JP2017211617A - Photosensitive resin composition, photosensitive resin film, and electronic apparatus - Google Patents

Photosensitive resin composition, photosensitive resin film, and electronic apparatus Download PDF

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泰典 高橋
Yasunori Takahashi
泰典 高橋
咲子 鈴木
Sakiko Suzuki
咲子 鈴木
中島 健一郎
Kenichiro Nakajima
健一郎 中島
雄大 山川
Yudai Yamakawa
雄大 山川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition that can achieve an opening having excellent metal embedding properties, and a photosensitive resin film and an electronic apparatus obtained using the same.SOLUTION: A photosensitive resin composition is a negative photosensitive resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and a photosensitizer. The taper angle of an opening formed in accordance with a predetermined over-exposure condition is smaller than 90 degrees and larger than 45 degrees.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、感光性樹脂膜、および電子装置に関する。   The present invention relates to a photosensitive resin composition, a photosensitive resin film, and an electronic device.

近年、液晶ディスプレイの製造プロセスにおいて、微細な配線パターンを加工する目的で感光性樹脂組成物が用いられている。この種の技術として、特許文献1に記載のものがある。同文献には、リフトオフ法により、基板上に配線パターンを形成することが記載されている。リフトオフ法とは、レジスト膜とともに当該レジスト膜の天面に形成された金属膜を除去する手法である。これにより、レジスト膜が形成されていない領域に金属膜を残すことにより、配線パターンを形成することができる。   In recent years, a photosensitive resin composition has been used for the purpose of processing a fine wiring pattern in a liquid crystal display manufacturing process. There exists a thing of patent document 1 as this kind of technique. This document describes forming a wiring pattern on a substrate by a lift-off method. The lift-off method is a method for removing a metal film formed on the top surface of the resist film together with the resist film. Thereby, the wiring pattern can be formed by leaving the metal film in the region where the resist film is not formed.

具体的には、感光性樹脂組成物を塗布し、露光現像することにより、パターン形状のレジスト膜を形成する。同文献には、このレジスト膜は逆テーパー形状となることが好ましいと記載されている。逆テーパー形状のレジスト膜上に、金属を蒸着させると、レジスト膜の側壁や上部がせり出した崖部分の真下には付着しない。これにより、レジスト膜の側壁からレジスト剥離液を浸透させることができるとともに、不要な部分の金属膜をきれいに除去できる。以上により、微細な配線パターンが形成できると記載されている。   Specifically, a resist resin having a pattern shape is formed by applying a photosensitive resin composition and exposing and developing it. This document describes that the resist film preferably has a reverse taper shape. When a metal is vapor-deposited on a reverse taper-shaped resist film, the side wall and upper part of the resist film do not adhere directly below the protruding cliff portion. Thereby, the resist stripping solution can be permeated from the side wall of the resist film, and an unnecessary portion of the metal film can be removed cleanly. It is described that a fine wiring pattern can be formed as described above.

また、特許文献2〜4には、フォトリソグラフィに用いるレジスト膜の膜厚が記載されている。例えば、特許文献2には300nm以下、特許文献3には20nm〜50nm、特許文献4には100nm〜300nmと記載されている。   Patent Documents 2 to 4 describe the film thickness of a resist film used for photolithography. For example, Patent Document 2 describes 300 nm or less, Patent Document 3 describes 20 nm to 50 nm, and Patent Document 4 describes 100 nm to 300 nm.

特開2006−243207号公報JP 2006-243207 A 特開2013−68840号公報JP 2013-68840 A 特開2013−219099号公報JP 2013-219099 A 特開2013−11900号公報JP2013-11900A

発明者が検討したところ、以下の課題が見出された。
上記文献に記載の様に、レジスト膜においては、剥離液の浸透等を目的として、その側壁に金属膜が付着しないような構造が求められている。つまり、一般的なフォトリソグラフィ用のレジスト膜の要求に応じて、感光性樹脂組成物の組成配合が決定されていた。一方で、テーパー形状を形成するためには、通常ポジ型感応性樹脂組成物が用いられていた。
このため、上記文献記載のレジスト膜用のネガ型感光性樹脂組成物においては、感光性樹脂膜に貫通電極を形成した配線層に利用した場合、貫通電極の埋込特性の向上や貫通電極同士のショート防止など接続信頼性の点で、改善の余地を有していた。
When the inventor examined, the following problems were found.
As described in the above document, the resist film is required to have a structure in which the metal film does not adhere to the side wall for the purpose of penetration of the stripping solution. That is, the composition of the photosensitive resin composition has been determined in accordance with the demand for a general resist film for photolithography. On the other hand, in order to form a tapered shape, a positive-type sensitive resin composition is usually used.
For this reason, in the negative photosensitive resin composition for resist films described in the above documents, when used in a wiring layer in which a through electrode is formed on the photosensitive resin film, the embedding property of the through electrode is improved and the through electrodes are connected to each other. There was room for improvement in terms of connection reliability such as prevention of short circuits.

本発明者はさらに検討したところ、第1に、露光量を増やすことにより、上記文献記載の薄膜の感光性樹脂膜の開口部の逆テーパー形状を略長方形とすることにより、埋込特性が向上することが分かった。しかしながら、感光性樹脂膜をかなりの厚膜とした場合には、当該開口部の下端部に裾広がりの過剰なアンダーカットが発生することがあった。この過剰なアンダーカットには、スパッタなどの蒸着手法を用いた場合、金属を付着させることが難しかった。   The present inventor further examined. First, by increasing the exposure amount, the inverse taper shape of the opening of the photosensitive resin film of the thin film described in the above document is made substantially rectangular, thereby improving the embedding characteristic. I found out that However, when the photosensitive resin film is made to be a considerably thick film, an excessive undercut that spreads at the bottom may occur at the lower end of the opening. In this excessive undercut, it was difficult to deposit metal when using a vapor deposition technique such as sputtering.

このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、第2に、厚膜であっても感光性樹脂膜のパターニング性を高める等により、開口部全体の形状をテーパー形状としつつも、アンダーカットの発生を抑制できることが分かった。これにより、スパッタなどによる金属の付着性を向上させつつも、貫通電極同士でのショートを防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   Based on these findings, we conducted further research. Second, even with thick films, the patterning of the photosensitive resin film was improved, and the entire opening was tapered, but undercuts occurred. It was found that can be suppressed. As a result, it was found that the short circuit between the through electrodes can be prevented while improving the adhesion of the metal by sputtering or the like, and the present invention has been completed.

さらに、感光性樹脂膜のパターン形状の開口部に金属膜を埋設することにより、感光性樹脂組成物の用途として、単なるレジスト膜用とは異なる、貫通電極を有する配線層という新たな用途に利用できることが分かった。   Furthermore, by embedding a metal film in the opening of the pattern shape of the photosensitive resin film, the photosensitive resin composition is used for a new application of a wiring layer having a through electrode, which is different from a mere resist film. I understood that I could do it.

本発明によれば、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
感光剤と、を含む、ネガ型の感光性樹脂組成物であって、
下記の過露光の露光条件に対応する開口部のテーパー角度が90度より小さく45度以上である、感光性樹脂組成物が提供される。
(露光条件:前記感光性樹脂組成物を用いて、膜厚50μmの感光性樹脂膜を形成する。前記感光性樹脂膜に対して、複数の異なる露光量で照射する。露光後、加熱および現像処理を行うことにより、前記感光性樹脂膜に複数の開口部を形成する。その後、前記感光性樹脂膜に対して硬化処理を行うことにより、硬化膜を得る。
最適露光量:前記硬化膜の底面と前記開口部の側面とがなす角度が、直角に最も近くなる条件を満たす露光量を、最適露光量とする。
テーパー角度:前記最適露光量よりも大きな露光量である過露光の前記露光条件で形成された前記開口部には、上端部の横幅よりも下端部の横幅が狭いテーパー形状が形成されている。前記硬化膜の底面と前記開口部の側面とがなす角度を上記テーパー角度とする。)
According to the present invention,
Epoxy resin,
A curing agent;
A negative photosensitive resin composition comprising a photosensitive agent,
A photosensitive resin composition is provided in which the taper angle of the opening corresponding to the following overexposure exposure conditions is less than 90 degrees and 45 degrees or more.
(Exposure conditions: a photosensitive resin film having a film thickness of 50 μm is formed using the photosensitive resin composition. The photosensitive resin film is irradiated with a plurality of different exposure amounts. After exposure, heating and development are performed. A plurality of openings are formed in the photosensitive resin film by performing a treatment, and a cured film is obtained by performing a curing treatment on the photosensitive resin film.
Optimum exposure amount: The exposure amount that satisfies the condition in which the angle formed between the bottom surface of the cured film and the side surface of the opening is closest to a right angle is defined as the optimum exposure amount.
Taper angle: The opening formed under the overexposure exposure condition having an exposure amount larger than the optimum exposure amount has a tapered shape in which the width at the lower end is narrower than the width at the upper end. The angle formed by the bottom surface of the cured film and the side surface of the opening is defined as the taper angle. )

本発明によれば、上記感光性樹脂組成物を用いてなる、感光性樹脂膜が提供される。   According to this invention, the photosensitive resin film which uses the said photosensitive resin composition is provided.

本発明によれば、上記感光性樹脂組成物の硬化物を備える、電子装置が提供される。   According to this invention, an electronic device provided with the hardened | cured material of the said photosensitive resin composition is provided.

本発明によれば、接続信頼性に優れた開口部を実現できるネガ型感光性樹脂組成物およびそれを用いた感光性樹脂膜ならびに電子装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative photosensitive resin composition which can implement | achieve the opening part excellent in connection reliability, the photosensitive resin film using the same, and an electronic device are provided.

本実施形態に係る感光性樹脂膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin film which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る配線層の製造手順を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacture procedure of the wiring layer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 実施例1の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an opening of the photosensitive resin assembled film of Example 1. 実施例2の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin assembled film of Example 2. FIG. 実施例3の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin assembled film of Example 3. FIG. 実施例4の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin assembled film of Example 4. 比較例1の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin assembled film of the comparative example 1. 比較例2の感光性樹脂組膜の開口部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the opening part of the photosensitive resin assembled film of the comparative example 2.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

[感光性樹脂組成物]
本実施形態の感光性樹脂組成物の概要について説明する。
[Photosensitive resin composition]
The outline | summary of the photosensitive resin composition of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、および感光剤を含むことができるネガ型の感光性樹脂組成物である。当該感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組膜に形成された開口部は、厚み方向の断面視において、全体がテーパー形状を有している。本実施形態のテーパー形状とは、露光方向に対して開口部が先細りになる形状である。つまり、当該開口部において、その下端部の横幅は上端部の横幅よりも狭く形成されている。本実施形態において、上記感光性樹脂膜の開口部のテーパー角度θを90度より小さく45度以上とすることができる。   The photosensitive resin composition of this embodiment is a negative photosensitive resin composition that can contain an epoxy resin, a curing agent, and a photosensitive agent. The opening formed in the photosensitive resin assembly made of the photosensitive resin composition has a tapered shape as a whole in a sectional view in the thickness direction. The taper shape of the present embodiment is a shape in which the opening is tapered with respect to the exposure direction. That is, in the opening, the width of the lower end is narrower than the width of the upper end. In the present embodiment, the taper angle θ of the opening of the photosensitive resin film can be made smaller than 90 degrees and 45 degrees or larger.

本実施形態における感光性樹脂膜32の開口部112の形状について説明する。
図1(a)は、図1(b)のA−A線断面図である。図1(b)は、パターン形状を有する感光性樹脂膜の断面図である。
The shape of the opening 112 of the photosensitive resin film 32 in this embodiment will be described.
Fig.1 (a) is the sectional view on the AA line of FIG.1 (b). FIG. 1B is a cross-sectional view of a photosensitive resin film having a pattern shape.

本実施形態の開口部112のテーパー形状について説明する。
本実施形態の開口部112は、全体形状が露光方向に向かって先細りとなるテーパー形状を有している。これにより、開口部112の側壁35にスパッタ等により金属が付着しやすくなり、金属の埋込特性を向上させることができる。
The taper shape of the opening 112 of this embodiment will be described.
The opening 112 of the present embodiment has a tapered shape in which the overall shape is tapered toward the exposure direction. As a result, the metal easily adheres to the side wall 35 of the opening 112 by sputtering or the like, and the metal embedding characteristic can be improved.

ここで、上記先行文献記載のネガ型レジストを用いて全体が逆テーパー構造の開口部が形成された場合、露光方向に対して開口部が先広がりの逆テーパー形状を有することになる。また、この場合、開口部における下端部の開口幅は、フォトマスクの光遮断領域の幅(設計幅)と比較して広がることになる。これに対して、本実施形態においては、開口部112における下端部4の開口幅は、フォトマスクの光遮断領域の幅(設計幅)と比較して狭くすることが可能である。このため、開口部112に埋め込まれた金属膜(貫通電極34)同士の距離を短くできるので、複数の貫通電極34の集積密度を高めることが可能になる。   Here, when an opening having a reverse taper structure as a whole is formed using the negative resist described in the above-mentioned prior art document, the opening has a reverse taper shape in which the opening widens in the exposure direction. In this case, the opening width at the lower end of the opening is wider than the width (design width) of the light blocking region of the photomask. On the other hand, in the present embodiment, the opening width of the lower end portion 4 in the opening 112 can be made narrower than the width (design width) of the light blocking region of the photomask. For this reason, since the distance between the metal films (through electrodes 34) embedded in the opening 112 can be shortened, the integration density of the plurality of through electrodes 34 can be increased.

