JP7305770B2 - Method for manufacturing structure and method for manufacturing joined body - Google Patents

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Description

本発明は、接合対象物との接合に用いられる構造体の製造方法および、構造体を用いた接合体の製造方法に関し、特に、導電性を有する導電面に複数の突出部を形成する構造体の製造方法および、構造体を用いた接合体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a structure used for bonding to an object to be bonded and a method for manufacturing a bonded body using the structure, and more particularly to a structure having a plurality of projections formed on a conductive surface having conductivity. and a method for manufacturing a bonded body using the structure.

現在、半導体素子等の電子部品同士の電気的な接続、および電子部品と回路基板との電気的な接続に種々の方法が利用されている。
半導体素子等の電子部品は、ダウンサイジング化が顕著である。従来のワイヤーボンディングのような配線基板を直接接続する方式、フリップチップボンディング、およびサーモコンプレッションボンディング等では、電子部品の電気的な接続の安定性を十分に保証することができない。そこで、電子部品の電気的な接続には、例えば、Cu/Snバンプと接着性のアンダーフィルが用いられる。しかし、接続対象である電子部品、または回路基板によっては、CTE(熱膨張係数)の不整合により局所的な応力が誘発され、電気的な接続の信頼性が低下する。
また、半導体素子では、ダイ当たり数千万以上の接続密度が要求されており、この要求に対応するためには、バンプの大きさを直径約1~2μmまで縮小させる必要がある。しかし、現在の電気メッキによるCu/Snバンプでは、5μm以下のサイズにすることは困難である。
2. Description of the Related Art Currently, various methods are used for electrical connection between electronic components such as semiconductor elements and for electrical connection between electronic components and circuit boards.
Electronic parts such as semiconductor devices are undergoing remarkable downsizing. Conventional methods of directly connecting wiring boards such as wire bonding, flip chip bonding, thermocompression bonding, and the like cannot sufficiently guarantee the stability of electrical connections of electronic components. Therefore, for example, Cu/Sn bumps and adhesive underfill are used for electrical connection of electronic components. However, depending on the electronic component or circuit board to be connected, local stress is induced due to mismatch of CTE (coefficient of thermal expansion), and the reliability of electrical connection is lowered.
Further, in semiconductor devices, a connection density of tens of millions or more per die is required, and in order to meet this requirement, it is necessary to reduce the size of the bumps to a diameter of about 1 to 2 μm. However, it is difficult to reduce the size of current Cu/Sn bumps by electroplating to 5 μm or less.

そこで、上述の電気的な接続の信頼性、および要求される接続密度に対して、接続対象である、半導体素子を構成するウエハ、または半導体素子等の接合面を、CMP(化学的機械的研磨)により鏡面化して接合する、いわゆるハイブリッドボンディングと呼ばれる接合方法が開発されている(例えば、非特許文献1参照)。 Therefore, with respect to the reliability of the electrical connection described above and the required connection density, the bonding surface of the wafer constituting the semiconductor element or the semiconductor element to be connected is subjected to CMP (chemical mechanical polishing). ), a bonding method called so-called hybrid bonding has been developed (see, for example, Non-Patent Document 1).

R. Taibi, et al., “Full characterization of Cu/Cu direct bonding for 3D integration”, Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2010 Proceedings 60th, 2010, p.219-225R. Taibi, et al., “Full characterization of Cu/Cu direct bonding for 3D integration”, Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2010 Proceedings 60th, 2010, p.219-225

非特許文献1に記載のハイブリッドボンディングと呼ばれる接合方法では、ウエハ、または半導体素子等の接合面をCMP(化学的機械的研磨)により鏡面化する必要がある。CMPにより鏡面化する場合、電気的な接続を行うCuまたは絶縁体のSiが露出しているが、接合面にディッシング等の凹凸が形成されないよう、接合面の平坦性を精密に制御する必要がある。これにより、接合工程が煩雑になるという課題があった。
さらには、ハイブリッドボンディングでは、接合部での電気的な接続を確保するために、接合時に接合面間に粒子等が入り込む等の汚染を抑制するために接合時の環境を厳密に制御する必要があり、接合工程が煩雑になるという課題があった。なお、接合時の環境の制御を怠ると、接合面が汚染され、接合後、電気的な接続が確保できない部分が増え、歩留まりが急激に低下し、仕様を満たす接合が困難になるため、ハイブリッドボンディングでは、接合工程を簡素化することは困難である。
In the bonding method called hybrid bonding described in Non-Patent Document 1, it is necessary to mirror-finish the bonding surfaces of wafers, semiconductor elements, or the like by CMP (Chemical Mechanical Polishing). When mirror-finished by CMP, the Cu for electrical connection or the insulating Si is exposed, but it is necessary to precisely control the flatness of the bonding surface so that unevenness such as dishing is not formed on the bonding surface. be. As a result, there is a problem that the joining process becomes complicated.
Furthermore, in hybrid bonding, in order to ensure electrical connection at the joint, it is necessary to strictly control the environment during bonding in order to suppress contamination such as particles entering between the bonding surfaces during bonding. Therefore, there is a problem that the joining process becomes complicated. In addition, if the environmental control during bonding is neglected, the bonding surface will become contaminated, increasing the number of areas where electrical connection cannot be secured after bonding, resulting in a rapid drop in yield and making it difficult to achieve bonding that satisfies the specifications. In bonding, it is difficult to simplify the bonding process.

本発明の目的は、前述の従来技術に基づく課題を鑑みてなされたものであり、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる構造体の製造方法および、接合体を用いた接合体の製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems based on the prior art, and a method for manufacturing a structure capable of easily achieving highly reliable bonding with an object to be bonded, and a bonded body using the bonded body. To provide a manufacturing method of

上述の目的を達成するために、本発明は、導電性を有する導電面を有する導電性基材と、複数の凹部、または複数の貫通孔で構成された被充填部を有する型部材とを用意する準備工程と、型部材の被充填部を、導電面に少なくとも接触させる適用工程と、型部材を取り除く除去工程とを有し、準備工程と除去工程との間に、被充填部に導電性物質を充填する第1の充填工程、または被充填部に導電性基材を溶解する処理液を充填する第2の充填工程を有し、除去工程により型部材が取り除かれて、導電面に、導通性を有する複数の突出部が形成される、構造体の製造方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive substrate having a conductive surface having conductivity, and a mold member having a portion to be filled composed of a plurality of recesses or a plurality of through holes. an applying step of bringing the portion to be filled of the mold member into contact with at least a conductive surface; and a removing step of removing the mold member, wherein between the preparing step and the removing step, the portion to be filled is electrically conductive. It has a first filling step of filling a substance, or a second filling step of filling a portion to be filled with a treatment liquid that dissolves the conductive base material, and the mold member is removed by the removing step, leaving the conductive surface with: Provided is a method of manufacturing a structure in which a plurality of electrically conductive protrusions are formed.

第1の充填工程において充填する導電性物質は、導電性基材の導電面に含まれる導電性物質と同じであることが好ましい。
第1の充填工程導または第2の充填工程は、準備工程と適用工程との間に実施されることが好ましい。
第1の充填工程導または第2の充填工程は、適用工程と除去工程との間に実施されることが好ましい。
第1の充填工程は、型部材の複数の凹部に導電性物質を充填する工程であり、適用工程は、型部材の複数の凹部に導電性物質が充填された状態で、導電面に、型部材の凹部を接触させる工程であることが好ましい。
適用工程は、型部材の複数の貫通孔を導電面に接触させる工程であり、第1の充填工程は、型部材の複数の貫通孔を導電面に接触させた状態で、型部材の複数の貫通孔に導電性物質を充填する工程であることが好ましい。
型部材は、複数のマイクロポアを有する、バルブ金属の陽極酸化膜で構成されていることが好ましい。
バルブ金属は、アルミニウムであることが好ましい。
除去工程は、型部材をエッチングにより除去することが好ましい。
The conductive substance filled in the first filling step is preferably the same as the conductive substance contained in the conductive surface of the conductive substrate.
The first filling step or the second filling step is preferably performed between the preparation step and the application step.
The first filling step or the second filling step is preferably performed between the application step and the removal step.
The first filling step is a step of filling the plurality of recesses of the mold member with a conductive substance, and the applying step is a state in which the plurality of recesses of the mold member are filled with the conductive substance, and the conductive surface is filled with the mold. It is preferable that the step is to bring the concave portion of the member into contact.
The applying step is a step of bringing the plurality of through-holes of the mold member into contact with the conductive surface, and the first filling step is a step of contacting the plurality of through-holes of the mold member with the conductive surface, while the plurality of through-holes of the mold member are in contact with the conductive surface. The step of filling the through holes with a conductive substance is preferable.
The mold member is preferably composed of an anodized membrane of a valve metal with a plurality of micropores.
Preferably, the valve metal is aluminum.
In the removing step, the mold member is preferably removed by etching.

また、本発明の構造体の製造方法により製造された、少なくとも1つの構造体を用意し、構造体の導電面に形成された導通性を有する複数の突出部を、接合対象物に向けて配置し、構造体と接合対象物とを接合する接合工程を有する、接合体の製造方法を提供するものである。
複数の構造体を用意し、接合工程は、複数の構造体のうち1つの構造体と、複数の構造体のうち他の構造体からなる接合対象物とを接合する工程であることが好ましい。
Alternatively, at least one structure manufactured by the structure manufacturing method of the present invention is prepared, and a plurality of conductive projections formed on the conductive surface of the structure are arranged facing the object to be bonded. Then, the present invention provides a method for manufacturing a joined body, which has a joining step of joining a structure and an object to be joined.
Preferably, a plurality of structures are prepared, and the joining step is a step of joining one structure out of the plurality of structures and a joining object comprising another structure out of the plurality of structures.

本発明の構造体の製造方法によれば、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる構造体を得ることができる。
また、本発明の接合体の製造方法によれば、構造体を用い、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる接合体を得ることができる。
According to the structure manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a structure capable of easily achieving highly reliable bonding with an object to be bonded.
Further, according to the method for manufacturing a joined body of the present invention, it is possible to obtain a joined body that can easily achieve highly reliable joining with an object to be joined using a structure.

本発明の実施形態の構造体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第2の例の一工程を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one step of a second example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第2の例の一工程を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one step of a second example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第2の例の一工程を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one step of a second example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第3の例の一工程を示す模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view showing one step of the third example of the method for manufacturing the structure of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の構造体の製造方法の第3の例の一工程を示す模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view showing one step of the third example of the method for manufacturing the structure of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の接合体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a joined body according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の接合体の製造方法の第1の例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of a first example of a method for manufacturing a joined body according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の接合体の製造方法の第2の例の一工程を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one step of the second example of the method for manufacturing a joined body according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の構造体の構成の一例を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の接合体の製造方法の一例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of an example of a method for manufacturing a joined body according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の接合体の製造方法の一例の一工程を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing one step of an example of a method for manufacturing a joined body according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第1の例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a first example of a laminated device using a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第2の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a second example of a laminated device using the structure of the embodiment of the invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第3の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a third example of a laminated device using the structure of the embodiment of the invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第4の例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a fourth example of a laminated device using the structure of the embodiment of the invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例の一工程を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a step of a first example of a method for manufacturing a laminated device using a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例の一工程を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a step of a first example of a method for manufacturing a laminated device using a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例の一工程を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a step of a first example of a method for manufacturing a laminated device using a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第2の例の一工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one process of the 2nd example of the manufacturing method of the laminated device using the structure of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例の一工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one process of the 3rd example of the manufacturing method of the laminated device using the structure of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例の一工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one process of the 3rd example of the manufacturing method of the laminated device using the structure of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第1の例を示すグラフである。4 is a graph showing a first example of this bonding condition for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第2の例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a second example of this bonding condition for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第3の例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a third example of the actual bonding conditions for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第4の例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a fourth example of this bonding condition for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第5の例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a fifth example of the actual bonding conditions for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第6の例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a sixth example of the actual bonding conditions for a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第7の例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a seventh example of the actual bonding conditions for a laminated device using the structure of the embodiment of the invention; FIG. 半導体パッケージの第1の例を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a first example of a semiconductor package; FIG. 同軸構造を説明するための模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a coaxial structure; 同軸構造を説明するための模式的平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view for explaining a coaxial structure; 半導体パッケージの第2の例を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second example of a semiconductor package; 本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第1の例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a first example of an electronic device using a structure according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第2の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a second example of an electronic device using the structure of the embodiment of the invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第3の例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a third example of an electronic device using the structure of the embodiment of the invention; 本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第4の例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a fourth example of an electronic device using the structure of the embodiment of the invention;

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の構造体の製造方法および接合体の製造方法を詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下において数値範囲を示す「~」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α~数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。また、温湿度または気圧に代表される環境についても、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
Hereinafter, a method for manufacturing a structure and a method for manufacturing a joined body according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
It should be noted that the drawings described below are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the drawings shown below.
In the following, "~" indicating a numerical range includes the numerical values described on both sides. For example, when ε is a numerical value α to a numerical value β, the range of ε is a range including the numerical values α and β, and represented by mathematical symbols α≦ε≦β.
Angles such as "perpendicular" include the margin of error generally accepted in the relevant technical field unless otherwise specified. In addition, unless otherwise specified, the environment represented by temperature, humidity, or atmospheric pressure also includes an error range that is generally allowed in the relevant technical field.

ここで、構造体とは、電極または素子領域を有するものである。電極を有するものとしては、例えば、単体で特定の機能を発揮する半導体素子等が例示されるが、複数のものが集まって特定の機能を発揮するものも含まれる。さらには、配線部材等の電気信号を伝達するだけのものも含まれ、プリント配線板等も、電極を有するものに含まれる。
素子領域とは、電子素子として機能するための各種の素子構成回路等が形成された領域である。素子領域には、例えば、フラッシュメモリ等のようなメモリ回路、マイクロプロセッサおよびFPGA(field-programmable gate array)等のような論理回路が形成された領域、無線タグ等の通信モジュールならびに配線が形成された領域である。素子領域には、これ以外にMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)が形成されてもよい。MEMSとしては、例えば、センサー、アクチュエーターおよびアンテナ等が挙げられる。センサーには、例えば、加速度、音、および光等の各種のセンサーが含まれる。
上述のように、素子領域は素子構成回路等が形成されており、半導体チップを外部と電気的に接続するために電極(図示せず)が設けられている。素子領域は電極が形成された電極領域を有する。なお、素子領域の電極とは、例えば、Cuポストである。電極領域とは、基本的には、形成された全ての電極を含む領域のことである。しかしながら、電極が離散して設けられていれば、各電極が設けられている領域のことも電極領域という。
構造体の形態としては、半導体チップのように個片化されたものでも、半導体ウエハのような形態でもよく、配線層の形態でもよい。
また、構造体は、ヒートシンクでもよく、上述の半導体素子等に限定されるものではない。
構造体は、接合対象物と接合されるが、接合対象物は、特に限定されるものではなく、例えば、ウエハ状態の半導体素子、チップ状態の半導体素子、プリント配線板、およびヒートシンク等が接合対象物となる。
Here, a structure has an electrode or an element region. Examples of those having electrodes include, for example, a semiconductor element that performs a specific function by itself, but also includes a semiconductor element that performs a specific function by combining a plurality of elements. Furthermore, wiring members and the like that only transmit electrical signals are included, and printed wiring boards and the like are also included in those having electrodes.
The device region is a region in which various device configuration circuits and the like are formed for functioning as an electronic device. In the element region, for example, memory circuits such as flash memories, regions in which logic circuits such as microprocessors and FPGAs (field-programmable gate arrays) are formed, communication modules such as wireless tags, and wiring are formed. area. In addition to this, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) may be formed in the element region. MEMS include, for example, sensors, actuators and antennas. Sensors include, for example, various sensors such as acceleration, sound, and light.
As described above, in the element region, an element configuration circuit and the like are formed, and electrodes (not shown) are provided for electrically connecting the semiconductor chip to the outside. The element region has an electrode region in which electrodes are formed. The electrodes in the element region are, for example, Cu posts. An electrode area is basically an area that includes all electrodes formed. However, if the electrodes are discretely provided, the area where each electrode is provided is also called the electrode area.
The structure may be in the form of individual pieces such as semiconductor chips, in the form of semiconductor wafers, or in the form of wiring layers.
Also, the structure may be a heat sink, and is not limited to the above-described semiconductor element or the like.
The structure is bonded to the object to be bonded, but the object to be bonded is not particularly limited. become things.

[構造体の製造方法の第1の例]
図1~図4は、本発明の実施形態の構造体の製造方法の第1の例を工程順に示す模式的断面図である。
まず、構造体の製造方法では、導電性を有する導電面を有する導電性基材と、複数の凹部、または複数の貫通孔で構成された被充填部を有する型部材とを用意する準備工程を実施する。
図1~図4に示す構造体の製造方法の第1の例では、導電性を有する導電面を有する導電性基材として、具体的には、図1に示すように、半導体素子10に設けられた導電層12を例にして説明する。導電層12により導電性基材が構成され、導電層12の表面12aが導電面である。なお、導電層12は、半導体素子10の素子領域(図示せず)上に形成されている。
型部材14は、図2に示すように、例えば、基材15aの厚み方向に貫通する複数の貫通孔15bを有するものである。複数の貫通孔15bにより被充填部15が構成される。
型部材14は、後述する複数の突出部の形成に用いられる。型部材14の貫通孔15bの直径dと、貫通孔15bの間隔を表す、基材15aの幅wとは、形成する突出部の大きさに応じて適宜決定されるものである。
[First Example of Method for Manufacturing Structure]
1 to 4 are schematic cross-sectional views showing a first example of a method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present invention in order of steps.
First, in the method for manufacturing a structure, a preparation step of preparing a conductive base material having a conductive surface having conductivity, and a mold member having a portion to be filled composed of a plurality of recesses or a plurality of through holes. implement.
In the first example of the method for manufacturing the structure shown in FIGS. 1 to 4, the conductive substrate having a conductive surface having conductivity is provided on the semiconductor element 10 as shown in FIG. An example of the conductive layer 12 that has been formed will be described. The conductive layer 12 constitutes a conductive substrate, and the surface 12a of the conductive layer 12 is a conductive surface. Incidentally, the conductive layer 12 is formed on an element region (not shown) of the semiconductor element 10 .
As shown in FIG. 2, the mold member 14 has, for example, a plurality of through holes 15b passing through the substrate 15a in the thickness direction. The portion to be filled 15 is configured by the plurality of through holes 15b.
The mold member 14 is used to form a plurality of protrusions, which will be described later. The diameter d of the through-holes 15b of the mold member 14 and the width w of the base material 15a representing the interval between the through-holes 15b are appropriately determined according to the size of the protrusions to be formed.

例えば、半導体素子10の表面10aは、素子領域(図示せず)を有する。導電層形成工程では、半導体素子10の表面10a上のうち、素子領域上に導電層12を形成する。
導電層12は、半導体素子10の表面10aにレジスト層(図示せず)を形成し、例えば、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングにより、素子領域上のレジスト層を取り除く。次に、例えば、レジスト層上にシード層(図示せず)を形成し、めっきにより導電層12を形成する。導電層12を形成する際、平坦化処理により、レジスト層と導電層12との表面を平坦にする。なお、導電層12は、めっきにより形成したが、導電層12の形成方法は、特に限定されるものではない。しかしながら、温度が高い成膜方法では素子領域の温度が高くなり故障等につながるため、温度が低い成膜方法を用いることが好ましい。例えば、半導体素子等をクーリングプレートに載置して、絶縁支持体の温度を60℃以下に保持して電極の形成を実施することが好ましい。
For example, the surface 10a of the semiconductor device 10 has a device region (not shown). In the conductive layer forming step, the conductive layer 12 is formed on the element region of the surface 10 a of the semiconductor element 10 .
The conductive layer 12 is formed by forming a resist layer (not shown) on the surface 10a of the semiconductor element 10, and removing the resist layer on the element region by, for example, patterning using photolithography. Next, for example, a seed layer (not shown) is formed on the resist layer, and the conductive layer 12 is formed by plating. When forming the conductive layer 12, the surfaces of the resist layer and the conductive layer 12 are flattened by a planarization process. Although the conductive layer 12 is formed by plating, the method of forming the conductive layer 12 is not particularly limited. However, it is preferable to use a film formation method with a low temperature, because a film formation method with a high temperature raises the temperature of the element region and leads to a failure or the like. For example, it is preferable to place the semiconductor element or the like on a cooling plate and maintain the temperature of the insulating support at 60° C. or less to form the electrodes.

次に、図2に示すように、型部材14の被充填部15を、導電面、すなわち、導電層12の表面12aに、少なくとも接触させる適用工程を実施する。図2に示す型部材14は、上述のように複数の貫通孔15bを有しており、基材15aは導電層12の表面12aの反対側の面15cが開口している。
次に、図3に示すように、型部材14の被充填部15を導電面に接触させた状態で、型部材14の被充填部15に導電性物質16を充填する第1の充填工程を実施する。第1の充填工程では、より具体的には、型部材14の複数の貫通孔15bを導電層12の表面12aに接触させた状態で、反対側の面15cから、型部材14の複数の貫通孔15bに導電性物質16を充填する。
Next, as shown in FIG. 2, an application step is performed in which the filling portion 15 of the mold member 14 is brought into contact with at least the conductive surface, that is, the surface 12a of the conductive layer 12. Next, as shown in FIG. The mold member 14 shown in FIG. 2 has a plurality of through holes 15b as described above, and the base material 15a has an open surface 15c opposite to the surface 12a of the conductive layer 12. As shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 3, a first filling step is performed in which the filling portion 15 of the mold member 14 is filled with the conductive material 16 while the filling portion 15 of the mold member 14 is in contact with the conductive surface. implement. More specifically, in the first filling step, while the plurality of through holes 15b of the mold member 14 are in contact with the surface 12a of the conductive layer 12, the plurality of through holes 15b of the mold member 14 are filled from the opposite surface 15c. A conductive material 16 is filled in the hole 15b.

第1の充填工程における複数の貫通孔15bへの導電性物質16の充填方法は、複数の貫通孔15bに導電性物質16を充填することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、めっき法、またはスパッタ法等を用いることができる。これ以外に、例えば、インクジェット法、転写法、スプレイ法、またはスクリーン印刷法等を用いることもできる。
なお、第1の充填工程では、半導体素子10の温度を60℃以下で導電性物質を充填することが好ましい。導電性物質の充填時において温度が高い場合でも、素子領域の温度が高くなり故障等につながるため、温度を60℃以下とすることが好ましい。
The method of filling the plurality of through-holes 15b with the conductive substance 16 in the first filling step is not particularly limited as long as the plurality of through-holes 15b can be filled with the conductive substance 16. method, sputtering method, or the like can be used. Other than this, for example, an inkjet method, a transfer method, a spray method, a screen printing method, or the like can be used.
In addition, in the first filling step, it is preferable to fill the semiconductor element 10 with the conductive material at a temperature of 60° C. or less. Even when the temperature is high when the conductive substance is filled, the temperature of the element region rises, leading to failures, etc. Therefore, it is preferable to set the temperature to 60° C. or less.

