CN111033379A - 负型感光性树脂组合物、半导体装置和电子设备 - Google Patents

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CN111033379A CN201880055884.7A CN201880055884A CN111033379A CN 111033379 A CN111033379 A CN 111033379A CN 201880055884 A CN201880055884 A CN 201880055884A CN 111033379 A CN111033379 A CN 111033379A
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山川雄大
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Abstract

本发明的负型感光性树脂组合物包含热固性树脂、光聚合引发剂和含有酸酐作为官能团的偶联剂。其中，优选热固性树脂包含多官能环氧树脂。优选多官能环氧树脂的含量相对于负型感光性树脂组合物的不挥发成分为40～80质量％。优选偶联剂为具有琥珀酸酐作为官能团的、包含烷氧基甲硅烷基的化合物。

Description

负型感光性树脂组合物、半导体装置和电子设备
技术领域
本发明涉及负型感光性树脂组合物、半导体装置和电子设备。
背景技术
在半导体元件中，以保护膜、层间绝缘膜、平坦化膜等用途而使用由树脂材料构成的树脂膜。根据半导体元件的安装方式，要求增加这些树脂膜的厚度。然而，当增加树脂膜的厚度时，半导体芯片的翘曲变得显著。
另一方面，已知有通过对树脂膜赋予感光性和透光性而在树脂膜上形成图案的技术。由此，能够高精度地形成目标图案。
于是，正推进可制造具有感光性且能够增加厚度的树脂膜的树脂组合物的开发。
例如，专利文献1中公开了一种感光性树脂组合物，其通过优化分子结构，使残留应力减少，从而透光性优异并且能够抑制半导体芯片的翘曲。
感光性树脂组合物还以形成绝缘部为目的而使用，该绝缘部用于在由感光性树脂组合物形成的树脂膜中埋设布线而使布线绝缘。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-209104号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
另一方面，对用于安装半导体元件的树脂膜，要求具有与半导体芯片和布线的密合性。因此，对于该树脂膜，与无机材料和金属材料的密合性很重要。
然而，以往的树脂膜，存在因与无机材料和金属材料的密合性低而无法充分提高安装后的可靠性的问题。
本发明的目的在于，提供能够形成与无机材料和金属材料具有良好的密合性的树脂膜的感光性树脂组合物、包括所述树脂膜的半导体装置、和包括所述半导体装置的电子设备。
用于解决技术问题的手段
上述目的可通过下述的本发明(1)～(11)而实现。
(1)一种负型感光性树脂组合物，其特征在于，包含：
热固性树脂；
光聚合引发剂；和
偶联剂，其含有酸酐作为官能团。
(2)根据上述(1)所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述热固性树脂包含在常温下为固体的成分。
(3)根据上述(1)或(2)所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述热固性树脂包含多官能环氧树脂。
(4)根据上述(3)所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述多官能环氧树脂的含量相对于所述感光性树脂组合物的不挥发成分为40～80质量％。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述偶联剂为包含烷氧基甲硅烷基的化合物。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述酸酐为琥珀酸酐。
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述负型感光性树脂组合物还包含溶剂。
(8)根据上述(7)所述的负型感光性树脂组合物，其中：
所述负型感光性树脂组合物溶解于所述溶剂而呈清漆状。
(9)一种半导体装置，其特征在于，包括：
半导体芯片；和
树脂膜，其设置于所述半导体芯片上且包含上述(1)至(8)中任一项所述的负型感光性树脂组合物的固化物。
(10)根据上述(9)所述的半导体装置，其中：
在所述树脂膜中埋设有与所述半导体芯片电连接的重布线层。
(11)一种电子设备，其特征在于，包括上述(9)或(10)所述的半导体装置。
发明效果
根据本发明，能够得到能够形成与无机材料和金属材料具有良好的密合性的树脂膜的负型感光性树脂组合物。
根据本发明，能够得到包括所述树脂膜的半导体装置。
根据本发明，能够得到包括上述半导体装置的电子设备。
附图说明
图1是表示本发明的半导体装置的第1实施方式的纵截面图。
图2是图1中用虚线包围的区域的局部放大图。
图3是表示制造图1所示的半导体装置的方法的一个例子的图。
图4是表示制造图1所示的半导体装置的方法的一个例子的图。
图5是表示本发明的半导体装置的第2实施方式的纵截面图。
图6是图5中用虚线包围的区域的局部放大图。
图7是表示制造图5所示的半导体装置的方法的步骤图。
图8是用于说明制造图5所示的半导体装置的方法的图。
图9是用于说明制造图5所示的半导体装置的方法的图。
图10是用于说明制造图5所示的半导体装置的方法的图。
具体实施方式
下面，根据附图所示的优选实施方式，对本发明的负型感光性树脂组合物、半导体装置和电子设备进行详细说明。
首先，在说明负型感光性树脂组合物和包含该负型感光性树脂组合物的感光性树脂膜之前，对应用了它们的本发明的半导体装置的第1实施方式进行说明。
＜＜第1实施方式＞＞
1.半导体装置
图1是表示本发明的半导体装置的第1实施方式的纵截面图。图2是图1中用虚线包围的区域的局部放大图。在下面的说明中，将图1中的上侧称为“上”，下侧称为“下”。
图1所示的半导体装置1具有包括贯穿电极基板2和安装于其上的半导体封装3的、所谓堆叠封装结构。
其中，贯穿电极基板2包括：有机绝缘层21(树脂膜)；多个贯穿布线22，其从有机绝缘层21的上表面贯穿至下表面；半导体芯片23，其嵌埋于有机绝缘层21的内部；下层布线层24，其设置于有机绝缘层21的下表面；上层布线层25，其设置于有机绝缘层21的上表面；和焊料凸块26，其设置于下层布线层24的下表面。在本实施方式的半导体装置1中，有机绝缘层21至少设置于半导体芯片23的表面上，且包含后述的感光性树脂组合物或感光性树脂膜的固化物。
另一方面，半导体封装3包括：封装基板31；半导体芯片32，其安装于封装基板31上；接合线33，其将半导体芯片32和封装基板31电连接；密封层34，其嵌埋有半导体芯片32和接合线33；和焊料凸块35，其设置于封装基板31的下表面。
并且，半导体封装3层叠于贯穿电极基板2上。从而，半导体封装3的焊料凸块35与贯穿电极基板2的上层布线层25电连接。
这样的半导体装置1，因为有机绝缘层21与贯穿布线22和半导体芯片23具有良好的密合性，所以可靠性变高。
并且，无需在贯穿电极基板2中使用像包含芯层的有机基板那样的厚基板，因此，能够容易地实现降低高度(low profile)。因此，还能够有助于内置半导体装置1的电子设备的小型化。
并且，因为将具有彼此不同的半导体芯片的贯穿电极基板2和半导体封装3层叠，所以能够提高每单位面积的安装密度。从该观点来看，也能够实现半导体装置1的小型化。
下面，对贯穿电极基板2和半导体封装3进一步进行详细说明。
图2所示的贯穿电极基板2包括的下层布线层24和上层布线层25各自包含绝缘层、布线层和贯穿布线等。从而，下层布线层24和上层布线层25能够以在内部或表面包含布线，并且经由贯穿布线在厚度方向上贯穿的方式实现电连接。
其中，下层布线层24中包含的布线层，与半导体芯片23和焊料凸块26连接。因此，下层布线层24作为半导体芯片23的重布线层发挥作用，并且焊料凸块26作为半导体芯片23的外部端子发挥作用。
图2所示的贯穿布线22以贯穿有机绝缘层21的方式设置。从而，能够将下层布线层24与上层布线层25之间电连接。其结果，能够实现贯穿电极基板2与半导体封装3的层叠，能够实现半导体装置1的高功能化。
