JP2020056809A - Negative photosensitive resin composition and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To provide a negative photosensitive resin composition excellent in low-temperature curability, reflow-resistance and sensitivity.SOLUTION: A negative photosensitive resin composition of the present invention has an epoxy resin, a phenoxy resin, a photoacid generator, and a thermal acid generator containing a predetermined aromatic sulfonium salt. The negative photosensitive resin composition is used for forming a film.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物および半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a negative photosensitive resin composition and a semiconductor device.

これまで感光性樹脂組成物において様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が記載されている(特許文献1の表1)。   Until now, various developments have been made on photosensitive resin compositions. As this type of technology, for example, a technology described in Patent Document 1 is known. Patent Literature 1 describes a photosensitive resin composition containing an epoxy resin, a phenol resin, and a photopolymerization initiator (Table 1 of Patent Literature 1).

WO2014/010204号公報WO2014 / 010204

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載の感光性樹脂組成物において、低温硬化性、リフロー耐性および感度の点で改善の余地があることが判明した。   However, as a result of the study by the present inventors, it has been found that the photosensitive resin composition described in Patent Document 1 has room for improvement in low-temperature curability, reflow resistance and sensitivity.

本発明者はさらに検討したところ、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂および光酸発生剤をネガ型感光性樹脂組成物において、芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤を併用することで、低温硬化性が向上しつつも、リフロー耐性および感度が良好となることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor further examined that, in a negative photosensitive resin composition using an epoxy resin, a phenoxy resin and a photoacid generator, a thermal acid generator containing an aromatic sulfonium salt was used in combination to improve the low-temperature curability. However, they found that the reflow resistance and the sensitivity were improved, and completed the present invention.

本発明によれば、
膜形成用のネガ型感光性樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
フェノキシ樹脂と、
光酸発生剤と、
下記一般式(1)で表される芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤と、
を含む、ネガ型感光性樹脂組成物が提供される。

Figure 2020056809
(上記一般式(1)中、
は水素原子、メトキシカルボニル基、アセチル基、ベンゾイル基のいずれか示し、
は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基で置換もしくは無置換のベンジル基またはα−ナフチルメチル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
XはSbF、PF、AsF、BF、CFSO、(CFSON、B(Cのいずれかを示す。) According to the present invention,
A negative photosensitive resin composition for film formation,
Epoxy resin,
Phenoxy resin,
A photoacid generator,
A thermal acid generator containing an aromatic sulfonium salt represented by the following general formula (1),
And a negative photosensitive resin composition comprising:
Figure 2020056809
(In the general formula (1),
R 1 represents any one of a hydrogen atom, a methoxycarbonyl group, an acetyl group, and a benzoyl group;
R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group substituted or unsubstituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an α-naphthylmethyl group;
R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
X represents any one of SbF 6 , PF 6 , AsF 6 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N, and B (C 6 F 5 ) 4 . )

本発明によれば、
半導体チップと、
半導体チップの表面上に設けられた再配線層と、を備えており、
前記再配線層中の絶縁層が、上記のネガ型感光性樹脂組成物の硬化物で構成される、半導体装置が提供される。
According to the present invention,
A semiconductor chip,
A redistribution layer provided on the surface of the semiconductor chip,
There is provided a semiconductor device, wherein the insulating layer in the rewiring layer is made of a cured product of the negative photosensitive resin composition.

本発明によれば、低温硬化性、リフロー耐性および感度に優れたネガ型感光性樹脂組成物、およびそれを用いた半導体装置が提供される。   According to the present invention, a negative photosensitive resin composition excellent in low-temperature curability, reflow resistance and sensitivity, and a semiconductor device using the same are provided.

本実施形態の半導体装置の構成の一例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an example of a configuration of a semiconductor device according to an embodiment. 図2は、図1の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of a region surrounded by a chain line in FIG. 図1に示す半導体装置を製造する方法を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 図1に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1. 実施形態に係る半導体装置の第1変形例を示す部分拡大断面図である。FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a first modification of the semiconductor device according to the embodiment. 実施形態に係る半導体装置の第2変形例を示す部分拡大断面図である。FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a second modification of the semiconductor device according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. Also, the figure is a schematic view, and does not match the actual dimensional ratio.

