60 can be made uniform.

フェノキシ樹脂の骨格は、特に限定されるものではないが、例えば、ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールFタイプ、ビフェニル骨格タイプ等が挙げられる。これらの中でも、飽和吸水率が1%以下であるフェノキシ樹脂であるのが好ましい。これにより、半導体ウエハー接合体240の形成時や、得られる半導体チップ20の実装時のように、高温条件下に晒される場合においても、接合層60に起因する発泡や剥離などの発生を抑制することができる。   The skeleton of the phenoxy resin is not particularly limited, and examples thereof include bisphenol A type, bisphenol F type, and biphenyl skeleton type. Among these, a phenoxy resin having a saturated water absorption of 1% or less is preferable. Thereby, even when the semiconductor wafer bonded body 240 is formed or when the obtained semiconductor chip 20 is mounted, even when exposed to a high temperature condition, the occurrence of foaming or peeling due to the bonding layer 60 is suppressed. be able to.

なお、飽和吸水率は、フェノキシ樹脂を25μm厚のフィルムに加工し、100℃雰囲気中で1時間乾燥(絶乾状態)し、さらに、そのフィルムを40℃90%RH雰囲気の恒温高湿層に放置し、重量変化を24時間おきに測定し、重量変化が飽和した時点の重量を用いて、下記式(III)により算出することができる。   The saturated water absorption rate is obtained by processing a phenoxy resin into a film having a thickness of 25 μm, drying it in a 100 ° C. atmosphere for 1 hour (an absolutely dry state), and further forming the film into a constant temperature and high humidity layer at 40 ° C. and 90% RH atmosphere. The weight change is measured every 24 hours, and the weight at the time when the weight change is saturated can be calculated by the following formula (III).

飽和吸水率(%)={(飽和した時点の重量)−(絶乾時点の重量)}/(絶乾時点の重量)×100 ・・・ (III)   Saturated water absorption (%) = {(weight when saturated) − (weight when absolutely dry)} / (weight when absolutely dry) × 100 (III)

また、フィルム形成性樹脂としてポリイミド樹脂を用いる場合、ポリイミド樹脂としては、繰り返し単位中にイミド結合を持つものが挙げられる。   Moreover, when using a polyimide resin as film forming resin, what has an imide bond in a repeating unit is mentioned as a polyimide resin.

このようなポリイミド樹脂としては、例えば、ジアミンと酸二無水物を反応させ、得られたポリアミド酸を加熱、脱水閉環することにより得られるものが挙げられる。ジアミンとしては、芳香族ジアミンである、3,3’−ジメチル−4,4’ジアミノジフェニル、4,6−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−p−フェニレンジアミン、シロキサンジアミンである、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of such a polyimide resin include those obtained by reacting diamine and acid dianhydride and heating and dehydrating and ring-closing the resulting polyamic acid. Examples of the diamine include aromatic diamines such as 3,3′-dimethyl-4,4′diaminodiphenyl, 4,6-dimethyl-m-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, and siloxane diamine. 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane and the like, and one or more of them can be used in combination.

また、酸二無水物としては、3,3,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物等が挙げられる。   Examples of the acid dianhydride include 3,3,4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, pyromellitic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, and the like.

なお、このようなポリイミド樹脂は、後述する溶媒に可溶なものでも、不溶なものでも使用できるが、溶媒に可溶なものであるのが好ましい。これにより、液状材料61中に含まれる構成材料との相溶解性が向上することから、取り扱いに優れる。特に、シロキサン変性ポリイミド樹脂は、様々な溶媒に溶かすことができるため好適に用いられる。   In addition, although such a polyimide resin can use what is soluble in the solvent mentioned later, or insoluble, it is preferable that it is soluble in a solvent. Thereby, since the phase solubility with the constituent material contained in the liquid material 61 improves, it is excellent in handling. In particular, the siloxane-modified polyimide resin is preferably used because it can be dissolved in various solvents.

また、フィルム形成性樹脂は、市販品を用いるようにしてもよい。さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、各種可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤を配合したものを用いることができる。   Moreover, you may make it use a commercial item for film forming resin. Furthermore, what mix | blended additives, such as various plasticizers, a stabilizer, an inorganic filler, an antistatic agent, and a pigment, in the range which does not impair the effect of this invention can be used.

フィルム形成性樹脂の配合量は、接合シート65中に含まれる半田粉を除く構成材料のうち、例えば、5〜50重量%程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、接合シート65の成膜性の低下を抑制しつつ、絶縁部226における弾性率の増加を抑制することができる。その結果、接合層60’と半導体ウエハー210、220との密着性をさらに向上させることができる。さらに、接着シート65の溶融粘度の増加を抑制することができる。   The blending amount of the film-forming resin is preferably, for example, about 5 to 50% by weight among the constituent materials excluding the solder powder contained in the bonding sheet 65. By setting within this range, it is possible to suppress an increase in the elastic modulus in the insulating portion 226 while suppressing a decrease in film formability of the bonding sheet 65. As a result, the adhesion between the bonding layer 60 ′ and the semiconductor wafers 210 and 220 can be further improved. Furthermore, an increase in the melt viscosity of the adhesive sheet 65 can be suppressed.