導電性物質16の性質等、必要に応じて、図3に示すように、型部材14の被充填部15を導電層12の表面12aに接触した状態を保持する。また、導電性物質16が光硬化性であれば、硬化に必要な光を導電性物質16に照射する。また、導電性物質16が熱硬化性であれば、導電性物質16を加熱する。加熱する場合、素子領域の温度が上昇しないように、例えば、半導体素子10を冷却しながら、導電性物質16を加熱する。
貫通孔15b内の導電性物質16が個体化し、安定した状態になった後、型部材14を、取り除く除去工程を実施する。除去工程は、例えば、型部材14をエッチングにより除去する。除去工程により型部材14が取り除かれて、導電面に、導通性を有する複数の突出部が形成される。これにより、図4に示すように、導電層12に複数の突出部17が形成された構造体18を得ることができる。
複数の突出部17は、接合対象物との接合を担い、かつ接合対象物との導通性の機能を担うものである。導電層12と、複数の突出部17とにより導電部材19が構成される。
突出部17は貫通孔15bを型またはマスクとして形成されるものであるため、突出部17の直径Dcは、貫通孔15bの直径dで規定される。また、突出部17の高さHは、貫通孔15bへの導電性物質16の充填量または型部材14の厚みhにより決定される。突出部17の隙間17aの間隔Wcは、基材15aの幅wで決定される。このため、型部材の各部の寸法と、導電性物質の充填量とを調整することにより、突出部17の大きさを調整することができる。
Depending on the properties of the conductive substance 16 and the like, the filled portion 15 of the mold member 14 is held in contact with the surface 12a of the conductive layer 12 as shown in FIG. If the conductive substance 16 is photocurable, the conductive substance 16 is irradiated with light necessary for curing. Also, if the conductive substance 16 is thermosetting, the conductive substance 16 is heated. When heating, for example, the conductive material 16 is heated while cooling the semiconductor element 10 so that the temperature of the element region does not rise.
After the conductive material 16 in the through-holes 15b is solidified and stabilized, the mold member 14 is removed by a removal step. In the removing step, for example, the mold member 14 is removed by etching. The removal step removes the mold member 14 to form a plurality of conductive protrusions on the conductive surface. Thereby, as shown in FIG. 4, a structure 18 in which a plurality of projecting portions 17 are formed on the conductive layer 12 can be obtained.
The plurality of protruding portions 17 are responsible for joining with the object to be joined, and have a function of electrical conductivity with the object to be joined. A conductive member 19 is configured by the conductive layer 12 and the plurality of protrusions 17 .
Since the protruding portion 17 is formed using the through hole 15b as a mold or mask, the diameter Dc of the protruding portion 17 is defined by the diameter d of the through hole 15b. The height H of the projecting portion 17 is determined by the amount of the conductive material 16 filled into the through hole 15b or the thickness h of the mold member 14. As shown in FIG. The interval Wc of the gap 17a of the protruding portion 17 is determined by the width w of the base material 15a. Therefore, the size of the projecting portion 17 can be adjusted by adjusting the dimensions of each portion of the mold member and the filling amount of the conductive material.

型部材14は、例えば、陽極酸化膜で構成される。この場合、型部材14の複数の貫通孔15bは、陽極酸化膜の厚み方向に延在し、かつ貫通した、複数のマイクロポアである。陽極酸化膜において、陽極酸化処理を調整することにより、マイクロポアの数、マイクロポアの密度、およびマイクロポアの直径を制御することができる。
陽極酸化膜は、例えば、バルブ金属の陽極酸化膜で構成され、バルブ金属としては、アルミニウムが挙げられる。バルブ金属がアルミニウムであれば、陽極酸化膜は酸化アルミニウムで構成される。
The mold member 14 is made of, for example, an anodized film. In this case, the plurality of through-holes 15b of the mold member 14 are a plurality of micropores extending in the thickness direction of the anodized film and penetrating therethrough. In the anodized film, the number of micropores, the density of micropores, and the diameter of micropores can be controlled by adjusting the anodization process.
The anodized film is composed of, for example, an anodized film of a valve metal, such as aluminum. If the valve metal is aluminum, the anodized film is composed of aluminum oxide.

構造体18では、接合対象物と位置を合わせて接合することにより、接合体を得ることができる。複数の突出部17を設けることにより、接合面に凹凸があっても突出部17が、接合面の凹凸に追従するため、上述のハイブリッドボンディングでは必要であるCMPによる鏡面化が不要である。また、複数の突出部17が接合面の凹凸に追従するため、信頼性の高い接合を実現できる。さらには、接合時の環境も厳密に管理する必要がなく、大気下を始め、窒素雰囲気等の不活性雰囲気、および真空雰囲気を含む減圧雰囲気から選ぶことができる。しかも、通常のウエハ接合装置を用いることができる。このように、上述の製造方法で得られた構造体は、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる。 In the structure 18, a bonded body can be obtained by aligning and bonding with the object to be bonded. By providing a plurality of projecting portions 17, even if there is unevenness in the bonding surface, the projecting portions 17 follow the unevenness of the bonding surface. Therefore, mirror surface treatment by CMP, which is necessary in the hybrid bonding described above, is not required. Moreover, since the plurality of protruding portions 17 follow the unevenness of the bonding surface, highly reliable bonding can be realized. Furthermore, the environment during bonding does not need to be strictly controlled, and can be selected from atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and a reduced-pressure atmosphere including a vacuum atmosphere. Moreover, a normal wafer bonding apparatus can be used. In this way, the structure obtained by the above-described manufacturing method can easily achieve highly reliable bonding with the object to be bonded.

[構造体の製造方法の第2の例]
図5~図7は、本発明の実施形態の構造体の製造方法の第2の例を工程順に示す模式的断面図である。なお、図5~図7において、図1~図4に示す構造体の製造方法と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
構造体の製造方法の第2の例は、構造体の製造方法の第1の例に比して、図6に示すように複数の凹部21で構成された被充填部15を有する型部材20を用いる点と、導電性物質を充填するタイミングが異なる点とが異なり、それ以外の工程は、構造体の製造方法の第1の例と同じである。
構造体の製造方法の第2の例では、適用工程として、図5に示すように、型部材20の複数の凹部21で構成された被充填部15に導電性物質16が充填された状態で、導電層12の表面12aに、型部材20の被充填部15を接触させる工程を実施する。
[Second example of method for manufacturing structure]
5 to 7 are schematic cross-sectional views showing a second example of the method for manufacturing the structure according to the embodiment of the present invention in order of steps. 5 to 7, the same components as in the manufacturing method of the structure shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the second example of the structure manufacturing method, as compared with the first example of the structure manufacturing method, as shown in FIG. and the timing of filling the conductive material is different, and other steps are the same as those of the first example of the structure manufacturing method.
In the second example of the structure manufacturing method, as shown in FIG. , the step of bringing the filled portion 15 of the mold member 20 into contact with the surface 12a of the conductive layer 12 is carried out.

図6に示す型部材20は、複数の凹部21は基材22に形成されており、複数の凹部21には共通する底部23がある。このため、型部材20は、図2に示す型部材14に比して、型部材20の被充填部15を導電層12の表面12aに接触させた状態では、導電性物質16を型部材20に充填することができない。そこで、図6に示すように型部材20を用意した後、第1の充填工程として、図7に示すように、型部材20の複数の凹部21に、それぞれ導電性物質16を充填する工程を実施する。これにより、上述の適用工程を実施することができる。この場合、導電性物質16としては、適用工程で、導電層12の表面12aに接する迄に硬化しないものを用いることが好ましい。 A mold member 20 shown in FIG. 6 has a plurality of recesses 21 formed in a base material 22 , and a bottom portion 23 common to the plurality of recesses 21 . For this reason, the mold member 20 is different from the mold member 14 shown in FIG. cannot be filled into Therefore, after preparing the mold member 20 as shown in FIG. 6, as a first filling step, as shown in FIG. implement. This makes it possible to carry out the application step described above. In this case, as the conductive substance 16, it is preferable to use a substance that does not harden until it comes into contact with the surface 12a of the conductive layer 12 in the application process.

構造体の製造方法の第2の例では、図5に示すように、型部材20の複数の凹部21に導電性物質16が充填された状態で、導電層12の表面12aに、型部材20の複数の凹部21を接触させた後、型部材20を取り除く。これにより、構造体の製造方法の第2の例でも、構造体の製造方法の第1の例と同じく、図4に示す構造体18を得ることができる。
構造体の製造方法の第2の例では、突出部17の直径Dcは、凹部21の直径dtで規定される。また、突出部17の高さHは、凹部21への導電性物質16の充填量または型部材20の凹部21の長さhtにより決定される。突出部17の隙間17aの間隔Wcは、基材22の幅wtで決定される。このため、型部材の各部の寸法と、導電性物質の充填量とを調整することにより、突出部17の大きさを調整することができる。
In the second example of the structure manufacturing method, as shown in FIG. After contacting the recesses 21 of the mold member 20, the mold member 20 is removed. As a result, the structure 18 shown in FIG. 4 can be obtained in the second example of the structure manufacturing method as well as in the first example of the structure manufacturing method.
In the second example of the structure manufacturing method, the diameter Dc of the protrusion 17 is defined by the diameter dt of the recess 21 . Also, the height H of the protruding portion 17 is determined by the filling amount of the conductive material 16 in the recess 21 or the length ht of the recess 21 of the mold member 20 . The width Wc of the gap 17a between the protrusions 17 is determined by the width wt of the base material 22. As shown in FIG. Therefore, the size of the projecting portion 17 can be adjusted by adjusting the dimensions of each portion of the mold member and the filling amount of the conductive material.

[構造体の製造方法の第3の例]
図8および図9は、本発明の実施形態の構造体の製造方法の第3の例を工程順に示す模式的断面図である。なお、図8および図9において、図1~図4に示す構造体の製造方法と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
構造体の製造方法の第3の例は、構造体の製造方法の第2の例に比して、導電層12の表面12aを溶解して、複数の突出部17を形成するものである。
構造体の製造方法の第3の例は、適用工程として、図8に示すように、型部材20の複数の凹部21で構成された被充填部15に処理液16aが充填された状態で、導電層12の表面12aに、型部材20の被充填部15を接触させる工程を実施する。
処理液16aは、型部材20を溶解しないが、導電層12を溶解するものである。例えば、型部材20がアルミニウムの陽極酸化膜で構成され、導電層12が銅で形成されている場合、処理液16aには硝酸水溶液が用いられる。
処理液16aが複数の凹部21に充填された型部材20を、導電層12の表面12aから取り除く。これにより、図9に示すように、導電層12に複数の突出部17が形成された構造体18を得ることができる。
[Third Example of Method for Manufacturing Structure]
8 and 9 are schematic cross-sectional views showing a third example of the method for manufacturing the structure according to the embodiment of the present invention in order of steps. 8 and 9, the same components as in the manufacturing method of the structure shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The third example of the structure manufacturing method dissolves the surface 12a of the conductive layer 12 to form a plurality of protrusions 17, unlike the second example of the structure manufacturing method.
In the third example of the structure manufacturing method, as shown in FIG. A step of bringing the filled portion 15 of the mold member 20 into contact with the surface 12 a of the conductive layer 12 is performed.
The treatment liquid 16 a does not dissolve the mold member 20 but dissolves the conductive layer 12 . For example, when the mold member 20 is made of an anodized aluminum film and the conductive layer 12 is made of copper, a nitric acid aqueous solution is used as the treatment liquid 16a.
The mold member 20 with the plurality of recesses 21 filled with the treatment liquid 16 a is removed from the surface 12 a of the conductive layer 12 . Thereby, as shown in FIG. 9, a structure 18 in which a plurality of projecting portions 17 are formed on the conductive layer 12 can be obtained.

なお、構造体の製造方法では、準備工程と除去工程との間に、上述の第1の充填工程、または上述の第2の充填工程を有すればよい。このため、第1の充填工程導または第2の充填工程は、準備工程と適用工程との間に実施されるか、または、適用工程と除去工程との間に実施される。
型部材を導電層12の表面12aに接触させる適用工程では、型部材を接着剤で導電層12の表面12aに接着させてもよく、また、型部材を導電層12の表面12aに押し当てて圧接してもよい。
また、型部材の除去工程は、特に限定されるものではなく、例えば、エッチング、力を加えて物理的な型部材の剥離、および型部材を押し付ける力の除荷等が挙げられる。
Note that the structure manufacturing method may include the above-described first filling step or the above-described second filling step between the preparation step and the removal step. Thus, the first filling step or the second filling step is performed between the preparation step and the application step, or between the application step and the removal step.
In the application step of contacting the mold member to the surface 12a of the conductive layer 12, the mold member may be adhered to the surface 12a of the conductive layer 12 with an adhesive, and the mold member may be pressed against the surface 12a of the conductive layer 12. It may be pressed.
The process of removing the mold member is not particularly limited, and examples thereof include etching, physical peeling of the mold member by applying force, and removal of the force pressing the mold member.

[接合体の製造方法の第1の例]
接合体の製造方法は、少なくとも1つの構造体を用意し、構造体の導電面に形成された導通性を有する複数の突出部を、接合対象物に向けて配置し、構造体と接合対象物とを接合する接合工程を有する。また、接合体の製造方法では、複数の構造体を用意し、接合工程は、複数の構造体のうち1つの構造体と、複数の構造体のうち他の構造体からなる接合対象物とを接合する接合工程を有してもよい。
[First Example of Method for Manufacturing Joined Body]
A method for manufacturing a bonded body includes preparing at least one structure, arranging a plurality of conductive projections formed on a conductive surface of the structure toward an object to be bonded, and forming the structure and the object to be bonded. It has a joining step of joining the . Further, in the method for manufacturing a joined body, a plurality of structures are prepared, and in the joining step, one structure out of the plurality of structures and another structure out of the plurality of structures are joined to an object to be joined. You may have a joining process to join.

図10および図11は、本発明の実施形態の接合体の製造方法の第1の例を工程順に示す模式的断面図である。なお、図10および図11において、図1~図4に示す構造体の製造方法と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
接合体の製造方法の第1の例では、例えば、2つの構造体18を用意する。
そして、図10に示すように、2つの構造体18において、導電層12の表面12aに形成された複数の突出部17同士を、互いに向き合わせて配置し、加熱加圧して、構造体18同士を接合する接合工程を実施する。加熱加圧により、向かい合う突出部17同士が接触して接合される。これにより、図11に示すように、導電層12同士が接合して、2つの構造体18が接合されてなる接合体26を得ることができる。
10 and 11 are schematic cross-sectional views showing the order of steps in a first example of the method for manufacturing a joined body according to the embodiment of the present invention. 10 and 11, the same components as in the manufacturing method of the structure shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In a first example of the method of manufacturing a joined body, for example, two structures 18 are prepared.
Then, as shown in FIG. 10, in the two structures 18, the plurality of protruding portions 17 formed on the surface 12a of the conductive layer 12 are arranged to face each other, and the structures 18 are heated and pressurized. A joining step of joining is carried out. By heating and pressurizing, the facing protruding portions 17 are brought into contact with each other and joined together. As a result, as shown in FIG. 11, the conductive layers 12 are bonded to each other to obtain a bonded body 26 in which the two structural bodies 18 are bonded.

接合体の製造方法の第1の例では、上述のハイブリッドボンディングでは必要であるCMPによる鏡面化が不要である。また、複数の突出部17が接合面の凹凸に追従するため、信頼性の高い接合を実現できる。さらには、接合時の環境も厳密に管理する必要がなく、大気下を始め、窒素雰囲気等の不活性雰囲気、および真空雰囲気を含む減圧雰囲気から選ぶことができる。しかも、通常のウエハ接合装置を用いることができる。このように、上述の接合体の製造方法では、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる。 In the first example of the manufacturing method of the joined body, the mirror-finishing by CMP, which is required in the hybrid bonding described above, is unnecessary. Moreover, since the plurality of protruding portions 17 follow the unevenness of the bonding surface, highly reliable bonding can be achieved. Furthermore, the environment during bonding does not need to be strictly controlled, and can be selected from atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and a reduced-pressure atmosphere including a vacuum atmosphere. Moreover, a normal wafer bonding apparatus can be used. As described above, in the above-described method for manufacturing a joined body, it is possible to easily achieve a highly reliable joint with the object to be joined.

[接合体の製造方法の第2の例]
図12は、本発明の実施形態の接合体の製造方法の第2の例の一工程を示す模式的断面図である。なお、図12において、図1~図4に示す構造体の製造方法と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
接合体の製造方法の第2の例は、接合体の製造方法の第1の例に比して、構造体18を1つだけ用い、かつ接合対象物に、導電層12が形成された半導体素子10を用いた点が異なり、それ以外の工程は、接合体の製造方法の第1の例と同じ工程である。
構造体18と、接合対象物である半導体素子10とを用意する。そして、図12に示すように、構造体18の導電層12の表面12aに形成された複数の突出部17を、接合対象物である半導体素子10の導電層12の表面12aに向けて配置し、構造体18と接合対象物である半導体素子10とを接合する接合工程を実施する。これにより、図11に示す接合体26を得ることができる。
[Second Example of Method for Manufacturing Joined Body]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing one step of the second example of the method for manufacturing a joined body according to the embodiment of the present invention. 12, the same components as in the manufacturing method of the structure shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
Compared to the first example of the method of manufacturing a bonded structure, the second example of the method of manufacturing a bonded structure uses only one structure 18, and a semiconductor in which the conductive layer 12 is formed on the bonding target. The difference is that the element 10 is used, and the other steps are the same as those of the first example of the manufacturing method of the joined body.
A structure 18 and a semiconductor element 10 to be bonded are prepared. Then, as shown in FIG. 12, a plurality of protruding portions 17 formed on the surface 12a of the conductive layer 12 of the structure 18 are arranged facing the surface 12a of the conductive layer 12 of the semiconductor element 10, which is the object to be bonded. , a bonding step of bonding the structure 18 and the semiconductor element 10, which is the object to be bonded, is performed. Thereby, the joined body 26 shown in FIG. 11 can be obtained.

接合体の製造方法の第2の例では、一方の構造体18が複数の突出部17を有するため、接合対象物である半導体素子10の導電層12の表面12aに凹凸があっても突出部17が、導電層12の表面12aの凹凸に追従するため、上述のハイブリッドボンディングでは必要であるCMPによる鏡面化が不要である。また、複数の突出部17が接合面の凹凸に追従するため、信頼性の高い接合を実現できる。さらには、接合時の環境も厳密に管理する必要がなく、大気下を始め、窒素雰囲気等の不活性雰囲気、および真空雰囲気を含む減圧雰囲気から選ぶことができる。しかも、通常のウエハ接合装置を用いることができる。このように、上述の接合体の製造方法では、接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できる。
以下、構造体の製造方法の各工程について更に説明する。
In the second example of the manufacturing method of the bonded body, since one structure 18 has a plurality of protrusions 17, even if the surface 12a of the conductive layer 12 of the semiconductor element 10, which is the object to be bonded, has unevenness, the protrusions Since 17 follows the unevenness of the surface 12a of the conductive layer 12, mirror finishing by CMP, which is required in the hybrid bonding described above, is not required. Moreover, since the plurality of protruding portions 17 follow the unevenness of the bonding surface, highly reliable bonding can be achieved. Furthermore, the environment during bonding does not need to be strictly controlled, and can be selected from atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and a reduced-pressure atmosphere including a vacuum atmosphere. Moreover, a normal wafer bonding apparatus can be used. As described above, in the above-described method for manufacturing a joined body, it is possible to easily achieve a highly reliable joint with the object to be joined.
Each step of the structure manufacturing method will be further described below.

〔準備工程〕
準備工程は、上述のように導電性を有する導電面を有する導電性基材を用意する工程である。
また、準備工程は、上述のように複数の凹部、または複数の貫通孔で構成された被充填部を有する型部材を用意する工程を含む。
ここで、導電性基材を用意するとは、電極が形成された半導体素子等の市販品を購入すること、製造を依頼した導電性基材を購入すること、さらには導電性基材を製造することも含む。
型部材を用意するとは、導電性基材と同じく、市販品を購入すること、製造を依頼した型部材を購入すること、さらには型部材を製造することも含む。
[Preparation process]
The preparation step is a step of preparing a conductive substrate having a conductive surface having conductivity as described above.
Moreover, the preparation step includes a step of preparing a mold member having a portion to be filled which is composed of a plurality of recesses or a plurality of through holes as described above.
Here, preparing a conductive base material means purchasing a commercially available product such as a semiconductor element having electrodes formed thereon, purchasing a conductive base material for which production is requested, and furthermore, manufacturing a conductive base material. including.
Preparing a mold member includes purchasing a commercially available product, purchasing a mold member for which production is requested, and further manufacturing the mold member, as in the case of the conductive base material.

<導電性基材>
導電性基材とは、導電性を有する導電面を有するものであれば、上述の図1に示す導電層12に、特に限定されるものではなく、上述の構造体の電極も導電性基材に含まれる。
導電性基材の形態としても、特に限定されるものではなく、半導体チップのように個片化されたものに形成された電極等の導電層でもよく、シリコンウエハ等の各種のウエハ上に形成された電極等の導電層の形態でもよく、配線層に設けられた電極等の導電層の形態でもよい。
なお、ヒートシンクを別の部材と接合するための設けられた金属層も導電性基材に含まれる。上述の図1に示す半導体素子10をヒートシンクとしてもよい。
<Conductive substrate>
The conductive substrate is not particularly limited to the conductive layer 12 shown in FIG. 1 as long as it has a conductive surface having conductivity. include.
The form of the conductive substrate is not particularly limited, and may be a conductive layer such as an electrode formed on a pieced piece such as a semiconductor chip, or formed on various wafers such as a silicon wafer. It may be in the form of a conductive layer such as an electrode provided on a wiring layer, or in the form of a conductive layer such as an electrode provided on a wiring layer.
A metal layer provided for bonding the heat sink to another member is also included in the conductive substrate. The semiconductor element 10 shown in FIG. 1 described above may be used as a heat sink.

導電性を有する導電面とは、半導体素子10(図1参照)等に対して電流または電圧を供給するものである。導電面は、例えば、電極等の導電層の表面である。また、導電面は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、
導電面の導電性は、含まれる導電性物質により実現される。導電性物質は、導電性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、金属、または合金であるが、これ以外に導電性樹脂等でもよい。導電性物質は、例えば、ナノ粒子のような微粒子の形態で導電面に含有されていてもよい。
導電面を、電極等の導電層で構成する場合、導電層は、半導体素子の素子領域または配線領域等に設けられるものであり、素子領域または配線領域等に電流または電圧を供給したり、素子領域または配線領域等に電流または電圧を取り出したりするものである。
A conductive surface having electrical conductivity supplies current or voltage to the semiconductor element 10 (see FIG. 1) or the like. A conductive surface is, for example, the surface of a conductive layer such as an electrode. In addition, the conductive surface is not particularly limited as long as it has conductivity.
The electrical conductivity of the conductive surface is achieved by the included conductive material. The conductive substance is not particularly limited as long as it has conductivity, and may be, for example, a metal or an alloy, but may also be a conductive resin or the like. The conductive material may be contained in the conductive surface in the form of particulates, eg nanoparticles.
When the conductive surface is composed of a conductive layer such as an electrode, the conductive layer is provided in the element region or the wiring region of the semiconductor device, and supplies current or voltage to the device region or the wiring region or the like. It extracts current or voltage to a region or wiring region.

