JP2019060958A - Patterning method and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターニング方法および半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a patterning method and a method of manufacturing a semiconductor device.
半導体素子には、保護膜、層間絶縁膜、平坦化膜等の用途で、樹脂材料からなる樹脂膜が用いられている。また、半導体素子の実装方式によっては、これらの樹脂膜の厚膜化が求められている。しかしながら、樹脂膜を厚膜化すると、半導体チップの反りが発生しやすくなる。 For the semiconductor element, a resin film made of a resin material is used for applications such as a protective film, an interlayer insulating film, and a planarization film. Further, depending on the mounting method of the semiconductor element, thickening of these resin films is required. However, when the resin film is thickened, warpage of the semiconductor chip tends to occur.
一方で、樹脂膜に感光性および光透過性を付与することにより、樹脂膜にパターンを形成する技術が知られている。これにより、目的とするパターンを精度よく形成することができる。 On the other hand, there is known a technique of forming a pattern on a resin film by imparting photosensitivity and light transparency to the resin film. Thereby, the target pattern can be formed with high accuracy.
そこで、感光性を有し、かつ厚膜化が可能な樹脂膜を製造可能な樹脂組成物の開発が進められている。 Then, development of the resin composition which can manufacture the resin film which has photosensitivity and can be thickened is furthered.
例えば、特許文献1には、分子構造を最適化し、残留応力を低減させることにより、光透過性に優れ、かつ、半導体チップの反りを抑制し得る感光性樹脂組成物が開示されている。この感光性樹脂組成物は、液状であり、スピンコート法により基板上に塗布された後、乾燥させ、露光処理および現像処理に供される。これにより、露光パターンに応じたパターニングが施される。
For example,
一方、特許文献1に記載の感光性樹脂組成物には、光酸発生剤が添加されている。このような光酸発生剤は、光を吸収して酸を発生させ、かかる酸の触媒作用により樹脂の重合反応を進行させる。
On the other hand, a photoacid generator is added to the photosensitive resin composition described in
しかしながら、このようにして発生した酸は、感光性樹脂組成物中で拡散するため、露光領域と非露光領域との境界付近では、露光領域で発生した酸の一部が非露光領域にも広がることとなる。これにより、樹脂の重合反応は非露光領域にもわずかにはみ出しながら進行することとなり、現像処理における加工領域の境界も、非露光領域側にずれることとなる。その結果、樹脂膜の加工精度が低下する。 However, since the acid generated in this manner diffuses in the photosensitive resin composition, a part of the acid generated in the exposed area also spreads to the unexposed area near the boundary between the exposed area and the unexposed area. It will be. As a result, the polymerization reaction of the resin proceeds while slightly protruding into the non-exposed area, and the boundary of the processed area in the development processing also shifts toward the non-exposed area. As a result, the processing accuracy of the resin film is reduced.
また、このようにして樹脂膜に貫通孔を加工した後、貫通孔内に導電部を形成することで、貫通配線等を形成する工程が付加されることがある。導電部の形成にあたっては、貫通孔の内面にシード層を蒸着した後、電解めっき法によりシード層上に金属を析出させる方法が用いられる。この方法では、貫通孔の内面にできるだけ隙間なくシード層を蒸着する必要がある。このため、樹脂膜を加工する際には、シード層を蒸着しやすい形状に加工することが求められている。 In addition, after processing the through holes in the resin film as described above, a process of forming a through wiring or the like may be added by forming a conductive portion in the through holes. In the formation of the conductive portion, a method is used in which a seed layer is deposited on the inner surface of the through hole, and then metal is deposited on the seed layer by electrolytic plating. In this method, it is necessary to deposit the seed layer on the inner surface of the through hole as closely as possible. For this reason, when processing a resin film, processing a seed layer in the shape which is easy to vapor-deposit is calculated | required.
しかしながら、上記のように加工領域の境界がずれると、貫通孔の側面が、貫通孔の開口に近いほど内側に倒れた形状(逆テーパー形状)になりやすい。この逆テーパー形状になると、貫通孔の側面にシード層が蒸着されにくくなり、シード層の蒸着不良が発生する。かかる蒸着不良は、電解めっき法による金属の析出にも影響を及ぼし、貫通孔に充填される導電部の形成において不良率の上昇を招くおそれがある。 However, when the boundary of the processing area is deviated as described above, the side surface of the through hole tends to be in a shape (inverse tapered shape) which is inward as it is closer to the opening of the through hole. With this reverse tapered shape, the seed layer is less likely to be deposited on the side surfaces of the through holes, and the deposition failure of the seed layer occurs. Such vapor deposition defects also affect the deposition of metal by electrolytic plating, and may lead to an increase in the fraction defective in the formation of conductive portions filled in the through holes.
本発明の目的は、側面が逆テーパー形状にならないように貫通孔を形成可能な感光性樹脂層のパターニング方法、および、貫通孔が形成された樹脂膜と前記貫通孔に設けられた導電部とを備える半導体装置の製造において不良率を低下させ得る製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a method of patterning a photosensitive resin layer capable of forming a through hole so that the side surface is not reverse tapered, a resin film having the through hole formed therein, and a conductive portion provided in the through hole. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of reducing the defect rate in the manufacture of a semiconductor device having the
このような目的は、下記(1)〜(7)の本発明により達成される。
(1) 昇温速度5℃/分、周波数0.1Hzおよび加熱温度30〜150℃の測定条件で測定された溶融粘度が5Pa・s以下である感光性樹脂組成物を下地上に配置し、感光性樹脂層を得る樹脂層配置工程と、
前記樹脂層配置工程の後、前記感光性樹脂層に露光処理を施す露光工程と、
前記露光工程の後、前記感光性樹脂層を50〜90℃で加熱する加熱処理を施す露光後加熱工程と、
前記露光後加熱工程の後、前記感光性樹脂層に現像処理を施す現像工程と、
を有することを特徴とするパターニング方法。
Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to (7).
(1) A photosensitive resin composition having a melt viscosity of 5 Pa · s or less measured under the measurement conditions of a temperature increase rate of 5 ° C./min, a frequency of 0.1 Hz and a heating temperature of 30 to 150 ° C. A resin layer disposing step of obtaining a photosensitive resin layer;
An exposure step of subjecting the photosensitive resin layer to exposure processing after the resin layer disposing step;
A post-exposure heating step of applying a heat treatment of heating the photosensitive resin layer at 50 to 90 ° C. after the exposure step;
A development step of developing the photosensitive resin layer after the post-exposure heating step;
A patterning method comprising:
(2) 前記加熱処理の時間は、1〜30分である上記(1)に記載のパターニング方法。 (2) The patterning method as described in said (1) whose time of the said heat processing is 1 to 30 minutes.
(3) 前記加熱処理の圧力は、常圧である上記(1)または(2)に記載のパターニング方法。 (3) The pressure of the said heat processing is a patterning method as described in said (1) or (2) which is normal pressure.
(4) 前記露光処理の露光量は、100〜2000mJ/cm2である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のパターニング方法。 (4) The patterning method according to any one of the above (1) to (3), wherein the exposure dose for the exposure processing is 100 to 2000 mJ / cm 2 .
(5) 前記感光性樹脂組成物は、ワニス状またはフィルム状をなしている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のパターニング方法。 (5) The patterning method according to any one of the above (1) to (4), wherein the photosensitive resin composition is in the form of a varnish or a film.
(6) 上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のパターニング方法で形成された貫通孔を有する樹脂膜を得る工程と、
前記貫通孔に導電部を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(6) obtaining a resin film having a through hole formed by the patterning method according to any one of (1) to (5) above;
Forming a conductive portion in the through hole;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
(7) 基板上に半導体チップを配置する工程と、
前記半導体チップを埋め込むように、上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のパターニング方法で形成された貫通孔を有する樹脂膜を得る工程と、
前記貫通孔に導電部を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(7) placing a semiconductor chip on a substrate;
Obtaining a resin film having a through hole formed by the patterning method according to any one of the above (1) to (5) so as to embed the semiconductor chip;
Forming a conductive portion in the through hole;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
本発明によれば、側面が逆テーパー形状にならないように形成された貫通孔を含む感光性樹脂層を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a photosensitive resin layer including a through hole formed so that the side surface does not have a reverse taper shape.
また、本発明によれば、貫通孔を備える樹脂膜と前記貫通孔に設けられた導電部とを備える半導体装置の製造において不良率を低下させることができる。 Further, according to the present invention, the defect rate can be reduced in the manufacture of a semiconductor device provided with a resin film provided with a through hole and a conductive portion provided in the through hole.
以下、本発明のパターニング方法および半導体装置の製造方法について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the patterning method of the present invention and the method of manufacturing a semiconductor device will be described in detail based on preferred embodiments shown in the attached drawings.
<半導体装置>
まず、後述する実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例について説明する。
<Semiconductor device>
First, an example of a semiconductor device manufactured by a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment described later will be described.
図1は、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態により製造される半導体装置の一例を示す縦断面図である。また、図2は、図1の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a semiconductor device manufactured by the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of a region surrounded by a dashed line in FIG. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side as “lower”.
