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特開2024-154789ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料、半導体装置の製造方法及び半導体装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024154789
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料、半導体装置の製造方法及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/29 20060101AFI20241024BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20241024BHJP
C09J 179/08 20060101ALI20241024BHJP
C09J 11/04 20060101ALI20241024BHJP
C09J 11/06 20060101ALI20241024BHJP
C09J 7/30 20180101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
H01L23/30 D
H01L21/60 311S
C09J179/08
C09J11/04
C09J11/06
C09J7/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023068851
(22)【出願日】2023-04-19
(71)【出願人】
【識別番号】398008295
【氏名又は名称】ＨＤマイクロシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】足立 憲哉
(72)【発明者】
【氏名】松川 大作
(72)【発明者】
【氏名】米田 聡
【テーマコード（参考）】
4J004
4J040
4M109
5F044
【Ｆターム（参考）】
4J004AA11
4J004FA05
4J004FA08
4J040EH031
4J040HD30
4J040HD36
4J040KA11
4J040KA19
4J040KA23
4J040KA29
4J040KA38
4J040KA42
4J040LA09
4J040MA02
4J040NA20
4M109EA07
4M109EB13
4M109EC05
4M109ED03
5F044LL11
5F044RR17
5F044RR18
5F044RR19
(57)【要約】
【課題】ハイブリッドボンディングの際に金属同士の接合不良が抑制可能な絶縁膜形成材料を提供する。
【解決手段】（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方と、（Ｂ）溶媒と、（Ｃ）フィラーと、を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【選択図】なし
【解決手段】（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方と、（Ｂ）溶媒と、（Ｃ）フィラーと、を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方と、
（Ｂ）溶媒と、
（Ｃ）フィラーと、
を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
（Ｂ）溶媒と、
（Ｃ）フィラーと、
を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【請求項2】
前記ポリイミド樹脂を含み、前記ポリイミド樹脂は、下記式（Ｅ）で表される構造と、下記式（Ｇ）で表される構造と、を含む請求項１に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
式（Ｅ）中、Ｃがエーテル結合を含む２価の連結基であり、式（Ｇ）中、Ｄが主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基である。
【化1】
【化2】
式（Ｅ）中、Ｃがエーテル結合を含む２価の連結基であり、式（Ｇ）中、Ｄが主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基である。
【請求項3】
前記式（Ｇ）中のＤは、芳香環及びエーテル結合を含む請求項２に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【請求項4】
前記ポリイミド樹脂は、下記一般式（１）で表される構造単位を有する請求項２に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
一般式（１）中、Ｘは前記式（Ｅ）で表される４価の有機基を表し、Ｙは前記式（Ｇ）で表される２価の有機基を表す。
【化3】
一般式（１）中、Ｘは前記式（Ｅ）で表される４価の有機基を表し、Ｙは前記式（Ｇ）で表される２価の有機基を表す。
【請求項5】
前記フィラーの体積平均粒径が１０ｎｍ～１μｍである請求項１に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【請求項6】
前記フィラーは表面処理が施されている請求項１に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【請求項7】
前記溶媒は、エステル化合物を含む請求項１に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【請求項8】
請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いて第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜を作製し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜を接合する半導体装置の製造方法。
【請求項9】
第１基板本体に第１電極を形成した後に前記第１電極の周囲に第１有機絶縁膜を形成することにより、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜及び第１電極を有する第１半導体基板を準備する工程と、
第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び第２電極を有する第２半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体基板を個片化し複数の半導体チップを取得する工程と、
前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせ、かつ前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する工程と、
を含む請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び第２電極を有する第２半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体基板を個片化し複数の半導体チップを取得する工程と、
前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせ、かつ前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する工程と、
を含む請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板と、
半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、
を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、
前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる有機絶縁膜である半導体装置。
半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、
を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、
前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる有機絶縁膜である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の集積度を向上させるために半導体チップの三次元実装が検討されている。非特許文献１には、半導体チップの三次元実装の一例が開示されている。
【0003】
Ｃ２Ｗ（Chip-to-Wafer）接合により半導体チップの三次元実装を行う場合において、デバイス同士の配線の微細接合を行うため、Ｗ２Ｗ（Wafer-to-Wafer）接合に用いられるハイブリッドボンディング技術を使うことが検討されている。
【0004】
Ｃ２Ｗのハイブリッドボンディングでは、ボンディング時の加熱により基材、チップ等の熱膨張が要因となる位置ズレが発生するおそれがある。このような課題に対し、特許文献１では絶縁膜の形成に環状オレフィン系樹脂を用いることでボンディング温度を低温化できる技術の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－２０４８１８号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】F.C. Chen et al., “System on Integrated Chips(SoIC TM) for 3D Heterogeneous Integration”,2019 IEEE 69th Electronic Components and Technology Conference (ECTC),p.594-599(2019)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、絶縁膜の材料にエポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン等の環状オレフィン系樹脂等の有機材料を用いた場合、有機材料の耐熱性が充分でなく、ハイブリッドボンディングの際に絶縁膜が高温に曝されることで有機材料が変質して基板と絶縁膜との界面等で接合不良が発生したりするおそれがある。
【0008】
本発明者らは、耐熱性に優れる観点から、ハイブリッドボンディング材料にポリイミド樹脂又はポリイミド前駆体を使用することを検討している。しかし、ハイブリッドボンディングにより銅等の金属－金属及び絶縁膜－絶縁膜を同一工程で接合する際、金属－金属の接合不良（例えば、接合界面の隙間）が生じやすいという問題がある。
【0009】
本開示は上記に鑑みてなされたものであり、ハイブリッドボンディングの際に金属同士の接合不良が抑制可能な絶縁膜形成材料、当該絶縁膜形成材料を用いた半導体装置の製造方法及び当該絶縁膜形成材料より形成された絶縁膜を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ （Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方と、
（Ｂ）溶媒と、
（Ｃ）フィラーと、
を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜２＞ 前記ポリイミド樹脂を含み、前記ポリイミド樹脂は、下記式（Ｅ）で表される構造と、下記式（Ｇ）で表される構造と、を含む＜１＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜１＞ （Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方と、