このような接合シート65は、例えば、フラックス活性を有する硬化剤、熱硬化性樹脂および半田粉と、必要に応じて、フィルム形成性樹脂や、その他の成分とを溶媒中に溶解させて接合シート形成用材料(液状材料)を調製し、その後、この接合シート形成用材料を、ポリエステルシート等の剥離処理が施された基材上に塗布し、所定の温度で、溶媒を除去し、乾燥させることにより得ることができる。   Such a bonding sheet 65 is formed by, for example, dissolving a curing agent having flux activity, a thermosetting resin and solder powder, and, if necessary, a film-forming resin and other components in a solvent. A forming material (liquid material) is prepared, and then this joining sheet forming material is applied onto a base material that has been subjected to a peeling treatment such as a polyester sheet, and the solvent is removed at a predetermined temperature and dried. Can be obtained.

なお、ここで用いられる溶媒としては、前記工程[1A−2]で説明したのと同様のものを用いることができる。   In addition, as a solvent used here, the thing similar to what was demonstrated by the said process [1A-2] can be used.

また、接合シート65の厚さ(平均)は、特に限定されないが、5〜300μm程度であるのが好ましく、10〜200μm程度であるのがより好ましい。   The thickness (average) of the bonding sheet 65 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 300 μm, and more preferably about 10 to 200 μm.

[1B−3] 次に、機能面211側における接続部212の端部と、裏面223側における接続部222の端部とが対応するように位置決めして、図4(c)に示すようにして、接合層60(接合シート65)を介して半導体ウエハー210、220同士を重ね合わせることにより、第1の半導体ウエハー210と第2の半導体ウエハー220とが積層された半導体ウエハー積層体230を形成する(第2の工程)。   [1B-3] Next, the end of the connecting portion 212 on the functional surface 211 side and the end of the connecting portion 222 on the back surface 223 side are positioned so as to correspond to each other as shown in FIG. Then, the semiconductor wafers 210 and 220 are overlapped with each other via the bonding layer 60 (bonding sheet 65) to form a semiconductor wafer laminated body 230 in which the first semiconductor wafer 210 and the second semiconductor wafer 220 are stacked. (Second step).

[1B−4] 次に、前記工程[1A−4]と同様にして、半導体ウエハー積層体230を、加熱しつつ、その厚さ方向に加圧することにより、図4(d)に示すような、半導体ウエハー接合体240を形成する。
以上のような工程を経て、半導体ウエハー接合体240を得ることができる。
[1B-4] Next, in the same manner as in the above-mentioned step [1A-4], the semiconductor wafer laminate 230 is heated and pressurized in the thickness direction thereof as shown in FIG. Then, the semiconductor wafer bonded body 240 is formed.
The semiconductor wafer bonded body 240 can be obtained through the steps as described above.

[2] 次に、各半導体ウエハー210、220に形成された個別回路に対応するように、半導体ウエハー接合体240を個片化することにより、複数の半導体チップ20を得る。   [2] Next, a plurality of semiconductor chips 20 are obtained by separating the semiconductor wafer assembly 240 into pieces so as to correspond to the individual circuits formed on the respective semiconductor wafers 210 and 220.

このように、本発明の半導体ウエハーの接合方法により形成された半導体ウエハー接合体240を個片化して、一括して複数の半導体チップ(半導体チップ積層体)20を得る構成とすることにより、上述した従来技術で説明したように、複数の半導体チップを個別に積層・接合して半導体チップ積層体を大量生産する場合と比較して、製造工程数を削減することができ、生産性の効率化を図ることができる。   As described above, the semiconductor wafer bonded body 240 formed by the semiconductor wafer bonding method of the present invention is singulated to obtain a plurality of semiconductor chips (semiconductor chip stacked bodies) 20 in a lump. As explained in the related art, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and increase the efficiency of productivity compared to the case where a plurality of semiconductor chips are individually stacked and bonded to mass-produce semiconductor chip stacks. Can be achieved.

[3] 次に、上面に配線パターン40が、下面にバンプ70がそれぞれ設けられたインターポーザー30(基板)を用意し、このインターポーザー30上に配線パターン40を介して半導体チップ(半導体素子)20搭載する。
以上のような工程を経ることにより、半導体装置10を製造することができる。
[3] Next, an interposer 30 (substrate) having a wiring pattern 40 on the upper surface and a bump 70 on the lower surface is prepared, and a semiconductor chip (semiconductor element) is disposed on the interposer 30 via the wiring pattern 40. 20 is installed.
The semiconductor device 10 can be manufactured through the steps as described above.