図1に示す半導体装置1は、貫通電極基板2と、その上に実装された半導体パッケージ3と、を備えた、いわゆるパッケージオンパッケージ構造を有する。
A
このうち、貫通電極基板2は、有機絶縁層21(樹脂膜)と、有機絶縁層21の上面から下面を貫通する複数の貫通配線221と、有機絶縁層21の内部に埋め込まれた半導体チップ23と、有機絶縁層21の下面に設けられた下層配線層24と、有機絶縁層21の上面に設けられた上層配線層25と、下層配線層24の下面に設けられた半田バンプ26と、を備えている。
Among them, the through
一方、半導体パッケージ3は、パッケージ基板31と、パッケージ基板31上に実装された半導体チップ32と、半導体チップ32とパッケージ基板31とを電気的に接続するボンディングワイヤー33と、半導体チップ32やボンディングワイヤー33が埋め込まれた封止層34と、パッケージ基板31の下面に設けられた半田バンプ35と、を備えている。
The
そして、貫通電極基板2上に半導体パッケージ3が積層されている。これにより、半導体パッケージ3の半田バンプ35と、貫通電極基板2の上層配線層25と、が電気的に接続されている。
The
このような半導体装置1では、貫通電極基板2においてコア層を含む有機基板のような厚い基板を用いる必要がないため、低背化を容易に図ることができる。このため、半導体装置1を内蔵する電子機器の小型化にも貢献することができる。
In such a
また、互いに異なる半導体チップを備えた貫通電極基板2と半導体パッケージ3とを積層しているため、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。このため、小型化と高性能化との両立を図ることができる。
In addition, since the through
以下、貫通電極基板2および半導体パッケージ3についてさらに詳述する。
図2に示す貫通電極基板2が備える下層配線層24および上層配線層25は、それぞれ絶縁層、配線層および貫通配線等を含んでいる。これにより、下層配線層24および上層配線層25は、内部や表面に配線を含むとともに、有機絶縁層21を貫通する貫通配線221を介して相互の電気的接続が図られる。
Hereinafter, the through
Lower
このうち、下層配線層24に含まれる配線層は、半導体チップ23や半田バンプ26と接続されている。このため、下層配線層24は半導体チップ23の再配線層として機能するとともに、半田バンプ26は半導体チップ23の外部端子として機能する。
Among these, the wiring layer included in the lower
また、図2に示す貫通配線221は、前述したように、有機絶縁層21を貫通するように設けられている。これにより、下層配線層24と上層配線層25との間が電気的に接続され、貫通電極基板2と半導体パッケージ3との積層が可能になるため、半導体装置1の高機能化を図ることができる。
Further, as described above, the through
さらに、図2に示す上層配線層25に含まれる配線層253は、貫通配線221や半田バンプ35と接続されている。このため、上層配線層25は、半導体チップ23と電気的に接続されることとなり、半導体チップ23の再配線層として機能するとともに、半導体チップ23とパッケージ基板31との間に介在するインターポーザーとしても機能する。
Furthermore, the
また、有機絶縁層21を貫通配線221が貫通していることで、有機絶縁層21を補強する効果が得られる。このため、下層配線層24や上層配線層25の機械的強度が低い場合でも、貫通電極基板2全体の機械的強度の低下を避けることができる。その結果、下層配線層24や上層配線層25のさらなる薄型化を図ることができ、半導体装置1のさらなる低背化を図ることができる。
In addition, the penetrating
また、図1に示す半導体装置1は、貫通配線221の他に、半導体チップ23の上面に位置する有機絶縁層21を貫通するように設けられた貫通配線222も備えている。これにより、半導体チップ23の上面と上層配線層25との電気的接続を図ることができる。
The
さらには、有機絶縁層21は、半導体チップ23を覆うように設けられている。これにより、半導体チップ23を保護する効果が高められる。その結果、半導体装置1の信頼性を高めることができる。また、本実施形態に係るパッケージオンパッケージ構造のような実装方式にも容易に適用可能な半導体装置1が得られる。
Furthermore, the organic insulating
貫通配線221の直径W(図2参照)は、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、2〜80μm程度であるのがより好ましい。これにより、有機絶縁層21の機械的特性を損なうことなく、貫通配線221の導電性を確保することができる。
The diameter W (see FIG. 2) of the through
図1に示す半導体パッケージ3は、いかなる形態のパッケージであってもよい。例えば、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、QFN(Quad Flat Non−leaded Package)、SON(Small Outline Non−leaded Package)、LF−BGA(Lead Flame BGA)等の形態が挙げられる。
The
半導体チップ32の配置は、特に限定されないが、一例として図1では、複数の半導体チップ32が積層されている。これにより、実装密度の高密度化が図られている。なお、複数の半導体チップ32は、平面方向に併設されていてもよく、厚さ方向に積層されつつ平面方向にも併設されていてもよい。
The arrangement of the semiconductor chips 32 is not particularly limited, but as an example in FIG. 1, a plurality of
パッケージ基板31は、いかなる基板であってもよいが、例えば図示しない絶縁層、配線層および貫通配線等を含む基板とされる。このうち、貫通配線を介して半田バンプ35とボンディングワイヤー33とを電気的に接続することができる。
The
封止層34は、例えば公知の封止樹脂材料で構成されている。このような封止層34を設けることにより、半導体チップ32やボンディングワイヤー33を外力や外部環境から保護することができる。
The
なお、貫通電極基板2が備える半導体チップ23と半導体パッケージ3が備える半導体チップ32は、互いに近接して配置されることになるため、相互通信の高速化や低損失化等のメリットを享受することができる。かかる観点から、例えば、半導体チップ23と半導体チップ32のうち、一方をCPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)、AP(Application Processor)等の演算素子とし、他方をDRAM(Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリー等の記憶素子等にすれば、同一装置内においてこれらの素子同士を近接して配置することができる。これにより、高機能化と小型化とを両立した半導体装置1を実現することができる。
In addition, since the
<半導体装置の製造方法>
次に、図1に示す半導体装置1を製造する方法(実施形態に係る半導体装置の製造方法)について説明する。また、併せて、実施形態に係るパターニング方法についても説明する。
<Method of Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method of manufacturing the
図3は、図1に示す半導体装置1を製造する方法を示す工程図である。また、図4〜図8は、それぞれ図1に示す半導体装置1を製造する方法を説明するための図である。
FIG. 3 is a process diagram showing a method of manufacturing the
本実施形態に係る半導体装置1の製造方法は、本実施形態に係るパターニング方法を含むものである。
The method of manufacturing the
具体的には、半導体装置1の製造方法は、基板202上に半導体チップ23を配置するチップ配置工程S1と、半導体チップ23を埋め込むように本実施形態に係るパターニング方法で形成された貫通孔を有する有機絶縁層21(樹脂膜)を得るフィルムパターニング工程S2と、を有する。
Specifically, the method of manufacturing the
このうち、フィルムパターニング工程S2は、半導体チップ23上(下地上)に感光性樹脂フィルム20(フィルム状の感光性樹脂組成物)を配置し、感光性樹脂層210を得る第1樹脂層配置工程S21と、第1樹脂層配置工程S21の後、感光性樹脂層210に露光前加熱処理を施す第1露光前加熱工程S22と、第1露光前加熱工程S22の後、感光性樹脂層210に露光処理を施す第1露光工程S23と、第1露光工程S23の後、感光性樹脂層210を50〜90℃で加熱する露光後加熱処理を施す第1露光後加熱工程S24と、第1露光後加熱工程S24の後、感光性樹脂層210に現像処理を施す第1現像工程S25と、貫通配線221、222(導電部)を形成する第1貫通配線形成工程S26と、を有するパターニング方法(本発明のパターニング方法の実施形態)を含む。
Among them, in the film patterning step S2, a photosensitive resin film 20 (film-like photosensitive resin composition) is disposed on the semiconductor chip 23 (on the base), and a first resin layer arranging step is performed to obtain the
また、半導体装置1の製造方法は、上記工程に加えて、上層配線層25を形成する上層配線層形成工程S3と、基板202を剥離する基板剥離工程S4と、下層配線層24を形成する下層配線層形成工程S5と、半田バンプ26を形成する半田バンプ形成工程S6と、貫通電極基板2上に半導体パッケージ3を積層する積層工程S7と、を有する。
In addition to the above steps, the method of manufacturing the
このうち、上層配線層形成工程S3は、基板202の剥離面に感光性樹脂ワニス5(ワニス状の感光性樹脂組成物)を配置し、感光性樹脂層2510、2520を得る第2樹脂層配置工程S31と、第2樹脂層配置工程S31の後、感光性樹脂層2510、2520に露光前加熱処理を施す第2露光前加熱工程S32と、第2露光前加熱工程S32の後、感光性樹脂層2510、2520に露光処理を施す第2露光工程S33と、第2露光工程S33の後、感光性樹脂層2510、2520を50〜90℃で加熱する露光後加熱処理を施す第2露光後加熱工程S34と、第2露光後加熱工程S34の後、感光性樹脂層2510、2520に現像処理を施す第2現像工程S35と、配線層253を形成する配線層形成工程S36と、貫通配線254(導電部)を形成する第2貫通配線形成工程S37と、を有するパターニング方法(本発明のパターニング方法の実施形態)を含む。
Among them, in the upper wiring layer forming step S3, the photosensitive resin varnish 5 (a varnish-like photosensitive resin composition) is disposed on the peeling surface of the
以下、各工程について順次説明する。なお、以下の説明は、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態の一例であり、フィルムパターニング工程S2と上層配線層形成工程S3のうちの一方のみが上記パターニング方法を含んでいてもよい。また、上記工程ではなく、それ以外の工程、例えば下層配線層形成工程S5が上記パターニング方法を含んでいてもよい。 The respective steps will be sequentially described below. The following description is an example of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and only one of the film patterning step S2 and the upper wiring layer forming step S3 may include the above patterning method. Moreover, not the said process but the process other than that, for example, lower-layer wiring layer formation process S5 may include the said patterning method.
[1]チップ配置工程S1
まず、図4(a)に示すように、基板202を用意する。
[1] Chip placement step S1
First, as shown in FIG. 4A, a
基板202の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、ガラス材料、セラミック材料、半導体材料、有機材料等が挙げられる。また、基板202には、シリコンウエハーのような半導体ウエハー、ガラスウエハー等を用いるようにしてもよい。
The constituent material of the
次に、図4(b)に示すように、基板202上に半導体チップ23を配置する。本製造方法では、一例として、複数の半導体チップ23を互いに離間させつつ同一の基板202上に併設する。複数の半導体チップ23は、互いに同じ種類のものであってもよいし、互いに異なる種類のものであってもよい。また、ダイアタッチフィルムのような接着剤層(図示せず)を介して基板202と半導体チップ23とを固定するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, the
なお、必要に応じて、基板202と半導体チップ23との間にインターポーザー(図示せず)を設けるようにしてもよい。インターポーザーは、例えば半導体チップ23の再配線層として機能する。したがって、インターポーザーは、後述する半導体チップ23の電極と電気的に接続させるための図示しないパッドを備えていてもよい。これにより、半導体チップ23のパッド間隔や配列パターンを変換することができ、半導体装置1の設計自由度をより高めることができる。
Note that, if necessary, an interposer (not shown) may be provided between the
このようなインターポーザーには、例えば、シリコン基板、セラミック基板、ガラス基板のような無機系基板、樹脂基板のような有機系基板等が用いられる。 For example, a silicon substrate, a ceramic substrate, an inorganic substrate such as a glass substrate, an organic substrate such as a resin substrate, or the like is used for such an interposer.
[2]フィルムパターニング工程S2
次に、半導体チップ23を埋め込むように設けられた有機絶縁層21(樹脂膜)を形成するフィルムパターニング工程について説明する。
[2] film patterning step S2
Next, a film patterning step of forming the organic insulating layer 21 (resin film) provided so as to embed the
[2−1]第1樹脂層配置工程S21
まず、図4(c)に示すように、半導体チップ23上に感光性樹脂フィルム20を配置する。感光性樹脂フィルム20については、後に詳述するが、加熱溶融性を有するとともに、感光性を有する樹脂フィルムである。
[2-1] 1st resin layer arrangement process S21
First, as shown in FIG. 4C, the
次に、感光性樹脂フィルム20を下方に加圧しながら加熱する。これにより、感光性樹脂フィルム20を溶融させるとともに、図4(d)に示すように、半導体チップ23を埋め込むように感光性樹脂フィルム20を配置することができる。その結果、図5(e)に示すように、半導体チップ23が埋め込まれた感光性樹脂層210が得られる。
Next, the
なお、感光性樹脂フィルム20を半導体チップ23上に配置するときには、感光性樹脂フィルム20の単体を配置するようにしてもよく、キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルム20を半導体チップ23に押し当てるようにして配置するようにしてもよい。
When the
また、この作業においては、公知のラミネート方法が用いられてもよい。その場合、例えば真空ラミネーターが用いられる。真空ラミネーターは、バッチ式であってもよく、連続式であってもよい。具体的には、真空チャンバー内において、所定の圧力で押圧可能であるとともに所定の温度に加熱された熱板を用い、テーブル上に載置されている被着物に対して感光性樹脂フィルム20を押し当てる方法等が用いられる。
In addition, a known laminating method may be used in this operation. In that case, for example, a vacuum laminator is used. The vacuum laminator may be a batch type or a continuous type. Specifically, using a heat plate which can be pressed with a predetermined pressure and heated to a predetermined temperature in the vacuum chamber, the
このときの加熱温度は、感光性樹脂フィルム20の構成材料等に応じて適宜設定されるものの、一例として40〜150℃であるのが好ましく、50〜140℃であるのがより好ましく、60〜130℃であるのがさらに好ましい。このような温度で加熱することにより、感光性樹脂フィルム20に対する半導体チップ23の埋め込み性が良好になるとともに、過加熱に伴って感光性樹脂フィルム20の硬化反応が進行したり、後述する工程における感光性樹脂フィルム20の加工性が低下したりするのを抑制することができる。
Although the heating temperature at this time is suitably set according to the constituent material etc. of the
また、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるものの、一例として10〜100秒であるのが好ましい。 Moreover, although heating time is suitably set according to heating temperature, it is preferable that it is 10 to 100 second as an example.
また、加圧力は、特に限定されないが、0.2〜5MPaであるのが好ましく、0.4〜1MPaであるのがより好ましい。 The pressure is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 5 MPa, and more preferably 0.4 to 1 MPa.
