本發(fā)明涉及一種層疊體的制作方法、絕緣材料及層疊體。本發(fā)明涉及一種例如具備半導(dǎo)體芯片的層疊體(半導(dǎo)體裝置)的制作方法、該層疊體的制作方法中使用的絕緣材料、以及具備半導(dǎo)體芯片的層疊體。

背景技術(shù)：

1、作為在縱向?qū)盈B的半導(dǎo)體芯片彼此的連接或硅酮中介層等半導(dǎo)體封裝件與半導(dǎo)體芯片的連接中使連接端子連接的方法，近年來提出有使金屬的連接端子彼此直接黏合的直接接合技術(shù)的各種方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1～3)。在基于直接接合技術(shù)的連接方法中，不僅黏合連接端子彼此，還黏合配置于連接端子的周圍的絕緣層彼此。作為絕緣層，使用氧化硅等無機(jī)絕緣材料。

2、以往技術(shù)文獻(xiàn)

3、專利文獻(xiàn)

4、專利文獻(xiàn)1：美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2020/0135636號(hào)說明書

5、專利文獻(xiàn)2：美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2020/0135683號(hào)說明書

6、專利文獻(xiàn)3：美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2020/0135684號(hào)說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術(shù)課題

2、在使用無機(jī)絕緣材料作為絕緣層的直接接合技術(shù)中，在切割等工序中產(chǎn)生的切屑(碎屑)或表面上的凹凸等影響下，有時(shí)在絕緣層彼此的黏合中產(chǎn)生不良。因此考慮，通過使用比無機(jī)材料柔軟且低價(jià)的樹脂材料等有機(jī)絕緣材料作為絕緣層的直接接合技術(shù)，將碎屑等埋入有機(jī)樹脂材料中或在加熱成形時(shí)抑制表面的凹凸。另一方面，有機(jī)絕緣材料比無機(jī)絕緣材料更容易熱膨脹且有時(shí)引起位置偏移，因此考慮在有機(jī)絕緣材料中加入無機(jī)填料以降低絕緣材料的熱膨脹率。然而，通過加入無機(jī)填料會(huì)導(dǎo)致上述的碎屑等的埋入、表面凹凸的抑制能力及有機(jī)絕緣層彼此的接合力降低。因此，期望抑制在黏合有機(jī)絕緣層彼此時(shí)的位置偏移，并且提高有機(jī)絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度。

3、用于解決技術(shù)課題的手段

4、作為本發(fā)明的一方面，提供一種層疊體的制作方法。該層疊體的制作方法包括：在第1支撐基板上形成包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣層的工序；及貼合第1絕緣層的第1表面和包括第2熱固性樹脂的第2絕緣層的第2表面的工序。在該制作方法中，第2絕緣層中實(shí)質(zhì)上不包括無機(jī)氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機(jī)氧化物粒子少的第2無機(jī)氧化物粒子。

5、在該層疊體的制作方法中，第1絕緣層包括熱固性樹脂及無機(jī)氧化物粒子，另一方面，第2絕緣層包括熱固性樹脂但不包括無機(jī)氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機(jī)氧化物粒子。而且，將這種第1及第2絕緣層彼此貼合來接合。在該情況下，通過第1絕緣層中所包括的無機(jī)氧化物粒子，抑制第1絕緣層的熱膨脹率。另一方面，在第2絕緣層中不包括無機(jī)氧化物粒子或包括少的無機(jī)氧化物粒子，從而能夠通過第2絕緣層實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。由此，根據(jù)該層疊體的制作方法，能夠抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移，并且能夠提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度。在此所述的“實(shí)質(zhì)上不包括”，旨在也包括第2絕緣層中包括極微量的無機(jī)氧化物的情況。

6、在上述層疊體的制作方法中，優(yōu)選構(gòu)成第2絕緣層的第2絕緣材料中的第2無機(jī)氧化物粒子的含量為構(gòu)成第1絕緣層的第1絕緣材料中所包括的第1無機(jī)氧化物粒子的含量的5分之1以下。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。

7、在上述層疊體的制作方法中，構(gòu)成第2絕緣層的第2絕緣材料中的第2無機(jī)氧化物粒子的含量?jī)?yōu)選為5體積％以下。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。

8、在上述層疊體的制作方法中，優(yōu)選構(gòu)成第2絕緣層的第2絕緣材料實(shí)質(zhì)上不包括無機(jī)氧化物粒子。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更可靠地實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。