而且，图2所示的上层布线层25中包含的布线层，与贯穿布线22和焊料凸块35连接。从而，上层布线层25与半导体芯片23电连接，作为半导体芯片23的重布线层发挥作用，并且还作为介于半导体芯片23与封装基板31之间的中介层(interposer)发挥作用。其结果，能够实现重布线层的高密度化。
通过贯穿布线22贯穿有机绝缘层21，能够得到加强有机绝缘层21的效果。因此，即使在下层布线层24或上层布线层25的机械强度低的情况下，也能够避免贯穿电极基板2整体的机械强度的降低。其结果，能够实现下层布线层24或上层布线层25的进一步薄型化，能够实现半导体装置1的进一步降低高度。
而且，有机绝缘层21以覆盖半导体芯片23的方式设置。从而，能够提高保护半导体芯片23的效果。其结果，能够提高半导体装置1的可靠性。并且，能够得到在像本实施方式所涉及的堆叠封装结构那样的安装方式中也能够容易地应用的半导体装置1。
贯穿布线22的直径W(参照图2)并无特别限定，优选为1～100μm左右，更优选为2～80μm左右。从而，能够确保贯穿布线22的导电性而不损害有机绝缘层21的机械特性。
图2所示的半导体封装3可以是任何形态的封装。例如，可以举出QFP(Quad FlatPackage：四方扁平封装)、SOP(Small Outline Package：小外形封装)、BGA(Ball GridArray：球栅阵列)、CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)、QFN(Quad Flat Non-leadedPackage：四方扁平无引脚封装)、SON(Small Outline Non-leaded Package：小外形无引脚封装)、LF-BGA(Lead Flame BGA：导线架球栅阵列)等形态。
半导体芯片32的形态并无特别限定，作为一个例子，图1所示的半导体芯片32通过层叠多个芯片而构成。因此，实现了高密度化。多个芯片可以是沿平面方向并排设置，也可以是沿厚度方向层叠并且还沿平面方向并排设置。
封装基板31可以是任何基板，例如为包含未图示的绝缘层、布线层和贯穿布线等的基板。其中，能够经由贯穿布线将焊料凸块35与接合线33电连接。
密封层34例如由公知的密封树脂材料构成。通过设置这样的密封层34，能够保护半导体芯片32和接合线33不受外力或外部环境的影响。
贯穿电极基板2包括的半导体芯片23和半导体封装3包括的半导体芯片32彼此靠近地配置，因此，能够享受到彼此通信的高速化和低损失化等优点。从该观点出发，例如，如果使半导体芯片23和半导体芯片32中的一者为CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、AP(Application Processor：应用处理器)等运算元件，使另一者为DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)或快闪存储器等存储元件等，则能够在同一装置内将这些元件彼此靠近地配置，因此，能够实现兼顾高功能化和小型化的半导体装置1。
＜有机绝缘层＞
下面，特别对有机绝缘层21进行详细说明。
本实施方式的有机绝缘层21包含后述的感光性树脂组合物或感光性树脂膜的固化物。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物(也包括感光性树脂膜的固化物，下面相同)的玻璃化转变温度(Tg)优选为140℃以上，更优选为150℃以上，进一步优选为160℃以上。从而，能够提高有机绝缘层21的耐热性，因此，能够实现例如在高温环境下也能够使用的半导体装置1。感光性树脂组合物的固化物的玻璃化转变温度的上限值可以不特别设定，作为一个例子可以为250℃以下。
感光性树脂组合物的固化物的玻璃化转变温度可以根据利用热机械分析装置(TMA)，对规定的试验片(宽度4mm×长度20mm×厚度0.005～0.015mm)，在起始温度30℃、测量温度范围30～400℃、升温速度5℃/分钟的条件下进行测量得到的结果来计算。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物的线膨胀系数(CTE)优选为5～80ppm/℃，更优选为10～70ppm/℃，进一步优选为15～60ppm/℃。从而，能够使有机绝缘层21的线膨胀系数接近例如硅材料的线膨胀系数。因此，能够得到例如不易产生半导体芯片23的翘曲等的有机绝缘层21。其结果，能够得到可靠性高的半导体装置1。
感光性树脂组合物的固化物的线膨胀系数可以根据利用热机械分析装置(TMA)，对规定的试验片(宽度4mm×长度20mm×厚度0.005～0.015mm)，在起始温度30℃、测量温度范围30～400℃、升温速度5℃/分钟的条件下进行测量得到的结果来计算。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物的5％热失重温度Td5优选为300℃以上，更优选为320℃以上。从而，能够得到即使在高温下也难以发生由热分解等引起的重量减少、耐热性优异的固化物。因此，能够得到在高温环境下的耐久性优异的有机绝缘层21。
感光性树脂组合物的固化物的5％热失重温度Td5可以根据利用差热-热重同时测量装置(TG/DTA)对5mg的固化物进行测量得到的结果来计算。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物的伸长率优选为5～50％，更优选为6～45％，进一步优选为7～40％。从而，有机绝缘层21的伸长率得到优化，因此，即使在例如以贯穿有机绝缘层21的方式设置有贯穿布线22的情况下，也能够抑制在有机绝缘层21与贯穿布线22的界面发生剥离等。还能够抑制在有机绝缘层21本身中产生裂纹等。
当伸长率小于上述下限值时，根据有机绝缘层21的厚度和形状等，有可能在有机绝缘层21中产生裂纹等。另一方面，当伸长率大于上述上限值时，根据有机绝缘层21的厚度和形状等，有机绝缘层21的机械特性有可能降低。
感光性树脂组合物的固化物的伸长率以如下方式进行测量。首先，在温度25℃、湿度55％的气氛中，对规定的试验片(宽度6.5mm×长度20mm×厚度0.005～0.015mm)实施拉伸试验(拉伸速度：5mm/分钟)。拉伸试验使用ORIENTEC CORPORATION制造的拉伸试验机(TENSILON RTA-100)进行。接着，根据该拉伸试验的结果来计算拉伸伸长率。在此，以试验次数n＝10进行上述拉伸试验，求出测量值大的5次的平均值，将该平均值作为测量值。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物的拉伸强度优选为20MPa以上，更优选为30～300MPa。从而，能够得到具有足够的机械强度、耐久性优异的有机绝缘层21。
感光性树脂组合物的固化物的拉伸强度可以根据利用与上述的伸长率的测量相同的方法获取的拉伸试验的结果来求出。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物的固化物的拉伸弹性模量优选为0.5GPa以上，更优选为1～5GPa。从而，能够得到具有足够的机械强度、耐久性优异的有机绝缘层21。
感光性树脂组合物的固化物的弹性模量可以根据利用与上述的伸长率的测量相同的方法获取的拉伸试验的结果来求出。
作为上述的固化物，例如可以使用在如下的条件下固化而得到的固化物。首先，用旋涂机等在硅晶片基板上涂敷感光性树脂组合物之后，利用加热板以120℃干燥5分钟，从而得到涂膜。对所得到的涂膜以700mJ/cm2进行整面曝光，在70℃进行5分钟的PEB(PostExposure Bake：曝光后烘烤)。然后，以200℃加热90分钟，从而得到固化膜。
2.半导体装置的制造方法
上述的本实施方式的半导体装置1例如可以以如下方式制造。
图3、图4分别是表示制造图1所示的半导体装置1的方法的一个例子的图。
[1]
首先，如图3(a)所示，准备基板202。
作为基板202的构成材料，并无特别限定，例如可以举出金属材料、玻璃材料、陶瓷材料、半导体材料、有机材料等。基板202可以使用硅晶片那样的半导体晶片、玻璃晶片等。在基板202上可以根据需要形成有电子电路。
[2]
接着，如图3(b)所示，在基板202上配置半导体芯片23。本制造方法中，作为一个例子，将多个半导体芯片23彼此隔开间隔地配置。多个半导体芯片23可以是彼此相同的种类，也可以是彼此不同的种类。