<型部材>
型部材は、導電性を有する導電面に、導通性を有する複数の突出部を形成するための部材であり、突出部を形成するための型として機能する。
型部材は、導電性を有する導電面に導電性物質を特定の形状で供給できるか、または導電性を有する導電面を、特定の形状に溶解することができれば、その構成は、特に限定されるものではない。
型部材としては、上述の図2に示すように、基材15aの厚み方向に貫通した貫通孔15bを複数有する構成でもよい。この形態では、図3に示すように導電性物質16は貫通孔15bに充填される。
また、型部材としては、図6に示すように、底部23を有する凹部21を複数する構成でもよい。この形態では、導電性物質16が複数の凹部21に充填される。また、導電層12を溶解させる場合には、処理液16aが凹部21に充填される。
型部材において、貫通孔の長さ方向と直交する方向における断面形状は、特に限定されるものではないが、円形であることが好ましい。凹部についても、長さ方向と直交する方向における断面形状は特に限定されるものではないが、円形またはハニカム形状であることが好ましい。
<Mold member>
The mold member is a member for forming a plurality of conductive projections on a conductive surface, and functions as a mold for forming the projections.
The configuration of the mold member is particularly limited if the conductive material can be supplied in a specific shape to the conductive surface having conductivity, or if the conductive surface having conductivity can be melted into a specific shape. not a thing
As shown in FIG. 2, the mold member may have a plurality of through holes 15b penetrating through the substrate 15a in the thickness direction. In this form, the conductive material 16 is filled in the through holes 15b as shown in FIG.
Moreover, as a mold member, as shown in FIG. In this form, a plurality of recesses 21 are filled with conductive material 16 . Further, when the conductive layer 12 is to be dissolved, the recess 21 is filled with the treatment liquid 16a.
In the mold member, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the length direction of the through-hole is not particularly limited, but is preferably circular. The cross-sectional shape of the concave portion in the direction orthogonal to the length direction is not particularly limited, but a circular or honeycomb shape is preferable.

型部材は、例えば、石英ガラス等のガラス、ファインポーラスアルミナ、または陽極酸化膜等で構成することができる。
型部材は、所望の平均開口径を有する貫通孔または凹部を形成しやすいという理由から、バルブ金属の陽極酸化膜で構成することが好ましい。
ここで、バルブ金属としては、具体的には、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。これらのうち、寸法安定性がよく、比較的安価であることからアルミニウムの陽極酸化膜であることが好ましい。このため、バルブ金属にアルミニウムを用いて、陽極酸化膜を形成することが好ましい。
The mold member can be made of, for example, glass such as quartz glass, fine porous alumina, or an anodized film.
The mold member is preferably made of an anodic oxide film of a valve metal because it facilitates the formation of through-holes or recesses having a desired average opening diameter.
Specific examples of valve metals include aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, and antimony. Among these, the anodized film of aluminum is preferable because it has good dimensional stability and is relatively inexpensive. Therefore, it is preferable to form the anodized film using aluminum as the valve metal.

<アルミニウム>
アルミニウムは、特に限定されず、その具体例として、純アルミニウム、およびアルミニウムを主成分とし微量の異元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。
アルミニウムのうち、アルミニウム純度が、99.5質量%以上であることが好ましく、99.9質量%以上であることがより好ましく、99.99質量%以上であることが更に好ましい。アルミニウム純度が上述の範囲であると、貫通孔配列の規則性が十分となる。
<Aluminum>
Aluminum is not particularly limited, and specific examples thereof include pure aluminum and aluminum alloys containing aluminum as a main component and a small amount of foreign elements.
Among aluminum, the purity of aluminum is preferably 99.5% by mass or more, more preferably 99.9% by mass or more, and even more preferably 99.99% by mass or more. When the aluminum purity is within the above range, the regularity of the through-hole arrangement is sufficient.

また、アルミニウムで陽極酸化膜を形成する場合、陽極酸化処理を施す表面を、予め熱処理、脱脂処理および鏡面仕上げ処理が施されることが好ましい。
ここで、熱処理、脱脂処理および鏡面仕上げ処理については、特開2008-270158号公報の[0044]~[0054]段落に記載された各処理と同様の処理を施すことができる。
Moreover, when forming an anodized film with aluminum, it is preferable that the surface to be anodized is previously subjected to heat treatment, degreasing treatment and mirror finish treatment.
Here, the heat treatment, the degreasing treatment and the mirror finish treatment can be performed in the same manner as the treatments described in paragraphs [0044] to [0054] of JP-A-2008-270158.

<陽極酸化処理>
陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、貫通孔の配列または凹部の配列の規則性を高くする観点から、自己規則化法または定電圧処理を用いることが好ましい。
ここで、陽極酸化処理の自己規則化法および定電圧処理については、特開2008-270158号公報の[0056]~[0108]段落および[図3]に記載された各処理と同様の処理を施すことができる。
陽極酸化処理における電解液の平均流速は、0.5~20.0m/minであることが好ましく、1.0~15.0m/minであることがより好ましく、2.0~10.0m/minであることが更に好ましい。
また、電解液を上述の条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。特に、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため好ましい。このような、かくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーHS-50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
<Anodizing treatment>
A conventionally known method can be used for the anodizing treatment, but from the viewpoint of increasing the regularity of the arrangement of the through holes or the arrangement of the recesses, it is preferable to use a self-ordering method or a constant voltage treatment.
Here, with regard to the self-ordering method of the anodizing treatment and the constant voltage treatment, the same treatments as those described in paragraphs [0056] to [0108] and [Fig. can apply.
The average flow velocity of the electrolytic solution in the anodizing treatment is preferably 0.5 to 20.0 m/min, more preferably 1.0 to 15.0 m/min, and more preferably 2.0 to 10.0 m/min. More preferably, it is min.
The method of flowing the electrolytic solution under the above conditions is not particularly limited, but for example, a method using a general stirring device such as a stirrer is used. In particular, it is preferable to use a stirrer that can control the stirring speed by digital display, because the average flow speed can be controlled. Such a stirring device includes, for example, "Magnetic Stirrer HS-50D (manufactured by AS ONE)".

陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1~10質量%の溶液中で、上述のように導電層を陰極とし、バルブ金属層を陽極として通電する方法を用いることができる。
陽極酸化処理に用いられる溶液としては、酸水溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
For the anodizing treatment, for example, a method can be used in which an electric current is passed through the conductive layer as a cathode and the valve metal layer as an anode as described above in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass.
The solution used for anodizing treatment is preferably an acid aqueous solution, more preferably sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid, glycolic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, or the like. Preferred are sulfuric acid, phosphoric acid and oxalic acid. These acids can be used alone or in combination of two or more.

陽極酸化処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には、電解液濃度0.1~20質量%、液温-10~30℃、電流密度0.01~20A/dm2、電圧3~300V、電解時間0.5~30時間であることが好ましく、電解液濃度0.5~15質量%、液温-5~25℃、電流密度0.05~15A/dm2、電圧5~250V、電解時間1~25時間であることがより好ましく、電解液濃度1~10質量%、液温0~20℃、電流密度0.1~10A/dm2、電圧10~200V、電解時間2~20時間であることが更に好ましい。The conditions for the anodizing treatment vary depending on the electrolyte used and cannot be determined indiscriminately. It is preferable that the density is 0.01 to 20 A/dm 2 , the voltage is 3 to 300 V, the electrolysis time is 0.5 to 30 hours, the electrolyte concentration is 0.5 to 15% by mass, the liquid temperature is -5 to 25° C., and the current density. more preferably 0.05 to 15 A/dm 2 , voltage of 5 to 250 V, electrolysis time of 1 to 25 hours, electrolyte concentration of 1 to 10% by mass, liquid temperature of 0 to 20° C., current density of 0.1 to 10 A. /dm 2 , a voltage of 10 to 200 V, and an electrolysis time of 2 to 20 hours.

〔保持工程〕
陽極酸化膜の製造方法は、保持工程を有してもよい。保持工程は、上述の陽極酸化処理工程の後に、1V以上かつ上述の陽極酸化処理工程における電圧の30%未満の範囲から選択される保持電圧の95%以上105%以下の電圧に通算5分以上保持する工程である。言い換えると、保持工程は、上述の陽極酸化処理工程の後に、1V以上かつ上述の陽極酸化処理工程における電圧の30%未満の範囲から選択される保持電圧の95%以上105%以下の電圧で通算5分以上電解処理を施す工程である。
ここで、「陽極酸化処理における電圧」とは、バルブ金属層と導電層との間に印加する電圧であり、例えば、陽極酸化処理による電解時間が30分であれば、30分の間に保たれている電圧の平均値である。
[Holding process]
The method for producing an anodized film may have a holding step. In the holding step, after the above-described anodizing treatment step, a voltage of 95% or more and 105% or less of the holding voltage selected from the range of 1 V or more and less than 30% of the voltage in the above-mentioned anodizing treatment step is applied for a total of 5 minutes or more This is the process of holding. In other words, in the holding step, after the above-described anodizing treatment step, the total voltage is 95% or more and 105% or less of the holding voltage selected from the range of 1 V or more and less than 30% of the voltage in the above-mentioned anodizing treatment step. This is a step of applying electrolytic treatment for 5 minutes or more.
Here, "the voltage in the anodizing process" is the voltage applied between the valve metal layer and the conductive layer. For example, if the electrolysis time by the anodizing process is 30 minutes, It is the average value of the applied voltage.

陽極酸化膜の側壁厚み、すなわち、貫通孔の深さに対してバリア層の厚みを適切な厚みに制御する観点から、保持工程における電圧が、陽極酸化処理における電圧の5%以上25%以下であることが好ましく、5%以上20%以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of controlling the sidewall thickness of the anodized film, that is, the thickness of the barrier layer to an appropriate thickness with respect to the depth of the through-hole, the voltage in the holding step should be 5% or more and 25% or less of the voltage in the anodization treatment. It is preferably 5% or more and 20% or less.

また、面内均一性がより向上する理由から、保持工程における保持時間の合計が、5分以上20分以下であることが好ましく、5分以上15分以下であることがより好ましく、5分以上10分以下であることが更に好ましい。
また、保持工程における保持時間は、通算5分以上であればよいが、連続5分以上であることが好ましい。
In order to further improve the in-plane uniformity, the total holding time in the holding step is preferably 5 minutes or more and 20 minutes or less, more preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less, and 5 minutes or more. It is more preferably 10 minutes or less.
The holding time in the holding step may be 5 minutes or more in total, but preferably 5 minutes or more continuously.

更に、保持工程における電圧は、陽極酸化処理工程における電圧から保持工程における電圧まで連続的または段階的に降下させて設定してもよいが、面内均一性が更に向上する理由から、陽極酸化処理工程の終了後、1秒以内に、上述の保持電圧の95%以上105%以下の電圧に設定することが好ましい。 Furthermore, the voltage in the holding step may be set by dropping continuously or stepwise from the voltage in the anodizing step to the voltage in the holding step. It is preferable to set the voltage to 95% or more and 105% or less of the holding voltage within 1 second after the process is completed.

上述の保持工程は、例えば、上述の陽極酸化処理工程の終了時に電解電位を降下させることにより、上述の陽極酸化処理工程と連続して行うこともできる。
上述の保持工程は、電解電位以外の条件については、上述の従来公知の陽極酸化処理と同様の電解液および処理条件を採用することができる。
特に、保持工程と陽極酸化処理工程とを連続して施す場合は、同様の電解液を用いて処理することが好ましい。
The above-described holding step can also be performed continuously with the above-described anodizing step, for example by lowering the electrolytic potential at the end of the above-described anodizing step.
In the holding step described above, the electrolytic solution and treatment conditions similar to those of the above-described conventionally known anodizing treatment can be adopted, except for the electrolytic potential.
In particular, when the holding step and the anodizing treatment step are continuously performed, it is preferable to use the same electrolytic solution for treatment.

バリア層を除去する方法は特に限定されず、例えば、陽極酸化膜形成工程の陽極酸化処理における電位よりも低い電位でバリア層を電気化学的に溶解する方法(以下、「電解除去処理」ともいう。)、エッチングによりバリア層を除去する方法(以下、「エッチング除去処理」ともいう。)、これらを組み合わせた方法(特に、電解除去処理を施した後に、残存するバリア層をエッチング除去処理で除去する方法)等が挙げられる。
なお、型部材において、貫通孔ではなく、底がある凹部を有する形態の場合、バリア層の除去が不要である。バルブ金属層に対して、陽極酸化処理を実施して型部材を作製する場合、陽極酸化処理されていないバルブ金属層を残しておいてもよい。
The method for removing the barrier layer is not particularly limited. For example, a method of electrochemically dissolving the barrier layer at a potential lower than the potential in the anodizing treatment in the anodized film forming step (hereinafter also referred to as "electrolytic removal treatment"). ), a method of removing the barrier layer by etching (hereinafter also referred to as “etching removal treatment”), a method combining these (in particular, after performing electrolytic removal treatment, the remaining barrier layer is removed by etching removal treatment. method) and the like.
In the case where the mold member has a concave portion with a bottom instead of a through hole, it is not necessary to remove the barrier layer. When the valve metal layer is anodized to produce the mold member, the valve metal layer that has not been anodized may be left.

〈電解除去処理〉
電解除去処理は、陽極酸化膜形成工程の陽極酸化処理における電位(電解電位)よりも低い電位で施す電解処理であれば特に限定されない。
電解溶解処理は、例えば、陽極酸化膜形成工程の終了時に電解電位を降下させることにより、陽極酸化処理と連続して施すことができる。
<Electrolytic removal treatment>
The electrolytic removal treatment is not particularly limited as long as the electrolytic treatment is performed at a potential lower than the potential (electrolytic potential) in the anodizing treatment in the anodized film forming step.
The electrolytic dissolution treatment can be performed continuously with the anodizing treatment, for example, by lowering the electrolytic potential at the end of the anodized film forming step.

電解除去処理は、電解電位以外の条件については、上述した従来公知の陽極酸化処理と同様の電解液および処理条件を採用することができる。
特に、上述したように電解除去処理と陽極酸化処理とを連続して施す場合は、同様の電解液を用いて処理するのが好ましい。
For the electrolytic removal treatment, the same electrolytic solution and treatment conditions as those of the above-described conventionally known anodizing treatment can be employed except for the electrolytic potential.
In particular, when the electrolytic removal treatment and the anodizing treatment are continuously performed as described above, it is preferable to use the same electrolytic solution for the treatment.

〈エッチング除去処理〉
エッチング除去処理は特に限定されないが、酸水溶液またはアルカリ水溶液を用いて溶解する化学エッチング処理であってもよく、ドライエッチング処理であってもよい。
<化学エッチング処理>
化学エッチング処理によるバリア層の除去は、例えば、陽極酸化処理後の構造物を酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸漬させ、貫通孔内部に酸水溶液またはアルカリ水溶液を充填させた後に、陽極酸化膜の貫通孔の開口部側の表面にpH(水素イオン指数)緩衝液に接触させる方法等であり、バリア層のみを選択的に溶解させることができる。
<Etching removal treatment>
Although the etching removal treatment is not particularly limited, it may be a chemical etching treatment in which an acid aqueous solution or an alkaline aqueous solution is used for dissolution, or a dry etching treatment.
<Chemical etching treatment>
Removal of the barrier layer by chemical etching treatment is performed, for example, by immersing the structure after the anodization treatment in an acid aqueous solution or an alkaline aqueous solution, filling the inside of the through holes with the acid aqueous solution or the alkaline aqueous solution, and then removing the through holes of the anodized film. In this method, the surface on the opening side of the layer is brought into contact with a pH (hydrogen ion index) buffer solution, and only the barrier layer can be selectively dissolved.

<ドライエッチング処理>
ドライエッチング処理によるバリア層の除去は、例えば、Cl2/Ar混合ガス等のガス種を用いることが好ましい。
<Dry etching treatment>
For the removal of the barrier layer by dry etching, it is preferable to use gas species such as Cl 2 /Ar mixed gas.

〔第1の充填工程〕
第1の充填工程は、型部材の貫通孔または凹部に、導電性物質を充填する工程である。
[First filling step]
The first filling step is a step of filling the through holes or recesses of the mold member with a conductive material.

<導電性物質>
導電性物質として、充填される金属は、電気抵抗率が103Ω・cm以下の材料であるのが好ましく、その具体例としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)等が好適に例示される。
中でも、電気伝導性の観点から、Cu、Au、Al、Niが好ましく、Cu、Auがより好ましく、Cuが更に好ましい。
<Conductive substance>
The metal to be filled as the conductive material is preferably a material having an electrical resistivity of 10 3 Ω·cm or less. Specific examples thereof include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), Preferred examples are aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni), zinc (Zn), and the like.
Among these, Cu, Au, Al, and Ni are preferred, Cu and Au are more preferred, and Cu is even more preferred, from the viewpoint of electrical conductivity.

なお、第1の充填工程において充填する導電性物質は、導電性基材の導電面に含まれる導電性物質と同じであることが好ましい。例えば、導電面が、銅で構成される場合、第1の充填工程において充填する導電性物質は銅であることが好ましい。この場合、複数の突出部は銅で構成される。導電面に含まれる導電性物質と充填する導通性物質とを同じにすることにより、例えば、導電層と複数の突出部との接合が良好になり、電気抵抗の上昇を抑制することができ、さらには、エレクトロマイグレーションの発生も抑制することができる。これにより、突出部と導電層との接合部の断線が抑制され、接合体の接合部の電気的な信頼性、および接合等の物理的な信頼性が向上する。 The conductive substance filled in the first filling step is preferably the same as the conductive substance contained in the conductive surface of the conductive substrate. For example, if the conductive surface is composed of copper, the conductive material filled in the first filling step is preferably copper. In this case, the plurality of protrusions are made of copper. By using the same conductive material contained in the conductive surface and the conductive material to be filled, for example, the connection between the conductive layer and the plurality of protrusions is improved, and an increase in electrical resistance can be suppressed. Furthermore, the occurrence of electromigration can also be suppressed. As a result, disconnection of the joint between the projecting portion and the conductive layer is suppressed, and the electrical reliability of the joint of the joined body and the physical reliability of the joint and the like are improved.

第1の充填工程では金属を充填することを説明しているが、突出部は金属に限定されるものではなく、導電性物質であれば酸化物導電体等でもよい。このため、金属にかえて、例えば、インジウムがドープされたスズ酸化物(ITO)等を充填してもよい。
しかしながら、金属は酸化物導電体に比して延性等に優れ変形しやすく、接合際の圧縮でも変形しやすいため、突出部は金属で構成することが好ましい。金属の中でも、CuおよびAuは、上述の電気伝導性以外にも、圧縮により変形しやすい性質を有する金属であることからより好ましく、コスト等を考慮すると、Cuが更に好ましい。
また、導電性物質としては、金属以外に、CuまたはAg等のナノ粒子を含有する導電性樹脂を用いることもできる。
In the first filling step, it is described that metal is filled, but the protruding portion is not limited to metal, and may be an oxide conductor or the like as long as it is a conductive material. Therefore, instead of metal, for example, indium-doped tin oxide (ITO) or the like may be filled.
However, metal is superior in ductility and the like compared to oxide conductors and is easily deformed, and is easily deformed even when compressed during bonding. Among the metals, Cu and Au are more preferable because they are metals that have the property of being easily deformed by compression in addition to the above-described electrical conductivity, and Cu is more preferable in consideration of cost and the like.
Moreover, as the conductive substance, a conductive resin containing nanoparticles such as Cu or Ag can be used in addition to the metal.

<充填方法>
上述の金属を、型部材の貫通孔または凹部の内部に充填するめっき処理の方法としては、例えば、電解めっき法または無電解めっき法を用いることができる。
ここで、着色等に用いられる従来公知の電解めっき法では、選択的に孔中に金属を高アスペクトで析出(成長)させることは困難である。これは、析出金属が孔内で消費され一定時間以上電解を行なってもめっきが成長しないためと考えられる。
<Filling method>
Electroplating or electroless plating, for example, can be used as a plating method for filling the inside of the through-holes or recesses of the mold member with the metal described above.
Here, it is difficult to selectively deposit (grow) a metal in the pores with a high aspect ratio by the conventionally known electroplating method used for coloring or the like. It is considered that this is because the deposited metal is consumed in the pores and the plating does not grow even if electrolysis is performed for a certain period of time or longer.

そのため、電解めっき法により金属を充填する場合は、パルス電解または定電位電解の際に休止時間を設ける必要がある。休止時間は、10秒以上必要で、30~60秒であるのが好ましい。
また、電解液のかくはんを促進するため、超音波を加えることも望ましい。
更に、電解電圧は、通常20V以下であって望ましくは10V以下であるが、使用する電解液における目的金属の析出電位を予め測定し、その電位+1V以内で定電位電解を行なうことが好ましい。なお、定電位電解を行なう際には、サイクリックボルタンメトリを併用できるものが望ましく、Solartron社、BAS社、北斗電工社、IVIUM社等のポテンショスタット装置を用いることができる。
Therefore, when metal is filled by electroplating, it is necessary to provide a rest time during pulse electrolysis or constant potential electrolysis. The pause time should be 10 seconds or more, preferably 30 to 60 seconds.
It is also desirable to apply ultrasonic waves to promote agitation of the electrolyte.
Furthermore, the electrolysis voltage is usually 20 V or less, preferably 10 V or less, but it is preferable to measure the deposition potential of the target metal in the electrolyte to be used in advance and perform constant potential electrolysis within +1 V of the potential. When performing constant potential electrolysis, it is desirable to use cyclic voltammetry together, and a potentiostat device such as Solartron, BAS, Hokuto Denko, and IVIUM can be used.

めっき液は、従来公知のめっき液を用いることができる。
具体的には、銅を析出させる場合には、硫酸銅水溶液が一般的に用いられるが、硫酸銅の濃度は、1~300g/Lであるのが好ましく、100~200g/Lであるのがより好ましい。また、電解液中に塩酸を添加すると析出を促進することができる。この場合、塩酸濃度は10~20g/Lであるのが好ましい。
また、金を析出させる場合、テトラクロロ金の硫酸溶液を用い、交流電解でめっきを行なうのが望ましい。
A conventionally known plating solution can be used as the plating solution.
Specifically, when copper is deposited, an aqueous solution of copper sulfate is generally used, and the concentration of copper sulfate is preferably 1 to 300 g/L, more preferably 100 to 200 g/L. more preferred. In addition, the addition of hydrochloric acid to the electrolytic solution can promote the deposition. In this case, the hydrochloric acid concentration is preferably 10-20 g/L.
When depositing gold, it is desirable to use a sulfuric acid solution of tetrachlorogold and perform plating by alternating current electrolysis.

なお、無電解めっき法では、アスペクトの高いマイクロポアからなる孔中に金属を完全に充填には長時間を要するので、本発明の製造方法においては、電解めっき法により金属を充填するのが望ましい。 It should be noted that, in the electroless plating method, it takes a long time to completely fill the metal into the pores composed of high-aspect micropores, so in the manufacturing method of the present invention, it is desirable to fill the metal by the electroplating method. .