9、在上述層疊體的制作方法中，優(yōu)選包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣材料調(diào)整為具有比構(gòu)成第2絕緣層的第2絕緣材料小的熱膨脹率。在該情況下，能夠降低第1絕緣層中的熱膨脹率，因此能夠抑制基于熱膨脹的位置偏移。由此，能夠獲得接合精度高的層疊體。并且，在層疊體中設(shè)置銅(cu)等配線的情況下，有時(shí)可能導(dǎo)致包括熱固性樹脂等的絕緣材料的膨脹比配線的膨脹大，配線跟不上絕緣層的膨脹而導(dǎo)致配線彼此的接合會(huì)產(chǎn)生不良。然而，根據(jù)該制作方法，通過使第1絕緣材料的熱膨脹率變低，能夠降低絕緣材料與配線的熱膨脹之差，并且能夠抑制配線彼此的接合不良。

10、在上述層疊體的制作方法中，優(yōu)選包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣材料調(diào)整為熱膨脹率成為40×10-6/k以下。在該情況下，能夠降低第1絕緣層中的熱膨脹率，因此能夠抑制基于熱膨脹的位置偏移。由此，能夠獲得接合精度高的層疊體。并且，在層疊體中設(shè)置銅(cu)等配線的情況下，有時(shí)可能導(dǎo)致包括熱固性樹脂等的絕緣材料的膨脹比配線的膨脹大，配線跟不上絕緣層的膨脹而導(dǎo)致配線彼此的接合會(huì)產(chǎn)生不良。然而，根據(jù)該制作方法，通過使第1絕緣材料的熱膨脹率變低，能夠降低絕緣材料與配線的熱膨脹之差，并且能夠抑制配線彼此的接合不良。

11、在上述層疊體的制作方法中，包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣材料中的第1無機(jī)氧化物粒子的含量?jī)?yōu)選為15體積％～70體積％。在該情況下，能夠通過包括無機(jī)氧化物粒子來降低第1絕緣層中的熱膨脹率，因此能夠抑制基于熱膨脹的位置偏移。由此，能夠獲得接合精度高的層疊體。并且，在層疊體中設(shè)置銅(cu)等配線的情況下，有時(shí)可能導(dǎo)致包括熱固性樹脂等的絕緣材料的膨脹比配線的膨脹大，配線跟不上絕緣層的膨脹而導(dǎo)致配線彼此的接合會(huì)產(chǎn)生不良。然而，根據(jù)該制作方法，通過使第1絕緣材料的熱膨脹率變低，能夠降低絕緣材料與配線的熱膨脹之差，并且能夠抑制配線彼此的接合不良。

12、上述層疊體的制作方法還可以包括使第1絕緣層的第1表面平坦化的工序，在使第1絕緣層平坦化的工序中，可以研磨第1絕緣層使得第1表面的算術(shù)平均粗糙度成為50nm以下。在絕緣層中包括無機(jī)氧化物粒子的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致其表面粗糙度變粗，但在本制作方法中，在貼合前研磨第1絕緣層。由此，能夠更可靠地提高在將第1絕緣層貼合于第2絕緣層時(shí)的精度及黏合強(qiáng)度。其結(jié)果，能夠更可靠地提高在貼合第1絕緣層和第2絕緣層時(shí)的精度及黏合強(qiáng)度。另外，在此使用的算術(shù)平均粗糙度為由jis?b?06012001規(guī)定的算術(shù)平均粗糙度(ra)。也可以同樣地研磨第2絕緣層。

13、在上述層疊體的制作方法中，第1支撐基板可以包括由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)中介層或由包括無機(jī)氧化物粒子的有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)中介層。在該情況下，通過降低中介層側(cè)的絕緣層的熱膨脹率來降低絕緣層與中介層的熱膨脹率之差，能夠消除中介層中的翹曲、裂痕、安裝不良、端子連接不良、絕緣層形成不良、界面剝離等封裝件組裝時(shí)的不良情況。并且，通過降低中介層側(cè)的絕緣層的熱膨脹率來降低絕緣層與中介層的熱膨脹率之差，能夠消除配線的變形、連接破壞、材料剝離、配線短路、材料故障等作為層疊體(或半導(dǎo)體裝置)的不良情況。

14、在上述層疊體的制作方法中，在第2絕緣層的和第2表面相反側(cè)的面上可以安裝有半導(dǎo)體芯片。在該情況下，通過半導(dǎo)體芯片側(cè)的絕緣層中不包括無機(jī)氧化物粒子或包括少量的無機(jī)氧化物粒子，能夠抑制該粒子附著于半導(dǎo)體芯片而引起連接不良等。