このようにして製造された半導体装置10は、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップ20の集積密度を高めることができるので、電子機器の高機能化および小型化に対応することができる。   Since the semiconductor device 10 manufactured in this way can increase the integration density of the semiconductor chips 20 that can be mounted in one package, it can cope with higher functionality and downsizing of electronic devices. .

なお、本発明の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置10は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プリンタ等に広く用いることができる。   The semiconductor device 10 manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the present invention includes, for example, a mobile phone, a digital camera, a video camera, a car navigation system, a personal computer, a game machine, a liquid crystal television, a liquid crystal display, an organic electroluminescence display, It can be widely used in printers and the like.

以上、本発明の半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。   Although the semiconductor wafer bonding method and the semiconductor device manufacturing method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these.

例えば、本発明の半導体ウエハーの接合方法では、1つの第1の半導体ウエハー210と、1つの第2の半導体ウエハー220を接合する場合ついて説明したが、このような場合に限定されず、例えば、1つの第1の半導体ウエハー210上に、2つ以上の第2の半導体ウエハー220を積層した後、一括してこれらの半導体ウエハー210、220を接合するようにしてもよい。さらには、本実施形態のように、1つの第1の半導体ウエハー210と、1つの第2の半導体ウエハー220を接合した後、得られた半導体ウエハー接合体240上に、さらに第2の半導体ウエハー220を接合するようにしてもよい。   For example, in the semiconductor wafer bonding method of the present invention, the case where one first semiconductor wafer 210 and one second semiconductor wafer 220 are bonded has been described. However, the present invention is not limited to such a case. After two or more second semiconductor wafers 220 are stacked on one first semiconductor wafer 210, these semiconductor wafers 210 and 220 may be bonded together. Further, as in the present embodiment, after bonding one first semiconductor wafer 210 and one second semiconductor wafer 220, the second semiconductor wafer is further formed on the obtained semiconductor wafer bonded body 240. 220 may be joined.

また、例えば、本発明の半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法には、任意の目的の工程が1または2以上追加されてもよい。   In addition, for example, one or two or more arbitrary processes may be added to the semiconductor wafer bonding method and the semiconductor device manufacturing method of the present invention.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1. 接合シートの作製
なお、以下に示すサンプルNo.の番号は、各サンプルNo.の接合シートを用いて形成された各実施例(半導体装置)の番号に対応する。また、サンプルNo.1’は、比較例1に対応する。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Preparation of bonding sheet Sample No. shown below The number of each sample No. This corresponds to the number of each example (semiconductor device) formed using the bonding sheet. Sample No. 1 ′ corresponds to Comparative Example 1.

[サンプルNo.1〜21、サンプルNo.1’]
下記表1に示した配合で各成分(構成材料)を、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル系有機溶剤、アセトン、メチルエチルケントンのようなケトン系有機溶剤に溶解し、得られたワニス(接合シート形成用材料)を、ポリエステルシート上に塗布し、上記溶剤が揮発する温度に適宜設定し、ワニスを乾燥させることにより、各サンプルNo.の接合シートを作製した。
また、下記表1中の各成分の配合量は、各成分の合計量に対する重量%である。
[Sample No. 1-21, sample no. 1 ']
In the composition shown in Table 1 below, each component (constituent material) is composed of an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene and xylene, an ester organic solvent such as ethyl acetate and butyl acetate, acetone and methylethylkenton. Each sample No. was obtained by dissolving in a ketone organic solvent, applying the obtained varnish (joint sheet forming material) on a polyester sheet, appropriately setting the temperature at which the solvent volatilizes, and drying the varnish. A joining sheet was prepared.
Moreover, the compounding quantity of each component in following Table 1 is the weight% with respect to the total amount of each component.

2. 半導体装置の作製
以下の各実施例および各比較例において、半導体装置を20個ずつ製造した。
2. Fabrication of Semiconductor Device Twenty semiconductor devices were manufactured in each of the following examples and comparative examples.

[実施例1]
−1A− まず、図5に示すような貫通金属電極311(銅)を有する20mm×20mmの回路310が50個設けられたSiウエハー(8インチ試験用ウエハー、厚さ:60μm)を用意した。
[Example 1]
-1A- First, an Si wafer (8-inch test wafer, thickness: 60 μm) provided with 50 20 mm × 20 mm circuits 310 having through metal electrodes 311 (copper) as shown in FIG. 5 was prepared.

なお、図5(a)は、Siウエハーが備える1つの回路310を示した平面図であり、図5(b)は、図5(a)に示すA−A線部分断面図である。   5A is a plan view showing one circuit 310 included in the Si wafer, and FIG. 5B is a partial cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 5A.

