CN111384021A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供再布线层中的层间绝缘膜与封装材料的密合性优异且电特性优异的半导体装置及其制造方法。本发明的半导体装置(1)的特征在于，具备半导体芯片(2)、覆盖半导体芯片的封装材料(3)、以及在俯视时面积大于前述半导体芯片的再布线层(4)，再布线层的层间绝缘膜(6)在空气气氛下、以10℃/分钟温至700℃后的失重率为5～95重量％。根据本发明，能够提供再布线层中的层间绝缘膜与封装材料的密合性优异且电特性优异的半导体装置及其制造方法。

Description

半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置及其制造方法。
背景技术
半导体装置的半导体封装方法有各种方法。作为半导体封装方法，例如有：用封装材料(模塑树脂)覆盖半导体芯片而形成元件封装材料、并进一步形成与半导体芯片进行电连接的再布线层的封装方法。半导体封装方法当中，近年来，扇出(Fan-Out)这一半导体封装方法成为主流。
扇出型的半导体封装体通过用封装材料覆盖半导体芯片来形成比半导体芯片的芯片尺寸大的芯片封装体。进一步形成延伸至半导体芯片和封装材料的区域的再布线层。再布线层以薄的膜厚形成。此外，再布线层能够形成至封装材料的区域，因此能够增加外部连接端子的数量。
例如，作为扇出型的半导体装置，已知有下述的专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-129767号公报
发明内容
发明要解决的问题
扇出型的半导体装置要求在再布线层中的层间绝缘膜与封装材料之间具有高的密合性。然而，现有的扇出型的半导体装置的再布线层中的层间绝缘膜与封装材料之间的密合性并不充分。此外，天线集成型模块等存在电特性降低的倾向。
本发明是鉴于这一点而做出的，其目的在于提供再布线层中的层间绝缘膜与封装材料的密合性优异且电特性优异的半导体装置及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的半导体装置的特征在于，具备：半导体芯片、覆盖前述半导体芯片的封装材料、以及在俯视时面积大于前述半导体芯片的再布线层，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
此外，在另一方式中，本发明的半导体装置的特征在于，具备：半导体芯片、覆盖前述半导体芯片的封装材料、以及在俯视时面积大于前述半导体芯片的再布线层，将前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
此外，在再另一方式中，本发明的半导体装置的特征在于，具备：半导体芯片、覆盖前述半导体芯片的封装材料、以及在俯视时面积大于前述半导体芯片的再布线层，将前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。
本发明优选的是，前述封装材料与前述层间绝缘膜直接接触。
本发明优选的是，前述封装材料包含环氧树脂。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含选自聚酰亚胺、聚苯并噁唑和具有酚性羟基的聚合物中的至少1种。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含包括以下的通式(1)的结构的聚酰亚胺。
Figure BDA0002338927160000021
(通式(1)中，X1为4价的有机基团，Y1为2价的有机基团，m为1以上的整数。)
本发明优选的是，前述通式(1)中的X1为包含芳香族环的4价的有机基团，前述通式(1)中的Y1为包含芳香族环的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(1)中的X1包含下述通式(2)～通式(4)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000031
(通式(4)中，R9为氧原子、硫原子、或2价的有机基团。)
优选的是，前述通式(1)中的X1包含下述通式(5)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000032
优选的是，前述通式(1)中的Y1包含下述通式(6)～通式(8)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000041
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000042
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团或羟基，任选彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000043
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同。)
本发明优选的是，前述通式(1)中的Y1包含下述通式(9)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000051
本发明优选的是，前述聚苯并噁唑包含包括以下的通式(10)的结构的聚苯并噁唑。
Figure BDA0002338927160000052
(通式(10)中，Y2和Y3为2价的有机基团。)
本发明优选的是，前述通式(10)的Y2为碳数1～30的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y2为碳数1～8且氢原子的一部分或全部被氟原子取代了的链状亚烷基。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为包含芳香族基的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3包含下述通式(6)～(8)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000053
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000061
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团，任选彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000062
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同。)
优选的是，前述通式(10)的Y3包含下述通式(9)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000063
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为碳数1～40的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为碳数1～20的2价的链状脂肪族基。
本发明优选的是，前述具有酚性羟基的聚合物包含酚醛清漆型酚醛树脂。
本发明优选的是，前述具有酚性羟基的聚合物包含不具有不饱和烃基的酚醛树脂以及具有不饱和烃基的改性酚醛树脂。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含填料。
本发明优选的是，前述填料为无机填料。
本发明优选的是，前述填料的形状为颗粒状。
本发明优选的是，前述填料的形状为球状。
本发明优选的是，前述填料的一次粒径为5nm～1μm。
本发明优选的是，前述再布线层在使前述再布线层为剖面视图时，包括：第1层间绝缘膜层、第2层间绝缘膜层、以及与前述第1层间绝缘膜层和前述第2层间绝缘膜层不同且设置在前述第1层间绝缘膜层与前述第2层间绝缘膜层之间的中间层。
本发明优选的是，前述第1层间绝缘膜层与前述封装材料接触，前述第1层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
本发明优选的是，前述第2层间绝缘膜层的组成与前述第1层间绝缘膜层不同。
本发明优选的是，前述第2层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率与前述第1层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率不同。
本发明优选的是，前述半导体装置为扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为10～95重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为20～95重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为30～90重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～90重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～85重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～80重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～75重量％。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～70重量％。
此外，在本发明的另一方式中，优选下述方案。
本发明优选的是，前述封装材料与前述层间绝缘膜直接接触。
本发明优选的是，前述封装材料包含环氧树脂。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含选自聚酰亚胺、聚苯并噁唑和具有酚性羟基的聚合物中的至少1种。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含包括以下的通式(1)的结构的聚酰亚胺。
Figure BDA0002338927160000081
(通式(1)中，X1为4价的有机基团，Y1为2价的有机基团，m为1以上的整数。)
本发明优选的是，前述通式(1)中的X1为包含芳香族环的4价的有机基团，前述通式(1)中的Y1为包含芳香族环的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(1)中的X1包含下述通式(2)～通式(4)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000091
(通式(4)中，R9为氧原子、硫原子、或2价的有机基团。)
优选的是，前述通式(1)中的X1包含下述通式(5)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000092
优选的是，前述通式(1)中的Y1包含下述通式(6)～通式(8)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000093
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000101
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团或羟基，任选彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000102