本実施形態の感光性樹脂組成物の概要を示す。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と、光酸発生剤と、所定の芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤と、膜形成用のネガ型感光性樹脂組成物である。
The outline of the photosensitive resin composition of the present embodiment will be described.
The photosensitive resin composition of the present embodiment includes an epoxy resin, a phenoxy resin, a photoacid generator, a thermal acid generator containing a predetermined aromatic sulfonium salt, and a negative photosensitive resin composition for film formation. It is.

本発明者の知見によれば、芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤と光酸発生剤とを併用することで、一般的な硬化温度である230℃程度よりも、ずっと低温である170℃においても良好な硬化特性、すなわち、低温硬化性を示すことが分かった。また、詳細なメカニズムは定かではないが、露光時に光酸発生剤から発生した酸に誘発され、熱酸発生剤からも僅かに酸が発生するため、感度を高められる、と考えられる。   According to the findings of the present inventor, by using a thermal acid generator containing an aromatic sulfonium salt and a photoacid generator in combination, a general curing temperature of about 230 ° C., which is much lower than 170 ° C. Also showed good curing properties, that is, low-temperature curability. Although the detailed mechanism is not clear, it is considered that the sensitivity is increased because the acid is generated from the photoacid generator at the time of exposure and the acid is slightly generated from the thermal acid generator.

したがって、本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物(以下、単に『感光性樹脂組成物』と呼称することもある。)は、感度が良好でありつつも、低温硬化性に優れるため、低温で硬化された硬化膜を使用したときのリフロー耐性を向上できる。   Accordingly, the negative photosensitive resin composition of the present embodiment (hereinafter, may be simply referred to as “photosensitive resin composition”) has excellent sensitivity at low temperatures while being excellent in sensitivity. The reflow resistance when using the cured film cured by the method can be improved.

本実施形態の感光性樹脂組成物によれば、耐熱信頼性およびパターニング性を高められるため、接続信頼性に優れた半導体装置やそれを用いた電子装置を実現できる。   According to the photosensitive resin composition of the present embodiment, since the heat resistance and the patterning property can be improved, a semiconductor device having excellent connection reliability and an electronic device using the same can be realized.

また、本実施形態の感光性樹脂組成物は、半導体チップ等上に形成される再配線層の絶縁層を構成するために好適に用いられることが期待される。   In addition, the photosensitive resin composition of the present embodiment is expected to be suitably used for forming an insulating layer of a rewiring layer formed on a semiconductor chip or the like.

本実施形態の感光性樹脂組成物の樹脂膜は、電気・電子機器(電子装置)において、例えば永久膜、保護膜、絶縁膜、再配線材料などとして用いられる。この樹脂膜は、加熱により硬化処理された硬化膜を含む。   The resin film of the photosensitive resin composition of the present embodiment is used as a permanent film, a protective film, an insulating film, a rewiring material, and the like in an electric / electronic device (electronic device). This resin film includes a cured film cured by heating.

ここで、「電気・電子機器」とは、半導体チップ、半導体素子、プリント配線基板、電気回路、テレビ受像機やモニター等のディスプレイ装置、情報通信端末、発光ダイオード、物理電池、化学電池など、電子工学の技術を応用した素子、デバイス、最終製品、その他電気に関係する機器一般のことをいう。   Here, “electrical / electronic equipment” means semiconductor chips, semiconductor elements, printed wiring boards, electric circuits, display devices such as television receivers and monitors, information communication terminals, light emitting diodes, physical batteries, chemical batteries, and other electronic devices. It refers to elements, devices, end products, and other general equipment related to electricity that apply engineering technology.

この中でも、本実施形態の感光性樹脂組成物は、例えば、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物に好適に用いることができる。バンプ、ランド、配線等の電気接続要素の周囲に設けられる樹脂膜のことを総称して「バンプ保護膜」という。バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、バンプ保護膜を形成するために用いられる樹脂組成物を指す。   Among them, the photosensitive resin composition of the present embodiment can be suitably used, for example, as a photosensitive resin composition for a bump protective film. A resin film provided around an electrical connection element such as a bump, a land, and a wiring is collectively referred to as a “bump protection film”. The photosensitive resin composition for a bump protective film refers to a resin composition used for forming a bump protective film.

なお、バンプ保護膜の具体例としては、例えば電気接続要素の周囲に設けられるパッシベーション膜、オーバーコート膜、層間絶縁膜等が挙げられる。また、樹脂膜は、半導体チップ上に設けられるものであるが、半導体チップに近接して設けられるものであってもよく、再配線層やビルドアップ配線層のように半導体チップから離れた位置に設けられるものであってもよい。   Specific examples of the bump protection film include, for example, a passivation film, an overcoat film, and an interlayer insulating film provided around the electric connection element. Although the resin film is provided on the semiconductor chip, it may be provided close to the semiconductor chip, and may be provided at a position away from the semiconductor chip such as a rewiring layer or a build-up wiring layer. It may be provided.