なお、図5(a)に示すように、この回路310には、領域A〜領域Dにおいて、それぞれ、Siウエハーを貫通するように28×28個の貫通金属電極311を設けた。そして、接続導通性および絶縁性を評価する目的で、領域Aには、配線を介してこの領域に存在する貫通金属電極311のうちの何れかに接続する第1の端子〜第3の端子および第22の端子〜第24の端子を、領域Bには、配線を介してこの領域に存在する貫通金属電極311のうちの何れかに接続する第4の端子4〜第9の端子を、領域Cには、配線を介してこの領域に存在する貫通金属電極311のうちの何れかに接続する第10の端子〜第15の端子を、領域Dには、配線を介してこの領域に存在する貫通金属電極311のうちの何れかに接続する第16の端子16〜第21の端子を、それぞれ設けた。
なお、隣接する貫通金属電極311同士の間隔(ピッチ)は、150μmとした。
As shown in FIG. 5A, this circuit 310 is provided with 28 × 28 through metal electrodes 311 so as to penetrate through the Si wafer in the regions A to D, respectively. For the purpose of evaluating the connection continuity and insulation, the region A includes a first terminal to a third terminal connected to any of the through metal electrodes 311 existing in this region via wiring, and In the region B, the 22nd terminal to the 24th terminal are connected to any of the through metal electrodes 311 existing in this region through the wiring, and the 4th terminal 4 to the 9th terminal are connected to the region B. In C, the tenth to fifteenth terminals connected to any of the through metal electrodes 311 existing in this region through the wiring are present, and in region D, in this region through the wiring. Sixteenth terminals 16 to 21 connected to any of the through metal electrodes 311 were provided.
The interval (pitch) between adjacent through metal electrodes 311 was 150 μm.

また、図5(b)に示すように、Siウエハーの裏面314には、隣接する貫通金属電極311のうちの何れかに連結する導電体312を設けた。   Further, as shown in FIG. 5B, a conductor 312 connected to any of the adjacent through metal electrodes 311 is provided on the back surface 314 of the Si wafer.

−2A− 次に、このSiウエハーの機能面315側に、真空フィルムラミネータを(「MVLP−500/600−2A」、名機製作所製)を用いて、サンプルNo.1の接合シートを貼り付けた。   -2A- Next, using a vacuum film laminator ("MVLP-500 / 600-2A", manufactured by Meiki Seisakusho) on the functional surface 315 side of this Si wafer, 1 joining sheet was affixed.

なお、真空フィルムラミネータにより接合シートを貼り付ける際の処理条件は、100℃、0.8MPa、30秒とした。   In addition, the process conditions at the time of sticking a joining sheet | seat with a vacuum film laminator were 100 degreeC, 0.8 Mpa, and 30 second.

また、Siウエハーに貼り付けられたサンプルNo.1の接合シートの厚さは、40μmであった。   In addition, sample No. affixed to the Si wafer. The thickness of 1 bonding sheet was 40 μm.

−3A− 次に、前記工程−2A−で得られた、接合シートを備えるSiウエハーを2枚用い、これらを位置決めした後、圧着装置(「280ASB−M001」、筑波メカニクス社製)で、積層することにより、Siウエハー積層体を得た。
なお、積層する際の処理条件は、160℃、2.0MPaとした。
-3A- Next, using two Si wafers provided with the bonding sheet obtained in the step-2A-, positioning them, and then laminating with a crimping device ("280ASB-M001", manufactured by Tsukuba Mechanics Co., Ltd.) As a result, a Si wafer laminate was obtained.
The processing conditions for stacking were 160 ° C. and 2.0 MPa.

−4A− 次に、前記工程−3A−で得られたSiウエハー積層体を、前記工程−3A−の状態を10分間保持した。これにより、図6(a)に示すように、溶融した半田粉が凝集した凝集物の固化物313を介して、2つの回路310が電気的に接続された回路接合体320を備えるSiウエハー接合体を得た。   -4A- Next, the Si wafer laminate obtained in the step-3A- was held in the state of the step-3A- for 10 minutes. As a result, as shown in FIG. 6A, Si wafer bonding including a circuit bonded body 320 in which two circuits 310 are electrically connected via a solidified product 313 of aggregated agglomerated molten solder powder. Got the body.

ここで、図6(a)に示すように、回路接合体320おいて、貫通金属電極311は、隣接する貫通金属電極311のうちのいずれかと導電体312により接続されていることから、互いに対向する貫通金属電極311同士を、固化物313を介して接続することにより、貫通金属電極311と、導電体312と、固化物313とにより構成される1つの配線316が形成されることとなる。   Here, as shown in FIG. 6A, in the circuit assembly 320, the through metal electrode 311 is connected to any one of the adjacent through metal electrodes 311 by the conductor 312, so that they face each other. By connecting the through metal electrodes 311 to each other through the solidified product 313, one wiring 316 constituted by the through metal electrode 311, the conductor 312 and the solidified product 313 is formed.