なお、半導体チップ23を埋め込むように感光性樹脂組成物を配置するにあたって、感光性樹脂組成物をフィルム化してなる感光性樹脂フィルム20を用いることにより、感光性樹脂層210の厚膜化が容易に図られることとなる。これにより、厚さが厚い半導体チップ23であっても容易に埋め込み可能な感光性樹脂層210の形成が可能になる。また、厚膜化を図った場合でも、感光性樹脂層210の厚さの均一化が図られやすい点も利点として挙げられる。
In addition, when arranging the photosensitive resin composition so that the
加えて、ラミネート方法では、熱板により感光性樹脂フィルム20を押圧するため、熱板の接触面は平坦化が図られやすい。このため、感光性樹脂層210は、上面の平坦化がより良好なものとなる。したがって、感光性樹脂層210の上面に対してさらに上層配線層25が積層されるとき、良好な作業性や積層位置の高精度化等において多くの利点が得られる。
In addition, in the laminating method, since the
なお、感光性樹脂フィルム20は、ワニス状の感光性樹脂組成物をフィルム化して製造されるが、具体的には、溶媒等で粘度を調整した感光性樹脂組成物を、各種塗布装置によって下地上に塗布する。その後、得られた塗膜を乾燥させることにより、感光性樹脂フィルム20が得られる。
In addition, although the
このような方法としては、例えば、各種コーター装置を用いてワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に塗工した後、これを乾燥する方法、スプレー装置を用いてワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に噴霧した後、これを乾燥する方法、等が挙げられる。これらの中でも、バーコーター、ダイコーター、リップコーター等の各種コーター装置を用いて、ワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に塗工した後、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、均一な感光性樹脂層の厚みを有する感光性樹脂フィルム20を効率よく製造することができる。
As such a method, for example, a method of coating a varnish-like photosensitive resin composition on a carrier film using various coaters and drying the same, a varnish-like photosensitive resin using a spray device After spraying a composition on a carrier film, the method of drying this, etc. are mentioned. Among these, after applying a varnish-like photosensitive resin composition on a carrier film using various coater apparatuses, such as a bar coater, a die coater, a lip coater, the method of drying this is preferable. Thereby, the
感光性樹脂フィルム20における溶媒の含有率は、特に限定されないが、感光性樹脂フィルム20全体の10質量%以下であるのが好ましい。これにより、感光性樹脂フィルム20のタックの改善を図るとともに、感光性樹脂フィルム20の硬化性を高めることができる。また、溶媒の揮発によるボイドの発生を抑制することができる。
Although the content rate of the solvent in the
乾燥条件としては、例えば80〜150℃の温度で、5〜30分間加熱する条件が挙げられる。 The drying conditions include, for example, heating at a temperature of 80 to 150 ° C. for 5 to 30 minutes.
なお、キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルム20は、取り扱い性、表面の清浄性等の観点から有用である。このとき、キャリアーフィルムは巻取り可能なロール形態であってもよく、枚葉形態であってもよい。
In addition, the
キャリアーフィルムの構成材料としては、例えば、樹脂材料、金属材料等が挙げられる。このうち、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリカーボネート、シリコーン、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。また、金属材料としては、例えば、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄または鉄合金等が挙げられる。 As a constituent material of a carrier film, a resin material, a metal material, etc. are mentioned, for example. Among these, as the resin material, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonates, silicones, fluorine resins, polyimide resins and the like can be mentioned. Moreover, as a metal material, copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, iron or iron alloy etc. are mentioned, for example.
これらの中でも、ポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレートを含むキャリアーフィルムが好ましく用いられる。このようなキャリアーフィルムは、感光性樹脂フィルム20を好適に支持しつつ、剥離容易性も比較的良好である。
Among these, a carrier film containing polyethylene terephthalate which is a kind of polyester is preferably used. Such a carrier film has relatively good peelability while suitably supporting the
また、感光性樹脂フィルム20の表面には、必要に応じてカバーフィルムが設けられていてもよい。このカバーフィルムは、貼り付け作業までの間、感光性樹脂フィルム20の表面を保護する。
Moreover, on the surface of the
カバーフィルムの構成材料としては、キャリアーフィルムの構成材料として列挙したものの中から適宜選択されるが、保護性、剥離容易性の観点からポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレートを含むカバーフィルムが好ましく用いられる。 The constituent material of the cover film is appropriately selected from those listed as constituent materials of the carrier film, but a cover film containing polyethylene terephthalate, which is a type of polyester, is preferably used from the viewpoints of protection and releasability.
なお、以上の説明では、感光性樹脂フィルム20(フィルム状の感光性樹脂組成物)を用いた例について説明しているが、これに代えて、または、これと併用するようにして、ワニス状の感光性樹脂組成物を用いるようにしてもよい。ワニス状の感光性樹脂組成物によれば、感光性樹脂フィルム20を用いた場合に比べて、より薄い感光性樹脂層210の形成が可能になるとともに成膜時の空気の巻き込みに伴うボイドの発生が抑えられやすいという利点がある。また、感光性樹脂フィルム20とワニス状の感光性樹脂組成物とを併用することによって、厚さの厚い感光性樹脂層210を容易に形成することができ、かつ、ボイドの発生を抑制することもできるので、いわゆる相乗効果が得られる。
In the above description, although the example using the photosensitive resin film 20 (film-like photosensitive resin composition) is described, it may be varnish-like instead of or in combination with this. The photosensitive resin composition of the present invention may be used. According to the varnish-like photosensitive resin composition, it is possible to form a thinner
感光性樹脂フィルム20の膜厚(感光性樹脂層210の膜厚)は、硬化後の膜厚(図2の高さH)に応じてかつ硬化収縮を考慮して適宜設定される一方、半導体チップ23を埋め込み得る厚さであれば、特に限定されないが、一例として100〜1000μm程度であるのが好ましく、120〜750μm程度であるのがより好ましく、140〜500μm程度であるのがさらに好ましい。感光性樹脂フィルム20の膜厚を前記範囲内に設定することにより、比較的厚い半導体チップ23も容易に埋め込むことができ、かつ、感光性樹脂フィルム20の硬化膜に対して十分な機械的強度も付与することができる。その結果、半導体チップ23の良好な保護性とともに、半導体装置1の剛性への寄与も担う硬化膜を形成することができる。
The film thickness of the photosensitive resin film 20 (film thickness of the photosensitive resin layer 210) is appropriately set according to the film thickness after curing (height H in FIG. 2) and in consideration of curing shrinkage, while the semiconductor The thickness is not particularly limited as long as the
ここで、感光性樹脂フィルム20に含まれる感光性樹脂組成物は、以下のような特性を有するものが用いられる。
Here, as the photosensitive resin composition contained in the
すなわち、この感光性樹脂組成物は、昇温速度5℃/分、周波数0.1Hzおよび加熱温度30〜150℃の測定条件で測定されたときの溶融粘度が5Pa・s以下という特性を有するものとされ、好ましくは4Pa・s以下という特性を有するものとされ、より好ましくは3Pa・s以下という特性を有するものとされる。このような特性を有する感光性樹脂組成物は、例えば感光性樹脂フィルム20を下方に加圧しながら加熱して感光性樹脂フィルム20を溶融させるとき、感光性樹脂フィルム20の内部において局所的に応力が集中しにくくするように作用する。すなわち、円滑にラミネートすることができるので、ラミネート後の感光性樹脂層210における残留応力を少なく抑えることができる。
That is, this photosensitive resin composition has a characteristic that the melt viscosity is 5 Pa · s or less when measured under the measurement conditions of a temperature increase rate of 5 ° C./min, a frequency of 0.1 Hz and a heating temperature of 30 to 150 ° C. And preferably has a characteristic of 4 Pa · s or less, more preferably 3 Pa · s or less. For example, when the
このような残留応力は、後述する現像工程において解放される際、意図しない変形を生じさせて、パターニング精度の低下、すなわち逆テーパー形状の発生を招くおそれがある。したがって、残留応力が少なく抑えられることにより、最終的に高いパターニング精度、すなわち逆テーパー形状の発生の抑制を実現することができる。 Such residual stress may cause an unintended deformation when released in a developing process described later, which may result in a decrease in patterning accuracy, that is, a generation of a reverse taper shape. Therefore, by suppressing the residual stress to a minimum, it is possible to finally realize high patterning accuracy, that is, suppression of the occurrence of the reverse tapered shape.
一方、感光性樹脂組成物の溶融粘度の下限値は、特に限定されないが、溶融しても形状が保持されやすい(流れ出さない)こと、または、十分な膜厚を確保しやすいこと等を考慮すれば、0.2Pa・s以上に設定されてもよい。 On the other hand, the lower limit value of the melt viscosity of the photosensitive resin composition is not particularly limited, but it is easy to maintain the shape even if it is melted (do not flow out), or to easily secure a sufficient film thickness If so, it may be set to 0.2 Pa · s or more.
なお、感光性樹脂組成物の溶融粘度は、次のようにして測定される。
まず、厚さ150μmの感光性樹脂フィルムを用意する。
The melt viscosity of the photosensitive resin composition is measured as follows.
First, a photosensitive resin film having a thickness of 150 μm is prepared.
次に、粘弾性測定装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「MARS」)を用い、パラレルプレート20mmφ、ギャップ0.05mm、昇温速度5℃/分、周波数0.1Hz、温度30〜150℃の測定条件で、感光性樹脂フィルムの溶融粘度曲線(温度に対する溶融粘度の変化曲線)を取得する。
Next, using a visco-elasticity measuring apparatus ("MARS" manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.),
そして、得られた溶融粘度曲線において最も低い粘度を、感光性樹脂組成物の溶融粘度とする。 Then, the lowest viscosity in the obtained melt viscosity curve is taken as the melt viscosity of the photosensitive resin composition.
また、図9には、感光性樹脂組成物の溶融粘度曲線の一例を示す。
図9に示す溶融粘度曲線は、昇温に伴って粘度が低下する曲線になっている。
Moreover, in FIG. 9, an example of the melt viscosity curve of the photosensitive resin composition is shown.
The melt viscosity curve shown in FIG. 9 is a curve in which the viscosity decreases with increasing temperature.
このような溶融粘度曲線において、50℃における曲線の傾き(温度に対する粘度の変化の割合)を求めるとき、−500〜−10[(Pa・s)/℃]であるのが好ましく、−300〜−30[(Pa・s)/℃]であるのがより好ましく、−150〜−50[(Pa・s)/℃]であるのがさらに好ましい。曲線の傾きを前記範囲内に設定することにより、感光性樹脂フィルム20に対する半導体チップ23の埋め込み性がより良好になるとともに、空気の巻き込みが発生しにくくなる。すなわち、溶融粘度の低下速度が最適化されることによって、半導体チップ23同士の隙間に感光性樹脂フィルム20が入り込む速度と、巻き込まれる空気が排出される速度と、のバランスをとることができるので、ボイドが少ない状態で半導体チップ23が埋め込まれた感光性樹脂フィルム20が得られる。また、感光性樹脂層210における残留応力は、より少なく抑えられる。
In such a melt viscosity curve, when the slope of the curve at 50 ° C. (ratio of change in viscosity to temperature) is determined, it is preferably −500 to −10 [(Pa · s) / ° C.], −300 to It is more preferably -30 [(Pa · s) / ° C], and even more preferably -150 to -50 [(Pa · s) / ° C]. By setting the slope of the curve within the above range, the embeddability of the
なお、50℃における曲線の傾きを求めるときには、簡易的に、48℃における粘度μ48と52℃における粘度μ52とを求め、下記式によって当該区間における粘度の変化割合を求めるようにすればよい。
曲線の傾き=(μ52−μ48)/(52−48)
When the slope of the curve at 50 ° C. is determined, the viscosity μ 48 at 48 ° C. and the viscosity μ 52 at 52 ° C. may be simply determined, and the rate of change of viscosity in the section may be determined by the following equation.