（Ｂ）溶媒と、
（Ｃ）フィラーと、
を含むハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜２＞ 前記ポリイミド樹脂を含み、前記ポリイミド樹脂は、下記式（Ｅ）で表される構造と、下記式（Ｇ）で表される構造と、を含む＜１＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【0011】
【化1】
【0012】
【化2】
【0013】
式（Ｅ）中、Ｃがエーテル結合を含む２価の連結基であり、式（Ｇ）中、Ｄが主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基である。
＜３＞ 前記式（Ｇ）中のＤは、芳香環及びエーテル結合を含む＜２＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜４＞ 前記ポリイミド樹脂は、下記一般式（１）で表される構造単位を有する＜２＞又は＜３＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜３＞ 前記式（Ｇ）中のＤは、芳香環及びエーテル結合を含む＜２＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜４＞ 前記ポリイミド樹脂は、下記一般式（１）で表される構造単位を有する＜２＞又は＜３＞に記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
【0014】
【化3】
【0015】
一般式（１）中、Ｘは前記式（Ｅ）で表される４価の有機基を表し、Ｙは前記式（Ｇ）で表される２価の有機基を表す。
＜５＞ 前記フィラーの体積平均粒径が１０ｎｍ～１μｍである＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜６＞ 前記フィラーは表面処理が施されている＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜７＞ 前記溶媒は、エステル化合物を含む＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜８＞ ＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いて第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜を作製し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜を接合する半導体装置の製造方法。
＜９＞ 第１基板本体に第１電極を形成した後に前記第１電極の周囲に第１有機絶縁膜を形成することにより、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜及び第１電極を有する第１半導体基板を準備する工程と、
第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び第２電極を有する第２半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体基板を個片化し複数の半導体チップを取得する工程と、
前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせ、かつ前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する工程と、
を含む＜８＞に記載の半導体装置の製造方法。
＜１０＞ 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板と、
半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、
を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、
前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる有機絶縁膜である半導体装置。
＜５＞ 前記フィラーの体積平均粒径が１０ｎｍ～１μｍである＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜６＞ 前記フィラーは表面処理が施されている＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜７＞ 前記溶媒は、エステル化合物を含む＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料。
＜８＞ ＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いて第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜を作製し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜を接合する半導体装置の製造方法。
＜９＞ 第１基板本体に第１電極を形成した後に前記第１電極の周囲に第１有機絶縁膜を形成することにより、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜及び第１電極を有する第１半導体基板を準備する工程と、
第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び第２電極を有する第２半導体基板を準備する工程と、
前記第２半導体基板を個片化し複数の半導体チップを取得する工程と、
前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせ、かつ前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する工程と、
を含む＜８＞に記載の半導体装置の製造方法。
＜１０＞ 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板と、
半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、
を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、
前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる有機絶縁膜である半導体装置。
【発明の効果】
【0016】
本開示によれば、ハイブリッドボンディングの際に金属同士の接合不良が抑制可能な絶縁膜形成材料、当該絶縁膜形成材料を用いた半導体装置の製造方法及び当該絶縁膜形成材料より形成された絶縁膜を備える半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
【0019】
本開示において「Ａ又はＢ」とは、ＡとＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
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、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において、「絶縁膜」は絶縁層も包含する概念である。
本開示において官能基が置換基を有する場合、官能基中の炭素数は、置換基の炭素数も含んだ全体の炭素数を意味する。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
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、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において、「絶縁膜」は絶縁層も包含する概念である。
本開示において官能基が置換基を有する場合、官能基中の炭素数は、置換基の炭素数も含んだ全体の炭素数を意味する。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
【0020】
＜ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料＞
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方（以下、「（Ａ）成分」とも称する。）と、（Ｂ）溶媒（以下、「（Ｂ）成分」とも称する。）と、（Ｃ）フィラー（以下、「（Ｃ）成分」とも称する。）と、を含む。
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方（以下、「（Ａ）成分」とも称する。）と、（Ｂ）溶媒（以下、「（Ｂ）成分」とも称する。）と、（Ｃ）フィラー（以下、「（Ｃ）成分」とも称する。）と、を含む。
【0021】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料では、ハイブリッドボンディングの際に金属同士の接合不良が抑制可能となる。この理由は以下のように推測される。
ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含むことで絶縁膜とした際に（Ｂ）成分を含まない場合と比較して絶縁膜と銅等の金属との熱膨張率の差を低減することが可能となる。これにより、絶縁膜と銅等の金属との熱膨張率の差に起因する金属同士の接合不良が抑制可能となる。
ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含むことで絶縁膜とした際に（Ｂ）成分を含まない場合と比較して絶縁膜と銅等の金属との熱膨張率の差を低減することが可能となる。これにより、絶縁膜と銅等の金属との熱膨張率の差に起因する金属同士の接合不良が抑制可能となる。
【0022】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、硬化してなる硬化物の熱膨張率が５０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、４５ｐｐｍ／Ｋ以下であることがより好ましく、４０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがさらに好ましい。これにより、金属同士の接合不良が好適に抑制可能となる。硬化物の熱膨張率の下限は特に限定されず、例えば、２０ｐｐｍ／Ｋ以上であってもよく、２５ｐｐｍ／Ｋ以上であってもよい。
熱膨張率は、温度上昇による硬化物の長さが膨張する割合を温度あたりで示したもので、５０℃～１００℃における硬化物の長さの変化量を熱機械分析装置等を用いて測定することで算出できる。
熱膨張率は、温度上昇による硬化物の長さが膨張する割合を温度あたりで示したもので、５０℃～１００℃における硬化物の長さの変化量を熱機械分析装置等を用いて測定することで算出できる。
【0023】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、Ｗ２Ｗ（Wafer-to-Wafer）接合、Ｃ２Ｗ（Chip-to-Wafer）接合等の技術に適用される材料であってもよい。絶縁膜同士を貼り合わせてハイブリッドボンディングする際、少なくとも一方の絶縁膜が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料によって形成されていればよく、両方の絶縁膜が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料によって形成されていることが好ましい。
【0024】