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同。)
本发明优选的是，前述通式(1)中的Y1包含下述通式(9)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000103
本发明优选的是，前述聚苯并噁唑包含包括以下的通式(10)的结构的聚苯并噁唑。
Figure BDA0002338927160000111
(通式(10)中，Y2和Y3为2价的有机基团。)
本发明优选的是，前述通式(10)的Y2为碳数1～30的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y2为碳数1～8且氢原子的一部分或全部被氟原子取代了的链状亚烷基。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为包含芳香族基的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3包含下述通式(6)～(8)所示的至少1个结构。
Figure BDA0002338927160000112
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000113
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团，任选彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000121
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同。)
优选的是，前述通式(10)的Y3包含下述通式(9)所示的结构。
Figure BDA0002338927160000122
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为碳数1～40的2价的有机基团。
本发明优选的是，前述通式(10)的Y3为碳数1～20的2价的链状脂肪族基。
本发明优选的是，前述具有酚性羟基的聚合物包含酚醛清漆型酚醛树脂。
本发明优选的是，前述具有酚性羟基的聚合物包含不具有不饱和烃基的酚醛树脂以及具有不饱和烃基的改性酚醛树脂。
本发明优选的是，前述再布线层在使前述再布线层为剖面视图时，包括：第1层间绝缘膜层、第2层间绝缘膜层、以及与前述第1层间绝缘膜层和前述第2层间绝缘膜层不同且设置在前述第1层间绝缘膜层与前述第2层间绝缘膜层之间的中间层。
本发明优选的是，前述第1层间绝缘膜层与前述封装材料接触，前述第1层间绝缘膜层在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
本发明更优选的是，前述第1层间绝缘膜层与前述封装材料接触，前述第1层间绝缘膜层在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。
本发明优选的是，前述第2层间绝缘膜层的组成与前述第1层间绝缘膜层不同。
本发明优选的是，前述第2层间绝缘膜层在100℃下保持了60分钟时的挥发气体与前述第1层间绝缘膜层在100℃下保持了60分钟时的挥发气体不同。
本发明优选的是，前述半导体装置为扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。
本发明优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
本发明更优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.6×10-6～1.8×10-6Pa。
本发明进一步优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.6×10-6～1.6×10-6Pa。
本发明更进一步优选的是，前述再布线层的层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.6×10-6～1.4×10-6Pa。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含热交联剂。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含挥发调节剂。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜包含热交联剂和挥发调节剂。
本发明优选的是，前述再布线层包含与前述层间绝缘膜接触的无机膜。
本发明优选的是，前述无机膜具有前述层间绝缘膜中包含的挥发气体与前述无机膜的成分反应而得的反应层。
本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：用封装材料覆盖半导体芯片的工序、以及形成在俯视时面积大于前述半导体芯片并且包含层间绝缘膜的再布线层的工序，前述层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：用封装材料覆盖半导体芯片的工序、以及形成在俯视时面积大于前述半导体芯片并且包含层间绝缘膜的再布线层的工序，前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
优选的是，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：用封装材料覆盖半导体芯片的工序、以及形成在俯视时面积大于前述半导体芯片并且包含层间绝缘膜的再布线层的工序，前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。
本发明优选的是，包括层间绝缘膜形成工序，该工序中，用能形成聚酰亚胺、聚苯并噁唑、具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以前述层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％的方式用填料进行了调节的前述感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明优选的是，包括层间绝缘膜形成工序，该工序中，用能形成聚酰亚胺、聚苯并噁唑、具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体为0.2×10-6～2.5×10-6Pa的方式进行了调节的前述感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明更优选的是，前述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体为0.4×10-6～1.8×10-6Pa的方式进行了调节的前述感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明优选的是，前述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体为0.2×10-6～2.5×10-6Pa的方式用热交联剂和/或挥发调节剂进行了调节的前述感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜。
本发明更优选的是，前述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以前述层间绝缘膜在100℃下保持了60分钟时的挥发气体为0.4×10-6～1.8×10-6Pa的方式用热交联剂和/或挥发调节剂进行了调节的前述感光性树脂组合物形成前述层间绝缘膜的工序。
发明的效果
根据本发明，能够提供再布线层中的层间绝缘膜与封装材料的密合性优异且电特性优异的半导体装置及其制造方法。
附图说明
图1是本实施方式的半导体装置的剖视示意图。
图2是本实施方式的半导体装置的俯视示意图。
图3是本实施方式的半导体装置的制造工序的一个例子。
图4是倒装芯片BGA与扇出(Fan-Out)型WLCSP的比较图。
附图标记说明
1 半导体装置
2 半导体芯片
3 封装材料
4 再布线层
5 布线
6 层间绝缘膜
7 外部连接端子
10 晶圆
11 支撑体
12 模塑树脂
13 感光性树脂组合物
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的半导体装置的一个实施方式(以下简记为“实施方式”。)进行详细说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施方式，可以在其主旨的范围内进行各种变形来实施。
(半导体装置)
如图1所示，半导体装置(半导体IC)1具有半导体芯片2、覆盖半导体芯片2的封装材料(模塑树脂)3、以及与半导体芯片2和封装材料3密合的再布线层4来构成。
如图1所示，封装材料3覆盖半导体芯片2的表面并且以在俯视(A箭头方向)时比半导体芯片2的区域大的面积形成。
再布线层4具有与设置于半导体芯片2的多个端子2a电连接的多个布线5、以及填充布线5间的层间绝缘膜6来构成。设置于半导体芯片2的多个端子2a与再布线层4内的布线5电连接。布线5的一端与端子2a连接，另一端与外部连接端子7连接。端子2a与外部连接端子7之间的布线5的整面被层间绝缘膜6覆盖。
如图1所示，在俯视(A箭头方向)时，再布线层4形成得比半导体芯片2大。图1所示的半导体装置1为扇出(Fan-Out)型的晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)型的半导体装置。扇出型的半导体装置中，再布线层4中的层间绝缘膜6不仅与半导体芯片2密合，还与封装材料3密合。半导体芯片2由硅等半导体构成，在内部形成有电路。
(再布线层)
再布线层4主要由布线5和覆盖布线5的周围的层间绝缘膜6构成。层间绝缘膜6从防止与布线5意外导通的角度来看，优选为绝缘性高的构件。
在此，本实施方式中的“再布线层4”如上所述，是指具有布线5和层间绝缘膜6的薄膜层，不包括中介层、印刷布线板。由于半导体装置(半导体IC)1使用再布线层4，因此如图4所示，比倒装芯片BGA等使用中介层的半导体装置要薄。
本实施方式中，可以使再布线层4的膜厚为3～30μm左右。再布线层4的膜厚可以为1μm以上，也可以为5μm以上，也可以为10μm以上。此外，再布线层4的膜厚可以为40μm以下，也可以为30μm以下，也可以为20μm以下。
在俯视(A箭头方向)半导体装置1的情况下，如以下的图2所示。需要说明的是，省略了封装材料3。
图2所示的半导体装置1以再布线层4的面积S1大于半导体芯片2的面积S2的方式构成。再布线层4的面积S1没有特别限定，从增加外部连接端子的数量的角度来看，再布线层4的面积S1优选为半导体芯片2的面积S2的1.05倍以上，优选为1.1倍以上，更优选为1.2倍以上，特别优选为1.3倍以上。对上限没有特别限定，再布线层4的面积S1可以为半导体芯片2的面积S2的50倍以下，也可以为25倍以下，也可以为10倍以下，也可以为5倍以下。需要说明的是，在图2中，再布线层4覆盖半导体芯片2的部分的面积也包括在再布线层4的面积S1中。
此外，半导体芯片2和再布线层4的外形可以相同，也可以不同。图2中，半导体芯片2和再布线层4的外形同为矩形的相似形状，但形状也可以是除矩形以外的形状。
再布线层4可以是1层，也可以是2层以上的多层。再布线层4包括布线5和填充布线5间的层间绝缘膜6，但再布线层4中也可以包括仅由层间绝缘膜6构成的层、仅由布线5构成的层。
布线5只要是导电性高的构件则没有特别限定，一般使用铜。
(封装材料)
封装材料3的材料没有特别限定，从耐热性、与层间绝缘膜的密合性的角度来看，环氧树脂是优选的。
如图1所示，封装材料3优选与半导体芯片2和再布线层4直接接触。由此，能够有效提高从半导体芯片2的表面到再布线层4的表面的封装性。