Curve slope = (μ 52-μ 48) / (52-48)
なお、感光性樹脂組成物の溶融粘度は、感光性樹脂フィルム20の原料によって調整可能である。例えば、常温において液状の樹脂をより多く添加することにより、溶融粘度を低下させることができる。
The melt viscosity of the photosensitive resin composition can be adjusted by the raw material of the
[2−2]第1露光前加熱工程S22
次に、必要に応じて、感光性樹脂層210に対して露光前加熱処理を施す。露光前加熱処理を施すことにより、感光性樹脂層210に含まれる分子が安定化して、後述する第1露光工程S23における反応の安定化を図ることができ、その一方、後述するような加熱条件で加熱されることで、加熱による光酸発生剤への悪影響を最小限に留めることができる。
[2-2] First Pre-exposure Heating Step S22
Next, if necessary, the
露光前加熱処理の温度は、好ましくは70〜100℃とされ、より好ましくは75〜95℃とされ、さらに好ましくは75〜90℃とされる。露光前加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、光酸発生剤が活性化しすぎてしまい、後述する第1露光工程S23において光が照射されても酸が発生しにくくなるという影響が顕在化するおそれがある。かかる影響は、例えばネガ型の感光性樹脂層210である場合、露光領域において現像液に対する意図しない溶解を生じさせるという不具合を招く。その結果、後述する第1現像工程S25においてパターニングの加工精度が低下することとなる。
The temperature of the pre-exposure heat treatment is preferably 70 to 100 ° C., more preferably 75 to 95 ° C., and still more preferably 75 to 90 ° C. If the temperature of the pre-exposure heat treatment is below the lower limit value, the purpose of the stabilization of molecules by the pre-exposure heat treatment may not be achieved. On the other hand, when the temperature of the pre-exposure heat treatment exceeds the upper limit value, the photoacid generator is activated too much, and the acid is less likely to be generated even when light is irradiated in the first exposure step S23 described later. There is a risk of becoming apparent. Such an influence causes, for example, in the case of the negative
また、露光前加熱処理の時間は、露光前加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは1〜10分間とされ、より好ましくは2〜8分間とされ、さらに好ましくは3〜6分間とされる。露光前加熱処理の時間が前記下限値を下回ると、加熱時間が不足するため、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の時間が前記上限値を上回ると、加熱時間が長すぎるため、露光前加熱処理の温度が前記範囲内に収まっていたとしても、光酸発生剤の作用が阻害されてしまうおそれがある。 Further, the time of the pre-exposure heat treatment is appropriately set according to the temperature of the pre-exposure heat treatment, but preferably 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes at the temperature. 3 to 6 minutes. If the time of the pre-exposure heat treatment is below the lower limit value, the heating time is insufficient, so that the purpose of the stabilization of the molecules by the pre-exposure heat treatment may not be achieved. On the other hand, if the pre-exposure heat treatment time exceeds the upper limit value, the heating time is too long, so even if the pre-exposure heat treatment temperature falls within the above range, the action of the photoacid generator is inhibited. There is a risk of
また、加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。 Further, the atmosphere of the heat treatment is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or the like, but it is in the air in consideration of work efficiency and the like.
また、雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。なお、常圧とは、30〜150kPa程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。 Further, the atmospheric pressure is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under pressure, but it is normal pressure in consideration of work efficiency and the like. The normal pressure means a pressure of about 30 to 150 kPa, preferably atmospheric pressure.
なお、キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルム20を半導体チップ23に押し当てるようにして配置した場合、露光前加熱処理の前に、キャリアーフィルムを感光性樹脂フィルム20から剥離する処理を含むことが好ましい。これにより、露光前加熱処理の直前まで感光性樹脂フィルム20をキャリアーフィルムによって保護することができる。その結果、感光性樹脂フィルム20の損傷や異物付着等を防止するとともに、表面の平坦性をより高めることができる。
In addition, when the
[2−3]第1露光工程S23
次に、感光性樹脂層210に露光処理を施す。
[2-3] 1st exposure process S23
Next, the
まず、図5(f)に示すように、感光性樹脂層210上の所定の領域にマスク411を配置する。そして、マスク411を介して光(活性放射線)を照射する。これにより、マスク411のパターンに応じて感光性樹脂層210に露光処理が施される。
First, as shown in FIG. 5F, the
なお、図5では、感光性樹脂層210がいわゆるネガ型の感光性を有している場合を図示している。この例では、感光性樹脂層210のうち、マスク411の遮光部に対応する領域に対して、現像液に対する溶解性が付与されることとなる。
In addition, in FIG. 5, the case where the
一方、マスク411の非遮光部に対応する領域では、感光剤の作用によって例えば酸のような触媒が発生する。発生した酸は、後述する第1露光後加熱工程S24等において、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応の触媒として作用する。
On the other hand, in the region corresponding to the non-light shielding portion of the
また、露光処理における露光量は、100〜2000mJ/cm2であるのが好ましく、200〜1000mJ/cm2であるのがより好ましい。これにより、感光性樹脂層210における露光不足および露光過剰を抑制することができる。その結果、最終的に高いパターニング精度、すなわち逆テーパー形状の発生の抑制を実現することができる。
Moreover, it is preferable that it is 100-2000 mJ / cm < 2 >, and, as for the exposure amount in an exposure process, it is more preferable that it is 200-1000 mJ / cm < 2 >. Thereby, underexposure and overexposure in the
[2−4]第1露光後加熱工程S24
次に、感光性樹脂層210に露光後加熱処理を施す。
[2-4] First post-exposure heating step S24
Next, the
露光後加熱処理の温度は、50〜90℃とされるが、好ましくは55〜85℃とされ、より好ましくは60〜80℃とされる。このような温度で露光後加熱処理を施すことにより、発生した酸の触媒作用が十分に増強され、熱硬化性樹脂と硬化剤とをより短時間でかつ十分に反応させることができる。一方、温度が高すぎると、酸の拡散が促進されることとなり、後述する第1現像工程S25におけるパターニングの加工精度が低下するおそれがあるが、かかる懸念を低減することができる。また、従来に比べて低温の温度であることから、露光後加熱処理における感光性樹脂層210の軟化が抑制される。かかる観点からも酸の拡散距離を抑えることができる。
The temperature of the post-exposure heat treatment is 50 to 90 ° C., preferably 55 to 85 ° C., and more preferably 60 to 80 ° C. By performing heat treatment after exposure at such a temperature, the catalytic action of the generated acid is sufficiently enhanced, and the thermosetting resin and the curing agent can be sufficiently reacted in a short time. On the other hand, if the temperature is too high, the diffusion of the acid is promoted, and there is a possibility that the processing accuracy of patterning in the first developing step S25 described later may be reduced, but such concern can be reduced. In addition, since the temperature is lower than that of the prior art, the softening of the
なお、露光後加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、酸のような触媒の作用が十分に高められないため、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応率が低下したり、時間を要したりするおそれがある。一方、露光後加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、酸の拡散が促進され、第1現像工程S25におけるパターニングの加工精度が低下するおそれがある。 If the temperature of the post-exposure heat treatment is below the lower limit, the action of the catalyst such as acid can not be sufficiently enhanced, so that the reaction rate between the thermosetting resin and the curing agent may decrease or time may be required. There is a risk of On the other hand, when the temperature of the post-exposure heat treatment exceeds the upper limit, the diffusion of the acid is promoted, and the processing accuracy of the patterning in the first development step S25 may be lowered.
一方、露光後加熱処理の時間は、露光後加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは1〜30分間とされ、より好ましくは2〜20分間とされ、さらに好ましくは3〜15分間とされる。このような時間で露光後加熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂と硬化剤とを十分に反応させることができるとともに、酸の拡散を抑えてパターニングの加工精度が低下するのを抑制することができる。 On the other hand, although the time of post-exposure heat treatment is appropriately set according to the temperature of post-exposure heat treatment, it is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes at the above temperature. 3-15 minutes. By performing the post-exposure heat treatment in such a time, the thermosetting resin and the curing agent can be sufficiently reacted, and the diffusion of the acid is suppressed to suppress the decrease in the processing accuracy of the patterning. Can.
また、露光後加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。 Further, the atmosphere for the post-exposure heat treatment is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or the like, but it is under the atmosphere in consideration of work efficiency and the like.
また、露光後加熱処理の雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。これにより、比較的容易に露光前加熱処理を施すことができる。なお、常圧とは、30〜150kPa程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。 Further, the atmospheric pressure of the post-exposure heat treatment is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under pressure, but it is normal pressure in consideration of work efficiency and the like. Thus, the pre-exposure heat treatment can be performed relatively easily. The normal pressure means a pressure of about 30 to 150 kPa, preferably atmospheric pressure.
[2−5]第1現像工程S25
次に、感光性樹脂層210に現像処理を施す。これにより、マスク411の遮光部に対応した領域に、感光性樹脂層210を貫通する開口部421、422が形成される(図5(g)参照)。なお、開口部421は、感光性樹脂層210のうち、半導体チップ23がない位置に設けられ、開口部422は、半導体チップ23がある位置に設けられる。
現像液としては、例えば、有機系現像液、水溶性現像液等が挙げられる。
[2-5] First Development Step S25
Next, the
As a developing solution, an organic type developing solution, a water-soluble developing solution, etc. are mentioned, for example.
現像処理の後、感光性樹脂層210に対して現像後加熱処理が施される。現像後加熱処理の条件は、特に限定されないが、160〜250℃程度の加熱温度で、30〜120分程度の加熱時間とされる。これにより、半導体チップ23に対する熱影響を抑えつつ、感光性樹脂層210を硬化させ、有機絶縁層21を得ることができる。
After the development process, the
ここで、前述する第1露光工程S23において発生した酸の濃度は、照射される光量に依存するため、感光性樹脂層210の表面に近いほど高くなると考えられる。このため、このような濃度分布を持つ酸が拡散すると、それに応じて感光性樹脂層210の硬化領域も、光の照射領域から非照射領域へと移動することとなる。その結果、本工程でパターニングされた後の形状は、マスク411によって意図した形状とは異なる形状になってしまうおそれがある。
Here, since the concentration of the acid generated in the first exposure step S23 mentioned above depends on the amount of light to be irradiated, it is considered to be higher as it is closer to the surface of the
図10は、図5(g)の部分拡大図であって、図10(a)は開口部421の内面が逆テーパー形状になっている状態を示す図であり、図10(b)は開口部421の内面が順テーパー形状になっている状態を示す図である。
FIG. 10 is a partial enlarged view of FIG. 5 (g), and FIG. 10 (a) is a view showing a state in which the inner surface of the
感光性樹脂組成物の溶融粘度が前記下限値を下回ったり、露光後加熱処理の温度が前記上限値を上回ったりした場合には、残留応力または酸の拡散が原因となって、開口部421の内面がいわゆる逆テーパー形状になる確率が高くなる。すなわち、図10(a)に示すように、感光性樹脂層210の表面に近いほど、開口部421の内面が内側にずれた形状(逆テーパー形状)が形成されやすくなる。
When the melt viscosity of the photosensitive resin composition falls below the lower limit or the temperature of the post-exposure heat treatment exceeds the upper limit, the residual stress or the diffusion of the acid causes the
開口部421の内面が図10(a)に示すような逆テーパー形状になると、後述する第1貫通配線形成工程S26において開口部421の内面にシード層を成膜するとき、成膜プロセスに支障を来すこととなる。すなわち、開口部421の内面の不本意な傾斜に伴い、シード層を成膜することができない領域が発生し、貫通配線221を形成することができないという問題が生じる。
If the inner surface of the
一方、感光性樹脂組成物の溶融粘度が前記範囲内であり、かつ、露光後加熱処理の温度が前記範囲内である場合には、開口部421の内面がいわゆる順テーパー形状になる確率が高くなる。すなわち、図10(b)に示すように、感光性樹脂層210の表面に近いほど、開口部421の内面が外側にずれた形状(順テーパー形状)が形成されやすくなる。
On the other hand, when the melt viscosity of the photosensitive resin composition is in the above range and the temperature of the post-exposure heat treatment is in the above range, the probability that the inner surface of the
開口部421の内面が図10(b)に示すような順テーパー形状になると、開口部421の内面にシード層を成膜するとき、シード層を成膜することができない領域が発生しづらくなる。これにより、貫通配線221をより確実に形成することができるようになる。その結果、信頼性の高い半導体装置1が得られる。
When the inner surface of the
なお、開口部421の内面が順テーパー形状である場合、側面421aと基板202の上面とのなす角度は、70〜90°であるのが好ましく、80〜90°であるのがより好ましく、85〜90°であるのがさらに好ましい。これにより、開口部421の内面にシード層を成膜するとき、上方から飛来する原料が側面421aに付着しやすくなる。このため、シード層の成膜不良が発生しにくくなる。
When the inner surface of the
また、側面421aと基板202の上面とのなす角度が前記下限値を下回ると、感光性樹脂層210を平面視したとき、開口部421が占める面積が相対的に大きくなる。このため、開口部421の形成密度を高めにくくなるおそれがある。一方、側面421aと基板202の上面とのなす角度が前記上限値を上回ると、いわゆる逆テーパー形状になるため、例えばシード層の形成に支障を来し、貫通配線221の形成不良が発生するおそれがある。
When the angle between the
なお、側面421aと基板202の上面とのなす角度とは、図10に示す傾斜角度θのことをいう。
The angle between the
ここで、図10に示す仮想線Lは、側面421aの中間点Cにおける側面421aの接線である。傾斜角度θは、仮想線Lと基板202の上面との間にできる角のうち、開口部421とは反対側に形成される角の大きさのことをいう。
Here, a virtual line L illustrated in FIG. 10 is a tangent of the
[2−6]第1貫通配線形成工程S26
次に、開口部421に対し、図5(h)に示す貫通配線221を形成する。また、開口部422に対し、図5(h)に示す貫通配線222を形成する。
[2-6] First Through Wiring Forming Step S26
Next, the through
貫通配線221、222の形成には、公知の方法が用いられるが、例えば以下の方法が用いられる。
A known method may be used to form the through
まず、有機絶縁層21上に、図示しないシード層を形成する。シード層は、開口部421、422の内面(側面および底面)とともに、有機絶縁層21の上面に形成される。
First, a seed layer (not shown) is formed on the organic insulating
シード層としては、例えば、銅シード層が用いられる。また、シード層は、例えばスパッタリング法により形成される。 As a seed layer, for example, a copper seed layer is used. Also, the seed layer is formed, for example, by sputtering.