本実施形態において、開口部112のテーパー角度θは、90度より小さく45度以上することが好ましい。これにより、開口部112の下端部4の側壁35にスパッタ等により金属が付着しやすくなる。また、貫通電極34同士のショートを抑制できる。また、感光性樹脂膜32の面36と下地との接触面積を増加させることができるので、貫通電極層30と下地との密着性を高めることができる。   In the present embodiment, the taper angle θ of the opening 112 is preferably less than 90 degrees and 45 degrees or more. This makes it easier for metal to adhere to the side wall 35 of the lower end 4 of the opening 112 by sputtering or the like. Moreover, a short circuit between the through electrodes 34 can be suppressed. In addition, since the contact area between the surface 36 of the photosensitive resin film 32 and the base can be increased, the adhesion between the through electrode layer 30 and the base can be enhanced.

これまでの上記文献に記載の露光現像方法では、ネガ型の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂膜32において、(i)厚膜としつつも、(ii)開口部112の全体形状をテーパー形状とすることの両立が難しかった。
たとえば、開口部の全体形状を略矩形とするには、例えば、露光量を増加する方法が挙げられる。最適な露光量とすることにより、開口部の全体形状を制御できる。
しかしながら、最適な露光量の条件を採用した場合であっても、感光性樹脂膜が厚膜の場合には、感光性樹脂膜の下面側の露光量が不足し、十分な硬化が進まないために、開口部の下端部に過度なアンダーカットが発生することがあった。
本発明者が検討した結果、例えば、反応性の高い脂環式エポキシ樹脂を使用すること、エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂の添加量を最適化すること等、で感光性樹脂膜32のパターニング性を高める等により、(i)厚膜としつつも、(ii)アンダーカットの発生を抑制しつつも開口部112の全体形状をテーパー形状とすることを見出し、本発明を完成するに至った。
In the exposure and development methods described in the above documents, in the photosensitive resin film 32 made of a negative photosensitive resin composition, (ii) the overall shape of the opening 112 is tapered while (i) the film is thick. It was difficult to achieve both shape.
For example, in order to make the entire shape of the opening substantially rectangular, for example, a method of increasing the exposure amount can be mentioned. By setting the optimal exposure amount, the entire shape of the opening can be controlled.
However, even when the optimum exposure amount condition is adopted, when the photosensitive resin film is thick, the exposure amount on the lower surface side of the photosensitive resin film is insufficient and sufficient curing does not proceed. In addition, excessive undercut may occur at the lower end of the opening.
As a result of the study by the present inventors, for example, the patterning property of the photosensitive resin film 32 is improved by using a highly reactive alicyclic epoxy resin, optimizing the amount of phenol resin added to the epoxy resin, and the like. Thus, the present invention has been completed by finding that the entire shape of the opening 112 is tapered while (ii) the thick film is formed and (ii) the occurrence of undercuts is suppressed.

本実施形態によれば、中央部33の側壁35のみならず、下端部4の側壁35にも金属が付着しやすい開口部112の形状を実現することができる。これにより、金属の埋込特性に優れた開口部112を形成できる感光性樹脂組成物を実現することが可能である。また、パターン形状を有する感光性樹脂膜32の開口部112に金属膜(貫通電極34)を埋設することにより、本実施形態の感光性樹脂組成物についての新たな用途に利用できる。たとえば、貫通電極34を有する配線層(貫通電極層30)等の用途に利用できる。したがって、本実施形態の感光性樹脂組成物は、貫通電極層を構成する厚膜絶縁層を形成するために用いることができる。   According to the present embodiment, it is possible to realize the shape of the opening 112 in which metal easily adheres not only to the side wall 35 of the central portion 33 but also to the side wall 35 of the lower end portion 4. Thereby, it is possible to realize a photosensitive resin composition capable of forming the opening 112 having excellent metal embedding characteristics. Moreover, it can utilize for the new use about the photosensitive resin composition of this embodiment by embedding a metal film (penetration electrode 34) in the opening part 112 of the photosensitive resin film 32 which has a pattern shape. For example, it can be used for applications such as a wiring layer (through electrode layer 30) having the through electrode 34. Therefore, the photosensitive resin composition of the present embodiment can be used for forming a thick film insulating layer constituting the through electrode layer.

次に、本実施形態の感光性樹脂膜の開口プロセスおよび貫通電極層30の製造工程について説明する。
図2は、本実施形態の感光性樹脂組成物を利用した配線層(貫通電極層30)の製造手順の工程断面図を示す。本実施形態では、感光性樹脂組成物としてネガ型感光性樹脂組成物を用いた例について説明する。なお、図2において、開口部112の形状は、詳細に描かれていないが、テーパー形状である。
Next, the opening process of the photosensitive resin film of this embodiment and the manufacturing process of the through electrode layer 30 will be described.
FIG. 2 is a process cross-sectional view of a procedure for manufacturing a wiring layer (through electrode layer 30) using the photosensitive resin composition of the present embodiment. In this embodiment, an example in which a negative photosensitive resin composition is used as the photosensitive resin composition will be described. In FIG. 2, the shape of the opening 112 is not shown in detail, but is a tapered shape.

まず、図2(a)に示すように、感光性樹脂組成物を用いてなる感光性樹脂膜132を下地層(例えば、下層の配線層142)上に形成する。感光性樹脂膜132としては、ワニス状の感光性樹脂組成物を基材に塗布して得られた塗布膜でもよく、当該塗布膜をフィルム化して得られた樹脂シートでもよい。樹脂シートを用いることにより、材料ロスを低減することが可能となる。開口部112が形成される前では、感光性樹脂膜132はBステージ状態とすることができる。これにより、取り扱い性を高めることができる。一方、開口部112が形成された後、感光性樹脂膜132は、硬化処理がなされることにより、硬化膜となる。これにより、機械的強度等に優れた構造とすることができる。   First, as shown in FIG. 2A, a photosensitive resin film 132 made of a photosensitive resin composition is formed on a base layer (for example, a lower wiring layer 142). The photosensitive resin film 132 may be a coating film obtained by applying a varnish-like photosensitive resin composition to a substrate, or may be a resin sheet obtained by forming the coating film into a film. By using a resin sheet, material loss can be reduced. Before the opening 112 is formed, the photosensitive resin film 132 can be in a B-stage state. Thereby, handleability can be improved. On the other hand, after the opening 112 is formed, the photosensitive resin film 132 is cured to be a cured film. Thereby, it can be set as the structure excellent in mechanical strength.

具体的な感光性樹脂膜132の形成方法としては、塗布工程やラミネート工程等が挙げられる。塗布工程では、ワニス状の感光性樹脂組成物を準備する。そして感光性樹脂組成物のワニスを基材上に塗布する。これにより、塗布面上に塗布膜を形成することができる。一方、ラミネート工程では、感光性樹脂組成物からなるフィルム状の感光性樹脂膜を準備する。熱圧着等により感光性樹脂膜を基材上に張り付ける。これにより、感光性樹脂膜を張り付け面上に形成できる。   Specific methods for forming the photosensitive resin film 132 include a coating process and a laminating process. In the coating step, a varnish-like photosensitive resin composition is prepared. And the varnish of the photosensitive resin composition is apply | coated on a base material. Thereby, a coating film can be formed on a coating surface. On the other hand, in the laminating step, a film-like photosensitive resin film made of a photosensitive resin composition is prepared. A photosensitive resin film is pasted on the substrate by thermocompression bonding or the like. Thereby, the photosensitive resin film can be formed on the pasting surface.

感光性樹脂膜132を形成した後、露光処理する前に、感光性樹脂膜132を所定の温度でプリベークすることができる。プリベークの温度は、特に限定されないが、例えば、100℃以上150℃以下としてもよく、好ましくは110℃以上140℃以下としてもよい。プリベーク時間は、例えば、1分間以上10分間以下とすることができる。これにより、余分な溶剤を蒸発させ、成膜特性を安定させることができる。   After the photosensitive resin film 132 is formed, the photosensitive resin film 132 can be pre-baked at a predetermined temperature before the exposure process. The prebaking temperature is not particularly limited, but may be, for example, 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and preferably 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. The pre-bake time can be, for example, 1 minute or more and 10 minutes or less. Thereby, excess solvent can be evaporated and the film-forming characteristic can be stabilized.

プリベークした後の感光性樹脂膜132の膜厚は、最終的な硬化膜の膜厚に応じて設計されるものであるが、例えば、50μm以上200μm以下とすることができる。   The film thickness of the photosensitive resin film 132 after pre-baking is designed according to the final film thickness of the cured film, and can be, for example, 50 μm or more and 200 μm or less.

また、本実施形態において、所定の条件でのプリベーク後の感光性樹脂膜132において、露光波長に対する光の光線透過率の下限値は、例えば、50%以上であることが好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましい。これにより、厚膜の感光性樹脂膜132を用いた場合でも、感光性樹脂膜132の下面側(露光側とは反対側)の領域におけるパターニング性を向上させることができる。上記光線透過率の上限値は、特に限定されないが、例えば、100%未満としてもよく、90%以下としてもよい。これにより、感光性樹脂組成物中の感光剤等に効果的に露光波長の光を吸収させることができるので、光硬化などの反応性を高めることができる。例えば、エポキシ樹脂の種類や溶剤などの種類を最適に選択することにより、感光性樹脂膜の透過率を高めることができる。   In the present embodiment, in the photosensitive resin film 132 after pre-baking under a predetermined condition, the lower limit value of the light transmittance of light with respect to the exposure wavelength is, for example, preferably 50% or more, and 60% or more. More preferred is 70% or more. Thereby, even when the thick photosensitive resin film 132 is used, the patterning property in the region on the lower surface side (opposite to the exposure side) of the photosensitive resin film 132 can be improved. Although the upper limit of the light transmittance is not particularly limited, for example, it may be less than 100% or 90% or less. Thereby, since the photosensitive agent etc. in the photosensitive resin composition can absorb the light of an exposure wavelength effectively, reactivity, such as photocuring, can be improved. For example, the transmittance of the photosensitive resin film can be increased by optimally selecting the type of epoxy resin or the type of solvent.

本実施形態において、光線透過率の測定方法としては、例えば、可視紫外分光光度計を用いることができる。また、光線透過率の測定条件としては、例えば、ワニス状の感光性樹脂組成物の塗布膜を準備し、当該塗布膜を120℃、5分間でプリベークすることにより形成された膜厚10μmの感光性樹脂膜を用いることができる。   In this embodiment, as a method for measuring light transmittance, for example, a visible ultraviolet spectrophotometer can be used. The light transmittance is measured, for example, by preparing a coating film of a varnish-like photosensitive resin composition and pre-baking the coating film at 120 ° C. for 5 minutes to form a photosensitive film having a thickness of 10 μm. A functional resin film can be used.

続いて、感光性樹脂膜132上の所定の領域にマスク102を配置する。マスク102を通して、感光性樹脂膜132に対して、露光処理を行う。ネガ型の感光性樹脂組成物を用いた場合、マスク形成領域(露光照射されない光遮断領域)に開口部112が形成される。本実施形態において、露光波長としては、例えば、365nmの紫外線を用いることができる。   Subsequently, the mask 102 is disposed in a predetermined region on the photosensitive resin film 132. An exposure process is performed on the photosensitive resin film 132 through the mask 102. When the negative photosensitive resin composition is used, the opening 112 is formed in the mask formation region (light blocking region that is not exposed to irradiation). In this embodiment, as the exposure wavelength, for example, ultraviolet rays of 365 nm can be used.

続いて、感光性樹脂膜132に対して、所定の条件で露光後加熱処理を行ってもよい。露光後加熱処理の温度は、特に限定されないが、例えば、50℃以上120℃以下としてもよく、好ましくは60℃以上110℃以下としてもよい。露光後加熱処理の時間は、例えば、1分間以上10分間以下とすることができる。露光後加熱処理により、完全硬化させないが、感光性樹脂組成物の硬化の進行度を制御することができる。これにより、反応性が高い樹脂系の硬化反応を進めることができる。   Subsequently, post-exposure heat treatment may be performed on the photosensitive resin film 132 under predetermined conditions. The temperature of the post-exposure heat treatment is not particularly limited, but may be, for example, 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and preferably 60 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. The post-exposure heat treatment time can be, for example, from 1 minute to 10 minutes. The post-exposure heat treatment does not completely cure, but the degree of curing of the photosensitive resin composition can be controlled. Thereby, the resin-type curing reaction with high reactivity can be advanced.

続いて、感光性樹脂膜132に対して現像処理する。現像液として、例えば、有機溶剤や水溶性現像液を用いることができる。これにより、感光性樹脂膜132に複数の貫通部(開口部112)をパターニング形成することができる。複数の貫通部は、感光性樹脂膜132の表面から裏面を貫通しており互いに離間している。   Subsequently, the photosensitive resin film 132 is developed. As the developer, for example, an organic solvent or a water-soluble developer can be used. Thereby, a plurality of through portions (openings 112) can be formed by patterning in the photosensitive resin film 132. The plurality of penetrating portions penetrate the back surface from the front surface of the photosensitive resin film 132 and are separated from each other.

開口部112を形成した後、所定の加熱条件で加熱処理することにより感光性樹脂膜132を硬化する。感光性樹脂膜132の硬化処理の温度は、特に限定されないが、例えば、160℃以上250℃以下としてもよく、好ましくは180℃以上230℃以下としてもよい。硬化処理の時間は、例えば、30分間以上120分間以下とすることができる。低温で硬化させることにより、反りを抑制することができる。例えば、硬化温度は、半導体チップの耐熱性にあわせて設定してもよい。硬化処理により、露光後加熱処理で硬化していない樹脂系の硬化反応を十分に進めることができる。   After the opening 112 is formed, the photosensitive resin film 132 is cured by heat treatment under predetermined heating conditions. The temperature of the curing treatment of the photosensitive resin film 132 is not particularly limited, but may be, for example, 160 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and preferably 180 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. The time for the curing treatment can be, for example, 30 minutes or more and 120 minutes or less. Curing can be suppressed by curing at a low temperature. For example, the curing temperature may be set according to the heat resistance of the semiconductor chip. By the curing treatment, a resin-based curing reaction that is not cured by the post-exposure heat treatment can be sufficiently advanced.

