WO2024029390A1 - 基板積層体の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

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WO2024029390A1
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organic material
material layer
substrate laminate
layer
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靖剛 茅場
航 岡太
雄三 中村
一夫 高村
拓生 四釜
佳保里 田村
力亜 古正
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三井化学株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a substrate stack and a semiconductor device.
  • voids are generated between opposing electrodes due to the difference in level between the electrode and the organic material layer containing a resin and a resin precursor, and voids occur at the bonding surface. There is a problem that poor conduction is likely to occur.
  • An embodiment of the present disclosure provides a method for manufacturing a laminated substrate and a semiconductor device that can manufacture a laminated substrate in which conduction defects caused by voids between opposing electrodes are suppressed during hybrid bonding of the laminated substrate.
  • the purpose is to
  • Step A of preparing a substrate laminate including a substrate, an electrode, and an organic material layer Step B of polishing the surface of the substrate laminate on the side having the organic material layer, and the substrate polished in the step B. and step C of heating the laminate, and the organic material layer in the substrate laminate prepared in step A is provided on at least the surface of the substrate having the electrode, and contains a resin and a resin precursor. and the curing rate is less than 100%, the level difference between the electrode and the organic material layer in the substrate laminate before the step C is a, and the step in the substrate laminate after the step C is performed.
  • a substrate laminate in which a, b, and c satisfy the following formula (1), where b is the level difference between the electrode and the organic material layer, and c is the thickness of the organic material layer before performing the step C. manufacturing method. [(ba-a)/c] 0.001 ⁇ 0.500 (1)
  • step D1 is performed to obtain a multilayer substrate laminate by joining the substrate laminate before step C and a second substrate laminate in which electrodes are arranged on the substrate.
  • the method for manufacturing a substrate laminate according to ⁇ 1> including: ⁇ 3> Step D2 of obtaining a multilayer substrate stack by bonding the first substrate stack after carrying out step C and the second substrate stack in which electrodes are arranged on the substrate, ⁇ 1 >The method for manufacturing a substrate laminate according to >.
  • the first substrate laminate and the second substrate laminate have at least one insulating layer, and the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate is a layer made of an inorganic material, and at least one of the surface of the first substrate laminate and the surface of the second substrate laminate is an organic material layer, according to ⁇ 2> or ⁇ 3>.
  • a method for manufacturing a substrate laminate. ⁇ 5> The total thickness of the organic material layer in the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate is the same as that of the insulating layer of the first substrate laminate and the second substrate laminate.
  • ⁇ 6> The method for manufacturing a substrate laminate according to ⁇ 4> or ⁇ 5>, wherein the insulating layer of the substrate laminate having an organic material layer on its surface has a layer made of an inorganic material.
  • At least one of the surfaces of the first substrate laminate and the second substrate laminate is a layer made of an inorganic material, and the organic material layer and the inorganic material layer are bonded.
  • the insulating layer of the first substrate laminate has a two-layer structure including a layer made of an inorganic material and an organic material layer, and the first substrate laminate includes a first substrate,
  • the multilayer substrate laminate is heated under atmospheric pressure or reduced pressure, ⁇ 2>, ⁇ 4> to ⁇ 9>.
  • the substrate stack is a semiconductor substrate
  • the second substrate stack is a semiconductor chip
  • the step D1 is to bond two or more semiconductor chips to the semiconductor substrate to form a multilayer substrate stack.
  • ⁇ 2>, ⁇ 4> in which the multilayer substrate laminate obtained in the step D1 is heated in the step C, after the multilayer substrate laminate is obtained by performing the step D1.
  • the second substrate stack is a semiconductor chip, and the semiconductor chip has an electrode on one surface and an electrode on the other surface,
  • step D1 two or more semiconductor chips having electrodes on one surface and electrodes on the other surface are bonded to the semiconductor substrate, which is the substrate laminate polished in step B, to form a multilayer substrate.
  • step C heating the multilayer substrate laminate that has passed through the step D1, and The method for manufacturing a substrate laminate according to ⁇ 2>, wherein the step D1 and the step C are performed two or more times.
  • ⁇ 14> The substrate laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>, wherein the step between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate after carrying out the step C is -100 nm or more and 200 nm or less. manufacturing method.
  • the step represents [b1-b2]
  • the negative step means that the thickness of the organic material layer is greater than the thickness of the organic material layer. also indicates that the electrode thickness is small.
  • the level difference between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate before carrying out the step C is -100 nm or more and 0 nm or less, and the difference in level between the organic material layer and the electrode in the substrate stack after carrying out the step C is -100 nm or more and 0 nm or less.
  • the step represents [b1-b2]
  • the negative step means that the thickness of the organic material layer is greater than the thickness of the organic material layer. also indicates that the electrode thickness is small.
  • the thickness of the organic material layer at the time of implementation is 105% or less of the thickness of the organic material layer before the step C is performed, according to ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • ⁇ A> The substrate laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the organic material layer in the substrate laminate has a coefficient of linear thermal expansion in the thickness direction of -10 ppm/K or more and 150 ppm/K or less. How the body is manufactured.
  • ⁇ B> The method for manufacturing a substrate laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the organic material layer in the substrate laminate has a composite modulus of elasticity at 23° C. of 20 GPa or less.
  • ⁇ C> The method for manufacturing a substrate laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the organic material layer in the substrate laminate has a Si--OH group on the surface.
  • ⁇ D> The method for manufacturing a substrate laminate according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the amount of silicon on the surface of the organic material layer of the substrate laminate is 0.1 atm% or more and 20 atm% or less. .
  • ⁇ E> The method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms (O/Si) is 1 or more on the surface of the organic material layer of the substrate laminate.
  • a first substrate stack including a first substrate, an electrode on the first substrate, and a first insulating layer, a second substrate, an electrode on the second substrate, and a second substrate laminate including a second insulating layer, an organic material layer on one surface of the first substrate laminate, the first insulating layer and the second substrate laminate;
  • At least one of the insulating layers is a layer made of an inorganic material, and among the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate, the organic
  • the total thickness of the material layer is 1/20 or more and 1/3 or less of the total thickness of the insulating layer including the layer made of the inorganic material, and the organic material layer that is the first insulating layer and the A semiconductor device in which a second insulating layer is directly bonded.
  • the second insulating layer includes a layer made of an inorganic material, and the layer made of the inorganic material is provided on a surface of the second substrate stack.
  • the first insulating layer is an insulating layer having a two-layer structure including a layer made of an inorganic material and a layer made of an organic material, and the first substrate laminate includes a first substrate and a layer made of an inorganic material.
  • the semiconductor device ⁇ 21> The semiconductor device according to ⁇ 20>, wherein the second insulating layer is a single-layer insulating layer made of an inorganic material.
  • the semiconductor device according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 21>, wherein the organic material layer of the first insulating layer contains a resin containing a siloxane bond.
  • ⁇ F> The semiconductor device according to ⁇ 17>, wherein the organic material layer of the first insulating layer has a composite modulus of elasticity at 23° C. of 20 GPa or less.
  • ⁇ G> The semiconductor device according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 22>, wherein the organic material layer included in the first insulating layer has a linear thermal expansion coefficient of -10 ppm/K or more and 150 ppm/K or less.
  • ⁇ H> The glass transition temperature of the organic material layer included in the first insulating layer is 150° C. or higher; The semiconductor device according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 22>.
  • ⁇ I> The semiconductor device according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 22>, wherein the organic material layer of the first insulating layer has a composite modulus of elasticity of 1 GPa or less at 200° C.
  • ⁇ J> Any one of ⁇ 17> to ⁇ 22>, wherein the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms (O/Si) is 1 or more on the surface of the organic material layer included in the first insulating layer.
  • the first substrate laminate has an electrode and an organic material layer that is an insulating layer bonded to the second substrate laminate on one surface of the first substrate, and
  • the other surface of the first substrate has an electrode and a layer containing an inorganic material which is an insulating layer, and the surface of the first substrate having the electrode and the organic material layer is the second substrate laminate.
  • a surface having a layer containing an inorganic material of the first substrate, which is directly bonded to a surface having a second insulating layer, is provided with an electrode and a third insulating layer on one surface of a third substrate.
  • the semiconductor device according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 22>, which is directly bonded to a surface having the organic material layer of a third substrate stack including the organic material layer.
  • a method and a semiconductor device for manufacturing a substrate laminate that can manufacture a substrate laminate in which conduction defects caused by voids between opposing electrodes are suppressed during hybrid bonding of the substrate laminate. can be provided.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a substrate laminate obtained by carrying out Step C and another laminate are joined.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a semiconductor chip having electrodes on one side is attached to a wafer, which is a semiconductor substrate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips having electrodes on one side are attached to a wafer, which is a semiconductor substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor chip having electrodes on both sides of a substrate and having electrodes penetrating the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor chip having electrodes on both sides of a substrate, the semiconductor chip having a plurality of electrodes on both sides of the substrate, and some of the electrodes penetrating the substrate.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips having electrodes on both surfaces are attached to a wafer, which is a semiconductor substrate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips having electrodes on both sides are attached to a wafer, which is a semiconductor substrate, and another semiconductor chip having electrodes on both sides is stacked on the semiconductor chip.
  • 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate laminate obtained by the manufacturing method of Example 3.
  • a numerical range expressed using " ⁇ " means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as lower and upper limits.
  • the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described step by step.
  • the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the values shown in the Examples.
  • a "substrate laminate” refers to a substrate comprising an electrode and an organic material layer
  • a “multilayer substrate laminate” refers to a substrate laminate in which two or more substrate laminates are produced by the method of manufacturing a substrate laminate of the present disclosure.
  • the multilayer substrate stack may include three or more substrates, and may have a structure in which a plurality of semiconductor chips, which are substrates having electrodes, are bonded to the substrate.
  • an "organic material layer” means a layer formed including at least one kind of organic material such as resin. Therefore, in addition to the organic material, the “organic material layer” may further contain an inorganic material such as an inorganic filler or an inorganic pigment.
  • the "organic material layer” functions as an "insulating layer” in the substrate stack.
  • the "insulating layer” in the present disclosure means a layer with low conductivity
  • the “insulating layer” may be a layer consisting of an "organic material layer", or a layer made of an "organic material layer” and an “inorganic material layer”. It may be a layer including "a layer made of an inorganic material” or may be a "layer made of an inorganic material” having no conductivity.
  • a “layer made of an inorganic material” means a layer made of an inorganic material such as Si or SiO 2 .
  • low pressure refers to a pressure of 1 MPa or less.
  • a method for manufacturing a substrate laminate according to the present disclosure includes a step A of preparing a substrate laminate including a substrate, an electrode, and an organic material layer, and a step B of polishing the surface of the substrate laminate on the side having the organic material layer.
  • a step C of heating the substrate laminate polished in the step B, and the organic material layer in the substrate laminate prepared in the step A is provided on at least the surface of the substrate having the electrode, and , an organic material layer containing a resin and a resin precursor and having a curing rate of less than 100%, where the level difference between the electrode and the organic material layer in the substrate laminate before performing the step C is a, and the step C
  • b is the level difference between the electrode and the organic material layer in the substrate laminate after performing step C
  • c is the film thickness of the organic material layer before performing step C
  • step A in the present disclosure is a step of preparing a substrate stack including an electrode and an organic material layer, as described above.
  • FIG. 1A first, a substrate 12 on which an electrode 14 is arranged is prepared.
  • FIG. 1B an organic material layer 16 is formed on one surface of the substrate 12, that is, the surface having the electrode 14.
  • Step B is performed in which the substrate stack prepared in Step A is polished. By polishing, the thickness of the electrode 14 and the organic material layer 16 becomes thinner as shown in FIG. There may be a step.
  • FIG. 1(D) shows an example of the substrate stack after heating. Curing of the organic material layer 16 progresses due to heating, and the formation density of the crosslinked structure becomes higher, resulting in thermal contraction of the organic material layer 16, and the thickness of the organic material layer 16 becomes smaller than before heating. The thickness may become thinner, and the step difference between the electrode 14 and the organic material layer 16 may be reduced. Note that after heating in step C, step B may be performed again to polish the substrate stack.
  • FIG. 2 shows the step a between the electrode 14 and the organic material layer 16 in the substrate laminate before performing step C in the above formula (1), and the step a between the electrode 14 and the organic material layer 16 in the substrate laminate after performing step C.
  • the step b and the thickness c of the organic material layer 16 before step C are shown.
  • the level difference is shown enlarged.
  • step C is performed in which the first substrate laminate is heated before or after bonding the first substrate laminate to the second substrate or the like.
  • step C the reaction of the unreacted resin precursor contained in the organic material layer progresses, curing progresses, the crosslinking density improves, and the step difference between the organic material layer and the electrode decreases, or The electrode will be in a state slightly protruding from the organic material layer.
  • This state is expressed by formula (1) in the present disclosure, and when the value expressed by formula (1) below is in the range of 0.001 to 0.500, the generation of voids during bonding is effective. is suppressed. This improves the conductivity of the joint.
  • step A of the method for manufacturing a substrate laminate of the present disclosure a substrate laminate including a substrate, an electrode, and an organic material layer is prepared.
  • step A of preparing a substrate laminate including an electrode and an organic material layer includes providing an electrode and an organic material layer on a substrate, preparing a substrate on which an electrode is formed in advance, and forming an organic material layer.
  • the method includes providing a substrate, forming an organic material layer on a substrate, and then forming an electrode, and procuring a commercially available "substrate laminate including an electrode and an organic material layer.”
  • a substrate forming an organic material layer on a substrate and then forming an electrode
  • after forming the organic material layer on the substrate for example, after performing processing to form holes for electrodes on the substrate having the organic material layer.
  • forming electrodes, and other processing may also be included.
  • a well-known method can be applied to the formation of an electrode and an organic material layer on a board
  • the material of the substrate is not particularly limited, and any commonly used material may be used.
  • the material of the substrate is selected from the group consisting of Si, Al, Ti, Zr, Hf, Fe, Ni, Cu, Ag, Au, Ga, Ge, Sn, Pd, As, Pt, Mg, In, Ta, and Nb. It is preferable that at least one element is included.
  • the material of the substrate in step A includes, for example, semiconductors: Si, InP, GaN, GaAs, InGaAs, InGaAlAs, SiC, oxides, carbides, nitrides: borosilicate glass (Pyrex (registered trademark)), quartz glass (SiO 2 ), Sapphire, ZrO 2 , Si 3 N 4 , AlN, piezoelectric, dielectric: BaTiO 3 , LiNbO 3 , SrTiO 3 , diamond, metal: Al, Ti, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Examples include Ta and Nb.
  • semiconductors Si, InP, GaN, GaAs, InGaAs, InGaAlAs, SiC, oxides, carbides, nitrides: borosilicate glass (Pyrex (registered trademark)), quartz glass (SiO 2 ), Sapphire, ZrO 2 , Si 3 N 4 , AlN, piezoelectric,
  • a resin selected from polydimethylsiloxane (PDMS), epoxy resin, phenol resin, polyimide, benzocyclobutene resin, polybenzoxazole, etc. may be used depending on the purpose.
  • the substrate may have a multilayer structure.
  • the structure of a multilayer substrate includes, for example, a structure in which an inorganic layer such as silicon oxide, silicon nitride, or SiCN (silicon carbonitride) is formed on the surface of a silicon substrate, or a structure in which a layer of inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or SiCN (silicon carbonitride) is formed on the surface of a silicon substrate, etc.; A structure in which an organic material layer such as oxazole resin, imide crosslinked siloxane resin, epoxy resin, epoxy-modified siloxane, parylene resin, cyclotene (Dow, Chem), or phenol resin is formed, or a complex of inorganic and organic materials is formed on a silicon substrate.
  • an organic material layer such as oxazole resin, imide crosslinked siloxane resin, epoxy resin, epoxy-modified siloxane, parylene resin, cyclotene (Dow, Che
  • the multilayer substrate may include a low-k film formed by a CVD method, a sol-gel method, or an organic polymer coating method.
  • Films formed by the CVD method include Black Diamond (Applied Materials)
  • films formed by the sol-gel method include organic crosslinked siloxanes such as ethylene crosslinked siloxane and ethane crosslinked siloxane, and organic polymer coating methods.
  • the film include resins such as SiLK (trade name: Dow Chemical Company), Aurora, and fluorinated polyimide.
  • the substrate may include a photosensitive resin film such as photosensitive polyimide, photosensitive benzocyclobutene, and photosensitive cyclotene (benzocyclobutene).
  • Each material applied to the substrate is used primarily for the following purposes: Substrates to which Si is applied are used for applications such as semiconductor memories, LSI stacking, CMOS image sensors, MEMS sealing, optical devices, and LEDs. Substrates to which SiO 2 is applied are used for semiconductor memories, LSI stacking, MEMS sealing, microchannels, CMOS image sensors, optical devices, LEDs, etc. A substrate to which PDMS is applied is used for microchannels, etc. Substrates to which InGaAlAs, InGaAs, and InP are applied are used for optical devices and the like. Substrates to which InGaAlAs, GaAs, and GaN are applied are used for LEDs and the like.
  • the electrodes may be provided on at least one surface of the substrate, or may be provided on both surfaces of the substrate. A structure having electrodes on both sides of the substrate will be described later.
  • the electrode may be formed in a convex shape on the surface of the substrate, may be formed penetrating the substrate, or may be formed embedded in the substrate.
  • an organic material layer is formed on the surface of the substrate having the electrode, so the electrode is preferably formed in a convex shape on the surface of the substrate.
  • Examples of the electrode material include copper, solder, tin, gold, silver, aluminum, cobalt, and ruthenium.
  • examples of the method for forming the electrode include electrolytic plating, electroless plating, sputtering, and an inkjet method.
  • the thickness of the substrate is appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.5 ⁇ m to 1 mm, more preferably 1 ⁇ m to 900 ⁇ m, and even more preferably 2 ⁇ m to 900 ⁇ m.
  • the shape of the substrate is not particularly limited.
  • the substrate when it is a silicon substrate, it may be a silicon substrate on which an interlayer insulating layer (low-k film) is formed, and the silicon substrate may have minute grooves (concave portions), minute through holes, etc. may be formed.
  • the surface roughness (Ra) of the insulating layer on the bonding surface is preferably 1.2 nm or less, since this is likely to be possible.
  • the surface roughness of the substrate can be evaluated by morphological observation using a scanning probe microscope (SPM). Specifically, the surface roughness is determined by measuring a 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m square area using SPM SPA400 (manufactured by Hitachi High-Technologies) in dynamic force microscope mode.
  • the contact angle of water droplets on the surface of the substrate is independently 90° or less, allowing temporary fixation at low temperature when bonding a substrate on which an electrode is formed and a substrate on which another electrode is formed.
  • the contact angle of water droplets on the surface of the substrate is more preferably 90° or less, since this is likely to occur.
  • the water drop contact angle was measured using a solid-liquid interface analysis system (DropMaster 500 image processing type, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) under the conditions of 23 ° C. and 50% humidity. It is determined by measuring the angle.
  • FIG. 1(A) is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which electrodes prepared in step A are arranged. In the example shown in FIG. 1A, an electrode 14 is provided on one surface of the substrate 12.
  • Step A includes a step of forming a substrate laminate by providing an organic material layer containing a resin and a resin precursor and having a curing rate of less than 100% on at least the side of the substrate having the electrode.
  • FIG. 1B shows a state in which an organic material layer 16 is provided on the surface of the substrate 12 on the side where the electrode 14 is provided.
  • the organic material layer is not particularly limited as long as it contains a resin and a resin precursor that harden when heated, and can shrink when heated.
  • materials forming the organic material layer include materials in which bonds or structures are formed by crosslinking, such as polyimide, polyamide, polyamideimide, parylene, polyarylene ether, tetrahydronaphthalene, and octahydroanthracene, polybenzoxazole, and polyamide.
  • Examples include materials in which a nitrogen ring-containing structure is formed such as benzoxazine, materials in which a bond or structure is formed by crosslinking such as Si--O, and organic materials such as siloxane-modified compounds.
  • the organic material may contain an aromatic ring structure.
  • the resin material include a polymerizable compound that can be homopolymerized or copolymerized, a combination of this polymerizable compound and a crosslinking agent, and the like.
  • the material forming the organic material layer may be a photosensitive material, that is, a photocurable material.
  • Si—O bonds examples include structures represented by formulas (1) to (3) shown below.
  • the group bonding to Si may be substituted with an alkylene group, a phenylene group, or the like.
  • a structure having (-O-) x (R 1 ) y Si-(R 2 )-Si(R 1 ) y (-O-) x R 1 represents a methyl group etc.
  • R 2 represents an alkylene group, phenylene group, etc.
  • x and y are each independently an integer of 0 or more, and x+y is 3).
  • Examples of materials in which Si—O bonds are formed by crosslinking include compounds represented by the following formulas (4) and (5). Further, the structures represented by formulas (1) and (2) can be produced, for example, by heating and reacting the compounds represented by formulas (4) and (5).
  • the material included in the organic material layer includes a material such as polyimide, polyamide, polyamideimide, etc. whose bond or structure is formed by crosslinking, a cationic material containing at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom
  • Compound (A) has a cationic functional group containing at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom, and has a weight average molecular weight of 90 to 400,000.
  • the cationic functional group is not particularly limited as long as it can be positively charged and contains at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom.
  • the compound (A) may contain a tertiary nitrogen atom in addition to the primary nitrogen atom and the secondary nitrogen atom.
  • a "primary nitrogen atom” refers to a nitrogen atom that is bonded to only two hydrogen atoms and one atom other than hydrogen atoms (for example, nitrogen contained in a primary amino group ( -NH2 group)). or a nitrogen atom (cation) bonded to only three hydrogen atoms and one non-hydrogen atom.
  • “secondary nitrogen atom” refers to a nitrogen atom that is bonded to only one hydrogen atom and two atoms other than hydrogen atoms (i.e., a nitrogen atom contained in a functional group represented by the following formula (a)). ), or a nitrogen atom (cation) bonded only to two hydrogen atoms and two atoms other than hydrogen atoms.
  • a "tertiary nitrogen atom” refers to a nitrogen atom that is bonded to only three atoms other than hydrogen atoms (i.e., a nitrogen atom that is a functional group represented by the following formula (b)), or a hydrogen atom. Refers to a nitrogen atom (cation) that is bonded to only one and three atoms other than hydrogen atoms.
  • the functional group represented by the formula (a) may be a functional group that constitutes a part of a secondary amino group (-NHR a group; here, R a represents an alkyl group). However, it may also be a divalent linking group contained in the backbone of the polymer.
  • the functional group represented by the formula (b) is a tertiary amino group (-NR b R c group; where R b and R c each independently represent an alkyl It may be a functional group constituting a part of (representing a group), or it may be a trivalent linking group contained in the skeleton of the polymer.
  • the weight average molecular weight of compound (A) is 90 or more and 400,000 or less.
  • the compound (A) include aliphatic amines, compounds having a siloxane bond (Si-O bond) and an amino group, and amine compounds having a ring structure without having an Si-O bond in the molecule. It will be done.
  • the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more and 200,000 or less.
  • the compound (A) is a compound having a siloxane bond (Si-O bond) and an amino group
  • the weight average molecular weight is preferably 130 or more and 10,000 or less, more preferably 130 or more and 5,000 or less, and 130 or more. More preferably, it is 2000 or less.
  • the weight average molecular weight is preferably 90 or more and 600 or less.
  • the weight average molecular weight refers to the weight average molecular weight in terms of polyethylene glycol, which is measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) method for other than monomers. Specifically, the weight average molecular weight was determined using an aqueous solution with a sodium nitrate concentration of 0.1 mol/L as a developing solvent, an analyzer Shodex DET RI-101, and two types of analytical columns (TSKgel G6000PWXL-CP and TSKgel G3000PWXL- manufactured by Tosoh). CP) at a flow rate of 1.0 mL/min, and calculated using analysis software (Empower 3 manufactured by Waters) using polyethylene glycol/polyethylene oxide as a standard product.
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • the compound (A) may further have an anionic functional group, a nonionic functional group, etc. as necessary.
  • the nonionic functional group may be a hydrogen bond accepting group or a hydrogen bond donating group.
  • Examples of the nonionic functional group include a hydroxy group, a carbonyl group, an ether group (-O-), and the like.
  • the anionic functional group is not particularly limited as long as it can be negatively charged. Examples of the anionic functional group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a sulfuric acid group.
  • Compound (A) includes aliphatic amines, more specifically ethyleneimine, propyleneimine, butyleneimine, pentyleneimine, hexyleneimine, heptyleneimine, octyleneimine, trimethyleneimine, tetramethyleneimine, Examples include polyalkyleneimine, which is a polymer of alkyleneimine such as pentamethyleneimine, hexamethyleneimine, and octamethyleneimine; polyallylamine; and polyacrylamide.
  • Polyethyleneimine (PEI) is produced by a known method described in Japanese Patent Publication No. 43-8828, Japanese Patent Publication No. 49-33120, Japanese Patent Application Publication No. 2001-213958, International Publication No. 2010/137711 pamphlet, etc. be able to.
  • Polyalkyleneimines other than polyethyleneimine can also be produced by the same method as polyethyleneimine.
  • the compound (A) is a derivative of the above-mentioned polyalkyleneimine (a polyalkyleneimine derivative; particularly preferably a polyethyleneimine derivative).
  • the polyalkylene imine derivative is not particularly limited as long as it is a compound that can be produced using the above polyalkylene imine.
  • polyalkylene imine derivatives are obtained by introducing an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms), an aryl group, etc. into polyalkylene imine, and polyalkylene imine derivatives obtained by introducing a crosslinkable group such as a hydroxyl group into polyalkylene imine. Examples include polyalkyleneimine derivatives.
  • These polyalkylene imine derivatives can be produced by a conventional method using the above polyalkylene imine. Specifically, it can be produced, for example, in accordance with the method described in JP-A-6-016809.
  • polyalkylene imine derivative a highly branched polyalkylene imine obtained by increasing the degree of branching of the polyalkylene imine by reacting the polyalkylene imine with a monomer containing a cationic functional group is also preferable.
  • a polyalkylene imine having a plurality of secondary nitrogen atoms in its skeleton is reacted with a cationic functional group-containing monomer
  • the plurality of secondary nitrogen atoms are A method of substituting at least one of them with a cationic functional group-containing monomer, a method in which a polyalkylene imine having a plurality of primary nitrogen atoms at the terminal is reacted with a cationic functional group-containing monomer, and the plurality of primary nitrogen atoms Examples include a method of replacing at least one of them with a cationic functional group-containing monomer.
  • Examples of the cationic functional group introduced to improve the degree of branching include aminoethyl group, aminopropyl group, diaminopropyl group, aminobutyl group, diaminobutyl group, triaminobutyl group, etc.
  • An aminoethyl group is preferred from the viewpoint of reducing the functional group equivalent weight and increasing the cationic functional group density.
  • polyethyleneimine and its derivatives may be commercially available.
  • Commercially available products include, for example, polyethyleneimine and derivatives thereof commercially available from Nippon Shokubai Co., Ltd., BASF, MP-Biomedicals, etc., and an appropriate selection may be made from these.
  • Examples of the compound (A) include, in addition to the aforementioned aliphatic amines, compounds having an Si--O bond and an amino group.
  • Examples of the compound having an Si--O bond and an amino group include siloxane diamine, a silane coupling agent having an amino group, and a siloxane polymer of a silane coupling agent having an amino group.
  • Examples of the silane coupling agent having an amino group include a compound represented by the following formula (A-3).
  • R 1 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 2 and R 3 each independently represent an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an ether group, or a carbonyl group, which may be substituted (the skeleton may contain a carbonyl group, ether group, etc.).
  • R 4 and R 5 each independently represent an optionally substituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a single bond.
  • Ar represents a divalent or trivalent aromatic ring.
  • X 1 represents hydrogen or an optionally substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • X 2 represents hydrogen, a cycloalkyl group, a heterocyclic group, an aryl group, or an optionally substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (the skeleton may include a carbonyl group, an ether group, etc.).
  • a plurality of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and X 1 may be the same or different.
  • Substituents for the alkyl group and alkylene group in R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , X 1 , and X 2 are each independently an amino group, a hydroxy group, an alkoxy group, a cyano group, a carboxylic acid group, sulfonic acid group, halogen, etc.
  • Examples of the divalent or trivalent aromatic ring in Ar include a divalent or trivalent benzene ring.
  • Examples of the aryl group for X 2 include phenyl group, methylbenzyl group, vinylbenzyl group, and the like.
  • silane coupling agent represented by formula (A-3) include N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3 -Aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminoisobutyldimethylmethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminoisobutylmethyldimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)- 11-aminoundecyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, (aminoethylaminoethyl)phenyltriethoxysilane, methylbenzyl Aminoethyla
  • silane coupling agent containing an amino group other than formula (A-3) examples include N,N-bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine, N,N'-bis[3-(trimethoxysilyl)propyl] silyl)propyl]ethylenediamine, bis[(3-triethoxysilyl)propyl]amine, piperazinylpropylmethyldimethoxysilane, bis[3-(triethoxysilyl)propyl]urea, bis(methyldiethoxysilylpropyl)amine, 2,2-dimethoxy-1,6-diaza-2-silacyclooctane, 3,5-diamino-N-(4-(methoxydimethylsilyl)phenyl)benzamide, 3,5-diamino-N-(4-( Examples include triethoxysilyl)phenyl)benzamide, 5-(ethoxydimethylsilyl)benzen
  • silane coupling agents having an amino group may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, a silane coupling agent having an amino group and a silane coupling agent not having an amino group may be used in combination. For example, a silane coupling agent having a mercapto group may be used to improve adhesion to metals.
  • a polymer (siloxane polymer) formed from these silane coupling agents via a siloxane bond may be used.
  • Si-O-Si siloxane polymer
  • a polymer having a linear siloxane structure, a polymer having a branched siloxane structure, a polymer having a cyclic siloxane structure, a polymer having a cage-shaped siloxane structure, etc. is obtained from the hydrolyzate of 3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • a polymer having a linear siloxane structure, a polymer having a branched siloxane structure, a polymer having a cyclic siloxane structure, a polymer having a cage-shaped siloxane structure, etc. is obtained from the hydrolyzate of 3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • Examples of the siloxane diamine include a compound represented by the following formula (A-2).
  • i is an integer of 0 to 4
  • j is an integer of 1 to 3
  • Me is a methyl group.
  • Examples of the compound (A) include, in addition to the aforementioned aliphatic amines and compounds having an Si-O bond and an amino group, amine compounds that do not have a Si-O bond in the molecule and have a ring structure. .
  • amine compounds having a ring structure and having a weight average molecular weight of 90 or more and 600 or less are preferred, and do not have a Si--O bond in the molecule.
  • Examples of the amine compound having a ring structure and having a weight average molecular weight of 90 or more and 600 or less without having an Si--O bond in the molecule include alicyclic amines, aromatic ring amines, heterocyclic amines, and the like.
  • the molecule may have multiple ring structures, and the multiple ring structures may be the same or different.
  • a compound having an aromatic ring is more preferable because a more thermally stable compound is easily obtained.
  • an amine compound having a ring structure and having a weight average molecular weight of 90 or more and 600 or less, which does not have a Si-O bond in the molecule it may form a thermally crosslinked structure such as amide, amideimide, imide, etc. together with the crosslinking agent (B).
  • Compounds having a primary amino group are preferred because they are easy to use and can improve heat resistance.
  • two primary amino groups can be used since it is easy to increase the number of thermally crosslinked structures such as amide, amide-imide, imide, etc. together with the crosslinking agent (B), and the heat resistance can be further improved.
  • Diamine compounds having three primary amino groups, triamine compounds having three primary amino groups, and the like are preferred.