また、シード層は、形成しようとする貫通配線221、222と同種の金属で構成されていてもよいし、異種の金属で構成されていてもよい。
Also, the seed layer may be made of the same metal as the through
次いで、図示しないシード層のうち、開口部421、422以外の領域上に図示しないレジスト層を形成する。そして、このレジスト層をマスクとして、開口部421、422内に金属を充填する。この充填には、例えば電解めっき法が用いられる。充填される金属としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、金または金合金、銀または銀合金、ニッケルまたはニッケル合金等が挙げられる。このようにして開口部421、422内に導電性材料が埋設され、貫通配線221、222が形成される。
Next, a resist layer (not shown) is formed on the region other than the
次いで、図示しないレジスト層を除去する。さらに、有機絶縁層21上の図示しないシード層を除去する。これには、例えばフラッシュエッチング法を用いることができる。
なお、貫通配線221、222の形成箇所は、図示の位置に限定されない。
Then, the resist layer not shown is removed. Further, the seed layer (not shown) on the organic insulating
In addition, the formation location of
[3]上層配線層形成工程S3
次に、有機絶縁層21の上面側に上層配線層25を形成する。上層配線層25は、例えば、フォトリソグラフィー法およびめっき法を用いて形成される。
[3] Upper Wiring Layer Forming Step S3
Next, the
[3−1]第2樹脂層配置工程S31
まず、図6(i)に示すように、有機絶縁層21上に感光性樹脂ワニス5を塗布する(配置する)。これにより、図6(j)に示すように、感光性樹脂ワニス5の液状被膜が得られる。感光性樹脂ワニス5については、後に詳述するが、加熱溶融性を有するとともに、感光性を有するワニスである。
[3-1] Second resin layer disposing step S31
First, as shown in FIG. 6I, the
感光性樹脂ワニス5の塗布は、例えば、スピンコーター、バーコーター、スプレー装置、インクジェット装置等を用いて行われる。
The application of the
感光性樹脂ワニス5の粘度は、特に限定されないが、10〜500mPa・sであるのが好ましく、30〜200mPa・sであるのがより好ましい。感光性樹脂ワニス5の粘度が前記範囲内であることにより、より薄い感光性樹脂層を形成することができる。その結果、上層配線層25をより薄くすることができ、半導体装置1の薄型化が容易になる。
The viscosity of the
なお、感光性樹脂ワニス5の粘度は、例えば、コーンプレート型粘度計(TV−25、東機産業製)を用い、回転速度20rpm、測定時間300秒の条件で測定された値とされる。
The viscosity of the
次に、感光性樹脂ワニス5の液状被膜を乾燥させる。これにより、図6(k)に示す感光性樹脂層2510を得る。
Next, the liquid film of the
感光性樹脂ワニス5の乾燥条件は、特に限定されないが、例えば80〜150℃の温度で、5〜30分間加熱する条件が挙げられる。
Although the drying conditions of the
[3−2]第2露光前加熱工程S32
次に、必要に応じて、感光性樹脂層2510に対して露光前加熱処理を施す。露光前加熱処理を施すことにより、感光性樹脂層2510に含まれる分子が安定化して、後述する第2露光工程S33における反応の安定化を図ることができる。
[3-2] Second pre-exposure heating step S32
Next, heat treatment before exposure is performed on the
本工程における露光前加熱処理は、第1露光前加熱工程S22における露光前加熱処理と同様にして行うことができる。 The pre-exposure heat treatment in this step can be performed in the same manner as the pre-exposure heat treatment in the first pre-exposure heating step S22.
[3−3]第2露光工程S33
次に、感光性樹脂層2510に露光処理を施す。
[3-3] Second Exposure Step S33
Next, the
まず、図6(k)に示すように、感光性樹脂層2510上の所定の領域にマスク412を配置する。そして、マスク412を介して光(活性放射線)を照射する。これにより、マスク412のパターンに応じて感光性樹脂層2510に露光処理が施される。
First, as shown in FIG. 6K, the
なお、図6(k)では、感光性樹脂層2510がいわゆるネガ型の感光性を有している場合を図示している。この例では、感光性樹脂層2510のうち、マスク412の遮光部に対応する領域に対して、現像液に対する溶解性が付与されることとなる。
FIG. 6 (k) shows the case where the
[3−4]第2露光後加熱工程S34
次に、感光性樹脂層2510に露光後加熱処理を施す。
[3-4] Second post-exposure heating step S34
Next, the
露光後加熱処理の温度は、50〜90℃とされるが、好ましくは55〜85℃とされ、より好ましくは60〜80℃とされる。このような温度で露光後加熱処理を施すことにより、発生した酸の触媒作用が十分に増強され、熱硬化性樹脂と硬化剤とをより短時間でかつ十分に反応させることができる。一方、温度が高すぎると、酸の拡散が促進されることとなり、後述する第2現像工程S35におけるパターニングの加工精度が低下するおそれがあるが、かかる懸念を低減することができる。また、従来に比べて低温の温度であることから、露光後加熱処理における感光性樹脂層210の軟化が抑制される。かかる観点からも酸の拡散距離を抑えることができる。
The temperature of the post-exposure heat treatment is 50 to 90 ° C., preferably 55 to 85 ° C., and more preferably 60 to 80 ° C. By performing heat treatment after exposure at such a temperature, the catalytic action of the generated acid is sufficiently enhanced, and the thermosetting resin and the curing agent can be sufficiently reacted in a short time. On the other hand, if the temperature is too high, the diffusion of the acid is promoted, and there is a possibility that the processing accuracy of patterning in the second developing step S35 described later may be reduced, but such concern can be reduced. In addition, since the temperature is lower than that of the prior art, the softening of the
なお、露光後加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、酸のような触媒の作用が十分に高められないため、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応率が低下したり、時間を要したりするおそれがある。一方、露光後加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、酸の拡散が促進され、第2現像工程S35におけるパターニングの加工精度が低下するおそれがある。 If the temperature of the post-exposure heat treatment is below the lower limit, the action of the catalyst such as acid can not be sufficiently enhanced, so that the reaction rate between the thermosetting resin and the curing agent may decrease or time may be required. There is a risk of On the other hand, when the temperature of the post-exposure heat treatment exceeds the upper limit, the diffusion of the acid is promoted, and the processing accuracy of the patterning in the second developing step S35 may be lowered.
一方、露光後加熱処理の時間は、露光後加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは1〜30分間とされ、より好ましくは2〜20分間とされ、さらに好ましくは3〜15分間とされる。このような時間で露光後加熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂と硬化剤とを十分に反応させることができるとともに、酸の拡散を抑えてパターニングの加工精度が低下するのを抑制することができる。 On the other hand, although the time of post-exposure heat treatment is appropriately set according to the temperature of post-exposure heat treatment, it is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes at the above temperature. 3-15 minutes. By performing the post-exposure heat treatment in such a time, the thermosetting resin and the curing agent can be sufficiently reacted, and the diffusion of the acid is suppressed to suppress the decrease in the processing accuracy of the patterning. Can.
また、露光後加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。 Further, the atmosphere for the post-exposure heat treatment is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or the like, but it is under the atmosphere in consideration of work efficiency and the like.
また、露光後加熱処理の雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。なお、常圧とは、30〜150kPa程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。 Further, the atmospheric pressure of the post-exposure heat treatment is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under pressure, but it is normal pressure in consideration of work efficiency and the like. The normal pressure means a pressure of about 30 to 150 kPa, preferably atmospheric pressure.
[3−5]第2現像工程S35
次に、露光処理を施した感光性樹脂層2510に現像処理を施す。これにより、マスク412の遮光部に対応した領域に、感光性樹脂層2510を貫通する開口部423が形成される(図6(L)参照)。
現像液としては、例えば、有機系現像液、水溶性現像液等が挙げられる。
[3-5] Second Development Step S35
Next, the
As a developing solution, an organic type developing solution, a water-soluble developing solution, etc. are mentioned, for example.
現像処理の後、感光性樹脂層2510に対して現像後加熱処理が施される。現像後加熱処理の条件は、特に限定されないが、160〜250℃程度の加熱温度で、30〜120分程度の加熱時間とされる。これにより、半導体チップ23に対する熱影響を抑えつつ、感光性樹脂層2510を硬化させることができる。その結果、感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機絶縁層251が得られる。
After the development process, the
なお、開口部423の内面が順テーパー形状である場合、開口部423の側面と半導体チップ23の上面とのなす角度(傾斜角度θ)は、70〜90°であるのが好ましく、80〜90°であるのがより好ましく、85〜90°であるのがさらに好ましい。これにより、開口部423の内面にシード層を成膜するとき、上方から飛来する原料が側面に付着しやすくなる。このため、シード層の成膜不良が発生しにくくなる。
When the inner surface of the
また、傾斜角度θが前記下限値を下回ると、感光性樹脂層210を平面視したとき、開口部423が占める面積が相対的に大きくなる。このため、開口部423の形成密度を高めにくくなるおそれがある。一方、傾斜角度θが前記上限値を上回ると、いわゆる逆テーパー形状になるため、例えばシード層の形成に支障を来し、貫通配線222の形成不良が発生するおそれがある。
When the inclination angle θ is less than the lower limit value, the area occupied by the
なお、開口部423の側面と半導体チップ23の上面とのなす角度は、前述した開口部421の側面421aと基板202の上面とのなす角度と同様にして求められる。
The angle between the side surface of the
[3−6]配線層形成工程S36
次に、有機絶縁層251上に配線層253を形成する(図7(m)参照)。配線層253は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等の気相成膜法を用いて金属層を得た後、フォトリソグラフィー法によりパターニングされることによって形成される。
[3-6] Wiring layer formation step S36
Next, the
次に、前述した第2樹脂層配置工程S31と同様にして、配線層253を覆うように、有機絶縁層251上に感光性樹脂ワニス5を塗布して液状被膜を得る。その後、液状被膜を乾燥させ、図7(n)に示す感光性樹脂層2520を得る。
Next, in the same manner as in the second resin layer disposing step S31 described above, the
その後、前述した第2露光前加熱工程S32、第2露光工程S33、第2露光後加熱工程S34および第2現像工程S35と同様にして、開口部423と連通する開口部を形成する。その結果、図7(o)に示すように、有機絶縁層251と感光性樹脂層2520とを貫通する開口部424が形成される。
Thereafter, in the same manner as in the second pre-exposure heating step S32, the second exposure step S33, the second post-exposure heating step S34, and the second developing step S35, an opening communicating with the
[3−7]第2貫通配線形成工程S37
次に、開口部424に対し、図7(p)に示す貫通配線254(導電部)を形成する。
[3-7] Second Through Wiring Forming Step S37
Next, the through wiring 254 (conductive portion) shown in FIG.