封装材料3可以是单层，也可以是层叠有多个层的构成。在封装材料3为层叠结构的情况下，可以是同种材料的层叠结构，也可以是不同材料的层叠结构。
(层间绝缘膜)
本实施方式的特征在于，层间绝缘膜6在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。以下，将在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率简记为“失重率”。
如果失重率为5～95重量％，则层间绝缘膜6与封装材料3的高温处理时的密合性优异。其理由尚不确定，本发明人等作如下推测。
在扇出型的半导体装置的制造过程中，为了形成再布线层4，在由半导体芯片2和封装材料3构成的芯片封装体上涂布感光性树脂组合物。接着，对感光性树脂组合物进行曝光。然后，通过使感光性树脂组合物显影、固化，选择性地形成具有感光性树脂组合物的固化物的部分和没有感光性树脂组合物的固化物的部分。感光性树脂组合物的固化物成为层间绝缘膜6。此外，在没有感光性树脂组合物的固化物的部分形成布线5。通常，再布线层4多为多层。即，在层间绝缘膜6和布线5上进一步对感光性树脂组合物进行涂布、曝光、显影、固化。
然而，形成层间绝缘膜6和布线5的工序根据制造方法的不同，有时会包括回流工序。另一方面，由于层间绝缘膜6如上所述需要图案化，因此一般在多数情况下包含具有极性的树脂、添加剂，存在容易包含水分的倾向。推定通过该绝缘膜经历回流等暂时性高温的热历程，在封装材料与绝缘膜的界面产生挥发的水分，因此密合性降低。在层间绝缘膜6的树脂含有率低、即层间绝缘膜6的失重率为特定范围的情况下，存在抑制水分挥发的倾向，因此气体不易滞留在封装材料3与层间绝缘膜6的界面，存在封装材料3与层间绝缘膜6不易剥离的倾向。此外，在层间绝缘膜6的失重率为特定范围的情况下，树脂含有率足够高，因此能够充分确保与封装材料的密合性。
本实施方式的层间绝缘膜6优选在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。因此，本实施方式中，层间绝缘膜6与封装材料3的密合性良好，且热历程中从层间绝缘膜6挥发的水分少，因此热历程后的密合性也良好。
从层间绝缘膜与封装材料3的初期的密合性的角度来看，层间绝缘膜6的失重率优选为95重量％以下，更优选为90重量％以下，进一步优选为85重量％以下，更进一步优选为80重量％以下，特别优选为75重量％以下。
层间绝缘膜6的失重率可以为70重量％以下，也可以为65重量％以下，也可以为60重量％以下，也可以为55重量％以下，也可以为50重量％以下，也可以为45重量％以下，也可以为40重量％以下，也可以为35重量％以下，也可以为30重量％以下，也可以为25重量％以下，也可以为20重量％以下。
从层间绝缘膜与封装材料3的热历程后的密合性的角度来看，层间绝缘膜6的失重率优选为5重量％以上，更优选为10重量％以上，进一步优选为15重量％以上，更进一步优选为20重量％以上，特别优选为25重量％以上，特别更优选为30重量％以上，进而优选为35重量％以上，最优选为40重量％以上。
层间绝缘膜6的失重率可以为45重量％以上，也可以为50重量％以上，也可以为55重量％以上，也可以为60重量％以上，也可以为65重量％以上，也可以为70重量％以上，也可以为75重量％以上，也可以为80重量％以上。
在本实施方式的层间绝缘膜6的失重率为特定范围的情况下，例如制成天线集成型模块时的电特性变良好。关于理由，尚不确定，本发明人等作如下考虑。
即，在失重率小的情况下，为大量包含无机填料等重量不易减少的材料的层间绝缘膜，它们存在介电损耗角正切低的倾向。因此，例如与单独的天线相比，制成天线集成型模块时的偏差倾向于较小。在失重率大的情况下，由于层间绝缘膜中大量包含树脂等成分，因此层间绝缘膜中包含的成分的均匀性良好，存在抑制传送给天线或自天线传送的信号的纹波(波形紊乱)的倾向。推定在层间绝缘膜6的失重率为特定范围的情况下，能够兼具这些倾向，能够使电特性良好。
(层间绝缘膜)
本实施的另一方式的特征在于，层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
本实施的再另一方式的特征在于，层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。以下，将在100℃下保持了60分钟时的挥发气体简记为“挥发气体压力”。
如果层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体为上述范围，则层间绝缘膜6与无机膜8的密合性优异。其理由尚不确定，本发明人等作如下推测。
在扇出型的半导体装置的制造过程中，为了形成再布线层4，在由半导体芯片2和封装材料3构成的芯片封装体上涂布感光性树脂组合物。接着，对感光性树脂组合物进行曝光。然后，通过使感光性树脂组合物显影、固化，选择性地形成具有感光性树脂组合物的固化物的部分和没有感光性树脂组合物的固化物的部分。感光性树脂组合物的固化物成为层间绝缘膜6。此外，在没有感光性树脂组合物的固化物的部分形成布线5。通常，再布线层4多为多层。即，在层间绝缘膜6和布线5上进一步对感光性树脂组合物进行涂布、曝光、显影、固化。
然而，形成层间绝缘膜6和布线5的工序根据制造方法的不同，有时会包括对钛等的无机膜进行溅射的工序。另一方面，由于层间绝缘膜6如上所述需要图案化，因此一般在多数情况下包含具有极性的树脂、添加剂，存在容易包含水分的倾向。通过包含的水分、在真空下容易挥发的成分在溅射中挥发一定量，在层间绝缘膜6与无机膜8之间形成无机膜与挥发成分反应而得的层。如果是无机膜8为钛的情况，则会形成包含二氧化钛的层。通过该反应层，能够提高层间绝缘膜6与无机膜8的密合性。不过，挥发成分过多时，存在由挥发成分导致层间绝缘膜6与无机膜8的密合性降低之虞。
本实施方式的层间绝缘膜6优选在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。因此，本实施方式中，层间绝缘膜6与无机膜的密合性良好。
从层间绝缘膜与无机膜的密合性的角度来看，层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力优选为0.4×10-6Pa以上，更优选为0.6×10-6Pa以上，进一步优选为0.8×10-6Pa以上，更进一步优选为1.0×10-6Pa以上。
层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力只要在平均每1cm2上为1.8×10-6以下，则没有限定。优选为1.8×10-6以下，更优选为1.6×10-6以下，特别优选为1.4×10-6以下。
在本实施方式的层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力为特定范围的情况下，例如制成天线集成型模块时的电特性变良好。关于理由，尚不确定，本发明人等作如下考虑。
即，在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力低的情况下，为大量含有聚合物等不易挥发的材料的层间绝缘膜，它们存在介电损耗角正切低的倾向。因此，例如与单独的天线相比，制成天线集成型模块时的偏差倾向于较小。
此外，再布线层4中的层间绝缘膜6可以为多层。即，再布线层4在使再布线层4为剖面视图时，可以包括：第1层间绝缘膜层、第2层间绝缘膜层、以及与第1层间绝缘膜层和前述第2层间绝缘膜层不同且设置在第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层之间的中间层。中间层例如为布线5。
第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的组成，也可以为不同的组成。第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的挥发气体压力，也可以为不同的挥发气体压力。第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的膜厚，也可以为不同的膜厚。如果第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层为不同的组成、不同的挥发气体压力、不同的膜厚，则可以使各层间绝缘膜层具有不同的性质，是优选的。
在层间绝缘膜6为多层的情况下，多个层中的至少1层层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa即可。
优选的是，在层间绝缘膜6为多层的情况下，多个层中的至少1层层间绝缘膜6在100℃下保持了60分钟时的挥发气体压力在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa即可。
此外，再布线层4中的层间绝缘膜6可以为多层。即，再布线层4在使再布线层4为剖面视图时，可以包括：第1层间绝缘膜层、第2层间绝缘膜层、以及与第1层间绝缘膜层和前述第2层间绝缘膜层不同且设置在第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层之间的中间层。中间层例如为布线5。
第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的组成，也可以为不同的组成。第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的失重率，也可以为不同的失重率。第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层可以为相同的膜厚，也可以为不同的膜厚。如果第1层间绝缘膜层与第2层间绝缘膜层为不同的组成、不同的失重率、不同的膜厚，则可以使各层间绝缘膜层具有不同的性质，是优选的。
在层间绝缘膜6为多层的情况下，多个层中的至少1层层间绝缘膜6的失重率为5～95重量％即可，但由于封装材料3与层间绝缘膜层之间容易因气体而剥离，因此优选与封装材料3接触的层间绝缘膜层的层间绝缘膜6的失重率为10～95重量％。如果与封装材料3接触的层间绝缘膜层的层间绝缘膜6的失重率为10～95重量％，则封装材料3与层间绝缘膜6的密合性优异。
(层间绝缘膜的组成)
层间绝缘膜6的组成没有特别限定，例如优选为包含选自聚酰亚胺、聚苯并噁唑或具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的膜。
(形成层间绝缘膜的树脂组合物)
用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物只要为感光性的树脂组合物，则没有特别限定，优选为包含选自聚酰亚胺前体、聚苯并噁唑前体或具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物。用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物可以为液体状，也可以为薄膜状。此外，用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物可以为负型的感光性树脂组合物，也可以为正型的感光性树脂组合物。
本实施方式中，将对感光性树脂组合物进行曝光和显影后的图案称为浮雕图案，将经加热固化的浮雕图案称为固化浮雕图案。该固化浮雕图案成为层间绝缘膜6。
本实施方式中，层间绝缘膜6的感光性树脂组合物优选包含填料。本实施方式中的填料只要是为了改善强度、各种性质而添加的非活性物质，则没有限定。
从抑制制成树脂组合物时的粘度上升的角度来看，填料优选为颗粒状。作为颗粒状的例子，有针状、片状、球状等，而从抑制制成树脂组合物时的粘度上升的角度来看，填料优选为球状。
作为针状填料，可列举出：硅灰石、钛酸钾、硬硅钙石、硼酸铝、针状碳酸钙等。