可以根据需要，在基板202与半导体芯片23之间设置中介层(未图示)。中介层例如作为半导体芯片23的重布线层发挥作用。因此，中介层可以包括用于与后述的半导体芯片23的电极电连接的未图示的焊盘。从而，能够改变半导体芯片23的焊盘间隔或排列图案，能够更加提高半导体装置1的设计自由度。
这样的中介层例如可以使用硅基板、陶瓷基板、玻璃基板那样的无机系基板、树脂基板那样的有机系基板等。
[3]
接着，如图3(c)所示，以嵌埋半导体芯片23的方式在基板202上配置感光性树脂层210。作为感光性树脂层210，可以使用后述的感光性树脂组合物或感光性树脂膜。
此时，通过使用特别包含感光性树脂组合物的感光性树脂膜，能够容易地实现增加感光性树脂层210的厚度。从而，即使不使半导体芯片23薄型化，也能够容易地进行嵌埋。
在使用感光性树脂膜形成感光性树脂层210的情况下，可以是从半导体芯片23的上方粘贴感光性树脂膜单体，也可以是将层叠在载体膜上的感光性树脂膜粘贴在半导体芯片23上之后，将载体膜剥离从而留下感光性树脂膜。
在粘贴感光性树脂膜的操作中，可以使用公知的层压方法。在该情况下，例如可以使用真空层压机。真空层压机可以是间歇式，也可以是连续式。
在粘贴感光性树脂膜的操作过程中，可以根据需要对感光性树脂膜进行加热。
加热温度可以根据感光性树脂膜的构成材料和加热时间等适当设定，优选为40～150℃左右，更优选为50～140℃左右，进一步优选为60～130℃左右。通过在这样的温度下进行加热，能够更加提高半导体芯片23在感光性树脂膜中的嵌埋性。从而，能够抑制空隙等缺陷的产生，并且能够高效率地形成进一步实现了平坦化的感光性树脂层210。
当加热温度小于上述下限值时，感光性树脂膜的熔融不足，因此，根据感光性树脂膜的构成材料等，嵌埋性有可能降低。另一方面，当加热温度大于上述上限值时，根据感光性树脂膜的构成材料等，有可能发生固化。
加热时间可以根据感光性树脂膜的构成材料和加热温度等适当设定，优选为5～180秒左右，更优选为10～60秒左右。
感光性树脂膜通过被加热并且被加压，能够实现嵌埋半导体芯片23。此时的加压力可以根据感光性树脂膜的构成材料等适当设定，优选为0.2～5MPa左右，更优选为0.4～1MPa左右。
另一方面，通过使用清漆状的感光性树脂组合物，能够容易地实现感光性树脂层210的平坦化。
在使用清漆状的感光性树脂组合物形成感光性树脂层210的操作中，根据需要利用溶剂等调整粘度，使用各种涂敷装置涂敷在基板202上。然后，通过使所得到的涂膜干燥，得到感光性树脂层210。也可以是为了确保足够的厚度，反复多次进行清漆状的感光性树脂组合物的涂敷和干燥，使得半导体芯片被完全嵌埋。
作为涂敷装置，例如可以举出旋涂机、喷涂装置、喷墨装置等。
感光性树脂膜的膜厚(感光性树脂层210的膜厚)可以根据固化后的膜厚(图2的高度H)且考虑固化收缩来适当设定，只要为能够嵌埋半导体芯片23的厚度，就没有特别限定。但是，作为感光性树脂膜的膜厚的一个例子，优选为20～1000μm左右，更优选为50～750μm左右，进一步优选为100～500μm左右。通过将感光性树脂层210的膜厚设定在上述范围内，能够容易地嵌埋半导体芯片23，并且还能够对感光性树脂层210的固化膜赋予足够的机械强度。其结果，能够形成对半导体芯片23具有良好的保护性，而且还有助于半导体装置1的刚性的固化膜(有机绝缘层21)。
[4]
接着，如图3(d)所示，在感光性树脂层210上的规定的区域配置掩模41。然后，隔着掩模41照射光(活性射线)。从而，与掩模41的图案相应地对感光性树脂层210实施曝光处理。
然后，根据需要，实施曝光后加热处理。曝光后加热处理的条件并无特别限定，例如可以是加热温度为50～150℃左右、且加热时间为1～10分钟左右。
图3(d)中，图示了感光性树脂层210具有所谓负型的感光性的情况。在该例子中，对感光性树脂层210中的与掩模41的非遮光部对应的区域赋予相对于显影液的溶解性。
然后，通过实施显影处理，形成与掩模41的非遮光部对应的、贯穿感光性树脂层210的开口部42(参照图3(e))。
作为显影液，例如可以举出有机系显影液、水溶性显影液等。
显影处理之后，对感光性树脂层210实施显影后加热处理。显影后加热处理的条件并无特别限定，可以是加热温度为160～250℃左右、且加热时间为30～180分钟左右。从而，能够抑制对半导体芯片23的热影响，并且使感光性树脂层210固化，得到有机绝缘层21。
[5]
接着，如图4(f)所示，在开口部42(参照图3(e))中形成贯穿布线22。
形成贯穿布线22时可以使用公知的方法，例如可以使用下述的方法。
首先，在有机绝缘层21上形成未图示的种子层。种子层形成在开口部42的内部(侧壁和底面)并且形成在有机绝缘层21的上表面。
作为种子层，例如可以使用铜种子层。种子层例如可以通过溅射法形成。
种子层可以与想要形成的贯穿布线22由同种的金属构成，也可以由不同种的金属构成。
接着，在未图示的种子层中的、开口部42以外的区域上形成未图示的抗蚀剂层。然后，将该抗蚀剂层作为掩模，在开口部42内填充金属。该填充例如可以使用电镀法。作为被填充的金属，例如可以举出铜或铜合金、铝或铝合金、金或金合金、银或银合金、镍或镍合金等。这样导电性材料被埋设在开口部42内，形成贯穿布线22。
接着，除去未图示的抗蚀剂层。
贯穿布线22的形成部位并不限定于图示的位置。例如，也可以是设置在贯穿覆盖在半导体芯片23上的感光性树脂层210的位置。
[6]
接着，如图4(g)所示，在有机绝缘层21的上表面侧形成上层布线层25。上层布线层25例如可以使用光刻法和镀敷法形成。
[7]
接着，如图4(h)所示，剥离基板202。从而，露出有机绝缘层21的下表面。
[8]
接着，如图4(i)所示，在有机绝缘层21的下表面侧形成下层布线层24。下层布线层24例如可以使用光刻法和镀敷法形成。这样形成的下层布线层24经由贯穿布线22与上层布线层25电连接。
[9]
接着，如图4(j)所示，在下层布线层24上形成焊料凸块26。在上层布线层25或下层布线层24上，可以根据需要形成阻焊层那样的保护膜。
通过上述步骤，得到贯穿电极基板2。
图4(j)所示的贯穿电极基板2能够分割成多个区域。因此，例如通过沿着图4(j)所示的点划线对贯穿电极基板2进行切单，能够高效率地制造多个贯穿电极基板2。切单例如可以使用钻石切割机等。
[10]
接着，在切单得到的贯穿电极基板2上配置半导体封装3。从而得到图1所示的半导体装置1。
这样的半导体装置1的制造方法能够应用于使用大面积的基板的晶片级工艺或面板级工艺。
通过使用包含感光性树脂组合物的感光性树脂层210，能够以晶片级工艺或面板级工艺进行半导体芯片23的配置、半导体芯片23的嵌埋、贯穿布线22的形成、上层布线层25的形成和下层布线层24的形成。从而，能够提高半导体装置1的制造效率，实现低成本化。
＜＜第2实施方式＞＞
下面，对本发明的半导体装置的第2实施方式进行说明。
图5是表示本发明的半导体装置的第2实施方式的纵截面图。图6是图5中用虚线包围的区域的局部放大图。在下面的说明中，将图5中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。
下面，以与上述第1实施方式的不同点为中心，对半导体装置的第2实施方式进行说明，对于相同的事项，省略其说明。
1.半导体装置
第2实施方式的半导体装置1与上述的第1实施方式的半导体装置的不同之处在于，在有机绝缘层21中形成的贯穿布线的结构不同，并且上层布线层25使用后述的感光性树脂组合物形成，除此以外，与上述的第1实施方式的半导体装置1相同。
本实施方式的半导体装置1中，如图5和图6所示，在有机绝缘层21中，以贯穿有机绝缘层21的方式设置有贯穿布线221。从而，下层布线层24与上层布线层25之间电连接，能够实现贯穿电极基板2与半导体封装3的层叠，因此，能够实现半导体装置1的高功能化。贯穿布线221的直径W(参照图6)并无特别限定，可以为与上述的第1实施方式的半导体装置1的贯穿布线22的直径W相同的尺寸。
本实施方式的半导体装置1，除了包括贯穿布线221以外，还包括贯穿布线222，该贯穿布线222以贯穿位于半导体芯片23的上表面的有机绝缘层21的方式设置。从而，能够实现半导体芯片23的上表面与上层布线层25之间的电连接。