貫通配線254の形成には、公知の方法が用いられるが、例えば前述した貫通配線221、222の形成方法と同様の方法が用いられる。
なお、貫通配線254の形成箇所は、図示の位置に限定されない。
Although a known method is used for forming the through
In addition, the formation location of the
[4]基板剥離工程S4
次に、図8(q)に示すように、基板202を剥離する。これにより、有機絶縁層21の下面が露出することとなる。
[4] Substrate peeling process S4
Next, as shown in FIG. 8Q, the
[5]下層配線層形成工程S5
次に、図8(r)に示すように、有機絶縁層21の下面側に下層配線層24を形成する。下層配線層24は、例えばフォトリソグラフィー法およびめっき法を用いて形成されるが、上述した上層配線層形成工程S3と同様にして形成されてもよい。これにより、上述したのと同様の効果、すなわちパターニングの加工精度が低下するのを抑制するという効果を享受することができる。
[5] Lower layer wiring layer forming step S5
Next, as shown in FIG. 8 (r), the
このようにして形成された下層配線層24は、貫通配線221を介して上層配線層25と電気的に接続される。
The
[6]半田バンプ形成工程S6
次に、図8(s)に示すように、下層配線層24に半田バンプ26を形成する。また、上層配線層25や下層配線層24には、必要に応じてソルダーレジスト層のような保護膜を形成するようにしてもよい。
以上のようにして、貫通電極基板2が得られる。
[6] Solder bump forming step S6
Next, as shown in FIG. 8 (s), solder bumps 26 are formed on the
As described above, the through
なお、図8(s)に示す貫通電極基板2は、複数の領域に分割可能になっている。したがって、例えば図8(s)に示す一点鎖線に沿って貫通電極基板2を個片化することにより、複数の貫通電極基板2を効率よく製造することができる。なお、個片化には、例えばダイヤモンドカッター等を用いることができる。
The through
[7]積層工程S7
次に、個片化した貫通電極基板2上に半導体パッケージ3を配置する。これにより、図1に示す半導体装置1が得られる。
[7] Stacking process S7
Next, the
このような半導体装置1の製造方法は、大面積の基板を用いたウエハーレベルプロセスやパネルレベルプロセスに適用することが可能である。
Such a method of manufacturing the
また、感光性樹脂組成物で構成された感光性樹脂層210、2510、2520を用いることにより、半導体チップ23の配置、半導体チップ23の埋め込み、貫通配線221、222の形成、上層配線層25の形成および下層配線層24の形成を、ウエハーレベルプロセスやパネルレベルプロセスで行うことができる。これにより、半導体装置1の製造効率を高め、低コスト化を図ることができる。
In addition, by using
<感光性樹脂組成物>
次に、半導体装置1を製造する方法に用いられる感光性樹脂組成物の一例について説明する。
<Photosensitive resin composition>
Next, an example of the photosensitive resin composition used for the method of manufacturing the
感光性樹脂組成物は、感光性および熱溶融性を有する樹脂組成物であれば、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、感光剤と、カップリング剤と、を含む。 The photosensitive resin composition is not particularly limited as long as it is a resin composition having photosensitivity and heat melting property, and includes, for example, a thermosetting resin, a curing agent, a photosensitive agent, and a coupling agent. .
(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂としては、例えば、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のような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、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等のエポキシ樹脂;ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ビスマレイミド化合物等のマレイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ジアリルフタレート樹脂;シリコーン系樹脂;ベンゾオキサジン樹脂;ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等のシアネートエステル樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂では、これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。
(Thermosetting resin)
As the thermosetting resin, for example, phenol novolac epoxy resin, novolac epoxy resin such as cresol novolac epoxy resin, cresol naphthol epoxy resin, biphenyl epoxy resin, biphenyl aralkyl epoxy resin, phenoxy resin, naphthalene skeleton Epoxy resin, bisphenol A epoxy resin, bisphenol A diglycidyl ether epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, bisphenol F diglycidyl ether epoxy resin, bisphenol S diglycidyl ether epoxy resin, glycidyl ether epoxy resin, cresol Novolak type epoxy resin, aromatic polyfunctional epoxy resin, aliphatic epoxy resin, aliphatic polyfunctional epoxy resin, alicyclic epoxy resin, polyfunctional Epoxy resins such as cyclic epoxy resins; resins having a triazine ring such as urea (urea) resins and melamine resins; unsaturated polyester resins; maleimide resins such as bismaleimide compounds; polyurethane resins; diallyl phthalate resins; silicone resins; Polyamide resin; Polyamide imide resin; Cyanate ester resin such as cyanate resin such as benzocyclobutene resin, novolac type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, tetramethyl bisphenol F type cyanate resin It can be mentioned. Moreover, in the thermosetting resin, one of these may be used alone, or two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or two or more of them may be used. You may use together with a polymer.
このうち、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を含むものが好ましく用いられる。これにより、機械的特性が良好な有機絶縁層21、251、252を形成可能な感光性樹脂組成物が得られる。
Among them, as the thermosetting resin, those containing an epoxy resin are preferably used. Thereby, the photosensitive resin composition which can form the organic insulating
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個以上である多官能エポキシ樹脂が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。このような多官能エポキシ樹脂を用いることにより、感光性樹脂層210、2510、2520の膜物性や加工性を高めることができる。
また、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が用いられてもよい。
Examples of the epoxy resin include polyfunctional epoxy resins in which two or more epoxy groups are contained in one molecule. These may be used alone or in combination of two or more. By using such a polyfunctional epoxy resin, the film physical properties and processability of the
Further, as the epoxy resin, a trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin may be used.
また、熱硬化性樹脂は、特に、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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、およびテトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂からなる群より選択される1種以上のエポキシ樹脂を含むことが好ましく、ノボラック型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。このような熱硬化性樹脂は、多官能でかつ芳香族化合物からなるエポキシ樹脂であるため、硬化性が良好で耐熱性が高く、熱膨張係数の比較的低い有機絶縁層21、251、252が得られる。
The thermosetting resin is, in particular, phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, triphenylmethane epoxy resin, dicyclopentadiene epoxy resin, bisphenol A epoxy resin, and tetramethyl bisphenol F epoxy resin It is preferable to include one or more epoxy resins selected from the group consisting of, and more preferable to include novolac epoxy resins. Since such a thermosetting resin is an epoxy resin which is polyfunctional and is composed of an aromatic compound, the organic insulating
熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の40〜80質量%程度であるのが好ましく、45〜75質量%程度であるのがより好ましく、50〜70質量%程度であるのがさらに好ましい。熱硬化性樹脂の含有量を前記範囲内に設定することにより、感光性樹脂組成物のパターニング性を高めるとともに、有機絶縁層21、251、252の耐熱性や機械的強度を十分に高めることができる。
The content of the thermosetting resin is not particularly limited, but is preferably about 40 to 80% by mass, and more preferably about 45 to 75% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. It is more preferable that the amount is about 70% by mass. By setting the content of the thermosetting resin within the above range, the patterning properties of the photosensitive resin composition can be enhanced, and the heat resistance and mechanical strength of the organic insulating
なお、感光性樹脂組成物の固形分とは、感光性樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。また、本実施形態において、感光性樹脂組成物の固形分全体に対する含有量とは、溶媒を含む場合には、感光性樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。 In addition, solid content of the photosensitive resin composition refers to the non volatile matter in the photosensitive resin composition, and refers to the remainder except volatile components, such as water and a solvent. Moreover, in the present embodiment, the content of the photosensitive resin composition with respect to the entire solid content refers to the content with respect to the entire solid content excluding the solvent in the photosensitive resin composition when the solvent is contained.
また、感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂以外に熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、感光性樹脂組成物の成形性をより高めることができる。 In addition to the thermosetting resin, the photosensitive resin composition may contain a thermoplastic resin. Thereby, the moldability of the photosensitive resin composition can be further enhanced.
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂(例えばナイロン等)、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。また、感光性樹脂組成物では、これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。 Examples of the thermoplastic resin include acrylic resins, polyamide resins (eg, nylon etc.), thermoplastic urethane resins, polyolefin resins (eg polyethylene, polypropylene etc.), polycarbonate, polyester resins (eg polyethylene terephthalate, polybutylene) Terephthalate etc.), polyacetal, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, liquid crystal polymer, fluorocarbon resin (eg polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride etc.), modified polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polyamide imide, poly Ether imide, thermoplastic polyimide, etc. are mentioned. In the photosensitive resin composition, one of these may be used alone, or two or more having different weight average molecular weights may be used in combination, and one or more of them may be used. You may use together with a prepolymer.
なお、熱硬化性樹脂は、常温(25℃)で固形の樹脂を含むことが好ましく、常温で固形の樹脂と常温で液体の樹脂(後述する液状エポキシ樹脂等)の双方を含むことがより好ましい。このような熱硬化性樹脂を含む感光性樹脂組成物は、感光性樹脂フィルム20における半導体チップ23等の良好な埋め込み性と、感光性樹脂フィルム20のタック(べたつき)の改善と、硬化物である有機絶縁層21、251、252の機械的強度と、を両立させることができる。その結果、信頼性の高い有機絶縁層21、251、252が得られる。
The thermosetting resin preferably contains a solid resin at normal temperature (25 ° C.), and more preferably contains both a resin that is solid at normal temperature and a resin that is liquid at normal temperature (such as liquid epoxy resin described later) . The photosensitive resin composition containing such a thermosetting resin is a cured product that has good embeddability of the
(液状エポキシ樹脂)
感光性樹脂組成物は、必要に応じて、常温で液状を呈する液状エポキシ樹脂を含んでいてもよい。液状エポキシ樹脂は成膜助剤(フィルム化剤)として機能するため、有機絶縁層21、251、252の脆性を抑えることができる。
(Liquid epoxy resin)
The photosensitive resin composition may contain, as necessary, a liquid epoxy resin which is liquid at normal temperature. Since the liquid epoxy resin functions as a film forming aid (film forming agent), the brittleness of the organic insulating
液状エポキシ樹脂としては、前述した熱硬化性樹脂とは異なるものを用いることができる。具体的には、分子中に2個以上のエポキシ基を有しており、室温25℃において液状であるエポキシ化合物を用いることができる。このような液状エポキシ樹脂を用いることにより、有機絶縁層21、251、252の脆性を特に抑えることができる。この液状エポキシ樹脂の25℃における粘度は、例えば、1〜8000mPa・sであり、好ましくは5〜1500mPa・sであり、より好ましくは10〜1400mPa・sとすることができる。
As a liquid epoxy resin, what is different from the thermosetting resin mentioned above can be used. Specifically, an epoxy compound which has two or more epoxy groups in the molecule and which is liquid at
このような液状エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、アルキルジグリシジルエーテルおよび脂環式エポキシからなる群から選択される1種以上が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いられる。この中でも、現像後のクラック低減の観点から、アルキルジグリシジルエーテルが好ましく用いられる。 As such a liquid epoxy resin, for example, one or more selected from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, alkyl diglycidyl ether and alicyclic epoxy may be mentioned, It is used 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, alkyl diglycidyl ether is preferably used from the viewpoint of reducing cracks after development.