作为片状填料，可列举出：滑石、云母、绢云母、玻璃鳞片、蒙脱石、氮化硼、片状碳酸钙等。
作为球状填料，可列举出：碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、钛氧化物、粘土、水滑石、氢氧化镁、锌氧化物、钛酸钡等。这些当中，从电特性、制成树脂组合物时的保存稳定性的角度来看，优选为二氧化硅、氧化铝、钛氧化物、钛酸钡，更优选为二氧化硅、氧化铝。
作为填料的大小，对于球状，将一次粒径定义为大小，对于片状、针状，将长边的长度定义为大小，优选为5nm～1000nm，更优选为10nm～1000nm。如果为10nm以上，则在制成树脂组合物时存在充分均匀的倾向，如果为1000nm以下，则可赋予感光性。从赋予感光性的角度来看，优选为800nm以下，更优选为600nm以下，特别优选为300nm以下。从密合性、树脂组合物均匀性的角度来看，优选为15nm以上，更优选为30nm以上，特别优选为50nm以上。
本实施的另一方式中，层间绝缘膜6的感光性树脂组合物优选包含热交联剂、挥发调节剂。感光性树脂组合物没有特别限定，可以为包含选自聚酰亚胺前体、聚苯并噁唑前体或具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物。作为热交联促进剂，例如可适宜地使用环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、噁唑啉化合物、醛、醛改性体、异氰酸酯化合物、含不饱和键化合物、多元醇化合物、多元胺化合物、三聚氰胺化合物、金属螯合剂、C-羟甲基类化合物、N-羟甲基类化合物等。
作为挥发调节剂，可列举出聚乙二醇、聚丙二醇等。
<聚酰亚胺前体组合物>
(A)感光性树脂
作为聚酰亚胺前体组合物中使用的感光性树脂，可列举出聚酰胺、聚酰胺酸酯等。例如，作为聚酰胺酸酯，可以使用包含下述通式(11)所示的重复单元的聚酰胺酸酯。
Figure BDA0002338927160000241
R1和R2各自独立地为氢原子、碳数1～30的饱和脂肪族基、芳香族基、具有碳碳不饱和双键的一价的有机基团、或具有碳碳不饱和双键的一价的离子。X1为4价的有机基团，Y1为2价的有机基团，m为1以上的整数。m优选为2以上，更优选为5以上。
上述通式(11)的R1和R2以一价的阳离子的形式存在时，O带负电荷(以-O-的形式存在)。此外，X1和Y1可以包含羟基。
通式(11)中的R1和R2更优选为下述通式(12)所示的1价的有机基团、或下述通式(13)所示的在1价的有机基团的末端具有铵离子的结构。
Figure BDA0002338927160000242
(通式(12)中，R3、R4和R5各自独立地为氢原子或碳数1～5的有机基团，并且，m1为1～20的整数。)
Figure BDA0002338927160000251
(通式(13)中，R6、R7和R8各自独立地为氢原子或碳数1～5的有机基团，并且，m2为1～20的整数)。
可以将通式(11)所示的多种聚酰胺酸酯混合。此外，可以使用使通式(11)所示的聚酰胺酸酯之间共聚而得的聚酰胺酸酯。
X1没有特别限定，从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，X1优选为包含芳香族基的4价的有机基团。具体而言，X1优选为包含下述通式(2)～通式(4)所示的至少1个结构的4价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000252
(通式(4)中，R9为氧原子、硫原子、2价的有机基团中的任一种。)
通式(4)中的R9例如为碳数1～40的2价的有机基团、卤素原子。R9可以包含羟基。
从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，X1特别优选为包含下述通式(5)所示的结构的4价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000261
Y1没有特别限定，从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，Y1优选为包含芳香族基的2价的有机基团。具体而言，Y1优选为包含下述通式(6)～通式(8)所示的至少1个结构的2价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000262
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，可以相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000263
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团，可以彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000271
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，可以相同或不同。)
通式(8)中的R22例如为碳数1～40的2价的有机基团、卤素原子。
从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，Y1特别优选为包含下述通式(9)所示的结构的2价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000272
在上述聚酰胺酸酯中，其重复单元中的X1来源于用作原料的四羧酸二酐，Y1来源于用作原料的二胺。
作为用作原料的四羧酸二酐，例如可列举出：均苯四酸酐、二苯醚-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、二苯甲酮-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、联苯-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、二苯砜-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、二苯甲烷-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、2,2-双(3,4-邻苯二甲酸酐)丙烷、2,2-双(3,4-邻苯二甲酸酐)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等，但并不限定于这些。此外，这些可以单独使用，或将2种以上混合使用。
作为用作原料的二胺，例如可列举出：对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、3,3’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯硫醚、3,4’-二氨基二苯硫醚、3,3’-二氨基二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯砜、3,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基联苯、3,4’-二氨基联苯、3,3’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲烷、3,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二氨基二苯甲烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、4,4-双(4-氨基苯氧基)联苯、4,4-双(3-氨基苯氧基)联苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、1,4-双(4-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、9,10-双(4-氨基苯基)蒽、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基)丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基)六氟丙烷、1,4-双(3-氨基丙基二甲基甲硅烷基)苯、邻联甲苯胺砜、9,9-双(4-氨基苯基)芴等。此外，这些苯环上的氢原子的一部分可以被取代。此外，这些可以单独使用，或将2种以上混合使用。
在聚酰胺酸酯(A)的合成中，通常可以优选使用将进行后述的四羧酸二酐的酯化反应而得到的四羧酸二酯原样供给到与二胺的缩合反应的方法。
上述四羧酸二酐的酯化反应中使用的醇类为具有烯烃性双键的醇。具体可列举出：甲基丙烯酸2-羟乙酯、2-甲基丙烯酰氧基乙醇、二丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酸甘油酯等，但并不限定于这些。这些醇类可以单独使用或将2种以上混合使用。
关于本实施方式中使用的聚酰胺酸酯(A)的具体合成方法，可以采用现有公知的方法。关于合成方法，例如可列举出国际公开第00/43439号小册子中示出的方法。即，可列举出如下方法：将四羧酸二酯先转换成四羧酸二酯二酰氯，使该四羧酸二酯二酰氯与二胺在碱性化合物的存在下进行缩合反应，制造聚酰胺酸酯(A)。此外，可列举出通过使四羧酸二酯与二胺在有机脱水剂的存在下进行缩合反应的方法来制造聚酰胺酸酯(A)的方法。
作为有机脱水剂的例子，可列举出：二环己基碳二亚胺(DCC)、二乙基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、乙基环己基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺、1-环己基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐等。
本实施方式中使用的聚酰胺酸酯(A)的重均分子量优选为6000～150000，更优选为7000～50000，更优选为7000～20000。
(B1)光引发剂
在用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物为负型的感光性树脂的情况下，添加光引发剂。作为光引发剂，例如可使用二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯甲酮、二苄基甲酮和芴酮等二苯甲酮衍生物，2,2’-二乙氧基苯乙酮和2-羟基-2-甲基苯丙酮等苯乙酮衍生物，1-羟基环己基苯基酮、噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮和二乙基噻吨酮等噻吨酮衍生物，苯偶酰、苯偶酰二甲基缩酮和苯偶酰-β-甲氧基乙基缩醛等苯偶酰衍生物，苯偶姻甲醚等苯偶姻衍生物，2,6-二(4’-二叠氮基亚苄基)-4-甲基环己酮、和2,6’-二(4’-二叠氮基亚苄基)环己酮等叠氮类，1-苯基-1,2-丁二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-苯甲酰基)肟、1,3-二苯基丙三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基-3-乙氧基丙三酮-2-(O-苯甲酰基)肟等肟类，N-苯基甘氨酸等N-芳基甘氨酸类，过氧化苯甲酰等过氧化物类，芳香族联咪唑类，以及二茂钛类等。这些当中，在光灵敏度方面，优选上述肟类。
相对于聚酰胺酸酯(A)100质量份，这些光引发剂的添加量优选为1～40质量份，更优选为2～20质量份。通过相对于聚酰胺酸酯(A)100质量份添加1质量份以上的光引发剂，使得光灵敏度优异。此外，通过添加40质量份以下，使得厚膜固化性优异。