さらに、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化して得られる絶縁膜は、無機材料からなる成形物よりも弾性率が低く、柔らかい。そのため、絶縁膜同士を貼り合わせる際に、一方の絶縁膜（以下、「第１絶縁膜」とも称する。）の表面又は他方の絶縁膜（以下、「第２絶縁膜」とも称する。）の表面に異物等が存在する場合であっても、接合界面の絶縁膜が容易に変形し、絶縁膜に大きな空隙を生じさせることなく異物を絶縁膜内に包含させることができる傾向にある。
【0025】
（（Ａ）ポリイミド前駆体及びポリイミド樹脂）
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方（（Ａ）成分）を含む。ポリイミド前駆体及びポリイミド樹脂の少なくとも一方を含むことで、形成される絶縁膜の耐熱性に優れる傾向にある。
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、（Ａ）ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸塩及びポリアミド酸アミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であるポリイミド前駆体、並びにポリイミド樹脂の少なくとも一方（（Ａ）成分）を含む。ポリイミド前駆体及びポリイミド樹脂の少なくとも一方を含むことで、形成される絶縁膜の耐熱性に優れる傾向にある。
【0026】
本開示において、ポリイミド前駆体は、ポリアミド酸；ポリアミド酸における少なくとも一部のカルボキシ基の水素原子が１価の有機基に置換されたエステル化合物（ポリアミド酸エステル）；ポリアミド酸における少なくとも一部のカルボキシ基の水素原子が１価の有機基に置換されたアミド化合物（ポリアミド酸アミド）、又はポリアミド酸における少なくとも一部のカルボキシ基がｐＨ７以上の塩基性化合物と塩構造を形成している化合物であるポリアミド酸塩のいずれかに該当する化合物を意味する。
ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド等は、重合性の不飽和結合を有していてもよい。
ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド等は、重合性の不飽和結合を有していてもよい。
【0027】
ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料の低温接合性及び低温硬化時の絶縁信頼性の観点から、ポリイミド樹脂が（Ａ）成分の主成分であることが好ましい。このとき、ポリイミド樹脂の含有率は、（Ａ）成分全量に対し、５０質量％～１００質量％であることが好ましく、７０質量％～１００質量％であることがより好ましく、９０質量％～１００質量％であることがさらに好ましい。
【0028】
ポリイミド樹脂は、（Ｂ）成分への溶解性の観点及び低温接合性の観点から、下記式（Ｅ）で表される構造と、下記式（Ｇ）で表される構造と、を含むことが好ましい。
【0029】
【化4】
【0030】
【化5】
【0031】
式（Ｅ）中、Ｃがエーテル結合を含む２価の連結基であり、式（Ｇ）中、Ｄが主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基である。
【0032】
（Ａ）成分は、比較的柔軟な骨格である式（Ｅ）で表される構造及び式（Ｇ）で表される構造を含む場合、溶媒に対する溶解度が向上する。さらに、（Ａ）成分を絶縁性材料のベースポリマーとして用いることで、低温硬化でのイミド化率が向上し、その結果、絶縁膜の絶縁信頼性が向上する。
【0033】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料では、比較的柔軟な骨格である式（Ｅ）で表される構造及び式（Ｇ）で表される構造を含む（Ａ）成分を用いた場合であっても、硬化してなる硬化物の熱膨張率を低減可能である。硬化物の熱膨張率を低減するためには、通常、剛直な骨格を有する（Ａ）成分を使用することが想定される。しかし、剛直な骨格を有する（Ａ）成分を使用すると、硬化物のガラス転移温度が上昇し、ハイブリッドボンディングの際に高温でのプロセスが必要になるという問題がある。本開示では、比較的柔軟な骨格である式（Ｅ）で表される構造及び式（Ｇ）で表される構造を含む（Ａ）成分と、（Ｃ）成分とを併用することで、低い熱膨張率と低温プロセスとの両立が可能となる。
【0034】
（Ａ）成分全体における、式（Ｅ）で表される構造及び式（Ｇ）で表される構造を含む（Ａ）成分の割合は、低い熱膨張率と低温プロセスとの両立の観点から、５０質量％～１００質量％であることが好ましく、７０質量％～１００質量％であることがより好ましく、９０質量％～１００質量％であることがさらに好ましい。
【0035】
また、（Ａ）成分は、分子内にカルボキシル基を有しないことが好ましい。これにより、分子内にカルボキシル基を有するポリアミド酸と異なり、室温での保存安定性に優れ、かつ絶縁信頼性がより向上する。
【0036】
ポリイミド樹脂は、下記一般式（１）で表される構造単位を有することが好ましい。これにより、高い信頼性を示す絶縁膜を備える半導体装置が得られる傾向がある。
【0037】
【化6】
【0038】
一般式（１）中、Ｘは前記式（Ｅ）で表される４価の有機基を表し、Ｙは前記式（Ｇ）で表される２価の有機基を表す。
（Ａ）成分は、上記一般式（１）で表される構造単位を複数有していてもよく、複数の構造単位におけるＸ及びＹはそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
（Ａ）成分は、Ｘが式（Ｅ）以外の構造を有する４価の有機基である構造単位を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
（Ａ）成分は、Ｙが式（Ｇ）以外の構造を有する２価の有機基である構造単位を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
（Ａ）成分は、上記一般式（１）で表される構造単位を複数有していてもよく、複数の構造単位におけるＸ及びＹはそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
（Ａ）成分は、Ｘが式（Ｅ）以外の構造を有する４価の有機基である構造単位を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
（Ａ）成分は、Ｙが式（Ｇ）以外の構造を有する２価の有機基である構造単位を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
【0039】
一般式（１）において、Ｘで表される４価の有機基は、炭素数が１２～４０であることが好ましく、１２～３５であることがより好ましく、１２～３０であることがさらに好ましい。
Ｘにおいて、式（Ｅ）における各ベンゼン環は、置換基を有していてもよいし、無置換であってもよい。芳香環の置換基としては、アルキル基、フッ素原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、アミノ基等が挙げられる。
式（Ｅ）にて、エーテル結合を含む２価の連結基（式（Ｅ）中のＣ）を介して隣り合う２つのベンゼン環が単結合及び連結基の少なくとも一方により２箇所で結合されて、２つのベンゼン環の間に連結基を含む５員環又は６員環が形成されていてもよい。
Ｘにおいて、式（Ｅ）における各ベンゼン環は、置換基を有していてもよいし、無置換であってもよい。芳香環の置換基としては、アルキル基、フッ素原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、アミノ基等が挙げられる。
式（Ｅ）にて、エーテル結合を含む２価の連結基（式（Ｅ）中のＣ）を介して隣り合う２つのベンゼン環が単結合及び連結基の少なくとも一方により２箇所で結合されて、２つのベンゼン環の間に連結基を含む５員環又は６員環が形成されていてもよい。
【0040】
式（Ｅ）で表される構造としては、例えば、エーテル結合（－Ｏ－）及びフェニレン基を含む構造、エーテル結合（－Ｏ－）である構造、並びにエーテル結合及びアルキレン基を含む構造が挙げられる。
【0041】
式（Ｅ）で表される構造としては、以下のような式（Ｉ）～式（Ｏ）で表される基が挙げられる。
【0042】
【化7】
【0043】
エーテル結合（－Ｏ－）及びフェニレン基を含む構造としては、例えば、前述の式（Ｊ）～式（Ｏ）で表される基が挙げられる。
エーテル結合（－Ｏ－）である構造としては、例えば、前述の式（Ｉ）で表される基が挙げられる。
エーテル結合（－Ｏ－）である構造としては、例えば、前述の式（Ｉ）で表される基が挙げられる。
【0044】
エーテル結合及びアルキレン基を含む構造としては、例えば、以下の式（Ｐ）～式（Ｒ）で表される基が挙げられる。
【0045】
【化8】
【0046】
一般式（１）において、Ｙで表される２価の有機基は、炭素数が４～２５であることが好ましく、６～２０であることがより好ましく、１２～１８であることがさらに好ましい。
Ｙで表される２価の有機基は、式（Ｇ）で表される構造である。
式（Ｇ）で表される構造は、２つの芳香環が主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基（式（Ｇ）中のＤ）を介して結合した構造である。式（Ｇ）中に含まれるｍ－結合の割合は０％よりも大きくてもよく、５０％～１００％であってもよく、１００％であってもよい。
ｍ－結合の割合とは、式（Ｇ）中に含まれる芳香環の合計数に対するｍ位（メタ位）が置換された芳香環の数の割合を意味し、好ましくは、式（Ｇ）中の主鎖を構成する芳香環の合計数に対する、主鎖を構成し、かつｍ位（メタ位）が置換された芳香環の数の割合を意味する。
Ｙで表される２価の有機基は、式（Ｇ）で表される構造である。
式（Ｇ）で表される構造は、２つの芳香環が主鎖に２つ以上の原子が連結した２価の連結基（式（Ｇ）中のＤ）を介して結合した構造である。式（Ｇ）中に含まれるｍ－結合の割合は０％よりも大きくてもよく、５０％～１００％であってもよく、１００％であってもよい。
ｍ－結合の割合とは、式（Ｇ）中に含まれる芳香環の合計数に対するｍ位（メタ位）が置換された芳香環の数の割合を意味し、好ましくは、式（Ｇ）中の主鎖を構成する芳香環の合計数に対する、主鎖を構成し、かつｍ位（メタ位）が置換された芳香環の数の割合を意味する。
【0047】
式（Ｇ）中のＤは、ポリイミド樹脂の耐熱性及びポリイミド樹脂の溶媒への溶解性の観点から、芳香環及びエーテル結合を含むことが好ましく、下記式（Ｇ１）で表される基であることがより好ましい。
【0048】
【化9】
【0049】
成分（Ａ）に含まれる一般式（１）で表される構造単位の含有率は、全構造単位に対して、６０モル％以上であることが好ましく、７０モル％以上がより好ましく、８０モル％以上がさらに好ましい。前述の含有率の上限は特に限定されず、１００モル％でもよい。
【0050】
（Ａ）成分は、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミン化合物とを用いて合成されたものであってもよい。この場合、一般式（１）において、Ｘは、テトラカルボン酸二無水物由来の残基に該当し、Ｙは、ジアミン化合物由来の残基に該当する。なお、（Ａ）成分は、テトラカルボン酸二無水物に替えて、テトラカルボン酸を用いて合成されたものであってもよい。
【0051】
（Ａ）成分の分子量には特に制限はなく、例えば、重量平均分子量で１０，０００～２００，０００であることが好ましく、１０，０００～１００，０００であることがより好ましい。
重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定することができ、標準ポリスチレン検量線を用いて換算することによって求めることができる。
重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定することができ、標準ポリスチレン検量線を用いて換算することによって求めることができる。