以上により、感光性樹脂膜132中に図1に示すような開口部112を形成することができる。   As described above, the opening 112 as shown in FIG. 1 can be formed in the photosensitive resin film 132.

ここで、本実施形態における開口部112の形成条件としては、下記の露光条件で求められた最適露光量を採用することが好ましい。以下、図1を用いて説明する。   Here, as the formation condition of the opening 112 in the present embodiment, it is preferable to adopt an optimum exposure amount obtained under the following exposure conditions. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

露光条件:本実施形態の感光性樹脂組成物を用いて、膜厚50μmの感光性樹脂膜32を形成する。感光性樹脂膜32に対して、複数の異なる露光量で照射する。露光後、加熱および現像処理を行うことにより、感光性樹脂膜32に複数の開口部を形成する。その後、感光性樹脂膜23に対して硬化処理を行うことにより、硬化膜を得る。   Exposure conditions: A photosensitive resin film 32 having a thickness of 50 μm is formed using the photosensitive resin composition of the present embodiment. The photosensitive resin film 32 is irradiated with a plurality of different exposure amounts. After the exposure, a plurality of openings are formed in the photosensitive resin film 32 by performing heating and development processing. Then, a cured film is obtained by performing a curing process on the photosensitive resin film 23.

また、さらに具体的な露光条件としては、次のような条件が用いられる。例えば、感光性樹脂組成物のワニスをシリコンウエハ上にスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて120℃、5分間の温度条件でプリベークし、膜厚50μmの塗布膜を得る。塗布膜に対して、露光時間を一定とした上で、I線ステッパーで50〜1250mJ/cmでステップ露光する。その後、ホットプレートにて80℃で5分間、露光後加熱を行う。この塗布膜に対して、PGMEA等の有機溶剤を使用して現像処理を行う。その後、200℃、90分間の温度条件で硬化することにより、パターンが形成された硬化膜を得る。本実施形態において、上記露光条件における開口部のアスペクト比(開口高さ/開口幅)を5としてもよい。また、当該開口部の開口幅を10μmとしてもよい。これにより、高アスペクト比という、アンダーカットの影響がより懸念される露光条件においても、評価することが可能になる。なお、本実施形態において、上記ステップ露光における露光の照射間隔は、例えば、20[mJ/cm]としてもよいが、任意の数値とすることが可能である。上記開口幅は、図1中の開口部112の開口幅R1としてもよい。
本実施形態において、露光量の上限値を、例えば、1250mJ/cm以下に設定することにより、感光性樹脂膜32のパターニング性を低下させない範囲内において、テーパー形状を有する開口部112を形成することができる。したがって、本実施形態によれば、過露光によりパターンが潰れるようなパターニング性の低下を抑制することができる。
Further, the following conditions are used as more specific exposure conditions. For example, a varnish of a photosensitive resin composition is applied onto a silicon wafer using a spin coater, and prebaked at 120 ° C. for 5 minutes using a hot plate to obtain a coating film having a thickness of 50 μm. The coating film is subjected to step exposure with an I-line stepper at 50 to 1250 mJ / cm 2 after making the exposure time constant. Thereafter, post-exposure heating is performed on a hot plate at 80 ° C. for 5 minutes. The coating film is developed using an organic solvent such as PGMEA. Then, the cured film in which the pattern is formed is obtained by curing at 200 ° C. for 90 minutes. In the present embodiment, the aspect ratio (opening height / opening width) of the opening under the above exposure conditions may be set to 5. The opening width of the opening may be 10 μm. This makes it possible to evaluate even in an exposure condition where the influence of undercut is more concerned, such as a high aspect ratio. In the present embodiment, the exposure interval in the step exposure may be set to 20 [mJ / cm 2 ], for example, but may be an arbitrary numerical value. The opening width may be the opening width R1 of the opening 112 in FIG.
In the present embodiment, by setting the upper limit value of the exposure amount to, for example, 1250 mJ / cm 2 or less, the opening 112 having a tapered shape is formed within a range in which the patterning property of the photosensitive resin film 32 is not deteriorated. be able to. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in patterning property such that the pattern is crushed by overexposure.

最適露光量:感光性樹脂膜32の硬化膜の底面(面36)と開口部112の側面(例えば、中央部33における側壁35)とがなす平均角度(鋭角側の角度)が、直角(90度)に最も近くなる露光条件を満たす露光量を、最適露光量とする(図1(b))。   Optimum exposure amount: The average angle (angle on the acute angle side) formed by the bottom surface (surface 36) of the cured film of the photosensitive resin film 32 and the side surface of the opening 112 (for example, the side wall 35 in the central portion 33) is a right angle (90 The exposure amount that satisfies the exposure condition closest to (degree) is set as the optimum exposure amount (FIG. 1B).

上記平均角度のさらなる具体的な定義について説明する。開口部112において、その上端部2と下端部4の中間に位置する側壁35の地点を点P0とする。開口部112の点P0における直径をR0とする。開口部112の下端部4側の先端縁部の地点を点P1とする。このP0とP1を結んだ直線をLとする。一方、感光性樹脂膜32の底面(面36)に対する接線をL3とする。これらのLとL3とがなす角の角度を中央部33の角度とすることができる。中央部33の角度は、開口部112の全体の形状を示すことができる。なお、例えば、図1(b)に示す断面図は、たとえば、直径R0が最大となる膜厚方向の断面図とすることができる。   A more specific definition of the average angle will be described. In the opening 112, a point of the side wall 35 located between the upper end 2 and the lower end 4 is defined as a point P0. The diameter of the opening 112 at the point P0 is R0. A point on the front end edge of the opening 112 on the lower end 4 side is defined as a point P1. Let L be the straight line connecting P0 and P1. On the other hand, the tangent to the bottom surface (surface 36) of the photosensitive resin film 32 is L3. The angle formed by these L and L3 can be the angle of the central portion 33. The angle of the central portion 33 can indicate the overall shape of the opening 112. For example, the cross-sectional view shown in FIG. 1B can be a cross-sectional view in the film thickness direction in which the diameter R0 is maximum.

テーパー角度θ:本実施形態において、上記最適露光量よりも大きな露光量である過露光の露光条件で形成された開口部112には、上端部2の横幅R2よりも下端部4の横幅R1が狭いテーパー形状が形成されている。つまり、開口部112は、上端部2から下端部4に向かって徐々に縮径しており、全体形状がテーパー形状を有しており、下端部4においてアンダーカットを有しないものとすることができる。この場合、前記硬化膜の底面(面36)と開口部112の側面(側壁35)とがなす角度θをテーパー角度とする(図1(b))。   Taper angle θ: In the present embodiment, the opening 112 formed under the overexposure exposure condition that is an exposure amount larger than the optimum exposure amount has a lateral width R1 of the lower end 4 rather than a lateral width R2 of the upper end 2. A narrow taper shape is formed. That is, the opening 112 is gradually reduced in diameter from the upper end 2 toward the lower end 4, the entire shape has a tapered shape, and the lower end 4 does not have an undercut. it can. In this case, an angle θ formed by the bottom surface (surface 36) of the cured film and the side surface (side wall 35) of the opening 112 is defined as a taper angle (FIG. 1B).

本実施形態において、上記過露光における露光量(過露光量)は、最適露光量よりも大きく1250mJ/cm以下であれば、特に限定されない。最適露光量に対する過露光量の露光量比(過露露光量/最適露光量)において、その下限値は、例えば、1.1以上でもよく、1.2以上でもよく、1.3以上でもよく、一方、その上限値は、例えば、3.0以下でもよく、2.5以下でもよく、2.0以下でもよい。過露光量を上記の露光量範囲内とすることにより、テーパー角度θを小さく制御することができる。また、感光性樹脂膜32のパターニング性を高めることもできる。 In the present embodiment, the exposure amount (overexposure amount) in the overexposure is not particularly limited as long as it is larger than the optimal exposure amount and 1250 mJ / cm 2 or less. In the exposure amount ratio (overexposure exposure amount / optimum exposure amount) of the overexposure amount with respect to the optimum exposure amount, the lower limit value thereof may be, for example, 1.1 or more, 1.2 or more, or 1.3 or more. On the other hand, the upper limit value may be, for example, 3.0 or less, 2.5 or less, or 2.0 or less. By setting the overexposure amount within the above exposure amount range, the taper angle θ can be controlled to be small. Moreover, the patterning property of the photosensitive resin film 32 can also be improved.

上記テーパー角度θのより具体的な定義について説明する。開口部112の下端部4側の先端縁部の位置を点P1とする。開口部112の上端部2側の先端縁部の位置を点P2とする。点P2と点P1とを結んだ直線をL1とする。一方、感光性樹脂膜32の底面(面36)に対する接線をL3とする。このL1とL3とがなす角(鋭角側の角度)をテーパー角度θとすることができる。なお、例えば、図1(b)に示す断面図は、たとえば、直径R0が最大となる膜厚方向の断面図とすることができる。なお、点P2から感光性樹脂膜32の面36に対する接線をL0に引いた垂線をL3とする。   A more specific definition of the taper angle θ will be described. The position of the front end edge on the lower end 4 side of the opening 112 is defined as a point P1. The position of the front end edge on the upper end 2 side of the opening 112 is defined as a point P2. A straight line connecting the point P2 and the point P1 is defined as L1. On the other hand, the tangent to the bottom surface (surface 36) of the photosensitive resin film 32 is L3. The angle (angle on the acute angle side) formed by L1 and L3 can be the taper angle θ. For example, the cross-sectional view shown in FIG. 1B can be a cross-sectional view in the film thickness direction in which the diameter R0 is maximum. In addition, let the perpendicular line which pulled the tangent with respect to the surface 36 of the photosensitive resin film 32 from the point P2 to L0 be L3.

本実施形態において、上記テーパー角度θの下限値は、例えば、70度以上とすることができ、より好ましくは75度以上であり、さらに好ましくは80度以上である。これにより、感光性樹脂膜32の面36と下地との接触面積を増加させることができるので、貫通電極層30と下地との密着性を高めることができる。また、貫通電極34の下端部4の面積を確保することができるので、製造工程における位置ずれが生じたとしても、下地層との接続(例えば、図2に示す配線143)との接続不良を防止することができる。一方、上記テーパー角度θの上限値は、例えば、90度より小さく、89度以下としてもよく、さらには88度以下としてもよい。これにより、下端部4の側壁35にもスパッタが付着できるので、貫通電極34のボイドの発生を抑制することができる。また、開口部112の下端部4の横幅R1を、上端部2の横幅R2より狭くすることができる。このため、貫通電極34同士のショートを抑制できる。   In the present embodiment, the lower limit value of the taper angle θ can be, for example, 70 degrees or more, more preferably 75 degrees or more, and further preferably 80 degrees or more. Thereby, the contact area between the surface 36 of the photosensitive resin film 32 and the base can be increased, so that the adhesion between the through electrode layer 30 and the base can be enhanced. In addition, since the area of the lower end portion 4 of the through electrode 34 can be secured, even if a positional shift occurs in the manufacturing process, a connection failure with the base layer (for example, the wiring 143 shown in FIG. 2) is prevented. Can be prevented. On the other hand, the upper limit value of the taper angle θ is, for example, smaller than 90 degrees, may be 89 degrees or less, and may be 88 degrees or less. Thereby, since sputter | spatter can adhere also to the side wall 35 of the lower end part 4, generation | occurrence | production of the void of the penetration electrode 34 can be suppressed. Further, the lateral width R1 of the lower end 4 of the opening 112 can be made narrower than the lateral width R2 of the upper end 2. For this reason, a short circuit between the through electrodes 34 can be suppressed.

ここで、点P2について説明する。図1に示すように、感光性樹脂膜32の上端部2における側壁35の傾きを見たときに、側壁35の傾きの方向が、L2の方向と同じまたは同程度になる位置を、点P2としてもよい。なお、図1に示すように、L2は、感光性樹脂膜32の上面39に接する接線でもよいが、感光性樹脂膜32の平均膜厚(たとえば10点測定したときの平均膜厚)に対応する位置の面に接する接線でもよい。   Here, the point P2 will be described. As shown in FIG. 1, when the inclination of the side wall 35 at the upper end portion 2 of the photosensitive resin film 32 is viewed, a position where the inclination direction of the side wall 35 is the same as or similar to the direction of L2 is indicated by a point P2. It is good. As shown in FIG. 1, L2 may be a tangent line in contact with the upper surface 39 of the photosensitive resin film 32, but corresponds to the average film thickness of the photosensitive resin film 32 (for example, the average film thickness when 10 points are measured). It may be a tangent line that touches the surface of the position to be.

また、本実施形態において、上記平均角度は、例えば、70度以上90度以下とすることができ、好ましくは75度以上90度以下とすることができ、さらに好ましくは80度以上90度以下とすることができる。当該平均角度は略直角に近いことが好ましい。これにより、貫通電極34を構成する金属の充填性を高められるため、信頼性に優れた接続構造とすることができる。   In the present embodiment, the average angle can be, for example, 70 degrees or more and 90 degrees or less, preferably 75 degrees or more and 90 degrees or less, and more preferably 80 degrees or more and 90 degrees or less. can do. The average angle is preferably close to a substantially right angle. Thereby, since the filling property of the metal which comprises the penetration electrode 34 can be improved, it can be set as the connection structure excellent in reliability.