而且，图6所示的上层布线层25中包含的布线层253，与贯穿布线221和焊料凸块35连接。因此，上层布线层25与半导体芯片23电连接，作为半导体芯片23的重布线层发挥作用，并且还作为介于半导体芯片23与封装基板31之间的中介层发挥作用。
上层布线层25使用后述的感光性树脂组合物形成，具有在感光性树脂组合物的树脂膜中埋设有布线层253的结构。在这样的半导体装置1中，上层布线层25与布线层253的密合性良好，因此，可靠性变高。
2.半导体装置的制造方法
接着，对制造图5所示的半导体装置1的方法进行说明。
图7是表示制造图5所示的半导体装置1的方法的步骤图。图8～图10分别为用于说明制造图5所示的半导体装置1的方法的图。
本实施方式的半导体装置1的制造方法具有：芯片配置步骤S1，以嵌埋设置在基板202上的半导体芯片23和贯穿布线221、222的方式得到有机绝缘层21；上层布线层形成步骤S2，在有机绝缘层21上和半导体芯片23上形成上层布线层25；基板剥离步骤S3，剥离基板202；下层布线层形成步骤S4，形成下层布线层24；焊料凸块形成步骤S5，形成焊料凸块26，得到贯穿电极基板2；和层叠步骤S6，在贯穿电极基板2上层叠半导体封装3。
其中，上层布线层形成步骤S2包括：第1树脂膜配置步骤S20，在有机绝缘层21上和半导体芯片23上配置感光性树脂清漆5，得到感光性树脂层2510；第1曝光步骤S21，对感光性树脂层2510实施曝光处理；第1显影步骤S22，对感光性树脂层2510实施显影处理；第1固化步骤S23，对感光性树脂层2510实施固化处理；布线层形成步骤S24，形成布线层253；第2树脂膜配置步骤S25，在感光性树脂层2510和布线层253上配置感光性树脂清漆5，得到感光性树脂层2520；第2曝光步骤S26，对感光性树脂层2520实施曝光处理；第2显影步骤S27，对感光性树脂层2520实施显影处理；第2固化步骤S28，对感光性树脂层2520实施固化处理；和贯穿布线形成步骤S29，在开口部424(贯穿孔)中形成贯穿布线254。
下面，依次对各步骤进行说明。下面的制造方法为一个例子，并不限定于此。
[1]芯片配置步骤S1
首先，如图8(a)所示，准备芯片嵌埋结构体27，其包括：基板202；设置在基板202上的半导体芯片23和贯穿布线221、222；和以嵌埋它们的方式设置的有机绝缘层21。
作为基板202的构成材料，并无特别限定，例如可以举出金属材料、玻璃材料、陶瓷材料、半导体材料、有机材料等。基板202可以使用硅晶片那样的半导体晶片、玻璃晶片等。
半导体芯片23粘接在基板202上。在本制造方法中，作为一个例子，使多个半导体芯片23彼此隔开间隔且并排设置在同一基板202上。多个半导体芯片23可以是彼此相同的种类，也可以是彼此不同的种类。可以经由芯片粘合膜那样的粘合剂层(未图示)将基板202与半导体芯片23之间固定。
可以根据需要，在基板202与半导体芯片23之间设置中介层(未图示)。中介层例如作为半导体芯片23的重布线层发挥作用。因此，中介层可以包括用于与后述的半导体芯片23的电极电连接的未图示的焊盘。从而，能够改变半导体芯片23的焊盘间隔或排列图案，能够进一步提高半导体装置1的设计自由度。
这样的中介层例如可以使用硅基板、陶瓷基板、玻璃基板那样的无机系基板、树脂基板那样的有机系基板等。
有机绝缘层21例如为包含作为后述的感光性树脂组合物的成分举出的那样的热固性树脂或热塑性树脂的树脂膜。
作为贯穿布线221、222的构成材料，例如可以举出铜或铜合金、铝或铝合金、金或金合金、银或银合金、镍或镍合金等。
也可以是准备利用与上述不同的方法制作的芯片嵌埋结构体27。
[2]上层布线层形成步骤S2
接着，在有机绝缘层21上和半导体芯片23上形成上层布线层25。
[2-1]第1树脂膜配置步骤S20
首先，如图8(b)所示，在有机绝缘层21上和半导体芯片23上涂敷(配置)感光性树脂清漆5。从而，如图8(c)所示，能够得到感光性树脂清漆5的液态覆膜。感光性树脂清漆5为后述的感光性树脂组合物的清漆。
感光性树脂清漆5的涂敷例如可以使用旋涂机、棒涂机、喷涂装置、喷墨装置等进行。
感光性树脂清漆5的粘度并无特别限定，优选为10～700mPa·s，更优选为30～400mPa·s。通过感光性树脂清漆5的粘度在上述范围内，能够形成更薄的感光性树脂层2510(参照图8(d))。其结果，能够使上层布线层25更薄，容易使半导体装置1薄型化。
感光性树脂清漆5的粘度例如为使用锥板型粘度计(TV-25，动机产业株式会社(Toki Sangyo Co.,Ltd)制造)在旋转速度50rpm、测量时间300秒的条件下测量得到的值。
接着，使感光性树脂清漆5的液态覆膜干燥。从而，得到图8(d)所示的感光性树脂层2510。
感光性树脂清漆5的干燥条件并无特别限定，例如可以举出在80～150℃的温度下加热1～60分钟的条件。
在本步骤中，也可以是采用配置将感光性树脂清漆5成膜而形成的感光性树脂膜的工艺，来代替涂敷感光性树脂清漆5的工艺。
感光性树脂膜例如可以通过利用各种涂敷装置在载体膜等基底上涂敷感光性树脂清漆5，之后使所得到的涂膜干燥来制造。
然后，根据需要，对感光性树脂层2510实施曝光前加热处理。通过实施曝光前加热处理，感光性树脂层2510中包含的分子稳定，从而能够实现后述的第1曝光步骤S21中的反应的稳定，另一方面，通过以如后述的加热条件进行加热，能够将由加热产生的对光酸产生剂的不良影响控制在最小限度。
曝光前加热处理的温度优选为70～130℃，更优选为75～120℃，进一步优选为80～110℃。当曝光前加热处理的温度小于上述下限值时，有可能无法达到通过曝光前加热处理来使分子稳定的目的。另一方面，当曝光前加热处理的温度大于上述上限值时，有可能光酸产生剂的活动变得过于活跃，即使在后述的第1曝光步骤S21中照射光也难以产生酸这样的影响范围变广从而图案化的加工精度降低。
曝光前加热处理的时间可以与曝光前加热处理的温度相应地适当设定，在上述温度下优选为1～10分钟，更优选为2～8分钟，进一步优选为3～6分钟。当曝光前加热处理的时间小于上述下限值时，加热时间不足，因此，有可能无法达到通过曝光前加热处理来使分子稳定的目的。另一方面，当曝光前加热处理的时间大于上述上限值时，加热时间过长，因此，即使曝光前加热处理的温度在上述范围内，也有可能导致光酸产生剂的作用受到阻碍。
加热处理的气氛并无特别限定，可以是不活泼气体气氛或还原性气体气氛等，如果考虑操作效率等则为大气下。
气氛压力并无特别限定，可以为减压下或加压下，如果考虑操作效率等则为常压。常压是指30～150kPa左右的压力，优选为大气压。
[2-2]第1曝光步骤S21
接着，对感光性树脂层2510实施曝光处理。
首先，如图8(d)所示，在感光性树脂层2510上的规定的区域配置掩模412。然后，隔着掩模412照射光(活性射线)。从而，与掩模412的图案相应地对感光性树脂层2510实施曝光处理。
在图8(d)中，图示了感光性树脂层2510具有所谓负型的感光性的情况。在该例子中，对感光性树脂层2510中的与掩模412的遮光部对应的区域赋予相对于显影液的溶解性。
另一方面，在与掩模412的透过部对应的区域中，通过感光剂的作用，产生例如酸那样的催化剂。所产生的酸在后述的步骤中作为热固性树脂的反应的催化剂起作用。
曝光处理中的曝光量并无特别限定，优选为100～2000mJ/cm2，更优选为200～1000mJ/cm2。从而，能够抑制感光性树脂层2510中的曝光不足和曝光过度。其结果，最终能够实现高精度图案化。
然后，根据需要，对感光性树脂层2510实施曝光后加热处理。
曝光后加热处理的温度并无特别限定，优选为50～150℃，更优选为50～130℃，进一步优选为55～120℃，尤其优选为60～110℃。通过在这样的温度实施曝光后加热处理，所产生的酸的催化剂作用得到充分增强，能够使热固性树脂在更短时间内充分反应。另一方面，当温度过高时，酸的扩散得到促进，图案化的加工精度有可能降低，但是只要温度在上述范围内就能够降低这样的可能性。
当曝光后加热处理的温度小于上述下限值时，无法充分提高酸那样的催化剂的作用，因此，有可能热固性树脂的反应速率降低或需要时间。另一方面，当曝光后加热处理的温度大于上述上限值，酸的扩散得到促进(扩大范围)，图案化的加工精度有可能降低。
另一方面，曝光后加热处理的时间可以与曝光后加热处理的温度相应地适当设定，在上述温度下优选为1～30分钟，更优选为2～20分钟，进一步优选为3～15分钟。通过以这样的时间实施曝光后加热处理，能够使热固性树脂充分反应，并且能够抑制酸的扩散从而抑制图案化的加工精度降低。