【0052】
（Ａ）成分は、主鎖末端に不揮発性架橋基を有していてもよい。不揮発性架橋基は、（Ａ）成分の主鎖末端に位置し、加熱、乾燥等により揮発しない架橋反応可能な官能基である。不揮発性架橋基は、不飽和二重結合を含む官能基であってもよい。
【0053】
（Ａ）成分の主鎖末端に不揮発性架橋基を形成する際に用いる化合物（以下、不揮発性架橋基形成化合物ともいう。）としては、例えば、無水マレイン酸、５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸無水物、無水イタコン酸、無水メタクリル酸、２－イソシアナトエチルメタクリレート、２－イソシアナトエチルアクリレート、４－エチニル無水フタル酸、４－ビニル無水フタル酸、ジｔ－ブチルジカーボネート等が挙げられる。これらの化合物が、ジアミン化合物に由来するアミノ基と反応することで主鎖末端に不揮発性架橋基を有する化合物が得られる。
不揮発性架橋基形成化合物は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。
不揮発性架橋基形成化合物は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。
【0054】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、（Ａ）成分以外の樹脂成分を含んでいてもよい。（Ａ）成分以外の樹脂成分としては、耐熱性の観点から、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
（Ａ）成分以外の樹脂成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
（Ａ）成分以外の樹脂成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【0055】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料では、樹脂成分全量に対する（Ａ）成分の含有率は、５０質量％～１００質量％であることが好ましく、７０質量％～１００質量％であることがより好ましく、９０質量％～１００質量％であることがさらに好ましい。
【0056】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、ベンゾシクロブテン等の環状オレフィン系樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂成分を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。絶縁膜の耐熱性及び機械特性により優れる観点、並びに、ハイブリッドボンディングを行う際、絶縁膜と電極との接合不良及び絶縁膜同士の接合不良を好適に抑制する観点から、環状オレフィン系樹脂の含有率及びエポキシ樹脂の含有率は、それぞれ独立に、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料全量に対して、３０質量％以下であることが好ましく、０質量％～１０質量％であることがより好ましく、０質量％～５質量％であることがさらに好ましい。
【0057】
（（Ｂ）溶媒）
本開示のハイブリッド絶縁膜形成材料は（Ｂ）溶媒（（Ｂ）成分）を含んでいてもよい。（Ｂ）成分は、例えば、下記式（３）～式（１０）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
（Ｂ）成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
本開示のハイブリッド絶縁膜形成材料は（Ｂ）溶媒（（Ｂ）成分）を含んでいてもよい。（Ｂ）成分は、例えば、下記式（３）～式（１０）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
（Ｂ）成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【0058】
【化10】
【0059】
【化11】
【0060】
式（３）～（１０）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ８、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基であり、Ｒ３～Ｒ７、Ｒ９及びＲ１２は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基である。ｓは０～８の整数であり、ｔは０～４の整数であり、ｒは０～４の整数であり、ｕは０～３の整数であり、ｖは０～３の整数であり、ｗは０～４の整数であり、ｘは０～５の整数である。
【0061】
式（３）において、ｓは、好ましくは０である。
式（４）において、Ｒ２の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｔは好ましくは０、１又は２であり、より好ましくは１である。
式（５）において、Ｒ３の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基である。Ｒ４及びＲ５の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。
式（６）において、Ｒ６～Ｒ８の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｒは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（７）において、Ｒ９及びＲ１０の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｕは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（８）において、Ｒ１１の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｕは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（９）において、Ｒ１２の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。Ｒ１３の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｗは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（１０）において、Ｒ１４の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｘは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（４）において、Ｒ２の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｔは好ましくは０、１又は２であり、より好ましくは１である。
式（５）において、Ｒ３の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基である。Ｒ４及びＲ５の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。
式（６）において、Ｒ６～Ｒ８の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｒは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（７）において、Ｒ９及びＲ１０の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｕは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（８）において、Ｒ１１の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｕは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（９）において、Ｒ１２の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。Ｒ１３の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｗは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
式（１０）において、Ｒ１４の炭素数１～４のアルキル基としては、好ましくはメチル基又はエチル基である。ｘは好ましくは０又は１であり、より好ましくは０である。
【0062】
（Ｂ）成分の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【0063】
【化12】
【化13】
【0064】
（Ｂ）成分としては、フィラー分散性を高める観点では、エステル結合を含む化合物（エステル化合物）を含むことが好ましく、環状エステル化合物を含むことがより好ましい。
環状エステル化合物としては、γ－ブチロラクトン、δ―バレロラクトン、ε―カプロラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状構造内にエステル結合を含む化合物が好ましく、中でも、γ－ブチロラクトンが好ましい。
環状エステル化合物としては、γ－ブチロラクトン、δ―バレロラクトン、ε―カプロラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状構造内にエステル結合を含む化合物が好ましく、中でも、γ－ブチロラクトンが好ましい。
【0065】
本開示のハイブリッド絶縁膜形成材料において、生殖毒性等の毒性を低減する観点から、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）の含有率は、ハイブリッド絶縁膜形成材料の全量に対して１質量％以下であってもよく、（Ａ）成分の全量に対して３質量％以下であってもよい。
【0066】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料において、（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対し、１質量部～１００００質量部であることが好ましく、５０質量部～１００００質量部であることがより好ましい。
【0067】
（Ｂ）成分中におけるエステル化合物の割合は、フィラー分散性を高める観点から、２０質量％～１００質量％であってもよく、５０質量％～１００質量％であってもよい。
なお、後述する（Ｃ）成分として分散溶媒に分散させたフィラーを用いた場合、ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料においては、当該分散溶媒を（Ｂ）成分に分類する。
なお、後述する（Ｃ）成分として分散溶媒に分散させたフィラーを用いた場合、ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料においては、当該分散溶媒を（Ｂ）成分に分類する。
【0068】
（（Ｃ）フィラー）
本開示のハイブリッド絶縁膜形成材料は（Ｃ）フィラー（（Ｃ）成分）を含んでいてもよい。（Ｃ）成分は、有機フィラーであってもよく、無機フィラーであってもよく、無機－有機複合フィラーであってもよい。
（Ｂ）成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
本開示のハイブリッド絶縁膜形成材料は（Ｃ）フィラー（（Ｃ）成分）を含んでいてもよい。（Ｃ）成分は、有機フィラーであってもよく、無機フィラーであってもよく、無機－有機複合フィラーであってもよい。