本実施形態においては、エポキシ樹脂の種類の選択、具体的には、反応性の高い脂環式エポキシ樹脂を使用し、また、感光性樹脂膜32の膜厚等を適切に制御することにより、感光性樹脂膜32のパターニング性を向上させることができる。これにより(i)厚膜としつつも、(ii)開口部112の全体形状をテーパー形状とすることが可能になる。   In the present embodiment, selection of the type of epoxy resin, specifically, using a highly reactive alicyclic epoxy resin, and appropriately controlling the film thickness of the photosensitive resin film 32, The patterning property of the photosensitive resin film 32 can be improved. As a result, while (i) the film is thick, (ii) the entire shape of the opening 112 can be tapered.

本実施形態において、感光性樹脂膜32の開口部112のアスペクト比(高さH/直径W)の下限値は、例えば、3以上としてもよく、好ましくは3.5以上としてもよく、さらに好ましくは4以上としてもよい。一方、上記アスペクト比の上限値は、特に限定されないが、例えば、10以下としてもよく、好ましくは、9以下としてもよく、さらに好ましくは、8以下としてもよい。開口部112のアスペクト比を上記下限値以上とすることにより、貫通電極34の配置を高密度化することが可能になる。また、感光性樹脂膜32を厚膜とすることにより剛性を高めることができる。一方、開口部112のアスペクト比を上記上限値以下とすることにより、貫通電極34の電気抵抗値を下げることができる。アスペクト比を上記範囲内とすることにより、高密度化と電送速度の高速化のバランスを向上させることができる。なお、上記直径Wは、図1中の開口部112の開口幅R1としてもよい。   In the present embodiment, the lower limit value of the aspect ratio (height H / diameter W) of the opening 112 of the photosensitive resin film 32 may be, for example, 3 or more, preferably 3.5 or more, and more preferably. May be 4 or more. On the other hand, the upper limit of the aspect ratio is not particularly limited, but may be, for example, 10 or less, preferably 9 or less, and more preferably 8 or less. By setting the aspect ratio of the opening 112 to be equal to or higher than the lower limit value, it is possible to increase the density of the through electrodes 34. Moreover, rigidity can be improved by making the photosensitive resin film 32 thick. On the other hand, by setting the aspect ratio of the opening 112 to be equal to or lower than the above upper limit value, the electrical resistance value of the through electrode 34 can be lowered. By setting the aspect ratio within the above range, the balance between high density and high transmission speed can be improved. The diameter W may be the opening width R1 of the opening 112 in FIG.

本実施形態においては、高アスペクト比である開口部112の場合においても、過剰なアンダーカットの発生を抑制することができる。これにより、信頼性に優れた接続構造を実現することが可能である。例えば、感光性樹脂組成物のパターニング性を向上させることにより、高アスペクト比の開口部112を形成することが可能となる。   In the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of excessive undercut even in the case of the opening 112 having a high aspect ratio. Thereby, it is possible to realize a connection structure with excellent reliability. For example, it is possible to form the opening 112 having a high aspect ratio by improving the patternability of the photosensitive resin composition.

本実施形態において、上端部2の開口幅(R2)と下端部4の開口幅(R1)としたとき、R1/R2は、1未満であることが好ましい。この場合、R1/R2の上限値は、たとえば、0.95以下でもよく、0.90以下でもよく、0.85以下でもよい。これより、貫通電極層30の高密度化を実現することができる。また、R1/R2の下限値は、下端部4における貫通電極34の接続性が十分であれば、特に限定されないが、たとえば、0.1以上としてもよく、0.2以上としてもよく、0.3以上としてもよい。これにより、貫通電極34の接続性を良好とすることができるとともに、接続抵抗を下げられるので高速度化を実現することができる。   In the present embodiment, R1 / R2 is preferably less than 1 when the opening width (R2) of the upper end portion 2 and the opening width (R1) of the lower end portion 4 are used. In this case, the upper limit value of R1 / R2 may be 0.95 or less, 0.90 or less, or 0.85 or less, for example. As a result, the high density of the through electrode layer 30 can be realized. Further, the lower limit value of R1 / R2 is not particularly limited as long as the connectivity of the through electrode 34 at the lower end portion 4 is sufficient, but may be 0.1 or more, for example, 0.2 or more, and 0 It is good also as 3 or more. As a result, the connectivity of the through electrode 34 can be improved, and the connection resistance can be lowered, so that high speed can be realized.

また、本実施形態において、上端部2の開口幅(R2)と中央部33の開口幅(R0)としたとき、R0/R2は、1未満であることが好ましい。この場合、R0/R2の上限値は、たとえば、0.98以下でもよく、0.94以下でもよく、0.90以下でもよい。これより、側壁35をテーパー形状とすることにより金属膜の密着性を高めることができるので、製造安定性に優れた形状とすることができる。また、R0/R2の下限値は、下端部4における貫通電極34の接続性が十分であれば、特に限定されないが、たとえば、0.3以上としてもよく、0.4以上としてもよく、0.5以上としてもよい。これにより、埋め込み特性を向上できるので製造安定性に優れた構造とすることができる。また、貫通電極34の接続抵抗を下げられるので高速度化を実現することができる。   In the present embodiment, when the opening width (R2) of the upper end portion 2 and the opening width (R0) of the central portion 33 are set, R0 / R2 is preferably less than 1. In this case, the upper limit value of R0 / R2 may be 0.98 or less, 0.94 or less, or 0.90 or less, for example. From this, since the adhesiveness of a metal film can be improved by making the side wall 35 into a taper shape, it can be set as the shape excellent in manufacturing stability. The lower limit of R0 / R2 is not particularly limited as long as the connectivity of the through electrode 34 at the lower end portion 4 is sufficient. For example, it may be 0.3 or more, or may be 0.4 or more. It may be 5 or more. Thereby, since the embedding characteristic can be improved, a structure having excellent manufacturing stability can be obtained. Further, since the connection resistance of the through electrode 34 can be lowered, high speed can be realized.

本実施形態において、開口部112の上端部2近傍における側壁35は、角がなくカーブ形状を有していてもよい。角がないため局所応力が貫通電極34に発生しないため、貫通電極34の接続安定性に優れた構造を実現することができる。   In the present embodiment, the side wall 35 in the vicinity of the upper end 2 of the opening 112 may have a curved shape without corners. Since there is no corner, local stress is not generated in the through electrode 34, so that a structure with excellent connection stability of the through electrode 34 can be realized.

本実施形態の開口部112の下端部4において、感光性樹脂膜32が開口部112側に切り込む切り込み部が形成されていてもよい。ただし、この切り込み部は、開口部112が、感光性樹脂膜32側に切り込むようなアンダーカットは含まないものである。切り込み部の切り込み幅は、例えば、下端部4の開口幅(R1)の5%以下としてもよく、4%以下としてもよく、3%以下としてもよい。先端に切り込み部が存在する場合においても、その切り込み幅を小さく抑制できるので、接続安定性に優れた貫通電極34を実現することができる。   In the lower end portion 4 of the opening 112 of the present embodiment, a cut portion in which the photosensitive resin film 32 cuts toward the opening 112 may be formed. However, this cut portion does not include an undercut in which the opening 112 cuts into the photosensitive resin film 32 side. The cut width of the cut portion may be, for example, 5% or less of the opening width (R1) of the lower end portion 4, may be 4% or less, and may be 3% or less. Even in the case where there is a notch at the tip, the notch width can be suppressed small, so that the through electrode 34 having excellent connection stability can be realized.

引き続き、図2(b)に戻り、貫通電極層30の製造方法について説明する。図2(b)に示すように、パターニングされた感光性樹脂膜132の表面上に、シード層108を形成する。シード層108は、感光性樹脂膜132の開口部112の内部(側壁および底面)とともに、その上面139に形成される。シード層108は、例えば、スパッタなどの方法により形成される。   Subsequently, returning to FIG. 2B, a method for manufacturing the through electrode layer 30 will be described. As shown in FIG. 2B, the seed layer 108 is formed on the surface of the patterned photosensitive resin film 132. The seed layer 108 is formed on the upper surface 139 together with the inside (side wall and bottom surface) of the opening 112 of the photosensitive resin film 132. The seed layer 108 is formed by a method such as sputtering.

シード層108は、貫通電極134と同種の金属で構成されてもよいが、貫通電極134と良好な密着性がある異種の金属で構成されていてもよい。本実施形態では、シード層108として、例えば、銅シード層が形成される。   The seed layer 108 may be made of the same kind of metal as the through electrode 134, but may be made of a different kind of metal having good adhesion to the through electrode 134. In the present embodiment, for example, a copper seed layer is formed as the seed layer 108.

感光性樹脂膜132の上面139上のシード層108上にレジスト層104を形成する。言い換えると、開口部112を除いた領域の感光性樹脂膜132の上にレジスト層104を形成する。例えば、フィルム状のレジスト層104を使用できる。パターニングされたレジスト層104をラミネートしてもよいし、フィルム状のレジスト層104をラミネートした後に、ドリルやレーザー等を用いてパターニングしてもよい。   A resist layer 104 is formed on the seed layer 108 on the upper surface 139 of the photosensitive resin film 132. In other words, the resist layer 104 is formed on the photosensitive resin film 132 in a region excluding the opening 112. For example, a film-like resist layer 104 can be used. The patterned resist layer 104 may be laminated, or the film-like resist layer 104 may be laminated and then patterned using a drill or a laser.

続いて、図2(c)に示すように、貫通部(開口部112)を金属層(メッキ膜115)で埋設する。例えば、電解メッキ方法を用いることができる。例えば、銅で電解メッキ法により開口部112を埋設してもよい。これにより、開口部112内部に感光性樹脂膜の上面と下面を貫通する貫通電極134を形成することができる。貫通電極134は、下層の配線層142と電気的に接合する。貫通電極134は、例えば、銅で構成することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 2C, the penetrating portion (opening 112) is embedded with a metal layer (plating film 115). For example, an electrolytic plating method can be used. For example, the opening 112 may be embedded with copper by electrolytic plating. Thereby, the through electrode 134 penetrating the upper surface and the lower surface of the photosensitive resin film can be formed in the opening 112. The through electrode 134 is electrically joined to the lower wiring layer 142. The through electrode 134 can be made of copper, for example.

続いて、図2(d)に示すように、レジスト層104を剥離する。その後、感光性樹脂膜132上のシード層108を除去する。例えば、フラッシュエッチングなどを用いることができる。   Subsequently, as shown in FIG. 2D, the resist layer 104 is peeled off. Thereafter, the seed layer 108 on the photosensitive resin film 132 is removed. For example, flash etching or the like can be used.

以上により、図2(e)に示す構造を有する貫通電極層130を形成することができる。   As described above, the through electrode layer 130 having the structure shown in FIG. 2E can be formed.

本実施形態の感光性樹脂膜132は、このような貫通電極層130を構成する絶縁層(感光性樹脂膜132)に用いることができる。また、本実施形態の感光性樹脂膜132は、半導体ウエハ等の大面積の基板を用いたウエハレベルプロセスに用いることが可能である。   The photosensitive resin film 132 of the present embodiment can be used for an insulating layer (photosensitive resin film 132) constituting such a through electrode layer 130. Further, the photosensitive resin film 132 of the present embodiment can be used in a wafer level process using a large area substrate such as a semiconductor wafer.

本実施形態の感光性樹脂組成物の各成分について説明する。
本実施形態の感光性樹脂組成物としては、高アスペクトな構造の実現の観点から、ネガ型が好ましい。
Each component of the photosensitive resin composition of this embodiment is demonstrated.
The photosensitive resin composition of the present embodiment is preferably a negative type from the viewpoint of realizing a high aspect structure.

<ネガ型感光性樹脂組成物>
ネガ型の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、感光剤Aを含むことができる。
<Negative photosensitive resin composition>
The negative photosensitive resin composition can contain an epoxy resin, a curing agent, and a photosensitive agent A.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂としては、例えば、1分子中にエポキシ基が2個以上であるものを使用することができる。たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールSジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族多官能エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂肪族多官能エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。
(Epoxy resin)
As an epoxy resin, what has two or more epoxy groups in 1 molecule can be used, for example. For example, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, cresol naphthol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, biphenyl aralkyl type epoxy resin, phenoxy resin, naphthalene skeleton type epoxy resin, diallyl bisphenol A type epoxy resin, bisphenol A diester Glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol F diglycidyl ether type epoxy resin, bisphenol S diglycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, aromatic polyfunctional epoxy resin, aliphatic epoxy resin, aliphatic A polyfunctional epoxy resin, an alicyclic epoxy resin, a polyfunctional alicyclic epoxy resin, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination.

上記エポキシ樹脂として、ベンゼン環を有する化合物を用いることが好ましい。これにより、感光性樹脂膜の透明性を高めることができる。例えば、ベンゼン環を有する化合物としては、下記の多官能エポキシ樹脂を用いることができる。一方、上記エポキシ樹脂は、ナフタレン環を有する化合物を含まないことが好ましい。これにより、露光波長における感光性樹脂膜の透過率が低下することを抑制することができる。例えば、下記の脂環式エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂のいずれも、ナフタレン骨格を有しない化合物であることが好ましい。   It is preferable to use a compound having a benzene ring as the epoxy resin. Thereby, the transparency of the photosensitive resin film can be improved. For example, the following polyfunctional epoxy resin can be used as the compound having a benzene ring. On the other hand, it is preferable that the said epoxy resin does not contain the compound which has a naphthalene ring. Thereby, it can suppress that the transmittance | permeability of the photosensitive resin film in an exposure wavelength falls. For example, any of the following alicyclic epoxy resins and polyfunctional epoxy resins is preferably a compound having no naphthalene skeleton.