また、液状エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100〜200g/eqであるのが好ましく、105〜180g/eqであるのがより好ましく、110〜170g/eqであるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層21、251、252の脆性を特に抑えることができる。
The epoxy equivalent of the liquid epoxy resin is preferably 100 to 200 g / eq, more preferably 105 to 180 g / eq, and still more preferably 110 to 170 g / eq. Thereby, the brittleness of the organic insulating
液状エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の5〜40質量%程度であるのが好ましく、10〜35質量%程度であるのがより好ましく、15〜30質量%程度であるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層21、251、252の脆性を抑えつつ、その物性のバランスを図ることができる。
The content of the liquid epoxy resin is not particularly limited, but is preferably about 5 to 40% by mass, and more preferably about 10 to 35% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. More preferably, it is about 30% by mass. Thereby, the physical property can be balanced while suppressing the brittleness of the organic insulating
また、液状エポキシ樹脂の量は、常温で固形の樹脂100質量部に対して5〜150質量部程度であるのが好ましく、10〜100質量部程度であるのがより好ましく、15〜80質量部程度であるのがさらに好ましい。液状の樹脂の比率が前記下限値を下回ると、感光性樹脂フィルム20に対する半導体チップ23の埋め込み性が低下したり、感光性樹脂フィルム20の安定性が低下したりするおそれがある。一方、液状の樹脂の比率が前記上限値を上回ると、感光性樹脂フィルム20のタックが悪化したり、硬化物である有機絶縁層21、251、252の機械的強度が低下したりするおそれがある。
The amount of liquid epoxy resin is preferably about 5 to 150 parts by mass, more preferably about 10 to 100 parts by mass, and more preferably 15 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid resin at normal temperature. More preferably, When the ratio of the liquid resin is below the lower limit value, the embedding property of the
(硬化剤)
感光性樹脂組成物は、硬化剤を含んでいてもよい。これにより、有機絶縁層21、251、252の膜物性や加工性を高めることができる。
(Hardening agent)
The photosensitive resin composition may contain a curing agent. Thereby, film physical properties and processability of the organic insulating
硬化剤としては、熱硬化性樹脂の重合反応を促進させるものであれば特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む場合には、フェノール性水酸基を有する硬化剤が用いられる。具体的には、フェノール樹脂を用いることができ、好ましくは分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する多官能フェノール樹脂を用いることができる。これにより、感光性樹脂組成物の硬化物の熱膨張率を抑えることができる。 The curing agent is not particularly limited as long as it accelerates the polymerization reaction of the thermosetting resin. For example, when the thermosetting resin contains an epoxy resin, a curing agent having a phenolic hydroxyl group is used. Specifically, a phenol resin can be used, and preferably, a polyfunctional phenol resin having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule can be used. Thereby, the coefficient of thermal expansion of the hardened | cured material of the photosensitive resin composition can be restrained.
フェノール樹脂としては、例えば、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等が挙げられる。これらの中でも、特にノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。これにより、良好な硬化性を有するとともに現像特性が良好な感光性樹脂層210、2510、2520が得られる。
As a phenol resin, a novolak-type phenol resin, a resol-type phenol resin, a trisphenylmethane-type phenol resin, an aryl alkylene type phenol resin etc. are mentioned, for example. Among these, novolac type phenol resins are particularly preferably used. Thereby,
硬化剤の添加量は、特に限定されないが、樹脂100質量部に対して25質量部以上100質量部以下であるのが好ましく、30質量部以上90質量部以下であるのがより好ましく、35質量部以上80質量部以下であるのがさらに好ましい。硬化剤の添加量を前記範囲内に設定することにより、耐熱性が高く、熱膨張係数の比較的低い有機絶縁層21、251、252が得られる。
The addition amount of the curing agent is not particularly limited, but is preferably 25 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the resin More preferably, it is from 80 parts by weight to 80 parts by weight. By setting the amount of addition of the curing agent within the above range, organic insulating
(感光剤)
感光剤としては、例えば光酸発生剤を用いることができる。これにより、光酸発生剤から発生した酸を触媒として利用する化学増幅型の感光性樹脂組成物が得られる。かかる化学増幅型の感光性樹脂組成物は、感度が高いことから、より微細なパターニングを高いスループットで実現可能なものとなる。
(Photosensitizer)
As a photosensitizer, a photo-acid generator can be used, for example. As a result, a chemically amplified photosensitive resin composition using an acid generated from the photoacid generator as a catalyst can be obtained. Such a chemically amplified photosensitive resin composition has high sensitivity, and therefore, finer patterning can be realized at high throughput.
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ものが挙げられ、具体的には、オニウム塩化合物が挙げられる。より具体的には、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩のようなスルホニウム塩、トリアリールビリリウム塩、ベンジルピリジニウムチオシアネート、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキルヒドロキシフェニルホスホニウム塩のようなカチオン型光重合開始剤等が挙げられる。 As a photo-acid generator, what generate | occur | produces an acid by irradiation of active rays, such as an ultraviolet-ray, is mentioned, Specifically, an onium salt compound is mentioned. More specifically, iodonium salts such as diazonium salts and diaryliodonium salts, sulfonium salts such as triarylsulfonium salts, triarylbirylium salts, benzyl pyridinium thiocyanate, dialkyl phenacyl sulfonium salts, dialkyl hydroxyphenyl phosphonium salts, etc. Cationic photopolymerization initiators and the like.
なお、感光剤は、感光性樹脂組成物が金属に接することを考慮すると、メチド塩型やボレート塩型のような、分解によるフッ化水素の発生がないものが好ましい。 The photosensitizer is preferably one that does not generate hydrogen fluoride due to decomposition, such as methide salt type and borate salt type, in consideration of contact of the photosensitive resin composition with metal.
感光剤の添加量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の0.3〜5質量%程度であるのが好ましく、0.5〜4.5質量%程度であるのがより好ましく、1〜4質量%程度であるのがさらに好ましい。感光剤の添加量を前記範囲内に設定することにより、感光性樹脂層210、2510、2520のパターニング性を高めるとともに、感光性樹脂組成物の長期保管性を向上させることができる。
The addition amount of the photosensitizer is not particularly limited, but is preferably about 0.3 to 5% by mass, and about 0.5 to 4.5% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. It is more preferable that it is about 1 to 4% by mass. By setting the addition amount of the photosensitizer within the above range, the patterning properties of the
なお、感光剤は、感光性樹脂組成物にネガ型の感光性を付与するものであってもよいし、ポジ型の感光性を付与するものであってもよいが、高アスペクト比の開口部を高精度に形成可能な点等を考慮すれば、ネガ型であるのが好ましい。 The photosensitizer may be one which imparts negative photosensitivity to the photosensitive resin composition, or may be one which imparts positive photosensitivity, but an opening with a high aspect ratio. In view of the point that it can be formed with high accuracy, etc., it is preferable to be negative.
(カップリング剤)
カップリング剤を有する感光性樹脂組成物は、無機材料に対する密着性が良好な樹脂膜の形成を可能にする。これにより、例えば貫通配線221、222、254や半導体チップ23に対する密着性が良好な有機絶縁層21、251、252が得られる。
(Coupling agent)
The photosensitive resin composition having a coupling agent enables formation of a resin film having good adhesion to the inorganic material. As a result, for example, the organic insulating
カップリング剤としては、官能基としてアミノ基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、ビニル基、ウレイド基、スルフィド基、酸無水物等を含むカップリング剤が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。 As a coupling agent, a coupling agent containing an amino group, an epoxy group, an acryl group, a methacryl group, a mercapto group, a vinyl group, a ureido group, a sulfide group, an acid anhydride etc. as a functional group is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
アミノ基含有カップリング剤としては、例えばビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノ−プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 As the amino group-containing coupling agent, for example, bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane , Γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyl Examples include methyl dimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-phenyl-γ-amino-propyltrimethoxysilane and the like.
エポキシ基含有カップリング剤としては、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 As the epoxy group-containing coupling agent, for example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidyl propyl Trimethoxysilane etc. are mentioned.
アクリル基含有カップリング剤としては、例えばγ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)メチルジエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the acrylic group-containing coupling agent include γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) methyldimethoxysilane, and γ- (methacryloxypropyl) methyldiethoxysilane.
メルカプト基含有カップリング剤としては、例えば3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 As a mercapto group containing coupling agent, 3-mercapto propyl trimethoxysilane etc. are mentioned, for example.
ビニル基含有カップリング剤としては、例えばビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the vinyl group-containing coupling agent include vinyl tris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and the like.
ウレイド基含有カップリング剤としては、例えば3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 As a ureido group containing coupling agent, 3-ureido propyl triethoxysilane etc. are mentioned, for example.
スルフィド基含有カップリング剤としては、例えばビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド等が挙げられる。 Examples of sulfide group-containing coupling agents include bis (3- (triethoxysilyl) propyl) disulfide, bis (3- (triethoxysilyl) propyl) tetrasulfide and the like.
また、官能基として酸無水物を含むカップリング剤が好ましく用いられる。官能基として酸無水物を含むカップリング剤(以下、「酸無水物含有カップリング剤」という。)は、官能基である酸無水物が無機酸化物を溶解させるとともに、陽イオン(金属陽イオン等)と配位結合する。 In addition, a coupling agent containing an acid anhydride as a functional group is preferably used. The coupling agent containing an acid anhydride as a functional group (hereinafter referred to as “an acid anhydride-containing coupling agent”) is a cation (a metal cation) as the acid anhydride which is a functional group dissolves the inorganic oxide. Coordinate bond).
一方、酸無水物含有カップリング剤に含まれるアルコキシ基は、加水分解して例えばシラノールとなる。このシラノールは、無機材料の表面水酸基と水素結合する。 On the other hand, the alkoxy group contained in the acid anhydride-containing coupling agent is hydrolyzed to become, for example, silanol. The silanol hydrogen bonds with the surface hydroxyl group of the inorganic material.
これらの結合機構に基づいて、無機材料に対する密着性が良好な感光性樹脂組成物が得られる。 Based on these bonding mechanisms, a photosensitive resin composition having good adhesion to inorganic materials can be obtained.
酸無水物含有カップリング剤としては、特にアルコキシシリルアルキルカルボン酸無水物が好ましく用いられる。このようなカップリング剤によれば、無機材料に対する密着性がより良好であり、かつ感度が良好でパターニング性に優れた感光性樹脂組成物が得られる。 As the acid anhydride-containing coupling agent, particularly, alkoxysilylalkylcarboxylic acid anhydride is preferably used. According to such a coupling agent, a photosensitive resin composition having better adhesion to the inorganic material, good sensitivity, and excellent patternability can be obtained.
アルコキシシリルアルキルカルボン酸無水物の具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3−トリエトキシシシリルプロピルコハク酸無水物、3−ジメチルメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3−ジメチルエトキシシリルプロピルコハク酸無水物のようなコハク酸無水物、3−トリメトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、3−トリエトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、3−ジメチルメトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、3−ジメチルエトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物のようなジカルボン酸無水物、3−トリメトキシシリルプロピルフタル酸無水物、3−トリエトキシシリルプロピルフタル酸無水物、3−ジメチルメトキシシリルプロピルフタル酸無水物、3−ジメチルエトキシシリルプロピルフタル酸無水物のようなフタル酸無水物等が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of alkoxysilylalkylcarboxylic acid anhydrides include 3-trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride, 3-triethoxysilylsilylsuccinic anhydride, 3-dimethylmethoxysilylpropylsuccinic anhydride, 3-dimethyl Succinic anhydride such as ethoxysilyl propyl succinic anhydride, 3-trimethoxysilyl propyl cyclohexyl dicarboxylic acid anhydride, 3-triethoxy silyl propyl cyclohexyl dicarboxylic acid anhydride, 3-dimethyl methoxy silyl propyl cyclohexyl dicarboxylic acid anhydride Dicarboxylic acid anhydrides such as 3-dimethylethoxysilylpropylcyclohexyl dicarboxylic acid anhydride, 3-trimethoxysilylpropylphthalic anhydride, 3-triethoxysilylpropylphthalic anhydride, 3-dimethyenic anhydride Methoxysilylpropyl phthalic anhydride, phthalic acid anhydride, such as 3-dimethyl-ethoxysilylpropyl phthalic anhydride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でもコハク酸無水物が好ましく用いられ、特に3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物がより好ましく用いられる。かかるカップリング剤によれば、分子長や分子構造が最適化されるため、前述した密着性およびパターニング性がより良好になる。 Among these, succinic anhydride is preferably used, and in particular, 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride is more preferably used. According to such a coupling agent, the molecular length and the molecular structure are optimized, and thus the adhesion and the patterning property described above become better.
なお、ここではシランカップリング剤を列挙したが、チタンカップリング剤やジルコニウムカップリング剤等であってもよい。 In addition, although the silane coupling agent was listed here, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, etc. may be sufficient.