（Ｂ）成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【0069】
有機フィラーとしては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、フッ素繊維、エボナイト粉末、熱硬化性樹脂中空球、エポキシ樹脂フィラー、シリコン系フィラー、サラン中空球、セラック、木粉、コルク粉末、ポリビニルアルコール繊維、セルロースパウダ及び木材パルプが挙げられる。これらの中でも、特に、耐熱性及び機械特性に優れる理由からエポキシ樹脂フィラー、シリコン系フィラー、熱硬化性樹脂の中空粒子、フッ素繊維等が好ましい。
【0070】
無機フィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア、タルク、クレー及びマイカが挙げられる。これらの中でも、特に、シリカ及びアルミナが好ましく、シリカがより好ましい。
【0071】
（Ｃ）成分が粒子状である場合、その体積平均粒径は、特に制限されない。例えば、体積平均粒径は、１０ｎｍ～１μｍであることが好ましく、１０ｎｍ～５００ｎｍであることがより好ましく、樹脂流動性及びフィラー分散性の観点から、２０ｎｍ～３００ｎｍであることがさらに好ましい。
（Ｃ）成分の体積平均粒径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置により、体積平均粒径（Ｄ５０）として測定された値をいう。
（Ｃ）成分の体積平均粒径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置により、体積平均粒径（Ｄ５０）として測定された値をいう。
【0072】
ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料又はその硬化物中の（Ｃ）成分の体積平均粒径は、公知の方法によって測定することができる。一例として、有機溶剤、硝酸、王水等を用いて、ハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料又は硬化物から（Ｃ）成分（好ましくは無機フィラー）を抽出し、超音波分散機等で充分に分散して分散液を調製する。この分散液を用いて、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置により測定される体積基準の粒度分布から、（Ｃ）成分（好ましくは無機フィラー）の体積平均粒径を測定することができる。あるいは、硬化物を透明なエポキシ樹脂等に埋め込み、研磨して得られる断面を走査型電子顕微鏡にて観察して得られる体積基準の粒度分布から、（Ｃ）成分の体積平均粒子径を測定することができる。さらには、ＦＩＢ装置（集束イオンビームＳＥＭ）等を用いて、硬化物の二次元の断面観察を連続的に行い、三次元構造解析を行なうことで測定することもできる。
【0073】
（Ｃ）成分は、表面処理が施されていることが好ましい。これにより、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料における（Ｃ）成分の分散性が向上する傾向にある。分散性が向上することで、（Ｃ）成分の凝集等が抑制され、絶縁膜を形成した際の絶縁膜内での熱膨張率のばらつきを抑制でき、その結果、絶縁膜同士の接合不良等が抑制できる傾向にある。さらに、（Ｃ）成分の凝集に起因する絶縁膜上の異物を低減できる傾向にある。
【0074】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、表面処理が施された無機フィラーを含むことが好ましく、表面処理が施されたシリカ及び表面処理が施されたアルミナの少なくとも一方を含むことがより好ましい。
【0075】
表面処理としては、（Ｃ）成分の分散性を向上させる観点から、疎水化処理が挙げられる。表面処理が施された（Ｃ）成分としては、市販のフィラーを用いてもよい。あるいは、表面処理が施されていない（Ｃ）成分に対して後述のカップリング剤等の各種表面処理剤を用いて表面処理を施してもよい。
【0076】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料において、（Ｃ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対し、５質量部～２００質量部であってもよく、１０質量部～１５０質量部であってもよく、１０質量部～１００質量部であってもよい。
【0077】
（Ｃ）成分は、凝集を抑制する観点から、分散溶媒に分散させたフィラーであってもよい。分散溶媒としては、特に限定されず、シクロヘキサノン、ジメチルアセトアミド等の公知の溶媒が挙げられる。
【0078】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、必要に応じて、重合性モノマー、光重合開始剤、熱重合開始剤、重合禁止剤、酸化防止剤、カップリング剤、界面活性剤、レベリング剤、防錆剤、含窒素化合物又はジカルボン酸の少なくとも１つを含んでもよい。
【0079】
カップリング剤としては特に限定されず、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシメチル－３－ピペリジノプロピルシラン、ジエトキシ－３－グリシドキシプロピルメチルシラン、Ｎ－（３－ジエトキシメチルシリルプロピル）スクシンイミド、Ｎ－〔３－（トリエトキシシリル）プロピル〕フタルアミド酸、ベンゾフェノン－３，３’－ビス（Ｎ－〔３－トリエトキシシリル〕プロピルアミド）－４，４’－ジカルボン酸、ベンゼン－１，４－ビス（Ｎ－〔３－トリエトキシシリル〕プロピルアミド）－２，５－ジカルボン酸、３－（トリエトキシシリル）プロピルスクシニックアンハイドライド、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２－ヒドロキシエチル）－３－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等のシランカップリング剤；アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系接着助剤；などが挙げられる。
これらのカップリング剤は、前述の（Ｃ）成分の表面処理に用いてもよい。
カップリング剤は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
これらのカップリング剤は、前述の（Ｃ）成分の表面処理に用いてもよい。
カップリング剤は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【0080】
本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料の調製方法は特に限定されず、前述の各成分を混合すればよい。
【0081】
＜半導体装置＞
本開示の半導体装置は、第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板と、半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる絶縁膜である半導体装置である。
本開示の半導体装置は、第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる絶縁膜であるため、絶縁信頼性に優れる。
また、本開示の半導体装置は、例えば、以下に示す半導体装置の製造方法により製造することができる。
本開示の半導体装置は、第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板と、半導体チップ基板本体と、前記半導体チップ基板本体の一面に設けられた第２有機絶縁膜及び第２電極とを有する半導体チップと、を備え、前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と、前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜と、が接合し、前記第１半導体基板の前記第１電極と、前記半導体チップの前記第２電極と、が接合し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜の少なくとも一方が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる絶縁膜である半導体装置である。
本開示の半導体装置は、第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる絶縁膜であるため、絶縁信頼性に優れる。
また、本開示の半導体装置は、例えば、以下に示す半導体装置の製造方法により製造することができる。
【0082】
＜半導体装置の製造方法＞
本開示の半導体装置の製造方法は、前述の本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いて第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜を作製し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜を接合することで形成される。より具体的には、以下の工程（１）～工程（５）を経ることで半導体装置を製造することができる。
工程（１） 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板を準備する。
工程（２） 第２基板本体と、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び複数の第２電極とを有する第２半導体基板を準備する。
工程（３） 前記第２半導体基板を個片化し、前記第２有機絶縁膜と少なくとも１つの前記第２電極とをそれぞれ備えた複数の半導体チップを取得する。
工程（４） 前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせる。
工程（５） 前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する。
本開示の半導体装置の製造方法は、前述の本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いて第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜を作製し、前記第１有機絶縁膜及び前記第２有機絶縁膜を接合することで形成される。より具体的には、以下の工程（１）～工程（５）を経ることで半導体装置を製造することができる。
工程（１） 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜及び第１電極とを有する第１半導体基板を準備する。
工程（２） 第２基板本体と、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜及び複数の第２電極とを有する第２半導体基板を準備する。
工程（３） 前記第２半導体基板を個片化し、前記第２有機絶縁膜と少なくとも１つの前記第２電極とをそれぞれ備えた複数の半導体チップを取得する。
工程（４） 前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせる。
工程（５） 前記第１半導体基板の前記第１電極と前記半導体チップの前記第２電極とを接合する。
【0083】
工程（１）では、第１基板本体に第１電極を形成した後に前記第１電極の周囲に第１有機絶縁膜を形成することにより第１半導体基板を準備してもよい。
工程（１）では、第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより第２半導体基板を準備してもよい。