(B2)光产酸剂
在用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物为正型的感光性树脂的情况下，添加光产酸剂。通过含有光产酸剂，在紫外线曝光部产生酸，曝光部相对于碱性水溶液的溶解性增大。由此，可以作为正型感光性树脂组合物使用。
作为光产酸剂，可列举出：苯醌二叠氮化合物、锍盐、鏻盐、重氮鎓盐、碘鎓盐等。当中，从表现优异的溶解抑制效果并得到高灵敏度的正型感光性树脂组合物的角度来看，优选使用苯醌二叠氮化合物。此外，可以含有2种以上的光产酸剂。
<失重率的调节方法>
如果在用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物中添加无机填料，则可以调节失重率。作为无机填料，可以使用前述的填料。
<挥发气体量的调节方法>
如果在用于形成层间绝缘膜6的树脂组合物中添加热交联剂、挥发调节剂，则可以调节在100℃下保持了60分钟时的挥发气体量。作为热交联剂，有在形成层间绝缘膜6的聚合物与热交联剂之间反应而交联的、在热交联剂之间进行交联的，并非限定热交联剂，但可适宜地使用具有3官能以上的官能团(环氧基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基等)的化合物。
作为挥发调节剂，只要可调节挥发温度、挥发压力则没有限定。当中，在具有可与聚合物的极性官能团进行氢键合的部位、显影时不产生不良影响方面，可列举出聚乙二醇、聚丙二醇等。
通过以合适的量将这些化合物组合使用，可以适当调节挥发气体量。
作为可以适宜地与上述热交联剂、挥发调节剂组合的聚合物，例如可列举出聚酰亚胺前体、聚苯并噁唑前体、或具有酚性羟基的聚合物等。
(D)溶剂
只要为可溶解或分散各成分的溶剂则没有特别限定。例如可列举出：N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、丙酮、甲乙酮、二甲亚砜等。这些溶剂根据涂布膜厚、粘度，相对于(A)感光性树脂100质量份，可以以30～1500质量份的范围使用。
(E)其他
聚酰亚胺前体组合物中可以含有交联剂。作为交联剂，可以使用在将聚酰亚胺前体组合物曝光、显影后进行加热固化时可将(A)感光性树脂交联、或交联剂自身可形成交联网络的交联剂。通过使用交联剂，能够进一步强化固化膜(层间绝缘膜)的耐热性和耐化学药品性。
此外，还可以包含用于提高光灵敏度的敏化剂、用于提高与基材的粘接性的粘接助剂等。
(显影)
将聚酰亚胺前体组合物曝光后，用显影液将不要的部分洗掉。作为所使用的显影液，没有特别限制，在为用溶剂进行显影的聚酰亚胺前体组合物的情况下，可使用N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、环戊酮、γ-丁内酯、醋酸酯类等良溶剂，这些良溶剂与低级醇、水、芳香族烃等不良溶剂的混合溶剂等。显影后根据需要而用不良溶剂等进行冲洗。
在为用碱性水溶液进行显影的聚酰亚胺前体组合物的情况下，优选为四甲基氢氧化铵的水溶液、二乙醇胺、二乙氨基乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二乙胺、甲胺、二甲胺、醋酸二甲氨基乙酯、二甲氨基乙醇、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、环己胺、乙二胺、六亚甲基二胺等显示碱性的化合物的水溶液。
(热固化)
显影后，通过进行加热使聚酰亚胺前体闭环，形成聚酰亚胺。该聚酰亚胺成为固化浮雕图案，即层间绝缘膜6。
加热温度没有特别限定，一般，加热固化温度越低，折射率差倾向于越小。从表现本实施方式的小于0.0150的折射率差的角度来看，优选为200℃以下，优选为180℃以下，优选为160℃以下。
<聚酰亚胺>
由上述聚酰亚胺前体组合物形成的固化浮雕图案的结构为下述通式(1)。
Figure BDA0002338927160000311
通式(1)中的X1、Y1、m与通式(11)中的X1、Y1、m相同，X1为4价的有机基团，Y1为2价的有机基团，m为1以上的整数。关于通式(11)中的优选的X1、Y1、m，基于相同的理由，在通式(1)的聚酰亚胺中也是优选的。
在为碱可溶性聚酰亚胺的情况下，可以使聚酰亚胺的末端为羟基。
<聚苯并噁唑前体组合物>
(A)感光性树脂
作为聚苯并噁唑前体组合物中使用的感光性树脂，可以使用包含下述通式(14)所示的重复单元的聚(邻羟基酰胺)。
Figure BDA0002338927160000321
(通式(14)中，Y2和Y3为2价的有机基团。)
从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，Y2优选为碳数1～30的2价的有机基团，更优选为碳数1～15的链状亚烷基(其中，链状亚烷基的氢原子可以被卤素原子取代)，特别优选为碳数1～8且氢原子被氟原子取代了的链状亚烷基。
此外，从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，优选的是，Y3优选为包含芳香族基的2价的有机基团，更优选为包含下述通式(6)～(8)所示的至少1个结构的2价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000322
(R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，可以相同或不同。)
Figure BDA0002338927160000331
(R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团，可以彼此不同或相同。)
Figure BDA0002338927160000332
(R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，可以相同或不同。)
通式(8)中的R22例如为碳数1～40的2价的有机基团、卤素原子。
从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，Y3特别优选为包含下述通式(9)所示的结构的2价的有机基团。
Figure BDA0002338927160000333
从层间绝缘膜6与封装材料3的密合性的角度来看，Y3优选为碳数1～40的2价的有机基团，更优选为碳数1～40的2价的链状脂肪族基，特别优选为碳数1～20的2价的链状脂肪族基。
聚苯并噁唑前体一般可以由二羧酸衍生物和含羟基二胺类合成。具体而言，可以在将二羧酸衍生物转换为二卤化物衍生物后通过进行与二胺类的反应来合成。作为二卤化物衍生物，优选为二氯化物衍生物。
二氯化物衍生物可以使卤化剂作用于二羧酸衍生物来合成。作为卤化剂，可以使用通常的羧酸的酰氯化反应中使用的、亚硫酰氯、磷酰氯、三氯氧磷、五氯化磷等。
作为合成二氯化物衍生物的方法，可以用下述方法合成：使二羧酸衍生物与上述卤化剂在溶剂中反应的方法；在过量的卤化剂中反应后，将过量部分馏出的方法等。
作为二羧酸衍生物中使用的二羧酸，例如可列举出：间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,2-双(4-羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、4,4’-二羧基联苯、4,4’-二羧基二苯醚、4,4’-二羧基四苯基硅烷、双(4-羧基苯基)砜、2,2-双(对羧基苯基)丙烷、5-叔丁基间苯二甲酸、5-溴间苯二甲酸、5-氟间苯二甲酸、5-氯间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、异丙基丙二酸、二正丁基丙二酸、琥珀酸、四氟琥珀酸、甲基琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基琥珀酸、二甲基甲基琥珀酸、戊二酸、六氟戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、3-乙基-3-甲基戊二酸、己二酸、八氟己二酸、3-甲基己二酸、八氟己二酸、庚二酸、2,2,6,6-四甲基庚二酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸、三十一烷二酸、三十二烷二酸、二乙醇酸等。可以将它们混合使用。
作为含羟基二胺，例如可列举出：3,3’-二氨基-4,4’-二羟基联苯、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基联苯、双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、双(4-氨基-3-羟基苯基)丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、双(4-氨基-3-羟基苯基)砜、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双(4-氨基-3-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等。可以将它们混合使用。
(B2)光产酸剂
光产酸剂具有使光照射部的碱性水溶液可溶性增大的功能。作为光产酸剂，可列举出：重氮萘醌化合物、芳基重氮鎓盐、二芳基碘鎓盐、三芳基锍盐等。其中，重氮萘醌化合物的灵敏度高，是优选的。
(D)溶剂
只要为可溶解或分散各成分的溶剂则没有特别限定。
(E)其他
聚苯并噁唑前体组合物可以包含交联剂、敏化剂、粘接助剂、热产酸剂等。
(显影)
将聚苯并噁唑前体组合物曝光后，用显影液将不要的部分洗掉。作为所使用的显影液，没有特别限制，例如作为优选的显影液，可列举出：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、氨、乙胺、二乙胺、三乙胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵等的碱性水溶液。
上述以正型的聚苯并噁唑前体组合物为中心进行了说明，但也可以是负型的聚苯并噁唑前体组合物。
(热固化)
显影后，通过进行加热使聚苯并噁唑前体闭环，形成聚苯并噁唑。该聚苯并噁唑成为固化浮雕图案，即层间绝缘膜6。
加热温度没有特别限定，从对其他构件的影响的角度来看，加热温度优选为低的温度。优选为250度以下，更优选为230度以下，更优选为200度以下，特别优选为180度以下。
<聚苯并噁唑>
由上述聚苯并噁唑前体组合物形成的固化浮雕图案的结构为下述通式(10)。
Figure BDA0002338927160000361
通式(10)中的Y2、Y3与通式(14)中的Y2、Y3相同。通式(14)中的优选的Y2、Y3基于相同的理由，在通式(10)的聚苯并噁唑中也是优选的。
<具有酚性羟基的聚合物>
(A)感光性树脂
为分子中具有酚性羟基的树脂，可溶于碱。作为其具体例子，可列举出：聚(羟基苯乙烯)等包含具有酚性羟基的单体单元的乙烯基聚合物、酚醛树脂、聚(羟基酰胺)、聚(羟基亚苯基)醚、聚萘酚。
这些当中，由于成本低廉、固化时的体积收缩小而优选为酚醛树脂，特别优选为酚醛清漆型酚醛树脂。
酚醛树脂是与苯酚或其衍生物与醛类的缩聚产物。缩聚在酸或碱等催化剂存在下进行。将在使用酸催化剂的情况下得到的酚醛树脂特别称为酚醛清漆型酚醛树脂。
作为苯酚衍生物，例如可列举出：苯酚、甲酚、乙基苯酚、丙基苯酚、丁基苯酚、戊基苯酚、苄基苯酚、金刚烷苯酚、苄氧基苯酚、二甲苯酚、儿茶酚、间苯二酚、乙基间苯二酚、己基间苯二酚、氢醌、邻苯三酚、间苯三酚、1,2,4-三羟基苯、玫红酸、联苯酚、双酚A、双酚AF、双酚B、双酚F、双酚S、二羟基二苯甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,4-双(3-羟基苯氧基苯)、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、α，α’-双(4-羟基苯基)-1,4-二异丙基苯、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(2-羟基-5-联苯基)丙烷、二羟基苯甲酸等。