曝光后加热处理的气氛并无特别限定，可以是不活泼气体气氛或还原性气体气氛等，如果考虑操作效率等则为大气下。
曝光后加热处理的气氛压力并无特别限定，可以为减压下或加压下，如果考虑操作效率等则为常压。从而，能够比较容易地实施曝光前加热处理。常压是指30～150kPa左右的压力，优选为大气压。
[2-3]第1显影步骤S22
接着，对感光性树脂层2510实施显影处理。从而，在与掩模412的遮光部对应的区域，形成贯穿感光性树脂层2510的开口部423(参照图9(e))。
作为显影液，例如可以举出有机系显影液、水溶性显影液等。
[2-4]第1固化步骤S23
显影处理之后，对感光性树脂层2510实施固化处理(显影后加热处理)。固化处理的条件并无特别限定，可以是加热温度为160～250℃左右、且加热时间为30～240分钟左右。从而，能够抑制对半导体芯片23的热影响，并且使感光性树脂层2510固化，得到有机绝缘层251。
[2-5]布线层形成步骤S24
接着，在有机绝缘层251上形成布线层253(参照图9(f))。布线层253例如可以通过使用溅射法、真空蒸镀法等气相成膜法得到金属层之后，利用光刻法和蚀刻法进行图案化而形成。
也可以是在形成布线层253之前，实施等离子体处理那样的表面改性处理。
[2-6]第2树脂膜配置步骤S25
接着，如图9(g)所示，与第1树脂膜配置步骤S20同样地得到感光性树脂层2520。感光性树脂层2520以覆盖布线层253的方式配置。
然后，根据需要，对感光性树脂层2520实施曝光前加热处理。处理条件例如可以为第1树脂膜配置步骤S20中记载的条件。
[2-7]第2曝光步骤S26
接着，对感光性树脂层2520实施曝光处理。处理条件例如可以为第1曝光步骤S21中记载的条件。
然后，根据需要，对感光性树脂层2520实施曝光后加热处理。处理条件例如可以为第1曝光步骤S21中记载的条件。
[2-8]第2显影步骤S27
接着，对感光性树脂层2520实施显影处理。处理条件例如可以为第1显影步骤S22中记载的条件。从而，形成贯穿感光性树脂层2510、2520的开口部424(参照图9(h))。
[2-9]第2固化步骤S28
显影处理之后，对感光性树脂层2520实施固化处理(显影后加热处理)。固化条件例如可以为第1固化步骤S23中记载的条件。从而，使感光性树脂层2520固化，得到有机绝缘层252(参照图10(i))。
在本实施方式中，上层布线层25具有有机绝缘层251和有机绝缘层252这2层，但也可以是具有3层以上。在该情况下，只要在第2固化步骤S28之后反复追加从布线层形成步骤S24至第2固化步骤S28的一系列步骤即可。
[2-10]贯穿布线形成步骤S29
接着，对开口部424形成图10(i)所示的贯穿布线254。
形成贯穿布线254时可以使用公知的方法，例如可以使用下述的方法。
首先，在有机绝缘层252上形成未图示的种子层。种子层形成在开口部424的内表面(侧面和底面)并且形成在有机绝缘层252的上表面。
作为种子层，例如可以使用铜种子层。种子层例如可以通过溅射法形成。
种子层可以与想要形成的贯穿布线254由同种的金属构成，也可以由不同种的金属构成。
接着，在未图示的种子层中的、开口部424以外的区域上形成未图示的抗蚀剂层。然后，将该抗蚀剂层作为掩模，在开口部424内填充金属。该填充例如可以使用电镀法。作为被填充的金属，例如可以举出铜或铜合金、铝或铝合金、金或金合金、银或银合金、镍或镍合金等。这样导电性材料被埋设在开口部424内，形成贯穿布线254。
接着，除去未图示的抗蚀剂层。然后，除去有机绝缘层252上的未图示的种子层。这例如可以使用闪蚀法。
贯穿布线254的形成部位并不限定于图示的位置。
[3]基板剥离步骤S3
接着，如图10(j)所示，剥离基板202。从而，露出有机绝缘层21的下表面。
[4]下层布线层形成步骤S4
接着，如图10(k)所示，在有机绝缘层21的下表面侧形成下层布线层24。下层布线层24可以用任何方法形成，例如可以与上述的上层布线层形成步骤S2同样地形成。
这样形成的下层布线层24经由贯穿布线221与上层布线层25电连接。
[5]焊料凸块形成步骤S5
接着，如图10(L)所示，在下层布线层24上形成焊料凸块26。在上层布线层25或下层布线层24上，可以根据需要形成阻焊层那样的保护膜。
通过上述步骤，得到贯穿电极基板2。
图10(L)所示的贯穿电极基板2能够分割成多个区域。因此，例如通过沿着图10(L)所示的点划线对贯穿电极基板2进行切单，能够高效率地制造多个贯穿电极基板2。切单例如可以使用钻石切割机等。
[6]层叠步骤S6
接着，在切单得到的贯穿电极基板2上配置半导体封装3。从而，得到图5所示的半导体装置1。
这样的半导体装置1的制造方法能够应用于使用大面积的基板的晶片级工艺或面板级工艺。从而，能够提高半导体装置1的制造效率，实现低成本化。
＜负型感光性树脂组合物＞
接着，对本实施方式所涉及的负型感光性树脂组合物(下面也简称为“感光性树脂组合物”)的各成分进行说明。本发明的感光性树脂组合物可以是清漆状的溶液，也可以是膜状。
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物包含：热固性树脂；作为感光剂的光聚合引发剂；和含有酸酐作为官能团的偶联剂。这样的感光性树脂组合物，通过偶联剂的作用，能够形成与半导体芯片23、贯穿布线22、221、222和布线层253等无机材料和金属材料具有良好的密合性的有机绝缘层21。
(热固性树脂)
热固性树脂优选包含例如在常温(25℃)下半固化(为固体)的热固性树脂。这样的热固性树脂在成形时通过被加热、加压而熔融，直至被成形为所希望的形状并且固化。从而，得到利用了热固性树脂的特性的有机绝缘层21、251、252。
作为热固性树脂，例如可以举出苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂那样的酚醛清漆型环氧树脂、甲酚萘酚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂、苯氧基树脂、萘骨架型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚F二缩水甘油醚型环氧树脂、双酚S二缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、芳香族多官能环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪族多官能环氧树脂、脂环式环氧树脂、多官能脂环式环氧树脂等环氧树脂；脲(尿素)树脂、三聚氰胺树脂等具有三嗪环的树脂；不饱和聚酯树脂；双马来酰亚胺化合物等马来酰亚胺树脂；聚氨酯树脂；邻苯二甲酸二烯丙酯树脂；有机硅系树脂；苯并噁嗪树脂；聚酰亚胺树脂；聚酰胺酰亚胺树脂；苯并环丁烯树脂；酚醛清漆型氰酸酯树脂、双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、四甲基双酚F型氰酸酯树脂等氰酸酯树脂(cyanate resin)等的氰酸酯树脂(cyanate ester resin)等。在热固性树脂中，可以单独使用这些树脂中的1种热固性树脂，也可以同时使用具有不同的重均分子量的2种以上的热固性树脂，也可以同时使用1种或2种以上的热固性树脂与它们的预聚物。
其中，作为热固性树脂，优选使用包含环氧树脂的热固性树脂。
作为环氧树脂，例如可以举出1个分子中的环氧基为2个以上的多官能环氧树脂。多官能环氧树脂在1个分子中具有多个环氧基，因此，与光聚合引发剂的反应性高。因此，即使在对感光性树脂组合物的树脂膜以较少的量进行短时间的曝光处理的情况下，也能够使树脂膜充分固化。多官能环氧树脂可以单独使用，也可以与上述的多种热固性树脂中的各种热固性树脂组合使用。
作为环氧树脂，也可以使用3官能以上的多官能环氧树脂。
作为多官能环氧树脂并无特别限定，例如可以举出2-[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]乙基]苯基]丙烷、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、四(环氧丙基氧基苯基)乙烷、α-2,3-环氧丙氧基苯基-ω-羟基聚(n＝1～7){2-(2,3-环氧丙氧基)苯亚甲基(benzylidene)-2,3-环氧丙氧基亚苯基}、1-氯-2,3-环氧丙烷-甲醛-2,7-萘二醇缩聚物、二环戊二烯型环氧树脂等。这些可以单独使用，也可以将多个组合使用。