工程（１）では、第２基板本体に第２電極を形成した後に前記第２電極の周囲に第２有機絶縁膜を形成することにより第２半導体基板を準備してもよい。
【0084】
以下、図面を参照しながら本開示の半導体装置の一実施形態、及び本開示の半導体装置の製造方法の一実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0085】
（半導体装置の一例）
図１は、本開示の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、半導体装置１は、例えば半導体パッケージの一例であり、第１半導体チップ１０（第１半導体基板）、第２半導体チップ２０（半導体チップ）、ピラー部３０、再配線層４０、基板５０、及び、回路基板６０を備えている。
図１は、本開示の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、半導体装置１は、例えば半導体パッケージの一例であり、第１半導体チップ１０（第１半導体基板）、第２半導体チップ２０（半導体チップ）、ピラー部３０、再配線層４０、基板５０、及び、回路基板６０を備えている。
【0086】
第１半導体チップ１０は、ＬＳＩ（大規模集積回路）チップ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の半導体チップであり、第２半導体チップ２０が下方向に実装された三次元実装構造になっている。第２半導体チップ２０は、ＬＳＩ、メモリ等の半導体チップであり、第１半導体チップ１０よりも平面視における面積が小さいチップ部品である。第２半導体チップ２０は、第１半導体チップ１０の裏面にChip-to-Chip（Ｃ２Ｃ）接合されている。第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とは、詳細を後述するハイブリッドボンディングにより、それぞれの端子電極とその周りの絶縁膜同士が強固且つ位置ズレせずに微細接合されている。
【0087】
ピラー部３０は、銅（Ｃｕ）等の金属により形成された複数のピラー３１が樹脂３２によって封止されている接続部である。複数のピラー３１は、ピラー部３０の上面から下面に向けて延在する導電性部材である。複数のピラー３１は、例えば直径３μｍ以上２０μｍ以下（一例では直径５μｍ）の円柱形状を有していてもよく、各ピラー３１の中心間距離が１５μｍ以下となるように配置されてもよい。複数のピラー３１は、第１半導体チップ１０の下側の端子電極と再配線層４０の上側の端子電極とをフリップチップ接続する。ピラー部３０を用いることにより、半導体装置１では、ＴＭＶ（Through mold via）と呼ばれるモールドに穴明けして半田接続する技術を使用せずに接続電極を形成することができる。ピラー部３０は、例えば第２半導体チップ２０と同程度の厚さを有し、水平方向にて第２半導体チップ２０の横側に配置される。なお、ピラー部３０に替えて複数の半田ボールが配置されていてもよく、半田ボールによって第１半導体チップ１０の下側の端子電極と再配線層４０の上側の端子電極とを電気的に接続してもよい。
【0088】
再配線層４０は、パッケージ基板の機能である端子ピッチ変換の機能を有する配線層であり、第２半導体チップ２０の下側の絶縁膜上及びピラー部３０の下面上にポリイミド及び銅配線等で再配線パターンを形成した層である。再配線層４０は、第１半導体チップ１０（第１半導体基板１００）、第２半導体チップ２０等を上下反転した状態で形成される（図４の（ｄ）参照）。
【0089】
再配線層４０は、第２半導体チップ２０の下面の端子電極及びピラー部３０を介した第１半導体チップ１０の端子電極を、基板５０の端子電極に電気的に接続する。基板５０の端子ピッチは、ピラー３１の端子ピッチ及び第２半導体チップ２０の端子ピッチよりも広くなっている。なお、基板５０上には、各種の電子部品５１が実装されていてもよい。また、再配線層４０と基板５０との端子ピッチに大きな開きがある場合は再配線層４０と基板５０との間に無機インターポーザ―等を使用して再配線層４０と基板５０との電気的接続をとってもよい。
【0090】
回路基板６０は、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０をその上に搭載し、第１半導体チップ１０、第２半導体チップ２０及び電子部品５１等に接続された基板５０に電気的に接続される複数の貫通電極を内部に有する基板である。回路基板６０では、複数の貫通電極により、第１半導体チップ１０及び第２半導体チップ２０の各端子電極が回路基板６０の裏面に設けられた端子電極６１に電気的に接続される。
【0091】
（半導体装置の製造方法の一例）
次に、半導体装置１の製造方法の一例について、図２～図４を参照して、説明する。図２は、図１に示す半導体装置を製造するための方法を順に示す図である。図３は、図２に示す半導体装置の製造方法における接合方法（ハイブリッドボンディング）をより詳細に示す図である。図４は、図１に示す半導体装置を製造するための方法であり、図２に示す工程の後の工程を順に示す図である。
次に、半導体装置１の製造方法の一例について、図２～図４を参照して、説明する。図２は、図１に示す半導体装置を製造するための方法を順に示す図である。図３は、図２に示す半導体装置の製造方法における接合方法（ハイブリッドボンディング）をより詳細に示す図である。図４は、図１に示す半導体装置を製造するための方法であり、図２に示す工程の後の工程を順に示す図である。
【0092】
半導体装置１は、例えば、以下の工程（ａ）～工程（ｎ）を経て製造することができる。
（ａ）第１半導体チップ１０に対応する第１半導体基板１００を準備する工程。
（ｂ）第２半導体チップ２０に対応する第２半導体基板２００を準備する工程。
（ｃ）端子電極１０３の各表面１０３ａが絶縁膜１０２の表面１０２ａに対して同等の位置か突き出た位置となるようにＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等を用いて第１半導体基板１００の表面である一面１０１ａ側を研磨する工程（図３の（ａ）参照）。
（ｄ）端子電極２０３の各表面２０３ａが絶縁膜２０２の表面２０２ａに対して、同等の位置又は突き出た位置となるようにＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等を用いて第２半導体基板２００の表面である一面２０１ａ側を研磨する工程（図３の（ａ）参照）。
（ｅ）図２の（ｂ）に示すように、第２半導体基板２００を個片化し、複数の半導体チップ２０５を取得する工程。
（ｆ）図２の（ｃ）に示すように、第１半導体基板１００の端子電極１０３に対して複数の半導体チップ２０５それぞれの端子電極２０３の位置合わせを行う工程。
（ｇ）第１半導体基板１００の絶縁膜１０２と複数の半導体チップ２０５の各絶縁膜２０２ｂとを互いに貼り合わせる工程（図２の（ｄ）及び図３の（ｂ）参照）。このとき、熱Ｈ、圧力又はその両方を付与してもよい。
（ｈ）第１半導体基板１００の端子電極１０３と複数の半導体チップ２０５それぞれの端子電極２０３とを接合する工程（図３の（ｃ）参照）。
（ｉ）第１半導体基板１００の接続面上であって複数の半導体チップ２０５の間に複数のピラー３００（ピラー３１に対応）を形成する工程（図４の（ａ）参照）。
（ｊ）半導体チップ２０５とピラー３００とを覆うように、第１半導体基板１００の接続面上に樹脂３０１をモールドして半製品Ｍ１を取得する工程（図４の（ｂ）参照）。
（ｋ）工程（ｊ）でモールドがされた半製品Ｍ１の樹脂３０１側を研削して薄化し、半製品Ｍ２を取得する工程（図４の（ｃ）参照）。
（ｌ）工程（ｋ）で薄化された半製品Ｍ２に再配線層４０に対応する配線層４００を形成する工程（図４の（ｄ）参照）。
（ｍ）工程（ｌ）で配線層４００が形成された半製品Ｍ３を各半導体装置１となるように切断線Ａに沿って切断する工程（図４の（ｄ）参照）。
（ｎ）工程（ｍ）で個片化された半導体装置１ａを反転して基板５０及び回路基板６０上に設置する工程（図１参照）。
（ａ）第１半導体チップ１０に対応する第１半導体基板１００を準備する工程。
（ｂ）第２半導体チップ２０に対応する第２半導体基板２００を準備する工程。
（ｃ）端子電極１０３の各表面１０３ａが絶縁膜１０２の表面１０２ａに対して同等の位置か突き出た位置となるようにＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等を用いて第１半導体基板１００の表面である一面１０１ａ側を研磨する工程（図３の（ａ）参照）。
（ｄ）端子電極２０３の各表面２０３ａが絶縁膜２０２の表面２０２ａに対して、同等の位置又は突き出た位置となるようにＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等を用いて第２半導体基板２００の表面である一面２０１ａ側を研磨する工程（図３の（ａ）参照）。
（ｅ）図２の（ｂ）に示すように、第２半導体基板２００を個片化し、複数の半導体チップ２０５を取得する工程。
（ｆ）図２の（ｃ）に示すように、第１半導体基板１００の端子電極１０３に対して複数の半導体チップ２０５それぞれの端子電極２０３の位置合わせを行う工程。
（ｇ）第１半導体基板１００の絶縁膜１０２と複数の半導体チップ２０５の各絶縁膜２０２ｂとを互いに貼り合わせる工程（図２の（ｄ）及び図３の（ｂ）参照）。このとき、熱Ｈ、圧力又はその両方を付与してもよい。
（ｈ）第１半導体基板１００の端子電極１０３と複数の半導体チップ２０５それぞれの端子電極２０３とを接合する工程（図３の（ｃ）参照）。
（ｉ）第１半導体基板１００の接続面上であって複数の半導体チップ２０５の間に複数のピラー３００（ピラー３１に対応）を形成する工程（図４の（ａ）参照）。
（ｊ）半導体チップ２０５とピラー３００とを覆うように、第１半導体基板１００の接続面上に樹脂３０１をモールドして半製品Ｍ１を取得する工程（図４の（ｂ）参照）。
（ｋ）工程（ｊ）でモールドがされた半製品Ｍ１の樹脂３０１側を研削して薄化し、半製品Ｍ２を取得する工程（図４の（ｃ）参照）。
（ｌ）工程（ｋ）で薄化された半製品Ｍ２に再配線層４０に対応する配線層４００を形成する工程（図４の（ｄ）参照）。
（ｍ）工程（ｌ）で配線層４００が形成された半製品Ｍ３を各半導体装置１となるように切断線Ａに沿って切断する工程（図４の（ｄ）参照）。
（ｎ）工程（ｍ）で個片化された半導体装置１ａを反転して基板５０及び回路基板６０上に設置する工程（図１参照）。
【0093】
例えば、本開示の半導体装置の製造方法において、工程（１）が前述の工程（ａ）及び工程（ｃ）に対応し、工程（２）が前述の工程（ｂ）及び工程（ｄ）に対応し、工程（３）が工程（ｅ）に対応し、工程（４）が工程（ｇ）に対応し、工程（５）が工程（ｈ）に対応する。さらに、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料は、半導体装置の製造方法での第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の絶縁膜の作製に用いるための絶縁膜形成材料であってもよい。
【0094】
工程（ａ）は、複数の第１半導体チップ１０に対応し、半導体素子及びそれらを接続する配線等からなる集積回路が形成されたシリコン基板である第１半導体基板１００を準備する工程である。工程（ａ）では、図２の（ａ）に示すように、シリコン等からなる第１基板本体１０１の一面１０１ａに、銅、アルミニウム等からなる複数の端子電極１０３（第１電極）を所定の間隔で設けると共に本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる硬化物である絶縁膜１０２（第１絶縁膜）を設ける。絶縁膜形成材料がネガ型感光性絶縁膜形成材料、ポジ型感光性絶縁膜形成材料等の感光性材料である場合、絶縁膜１０２を第１基板本体１０１の一面１０１ａ上に設けてから、複数の端子電極１０３を設けてもよいし、複数の端子電極１０３を第１基板本体１０１の一面１０１ａに設けてから絶縁膜１０２を設けてもよい。絶縁膜形成材料が非感光性材料である場合、複数の端子電極１０３を第１基板本体１０１の一面１０１ａに設けてから絶縁膜１０２を設けてもよい。
