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體芯片的層疊體(半導體裝置)的制作方法、該層疊體的制作方法中使用的絕緣材料、以及具備半導體芯片的層疊體。

背景技術：

1、作為在縱向?qū)盈B的半導體芯片彼此的連接或硅酮中介層等半導體封裝件與半導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的各種方法(例如，參考專利文獻1～3)。在基于直接接合技術的連接方法中，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，使用氧化硅等無機絕緣材料。

2、以往技術文獻

3、專利文獻

4、專利文獻1：美國專利申請公開第2020/0135636號說明書

5、專利文獻2：美國專利申請公開第2020/0135683號說明書

6、專利文獻3：美國專利申請公開第2020/0135684號說明書

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術課題

2、在使用無機絕緣材料作為絕緣層的直接接合技術中，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，通過使用比無機材料柔軟且低價的樹脂材料等有機絕緣材料作為絕緣層的直接接合技術，將碎屑等埋入有機樹脂材料中或在加熱成形時抑制表面的凹凸。另一方面，有機絕緣材料比無機絕緣材料更容易熱膨脹且有時引起位置偏移，因此考慮在有機絕緣材料中加入無機填料以降低絕緣材料的熱膨脹率。然而，通過加入無機填料會導致上述的碎屑等的埋入、表面凹凸的抑制能力及有機絕緣層彼此的接合力降低。因此，期望抑制在黏合有機絕緣層彼此時的位置偏移，并且提高有機絕緣層彼此的黏合強度。

3、用于解決技術課題的手段

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絕緣層中實質(zhì)上不包括無機氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機氧化物粒子少的第2無機氧化物粒子。

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氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機氧化物粒子。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氧化物粒子或包括少的無機氧化物粒子，從而能夠通過第2絕緣層實現(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的位置偏移，并且能夠提高絕緣層彼此的黏合強度。在此所述的“實質(zhì)上不包括”，旨在也包括第2絕緣層中包括極微量的無機氧化物的情況。

6、在上述層疊體的制作方法中，優(yōu)選構成第2絕緣層的第2絕緣材料中的第2無機氧化物粒子的含量為構成第1絕緣層的第1絕緣材料中所包括的第1無機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絕緣層更進一步實現(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，構成第2絕緣層的第2絕緣材料中的第2無機氧化物粒子的含量優(yōu)選為5體積％以下。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進一步實現(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)選構成第2絕緣層的第2絕緣材料實質(zhì)上不包括無機氧化物粒子。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更可靠地實現(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無機氧化物粒子的第1絕緣材料調(diào)整為具有比構成第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，在層疊體中設置銅(cu)等配線的情況下，有時可能導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致配線彼此的接合會產(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，在層疊體中設置銅(cu)等配線的情況下，有時可能導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致配線彼此的接合會產(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無機氧化物粒子的第1絕緣材料中的第1無機氧化物粒子的含量優(yōu)選為15體積％～70體積％。在該情況下，能夠通過包括無機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，在層疊體中設置銅(cu)等配線的情況下，有時可能導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致配線彼此的接合會產(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表面的算術平均粗糙度成為50nm以下。在絕緣層中包括無機氧化物粒子的情況下，可能會導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絕緣層時的精度及黏合強度。其結果，能夠更可靠地提高在貼合第1絕緣層和第2絕緣層時的精度及黏合強度。另外，在此使用的算術平均粗糙度為由jis?b?06012001規(guī)定的算術平均粗糙度(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材料構成的無機中介層或由包括無機氧化物粒子的有機材料構成的有機中介層。在該情況下，通過降低中介層側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的不良情況。并且，通過降低中介層側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表面相反側的面上可以安裝有半導體芯片。在該情況下，通過半導體芯片側的絕緣層中不包括無機氧化物粒子或包括少量的無機氧化物粒子，能夠抑制該粒子附著于半導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氧化物粒子的情況下，可能會導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，能夠進一步提高第1絕緣層與第2絕緣層的接合強度。

16、上述層疊體的制作方法優(yōu)選還包括對第2絕緣層的第2表面照射紫外線的工序。在該情況下，構成第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，并且表面自由能增大，從而在第2絕緣層的表面生成反應性高的官能團。換言之，構成第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，能夠進一步提高第1絕緣層與第2絕緣層的接合強度。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表面不會粗糙化，因此不會阻礙第1絕緣層與第2絕緣層的接合。然而，可以進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絕緣層時的加熱溫度或能夠縮短加熱的時間。由此，能夠簡化貼合工藝或能夠抑制加熱對層疊體(或半導體裝置)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，能夠抑制加熱對層疊體(或半導體裝置)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。

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，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絕緣層中實質(zhì)上不包括無機氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機氧化物粒子少的第2無機氧化物粒子。

21、該絕緣材料包括熱固性樹脂及無機氧化物粒子，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的位置偏移。

23、上述絕緣材料中，該絕緣材料中的第1無機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絕緣層中實質(zhì)上不包括無機氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機氧化物粒子少的第2無機氧化物粒子。

25、該另一絕緣材料成為包括熱固性樹脂，但不包括無機氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機氧化物粒子，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度。

26、上述另一種絕緣材料優(yōu)選在加熱至至少300℃時，具有比構成第1絕緣層的材料低的彈性模量。在該情況下，能夠通過第2絕緣層更進一步實現(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，能夠進一步提高絕緣層彼此的黏合強度。

27、在上述另一種絕緣材料中，該絕緣材料中的第2無機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絕緣層更進一步實現(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，能夠進一步提高絕緣層彼此的黏合強度。

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絕緣層中實質(zhì)上不包括無機氧化物粒子或包括含量比第1絕緣層中所包括的第1無機氧化物粒子少的第2無機氧化物粒子。

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氧化物粒子或包括比第1絕緣層少的無機氧化物粒子，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氧化物粒子或包括少的無機氧化物粒子，從而能夠通過第2絕緣層實現(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的位置偏移，并且能夠獲得提高絕緣層彼此的黏合強度的層疊體。

30、在上述層疊體中，第2絕緣層中的第2無機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絕緣層獲得更進一步實現(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，還可以具備半導體芯片，所述半導體芯片配置于第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，能夠通過包括無機氧化物粒子來降低第1絕緣層中的熱膨脹率，因此能夠設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，在層疊體中設置銅(cu)等配線的情況下，有時可能導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致配線彼此的接合會產(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的位置偏移，并且能夠提供一種提高絕緣層彼此的黏合強度的層疊體。