次に、本実施形態の感光性樹脂組成物の詳細を説明する。
(エポキシ樹脂)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。これにより、感光性樹脂組成物の樹脂膜における膜物性や加工性を高めることができる。
Next, details of the photosensitive resin composition of the present embodiment will be described.
(Epoxy resin)
The photosensitive resin composition of the present embodiment contains an epoxy resin. Thereby, film physical properties and workability of the resin film of the photosensitive resin composition can be improved.

上記エポキシ樹脂としては、例えば、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。
上記エポキシ樹脂としては、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、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などが挙げられる。エポキシ樹脂は、単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
As the epoxy resin, for example, an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule can be used. As the epoxy resin, monomers, oligomers, and polymers in general can be used, and the molecular weight and molecular structure are not particularly limited.
Examples of the epoxy resin include phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, cresol naphthol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, biphenyl aralkyl type epoxy resin, phenoxy resin, naphthalene skeleton type epoxy resin, bisphenol A type epoxy Resin, bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol F diglycidyl ether type epoxy resin, bisphenol S diglycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, aromatic poly Functional epoxy resin, aliphatic epoxy resin, aliphatic polyfunctional epoxy resin, alicyclic epoxy resin, polyfunctional alicyclic epoxy resin, etc. It is. The epoxy resins may be used alone or in combination.

エポキシ樹脂は、分子中に2個以上のエポキシ基を有する固形エポキシ樹脂を含むことができる。上記固形エポキシ樹脂としては、2個以上のエポキシ基を有しており、25℃(室温)において固形であるものを使用することができる。これにより、感光性樹脂組成物の樹脂膜における機械的特性を高めることができる。   The epoxy resin can include a solid epoxy resin having two or more epoxy groups in a molecule. As the solid epoxy resin, those having two or more epoxy groups and being solid at 25 ° C. (room temperature) can be used. Thereby, the mechanical properties of the resin film of the photosensitive resin composition can be improved.

また、エポキシ樹脂としては、分子内に3官能以上の多官能エポキシ樹脂(つまり、1分子中にエポキシ基が3個以上を有する多官能エポキシ樹脂)を含むことができる。   Further, the epoxy resin may include a polyfunctional epoxy resin having three or more functional groups in a molecule (that is, a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups in one molecule).

3官能以上の多官能エポキシ樹脂としては、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、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。これにより、樹脂膜の耐熱性を高めつつ、適切な熱膨張係数を実現できる。   Examples of the trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin include, for example, phenol novolak epoxy resin, cresol novolak epoxy resin, triphenylmethane epoxy resin, dicyclopentadiene epoxy resin, bisphenol A epoxy resin, and tetramethylbisphenol F It preferably contains one or more epoxy resins selected from the group consisting of epoxy resins, and more preferably contains novolak epoxy resins. Thereby, an appropriate coefficient of thermal expansion can be realized while increasing the heat resistance of the resin film.

また、エポキシ樹脂は、分子中に2個以上のエポキシ基を有する液状エポキシ樹脂を含むことができる。当該液状エポキシ樹脂は、フィルム化剤として機能し、感光性樹脂組成物の樹脂膜の脆性を改善することができる。   Further, the epoxy resin may include a liquid epoxy resin having two or more epoxy groups in a molecule. The liquid epoxy resin functions as a filming agent and can improve the brittleness of the resin film of the photosensitive resin composition.

上記液状エポキシ樹脂としては、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。この液状エポキシ樹脂の25℃における粘度は、例えば、1mPa・s〜8000mPa・sであり、好ましくは5mPa・s〜1500mPa・sであり、より好ましくは10mPa・s〜1400mPa・sとすることができる。   As the liquid epoxy resin, an epoxy compound having two or more epoxy groups and being liquid at room temperature of 25 ° C. can be used. The viscosity at 25 ° C. of the liquid epoxy resin is, for example, 1 mPa · s to 8000 mPa · s, preferably 5 mPa · s to 1500 mPa · s, and more preferably 10 mPa · s to 1400 mPa · s. .