  • Examples of the alicyclic amine include cyclohexylamine and dimethylaminocyclohexane.
  • Examples of aromatic ring amines include diaminodiphenyl ether, xylene diamine (preferably paraxylene diamine), diaminobenzene, diaminotoluene, methylene dianiline, dimethyldiaminobiphenyl, bis(trifluoromethyl)diaminobiphenyl, diaminobenzophenone, and diaminobenzanilide.
  • the heterocycle of the heterocyclic amine includes a heterocycle containing a sulfur atom as a heteroatom (for example, a thiophene ring), or a heterocycle containing a nitrogen atom as a heteroatom (for example, a pyrrole ring, a pyrrolidine ring, a pyrazole ring, an imidazole ring).
  • a heterocycle containing a sulfur atom as a heteroatom for example, a thiophene ring
  • a heterocycle containing a nitrogen atom as a heteroatom for example, a pyrrole ring, a pyrrolidine ring, a pyrazole ring, an imidazole ring.
  • 5-membered rings such as triazole ring
  • 6-membered rings such as isocyanuric ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperidine ring, piperazine ring, triazine ring
  • indole ring indoline ring, quinoline ring, acridine ring, fused rings such as a naphthyridine ring, a quinazoline ring, a purine ring, a quinoxaline ring, etc.
  • examples of the heterocyclic amine having a nitrogen-containing heterocycle include melamine, ammeline, melam, melem, tris(4-aminophenyl)amine, and the like.
  • examples of amine compounds having both a heterocycle and an aromatic ring include N2,N4,N6-tris(4-aminophenyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine.
  • the compound (A) Since the compound (A) has a primary or secondary amino group, it does not interact with functional groups such as hydroxyl groups, epoxy groups, carboxy groups, amino groups, and mercapto groups that may exist on the surfaces of the first substrate and the second substrate.
  • the substrates can be strongly bonded to each other by electrical interaction or by forming a close covalent bond with the functional group.
  • the compound (A) since the compound (A) has a primary or secondary amino group, it easily dissolves in the polar solvent (D) described below.
  • a compound (A) that easily dissolves in a polar solvent (D) it has a high affinity with the hydrophilic surface of a substrate such as a silicon substrate, making it easy to form a smooth film and making it possible to form a multi-substrate stack.
  • the thickness of the joint where hybrid joints are performed can be made thinner.
  • an aliphatic amine or a compound having an Si-O bond and an amino group is preferable, and from the viewpoint of heat resistance, a compound having an Si-O bond and an amino group is preferable. More preferred.
  • the ratio of the total number of primary nitrogen atoms and secondary nitrogen atoms to the number of silicon atoms in the compound (A) is 0.2 or more and 5 or less from the viewpoint of forming a smooth thin film.
  • the compound (A) contains a compound having an Si-O bond and an amino group
  • the methyl group bonded to Si in the compound having an Si-O bond and an amino group is It is preferable that the molar ratio of non-crosslinkable groups such as (non-crosslinkable group)/Si ⁇ 2 is satisfied.
  • the density of crosslinking (crosslinking between Si-O-Si bonds and amide bonds, imide bonds, etc.) of the formed film increases, the substrates have sufficient adhesive strength, and the substrates can be peeled off. It is assumed that this can be suppressed.
  • compound (A) has a cationic functional group containing at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom.
  • the proportion of the primary nitrogen atom in the total nitrogen atoms in the compound (A) is preferably 20 mol% or more, and 25 mol% It is more preferable that it is above, and even more preferable that it is 30 mol% or more.
  • the compound (A) may have a cationic functional group that contains a primary nitrogen atom and does not contain any nitrogen atoms other than the primary nitrogen atom (e.g., a secondary nitrogen atom, a tertiary nitrogen atom). good.
  • the proportion of the secondary nitrogen atom in the total nitrogen atoms in the compound (A) is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, More preferably, it is 10 mol% or more and 45 mol% or less.
  • the compound (A) may contain a tertiary nitrogen atom in addition to the primary nitrogen atom and the secondary nitrogen atom, and when the compound (A) contains a tertiary nitrogen atom, the compound (A)
  • the proportion of tertiary nitrogen atoms in the total nitrogen atoms in the carbon fiber is preferably 20 mol% or more and 50 mol% or less, and more preferably 25 mol% or more and 45 mol% or less.
  • the content of the component derived from compound (A) in the joint part is not particularly limited, and can be, for example, 1% by mass or more and 82% by mass or less, and 5% by mass with respect to the entire joint part. It is preferably 82% by mass or less, and more preferably 13% by mass or more and 82% by mass or less.
  • the crosslinking agent (B) is a compound with a weight average molecular weight of 200 or more and 600 or less. Preferably, it is a compound with a molecular weight of 200 or more and 400 or less.
  • the crosslinking agent (B) has a ring structure within the molecule.
  • the ring structure include an alicyclic structure and an aromatic ring structure.
  • the crosslinking agent (B) may have a plurality of ring structures within the molecule, and the plurality of ring structures may be the same or different.
  • the alicyclic structure examples include an alicyclic structure having 3 to 8 carbon atoms, preferably an alicyclic structure having 4 to 6 carbon atoms, and the ring structure may be saturated or unsaturated. good. More specifically, the alicyclic structure includes saturated alicyclic structures such as a cyclopropane ring, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, a cycloheptane ring, and a cyclooctane ring; a cyclopropene ring, a cyclobutene ring, a cyclopentene ring, Examples include unsaturated alicyclic structures such as a cyclohexene ring, a cycloheptene ring, and a cyclooctene ring.
  • the aromatic ring structure is not particularly limited as long as it exhibits aromaticity, and examples thereof include benzene-based aromatic rings such as benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, and perylene ring, aromatic rings such as pyridine ring, and thiophene ring. Examples include non-benzene aromatic rings such as heterocycles, indene rings, and azulene rings.
  • the ring structure that the crosslinking agent (B) has in its molecule is preferably at least one selected from the group consisting of a cyclobutane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, a benzene ring, and a naphthalene ring. At least one of a benzene ring and a naphthalene ring is more preferable from the viewpoint of further increasing the number of rings.
  • the crosslinking agent (B) may have a plurality of ring structures in its molecule, and when the ring structure is benzene, it may have a biphenyl structure, a benzophenone structure, a diphenyl ether structure, etc.
  • the crosslinking agent (B) preferably has a fluorine atom in the molecule, more preferably has 1 to 6 fluorine atoms in the molecule, and has 3 to 6 fluorine atoms in the molecule. It is more preferable to have.
  • the crosslinking agent (B) may have a fluoroalkyl group in the molecule, specifically, a trifluoroalkyl group or a hexafluoroisopropyl group.
  • carboxylic acid compounds such as alicyclic carboxylic acid, benzene carboxylic acid, naphthalene carboxylic acid, diphthalic acid, and fluorinated aromatic ring carboxylic acid
  • alicyclic carboxylic acid ester, benzene carboxylic acid ester, naphthalene examples include carboxylic acid ester compounds such as carboxylic acid ester, diphthalic acid ester, and fluorinated aromatic ring carboxylic acid ester.
  • a compound having 1 or more and 6 or less alkyl groups that is, having an ester bond.
  • the crosslinking agent (B) is a carboxylic acid ester compound, aggregation due to association between the compound (A) and the crosslinking agent (B) is suppressed, aggregates and pits are reduced, and film thickness can be adjusted. becomes easier.
  • X is a methyl group, an ethyl group, a propyl group
  • a butyl group is preferable, but an ethyl group or a propyl group is preferable from the viewpoint of further suppressing aggregation due to association between the compound (A) and the crosslinking agent (B).
  • carboxylic acid compound examples include, but are not limited to, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid, and 1,3,5-cyclohexane.
  • Alicyclic carboxylic acids such as tricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4,5,6-cyclohexanehexacarboxylic acid; 1 , 2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, pyromellitic acid, benzenepentacarboxylic acid, mellitic acid, and other benzenecarboxylic acids; 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2 , 3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid; 3,3',5,5'-tetracarboxydiphenylmethane, biphenyl-3,3',5,5'-tetracarboxylic acid, biphenyl-3 , 4',5-tricarboxylic acid, biphenyl-3,3',4,
  • diphthalic acid diphthalic acid; perylene carboxylic acids such as perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid; anthracene carboxylic acids such as anthracene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid; 4,4'-(hexafluoro isopropylidene) diphthalic acid, 9,9-bis(trifluoromethyl)-9H-xanthene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid, 1,4-ditrifluoromethylpyromellitic acid, etc.
  • Examples include acids.
  • carboxylic acid ester compounds include compounds in which at least one carboxy group in the specific examples of the carboxylic acid compounds described above is substituted with an ester group.
  • carboxylic acid ester compound include half-esterified compounds represented by the following general formulas (B-1) to (B-5).
  • R in general formulas (B-1) to (B-5) each independently represents an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and among them, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group are preferable, and an ethyl group, Propyl group is more preferred.
  • Y in general formula (B-2) is a single bond, O, C ⁇ O, or C(CF 3 ) 2 , and is preferably O.
  • a half-esterified compound can be produced, for example, by mixing a carboxylic acid anhydride, which is an anhydride of the aforementioned carboxylic acid compound, with an alcohol solvent and ring-opening the carboxylic acid anhydride.
  • the content of the component derived from the crosslinking agent (B) in the organic material layer is not particularly limited.
  • Y represents an imide-bridged or amide-bridged nitrogen atom, OH, or an ester group.
  • the joint preferably has a crosslinked structure of amide, amide-imide, imide, etc., and has better heat resistance.
  • the compound (A) has an uncrosslinked cationic functional group
  • the bonding part contains the compound (A) and does not contain the crosslinking agent (B)
  • the crosslinking density is low and the heat resistance is low. This may be due to insufficient sex.
  • the cationic functional group of the compound (A) and the carboxyl group of the crosslinking agent (B) react to form a covalent bond, increasing the crosslinking density and providing high heat resistance. .
  • a solution containing an organic material such as a resin can be applied to at least one surface of the substrate to form an organic material layer.
  • the solution containing an organic material (hereinafter also referred to as a composition for forming an organic material layer) preferably contains a polar solvent (D) in addition to the above-mentioned organic materials such as the compound (A) and the crosslinking agent (B).
  • the polar solvent (D) refers to a solvent having a dielectric constant of 5 or more at room temperature (25° C.).
  • the polar solvent (D) include protic inorganic compounds such as water and heavy water; methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, Alcohols such as cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, benzyl alcohol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin; Ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; furfural, acetone, ethyl methyl ketone , aldehydes and ketones such as cyclohexane; acetic anhydride, ethyl acetate, butyl acetate, ethylene carbonate, propylene carbonate, formaldehyde, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N,N-d
  • the polar solvent (D) preferably includes a protic solvent, more preferably includes water, and even more preferably includes ultrapure water.
  • the content of the polar solvent (D) in the solution is not particularly limited, and is, for example, 1.0% by mass or more and 99.99896% by mass or less, and 40% by mass or more and 99.99896% by mass or less based on the entire solution. It is preferable that From the viewpoint of volatilizing the polar solvent (D) by heating when forming the organic material layer and reducing the amount of residual solvent in the organic material layer, the boiling point of the polar solvent (D) is preferably 150 ° C. or less, More preferably, the temperature is 120°C or lower.
  • the composition for forming an organic material layer containing an organic material may contain an additive (C) in addition to the above-mentioned compound (A), an organic material such as a crosslinking agent (B), a polar solvent, and the like.
  • an additive (C) an acid having a carboxyl group and having a weight average molecular weight of 46 or more and 195 or less (C-1), a base having a nitrogen atom and having a weight average molecular weight of 17 or more and 120 or less and having no ring structure (C-2) can be mentioned.
  • the additive (C) is volatilized by heating when forming the bonded portion, the bonded portion in the substrate laminate of the present disclosure may contain the additive (C).
  • the acid (C-1) is an acid having a weight average molecular weight of 46 or more and 195 or less and having a carboxy group.
  • the acid (C-1) as the additive (C)
  • the amino group in the compound (A) and the carboxy group in the acid (C-1) form an ionic bond, resulting in crosslinking with the compound (A). It is presumed that aggregation due to association with agent (B) is suppressed.
  • the interaction between the ammonium ion derived from the amino group in compound (A) and the carboxylate ion derived from the carboxy group in acid (C-1) is stronger than the interaction between the ammonium ion derived from the amino group in the crosslinking agent (B) and the carboxylate ion derived from the carboxy group in the crosslinking agent (B), so it is presumed that aggregation is suppressed.
  • the present disclosure is not limited in any way by the above speculation.
  • the acid (C-1) is not particularly limited as long as it has a carboxy group and has a weight average molecular weight of 46 or more and 195 or less, and examples include monocarboxylic acid compounds, dicarboxylic acid compounds, oxydicarboxylic acid compounds, etc. . More specifically, the acid (C-1) includes formic acid, acetic acid, malonic acid, oxalic acid, citric acid, benzoic acid, lactic acid, glycolic acid, glyceric acid, butyric acid, methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, phthalic acid, Examples include terephthalic acid, picolinic acid, salicylic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid.
  • the content of the acid (C-1) in the solution containing the material for forming an organic material layer is not particularly limited.
  • the ratio of the number of carboxy groups in the acid (C-1) to the number of atoms (COOH/N) is preferably 0.01 or more and 10 or less, more preferably 0.02 or more and 6 or less, More preferably 0.5 or more and 3 or less.
  • the base (C-2) is a base having a nitrogen atom and having a weight average molecular weight of 17 or more and 120 or less.
  • the composition for forming an organic material layer contains a base (C-2) as an additive (C), so that the carboxy group in the crosslinking agent (B) and the amino group in the base (C-2) form an ionic bond. It is presumed that by doing so, aggregation due to association between compound (A) and crosslinking agent (B) is suppressed. More specifically, the interaction between the carboxylate ion derived from the carboxy group in the crosslinking agent (B) and the ammonium ion derived from the amino group in the base (C-2) is derived from the amino group in the compound (A).
  • the base (C-2) is not particularly limited as long as it has a nitrogen atom and has a weight average molecular weight of 17 or more and 120 or less and does not have a ring structure, and examples thereof include monoamine compounds, diamine compounds, and the like. More specifically, the base (C-2) includes ammonia, ethylamine, ethanolamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, N-acetylethylenediamine, N-(2-aminoethyl)ethanolamine, N-(2-aminoethyl)ethanolamine, and N-(2-aminoethyl)ethanolamine. (ethyl)glycine, etc.
  • the content of the base (C-2) in the composition for forming an organic material layer is not particularly limited, and for example, the content of the base (C-2) relative to the number of carboxy groups in the crosslinking agent (B) is
  • the ratio of the number of nitrogen atoms (N/COOH) is preferably 0.5 or more and 5 or less, more preferably 0.9 or more and 3 or less.
  • methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, etc. may be mixed in order to improve the hydrophobicity of the organic material layer having insulating properties. These compounds may be mixed to control etching selectivity.
  • composition for forming an organic material layer may contain a solvent other than the polar solvent (D), such as normal hexane.
  • composition for forming an organic material layer may contain phthalic acid, benzoic acid, etc., or derivatives thereof, for example, in order to improve electrical properties. Further, the composition for forming an organic material layer may contain benzotriazole or a derivative thereof in order to suppress corrosion of copper, for example.
  • the pH of the composition for forming an organic material layer is not particularly limited, and is preferably 2.0 or more and 12.0 or less.
  • acid (C-1) is used as additive (C)
  • crosslinking agent (B) it is preferable to mix compound (A) and acid (C-1) in advance before mixing compound (A) and crosslinking agent (B).
  • the base (C-2) as the additive (C)
  • the compound (A) and the crosslinking agent (B) are mixed, cloudiness and gelation of the composition for forming an organic material layer (gelling may take time for the composition to become transparent, so it is preferable ) can be suitably suppressed.
  • Examples of methods for applying the composition for forming an organic material layer onto the electrode-containing surface of the electrode-containing substrate include vapor deposition polymerization, CVD (chemical vapor deposition), and ALD (atomic layer deposition). Coating methods such as a film method, a dipping method, a spray method, a spin coating method, and a bar coating method may be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • Coating methods such as a film method, a dipping method, a spray method, a spin coating method, and a bar coating method may be used.
  • a film with a micron-sized film thickness it is preferable to use a bar coating method, and when forming a film with a nano-sized film thickness (several nanometers to hundreds of nanometers), a spin coating method is used. It is preferable.
  • the film thickness of the composition for forming an organic material layer may be adjusted as appropriate depending on the intended thickness of the organic material layer.
  • the method of applying the composition for forming an organic material layer by a spin coating method is not particularly limited.
  • a method can be used in which a substance is dropped, and then the rotation speed of the substrate is increased to dry it.
  • various conditions such as the number of rotations of the substrate, the amount and time of dropping of the composition for forming an organic material layer, and the number of rotations of the substrate during drying are particularly important. There is no restriction, and it may be adjusted as appropriate while considering the thickness of the composition for forming an organic material layer to be formed.
  • the substrate to which the composition for forming an organic material layer has been applied may be cleaned in order to remove the extra applied composition for forming an organic material layer.
  • the cleaning method include wet cleaning using a rinsing liquid such as a polar solvent, plasma cleaning, and the like.
  • the organic material layer forming composition After applying the organic material layer forming composition to the substrate, energy such as heating is applied to harden the resin material and the like contained in the organic material layer forming composition to form an organic material layer.
  • energy When forming the organic material layer, energy is applied under conditions such that the curing rate of the organic material layer containing the resin and the resin precursor is less than 100%. Since the curing rate of the organic material layer is less than 100%, the formed organic material layer has strength to withstand polishing in the subsequent step B, and unreacted resin is removed by heating in the subsequent step C. This is because it is expected that the reaction of the precursor will proceed, the curing rate will improve, and the thickness of the organic material layer will change.
  • the curing rate of the organic material layer in the substrate laminate having the organic material layer and electrode prepared in step A is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and 80% or more. More preferably.
  • the curing rate of the organic material layer in the substrate laminate prepared in step A is less than 100%, may be 98% or less, may be 95% or less, or may be 90% or less.
  • the hardening rate of the organic material layer here is the hardening rate of the organic material layer before implementation of the process B of forming and polishing an organic material layer, and is the hardening rate before implementation of the process C. The method for measuring the curing rate will be described in detail in the section of Step C below.
  • Step B is a step of polishing the surface of the substrate stack having the organic material layer and electrode prepared in step A on the side having the organic material layer.
  • Step B the organic material layer on the electrode is removed, and the electrode in the substrate stack can be exposed.
  • a polishing method for removing the organic material layer applied on the electrode surface a known method can be applied, and examples thereof include a fly-cut method, a chemical mechanical polishing method (CMP), a plasma dry etching method, and the like.
  • CMP chemical mechanical polishing method
  • plasma dry etching method and the like.
  • the polishing method one method may be used alone, or two or more methods may be used in combination.
  • a surface planer (DFS8910 (manufactured by DISCO Co., Ltd.)) or the like can be used.
  • the slurry may be, for example, a slurry containing silica or alumina, which is generally used for polishing resins, or a slurry containing hydrogen peroxide and silica, which is used for polishing metals. good.
  • plasma dry etching fluorocarbon plasma, oxygen plasma, etc. may be used.
  • FIG. 1C is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate stack prepared in step A after being polished.
  • the electrode 14 and the organic material layer 16 become thinner due to polishing, and the electrode 14 containing copper, which is softer than the organic material layer 16, is polished to a larger extent, and the electrode 14 becomes thinner. becomes concave.
  • the electrode exposed by removing the organic material layer may be subjected to a reduction treatment for the oxide on the electrode surface, if necessary.
  • a reduction treatment method there are a method of heating the substrate at 100° C. to 300° C. in an acid atmosphere such as formic acid, a method of heating the substrate in a hydrogen atmosphere, and the like.
  • the above-mentioned reduction process may be performed simultaneously with Step E, which will be described later.
  • step B the surface of the organic material layer is flattened. That is, the surface of the organic material layer is planarized by performing at least one of the above-described polishing methods, fly-cutting and chemical mechanical polishing (CMP).
  • polishing methods fly-cutting and chemical mechanical polishing (CMP).
  • the surface roughness (Ra) of the organic material layer is 1.2 nm or less. It is preferable that Moreover, Ra of the electrode is preferably 10.0 nm or less, more preferably 5 nm or less, and even more preferably 1.0 nm or less.
  • the surface roughness of the organic material layer can be evaluated by morphological observation using a scanning probe microscope (SPM). Specifically, the surface roughness is determined by measuring a 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m square area using SPM SPA400 (manufactured by Hitachi High-Technologies) in dynamic force microscope mode.
  • the surface of the substrate laminate after polishing may be cleaned.
  • the cleaning method include wet cleaning using a rinsing liquid, plasma cleaning, and the like. From the viewpoint of easily obtaining conductivity, dry cleaning using nitrogen plasma, oxygen plasma, atmospheric pressure plasma, etc., and wet cleaning using citric acid, oxalic acid, formic acid, dilute sulfuric acid, alkaline cleaning liquid, etc. may be used. By performing these treatments, not only can particles on the resin be removed, but also the oxide film on the electrodes can be removed, making it easier to obtain conduction.
  • step C the substrate stack polished in step B is heated.
  • the heating temperature is appropriately selected depending on the organic material such as resin contained in the composition for forming an organic material layer formed on the substrate. Generally, it is preferable to heat at a temperature equal to or higher than the curing temperature of an organic material such as a resin. More specifically, the heating temperature is preferably 100°C to 450°C, more preferably 150°C to 450°C, even more preferably 180°C to 400°C.
  • the film thickness of the organic material layer at the time of implementation of step C is 105% or less of the film thickness of the organic material layer before implementation of step C. It is preferably at least 100%, and more preferably at most 100%.
  • the "film thickness at the time of performing step C" refers to the film thickness of the organic material layer at the time when the surface temperature of the organic resin layer reaches the predetermined heating temperature in step C. That is, the film thickness at the time when the surface of the organic material layer reaches a predetermined heating temperature is preferably +5% or less, and preferably 0% or less, with respect to the film thickness of the organic material layer before performing step C. It is more preferable.
  • the level difference between the electrode and the organic material layer in the substrate laminate after performing step C is defined.
  • “Film thickness” refers to the film thickness after the organic material layer returns to room temperature by cooling after performing Step C, and in this respect, it is distinguished from the "film thickness when performing Step C" above.
  • Ru The film thickness of the organic material layer when carrying out step C is determined by measuring the surface temperature of the organic material layer and measuring the film thickness when the surface temperature reaches a predetermined heating temperature. When the organic material layer satisfies the above conditions, the thermal expansion of the resin contained in the organic material layer is easily canceled out by curing contraction, and contact between the electrodes is further promoted during Step C.
  • the resin contained in the organic material layer preferably has a tan ⁇ value of 0.1 or less, preferably 0.05 or less, as determined by dynamic viscoelasticity measurement at the heating temperature during step C. It is more preferable to use resin.
  • a resin whose tan ⁇ value obtained by dynamic viscoelasticity measurement at the heating temperature during step C is 0.1 or less, the flow of the composition for forming an organic material layer containing the resin is suppressed, and the formation It is possible to more effectively suppress misalignment of the organic material layer.
  • the dynamic viscoelasticity at the heating temperature in step C can be measured by a known dynamic viscoelasticity measuring method for a self-supporting film or a dynamic nanoindentation measuring method for a film formed on a substrate such as Si. .
  • step D1 of bonding with a second substrate laminate described below is performed first, and when heating is performed after that, the first substrate laminate polished in step B and the second substrate laminate are bonded together.
  • the two substrate laminates may be overlapped and pressurized.
  • step D1 there is no particular restriction on the pressure when pressurizing is performed.
  • the pressure when mechanically pressurizing the substrates by stacking two or more substrate stacks is 0.1 MPa in all of Step C, Step D1, and Step D2 described below. It is preferably at least 10 MPa, more preferably at most 5 MPa, even more preferably at most 1 MPa.
  • a vacuum pressurizing reflow device “VPF200” manufactured by Shin Apex, a wafer bonder XB8 manufactured by Suss Microtech, etc. may be used.
  • the atmospheric pressure as a pressurizing condition is, for example, an absolute pressure of more than 10 ⁇ 3 Pa and 10 MPa or less when temporarily fixing two or more substrate stacks in step D1 or step D2 described below. is preferred.
  • the absolute pressure is preferably 10 -3 Pa or more and 10 MPa or less, and in order to facilitate bonding of the plurality of substrate laminates at once, the absolute pressure is 10 -3 Pa or more.
  • the pressure is more preferably 1 MPa or less.
  • Heating in step C can be performed by a conventional method using a furnace or a hot plate.
  • a furnace for example, SPX-1120 manufactured by Apex Corporation, VF-1000LP manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd., etc. can be used.
  • the heating in step C may be performed in an atmospheric atmosphere or in an inert gas (nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc.) atmosphere.
  • an inert gas atmosphere nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc.
  • the heating time in step C is not particularly limited, and is, for example, 3 hours or less, preferably 1 hour or less. There is no particular restriction on the lower limit of the heating time, and it can be set to, for example, 5 minutes.
  • the composition for forming an organic material layer applied on the surface of the substrate may be irradiated with ultraviolet rays (UV) in advance.
  • UV ultraviolet rays
  • the ultraviolet light ultraviolet light with a wavelength of 170 nm to 230 nm, excimer light with a wavelength of 222 nm, excimer light with a wavelength of 172 nm, etc. are preferable. It is also one of the preferred embodiments that the ultraviolet irradiation is performed under an inert gas atmosphere.
  • step A when forming an organic material layer on a substrate having electrodes, an organic material layer forming composition is applied onto the substrate.
  • the organic material layer in the substrate laminate having the organic material layer and electrode prepared in step A has a curing rate of less than 100%, and by heating in step C, the curing reaction progresses, and the curing rate is less than 100%.
  • the curing rate of the organic material layer in the substrate laminate prepared in the above method is improved.
  • the curing rate of the organic material layer in the present disclosure may be confirmed, for example, by measuring the peak intensity of specific bonds and structures in the organic material layer using FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy).
  • Specific bonds and structures include bonds and structures generated by crosslinking reactions. For example, when an amide bond, an imide bond, a siloxane bond, a tetrahydronaphthalene structure, an oxazole ring structure, etc. are formed in the organic material layer, or when a crosslinked structure is formed by ring-opening polymerization of epoxy groups, etc.
  • the amide bond can be confirmed by the presence of vibrational peaks at about 1650 cm ⁇ 1 and about 1520 cm ⁇ 1 .
  • Imide bonds can be confirmed by the presence of vibrational peaks at about 1770 cm ⁇ 1 and about 1720 cm ⁇ 1 .
  • Siloxane bonds can be confirmed by the presence of vibrational peaks between 1000 cm ⁇ 1 and 1080 cm ⁇ 1 .
  • the tetrahydronaphthalene structure can be confirmed by the presence of vibrational peaks between 1500 cm ⁇ 1 .
  • the oxazole ring structure can be confirmed by the presence of vibrational peaks at about 1625 cm ⁇ 1 and about 1460 cm ⁇ 1 .
  • the ring-opening reaction of the epoxy group can be confirmed by the decrease in the vibrational peak at 910 cm ⁇ 1 .
  • the organic material layer in the substrate laminate of the present invention preferably has at least one of a siloxane bond and an imide bond from the viewpoint of heat resistance. From the viewpoint of temporary fixation at room temperature, it is particularly preferable that the organic material layer has a siloxane bond.
  • the curing rate of the organic material layer after passing through Step C is determined, for example, by the composition for forming an organic material layer before being applied to the substrate, the bonding portion before carrying out Step C, and the curing rate of the organic material layer after carrying out Step C.
  • the peak intensity of a specific bond and structure is measured by FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy), and the peak intensity is calculated using FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy). You may also check by determining the rate of increase or rate of decrease.
  • the maximum peak intensity may be used for confirmation.
  • the rate of increase in peak intensity is calculated using the following formula, The calculated value may be used as the curing rate of the organic material layer.
  • Rate of increase in peak intensity (curing rate of organic material layer) [(peak intensity of specific bonds and structures of organic material layer before implementation of step C)/(organic material layer after heating under the heating conditions of step C) peak intensity of specific bonds and structures)] ⁇ 100
  • background signal removal may be performed using a normal method.
  • the FT-IR measurement can be performed by a transmission method or a reflection method, if necessary.
  • the peak intensity may be read as the total intensity of the multiple peak intensities.
  • the curing rate in the organic material layer after carrying out step C is preferably 50% or more, and 70% or more, from the viewpoint of better suppressing the generation of voids due to outgas generated when the organic material layer hardens and shrinks. More preferably, it is 80% or more, even more preferably 90% or more, and even more preferably 93% or more.
  • the curing rate of the organic material layer after performing Step C may be 100%, 99% or less, 95% or less, or 90% or less. Note that the curing rate of the organic material layer referred to here is the curing rate after performing step B of preparing a substrate having an electrode and an organic material layer and polishing the organic material layer, and after implementing step C. It is.
  • FIG. 1(D) is a schematic cross-sectional view showing the substrate stack after performing step C.
  • the heating in step C improves the curing rate of the organic material layer 16 and causes the thickness of the organic material layer 16 to shrink, making the organic material layer 16 thinner than in FIG. 1(C).
  • the level difference (b shown in FIG. 2B) with the electrode 14 is further reduced.
  • the difference in level between the organic material layer 16 and the electrode 14 before and after the step C is performed will be described in more detail.
  • the step difference between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate after carrying out step C is preferably -100 nm or more and 200 nm or less.
  • the level difference between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate before performing step C is -100 nm or more and 0 nm or less
  • the step between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate after performing step C is -100 nm or more and 0 nm or less. , preferably 0 nm or more and 150 nm or less.
  • the level difference between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate before performing step C is ⁇ 50 nm or more and 0 nm or less
  • the step between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate after performing step C is is preferably 0 nm or more and 100 nm or less. More preferably, it is -20 nm or more and 0 nm or less, and it is preferable that the step difference between the organic material layer and the electrode in the substrate laminate after carrying out the step C is 0 nm or more and 50 nm or less.
  • the level difference between the organic material layer and the electrode may be such that the electrode is concave, and the heating in Step C suppresses the level difference and From the viewpoint of suppressing the generation of voids, it is preferable that the interface between the material layer and the electrode coincide, that is, the level difference is 0 nm, or that the electrode is slightly convex with respect to the organic material layer.
  • the step represents [b1-b2]
  • a negative step means that the thickness of the organic material layer is Indicates that the thickness of the electrode is smaller than the thickness.
  • the thickness of the organic material layer in the substrate laminate is not particularly limited, but may be, for example, from 0.01 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, preferably from 0.03 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, and from 0.05 ⁇ m to More preferably, it is 5.0 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive layer is 0.01 ⁇ m or more, the bonding strength between the substrate laminate and the second substrate etc. can be increased.
  • the organic material layer has a thickness of 8.0 ⁇ m or less, variations in the thickness of the organic material layer can be more effectively suppressed when the organic material layer is formed on a large-area substrate.
  • the amount of silicon on the surface of the organic material layer is preferably 0.1 atm % or more and 20 atm % or less, and when the silicon atom content is within the above range, sufficient bonding strength to the substrate is ensured.
  • the content of silicon atoms is preferably 0.5 atm% or more and 15 atm% or less, more preferably 0.5 atm% or more and 10 atm% or less.
  • the amount of silicon on the surface of the organic material layer can be evaluated by measuring the atomic ratio using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).
  • the total amount of the four most common elements detected in a wide spectrum (binding energy 50eV to 950eV) using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) is taken as 100%, it is equivalent to silicon.
  • the amount of silicon can be measured from the ratio to Si, which is the peak intensity in the Si2p narrow spectrum (binding energy 95 eV to 110 eV).
  • AXIS-NOVA manufactured by KRATOS
  • KRATOS X-ray photoelectron spectrometer
  • the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms is preferably 1 or more.
  • the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms is preferably 1.5 or more, more preferably 2 or more.
  • the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms (O/Si) is preferably 20 or less, more preferably 15 or less.
  • the content of nitrogen atoms on the surface of the organic material layer is preferably 0.1 atm% or more and 20 atm% or less. When the nitrogen atom content is within the above range, adhesion to the substrate tends to be high when the substrate contains metal.
  • the nitrogen atom content is preferably 2 atm% or more and 15 atm% or less, more preferably 5 atm% or more and 10 atm% or less.