上記エポキシ樹脂としては、一分子中に脂環式エポキシ基を2個以上有する脂環式エポキシ樹脂を含むことが好ましい。脂環式エポキシ樹脂は反応性が良好であり、このような反応性が良好なエポキシ樹脂を用いることにより、パターニング性を向上させることができる。また、露光後加熱処理等の低温の加熱条件においても、硬化反応を進めることが可能になる。また、本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物の柔軟性を高めることができる。   The epoxy resin preferably includes an alicyclic epoxy resin having two or more alicyclic epoxy groups in one molecule. The alicyclic epoxy resin has good reactivity, and by using such an epoxy resin with good reactivity, the patterning property can be improved. Further, the curing reaction can be advanced even under low-temperature heating conditions such as post-exposure heat treatment. Moreover, the softness | flexibility of the hardened | cured material of the photosensitive resin composition of this embodiment can be improved.

上記脂環式エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、CEL8000((株)ダイセル製)、CEL2081((株)ダイセル製)、CEL2021P((株)ダイセル製)、リモネンジオキサイドなどが用いられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。   Although it does not specifically limit as said alicyclic epoxy resin, For example, CEL8000 (made by Daicel Corporation), CEL2081 (made by Daicel Corporation), CEL2021P (made by Daicel Corporation), limonene dioxide, etc. are used. . These may be used alone or in combination.

また、上記エポキシ樹脂としては、3官能以上の多官能エポキシ樹脂を含むことが好ましい。本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物の剛直性を高めることができる。これにより、剛直性を付与する樹脂を用いることにより、ガラス転移温度を高めることや、線膨張係数を低く抑えることが可能になる。   Moreover, as said epoxy resin, it is preferable that a polyfunctional epoxy resin more than trifunctional is included. The rigidity of the cured product of the photosensitive resin composition of the present embodiment can be improved. Thereby, it becomes possible to raise a glass transition temperature and to suppress a linear expansion coefficient low by using resin which provides rigidity.

上記多官能エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、VG−3101L((株)プリンテック製)、EPPN−501H(日本化薬(株)製)、jER−1031S(三菱化学(株)製)、jER−1032H60(三菱化学(株)製)、HP−4700(DIC(株)製)、HP−4710(DIC(株)製)、HP−6000(DIC(株)製)、HP−7200L(DIC(株)製)などが用いられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。   Although it does not specifically limit as said polyfunctional epoxy resin, For example, VG-3101L (made by Printec Co., Ltd.), EPPN-501H (made by Nippon Kayaku Co., Ltd.), jER-1031S (made by Mitsubishi Chemical Corporation) ), JER-1032H60 (Mitsubishi Chemical Corporation), HP-4700 (DIC Corporation), HP-4710 (DIC Corporation), HP-6000 (DIC Corporation), HP-7200L (Made by DIC Corporation) is used. These may be used alone or in combination.

また、本実施形態において、脂環式エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂を併用してもよい。これにより、柔軟性を示す伸び特性と、TgやCTE等の剛性を示す機械的強度特性の膜特性の両立を実現することが可能になる。ここで、脂環式エポキシ樹脂を使用することにより、厚膜条件下においても、感光性樹膜のパターニング性(現像特性)を向上させることができる。本実施形態において、脂環式エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂を併用することにより、上述の膜特性と現像特性との両立を実現することができる。   Moreover, in this embodiment, you may use together an alicyclic epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin. Thereby, it becomes possible to realize both the elongation characteristics indicating flexibility and the film characteristics of the mechanical strength characteristics indicating rigidity such as Tg and CTE. Here, by using an alicyclic epoxy resin, the patternability (development characteristics) of the photosensitive resin film can be improved even under thick film conditions. In the present embodiment, by using an alicyclic epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin in combination, it is possible to realize both the above-described film characteristics and development characteristics.

(硬化剤)
硬化剤としては、エポキシ樹脂の重合反応を促進させるものであればとくに限定されないが、例えば、フェノール性水酸基を有する硬化剤を含むことができる。具体的には、フェノール樹脂を用いることができる。フェノール樹脂としては、公知のもののなかから適宜選択することができるが、たとえばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂を用いることができる。
(Curing agent)
Although it will not specifically limit as a hardening | curing agent if it accelerates | stimulates the polymerization reaction of an epoxy resin, For example, the hardening | curing agent which has a phenolic hydroxyl group can be included. Specifically, a phenol resin can be used. As a phenol resin, it can select suitably from well-known things, For example, a novolak type phenol resin, a resol type phenol resin, a trisphenyl methane type phenol resin, and an aryl alkylene type phenol resin can be used.

(感光剤A)
感光剤Aとしては、光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としては、紫外線等の活性光線の照射により酸を発生する光酸発生剤を含有する。光酸発生剤として、オニウム塩化合物を挙げることができ、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などを挙げることができる。
(Photosensitive agent A)
As the photosensitive agent A, a photoacid generator can be used. As a photo-acid generator, the photo-acid generator which generate | occur | produces an acid by irradiation of active rays, such as an ultraviolet-ray, is contained. Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, and examples include sulfonium salts and iodonium salts.

(その他の添加剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物には、必要に応じて酸化防止剤、シリカ等の充填材、界面活性剤、増感剤、フィルム化剤、密着助剤等の添加剤を添加してもよい。
(Other additives)
The photosensitive resin composition of the present embodiment may be added with additives such as antioxidants, fillers such as silica, surfactants, sensitizers, filming agents, adhesion aids, etc., as necessary. Good.

(溶剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は溶剤を含むことができる。
溶剤としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の有機溶剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。
(solvent)
The photosensitive resin composition of this embodiment can contain a solvent.
Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, toluene, propylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol 1-monomethyl ether 2-acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, benzyl alcohol, One or more selected from organic solvents such as propylene carbonate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate can be included.

本実施形態の感光性樹脂組成物の調製方法は特に限定されず、一般的に公知の方法により製造することができる。例えば、以下の方法が挙げられる。原料と溶剤を配合して均一に混合することにより、感光性樹脂組成物が得られる。   The preparation method of the photosensitive resin composition of this embodiment is not specifically limited, Generally it can manufacture by a well-known method. For example, the following method is mentioned. A photosensitive resin composition is obtained by blending the raw material and the solvent and mixing them uniformly.

感光性樹脂組成物は、ワニス状であってもよい。ワニス状の感光性樹脂組成物をフィルム状とすることにより、樹脂シート(感光性樹脂膜)が得られる。   The photosensitive resin composition may be in the form of a varnish. A resin sheet (photosensitive resin film) is obtained by forming the varnish-like photosensitive resin composition into a film.

樹脂シートは、たとえばワニス状の熱硬化性樹脂組成物を塗布して得られた塗布膜(樹脂膜)に対して、溶剤除去処理を行うことにより得ることができる。上記樹脂シートは、溶剤含有率が感光性樹脂組成物全体に対して10重量%以下とすることができる。たとえば80℃〜150℃、1分間〜10分間の条件で溶剤除去処理を行うことができる。これにより、感光性樹脂組成物の硬化が進行することを抑制しつつ、十分に溶剤を除去することが可能となる。   The resin sheet can be obtained, for example, by subjecting a coating film (resin film) obtained by applying a varnish-like thermosetting resin composition to a solvent removal treatment. The resin sheet may have a solvent content of 10% by weight or less with respect to the entire photosensitive resin composition. For example, the solvent removal treatment can be performed under conditions of 80 ° C. to 150 ° C. and 1 minute to 10 minutes. Thereby, it becomes possible to remove the solvent sufficiently while suppressing the curing of the photosensitive resin composition.

本実施形態において、感光性樹脂組成物をキャリア基材に形成させる方法としては特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂を溶剤などに溶解・分散させて樹脂ワニスを調製して、各種コーター装置を用いて樹脂ワニスをキャリア基材に塗工した後、これを乾燥する方法、スプレー装置を用いて樹脂ワニスをキャリア基材に噴霧塗工した後、これを乾燥する方法、などが挙げられる。これらの中でも、コンマコーター、ダイコーターなどの各種コーター装置を用いて、樹脂ワニスをキャリア基材に塗工した後、これを乾燥する方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な樹脂シートの厚みを有するキャリア基材付き樹脂シートを効率よく製造することができる。   In this embodiment, the method for forming the photosensitive resin composition on the carrier substrate is not particularly limited. For example, various coater apparatuses are prepared by dissolving and dispersing a thermosetting resin in a solvent to prepare a resin varnish. And a method of drying the resin varnish after applying the resin varnish to the carrier substrate using a spray device, and the like. Among these, the method of drying the resin varnish after applying the resin varnish to the carrier substrate using various coaters such as a comma coater and a die coater is preferable. Thereby, the resin sheet with a carrier base material which has no void and has a uniform resin sheet thickness can be efficiently produced.

樹脂シートは、感光性樹脂組成物から得られたフィルムを含むことができる。樹脂シートは、シート形状でもよく、巻き取り可能なロール形状でもよい。   The resin sheet can include a film obtained from the photosensitive resin composition. The resin sheet may have a sheet shape or a roll shape that can be wound.

[半導体装置]
本実施形態に係る電子装置について説明する。
本実施形態に係る電子装置(半導体パッケージ100)について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態に係る半導体パッケージ100の構成を示す断面図である。
[Semiconductor device]
An electronic device according to the present embodiment will be described.
An electronic device (semiconductor package 100) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the semiconductor package 100 according to the present embodiment.

本実施形態の半導体パッケージ100の概要について説明する。
本実施形態の半導体パッケージ100は、配線層20、貫通電極層30、インターポーザー(シリコンインターポーザー40)、半導体チップ50、および封止材層70を備えるものである。貫通電極層30の感光性樹脂膜32は、感光性樹脂組成物の硬化物で構成できる。
An outline of the semiconductor package 100 of the present embodiment will be described.
The semiconductor package 100 of this embodiment includes a wiring layer 20, a through electrode layer 30, an interposer (silicon interposer 40), a semiconductor chip 50, and a sealing material layer 70. The photosensitive resin film 32 of the through electrode layer 30 can be composed of a cured product of the photosensitive resin composition.

本実施形態の半導体パッケージ100は、図3に示すように、外部端子(半田バンプ80)やマザーボード等の主基板(プリント回路基板10)を備えてもよい。   As shown in FIG. 3, the semiconductor package 100 of this embodiment may include an external terminal (solder bump 80) and a main board (printed circuit board 10) such as a mother board.

配線層20は、下面に複数の半田バンプ80(外部端子)が形成されている。貫通電極層30と半田バンプ80とを電気的に接続することができる。   The wiring layer 20 has a plurality of solder bumps 80 (external terminals) formed on the lower surface. The through electrode layer 30 and the solder bump 80 can be electrically connected.

貫通電極層30は、本実施形態の感光性樹脂組成物を用いて、上述の製造工程により形成することができる。この貫通電極層30は配線層20の上面上に設けられている。貫通電極層30は、感光性樹脂膜32と複数の貫通電極34(導電柱状体)を有している。貫通電極34は、感光性樹脂膜32の上面から下面を貫通している。また、貫通電極34は、互いに離間して配置されている。この貫通電極34は、配線層20とシリコンインターポーザー40の下層配線層42とを電気的に接続することができる。   The through electrode layer 30 can be formed by the above-described manufacturing process using the photosensitive resin composition of the present embodiment. The through electrode layer 30 is provided on the upper surface of the wiring layer 20. The through electrode layer 30 includes a photosensitive resin film 32 and a plurality of through electrodes 34 (conductive columnar bodies). The through electrode 34 penetrates from the upper surface to the lower surface of the photosensitive resin film 32. Further, the through electrodes 34 are spaced apart from each other. The through electrode 34 can electrically connect the wiring layer 20 and the lower wiring layer 42 of the silicon interposer 40.

シリコンインターポーザー40は、貫通電極層30の上面上に設けられている。シリコンインターポーザー40は、下層配線層42、シリコン基板44および上層配線層46がこの順で積層した積層構造を有してもよい。シリコン基板44には、上面から下面を貫通する貫通ビア(不図示)が形成されている。当該貫通ビアは、シリコン基板44の下面と上面のそれぞれに形成された下層配線層42と上層配線層46とを電気的に接続することができる。シリコンインターポーザー40は、貫通電極層30と半導体チップ50とを電気的に接続することができる。   The silicon interposer 40 is provided on the upper surface of the through electrode layer 30. The silicon interposer 40 may have a stacked structure in which a lower wiring layer 42, a silicon substrate 44, and an upper wiring layer 46 are stacked in this order. A through via (not shown) penetrating from the upper surface to the lower surface is formed in the silicon substrate 44. The through via can electrically connect the lower wiring layer 42 and the upper wiring layer 46 formed respectively on the lower surface and the upper surface of the silicon substrate 44. The silicon interposer 40 can electrically connect the through electrode layer 30 and the semiconductor chip 50.

半導体チップ50は、上層配線層46の上面上に設けられている。半導体チップ50は、単数でもよく、複数設けられていてもよい。また、異なる種類のチップを用いても良い。複数の半導体チップ50(LSIチップ52、LSIチップ54)は、平面視において、互いに離間して配置されている。   The semiconductor chip 50 is provided on the upper surface of the upper wiring layer 46. A single semiconductor chip 50 may be provided, or a plurality of semiconductor chips 50 may be provided. Different types of chips may be used. The plurality of semiconductor chips 50 (LSI chip 52, LSI chip 54) are arranged apart from each other in plan view.