上記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一種以上を含むことができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。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を用いることができる。   The liquid epoxy resin may include, for example, at least one selected from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, alkyl diglycidyl ether, and alicyclic epoxy. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, alkyl diglycidyl ether can be used from the viewpoint of reducing cracks after development.

上記液状エポキシ樹脂のエポキシ当量は、例えば、100g/eq以上200g/eq以下であり、好ましくは105g/eq以上180g/eq以下であり、さらに好ましくは110g/eq以上170g/eq以下である。これにより、樹脂膜の脆性を改善することができる。   The epoxy equivalent of the liquid epoxy resin is, for example, 100 g / eq to 200 g / eq, preferably 105 g / eq to 180 g / eq, and more preferably 110 g / eq to 170 g / eq. Thereby, the brittleness of the resin film can be improved.

上記液状エポキシ樹脂の含有量の下限値は、感光性樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、5質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは15質量%以上である。これにより、最終的に得られる硬化膜の脆性を改善することができる。一方、液状エポキシ樹脂の含有量の上限値は、感光性樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、40質量%以下であり、好ましくは35質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下である。これにより、硬化膜の膜特性のバランスを図ることができる。   The lower limit of the content of the liquid epoxy resin is, for example, 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, based on the entire nonvolatile components of the photosensitive resin composition. It is. Thereby, the brittleness of the finally obtained cured film can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the liquid epoxy resin is, for example, 40% by mass or less, preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass, based on the whole nonvolatile components of the photosensitive resin composition. It is as follows. This makes it possible to balance the film characteristics of the cured film.

上記エポキシ樹脂の含有量の下限値は、感光性樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、40質量%以上であり、好ましくは45質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上である。これにより、最終的に得られる硬化膜の耐熱性や機械的強度を向上させることができる。一方、エポキシ樹脂の含有量の上限値は、感光性樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、90質量%以下であり、好ましくは85質量%以下であり、より好ましくは80質量%以下である。これにより、パターニング性を向上させることができる。   The lower limit of the content of the epoxy resin is, for example, 40% by mass or more, preferably 45% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the entire nonvolatile components of the photosensitive resin composition. is there. Thereby, the heat resistance and mechanical strength of the finally obtained cured film can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the epoxy resin is, for example, 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, based on the entire nonvolatile components of the photosensitive resin composition. It is. Thereby, the patterning property can be improved.

本実施形態において、感光性樹脂組成物の不揮発成分とは、水や溶剤等の揮発成分を除いた残部を指す。感光性樹脂組成物の不揮発成分全体に対する含有量とは、溶剤を含む場合には、感光性樹脂組成物のうちの溶剤を除く不揮発成分全体に対する含有量を指す。   In the present embodiment, the non-volatile component of the photosensitive resin composition refers to a residue excluding volatile components such as water and a solvent. The content of the photosensitive resin composition relative to the entire non-volatile component, when containing a solvent, refers to the content of the photosensitive resin composition relative to the entire non-volatile component excluding the solvent.

上記エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、例えば、300〜9000であるのが好ましく、500〜8000であるのがより好ましい。比較的低分子量のエポキシ樹脂を使用することで、露光時における反応性を高めることができる。   The weight average molecular weight (Mw) of the epoxy resin is not particularly limited, but is preferably, for example, 300 to 9000, and more preferably 500 to 8000. By using a relatively low molecular weight epoxy resin, the reactivity at the time of exposure can be increased.

なお、本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂以外の他の熱硬化性樹脂を含有してよい。他の熱硬化性樹脂としては、例えば、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。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In addition, the photosensitive resin composition of the present embodiment may contain a thermosetting resin other than the epoxy resin. Other thermosetting resins include, for example, resins having a triazine ring such as urea (urea) resin and melamine resin; unsaturated polyester resins; maleimide resins such as bismaleimide compounds; polyurethane resins; diallyl phthalate resins; Benzoxazine resin; polyimide resin; polyamide imide resin; benzocyclobutene resin, cyanate ester resin such as cyanate resin such as novolak type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, and tetramethylbisphenol F type cyanate resin. And the like. These may be used alone or in combination of two or more.

(フェノキシ樹脂)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を含む。これにより、感光性樹脂組成物の樹脂膜の可撓性を高めることができる。
(Phenoxy resin)
The photosensitive resin composition of the present embodiment contains a phenoxy resin. Thereby, the flexibility of the resin film of the photosensitive resin composition can be increased.