  • the silicon atom content, nitrogen atom content, and ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms in the organic material layer can be measured using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).
  • the silicon atom content is determined from Si, which is the peak intensity in the narrow spectrum (binding energy 95 eV to 110 eV) corresponding to silicon, and the nitrogen atom content is determined by the peak intensity in the narrow spectrum (binding energy 390 eV to 410 eV) corresponding to nitrogen. Each can be measured from a certain N.
  • the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms is O, which is the peak intensity in the narrow spectrum (bonding energy 525 eV to 540 eV) corresponding to oxygen, and the peak intensity in the narrow spectrum (bonding energy 95 eV to 110 eV) corresponding to silicon.
  • O/Si can be measured from the ratio with Si.
  • the silicon atom content, the nitrogen atom content, and the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms may be measured by other elemental analysis methods such as energy dispersive X-ray analysis (EDX).
  • the temperature of the laminate at which the pressure of outgas measured in an environment of 10 -7 Pa is 10 -5 Pa or higher is preferably 400° C. or higher. When the temperature is 400° C. or higher, reduction in bonding strength due to outgas tends to be suppressed.
  • the temperature at which the pressure of the outgas becomes 10 ⁇ 5 Pa or higher is preferably 420° C. or higher, more preferably 450° C. or higher.
  • the upper limit of the temperature at which the outgas pressure becomes 10 ⁇ 5 Pa or higher is not particularly limited, but may be, for example, 600° C. or lower, or 550° C. or lower.
  • the outgas pressure of the laminate measured in an environment of 10 ⁇ 7 Pa can be measured by the following method.
  • a sample for outgas measurement is prepared by cutting a Si substrate on which an organic material layer is formed into a 10 mm x 10 mm square.
  • the atmospheric pressure (base pressure) is 10 ⁇ 7 Pa, and the temperature increase rate is 30° C./min.
  • the temperature of the thermocouple under the stage is calibrated using the outgas peak of standard materials (H + implanted silicon, CaC 2 O 4 drops, Ar + implanted silicon wafer). The temperature is increased and the temperature at which the pressure of the outgas reaches 1 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa is determined.
  • the content of an inorganic or resin filler having a maximum diameter of 0.3 ⁇ m or more is preferably 30% by mass or less of the entire organic material layer, more preferably 10% by mass or less, and 0% by mass. It is more preferable that When the content of the filler contained in the organic material layer is within the above range, bonding defects in the laminate can be suppressed even when the thickness of the organic material layer is reduced.
  • the alignment marks formed on each substrate are recognized by a machine and aligned. may be done. When the content of the filler is within the above range, the transparency of the organic material layer improves, and more accurate positioning using alignment marks becomes possible.
  • the composite modulus of elasticity at 23°C of the organic material layer preferably prevents the generation of voids both before the heat treatment of the substrate laminate in step C and after the heat treatment of the substrate laminate in step C.
  • the pressure is preferably 20 GPa or less, more preferably 10 GPa or less.
  • the composite modulus of elasticity at 23° C. of the bonded portion of the substrate stack is 0.0. 1 GPa or more is preferable, and 1 GPa or more is more preferable.
  • the composite elastic modulus was measured by using a nanoindentator (trade name TI-950 Tribo Indenter, manufactured by Hysitron, Berkovich type indenter), and measuring the unloading-displacement curve at 23 ° C. at a test depth of 20 nm.
  • the composite modulus at 23° C. may be calculated from the maximum load and maximum displacement according to the calculation method in the reference literature (Handbook of Micro/nano Tribology (second Edition), edited by Bharat Bhushan, CRC Press).
  • the composite modulus of elasticity is defined by the following formula (1).
  • Er represents the composite modulus of elasticity
  • Ei represents the Young's modulus of the indenter, which is 1140 GPa
  • ⁇ i represents the Poisson's ratio of the indenter, which is 0.07
  • Es and ⁇ s each represent the Young's modulus of the sample. represents the ratio and Poisson's ratio.
  • the organic material layer has a content of sodium and potassium of 10 mass ppb or less on an elemental basis, respectively. If the content of sodium or potassium is 10 mass ppb or less on an elemental basis, it is possible to prevent problems with the electrical characteristics of the semiconductor device, such as malfunction of a transistor.
  • the organic material layer formed on the substrate has a functional layer that can form a chemical bond on the surface of the organic material layer in order to improve the adhesion with the second substrates to be bonded in step D1 or step D2, which will be described later. It is preferable that it has a group.
  • functional groups include amino groups, epoxy groups, vinyl groups, silanol groups (Si--OH groups), and epoxy groups and silanol groups are preferred from the viewpoint of heat resistance.
  • These functional groups may be formed by surface treatment after the formation and polishing of the organic material layer, or may be formed by treatment with a silane coupling agent or the like. Alternatively, a compound containing these functional groups may be contained in the organic material layer.
  • the organic material layer preferably has Si--OH groups on the surface. Since the surface of the organic material layer has a Si--OH group, when the first substrate laminate is bonded to the second substrates, it becomes possible to temporarily fix the two at a low temperature. Furthermore, by heating, pressurizing, etc. after temporary fixing, it is possible to further increase the bonding strength of the interface. Whether or not the surface of the organic material layer has a Si--OH group can be evaluated by surface analysis of the organic material layer using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS).
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometry
  • the organic material layer in the substrate laminate of the present disclosure preferably has a coefficient of linear thermal expansion (hereinafter also referred to as CTE) in the thickness direction of -10 ppm/K or more and 150 ppm/K or less.
  • the CTE of the organic material layer can be measured by the following method. After a resin film was formed on a Si substrate and cured at 300°C for 1 hour, the sample was heated from 30°C to 300°C in a nitrogen atmosphere using an ellipsometer with a stage heating mechanism (manufactured by Nippon Semi-Lab Co., Ltd.). , the amount of film thickness expansion of the organic material layer is measured.
  • CTE is calculated from the amount of film thickness expansion using the following formula.
  • CTE [(Thickness at 300°C) - (Thickness at 30°C)]/(Thickness at 30°C)/270K
  • the CTE of the organic material layer is preferably -10 ppm/K or more and 150 ppm/K or less, more preferably 60 ppm/K or less, and even more preferably 30 ppm/K or less.
  • resins that tend to have a CTE in the above preferred range include resins with an elastic modulus of 10 GPa or less at room temperature (25°C) (e.g., resins containing polyimide, polybenzoxazole, epoxy, siloxane, etc.), and resins with SiOH groups on the bonding surface.
  • resins having a Si content of 0.1 amt% to 20 amt% in the organic material layer resins containing siloxane bonds, and the like.
  • the surface energy of the joint interface in the substrate laminate after step D1 and before step C is 0.05 J/m 2 or more.
  • the surface energy of the joint interface in the substrate laminate after carrying out step C is preferably more than 1 J/m 2 , more preferably 2.5 J/m 2 or more.
  • ⁇ is the surface energy (J/m 2 )
  • t b is the blade thickness (m)
  • E is the Young's modulus (GPa)
  • t represents the thickness (m) of the substrate in the first substrate laminate, the second substrate, etc.
  • L represents the separation distance (m) of the laminate from the blade tip.
  • the glass transition temperature of the organic material layer included in the first insulating layer is preferably 150°C or higher, more preferably 180°C or higher.
  • the glass transition temperature of the organic material layer can be controlled by selecting the resin component contained in the organic material layer.
  • the glass transition temperature of the organic material layer can be measured by the following method. First, the composition for forming an organic material layer is applied onto a resin film using an applicator with a gap of 250 ⁇ m, and is cured by baking at 200° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to form a film. Next, the cured film is peeled off from the resin film. Using the film obtained above, measurement was performed using a DSC measuring device Discovery It is taken as the glass transition temperature of the organic material layer.
  • the substrate manufacturing method of the present disclosure further includes the step of bonding the first substrate laminate obtained through step B and a second substrate or another laminate to obtain a multilayer substrate laminate. You may do so.
  • the step of obtaining a multilayer substrate laminate can be performed on the substrate laminate before performing the previous step C or on the substrate laminate after performing the step C.
  • step D1 the step of bonding a second substrate or another laminate to the substrate laminate before performing the previous step C to obtain a multilayer substrate laminate
  • step D1 and the step D2 the step of bonding the substrate laminate before performing the previous step C.
  • step D2 The step of bonding the second substrate or another laminate to the body to obtain a multilayer substrate laminate is referred to as step D2.
  • the step of obtaining a multilayer substrate laminate is preferably step D1, which is performed on the substrate laminate before performing the previous step C.
  • step D1 for example, the first substrate laminate obtained in step B is brought into contact with and bonded to the second substrate or second substrate laminate to obtain a multilayer substrate laminate.
  • the step of obtaining a multilayer substrate laminate is to carry out step C to reduce the level difference between the electrode 14 and the organic material layer 16, as shown in FIG. , the bonding step D2 may be performed.
  • the substrate stack with the organic material layer 16 protruding from the electrode 14 is brought into contact with a second substrate or the like. , and then may be a step D1 in which step C is performed to shrink and bond the organic material layer 16.
  • step D1 in which step C is performed to shrink and bond the organic material layer 16.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the substrate laminate after performing step C and another laminate are joined through step D1.
  • another laminate 24 is bonded to the substrate laminate 10 having an electrode 14 and an organic material layer 16 on one surface of the substrate 12 after performing step C.
  • Another laminate 24 has an electrode 20 and an organic material layer 22 on one side of the substrate 18.
  • the substrate laminate 10 and the other laminate 24 are such that the electrode 14 of the substrate laminate 10 and the electrode 20 of the other laminate 24 are in contact with each other, and the organic material layer 16 of the substrate laminate 10 and the other laminate 24 are in contact with each other. 24 organic material layers 22 are contacted and bonded, and bonded in a state where generation of voids between the electrodes is suppressed.
  • first substrate laminate, the second substrate, etc. When bonding the first substrate laminate, the second substrate, etc. to obtain the substrate laminate, before performing step C, after overlapping the first substrate laminate and the second substrate, etc., It may further include a step of temporarily fixing.
  • the first substrate laminate, the second substrate, etc. may be temporarily fixed and then heated in step C to join them.
  • Temporary fixing of the first substrate laminate and the second substrate etc. is preferably performed at a low temperature of not less than room temperature and not more than 100°C.
  • the temporary fixing of the first substrate laminate and the second substrate etc. is preferably performed at an absolute pressure of 10 ⁇ 3 Pa or more and 10 MPa or less.
  • the pressure when applying mechanical pressure is preferably 0.1 MPa or more and 10 MPa or less in order to suppress peeling of the insulating layer. is preferable, 5 MPa or less is more preferable, and even more preferably 1 MPa or less.
  • the second substrate or substrate laminate to be bonded to the first substrate laminate 10 may have an insulating layer on the bonding surface, and the insulating layer includes at least one selected from resin and inorganic material. It is preferable that the material contains at least one kind selected from inorganic materials.
  • the inorganic material included in the insulating layer is not particularly limited, and may be any inorganic material that is used when bonding inorganic materials together in a semiconductor substrate, for example.
  • the inorganic materials include Si, Al, Ti, Zr, Hf, Fe, Ni, Cu, Ag, Au, Ga, Ge, Sn, Pd, As, Pt, Mg, In, Ta, and Nb.
  • the inorganic material may include oxides, carbides, nitrides, etc. of the above-mentioned elements. More specifically, SiO 2 , SiCN, SiN, SiOC, etc. may be mentioned.
  • the pressurizing conditions when heating the substrate laminate in step C may be either under reduced pressure or under increased pressure.
  • the substrate stack can be heated at 10 MPa or less, and it is preferable to heat the substrate stack under atmospheric pressure or reduced pressure.
  • the term "under reduced pressure" in the heating step refers to a pressure range of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa to 0.05 MPa.
  • the heating in step C may be performed in an atmospheric atmosphere or in an inert gas (nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc.) atmosphere.
  • an inert gas atmosphere nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc.
  • the first substrate stack may be bonded to a second substrate.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the substrate laminate 10, that is, the substrate laminate having the electrode 14 and the organic material layer 16 on one surface of the substrate 12 is bonded to the second substrate 26. It is.
  • FIG. 4 shows a substrate laminate in which a first substrate laminate and a second substrate laminate are bonded together, the bonding of the first substrate laminate, second substrate, etc. is not limited to this.
  • the first substrate stack is a semiconductor substrate
  • the second substrate stack is a semiconductor chip
  • the step D1 is to attach two or more semiconductor chips to the first semiconductor substrate. This is a step of obtaining a multilayer substrate laminate in total, and after performing the step D1 to obtain a multilayer substrate laminate, in the step C, the multilayer substrate laminate obtained in the step D1 is heated.
  • a multilayer substrate laminate can be manufactured by bonding the substrates together.
  • the second substrate stack may be a semiconductor chip having an electrode on one surface and also having an electrode on the other surface.
  • the semiconductor substrate is a substrate stack obtained by polishing two or more semiconductor chips having an electrode on one surface and an electrode on the other surface in the step B.
  • the multilayer substrate laminate that has undergone the step D1 is heated, and the step D1 and the step C may be performed two or more times.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a plurality of substrate stacks 10, which are semiconductor chips, are bonded onto the surface of the second substrate 26. As shown in FIG.
  • the substrate stack 10 which is a semiconductor chip, has an electrode 14 and an organic material layer 16 on one surface of the substrate 12, but the substrate stack further includes The substrate stack may also have an electrode on the other surface of the substrate. That is, a semiconductor chip that is another stacked body may have an electrode on one surface and may also have an electrode on the other surface.
  • 6A and 6B are schematic cross-sectional views showing an example of a semiconductor chip that is a substrate stack having electrodes on both surfaces of the substrates.
  • the substrate stack 30 shown in FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor chip having an electrode (hereinafter also referred to as a through electrode) 28 that penetrates the substrate 12.
  • the substrate stack 30 by having the through electrode 28 reaching from one surface of the substrate 12 to the other surface, the substrate stack 30 has electrodes on both surfaces of the substrates 12.
  • the substrate stack 32 shown in FIG. 6B has electrodes 14 on one surface and the other surface of the substrate 12, and further includes a through electrode 28 that reaches from one surface of the substrate 12 to the other surface.
  • FIGS. 6A and 6B show an example of an embodiment in which the substrate has electrodes on both surfaces, and the embodiment in which the substrate has electrodes on both surfaces is limited to the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B. Not done.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips having electrodes on both surfaces are bonded to a wafer, which is a second substrate.
  • a wafer which is a second substrate.
  • two semiconductor chips 32 which are a substrate stack having electrodes 28 penetrating the substrate 12, are bonded to a wafer 26.
  • the size of the wafer 26 and the arrangement position and number of semiconductor chips 32 to be bonded to the wafer 26 are appropriately selected depending on the purpose of the substrate stack.
  • the step of joining the second substrate and the first substrate laminate may be performed two or more times to further laminate a plurality of substrate laminates.
  • a step D2 of obtaining a substrate laminate by bonding two or more semiconductor chips having an electrode on one surface and an electrode on the other surface to the semiconductor substrate that is the substrate laminate polished in the step B; , and a step C of heating the substrate stack that has passed through the step D2, and the step D2 and the step C may be performed two or more times.
  • FIG. 8 is a schematic cross section showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips having electrodes on both sides are bonded to a wafer, which is a semiconductor substrate, and another semiconductor chip having electrodes on both sides is stacked on the bonded semiconductor chips. It is a diagram.
  • a semiconductor chip 32 is bonded to a wafer 26, and a second semiconductor chip 32 is further bonded to the semiconductor chip 32 bonded to the wafer 26.
  • the semiconductor chips can be stacked vertically, and by creating a multilayer three-dimensional structure, high integration of the substrate stack can be achieved.
  • the preferable materials for the second substrate and the like are the same as the preferable materials for the first substrate laminate.
  • the second substrate and the like to be joined to the first substrate stack may be the same as or different from the substrate stack.
  • the materials and layer configurations of the substrate laminates to be bonded may be the same or different.
  • the method for manufacturing a substrate laminate of the present disclosure may further include other steps as necessary.
  • Other steps include the pressurizing step, the surface treatment step below, and the thinning step below.
  • the method for manufacturing a substrate laminate of the present disclosure may include, as another step, a surface treatment step of forming a functional group on a surface where the first substrate laminate and the second substrate are in contact with each other.
  • the surface treatment step includes contacting the surface of at least one of the first substrate laminate and the second substrate, etc., preferably contacting the first substrate laminate with the second substrate laminate. Can be done on the side surface.
  • at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an epoxy group, a carboxy group, an amino group, and a mercapto group is added to the surface of at least one of the substrate laminate and the second substrate that is in contact with the two.
  • This is a step of forming one type of functional group (hereinafter also referred to as a "surface treatment step").
  • Examples of the surface treatment include plasma treatment, chemical treatment, and ozone treatment such as UV ozone treatment.
  • Hydroxyl groups can be provided on the surfaces of the first substrate and the second substrate by subjecting the surfaces to a surface treatment such as plasma treatment, chemical treatment, or ozone treatment such as UV ozone treatment.
  • the hydroxyl groups include Si, Al, Ti, Zr, Hf, Fe, Ni, Cu, Ag, Au, Ga, Ge, Sn, Pd, As, Pt, Mg, Preferably, it exists in a bonded state with at least one element selected from the group consisting of In, Ta, and Nb.
  • the surface of at least one organic material layer of the substrate on which the bonding portion is formed has a silanol group containing a hydroxyl group.
  • the epoxy group can be provided on each of the surfaces of the first substrate and the second substrate by performing surface treatment such as silane coupling with epoxy silane.
  • a carboxyl group can be provided on each of the surfaces of the first substrate and the second substrate by performing surface treatment such as silane coupling with carboxysilane.
  • the amino group can be provided on each of the surfaces of the first substrate and the second substrate by performing surface treatment such as silane coupling with aminosilane.
  • the mercapto group can be provided on each of the surfaces of the first substrate and the second substrate by performing surface treatment such as silane coupling with mercaptosilane.
  • a primer such as a silane coupling agent may be formed on at least one surface of the first substrate stack, the second substrate, etc.
  • processing In the method for manufacturing a substrate laminate of the present disclosure, after the step C, after the step D1, or after the step D2, at least one of the first substrate laminate and the second substrate is thinned, as necessary. Processing (back grinding or back grinding) may also be performed.
  • a dicing process is performed as necessary to separate the substrates into pieces to produce semiconductor chips.
  • the dicing process can be performed using a blade dicer (for example, DAD6340 (manufactured by DISCO Corporation)), a plasma dicer, a stealth dicer, or the like.
  • a semiconductor device of the present disclosure includes a first substrate stack including a first substrate, an electrode on the first substrate, and a first insulating layer; a second substrate; a second substrate laminate including an electrode and a second insulating layer, an organic material layer on one surface of the first substrate laminate, the first insulating layer, and , at least one of the second insulating layers is a layer made of an inorganic material, and includes a layer made of an inorganic material among the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate.
  • the total thickness of the organic material layer in the insulating layer is 1/20 or more and 1/3 or less of the total thickness of the insulating layer including the layer made of the inorganic material, and the organic material layer that is the first insulating layer is The layer and the second insulating layer are directly bonded.
  • the semiconductor device of the present disclosure can easily reduce the difference between the expansion and contraction of the electrode and the expansion and contraction of the insulating layer when subjected to repeated heating and cooling (i.e., thermal shock resistance test), thereby suppressing disconnection of the electrode. Therefore, the total thickness of the organic material layer in the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate is the same as that of the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate.
  • the total thickness of the insulating layer is preferably 1/20 or more and 1/3 or less.
  • the insulating layer includes an organic material layer whose coefficient of linear thermal expansion (CTE) is several times larger than that of the electrode material such as copper, the CTE between the organic material layer and the electrode material will decrease during heating or cooling. This is because due to the difference, internal stress is generated in the direction of peeling off the bonded electrodes, thereby suppressing disconnection of the bonded electrodes.
  • the total thickness of the organic material layer in the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate is equal to It is more preferably 1/20 or more and 1/4 or less, even more preferably 1/20 or more and 1/6 or less, and 1/10 or more and 1/6 or less of the total thickness of the insulating layer of the body. It is even more preferable that there be.
  • the total thickness of the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate refers to the total thickness of the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate, respectively.
  • the total thickness of the organic material layers in the insulating layers of the first substrate laminate and the second substrate laminate refers to the total thickness of the insulating layers of the first substrate laminate and the second substrate laminate. Refers to the total thickness of the organic material layers included in at least one of the insulating layers of the substrate stack.
  • the first insulating layer is an insulating layer having a two-layer structure including a layer made of an inorganic material and a layer made of an organic material
  • the first substrate laminate has a first substrate, a layer made of an inorganic material, and a layer made of an inorganic material.
  • an organic material layer in this order, and the second insulating layer is preferably a single-layer insulating layer made of an inorganic material.
  • the total thickness of the organic material layer in the insulating layer of the first substrate laminate and the insulating layer of the second substrate laminate is equal to the total thickness of the insulating layer of the first substrate laminate and
  • the total thickness of the insulating layer of the second substrate laminate can be easily set to 1/20 or more and 1/3 or less.
  • Examples of laminated structure of substrate laminate Examples of laminated structures for various uses of the substrate laminate obtained by the method for manufacturing a substrate laminate of the present disclosure are shown below.
  • the bonding layer in the laminated structure illustrated below means a layer in a bonded state containing at least one member selected from the group consisting of an inorganic material and a resin.
  • lamination can be performed at low pressure by a simple method, and conduction defects caused by the generation of voids between electrodes and at the junction between the substrate and the electrode can be effectively prevented. This makes it useful for manufacturing high-density circuits.
  • ⁇ Crosslinked structure> The crosslinked structure of the bonding layer was measured by FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy).
  • Siloxane bonding was determined by the presence of a vibrational peak between 1000 cm ⁇ 1 and 1080 cm ⁇ 1 .
  • An amide bond was determined based on the presence of vibrational peaks at 1650 cm ⁇ 1 and 1520 cm ⁇ 1 .
  • Er represents the composite modulus of elasticity
  • Ei represents the Young's modulus of the indenter, which is 1140 GPa
  • ⁇ i represents the Poisson's ratio of the indenter, which is 0.07
  • Es and ⁇ s each represent the Young's modulus of the sample. represents the ratio and Poisson's ratio.
  • the composite elastic modulus at 200° C. of the completely cured organic material layer was measured by the following method. The results are also listed in Table 1.
  • the composite modulus of elasticity at 200°C of the organic material layer was determined in the same manner as the method for measuring the composite modulus of elasticity at 23°C of the organic material layer described above, except that the temperature of the organic material layer was raised to 200°C by heating the stage. Ta.
  • ⁇ Measurement of water droplet contact angle> The static contact angle of water was measured under conditions of 23° C. and 50% humidity using a solid-liquid interface analysis system (DropMaster 500 image processing type, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • the silicon atom content, nitrogen atom content, and ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms in the organic material layer were measured using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) AXIS-NOVA (manufactured by KRATOS). .
  • the silicon atom content is determined from Si, which is the peak intensity in the narrow spectrum (binding energy 95 eV to 110 eV) corresponding to silicon, and the nitrogen atom content is determined by the peak intensity in the narrow spectrum (binding energy 390 eV to 410 eV) corresponding to nitrogen. Measure each starting from a certain N.
  • the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms is calculated using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) AXIS-NOVA (manufactured by KRATOS). O/Si was measured from the ratio of Si, which is the peak intensity in a narrow spectrum (binding energy 95 eV to 110 eV) corresponding to silicon.
  • ⁇ Conductivity of bonding layer> The conductivity in the bonding layer is evaluated by resistance value.
  • a probe tip for measuring electrical characteristics was brought into contact with the external terminal of the bottom chip, and the resistance value of the daisy chain was measured by the two-terminal method.
  • As the resistance value measuring device a digital ultra-high resistance/micro ammeter 5451A manufactured by Agency was used. If the resistance value is less than 10 ⁇ per Cu-Cu joint, it is evaluated as a level with no practical problems (A rank), and if it is 10 ⁇ or more per Cu-Cu joint, it is evaluated as a level with practical problems. (B rank). Measurements were performed at four locations on one substrate laminate, and the arithmetic mean value was used for evaluation.
  • the surface energy (joint strength) of the joint interface of the multilayer temporarily fixed substrate laminate or the obtained multilayer substrate laminate was measured by a blade insertion test according to the method of .
  • a blade with a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm is inserted into the joint interface of a multilayer temporarily fixed substrate laminate or a multilayer substrate laminate, and the laminate or substrate laminate is stacked from the blade tip using an infrared light source and an infrared camera.
  • ⁇ 3 ⁇ 109 ⁇ tb2 ⁇ E2 ⁇ t6 /(32 ⁇ L4 ⁇ E ⁇ t3 )
  • ⁇ is the surface energy (J/m 2 )
  • t b is the blade thickness (m)
  • E is the Young's modulus (GPa) of the silicon substrate included in the first substrate and the second substrate
  • t is the The thickness (m) of the first substrate and the second substrate
  • L represent the peeling distance (m) of the laminate or the substrate laminate from the blade edge.
  • Example 1 ⁇ Preparation of solution containing organic material layer forming material (organic material layer forming composition)> A composition for forming an organic material layer was prepared. Details are shown below. As an organic material, 50% by mass of 3-aminopropyldiethoxymethylsilane (3APDES) and 50% by mass of water were blended, and 45g of solution A containing a hydrolyzate of 3APDES and oxydiphthalic acid half ester ( 33.79 g of solution B containing 70% by mass (where Y in formula (B-2) is O and R is ethyl group) and 30% by mass of ethanol, 20 g of 1-propanol, and 1.21 g of water were mixed to form an organic material layer. A composition was prepared.
  • 3APDES 3-aminopropyldiethoxymethylsilane
  • solution B containing 70% by mass where Y in formula (B-2) is O and R is ethyl group
  • 30% by mass of ethanol 20 g of 1-propanol, and 1.21
  • a chip top chip: WALTS-TEG CC40-0101JY, bottom chip: WALTS-TEG IP40-0101JY
  • a Cu electrode (10 ⁇ m ⁇ , 6 ⁇ m thickness, daisy pattern) manufactured by WALTS was prepared.
  • the Cu electrode is formed by a semi-additive method in a 1.2 ⁇ m thick P-TEOS film (PE-TEOS/Plasmatheos) on which a through electrode is formed so as to fill the through electrode.
  • FT-IR measurement was performed after applying the composition for forming the organic material layer and after heating at 150 ° C. for 1 hour, and the imide bond was measured.
  • the curing rate was calculated using the above formula at a peak intensity of 1716 cm -1 and was found to be 70%.
  • the curing rate was calculated based on the change in peak intensity before and after the implementation of Step C.
  • ⁇ Polishing of organic material layer The surface of the substrate on which the organic material layer is formed is subjected to chemical mechanical polishing using a CMP device (RDP-500 (manufactured by Fujikoshi Machinery Co., Ltd.)) and COMPOL80 (manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd.).
  • CMP chemical polishing
  • COMPOL80 manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd.
  • the organic material layer on the electrode was removed by chemical polishing (CMP) to expose the electrode containing copper, and the substrate after CMP was cleaned with a post-CMP cleaning solution (MCX-2005 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)).
  • CMP chemical polishing
  • the substrate on which the organic material layer was polished as described above was diced into chips with a top chip of 7.3 mm x 7.3 mm and a bottom chip of 10.0 mm x 10.0 mm using a blade dicer.
  • the diced chips were CMPed again with COMPOL80 to remove foreign matter from the surface, washed with MCX-2005, and then immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution for 1 minute to remove the copper oxide film.
  • the top chip and the bottom chip were bonded together at room temperature (25° C.) while aligning the positions of the electrodes with alignment marks formed on the chips using a chip placer.
  • the conditions for bonding were 0.2 MPa and 1 second of pressure in the air at room temperature.
  • the bonded semiconductor chips were heated under pressure at 300° C. and 5 MPa for 0.5 hours in a nitrogen gas atmosphere (oxygen concentration ⁇ 10 ppm, atmospheric pressure) using a wafer bonder (manufactured by SUSS Microtech, XB-8), A multilayer substrate laminate made by bonding two substrates was manufactured.
  • a nitrogen gas atmosphere oxygen concentration ⁇ 10 ppm, atmospheric pressure
  • a wafer bonder manufactured by SUSS Microtech, XB-8
  • a multilayer substrate laminate made by bonding two substrates was manufactured.
  • the organic material after the substrate laminate after performing step B is heated at 300° C. in a nitrogen gas atmosphere (oxygen concentration ⁇ 10 ppm, atmospheric pressure) for 0.5 hours and returned to room temperature without performing step D1.
  • the electrode was 80 nm concave (bottom chip) to 90 nm convex (top chip) (a) from the resin surface.
  • Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the substrate used in Example 1 was changed to a bottom chip manufactured by WALTS Corporation (WALTS-TEG IP40-0101JY) with a Cu electrode of 10 ⁇ m ⁇ and 6 ⁇ m thick. Two substrate laminates were manufactured. The obtained substrate laminate was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A P-TEOS film was further formed on the bottom chip substrate used in Example 1 by plasma CVD to form a layer (TEOS film) made of an inorganic material. Thereafter, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane (3APDES; (3-Aminopropyl)diethoxymethylsilane) contained in the composition for forming an organic material layer used in Example 1 was added to 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES; An organic material layer [resin 2] having a thickness of 2.5 ⁇ m was formed on the surface of the TEOS layer in the same manner as in Example 1 except that the material was changed to 3-aminopropyl)triethoxymethylsilane).
  • APDES 3-aminopropyldiethoxymethylsilane
  • APTES 3-aminopropyltriethoxysilane
  • An organic material layer [resin 2] having a thickness of 2.5 ⁇ m was formed on the surface of the TEOS layer in the same manner as in
  • step A the heating conditions were 200° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
  • process B both the top chip and the bottom chip were polished with COMPOL80 (manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd.) until the Cu electrode was exposed, and then polished to adjust the Cu level difference with Lk393c4 (Nitta DuPont Co., Ltd.).
  • step C the heating conditions were 350° C. and 0 MPa for 1.5 hours in a nitrogen gas atmosphere (oxygen concentration ⁇ 10 ppm, atmospheric pressure).
  • the substrate laminate of Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • the total thickness of the inorganic material layer of the top chip and the organic material layer is 1.7 ⁇ m (the inorganic material layer is 1.2 ⁇ m and the organic material layer is 0.5 ⁇ m), and the bottom chip is the inorganic material layer.
  • the thickness was 1.2 ⁇ m.
  • the obtained substrate laminate was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the substrate stack of Example 3.
  • the substrate stack of Example 3 includes a first substrate stack 40 including a layer (insulating layer) 36 made of an inorganic material and an electrode 38 on a first substrate 34, and a first substrate stack 40 including a layer (insulating layer) 36 made of an inorganic material and an electrode 38 on a first substrate 34; , a laminate of a second substrate laminate 50 having an insulating layer with a two-layer structure of a layer 44 made of an inorganic material and a layer 46 of an organic material, and an electrode; The layer 46 is directly bonded.
  • the second substrate stack 50 in FIG. 9 is the top chip
  • the first substrate stack 40 in FIG. 9 is the bottom chip.
  • Comparative example 1 The substrate laminate of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating conditions during ⁇ formation of the organic material layer> were changed from 150° C. for 1 hour to 300° C. for 1 hour. was produced and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Comparative example 2 The substrate laminate of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 2, except that the heating conditions during ⁇ formation of the organic material layer> were changed from 150° C. for 1 hour to 300° C. for 1 hour. was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1 below. In Table 1 below, the thickness of the Cu electrode in the substrate laminate is equal to the total thickness of the insulating layers such as the organic material layer and the inorganic material layer in the top chip and the bottom chip.
  • the substrate laminates obtained by the manufacturing methods of Examples 1 to 3 all satisfy the conditions specified by formula (1) above, and from the evaluation results, the It was found that good conductivity was obtained, and the conductivity was at a level that caused no problems in practical use. From the results of Example 3, it can be seen that by satisfying the above formula (1) at least in the top chip substrate stack, good conduction can be obtained at the joint portion.
  • the curing rate of the organic material layer in the substrate laminate prepared in Step A reached 100%, and even after the heating in Step C, the electrode
  • the level difference at the interface between the layer and the organic material layer was not reduced and was outside the range defined by the above formula (1), and as a result of evaluation, good conduction at a level that would cause no problems in practical use could not be obtained. This is considered to be a conduction failure caused by the occurrence of voids at the junction.