15、上述層疊體的制作方法還可以包括使第1絕緣層的第1表面平坦化的工序；在第2支撐基板上形成包括第2熱固性樹脂的第2絕緣層的工序；及使第2絕緣層的第2表面平坦化的工序。在貼合工序中，可以貼合平坦化的第1表面和平坦化的第2表面。在絕緣層中包括無機(jī)氧化物粒子的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致其表面粗糙度變粗，但在本制作方法中，在貼合前通過研磨等使絕緣層平坦化。由此，能夠進(jìn)一步提高第1絕緣層與第2絕緣層的接合強(qiáng)度。

16、上述層疊體的制作方法優(yōu)選還包括對(duì)第2絕緣層的第2表面照射紫外線的工序。在該情況下，構(gòu)成第2絕緣層的樹脂材料的表面與因紫外線的照射產(chǎn)生的臭氧反應(yīng)，并且表面自由能增大，從而在第2絕緣層的表面生成反應(yīng)性高的官能團(tuán)。換言之，構(gòu)成第2絕緣層的熱固性樹脂的固化物成為接近固化前的狀態(tài)。由此，能夠進(jìn)一步提高第1絕緣層與第2絕緣層的接合強(qiáng)度。另外，在照射紫外線的情況下，與等離子體處理不同，第2絕緣層的第2表面不會(huì)粗糙化，因此不會(huì)阻礙第1絕緣層與第2絕緣層的接合。然而，可以進(jìn)行使用等離子體處理的表面處理。并且，在該制作方法中，如上所述通過紫外線照射而促進(jìn)第1絕緣層與第2絕緣層的接合，因此能夠比以往降低在貼合第1絕緣層和第2絕緣層時(shí)的加熱溫度或能夠縮短加熱的時(shí)間。由此，能夠簡(jiǎn)化貼合工藝或能夠抑制加熱對(duì)層疊體(或半導(dǎo)體裝置)的影響。

17、在上述層疊體的制作方法中，在貼合第1表面和第2表面的工序中，可以在250℃以下加熱第1絕緣層及第2絕緣層來貼合。在該情況下，能夠抑制加熱對(duì)層疊體(或半導(dǎo)體裝置)的影響。

18、上述層疊體的制作方法還可以包括在第1支撐基板上形成第1配線電極的工序，在形成第1絕緣層的工序中，第1配線電極可以利用包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣材料密封。由此，第1配線電極被第1絕緣材料保護(hù)。

19、上述層疊體的制作方法還可以包括：在第2支撐基板上形成第2配線電極的工序；及在第2支撐基板上形成第2絕緣層，使得利用包括第2熱固性樹脂的第2絕緣材料密封第2配線電極的工序，在貼合工序中，貼合第1絕緣層的第1表面和第2絕緣層的第2表面時(shí)，可以接合第1配線電極的連接端子和第2配線電極的連接端子。在該情況下，能夠更可靠地接合第1連接端子和第2連接端子。

20、作為本發(fā)明的另一方面，提供一種絕緣材料。該絕緣材料為層疊體的制作方法中使用的絕緣材料，所述層疊體的制作方法包括：利用包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的絕緣材料在第1支撐基板上形成第1絕緣層的工序；及貼合第1絕緣層的第1表面和包括第2熱固性樹脂的第2絕緣層的第2表面的工序。在使用該絕緣材料的制作方法中，第2絕緣層中實(shí)質(zhì)上不包括無機(jī)氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機(jī)氧化物粒子少的第2無機(jī)氧化物粒子。

21、該絕緣材料包括熱固性樹脂及無機(jī)氧化物粒子，將使用該絕緣材料形成的第1絕緣層貼合于第2絕緣層來接合。在該情況下，通過第1絕緣層中所包括的無機(jī)氧化物粒子，抑制第1絕緣層的熱膨脹率。由此，能夠抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移。

22、上述絕緣材料優(yōu)選調(diào)整為線膨脹系數(shù)成為40×10-6/k以下。在該情況下，能夠更可靠地抑制第1絕緣層的熱膨脹率。由此，能夠更可靠地抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移。

23、上述絕緣材料中，該絕緣材料中的第1無機(jī)氧化物粒子的含量可以為15體積％～70體積％。在該情況下，能夠更可靠地抑制第1絕緣層的熱膨脹率。由此，能夠更可靠地抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移。

