JP2019113756A - パターニング方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像後の外観不良を低減し得る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。【解決手段】本発明のパターニング方法は、感光性樹脂層に露光処理を施す露光工程(S23、S42)と、前記露光工程の後、前記感光性樹脂層を15分以上引き置く引き置き工程(S24、S43)と、前記引き置き工程の後、前記感光性樹脂層を加熱する加熱処理を施す露光後加熱工程(S25、S44)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(S26、S45)と、を有することを特徴とする。【選択図】図1
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。
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。この樹脂膜をパターニングする際には、樹脂材料に感光性および光透過性を付与するとともに、露光処理および現像処理を施すことにより、目的とするパターンを精度よく形成することができる。
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。
例えばネガ型の感光性を有する場合、感光性樹脂組成物の塗膜は、露光された領域において現像液に対する不溶性が発現する。この不溶化領域は、例えば永久膜として半導体素子の一部を構成することができる。
ところが、この不溶化領域において外観不良が発生することが問題となっている。この外観不良は、現像工程後に発生し、その後の硬化処理によっても残存するため、半導体素子の不良率を高める原因となり得る。
本発明の目的は、現像後の外観不良を低減し得る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。
このような目的は、下記(1)〜(6)の本発明により達成される。
(1) 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15分以上引き置く引き置き工程と、
前記引き置き工程の後、前記感光性樹脂層を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。
(1) 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15分以上引き置く引き置き工程と、
前記引き置き工程の後、前記感光性樹脂層を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。
(2) 前記引き置き工程における温度は、10〜40℃である上記(1)に記載のパターニング方法。
(3) 前記引き置き工程における圧力は、常圧である上記(1)または(2)に記載のパターニング方法。
(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。
(5) 前記感光性樹脂層は、ネガ型の感光性を有する上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のパターニング方法。
(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。
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。
本発明によれば、現像後において外観不良の少ないパターニングされた樹脂膜を得ることができる。
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。
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。
<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。
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。
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」という。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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、貫通孔に貫通配線221、222(導電部)を形成する第1貫通配線形成工程S3と、を有する。このような製造方法によれば、低い不良率で半導体装置1を製造することができる。
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15分以上引き置く第1引き置き工程S24と、第1引き置き工程S24の後、感光性樹脂層210を加熱する露光後加熱処理を施す第1露光後加熱工程S25と、第1露光後加熱工程S25の後、感光性樹脂層210に現像処理を施す第1現像工程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。
また、半導体装置1の製造方法は、上記工程S1〜S3に加えて、上層配線層25に用いる樹脂膜をパターニングする上層配線層パターニング工程S4と、貫通配線254(導電部)を形成する第2貫通配線形成工程S5と、基板202を剥離する基板剥離工程S6と、下層配線層24を形成する下層配線層形成工程S7と、半田バンプ26を形成する半田バンプ形成工程S8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S9と、を有する。
このうち、上層配線層パターニング工程S4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S41と、第2樹脂層配置工程S41の後、感光性樹脂層2510、2520に露光処理を施す第2露光工程S42と、第2露光工程S42の後、感光性樹脂層2510、2520を15分以上引き置く第2引き置き工程S43と、第2引き置き工程S43の後、感光性樹脂層2510、2520を加熱する露光後加熱処理を施す第2露光後加熱工程S44と、第2露光後加熱工程S44の後、感光性樹脂層2510、2520に現像処理を施す第2現像工程S45と、配線層253を形成する配線層形成工程S46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。
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および上層配線層パターニング工程S4のうちのいずれか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S7が上記パターニング方法を含んでいてもよい。つまり、フィルムパターニング工程S2、上層配線層パターニング工程S4および下層配線層形成工程S7のうちの少なくとも1つの工程に対して、本実施形態に係るパターニング方法が適用されていればよい。このとき、本実施形態が適用されない工程については、感光性樹脂ではなく、非感光性樹脂が用いられる工程であってもよい。その場合、樹脂膜のパターニングにおいては、レーザー加工法、電子線加工法等の各種加工法を用いることができる。
また、後述するフィルムパターニング工程S2では、感光性樹脂組成物として、フィルム状のもの、すなわち感光性樹脂フィルム20を用いる例について説明しているが、感光性樹脂フィルム20に代えて感光性樹脂ワニス5を用いるようにしてもよく、双方を併用するようにしてもよい。
一方、後述する上層配線層パターニング工程S4では、感光性樹脂組成物として、ワニス状のもの、すなわち感光性樹脂ワニス5を用いる例について説明しているが、感光性樹脂ワニス5に代えて感光性樹脂フィルム20を用いるようにしてもよく、双方を併用するようにしてもよい。