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Abstract

基板及び電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａと、基板積層体の有機材料層を有する側の面を研磨する工程Ｂと、研磨した基板積層体を加熱する工程Ｃとを有し、工程Ａで準備する基板積層体における有機材料層は、基板の電極を有する側の面に設けられ、樹脂等を含有し、硬化率が１００％未満である有機材料層であり、工程Ｃの実施前の基板積層体における電極と有機材料層との段差をａとし、工程Ｃの実施後の電極と有機材料層との段差をｂとし、工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚をｃとしたとき、ａ、ｂ、及びｃが、下記式（１）を満たす、基板積層体の製造方法及び半導体装置。　〔（ｂ－ａ）／ｃ〕＝０．００１～０．５００　（１）

Description

基板積層体の製造方法及び半導体装置
　本開示は、基板積層体の製造方法及び半導体装置に関する。
　電子機器の小型軽量化、高性能化が進行するに伴い、基板に電極が配置された半導体チップ等の高集積化が求められている。しかし、回路の微細化を行うのみでは高集積化の要求に十分に応えることは困難である。そこで、近年、複数枚の半導体基板（以下、ウェハと称する場合がある）と半導体チップ等とを縦に積層し、多層の三次元構造とすることにより高集積化する方法が提案されている。半導体基板（ウェハ）、半導体チップ等（以後、「半導体基板等」と総称する場合がある）を積層する方法としては、基板積層体の金属及び絶縁膜が露出した面同士を接合するハイブリッド結合として接着剤を用いる方法等が提案されている（例えば、特開平４－１３２２５８号公報、特開２０１０－２２６０６０号公報及び特開２０１６－４７８９５号公報参照）。
　電極と樹脂及び樹脂前駆体を含む有機材料層とを有するハイブリッド接合では、電極と樹脂及び樹脂前駆体を含む有機材料層との間の段差により向かい合う電極同士間にボイドが発生し、接合面において導通不良が生じやすいという問題がある。
　本開示の一実施形態は、基板積層体のハイブリッド接合に際し、向かい合う電極同士のボイドの発生に起因する導通不良が抑制された基板積層体を製造可能な基板積層体の製造方法及び半導体装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するための具体的手段は以下の態様を含む。
＜１＞　基板及び電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａと、前記基板積層体の有機材料層を有する側の面を研磨する工程Ｂと、前記工程Ｂで研磨した基板積層体を加熱する工程Ｃと、を有し、工程Ａで準備する基板積層体における有機材料層は、前記基板の少なくとも電極を有する側の面に設けられ、且つ、樹脂及び樹脂前駆体を含有し、硬化率が１００％未満である有機材料層であり、前記工程Ｃの実施前の基板積層体における電極と有機材料層との段差をａとし、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における電極と有機材料層との段差をｂとし、前記工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚をｃとしたとき、ａ、ｂ、及びｃが、下記式（１）を満たす、基板積層体の製造方法。
 
　　　〔（ｂ－ａ）／ｃ〕＝０．００１～０．５００　　　（１）
 
＜２＞　前記工程Ｂを実施した後、工程Ｃの実施前の基板積層体と、基板に電極が配置された第２の基板積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程Ｄ１を含む、＜１＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜３＞前記工程Ｃの実施後の第１の基板積層体と、基板に電極が配置された第２の基板積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程Ｄ２を含む、＜１＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜４＞　前記第１の基板積層体及び前記第２の基板積層体は、少なくとも一層の絶縁層を有し、前記第１の基板積層体の絶縁層及び前記第２の基板積層体の絶縁層の一方は無機材料からなる層であり、前記第１の基板積層体の表面及び前記第２の基板積層体の表面の少なくとも１つは有機材料層である、＜２＞又は＜３＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜５＞　前記第１の基板積層体の絶縁層及び前記第２の基板積層体の絶縁層における有機材料層の全厚さは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び前記第２の基板積層体の絶縁層における絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下である、＜４＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜６＞　表面に有機材料層を有する基板積層体の前記絶縁層は、無機材料からなる層を有する、＜４＞又は＜５＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜７＞　前記第１の基板積層体の表面及び前記第２の基板積層体の表面の少なくとも１つは無機材料からなる層であり、有機材料層と無機材料からなる層とが接合されている、＜４＞～＜６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜８＞　前記第１の基板積層体の絶縁層は、無機材料からなる層と有機材料層とを有する２層構造の絶縁層であり、前記第１の基板積層体は、第１の基板、無機材料からなる層、及び、有機材料層を、この順に有する、＜４＞～＜７＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜９＞　前記第２の基板積層体の絶縁層は、無機材料からなる層である単層の絶縁層である、＜８＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜１０＞　前記工程Ｄ１を実施して多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、大気圧又は減圧下、前記多層の基板積層体を加熱する、＜２＞、＜４＞～＜９＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜１１＞　前記基板積層体が半導体基板であり、前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記工程Ｄ１は、前記半導体基板に２以上の前記半導体チップを貼り合わせて多層基板積層体を得る工程であり、前記工程Ｄ１を実施して多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１で得られた多層の基板積層体を加熱する、＜２＞、＜４＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜１２＞　前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記半導体チップが、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する、＜２＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜１３＞　前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記半導体チップが、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有し、
　前記工程Ｄ１において、前記一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する２以上の半導体チップを、前記工程Ｂで研磨した基板積層体である半導体基板に貼り合わせて多層の基板積層体を得た後、
　前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１を経た多層の基板積層体を加熱し、且つ、
　前記工程Ｄ１と前記工程Ｃとを２回以上有する、＜２＞に記載の基板積層体の製造方法。
＜１４＞　前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、－１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、＜１＞～＜１３＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
　ここで、基板の電極を有する面における電極の厚みをｂ１とし、有機材料層の厚みをｂ２としたとき、段差は〔ｂ１－ｂ２〕を表し、段差がマイナスとは、有機材料層の厚みよりも電極の厚みが小さいことを示す。
＜１５＞　前記工程Ｃの実施前の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、－１００ｎｍ以上０ｎｍ以下であり、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに
記載の基板積層体の製造方法。
　ここで、基板の電極を有する面における電極の厚みをｂ１とし、有機材料層の厚みをｂ２としたとき、段差は〔ｂ１－ｂ２〕を表し、段差がマイナスとは、有機材料層の厚みよりも電極の厚みが小さいことを示す。
＜１６＞　前記工程Ｃにおいて、実施時における有機材料層の膜厚が、前記工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚に対して、１０５％以下である、＜１＞～＜１５＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
　以下、本開示の基板積層体の製造方法の他の好ましい態様を挙げる。
＜Ａ＞　前記基板積層体における有機材料層は、厚さ方向の熱線膨張係数が－１０ｐｐｍ／Ｋ以上１５０ｐｐｍ／Ｋ以下である、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜Ｂ＞　前記基板積層体における有機材料層の２３℃における複合弾性率は２０ＧＰａ以下である、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜Ｃ＞　前記基板積層体における有機材料層の表面にＳｉ－ＯＨ基を有する、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜Ｄ＞　前記基板積層体の有機材料層の表面におけるシリコン量は、０．１ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下である、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜Ｅ＞　前記基板積層体の有機材料層の表面において、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比（Ｏ／Ｓｉ）が１以上である、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の基板積層体の製造方法。
＜１７＞　第１の基板、前記第１の基板上に電極、及び、第１の絶縁層を備える第１の基板積層体と、第２の基板、前記第２の基板上に電極、及び、第２の絶縁層を備える第２の基板積層体と、を有し、前記第１の基板積層体の一方の表面に有機材料層を有し、前記第１の絶縁層、及び、前記第２の絶縁層の少なくとも一方は、無機材料からなる層であり、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層のうち、無機材料からなる層を含む絶縁層における有機材料層の全厚さは、前記無機材料からなる層を含む絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下であり、前記第１の絶縁層である有機材料層と、前記第２の絶縁層とが、直接接合されている、半導体装置。
＜１８＞　前記第２の絶縁層は、無機材料からなる層を含む、＜１７＞に記載の半導体装置。
＜１９＞　前記第２の絶縁層は、無機材料からなる層を含み、前記無機材料からなる層を、前記第２の基板積層体の表面に有する、＜１８＞に記載の半導体装置。
＜２０＞　前記第１の絶縁層が、無機材料からなる層と有機材料層とを有する２層構造の絶縁層であり、第１の基板積層体は、第１の基板と、無機材料からなる層と、有機材料層とを、この順に有する、＜１７＞に記載の半導体装置。
＜２１＞　前記第２の絶縁層が、無機材料からなる層である単層の絶縁層である、＜２０＞に記載の半導体装置。
＜２２＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層が、シロキサン結合を含む樹脂を含む、＜１７＞～＜２１＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
　以下、本開示の半導体装置の他の好ましい態様を挙げる。
＜Ｆ＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層の２３℃における複合弾性率が、２０ＧＰａ以下である＜１７＞に記載の半導体装置。
＜Ｇ＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層の熱線膨張係数が－１０ｐｐｍ／Ｋ以上１５０ｐｐｍ／Ｋ以下である、＜１７＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
＜Ｈ＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層のガラス転移温度が１５０℃以上である、
＜１７＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
＜Ｉ＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層の２００℃における複合弾性率が１ＧＰａ以下である、＜１７＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
＜Ｊ＞　前記第１の絶縁層が有する有機材料層の表面において、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比（Ｏ／Ｓｉ）が１以上である、＜１７＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
＜Ｋ＞　前記第１の基板積層体は、前記第１の基板の一方の面に、電極と、前記第２の基板積層体と接合する絶縁層である有機材料層とを有し、前記第１の基板の他方の面に、電極と、絶縁層である無機材料を含む層とを有し、前記第１の基板の電極と有機材料層とを有する面が、前記第２の基板積層体の第２の絶縁層を有する面と直接接合し、前記第１の基板の無機材料を含む層を有する面が、第３の基板の一方の面に、電極と、第３の絶縁層である有機材料層とを含む第３の基板積層体の、前記有機材料層を有する面と直接接合する、＜１７＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の半導体装置。
　本開示の一実施形態によれば、基板積層体のハイブリッド接合に際し、向かい合う電極同士のボイドの発生に起因する導通不良が抑制された基板積層体を製造可能な基板積層体の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
本開示の基板積層体の製造方法における工程Ａ、工程Ｂ、及び工程Ｃを経て基板積層体を作製する過程の一例を示す概略工程図である。 工程Ｃの実施前の基板積層体における電極と樹脂との段差ａ、工程Ｃの実施後の基板積層体における電極と樹脂との段差ｂ、及び、工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚ｃを示す概略側面図である。 工程Ｃを実施して得られた基板積層体と、他の積層体とを接合させた状態の一例を示す概略断面図である。 半導体基板であるウェハに、片面に電極を有する半導体チップを貼り付けた状態の一例を示す概略断面図である。 半導体基板であるウェハに、複数の片面に電極を有する半導体チップを貼り付けた状態の一例を示す概略断面図である。 基板の両面に電極を有する半導体チップであって、基板を貫通する電極を有する半導体チップの一例を示す概略断面図である。 基板の両面に電極を有する半導体チップであって、基板の両面に複数の電極を有し、電極の一部が基板を貫通する電極である半導体チップの一例を示す概略断面図である。 半導体基板であるウェハに、複数の両面に電極を有する半導体チップを貼り付けた状態の一例を示す概略断面図である。 半導体基板であるウェハに、複数の両面に電極を有する半導体チップを貼り付け、前記半導体チップに、更に別の両面に電極を有する半導体チップを積層した状態の一例を示す概略断面図である。 実施例３の製造方法で得られた基板積層体を示す概略断面図である。
　本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において、「基板積層体」は、電極と有機材料層とを備える基板を指し、「多層
の基板積層体」は、２以上の基板積層体が本開示の基板積層体の製造方法にて基板上に形成される有機材料層等の絶縁層を介して接合された構造、又は、有機材料層を介さず、電極同士が直接接合された構造を有する基板積層体を意味する。なお、多層の基板積層体は、３つ以上の基板を有していてもよく、基板に、電極を有する基板である半導体チップが複数個接合された構造を有していてもよい。
　本開示において「有機材料層」とは、樹脂等の有機材料の少なくとも１種を含んで形成された層を意味する。従って、「有機材料層」は、有機材料に加え、無機フィラー、無機顔料等の無機材料を更に含んでいてもよい。
　「有機材料層」は、基板積層体において「絶縁層」として機能する。なお、本開示における「絶縁層」は、導電性の低い層を意味し、「絶縁層」は、「有機材料層」からなる層であってもよく、「有機材料層」と「無機材料からなる層」とを含む層であってもよく、導電性を有しない「無機材料からなる層」であってもよい。
　「無機材料からなる層」とは、Ｓｉ、ＳｉＯ２等の無機材料により形成された層を意味する。
　本開示において「低圧」とは、１ＭＰａ以下の圧力を指す。
　本開示の各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。図面におけるサイズは、必ずしも実際のサイズを表すものではなく、必要に応じて拡大又は縮小されて表記される場合がある。
〔基板積層体の製造方法〕
　本開示の基板積層体の製造方法は、基板及び電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａと、前記基板積層体の有機材料層を有する側の面を研磨する工程Ｂと、前記工程Ｂで研磨した基板積層体を加熱する工程Ｃと、を有し、工程Ａで準備する基板積層体における有機材料層は、前記基板の少なくとも電極を有する側の面に設けられ、且つ、樹脂及び樹脂前駆体を含有し、硬化率が１００％未満である有機材料層であり、前記工程Ｃの実施前の基板積層体における電極と有機材料層との段差をａとし、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における電極と有機材料層との段差をｂとし、工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚をｃとしたとき、ａ、ｂ、及びｃが、下記式（１）を満たす。
　　　〔（ｂ－ａ）／ｃ〕＝０．００１～０．５００　　　（１）
　電極と樹脂との段差は［電極の厚み］－［樹脂の厚み］を表し、段差がマイナスとは、電極の厚みよりも樹脂の厚みが大きいことを示す。
　前記式（１）において、〔（ｂ－ａ）／ｃ〕が０．００１未満であると、例えば、電極に銅を用いた基板積層体では、銅と有機材料層を構成する樹脂との熱膨張率の相違に起因して、銅に僅かな凹部がある場合においても、工程Ｃの実施中に、銅と銅の接合部の空隙が大きくなり、銅と銅の接合部における導通不良が発生しやすくなる場合がある。
　前記式（１）において、〔（ｂ－ａ）／ｃ〕が０．５００を超えると、例えば、電極に銅を用いた基板積層体では、樹脂膜の収縮率が大きすぎることにより、絶縁膜同士の接合部にギャップが生じやすくなり、接合部における導通性が低下する場合がある。
　〔（ｂ－ａ）／ｃ〕は、０．００１～０．５００であり、０．００５～０．２００であることが好ましく、０．００５～０．１００であることがより好ましく、０．０１０～０．０５０であることが更に好ましい。
　図１を参照して、本開示の基板積層体の製造方法の一例を具体的に説明する。
　図１では、電極１４が配置された基板１２に、有機材料層１６を形成する態様（図１の（Ａ）～（Ｂ））を例に説明するが、製造の手順は図１に示す態様に限定されず、基板１２に対する電極１４と有機材料層１６との形成順は任意である。即ち、本開示における工程Ａは、既述のように、電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程である。例えば、有機材料層１６を基板１２の上に形成した後に、フォトリソグラフィーにより溝又は孔を形成し、電極を少なくとも溝又は孔に形成し、研磨、することで、図１（Ｄ）と同じ構造を得ることができる。
　図１（Ａ）では、まず、電極１４が配置された基板１２を用意する。次に、図１（Ｂ）に示すように、基板１２の一方の面、即ち、電極１４を有する面に有機材料層１６を形成する。その後、工程Ａで準備された基板積層体を研磨する工程Ｂを行う。研磨によって、図１（Ｃ）に示すように電極１４と有機材料層１６とは厚みが薄くなるが、有機材料層１６に比較して柔らかい銅を含む電極１４はより大きく研磨され、研磨した後に段差ができる場合がある。
　本開示の基板積層体の製造方法では、工程Ｂで研磨した基板積層体を、次の工程Ｃにおいて加熱する。図１（Ｄ）は、加熱した後の基板積層体の一例を示している。加熱により有機材料層１６の硬化が進行し、架橋構造の形成密度がより高くなることに起因して有機材料層１６の熱収縮が起こり、有機材料層１６の厚みが加熱する前に比較して薄くなり、電極１４と有機材料層１６との段差が縮小される場合がある。なお、工程Ｃにおいて加熱した後に、再度、工程Ｂを実施して基板積層体を研磨してもよい。
　図２は、上記式（１）における工程Ｃの実施前の基板積層体における電極１４と有機材料層１６との段差ａ、工程Ｃの実施後の基板積層体における電極１４と有機材料層１６との段差ｂ、及び、工程Ｃの実施前の有機材料層１６の膜厚ｃを示している。図２では、段差を拡大して表現している。
　電極１４と有機材料層１６とを有する基板１２である基板積層体１０を研磨すると、図１（Ｃ）に示す如く、有機材料層１６に対して電極１４がより多く研磨されて段差（図２に示す「ａ」）が発生する。段差が生じたままの状態で、第１の基板積層体１０を、第２の基板又は積層体と貼り合わせると、前記段差に起因して接合部にボイドを生じる場合がある。ボイドが生じると接合部の導通性に支障をきたす場合がある。
　なお、以下、「他の基板又は積層体」、即ち、工程Ｂを経た第１の基板積層体１０と貼り合わせる他の基板又は他の積層体を、「第２の基板等」と称することがある。
　本開示の基板積層体の製造方法では、工程Ｂの実施後、第１の基板積層体を第２の基板等と貼り合わせる前又は貼り合わせた後に加熱する工程Ｃを行う。工程Ｃを行うことで、有機材料層に含まれる未反応の樹脂前駆体の反応が進み、硬化が進行し、架橋密度が向上し、有機材料層と電極との段差が縮小するか、又は、有機材料層に対して電極がわずかに突出した状態となる。
　この状態を、本開示では式（１）で示しており、下記式（１）で表される数値が、０．００１～０．５００の範囲において、貼り合わせを行う際のボイドの発生が効果的に抑制される。これにより、接合部の導通性がより良好になる。特に、近年、複数の基板をオーブン中で一括（バッチ）処理することで工程時間を短縮させる目的から、直接接合において低圧での接合が必要とされてきており、向かい合う電極同士間のボイドを加圧により抑制することができず、ボイドに起因する導通性の低下という課題が顕在化してきている。本開示の基板積層体の製造方法によれば、このような低圧下であってもボイドに起因する導通性の低下を抑制できる。
　以下、本開示の基板積層体の製造方法を、例を挙げて、工程順に、より詳細に説明する。
＜電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａ＞
　本開示の基板積層体の製造方法における工程Ａでは、基板及び電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する。ここで、電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａは、基板上に電極及び有機材料層を設けること、及び、予め電極が形成された基板を準備し、有機材料層を設けること、基板に有機材料層を形成し、その後、電極を形成すること、市販されている「電極と有機材料層とを備える基板積層体」を調達すること、を包含する。なお、基板に有機材料層を形成し、その後、電極を形成する場合、基板に有機材料層を形成した後、例えば、有機材料層を有する基板に電極用の孔を形成する加工を行った後、電極を形成する等、その他の加工を含んでもよい。
　なお、工程Ａにて、基板上に電極及び有機材料層を設ける場合には、基板上への電極の形成、及び、有機材料層の形成は、公知の方法を適用することができる。
　基板の材質は、特に限定されず、通常使用されるものであればよい。基板の材質としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ａｓ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｔａ及びＮｂからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。工程Ａにおける基板の材質としては、例えば、半導体：Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＳｉＣ、酸化物、炭化物、窒化物：ホウ素珪酸ガラス（パイレックス（登録商標））、石英ガラス（ＳｉＯ２）、サファイア、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、圧電体、誘電体：ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３，ＳｒＴｉＯ３、ダイヤモンド、金属：Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｎｂ等が挙げられる。
　材質としては、目的に応じて樹脂、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリベンゾオキサゾール等から選ばれる樹脂を用いてもよい。
　基板は、多層構造であってもよい。
　多層構造の基板の構造としては、例えば、シリコン基板等の表面に酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＣＮ（炭窒化ケイ素）等の無機物層が形成された構造、シリコン基板等の表面にポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、イミド架橋シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性シロキサン、パリレン樹脂、シクロテン（Ｄｏｗ，　Ｃｈｅｍ）、フェノール樹脂等の有機物層が形成された構造、シリコン基板上に無機物及び有機物の複合体が形成された構造が挙げられる。
　また、多層構造の基板は、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、有機ポリマー塗布法により形成されるｌｏｗ－ｋ膜を含んでいてもよい。ＣＶＤ法により形成される膜としては、ブラックダイヤモンド（アプライドマテリアルズ社）、ゾルゲル法により形成される膜としては、エチレン架橋シロキサン、エタン架橋シロキサン等の有機架橋シロキサン、有機ポリマー塗布法により形成される膜としては、ＳｉＬＫ（商品名：ダウケミカル社）、Ａｕｒｏｒａ、フッ素化ポリイミド等の樹脂が挙げられる。
　更に、基板は、感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン、感光性シクロテン（ベンゾシクロブテン）等の感光性樹脂膜を含んでいてもよい。
　基板に適用される各材料は主な用途として、次のものに使用される。
　Ｓｉを適用した基板は、半導体メモリー、ＬＳＩの積層、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＭＥＭＳ封止、光学デバイス、ＬＥＤ等の用途に使用される。
　ＳｉＯ２を適用した基板は、半導体メモリー、ＬＳＩの積層、ＭＥＭＳ封止、マイクロ流路、ＣＭＯＳイメージセンサー、光学デバイス、ＬＥＤ等に使用される。
　ＰＤＭＳと適用した基板は、マイクロ流路等に使用される。
　ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰを適用した基板は、光学デバイス等に使用される。
　ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＮを適用した基板は、ＬＥＤ等に使用される。
　工程Ａにて、基板に電極を形成する場合には、基板の少なくとも一方の面に、電極を有していてもよく、基板の両方の面に電極を有していてもよい。基板の両方の面に電極を有する構造については、後述する。
　電極は、基板の面上に凸状に形成されていてもよく、基板を貫通する状態で形成されていてもよく、基板に埋め込まれた状態で形成されていてもよい。
　方の面に電極を有する基板は、後述のように、基板における電極を有する表面に有機材料層を形成するため、電極は基板の面上に凸状に形成することが好ましい。
　電極の材料としては、例えば、銅、はんだ、すず、金、銀、アルミニウム、コバルト、ルテニウム等が挙げられる。
　基板上に電極を形成する場合の、電極の形成方法としては、電界めっき、無電解めっき、スパッタリング、インクジェット法等が挙げられる。
　基板の厚さは、目的により適宜選択されるが、なかでも、０．５μｍ～１ｍｍであることが好ましく、１μｍ～９００μｍであることがより好ましく、２μｍ～９００μｍであることが更に好ましい。
　基板の形状は特に制限されない。例えば、基板がシリコン基板の場合、層間絶縁層（Ｌｏｗ－ｋ膜）が形成されたシリコン基板であってもよく、また、シリコン基板には、微細な溝（凹部）、微細な貫通孔等が形成されていてもよい。
　接合面の絶縁層の表面粗度（Ｒａ）は、特に制限はないが、電極が形成された基板と、他の電極が形成された基板とを接合する際に、低温で後述の仮固定が可能となりやすい点から、接合面の絶縁層の表面粗度（Ｒａ）は、１．２ｎｍ以下であることが好ましい。
　基板の表面粗度は走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）による形態観察で評価できる。具体的には、ＳＰＭであるＳＰＡ４００（日立ハイテクノロジーズ製）を用い、ダイナミックフォースマイクロスコープモードにて、３μｍ×３μｍ角領域で測定を行うことで表面粗度が求められる。
　基板の表面の水滴接触角は、それぞれ独立に９０°以下であることが好ましく、電極が形成された基板と、他の電極が形成された基板とを接合する際に、低温で仮固定が可能となりやすい点から、基板の表面の水滴接触角は、９０°以下であることがより好ましい。
　水滴接触角の測定は、具体的には、２３℃、湿度５０％の条件で、固液界面解析システム（ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００画像処理式、協和界面科学株式会社製）を使用して、水の静的接触角を測定することで求められる。
　図１（Ａ）は、工程Ａで準備された電極が配置された基板を示す概略断面図である。図１（Ａ）に示す例では、基板１２の一方の面に、電極１４を有する。
　工程Ａは、基板の、少なくとも電極を有する側の面に、樹脂及び樹脂前駆体を含有し、硬化率が１００％未満である有機材料層を設けて基板積層体を形成する工程を含んでいてもよい。
　例えば、図１（Ｂ）は、基板１２上の電極１４を有する側の面に有機材料層１６を設けた状態を示している。
（有機材料層）
　有機材料層は、加熱により、硬化する樹脂及び樹脂前駆体を含有し、加熱により収縮しうる有機材料層であれば特に制限されない。
　有機材料層を形成する材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、パリレン、ポリアリレンエーテル、テトラヒドロナフタレン、オクタヒドロアントラセン等の結合又は構造が架橋により形成される材料、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサジン等の窒素環含有構造が形成される材料、Ｓｉ－Ｏ等の結合又は構造が架橋により形成される材料、シロキサン変性化合物等の有機材料が挙げられる。
　有機材料は、芳香環構造を含有していてもよい。また、樹脂材料は、単独重合又は共重合可能な重合性化合物、この重合性化合物と架橋剤との組み合わせ等が挙げられる。また、有機材料層を形成する材料は、感光性を有する材料、即ち、光硬化性の材料であってもよい。
　Ｓｉ－Ｏ結合（シロキサン結合）を有する構造としては、例えば、以下に示す式（１）～式（３）で表される構造が挙げられる。