上記フェノキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、例えば、10000〜100000であるのが好ましく、20000〜80000であるのがより好ましい。このような比較的高分子量のフェノキシ樹脂が用いられることにより、樹脂膜に対して良好な可撓性を付与するとともに、溶剤への十分な溶解性を付与することができる。   The weight average molecular weight (Mw) of the phenoxy resin is not particularly limited, but is, for example, preferably from 10,000 to 100,000, and more preferably from 20,000 to 80,000. By using such a phenoxy resin having a relatively high molecular weight, it is possible to impart good flexibility to the resin film and to impart sufficient solubility to a solvent.

なお、本実施形態において、重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法のポリスチレン換算値として測定される。   In the present embodiment, the weight average molecular weight is measured, for example, as a polystyrene equivalent value by gel permeation chromatography (GPC).

また、フェノキシ樹脂としては、分子鎖両末端または分子鎖内部にエポキシ基等の反応性基を有してもよい。フェノキシ樹脂中の反応性基は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と架橋反応可能なものである。このようなフェノキシ樹脂を使用することにより、樹脂膜中の耐溶剤性や耐熱性を高めることができる。   Further, the phenoxy resin may have a reactive group such as an epoxy group at both ends of the molecular chain or inside the molecular chain. The reactive group in the phenoxy resin is capable of undergoing a crosslinking reaction with the epoxy group in the epoxy resin. By using such a phenoxy resin, solvent resistance and heat resistance in the resin film can be improved.

また、フェノキシ樹脂としては、25℃で固形であるものが好ましく用いられる。具体的には、不揮発分が90質量%以上であるフェノキシ樹脂が好ましく用いられる。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化物の機械的特性を良好にすることができる。   Further, as the phenoxy resin, a resin which is solid at 25 ° C. is preferably used. Specifically, a phenoxy resin having a nonvolatile content of 90% by mass or more is preferably used. By using such a phenoxy resin, the mechanical properties of the cured product can be improved.

上記フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、ビスフェノールF型フェノキシ樹脂、ビスフェノールA型とビスフェノールF型との共重合フェノキシ樹脂、ビフェニル型フェノキシ樹脂、ビスフェノールS型フェノキシ樹脂、ビフェニル型フェノキシ樹脂とビスフェノールS型フェノキシ樹脂との共重合フェノキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上の混合物が用いられる。この中でも、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂またはビスフェノールA型とビスフェノールF型との共重合フェノキシ樹脂が好ましく用いられる。   As the phenoxy resin, for example, bisphenol A type phenoxy resin, bisphenol F type phenoxy resin, copolymerized phenoxy resin of bisphenol A type and bisphenol F type, biphenyl type phenoxy resin, bisphenol S type phenoxy resin, biphenyl type phenoxy resin and A phenoxy resin copolymerized with a bisphenol S-type phenoxy resin, and the like, and one or a mixture of two or more thereof are used. Among these, a bisphenol A type phenoxy resin or a copolymerized phenoxy resin of bisphenol A type and bisphenol F type is preferably used.

上記フェノキシ樹脂の含有量の下限値は、エポキシ樹脂の含有量に対して、例えば、20質量部以上、好ましくは25質量部以上、より好ましくは30質量部以上である。これにより、可撓性を高めることができる。一方で、上記フェノキシ樹脂の含有量の上限値は、エポキシ樹脂の含有量に対して、例えば、60質量部以下、好ましくは55質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。これにより、フェノキシ樹脂の溶解性を高め、塗布性に優れた感光性樹脂組成物を実現できる。   The lower limit of the content of the phenoxy resin is, for example, 20 parts by mass or more, preferably 25 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more with respect to the epoxy resin content. Thereby, flexibility can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the phenoxy resin is, for example, 60 parts by mass or less, preferably 55 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less with respect to the epoxy resin content. Thereby, the solubility of the phenoxy resin is increased, and a photosensitive resin composition having excellent coatability can be realized.

なお、本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記フェノキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有してよい。この熱可塑性樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂、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。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In addition, the photosensitive resin composition of this embodiment may contain a thermoplastic resin other than the above-mentioned phenoxy resin. Examples of the thermoplastic resin include a polyvinyl acetal resin, an acrylic resin, a polyamide resin (eg, nylon), a thermoplastic urethane resin, a polyolefin resin (eg, polyethylene, polypropylene), a polycarbonate, a polyester resin (eg, polyethylene terephthalate). , Polybutylene terephthalate, etc.), polyacetal, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, liquid crystal polymer, fluororesin (eg, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), modified polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, polyamide Examples include imide, polyetherimide, and thermoplastic polyimide. These may be used alone or in combination of two or more.