作为醛化合物，可列举出：甲醛、多聚甲醛、乙醛、丙醛、新戊醛、丁醛、戊醛、己醛、三聚甲醛、乙二醛、环己醛、二苯乙醛、乙基丁醛、苯甲醛、乙醛酸、5-降冰片烯-2-羧醛、丙二醛、琥珀二醛、戊二醛、水杨醛、萘醛、对苯二甲醛等。
(A)成分优选包含(a)不具有不饱和烃基的酚醛树脂以及(b)具有不饱和烃基的改性酚醛树脂。前述(b)成分更优选通过酚性羟基与多元酸酐的反应进一步进行了改性。
此外，作为(b)成分，从可以进一步提高机械特性(断裂伸长率、弹性模量和残余应力)的角度来看，优选使用用具有碳数4～100的不饱和烃基的化合物进行了改性的酚醛树脂。
(b)具有不饱和烃基的改性酚醛树脂一般为苯酚或其衍生物与具有不饱和烃基的化合物(优选碳数为4～100)(以下根据情况有时会简称为“含不饱和烃基化合物”。)的反应产物(以下称为“不饱和烃基改性苯酚衍生物”。)、与醛类的缩聚产物；或者酚醛树脂与含不饱和烃基化合物的反应产物。
此处所说的苯酚衍生物可以使用与作为(A)成分的酚醛树脂的原料所说明的苯酚衍生物同样的物质。
从抗蚀图案的密合性和耐热冲击性的角度来看，含不饱和烃基化合物的不饱和烃基优选包含2个以上的不饱和基团。此外，从制成树脂组合物时的相容性和固化膜的柔性的角度来看，含不饱和烃基化合物优选为碳数8～80的化合物，更优选为碳数10～60的化合物。
作为含不饱和烃基化合物，例如有：碳数4～100的不饱和烃、具有羧基的聚丁二烯、环氧化聚丁二烯、亚油醇、油醇、不饱和脂肪酸以及不饱和脂肪酸酯。作为适宜的不饱和脂肪酸，可列举出：巴豆酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、反油酸、异油酸、鳕油酸、芥酸、神经酸、亚油酸、α-亚麻酸、桐油酸、十八碳四烯酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸。在这些当中尤其更优选为碳数8～30的不饱和脂肪酸与碳数1～10的1价～3价的醇的酯，特别优选为碳数8～30的不饱和脂肪酸与属于3价的醇的甘油的酯。
碳数8～30的不饱和脂肪酸与甘油的酯可以作为植物油在市场上购得。植物油有碘值为100以下的非干性油、超过100且小于130的半干性油或130以上的干性油。作为非干性油，例如可列举出：橄榄油、牵牛花籽油、何首乌果油、茶梅油、山茶油、蓖麻油和花生油。作为半干性油，例如可列举出：玉米油、棉籽油和芝麻油。作为干性油，例如可列举出：桐油、亚麻籽油、大豆油、核桃油、红花油、葵花籽油、荏子油和芥子油。此外，还可以使用将这些植物油加工而得的加工植物油。
上述植物油当中，从防止在苯酚或其衍生物或酚醛树脂与植物油的反应中伴随反应过度进行而发生的凝胶化、提高成品率的角度来看，优选使用非干性油。另一方面，从提高抗蚀图案的密合性、机械特性和耐热冲击性的角度来看，优选使用干性油。干性油当中，由于能够有效且确实地发挥本发明所带来的效果，优选为桐油、亚麻籽油、大豆油、核桃油和红花油，更优选为桐油和亚麻籽油。
这些含不饱和烃基化合物可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
在制备(b)成分时，首先，使上述苯酚衍生物与上述含不饱和烃基化合物反应来制作不饱和烃基改性苯酚衍生物。前述反应优选在50～130℃下进行。关于苯酚衍生物与含不饱和烃基化合物的反应比例，从提高固化膜(抗蚀图案)的柔性的角度来看，相对于苯酚衍生物100质量份，含不饱和烃基化合物优选为1～100质量份，更优选为5～50质量份。含不饱和烃基化合物小于1质量份时，存在固化膜的柔性降低的倾向，如果超过100质量份，则存在固化膜的耐热性降低的倾向。在上述反应中，可以根据需要而使用对甲苯磺酸、三氟甲磺酸等作为催化剂。
通过使由上述反应生成的不饱和烃基改性苯酚衍生物与醛类进行缩聚，生成经含不饱和烃基化合物改性的酚醛树脂。醛类可以使用作为用于得到酚醛树脂的醛类所说明的同样的物质。
上述醛类与上述不饱和烃基改性苯酚衍生物的反应为缩聚反应，可以采用现有公知的酚醛树脂的合成条件。反应优选在酸或碱等催化剂的存在下进行，更优选使用酸催化剂。作为酸催化剂，例如可列举出：盐酸、硫酸、甲酸、醋酸、对甲苯磺酸和草酸。这些酸催化剂可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
上述反应通常优选在反应温度100～120℃下进行。此外，反应时间根据所使用的催化剂的种类、量而不同，通常为1～50小时。反应结束后，通过在200℃以下的温度下对反应产物进行减压脱水，可得到经含不饱和烃基化合物改性的酚醛树脂。需要说明的是，反应可以使用甲苯、二甲苯、甲醇等溶剂。
经含不饱和烃基化合物改性的酚醛树脂也可以通过使上述不饱和烃基改性苯酚衍生物同间二甲苯这种除苯酚以外的化合物一起与醛类进行缩聚来得到。该情况下，除苯酚以外的化合物相对于使苯酚衍生物与含不饱和烃基化合物反应得到的化合物的摩尔比优选小于0.5。
(b)成分也可以使前述(a)成分的酚醛树脂与含不饱和烃基化合物反应而得到。
与酚醛树脂反应的含不饱和烃基化合物可以使用与上述含不饱和烃基化合物同样的化合物。
酚醛树脂与含不饱和烃基化合物的反应通常优选在50～130℃下进行。此外，关于酚醛树脂与含不饱和烃基化合物的反应比例，从提高固化膜(抗蚀图案)的柔性的角度来看，相对于酚醛树脂100质量份，优选为含不饱和烃基化合物1～100质量份，更优选为2～70质量份，进一步优选为5～50质量份。含不饱和烃基化合物小于1质量份时，存在固化膜的柔性降低的倾向，如果超过100质量份，则存在在反应中发生凝胶化的可能性升高的倾向以及固化膜的耐热性降低的倾向。此时，可以根据需要而使用对甲苯磺酸、三氟甲磺酸等作为催化剂。需要说明的是，反应可以使用甲苯、二甲苯、甲醇、四氢呋喃等溶剂。
使在由如上所述的方法生成的经含不饱和烃基化合物改性的酚醛树脂中残留的酚性羟基进一步与多元酸酐反应。由此，也可以使用经酸改性的酚醛树脂作为(b)成分。通过用多元酸酐进行酸改性，导入羧基，(b)成分对碱性水溶液(显影液)的溶解性更进一步提高。
多元酸酐只要包含具有多个羧基的多元酸的羧基脱水缩合形成的酸酐基，则没有特别限定。作为多元酸酐，例如可列举出：苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十五碳烯基琥珀酸酐、马来酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、3,6-内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐等二元酸酐，联苯四甲酸二酐、萘四甲酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、环戊烷四羧酸二酐、均苯四酸酐和二苯甲酮四羧酸二酐等芳香族四元酸二酐。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。这些当中，多元酸酐优选为二元酸酐，更优选为选自由四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐和六氢邻苯二甲酸酐组成的组中的1种以上。该情况下，有能够形成具有更良好的形状的抗蚀图案的优点。
此外，(A)具有酚性羟基的碱可溶性树脂可以含有进一步与多元酸酐反应进行酸改性而得的酚醛树脂。通过(A)成分含有用多元酸酐进行了酸改性的酚醛树脂，(A)成分对碱性水溶液(显影液)的溶解性更进一步提高。
作为前述多元酸酐，例如可列举出：邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十五碳烯基琥珀酸酐、马来酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、3,6-内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等二元酸酐，联苯四甲酸二酐、萘四甲酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、环戊烷四羧酸二酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐等脂肪族、芳香族四元酸二酐等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。这些当中，多元酸酐优选为二元酸酐，例如更优选为选自由四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐和六氢邻苯二甲酸酐组成的组中的1种以上。
(B2)光产酸剂
作为光产酸剂，可列举出：重氮萘醌化合物、芳基重氮鎓盐、二芳基碘鎓盐、三芳基锍盐等。其中，重氮萘醌化合物的灵敏度高，是优选的。
作为热交联促进剂，例如可适宜地使用环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、噁唑啉化合物、醛、醛改性体、异氰酸酯化合物、含不饱和键化合物、多元醇化合物、多元胺化合物、三聚氰胺化合物、金属螯合剂、C-羟甲基类化合物、N-羟甲基类化合物等。
(D)溶剂
只要为可溶解或分散各成分的溶剂则没有特别限定。
(E)其他
可以包含热交联剂、敏化剂、粘接助剂、染料、表面活性剂、溶解促进剂、交联促进剂等。其中，通过含有热交联剂，在对形成图案后的感光性树脂膜进行加热固化时，热交联剂成分与(A)成分反应形成桥接结构。由此，可以在低温下固化，能够防止膜的脆性、膜的熔融。作为热交联剂成分，具体而言，可以使用具有酚性羟基的化合物、具有羟甲基氨基的化合物、具有环氧基的化合物作为优选的化合物。
(显影)
将具有酚性羟基的聚合物曝光后，用显影液将不要的部分洗掉。作为所使用的显影液，没有特别限制，例如可适宜地使用氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、氨、乙胺、二乙胺、三乙胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵(TMAH)等的碱性水溶液。
(热固化)
显影后，通过进行加热使具有酚性羟基的聚合物之间进行热交联。该交联后的聚合物成为固化浮雕图案、即层间绝缘膜6。
加热温度没有特别限定，从对其他构件的影响的角度来看，加热温度优选为低的温度。优选为250度以下，更优选为230度以下，更优选为200度以下，特别优选为180度以下。
(半导体装置的制造方法)
使用图3对本实施方式中的半导体装置的制造方法进行说明。图3的A中，准备完成了前工序的晶圆10。并且，在图3的B中，对完成了前工序的晶圆10进行分割，形成多个半导体芯片2。半导体芯片2可以是采购的商品。对于如此准备的半导体芯片2，如图3的C所示，以规定间隔粘贴在支撑体11上。
接着，从半导体芯片2上到支撑体11上涂布模塑树脂12，如图3的D所示地进行模具封装(mold sealing)。接着，将支撑体11剥离，使模塑树脂12翻转(参见图3的E)。如图3的E所示，半导体芯片2与模塑树脂12处于几乎齐平的平面。接着，图3的F所示的工序中，将感光性树脂组合物13涂布在半导体芯片2上和模塑树脂12上。此时，感光性树脂组合物13优选用填料进行了调节。并且，将所涂布的感光性树脂组合物13曝光显影，形成浮雕图案(浮雕图案形成工序)。需要说明的是，感光性树脂组合物13可以是正型和负型中的任一方。进而，将浮雕图案加热形成固化化浮雕图案(层间绝缘膜形成工序)。进而，在没形成固化浮雕图案的部位形成布线(布线形成工序)。