[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。
まず、図4(a)に示すように、基板202を用意する。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
[2−1]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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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50〜1000μm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。
また、感光性樹脂組成物は、感光性樹脂フィルム20のラミネート性という観点からは、溶融粘度が5Pa・s以下という特性を有することが好ましく、4Pa・s以下という特性を有することがより好ましく、3Pa・s以下という特性を有することがさらに好ましい。このような特性を有する感光性樹脂組成物は、例えば前述したようにして半導体チップ23上に感光性樹脂フィルム20を配置し、さらに半導体チップ23を感光性樹脂フィルム20に埋め込む際、巻き込まれた空気を効果的に排出することを可能にする。このため、空気が残留することによるボイド(空隙)の生成が抑制され、ボイドが少なく信頼性の高い感光性樹脂層210の形成が可能になる。
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。
まず、厚さ150μmの感光性樹脂フィルムを用意する。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
曲線の傾き=(μ52−μ48)/(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。
[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。
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。
露光前加熱処理の温度は、好ましくは70〜130℃とされ、より好ましくは75〜110℃とされ、さらに好ましくは75〜100℃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、光酸発生剤の動きが活発になりすぎ、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広範囲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おそれがある。その結果、後述する第1現像工程S26においてパターニングの加工精度が低下するおそれがある。
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。
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。
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。
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。
[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。
次に、感光性樹脂層210に露光処理を施す。
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。
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。
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S25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。
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を実現することができる。
[2−4]第1引き置き工程S24
次に、感光性樹脂層210を15分以上放置する引き置き処理を施す。
次に、感光性樹脂層210を15分以上放置する引き置き処理を施す。
このような引き置き処理を施すことにより、例えばネガ型の場合、感光性樹脂層210において、露光処理で発生した酸(触媒)の、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応に対する触媒作用が十分に行き渡る。つまり、引き置き処理によって、酸による触媒作用をムラなく行き渡らせることができ、感光性樹脂層210の全体において熱硬化性樹脂と硬化剤とが反応する。これにより、感光性樹脂層210の緻密化が図られる。その結果、後述する第1現像工程S26において、現像液が感光性樹脂層210の露光領域に染み込むことが抑制される。
ここで、本発明者は、後述する第1現像工程S26の後、感光性樹脂層210の露光領域に外観不良が発生する問題について鋭意検討を重ねた。そして、第1露光工程S23の後、引き置き処理を施すことによって、かかる外観不良の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明者は、この引き置き処理が施されない場合、現像液が感光性樹脂層210に染み込んでしまい、さらに感光性樹脂層210の表面に現れた現像液が外観不良の原因になっていることを突き止めた。その上で、第1露光工程S23の後、感光性樹脂層210を15分以上放置する引き置き処理を施すことにより、感光性樹脂層210において現像液が染み込まない程度の十分な緻密化が図られることを見出したものである。
なお、このことから、露光処理後、酸が発生し、それが作用して熱硬化性樹脂と硬化剤との反応に至るまでには、タイムラグがあることが考えられる。したがって、引き置き処理における放置時間が前記下限値を下回ると、このタイムラグを埋められず、反応が不十分になっていると推察される。そうなると、感光性樹脂層210の緻密化が不十分になって、後述する第1現像工程S26において現像液の染み込みが発生する可能性がある。そして、染み込んだ現像液が感光性樹脂層210の表面に現れ、外観不良を発生させていると考えられる。すなわち、感光性樹脂層210の緻密化によって、現像後の外観不良の発生を抑制することができる。
また、引き置き処理における放置時間は、20分以上であるのが好ましく、25分以上であるのがより好ましい。
一方、放置時間の上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは60分とされる。この上限値を超えて放置しても、上述した効果にはほとんど変化が見られず、むしろ半導体装置1の製造効率の低下を招くおそれがある。
なお、本発明における引き置き処理とは、感光性樹脂層210に露光処理を施した後、後述する露光後加熱処理を開始するまで、感光性樹脂層210を放置する処理のことをいう。そして、放置時間とは、感光性樹脂層210の露光処理の終了時点から後述する露光後加熱処理の開始時点までの時間のことをいう。
一方、ポジ型の場合でも、感光性樹脂層210において、やはり酸による触媒作用をムラなく行き渡らせることができる。これにより、露光領域が現像液によって溶解されるとき、不十分な溶解に伴う異物の発生を抑制することができる。このため、かかる異物が付着することに伴う外観不良の発生を抑制することができる。
また、引き置き処理における感光性樹脂層210の温度は、特に限定されないが、10〜40℃であるのが好ましく、15〜35℃であるのがより好ましい。引き置き処理における温度を前記範囲内に設定することにより、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応速度を十分に確保しつつ、感光性樹脂層210の著しい軟化を抑制することができる。また、過度な温度制御をする必要がないことから作業効率を高めやすく、また、半導体チップ23の劣化を抑制することもできる。