 
　Ｓｉ－Ｏ結合（シロキサン結合）を有する構造にて、Ｓｉに結合する基は、アルキレン基、フェニレン基等で置換されていてもよい。例えば、（－Ｏ－）ｘ（Ｒ１）ｙＳｉ－（Ｒ２）－Ｓｉ（Ｒ１）ｙ（－Ｏ－）ｘ等を有する構造（Ｒ１はメチル基等を表し、Ｒ２はアルキレン基、フェニレン基等を表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０以上の整数であり、かつｘ＋ｙは３である。）であってもよい。
　Ｓｉ－Ｏ結合が架橋により形成される材料としては、例えば、以下に示す式（４）及び式（５）で表される化合物が挙げられる。また、式（１）及び式（２）で表される構造は、例えば、式（４）及び式（５）で表される化合物を加熱して反応させることで生成できる。
　例えば、有機材料層に含まれる材料が、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の結合又は構造が架橋により形成される材料を含む場合、１級窒素原子及び２級窒素原子の少なくとも１つを含むカチオン性官能基を有し、重量平均分子量が９０以上４０万以下である化合物（Ａ）と、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基（Ｘは、水素原子又は炭素数１以上６以下のアルキル基である）を３つ以上有し、３つ以上の－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基のうち、１つ以上６つ以下が－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基であり、重量平均分子量が２００以上６００以下である架橋剤（Ｂ）と、を含むことが好ましい。
（化合物（Ａ））
　化合物（Ａ）は、１級窒素原子及び２級窒素原子の少なくとも１つを含むカチオン性官能基を有し、重量平均分子量が９０以上４０万以下である化合物である。カチオン性官能基としては、正電荷を帯びることができ、かつ１級窒素原子及び２級窒素原子の少なくとも１つを含む官能基であれば特に限定されない。
　更に、化合物（Ａ）は、１級窒素原子及び２級窒素原子のほかに、３級窒素原子を含んでいてもよい。
　本開示において、「１級窒素原子」とは、水素原子２つ及び水素原子以外の原子１つのみに結合している窒素原子（例えば、１級アミノ基（－ＮＨ２基）に含まれる窒素原子）、又は、水素原子３つ及び水素原子以外の原子１つのみに結合している窒素原子（カチオン）を指す。
　また、「２級窒素原子」とは、水素原子１つ及び水素原子以外の原子２つのみに結合している窒素原子（即ち、下記式（ａ）で表される官能基に含まれる窒素原子）、又は、水素原子２つ及び水素原子以外の原子２つのみに結合している窒素原子（カチオン）を指す。
　また、「３級窒素原子」とは、水素原子以外の原子３つのみに結合している窒素原子（即ち、下記式（ｂ）で表される官能基である窒素原子）、又は、水素原子１つ及び水素原子以外の原子３つのみに結合している窒素原子（カチオン）を指す。

 
　式（ａ）及び式（ｂ）において、＊は、水素原子以外の原子との結合位置を示す。
　ここで、前記式（ａ）で表される官能基は、２級アミノ基（－ＮＨＲａ基；ここで、Ｒａはアルキル基を表す）の一部を構成する官能基であってもよいし、ポリマーの骨格中に含まれる２価の連結基であってもよい。
　また、前記式（ｂ）で表される官能基（即ち、３級窒素原子）は、３級アミノ基（－ＮＲｂＲｃ基；ここで、Ｒｂ及びＲｃは、それぞれ独立に、アルキル基を表す）の一部を構成する官能基であってもよいし、ポリマーの骨格中に含まれる３価の連結基であってもよい。
　化合物（Ａ）の重量平均分子量は、９０以上４０万以下である。
　化合物（Ａ）としては、例えば、脂肪族アミン、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ結合）とアミノ基とを有する化合物、分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有するアミン化合物等が挙げられる。化合物（Ａ）が脂肪族アミンの場合、重量平均分子量は１万以上２０万以下であることが好ましい。化合物（Ａ）がシロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ結合）とアミノ基とを有する化合物の場合、重量平均分子量は１３０以上１００００以下であることが好ましく、１３０以上５０００以下であることがより好ましく、１３０以上２０００以下であることが更に好ましい。化合物（Ａ）が分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有するアミン化合物の場合、重量平均分子量は９０以上６００以下が好ましい。
　なお、本開示において、重量平均分子量は、モノマー以外について、ＧＰＣ（Ｇｅｌ　Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）法によって測定される、ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量を指す。
　具体的には、重量平均分子量は、展開溶媒として硝酸ナトリウム濃度０．１ｍｏｌ／Ｌの水溶液を用い、分析装置Ｓｈｏｄｅｘ　ＤＥＴ　ＲＩ－１０１及び２種類の分析カラム（東ソー製　ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ６０００ＰＷＸＬ－ＣＰ及びＴＳＫｇｅｌ　Ｇ３０００ＰＷＸＬ－ＣＰ）を用いて流速１．０ｍＬ／ｍｉｎで屈折率を検出し、ポリエチレングリコール／ポリエチレンオキサイドを標準品として解析ソフト（Ｗａｔｅｒｓ製　Ｅｍｐｏｗｅｒ３）にて算出される。
　また、化合物（Ａ）は、必要に応じて、アニオン性官能基、ノニオン性官能基等を更に有していてもよい。
　前記ノニオン性官能基は、水素結合受容基であっても、水素結合供与基であってもよい。前記ノニオン性官能基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボニル基、エーテル基（－Ｏ－）、等を挙げることができる。
　前記アニオン性官能基は、負電荷を帯びることができる官能基であれば特に制限はない。前記アニオン性官能基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸基等を挙げることができる。
　化合物（Ａ）としては、脂肪族アミンが挙げられるが、より具体的には、エチレンイミン、プロピレンイミン、ブチレンイミン、ペンチレンイミン、ヘキシレンイミン、ヘプチレンイミン、オクチレンイミン、トリメチレンイミン、テトラメチレンイミン、ペンタメチレンイミン、ヘキサメチレンイミン、オクタメチレンイミン等のアルキレンイミンの重合体であるポリアルキレンイミン；ポリアリルアミン；ポリアクリルアミドが挙げられる。
　ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）は、特公昭４３－８８２８号公報、特公昭４９－３３１２０号公報、特開２００１－２１３９５８号公報、国際公開第２０１０／１３７７１１号パンフレット等に記載の公知の方法によって、製造することができる。ポリエチレンイミン以外のポリアルキレンイミンについても、ポリエチレンイミンと同様の方法により製造できる。
　化合物（Ａ）は、上述したポリアルキレンイミンの誘導体（ポリアルキレンイミン誘導体；特に好ましくはポリエチレンイミン誘導体）であることも好ましい。ポリアルキレンイミン誘導体としては、上記ポリアルキレンイミンを用いて製造可能な化合物であれば特に制限はない。具体的には、ポリアルキレンイミンにアルキル基（好ましくは炭素数１～１０のアルキル基）、アリール基等を導入したポリアルキレンイミン誘導体、ポリアルキレンイミンに水酸基等の架橋性基を導入して得られるポリアルキレンイミン誘導体等を挙げることができる。
　これらのポリアルキレンイミン誘導体は、上記ポリアルキレンイミンを用いて通常行われる方法により製造することができる。具体的には例えば、特開平６―０１６８０９号公報等に記載の方法に準拠して製造することができる。
　また、ポリアルキレンイミン誘導体としては、ポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させることにより、ポリアルキレンイミンの分岐度を向上させて得られた高分岐型のポリアルキレンイミンも好ましい。
　高分岐型のポリアルキレンイミンを得る方法としては、例えば、骨格中に複数の２級窒素原子を有するポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させ、前記複数の２級窒素原子のうちの少なくとも１つをカチオン性官能基含有モノマーによって置換する方法、末端に複数の１級窒素原子を有するポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させ、前記複数の１級窒素原子のうちの少なくとも１つをカチオン性官能基含有モノマーによって置換する方法等、が挙げられる。
　分岐度を向上するために導入されるカチオン性官能基としては、アミノエチル基、アミノプロピル基、ジアミノプロピル基、アミノブチル基、ジアミノブチル基、トリアミノブチル基等を挙げることができるが、カチオン性官能基当量を小さくしカチオン性官能基密度を大きくする点から、アミノエチル基が好ましい。
　また、前記ポリエチレンイミン及びその誘導体は、市販のものであってもよい。市販品としては、例えば、株式会社日本触媒、ＢＡＳＦ社、ＭＰ－Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ社等から市販されているポリエチレンイミン及びその誘導体等が挙げられ、これらから、適宜選択して用いることもできる。
　化合物（Ａ）としては、前述の脂肪族アミンのほかに、Ｓｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物が挙げられる。Ｓｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物としては、例えば、シロキサンジアミン、アミノ基を有するシランカップリング剤、アミノ基を有するシランカップリング剤のシロキサン重合体等が挙げられる。
　アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば下記式（Ａ－３）で表される化合物が挙げられる。

 
　式（Ａ－３）中、Ｒ１は置換されていてもよい炭素数１～４のアルキル基を表す。Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、置換（骨格にカルボニル基、エーテル基等を含んでもよい）されていてもよい炭素数１～１２のアルキレン基、エーテル基又はカルボニル基を表す。Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数１～４のアルキレン基又は単結合を表す。Ａｒは２価又は３価の芳香環を表す。Ｘ１は水素又は置換されていてもよい炭素数１～５のアルキル基を表す。Ｘ２は水素、シクロアルキル基、ヘテロ環基、アリール基又は置換（骨格にカルボニル基、エーテル基等を含んでもよい）されていてもよい炭素数１～５のアルキル基、を表す。複数のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ１は同じであっても異なっていてもよい。
　Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ１、Ｘ２におけるアルキル基及びアルキレン基の置換基としては、それぞれ独立に、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基、カルボン酸基、スルホン酸基、ハロゲン等が挙げられる。
　Ａｒにおける２価又は３価の芳香環としては、例えば、２価又は３価のベンゼン環が挙げられる。Ｘ２におけるアリール基としては、例えば、フェニル基、メチルベンジル基、ビニルベンジル基等が挙げられる。
　式（Ａ－３）で表されるシランカップリング剤の具体例としては、例えば、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルジメチルメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１１－アミノウンデシルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノエチル）フェニルトリエトキシシラン、メチルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジルアミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、３－ウレイドプロピルトリエトキシシラン、（アミノエチルアミノエチル）フェネチルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノメチル）フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ－［２－［３－（トリメトキシシリル）プロピルアミノ］エチル］エチレンジアミン、３－アミノプロピルジエトキシメチルシラン、３－アミノプロピルジメトキシメチルシラン、３－アミノプロピルジメチルエトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルメトキシシラン、トリメトキシ［２－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル］シラン、ジアミノメチルメチルジエトキシシラン、メチルアミノメチルメチルジエトキシシラン、ｐ－アミノフェニルトリメトキシシラン、Ｎ－メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－メチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、（フェニルアミノメチル）メチルジエトキシシラン、アセトアミドプロピルトリメトキシシラン、及びこれらの加水分解物が挙げられる。
　式（Ａ－３）以外のアミノ基を含むシランカップリング剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ビス［３－（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミン、ビス［（３－トリエトキシシリル）プロピル］アミン、ピペラジニルプロピルメチルジメトキシシラン、ビス［３－（トリエトキシシリル）プロピル］ウレア、ビス（メチルジエトキシシリルプロピル）アミン、２，２－ジメトキシ－１，６－ジアザ－２－シラシクロオクタン、３，５－ジアミノ－Ｎ－（４－（メトキシジメチルシリル）フェニル）ベンズアミド、３，５－ジアミノ－Ｎ－（４－（トリエトキシシリル）フェニル）ベンズアミド、５－（エトキシジメチルシリル）ベンゼン－１，３－ジアミン、及びこれらの加水分解物が挙げられる。
　前述のアミノ基を有するシランカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アミノ基を有するシランカップリング剤と、アミノ基を有しないシランカップリング剤とを組み合わせて用いてもよい。例えば、金属との密着性改善のためメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いてもよい。
　また、これらのシランカップリング剤から、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を介して形成される重合体（シロキサン重合体）を用いてもよい。例えば、３－アミノプロピルトリメトキシシランの加水分解物からは、線形シロキサン構造を有する重合体、分岐状シロキサン構造を有する重合体、環状シロキサン構造を有する重合体、かご状シロキサン構造を有する重合体等が得られる。かご状シロキサン構造は、例えば、下記式（Ａ－１）で表される。
　シロキサンジアミンとしては、例えば、下記式（Ａ－２）で表される化合物が挙げられる。なお、式（Ａ－２）中、ｉは０～４の整数、ｊは１～３の整数、Ｍｅはメチル基である。

 
　また、シロキサンジアミンとしては、１，３－ビス（３－アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（式（Ａ－２）において、ｉ＝０、ｊ＝１）、１，３－ビス（２－アミノエチルアミノ）プロピルテトラメチルジシロキサン（式（Ａ－２）において、ｉ＝１、ｊ＝１）が挙げられる。
　化合物（Ａ）としては、前述の脂肪族アミン、及びＳｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物の他に、分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有するアミン化合物が挙げられる。中でも、分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有する重量平均分子量９０以上６００以下のアミン化合物が好ましい。分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有する重量平均分子量９０以上６００以下のアミン化合物としては、脂環式アミン、芳香環アミン、複素環（ヘテロ環）アミン等が挙げられる。分子内に複数の環構造を有していてもよく、複数の環構造は、同じであっても異なっていてもよい。環構造を有するアミン化合物としては、熱的に、より安定な化合物が得られ易いため、芳香環を有する化合物がより好ましい。
　また、分子内にＳｉ－Ｏ結合を有さず、環構造を有する重量平均分子量９０以上６００以下のアミン化合物としては、架橋剤（Ｂ）とともにアミド、アミドイミド、イミド等の熱架橋構造を形成し易く、耐熱性を高めることができる点から、１級アミノ基を有する化合物が好ましい。更に、前述のアミン化合物としては、架橋剤（Ｂ）とともにアミド、アミドイミド、イミド等の熱架橋構造の数を多くし易く、耐熱性をより高めることができる点から、１級アミノ基を２つ有するジアミン化合物、１級アミノ基を３つ有するトリアミン化合物等が好ましい。
　脂環式アミンとしては、例えば、シクロヘキシルアミン、ジメチルアミノシクロヘキサン等が挙げられる。
　芳香環アミンとしては、例えば、ジアミノジフェニルエーテル、キシレンジアミン（好ましくはパラキシレンジアミン）、ジアミノベンゼン、ジアミノトルエン、メチレンジアニリン、ジメチルジアミノビフェニル、ビス（トリフルオロメチル）ジアミノビフェニル、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノベンズアニリド、ビス（アミノフェニル）フルオレン、ビス（アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）ビフェニル、ジカルボキシジアミノジフェニルメタン、ジアミノレゾルシン、ジヒドロキシベンジジン、ジアミノベンジジン、１，３，５－トリアミノフェノキシベンゼン、２，２’－ジメチルベンジジン、トリス（４－アミノフェニル）アミン、２，７－ジアミノフルオレン、１，９－ジアミノフルオレン、ジベンジルアミン等が挙げられる。
　複素環アミンの複素環としては、ヘテロ原子として硫黄原子を含む複素環（例えば、チオフェン環）、又は、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環（例えば、ピロール環、ピロリジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環等の５員環；イソシアヌル環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、トリアジン環等の６員環；インドール環、インドリン環、キノリン環、アクリジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、プリン環、キノキサリン環等の縮合環等）等が挙げられる。
　例えば、窒素を含有する複素環を有する複素環アミンとしては、メラミン、アンメリン、メラム、メレム、トリス（４－アミノフェニル）アミン等が挙げられる。
　更に、複素環と芳香環の両方を有するアミン化合物としては、Ｎ２，Ｎ４，Ｎ６－トリス（４－アミノフェニル）－１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリアミン等が挙げられる。
　化合物（Ａ）は、一級又は二級のアミノ基を有するため、第１基板及び第２基板の表面に存在し得る水酸基、エポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、メルカプト基等の官能基との静電相互作用により、又は、前記官能基との共有結合を密に形成することにより、基板同士を強く接着することができる。
　また、化合物（Ａ）は、一級又は二級のアミノ基を有するため、後述の極性溶媒（Ｄ）に容易に溶解する。極性溶媒（Ｄ）に容易に溶解する化合物（Ａ）を用いることで、シリコン基板等の基板の親水性表面との親和性が高くなるため、平滑な膜を形成しやすく、複数の基板積層体をハイブリッド接合する接合部の厚さを薄くすることができる。
　化合物（Ａ）としては、平滑な薄膜形成の点より、脂肪族アミン又はＳｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物が好ましく、耐熱性の点よりＳｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物がより好ましい。
　化合物（Ａ）がＳｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物を含む場合には、化合物（Ａ）中の１級窒素原子及び２級窒素原子の合計数と、ケイ素原子の数との比率（１級窒素原子及び２級窒素原子の合計数／ケイ素原子の数）が０．２以上５以下であると、平滑な薄膜形成の点から好ましい。
　化合物（Ａ）がＳｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物を含む場合には、基板同士の接着性の点より、Ｓｉ－Ｏ結合とアミノ基とを有する化合物において、Ｓｉに結合するメチル基等の非架橋性基がモル比で、（非架橋性基）／Ｓｉ＜２の関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、形成される膜の架橋（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合とアミド結合、イミド結合等との架橋）密度が向上し、基板同士が十分な接着力を有し、基板の剥離を抑制できると推測される。
　前述のように、化合物（Ａ）は、１級窒素原子及び２級窒素原子の少なくとも１つを含むカチオン性官能基を有する。ここで、化合物（Ａ）が１級窒素原子を含む場合には、化合物（Ａ）中の全窒素原子中に占める１級窒素原子の割合が２０モル％以上であることが好ましく、２５モル％以上であることがより好ましく、３０モル％以上であることが更に好ましい。また、化合物（Ａ）は、１級窒素原子を含み、かつ１級窒素原子以外の窒素原子（例えば、２級窒素原子、３級窒素原子）を含まないカチオン性官能基を有していてもよい。
　また、化合物（Ａ）が２級窒素原子を含む場合には、化合物（Ａ）中の全窒素原子中に占める２級窒素原子の割合が５モル％以上５０モル％以下であることが好ましく、１０モル％以上４５モル％以下であることがより好ましい。
　また、化合物（Ａ）は、１級窒素原子及び２級窒素原子のほかに、３級窒素原子を含んでいてよく、化合物（Ａ）が３級窒素原子を含む場合には、化合物（Ａ）中の全窒素原子中に占める３級窒素原子の割合が２０モル％以上５０モル％以下であることが好ましく、２５モル％以上４５モル％以下であることがより好ましい。
　本開示において、接合部中における化合物（Ａ）由来の成分の含有量は、特に制限されず、例えば、接合部全体に対して１質量％以上８２質量％以下とすることができ、５質量％以上８２質量％以下であることが好ましく、１３質量％以上８２質量％以下であることがより好ましい。
（架橋剤（Ｂ））
　架橋剤（Ｂ）は、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基（Ｘは、水素原子又は炭素数１以上６以下のアルキル基である）を３つ以上有し、３つ以上の－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基（以下、「ＣＯＯＸ」とも称する。）のうち、１つ以上６つ以下が－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基（以下、「ＣＯＯＨ」とも称する。）であり、重量平均分子量が２００以上６００以下である化合物である。
　架橋剤（Ｂ）は、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基（Ｘは、水素原子又は炭素数１以上６以下のアルキル基である。）を３つ以上有する化合物であるが、好ましくは、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基を３つ以上６つ以下有する化合物であり、より好ましくは、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基を３つ又は４つ有する化合物である。
　架橋剤（Ｂ）において、－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基中のＸとしては、水素原子又は炭素数１以上６以下のアルキル基が挙げられ、中でも、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基が好ましい。なお、－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基中のＸは互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
　架橋剤（Ｂ）は、分子内にＸが水素原子である－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を１つ以上６つ以下有する化合物であるが、好ましくは、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を１つ以上４つ以下有する化合物であり、より好ましくは、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を２つ以上４つ以下有する化合物であり、更に好ましくは、分子内に－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を２つ又は３つ有する化合物である。
　架橋剤（Ｂ）は、重量平均分子量が２００以上６００以下の化合物である。好ましくは、２００以上４００以下の化合物である。
　架橋剤（Ｂ）は、分子内に環構造を有することが好ましい。環構造としては、脂環構造、芳香環構造等が挙げられる。また、架橋剤（Ｂ）は、分子内に複数の環構造を有していてもよく、複数の環構造は、同じであっても異なっていてもよい。
　脂環構造としては、例えば、炭素数３以上８以下の脂環構造、好ましくは炭素数４以上６以下の脂環構造が挙げられ、環構造内は飽和であっても不飽和であってもよい。より具体的には、脂環構造としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環等の飽和脂環構造；シクロプロペン環、シクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環、シクロオクテン環等の不飽和脂環構造が挙げられる。
　芳香環構造としては、芳香族性を示す環構造であれば特に限定されず、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ペリレン環等のベンゼン系芳香環、ピリジン環、チオフェン環等の芳香族複素環、インデン環、アズレン環等の非ベンゼン系芳香環等が挙げられる。
　架橋剤（Ｂ）が分子内に有する環構造としては、例えば、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、ベンゼン環及びナフタレン環からなる群より選択される少なくとも１つが好ましく、接合部の耐熱性をより高める点から、ベンゼン環及びナフタレン環の少なくとも一方がより好ましい。
　前述したように、架橋剤（Ｂ）は、分子内に複数の環構造を有していてもよく、環構造がベンゼンの場合、ビフェニル構造、ベンゾフェノン構造、ジフェニルエーテル構造等を有してもよい。
　架橋剤（Ｂ）は、分子内にフッ素原子を有することが好ましく、分子内に１つ以上６つ以下のフッ素原子を有することがより好ましく、分子内に３つ以上６つ以下のフッ素原子を有することが更に好ましい。例えば、架橋剤（Ｂ）は、分子内にフルオロアルキル基を有していてもよく、具体的には、トリフルオロアルキル基又はヘキサフルオロイソプロピル基を有していてもよい。
　更に、架橋剤（Ｂ）としては、脂環カルボン酸、ベンゼンカルボン酸、ナフタレンカルボン酸、ジフタル酸、フッ化芳香環カルボン酸等のカルボン酸化合物；脂環カルボン酸エステル、ベンゼンカルボン酸エステル、ナフタレンカルボン酸エステル、ジフタル酸エステル、フッ化芳香環カルボン酸エステル等のカルボン酸エステル化合物が挙げられる。なお、カルボン酸エステル化合物は、分子内にカルボキシ基（－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基）を有し、且つ、３つ以上の－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基において、少なくとも１つのＸが炭素数１以上６以下のアルキル基（即ち、エステル結合を有する）である化合物である。本開示では、架橋剤（Ｂ）がカルボン酸エステル化合物であることにより、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）との会合による凝集が抑制され、凝集体及びピットが少なくなり、膜厚の調整が容易となる。
　前記カルボン酸化合物としては、－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を４つ以下含む４価以下のカルボン酸化合物であることが好ましく、－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基を３つ又は４つ含む３価又は４価のカルボン酸化合物であることがより好ましい。
　前記カルボン酸エステル化合物としては、分子内にカルボキシ基（－Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ基）を３つ以下含み、かつエステル結合を３つ以下含む化合物であることが好ましく、分子内にカルボキシ基を２つ以下含み、かつエステル結合を２つ以下含む化合物であることがより好ましい。
　また、前記カルボン酸エステル化合物では、３つ以上の－Ｃ（＝Ｏ）ＯＸ基において、Ｘが炭素数１以上６以下のアルキル基である場合、Ｘは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が好ましいが、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）との会合による凝集をより抑制する点から、エチル基又はプロピル基であることが好ましい。
　前記カルボン酸化合物の具体例としては、これらに限定されず、１，２，３，４－シクロブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－シクロペンタンテトラカルボン酸、１，３，５－シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４－シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４，５－シクロヘキサンテトラカルボン酸、１，２，３，４，５，６－シクロヘキサンヘキサカルボン酸等の脂環カルボン酸；１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、ピロメリット酸、ベンゼンペンタカルボン酸、メリト酸等のベンゼンカルボン酸；１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、２，３，６，７－ナフタレンテトラカルボン酸等のナフタレンカルボン酸；３，３’，５，５’－テトラカルボキシジフェニルメタン、ビフェニル－３，３’，５，５’－テトラカルボン酸、ビフェニル－３，４’，５－トリカルボン酸、ビフェニル－３，３’，４，４’－テトラカルボン酸、ベンゾフェノン－３，３’，４，４’－テトラカルボン酸、４，４’－オキシジフタル酸、３，４’－オキシジフタル酸、１，３－ビス（フタル酸）テトラメチルジシロキサン、４，４’－（エチン－１，２－ジイル）ジフタル酸（４，４’－（Ｅｔｈｙｎｅ－１，２－ｄｉｙｌ）ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、４，４’－（１，４－フェニレンビス（オキシ））ジフタル酸（４，４’－（１，４－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｂｉｓ（ｏｘｙ））ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、４，４’－（［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジイルビス（オキシ））ジフタル酸（４，４’－（［１，１’－ｂｉｐｈｅｎｙｌ］－４，４’－ｄｉｙｌｂｉｓ（ｏｘｙ））ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、４，４’－（（オキシビス（４，１－フェニレン））ビス（オキシ））ジフタル酸（４，４’－（（ｏｘｙｂｉｓ（４，１－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ））ｂｉｓ（ｏｘｙ））ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）等のジフタル酸；ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸等のペリレンカルボン酸；アントラセン－２，３，６，７－テトラカルボン酸等のアントラセンカルボン酸；４，４’－（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸、９，９－ビス（トリフルオロメチル）－９Ｈ－キサンテン－２，３，６，７－テトラカルボン酸、１，４－ジトリフルオロメチルピロメリット酸等のフッ化芳香環カルボン酸が挙げられる。
　前記カルボン酸エステル化合物の具体例としては、前述のカルボン酸化合物の具体例における少なくとも１つのカルボキシ基がエステル基に置換された化合物が挙げられる。カルボン酸エステル化合物としては、例えば、下記一般式（Ｂ－１）～（Ｂ－５）で表されるハーフエステル化された化合物が挙げられる。