(光酸発生剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を含む。これにより感度や解像度などパターニング時における加工性を高めることができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、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感光性樹脂組成物であり、ネガ型感光性樹脂組成物として用いることができる。
(Photoacid generator)
The photosensitive resin composition of the present embodiment contains a photoacid generator. As a result, workability during patterning, such as sensitivity and resolution, can be improved.
The photosensitive resin composition of the present embodiment is a chemically amplified photosensitive resin composition using an acid generated from a photoacid generator as a catalyst, and can be used as a negative photosensitive resin composition.

上記光酸発生剤としては、例えば、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。この中でも、パターニング性の観点から、トリアリールスルホニウム塩を用いることができる。   Examples of the photoacid generator include an onium salt compound. More specifically, diazonium salts, iodonium salts such as diaryliodonium salts, sulfonium salts such as triarylsulfonium salts, triarylbilium salts, benzylpyridinium thiocyanates, dialkylphenacylsulfonium salts, dialkylhydroxyphenylphosphonium salts and the like Cationic photopolymerization initiators and the like. Among them, a triarylsulfonium salt can be used from the viewpoint of patterning properties.

上記オニウム塩化合物の対アニオンとしては、ボレートアニオン、スルホネートアニオン、ガレートアニオン、リン系アニオン、アンチモン系アニオン等が用いられる。この中でも、絶縁信頼性の観点から、光酸発生剤として、トリアリールスルホニウムカチオンとガレートアニオンとを有するオニウムガレート塩を含むことが好ましい。   As the counter anion of the onium salt compound, a borate anion, a sulfonate anion, a gallate anion, a phosphorus-based anion, an antimony-based anion, or the like is used. Among these, from the viewpoint of insulation reliability, it is preferable to include an onium gallate salt having a triarylsulfonium cation and a gallate anion as the photoacid generator.

これらのオニウム塩は市販品を用いてもよく、その具体例としては、サンエイドSI−60、SI−80、SI−100、SI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−L145、SI−L150、SI−L160、SI−L110、SI−L147(以上、三新化学工業(株)製)、UVI−6950、UVI−6970、UVI−6974、UVI−6990、UVI−6992(以上、ユニオンカーバイド社製)、CPI−100P、CPI−101A、CPI−200K、CPI−200S、CPI−210S、CPI−310B、CPI−310FG、CPI−410S(以上、サンアプロ(株)製)、アデカオプトマーSP−150、SP−151、SP−170、SP−171(以上、旭電化工業(株)製)、イルガキュア 261(BASF社製)、CI−2481、CI−2624、CI−2639、CI−2064(以上、日本曹達(株)製)、CD−1010、CD−1011、CD−1012(以上、サートマー社製)、DS−100、DS−101、DAM−101、DAM−102、DAM−105、DAM−201、DSM−301、NAI−100、NAI−101、NAI−105、NAI−106、SI−100、SI−101、SI−105、SI−106、PI−105、NDI−105、BENZOIN TOSYLATE、MBZ−101、MBZ−301、PYR−100、PYR−200、DNB−101、NB−101、NB−201、BBI−101、BBI−102、BBI−103、BBI−109(以上、ミドリ化学(株)製)、PCI−061T、PCI−062T、PCI−020T、PCI−022T(以上、日本化薬(株)製)、IBPF、IBCF(三和ケミカル(株)製)等を挙げることができる。   As these onium salts, commercially available products may be used, and specific examples thereof include Sun-Aid SI-60, SI-80, SI-100, SI-60L, SI-80L, SI-100L, SI-L145, and SI-L. L150, SI-L160, SI-L110, SI-L147 (above, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), UVI-6950, UVI-6970, UVI-6974, UVI-6990, UVI-6992 (above, union carbide) CPI-100P, CPI-101A, CPI-200K, CPI-200S, CPI-210S, CPI-310B, CPI-310FG, CPI-410S (all manufactured by San-Apro Co., Ltd.), Adeka Optomer SP- 150, SP-151, SP-170, SP-171 (all manufactured by Asahi Denka Kogyo KK), Irga 261 (manufactured by BASF), CI-2481, CI-2624, CI-2639, CI-2064 (all manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), CD-1010, CD-1011, CD-1012 (all manufactured by Sartomer) DS-100, DS-101, DAM-101, DAM-102, DAM-105, DAM-201, DSM-301, NAI-100, NAI-101, NAI-105, NAI-106, SI- 100, SI-101, SI-105, SI-106, PI-105, NDI-105, BENZOIN TOSYLATE, MBZ-101, MBZ-301, PYR-100, PYR-200, DNB-101, NB-101, NB -201, BBI-101, BBI-102, BBI-103, BBI-109 (above, mid Chemical Co., Ltd.), PCI-061T, PCI-062T, PCI-020T, PCI-022T (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), IBPF, IBCF (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and the like. Can be.