型部材の凹部に導電性物質を充填する場合、例えば、型部材の凹部に導電性物質を、インクジェット法、転写法、スプレイ法、またはスクリーン印刷法等を用いて充填する。 When filling the recesses of the mold member with the conductive substance, for example, the recesses of the mold member are filled with the conductive substance by using an inkjet method, a transfer method, a spray method, a screen printing method, or the like.

〔第2の充填工程〕
第2の充填工程は、導電性基材を溶解する処理液を凹部に充填する工程である。
<処理液>
処理液は、型部材が溶解せずに導電性基材を溶解させるものである。
なお、処理液としては、上述のように型部材が溶解せずに導電性基材を溶解させるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、型部材が酸化アルミニウムで構成され、導電面が銅で構成されている場合、処理液には、硝酸水溶液、またはNaOH水溶液およびKOH(水酸化カリウム)水溶液等のアルカリ水溶液を用いることができる。型部材が酸化アルミニウムで構成され、導電面がアルミニウムで構成されている場合、処理液には、クロム酸水溶液または硝酸水溶液を用いることができる。
[Second filling step]
The second filling step is a step of filling the concave portions with a treatment liquid that dissolves the conductive substrate.
<Processing liquid>
The treatment liquid dissolves the conductive substrate without dissolving the mold member.
The treatment liquid is not particularly limited as long as it dissolves the conductive base material without dissolving the mold member as described above. When the surface is made of copper, a nitric acid aqueous solution or an alkaline aqueous solution such as a NaOH aqueous solution and a KOH (potassium hydroxide) aqueous solution can be used as the treatment liquid. When the mold member is made of aluminum oxide and the conductive surface is made of aluminum, the treatment liquid can be an aqueous chromic acid solution or an aqueous nitric acid solution.

<充填方法>
型部材の凹部に処理液を充填する場合、例えば、型部材の凹部に処理液を、インクジェット法、転写法、スプレイ法、又はスクリーン印刷法等を用いて充填する。これ以外に、型部材を処理液に浸漬させて、複数の凹部に処理液を充填することもできる。
<Filling method>
When filling the concave portions of the mold member with the treatment liquid, for example, the concave portions of the mold member are filled with the treatment liquid using an inkjet method, a transfer method, a spray method, a screen printing method, or the like. Alternatively, the mold member may be immersed in the treatment liquid to fill the plurality of recesses with the treatment liquid.

〔適用工程〕
適用工程は、型部材の被充填部を導電面に少なくとも接触させる工程である。適用工程における接触方法は、特に限定されるものではない。適用工程では、上述のように、接着剤を用いて型部材を導電層の表面に接着させてもよく、また、型部材の被充填部を導電層の表面に押し当てて圧接してもよい。
上述のように、適用工程では、充填された導電性物質16の性質に応じた処理を実施してもよい。例えば、充填した導電性物質が光硬化性材料であれば、硬化に必要な光を導電性物質に照射する。導電性物質が熱硬化性材料であれば、導電性物質を加熱する。加熱する場合には、素子領域の温度が上昇しないように、例えば、半導体素子を冷却しながら、導電性物質を加熱することが好ましい。
[Applied process]
The applying step is a step of bringing the portion of the mold member to be filled into contact with at least the conductive surface. The contact method in the application step is not particularly limited. In the application step, as described above, the mold member may be adhered to the surface of the conductive layer using an adhesive, or the portion to be filled of the mold member may be pressed against the surface of the conductive layer for pressure contact. .
As mentioned above, the application step may involve a treatment depending on the nature of the conductive material 16 that is filled. For example, if the filled conductive substance is a photocurable material, the conductive substance is irradiated with light necessary for curing. If the electrically conductive material is a thermosetting material, the electrically conductive material is heated. When heating, it is preferable to heat the conductive material while cooling the semiconductor element, for example, so that the temperature of the element region does not rise.

〔除去工程〕
除去工程は、上述のように型部材を取り除く工程である。除去工程により、型部材が取り除かれて、導電面に、導通性を有する複数の突出部が形成される。
型部材の除去工程は、特に限定されるものではなく、例えば、エッチングにより型部材を溶解して除去することができる。エッチングには、型部材を溶解し、かつ複数の突出部が溶解しない処理液が用いられる。型部材が酸化アルミニウム、突出部が銅の場合、処理液として、例えば、NaOH(水酸化ナトリウム)が用いられる。
上述のエッチング以外に、例えば、型部材を接着剤で接着した場合、力を加えて物理的に型部材を剥離してもよく、型部材を圧接している場合、押し当てている力を除荷して型部材を剥離してもよい。
型部材の除去は、形成する突出部が破損しないように取り除くことができれば、特に限定されるものではない。
[Removal process]
The removing step is the step of removing the mold member as described above. The removing step removes the mold member to form a plurality of conductive projections on the conductive surface.
The step of removing the mold member is not particularly limited. For example, the mold member can be dissolved and removed by etching. A processing liquid that dissolves the mold member but does not dissolve the plurality of protrusions is used for the etching. When the mold member is aluminum oxide and the protrusion is copper, for example, NaOH (sodium hydroxide) is used as the treatment liquid.
In addition to the etching described above, for example, when the mold members are adhered with an adhesive, force may be applied to physically separate the mold members. The mold member may be peeled off after loading.
The removal of the mold member is not particularly limited as long as it can be removed without damaging the protruding portion to be formed.

[構造体]
上述のように、導電性基材の導電面に導通性を有する複数の突出部が形成されたものであり、例えば、図4に示す半導体素子10の導電層12の表面12aまたは電極(図示せず)の表面に複数の突出部17が形成されたものである。複数の突出部17は、接合対象物との接合面に凹凸があっても突出部が接合面の凹凸に追従するため、上述のハイブリッドボンディングでは必要であるCMPによる鏡面化が不要である。また、複数の突出部17が接合面の凹凸に追従するため、接合強度、および導電性について、信頼性が高い接合を実現できる。
[Structure]
As described above, a plurality of protrusions having conductivity are formed on the conductive surface of the conductive base material. ), a plurality of protrusions 17 are formed on the surface. The projections 17 follow the unevenness of the bonding surface even if the bonding surface with the object to be bonded has unevenness, so the above-described hybrid bonding does not require mirror finishing by CMP. Moreover, since the plurality of protruding portions 17 follow the unevenness of the bonding surface, it is possible to achieve bonding with high reliability in terms of bonding strength and conductivity.

<突出部>
構造体の突出部の隙間の間隔Wcは、接合対象物等により適宜決定されるものである。例えば、30μm以下であり、5nm~800nmであることが好ましく、10nm~200nmであることがより好ましく、50nm~140nmであることがさらに好ましい。
ここで、突出部の隙間の間隔Wcとは、貫通孔で形成された場合、隣接する貫通孔の間の基材の幅w(図2参照)である。凹部で形成された場合、隣接する凹部の間の基材の幅wt(図6参照)である。
突出部の隙間の間隔Wc(図4参照)は、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて突出部の断面画像を取得し、断面画像に基づき、隣接する突出部の隙間の間隔を10点測定し、測定した平均値である。
<Protrusion>
The interval Wc of the gap between the protruding portions of the structure is appropriately determined according to the objects to be joined and the like. For example, it is 30 μm or less, preferably 5 nm to 800 nm, more preferably 10 nm to 200 nm, even more preferably 50 nm to 140 nm.
Here, the interval Wc of the gap between the protruding portions is the width w of the substrate between the adjacent through-holes (see FIG. 2) when the through-holes are formed. If formed with recesses, it is the width wt of the substrate between adjacent recesses (see FIG. 6).
The gap Wc (see FIG. 4) between the protrusions is obtained by obtaining a cross-sectional image of the protrusion using a field emission scanning electron microscope, and measuring the gap between adjacent protrusions at 10 points based on the cross-sectional image. and is the average value measured.

<他の形状>
突出部は柱状である。突出部は、接合面との接触面積を大きくできることから、円柱状であることが好ましい。突出部の直径Dcは、30μm以下であればよく、5μm以下が好ましく、20nm~1000nmであることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。
突出部の高さHは、30nm~500nmが好ましく、上限値としては100nm以下であることがより好ましい。
突出部の直径Dcおよび突出部の高さHは、上述のように電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて突出部の断面画像を取得し、断面画像に基づき、突出部の直径Dcおよび突出部の高さを、それぞれ10点測定し、測定した平均値である。
<Other shapes>
The protrusion is columnar. The projecting portion preferably has a columnar shape because it can increase the contact area with the joint surface. The diameter Dc of the protrusion may be 30 μm or less, preferably 5 μm or less, more preferably 20 nm to 1000 nm, and even more preferably 100 nm or less.
The height H of the protrusion is preferably 30 nm to 500 nm, and more preferably 100 nm or less as the upper limit.
The diameter Dc of the protrusion and the height H of the protrusion are obtained by obtaining a cross-sectional image of the protrusion using a field emission scanning electron microscope as described above, and determining the diameter Dc and the height H of the protrusion based on the cross-sectional image. is the average value obtained by measuring the height of each at 10 points.

突出部は、互いに接触することなく、電気的に絶縁された状態で存在することが好ましい。突出部の密度は、2万個/mm2以上であることが好ましく、200万個/mm2以上であることがより好ましく、1000万個/mm2以上であることがさらに好ましく、5000万個/mm2以上であることが特に好ましく、1億個/mm2以上であることが最も好ましい。Preferably, the protrusions are electrically insulated without contacting each other. The density of the protrusions is preferably 20,000/mm 2 or more, more preferably 2,000,000/mm 2 or more, still more preferably 10,000,000/mm 2 or more, and 50,000,000. /mm 2 or more is particularly preferable, and 100 million/mm 2 or more is most preferable.

さらに、隣接する各突出部の中心間距離は、例えば、突出部の隙間の間隔Wcと同じにすることができる。中心間距離は、5nm~800nmであることが好ましく、10nm~200nmであることがより好ましく、50nm~140nmであることがさらに好ましい。 Further, the center-to-center distance between adjacent protrusions can be the same as the gap spacing Wc between the protrusions, for example. The center-to-center distance is preferably 5 nm to 800 nm, more preferably 10 nm to 200 nm, even more preferably 50 nm to 140 nm.

<導電性物質>
突出部は、上述の被充填部に充填する導電性物質で構成される。
<Conductive substance>
The protruding portion is made of a conductive material that fills the above-described portion to be filled.

<樹脂層>
突出部には、接合対象物に対して接着する機能と、突出部の保護層として機能する樹脂層(図示せず)を設けてもよい。
このため、除去工程後に、突出部に樹脂層を形成する樹脂層形成工程を設けてもよい。樹脂層形成工程では、例えば、突出部に、インクジェット法、転写法、スプレイ法、またはスクリーン印刷法等を用いて樹脂層を形成する。
樹脂層は、上述の機能を発揮するために、例えば、50℃~200℃の温度範囲で流動性を示し、200℃以上で硬化するものであることが好ましい。
以下、樹脂剤の組成について説明する。樹脂層は、酸化防止材料および高分子材料を含有するものである。
<Resin layer>
The projecting portion may be provided with a resin layer (not shown) that has a function of adhering to an object to be joined and a function of a protective layer for the projecting portion.
Therefore, a resin layer forming step of forming a resin layer on the projecting portion may be provided after the removing step. In the resin layer forming step, for example, a resin layer is formed on the projecting portion using an inkjet method, a transfer method, a spray method, a screen printing method, or the like.
The resin layer preferably exhibits fluidity in a temperature range of, for example, 50° C. to 200° C. and cures at 200° C. or higher in order to exhibit the above functions.
The composition of the resin agent will be described below. The resin layer contains an antioxidant material and a polymeric material.

<酸化防止材料>
樹脂層に含まれる酸化防止材料としては、具体的には、例えば、1,2,3,4-テトラゾール、5-アミノ-1,2,3,4-テトラゾール、5-メチル-1,2,3,4-テトラゾール、1H-テトラゾール-5-酢酸、1H-テトラゾール-5-コハク酸、1,2,3-トリアゾール、4-アミノ-1,2,3-トリアゾール、4,5-ジアミノ-1,2,3-トリアゾール、4-カルボキシ-1H-1,2,3-トリアゾール、4,5-ジカルボキシ-1H-1,2,3-トリアゾール、1H-1,2,3-トリアゾール-4-酢酸、4-カルボキシ-5-カルボキシメチル-1H-1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール、3-カルボキシ-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジカルボキシ-1,2,4-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール-3-酢酸、1H-ベンゾトリアゾール、1H-ベンゾトリアゾール-5-カルボン酸、ベンゾフロキサン、2,1,3-ベンゾチアゾール、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、カテコール、o-アミノフェノール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、メラミン、およびこれらの誘導体が挙げられる。
これらのうち、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体が好ましい。
ベンゾトリアゾール誘導体としては、ベンゾトリアゾールのベンゼン環に、ヒドロキシル基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基等)、アミノ基、ニトロ基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、ブチル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等)等を有する置換ベンゾトリアゾールが挙げられる。また、ナフタレントリアゾール、ナフタレンビストリアゾール、と同様に置換された置換ナフタレントリアゾール、置換ナフタレンビストリアゾール等も挙げることができる。
<Antioxidant material>
Specific examples of the antioxidant material contained in the resin layer include 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2, 3,4-tetrazole, 1H-tetrazole-5-acetic acid, 1H-tetrazole-5-succinic acid, 1,2,3-triazole, 4-amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1 , 2,3-triazole, 4-carboxy-1H-1,2,3-triazole, 4,5-dicarboxy-1H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,3-triazole-4- Acetic acid, 4-carboxy-5-carboxymethyl-1H-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2 ,4-triazole, 3-carboxy-1,2,4-triazole, 3,5-dicarboxy-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid, 1H-benzotriazole, 1H -benzotriazole-5-carboxylic acid, benzofuroxane, 2,1,3-benzothiazole, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, catechol, o-aminophenol, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzimidazole , 2-mercaptobenzoxazole, melamine, and derivatives thereof.
Of these, benzotriazole and its derivatives are preferred.
Benzotriazole derivatives include hydroxyl groups, alkoxy groups (e.g., methoxy groups, ethoxy groups, etc.), amino groups, nitro groups, alkyl groups (e.g., methyl groups, ethyl groups, butyl groups, etc.) on the benzene ring of benzotriazole. , substituted benzotriazoles having halogen atoms (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.) and the like. Also included are naphthalenetriazole, naphthalenebistriazole, and similarly substituted naphthalenetriazoles and substituted naphthalenebistriazoles.

また、樹脂層に含まれる酸化防止材料の他の例としては、一般的な酸化防止剤である、高級脂肪酸、高級脂肪酸銅、フェノール化合物、アルカノールアミン、ハイドロキノン類、銅キレート剤、有機アミン、有機アンモニウム塩等が挙げられる。 Other examples of the antioxidant material contained in the resin layer include general antioxidants such as higher fatty acids, higher fatty acid copper, phenol compounds, alkanolamines, hydroquinones, copper chelating agents, organic amines, organic Ammonium salts and the like are included.

樹脂層に含まれる酸化防止材料の含有量は特に限定されないが、防食効果の観点から、樹脂層の全質量に対して0.0001質量%以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましい。また、本接合プロセスにおいて適切な電気抵抗を得る理由から、5.0質量%以下が好ましく、2.5質量%以下がより好ましい。 Although the content of the antioxidant material contained in the resin layer is not particularly limited, it is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, based on the total mass of the resin layer from the viewpoint of anticorrosion effect. Moreover, from the reason of obtaining suitable electrical resistance in this joining process, 5.0 mass % or less is preferable and 2.5 mass % or less is more preferable.

<高分子材料>
樹脂層に含まれる高分子材料としては特に限定されないが、半導体チップまたは半導体ウエハ等の接合対象と構造体との隙間を効率よく埋めることができ、構造体と、半導体チップまたは半導体ウエハとの密着性がより高くなる理由から、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート系樹脂等が挙げられる。
なかでも、絶縁信頼性がより向上し、耐薬品性に優れる理由から、ポリイミド樹脂および/またはエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。
<Polymer material>
The polymer material contained in the resin layer is not particularly limited, but it can efficiently fill the gap between the object to be bonded such as a semiconductor chip or semiconductor wafer and the structure, and the adhesion between the structure and the semiconductor chip or semiconductor wafer can be improved. Thermosetting resins are preferred because they are more durable.
Specific examples of thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, polyimide resins, polyester resins, polyurethane resins, bismaleimide resins, melamine resins, and isocyanate resins.
Among them, it is preferable to use a polyimide resin and/or an epoxy resin for the reason that the insulation reliability is further improved and the chemical resistance is excellent.

<マイグレーション防止材料>
樹脂層は、樹脂層に含有し得る金属イオン、ハロゲンイオン、ならびに半導体チップおよび半導体ウエハに由来する金属イオンをトラップすることによって絶縁信頼性がより向上する理由から、マイグレーション防止材料を含有しているのが好ましい。
<Migration prevention material>
The resin layer contains a migration-preventing material for the reason that insulation reliability is further improved by trapping metal ions, halogen ions, and metal ions derived from the semiconductor chip and semiconductor wafer that may be contained in the resin layer. is preferred.

マイグレーション防止材料としては、例えば、イオン交換体、具体的には、陽イオン交換体と陰イオン交換体との混合物、または、陽イオン交換体のみを使用することができる。
ここで、陽イオン交換体および陰イオン交換体は、それぞれ、例えば、後述する無機イオン交換体および有機イオン交換体の中から適宜選択することができる。
As an anti-migration material, for example, an ion exchanger, in particular a mixture of a cation exchanger and an anion exchanger, or only a cation exchanger can be used.
Here, the cation exchanger and the anion exchanger can be appropriately selected from, for example, inorganic ion exchangers and organic ion exchangers, which will be described later.

(無機イオン交換体)
無機イオン交換体としては、例えば、含水酸化ジルコニウムに代表される金属の含水酸化物が挙げられる。
金属の種類としては、例えば、ジルコニウムのほか、鉄、アルミニウム、錫、チタン、アンチモン、マグネシウム、ベリリウム、インジウム、クロム、ビスマス等が知られている。
これらの中でジルコニウム系のものは、陽イオンのCu2+、Al3+について交換能を有している。また、鉄系のものについても、Ag+、Cu2+について交換能を有している。同様に、錫系、チタン系、アンチモン系のものは、陽イオン交換体である。
一方、ビスマス系のものは、陰イオンのCl-について交換能を有している。
また、ジルコニウム系のものは条件に製造条件によっては陰イオンの交換能を示す。アルミニウム系、錫系のものも同様である。
これら以外の無機イオン交換体としては、リン酸ジルコニウムに代表される多価金属の酸性塩、モリブドリン酸アンモニウムに代表されるヘテロポリ酸塩、不溶性フェロシアン化物等の合成物が知られている。
これらの無機イオン交換体の一部は既に市販されており、例えば、東亞合成株式会社の商品名イグゼ「IXE」における各種のグレードが知られている。
なお、合成品のほか、天然物のゼオライト、またはモンモリロン石のような無機イオン交換体の粉末も使用可能である。
(Inorganic ion exchanger)
Examples of inorganic ion exchangers include hydrous oxides of metals typified by hydrous zirconium oxide.
Known types of metal include, for example, zirconium, iron, aluminum, tin, titanium, antimony, magnesium, beryllium, indium, chromium, bismuth, and the like.
Among these, zirconium-based materials have an exchange ability with respect to cations Cu2+ and Al3+. Iron-based materials also have exchangeability with respect to Ag+ and Cu2+. Similarly, tin-based, titanium-based, and antimony-based are cation exchangers.
On the other hand, the bismuth-based one has an exchange ability with respect to the anion Cl-.
In addition, zirconium-based materials exhibit anion exchange ability depending on the manufacturing conditions. The same applies to aluminum-based and tin-based materials.
As other inorganic ion exchangers, acid salts of polyvalent metals typified by zirconium phosphate, heteropolyacid salts typified by ammonium molybdophosphate, and synthetic compounds such as insoluble ferrocyanides are known.
Some of these inorganic ion exchangers are already commercially available, for example, various grades under the trade name IXE of Toagosei Co., Ltd. are known.
In addition to synthetic products, natural zeolites or powders of inorganic ion exchangers such as montmorillonite can also be used.

(有機イオン交換体)
有機イオン交換体には、陽イオン交換体としてスルホン酸基を有する架橋ポリスチレンが挙げられ、そのほかカルボン酸基、ホスホン酸基またはホスフィン酸基を有するものも挙げられる。
また、陰イオン交換体として四級アンモニウム基、四級ホスホニウム基または三級スルホニウム基を有する架橋ポリスチレンが挙げられる。
(Organic ion exchanger)
Organic ion exchangers include crosslinked polystyrene with sulfonic acid groups as cation exchangers, as well as those with carboxylic acid, phosphonic acid or phosphinic acid groups.
In addition, crosslinked polystyrene having a quaternary ammonium group, a quaternary phosphonium group or a tertiary sulfonium group can be used as an anion exchanger.

これらの無機イオン交換体および有機イオン交換体は、捕捉したい陽イオン、陰イオンの種類、そのイオンについての交換容量を考慮して適宜選択すればよい。勿論、無機イオン交換体と有機イオン交換体とを混合して使用してもよいことはいうまでもない。
電子素子の製造工程では加熱するプロセスを含むため、無機イオン交換体が好ましい。
These inorganic ion exchangers and organic ion exchangers may be appropriately selected in consideration of the types of cations and anions to be captured and the exchange capacity for the ions. Of course, it goes without saying that an inorganic ion exchanger and an organic ion exchanger may be mixed and used.
Inorganic ion exchangers are preferred because the manufacturing process of electronic devices includes a heating process.

また、イオン交換体と上述した高分子材料との混合比は、例えば、機械的強度の観点から、イオン交換体を10質量%以下とすることが好ましく、イオン交換体を5質量%以下とすることがより好ましく、さらにイオン交換体を2.5質量%以下とすることがさらに好ましい。また、半導体チップまたは半導体ウエハと、構造体とを接合した際のマイグレーションを抑制する観点から、イオン交換体を0.01質量%以上とすることが好ましい。 In addition, the mixing ratio of the ion exchanger and the above-described polymer material is preferably 10% by mass or less for the ion exchanger, and 5% by mass or less for the ion exchanger, from the viewpoint of mechanical strength. More preferably, the content of the ion exchanger is 2.5% by mass or less. Moreover, from the viewpoint of suppressing migration when a semiconductor chip or semiconductor wafer and a structure are bonded, the content of the ion exchanger is preferably 0.01% by mass or more.

<無機充填剤>
樹脂層は、無機充填剤を含有しているのが好ましい。
無機充填剤としては特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カオリン、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化ケイ素粉、微粉状酸化ケイ素、気相法シリカ、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、マイカ、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
<Inorganic filler>
The resin layer preferably contains an inorganic filler.
The inorganic filler is not particularly limited and can be appropriately selected from known ones. , crystalline silica, fused silica, spherical silica, talc, clay, magnesium carbonate, calcium carbonate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, mica, aluminum nitride, zirconium oxide, yttrium oxide, silicon carbide, silicon nitride and the like.