そこで、本実施例では、図6(b)に示すように、領域Aにおいては、28×28個の貫通金属電極311を含む配線316により、第1の端子と第24の端子とが電気的に接続するように回路を形成した。また、領域Bにおいては、28×28個の貫通金属電極311を含む配線316により、第4の端子と第5の端子とが電気的に接続するように回路を形成した。領域Cにおいては、28×28個の貫通金属電極311を含む配線316により、第12の端子と第13の端子とが電気的に接続するように回路を形成した。さらに、領域Dにおいては、28×14個の貫通金属電極311を含む配線316により第17の端子と第19の端子とを、また、28×14個の貫通金属電極311を含む配線316により第18の端子と第20の端子とが、それぞれ、電気的に接続するように回路を形成した。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6B, in the region A, the first terminal and the 24th terminal are electrically connected by the wiring 316 including 28 × 28 through metal electrodes 311. A circuit was formed to connect to In the region B, a circuit was formed so that the fourth terminal and the fifth terminal were electrically connected by the wiring 316 including 28 × 28 through metal electrodes 311. In the region C, a circuit was formed so that the twelfth terminal and the thirteenth terminal were electrically connected by the wiring 316 including the 28 × 28 through metal electrodes 311. Further, in the region D, the 17th terminal and the 19th terminal are connected by the wiring 316 including 28 × 14 through metal electrodes 311, and the 17th terminal is connected by the wiring 316 including 28 × 14 through metal electrodes 311. A circuit was formed so that the 18th terminal and the 20th terminal were electrically connected to each other.

−5A− 次に、得られた回路接合体320を備えるSiウエハー接合体を、図6(c)に示すように、回路接合体320が各領域A〜Dで分かれるように10mm角で切断して、個片化した導通テスト用の評価用チップ330を得た。   -5A- Next, the Si wafer joined body including the obtained circuit joined body 320 is cut at 10 mm square so that the circuit joined body 320 is divided into the regions A to D as shown in FIG. Thus, an evaluation chip 330 for continuity test was obtained.

−6A− 次に、評価用チップ330がそれぞれ備える端子の位置に、フリップチップボンダーを用いて、鉛フリー半田(組成:Sn−3.5Ag、融点:221℃、熱膨張率:22ppm/℃)を位置決めして、評価用チップ330と仮接合した。その後、プリント配線基板上に評価用チップ330を載置した状態で、リフロー処理(リフロー条件:最高温度260℃、最低温度183℃の処理時間60秒のIRリフロー炉を通過)を施すことにより、半田バンプを介して、評価用チップ330が備える端子とプリント配線基板とを接合させて、実施例1の評価用パッケージ(半導体装置)を製造した。   -6A- Next, a lead-free solder (composition: Sn-3.5Ag, melting point: 221 ° C., coefficient of thermal expansion: 22 ppm / ° C.) is used by using a flip chip bonder at the position of each terminal provided in the evaluation chip 330 Were positioned and temporarily joined to the evaluation chip 330. Then, with the evaluation chip 330 placed on the printed wiring board, by performing a reflow process (reflow conditions: passing through an IR reflow furnace with a maximum temperature of 260 ° C. and a minimum temperature of 183 ° C. for a processing time of 60 seconds) An evaluation package (semiconductor device) of Example 1 was manufactured by joining the terminals included in the evaluation chip 330 and the printed wiring board via the solder bumps.

なお、評価用チップ330が備える端子とプリント配線基板とを接合する際には、評価用チップ330が備える、互いに対向する端子同士をも電気的に接続するようにした。   Note that when the terminals included in the evaluation chip 330 and the printed wiring board are bonded, the terminals facing each other included in the evaluation chip 330 are also electrically connected.

また、本実施例では、本工程−7A−において、各領域A〜D由来の評価用チップ330を5個ずつ用いて、それぞれの評価用チップ330を備える半導体装置した。すなわち、半導体装置を20個製造した。   Further, in this example, in this step -7A-, five evaluation chips 330 derived from each of the regions A to D were used, and a semiconductor device provided with each evaluation chip 330 was used. That is, 20 semiconductor devices were manufactured.

[実施例2〜21]
前記工程−2A−において、サンプルNo.1の接合シートに代えて、それぞれ、サンプルNo.2〜14の接合シートを用いた以外は、前記実施例1と同様にして、実施例2〜14の半導体装置を製造した。
[Examples 2 to 21]
In step-2A-, sample No. In place of the joining sheet of No. 1 Semiconductor devices of Examples 2 to 14 were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 2 to 14 bonding sheets were used.

[比較例1]
前記工程−2A−において、サンプルNo.1の接合シートに代えて、サンプルNo.1’の接合シートを用いた以外は、前記実施例1と同様にして、比較例1の半導体装置を製造した。
[Comparative Example 1]
In step-2A-, sample No. Sample No. 1 A semiconductor device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the 1 ′ bonding sheet was used.

[比較例2、3]
前記工程−2A−において、サンプルNo.1の接合シートに代えて、比較例2としては異方性導電フィルム(「AC−200」、日立化成工業株式会社製)、比較例3としては異方性導電フィルム(「FP2511K」、ソニーケミカル社製)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、比較例2および3の半導体装置を製造した。
[Comparative Examples 2 and 3]
In step-2A-, sample No. In place of the bonding sheet 1, an anisotropic conductive film (“AC-200”, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is used as Comparative Example 2, and an anisotropic conductive film (“FP2511K”, Sony Chemical) is used as Comparative Example 3. The semiconductor devices of Comparative Examples 2 and 3 were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned product was used.