上記光酸発生剤の含有量は、当該感光性樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、0.3質量%〜5.0質量%、好ましくは0.5質量%〜4.5質量%、より好ましくは1.0質量%〜4.0質量%である。上記下限値以上とすることにより、パターニング性を高めることができる。一方、上記下限値以下とすることにより、絶縁信頼性を高めることができる。
本明細書中、「〜」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。
The content of the photoacid generator is, for example, 0.3% by mass to 5.0% by mass, and preferably 0.5% by mass to 4.5% by mass, based on the entire solid content of the photosensitive resin composition. %, More preferably 1.0% to 4.0% by mass. By setting the lower limit or more, the patterning property can be improved. On the other hand, by setting the lower limit or less, insulation reliability can be improved.
In the present specification, “to” indicates that an upper limit and a lower limit are included unless otherwise specified.

本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記光酸発生剤の他の感光剤を含有してもよい。   The photosensitive resin composition of the present embodiment may contain a photosensitizer other than the photoacid generator.

本実施形態の感光性樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤を含む。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The photosensitive resin composition of the present embodiment contains a thermal acid generator containing an aromatic sulfonium salt represented by the following general formula (1). These may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2020056809
Figure 2020056809

上記一般式(1)中、
は水素原子、メトキシカルボニル基、アセチル基、ベンゾイル基のいずれか示し、
は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基で置換もしくは無置換のベンジル基またはα−ナフチルメチル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
XはSbF、PF、AsF、BF、CFSO、(CFSON、B(Cのいずれかを示す。
In the general formula (1),
R 1 represents any one of a hydrogen atom, a methoxycarbonyl group, an acetyl group, and a benzoyl group;
R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group substituted or unsubstituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an α-naphthylmethyl group;
R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
X represents any one of SbF 6 , PF 6 , AsF 6 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N, and B (C 6 F 5 ) 4 .

上記熱酸発生剤は、芳香族スルホニウム塩として、一般式(1)におけるXがBFまたはB(Cを示すスルホニウム塩ボレート塩を含むことが好ましい。スルホニウム塩ボレート塩を使用することで、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含む系において、低温硬化性を高めることが可能である。 The thermal acid generator preferably contains, as an aromatic sulfonium salt, a sulfonium salt borate salt in which X in the general formula (1) represents BF 4 or B (C 6 F 5 ) 4 . By using a sulfonium salt borate salt, it is possible to enhance the low-temperature curability in a system containing an epoxy resin and a phenol resin.

上記熱酸発生剤の含有量の下限値は、エポキシ樹脂100質量%に対して、例えば、0.1質量%以上、好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。これにより、低温硬化性や感度を高めることができる。一方、上記熱酸発生剤の含有量の上限値は、エポキシ樹脂100質量%に対して、例えば、3質量%以下、好ましくは3.5質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。ガラス転移温度の低下や5%重量減少温度の低下が抑制され得る。詳細なメカニズムは定かではないが、熱酸発生剤の使用量を適度の範囲内とすることで、熱酸発生剤の昇華による影響を抑制できる、と考えられる。   The lower limit of the content of the thermal acid generator is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more based on 100% by mass of the epoxy resin. is there. Thereby, low-temperature curability and sensitivity can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the thermal acid generator is, for example, 3% by mass or less, preferably 3.5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less based on 100% by mass of the epoxy resin. A decrease in the glass transition temperature and a decrease in the 5% weight loss temperature can be suppressed. Although the detailed mechanism is not clear, it is considered that the effect of sublimation of the thermal acid generator can be suppressed by setting the amount of the thermal acid generator used within an appropriate range.

(界面活性剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含むことができる。界面活性剤を含むことにより、塗工時における濡れ性を向上させ、均一な樹脂膜そして硬化膜を得ることができる。界面活性剤は、たとえば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、およびアクリル系界面活性剤等が挙げられる。
(Surfactant)
The photosensitive resin composition of the present embodiment can include a surfactant. By including the surfactant, the wettability at the time of coating can be improved, and a uniform resin film and a cured film can be obtained. Examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, an alkyl-based surfactant, and an acrylic-based surfactant.