導通路間に無機充填剤が入ることを防ぎ、導通信頼性がより向上する理由から、無機充填剤の平均粒子径が、各導通路の間隔よりも大きいことが好ましい。
無機充填剤の平均粒子径は、30nm~10μmであることが好ましく、80nm~1μmであることがより好ましい。
ここで、平均粒子径は、レーザー回折散乱式粒子径測定装置(日機装株式会社製マイクロトラックMT3300)で測定される、一次粒子径を平均粒子径とする。
In order to prevent the inorganic filler from entering between the conducting paths and improve the conduction reliability, it is preferable that the inorganic filler have an average particle size larger than the interval between the conducting paths.
The average particle size of the inorganic filler is preferably 30 nm to 10 μm, more preferably 80 nm to 1 μm.
Here, the average particle size is defined as the primary particle size measured by a laser diffraction/scattering particle size measuring device (Microtrac MT3300 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

<硬化剤>
樹脂層は、硬化剤を含有していてもよい。
硬化剤を含有する場合、接続対象の半導体チップまたは半導体ウエハの表面形状との接合不良を抑制する観点から、常温で固体の硬化剤を用いず、常温で液体の硬化剤を含有しているのがより好ましい。
ここで、「常温で固体」とは、25℃で固体であることをいい、例えば、融点が25℃より高い温度である物質をいう。
<Curing agent>
The resin layer may contain a curing agent.
When a curing agent is contained, from the viewpoint of suppressing poor bonding with the surface shape of the semiconductor chip or semiconductor wafer to be connected, a curing agent that is solid at normal temperature is not used, and a curing agent that is liquid at normal temperature is contained. is more preferred.
Here, "solid at room temperature" refers to a substance that is solid at 25°C, for example, a substance that has a melting point higher than 25°C.

硬化剤としては、具体的には、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンのような芳香族アミン、脂肪族アミン、4-メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、テトラメチルグアニジン、チオ尿素付加アミン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等のカルボン酸無水物、カルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、ポリフェノール化合物、ノボラック樹脂、ポリメルカプタン等が挙げられ、これらの硬化剤から、25℃で液体のものを適宜選択して用いることができる。なお、硬化剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of curing agents include aromatic amines such as diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone, aliphatic amines, imidazole derivatives such as 4-methylimidazole, dicyandiamide, tetramethylguanidine, thiourea-added amines, methyl Carboxylic acid anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride, carboxylic acid hydrazides, carboxylic acid amides, polyphenol compounds, novolak resins, polymercaptans, etc. can be mentioned, and from these curing agents, those which are liquid at 25° C. are appropriately selected. can be used for The curing agent may be used singly or in combination of two or more.

樹脂層には、その特性を損なわない範囲内で、広く一般に半導体パッケージの樹脂絶縁膜に添加されている分散剤、緩衝剤、粘度調整剤等の種々の添加剤を含有させてもよい。 The resin layer may contain various additives such as dispersing agents, buffering agents, viscosity modifiers, etc., which are generally added to resin insulating films of semiconductor packages, as long as the properties are not impaired.

<形状>
構造体の突出部を保護する理由から、樹脂層の厚みは、突出部の高さより大きく、1μm~5μmであることが好ましい。
<Shape>
For the reason of protecting the protrusions of the structure, the thickness of the resin layer is preferably greater than the height of the protrusions and is 1 μm to 5 μm.

[構造体の製造方法]
以下、接合体の製造方法についてより具体的に説明する。
図13は本発明の実施形態の構造体の構成の一例を示す模式的断面図である。図14および図15は本発明の実施形態の接合体の製造方法の一例を工程順に示す模式的断面図である。図14および図15に示す接合方法は、チップオンチップに関するものであり、半導体素子30を構造体18として、半導体素子32と接合する。これにより、接合体39が得られる。
図13に示す半導体素子30、32は、半導体層33と、再配線層34と、パッシベーション層36とを有する。再配線層34とパッシベーション層36とは電気的に絶縁された絶縁層である。半導体層33の表面33aには、特定の機能を発揮する回路等が形成された素子領域(図示せず)が設けられている。素子領域については後に説明する。なお、半導体層33の表面33aが、半導体の端子が設けられている面に相当する。
半導体層33の表面33a上に再配線層34が設けられている。再配線層34では、半導体層33の素子領域に電気的に接続される配線37が設けられている。配線37にパッド38が設けられており、配線37とパッド38は導通する。配線37とパッド38とにより、素子領域との信号の授受が可能となり、かつ素子領域への電圧等の供給ができる。
[Method for manufacturing structure]
The method for manufacturing the joined body will be described in more detail below.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the structure according to the embodiment of the invention. 14 and 15 are schematic cross-sectional views showing an example of the manufacturing method of the joined body according to the embodiment of the present invention in order of steps. The bonding method shown in FIGS. 14 and 15 relates to a chip-on-chip, in which the semiconductor element 30 is bonded to the semiconductor element 32 as the structural body 18 . Thereby, a joined body 39 is obtained.
Semiconductor elements 30 and 32 shown in FIG. The rewiring layer 34 and the passivation layer 36 are electrically insulated insulating layers. A surface 33a of the semiconductor layer 33 is provided with an element region (not shown) in which a circuit or the like that exhibits a specific function is formed. The element region will be explained later. The surface 33a of the semiconductor layer 33 corresponds to the surface on which the terminals of the semiconductor are provided.
A rewiring layer 34 is provided on the surface 33 a of the semiconductor layer 33 . In the rewiring layer 34, wirings 37 electrically connected to the element regions of the semiconductor layer 33 are provided. A pad 38 is provided on the wiring 37, and the wiring 37 and the pad 38 are electrically connected. The wiring 37 and the pad 38 enable the transfer of signals to and from the element region, and the supply of voltage and the like to the element region.

再配線層34の表面34aにパッシベーション層36が設けられている。パッシベーション層36には、配線37に設けられたパッド38に、取り出し電極として機能する導電層12が設けられている。導電層12は半導体層33と電気的に接続されている。
また、再配線層34には、配線37が設けられていないが、パッド38だけが設けられている。配線37に設けられていないパッド38に、電極として機能する導電層12が設けられている。導電層12は半導体層33と電気的に接続されていない。
A passivation layer 36 is provided on the surface 34 a of the rewiring layer 34 . In the passivation layer 36 , the conductive layer 12 functioning as an extraction electrode is provided on the pad 38 provided on the wiring 37 . The conductive layer 12 is electrically connected to the semiconductor layer 33 .
Also, the rewiring layer 34 is not provided with the wiring 37 but is provided with only the pads 38 . A conductive layer 12 functioning as an electrode is provided on a pad 38 that is not provided on the wiring 37 . Conductive layer 12 is not electrically connected to semiconductor layer 33 .

導電層12の端面12cと導電層12の端面12cは、いずれもパッシベーション層36の表面36aと一致しており、いわゆる面一の状態であり、導電層12と導電層12はパッシベーション層36の表面36aから突出していない。図13に示す導電層12と導電層12は、例えば、研磨することによりパッシベーション層36の表面36aと面一にされる。半導体素子30の導電層12の端面12cが上述の導電層12の表面12aに相当し、導電層12の端面12cに導電部材19が形成されて、構造体18が構成されている。なお、2つの半導体素子30、32を接合する場合、いずれかを構造体18として、導電部材19を形成すればよい。2つの半導体素子30、32を、いずれも構造体18として接合してもよい。すなわち、導電部材19同士を接合してもよい。 The end surface 12c of the conductive layer 12 and the end surface 12c of the conductive layer 12 are both aligned with the surface 36a of the passivation layer 36, which is a so-called flush state. It does not protrude from 36a. The conductive layer 12 and the conductive layer 12 shown in FIG. 13 are made flush with the surface 36a of the passivation layer 36 by, for example, polishing. The end surface 12c of the conductive layer 12 of the semiconductor element 30 corresponds to the surface 12a of the conductive layer 12 described above, and the conductive member 19 is formed on the end surface 12c of the conductive layer 12 to form the structure 18. FIG. When two semiconductor elements 30 and 32 are to be joined, one of them may be used as the structure 18 and the conductive member 19 may be formed. Both of the two semiconductor elements 30 , 32 may be bonded together as the structure 18 . That is, the conductive members 19 may be joined together.

図14に示すように、半導体素子30と半導体素子32とを、それぞれ導電層12を対向させて配置する。
半導体素子30と半導体素子32とを、例えば、アライメントマーク(図示せず)を用いた位置に合わせにより、半導体素子30の導電層12と半導体素子32の導電層12の位置を合わせる。なお、上述の位置を合わせることは、アライメントともいう。
図14では下方に位置する半導体素子30の導電層12に複数の突出部17が形成されている。
As shown in FIG. 14, the semiconductor element 30 and the semiconductor element 32 are arranged with the conductive layers 12 facing each other.
Conductive layer 12 of semiconductor element 30 and conductive layer 12 of semiconductor element 32 are aligned, for example, by aligning semiconductor element 30 and semiconductor element 32 using alignment marks (not shown). Note that aligning the above positions is also referred to as alignment.
In FIG. 14, a plurality of protruding portions 17 are formed on the conductive layer 12 of the semiconductor element 30 positioned below.

半導体素子30と半導体素子32とを位置合せした状態で、図15に示すように半導体素子30と半導体素子32とを近づけ、半導体素子30の導電部材19と半導体素子32の導電層12とを接触させて、半導体素子30と半導体素子32とを互いに仮接合する。上述の仮接合については後に説明するが、位置合せした状態が保たれている状態のことであり、永久に固定された状態ではない。 With the semiconductor elements 30 and 32 aligned, the semiconductor elements 30 and 32 are brought close to each other as shown in FIG. Then, the semiconductor element 30 and the semiconductor element 32 are temporarily bonded to each other. The above-mentioned temporary joining will be explained later, but it is a state in which the aligned state is maintained, and is not a state in which they are permanently fixed.

次に、図15に示すように、半導体素子30と半導体素子32とを接合する。これにより、導電部材19を介して、互いに対応する導電層12同士が直接接続される。このように半導体素子30と半導体素子32とは、導電部材19と導電層12とにより相互に電気的に接続され、導電部材19と導電層12とにより電気的に接続されることなく物理的に接続される。
半導体素子30と半導体素子32のように、少なくとも2つの部材を接合する工程を接合工程という。接合工程では、例えば、予め定められた接合条件にて少なくとも2つの部材を接合する。
なお、接合とは、対象物同士を、互いに電気的導通が確保された状態に接合することをいう。接合された場合、対象物同士は永久的に接合が保たれる。上述の接合工程の接合のことを本接合ともいう。
接合工程では、例えば、仮接合した状態で、予め定めた条件にて接合してもよいが、仮接合を省略してもよい。なお、仮接合する工程を仮接合工程といい、接合工程の仮接合以外の接合のことを本接合ともいう。
Next, as shown in FIG. 15, the semiconductor element 30 and the semiconductor element 32 are joined. Thereby, the conductive layers 12 corresponding to each other are directly connected via the conductive member 19 . As described above, the semiconductor element 30 and the semiconductor element 32 are electrically connected to each other by the conductive member 19 and the conductive layer 12, and are physically connected without being electrically connected by the conductive member 19 and the conductive layer 12. Connected.
A process of bonding at least two members such as the semiconductor element 30 and the semiconductor element 32 is called a bonding process. In the joining step, for example, at least two members are joined under predetermined joining conditions.
Note that joining means joining objects to each other in a state in which electrical continuity is ensured with each other. When joined, the objects remain permanently joined together. The bonding in the bonding step described above is also referred to as main bonding.
In the bonding step, for example, the temporary bonding may be performed under predetermined conditions, but the temporary bonding may be omitted. Note that the temporary bonding process is called a temporary bonding process, and bonding other than the temporary bonding in the bonding process is also called final bonding.

半導体層33は、半導体であれば、特に限定されるものではなく、シリコン等で構成されるが、これに限定されるものではなく、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素または窒化ガリウム等であってもよい。
再配線層34は、電気的に絶縁性を有するもので構成され、例えば、ポリイミドで構成される。
また、パッシベーション層36も、電気的に絶縁性を有するもので構成され、例えば、窒化珪素(SiN)またはポリイミドで構成される。
配線37およびパッド38は、導電性を有するもので構成され、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金等で構成される。
The semiconductor layer 33 is not particularly limited as long as it is a semiconductor, and is composed of silicon or the like, but is not limited thereto, and may be silicon carbide, germanium, gallium arsenide, gallium nitride, or the like. good.
The rewiring layer 34 is made of an electrically insulating material such as polyimide.
The passivation layer 36 is also made of an electrically insulating material such as silicon nitride (SiN) or polyimide.
The wiring 37 and the pads 38 are made of a conductive material such as copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy.

導電層12および導電層12は、配線37およびパッド38と同様に導電性を有するもので構成され、例えば、金属または合金で構成される。具体的には、導電層12および導電層12は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金等で構成される。上述のように導電層12と、構造体18において充填される導電性物質とは同じ材料からなることが好ましい。
なお、導電層12および導電層12は、導電性を有するものであればよく、金属または合金で構成されることに限定されるものではなく、半導体素子分野において端子、または電極パッドと呼ばれるものに用いられる材料を適宜利用可能である。
The conductive layer 12 and the conductive layer 12 are made of a conductive material like the wiring 37 and the pad 38, and are made of metal or alloy, for example. Specifically, the conductive layer 12 and the conductive layer 12 are made of, for example, copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, or the like. As described above, the conductive layer 12 and the conductive material filled in the structure 18 are preferably made of the same material.
It should be noted that the conductive layer 12 and the conductive layer 12 are not limited to being made of a metal or an alloy as long as they have conductivity. The materials used can be used as appropriate.

[積層デバイス]
次に、構造体18を用いた例として、積層デバイスについて説明する。
図16は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第1の例を示す模式図であり、図17は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第2の例を示す模式図であり、図18は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第3の例を示す模式図であり、図19は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの第4の例を示す模式図である。
[Layered device]
Next, a laminated device will be described as an example using the structure 18. FIG.
FIG. 16 is a schematic diagram showing a first example of a laminated device using the structure of the embodiment of the invention, and FIG. 17 shows a second example of the laminated device using the structure of the embodiment of the invention. 18 is a schematic diagram showing a third example of a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the 4th example of.

図16に示す積層デバイス40では、半導体素子42と半導体素子44のうち、いずれかを構造体18とする。積層デバイス40は、半導体素子42と半導体素子44とを導電部材19(図示せず)を介して積層方向Dsに接合して、半導体素子42と半導体素子44とを電気的に接続したものである。 In the stacked device 40 shown in FIG. 16, one of the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 is used as the structural body 18 . The stacked device 40 is formed by bonding the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 together in the stacking direction Ds via a conductive member 19 (not shown) to electrically connect the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44. .

図16に示す構成以外に、例えば、図17に示す積層デバイス40のように、半導体素子42と半導体素子44と半導体素子46を積層方向Dsに積層して接合し、かつ電気的に接続した構成としてもよい。
また、構造体18に加えて、図18に示す積層デバイス40のように、インターポーザー45を用いて、半導体素子42と半導体素子44と半導体素子46を積層方向Dsに積層して接合し、かつ電気的に接続した構成としてもよい。
In addition to the configuration shown in FIG. 16, for example, like a stacked device 40 shown in FIG. may be
In addition to the structure 18, the semiconductor element 42, the semiconductor element 44, and the semiconductor element 46 are laminated and joined in the lamination direction Ds using an interposer 45, as in the laminated device 40 shown in FIG. An electrically connected configuration may also be used.

インターポーザー45は、半導体素子間の電気的な接続を担うものである。また、半導体素子と配線基板等との電気的な接続を担うものでもある。インターポーザー45を用いることにより、配線長および配線幅を小さくでき、寄生容量を低減すること、および配線長のバラつき等を減らすことができる。
インターポーザー45の構成は、上述の機能を実現することができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のものを含め適宜利用可能である。インターポーザー45は、例えば、ポリイミド等の有機材料、ガラス、セラミックス、金属、シリコン、および多結晶シリコン等を用いて構成することができる。
The interposer 45 is responsible for electrical connection between semiconductor elements. It also serves as an electrical connection between the semiconductor element and the wiring board or the like. By using the interposer 45, the wiring length and wiring width can be reduced, the parasitic capacitance can be reduced, and variations in wiring length can be reduced.
The configuration of the interposer 45 is not particularly limited as long as it can achieve the above functions, and any known configuration can be used as appropriate. The interposer 45 can be configured using, for example, an organic material such as polyimide, glass, ceramics, metal, silicon, polycrystalline silicon, or the like.

また、図19に示す積層デバイス40のように光学センサーとして機能するものでもよい。図19に示す積層デバイス40は、半導体素子42とセンサチップ47とが積層方向Dsに積層されている。積層デバイス40では、半導体素子42とセンサチップ47とを構造体18を用いて接合されている。また、センサチップ47にはレンズ48が設けられている。
半導体素子42は、ロジック回路が形成されたものであり、センサチップ47で得られる信号を処理することができれば、その構成は特に限定されるものではない。
センサチップ47は、光を検出する光センサーを有するものである。光センサーは、光を検出することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーまたはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーが用いられる。
レンズ48は、センサチップ47に光を集光することができれば、その構成は特に限定されるものではなく、例えば、マイクロレンズと呼ばれるものが用いられる。
Moreover, it may function as an optical sensor like the laminated device 40 shown in FIG. A stacked device 40 shown in FIG. 19 has a semiconductor element 42 and a sensor chip 47 stacked in a stacking direction Ds. In the laminated device 40 , the semiconductor element 42 and the sensor chip 47 are joined using the structure 18 . Also, the sensor chip 47 is provided with a lens 48 .
The semiconductor element 42 is formed with a logic circuit, and its configuration is not particularly limited as long as the signal obtained by the sensor chip 47 can be processed.
The sensor chip 47 has an optical sensor that detects light. The optical sensor is not particularly limited as long as it can detect light, and for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor is used.
The configuration of the lens 48 is not particularly limited as long as it can focus light on the sensor chip 47, and for example, a so-called microlens is used.

なお、上述の半導体素子42、半導体素子44および半導体素子46は、素子領域(図示せず)を有する。素子領域については上述の通りである。上述のように素子領域は素子構成回路等が形成されており、半導体素子には、例えば、再配線層(図示せず)が設けられている。
積層デバイスでは、例えば、論理回路を有する半導体素子と、メモリ回路を有する半導体素子の組合せとすることができる。また、半導体素子を全てメモリ回路を有するものとしてもよく、また、全て論理回路を有するものとしてもよい。また、積層デバイス40における半導体素子の組合せとしては、センサー、アクチュエーターおよびアンテナ等と、メモリ回路と論理回路との組み合わせでもよく、積層デバイス40の用途等に応じて適宜決定されるものである。
The semiconductor element 42, the semiconductor element 44, and the semiconductor element 46 described above have element regions (not shown). The element region is as described above. As described above, the device region is formed with the device configuration circuit and the like, and the semiconductor device is provided with, for example, a rewiring layer (not shown).
A stacked device can be, for example, a combination of a semiconductor element having a logic circuit and a semiconductor element having a memory circuit. Further, all of the semiconductor elements may have memory circuits, or all of them may have logic circuits. The combination of semiconductor elements in the laminated device 40 may be a combination of a sensor, an actuator, an antenna, etc., and a memory circuit and a logic circuit.

〔半導体素子〕
上述の半導体素子42、半導体素子44および半導体素子46は、上述のもの以外に、例えば、ロジックLSI(Large Scale Integration)(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASSP(Application Specific Standard Product)等)、マイクロプロセッサ(例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等)、メモリ(例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、HMC(Hybrid Memory Cube)、MRAM(MagneticRAM:磁気メモリ)とPCM(Phase-Change Memory:相変化メモリ)、ReRAM(Resistive RAM:抵抗変化型メモリ)、FeRAM(Ferroelectric RAM:強誘電体メモリ)、フラッシュメモリ(NAND(Not AND)フラッシュ)等)、LED(Light Emitting Diode)、(例えば、携帯端末のマイクロフラッシュ、車載用、プロジェクタ光源、LCDバックライト、一般照明等)、パワー・デバイス、アナログIC(Integrated Circuit)、(例えば、DC(Direct Current)-DC(Direct Current)コンバータ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、(例えば、加速度センサー、圧力センサー、振動子、ジャイロセンサ等)、ワイヤレス(例えば、GPS(Global Positioning System)、FM(Frequency Modulation)、NFC(Nearfieldcommunication)、RFEM(RF Expansion Module)、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)、WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)等)、ディスクリート素子、BSI(Back Side Illumination)、CIS(Contact Image Sensor)、カメラモジュール、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、Passiveデバイス、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ、RF(Radio Frequency)フィルタ、RFIPD(Radio Frequency Integrated Passive Devices)、BB(Broadband)等が挙げられる。
半導体素子は、例えば、1つで完結したものであり、半導体素子単体で、回路またはセンサー等の特定の機能を発揮するものである。
なお、積層デバイスとしては、1つの半導体素子に複数の半導体素子を接合する形態である1対複数の形態に限定されるものではなく、複数の半導体素子と複数の半導体素子とを接合する形態である複数対複数の形態でもよい。
[Semiconductor device]
The semiconductor element 42, the semiconductor element 44, and the semiconductor element 46 described above are, in addition to those described above, for example, logic LSI (Large Scale Integration) (e.g., ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), ASSP (Application Specific Standard Product), etc.), microprocessor (e.g., CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), etc.), memory (e.g., DRAM (Dynamic Random Access Memory), HMC (Hybrid Memory Cube), MRAM (MagneticRAM), PCM (Phase-Change Memory), ReRAM (Resistive RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM), flash memory (NAND (Not AND) flash ), etc.), LEDs (Light Emitting Diodes), (e.g., mobile terminal microflash, automotive, projector light sources, LCD backlights, general lighting, etc.), power devices, analog ICs (Integrated Circuits), (e.g., DC (Direct Current)-DC (Direct Current) converter, insulated gate bipolar transistor (IGBT), etc.), MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), (e.g. acceleration sensor, pressure sensor, vibrator, gyro sensor, etc.), wireless (e.g. , GPS (Global Positioning System), FM (Frequency Modulation), NFC (Nearfield communication), RFEM (RF Expansion Module), MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), WLAN (Wireless Local Area Network), etc.), discrete elements, BSI (Back Side Illumination) , CIS (Contact Image Sensor), Camera module, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), Passive device, SAW (Surface Acoustic Wave) filter, RF (Radio Frequency) filter, RFIPD (Radio Frequency Integrated Passive Devices), BB (Broadband) etc.
A semiconductor element is, for example, a single device, and a single semiconductor element exerts a specific function such as a circuit or a sensor.
The stacked device is not limited to a one-to-plural form in which a plurality of semiconductor elements are joined to one semiconductor element, but a form in which a plurality of semiconductor elements are joined to a plurality of semiconductor elements. Certain many-to-many forms are also possible.