2. 評価
得られた各実施例および各比較例の半導体装置をそれぞれ20個ずつ、−55℃の条件下に30分、125℃の条件下に30分ずつ交互に晒す事を1サイクルとする、温度サイクル試験を100サイクル行った。
2. Evaluation Each of the obtained semiconductor devices of each example and each comparative example is 20 cycles, 30 minutes under the condition of −55 ° C., 30 minutes under the condition of 125 ° C., and 30 minutes each. The cycle test was conducted 100 cycles.

そして、この温度サイクル試験を経た各実施例および各比較例の半導体装置について、半導体装置が備える評価用チップ330の導通を、導通テスターを用いて、評価用チップ330が有する端子間に5Vの電圧を印加することにより確認した。   And about the semiconductor device of each Example which passed this temperature cycle test, and each comparative example, it is a voltage of 5V between the terminals which the evaluation chip | tip 330 has for the conduction | electrical_connection of the evaluation chip | tip 330 with which a semiconductor device is provided. It confirmed by applying.

なお、回路接合体320の領域Aに由来する評価用チップ330を備える半導体装置については、第1の端子と第24の端子との間の導通を確認した。また、回路接合体320の領域Bに由来する評価用チップ330を備える半導体装置については、第4の端子と第5の端子との間の導通を確認した。回路接合体320の領域Cに由来する評価用チップ330を備える半導体装置については、第12の端子と第13の端子との間の導通を確認した。さらに、回路接合体320の領域Dに由来する評価用チップ330を備える半導体装置については、第17の端子と第19の端子との間の導通と、第16の端子と第20の端子との間の導通とを確認した。   In addition, about the semiconductor device provided with the chip | tip 330 for evaluation originating in the area | region A of the circuit assembly 320, the conduction | electrical_connection between a 1st terminal and a 24th terminal was confirmed. Moreover, about the semiconductor device provided with the chip | tip 330 for evaluation originating in the area | region B of the circuit joined body 320, the conduction | electrical_connection between a 4th terminal and a 5th terminal was confirmed. About the semiconductor device provided with the chip | tip 330 for evaluation originating in the area | region C of the circuit joined body 320, conduction | electrical_connection between a 12th terminal and a 13th terminal was confirmed. Furthermore, for the semiconductor device including the evaluation chip 330 derived from the region D of the circuit joined body 320, conduction between the 17th terminal and the 19th terminal, and between the 16th terminal and the 20th terminal The continuity between them was confirmed.

そして、各実施例および各比較例において、20個の半導体装置全て導通が得られた場合には合格品(○)と判定し、1つでも導通が認められなかった場合には不合格品(×)と判定した。   And in each Example and each comparative example, when all 20 semiconductor devices are conductive, it is determined as a pass product (O), and when even one continuity is not recognized, a reject product ( X).

なお、本実施例において、導通が認められるとは、各端子間の抵抗値が80[Ω]未満のときを言い、導通が認められないとは、各端子間の抵抗値が80[Ω]以上の時を言う。   In the present embodiment, conduction is recognized when the resistance value between the terminals is less than 80 [Ω], and conduction is not recognized when the resistance value between the terminals is 80 [Ω]. Say these times.

さらに、温度サイクル試験を経た各実施例および各比較例の半導体装置のうち、回路接合体320の領域Dに由来する評価用チップ330を備える半導体装置については、隣接する配線同士の絶縁性を、導電テスターを用いて確認した。すなわち、第17の端子および第19の端子に接続する配線316と、第16の端子および第20の端子に接続する配線316との間の絶縁性を確認した。   Furthermore, among the semiconductor devices of the respective examples and comparative examples that have undergone the temperature cycle test, for the semiconductor device including the evaluation chip 330 derived from the region D of the circuit joined body 320, the insulation between adjacent wirings is This was confirmed using a conductivity tester. That is, the insulation between the wiring 316 connected to the 17th terminal and the 19th terminal and the wiring 316 connected to the 16th terminal and the 20th terminal was confirmed.

より具体的には、第16の端子と第17の端子との間に5Vの電圧を印加することにより、これらの端子間の絶縁性を確認した。さらに、第19の端子と第20の端子との間についても同様にして、これらの端子間の絶縁性とを確認した。   More specifically, the insulation between these terminals was confirmed by applying a voltage of 5 V between the 16th terminal and the 17th terminal. Furthermore, the insulation between these terminals was confirmed in the same manner between the 19th terminal and the 20th terminal.

そして、各実施例および各比較例において、5個の半導体装置全て絶縁性が認められた場合には合格品(○)と判定し、1つでも絶縁性が認められなかった場合には不合格品(×)と判定した。   And in each Example and each comparative example, when all the five semiconductor devices are insulative, the product is judged as acceptable (O), and when even one of the insulative properties is not recognized, it is rejected. It was determined as an article (×).