热固性树脂尤其优选包含选自苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、双酚A型环氧树脂和四甲基双酚F型环氧树脂中的1种以上的环氧树脂，更优选包含多官能环氧树脂，进一步优选包含多官能芳香族环氧树脂。这样的热固性树脂是刚性的，因此，能够得到固化性良好、耐热性高、且热膨胀系数较低的有机绝缘层21、251、252。
热固性树脂优选包含如上所述在常温下为固体的树脂，也可以包含在常温下为固体的树脂和在常温下为液体的树脂这两者。包含这样的热固性树脂的感光性树脂组合物，能够兼顾半导体芯片23等的良好的嵌埋性、成膜时的粘着性(胶粘性)的改善、和作为固化物的有机绝缘层21、251、252的机械强度。其结果，能够得到抑制了空隙的产生并且实现了平坦化的机械强度高的有机绝缘层21、251、252。
在同时使用在常温下为固体的树脂和在常温下为液体的树脂的情况下，相对于在常温下为固体的树脂100质量份，在常温下为液态的树脂的量优选为5～150质量份左右，更优选为10～100质量份左右，进一步优选为15～80质量份左右。当液态树脂的比例小于上述下限值时，有可能半导体芯片23在感光性树脂组合物中的嵌埋性降低，或者成膜时的稳定性降低。另一方面，当液态的树脂的比例大于上述上限值时，有可能将感光性树脂组合物成膜时的粘着性恶化，或者作为固化物的有机绝缘层21、251、252的机械强度降低。
作为在常温下为固体的树脂，例如可以举出苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯氧基树脂等。
另一方面，作为在常温下为液态的树脂，例如可以举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、烷基缩水甘油醚、丁烷四羧酸四(3,4-环氧环己基甲基)修饰ε-己内酯、3’,4’-环氧环己基甲基3,4-环氧环己烷羧酸酯、2-乙基己基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚等。这些可以单独使用，也可以将多个组合使用。
在常温下为液态的树脂优选包含芳香族化合物和脂肪族化合物这两者。包含这样的化合物的感光性树脂组合物，主要通过脂肪族化合物在成膜时被赋予适度的柔软性，并且主要通过芳香族化合物在成膜时被赋予保形性(形状保持性)。其结果，能够得到兼顾柔软性和保形性的感光性树脂膜。
通过包含在常温下为固体的树脂和在常温下为液体的树脂这两者、或者在常温下为液态的树脂包含芳香族化合物和脂肪族化合物这两者等，能够在感光性树脂组合物的固化物中，不损害图案形成性而提高玻璃化转变温度，或者不损害图案形成性而使线膨胀系数降低。
相对于芳香族化合物100质量份，脂肪族化合物的量优选为5～150质量份左右，更优选为10～80质量份左右，进一步优选为15～50质量份左右。当脂肪族化合物的比例小于上述下限值时，根据感光性树脂组合物的组成等，膜的柔软性有可能降低。另一方面，当脂肪族化合物的比例大于上述上限值时，根据感光性树脂组合物的组成等，膜的保形性有可能降低。
环氧树脂的含量并无特别限定，优选为感光性树脂组合物的固体成分整体的40～80质量％左右，更优选为45～75质量％左右，进一步优选为50～70质量％左右。通过将环氧树脂的含量设定在上述范围内，能够提高包含感光性树脂组合物的感光性树脂层210、2510、2520的图案形成性，并且能够充分提高有机绝缘层21、251、252的耐热性和机械强度。
感光性树脂组合物的固体成分是指感光性树脂组合物中的不挥发成分，是指除了水和溶剂等挥发成分的剩余部分。在本实施方式中，在包含溶剂的情况下，相对于感光性树脂组合物的固体成分整体的含量是指相对于感光性树脂组合物中的除了溶剂的固体成分整体的含量。
(固化剂)
本发明的感光性树脂组合物可以包含固化剂。作为固化剂，只要能够促进热固性树脂的聚合反应，就没有特别限定，例如，在热固性树脂包含环氧树脂的情况下，可以使用具有酚性羟基的固化剂。具体而言，可以使用酚醛树脂。
作为酚醛树脂，例如可以举出酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶型酚醛树脂、三苯甲烷型酚醛树脂、芳基亚烷基型酚醛树脂等。其中，尤其优选使用酚醛清漆型酚醛树脂。从而，能够得到具有良好的固化性并且显影特性良好的感光性树脂层210、2510、2520。
固化剂的添加量并无特别限定，相对于树脂100质量份，优选为25质量份以上100质量份以下，更优选为30质量份以上90质量份以下，进一步优选为35质量份以上80质量份以下。通过将固化剂的添加量设定在上述范围内，能够得到耐热性高、且热膨胀系数较低的有机绝缘层21。
(热塑性树脂)
感光性树脂组合物可以还含有热塑性树脂。从而，能够更加提高感光性树脂组合物的成形性，并且能够更加提高感光性树脂组合物的固化物的挠性。其结果，能够得到不易产生热应力等的有机绝缘层21、251、252。
作为热塑性树脂，例如可以举出苯氧基树脂、丙烯酸系树脂、聚酰胺系树脂(例如尼龙等)、热塑性聚氨酯系树脂、聚烯烃系树脂(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚碳酸酯、聚酯系树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚缩醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、氟树脂(例如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、改性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺等。在感光性树脂组合物中，可以单独使用这些中的1种热塑性树脂，也可以同时使用具有不同的重均分子量的2种以上的热塑性树脂，也可以同时使用1种或2种以上的热塑性树脂与它们的预聚物。
其中，作为热塑性树脂，优选使用苯氧基树脂。苯氧基树脂也被称为多羟基聚醚，具有分子量大于环氧树脂的分子量的特征。通过包含这样的苯氧基树脂，能够抑制感光性树脂组合物的固化物的挠性降低。
作为苯氧基树脂，例如可以举出双酚A型苯氧基树脂、双酚F型苯氧基树脂、双酚A型与双酚F型的共聚苯氧基树脂、联苯型苯氧基树脂、双酚S型苯氧基树脂、联苯型苯氧基树脂与双酚S型苯氧基树脂的共聚苯氧基树脂等，可以使用这些中的1种或2种以上的混合物。
其中，优选使用双酚A型苯氧基树脂或双酚A型与双酚F型的共聚苯氧基树脂。
作为苯氧基树脂，优选使用在分子链的两个末端具有环氧基的苯氧基树脂。采用这样的苯氧基树脂时，在作为热固性树脂使用环氧树脂的情况下，能够对感光性树脂组合物的固化物赋予优异的耐溶剂性和耐热性。
作为苯氧基树脂，优选使用在常温下为固体的苯氧基树脂。具体而言，优选使用不挥发成分为90质量％以上的苯氧基树脂。通过使用这样的苯氧基树脂，能够使固化物的机械特性良好。
热塑性树脂的重均分子量并无特别限定，优选为10000～100000左右，更优选为20000～80000左右。通过使用这样的较高分子量的热塑性树脂，能够对固化物赋予良好的挠性，并且能够赋予在溶剂中的充分的溶解性。
热塑性树脂的重均分子量例如可以作为凝胶渗透色谱(GPC)法的聚苯乙烯换算值测量。
热塑性树脂的添加量并无特别限定，相对于热固性树脂100质量份，优选为10质量份以上90质量份以下，更优选为15质量份以上80质量份以下，进一步优选为20质量份以上70质量份以下。通过将热塑性树脂的添加量设定在上述范围内，能够提高感光性树脂组合物的固化物的机械特性的平衡。
当热塑性树脂的添加量小于上述下限值时，根据感光性树脂组合物中包含的成分和其配合比，有可能无法对感光性树脂组合物的固化物赋予充分的挠性。另一方面，当热塑性树脂的添加量大于上述上限值时，根据感光性树脂组合物中包含的成分和其配合比，感光性树脂组合物的固化物的机械强度有可能降低。
(感光剂)
作为感光剂，例如可以使用光酸产生剂。作为光酸产生剂，含有通过照射紫外线等活性光线而产生酸，从而作为上述的固化性树脂的光聚合引发剂发挥作用的光酸产生剂。