【0095】
工程（ｂ）は、複数の第２半導体チップ２０に対応し、半導体素子及びそれらを接続する配線を備える集積回路が形成されたシリコン基板である第２半導体基板２００を準備する工程である。工程（ｂ）では、図２の（ａ）に示すように、シリコン等からなる第２基板本体２０１の一面２０１ａ上に、銅、アルミニウム等からなる複数の端子電極２０３（複数の第２電極）を連続的に設けると共に本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる硬化物である絶縁膜２０２（第２絶縁膜）を設ける。絶縁膜形成材料がネガ型感光性絶縁膜形成材料、ポジ型感光性絶縁膜形成材料等の感光性材料である場合、絶縁膜２０２を第２基板本体２０１の一面２０１ａ上に設けてから複数の端子電極２０３を設けてもよいし、複数の端子電極２０３を第２基板本体２０１の一面２０１ａに設けてから絶縁膜２０２を設けてもよい。絶縁膜形成材料が非感光性材料である場合、複数の端子電極２０３を第２基板本体２０１の一面２０１ａに設けてから絶縁膜２０２を設けてもよい。
【0096】
工程（ａ）及び工程（ｂ）で用いられる絶縁膜１０２及び２０２が共に本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる硬化物である構成に限定されず、絶縁膜１０２及び２０２の少なくとも一方が本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる硬化物である構成であってもよい。
【0097】
また、図１ではＣ２Ｃでの接合例が図示されているが、図５に示すChip-to-Wafer（Ｃ
２Ｗ）での接合に本発明を適用してもよい。Ｃ２Ｗでは、基板本体４１１（第１基板本体）と基板本体４１１の一面に設けられた絶縁膜４１２（第１絶縁膜）及び複数の端子電極４１３（第１電極）とを有する半導体ウェハー４１０（第１半導体基板）を準備する。さらに、基板本体４２１（第２基板本体）と基板本体４２１の一面に設けられた絶縁膜４２２（第２絶縁膜）及び複数の端子電極４２３（第２電極）とを有する、複数の半導体チップ４２０の個片化前の半導体基板（第２半導体基板）を準備する。そして、半導体ウェハー４１０の一面側と半導体チップ４２０に個片化する前の第２半導体基板の一面側とを、上記の工程（ｃ）及び工程（ｄ）と同様に、ＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等により研磨する。その後、工程（ｅ）と同様な個片化処理を第２半導体基板に対して行い、複数の半導体チップ４２０を取得する。
２Ｗ）での接合に本発明を適用してもよい。Ｃ２Ｗでは、基板本体４１１（第１基板本体）と基板本体４１１の一面に設けられた絶縁膜４１２（第１絶縁膜）及び複数の端子電極４１３（第１電極）とを有する半導体ウェハー４１０（第１半導体基板）を準備する。さらに、基板本体４２１（第２基板本体）と基板本体４２１の一面に設けられた絶縁膜４２２（第２絶縁膜）及び複数の端子電極４２３（第２電極）とを有する、複数の半導体チップ４２０の個片化前の半導体基板（第２半導体基板）を準備する。そして、半導体ウェハー４１０の一面側と半導体チップ４２０に個片化する前の第２半導体基板の一面側とを、上記の工程（ｃ）及び工程（ｄ）と同様に、ＣＭＰ法、サーフェースプレーナ等を用いた研磨などの研磨方法等により研磨する。その後、工程（ｅ）と同様な個片化処理を第２半導体基板に対して行い、複数の半導体チップ４２０を取得する。
【0098】
続いて、図５の（ａ）に示すように、半導体ウェハー４１０の端子電極４１３に対して半導体チップ４２０の端子電極４２３の位置合わせを行う（工程（ｆ））。そして、半導体ウェハー４１０の絶縁膜４１２と半導体チップ４２０の絶縁膜４２２とを互いに貼り合わると共に（工程（ｇ））、半導体ウェハー４１０の端子電極４１３と半導体チップ４２０の端子電極４２３とを接合し（工程（ｈ））、図５の（ｂ）に示す半製品を取得する。これにより、絶縁膜４１２と絶縁膜４２２とが接合された絶縁接合部分Ｓ３となり、半導体チップ４２０が半導体ウェハー４１０に対して機械的に強固に且つ高精度に取り付けられる。また、端子電極４１３とそれに対応する端子電極４２３とが接合された電極接合部分Ｓ４となり、端子電極４１３と端子電極４２３とが機械的且つ電気的に強固に接合される。
【0099】
工程（ｈ）では、図２の（ｄ）に示すように、工程（ｇ）の貼り合わせが終了すると、熱Ｈ、圧力又はその両方を付与して、ハイブリッドボンディングとして第１半導体基板１００の端子電極１０３と複数の半導体チップ２０５の各端子電極２０３とを接合する（図３の（ｃ）参照）。端子電極１０３及び２０３が銅から構成されている場合、工程（ｇ）でのアニーリング温度は、１５０℃以上４００℃以下であることが好ましく、２００℃以上３００℃以下であることがより好ましい。特に、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を用いることで、アニーリング温度を低く設定することも可能となる。このような接合処理により、端子電極１０３とそれに対応する端子電極２０３とが接合された電極接合部分Ｓ２となり、端子電極１０３と端子電極２０３とが機械的且つ電気的に強固に接合される。なお、工程（ｈ）の電極接合は、工程（ｇ）の貼り合わせ後に行われてもよく、工程（ｇ）の貼り合わせと同時に行われてもよい。
【0100】
その後、図５の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、複数の半導体チップ４２０を同様の方法で半導体ウェハーである半導体ウェハー４１０に接合することにより、半導体装置４０１を取得する。なお、複数の半導体チップ４２０は、一個ずつ半導体ウェハー４１０にハイブリッドボンディングにより接合されてもよいが、まとめて半導体ウェハー４１０にハイブリッドボンディングにより接合されてもよい。
【0101】
このような半導体装置４０１の製造方法においても、上記の半導体装置１の製造方法と同様に、半導体ウェハー４１０の絶縁膜４１２及び半導体チップ４２０の絶縁膜４２２の少なくとも一方が、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を硬化してなる硬化物である絶縁膜である。そのため、絶縁信頼性に優れる絶縁膜を備える半導体装置が得られる。
【0102】
（変形例）
本開示の半導体装置及び半導体装置の製造方法では、第１電極及び第２電極を接合する構成について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されない。
例えば、本開示の半導体装置では、第１電極及び第２電極は、第１半導体基板及び第２半導体基板を貫通する貫通電極であってもよい。
本開示の半導体装置の製造方法は、例えば、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜の作製に用い、以下の工程（１）’～工程（５）’を経て半導体装置を製造する方法であってもよい。
工程（１）’ 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜を有する第１半導体基板を準備する。
工程（２）’ 第２基板本体と、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜を有する第２半導体基板を準備する。
工程（３）’ 前記第２半導体基板を個片化し、前記第２有機絶縁膜を備えた複数の半導体チップを取得する。
工程（４）’ 前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせる。
工程（５）’ 貼り合わせた第１半導体基板及び第２半導体基板の一部に貫通孔を設け、前記貫通孔に貫通電極を設ける。
上記（５）’にて、貫通孔を設ける方法及び貫通電極を設ける方法としては、特に限定されない。例えば、エッチング等により貫通孔を設けてもよく、電界めっき、無電解めっき、スパッタリング等により貫通電極を設けてもよい。
本開示の半導体装置及び半導体装置の製造方法では、第１電極及び第２電極を接合する構成について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されない。
例えば、本開示の半導体装置では、第１電極及び第２電極は、第１半導体基板及び第２半導体基板を貫通する貫通電極であってもよい。
本開示の半導体装置の製造方法は、例えば、本開示のハイブリッドボンディング絶縁膜形成材料を第１有機絶縁膜及び第２有機絶縁膜の少なくとも一方の有機絶縁膜の作製に用い、以下の工程（１）’～工程（５）’を経て半導体装置を製造する方法であってもよい。
工程（１）’ 第１基板本体と、前記第１基板本体の一面に設けられた前記第１有機絶縁膜を有する第１半導体基板を準備する。
工程（２）’ 第２基板本体と、前記第２基板本体の一面に設けられた前記第２有機絶縁膜を有する第２半導体基板を準備する。
工程（３）’ 前記第２半導体基板を個片化し、前記第２有機絶縁膜を備えた複数の半導体チップを取得する。
工程（４）’ 前記第１半導体基板の前記第１有機絶縁膜と前記半導体チップの前記第２有機絶縁膜とを互いに貼り合わせる。
工程（５）’ 貼り合わせた第１半導体基板及び第２半導体基板の一部に貫通孔を設け、前記貫通孔に貫通電極を設ける。
上記（５）’にて、貫通孔を設ける方法及び貫通電極を設ける方法としては、特に限定されない。例えば、エッチング等により貫通孔を設けてもよく、電界めっき、無電解めっき、スパッタリング等により貫通電極を設けてもよい。
【実施例0103】
以下、実施例及び比較例に基づき、本開示についてさらに具体的に説明する。尚、本開示は下記実施例に限定されるものではない。
【0104】
（合成例１（Ａ１の合成））
３，３’，４，４’－ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物（ＯＤＰＡ）５０ｇ、１，３－ビス（３－アミノフェノキシ）ベンゼン４６ｇとを３－メトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド６４０ｇに溶解させた。得られた溶液を３０℃で２時間撹拌し、ポリアミド酸を得た。その後、得られたポリアミド酸溶液にピリジン５２ｇと無水酢酸３４ｇを加え４５℃で５ｈ加熱した。この反応液を蒸留水に滴下し、沈殿物をろ別して集め、減圧乾燥することによってポリイミド樹脂Ａ１を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法を用いて、標準ポリスチレン換算により、Ａ１の重量平均分子量を求めた。Ａ１の重量平均分子量は２７０００であった。具体的には、Ａ１ ０．５ｍｇを溶媒［テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）＝１／１（容積比）］１ｍＬに溶解させた溶液を用い、以下の条件で測定した。
（測定条件）
測定装置：株式会社島津製作所ＳＰＤ－Ｍ２０Ａ
ポンプ：株式会社島津製作所ＬＣ－２０ＡＤ
カラムオーブン：株式会社島津製作所：ＣＴＯ－２０Ａ
測定条件：カラムＧｅｌｐａｃｋ ＧＬ－Ｓ３００ＭＤＴ－５×２本
溶離液：ＴＨＦ／ＤＭＦ＝１／１（容積比）
ＬｉＢｒ（０．０３ｍｏｌ／Ｌ）、Ｈ３ＰＯ４（０．０６ｍｏｌ／Ｌ）
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ、検出器：ＵＶ２７０ｎｍ、カラム温度：４０℃
標準ポリスチレン：東ソー製 ＴＳＫｇｅｌ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｔｙｐｅ Ｆ－１，Ｆ－４，Ｆ－２０，Ｆ－８０，Ａ－２５００にて検量線を作成