なお、本実施例において、絶縁性が認められるとは、各端子間の抵抗値が1.0×10[Ω]以上のときを言い、絶縁性が認められないとは、各端子間の抵抗値が1.0×10[Ω]未満の時を言う。
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表1および表2に示す。
In the present embodiment, the fact that insulation is recognized means that the resistance value between the terminals is 1.0 × 10 9 [Ω] or more. The time when the resistance value is less than 1.0 × 10 9 [Ω].
These evaluation results are shown in the following Table 1 and Table 2, respectively.

Figure 2008300443
Figure 2008300443

Figure 2008300443
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Figure 2008300443
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表1および表2に示すように、各実施例の半導体装置では、いずれも良好な導通が認められた。これに対して、各比較例では、100%の評価パッケージサンプル(半導体装置)において導通が認められなかった。   As shown in Tables 1 and 2, good conduction was observed in the semiconductor devices of the respective examples. On the other hand, in each comparative example, conduction was not recognized in the 100% evaluation package sample (semiconductor device).

さらに、各実施例の半導体装置では、いずれも、隣接する配線同士間において良好に絶縁性が確保されていた。これに対して、各比較例では、いずれも、40〜100%の評価パッケージサンプル(半導体装置)において、隣接する配線同士間の絶縁性が確保されていなかった。   Further, in each of the semiconductor devices of each example, good insulation was ensured between adjacent wirings. On the other hand, in each comparative example, the insulation between adjacent wirings was not ensured in the evaluation package sample (semiconductor device) of 40 to 100%.

これにより、半導体装置が備える半導体装置において、貫通金属電極(接続部)同士間の電気的な接続を安定的に行い得ることが明らかとなった。   As a result, it has been clarified that in the semiconductor device included in the semiconductor device, electrical connection between the through metal electrodes (connection portions) can be stably performed.

本発明の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 半導体装置の製造方法を説明するための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体ウエハー同士を接合する第1の接合方法を説明するための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the 1st joining method which joins semiconductor wafers. 半導体ウエハー同士を接合する第2の接合方法を説明するための縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the 2nd joining method which joins semiconductor wafers. 試験用ウエハーが備える回路の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the circuit with which the wafer for a test is provided. 回路を接合した回路接合体の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the circuit conjugate | zygote which joined the circuit. 回路を接合した回路接合体の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the circuit conjugate | zygote which joined the circuit. 回路を接合した回路接合体の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the circuit conjugate | zygote which joined the circuit. 従来の半導体ウエハーを接合する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to join the conventional semiconductor wafer.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体装置
20 半導体チップ
210 第1の半導体ウエハー
220 第2の半導体ウエハー
211、221 機能面
212、222 接続部
213、223 裏面
225 接続部
226 絶縁部
230 半導体ウエハー積層体
240 半導体ウエハー接合体
30 インターポーザー
40 配線パターン
60、60’ 接合層
61 液状材料
65 接合シート
70 バンプ
80 封止層
82 接続部
310 回路
311 貫通金属電極
312 導電体
313 固化物
314 裏面
315 機能面
316 配線
320 回路接合体
330 評価用チップ
100 半導体装置
510、520 半導体ウエハー
511、521 接続部
530 接合体
540、550 半導体チップ
560 半導体チップ接合体
620 バンプ
630 インターポーザー
640 配線パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 20 Semiconductor chip 210 1st semiconductor wafer 220 2nd semiconductor wafer 211,221 Functional surface 212,222 Connection part 213,223 Back surface 225 Connection part 226 Insulation part 230 Semiconductor wafer laminated body 240 Semiconductor wafer bonded body 30 Inter Poser 40 Wiring pattern 60, 60 'Bonding layer 61 Liquid material 65 Bonding sheet 70 Bump 80 Sealing layer 82 Connection portion 310 Circuit 311 Through metal electrode 312 Conductor 313 Solidified material 314 Back surface 315 Functional surface 316 Wiring 320 Circuit assembly 330 Evaluation Chip 100 Semiconductor device 510, 520 Semiconductor wafer 511, 521 Connection portion 530 Bonded body 540, 550 Semiconductor chip 560 Semiconductor chip bonded body 620 Bump 630 Interposer 640 Wiring pattern Down

Claims (10)