作为光酸产生剂，例如可以举出鎓盐化合物。具体而言，可以举出重氮盐、二芳基碘鎓盐等碘鎓盐、三芳基锍盐那样的锍盐、三芳基吡喃鎓盐(triarylpyrylium salt)、苄基吡啶鎓硫氰酸盐、二烷基苯甲酰甲基锍盐(dialkyl phenacyl sulfonium salt)、二烷基羟基苯基鏻盐那样的阳离子型光聚合引发剂等。
感光性组合物与金属接触，因此，感光剂优选甲基化物盐型或硼酸盐型那样的不会因分解而产生氟化氢的感光剂。
尤其，作为感光剂，优选使用以硼酸盐阴离子作为平衡阴离子的三芳基锍盐。该三芳基锍盐含有对金属的腐蚀性低的硼酸盐阴离子作为平衡阴离子，因此，能够更长期防止贯穿布线22、221、222和布线层253等金属材料的腐蚀。其结果，能够更加提高半导体装置1的可靠性。
感光剂的添加量并无特别限定，优选为感光性树脂组合物的固体成分整体的0.3～5质量％左右，更优选为0.5～4.5质量％左右，进一步优选为1～4质量％左右。通过将感光剂的添加量设定在上述范围内，能够提高包含感光性树脂组合物的感光性树脂层210、2510、2520的图案形成性，并且能够提高感光性树脂组合物的长期保管性。
感光剂可以是对感光性树脂组合物赋予负型的感光性的感光剂，也可以是赋予正型的感光性的感光剂，如果考虑能够高精度地形成高纵横比的开口部这一点等，则优选为赋予负型的感光性的感光剂。
(偶联剂)
本实施方式所涉及的感光性树脂组合物具有含有酸酐作为官能团的偶联剂。这样的感光性树脂组合物能够形成与无机材料和金属材料具有良好的密合性的树脂膜。从而，能够得到与例如贯穿布线22、221、222、布线层253和半导体芯片23的密合性良好的有机绝缘层21、251、252。
这样的含有酸酐的偶联剂中，作为官能团的酸酐使无机氧化物溶解，并且与阳离子(金属阳离子等)配位键合。
另一方面，含有酸酐的偶联剂中包含的烷氧基水解而成为例如硅烷醇。该硅烷醇与无机材料的表面羟基进行氢键合。
因此，可以认为根据这样的键合机制，能够得到与无机材料和金属材料具有良好的密合性的感光性树脂组合物。
偶联剂使用含有酸酐作为官能团的偶联剂(下面也省略地称为“含有酸酐的偶联剂”)。
具体而言，优选使用包含烷氧基甲硅烷基的化合物，优选使用含有烷氧基甲硅烷基的烷基羧酸酐。采用这样的偶联剂时，能够得到与无机材料和金属材料具有更良好的密合性且灵敏度良好、图案形成性优异的感光性树脂组合物。
作为包含烷氧基甲硅烷基的化合物的具体例，可以举出3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐那样的琥珀酸酐、3-三甲氧基甲硅烷基丙基环己基二羧酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基环己基二羧酸酐、3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基环己基二羧酸酐、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基环己基二羧酸酐那样的二羧酸酐、3-三甲氧基甲硅烷基丙基邻苯二甲酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基邻苯二甲酸酐、3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基邻苯二甲酸酐、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基邻苯二甲酸酐那样的邻苯二甲酸酐等含有烷氧基甲硅烷基的烷基羧酸酐。这些可以单独使用，也可以将多个组合使用。
其中优选使用含有烷氧基甲硅烷基的琥珀酸酐，尤其进一步优选使用3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐。采用该偶联剂时，分子长度和分子结构得到优化，因此，上述的密合性和图案形成性变得更加良好。
在此列举了硅烷偶联剂，但也可以是钛偶联剂或锆偶联剂等。
含有酸酐的偶联剂的添加量并无特别限定，优选为感光性树脂组合物的固体成分整体的0.3～5质量％左右，更优选为0.5～4.5质量％左右，进一步优选为1～4质量％左右。通过将含有酸酐的偶联剂的添加量设定在上述范围内，能够得到与例如贯穿布线22、221、222、布线层253和半导体芯片23那样的无机材料和金属材料具有尤其良好的密合性的有机绝缘层21、251、252。从而，有助于实现能够长期维持有机绝缘层21、251、252的绝缘性等可靠性高的半导体装置1。
当含有酸酐的偶联剂的添加量小于上述下限值时，根据含有酸酐的偶联剂的组成等，与无机材料和金属材料的密合性有可能降低。另一方面，当含有酸酐的偶联剂的添加量大于上述上限值时，根据含有酸酐的偶联剂的组成等，感光性树脂组合物的感光性和机械特性有可能降低。
除了这样的含有酸酐的偶联剂以外，还可以进一步添加其他偶联剂。
作为其他偶联剂，例如可以举出包含氨基、环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、乙烯基、脲基、硫醚基等作为官能团的偶联剂。这些可以单独使用，也可以将多个组合使用。
其中，作为含有氨基的偶联剂，例如可以举出双(2-羟乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基-丙基三甲氧基硅烷等。
作为含有环氧基的偶联剂，例如可以举出γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷等。
作为含有丙烯酰基的偶联剂，例如可以举出γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷等。
作为含有巯基的偶联剂，例如可以举出3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。
作为含有乙烯基的偶联剂，例如可以举出乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。
作为含有脲基的偶联剂，例如可以举出3-脲基丙基三乙氧基硅烷等。
作为含有硫醚基的偶联剂，例如可以举出双(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)二硫化物、双(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)四硫化物等。
其他偶联剂的添加量并无特别限定，优选为含有酸酐的偶联剂的1～200质量％左右，更优选为3～150质量％左右，进一步优选为5～100质量％左右。通过将添加量设定在该范围内，不会损害由含有酸酐的偶联剂带来的上述的作用，能够通过添加该其他偶联剂而追加其他的作用。其结果，能够同时实现由两者的偶联剂带来的效果。
(其他添加剂)
根据需要，可以在感光性树脂组合物中添加其他添加剂。作为其他添加剂，例如可以举出抗氧化剂、二氧化硅等填充材料、表面活性剂、敏化剂、成膜剂等。
作为表面活性剂，例如可以举出氟系表面活性剂、硅系表面活性剂、烷基系表面活性剂、丙烯酸系表面活性剂等。
(溶剂)
感光性树脂组合物可以包含溶剂。作为该溶剂，只要能够溶解感光性树脂组合物的各构成成分，且不与各构成成分反应，就能够无特别限制地使用。
作为溶剂，例如可以举出丙酮、甲基乙基酮、甲苯、丙二醇甲基乙基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇1-单甲基醚2-乙酸酯、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、苄基醇、碳酸丙烯酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯等。这些可以单独使用，也可以将多个组合使用。
＜感光性树脂清漆＞
感光性树脂组合物可以呈清漆状。
清漆状的感光性树脂组合物例如可通过将原料和溶剂均匀地混合来制备。可以根据需要添加溶剂，也可以不使用溶剂而清漆化。之后，也可以进行利用过滤器的过滤、消泡等处理。
清漆状的感光性树脂组合物中的固体成分浓度并无特别限定，优选为20～80质量％左右。具有这样的固体成分浓度的清漆状的感光性树脂组合物，粘度得到优化，因此具有容易渗透至狭窄的间隙的良好的流动性，并且不易产生膜断裂。
＜感光性树脂膜＞
接着，对本实施方式所涉及的感光性树脂膜进行说明。