３，３’，４，４’－ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物（ＯＤＰＡ）５０ｇ、１，３－ビス（３－アミノフェノキシ）ベンゼン４６ｇとを３－メトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド６４０ｇに溶解させた。得られた溶液を３０℃で２時間撹拌し、ポリアミド酸を得た。その後、得られたポリアミド酸溶液にピリジン５２ｇと無水酢酸３４ｇを加え４５℃で５ｈ加熱した。この反応液を蒸留水に滴下し、沈殿物をろ別して集め、減圧乾燥することによってポリイミド樹脂Ａ１を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法を用いて、標準ポリスチレン換算により、Ａ１の重量平均分子量を求めた。Ａ１の重量平均分子量は２７０００であった。具体的には、Ａ１ ０．５ｍｇを溶媒［テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）＝１／１（容積比）］１ｍＬに溶解させた溶液を用い、以下の条件で測定した。
（測定条件）
測定装置：株式会社島津製作所ＳＰＤ－Ｍ２０Ａ
ポンプ：株式会社島津製作所ＬＣ－２０ＡＤ
カラムオーブン：株式会社島津製作所：ＣＴＯ－２０Ａ
測定条件：カラムＧｅｌｐａｃｋ ＧＬ－Ｓ３００ＭＤＴ－５×２本
溶離液：ＴＨＦ／ＤＭＦ＝１／１（容積比）
ＬｉＢｒ（０．０３ｍｏｌ／Ｌ）、Ｈ３ＰＯ４（０．０６ｍｏｌ／Ｌ）
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ、検出器：ＵＶ２７０ｎｍ、カラム温度：４０℃
標準ポリスチレン：東ソー製 ＴＳＫｇｅｌ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｔｙｐｅ Ｆ－１，Ｆ－４，Ｆ－２０，Ｆ－８０，Ａ－２５００にて検量線を作成
【0105】
［実施例１～８、比較例１～５］
（絶縁膜形成材料の調製）
表１に示した成分及び配合量にて、実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料を以下のようにして調製した。表１の各成分の配合量の単位は質量部である。また、表１中の「－」は該当成分が未配合であることを意味する。各実施例及び比較例にて、各成分の混合物を一般的な耐溶媒性容器内にて室温で一晩混練した後、３μｍ孔のフィルターを用いて加圧ろ過を行った。得られた絶縁膜形成材料を用いて以下の評価を行った。
（Ｃ）成分のＣ１～Ｃ５については、溶媒に分散させたフィラーを用いた。表１中の（Ｃ）成分のカッコ内の数値は、（Ａ）成分１００質量部に対するフィラーの固形分量を意味する。
（絶縁膜形成材料の調製）
表１に示した成分及び配合量にて、実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料を以下のようにして調製した。表１の各成分の配合量の単位は質量部である。また、表１中の「－」は該当成分が未配合であることを意味する。各実施例及び比較例にて、各成分の混合物を一般的な耐溶媒性容器内にて室温で一晩混練した後、３μｍ孔のフィルターを用いて加圧ろ過を行った。得られた絶縁膜形成材料を用いて以下の評価を行った。
（Ｃ）成分のＣ１～Ｃ５については、溶媒に分散させたフィラーを用いた。表１中の（Ｃ）成分のカッコ内の数値は、（Ａ）成分１００質量部に対するフィラーの固形分量を意味する。
【0106】
表１中の各成分は以下の通りである。
・（Ａ）成分
Ａ１：上記合成例１にて合成されたポリイミド樹脂Ａ１
・（Ｂ）成分
Ｂ１：γ-ブチロラクトン
Ｂ２：３－メトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド
Ｂ３：シクロヘキサノン
・（Ｃ）成分
Ｃ１：シリカ粒子（体積平均粒径：５０ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：４０質量％）
Ｃ２：シリカ粒子（体積平均粒径：１８０ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：５０質量％）
Ｃ３：シリカ粒子（体積平均粒径：５００ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：７０質量％）
Ｃ４：シリカ粒子（体積平均粒径：２２ｎｍ、表面処理：疎水処理、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：３０質量％）
Ｃ５：アルミナ粒子（体積平均粒径：６０ｎｍ、表面処理あり、分散溶媒：ジメチルアセトアミド、不揮発分：２０質量％）
Ｃ６：シリカ粒子（体積平均粒径：１２ｎｍ、表面処理なしの粉体、分散溶媒なし）
・（Ａ）成分
Ａ１：上記合成例１にて合成されたポリイミド樹脂Ａ１
・（Ｂ）成分
Ｂ１：γ-ブチロラクトン
Ｂ２：３－メトキシ－Ｎ，Ｎ－ジメチルプロピオンアミド
Ｂ３：シクロヘキサノン
・（Ｃ）成分
Ｃ１：シリカ粒子（体積平均粒径：５０ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：４０質量％）
Ｃ２：シリカ粒子（体積平均粒径：１８０ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：５０質量％）
Ｃ３：シリカ粒子（体積平均粒径：５００ｎｍ、表面処理：フェニルアミノシラン、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：７０質量％）
Ｃ４：シリカ粒子（体積平均粒径：２２ｎｍ、表面処理：疎水処理、分散溶媒：シクロヘキサノン、不揮発分：３０質量％）
Ｃ５：アルミナ粒子（体積平均粒径：６０ｎｍ、表面処理あり、分散溶媒：ジメチルアセトアミド、不揮発分：２０質量％）
Ｃ６：シリカ粒子（体積平均粒径：１２ｎｍ、表面処理なしの粉体、分散溶媒なし）
【0107】
［フィラー分散性評価］
実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料について、絶縁膜中におけるフィラー分散性を以下のようにして評価した。絶縁膜形成材料をＳｉ基板上にスピンコートし、ホットプレート上で、１００℃、１２０秒加熱乾燥したのち１１０℃、１２０秒加熱乾燥することで、樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜を縦型拡散炉μ－ＴＦを用いて、窒素雰囲気下、２００℃２時間の条件で硬化し硬化物を得た。得られた硬化膜の断面についてＳＥＭによる観察を行い、以下の評価基準に基づいて分散性を評価した。結果を表１に示す。
－評価基準－
Ａ：フィラーが膜中に均一に分散しており、硬化膜の断面に凝集体が見られない
Ｂ：フィラーが膜中に均一に分散しているが、硬化膜の断面に一部凝集体が見られる
Ｃ：フィラーが膜中に不均一に分散しており、硬化膜の断面に凝集体が多数見られる
実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料について、絶縁膜中におけるフィラー分散性を以下のようにして評価した。絶縁膜形成材料をＳｉ基板上にスピンコートし、ホットプレート上で、１００℃、１２０秒加熱乾燥したのち１１０℃、１２０秒加熱乾燥することで、樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜を縦型拡散炉μ－ＴＦを用いて、窒素雰囲気下、２００℃２時間の条件で硬化し硬化物を得た。得られた硬化膜の断面についてＳＥＭによる観察を行い、以下の評価基準に基づいて分散性を評価した。結果を表１に示す。
－評価基準－
Ａ：フィラーが膜中に均一に分散しており、硬化膜の断面に凝集体が見られない
Ｂ：フィラーが膜中に均一に分散しているが、硬化膜の断面に一部凝集体が見られる
Ｃ：フィラーが膜中に不均一に分散しており、硬化膜の断面に凝集体が多数見られる
【0108】
（熱膨張率の測定）
実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料を用いて以下のように硬化膜を形成し、次いで熱膨張率を測定した。絶縁膜形成材料をＳｉ基板上にスピンコートし、ホットプレート上で、１００℃、１２０秒加熱乾燥したのち１１０℃、１２０秒加熱乾燥することで、硬化後約１０μｍとなるよう樹脂膜を形成した。
実施例１～１０及び比較例１の絶縁膜形成材料を用いて以下のように硬化膜を形成し、次いで熱膨張率を測定した。絶縁膜形成材料をＳｉ基板上にスピンコートし、ホットプレート上で、１００℃、１２０秒加熱乾燥したのち１１０℃、１２０秒加熱乾燥することで、硬化後約１０μｍとなるよう樹脂膜を形成した。
【0109】
得られた樹脂膜を縦型拡散炉μ－ＴＦを用いて、窒素雰囲気下、硬化温度：２００℃及び硬化時間：２時間の条件で硬化し膜厚１０μｍの硬化物を得た。得られた硬化物を剃刀を用いて１０ｍｍ幅に成形することで１０ｍｍ幅のパターン硬化物を得た。
ＴＭＡ試験装置（デュポン社製、ＴＭＡ２９４０）を使用し、初期サンプル長１０ｍｍ、荷重１０ｇ、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件で測定試料であるパターン硬化物の面方向の５０℃～１００℃の線熱膨張率を測定した。得られた結果を、熱膨張率（ｐｐｍ／Ｋ）として表１に示す。
ＴＭＡ試験装置（デュポン社製、ＴＭＡ２９４０）を使用し、初期サンプル長１０ｍｍ、荷重１０ｇ、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件で測定試料であるパターン硬化物の面方向の５０℃～１００℃の線熱膨張率を測定した。得られた結果を、熱膨張率（ｐｐｍ／Ｋ）として表１に示す。
【0110】
【表1】
【0111】
表１に示すように、実施例１～実施例１０では、熱膨張率が５０ｐｐｍ／Ｋ以下と低い値となった。一方、比較例１では、熱膨張率が５０ｐｐｍ／Ｋよりも大きかった。
実施例４では、実施例１～３、５～７、９及び１０と比較してフィラー分散性の結果が劣っていた。この理由は、実施例３でのフィラーの体積平均粒径が、これらの実施例でのフィラーの体積平均粒径よりも大きいことが原因と推測される。
実施例８では、実施例１～３、５～７、９及び１０と比較してフィラー分散性の結果が劣っていた。この理由は、実施例８で使用したフィラーは表面処理がなされておらず、フィラーの凝集が生じやすいことが原因と推測される。
実施例４では、実施例１～３、５～７、９及び１０と比較してフィラー分散性の結果が劣っていた。この理由は、実施例３でのフィラーの体積平均粒径が、これらの実施例でのフィラーの体積平均粒径よりも大きいことが原因と推測される。
実施例８では、実施例１～３、５～７、９及び１０と比較してフィラー分散性の結果が劣っていた。この理由は、実施例８で使用したフィラーは表面処理がなされておらず、フィラーの凝集が生じやすいことが原因と推測される。
【符号の説明】
【0112】
１，１ａ，４０１…半導体装置、１０…第１半導体チップ、２０…第２半導体チップ、３０…ピラー部、４０…再配線層、５０…基板、６０…回路基板、６１…端子電極、１００…第１半導体基板、１０１…第１基板本体、１０１ａ…一面、１０２…絶縁膜（第１絶縁膜）、１０３…端子電極（第１電極）、１０３ａ…表面、２００…第２半導体基板、２０１…第２基板本体、２０１ａ…一面、２０２…絶縁膜（第２絶縁膜）、２０３…端子電極（第２電極）、２０３ａ…表面、２０５…半導体チップ、３００…ピラー、３０１…樹脂、４１０…半導体ウェハー（第１半導体基板）、４１１…基板本体（第１基板本体）、４１２…絶縁膜（第１絶縁膜）、４１３…端子電極（第１電極）、４２０…半導体チップ（第２半導体基板）、４２１…基板本体（第２基板本体）、４２２…絶縁膜（第２絶縁膜）、４２３…端子電極（第２電極）、Ａ…切断線、Ｈ…熱、Ｍ１～Ｍ３…半製品、Ｓ１…絶縁接合部分、Ｓ２…電極接合部分、Ｓ３…絶縁接合部分、Ｓ４…電極接合部分。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