[積層デバイスの製造方法の第1の例]
次に、構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例について説明する。
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例は、チップオンウエハに関するものであり、図16に示す積層デバイス40の製造方法を示す。
図20~図22は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例を工程順に示す模式図である。
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例では、第1の半導体ウエハ50は構造体18が製造されたものである。第1の半導体ウエハ50の表面50aには、複数の素子領域(図示せず)があり、各素子領域に対して導電部材19が設けられている。
次に、第1の半導体ウエハ50の導電部材19に向けて半導体素子44を配置する。次に、半導体素子44のアライメントマークと、第1の半導体ウエハ50のアライメントマークとを用いて、第1の半導体ウエハ50に対して、半導体素子44の位置合せを行う。
なお、位置合せについては、第1の半導体ウエハ50のアライメントマークの画像または反射像と、半導体素子44のアライメントマークの画像または反射像について、デジタル画像データを得ることができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知の撮像装置を適宜利用可能である。
[First Example of Method for Manufacturing Laminated Device]
Next, a first example of a method of manufacturing a laminated device using a structure will be described.
A first example of a method of manufacturing a laminated device using a structure relates to a chip-on-wafer, and shows a method of manufacturing a laminated device 40 shown in FIG.
20 to 22 are schematic diagrams showing the order of steps of a first example of a method for manufacturing a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention.
In the first example of the method of manufacturing a stacked device using structures, the structures 18 are manufactured on the first semiconductor wafer 50 . A surface 50a of the first semiconductor wafer 50 has a plurality of element regions (not shown), and a conductive member 19 is provided for each element region.
Next, the semiconductor element 44 is arranged facing the conductive member 19 of the first semiconductor wafer 50 . Next, the alignment marks of the semiconductor element 44 and the alignment marks of the first semiconductor wafer 50 are used to align the semiconductor element 44 with respect to the first semiconductor wafer 50 .
As for alignment, if digital image data can be obtained for the image or reflected image of the alignment mark of the first semiconductor wafer 50 and the image or reflected image of the alignment mark of the semiconductor element 44, the configuration is particularly limited. A known imaging device can be used as appropriate.

次に、半導体素子44を、第1の半導体ウエハ50の素子領域に設けられた導電部材19上に載置し、例えば、予め定められた圧力を加え、予め定められた温度に加熱し、予め定められた時間保持して仮接合する。これを全ての半導体素子44について行い、図21に示すように、全ての半導体素子44を第1の半導体ウエハ50の素子領域に仮接合する。
仮接合は、以下に示す方法でもよい。例えば,封止樹脂等をディスペンサー等で第1の半導体ウエハ50の導電部材19上に供給して、半導体素子44を第1の半導体ウエハ50の素子領域に仮接合してもよいし、第1の半導体ウエハ50上に、事前に供給した絶縁性樹脂フイルム(NCF(Non-conductive Film))を使って半導体素子44を素子領域に仮接合してもよい。また、突出部に樹脂層(図示せず)を形成し、樹脂層を仮接合に利用することもできる。
Next, the semiconductor element 44 is placed on the conductive member 19 provided in the element region of the first semiconductor wafer 50, for example, a predetermined pressure is applied, heated to a predetermined temperature, and heated to a predetermined temperature. Temporary bonding is performed by holding for a specified time. This is performed for all the semiconductor elements 44, and all the semiconductor elements 44 are temporarily bonded to the element regions of the first semiconductor wafer 50 as shown in FIG.
Temporary bonding may be performed by the method described below. For example, a sealing resin or the like may be supplied onto the conductive member 19 of the first semiconductor wafer 50 by a dispenser or the like, and the semiconductor element 44 may be temporarily bonded to the element region of the first semiconductor wafer 50. The semiconductor element 44 may be temporarily bonded to the element region of the semiconductor wafer 50 by using an insulating resin film (NCF (Non-conductive Film)) supplied in advance. Alternatively, a resin layer (not shown) may be formed on the projecting portion, and the resin layer may be used for temporary bonding.

次に、全ての半導体素子44を第1の半導体ウエハ50の素子領域に仮接合した状態で、半導体素子44に対して、予め定められた圧力を加え、予め定められた温度に加熱し、予め定められた時間保持して、複数の半導体素子44を全て一括して、第1の半導体ウエハ50の素子領域に導電部材19を介して接合する。この接合は本接合と呼ばれるものである。これにより、半導体素子44の端子(図示せず)が第1の半導体ウエハ50の導電部材19に接合される。
次に、図22に示すように、半導体素子44が接合された第1の半導体ウエハ50を、素子領域毎に、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、半導体素子42と半導体素子44とが接合された積層デバイス40を得ることができる。
Next, in a state in which all the semiconductor elements 44 are temporarily bonded to the element regions of the first semiconductor wafer 50, the semiconductor elements 44 are applied with a predetermined pressure, heated to a predetermined temperature, and After holding for a predetermined time, all of the plurality of semiconductor elements 44 are collectively bonded to the element region of the first semiconductor wafer 50 via the conductive member 19 . This joining is called the main joining. As a result, terminals (not shown) of the semiconductor element 44 are joined to the conductive members 19 of the first semiconductor wafer 50 .
Next, as shown in FIG. 22, the first semiconductor wafer 50 to which the semiconductor elements 44 are bonded is singulated by dicing, laser scribing, or the like for each element region. Thereby, the laminated device 40 in which the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are joined can be obtained.

なお、仮接合する際に、仮接合強度が弱いと、搬送工程等および接合する迄の工程で位置ズレが生じてしまうため、仮接合強度は重要となる。
また、仮接合工程における温度条件および加圧条件は、特に限定されるものではなく、後述の温度条件および加圧条件が例示される。
In addition, if the temporary bonding strength is weak at the time of temporary bonding, positional deviation may occur in the transportation process and the process up to bonding, so the temporary bonding strength is important.
Moreover, the temperature conditions and pressure conditions in the temporary bonding step are not particularly limited, and the temperature conditions and pressure conditions described later are exemplified.

本接合における温度条件および加圧条件は、特に限定されるものではなく、後述の温度条件および加圧条件が例示される。
適切な条件で本接合を行うことにより、樹脂層が、半導体素子44の電極間に流動し、接合部に残存し難くなる。上述のように本接合では、複数の半導体素子44の接合を一括して行うことにより、タクトタイムを低減でき、生産性を高くできる。
The temperature conditions and pressure conditions in this bonding are not particularly limited, and are exemplified by the temperature conditions and pressure conditions described later.
By performing the main bonding under appropriate conditions, the resin layer flows between the electrodes of the semiconductor element 44 and is less likely to remain at the bonding portion. As described above, in this bonding, by collectively bonding a plurality of semiconductor elements 44, the tact time can be reduced and the productivity can be increased.

[積層デバイスの製造方法の第2の例]
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第2の例について説明する。
図23は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第2の例の一工程を示す模式図である。
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第2の例は、構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例に比して、3つの半導体素子42、44、46が積層されて接合される点以外は、構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第1の例と同じである。このため、積層デバイスの製造方法の第2の例と共通する製造方法についての詳細な説明は省略する。
半導体素子44は、裏面44bにアライメントマーク(図示せず)が設けられており、かつ端子(図示せず)が設けられている。また、半導体素子46は構造体18が構成されており、表面46aに導電部材19が設けられている。半導体素子46は、第1の半導体ウエハ50と同様に素子領域(図示せず)に構造体18が製造されており、個片化されたものである。このため、半導体素子46は導電部材19を有する。
[Second Example of Method for Manufacturing Laminated Device]
A second example of a method of manufacturing a laminated device using a structure will be described.
FIG. 23 is a schematic diagram showing one step of the second example of the method of manufacturing a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention.
In the second example of the method for manufacturing a stacked device using a structure, three semiconductor elements 42, 44 and 46 are stacked in comparison with the first example of the method for manufacturing a stacked device using a structure. The method is the same as the first example of the method for manufacturing a laminated device using a structure, except for the point of bonding. Therefore, detailed description of the manufacturing method common to the second example of the manufacturing method of the laminated device will be omitted.
The semiconductor element 44 is provided with an alignment mark (not shown) on the rear surface 44b, and is provided with terminals (not shown). In addition, the semiconductor element 46 has the structure 18, and the conductive member 19 is provided on the surface 46a. The semiconductor device 46 has the structure 18 manufactured in the device region (not shown) in the same manner as the first semiconductor wafer 50, and is singulated. Therefore, the semiconductor element 46 has the conductive member 19 .

図23に示すように、全ての半導体素子44が導電部材19を介して第1の半導体ウエハ50の素子領域に仮接合された状態で、半導体素子44の裏面44bのアライメントマークと、半導体素子46のアライメントマークとを用いて、半導体素子44に対して半導体素子46の位置合せを行う。 As shown in FIG. 23, in a state in which all the semiconductor elements 44 are temporarily bonded to the element regions of the first semiconductor wafer 50 via the conductive members 19, the alignment marks on the back surface 44b of the semiconductor elements 44 and the semiconductor elements 46 are aligned. The alignment marks are used to align the semiconductor element 46 with respect to the semiconductor element 44 .

次に、半導体素子44の裏面44bに、導電部材19を介して半導体素子46を仮接合する。次に、全ての半導体素子44を導電部材19を介して第1の半導体ウエハ50の素子領域に仮接合し、全ての半導体素子44に、導電部材19を介して半導体素子46を仮接合した状態で、予め定めた条件にて本接合を行う。これにより、半導体素子44と半導体素子46とが接合され、半導体素子44と第1の半導体ウエハ50とが接合される。
次に、半導体素子44および半導体素子46が第1の半導体ウエハ50に接合された状態で、素子領域毎に、例えば、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、半導体素子42と半導体素子44と半導体素子46とが接合された積層デバイス40(図17参照)を得ることができる。
Next, the semiconductor element 46 is temporarily bonded to the back surface 44 b of the semiconductor element 44 via the conductive member 19 . Next, all the semiconductor elements 44 are temporarily bonded to the element region of the first semiconductor wafer 50 via the conductive members 19, and the semiconductor elements 46 are temporarily bonded to all the semiconductor elements 44 via the conductive members 19. Then, the main bonding is performed under predetermined conditions. Thereby, the semiconductor element 44 and the semiconductor element 46 are bonded together, and the semiconductor element 44 and the first semiconductor wafer 50 are bonded together.
Next, with the semiconductor elements 44 and 46 bonded to the first semiconductor wafer 50, the semiconductor elements 44 and 46 are singulated for each element region by, for example, dicing or laser scribing. Thereby, the laminated device 40 (see FIG. 17) in which the semiconductor element 42, the semiconductor element 44, and the semiconductor element 46 are joined can be obtained.

[積層デバイスの製造方法の第3の例]
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例について説明する。
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例は、ウエハオンウエハに関するものであり、図16に示す積層デバイス40の製造方法を示す。
図24および図25は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例を工程順に示す模式図である。
構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例は、積層デバイスの製造方法の第1の例に比して、構造体18を用いて第1の半導体ウエハ50と第2の半導体ウエハ52とを接合する点以外は、積層デバイスの製造方法の第1の例と同じである。このため、積層デバイスの製造方法の第1の例と共通する製造方法についての詳細な説明は省略する。また、構造体18についても、上述の説明の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
[Third Example of Method for Manufacturing Laminated Device]
A third example of a method of manufacturing a laminated device using a structure will be described.
A third example of a method of manufacturing a laminated device using a structure relates to wafer-on-wafer, and shows a method of manufacturing a laminated device 40 shown in FIG.
24 and 25 are schematic diagrams showing, in order of steps, a third example of a method for manufacturing a laminated device using the structure of the embodiment of the present invention.
Compared to the first example of the method for manufacturing a stacked device, the third example of the method for manufacturing a stacked device using the structure uses the structure 18 to manufacture the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer. 52 is the same as the first example of the manufacturing method of the laminated device. Therefore, detailed description of the manufacturing method common to the first example of the manufacturing method of the laminated device is omitted. Further, since the structure 18 is also as described above, detailed description thereof will be omitted.

まず、第1の半導体ウエハ50と、第2の半導体ウエハ52とを用意する。第1の半導体ウエハ50および第2の半導体ウエハ52のうち、いずれかを構造体18とする。
次に、第1の半導体ウエハ50の表面50aと第2の半導体ウエハ52の表面52aを対向させる。そして、第1の半導体ウエハ50のアライメントマークと、第2の半導体ウエハ52のアライメントマークとを用いて、第1の半導体ウエハ50に対して、第2の半導体ウエハ52の位置合せを行う。
次に、第1の半導体ウエハ50の表面50aと第2の半導体ウエハ52の表面52aを対向させて、上述の方法を用いて、図24に示すように第1の半導体ウエハ50と第2の半導体ウエハ52とを導電部材19を介して接合する。この場合、仮接合した後に、本接合をしてもよく、本接合だけでもよい。
First, a first semiconductor wafer 50 and a second semiconductor wafer 52 are prepared. One of the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer 52 is used as the structure 18 .
Next, the surface 50a of the first semiconductor wafer 50 and the surface 52a of the second semiconductor wafer 52 are made to face each other. Then, the second semiconductor wafer 52 is aligned with the first semiconductor wafer 50 using the alignment marks of the first semiconductor wafer 50 and the alignment marks of the second semiconductor wafer 52 .
Next, the surface 50a of the first semiconductor wafer 50 and the surface 52a of the second semiconductor wafer 52 are opposed to each other, and the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer 50 are separated by the above-described method as shown in FIG. The semiconductor wafer 52 is bonded through the conductive member 19 . In this case, the permanent bonding may be performed after the temporary bonding, or the final bonding alone may be performed.

次に、図25に示すように、第1の半導体ウエハ50と第2の半導体ウエハ52が導電部材19を介して接合された状態で、素子領域毎に、例えば、ダイシングまたはレーザースクライビング等により個片化する。これにより、半導体素子42と半導体素子44とが接合された積層デバイス40を得ることができる。このように、ウエハオンウエハを用いても積層デバイス40を得ることができる。
なお、個片化については、上述の通りであるため、詳細な説明は省略する。
また、図25に示すように、第1の半導体ウエハ50と第2の半導体ウエハ52が接合された状態で、第1の半導体ウエハ50および第2の半導体ウエハ52のうち、薄くする必要がある半導体ウエハがあれば、化学的機械的研磨(CMP)等により、薄くすることができる。
Next, as shown in FIG. 25, in a state where the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer 52 are bonded via the conductive member 19, each element region is individually separated by, for example, dicing or laser scribing. fragment. Thereby, the laminated device 40 in which the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are joined can be obtained. Thus, the laminated device 40 can be obtained even by using wafer-on-wafer.
In addition, since it is as above-mentioned about singulation, detailed description is abbreviate|omitted.
Further, as shown in FIG. 25, it is necessary to make the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer 52 thinner in a state where the first semiconductor wafer 50 and the second semiconductor wafer 52 are bonded. If a semiconductor wafer is available, it can be thinned, such as by chemical mechanical polishing (CMP).

構造体を用いた積層デバイスの製造方法の第3の例では、半導体素子42と半導体素子44を積層した2層構造を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、上述のように3層以上でもよいことはもちろんである。この場合、上述の積層デバイス40の製造方法の第2の例と同じく、第2の半導体ウエハ52の裏面52bに、アライメントマーク(図示せず)と、端子(図示せず)を設けることにより3層以上の積層デバイス40を得ることができる。 In the third example of the method of manufacturing a laminated device using a structure, a two-layer structure in which the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are laminated has been described as an example. Of course, three or more layers may be used. In this case, alignment marks (not shown) and terminals (not shown) are provided on the rear surface 52b of the second semiconductor wafer 52 in the same manner as in the second example of the manufacturing method of the laminated device 40 described above. A stacked device 40 with more than one layer can be obtained.

上述のように、積層デバイス40において、構造体18を利用することにより、半導体素子に凹凸があっても、突出部17を緩衝層として利用することで凹凸を吸収することができる。突出部17が緩衝層として機能するため、半導体素子において素子領域がある面については、高い表面品質を不要とすることができる。このため、研磨等の平滑化処理が不要であり、生産コストが抑えることができ、また生産時間も短くすることができる。
また、チップオンウエハを用いて積層デバイス40を製造することができるため、半導体チップの良品のみを、半導体ウエハ内の良品部分に接合することで、得率を維持し、製造ロスを低減することができる。
更には、例えば、樹脂層は粘着性を備えており、仮接合の際に仮接合剤として用いることができ、一括で本接合できる。
As described above, by using the structure 18 in the stacked device 40, even if the semiconductor element has unevenness, the protrusion 17 can be used as a buffer layer to absorb the unevenness. Since the protruding portion 17 functions as a buffer layer, it is possible to eliminate the need for a high surface quality for the surface of the semiconductor element having the element region. For this reason, smoothing treatment such as polishing is not required, and the production cost can be suppressed, and the production time can be shortened.
In addition, since the stacked device 40 can be manufactured using chip-on-wafer, it is possible to maintain yield and reduce manufacturing loss by bonding only non-defective semiconductor chips to non-defective portions in the semiconductor wafer. can be done.
Furthermore, for example, the resin layer has adhesiveness and can be used as a temporary bonding agent during temporary bonding, and can be permanently bonded together.

上述の半導体素子44は、複数の素子領域(図示せず)を備える半導体ウエハを用いて形成することができる。素子領域には、上述のように位置合せのためのアライメントマーク(図示せず)と、端子(図示せず)とが設けられている。 The semiconductor device 44 described above can be formed using a semiconductor wafer having a plurality of device regions (not shown). The element region is provided with alignment marks (not shown) for alignment and terminals (not shown) as described above.

積層デバイスの接合に関しては、半導体素子に対して、別の半導体素子を接合する形態で説明したが、これに限定されるものではなく、1つの半導体素子に複数の半導体素子を接合する形態である1対複数の形態でもよい。また、複数の半導体素子と複数の半導体素子とを接合する形態である複数対複数の形態でもよい。 Regarding the bonding of the stacked device, the mode of bonding another semiconductor element to a semiconductor element has been described, but the present invention is not limited to this, and may be a mode of bonding a plurality of semiconductor elements to one semiconductor element. A one-to-multiple form may also be used. Alternatively, a multiple-to-multiple mode, in which a plurality of semiconductor elements are bonded to each other, may be used.

以下、積層デバイスの製造方法についてより具体的に説明する。
〔仮接合工程〕
仮接合工程の仮接合とは、接合する対象物に対して位置合せした状態で、接合する対象物上に固定することをいう。仮接合は、位置合せした状態が保たれているが、永久に固定された状態ではない。接合対象物の半導体素子では、仮固定されている場合、半導体素子が位置合せした状態で固定されている状態にある。
仮接合工程では、少なくとも2つの部材を近づけて接触させることにより実施する。この場合、加圧条件は、特に限定されるものではないが、10MPa以下であることが好ましく、5MPa以下であることがより好ましく、1MPa以下であることが特に好ましい。
同様に、仮接合工程における温度条件は、特に限定されるものではないが、0℃~300℃であることが好ましく、10℃~200℃であることがより好ましく、常温(23℃)~100℃であることが特に好ましい。
仮接合工程には、東レエンジニアリング、渋谷工業株式会社、株式会社新川、およびヤマハ発動機株式会社等の各社の装置を用いることができる。
The method for manufacturing the laminated device will be described in more detail below.
[Temporary bonding process]
Temporary bonding in the temporary bonding step refers to fixing onto the object to be bonded in a state of being aligned with the object to be bonded. Temporary bonds remain in alignment but are not permanently fixed. When the semiconductor element of the object to be joined is temporarily fixed, it is in a state where the semiconductor element is aligned and fixed.
The temporary joining step is carried out by bringing at least two members close together and in contact with each other. In this case, the pressurization conditions are not particularly limited, but are preferably 10 MPa or less, more preferably 5 MPa or less, and particularly preferably 1 MPa or less.
Similarly, the temperature condition in the temporary bonding step is not particularly limited, but it is preferably 0 ° C. to 300 ° C., more preferably 10 ° C. to 200 ° C., normal temperature (23 ° C.) to 100 ° C. °C is particularly preferred.
For the temporary bonding process, devices of companies such as Toray Engineering Co., Ltd., Shibuya Kogyo Co., Ltd., Shinkawa Co., Ltd., and Yamaha Motor Co., Ltd. can be used.

〔接合工程〕
上述のように接合工程の接合を本接合ともいう。上述のように、接合された場合、対象物同士は永久的に接合が保たれる。本接合に際して、本接合時の雰囲気、加熱温度、加圧力(荷重)、および処理時間が制御因子として挙げられるが用いる半導体素子等のデバイスに適合した条件を選ぶことができる。
本接合における温度条件は、特に限定されるものではないが、仮接合の温度よりも高い温度であることが好ましく、具体的には、150℃~350℃であることがより好ましく、200℃~300℃であることが特に好ましい。
また、本接合における加圧条件は、特に限定されるものではないが、30MPa以下であることが好ましく、0.1MPa~20MPaであることがより好ましい。加圧条件の最大荷重は1MN以下であることが好ましい。より好ましくは、0.1MN以下である。
また、本接合の時間は特に限定されるものではないが、1秒~60分であることが好ましく、5秒~10分であることがより好ましい。
[Joining process]
The bonding in the bonding step as described above is also referred to as main bonding. As noted above, when joined, the objects remain permanently joined together. At the time of main bonding, the atmosphere, heating temperature, pressure (load), and processing time at the time of main bonding are listed as control factors, but conditions suitable for devices such as semiconductor elements to be used can be selected.
The temperature conditions in the main bonding are not particularly limited, but the temperature is preferably higher than the temperature of the temporary bonding, specifically, it is more preferably 150 ° C. to 350 ° C., and 200 ° C. to 300° C. is particularly preferred.
Also, the pressurizing conditions in this bonding are not particularly limited, but are preferably 30 MPa or less, and more preferably 0.1 MPa to 20 MPa. It is preferable that the maximum load of the pressurizing condition is 1 MN or less. More preferably, it is 0.1 MN or less.
The time for the main bonding is not particularly limited, but is preferably 1 second to 60 minutes, more preferably 5 seconds to 10 minutes.

また、上述の本接合に用いる装置としては、例えば、三菱重工工作機械、ボンドテック、株式会社PMT、アユミ工業、東京エレクトロン(TEL)、EVG、ズースマイクロテック株式会社(SUSS)、ムサシノエンジニアリング等各社のウエハ接合装置を用いることができる。
本接合時の雰囲気としては、大気下を始め、窒素、アルゴン等の不活性ガス、もしくは水素、カルボン酸等の還元性ガス、またはこれらの不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスのいずれかのガス雰囲気でもよい。また、本接合時の雰囲気としては、真空雰囲気を含む減圧雰囲気でもよい。上述のいずれの雰囲気も公知の方法により実現することができる。
加熱温度は、上述のものに特に限定されるものではなく、温度100℃~400℃まで種々選択可能であり、かつ昇温速度に関しても10℃/分~10℃/秒まで加熱ステージの性能、または加熱方式に従って選択することができる。冷却に関しても同様である。またステップ状に加熱することも可能であり、数段に分け、順次加熱温度を上げて接合することも可能である。
圧力(荷重)に関しても、上述のものに特に限定されるものではなく、接合対象物の強度等の物理特性等に応じて急速に加圧したり、ステップ状に加圧したりすることを選択できる。
Examples of equipment used for the above-mentioned main bonding include Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool, Bondtech, PMT Co., Ltd., Ayumi Industry, Tokyo Electron (TEL), EVG, Sus Microtech Co., Ltd. (SUSS), Musashino Engineering, etc. can be used.
The atmosphere at the time of this bonding may be the air, an inert gas such as nitrogen or argon, a reducing gas such as hydrogen or carboxylic acid, or a mixed gas of these inert gases and reducing gases. gas atmosphere may be used. Also, the atmosphere during the main bonding may be a reduced-pressure atmosphere including a vacuum atmosphere. Any of the atmospheres described above can be achieved by known methods.
The heating temperature is not particularly limited to the above, and various temperatures can be selected from 100° C. to 400° C., and the heating rate is from 10° C./min to 10° C./sec. Or it can be selected according to the heating method. The same is true for cooling. Moreover, it is also possible to heat in a stepwise manner, and it is also possible to divide into several steps and raise the heating temperature one by one for bonding.
The pressure (load) is also not particularly limited to the one described above, and a rapid pressurization or a stepped pressurization can be selected according to the physical properties such as the strength of the object to be welded.