感光性树脂膜可以如上所述将感光性树脂组合物成膜而形成，也可以为在载体膜上涂敷感光性树脂组合物而得到的膜。
作为后者的感光性树脂膜的制造方法，例如可以举出在载体膜上涂敷清漆状的感光性树脂组合物后，使其干燥的方法。
作为涂敷装置，例如可以举出旋涂机、喷涂装置、喷墨装置等。
感光性树脂膜中的溶剂的含有率并无特别限定，优选为感光性树脂膜整体的10质量％以下。从而，能够改善感光性树脂膜的粘着性，并且能够提高感光性树脂膜的固化性。并且，能够抑制由溶剂的挥发引起的空隙的产生。
作为干燥条件，例如可以举出在80～150℃的温度下加热5～30分钟的条件。
层叠在载体膜上的感光性树脂膜，从操作性、表面的清洁性等观点来看是有用的。此时，载体膜可以为能够卷取的卷状形态，也可以为片状形态。
作为载体膜的构成材料，例如可以举出树脂材料、金属材料等。其中，作为树脂材料，例如可以举出聚乙烯、聚丙烯那样的聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯那样的聚酯、聚碳酸酯、有机硅树脂、氟系树脂、聚酰亚胺系树脂等。作为金属材料，例如可以举出铜或铜合金、铝或铝合金、铁或铁合金等。
其中，优选使用包含聚酯的载体膜。这样的载体膜能够适当地支承感光性树脂膜，并且易剥离性也比较好。
可以根据需要，在感光性树脂膜的表面设置覆盖膜。该覆盖膜在至进行粘贴操作为止的期间，保护感光性树脂膜的表面。
作为覆盖膜的构成材料，可从作为载体膜的构成材料列举的材料中适当选择，从保护性、易剥离性的观点出发，优选使用包含聚酯的覆盖膜。
＜电子设备＞
本实施方式所涉及的电子设备包括上述的本实施方式所涉及的半导体装置。
该半导体装置包括耐化学品性优异的保护膜，因此可靠性高。因此，也可对本实施方式所涉及的电子设备赋予高的可靠性。
本实施方式所涉及的电子设备只要包括这样的半导体装置，就没有特别限定，例如可以举出便携式电话、智能手机、平板终端、个人计算机那样的信息设备、服务器、路由器那样的通信设备、车辆控制用计算机、车载导航系统那样的车载设备等。
上面，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于这些。
例如，本发明的感光性树脂组合物、半导体装置和电子设备也可以在上述实施方式中附加任意要素。
感光性树脂组合物和感光性树脂膜，除了能够应用于半导体装置以外，还能够应用于例如MEMS(微机电系统；Micro Electro Mechanical Systems)、各种传感器的结构形成材料、液晶显示装置、有机EL装置那样的显示装置的结构形成材料等。
实施例
接着，对本发明的具体实施例进行说明。
1.感光性树脂组合物的制作
(实施例1)
首先，使表1、表2所示的原料溶解于丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)，制备了溶液。
接着，利用孔径0.2μm的聚丙烯过滤器过滤所制备的溶液，得到了负型的感光性树脂组合物。
(实施例2～11)
除了如表1、表2所示的那样变更原料以外，与实施例1同样地得到了感光性树脂组合物。
(比较例1～4)
除了如表1、表2所示的那样变更原料以外，与实施例1同样地得到了感光性树脂组合物。
[表1]
Figure BDA0002393818030000321
2.感光性树脂组合物的评价
2.1试验片的制作
首先，准备尺寸为8英寸、厚度为725μm的硅晶片。
接着，用旋涂机在硅晶片上涂敷清漆状的感光性树脂组合物。从而，得到了厚度为10μm的液态覆膜。
接着，使用热板使液态覆膜在120℃干燥5分钟，得到了涂膜。
接着，以700mJ/cm2对所得到的涂膜进行整面曝光。
接着，对曝光后的涂膜在70℃进行5分钟的PEB(Post Exposure Bake：曝光后烘烤)。
接着，在200℃加热90分钟，得到了具有固化膜的试验片。
2.2密合试验
2.2.1硅密合试验(常温)
接着，对所得到的试验片，以如下方式按照JIS K 5600-5-6：1999中规定的划格法进行了密合试验。
首先，使用工具在感光性树脂膜上形成切口。该切口以贯穿感光性树脂膜的方式，以1mm间隔纵横各切入10个。从而，在感光性树脂膜总共形成了100个1mm见方的正方形。
接着，以与该100个正方形重叠的方式粘贴透明胶带。然后，剥离透明胶带，数一数100个正方形中有多少个剥离。
将数的结果示于表2。
2.2.2硅密合试验(高温)
将所得到的试验片在下述条件下置于高温高湿下之后，与2.2.1同样地进行了密合试验。将评价结果示于表2。
·温度85℃
·相对湿度85％
·试验时间：24小时
2.2.3铜密合试验(常温)
使用将2.1的硅晶片变更为用Ti进行基底处理后蒸镀了膜厚为300nm的铜的硅晶片的试验片，除此以外，与2.2.1同样地进行了常温下的密合试验。将评价结果示于表2。
2.2.4铜密合试验(高温)
使用将2.1的硅晶片变更为用Ti进行基底处理后蒸镀了膜厚为300nm的铜的硅晶片的试验片，除此以外，与2.2.2同样地进行了高温下的密合试验。将评价结果示于表2。
2.3图案形成性评价
首先，如2.1所示，用旋涂机在硅晶片上涂敷清漆状的感光性树脂组合物。从而，得到了厚度为10μm的液态覆膜。
接着，使用热板使液态覆膜在120℃干燥5分钟，得到了涂膜。
接着，隔着负型图案用掩模，使用i线步进机(尼康株式会社(Nikon Corporation)制造，NSR-4425i)对涂膜进行了曝光处理。然后，在70℃实施了5分钟的曝光后加热处理。
接着，通过使用25℃的丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)作为显影液进行喷涂显影来溶解除去未曝光部后，用异丙醇(IPA)进行了冲洗。
接着，目视确认是否形成了图案，按照下述的评价基准对图案形成性进行评价。
＜图案形成性的评价基准＞
○：未曝光部溶解从而得到了图案
×：因全部溶解或不溶解而未能得到图案
将评价结果示于表2。
Figure BDA0002393818030000351
从表2可知，各实施例中得到的感光性树脂膜显示出与无机材料和金属材料具有良好的密合性。
产业上的可利用性
本发明的负型感光性树脂组合物包含：热固性树脂；光聚合引发剂；和含有酸酐作为官能团的偶联剂。通过使用含有酸酐作为官能团的偶联剂，由负型感光性树脂组合物形成的树脂膜与由无机材料或金属材料形成的半导体芯片或各种金属布线的密合性变得良好。因此，能够提高使用该负型感光性树脂组合物的半导体装置的可靠性。因此，本发明具有产业上的可利用性。

Claims (11)

1.一种负型感光性树脂组合物，其特征在于，包含：
热固性树脂；
光聚合引发剂；和
偶联剂，其含有酸酐作为官能团。
2.根据权利要求1所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述热固性树脂包含在常温下为固体的成分。
3.根据权利要求1或2所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述热固性树脂包含多官能环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述多官能环氧树脂的含量相对于所述感光性树脂组合物的不挥发成分为40～80质量％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述偶联剂为包含烷氧基甲硅烷基的化合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述酸酐为琥珀酸酐。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述负型感光性树脂组合物还包含溶剂。
8.根据权利要求7所述的负型感光性树脂组合物，其特征在于：
所述负型感光性树脂组合物溶解于所述溶剂而呈清漆状。
9.一种半导体装置，其特征在于，包括：
半导体芯片；和
树脂膜，其设置于所述半导体芯片上且包含权利要求1至8中任一项所述的负型感光性树脂组合物的固化物。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于：
在所述树脂膜中埋设有与所述半导体芯片电连接的重布线层。
11.一种电子设备，其特征在于：
包括权利要求9或10所述的半导体装置。
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