なお、温度が前記下限値を下回ると、反応速度が十分に高くならないため、タイムラグを埋めきれずに反応が不十分になったり、酸の拡散距離が短くなって、硬化反応にムラが生じたりするおそれがある。一方、温度が前記上限値を上回ると、感光性樹脂層210が著しく軟化して、酸の拡散距離が長くなるため、露光領域と非露光領域との境界において分解能が低下するおそれがある。
また、引き置き処理における圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、常圧であるのが好ましい。これにより、引き置き処理における感光性樹脂層210の変形を抑えることができる。また、圧力制御をする必要がないため、作業効率を高める点でも有効である。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。
また、前述した第1露光工程S23における露光量を前記範囲内に設定することにより、酸を十分に発生させることができ、硬化反応にムラが発生するのを抑制することができる。
また、感光性樹脂層210(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好ましくは0.1Pa・s以上5Pa・s以下という特性を有することが好ましく、0.3Pa・s以上4Pa・s以下という特性を有することがより好ましく、0.5Pa・s以上3Pa・s以下という特性を有することがさらに好ましい。このような特性を有する感光性樹脂層210は、後述する第1露光後加熱工程S25において加熱されたとき、触媒である酸を適度に拡散させ、緻密化を図ることができる。これにより、前述した外観不良の発生を抑制することができる。
すなわち、溶融粘度が前記下限値を下回ると、酸の拡散距離が長くなりすぎるため、例えば露光領域と非露光領域との境界において分解能が低下するおそれがある。一方、溶融粘度が前記上限値を上回ると、未反応の熱硬化性樹脂や硬化剤が生じるおそれがある。
[2−5]第1露光後加熱工程S25
次に、感光性樹脂層210に露光後加熱処理を施す。
次に、感光性樹脂層210に露光後加熱処理を施す。
露光後加熱処理の温度は、特に限定されないが、好ましくは50〜150℃とされ、より好ましくは50〜90℃とされ、さらに好ましくは55〜85℃とされ、特に好ましくは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S26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、前記範囲内であればかかる懸念を低減することができる。
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(広範囲化し)、第1現像工程S26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。
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。
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。
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。
[2−6]第1現像工程S26
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。
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。
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、30〜240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。すなわち、現像後において外観不良の少ないパターニングされた樹脂膜を得ることができる。
[3]第1貫通配線形成工程S3
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[4]上層配線層パターニング工程S4
次に、有機絶縁層21の上面側に上層配線層25を形成するための樹脂膜を形成する。この樹脂膜も、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。
次に、有機絶縁層21の上面側に上層配線層25を形成するための樹脂膜を形成する。この樹脂膜も、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。
[4−1]第2樹脂層配置工程S41
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。
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。
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。
感光性樹脂ワニス5の粘度は、特に限定されないが、10〜700mPa・sであるのが好ましく、30〜400mPa・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。
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。
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。
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、5〜60分間加熱する条件が挙げられる。
[4−2]第2露光工程S42
次に、感光性樹脂層2510に露光処理を施す。
次に、感光性樹脂層2510に露光処理を施す。
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。
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。
[4−3]第2引き置き工程S43
次に、感光性樹脂層2510を15分以上放置する引き置き処理を施す。
次に、感光性樹脂層2510を15分以上放置する引き置き処理を施す。
このような引き置き処理を施すことにより、例えばネガ型の場合、感光性樹脂層2510において、露光処理で発生した酸(触媒)の、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応に対する触媒作用が十分に行き渡る。つまり、引き置き処理によって、酸による触媒作用をムラなく行き渡らせることができ、感光性樹脂層2510の全体において熱硬化性樹脂と硬化剤とが反応する。これにより、感光性樹脂層2510の緻密化が図られる。その結果、後述する第1現像工程S26において、現像液が感光性樹脂層2510の露光領域に染み込むことが抑制される。これにより、現像液の染み込みに伴う外観不良の発生を抑制することができる。
また、引き置き処理における放置時間は、20分以上であるのが好ましく、25分以上であるのがより好ましい。
一方、放置時間の上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは60分とされる。この上限値を超えて放置しても、上述した効果にはほとんど変化が見られず、むしろ半導体装置1の製造効率の低下を招くおそれがある。
なお、本発明における引き置き処理とは、感光性樹脂層2510に露光処理を施した後、後述する露光後加熱処理を開始するまで、感光性樹脂層2510を放置する処理のことをいう。そして、放置時間とは、感光性樹脂層2510の露光処理の終了時点から後述する露光後加熱処理の開始時点までの時間のことをいう。