本接合時の雰囲気、加熱および加圧それぞれの保持時間、および変更時間は適宜設定することができる。また、その順序についても適宜変更することができる。例えば、真空状態になったのち第1段の加圧を行い、その後加熱して昇温したところで第2段の加圧を行って一定時間保持し、除荷すると同時に冷却を行い一定温度以下になった段階で大気下に戻すといった手順を組むことができる。
このような手順は、様々に組み替えることができ、大気下で加圧後、真空状態にして加熱してもよいし、真空化、加圧、加熱を一気に行ってもよい。これらの組合せの例を図26~図32に示す。
また、面内の加圧分布、加熱分布を接合時に個別に制御する機構を利用すれば接合の歩留まり向上につなげられる。
仮接合に関しても同じように変更可能で、例えば、不活性雰囲気で行うことにより、半導体素子の電極表面の酸化を抑制できる。更に超音波を付加しながら接合を行うことも可能である。
The atmosphere at the time of main bonding, the holding time for each of heating and pressurization, and the changing time can be appropriately set. Also, the order can be changed as appropriate. For example, after a vacuum state is created, the first stage of pressurization is performed, and after that, when the temperature is raised by heating, the second stage of pressurization is performed and held for a certain period of time. It is possible to set up a procedure to return to the atmosphere at the stage when it becomes unusable.
Such a procedure can be variously modified, and after pressurization in the atmosphere, heating may be performed in a vacuum state, or vacuuming, pressurization, and heating may be performed at once. Examples of these combinations are shown in FIGS. 26-32.
In addition, if a mechanism for individually controlling pressure distribution and heating distribution in the plane is used during bonding, the bonding yield can be improved.
Temporary bonding can also be changed in the same way. For example, by performing it in an inert atmosphere, oxidation of the electrode surface of the semiconductor element can be suppressed. Furthermore, it is also possible to perform bonding while applying ultrasonic waves.

図26~図32は本発明の実施形態の構造体を用いた積層デバイスの本接合条件の第1の例~第7の例を示すグラフである。図26~図32は、接合時の雰囲気、加熱温度、加圧力(荷重)、および処理時間を示しており、符号Vは真空度を示し。符号Lは荷重を示し、符号Tは温度を示す。図26~図32において真空度が高いとは、圧力が低くなることを示す。図26~図32においては真空度が低い程、大気圧に近い。
接合時の雰囲気、加熱温度、および荷重については、例えば、図26~図28に示すように、圧力を減圧した状態で荷重をかけた後に、温度を上昇させてもよい。また、図29、図31および図32に示すように、荷重を加えるタイミングと温度を上げるタイミングとを合わせてもよい。図30に示すように温度を上昇させた後、荷重を加えるようにしてもよい。また、図29および図30に示すように、圧力の減圧のタイミングと温度を上げるタイミングとを合わせてもよい。
温度の上昇も、図26、図27および図31に示すように、ステップ状に上昇させてもよいし、図32に示すように2段階で加熱してもよい。荷重も図28および図31に示すようにステップ状に加えてもよい。
また、圧力を減圧するタイミングは、図26、図28、図30、図31および図32に示すように減圧してから荷重を加えてもよく、図27および図29に示すように減圧のタイミングと荷重を加えるタイミングとを合わせてもよい。この場合、減圧と接合を同時並行する。
26 to 32 are graphs showing first to seventh examples of main bonding conditions for laminated devices using the structure of the embodiment of the present invention. 26 to 32 show the atmosphere, heating temperature, pressure (load), and processing time during bonding, and symbol V indicates the degree of vacuum. The symbol L indicates the load and the symbol T indicates the temperature. A high degree of vacuum in FIGS. 26 to 32 indicates a low pressure. 26 to 32, the lower the degree of vacuum, the closer to the atmospheric pressure.
Regarding the atmosphere, heating temperature, and load during bonding, for example, as shown in FIGS. Also, as shown in FIGS. 29, 31 and 32, the timing of applying the load and the timing of raising the temperature may be matched. As shown in FIG. 30, the load may be applied after the temperature is raised. Also, as shown in FIGS. 29 and 30, the timing of reducing the pressure and the timing of increasing the temperature may be matched.
The temperature may be raised in steps as shown in FIGS. 26, 27 and 31, or may be heated in two stages as shown in FIG. The load may also be applied stepwise as shown in FIGS.
26, 28, 30, 31 and 32, the load may be applied after the pressure is reduced, or the pressure may be reduced as shown in FIGS. 27 and 29. and the timing of applying the load may be matched. In this case, pressure reduction and bonding are performed simultaneously.

〔他の接合工程〕
接合方法としては、上述のものに限定されるものではない。例えば、半導体素子42と半導体素子44とを、加熱溶融材として、少なくとも錫を含む電極材料を介して積層する。この場合、図14に示す突出部17上に電極材料が配置される。
次に、錫を含む加熱溶融材を、圧力1×10Pa以上、かつ、蟻酸蒸気等のカルボン酸蒸気を含む雰囲気中で、加熱溶融材料の融点以上に加熱処理して溶融させる。これにより、突出部17上に電極材料を電極に成形する。次に、半導体素子42と半導体素子44とを近づけ、加熱溶融材が固化した後に、カルボン酸蒸気を排気して1×10Pa以上の圧力状態から1×10Pa以下の圧力状態に減圧する。電極材料の温度が100℃以上で融点未満のときにカルボン酸蒸気を排気する。減圧後にカルボン酸を含まない不活性ガス雰囲気に置換する。これにより、図16に示すように、半導体素子42と半導体素子44とが接合され、積層デバイス40を得ることができる。なお、カルボン酸が還元剤として作用し、より低い温度で接合が可能となる。また、錫を含む電極材料とは、例えば、錫を含む半田材料である。
[Other joining processes]
The joining method is not limited to the one described above. For example, the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are laminated via an electrode material containing at least tin as a heat melting material. In this case, the electrode material is arranged on the projecting portion 17 shown in FIG.
Next, the hot-melt material containing tin is melted by heating to a melting point or higher in an atmosphere containing carboxylic acid vapor such as formic acid vapor at a pressure of 1×10 4 Pa or higher. As a result, the electrode material is formed into an electrode on the projecting portion 17 . Next, the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are brought close to each other, and after the heated and melted material is solidified, the carboxylic acid vapor is exhausted to reduce the pressure from 1×10 4 Pa or more to 1×10 2 Pa or less. do. Carboxylic acid vapor is vented when the temperature of the electrode material is above 100° C. and below the melting point. After reducing the pressure, the atmosphere is replaced with an inert gas atmosphere containing no carboxylic acid. Thereby, as shown in FIG. 16, the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are bonded to obtain the laminated device 40. Next, as shown in FIG. Note that the carboxylic acid acts as a reducing agent, enabling bonding at a lower temperature. Further, the electrode material containing tin is, for example, a solder material containing tin.

また、例えば、半導体素子42と半導体素子44とを組成物層を介して積層する。この場合、図14に示す突出部17上に組成物層が配置される。そして、不活性ガス、還元性ガスまたはこれらの混合ガスのいずれかのガス雰囲気下で、温度120~250℃で加熱し、荷重をかける。これにより、図16に示すように、半導体素子42と半導体素子44とが接合され、積層デバイス40を得ることができる。
なお、ガス雰囲気は、水素ガスまたはギ酸ガスを含むガス雰囲気である。
導体形成用組成物は、銅含有粒子と、有機酸と、分散媒とを含有する。銅含有粒子は銅を含むコア粒子と、コア粒子の表面の少なくとも一部を被覆する有機物とを有する。有機物は炭素数が7以下である炭化水素基を有するアルキルアミンを含む。
銅含有粒子は、例えば、特開2016-037627号公報の銅含有粒子である。なお、銅含有粒子は、少なくとも銅を含むが、銅以外の物質として、金、銀、白金、錫、ニッケル等の金属またはこれらの金属元素を含む化合物、還元性化合物または有機物等を含んでいてもよい。
有機酸は、例えば、はんだ付けのフラックス成分に用いられる有機カルボン酸等である。分散媒は、導電インク、導電ペースト等の製造に一般に用いられる有機溶剤である。
Also, for example, the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are laminated via a composition layer. In this case, the composition layer is arranged on the projecting portion 17 shown in FIG. Then, it is heated at a temperature of 120 to 250° C. under a gas atmosphere of an inert gas, a reducing gas, or a mixed gas thereof, and a load is applied. Thereby, as shown in FIG. 16, the semiconductor element 42 and the semiconductor element 44 are bonded to obtain the laminated device 40. Next, as shown in FIG.
The gas atmosphere is a gas atmosphere containing hydrogen gas or formic acid gas.
The conductor-forming composition contains copper-containing particles, an organic acid, and a dispersion medium. The copper-containing particles have core particles containing copper and an organic substance covering at least part of the surface of the core particles. The organic matter includes alkylamines having a hydrocarbon group with 7 or less carbon atoms.
The copper-containing particles are, for example, the copper-containing particles of JP-A-2016-037627. In addition, the copper-containing particles contain at least copper, but as substances other than copper, metals such as gold, silver, platinum, tin, and nickel, compounds containing these metal elements, reducing compounds, organic substances, etc. good too.
The organic acid is, for example, an organic carboxylic acid used as a soldering flux component. The dispersion medium is an organic solvent that is generally used for manufacturing conductive ink, conductive paste, and the like.

接合雰囲気に関しては、真空雰囲気だけではなく窒素、アルゴン等の不活性ガス、もしくは水素、カルボン酸等の還元性ガス、またはこれらの不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスのいずれかのガス雰囲気を導入する等、公知の方法を用いても良い。特に還元性ガスを含むガスを用いることが好ましい。これらのガスを使用する技術については半田の溶融接合に関する技術あるいは微細金属粒子を用いた接合技術を適用可能であり、ギ酸をはじめとするカルボン酸を含有する還元性雰囲気ガスまたは水素を含有する還元性雰囲気ガスをチャンバー内に導入し加熱加圧接合を行うことができる。雰囲気ガス中のカルボン酸の濃度は爆発限界以下かつ0.002%以上であることが望ましい。水素を含むガスの場合にも爆発限界以下かつ1%以上が望ましい。還元性雰囲気下での接合により、本発明で製造される異方導電部材の表面に突出する銅ピラー表面の有機物の脱離、酸化膜の除去が容易になり、この銅ピラーと接合対象物となる銅電極との接合が促進される。
具体的には接合対象物をチャンバー内に導入後、チャンバー内を一旦真空排気し、上述の還元性の雰囲気ガスをチャンバー内に導入して一定の圧力に維持する。この時、チャンバー内へ導入するガスはカルボン酸蒸気とキャリアガス(窒素等)の混合ガスで、ガスの導入によりチャンバー内圧力は1×10Pa以上となる。チャンバー内圧力が一定になった状態で加熱された接合対象物同士の接合を行う。接合対象物は真空排気の際に加熱してもよいし、還元性ガスを導入した後加熱しても良い。加熱工程におけるチャンバー内の圧力は、特に制限されず、減圧条件とすることによって、低温での導体化がより促進される傾向にあり、ガスの導入と排気を並行して行う「フロー」の状態でもよい。「フロー」の状態にすることで脱離ガス等の排気が同時に進み、チャンバーの汚染が減少する。
As for the bonding atmosphere, not only a vacuum atmosphere but also an inert gas such as nitrogen or argon, a reducing gas such as hydrogen or carboxylic acid, or a mixed gas of these inert gases and reducing gases can be used. You may use a well-known method, such as introducing. In particular, it is preferable to use a gas containing a reducing gas. Techniques using these gases can be applied to solder fusion bonding techniques or bonding techniques using fine metal particles. Bonding can be performed by heating and pressurizing by introducing a chemical atmosphere gas into the chamber. It is desirable that the concentration of the carboxylic acid in the atmospheric gas is below the explosion limit and above 0.002%. Also in the case of gas containing hydrogen, it is desirable that the content is below the explosion limit and 1% or more. Bonding in a reducing atmosphere facilitates the detachment of organic matter from the surface of the copper pillar protruding from the surface of the anisotropically conductive member manufactured by the present invention, and the removal of the oxide film. The bonding with the copper electrode is promoted.
Specifically, after the objects to be bonded are introduced into the chamber, the inside of the chamber is once evacuated, and the above-mentioned reducing atmospheric gas is introduced into the chamber to maintain a constant pressure. At this time, the gas introduced into the chamber is a mixed gas of carboxylic acid vapor and carrier gas (nitrogen or the like), and the pressure inside the chamber becomes 1×10 4 Pa or more by introducing the gas. The heated objects to be bonded are bonded together while the internal pressure of the chamber is constant. The object to be bonded may be heated during evacuation, or may be heated after introduction of a reducing gas. The pressure in the chamber in the heating process is not particularly limited, and by reducing the pressure, the conductivity at low temperatures tends to be further promoted, and the gas is introduced and exhausted in parallel in a "flow" state. It's okay. By setting the "flow" state, desorption gas and the like are exhausted at the same time, and contamination of the chamber is reduced.

以下、構造体を用いた半導体パッケージについて説明する。
[半導体パッケージ]
図33は半導体パッケージの第1の例を示す模式的断面図である。なお、以下に示す図33において、上述の図13に示す構造体18と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図33に示す半導体パッケージ60は、半導体素子62の構造体18が製造されている。半導体素子62はモールド樹脂64で覆われている。半導体素子62の導電部材19が配線基板70と電気的に接続されている。
配線基板70は、電気絶縁性を有する絶縁性基材72に配線層74が設けられている。配線層74は、一方が導電部材19と電気的に接続され、他方が半田ボール75に電気的に接続されている。これにより、半導体素子62から信号等を半導体パッケージ60の外部に取り出すことができる。また、半導体パッケージ60の外部から半導体素子62に信号、電圧、または電流等を供給することができる。
A semiconductor package using the structure will be described below.
[Semiconductor package]
FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing a first example of a semiconductor package. In addition, in FIG. 33 shown below, the same components as those of the structure 18 shown in FIG. 13 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the semiconductor package 60 shown in FIG. 33, the structure 18 of the semiconductor element 62 is manufactured. The semiconductor element 62 is covered with a mold resin 64 . Conductive member 19 of semiconductor element 62 is electrically connected to wiring board 70 .
The wiring board 70 has a wiring layer 74 provided on an insulating base material 72 having electrical insulation. The wiring layer 74 has one side electrically connected to the conductive member 19 and the other side electrically connected to the solder ball 75 . As a result, signals and the like can be extracted from the semiconductor element 62 to the outside of the semiconductor package 60 . Also, a signal, voltage, current, or the like can be supplied to the semiconductor element 62 from the outside of the semiconductor package 60 .

なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、実装形態としては、例えば、SoC(System on a chip)、SiP(System in Package)、PoP(Package on Package)、PiP(Package in Package)、CSP(Chip Scale Package)、TSV(Through Silicon Via)等が挙げられる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and implementation forms include, for example, SoC (System on a chip), SiP (System in Package), PoP (Package on Package), PiP (Package in Package). Package), CSP (Chip Scale Package), TSV (Through Silicon Via), and the like.

[半導体素子実装工程]
構造体を半導体素子に実装する場合、加熱による実装を伴うが、半田リフローを含めての熱圧着による実装、およびフリップチップによる実装では、均一かつ確実な実装を施す観点から、最高到達温度は220~350℃が好ましく、240~320℃がより好ましく、260~300℃が特に好ましい。
これらの最高到達温度を維持する時間としては、同観点から2秒~10分が好ましく、5秒~5分がより好ましく、10秒~3分が特に好ましい。
また、接合対象物と構造体の陽極酸化膜との熱膨張率差に起因して陽極酸化膜内に発生するクラックを抑制する観点から、上述の最高到達温度に到達する前に、所望の一定温度で5秒~10分、より好ましくは10秒~5分、特に好ましくは20秒~3分の熱処理を施す方法をとることもできる。所望の一定温度としては、80~200℃であることが好ましく、100~180℃がより好ましく、120~160℃が特に好ましい。
また、ワイヤーボンディングでの実装時の温度としては、確実な実装を施す観点から、80~300℃が好ましく、90~250℃がより好ましく、100~200℃が特に好ましい。加熱時間としては、2秒~10分が好ましく、5秒~5分がより好ましく、10秒~3分が特に好ましい。
[Semiconductor device mounting process]
When mounting a structure on a semiconductor element, mounting by heating is involved. In mounting by thermocompression bonding including solder reflow and mounting by flip chip, the maximum temperature reached is 220° C. from the viewpoint of performing uniform and reliable mounting. ~350°C is preferred, 240 to 320°C is more preferred, and 260 to 300°C is particularly preferred.
From the same point of view, the time for which these maximum temperatures are maintained is preferably 2 seconds to 10 minutes, more preferably 5 seconds to 5 minutes, and particularly preferably 10 seconds to 3 minutes.
In addition, from the viewpoint of suppressing cracks that occur in the anodized film due to the difference in thermal expansion coefficient between the object to be joined and the anodized film of the structure, a desired constant temperature is applied before the maximum temperature is reached. A method of heat-treating at a temperature of 5 seconds to 10 minutes, more preferably 10 seconds to 5 minutes, particularly preferably 20 seconds to 3 minutes, can also be used. A desired constant temperature is preferably 80 to 200°C, more preferably 100 to 180°C, and particularly preferably 120 to 160°C.
The temperature during mounting by wire bonding is preferably 80 to 300.degree. C., more preferably 90 to 250.degree. C., and particularly preferably 100 to 200.degree. The heating time is preferably 2 seconds to 10 minutes, more preferably 5 seconds to 5 minutes, particularly preferably 10 seconds to 3 minutes.

[同軸構造]
この他、上述の配線を、例えば、図34および図35に示すように、信号電流が流れる複数の線状導体90の周囲に、所定の間隔を空けてグランド配線93に接続された複数の線状導体90を配置することもできる。この構造は、同軸線路と同等の構造であるため、シールド(遮蔽)効果を奏することができる。また、隣接して配置され、異なる信号電流が流れる複数の線状導体90間には、グランド配線93に接続された複数の線状導体90が配置されることになる。このため、隣接して配置され、異なる信号電流が流れる複数の線状導体90間に生じる電気的結合(容量結合)を低減することができ、信号電流が流れる複数の線状導体90自体がノイズ源となることを抑制することができる。図34では、信号電流が流れる複数の線状導体90は、絶縁性基材91に形成され互いに電気的に絶縁されており、かつ信号配線92に電気的に接続されている。信号配線92およびグランド配線93には、それぞれ絶縁層94により電気的に絶縁された配線層95に、電気的に接続されている。
[Coaxial structure]
In addition, as shown in FIGS. 34 and 35, for example, the wiring described above may be arranged in a plurality of lines connected to a ground wiring 93 at predetermined intervals around a plurality of linear conductors 90 through which signal currents flow. A shaped conductor 90 can also be arranged. Since this structure is equivalent to a coaxial line, a shielding effect can be obtained. Further, a plurality of linear conductors 90 connected to the ground wiring 93 are arranged between the plurality of linear conductors 90 arranged adjacent to each other and through which different signal currents flow. Therefore, it is possible to reduce the electrical coupling (capacitive coupling) that occurs between the plurality of linear conductors 90 that are arranged adjacent to each other and carry different signal currents. You can suppress it from becoming a source. In FIG. 34 , a plurality of linear conductors 90 through which signal currents flow are formed on an insulating base material 91 and electrically insulated from each other, and are electrically connected to signal wiring 92 . The signal wiring 92 and the ground wiring 93 are electrically connected to a wiring layer 95 electrically insulated by an insulating layer 94, respectively.

また、図36は半導体パッケージの第2の例を示す模式的断面図である。
構造体は、図36に示すように、半導体パッケージ60とプリント配線基板80との電気的な接続にも使用できる。プリント配線基板80は、半導体パッケージ60が構造体18を製造されている。プリント配線基板80は、例えば、樹脂で構成された絶縁性基材82に配線層84が設けられている。配線層84は導電部材19と電気的に接続されている。
Also, FIG. 36 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the semiconductor package.
The structure can also be used for electrical connection between the semiconductor package 60 and the printed wiring board 80, as shown in FIG. The printed wiring board 80 has the semiconductor package 60 manufactured from the structure 18 . The printed wiring board 80 has a wiring layer 84 provided on an insulating base material 82 made of resin, for example. The wiring layer 84 is electrically connected to the conductive member 19 .

また、本発明の構造体は、2個以上の半導体パッケージ同士の接続(PoP;Package on Package)にも使用でき、この場合における態様としては、例えば、上下面側に配置された2個の半導体パッケージと、所定の配線を介して接続された態様が挙げられる。
また、構造体を、2個以上の半導体素子を基板上に積み重ねる態様または平置きにする態様によってパッケージングしたマルチチップパッケージにも使用でき、この場合における態様としては、例えば、2個の半導体素子を積層し、所定の配線を介して接続された態様が挙げられる。
The structure of the present invention can also be used for connection between two or more semiconductor packages (PoP: Package on Package). A mode in which it is connected to a package via predetermined wiring can be mentioned.
The structure can also be used for a multi-chip package in which two or more semiconductor elements are stacked or laid flat on a substrate. are laminated and connected via predetermined wiring.

[電子デバイス]
電子デバイスとしては、1つの半導体素子に複数の半導体素子を接合する形態である1対複数の形態に限定されるものではなく、複数の半導体素子と複数の半導体素子とを接合する形態である複数対複数の形態でもよい。
図37は本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第1の例を示す模式図であり、図38は本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第2の例を示す模式図であり、図39は本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第3の例を示す模式図であり、図40は本発明の実施形態の構造体を用いた電子デバイスの第4の例を示す模式図である。
[Electronic device]
The electronic device is not limited to a one-to-plural form in which a plurality of semiconductor elements are joined to one semiconductor element, but is a form in which a plurality of semiconductor elements are joined to a plurality of semiconductor elements. It may also be in the form of multiple pairs.
FIG. 37 is a schematic diagram showing a first example of an electronic device using the structure of the embodiment of the invention, and FIG. 38 shows a second example of an electronic device using the structure of the embodiment of the invention. 39 is a schematic diagram showing a third example of an electronic device using the structure of the embodiment of the present invention, and FIG. 40 is an electronic device using the structure of the embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the 4th example of.