封止材層70は、半導体チップ50を封止することができる。具体的には、封止材層70は、半導体チップ50の周囲(上面および側面)を封止することができる。さらに、図3に示すように、当該封止材層70は、配線層20の上面と接するように設けられていて、貫通電極層30の側面、シリコンインターポーザー40の側面を封止することができる。   The sealing material layer 70 can seal the semiconductor chip 50. Specifically, the sealing material layer 70 can seal the periphery (upper surface and side surfaces) of the semiconductor chip 50. Further, as shown in FIG. 3, the sealing material layer 70 is provided in contact with the upper surface of the wiring layer 20, and can seal the side surface of the through electrode layer 30 and the side surface of the silicon interposer 40. it can.

本実施形態において、積層方向に接続できる貫通電極層30と、横方向に接続できる配線層20とを有することができる。このシンプルな接続構造により、シリコンインターポーザー40と外部端子とを接続できる。これらの接続を、プリント回路基板のようなパッケージ基板を利用した場合と比較して、半導体装置全体の高さ(厚み)を低減することが可能となる。   In this embodiment, it can have the penetration electrode layer 30 which can be connected to a lamination direction, and the wiring layer 20 which can be connected to a horizontal direction. With this simple connection structure, the silicon interposer 40 and the external terminal can be connected. Compared with the case where a package substrate such as a printed circuit board is used for these connections, the height (thickness) of the entire semiconductor device can be reduced.

本実施形態によれば、高さが低減された構造を実現できる電子装置(半導体パッケージ100)を提供することができる。また、パッケージ基板を利用した場合と比較して、製造コストを削減することも可能である。   According to the present embodiment, it is possible to provide an electronic device (semiconductor package 100) capable of realizing a structure with a reduced height. In addition, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a package substrate is used.

半導体パッケージ100の各構成について詳述する。   Each configuration of the semiconductor package 100 will be described in detail.

本実施形態において、複数の半導体チップ50がシリコンインターポーザー40の主面上に搭載されている。複数の半導体チップ50(LSIチップ52、LSIチップ54)は、平面視において、互いに異なる位置に配置されている。半導体チップ50の個数は特に限定されないが2以上でもよく3以上でもよい。図3には、搭載される電子部品の一例として、LSIチップが示されているが、これに限定されず、各種の電子部品が搭載されていてもよい。   In the present embodiment, a plurality of semiconductor chips 50 are mounted on the main surface of the silicon interposer 40. The plurality of semiconductor chips 50 (LSI chip 52, LSI chip 54) are arranged at different positions in plan view. The number of semiconductor chips 50 is not particularly limited, but may be 2 or more, or 3 or more. In FIG. 3, an LSI chip is shown as an example of an electronic component to be mounted. However, the present invention is not limited to this, and various electronic components may be mounted.

本実施形態のインターポーザー(シリコンインターポーザー40)は、半導体チップ50の再配線手段として用いられる。つまり、半導体チップ50のパッド間隔を、処理に適したパッド間隔やピン並びに変換できる。これにより、TSVを利用した三次元実装を効率的に利用することができる。例えば、メモリーリップやロジックチップ等のチップの電極配線設計を、過度に変更することなく適用することも可能である。設計の負担が軽減されるので、生産性の効率を高めることができる。   The interposer (silicon interposer 40) of this embodiment is used as a rewiring unit for the semiconductor chip 50. That is, it is possible to convert the pad interval of the semiconductor chip 50 and the pad interval and pins suitable for processing. Thereby, the three-dimensional mounting using TSV can be used efficiently. For example, it is possible to apply an electrode wiring design of a chip such as a memory lip or a logic chip without excessive change. Since the design burden is reduced, productivity efficiency can be increased.

インターポーザーとしては、特に限定されないが、有機樹脂基板、セラミック基板、シリコン基板、およびガラス基板などが用いられる。低コストや、高周波領域での特性に優れる観点から、ガラス基板が好ましい。高密度化、高速化、省電力、および放熱性等に優れる観点から、シリコン基板が好ましい。本実施形態のインターポーザーは、シリコンまたはガラスで構成されることが好ましい。   Although it does not specifically limit as an interposer, An organic resin substrate, a ceramic substrate, a silicon substrate, a glass substrate, etc. are used. A glass substrate is preferable from the viewpoint of low cost and excellent characteristics in a high frequency region. A silicon substrate is preferable from the viewpoints of high density, high speed, power saving, heat dissipation, and the like. The interposer of this embodiment is preferably made of silicon or glass.

シリコンインターポーザー40の主面とは、上層配線層46が形成された側の表面を指す。シリコンインターポーザー40の裏面側には下層配線層42が形成されている。上層配線層46および下層配線層42は、シリコンインターポーザー40を貫通するTSVを介して、電気的に接続している。上層配線層46および下層配線層42を構成する金属配線は、任意の形状を有することができる。例えば、金属配線としては、平面方向に延在するパターン導電回路、柱状電極、バンプ電極等を用いることができる。これらの金属配線は、絶縁樹脂層に埋設されていてもよい。   The main surface of the silicon interposer 40 refers to the surface on the side where the upper wiring layer 46 is formed. A lower wiring layer 42 is formed on the back side of the silicon interposer 40. The upper wiring layer 46 and the lower wiring layer 42 are electrically connected via a TSV penetrating the silicon interposer 40. The metal wiring constituting the upper wiring layer 46 and the lower wiring layer 42 can have an arbitrary shape. For example, as the metal wiring, a pattern conductive circuit, a columnar electrode, a bump electrode or the like extending in the plane direction can be used. These metal wirings may be embedded in the insulating resin layer.

本実施形態の貫通電極層30は、感光性樹脂膜32、感光性樹脂膜32を貫通する貫通電極(貫通電極34)を有することができる。貫通電極34は、感光性樹脂膜32の層内方向において互いに離間して配置されている。つまり、貫通電極34は、感光性樹脂膜32の層中で配線を介して互いに接続しない構造とすることができる。当該感光性樹脂膜は、感光性樹脂組成物の硬化物で構成することが好ましい。本実施形態の感光性樹脂組成物の組成については後述する。感光性樹脂組成物を用いることにより、貫通電極34を埋設するための開口部112の加工特性を良好としつつも、機械特性等の所望の特性を向上させることが可能になる。   The through electrode layer 30 of the present embodiment can have a photosensitive resin film 32 and a through electrode (penetrating electrode 34) that penetrates the photosensitive resin film 32. The through electrodes 34 are spaced apart from each other in the in-layer direction of the photosensitive resin film 32. That is, the through electrodes 34 can be structured not to be connected to each other through the wiring in the layer of the photosensitive resin film 32. The photosensitive resin film is preferably composed of a cured product of the photosensitive resin composition. The composition of the photosensitive resin composition of this embodiment will be described later. By using the photosensitive resin composition, it is possible to improve desired characteristics such as mechanical characteristics while improving the processing characteristics of the opening 112 for embedding the through electrode 34.

貫通電極34を構成する金属は、特に限定されないが、例えば、銅、金、銀、ニッケル等が用いられる。これらを1種または2種以上用いてもよい。本実施形態において、貫通電極34としては、銅を用いた銅ピラーの形態であることが好ましい。また、貫通電極34の壁面上と感光性樹脂膜32の開口部112との間に、バリア層が形成されていてもよい。バリア層は、貫通電極34を構成する金属原子が、感光性樹脂膜32中に拡散することを抑制することができる。   Although the metal which comprises the penetration electrode 34 is not specifically limited, For example, copper, gold | metal | money, silver, nickel etc. are used. You may use 1 type, or 2 or more types of these. In the present embodiment, the through electrode 34 is preferably in the form of a copper pillar using copper. Further, a barrier layer may be formed between the wall surface of the through electrode 34 and the opening 112 of the photosensitive resin film 32. The barrier layer can suppress diffusion of metal atoms constituting the through electrode 34 into the photosensitive resin film 32.

貫通電極層30または感光性樹脂膜32の膜厚の下限値は、例えば、50μm以上としてもよく、より好ましくは60μm以上としてもよく、さらに好ましくは70μm以上としてもよい。また、貫通電極層30または感光性樹脂膜32の膜厚の上限値は、例えば、200μm以下としてもよく、より好ましくは150μm以下としてもよく、さらに好ましくは100μm以下としてもよい。貫通電極層30(感光性樹脂膜32の硬化膜)の膜厚を上記下限値以上とすることにより、機械的強度を向上させることができる。これにより、パッケージ基板に代替して十分な機械的強度を得ることができる。また、貫通電極34のアスペクト比を高くすることも可能になる。一方、高アスペクト比の貫通電極34を実現することが可能になる。貫通電極層30(感光性樹脂膜32)の膜厚を上記上限値以下とすることにより、半導体パッケージ100の高さを低減させることができる。例えば、フィルム化剤の添加や、硬化温度の調整などにより、感光性樹脂膜32の膜特性を高めることができる。   The lower limit value of the thickness of the through electrode layer 30 or the photosensitive resin film 32 may be, for example, 50 μm or more, more preferably 60 μm or more, and even more preferably 70 μm or more. Further, the upper limit value of the thickness of the through electrode layer 30 or the photosensitive resin film 32 may be, for example, 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, and further preferably 100 μm or less. By setting the film thickness of the through electrode layer 30 (cured film of the photosensitive resin film 32) to be equal to or higher than the lower limit value, the mechanical strength can be improved. Thus, sufficient mechanical strength can be obtained instead of the package substrate. In addition, the aspect ratio of the through electrode 34 can be increased. On the other hand, it is possible to realize a through electrode 34 having a high aspect ratio. By setting the thickness of the through electrode layer 30 (photosensitive resin film 32) to be equal to or less than the upper limit, the height of the semiconductor package 100 can be reduced. For example, the film characteristics of the photosensitive resin film 32 can be improved by adding a filming agent or adjusting the curing temperature.

貫通電極34のアスペクト比(高さH/直径W)の下限値は、例えば、3以上としてもよく、好ましくは3.5以上としてもよく、さらに好ましくは4以上としてもよい。一方、上記アスペクト比の上限値は、特に限定されないが、例えば、10以下としてもよく、好ましくは、9以下としてもよく、さらに好ましくは、8以下としてもよい。貫通電極34のアスペクト比を上記下限値以上とすることにより、貫通電極層30における貫通電極34の配置を高密度化することが可能になる。また、貫通電極34のアスペクト比を上記上限値以下とすることにより、電気抵抗値を下げることができる。アスペクト比を上記範囲内とすることにより、高密度化と電送速度の高速化のバランスを向上させることができる。例えば、感光性樹脂組成物のパターニング性を向上させることにより、高アスペクト比の開口部112を形成することが可能となる。
貫通電極34の直径は、特に限定されないが、例えば、5μm以上50μm以下としてもよく、10μm以上30μm以下としてもよい。
The lower limit value of the aspect ratio (height H / diameter W) of the through electrode 34 may be, for example, 3 or more, preferably 3.5 or more, and more preferably 4 or more. On the other hand, the upper limit of the aspect ratio is not particularly limited, but may be, for example, 10 or less, preferably 9 or less, and more preferably 8 or less. By setting the aspect ratio of the through electrodes 34 to be equal to or higher than the lower limit, it is possible to increase the density of the through electrodes 34 in the through electrode layer 30. In addition, the electrical resistance value can be lowered by setting the aspect ratio of the through electrode 34 to be equal to or lower than the above upper limit value. By setting the aspect ratio within the above range, the balance between high density and high transmission speed can be improved. For example, it is possible to form the opening 112 having a high aspect ratio by improving the patternability of the photosensitive resin composition.
The diameter of the through electrode 34 is not particularly limited, but may be, for example, 5 μm or more and 50 μm or less, or 10 μm or more and 30 μm or less.

本実施形態の感光性樹脂組成物を用いることにより、通常の感光性樹脂膜と比較して厚みを増すことができるので、感光性樹脂組成物の硬化物に高アスペクト比の開口部112を形成できる。これにより、貫通電極層30において、高アスペクト比である貫通電極34と、厚膜な感光性樹脂膜32という構成を実現することができる。また、ネガ型の感光性樹脂組成物を用いることにより、高解像度や高アスペクト比のパターニングが可能になる。   By using the photosensitive resin composition of the present embodiment, the thickness can be increased as compared with a normal photosensitive resin film, so that an opening 112 having a high aspect ratio is formed in a cured product of the photosensitive resin composition. it can. Thereby, in the penetration electrode layer 30, the structure of the penetration electrode 34 which is a high aspect ratio, and the thick photosensitive resin film 32 is realizable. Further, by using a negative photosensitive resin composition, patterning with high resolution and high aspect ratio becomes possible.

また、本実施形態の感光性樹脂膜32(硬化膜)において、感光性樹脂膜32のガラス転移温度(Tg)の下限値は、例えば、150℃以上が好ましく、160℃以上がより好ましく、170℃以上がさらに好ましい。これにより、放熱機能を有するシリコンインターポーザー40と接する感光性樹脂膜32の耐熱性を向上させることができる。一方、ガラス転移温度の上限値は、特に限定されないが、例えば、250℃以下としてもよい。例えば、多官能エポキシ樹脂の使用、高温での硬化温度の調整等により、ガラス転移温度を高めることができる。   In the photosensitive resin film 32 (cured film) of the present embodiment, the lower limit value of the glass transition temperature (Tg) of the photosensitive resin film 32 is, for example, preferably 150 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. or higher, 170 More preferably, it is not lower than ° C. Thereby, the heat resistance of the photosensitive resin film 32 in contact with the silicon interposer 40 having a heat dissipation function can be improved. On the other hand, the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but may be, for example, 250 ° C. or lower. For example, the glass transition temperature can be increased by using a polyfunctional epoxy resin or adjusting the curing temperature at a high temperature.