一方、ポジ型の場合でも、感光性樹脂層2510において、やはり酸による触媒作用をムラなく行き渡らせることができる。これにより、露光領域が現像液によって溶解されるとき、不十分な溶解に伴う異物の発生を抑制することができる。このため、かかる異物が付着することに伴う外観不良の発生を抑制することができる。
また、引き置き処理における感光性樹脂層2510の温度は、特に限定されないが、10〜40℃であるのが好ましく、15〜35℃であるのがより好ましい。引き置き処理における温度を前記範囲内に設定することにより、熱硬化性樹脂と硬化剤との反応速度を十分に確保しつつ、感光性樹脂層2510の著しい軟化を抑制することができる。また、過度な温度制御をする必要がないことから作業効率を高めやすく、また、半導体チップ23の劣化を抑制することもできる。
なお、温度が前記下限値を下回ると、反応速度が十分に高くならないため、タイムラグを埋めきれずに反応が不十分になったり、酸の拡散距離が短くなって、硬化反応にムラが生じたりするおそれがある。一方、温度が前記上限値を上回ると、感光性樹脂層2510が著しく軟化して、酸の拡散距離が長くなるため、露光領域と非露光領域との境界において分解能が低下するおそれがある。
また、引き置き処理における圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、常圧であるのが好ましい。これにより、引き置き処理における感光性樹脂層2510の変形を抑えることができる。また、圧力制御をする必要がないため、作業効率を高める点でも有効である。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。
また、前述した第1露光工程S23における露光量を前記範囲内に設定することにより、酸を十分に発生させることができ、硬化反応にムラが発生するのを抑制することができる。
また、感光性樹脂層2510(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好ましくは0.1Pa・s以上5Pa・s以下という特性を有することが好ましく、0.3Pa・s以上5Pa・s以下という特性を有することがより好ましく、0.5Pa・s以上5Pa・s以下という特性を有することがさらに好ましい。このような特性を有する感光性樹脂層2510は、後述する第2露光後加熱工程S44において加熱されたとき、触媒である酸を適度に拡散させ、緻密化を図ることができる。これにより、前述した外観不良の発生を抑制することができる。
すなわち、溶融粘度が前記下限値を下回ると、酸の拡散距離が長くなりすぎるため、例えば露光領域と非露光領域との境界において分解能が低下するおそれがある。一方、溶融粘度が前記上限値を上回ると、未反応の熱硬化性樹脂や硬化剤が生じるおそれがある。
[4−4]第2露光後加熱工程S44
次に、感光性樹脂層2510に露光後加熱処理を施す。
次に、感光性樹脂層2510に露光後加熱処理を施す。
本工程における露光後加熱処理は、第1露光後加熱工程S25における露光後加熱処理と同様にして行うことができる。
[4−5]第2現像工程S45
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。
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。
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、30〜180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。
[4−6]配線層形成工程S46
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。
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。
次に、前述した第2樹脂層配置工程S41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。
その後、前述した第2露光工程S42、第2引き置き工程S43、第2露光後加熱工程S44および第2現像工程S45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。すなわち、貫通孔を有する樹脂膜が得られる。
[5]第2貫通配線形成工程S5
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。
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。
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。
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。
[6]基板剥離工程S6
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。
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。
[7]下層配線層形成工程S7
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パターニング工程S4および第2貫通配線形成工程S5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、すなわち外観不良が発生するのを抑制するという効果を享受することができる。
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パターニング工程S4および第2貫通配線形成工程S5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、すなわち外観不良が発生するのを抑制するという効果を享受することができる。
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。
[8]半田バンプ形成工程S8
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。
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。
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。
[9]積層工程S9
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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20質量部以上100質量部以下であるのが好ましく、25質量部以上90質量部以下であるのがより好ましく、30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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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、ジプロプレングリコールメチルーn−プロピルエーテル、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。
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。
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。
また、本発明の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、本発明の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。