需要说明的是，本实施方式中，将上述浮雕图案形成工序、层间绝缘膜形成工序以及布线形成工序合在一起作为形成与半导体芯片2连接的再布线层的再布线层形成工序。
再布线层中的层间绝缘膜可以为多层。因此，再布线层形成工序可以包括多次的浮雕图案形成工序、多次的层间绝缘膜形成工序以及多次的布线形成工序。
并且，在图3的G中，形成与各半导体芯片2对应的多个外部连接端子7(凸点形成)，对各半导体芯片2间进行分割。由此，如图3的H所示，可以得到半导体装置(半导体IC)1。本实施方式中，通过图3所示的制造方法，可以得到多个扇出型的半导体装置1。
本实施方式中，经上述工序形成的固化浮雕图案(层间绝缘膜)的失重率可以设定为5～95重量％。
本实施的另一方式中，可以使经上述工序形成的固化浮雕图案(层间绝缘膜)在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.2×10-6～2.5×10-6Pa。
本实施的再另一方式中，可以使经上述工序形成的固化浮雕图案(层间绝缘膜)在100℃下保持了60分钟时的挥发气体在平均每1cm2上为0.4×10-6～1.8×10-6Pa。
本实施方式中，上述层间绝缘膜形成工序中，优选由能形成聚酰亚胺、聚苯并噁唑、具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物形成层间绝缘膜。
实施例
以下，对为了明确本发明的效果而进行的实施例进行说明。在实施例中，使用以下的材料和测定方法。
以下，对为了明确本发明的效果而进行的实施例进行说明。
(聚合物A-1：聚酰亚胺前体的合成)
将作为四羧酸二酐的4,4’-氧二邻苯二甲酸二酐(ODPA)投入2升容量的可拆式烧瓶。进而，投入甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)和γ-丁内酯并在室温下搅拌，边搅拌边加入吡啶，得到反应混合物。在由反应引起的放热结束后自然冷却至室温，放置16小时。
接着，在冰冷下，边搅拌边用40分钟将二环己基碳二亚胺(DCC)溶解于γ-丁内酯而得的溶液加入反应混合物。接着，边搅拌边用60分钟加入悬浊于γ-丁内酯的作为二胺的4,4’-二氨基二苯醚(DADPE)。进而，在室温下搅拌2小时后，加入乙醇并搅拌1小时，接着，加入γ-丁内酯。通过过滤去除反应混合物中产生的沉淀物，得到反应液。
将所得反应液加入到乙醇中，生成由粗制聚合物形成的沉淀物。将所生成的粗制聚合物滤出并溶解于四氢呋喃，得到粗制聚合物溶液。将所得粗制聚合物溶液滴加到水中使聚合物沉淀，将所得沉淀物滤出后进行真空干燥，得到粉末状的聚合物(聚酰亚胺前体(聚合物A-1))。关于成分A-1中使用的化合物的质量，如下述表1所示。
(聚合物A-2的合成)
将四羧酸二酐和二胺如下述表1所示地变更，除此之外，与前述的聚合物A-1记载的方法同样进行反应，得到聚酰亚胺前体(聚合物A-2)。
(聚合物B-1：聚苯并噁唑前体的合成)
向具备搅拌器、温度计的0.5升的烧瓶中投加作为二羧酸的4,4’-二苯醚二甲酸15.48g、N-甲基吡咯烷酮。将烧瓶冷却至5℃后，滴加亚硫酰氯，反应30分钟，得到二酰氯的溶液。接着，向具备搅拌器、温度计的0.5升的烧瓶中投加N-甲基吡咯烷酮。搅拌溶解作为双氨基苯酚的双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷18.30g、以及间氨基苯酚2.18g后，添加吡啶。接着，将温度保持在0～5℃的同时，用30分钟滴加二酰氯的溶液后，继续搅拌30分钟。将溶液投入3升的水，将析出物回收，用纯水洗涤3次后进行减压干燥，得到聚合物(聚苯并噁唑前体(聚合物B-1))。关于聚合物B-1中使用的化合物的质量，如下述表1所示。
(聚合物B-2的合成)
将二羧酸如下述所示的表1地变更，除此之外，与前述的聚合物B-1记载的方法同样进行反应，得到聚苯并噁唑前体(聚合物B-2)。
(聚合物C-1：酚醛树脂的合成)
准备包含以下所示的C1树脂85g和以下所示的C2树脂15g的酚醛树脂作为聚合物C-1。
C1：甲酚酚醛清漆树脂(甲酚/甲醛酚醛清漆树脂、间甲酚/对甲酚(摩尔比)＝60/40、聚苯乙烯换算重均分子量＝12,000、旭有机材工业株式会社制造、商品名“EP4020G”)
C2：C2如下合成。
<C2：经具有碳数4～100的不饱和烃基的化合物改性的酚醛树脂的合成>
将苯酚100质量份、亚麻籽油43质量份和三氟甲磺酸0.1质量份混合，在120℃下搅拌2小时，得到植物油改性苯酚衍生物(a)。接着，将植物油改性苯酚衍生物(a)130g、多聚甲醛16.3g和草酸1.0g混合，在90℃下搅拌3小时。接着，升温至120℃，在减压下搅拌3小时后，向反应液中加入琥珀酸酐29g和三乙胺0.3g，在大气压下、在100℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温，得到作为反应产物的经具有碳数4～100的不饱和烃基的化合物改性的酚醛树脂(以下称为“C2树脂”。)(酸值120mgKOH/g)。
(聚合物C-2的合成)
准备下述C1树脂100g作为聚合物C-2。
[表1]
Figure BDA0002338927160000451
Figure BDA0002338927160000452
Figure BDA0002338927160000453
[实施例1～7、比较例1～2]
如下述表2所示地进行配混，得到感光性树脂组合物的溶液。
即，使用下述表2记载的化合物，按下述表3记载的配混量制备实施例1～7和比较例1～2的各感光性树脂组合物。需要说明的是，表3的单位为质量份。
针对制备的感光性树脂组合物进行(1)空气气氛下的失重率测定、(2)与封装材料的密合性试验。此外，针对(3)制作天线集成型模块后的电特性进行评价。各试验的结果示于下述表3。
(1)失重率测定
使用实施例、比较例中制作的感光性树脂组合物来制作扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。尽可能干净地从所制作的半导体装置取出厚度10μm的层间绝缘膜。将所取出的层间绝缘膜约10mg装入铂锅，测定以空气流量50ml/分钟、升温速度10℃/分钟升温至700℃后的失重率。
(2)与封装材料的密合性试验
作为环氧类封装材料，准备Nagase ChemteX Corporation制造的R4000系列。接着，在经铝溅射的有机硅晶圆上以厚度约为150微米的方式旋转涂布封装材料，在130℃下进行热固化来使环氧类封装材料固化。在上述环氧类固化膜上涂布实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物，使得最终膜厚为10微米。对于所涂布的感光性树脂组合物，实施例1～5在200mJ/cm2、实施例6、7和比较例1、2在500mJ/cm2的曝光条件下整面曝光后，在230℃下进行2小时的热固化，制作厚度10微米的第1层的固化膜。
在上述第1层的固化膜上涂布用于形成第1层的固化膜的感光性树脂组合物，在与第1层的固化膜制作时相同的条件下整面曝光后，进行热固化，制作厚度10微米的第2层的固化膜。
将形成第2层的固化膜后的试验片以使用网带式连续焙烧炉(Koyo ThermoSystems Co.,Ltd.制造、型号名称6841-20AMC-36)的模拟的回流焊的条件在氮气气氛下加热至峰温度260℃。模拟的回流条件是指，以依据关于半导体装置的评价方法的美国半导体行业协会的行业标准、即IPC/JEDEC J-STD-020A的7.6项记载的回流焊条件的形式，将焊料熔点假定为高温的220℃，进行标准化。
在上述制作的回流前和回流后的样品的感光性树脂固化膜上立一个针(pin)，使用牵引试验机(Quad Group LLC制造、Sebastian 5型)进行密合性试验。
评价：粘接强度70MPa以上…密合力◎
50MPa以上-小于70MPa…密合力○
30MPa以上-小于50MPa…密合力△
小于30MPa…密合力×
(3)天线集成型模块的评价(电特性)使用实施例、比较例中制作的感光性树脂组合物来制作扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置与天线集成化的天线集成型模块。实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物作为半导体装置的层间绝缘膜使用。此外，实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物还作为天线与地面(参考电位)之间的绝缘构件使用。由于该绝缘构件的厚度会影响天线的辐射效率，因此采用可获得最大的辐射效率的厚度。
此外，天线集成型模块设计成在300GHz下工作。
评价反射特性(电特性)，将与天线单独时的300GHz的差别小于5GHz的评价为○、为5GHz以上且小于10GHz的评价为△、为10GHz以上的评价为×。此外，出现纹波的评价为×、未出现纹波的评价为○。需要说明的是，在此，反射特性表示在天线反射而返回输入口的电力量相对于对向天线输入电力的输入口的输入电力的比例。
[表2]
Figure BDA0002338927160000471
[表3]
Figure BDA0002338927160000481
[实施例8～14、比较例3]
如下述表4所示进行配混，得到感光性树脂组合物的溶液。
即，使用下述表4记载的化合物，按下述表5记载的配混量，制作实施例8～14和比较例3的各感光性树脂组合物。需要说明的是，表5的单位为质量份。
针对所制备的感光性树脂组合物进行(1)在100℃下保持了60分钟时的挥发气体测定、(2)与无机膜的密合性试验。此外，针对(3)制作天线集成型模块后的电特性进行评价。各试验的结果示于下述表5。
(1)在100℃下保持了60分钟时的挥发气体测定
使用实施例、比较例中制作的感光性树脂组合物来制作扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。尽可能干净地从所制作的半导体装置取出厚度10μm的层间绝缘膜。从所取出的层间绝缘膜切出1cm2的大小，使用升温脱离测定装置(电子科学株式会社制造、EMD-WA1000S)进行测定。以升温速度10℃/分钟升温至100℃后，将在100℃下保持了60分钟后的压力作为挥发气体压力。
(2)与无机膜的密合性试验
在有机硅晶圆上涂布实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物，使得最终膜厚为10微米。对于所涂布的感光性树脂组合物，实施例8～12在200mJ/cm2、实施例13、14和比较例3在500mJ/cm2的曝光条件下整面曝光后，在230℃下进行2小时的热固化，制作厚度10微米的固化膜。
在所得固化膜上，使用溅射装置(CANON ANELVA CORPORATION制造L-440S-FHL)溅射
Figure BDA0002338927160000491
的钛层，接着溅射
Figure BDA0002338927160000492
的铜层。
在上述制作的样品的感光性树脂固化膜上立一个针，使用牵引试验机(QuadGroup LLC制造、Sebastian 5型)进行密合性试验。
评价：粘接强度70MPa以上…密合力◎
50MPa以上-小于70MPa…密合力○
30MPa以上-小于50MPa…密合力△
小于30MPa…密合力×
(3)天线集成型模块的评价(电特性)
使用实施例、比较例中制作的感光性树脂组合物来制作扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置与天线集成化的天线集成型模块。实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物作为半导体装置的层间绝缘膜使用。此外，实施例、比较例中制备的感光性树脂组合物还作为天线与地面(参考电位)之间的绝缘构件使用。由于该绝缘构件的厚度会影响天线的辐射效率，因此采用可获得最大的辐射效率的厚度。