第1の半導体ウエハーと第2の半導体ウエハーとを積層して電気的に接続する半導体ウエハーの接合方法であって、
その厚さ方向に貫通して設けられた複数の接続部を有する前記第1の半導体ウエハーおよび前記第2の半導体ウエハーをそれぞれ用意する第1の工程と、
前記第1の半導体ウエハーと、前記第2の半導体ウエハーとの間に、フラックス活性を有する硬化剤と、熱硬化性樹脂と、半田粉とを構成材料として含む接合層を介在させるとともに、前記第1の半導体ウエハーの機能面側における接続部の端部と、前記第2の半導体ウエハーの裏面側における接続部の端部とが対応するように位置決めして、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとが積層された半導体ウエハー積層体を得る第2の工程と、
前記半導体ウエハー積層体を、加熱しつつ、その厚さ方向に加圧することにより、前記半田粉を溶融し、前記第1の半導体ウエハーの接続部と前記第2の半導体ウエハーの接続部との間に凝集した後、固化するとともに、前記熱硬化性樹脂を硬化して、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとが固着することにより、前記半田粉が溶融した凝集物の固化物で、前記第1の半導体ウエハーの接続部と前記第2の半導体ウエハーの接続部とが電気的に接続された半導体ウエハー接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする半導体ウエハーの接合方法。
A semiconductor wafer bonding method for stacking and electrically connecting a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer,
A first step of preparing each of the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer having a plurality of connecting portions provided penetrating in the thickness direction;
Between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer, a bonding layer including a curing agent having flux activity, a thermosetting resin, and solder powder as a constituent material is interposed, and the first semiconductor wafer is interposed between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer. The first semiconductor wafer and the first semiconductor wafer are positioned so that the end of the connecting portion on the functional surface side of the first semiconductor wafer and the end of the connecting portion on the back surface side of the second semiconductor wafer correspond to each other. A second step of obtaining a semiconductor wafer laminate in which two semiconductor wafers are laminated;
The semiconductor wafer laminated body is heated and pressed in the thickness direction to melt the solder powder, and between the connection portion of the first semiconductor wafer and the connection portion of the second semiconductor wafer. Then, the thermosetting resin is cured and the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer are fixed to each other, whereby the solidified product of the aggregate in which the solder powder is melted And a third step of obtaining a semiconductor wafer bonded body in which the connecting portion of the first semiconductor wafer and the connecting portion of the second semiconductor wafer are electrically connected to each other. Joining method.
前記第2の工程において、前記接合層は、前記構成材料を含有するフィルム状の接合シートを、前記第1の半導体ウエハーと前記第2の半導体ウエハーとの間に介在させることにより形成される請求項1に記載の半導体ウエハーの接合方法。   In the second step, the bonding layer is formed by interposing a film-shaped bonding sheet containing the constituent material between the first semiconductor wafer and the second semiconductor wafer. Item 2. A method for bonding semiconductor wafers according to Item 1. 前記第2の工程において、前記接合層は、前記構成材料を含有する液状材料を、前記第1の半導体ウエハーの機能面および/または前記第2の半導体ウエハーの裏面に塗布することにより形成される請求項1に記載の半導体ウエハーの接合方法。   In the second step, the bonding layer is formed by applying a liquid material containing the constituent material to the functional surface of the first semiconductor wafer and / or the back surface of the second semiconductor wafer. The semiconductor wafer bonding method according to claim 1. 前記第3の工程において、前記半導体ウエハー積層体が加熱圧着される際に、前記半田粉の溶融に遅れて、前記熱硬化性樹脂の硬化が完了する請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The said 3rd process WHEREIN: When the said semiconductor wafer laminated body is thermocompression-bonded, it is overdue to melting | fusing of the said solder powder, and hardening of the said thermosetting resin is completed in any one of Claim 1 thru | or 3 Semiconductor wafer bonding method. 前記半導体ウエハー接合体における、前記接合層の厚さは、3〜300μmである請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The semiconductor wafer bonding method according to claim 1, wherein a thickness of the bonding layer in the semiconductor wafer bonded body is 3 to 300 μm. 前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基および/またはフェノール性水酸基を備える請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The semiconductor wafer bonding method according to claim 1, wherein the curing agent having flux activity comprises a carboxyl group and / or a phenolic hydroxyl group. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The semiconductor wafer bonding method according to claim 1, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin. 前記半田粉は、当該半田粉以外の前記構成材料の合計100重量部に対して、20〜250重量部含まれる請求項1ないし7のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The semiconductor wafer bonding method according to claim 1, wherein the solder powder is contained in an amount of 20 to 250 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the constituent materials other than the solder powder. 前記接合層は、その厚さが100μmであるとき、138℃における溶融粘度が0.01〜10000Pa・sである請求項1ないし8のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法。   The semiconductor wafer bonding method according to claim 1, wherein the bonding layer has a melt viscosity of 0.01 to 10,000 Pa · s at 138 ° C. when the thickness is 100 μm. 請求項1ないし9のいずれかに記載の半導体ウエハーの接合方法により接合された前記半導体ウエハー接合体を前記個別回路毎に切断して、複数の半導体素子に個片化する工程と、
前記個片化した半導体素子を基板に搭載する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Cutting the semiconductor wafer bonded body bonded by the semiconductor wafer bonding method according to claim 1 for each of the individual circuits to singulate into a plurality of semiconductor elements;
And a step of mounting the separated semiconductor element on a substrate.
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