24、作為本發(fā)明的又另一方面，提供另一種絕緣材料。該絕緣材料為層疊體的制作方法中使用的絕緣材料，所述層疊體的制作方法包括：在第1支撐基板上形成包括第1熱固性樹脂及第1無機(jī)氧化物粒子的第1絕緣層的工序；及貼合第1絕緣層的第1表面和由包括第2熱固性樹脂的絕緣材料形成的第2絕緣層的第2表面的工序。在使用該絕緣材料的制作方法中，第2絕緣層中實(shí)質(zhì)上不包括無機(jī)氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機(jī)氧化物粒子少的第2無機(jī)氧化物粒子。

25、該另一絕緣材料成為包括熱固性樹脂，但不包括無機(jī)氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機(jī)氧化物粒子，將使用該絕緣材料形成的第2絕緣層貼合于第1絕緣層來接合。在該情況下，能夠通過第2絕緣層實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。由此，能夠提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度。

26、上述另一種絕緣材料優(yōu)選在加熱至至少300℃時(shí)，具有比構(gòu)成第1絕緣層的材料低的彈性模量。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。由此，能夠進(jìn)一步提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度。

27、在上述另一種絕緣材料中，該絕緣材料中的第2無機(jī)氧化物粒子的含量可以為5體積％以下。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。由此，能夠進(jìn)一步提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度。

28、作為本發(fā)明的又另一方面，提供一種層疊體。該層疊體具備：第1支撐基板；第1絕緣層，包括第1熱固性樹脂的固化物及第1無機(jī)氧化物粒子，并且形成在第1支撐基板上；及第2絕緣層，包括第2熱固性樹脂的固化物，并且貼合于第1絕緣層。第2絕緣層中實(shí)質(zhì)上不包括無機(jī)氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機(jī)氧化物粒子少的第2無機(jī)氧化物粒子。

29、在該層疊體中，成為第1絕緣層包括熱固性樹脂的固化物及無機(jī)氧化物粒子，另一方面，第2絕緣層包括熱固性樹脂的固化物但不包括無機(jī)氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機(jī)氧化物粒子，將這種第1及第2絕緣層彼此貼合來接合。在該情況下，通過第1絕緣層中所包括的無機(jī)氧化物粒子，抑制第1絕緣層的熱膨脹率。另一方面，在第2絕緣層中不包括無機(jī)氧化物粒子或包括少的無機(jī)氧化物粒子，從而能夠通過第2絕緣層實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高。由此，能夠抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移，并且能夠獲得提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度的層疊體。

30、在上述層疊體中，第2絕緣層中的第2無機(jī)氧化物粒子的含量可以為5體積％以下。在該情況下，能夠通過第2絕緣層獲得更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)碎屑的埋入、表面凹凸的抑制及絕緣層彼此的接合力的提高的層疊體。

31、在上述層疊體中，還可以具備半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片配置于第2絕緣層的與第1絕緣層貼合的面相反的面。

32、在上述層疊體中，第1絕緣層中的第1無機(jī)氧化物粒子的含量可以為15體積％～70體積％。在該情況下，能夠通過包括無機(jī)氧化物粒子來降低第1絕緣層中的熱膨脹率，因此能夠設(shè)為抑制了基于熱膨脹的位置偏移的層疊體。由此，能夠獲得接合精度高的層疊體。并且，在層疊體中設(shè)置銅(cu)等配線的情況下，有時(shí)可能導(dǎo)致包括熱固性樹脂等的絕緣材料的膨脹比配線的膨脹大，配線跟不上絕緣層的膨脹而導(dǎo)致配線彼此的接合會(huì)產(chǎn)生不良。然而，根據(jù)該層疊體，通過使第1絕緣材料的熱膨脹率變低，能夠降低絕緣材料與配線的熱膨脹之差，從而能夠獲得抑制了配線彼此的接合不良的層疊體。

33、上述層疊體還可以具備：第1配線電極，至少一部分配置于第1絕緣層中，連接端子從第1絕緣層的與第2絕緣層貼合的第1表面露出；及第2配線電極，至少一部分配置于第2絕緣層中，連接端子從第2絕緣層的與第1絕緣層貼合的第2表面露出。在該層疊體中，第1配線電極的連接端子和第2配線電極的連接端子可以接合。

34、發(fā)明效果

35、根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制在黏合絕緣層彼此時(shí)的位置偏移，并且能夠提供一種提高絕緣層彼此的黏合強(qiáng)度的層疊體。