 
　一般式（Ｂ－１）～（Ｂ－５）におけるＲは、それぞれ独立に炭素数１以上６以下のアルキル基であり、中でもメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましく、エチル基、プロピル基がより好ましい。
　一般式（Ｂ－２）におけるＹは、単結合、Ｏ、Ｃ＝Ｏ、又はＣ（ＣＦ３）２であり、Ｏであることが好ましい。
　ハーフエステル化された化合物は、例えば、前述のカルボン酸化合物の無水物であるカルボン酸無水物を、アルコール溶媒に混合し、カルボン酸無水物を開環させて生成することが可能である。
　本開示において、有機材料層中における架橋剤（Ｂ）由来の成分の含有量は、特に制限されず、例えば、化合物（Ａ）由来物質中の全窒素原子の数に対する架橋剤（Ｂ）由来の物質中のカルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）－Ｙ）の数の比率（（－（Ｃ＝Ｏ）－Ｙ）／Ｎ）は、０．１以上３．０以下であることが好ましく、０．３以上２．５以下であることがより好ましく、０．４以上２．２以下であることが更に好ましい。ここで、－（Ｃ＝Ｏ）－Ｙにおいて、Ｙはイミド架橋若しくはアミド架橋された窒素原子、ＯＨ、又はエステル基を表す。（－（Ｃ＝Ｏ）－Ｙ）／Ｎが０．１以上３．０以下であることにより、接合部は、アミド、アミドイミド、イミド等の架橋構造を好適に有し、耐熱性により優れる。
　化合物（Ａ）は未架橋カチオン性官能基を有しているため、接合部の成分として、化合物（Ａ）を含み、かつ架橋剤（Ｂ）を含まない場合には、架橋密度が低く、耐熱性が十分で無いことが考えられる。一方、有機材料層では、化合物（Ａ）のカチオン性官能基と、架橋剤（Ｂ）のカルボキシ基とが反応して共有結合を形成することで、架橋密度が大きくなり、高い耐熱性を有する。
（極性溶媒（Ｄ））
　工程Ｂでは、基板の少なくとも一方の面上に、樹脂等の有機材料を含む溶液を付与して、有機材料層を形成することができる。有機材料を含む溶液（以下、有機材料層形成用組成物とも称する）は、前述の化合物（Ａ）、架橋剤（Ｂ）等の有機材料に加え、極性溶媒（Ｄ）を含むことが好ましい。ここで、極性溶媒（Ｄ）とは室温（２５℃）における比誘電率が５以上である溶媒を指す。
　極性溶媒（Ｄ）としては、具体的には、水、重水等のプロトン性無機化合物；メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、１－ブタノール、２－ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、ベンジルアルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類；フルフラール、アセトン、エチルメチルケトン、シクロヘキサン等のアルデヒド・ケトン類；無水酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ホルムアルデヒド、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、ヘキサメチルリン酸アミド等の酸誘導体；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物；ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物が挙げられる。極性溶媒（Ｄ）としては、プロトン性溶媒を含むことが好ましく、水を含むことがより好ましく、超純水を含むことが更に好ましい。
　溶液中における極性溶媒（Ｄ）の含有量は、特に限定されず、例えば、溶液全体に対して１．０質量％以上９９．９９８９６質量％以下であり、４０質量％以上９９．９９８９６質量％以下であることが好ましい。
　有機材料層を形成する際の加熱により極性溶媒（Ｄ）を揮発させ、有機材料層中の残溶媒の量を少なくするという観点から、極性溶媒（Ｄ）の沸点は、１５０℃以下が好ましく、１２０℃以下がより好ましい。
（添加剤（Ｃ））
　有機材料を含む有機材料層形成用組成物は、前述の化合物（Ａ）、架橋剤（Ｂ）等の有機材料、極性溶媒等のほかに添加剤（Ｃ）を含んでいてもよい。添加剤（Ｃ）としては、カルボキシ基を有する重量平均分子量４６以上１９５以下の酸（Ｃ－１）、窒素原子を有する重量平均分子量１７以上１２０以下の環構造を有しない塩基（Ｃ－２）が挙げられる。また、接合部を形成するときの加熱により添加剤（Ｃ）は揮発するが、本開示の基板積層体中の接合部は、添加剤（Ｃ）を含んでいてもよい。
　酸（Ｃ－１）は、カルボキシ基を有する重量平均分子量４６以上１９５以下の酸である。添加剤（Ｃ）として酸（Ｃ－１）を含むことにより、化合物（Ａ）におけるアミノ基と酸（Ｃ－１）におけるカルボキシ基とがイオン結合を形成することで、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）との会合による凝集が抑制されると推測される。より詳細には、化合物（Ａ）におけるアミノ基に由来するアンモニウムイオンと酸（Ｃ－１）におけるカルボキシ基に由来するカルボキシラートイオンとの相互作用（例えば、静電相互作用）が、化合物（Ａ）におけるアミノ基に由来するアンモニウムイオンと架橋剤（Ｂ）におけるカルボキシ基に由来するカルボキシラートイオンとの相互作用よりも強いため、凝集が抑制されると推測される。なお、本開示は上記推測によって何ら限定されない。
　酸（Ｃ－１）としては、カルボキシ基を有し、かつ重量平均分子量４６以上１９５以下の化合物であれば特に限定されず、モノカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物、オキシジカルボン酸化合物等が挙げられる。より具体的には、酸（Ｃ－１）としては、ギ酸、酢酸、マロン酸、シュウ酸、クエン酸、安息香酸、乳酸、グリコール酸、グリセリン酸、酪酸、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、フタル酸、テレフタル酸、ピコリン酸、サリチル酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸等が挙げられる。
　本開示において、有機材料層形成用材料を含む溶液、即ち、有機材料層形成用組成物における酸（Ｃ－１）の含有量は、特に制限されず、例えば、化合物（Ａ）中の全窒素原子の数に対する酸（Ｃ－１）中のカルボキシ基の数の比率（ＣＯＯＨ／Ｎ）が、０．０１以上１０以下であることが好ましく、０．０２以上６以下であることがより好ましく、０．５以上３以下が更に好ましい。
　塩基（Ｃ－２）は、窒素原子を有する重量平均分子量１７以上１２０以下の塩基である。有機材料層形成用組成物は、添加剤（Ｃ）として塩基（Ｃ－２）を含むことにより、架橋剤（Ｂ）におけるカルボキシ基と塩基（Ｃ－２）におけるアミノ基とがイオン結合を形成することで、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）との会合による凝集が抑制されると推測される。より詳細には、架橋剤（Ｂ）におけるカルボキシ基に由来するカルボキシラートイオンと塩基（Ｃ－２）におけるアミノ基に由来するアンモニウムイオンとの相互作用が、化合物（Ａ）におけるアミノ基に由来するアンモニウムイオンと架橋剤（Ｂ）におけるカルボキシ基に由来するカルボキシラートイオンとの相互作用よりも強いため、凝集が抑制されると推測される。なお、本開示は上記推測によって何ら限定されない。
　塩基（Ｃ－２）としては、窒素原子を有し、かつ重量平均分子量１７以上１２０以下の環構造を有しない化合物であれば特に限定されず、モノアミン化合物、ジアミン化合物等が挙げられる。より具体的には、塩基（Ｃ－２）としては、アンモニア、エチルアミン、エタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、Ｎ－アセチルエチレンジアミン、Ｎ－（２－アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ－（２－アミノエチル）グリシン等が挙げられる。
　本開示において、有機材料層形成用組成物における塩基（Ｃ－２）の含有量は、特に制限されず、例えば、架橋剤（Ｂ）中のカルボキシ基の数に対する塩基（Ｃ－２）中の窒素原子の数の比率（Ｎ／ＣＯＯＨ）が、０．５以上５以下であることが好ましく、０．９以上３以下であることがより好ましい。
　本開示の基板積層体の有機材料層に絶縁性が求められる場合において、絶縁性又は機械強度改善のため、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、ビストリエトキシシリルエタン、ビストリエトキシシリルメタン、ビス（メチルジエトキシシリル）エタン、１，１，３，３，５，５－ヘキサエトキシ－１，３，５－トリシラシクロヘキサン、１，３，５，７－テトラメチル―１，３，５，７－テトラヒドロキシルシクロシロキサン、１，１，４，４－テトラメチル－１，４－ジエトキシジシルエチレン、１，３，５－トリメチル－１，３，５－トリメチル－１，３，５－トリエトキシ－１，３，５－トリシラシクロヘキサンを混合させてもよい。更に、絶縁性を有する有機材料層の疎水性改善のためにメチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等を混合させてもよい。これらの化合物はエッチング選択性の制御の為に混合させてもよい。
　有機材料層形成用組成物は、極性溶媒（Ｄ）以外の溶媒を含んでいてもよく、例えば、ノルマルヘキサン等が挙げられる。
　また、有機材料層形成用組成物は、例えば電気特性改善のために、フタル酸、安息香酸等、又はこれらの誘導体を含有してもよい。
　また、有機材料層形成用組成物は、例えば銅の腐食を抑制するため、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を含有していてもよい。
　有機材料層形成用組成物のｐＨとしては、特に限定されず、２．０以上１２．０以下であることが好ましい。
　また、添加剤（Ｃ）として酸（Ｃ－１）を用いる場合、酸（Ｃ－１）と化合物（Ａ）との混合物と、架橋剤（Ｂ）と、を混合することが好ましい。即ち、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）とを混合する前に、化合物（Ａ）と酸（Ｃ－１）とを予め混合しておくことが好ましい。これにより、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）とを混合した際に、有機材料層形成用組成物の白濁及びゲル化（ゲル化すると組成物の透明化に時間がかかる場合があり、好ましくない）を好適に抑制することができる。
　また、添加剤（Ｃ）として塩基（Ｃ－２）を用いる場合、塩基（Ｃ－２）と架橋剤（Ｂ）との混合物と、化合物（Ａ）と、を混合することが好ましい。即ち、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）とを混合する前に、架橋剤（Ｂ）と塩基（Ｃ－２）とを予め混合しておくことが好ましい。これにより、化合物（Ａ）と架橋剤（Ｂ）とを混合した際に、有機材料層形成用組成物の白濁及びゲル化（ゲル化すると組成物の透明化に時間がかかる場合があり、好ましくない）を好適に抑制することができる。
　電極を有する基板の電極を有する面上に、有機材料層形成用組成物を付与する方法としては、例えば、蒸着重合、ＣＶＤ（化学蒸着）法、ＡＬＤ（原子層堆積）法等の気相成膜法、ディッピング法、スプレー法、スピンコート法、バーコート法等の塗布法等が挙げられる。塗布法により、有機材料層形成用組成物を付与する場合、前述の有機材料層形成用組成物を付与することが好ましい。例えば、ミクロンサイズの膜厚を有する膜を形成する場合、バーコート法を用いることが好ましく、ナノサイズ（数ｎｍ～数百ｎｍ）の膜厚を有する膜を形成する場合、スピンコート法を用いることが好ましい。
　なお、有機材料層形成用組成物の膜厚は、有機材料層の意図する厚さに応じて適宜調整すればよい。
　例えば、スピンコート法による有機材料層形成用組成物を付与する方法としては特に限定されず、例えば、基板をスピンコーターで回転させながら、基板の電極を有する側の面に有機材料層形成用組成物を滴下し、次いで基板の回転数を上げて乾燥させる方法を用いることができる。
　スピンコート法による有機材料層形成用組成物を付与する方法において、基板の回転数、有機材料層形成用組成物の滴下量及び滴下時間、乾燥時の基板の回転数等の諸条件については特に制限はなく、形成する有機材料層形成用組成物の厚さ等を考慮しながら適宜調整すればよい。
　有機材料層形成用組成物が付与された基板について、付与された余分な有機材料層形成用組成物を除去するために、有機材料層形成用組成物が付与された基板を洗浄してもよい。洗浄方法は、極性溶媒等のリンス液によるウェット洗浄、プラズマクリーニング等が挙げられる。
　基板に有機材料層形成用組成物を付与した後、加熱等のエネルギー付与を行い、有機材料層形成用組成物に含まれる樹脂材料等を硬化させ、有機材料層を形成する。
　有機材料層の形成に際しては、樹脂及び樹脂前駆体を含む有機材料層の硬化率が１００％未満となる条件でエネルギー付与を行う。有機材料層の硬化率が１００％未満であることで、形成された有機材料層は引き続き行われる工程Ｂにおける研磨に耐える強度を有し、且つ、その後の工程Ｃにおける加熱により、未反応の樹脂前駆体の反応が進行し、硬化率が向上して有機材料層の厚みに変化を生じることが期待されるためである。
　工程Ａで準備された有機材料層と電極とを有する基板積層体における有機材料層の硬化率は、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。工程Ａで準備された基板積層体における有機材料層の硬化率は、１００％未満であり、９８％以下であってもよく、９５％以下であってもよく、９０％以下であってもよい。なお、ここでいう有機材料層の硬化率は、有機材料層を形成し、研磨する工程Ｂの実施前の有機材料層の硬化率であり、且つ、工程Ｃの実施前の硬化率である。
　硬化率の測定方法は、後述の工程Ｃの項にて詳述する。
＜研磨する工程Ｂ＞
　工程Ｂは、工程Ａで準備された有機材料層と電極とを有する基板積層体における有機材料層を有する側の面を研磨する工程である。
　工程Ｂを行うことで、電極上の有機材料層が除去され、基板積層体における電極を露出させることができる。電極面上に付与された有機材料層を除去するための研磨方法は、公知の方法が適用でき、例えば、フライカット法、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）、プラズマドライエッチング法等が挙げられる。研磨方法は、１つの方法を単独で用いてもよいし、２つ以上の方法を併用してもよい。
　具体的には、例えば、フライカット法では、サーフェースプレーナー（ＤＦＳ８９１０（株式会社ディスコ製））等を使用することができる。ＣＭＰを用いる場合、スラリとしては、例えば、一般的に樹脂の研磨に用いられるシリカ又はアルミナが配合されたスラリ、金属の研磨に用いられる過酸化水素及びシリカが配合されたスラリ等を用いてもよい。プラズマドライエッチングを用いる場合、フルオロカーボンプラズマ、酸素プラズマ等を用いてもよい。
　工程Ｂにおいて研磨を行うと、研磨を行うことで、電極の面上の有機材料層が除去され、電極が露出する状態となる。電極を構成する銅に比較して、有機材料層の研磨レートが遅い場合には、研磨後の基板積層体は、基板から電極の頂面の距離（電極の厚み）に対して、有機材料層の厚みがより大きくなる場合があり、その際に、電極と有機材料層との間に段差が生じる。
　図１（Ｃ）は、工程Ａで準備された基板積層体を、研磨した後の状態を示す概略断面図
である。図１（Ｃ）に示す例では、研磨により、電極１４と有機材料層１６とは厚みが薄くなり、有機材料層１６に比較して柔らかい銅を含む電極１４が、より大きく研磨され、電極１４が凹状となる。
　なお、有機材料層が除去されて露出した電極に対して、必要に応じて、電極表面の酸化物の還元処理を行ってもよい。還元処理方法としては、ギ酸等の酸雰囲気中で基板を１００℃～３００℃で加熱する方法、水素雰囲気中で基板を加熱する方法等がある。上記還元の処理は、後述する工程Ｅと同時に行ってもよい。
　工程Ｂにおいて研磨を行うことで、有機材料層の表面が平坦化される。即ち、上記研磨方法のうち、フライカット法、及び、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）の少なくとも一方を行うことにより、有機材料層の表面が平坦化される。
　後述の工程Ｄ１又は工程Ｄ２にて、工程Ｂ実施後の第１の基板積層体と、第２の基板積層体とを接合する場合、有機材料層の表面粗度（Ｒａ）は１．２ｎｍ以下であることが好ましい。また、電極のＲａは１０．０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、１．０ｎｍ以下が更に好ましい。
　有機材料層の表面粗度は走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）による形態観察で評価できる。具体的には、ＳＰＭであるＳＰＡ４００（日立ハイテクノロジーズ製）を用い、ダイナミックフォースマイクロスコープモードにて、３μｍ×３μｍ角領域で測定を行うことで表面粗度が求められる。
　必要に応じて、研磨後の基板積層体の表面を洗浄してもよい。洗浄方法は、リンス液によるウェット洗浄、プラズマクリーニング等が挙げられる。導通を得やすくする観点から、窒素プラズマ、酸素プラズマ、大気圧プラズマ等のドライクリーニング、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、希硫酸、アルカリ洗浄液等によるウェットクリーニングが挙げられる。これらの処理をすることで、樹脂上のパーティクルを除去し得るのみならず、電極上の酸化膜を除去し、導通を得やすくすることができる。
＜工程Ｂで研磨した基板積層体を加熱する工程Ｃ＞
　工程Ｃでは、工程Ｂにて研磨された基板積層体を加熱する。加熱することで、有機材料層の硬化反応が進行して、硬化率がより向上し、有機材料層の厚みが工程Ｃの実施前に比較して薄くなる。
　加熱温度は、基板上に形成される有機材料層形成用組成物に含まれる樹脂等の有機材料に応じて適宜選択される。一般的には、樹脂等の有機材料の硬化温度以上の温度で加熱することが好ましい。
　加熱温度は、より具体的には、１００℃～４５０℃が好ましく、１５０℃～４５０℃がより好ましく、１８０℃～４００℃が更に好ましい。
　なお、有機材料層に含まれる樹脂等の有機材料の選択において、工程Ｃの実施時における有機材料層の膜厚が、工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚に対して１０５％以下であることが好ましく、１００％以下であることがより好ましい。
　ここで、「工程Ｃの実施時の膜厚」とは、有機樹脂層の表面温度が、工程Ｃにおける予め決定した加熱温度に到達した時点における有機材料層の膜厚を指す。即ち、工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚に対し、有機材料層の表面が所定の加熱温度に達した時点での膜厚が＋５％以下であることが好ましく、０％以下であることがより好ましい。
　なお、例えば、既述の如く、本開示では、工程Ｃの実施後の基板積層体における電極と有機材料層との段差を規定するが、ここで、「工程Ｃの実施後の有機材料層の膜厚」とは、工程Ｃを実施した後、有機材料層が放冷により室温に戻った後の膜厚を指し、その点で、上記「工程Ｃの実施時の膜厚」とは区別される。
　工程Ｃの実施時の有機材料層の膜厚は、有機材料層の表面温度を測定し、表面温度が所定の加熱温度に達した時点で測定した膜厚とする。
　有機材料層が上記条件を満たすことで、有機材料層に含まれる樹脂の熱膨張を硬化収縮でキャンセルし易くなり、工程Ｃの実施中に電極同士の接触がより促進される。
　同様の観点から、有機材料層に含まれる樹脂は、工程Ｃ実施時の加熱温度における動的粘弾性測定で得られたｔａｎδの値が０．１以下の樹脂が好ましく、０．０５以下である樹脂を用いることがより好ましい。
　工程Ｃ実施時の加熱温度における動的粘弾性測定で得られたｔａｎδの値が０．１以下の樹脂を用いることで、前記樹脂を含む有機材料層形成用組成物の流動が抑制され、形成された有機材料層の位置ずれをより有効に抑制することができる。
　工程Ｃの加熱温度における動的粘弾性は、公知の自立膜の動的粘弾性測定方法、又は、Ｓｉ等の基板上に成膜した膜の動的ナノインデンテーション測定方法により測定することができる。
　工程Ｃにおいて加熱が行われる場合、後述の第２の基板積層体と貼り合わせる工程Ｄ１を先に実施し、その後加熱する場合には、工程Ｂにて研磨された第１の基板積層体と第２の基板積層体とを重ね合わせて加圧を行ってもよい。この場合の工程Ｄ１では、加圧を行う場合の圧力には特に制限はない。
　例えば、２以上の基板積層体を重ね合わせて基板を機械的に加圧する際の圧力は、工程Ｃ、工程Ｄ１及び後述の工程Ｄ２のいずれにおいても、絶縁層の剥離抑制のため、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、且つ、１０ＭＰａ以下が好ましく、５ＭＰａ以下がより好ましく、１ＭＰａ以下が更に好ましい。
　本開示の基板積層体の製造方法によれば、２以上の基板積層体を重ね合わせて加圧する際の圧力が比較的低圧であっても、電極界面のボイドの発生がより効果的に抑制される。
　加圧は、加熱と同時に行ってもよい。
　加圧装置としては、例えば、シンアペックス社製真空加圧リフロー装置「ＶＰＦ２００」、ズースマイクロテック社製ウェハボンダーＸＢ８等を用いればよい。
　また、加圧条件としての雰囲気圧力は、例えば、後述の工程Ｄ１又は工程Ｄ２にて２以上の基板積層体を仮固定する際には、絶対圧１０－３Ｐａ超であり、且つ、１０ＭＰａ以下が好ましい。工程Ｃにて２以上の基板積層体を加熱固定する際には、絶対圧１０－３Ｐａ以上１０ＭＰａ以下が好ましく、複数の基板積層体を一括で接合し易くするため、絶対圧１０－３Ｐａ以上１ＭＰａ以下がより好ましい。
　工程Ｃにおける加熱は、炉又はホットプレートを用いた通常の方法により行うことができる。炉としては、例えば、アペックス社製のＳＰＸ－１１２０、光洋サーモシステム株式会社製のＶＦ－１０００ＬＰ等を用いることができる。
　また、工程Ｃにおける加熱は、大気雰囲気下で行ってもよく、不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等）雰囲気下で行ってもよい。なかでも、金属電極の酸化を抑制する観点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、窒素ガス雰囲気下で行うことがより好ましい。
　工程Ｃにおける加熱時間については特に制限はなく、例えば３時間以下であり、１時間以下が好ましい。加熱の時間の下限には特に制限はなく、例えば５分間とすることができる。
　工程Ｃにおける加熱の時間を短縮させる目的で、基板の面上に付与された有機材料層形成用組成物に、予め紫外線（ＵＶ）照射を行ってもよい。紫外線としては波長１７０ｎｍ～２３０ｎｍの紫外光、波長２２２ｎｍエキシマ光、波長１７２ｎｍエキシマ光等が好ましい。紫外線照射は、不活性ガス雰囲気下で行うことも好ましい態様の一つである。
　前記工程Ａにおいて、電極を有する基板に有機材料層を形成する場合には、基板上に有機材料層形成用組成物を付与する。工程Ａで準備された有機材料層と電極とを有する基板積層体における有機材料層は、硬化率が１００％未満であり、工程Ｃにて加熱を行うことで、硬化反応が進行し、工程Ａで準備された基板積層体における有機材料層の硬化率が向上する。
〔硬化率の測定方法〕
　本開示における有機材料層の硬化率は、例えば、有機材料層における特定の結合及び構造のピーク強度をＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）で測定して確認すればよい。特定の結合及び構造としては、架橋反応により発生する結合及び構造等が挙げられる。
　例えば、有機材料層において、アミド結合、イミド結合、シロキサン結合、テトラヒドロナフタレン構造、オキサゾール環構造等が形成された場合、エポキシ基の開環重合による架橋構造が形成された場合等に、有機材料の硬化が進行していると判断でき、有機材料層形成用組成物に含まれる有機材料に応じて目的とする結合、構造等に由来するピーク強度をＦＴ－ＩＲで測定して確認すればよい。
　アミド結合は、約１６５０ｃｍ－１及び約１５２０ｃｍ－１の振動ピークの存在で確認することができる。
　イミド結合は、約１７７０ｃｍ－１及び約１７２０ｃｍ－１の振動ピークの存在で確認することができる。
　シロキサン結合は、１０００ｃｍ－１～１０８０ｃｍ－１の間の振動ピークの存在で確認することができる。
　テトラヒドロナフタレン構造は、１５００ｃｍ－１の間の振動ピークの存在で確認することができる。
　オキサゾール環構造は、約１６２５ｃｍ－１及び約１４６０ｃｍ－１の振動ピークの存在で確認することができる。
　エポキシ基の開環反応は、９１０ｃｍ－１の振動ピークの減少で確認することができる。
　本願発明の基板積層体における有機材料層は、耐熱性の観点からシロキサン結合、又は、イミド結合の少なくとも一方を有することが好ましい。室温で仮固定できるという観点から、有機材料層は、シロキサン結合を有することが特に好ましい。
　工程Ｃを経た後の有機材料層の硬化率は、例えば、基板に付与する前の有機材料層形成用組成物、工程Ｃの実施前の接合部、及び工程Ｃの実施後の有機材料層にて、特定の結合及び構造のピーク強度（イミド、アミド等のように複数のピークを有する場合はそれらピーク強度の合計）をＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）で測定し、ピーク強度の増加率又は減少率を求めて確認してもよい。なお、シロキサン結合等の様にピーク分離が困難な帯状のピークを有する場合、最大のピーク強度を採用して確認すればよい。
　工程Ｃを実施した後の有機材料層の硬化率の測定方法としては、具体的には、硬化反応により特定の結合及び構造が発生する場合、ピーク強度の増加率を以下の式により算出し、その算出した値を有機材料層の硬化率としてもよい。
　ピーク強度の増加率（有機材料層の硬化率）＝［（工程Ｃ実施前の有機材料層の特定の結合及び構造のピーク強度）／（工程Ｃの加熱条件にて加熱した後の有機材料層の特定の結合及び構造のピーク強度）］×１００
　なお、バックグラウンド信号除去については通常の方法により行えばよい。また、必要に応じてＦＴ－ＩＲ測定は透過法又は反射法により行うことができる。
　前述のピーク強度の増加率では、ピーク強度の増加が生じる結合及び構造が複数存在する場合、ピーク強度を複数のピーク強度の合計強度と読み替えてもよい。
　工程Ｃの実施後の有機材料層における硬化率は、有機材料層の硬化収縮時に発生するアウトガスに起因するボイド発生をより好適に抑制する点から、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが特に好ましく、９３％以上であることがより一層好ましい。工程Ｃを実施した後の有機材料層の硬化率は、１００％であってもよく、９９％以下であってもよく、９５％以下であってもよく、９０％以下であってもよい。なお、ここでいう有機材料層の硬化率は、電極と有機材料層とを有する基板を準備し、有機材料層を研磨する工程Ｂの実施後であり、且つ、工程Ｃの実施後の硬化率である。
　なお、加熱を行う工程Ｃは、後述の工程Ｂの実施後の第１の基板積層体と、第２の基板等とを貼り合わせる工程〔即ち、工程Ｄ１〕の実施前に行ってもよく、上記工程〔即ち、工程Ｄ２〕の実施後に行ってもよい。
　図１（Ｄ）は、工程Ｃの実施後の基板積層体を示す概略断面図である。図１（Ｄ）では、工程Ｃにおける加熱により、有機材料層１６の硬化率が向上し、有機材料層１６の厚みの収縮が生じて、図１（Ｃ）におけるよりも、有機材料層１６と電極１４との段差（図２（Ｂ）に示すｂ）がより縮小する。
　工程Ｃの実施前及び工程Ｃの実施後の有機材料層１６と電極１４との段差について、より具体的に述べる。
　前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差は、－１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
　更に、工程Ｃの実施前の基板積層体における有機材料層と電極との段差は、－１００ｎｍ以上０ｎｍ以下であり、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。更には、工程Ｃの実施前の基板積層体における有機材料層と電極との段差は、－５０ｎｍ以上０ｎｍ以下であり、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、―２０ｎｍ以上０ｎｍ以下であり、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
　言い換えれば、工程Ｂの実施後であり、工程Ｃの実施前においては、有機材料層と電極との段差は、電極が凹となってもよく、工程Ｃにおける加熱により、段差が抑制され、有機材料層と電極との界面が一致する、即ち段差が０ｎｍとなるか、又は電極が有機材料層に対しわずかに凸状となることが、ボイド発生抑制の観点から好ましい。
　ここで、基板積層体の電極を有する面における電極の厚みをｂ１とし、有機材料層の厚みをｂ２としたとき、段差は〔ｂ１－ｂ２〕を表し、段差がマイナスとは、有機材料層の厚みよりも電極の厚みが小さいことを示す。
　基板積層体における有機材料層の厚さには特に制限はないが、例えば、０．０１μｍ～８．０μｍとすることができ、０．０３μｍ～６．０μｍであることが好ましく、０．０５μｍ～５．０μｍであることがより好ましい。接着層の厚さが０．０１μｍ以上であることにより、基板積層体と第２の基板等との接合強度を高めることができる。有機材料層の厚さが８．０μｍ以下であることにより、大面積の基板に有機材料層を形成する場合に、有機材料層の厚さのバラつきをより効果的に抑制することができる。
　有機材料層の表面におけるシリコン量は、０．１ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下であることが好ましく、ケイ素原子の含有量が上記範囲内であると、基板に対する接合強度が充分に確保される。ケイ素原子の含有量は、０．５ａｔｍ％以上１５ａｔｍ％以下であることが好ましく、０．５ａｔｍ％以上１０ａｔｍ％以下であることがより好ましい。
　有機材料層の表面におけるシリコン量はＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）による原子比測定で評価できる。具体的には、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用いて、ワイドスペクトル（結合エネルギー５０ｅＶ～９５０ｅＶ）において検出された元素のうち多い元素４種類の合計量を１００％としたとき、シリコンに相当するＳｉ２ｐナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉとの比率から、シリコン量を測定できる。ＸＰＳ装置としては、例えば、ＡＸＩＳ－ＮＯＶＡ（ＫＲＡＴＯＳ社製）等を用いることができる。
　有機材料層の表面において、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比（Ｏ／Ｓｉ）が１以上であることが好ましい。ケイ素原子数に対する酸素原子数の比が１以上であると、基板との密着性が高くなる傾向にある。ケイ素原子数に対する酸素原子数の比（Ｏ／Ｓｉ）は、１．５以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。吸水率低減の観点からは、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比（Ｏ／Ｓｉ）は２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましい。
　有機材料層の表面において、窒素原子の含有量が０．１ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下であることが好ましい。窒素原子の含有量が上記範囲内であると、基板が金属を含む場合に基板との密着性が高くなる傾向にある。窒素原子の含有量は、２ａｔｍ％以上１５ａｔｍ％以下であることが好ましく、５ａｔｍ％以上１０ａｔｍ％以下であることがより好ましい。
　有機材料層のケイ素原子含有量、窒素原子含有量、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比は、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用いて測定することができる。
　ケイ素原子含有量は、シリコンに相当するナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉから、窒素原子含有量は、窒素に相当するナロースペクトル（結合エネルギー３９０ｅＶ～４１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＮから、それぞれ測定することができる。
　ケイ素原子数に対する酸素原子数の比は、酸素に相当するナロースペクトル（結合エネルギー５２５ｅＶ～５４０ｅＶ）におけるピーク強度であるＯと、シリコンに相当するナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉとの比率から、Ｏ／Ｓｉを測定することができる。
　なお、ケイ素原子含有量、窒素原子含有量、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）等の他の元素分析方法により測定することを妨げない。
　工程Ｃを実施する際等、積層体が加熱された際に有機材料層の硬化収縮時に発生するアウトガスは、既述のように、所望されないボイド発生の原因となることがある。
　積層体は、１０－７Ｐａの環境で測定されるアウトガスの圧力が１０－５Ｐａ以上となる温度が４００℃以上であることが好ましい。上記温度が４００℃以上であると、アウトガスによる接合強度の低下が抑制される傾向にある。アウトガスの圧力が１０－５Ｐａ以上となる温度は、４２０℃以上であることが好ましく、４５０℃以上であることがより好ましい。アウトガスの圧力が１０－５Ｐａ以上となる温度の上限値は特に制限されないが、例えば、６００℃以下であってもよく、５５０℃以下であってもよい。
　積層体の１０－７Ｐａの環境で測定されるアウトガスの圧力は、以下の方法で測定できる。
　有機材料層を形成したＳｉ基板を１０ｍｍ×１０ｍｍ角にカットしてアウトガス測定用サンプルを作製する。アウトガス測定用サンプルを用いて、ＥＳＣＯ社製　ＥＭＤ－ＷＡ１０００Ｓで加熱によるアウトガス量測定を行う。雰囲気圧力（ベースプレッシャー）は１０－７Ｐａ、昇温速度は３０℃／ｍｉｎとする。シリコン基板の表面温度としては、標準資料（Ｈ＋注入シリコン、ＣａＣ２Ｏ４滴下、Ａｒ＋注入シリコンウェハ）のアウトガスピークを用いて、ステージ下の熱電対の温度校正を行ったものを用いる。
　昇温していき、アウトガスの圧力が１×１０－５Ｐａとなった温度を求める。
　有機材料層は、最大径が０．３μｍ以上の無機又は樹脂フィラーの含有量が有機材料層全体の３０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、０質量％であることが更に好ましい。
　有機材料層に含まれるフィラーの含有量が上記範囲であると、有機材料層の厚みを薄くした場合でも、積層体の接合不良を抑制することができる。また、多層の基板積層体を得る際に、有機材料層を有する基板積層体を、第２の基板積層体にハイブリッド接合する際、各基板に形成されたアラインメントマークを機械で認識し、位置合わせを行う場合がある。フィラーの含有量が上記範囲であると有機材料層の透明性が向上し、アラインメントマークによるより正確な位置合わせが可能となる。
　有機材料層の２３℃における複合弾性率は、工程Ｃにおける基板積層体の加熱処理の実施前、及び、工程Ｃにおける基板積層体の加熱処理の実施後のいずれにおいても、ボイドの発生を好適に抑制する点から、２０ＧＰａ以下が好ましく、１０ＧＰａ以下がより好ましい。また、工程Ｃにおける加熱処理前、及び、工程Ｃにおける加熱処理後のいずれにおいても、基板積層体の接合部の２３℃における複合弾性率は、アラインメントのずれを好適に抑制する点から、０．１ＧＰａ以上が好ましく、１ＧＰａ以上がより好ましい。
　複合弾性率の測定は、ナノインデンテーター（商品名ＴＩ－９５０　Ｔｒｉｂｏ　Ｉｎｄｅｎｔｅｒ、Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ型圧子）を用い、試験深さ２０ｎｍの条件にて２３℃における除荷－変位曲線を測定し、参考文献（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏ　Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ　（ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）、Ｂｈａｒａｔ　Ｂｈｕｓｈａｎ編、ＣＲＣプレス社）の計算手法に従い、最大負荷及び最大変位から、２３℃における複合弾性率を計算により求めてもよい。
　複合弾性率は下記式（１）により定義される。式（１）中、Ｅｒは複合弾性率を表し、Ｅｉは圧子のヤング率を表し、１１４０ＧＰａであり、νｉは圧子のポアソン比を表し、０．０７であり、Ｅｓ及びνｓはそれぞれ試料のヤング率及びポアソン比を表す。