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。
1.試験片の作製
(実施例1)
まず、表1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。
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。
次に、得られた感光性樹脂組成物を、6インチの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。
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100℃で3分間の加熱を行い、乾燥させた。これにより、塗膜を得た。
次に、塗膜に対し、i線ステッパーを用いて全面露光処理を施した。露光量は300mJ/cm2とした。
次に、露光後の塗膜を、大気中で20分間放置した(引き置き処理)。このときの塗膜の温度は20℃、気圧は1気圧(101kPa)であった。
次に、引き置き後の塗膜に対して、70℃で5分間の露光後加熱処理を施した。
次に、引き置き後の塗膜に対して、70℃で5分間の露光後加熱処理を施した。
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。これにより、試験片を得た。
(実施例2〜6)
試験片の作製条件を表1、2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。
試験片の作製条件を表1、2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。
(比較例1〜3)
試験片の作製条件を表1、2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。
試験片の作製条件を表1、2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。
2.試験片の評価
まず、各実施例および各比較例で得た試験片について、ウエハー上の異物を検出するパーティクルカウンター(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)にセットした。
まず、各実施例および各比較例で得た試験片について、ウエハー上の異物を検出するパーティクルカウンター(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)にセットした。
次に、ウエハー上の中央から半径3.5cmの円内の異物を検出させ、その数を計測した。なお、異物検出時の印加電圧は440V、検出サイズの下限値は1μmとした。
計測した異物の数を表2に示す。
計測した異物の数を表2に示す。
表2から明らかなように、各実施例で得られた試験片では、現像後において、外観不良の発生が十分に抑制されていることが認められた。
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
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
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引き置き工程
S25 第1露光後加熱工程
S26 第1現像工程
S3 第1貫通配線形成工程
S4 上層配線層パターニング工程
S41 第2樹脂層配置工程
S42 第2露光工程
S43 第2引き置き工程
S44 第2露光後加熱工程
S45 第2現像工程
S46 配線層形成工程
S5 第2貫通配線形成工程
S6 基板剥離工程
S7 下層配線層形成工程
S8 半田バンプ形成工程
S9 積層工程
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
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
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引き置き工程
S25 第1露光後加熱工程
S26 第1現像工程
S3 第1貫通配線形成工程
S4 上層配線層パターニング工程
S41 第2樹脂層配置工程
S42 第2露光工程
S43 第2引き置き工程
S44 第2露光後加熱工程
S45 第2現像工程
S46 配線層形成工程
S5 第2貫通配線形成工程
S6 基板剥離工程
S7 下層配線層形成工程
S8 半田バンプ形成工程
S9 積層工程
Claims (6)
- 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15分以上引き置く引き置き工程と、
前記引き置き工程の後、前記感光性樹脂層を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。 - 前記引き置き工程における温度は、10〜40℃である請求項1に記載のパターニング方法。
- 前記引き置き工程における圧力は、常圧である請求項1または2に記載のパターニング方法。
- 前記露光処理の露光量は、100〜2000mJ/cm2である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のパターニング方法。
- 前記感光性樹脂層は、ネガ型の感光性を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のパターニング方法。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017248037A JP2019113756A (ja) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | パターニング方法および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017248037A JP2019113756A (ja) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | パターニング方法および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019113756A true JP2019113756A (ja) | 2019-07-11 |
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ID=67222522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017248037A Pending JP2019113756A (ja) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | パターニング方法および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019113756A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024177149A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 三井化学株式会社 | 半導体構造体及びその製造方法 |
-
2017
- 2017-12-25 JP JP2017248037A patent/JP2019113756A/ja active Pending
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WO2024177149A1 (ja) * | 2023-02-24 | 2024-08-29 | 三井化学株式会社 | 半導体構造体及びその製造方法 |
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