此外，天线集成型模块设计成在300GHz下工作。
评价反射特性(电特性)，将与天线单独时的300GHz的差别小于5GHz的评价为○、为5GHz以上且小于10GHz的评价为△、为10GHz以上的评价为×。需要说明的是，在此，反射特性表示在天线反射而返回输入口的电力量相对于对向天线输入电力的输入口的输入电力的比例。
[表4]
Figure BDA0002338927160000511
[表5]
Figure BDA0002338927160000521
使用实施例1～14记载的感光性树脂组合物，制作模塑树脂中包含环氧树脂的扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置，结果可以正常工作。
产业上的可利用性
本发明优选应用于具有半导体芯片以及与半导体芯片连接的再布线层的半导体装置、特别是扇出(Fan-Out)型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。

Claims (41)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
半导体芯片、
覆盖所述半导体芯片的封装材料、以及
在俯视时面积大于所述半导体芯片的再布线层，
所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述封装材料与所述层间绝缘膜直接接触。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述封装材料包含环氧树脂。
4.根据权利要求1～权利要求3中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述层间绝缘膜包含选自聚酰亚胺、聚苯并噁唑和具有酚性羟基的聚合物中的至少1种。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述层间绝缘膜包含包括以下的通式(1)的结构的聚酰亚胺：
Figure FDA0002338927150000011
通式(1)中，X1为4价的有机基团，Y1为2价的有机基团，m为1以上的整数。
6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(1)中的X1为包含芳香族环的4价的有机基团，
所述通式(1)中的Y1为包含芳香族环的2价的有机基团。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(1)中的X1包含下述通式(2)～通式(4)所示的至少1个结构：
Figure FDA0002338927150000021
通式(4)中，R9为氧原子、硫原子或2价的有机基团。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(1)中的X1包含下述通式(5)所示的结构：
Figure FDA0002338927150000022
9.根据权利要求5～权利要求8中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(1)中的Y1包含下述通式(6)～通式(8)所示的至少1个结构：
Figure FDA0002338927150000031
R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同；
Figure FDA0002338927150000032
R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团或羟基，任选彼此不同或相同；
Figure FDA0002338927150000033
R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基或羟基，任选相同或不同。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(1)中的Y1包含下述通式(9)所示的结构：
Figure FDA0002338927150000041
11.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述聚苯并噁唑包含包括以下的通式(10)的结构的聚苯并噁唑：
Figure FDA0002338927150000042
通式(10)中，Y2和Y3为2价的有机基团。
12.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y2为碳数1～30的2价的有机基团。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y2为碳数1～8且氢原子的一部分或全部被氟原子取代了的链状亚烷基。
14.根据权利要求11～权利要求13中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y3为包含芳香族基的2价的有机基团。
15.根据权利要求14所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y3包含下述通式(6)～(8)所示的至少1个结构：
Figure FDA0002338927150000043
R10、R11、R12和R13为氢原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同；
Figure FDA0002338927150000051
R14～R21为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的有机基团，任选彼此不同或相同；
Figure FDA0002338927150000052
R22为2价的基团，R23～R30为氢原子、卤素原子、碳数为1～5的1价的脂肪族基，任选相同或不同。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y3包含下述通式(9)所示的结构：
Figure FDA0002338927150000053
17.根据权利要求11～权利要求13中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y3为碳数1～40的2价的有机基团。
18.根据权利要求17所述的半导体装置，其特征在于，所述通式(10)的Y3为碳数1～20的2价的链状脂肪族基。
19.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述具有酚性羟基的聚合物包括酚醛清漆型酚醛树脂。
20.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述具有酚性羟基的聚合物包括不具有不饱和烃基的酚醛树脂以及具有不饱和烃基的改性酚醛树脂。
21.根据权利要求1～权利要求20中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述层间绝缘膜包含填料。
22.根据权利要求21所述的半导体装置，其特征在于，所述填料为无机填料。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的半导体装置，其特征在于，所述填料的形状为颗粒状。
24.根据权利要求21或权利要求22所述的半导体装置，其特征在于，所述填料的形状为球状。
25.根据权利要求21～权利要求24中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述填料的一次粒径为5nm～1μm。
26.根据权利要求1～权利要求25中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层在使所述再布线层为剖面视图时，包括：第1层间绝缘膜层、第2层间绝缘膜层、以及与所述第1层间绝缘膜层和所述第2层间绝缘膜层不同且设置在所述第1层间绝缘膜层和所述第2层间绝缘膜层之间的中间层。
27.根据权利要求26所述的半导体装置，其特征在于，所述第1层间绝缘膜层与所述封装材料接触，所述第1层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的半导体装置，其特征在于，所述第2层间绝缘膜层的组成与所述第1层间绝缘膜层不同。
29.根据权利要求26～权利要求28中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第2层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率与所述第1层间绝缘膜层在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率不同。
30.根据权利要求1～权利要求29中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置为扇出型的晶圆级芯片尺寸封装型的半导体装置。
31.根据权利要求1～权利要求30中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为10～95重量％。
32.根据权利要求31所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为20～95重量％。
33.根据权利要求31所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为30～90重量％。
34.根据权利要求31所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～90重量％。
35.根据权利要求31所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～85重量％。
36.根据权利要求1～权利要求35中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～80重量％。
37.根据权利要求36所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～75重量％。
38.根据权利要求36所述的半导体装置，其特征在于，所述再布线层的层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为40～70重量％。
39.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：用封装材料覆盖半导体芯片的工序、以及
形成在俯视时面积大于所述半导体芯片并且包含层间绝缘膜的再布线层的工序，
所述层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％。
40.根据权利要求39所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，包括层间绝缘膜形成工序，该工序中，用能形成聚酰亚胺、聚苯并噁唑、具有酚性羟基的聚合物中的至少1种化合物的感光性树脂组合物形成所述层间绝缘膜。
41.根据权利要求40所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述层间绝缘膜形成工序包括如下的工序：用以所述层间绝缘膜在空气气氛下、以10℃/分钟升温至700℃后的失重率为5～95重量％的方式用填料进行了调节的所述感光性树脂组合物形成所述层间绝缘膜。
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