 
　有機材料層は、ナトリウム及びカリウムの含有量がそれぞれ元素基準で１０質量ｐｐｂ以下であることが好ましい。ナトリウム又はカリウムの含有量がそれぞれ元素基準で１０質量ｐｐｂ以下であれば、トランジスタの動作不良等半導体装置の電気特性に不都合が発生することを抑制できる。
　基板上に形成された有機材料層は、後述する工程Ｄ１又は工程Ｄ２で接合される第２の基板類との密着性を高める点から、有機材料層の表面に化学的結合を形成し得る官能基を有していることが好ましい。このような官能基としては、例えば、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、シラノール基（Ｓｉ－ＯＨ基）等が挙げられ、耐熱性の点から、エポキシ基、及び、シラノール基が好ましい。これらの官能基は、有機材料層の形成及び研磨の後に表面処理により形成してもよく、シランカップリング剤処理等により形成してもよい。あるいは、これらの官能基を含む化合物を有機材料層中に含有させてもよい。
　有機材料層は、表面にＳｉ－ＯＨ基を有することが好ましい。有機材料層の表面がＳｉ－ＯＨ基を有することにより、第１の基板積層体を第２の基板類と接合する際に、両者の仮固定が低温で可能となりやすくなる。更に、仮固定した後の加熱、加圧処理等により、界面の接合強度をより大きくすることが可能となる。
　有機材料層の表面がＳｉ－ＯＨ基を有するか否かは、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）による有機材料層の表面分析で評価できる。具体的には、ＴＯＦ－ＳＩＭＳであるＰＨＩ　ｎａｎｏＴＯＦＩＩ（アルバック・ファイ株式会社）を用い、質量電荷比（ｍ／Ｚ）４５のピークの有無から、有機材料層の表面がＳｉ－ＯＨ基を有するか否かを評価できる。
＜有機材料層の厚さ方向の熱線膨張係数＞
　本開示の基板積層体における有機材料層は、厚さ方向の熱線膨張係数（以下、ＣＴＥとも称する）が－１０ｐｐｍ／Ｋ以上１５０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。
　有機材料層のＣＴＥは、以下の方法で測定することができる。
　樹脂をＳｉ基板に製膜し、３００℃、１時間でキュアした後、ステージ加熱機構付きエリプソメーター（日本セミラボ株式会社製）を用いて、窒素雰囲気下でサンプルを３０℃から３００℃まで加熱し、有機材料層の膜厚膨張量を測定する。
　膜厚膨張量から下記式によりＣＴＥを算出する。
　ＣＴＥ＝〔（３００℃での膜厚）－（３０℃での膜厚）〕／（３０℃での膜厚）／２７０Ｋ
　有機材料層のＣＴＥは、－１０ｐｐｍ／Ｋ以上１５０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、６０ｐｐｍ／Ｋ以下がより好ましく、３０ｐｐｍ／Ｋ以下が更に好ましい。
　ＣＴＥが上記好ましい範囲になりやすい樹脂としては、例えば、室温（２５℃）における弾性率が１０ＧＰａ以下の樹脂（例：ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、エポキシ、シロキサンを含む樹脂等）、接合面にＳｉＯＨ基を有する樹脂、有機材料層中のＳｉ含有量が０．１ａｍｔ％～２０ａｍｔ％である樹脂、シロキサン結合を含む樹脂等が挙げられる。
　本開示の基板積層体の製造方法においては、工程Ｄ１の実施後であって、工程Ｃの実施前の基板積層体における接合部界面の表面エネルギーが、０．０５Ｊ／ｍ２以上であることが好ましく、工程Ｃを実施した後の基板積層体における接合部界面の表面エネルギーが、１Ｊ／ｍ２を超えることが好ましく、２．５Ｊ／ｍ２以上であることがより好ましい。
　第１の基板積層体と第２の基板等の接合部界面の表面エネルギー（接合強度）は、非特許文献Ｍ．Ｐ．Ｍａｓｚａｒａ，　Ｇ．Ｇｏｅｔｚ，　Ａ．Ｃａｖｉｇｉｌａ，　ａｎｄ　Ｊ．Ｂ．Ｍｃｋｉｔｔｅｒｉｃｋ，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，６４　（１９８８）　４９４３－４９５０．　の手法に従って、ブレード挿入試験で求めることができる。
　工程Ｄ１の実施後であり、工程Ｃの実施前、又は、工程Ｄ１の実施後であり、工程Ｃの実施後の、基板積層体の接合部界面に、厚さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍのブレードを挿入し、赤外線光源と赤外線カメラにて、ブレード刃先から基板積層体が剥離した距離の測定を行う。その後、以下に式に基づいて表面エネルギーを求めればよい。
　γ＝３×１０９×ｔｂ ２×Ｅ２×ｔ６／（３２×Ｌ４×Ｅ×ｔ３）
　ここで、γは表面エネルギー（Ｊ／ｍ２）、ｔｂはブレード厚さ（ｍ）、Ｅは第１の基板積層体及び第２の基板等に含まれるシリコン基板等の基板のヤング率（ＧＰａ）、ｔは第１の基板積層体における基板及び第２の基板等における基板の厚さ（ｍ）、Ｌはブレード刃先からの積層体剥離距離（ｍ）を表す。
＜有機材料層のガラス転移温度＞
　第１の絶縁層が有する有機材料層のガラス転移温度は１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃以上であることがより好ましい。
　有機材料層のガラス転移温度は、有機材料層に含まれる樹脂成分を選択することで制御することができる。
　有機材料層のガラス転移温度は、以下の方法で測定することができる。
　まず、有機材料層形成用組成物を樹脂フィルム上にアプリケーターを用いてギャップ２５０μｍの条件で塗布し、窒素雰囲気中、２００℃、１時間でベークすることで硬化させ、膜を形成する。次に、樹脂フィルムから硬化させた膜を剥離する。
　上記で得た膜を用いて、ＤＳＣ測定装置Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　Ｘ３　ＤＳＣ（ＴＡインスツールメンツ社製）を用いて測定を行い、ＤＳＣサーモグラムより、室温から４００℃における１つ目のガラス転移温度を求め、有機材料層のガラス転移温度とする。
＜多層の基板積層体を得る工程Ｄ１及び工程Ｄ２＞
　本開示の基板の製造方法は、更に、工程Ｂを経て得られた第１の基板積層体と、第２の基板又は他の積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程を有していてもよい。多層の基板積層体を得る工程は、前工程Ｃの実施前の基板積層体、又は、工程Ｃの実施後の基板積層体に対して行うことができる。
　以下、前工程Ｃの実施前の基板積層体に対して第２の基板又は他の積層体を接合して多層の基板積層体を得る工程を工程Ｄ１と称し、工程Ｃの実施後の基板積層体に対して第２の基板又は他の積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程を工程Ｄ２と称する。
　工程Ｃの回数を減らし、全体の工程時間数を最小化する観点から、多層の基板積層体を得る工程は、前工程Ｃの実施前の基板積層体に対して行う工程Ｄ１であることが好ましい。
　工程Ｄ１では、例えば、工程Ｂにて得られた第１の基板積層体を、第２の基板又は第２の基板積層体に接触させ、接合させて多層の基板積層体を得る。
　多層の基板積層体を得る工程は、工程Ｃを実施して、図１（Ｄ）に示す如く、電極１４と有機材料層１６との段差を縮小させた後、第２の基板等と接触させ、接合する工程Ｄ２であってもよく、まず、図１（Ｃ）に示す如く、電極１４に対して、有機材料層１６が突出した状態の基板積層体を、第２の基板等と接触させ、その後、工程Ｃを実施して、有機材料層１６を収縮させ、接合する工程Ｄ１であってもよい。
　工程Ｂを経た基板積層体と、他の積層体とを接触させる場合、双方の有機材料層面同士を接合させることが好ましい。
　図３は、工程Ｄ１を経て、工程Ｃの実施後の基板積層体と、他の積層体とを接合させた状態を示す概略断面図である。図３では、工程Ｃの実施後の、基板１２上の一方の面上に、電極１４と有機材料層１６とを有する基板積層体１０に、他の積層体２４を接合させている。他の積層体２４は、基板１８の一方の面上に電極２０と有機材料層２２とを有する。基板積層体１０と、他の積層体２４は、基板積層体１０の電極１４と、他の積層体２４の電極２０とが接触し、基板積層体１０の有機材料層１６と、他の積層体２４の有機材料層２２とが接触して接合され、電極間のボイドの発生が抑制された状態で接合される。
　第１の基板積層体と、第２の基板等を接合して基板積層体を得る際、工程Ｃの実施前に、第１の基板積層体と第２の基板等とを重ね合わせた後、仮固定する工程を更に有していてもよい。第１の基板積層体と第２の基板等とを仮固定してから、工程Ｃで加熱することで、接合してもよい。
　第１の基板積層体と第２の基板等との仮固定は、室温以上１００℃以下の低温で行うことが好ましい。
　第１の基板積層体と第２の基板等との仮固定は、絶対圧１０－３Ｐａ以上１０ＭＰａ以下で行うことが好ましい。
　第１の基板積層体と第２の基板等との仮固定において、機械的に加圧する際の圧力は、絶縁層の剥離抑制のため、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、且つ、１０ＭＰａ以下が好ましく、５ＭＰａ以下がより好ましく、１ＭＰａ以下が更に好ましい。
　前記第１の基板積層体１０と接合される第２の基板又は基板積層体は、接合面に絶縁層を有していてもよく、前記絶縁層は樹脂及び無機材料から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、無機材料から選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましい。
　絶縁層に含まれる無機材料の材質は、特に限定されず、例えば、半導体基板にて無機材料同士を接合する際に採用される無機材料の材質であればよい。具体的には、無機材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ａｓ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｔａ及びＮｂからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含んでいてもよく、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ及びＡｓからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。無機材料には、前述の元素の酸化物、炭化物、窒化物等が含まれていてもよい。より具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＣＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ等が挙げられる。
　なお、工程Ｄ１を実施して基板積層体を得た後、工程Ｃを実施する場合、工程Ｃにおいて基板積層体を加熱する際の加圧条件は、減圧下～加圧下のいずれでもよいが、本開示においては、１０ＭＰａ以下で前記基板積層体を加熱することができ、大気圧又は減圧下、前記基板積層体を加熱することが好ましい。
　加熱工程における減圧下とは、圧力１×１０－６Ｐａ～０．０５ＭＰａの範囲を示す。大気圧又は減圧下で加熱することにより、複数のチップを有する基板積層体の接合を一括処理できる、更に、複数の基板積層体をオーブン中で一括処理することで工程時間を短縮し得る、といった利点を有する。また、工程Ｃにおける加熱は、大気雰囲気下で行ってもよく、不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等）雰囲気下で行ってもよい。なかでも、金属電極の酸化を抑制する観点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、窒素ガス雰囲気下で行うことがより好ましい。
　例えば、前記第１の基板積層体を第２の基板に接合してもよい。図４は、第２の基板２６に、前記基板積層体１０、即ち、基板１２の一方の面上に電極１４と有機材料層１６とを有する基板積層体を接合させて状態を示す概略断面図である。
　図４は、第１の基板積層体と第２の基板積層体とを接合した基板積層体を示すが、第１の基板積層体と第２の基板等との接合はこれに限定されない。
　また、例えば、前記第１の基板積層体が半導体基板であり、前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記工程Ｄ１は、前記第１の半導体基板に２以上の前記半導体チップを貼り合わせて多層の基板積層体を得る工程であり、前記工程Ｄ１を実施して多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１で得られた多層の基板積層体を加熱して接合させ、多層の基板積層体を製造することができる。
　前記工程Ｄ１においては、例えば、前記第２の基板積層体が、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する半導体チップであってもよい。
　本開示の製造方法は、前記工程Ｄ１において、前記一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する２以上の半導体チップを、前記工程Ｂで研磨した基板積層体である半導体基板に貼り合わせて多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１を経た多層の基板積層体を加熱し、且つ、前記工程Ｄ１と前記工程Ｃとを２回以上有することができる。
　図５は、第２の基板２６の面上に、半導体チップである基板積層体１０を複数接合した状態を示す概略断面図である。
　なお、図１、図３～図５に示す態様では、半導体チップである基板積層体１０は、基板１２の一方の面に電極１４と有機材料層１６とを有するが、基板積層体は、更に基板の他方の面にも電極を有する基板積層体であってもよい。
　即ち、他の積層体である半導体チップが、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有していてもよい。
　図６Ａ及び図６Ｂは、基板の両方の面に電極を有する基板積層体である半導体チップの例を示す概略断面図である。
　図６Ａに示す基板積層体３０は、基板１２を貫通する電極（以下、貫通電極とも称する）２８を有する半導体チップの一例を示す概略断面図である。例えば、基板積層体３０では、基板１２の一方の面から他方の面まで到達する貫通電極２８を有することで、基板積層体３０における基板１２の両方の面に電極を有する態様となる。
　図６Ｂに示す基板積層体３２は、基板１２の一方の面上と他方の面上とにそれぞれ電極１４を有し、更に、基板１２の一方の面から他方の面まで到達する貫通電極２８を有する。
　なお、図６Ａ及び図６Ｂは、基板の両方の面に電極を有する態様の例を示したものであり、基板の両方の面電極を有する態様は、図６Ａ及び図６Ｂに示す態様には限定されない。
　図７は、第２の基板であるウェハに、両面に電極を有する半導体チップを複数接合した
状態の一例を示す概略断面図である。
　図７に示す基板積層体では、ウェハ２６に、基板１２を貫通する電極２８を有する基板積層体である半導体チップ３２が２個接合されている。ウェハ２６のサイズ、ウェハ２６に接合する半導体チップ３２の配置位置及び配置数は、基板積層体の目的に応じて適宜選択される。
　また、第２の基板と第１の基板積層体とを接合する工程は２回以上行って、複数の基板積層体を更に積層する態様を取ることもできる。
　前記一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する２以上の半導体チップを、前記工程Ｂで研磨した基板積層体である半導体基板に貼り合わせて基板積層体を得る工程Ｄ２と、前記工程Ｄ２を経た基板積層体を加熱する工程Ｃと、を有し、前記工程Ｄ２と、前記工程Ｃとを、２回以上有していてもよい。
　図８は、半導体基板であるウェハに、複数の両面に電極を有する半導体チップを接合し、接合した半導体チップに、更に別の両面に電極を有する半導体チップを積層した状態の一例を示す概略断面図である。
　図８に示す基板積層体では、ウェハ２６に、半導体チップ３２が接合され、ウェハ２６に接合された半導体チップ３２に、更に第２の半導体チップ３２が接合されている。
　このように、ウェハ２６に対し、半導体チップ３２を複数積層することで、半導体チップを縦に積層することができ、多層の三次元構造とすることにより基板積層体の高集積化が達成できる。
　なお、第２の基板等の好ましい材質は、前記第１の基板積層体における好ましい材質と同様である。第１の基板積層体と接合される第２の基板等は、基板積層体と同じであっても異なっていてもよい。また、基板等に複数の基板積層体を積み重ねて接合する際、接合される基板積層体同士の材質及び層構成は、互いに同じであっても異なってもよい。
＜その他の工程＞
　本開示の基板積層体の製造方法は、上記工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃ、工程Ｄ１及び工程Ｄ２に加え、更に、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。
　その他の工程としては、前記加圧工程、下記表面処理工程、下記薄化工程等が挙げられる。
（表面処理工程）
　本開示の基板積層体の製造方法は、その他の工程として、第１の基板積層体と第２の基板等との接する面に、官能基を形成する表面処理工程を有していてもよい。
　表面処理工程は、第１の基板積層体と第２の基板等との少なくとも一方の、両者の接触する側の面、好ましくは第１の基板積層体の、第２の基板積層体と接触する側の面に行うことができる。
　表面処理工程は、基板積層体及び第２の基板等との少なくとも一方の、両者の接触する側の面に、水酸基、エポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも１種の官能基を形成する工程（以下、「表面処理工程」とも称する。）である。
　表面処理としては、例えば、プラズマ処理、薬品処理、ＵＶオゾン処理等のオゾン処理等が挙げられる。
　水酸基は、第１の基板及び第２の基板の表面に、プラズマ処理、薬品処理、ＵＶオゾン処理等のオゾン処理等の表面処理を行うことで、それらの表面にそれぞれ設けることができる。
　水酸基は、第１の基板又は第２の基板に含まれる、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ａｓ、Ｐｔ，Ｍｇ、Ｉｎ、Ｔａ及びＮｂからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と結合した状態で存在することが好ましい。中でも、基板の少なくとも一方の有機材料層等の接合部が形成される側の面は、水酸基を含むシラノール基を有することがより好ましい。
　エポキシ基は、第１の基板及び第２の基板の表面に、エポキシシランによるシランカップリング等の表面処理を行うことで、それらの表面にそれぞれ設けることができる。
　カルボキシ基は、第１の基板及び第２の基板の表面に、カルボキシシランによるシランカップリング等の表面処理を行うことで、それらの表面にそれぞれ設けることができる。
　アミノ基は、第１の基板及び第２の基板の表面に、アミノシランによるシランカップリング等の表面処理を行うことで、それらの表面にそれぞれ設けることができる。
　メルカプト基は、第１の基板及び第２の基板の表面に、メルカプトシランによるシランカップリング等の表面処理を行うことで、それらの表面にそれぞれ設けることができる。
　また、基板積層体の接合強度を高める点から、第１の基板積層体と第２の基板等の少なくとも一方の面にシランカップリング剤等のプライマーを成膜してもよい。
（薄化加工）
　本開示の基板積層体の製造方法は、上記工程Ｃの後、工程Ｄ１の後、又は工程Ｄ２の後に、必要に応じて、第１の基板積層体及び第２の基板の少なくとも一方に薄化加工（バックグラインディング、又は裏面研削）を行ってもよい。
（ダイシング加工）
　本開示の基板積層体の製造方法は、上記工程Ｃの後、工程Ｄ１の後、又は工程Ｄ２の後に、必要に応じて、ダイシング加工を行い、基板を個片化して、半導体チップを作製してもよい。例えば、ダイシング加工は、ブレードダイサー（例えば、ＤＡＤ６３４０（株式会社ディスコ製））、プラズマダイサー、ステルスダイサー等を使用して行うことができる。
〔半導体装置〕
　本開示の半導体装置は、第１の基板、前記第１の基板上に電極、及び、第１の絶縁層を備える第１の基板積層体と、第２の基板、前記第２の基板上に電極、及び、第２の絶縁層を備える第２の基板積層体と、を有し、前記第１の基板積層体の一方の表面に有機材料層を有し、前記第１の絶縁層、及び、前記第２の絶縁層の少なくとも一方は、無機材料からなる層であり、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層のうち、無機材料からなる層を含む絶縁層における有機材料層の全厚さは、前記無機材料からなる層を含む絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下であり、前記第１の絶縁層である有機材料層と、前記第２の絶縁層とが、直接接合されている。
　本開示の半導体装置は、加熱及び冷却の繰り返し（即ち、耐熱衝撃試験）を施した際に、電極の膨張収縮と、絶縁層の膨張収縮との差を減らしやすく、電極の断線を抑制することができるため、第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層おける有機材料層の全厚さは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下であることが好ましい。
　上述の構成とすることで、銅等の電極材料よりも熱線膨張係数（ＣＴＥ）が数倍大きい有機材料層が絶縁層に含まれると、加熱又は冷却時に有機材料層と電極材料間のＣＴＥの違いにより、接合された電極を引きはがす方向に内部応力が発生し、接合された電極の断線を抑制できるためである。同様の観点から、第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層おける有機材料層の全厚さは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／４以下であることがより好ましく、１／２０以上１／６以下であることが更に好ましく、１／１０以上１／６以下であることが更に好ましい。
　ここで、第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層の全厚さとは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層におけるそれぞれの絶縁層の合計の厚みを指し、第１の基板積層体と第２の基板積層体との絶縁層おける有機材料層の全厚さとは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の少なくともいずれかの絶縁層が有する有機材料層の合計の厚みを指す。
　本開示の半導体装置は、加熱及び冷却の繰り返し　（耐熱衝撃試験）を施した際に、電極の膨張収縮と、絶縁層の膨張収縮との差を減らしやすく、電極の断線を抑制することができるため、第１の絶縁層が、無機材料からなる層と有機材料層とを有する２層構造の絶縁層であり、第１の基板積層体は、第１の基板と、無機材料からなる層と、有機材料層とを、この順に有し、前記第２の絶縁層が、無機材料からなる層である単層の絶縁層であることが好ましい。
　また、前述の構成とすることで、第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層おける有機材料層の全厚さは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下とし易くできる。
（基板積層体の積層構造の例）
　以下に、本開示の基板積層体の製造方法により得られる基板積層体の各用途における積層構造の例を示す。なお、以下に例示する積層構造における接合層とは、無機材料及び樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む接合状態の層を意味する。
　ＭＥＭＳパッケージング用；Ｓｉ／接合層／Ｓｉ、ＳｉＯ２／接合層／Ｓｉ、ＳｉＯ２／接合層／ＳｉＯ２、Ｃｕ／接合層／Ｃｕ、
　マイクロ流路用；ＰＤＭＳ／接合層／ＰＤＭＳ、ＰＤＭＳ／接合層／ＳｉＯ２、
　ＣＭＯＳイメージセンサー用；ＳｉＯ２／接合層／ＳｉＯ２、Ｓｉ／接合層／Ｓｉ、ＳｉＯ２／接合層／Ｓｉ、
　シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）用；ＳｉＯ２（Ｃｕ電極付き）／接合層／ＳｉＯ２（Ｃｕ電極付き）、Ｓｉ（Ｃｕ電極付き）／接合層／Ｓｉ（Ｃｕ電極付き）、
　光学デバイス用；（ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ）／接合層／Ｓｉ、
ＬＥＤ用；（ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＮ）／接合層／Ｓｉ、（ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＮ）／接合層／ＳｉＯ２、（ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＮ）／接合層／（Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ）、（ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＮ）／接合層／サファイア。
　本開示の基板積層体の製造方法によれば、簡易な方法により、低圧での積層が可能であり、且つ、電極間及び基板と電極との接合部におけるボイドの発生に起因する導通不良が効果的に抑制されるため、高密度の回路の製造に有用である。
　以下、本開示の基板積層体の製造方法及び半導体装置について実施例により具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　以下において、「水」としては、超純水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社製Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水、抵抗１８ＭΩ・ｃｍ（２５℃）以下）を使用した。
　各評価は次の方法で行った。
＜架橋構造＞
　接合層の架橋構造をＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）で測定した。用いた分析装置は以下のとおりである。
～ＦＴ－ＩＲ分析装置～
　赤外吸収分析装置（ＤＩＧＩＬＡＢ　Ｅｘｃａｌｉｂｕｒ（ＤＩＧＩＬＡＢ社製））
～測定条件～
　ＩＲ光源：空冷セラミック、
　ビームスプリッター：ワイドレンジＫＢｒ、
　検出器：ペルチェ冷却ＤＴＧＳ、
　測定波数範囲：７５００ｃｍ－１～４００ｃｍ－１、
　分解能：４ｃｍ－１、
　積算回数：２５６、
　バックグラウンド：Ｓｉベアウェハ使用、
　測定雰囲気：Ｎ２（１０Ｌ／ｍｉｎ）、
　ＩＲ（赤外線）の入射角：７２°（＝Ｓｉのブリュースター角）
～判断条件～
　イミド結合は１７７０ｃｍ－１、１７２０ｃｍ－１の振動ピークの存在で判断した。シロキサン結合は１０００ｃｍ－１～１０８０ｃｍ－１の間の振動ピークの存在で判断した。アミド結合は、１６５０ｃｍ－１、１５２０ｃｍ－１の振動ピークの存在で判断した。
＜表面粗度（Ｒａ）の測定＞
　走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）であるＳＰＡ４００（日立ハイテクノロジーズ製）を用い、ダイナミックフォースマイクロスコープモードにて、３μｍ×３μｍ角領域で測定を行った。
＜複合弾性率の測定＞
　各実施例及び各比較例で準備した測定サンプルについて、ナノインデンテーター（商品名ＴＩ－９５０　Ｔｒｉｂｏ　Ｉｎｄｅｎｔｅｒ、Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ型圧子）を用い、試験深さ２０ｎｍの条件にて２３℃における除荷－変位曲線を測定し、参考文献（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏ　Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ　（ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）、Ｂｈａｒａｔ　Ｂｈｕｓｈａｎ編、ＣＲＣプレス社）の計算手法に従い、最大負荷及び最大変位から、２３℃における複合弾性率を計算により求めた。
　なお、表中の「完全硬化後の弾性率」は、「複合弾性率」を示す。
　なお、ここで、複合弾性率は下記式（１）により定義される。式（１）中、Ｅｒは複合弾性率を表し、Ｅｉは圧子のヤング率を表し、１１４０ＧＰａであり、νｉは圧子のポアソン比を表し、０．０７であり、Ｅｓ及びνｓはそれぞれ試料のヤング率及びポアソン比を表す。