本実施形態の感光性樹脂膜32において、感光性樹脂膜32の50〜100℃の温度領域における線膨張係数(CTE)の下限値は、例えば、5ppm/℃以上としてもよく、10ppm/℃以上としてもよく、15ppm/℃以上としてもよい。一方、上記線膨張係数の上限値は、例えば、80ppm/℃以下が好ましく、70ppm/℃以下がより好ましく、60ppm/℃以下がさらに好ましい。このように感光性樹脂膜32の線膨張係数を小さくすることにより、シリコンインターポーザー40との線膨張係数の差が小さくなり、反りの発生を抑えることができる。そして、信頼性の高い半導体パッケージ100を得る事ができる。例えば、剛直性を付与する多官能エポキシ樹脂の使用等により、線膨張係数を低く抑えることができる。   In the photosensitive resin film 32 of the present embodiment, the lower limit value of the linear expansion coefficient (CTE) in the temperature range of 50 to 100 ° C. of the photosensitive resin film 32 may be, for example, 5 ppm / ° C. or more, and 10 ppm / ° C. or more. Or 15 ppm / ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the linear expansion coefficient is, for example, preferably 80 ppm / ° C. or less, more preferably 70 ppm / ° C. or less, and further preferably 60 ppm / ° C. or less. Thus, by reducing the linear expansion coefficient of the photosensitive resin film 32, the difference in the linear expansion coefficient from the silicon interposer 40 is reduced, and the occurrence of warpage can be suppressed. In addition, a highly reliable semiconductor package 100 can be obtained. For example, the linear expansion coefficient can be kept low by using a polyfunctional epoxy resin that imparts rigidity.

本実施形態の感光性樹脂膜32において、感光性樹脂膜32の25℃の引張試験における伸び率の下限値は、例えば、10%以上が好ましく、12%以上が好ましく、15%以上がさらに好ましい。これにより、貫通電極層30において、優れた耐久性を実現し、クラックやひび割れ等を確実に抑制することができる。一方、伸び率の上限値は、例えば、50%以下としてもよく、好ましくは40%以下としてもよい。本実施形態において、有機絶縁層の引張伸び率を上記範囲内とすることにより、信頼性に優れた接続構造を有する貫通電極層30を実現することができる。例えば、柔軟性を付与する脂環式エポキシ樹脂の使用等により、引張伸び率を高めることができる。   In the photosensitive resin film 32 of this embodiment, the lower limit value of the elongation rate in the tensile test at 25 ° C. of the photosensitive resin film 32 is, for example, preferably 10% or more, preferably 12% or more, and more preferably 15% or more. . Thereby, in the penetration electrode layer 30, the outstanding durability is implement | achieved and a crack, a crack, etc. can be suppressed reliably. On the other hand, the upper limit of the elongation rate may be, for example, 50% or less, and preferably 40% or less. In the present embodiment, by setting the tensile elongation rate of the organic insulating layer within the above range, the through electrode layer 30 having a connection structure with excellent reliability can be realized. For example, the tensile elongation can be increased by using an alicyclic epoxy resin that imparts flexibility.

本実施形態では、剛直性を付与するエポキシ樹脂と柔軟性を付与するエポキシ樹脂とを併用すること、低温の加熱処理(例えば、露光後加熱処理)と高温の加熱処理(例えば、硬化加熱処理)を実施すること等により、感光性樹脂組成物の硬化物において、高Tgとパターニング性または低CTEとパターニング性の両立を実現することができる。   In the present embodiment, an epoxy resin imparting rigidity and an epoxy resin imparting flexibility are used in combination, a low-temperature heat treatment (for example, post-exposure heat treatment) and a high-temperature heat treatment (for example, a curing heat treatment). In the cured product of the photosensitive resin composition, it is possible to achieve both high Tg and patternability or low CTE and patternability.

本実施形態において、ガラス転移温度(Tg)および線膨張係数は、所定の試験片(幅4mm×長さ20mm×厚み0.005〜0.015mm)に対して、熱機械分析装置(TMA)を用いて、開始温度30℃、測定温度範囲30〜400℃、昇温速度5℃/minの条件下で測定を行った結果から算出される。   In this embodiment, the glass transition temperature (Tg) and the linear expansion coefficient are determined by using a thermomechanical analyzer (TMA) for a predetermined test piece (width 4 mm × length 20 mm × thickness 0.005 to 0.015 mm). And calculated from the results of measurement under the conditions of a starting temperature of 30 ° C., a measurement temperature range of 30 to 400 ° C., and a heating rate of 5 ° C./min.

本実施形態において、引張試験における伸び率は次のように測定できる。まず、所定の試験片(幅6.5mm×長さ20mm×厚み0.005〜0.015mm)に対して引張試験(引張速度:5mm/min)を、温度25℃、湿度55%の雰囲気中で実施する。引張試験は、株式会社オリエンテック製引張試験機(テンシロンRTA−100)を用いて行う。次いで、当該引張試験の結果から、引張伸び率を算出する。ここでは、上記引張試験を試験回数n=10で行い、測定値が大きい5回の平均値を求め、これを測定値とする。   In the present embodiment, the elongation percentage in the tensile test can be measured as follows. First, a predetermined test piece (width 6.5 mm × length 20 mm × thickness 0.005 to 0.015 mm) is subjected to a tensile test (tensile speed: 5 mm / min) in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 55%. To implement. The tensile test is performed using a tensile tester (Tensilon RTA-100) manufactured by Orientec Co., Ltd. Next, the tensile elongation percentage is calculated from the result of the tensile test. Here, the tensile test is performed with the number of tests n = 10, and an average value of five times with a large measured value is obtained and used as a measured value.

上記試験片として、たとえば、感光性樹脂組成物を熱処理して得られる硬化膜を用いることができる。具体的には、感光性樹脂組成物を、シリコンウエハ基板上にスピンコーター等で塗布した後、ホットプレートにて120℃で5分間乾燥し、塗膜を得る。塗膜を700mJ/cmで全面露光し、80℃で5分間PEB(Post Exposure Bake)を行い、200℃で90分間加熱して、硬化膜を得ることができる。 As the test piece, for example, a cured film obtained by heat-treating the photosensitive resin composition can be used. Specifically, the photosensitive resin composition is applied on a silicon wafer substrate with a spin coater or the like, and then dried on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to obtain a coating film. The entire surface of the coating film is exposed at 700 mJ / cm 2 , subjected to PEB (Post Exposure Bake) at 80 ° C. for 5 minutes, and heated at 200 ° C. for 90 minutes to obtain a cured film.

本実施形態の配線層20は、外部端子(半田バンプ80)を介して、マザーボード(プリント回路基板10)上に実装されていてもよい。配線層20とプリント回路基板10との間隙には、アンダーフィラー82が充填されていてよい。この配線層20は、貫通電極層30の貫通電極34を、半田バンプ80を介してプリント回路基板10に接続することができる。   The wiring layer 20 of the present embodiment may be mounted on the mother board (printed circuit board 10) via external terminals (solder bumps 80). A gap between the wiring layer 20 and the printed circuit board 10 may be filled with an under filler 82. The wiring layer 20 can connect the through electrode 34 of the through electrode layer 30 to the printed circuit board 10 through the solder bumps 80.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited to description of these Examples at all.

[ネガ型感光性樹脂組成物の作製]
まず、表1に従い配合された各成分の原料をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に溶解させて混合溶液を得た。その後、混合溶液を0.2μmのポリプロピレンフィルターで濾過し、ネガ型感光性樹脂組成物を得た。
表1における各成分の原料の詳細は下記のとおりである。
[Preparation of negative photosensitive resin composition]
First, the raw materials of each component blended according to Table 1 were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to obtain a mixed solution. Thereafter, the mixed solution was filtered through a 0.2 μm polypropylene filter to obtain a negative photosensitive resin composition.
The detail of the raw material of each component in Table 1 is as follows.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(LX−01、ダイソー社製)
エポキシ樹脂2:脂環式エポキシ樹脂(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ダイセル化学工業社製、CEL2021)
エポキシ樹脂3:多官能エポキシ樹脂(VG−3101L、プリンテック社製)
エポキシ樹脂4:多官能エポキシ樹脂(jER−1032H60、三菱化学社製)
エポキシ樹脂5:多官能エポキシ樹脂(EPPN−501H、日本化薬社製)
(硬化剤)
硬化剤1:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、PR−55617)
(感光剤)
感光剤1:カチオン系光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、Irgacure290)
(密着助剤)
密着助剤1:γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−403E)
(界面活性剤)
界面活性剤1:ポリアクリレート系表面調整剤(ビックケミージャパン株式会社製、BYK−365N)
(Epoxy resin)
Epoxy resin 1: bisphenol A type epoxy resin (LX-01, manufactured by Daiso Corporation)
Epoxy resin 2: alicyclic epoxy resin (3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, manufactured by Daicel Chemical Industries, CEL2021)
Epoxy resin 3: polyfunctional epoxy resin (VG-3101L, manufactured by Printec)
Epoxy resin 4: polyfunctional epoxy resin (jER-1032H60, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Epoxy resin 5: polyfunctional epoxy resin (EPPN-501H, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
(Curing agent)
Curing agent 1: Novolac type phenolic resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., PR-55617)
(Photosensitive agent)
Photosensitizer 1: Cationic photopolymerization initiator (Irgacure 290, manufactured by BASF Japan Ltd.)
(Adhesion aid)
Adhesion aid 1: γ-glycidylpropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403E)
(Surfactant)
Surfactant 1: Polyacrylate-based surface conditioner (BYK-365N, manufactured by BYK Japan)

(パターニング性)
得られたネガ型感光性樹脂組成物をシリコンウエハ上にスピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートにて120℃で5分間プリベークし、膜厚50μmの塗膜を得た。この塗膜にI線ステッパーで50〜1250mJ/cmの露光量範囲でステップ露光した。露光量の照射間隔は20mJ/cmであった。その後、ホットプレートにて80℃で5分間露光後加熱を行った。次にPGMEAで20秒間スプレー現像することによって未露光部を溶解除去した後、IPA(イソプロピルアルコール)で10秒間リンスした。その後、200℃で90分間硬化させることにより、所定のパターンが形成されたネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を得た。
(Patternability)
The obtained negative photosensitive resin composition was applied onto a silicon wafer using a spin coater and then pre-baked on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to obtain a coating film having a thickness of 50 μm. This coating film was step-exposed with an I-line stepper in an exposure dose range of 50 to 1250 mJ / cm 2 . The exposure interval of the exposure dose was 20 mJ / cm 2 . Then, after exposure for 5 minutes at 80 ° C. on a hot plate, heating was performed. Next, the unexposed portion was dissolved and removed by spray development with PGMEA for 20 seconds, and then rinsed with IPA (isopropyl alcohol) for 10 seconds. Then, the cured film of the negative photosensitive resin composition in which the predetermined pattern was formed was obtained by curing at 200 ° C. for 90 minutes.

図1に基づいて説明すると、実施例1〜8の場合、300mJ/cm前後の露光量において、硬化膜の底面と開口部の側面とがなす角度がほぼ直角になった。このような角度に対応する露光量を最適露光量とした。そして、この最適露光量よりも大きな露光量である過露光を行うことにより、図1に示されるテーパー角度θを90度より小さくすることができた。実施例1から3は、例えば、580mJ/cm前後の露光量において、テーパー角θが、表1に示すように84度〜86度であった。また、実施例4から8は、例えば、400mJ/cm前後の露光量において、テーパー角θが、表1に示すように86度〜88度であった。実施例1〜8のいずれの場合も、開口部の形状は、アンダーカットが発生していないテーパー形状であった。 Explaining based on FIG. 1, in the case of Examples 1 to 8, the angle formed by the bottom surface of the cured film and the side surface of the opening portion was substantially a right angle at an exposure amount of about 300 mJ / cm 2 . The exposure amount corresponding to such an angle was determined as the optimum exposure amount. Then, by performing overexposure with an exposure amount larger than the optimum exposure amount, the taper angle θ shown in FIG. 1 could be made smaller than 90 degrees. In Examples 1 to 3, for example, at an exposure amount of around 580 mJ / cm 2 , the taper angle θ was 84 degrees to 86 degrees as shown in Table 1. In Examples 4 to 8, for example, at an exposure amount of around 400 mJ / cm 2 , the taper angle θ was 86 ° to 88 ° as shown in Table 1. In any of Examples 1 to 8, the shape of the opening was a tapered shape in which no undercut occurred.

得られた硬化膜の開口部の構造(開口部のアスペクト比、形状、開口幅の比(R0/R2、R1/R2)、テーパー角度θ)について、図1を参考にして測定した結果を表1に示す。また、表1中の実施例1〜4の開口部の断面図を図4〜7に示す。図4〜7は、走査電子顕微鏡で得られた倍率2000倍の断面写真である。なお、倍率2000倍の断面図を用いて、上記のアスペクト比、開口幅の比、テーパー角度θを算出した。   The results of the measurement of the structure of the opening of the obtained cured film (aspect ratio of opening, shape, ratio of opening width (R0 / R2, R1 / R2), taper angle θ) with reference to FIG. 1 are shown. It is shown in 1. Moreover, sectional drawing of the opening part of Examples 1-4 in Table 1 is shown in FIGS. 4 to 7 are cross-sectional photographs with a magnification of 2000 times obtained with a scanning electron microscope. The aspect ratio, the aperture width ratio, and the taper angle θ were calculated using a cross-sectional view at a magnification of 2000 times.