カップリング剤の添加量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の0.3〜5質量%程度であるのが好ましく、0.5〜4.5質量%程度であるのがより好ましく、1〜4質量%程度であるのがさらに好ましい。カップリング剤の添加量を前記範囲内に設定することにより、例えば貫通配線221、222、254や半導体チップ23のような無機材料に対する密着性が特に良好な有機絶縁層21、251、252が得られる。これにより、有機絶縁層21、251、252の絶縁性が長期にわたって維持される等、信頼性の高い半導体装置1の実現に寄与する。
The addition amount of the coupling agent is not particularly limited, but is preferably about 0.3 to 5% by mass, and about 0.5 to 4.5% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. Is more preferable, and about 1 to 4% by mass is more preferable. By setting the addition amount of the coupling agent in the above range, the organic insulating
なお、カップリング剤の添加量が前記下限値を下回ると、カップリング剤の組成等によっては、無機材料に対する密着性が低下するおそれがある。一方、カップリング剤の添加量が前記上限値を上回ると、カップリング剤の組成等によっては、感光性樹脂組成物の感光性や機械的特性が低下するおそれがある。 In addition, when the addition amount of a coupling agent is less than the said lower limit, there exists a possibility that the adhesiveness with respect to an inorganic material may fall depending on a composition etc. of a coupling agent. On the other hand, when the addition amount of the coupling agent exceeds the above upper limit value, depending on the composition of the coupling agent, etc., the photosensitivity and mechanical properties of the photosensitive resin composition may be deteriorated.
(その他の添加剤)
感光性樹脂組成物には、必要に応じて、その他の添加剤が添加されていてもよい。その他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、シリカ等の充填材、界面活性剤、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
(Other additives)
Other additives may be added to the photosensitive resin composition as required. Examples of other additives include antioxidants, fillers such as silica, surfactants, sensitizers, and film-forming agents.
界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等が挙げられる。 Examples of the surfactant include fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, alkyl-based surfactants, and acrylic-based surfactants.
(溶剤)
感光性樹脂組成物は、溶剤を含んでいてもよい。この溶剤としては、感光性樹脂組成物の各構成成分を溶解可能なもので、かつ、各構成成分と反応しないものであれば特に制限なく用いることができる。
(solvent)
The photosensitive resin composition may contain a solvent. Any solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve the components of the photosensitive resin composition and does not react with the components.
溶剤としては、例えば、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、酢酸ブチル等が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。 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 And propylene carbonate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
以上、本発明を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Although the present invention has been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these.
例えば、本発明のパターニング方法および半導体装置の製造方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。 For example, the patterning method and the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention may be obtained by adding a process for an arbitrary purpose to the embodiment.
また、感光性樹脂組成物は、前記実施形態のような有機絶縁層の他に、半導体用バッファーコート、再配線層、α線防止膜、層間絶縁膜等にも適用可能である。これらは、いずれも永久膜として用いられるため、感光性樹脂組成物の硬化物が有する高い機械的特性が効果的に作用する。 In addition to the organic insulating layer as in the embodiment, the photosensitive resin composition is also applicable to a buffer coat for semiconductor, a rewiring layer, an α-ray preventing film, an interlayer insulating film, and the like. Since all of these are used as a permanent film, high mechanical properties possessed by the cured product of the photosensitive resin composition act effectively.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.試験片の作製
(実施例1)
まず、表1、2に示す原料をベンジルアルコールに溶解させ、溶液を調製した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Preparation of test piece (Example 1)
First, the raw materials shown in Tables 1 and 2 were dissolved in benzyl alcohol to prepare a solution.
次に、調製した溶液を、孔径0.2μmのポリプロピレンフィルターでろ過し、ワニス状の感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物はネガ型であり、固形分の割合は50質量%とした。 Next, the prepared solution was filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a varnish-like photosensitive resin composition. The photosensitive resin composition was negative, and the solid content was 50% by mass.
次に、得られた感光性樹脂組成物を、シリコンウエハー上にスピンコーターで塗布した。これにより、厚さ10μmの液状被膜を得た。 Next, the obtained photosensitive resin composition was applied on a silicon wafer by a spin coater. Thus, a liquid film having a thickness of 10 μm was obtained.
次に、得られた液状被膜に対し、大気中でホットプレートにて120℃で5分間の加熱を行い、乾燥させた。これにより、塗膜を得た。 Next, the obtained liquid film was heated at 120 ° C. for 5 minutes in the atmosphere on a hot plate and dried. Thereby, the coating film was obtained.
続いて、得られた塗膜について、30〜150℃における溶融粘度を測定した。測定結果を表2に示す。また、併せて、溶融粘度測定の結果から得られた溶融粘度曲線に基づき、50℃における曲線の傾きを求めた。 Then, melt viscosity in 30-150 ° C was measured about the obtained coating film. The measurement results are shown in Table 2. In addition, the slope of the curve at 50 ° C. was determined based on the melt viscosity curve obtained from the result of the melt viscosity measurement.
次に、塗膜に対し、ネガ型パターン用マスクおよびi線ステッパーを用いた露光処理を施した。露光量は700mJ/cm2とした。
次に、露光後の塗膜に対して、70℃で5分間の露光後加熱処理を施した。
Next, the coating film was subjected to exposure processing using a negative pattern mask and an i-line stepper. The exposure dose was 700 mJ / cm 2 .
Next, the coated film after exposure was subjected to a post-exposure heat treatment at 70 ° C. for 5 minutes.
次に、現像液として25℃の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)用いて3000rpm、20秒の条件でスプレー現像処理を施した後、3000rpm、15秒の条件で現像液を振り切る処理を施すことによって、未露光部を溶解除去した。その後、イソプロピルアルコール(IPA)でリンスした。これにより、塗膜を貫通する貫通孔を含むパターンを加工した。
次に、200℃で90分間加熱して、塗膜を硬化させ、試験片を得た。
Next, after performing spray development processing under conditions of 3000 rpm and 20 seconds using propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) at 25 ° C. as a developing solution, the processing is shaken off under conditions of 3000 rpm and 15 seconds. The unexposed area was dissolved and removed. Thereafter, it was rinsed with isopropyl alcohol (IPA). Thereby, the pattern containing the through-hole which penetrates a coating film was processed.
Next, the coating was cured by heating at 200 ° C. for 90 minutes to obtain a test piece.
(実施例2〜11)
試験片の作製条件を表1〜3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして試験片を得た。
(Examples 2 to 11)
Test pieces were obtained in the same manner as in Example 1 except that the preparation conditions of the test pieces were changed as shown in Tables 1 to 3.
(比較例1〜4)
試験片の作製条件を表1〜3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして試験片を得た。
(Comparative Examples 1 to 4)
Test pieces were obtained in the same manner as in Example 1 except that the preparation conditions of the test pieces were changed as shown in Tables 1 to 3.
2.試験片の評価
2.1 開口部の側面の傾斜角度
まず、各実施例および各比較例で得た試験片について、ダイヤモンドカッターで厚さ方向に切断した。
2. Evaluation of Test Pieces 2.1 Inclination Angle of Side of Opening First, the test pieces obtained in the respective examples and the respective comparative examples were cut in the thickness direction with a diamond cutter.
次に、切断面を電子顕微鏡で観察し、開口部の側面と有機基板の上面とのなす角度(傾斜角度)を測定した。測定結果を表2、3に示す。 Next, the cut surface was observed with an electron microscope, and the angle (tilt angle) between the side surface of the opening and the upper surface of the organic substrate was measured. The measurement results are shown in Tables 2 and 3.
なお、図11には、比較例2で得た試験片の断面の観察像(a)と、実施例2で得た試験片の断面の観察像(b)と、を示す。観察像(a)では、開口部の内面がいわゆる逆テーパー形状になっていることがわかる。一方、観察像(b)では、開口部の内面がいわゆる順テーパー形状になっていることがわかる。 FIG. 11 shows an observation image (a) of the cross section of the test piece obtained in Comparative Example 2 and an observation image (b) of the cross section of the test piece obtained in Example 2. In the observation image (a), it can be seen that the inner surface of the opening has a so-called reverse taper shape. On the other hand, in the observation image (b), it can be seen that the inner surface of the opening has a so-called forward tapered shape.
2.2 金属層の成膜
まず、各実施例および各比較例で得た試験片について、スパッタリング法により銅の薄膜(金属層)を成膜した。
次に、銅を成膜した試験片について、ダイヤモンドカッターで厚さ方向に切断した。
2.2 Film Formation of Metal Layer First, a copper thin film (metal layer) was formed by a sputtering method on the test pieces obtained in each of the examples and the comparative examples.
Next, the test piece on which copper was deposited was cut in the thickness direction with a diamond cutter.
次に、切断面を電子顕微鏡で観察し、薄膜の成膜状態を観察した。そして、観察結果を以下の評価基準に照らして評価した。 Next, the cut surface was observed with an electron microscope to observe the film formation state of the thin film. And the observation result was evaluated in light of the following evaluation criteria.
<成膜状態の評価基準>
○:シード層が途切れなく成膜されている
△:シード層が非常に薄い部位が含まれている
×:シード層が途切れている
以上の評価結果を表2、3に示す。
<Evaluation criteria for film formation state>
:: The seed layer is formed without interruption. Δ: The site where the seed layer is very thin is included. ×: The seed layer is interrupted. The evaluation results are shown in Tables 2 and 3.
表2、3から明らかなように、各実施例で得られた試験片では、開口部の側面の傾斜角度が90°以下になっており、開口部の内面がいわゆる順テーパー形状になっていることが認められた。 As apparent from Tables 2 and 3, in the test piece obtained in each example, the inclination angle of the side surface of the opening is 90 ° or less, and the inner surface of the opening has a so-called forward tapered shape Was admitted.
また、各実施例で得られた試験片に対してシード層に見立てた銅の薄膜を成膜したところ、成膜不良の発生が抑えられることが認められた。 Moreover, when the copper thin film considered as a seed layer was formed into a film with respect to the test piece obtained by each Example, it was recognized that generation | occurrence | production of the film-forming defect is suppressed.
1 半導体装置
2 貫通電極基板
3 半導体パッケージ
5 感光性樹脂ワニス
20 感光性樹脂フィルム
21 有機絶縁層
23 半導体チップ
24 下層配線層
25 上層配線層
26 半田バンプ
31 パッケージ基板
32 半導体チップ
33 ボンディングワイヤー
34 封止層
35 半田バンプ
202 基板
210 感光性樹脂層
221 貫通配線
222 貫通配線
251 有機絶縁層
252 有機絶縁層
253 配線層
254 貫通配線
411 マスク
412 マスク
421 開口部
421a 側面
422 開口部
423 開口部
424 開口部
2510 感光性樹脂層
2520 感光性樹脂層
C 中間点
H 高さ
L 仮想線
S1 チップ配置工程
S2 フィルムパターニング工程
S21 第1樹脂層配置工程
S22 第1露光前加熱工程
S23 第1露光工程
S24 第1露光後加熱工程
S25 第1現像工程
S26 第1貫通配線形成工程
S3 上層配線層形成工程
S31 第2樹脂層配置工程
S32 第2露光前加熱工程
S33 第2露光工程
S34 第2露光後加熱工程
S35 第2現像工程
S36 配線層形成工程
S37 第2貫通配線形成工程
S4 基板剥離工程
S5 下層配線層形成工程
S6 半田バンプ形成工程
S7 積層工程
θ 傾斜角度
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記樹脂層配置工程の後、前記感光性樹脂層に露光処理を施す露光工程と、
前記露光工程の後、前記感光性樹脂層を50〜90℃で加熱する加熱処理を施す露光後加熱工程と、
前記露光後加熱工程の後、前記感光性樹脂層に現像処理を施す現像工程と、
を有することを特徴とするパターニング方法。 A photosensitive resin composition having a melt viscosity of 5 Pa · s or less measured under the measurement conditions of a temperature elevation rate of 5 ° C./min, a frequency of 0.1 Hz and a heating temperature of 30 to 150 ° C. A resin layer disposing step of obtaining a layer;
An exposure step of subjecting the photosensitive resin layer to exposure processing after the resin layer disposing step;
A post-exposure heating step of applying a heat treatment of heating the photosensitive resin layer at 50 to 90 ° C. after the exposure step;
A development step of developing the photosensitive resin layer after the post-exposure heating step;
A patterning method comprising:
前記貫通孔に導電部を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of obtaining a resin film having a through hole formed by the patterning method according to any one of claims 1 to 5.
Forming a conductive portion in the through hole;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記半導体チップを埋め込むように、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のパターニング方法で形成された貫通孔を有する樹脂膜を得る工程と、
前記貫通孔に導電部を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Placing a semiconductor chip on a substrate;
Obtaining a resin film having through holes formed by the patterning method according to any one of claims 1 to 5 so as to embed the semiconductor chip;
Forming a conductive portion in the through hole;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
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