 
　更に、完全硬化後の有機材料層の２００℃における複合弾性率を以下の方法で測定した。結果を表１に併記した。
　有機材料層の２００℃における複合弾性率は、ステージの加熱により有機材料層の温度を２００℃にしたこと以外は、上述の有機材料層の２３℃における複合弾性率の測定方法
と同様にして求めた。
＜水滴接触角の測定＞
　２３℃、湿度５０％の条件で、固液界面解析システム（ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００画像処理式、協和界面科学株式会社製）を使用して、水の静的接触角を測定した。
＜硬化率の算出＞
　形成された接合層について、３００℃１時間加熱の前後にてＦＴ－ＩＲ測定を行い、前述の式により硬化率を計算した。
＜有機材料層の表面におけるシリコン量測定＞
　Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）　ＡＸＩＳ－ＮＯＶＡ（ＫＲＡＴＯＳ社製）を用いて、ワイドスペクトル（結合エネルギー５０ｅＶ～９５０ｅＶ）において検出された元素のうち多い元素４種類の合計量を１００％としたとき、シリコンに相当するＳｉ２ｐナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉとの比率から、接合部の有機材料層表面のシリコン量を測定した。
　有機材料層のケイ素原子含有量、窒素原子含有量、ケイ素原子数に対する酸素原子数の比は、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）　ＡＸＩＳ－ＮＯＶＡ（ＫＲＡＴＯＳ社製）を用いて、を用いて測定した。
　ケイ素原子含有量は、シリコンに相当するナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉから、窒素原子含有量は、窒素に相当するナロースペクトル（結合エネルギー３９０ｅＶ～４１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＮから、それぞれ測定する。
　ケイ素原子数に対する酸素原子数の比は、Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）　ＡＸＩＳ－ＮＯＶＡ（ＫＲＡＴＯＳ社製）を用いて、酸素に相当するナロースペクトル（結合エネルギー５２５ｅＶ～５４０ｅＶ）におけるピーク強度であるＯと、シリコンに相当するナロースペクトル（結合エネルギー９５ｅＶ～１１０ｅＶ）におけるピーク強度であるＳｉとの比率から、Ｏ／Ｓｉを測定した。
＜接合層の表面におけるシラノール基有無の評価＞
　飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）ＰＨＩ　ｎａｎｏＴＯＦＩＩ（アルバック・ファイ株式会社）を用い、質量電荷比（ｍ／Ｚ）４５のピークの有無から、接合層の表面がＳｉ－ＯＨ基を有するか否かを評価した。
＜接合層の導通性＞
　接合層における導通性は、抵抗値で評価する。
　ボトムチップの外部端子に電気特性測定用のプローブ探針を接触させ、デイジーチェーンの抵抗値を２端子法で測定した。
　抵抗値測定機器としては、エージェンシー社製デジタル超高抵抗／微少電流計５４５１Ａを用いた。
　抵抗値が１つのＣｕ－Ｃｕ接合部あたり１０Ω未満である場合、実用上問題のないレベル（Ａランク）と評価し、１つのＣｕ－Ｃｕ接合部あたり１０Ω以上の場合、実用上問題のあるレベル（Ｂランク）と評価した。
　測定は、１枚の基板積層体の４箇所について行い、その算術平均値にて評価した。
＜表面エネルギーの測定＞
　非特許文献Ｍ．Ｐ．Ｍａｓｚａｒａ，　Ｇ．Ｇｏｅｔｚ，　Ａ．Ｃａｖｉｇｉｌａ，　ａｎｄ　Ｊ．Ｂ．Ｍｃｋｉｔｔｅｒｉｃｋ，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　６４　（１９８８）　４９４３－４９５０．　の手法に従って、多層の仮固定基板積層体又は得られた多層の基板積層体の、接合部界面の表面エネルギー（接合強度）をブレード挿入試験で測定した。
　多層の仮固定基板積層体又は多層の基板積層体の接合部界面に、厚さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍのブレードを挿入し、赤外線光源と赤外線カメラにて、ブレード刃先から積層体又は基板積層体が剥離した距離を測定し、その後、以下に式に基づいて表面エネルギーを測定した。
　γ＝３×１０９×ｔｂ ２×Ｅ２×ｔ６／（３２×Ｌ４×Ｅ×ｔ３）
　ここで、γは表面エネルギー（Ｊ／ｍ２）、ｔｂはブレード厚さ（ｍ）、Ｅは第１の基板及び第２の基板に含まれるシリコン基板のヤング率（ＧＰａ）、ｔは第１の基板及び第２の基板の厚さ（ｍ）、Ｌはブレード刃先からの積層体又は基板積層体の剥離距離（ｍ）を表す。
［実施例１］
＜有機材料層形成用材料を含む溶液（有機材料層形成用組成物）の調製＞
　有機材料層形成用組成物を調製した。詳細は以下に示すとおりである。
　有機材料として、３－アミノプロピルジエトキシメチルシラン（３ＡＰＤＥＳ；（３－Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）５０質量％と水５０質量％を配合し、３ＡＰＤＥＳの加水分解物を含む溶液Ａ４５ｇと、オキシジフタル酸ハーフエステル（式（Ｂ－２）におけるＹがＯでＲがエチル基）７０質量％とエタノール３０質量％を含む溶液Ｂ３３．７９ｇと、１－プロパノール２０ｇ、水１．２１ｇを配合し、有機材料層形成用組成物を調製した。
＜基板の準備＞
　ウォルツ社製Ｃｕ電極（１０μｍΦ、６μｍ厚、デイジーパターン）付きチップ（トップチップ：ＷＡＬＴＳ－ＴＥＧ　ＣＣ４０－０１０１ＪＹ、ボトムチップ：ＷＡＬＴＳ－ＴＥＧ　ＩＰ４０－０１０１ＪＹ）を準備した。
　ここで、Ｃｕ電極は、貫通電極が形成された１．２μｍ厚のＰ－ＴＥＯＳ膜（ＰＥ－ＴＥＯＳ／プラズマテオス）にセミアディティブ法で貫通電極を埋めるように形成されている。
＜有機材料層の形成＞
　前述のようにして準備した基板を、Ｃｕ電極が形成された面が鉛直方向上側になるようにスピンコーターの上にのせ、調製した有機材料層形成用組成物２．０ｍＬを１０秒間一定速度で滴下し、１３秒間保持した後、２０００ｒｐｍ（ｒｐｍは１分当たりの回転速度）で１秒間、６００ｒｐｍで３０秒間回転させた後、２０００ｒｐｍで１０秒間回転させて乾燥させた。これにより、基板上に有機材料層形成用組成物を付与した。有機材料層形成用組成物が付与された基板を窒素雰囲気下、１５０℃で１時間加熱した。これにより、シロキサン結合及びイミド結合を有する有機材料層（厚さ５μｍ）を形成し、電極と有機材料層とを備える基板積層体を得た。〔工程Ａ〕
＜硬化率の算出＞
　Ｓｉ基板上に上記と同様の手法で形成された有機材料層について、有機材料層形成用組成物の付与後と、１５０℃で１時間加熱した後にて、ＦＴ－ＩＲ測定を行い、イミド結合について前述の式により、１７１６ｃｍ－１のピーク強度にて、硬化率を計算したところ、硬化率は７０％であった。
　なお、実施例３は、工程Ｃの実施前後のピーク強度の変化により硬化率を算出した。
＜有機材料層の研磨＞
　前記基板の、有機材料層が形成された面を、ＣＭＰ装置（ＲＤＰ－５００（不二越機械工業株式会社製））を用いて、ＣＯＭＰＯＬ８０（株式会社フジミインコーポレーテッド社製）を用いて、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）することにより、電極上の有機材料層を除去し、銅を含む電極を露出させ、ＣＭＰ後の基板をＣＭＰ後洗浄液（ＭＣＸ－２００５（三菱ケミカル株式会社製））で洗浄した。〔工程Ｂ〕
　ＣＭＰ後の電極が形成されていない領域の有機材料層の厚さは４０００ｎｍ（ｃ）であり、有機材料層の表面粗度（Ｒａ）は０．４０ｎｍ～０．８０ｎｍであった（表１記載）。また、銅電極のＲａは４．６～８．０ｎｍであった（表１記載）。
　原子間力顕微鏡（ＡＦＭ装置：Ｅ－ｓｗｅｅｐ（エスアイアイナノテクノロジー社製）、カンチレバーＳｉ製、ＤＦＭモード）を用いて、有機材料層と露出した電極との段差を測定したところ、電極が樹脂の表面よりも８０ｎｍ（トップチップ）～２５０ｎｍ（ボトムチップ）凹（ｂ）となっていた（表１記載）。
＜基板積層体の製造＞
　前述のようにして有機材料層を研磨した基板を、ブレードダイサーを用いて、トップチップは７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、ボトムチップは１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍのチップに個片化した。個片化したチップを、表面の異物除去のためにＣＯＭＰＯＬ８０で再度ＣＭＰし、ＭＣＸ－２００５で洗浄した後、更に、銅酸化膜除去のため、クエン酸１質量％水溶液に１分浸漬した。トップチップとボトムチップとを、チッププレイサーを用いてチップに形成された位置合わせマークで電極の位置を合わせながら、室温（２５℃）で貼り合わせを実施した。貼り合わせの条件は、大気中、室温にて、０．２ＭＰａで１秒間加圧とした。〔工程Ｄ１〕
　貼り合わせた半導体チップをウェハボンダー（ズースマイクロテック社製、ＸＢ－８）で、窒素ガス雰囲気中（酸素濃度＜１０ｐｐｍ、大気圧）、３００℃、５ＭＰａで０．５時間、加圧加熱し、２枚の基板を接合してなる多層の基板積層体を製造した。〔工程Ｃ〕
　工程Ｂを実施した後の基板積層体を、工程Ｄ１を行わずに、３００℃、窒素ガス雰囲気（酸素濃度＜１０ｐｐｍ、大気圧）で０．５時間加熱し、室温に戻した後の有機材料層と電極との段差を測定したところ、電極が樹脂の表面よりも８０ｎｍ凹（ボトムチップ）～９０ｎｍ凸（トップチップ）（ａ）となっていた。
　上記段差及び有機材料層の膜厚を、下記式（１）に挿入して以下のように算出した値は、０．０４２５であり、本願発明の規定する０．００１～０．５００の範囲内であった。
　トップチップ：（９０－（＜有機材料層の形成＞時の―８０））／４０００＝０．０４２５
　即ち、硬化収縮率は、０．０４２５であった。
［実施例２］
　実施例１にて用いた基板を、ウォルツ社製ボトムチップ：ＷＡＬＴＳ－ＴＥＧ　ＩＰ４０－０１０１ＪＹ）のＣｕ電極を１０μｍΦ　６μｍ厚に変更したものに変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の基板積層体を製造した。
　得られた基板積層体を実施例１と同様にして評価した。
［実施例３］
　実施例１で用いたボトムチップ基板に、プラズマＣＶＤでＰ－ＴＥＯＳ膜を更に成膜し、無機材料からなる層（ＴＥＯＳ膜）を形成した。
　その後、実施例１にて用いた有機材料層形成用組成物に含まれる３－アミノプロピルジエトキシメチルシラン（３ＡＰＤＥＳ；（３－Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）を、３－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ；（３－Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）Ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、ＴＥＯＳ層の表面に厚み２．５μｍの有機材料層〔樹脂２〕を形成した。
　工程Ａでは、加熱条件を、窒素雰囲気下、２００℃で１時間とした。
　工程Ｂでは、トップチップとボトムチップのいずれもＣＯＭＰＯＬ８０（株式会社フジミインコーポレーテッド社製）でＣｕ電極が露出するまで研磨した後、Ｌｋ３９３ｃ４（株式会社ニッタ・デュポン）でＣｕの段差調整の研磨を行った。
　工程Ｃでは、加熱条件を、窒素ガス雰囲気中（酸素濃度＜１０ｐｐｍ、大気圧）、３５０℃、０ＭＰａで１．５時間とした。
　それ以外は、実施例１と同様にして、実施例３の基板積層体を製造した。
　トップチップの無機材料からなる層と有機材料層との総厚みは１．７μｍ（無機材料からなる層が１．２μｍ、有機材料層が０．５μｍ）であり、ボトムチップの無機材料からなる層の厚みは１．２μｍであった。
　得られた基板積層体を実施例１と同様にして評価した。
　図９に、実施例３の基板積層体の概略断面図を示す。実施例３の基板積層体は、第１の基板３４上に、無機材料からなる層（絶縁層）３６と、電極３８とを備える第１の基板積層体４０と、第２の基板４２上に、無機材料からなる層４４と有機材料層４６との２層構造の絶縁層と、電極とを有する第２の基板積層体５０との積層体であり、無機材料からなる層３６と、有機材料層４６とが直接接合している。図９における第２の基板積層体５０がトップチップであり、図９における第１の基板積層体４０がボトムチップである。
［比較例１］
　実施例１において、＜有機材料層の形成＞時の加熱条件を、１５０℃で１時間から、３００℃で１時間に変更した以外は、実施例１と同様にして比較例１の基板積層体を製造し、実施例１と同様に評価した。
［比較例２］
実施例２において、＜有機材料層の形成＞時の加熱条件を、１５０℃で１時間から、３００℃で１時間に変更した以外は、実施例２と同様にして比較例１の基板積層体を製造し、実施例１と同様に評価した。
　評価結果を下記表１に示す。
　なお、下記表１において、基板積層体におけるＣｕ電極の厚みは、トップチップ及びボトムチップにおける有機材料層、無機材料からなる層等の絶縁層の総厚みと等しい。

 
　表１の結果より、実施例１～実施例３の製造方法で得られた基板積層体は、いずれも上記式（１）で規定される条件を満たしており、評価の結果より、接合部における良好な導通が得られ、導通性は実用上問題のないレベルであることがわかった。実施例３の結果より、少なくともトップチップの基板積層体において、上記式（１）を満たすことで、接合部における良好な導通が得られることがわかる。
　比較例１の製造方法にて得られた基板積層体は、工程Ａで準備された基板積層体における有機材料層の硬化率が１００％に達しており、工程Ｃの加熱を経た場合でも、電極と有機材料層との界面の段差が縮小されず、上記式（１）で規定される範囲外であり、評価の結果、実用上問題のないレベルの良好な導通が得られなかった。これは、接合部のボイド
発生に起因した導通不良と考えられる。
〔符号の説明〕
１０　基板積層体（第１の基板積層体）
１２　基板（第１の基板）
１４　電極（第１の電極）
１６　有機材料層
１８　基板（第２の基板）
２０　電極（第２の電極）
２２　有機材料層
２４　基板積層体（第２の基板積層体）
２６　基板（ウェハ）
２８　貫通電極
３０　基板積層体
３２　基板積層体（半導体チップ）
３４　基板（第１の基板）
３６　無機材料からなる層（絶縁層）
３８　電極（第１の電極）
４０　基板積層体（第１の基板積層体）
４２　基板（第２の基板）
４４　無機材料からなる層（絶縁層）
４６　有機材料層
４８　電極（第２の電極）
５０　基板積層体（第１の基板積層体）
　２０２２年８月１日に出願された日本国特許出願２０２２－１２２９３４及び２０２３年２月９日に出願された日本国特許出願２０２３－０１８７５７の開示は参照により本開示に取り込まれる。
　本開示に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本開示中に参照により取り込まれる。

Claims (22)

  1. 　基板及び電極と有機材料層とを備える基板積層体を準備する工程Ａと、
    　前記基板積層体の有機材料層を有する側の面を研磨する工程Ｂと、
    　前記工程Ｂで研磨した基板積層体を加熱する工程Ｃと、を有し、
    　工程Ａで準備する基板積層体における有機材料層は、前記基板の少なくとも電極を有する側の面に設けられ、且つ、樹脂及び樹脂前駆体を含有し、硬化率が１００％未満である有機材料層であり、
    　前記工程Ｃの実施前の基板積層体における電極と有機材料層との段差をａとし、前記工程Ｃの実施後の基板積層体における電極と有機材料層との段差をｂとし、前記工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚をｃとしたとき、ａ、ｂ、及びｃが、下記式（１）を満たす、基板積層体の製造方法。
     
    　　　〔（ｂ－ａ）／ｃ〕＝０．００１～０．５００　　　（１）
     
  2. 　前記工程Ｂを実施した後、工程Ｃの実施前の第１の基板積層体と、基板に電極が配置された第２の基板積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程Ｄ１を含む、請求項１に記載の基板積層体の製造方法。
  3. 　前記工程Ｃの実施後の第１の基板積層体と、基板に電極が配置された第２の基板積層体とを接合して多層の基板積層体を得る工程Ｄ２を含む、請求項１に記載の基板積層体の製造方法。
  4. 　前記第１の基板積層体及び前記第２の基板積層体は、少なくとも一層の絶縁層を有し、前記第１の基板積層体の絶縁層及び前記第２の基板積層体の絶縁層の一方は無機材料からなる層であり、前記第１の基板積層体の表面及び前記第２の基板積層体の表面の少なくとも１つは有機材料層である、請求項２又は請求項３に記載の基板積層体の製造方法。
  5. 　前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層における有機材料層の全厚さは、前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下である、請求項４に記載の基板積層体の製造方法。
  6. 　表面に有機材料層を有する基板積層体の前記絶縁層は、無機材料からなる層を有する、請求項４に記載の基板積層体の製造方法。
  7. 　前記第１の基板積層体の表面及び前記第２の基板積層体の表面の少なくとも１つは無機材料からなる層であり、有機材料層と無機材料からなる層とが接合されている、請求項５に記載の基板積層体の製造方法。
  8. 　前記第１の基板積層体の絶縁層は、無機材料からなる層と有機材料層とを有する２層構造の絶縁層であり、
    　前記第１の基板積層体は、第１の基板、無機材料からなる層、及び、有機材料層を、この順に有する、請求項４に記載の基板積層体の製造方法。
  9. 　前記第２の基板積層体の絶縁層は、無機材料からなる層である単層の絶縁層である、請求項８に記載の基板積層体の製造方法。
  10. 　前記工程Ｄ１を実施して工程Ｃの実施前の第１の基板積層体と第２の基板積層体とを接合して、多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、大気圧又は減圧下、前記多層の基板積層体を加熱する、請求項２に記載の基板積層体の製造方法。
  11. 　前記基板積層体が半導体基板であり、前記第２の基板積層体が半導体チップであり、
    　前記工程Ｄ１は、前記半導体基板に２以上の前記半導体チップを貼り合わせて多層の基板積層体を得る工程であり、
    　前記工程Ｄ１を実施して多層の基板積層体を得た後、前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１で得られた多層の基板積層体を加熱する、請求項２に記載の基板積層体の製造方法。
  12. 　前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記半導体チップが、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する請求項２又は請求項３に記載の基板積層体の製造方法。
  13. 　前記第２の基板積層体が半導体チップであり、前記半導体チップが、一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有し、
    　前記工程Ｄ１において、前記一方の表面に電極を有し、他方の表面にも電極を有する２以上の半導体チップを、前記工程Ｂで研磨した基板積層体である半導体基板に貼り合わせて多層の基板積層体を得た後、
    　前記工程Ｃにおいて、前記工程Ｄ１を経た多層の基板積層体を加熱し、且つ、
    　前記工程Ｄ１と前記工程Ｃとを２回以上有する、請求項２に記載の基板積層体の製造方法。
  14. 　前記工程Ｃの実施後の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、－１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の基板積層体の製造方法。
    　ここで、基板の電極を有する面における電極の厚みをｂ１とし、有機材料層の厚みをｂ２としたとき、段差は〔ｂ１－ｂ２〕を表し、段差がマイナスとは、有機材料層の厚みよりも電極の厚みが小さいことを示す。
  15. 　前記工程Ｃの実施前の基板積層体における有機材料層と電極との段差が、－１００ｎｍ以上０ｎｍ以下であり、前記工程Ｃの実施後の積層体における有機材料層と電極との段差が、０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の基板積層体の製造方法。
    　ここで、基板の電極を有する面における電極の厚みをｂ１とし、有機材料層の厚みをｂ２としたとき、段差は〔ｂ１－ｂ２〕を表し、段差がマイナスとは、有機材料層の厚みよりも電極の厚みが小さいことを示す。
  16. 　前記工程Ｃにおいて、実施時における有機材料層の膜厚が、前記工程Ｃの実施前の有機材料層の膜厚に対して、１０５％以下である、請求項１に記載の基板積層体の製造方法。
  17. 　第１の基板、前記第１の基板上に電極、及び、第１の絶縁層を備える第１の基板積層体と、第２の基板、前記第２の基板上に電極、及び、第２の絶縁層を備える第２の基板積層体と、を有し、
    　前記第１の基板積層体の一方の表面に有機材料層を有し、
    　前記第１の絶縁層、及び、前記第２の絶縁層の少なくとも一方は、無機材料からなる層であり、
    　前記第１の基板積層体の絶縁層及び第２の基板積層体の絶縁層のうち、無機材料からなる層を含む絶縁層における有機材料層の全厚さは、前記無機材料からなる層を含む絶縁層の全厚さに対し、１／２０以上１／３以下であり、
    　前記第１の絶縁層である有機材料層と、前記第２の絶縁層とが、直接接合されている、半導体装置。
  18. 　前記第２の絶縁層は、無機材料からなる層を含む、請求項１７に記載の半導体装置。
  19. 　前記第２の絶縁層は、無機材料からなる層を含み、前記無機材料からなる層を、前記第２の基板積層体の表面に有する、請求項１８に記載の半導体装置。
  20. 前記第１の絶縁層が、無機材料からなる層と有機材料層とを有する２層構造の絶縁層であり、
    　第１の基板積層体は、第１の基板と、無機材料からなる層と、有機材料層とを、この順に有する、請求項１７に記載の半導体装置。
  21. 　前記第２の絶縁層が、無機材料からなる層である単層の絶縁層である、請求項２０に記載の半導体装置。
  22. 　前記第１の絶縁層が有する有機材料層が、シロキサン結合を含む樹脂を含む、請求項１７に記載の半導体装置。
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