一方、比較例1の場合、ネガ型感光性樹脂組成物の感度が悪いため、パターンが形成されるものの、上記の露光量範囲の露光量では露光量不足が生じる結果、1200mJ/cmにおいても露光量が不足しており、開口部の形状は、逆テーパー形状になることが分かった。比較例1の開口部の断面写真(倍率2000倍)を図8に示す。
また、比較例2の場合、最適露光量より大きな露光量である980mJ/cmのとき、開口部の下端部にアンダーカットが生じていた。また、上記の露光量範囲における最大露光量においても、アンダーカットが生じていた。このため、露光量の上限値を1700mJ/cmまで高くしたが、アンダーカットが残ってしまった。比較例2の開口部の断面写真(倍率2000倍)を図9に示す。
On the other hand, in the case of Comparative Example 1, since the sensitivity of the negative photosensitive resin composition is poor, a pattern is formed. However, as a result of insufficient exposure amount at the exposure amount in the above exposure amount range, even at 1200 mJ / cm 2 . It was found that the exposure amount was insufficient, and the shape of the opening became an inversely tapered shape. A cross-sectional photograph (magnification 2000 times) of the opening of Comparative Example 1 is shown in FIG.
In the case of Comparative Example 2, an undercut occurred at the lower end of the opening when the exposure amount was 980 mJ / cm 2 which was larger than the optimum exposure amount. Further, undercutting occurred even at the maximum exposure amount in the above exposure amount range. For this reason, although the upper limit of the exposure amount was increased to 1700 mJ / cm 2 , an undercut remained. A cross-sectional photograph (magnification 2000 times) of the opening of Comparative Example 2 is shown in FIG.

(ガラス転移温度、線膨張係数)
得られたネガ型感光性樹脂組成物を、シリコンウエハ基板上にスピンコーター等で塗布した後、ホットプレートにて120℃で5分間乾燥し、塗膜を得る。塗膜を700mJ/cmで全面露光し、80℃で5分間PEB(Post Exposure Bake)を行い、200℃で90分間加熱して、硬化膜を得る。得られた硬化膜を試験片とした。
ガラス転移温度(Tg)および線膨張係数は、試験片(幅4mm×長さ20mm×厚み0.005〜0.015mm)に対して、熱機械分析装置(TMA)を用いて、開始温度30℃、測定温度範囲30〜400℃、昇温速度5℃/minの条件下で測定を行った結果から算出した。
(Glass transition temperature, linear expansion coefficient)
The obtained negative photosensitive resin composition is applied onto a silicon wafer substrate with a spin coater or the like and then dried on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to obtain a coating film. The entire surface of the coating film is exposed at 700 mJ / cm 2 , PEB (Post Exposure Bake) is performed at 80 ° C. for 5 minutes, and heated at 200 ° C. for 90 minutes to obtain a cured film. The obtained cured film was used as a test piece.
The glass transition temperature (Tg) and the coefficient of linear expansion were measured at a starting temperature of 30 ° C. using a thermomechanical analyzer (TMA) for a test piece (width 4 mm × length 20 mm × thickness 0.005 to 0.015 mm). It was calculated from the results of measurement under the conditions of a measurement temperature range of 30 to 400 ° C. and a heating rate of 5 ° C./min.

(引っ張り伸び率)
前述のようにして得られた試験片(幅6.5mm×長さ20mm×厚み0.005〜0.015mm)に対して引張試験(引張速度:5mm/min)を、温度25℃、湿度55%の雰囲気中で実施した。引張試験は、株式会社オリエンテック製引張試験機(テンシロンRTA−100)を用いて行った。次いで、当該引張試験の結果から、引張伸び率を算出した。ここでは、上記引張試験を試験回数n=10で行い、測定値が大きい5回の平均値を求め、これを測定値とした。
(Tensile elongation)
A test specimen (width 6.5 mm × length 20 mm × thickness 0.005 to 0.015 mm) obtained as described above was subjected to a tensile test (tensile speed: 5 mm / min) at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 55. % Atmosphere. The tensile test was conducted using a tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd. (Tensilon RTA-100). Next, the tensile elongation was calculated from the results of the tensile test. Here, the tensile test was performed with the number of tests n = 10, and an average value of five times with a large measured value was obtained, and this was used as a measured value.

(実施例に関して)
各実施例のネガ型感光性樹脂組成物を用いることにより、パターニング性が良好な厚膜の硬化膜が得られることが分かった。硬化膜における開口部の形状はテーパー形状を示した。このような開口部への金属膜埋設性はボイド発生もなく良好であった。また、硬化膜はパターニング性とTgや線膨張係数等の機械物性のバランスに優れることが分かった。さらに、硬化膜は機械物性と伸び特性とのバランスに優れることが分かった。以上から、本発明の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂膜を用いることにより、信頼性に優れた半導体装置(図3に示すような半導体パッケージ100)を実現できることが分かった。
(Regarding Examples)
It was found that by using the negative photosensitive resin composition of each example, a thick cured film having good patterning properties was obtained. The shape of the opening in the cured film showed a taper shape. The metal film embedding property in such an opening was good without generation of voids. Moreover, it turned out that a cured film is excellent in balance of patterning property and mechanical physical properties, such as Tg and a linear expansion coefficient. Furthermore, it was found that the cured film has an excellent balance between mechanical properties and elongation characteristics. From the above, it was found that a semiconductor device (semiconductor package 100 as shown in FIG. 3) having excellent reliability can be realized by using the photosensitive resin film made of the photosensitive resin composition of the present invention.

(比較例に関して)
各比較例のネガ型感光性樹脂組成物を用いた場合、それを用いた硬化膜の開口部の形状は、テーパー形状ではなく、逆テーパー形状やアンダーカット形状となることが分かった。逆テーパー形状やアンダーカット形状を有する厚膜の硬化膜の開口部に金属膜を埋設した場合、ボイド発生などの不良が生じることがあった。
(Comparative example)
When the negative photosensitive resin composition of each comparative example was used, it turned out that the shape of the opening part of the cured film using the same becomes not a taper shape but a reverse taper shape or an undercut shape. When a metal film is embedded in the opening of a thick cured film having a reverse taper shape or an undercut shape, defects such as void generation may occur.

以上、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As described above, the present invention has been described more specifically based on the embodiments. However, these are exemplifications of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.

2 上端部
4 下端部
10 プリント回路基板
20 配線層
23 感光性樹脂膜
30 貫通電極層
32 感光性樹脂膜
33 中央部
34 貫通電極
35 側壁
36 面
39 上面
40 シリコンインターポーザー
42 下層配線層
44 シリコン基板
46 上層配線層
50 半導体チップ
52 LSIチップ
54 LSIチップ
70 封止材層
80 半田バンプ
82 アンダーフィラー
100 半導体パッケージ
102 マスク
104 レジスト層
108 シード層
112 開口部
114 シード層
115 メッキ膜
130 貫通電極層
132 感光性樹脂膜
134 貫通電極
139 上面
142 配線層
143 配線
2 upper end 4 lower end 10 printed circuit board 20 wiring layer 23 photosensitive resin film 30 through electrode layer 32 photosensitive resin film 33 central part 34 through electrode 35 side wall 36 surface 39 upper surface 40 silicon interposer 42 lower wiring layer 44 silicon substrate 46 Upper wiring layer 50 Semiconductor chip 52 LSI chip 54 LSI chip 70 Sealing material layer 80 Solder bump 82 Underfiller 100 Semiconductor package 102 Mask 104 Resist layer 108 Seed layer 112 Opening 114 Seed layer 115 Plating film 130 Through electrode layer 132 Photosensitive Conductive resin film 134 penetrating electrode 139 upper surface 142 wiring layer 143 wiring

Claims (13)

エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
感光剤と、を含む、ネガ型の感光性樹脂組成物であって、
下記の過露光の露光条件に対応する開口部のテーパー角度が90度より小さく45度以上である、感光性樹脂組成物。
(露光条件:前記感光性樹脂組成物を用いて、膜厚50μmの感光性樹脂膜を形成する。前記感光性樹脂膜に対して、複数の異なる露光量で照射する。露光後、加熱および現像処理を行うことにより、前記感光性樹脂膜に複数の開口部を形成する。その後、前記感光性樹脂膜に対して硬化処理を行うことにより、硬化膜を得る。
最適露光量:前記硬化膜の底面と前記開口部の側面とがなす角度が、直角に最も近くなる条件を満たす露光量を、最適露光量とする。
テーパー角度:前記最適露光量よりも大きな露光量である過露光の前記露光条件で形成された前記開口部には、上端部の横幅よりも下端部の横幅が狭いテーパー形状が形成されている。前記硬化膜の底面と前記開口部の側面とがなす角度を上記テーパー角度とする。)
Epoxy resin,
A curing agent;
A negative photosensitive resin composition comprising a photosensitive agent,
The photosensitive resin composition whose taper angle of the opening part corresponding to the exposure conditions of the following overexposure is 90 degree | times smaller than 45 degree | times.
(Exposure conditions: a photosensitive resin film having a film thickness of 50 μm is formed using the photosensitive resin composition. The photosensitive resin film is irradiated with a plurality of different exposure amounts. After exposure, heating and development are performed. A plurality of openings are formed in the photosensitive resin film by performing a treatment, and a cured film is obtained by performing a curing treatment on the photosensitive resin film.
Optimum exposure amount: The exposure amount that satisfies the condition in which the angle formed between the bottom surface of the cured film and the side surface of the opening is closest to a right angle is defined as the optimum exposure amount.
Taper angle: The opening formed under the overexposure exposure condition having an exposure amount larger than the optimum exposure amount has a tapered shape in which the width at the lower end is narrower than the width at the upper end. The angle formed by the bottom surface of the cured film and the side surface of the opening is defined as the taper angle. )
請求項1に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記テーパー角度が90度より小さく70度以上である、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to claim 1,
The photosensitive resin composition whose said taper angle is smaller than 90 degree | times and is 70 degree | times or more.
請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記露光条件において、前記開口部のアスペクト比(高さ/直径)が3以上である、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to claim 1 or 2,
The photosensitive resin composition whose aspect-ratio (height / diameter) of the said opening part is 3 or more on the said exposure conditions.
請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
120℃の温度条件でプリベークすることにより形成された膜厚10μmの前記感光性樹脂膜において、露光波長365nmの光の光線透過率が50%以上である、感光性樹脂組成物。
It is the photosensitive resin composition of any one of Claim 1 to 3, Comprising:
A photosensitive resin composition having a light transmittance of 50% or more for light having an exposure wavelength of 365 nm in the photosensitive resin film having a thickness of 10 μm formed by pre-baking under a temperature condition of 120 ° C.
請求項1から4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂は、脂環式エポキシ樹脂を含む、感光性樹脂組成物。
It is the photosensitive resin composition of any one of Claim 1 to 4, Comprising:
The said epoxy resin is a photosensitive resin composition containing an alicyclic epoxy resin.
請求項1から4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂は、ベンゼン環を有する樹脂を含む、感光性樹脂組成物。
It is the photosensitive resin composition of any one of Claim 1 to 4, Comprising:
The said epoxy resin is a photosensitive resin composition containing resin which has a benzene ring.
請求項6に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂は、ナフタレン環を有しない、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to claim 6,
The epoxy resin is a photosensitive resin composition having no naphthalene ring.
請求項1から7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いてなる、感光性樹脂膜。   The photosensitive resin film which uses the photosensitive resin composition of any one of Claim 1 to 7. 請求項1から7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の硬化物を備える、電子装置。   An electronic device provided with the hardened | cured material of the photosensitive resin composition of any one of Claim 1 to 7. 請求項9に記載の電子装置であって、
配線層と、
前記配線層上に設けられた貫通電極層と、
前記貫通電極層上に設けられており、下面と上面のそれぞれに下層配線層と上層配線層が形成されており、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続する貫通ビアを有するインターポーザーと、
前記上層配線層上に設けられた半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止材層と、を備えており、
前記貫通電極層は、
感光性樹脂膜と、
前記感光性樹脂膜の上面から下面を貫通する複数の貫通電極と、を有しており、
前記感光性樹脂膜は、前記硬化物で構成されており、
前記貫通電極は、互いに離間して配置されており、前記配線層と前記下層配線層とを電気的に接続する、電子装置。
The electronic device according to claim 9, comprising:
A wiring layer;
A through electrode layer provided on the wiring layer;
Provided on the through electrode layer, a lower wiring layer and an upper wiring layer are formed on the lower surface and the upper surface, respectively, and has a through via that electrically connects the lower wiring layer and the upper wiring layer With an interposer,
A semiconductor chip provided on the upper wiring layer;
A sealing material layer for sealing the semiconductor chip,
The through electrode layer includes:
A photosensitive resin film;
A plurality of through electrodes penetrating the lower surface from the upper surface of the photosensitive resin film,
The photosensitive resin film is composed of the cured product,
The penetrating electrode is disposed electronically and is electrically connected to the wiring layer and the lower wiring layer.
請求項10に記載の電子装置であって、
前記感光性樹脂膜の膜厚が、50μm以上200μm以下である、電子装置。
The electronic device according to claim 10, comprising:
An electronic device, wherein the photosensitive resin film has a thickness of 50 μm or more and 200 μm or less.
請求項10または11に記載の電子装置であって、
前記貫通電極のアスペクト比(高さ/直径)が、3以上である、電子装置。
The electronic device according to claim 10 or 11,
An electronic device, wherein the through electrode has an aspect ratio (height / diameter) of 3 or more.
請求項10から12のいずれか1項に記載の電子装置であって、
前記感光性樹脂膜のガラス転移温度が、150℃以上である、電子装置。
The electronic device according to any one of claims 10 to 12,
The electronic device whose glass transition temperature of the said photosensitive resin film is 150 degreeC or more.
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