複数対複数の形態としては、例えば、図37に示すように、1つの半導体素子104に構造体18を形成し、構造体18の導電部材19を用いて半導体素子106と半導体素子108とが接合され、かつ電気的に接続された形態の電子デバイス100aが例示される。半導体素子104は、インターポーザー機能を有するものであってもよい。
また、例えば、インターポーザー機能を有するデバイス上に、論理回路を有する論理チップ、およびメモリーチップ等の複数のデバイスを積層することも可能である。また、この場合、それぞれのデバイスごとに電極サイズが異なっていても接合することができる。
図38に示す電子デバイス100bでは、電極118の大きさは同じではなく、大きさが異なるものが混在しているが、1つの半導体素子104に構造体18を形成し、構造体18の導電部材19を用いて半導体素子106と半導体素子108とが接合され、かつ電気的に接続されている。更に半導体素子106および半導体素子108も構造体18を形成し、半導体素子106に半導体素子116が構造体18の導電部材19を用いて接合され、かつ電気的に接続されている。半導体素子106と半導体素子108とに跨って半導体素子117が構造体18の導電部材19を用いて接合され、かつ電気的に接続されている。
As a multiple-to-multiple mode, for example, as shown in FIG. The electronic device 100a in the form of being connected and electrically connected is exemplified. The semiconductor element 104 may have an interposer function.
Also, for example, it is possible to stack a plurality of devices such as a logic chip having a logic circuit and a memory chip on a device having an interposer function. Moreover, in this case, even if the electrode size is different for each device, it can be joined.
In the electronic device 100b shown in FIG. 38, the electrodes 118 are not of the same size, and electrodes 118 of different sizes are mixed. 19 are used to bond and electrically connect the semiconductor element 106 and the semiconductor element 108 . Furthermore, semiconductor element 106 and semiconductor element 108 also form structure 18 , and semiconductor element 116 is joined and electrically connected to semiconductor element 106 using conductive member 19 of structure 18 . A semiconductor element 117 is joined and electrically connected across the semiconductor elements 106 and 108 using the conductive member 19 of the structure 18 .

また、図39に示す電子デバイス100cのように、1つの半導体素子104に構造体18を形成し、構造体18の導電部材19を用いて半導体素子106と半導体素子108とが接合され、かつ電気的に接続されている。更に半導体素子106および半導体素子108に構造体18を形成し、半導体素子106に半導体素子116と半導体素子117とが構造体18の導電部材19を用いて接合され、半導体素子108に半導体素子121が構造体18の導電部材19を用いて接合され、かつ電気的に接続されている構成とすることもできる。 Moreover, as in an electronic device 100c shown in FIG. properly connected. Furthermore, a structure 18 is formed on the semiconductor element 106 and the semiconductor element 108, the semiconductor element 116 and the semiconductor element 117 are joined to the semiconductor element 106 using the conductive member 19 of the structure 18, and the semiconductor element 121 is attached to the semiconductor element 108. A configuration in which they are joined and electrically connected using the conductive member 19 of the structure 18 can also be used.

上述のような構成の場合に、光導波路を含むようなデバイス表面にVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)のような発光素子、およびCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーのような受光素子を積層することで高周波を想定したシリコンフォトニクスへの対応も可能となる。
例えば、図40に示す電子デバイス100dのように、1つの半導体素子104に構造体18を形成し、構造体18の導電部材19を用いて半導体素子106と半導体素子108とが接合され、かつ電気的に接続されている。更に半導体素子106および半導体素子108に構造体18を形成し、半導体素子106に半導体素子116と半導体素子117とが構造体18の導電部材19を用いて接合され、半導体素子108に半導体素子121が構造体18の導電部材19を用いて接合され、かつ電気的に接続されている。
半導体素子104には光導波路123が設けられている。半導体素子108には発光素子125が設けられ、半導体素子106には受光素子126が設けられている。半導体素子108の発光素子125から出力された光Loは、半導体素子104の光導波路123を通過し、半導体素子106の受光素子126に出射光Ldとして出射される。これにより、上述のシリコンフォトニクスに対応することができる。
なお、半導体素子104の構造体18では、光Loおよび出射光Ldの光路に相当する領域122を避けて導電部材19が形成されている。
In the case of the above configuration, a light emitting element such as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and a light receiving element such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor are stacked on the device surface including the optical waveguide. This makes it possible to handle silicon photonics assuming high frequencies.
For example, as in an electronic device 100d shown in FIG. properly connected. Furthermore, a structure 18 is formed on the semiconductor element 106 and the semiconductor element 108, the semiconductor element 116 and the semiconductor element 117 are joined to the semiconductor element 106 using the conductive member 19 of the structure 18, and the semiconductor element 121 is attached to the semiconductor element 108. They are joined and electrically connected using the conductive member 19 of the structure 18 .
An optical waveguide 123 is provided in the semiconductor element 104 . A light emitting element 125 is provided on the semiconductor element 108 and a light receiving element 126 is provided on the semiconductor element 106 . Light Lo output from the light emitting element 125 of the semiconductor element 108 passes through the optical waveguide 123 of the semiconductor element 104 and is emitted to the light receiving element 126 of the semiconductor element 106 as output light Ld. This makes it possible to deal with the silicon photonics described above.
In addition, in the structure 18 of the semiconductor element 104, the conductive member 19 is formed so as to avoid the region 122 corresponding to the optical paths of the light Lo and the emitted light Ld.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の構造体の製造方法および接合体の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically configured as described above. Although the method for manufacturing a structure and the method for manufacturing a joined body according to the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It is of course possible to

以下に実施例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、および、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、実施例1~実施例4および比較例1の構造体の製造方法により構造体を作製した。作製した各構造体について、接合と導通性を評価した。その結果を下記表1に示す。以下、接合と導通性について説明する。
The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples below. The materials, reagents, amounts and ratios of substances, operations, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Accordingly, the scope of the invention is not limited to the following examples.
In this example, structures were produced by the structure manufacturing methods of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. FIG. Bonding and conductivity were evaluated for each of the fabricated structures. The results are shown in Table 1 below. Bonding and conductivity will be described below.

<接合の評価>
接合の評価については、TEGチップ(Test Element Group chip)を用意した。TEGチップには1辺が100μmの大きさの接合部を設けた。また、TEGチップは、両端に引出し電極がある。
作製した実施例1~4および比較例1のそれぞれの構造体と、TEGチップとを積層し、ウェハボンダーのチャンバー内に設置した。チャンバー内を一旦、10-3Paの真空とした後、5%水素を含有する窒素ガスをチャンバー内に導入し、チャンバー内の圧力を5KPaで安定化させた。その後、温度250℃、圧力100MPaの条件で加圧加熱し、この加熱加圧の状態を30分間保持して接合体の作製を試みた。なお、ウェハボンダーには、ボンドテックWB-1000を用いた。
接合は、接合体において、接合した状態で、逆さまにした際の剥離の有無で評価した。なお、剥離の有無は目視にて評価した。剥離がないものを「剥離なし」とし、剥離があるものを「剥離あり」とした。
<Evaluation of Joining>
A TEG chip (Test Element Group chip) was prepared for bonding evaluation. The TEG chip was provided with a joint having a size of 100 μm on one side. Also, the TEG chip has extraction electrodes at both ends.
The structures fabricated in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 and the TEG chips were stacked and placed in a chamber of a wafer bonder. After the inside of the chamber was once evacuated to 10 −3 Pa, nitrogen gas containing 5% hydrogen was introduced into the chamber, and the pressure inside the chamber was stabilized at 5 KPa. After that, it was pressurized and heated under the conditions of a temperature of 250° C. and a pressure of 100 MPa, and this heating and pressurizing state was maintained for 30 minutes to try to produce a joined body. Bondtech WB-1000 was used as a wafer bonder.
Bonding was evaluated based on the presence or absence of peeling when the bonded body was turned upside down. The presence or absence of peeling was visually evaluated. Those with no peeling were evaluated as "no peeling", and those with peeling were evaluated as "with peeling".

<導通性の評価>
上述の接合の評価で得た接合体について、TEGチップの両端の引出し電極で導通検査を実施し、電気抵抗値を測定して評価した。
導通性は、電気抵抗値が1kΩ以下のものを「導通あり」とし、電気抵抗値が測定できなかったものを「測定不可」とした。
<Evaluation of conductivity>
Continuity test was carried out on the joined body obtained by the above-described joining evaluation using lead electrodes at both ends of the TEG chip, and the electric resistance value was measured and evaluated.
Continuity was evaluated as "conducting" when the electrical resistance value was 1 kΩ or less, and as "impossible to measure" when the electrical resistance value could not be measured.

以下、実施例1~実施例4および比較例1について説明する。なお、実施例1~実施例4の突出部の直径および高さは、いずれも電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて突出部の断面画像を取得し、断面画像に基づき、突出部の直径および高さを10点測定し、測定した平均値とした。 Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are described below. Note that the diameter and height of the protrusions in Examples 1 to 4 were obtained by obtaining a cross-sectional image of the protrusion using a field emission scanning electron microscope, and based on the cross-sectional image, the diameter and height of the protrusion were determined. The height was measured at 10 points, and the measured average value was used.

(実施例1)
実施例1では、TEGチップを用意した。なお、TEGチップには、1辺が100μmの大きさの導電層を形成した。この導電層の表面上に、複数の突出部を形成した。
型部材に、孔径20μmの貫通孔を有する石英ガラス板を用いた。PEG(ポリエチレングリコール)を用いて、石英ガラス板を導電面に接着した。
次に、無電解めっきを実施して、石英ガラス板の貫通孔に導電性物質として銅を充填した。
充填後、石英ガラス板を物理的に剥離した。その後、導電面を純水で洗浄した。これにより、導電面に直径20μm、高さ100nmの突出部を複数形成した。
無電解めっきは、以下に示す組成の無電解めっき液を用いて、温度60℃で10分間、実施した。
(無電解めっき液組成)
・硫酸銅5水和物(CuSO4・5H2O) 0.032mol/dm
・クエン酸ナトリウム2水和物(C6H5Na3O7・2H2O) 0.052mol/dm
・リン酸2水素ナトリウム2水和物(NaH2PO4・2H2O) 0.54mol/dm
・ホウ酸(H3BO3) 0.50mol/dm
(Example 1)
In Example 1, a TEG chip was prepared. A conductive layer having a side of 100 μm was formed on the TEG chip. A plurality of protrusions were formed on the surface of this conductive layer.
A quartz glass plate having through holes with a hole diameter of 20 μm was used as the mold member. A quartz glass plate was glued to the conductive surface using PEG (polyethylene glycol).
Next, electroless plating was performed to fill the through holes of the quartz glass plate with copper as a conductive material.
After filling, the quartz glass plate was physically peeled off. After that, the conductive surface was washed with pure water. As a result, a plurality of protrusions having a diameter of 20 μm and a height of 100 nm were formed on the conductive surface.
Electroless plating was carried out at a temperature of 60° C. for 10 minutes using an electroless plating solution having the composition shown below.
(Electroless plating solution composition)
・Copper sulfate pentahydrate ( CuSO4.5H2O ) 0.032 mol / dm3
· Sodium citrate dihydrate (C 6 H 5 Na 3 O 7 2H 2 O) 0.052 mol/dm 3
・Sodium dihydrogen phosphate dihydrate (NaH 2 PO 4.2H 2 O) 0.54 mol/dm 3
・Boric acid (H 3 BO 3 ) 0.50 mol/dm 3

(実施例2)
実施例2は、実施例1に比して、型部材の構成と、型部材の除去方法と、突出部の大きさとが異なるが、それ以外は、実施例1と同じとした。
実施例2では、型部材に、平均孔径が5μmのファインポーラスアルミナ板を用いた。
型部材の除去方法としては、NaOH10%溶液に10分間浸漬して型部材を溶解し、その後純水で洗浄した。突出部は、直径5μm、高さ100nmであった。
(実施例3)
実施例3は、実施例1に比して、型部材の構成と、型部材の除去方法と、突出部の大きさとが異なるが、それ以外は、実施例1と同じとした。
実施例3では、型部材に、孔径60nmで厚みが40μmの陽極酸化膜を用いた。陽極酸化膜は、アルミニウムを用いて作製した。型部材は、複数の貫通孔を有する酸化アルミニウムで構成される。
型部材の除去方法としては、NaOH10%溶液に10分間浸漬して型部材を溶解し、その後純水で洗浄した。突出部は、直径60nm、高さ100nmであった。
(Example 2)
Example 2 was the same as Example 1 except for the configuration of the mold member, the method of removing the mold member, and the size of the projecting portion.
In Example 2, a fine porous alumina plate having an average pore size of 5 μm was used as the mold member.
As a method for removing the mold member, the mold member was immersed in a 10% NaOH solution for 10 minutes to dissolve the mold member, and then washed with pure water. The protrusions were 5 μm in diameter and 100 nm in height.
(Example 3)
Example 3 was the same as Example 1 except for the structure of the mold member, the method of removing the mold member, and the size of the projecting portion.
In Example 3, an anodized film with a pore size of 60 nm and a thickness of 40 μm was used for the mold member. The anodized film was produced using aluminum. The mold member is made of aluminum oxide with a plurality of through holes.
As a method for removing the mold member, the mold member was immersed in a 10% NaOH solution for 10 minutes to dissolve the mold member, and then washed with pure water. The protrusions were 60 nm in diameter and 100 nm in height.

(実施例4)
実施例4は、実施例1に比して、型部材の構成と、型部材への充填方法と、型部材の適用方法と、型部材の除去方法と、突出部の作製方法と、突出部の構成とが異なるが、それ以外は、実施例1と同じとした。実施例4は、エッチングにより突出部を形成した。
実施例4では、型部材に、孔径60nmの凹部を有する、厚みが40μmの陽極酸化膜を用いた。陽極酸化膜は、アルミニウム板を用いて作製した。型部材は、アルミニウム板に連続して形成された酸化アルミニウムで構成される。
型部材を、硝酸(15%水溶液)に浸漬させた後、型部材の表面の硝酸水溶液をぬぐい取った状態で、型部材を導電面に圧接し、2分保持した。そして、型部材を導電面から剥離した後、導電面を純水で洗浄した。これにより、導電面に突出部が形成された。突出部は、40nm厚のハニカム状であった。
(Example 4)
Compared with the first embodiment, the fourth embodiment has a configuration of the mold member, a method of filling the mold member, a method of applying the mold member, a method of removing the mold member, a method of manufacturing the projection, and the projection. , but otherwise the same as in Example 1. In Example 4, the protrusions were formed by etching.
In Example 4, an anodic oxide film with a thickness of 40 μm and having recesses with a hole diameter of 60 nm was used for the mold member. The anodized film was produced using an aluminum plate. The mold member is composed of aluminum oxide formed continuously on an aluminum plate.
After the mold member was immersed in nitric acid (15% aqueous solution), the mold member was pressed against the conductive surface and held there for 2 minutes while the nitric acid aqueous solution was wiped off from the surface of the mold member. After peeling the mold member from the conductive surface, the conductive surface was washed with pure water. As a result, protrusions were formed on the conductive surface. The protrusions were honeycomb-shaped with a thickness of 40 nm.

(比較例1)
比較例1は、実施例1に比して、1辺が100μmの大きさの導電層を形成したTEGチップを用いたこと以外は全て異なる。比較例1では。導電面上に、複数の突出部を形成しなかった。このため、下記表1において、「型部材の構成」、「充填方法」、「型部材の除去方法」、および「突出部の形状」の欄に「-」と記した。
(Comparative example 1)
Comparative Example 1 is different from Example 1 except that a TEG chip having a conductive layer with a side of 100 μm is used. in Comparative Example 1; No protrusions were formed on the conductive surface. Therefore, in Table 1 below, "-" is indicated in the columns of "constitution of mold member", "filling method", "removing method of mold member", and "shape of protrusion".

Figure 0007305770000001
Figure 0007305770000001

表1に示すように、実施例1~実施例4は、比較例1に比して、接合および導通性の評価がいずれも良好であった。このように接合対象物と信頼性の高い接合を容易に実現できた。 As shown in Table 1, Examples 1 to 4 were better than Comparative Example 1 in terms of bonding and conductivity. In this way, it was possible to easily achieve highly reliable bonding with the object to be bonded.

10 半導体素子
10a 表面
12 導電層
12a 表面
12c 端面
14 型部材
15 被充填部
15a 基材
15b 貫通孔
15c 面
16a 処理液
17 突出部
17a 隙間
18 構造体
19 導電部材
20 型部材
21 凹部
22 基材
23 底部
30、32 半導体素子
33 半導体層
33a、34a、36a、46a 表面
34 再配線層
36 パッシベーション層
37 配線
38 パッド
39 接合体
40 積層デバイス
42、44、46、62 半導体素子
44b 裏面
45 インターポーザー
47 センサチップ
48 レンズ
50 第1の半導体ウエハ
50a 表面
52 第2の半導体ウエハ
60 半導体パッケージ
64 モールド樹脂
70 配線基板
72 絶縁性基材
74 配線層
75 半田ボール
80 プリント配線基板
82 絶縁性基材
84 配線層
90 線状導体
91 絶縁性基材
92 信号配線
93 グランド配線
94 絶縁層
95 配線層
100a、100b、100c、100d 電子デバイス
104、106、108、116、117、121 半導体素子
118 電極
122 領域
123 光導波路
125 発光素子
126 受光素子
d 貫通孔の直径
dt 凹部の直径
Dc 突出部の直径
Ds 積層方向
Dt 厚み方向
H 突出部の高さ
h 型部材の厚み
ht 凹部の長さ
Ld 出射光
Lo 光
p 中心間距離
x 方向
w 基材の幅
wt 基材の幅
Wc 隙間の間隔
REFERENCE SIGNS LIST 10 semiconductor element 10a surface 12 conductive layer 12a surface 12c end surface 14 mold member 15 filling portion 15a substrate 15b through hole 15c surface 16a treatment liquid 17 projecting portion 17a gap 18 structure 19 conductive member 20 mold member 21 recess 22 substrate 23 Bottom 30, 32 Semiconductor element 33 Semiconductor layer 33a, 34a, 36a, 46a Surface 34 Rewiring layer 36 Passivation layer 37 Wiring 38 Pad 39 Junction 40 Laminated device 42, 44, 46, 62 Semiconductor element 44b Back 45 Interposer 47 Sensor Chip 48 Lens 50 First Semiconductor Wafer 50a Surface 52 Second Semiconductor Wafer 60 Semiconductor Package 64 Mold Resin 70 Wiring Board 72 Insulating Base Material 74 Wiring Layer 75 Solder Ball 80 Printed Wiring Board 82 Insulating Base Material 84 Wiring Layer 90 Linear conductor 91 Insulating substrate 92 Signal wiring 93 Ground wiring 94 Insulating layer 95 Wiring layer 100a, 100b, 100c, 100d Electronic device 104, 106, 108, 116, 117, 121 Semiconductor element 118 Electrode 122 Region 123 Optical waveguide 125 Light-emitting element 126 Light-receiving element d Diameter of through hole dt Diameter of recess Dc Diameter of protrusion Ds Lamination direction Dt Thickness direction H Height of protrusion h Thickness of shaped member ht Length of recess Ld Emitted light Lo Light p Distance between centers x direction w substrate width wt substrate width Wc gap distance

Claims (8)

導電性を有する導電面を有する導電性基材と、複数の凹部、または複数の貫通孔で構成された被充填部を有する型部材とを用意する準備工程と、
前記型部材の前記被充填部を、前記導電面に少なくとも接触させる適用工程と、
前記型部材を取り除く除去工程とを有し、
前記準備工程と前記除去工程との間に、前記被充填部に導電性物質を充填する第1の充填工程、または前記被充填部に前記導電性基材を溶解する処理液を充填する第2の充填工程を有し、
前記除去工程により前記型部材が取り除かれて、前記導電面に、導通性を有する複数の突出部が形成され、
前記第1の充填工程または前記第2の充填工程は、前記適用工程と前記除去工程との間に実施される、構造体の製造方法。
a preparation step of preparing a conductive substrate having a conductive surface having conductivity, and a mold member having a portion to be filled composed of a plurality of recesses or a plurality of through holes;
an applying step of bringing the filled portion of the mold member into contact with at least the conductive surface;
and a removing step of removing the mold member,
Between the preparing step and the removing step, a first filling step of filling the portion to be filled with a conductive material, or a second filling step of filling the portion to be filled with a treatment liquid that dissolves the conductive base material. has a filling process of
The mold member is removed by the removing step to form a plurality of conductive protrusions on the conductive surface ,
A method of manufacturing a structure, wherein the first filling step or the second filling step is performed between the applying step and the removing step.
前記第1の充填工程において充填する前記導電性物質は、前記導電性基材の前記導電面に含まれる導電性物質と同じである請求項1に記載の構造体の製造方法。 2. The method of manufacturing a structure according to claim 1, wherein said conductive material filled in said first filling step is the same as the conductive material contained in said conductive surface of said conductive substrate. 前記適用工程は、前記型部材の前記複数の貫通孔を前記導電面に接触させる工程であり、
前記第1の充填工程は、前記型部材の前記複数の貫通孔を前記導電面に接触させた状態で、前記型部材の前記複数の貫通孔に前記導電性物質を充填する工程である、請求項に記載の構造体の製造方法。
The applying step is a step of bringing the plurality of through holes of the mold member into contact with the conductive surface,
The first filling step is a step of filling the plurality of through holes of the mold member with the conductive material while the plurality of through holes of the mold member are in contact with the conductive surface. Item 1. A method for manufacturing the structure according to item 1 .
前記型部材は、複数のマイクロポアを有する、バルブ金属の陽極酸化膜で構成されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。 The method of manufacturing a structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the mold member is composed of an anodized valve metal film having a plurality of micropores. 前記バルブ金属は、アルミニウムである、請求項4に記載の構造体の製造方法。 5. The method of manufacturing a structure according to claim 4, wherein said valve metal is aluminum. 前記除去工程は、前記型部材をエッチングにより除去する、請求項1~5のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。 6. The method of manufacturing a structure according to claim 1, wherein said removing step removes said mold member by etching. 請求項1~6のいずれか1項に記載の構造体の製造方法により製造された、少なくとも1つの構造体を用意し、
前記構造体の前記導電面に形成された導通性を有する前記複数の突出部を、接合対象物に向けて配置し、前記構造体と前記接合対象物とを接合する接合工程を有する、接合体の製造方法。
preparing at least one structure manufactured by the structure manufacturing method according to any one of claims 1 to 6;
A joined body, comprising: a joining step of arranging the plurality of conductive projections formed on the conductive surface of the structure toward an object to be joined, and joining the structure and the object to be joined. manufacturing method.
複数の前記構造体を用意し、
前記接合工程は、複数の前記構造体のうち1つの前記構造体と、複数の前記構造体のうち他の前記構造体からなる前記接合対象物とを接合する工程である、請求項7に記載の接合体の製造方法。
preparing a plurality of the structures,
8. The bonding step according to claim 7, wherein said joining step is a step of joining one said structure out of a plurality of said structures and said joining object comprising another said structure out of said plurality of said structures. A method for producing a conjugate of
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