上記界面活性剤は、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含む界面活性剤を含むことが好ましい。これにより、均一な樹脂膜を得られること(塗布性の向上)や、現像性の向上に加え、接着強度の向上にも寄与する。このような界面活性剤としては、例えば、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含むノニオン系界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤として使用可能な市販品としては、例えば、DIC株式会社製の「メガファック」シリーズの、F−251、F−253、F−281、F−430、F−477、F−551、F−552、F−553、F−554、F−555、F−556、F−557、F−558、F−559、F−560、F−561、F−562、F−563、F−565、F−568、F−569、F−570、F−572、F−574、F−575、F−576、R−40、R−40−LM、R−41、R−94等の、フッ素を含有するオリゴマー構造の界面活性剤、株式会社ネオス製のフタージェント250、フタージェント251等のフッ素含有ノニオン系界面活性剤、ワッカー・ケミー社製のSILFOAM(登録商標)シリーズ(例えばSD 100 TS、SD 670、SD 850、SD 860、SD 882)等のシリコーン系界面活性剤が挙げられる。   The surfactant preferably contains a surfactant containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom. Thereby, in addition to obtaining a uniform resin film (improvement of coating property) and improvement of developing property, it contributes to improvement of adhesive strength. As such a surfactant, for example, a nonionic surfactant containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom is preferable. Examples of commercially available products that can be used as a surfactant include, for example, F-251, F-253, F-281, F-430, F-478, and F-551 of the “Mega Fac” series manufactured by DIC Corporation. F-552, F-553, F-554, F-555, F-556, F-557, F-558, F-559, F-560, F-561, F-562, F-563, F- 565, F-568, F-569, F-570, F-572, F-574, F-575, F-576, R-40, R-40-LM, R-41, R-94, etc. Surfactants having a fluorine-containing oligomer structure, fluorine-containing nonionic surfactants such as Neogent 250 and Phantagent 251 manufactured by Neos Co., Ltd., and SILFOAM (registered trademark) series manufactured by Wacker Chemie (eg, SD) 100 TS, SD 670, SD 850, SD 860, and SD 882).

上記界面活性剤の含有量は、感光性樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として、例えば、0.001〜1質量%、好ましくは0.005〜0.5質量%とすることができる。   The content of the surfactant can be, for example, 0.001 to 1% by mass, and preferably 0.005 to 0.5% by mass, based on the total amount of the non-volatile components of the photosensitive resin composition. .

(密着助剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、密着助剤を含むことができる。これにより、無機材料との密着性を一層向上させることができる。
(Adhesion aid)
The photosensitive resin composition of the present embodiment can include an adhesion aid. Thereby, the adhesiveness with the inorganic material can be further improved.

上記密着助剤は、とくに限定されないが、たとえばアミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン、ウレイドシラン、またはスルフィドシラン等のシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、エポキシシラン(すなわち、1分子中に、エポキシ部位と、加水分解によりシラノール基を発生する基の両方を含む化合物)を用いることがより好ましい。   The adhesion aid is not particularly limited, but for example, a silane coupling agent such as aminosilane, epoxy silane, acryl silane, mercapto silane, vinyl silane, ureido silane, or sulfide silane can be used. One type of silane coupling agent may be used alone, or two or more types may be used in combination. Among these, it is more preferable to use epoxy silane (that is, a compound containing both an epoxy moiety and a group that generates a silanol group by hydrolysis in one molecule).

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またはメタ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。
酸無水物含有カップリング剤としては、例えば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等が挙げられる。
Examples of the amino group-containing coupling agent include 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 methyldimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-phenyl-γ-amino-propyltrimethoxysilane, and the like.
Examples of the epoxy group-containing coupling agent include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidylpropyl Trimethoxysilane and the like.
Examples of the acryl group-containing coupling agent or the methacryl group-containing coupling agent include γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) methyldimethoxysilane, and γ- (methacryloxypropyl) methyldiethoxysilane And the like.
Examples of the mercapto group-containing coupling agent include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
Examples of the vinyl group-containing coupling agent include vinyl tris (β-methoxyethoxy) silane, vinyl triethoxy silane, and vinyl trimethoxy silane.
Examples of the ureido group-containing coupling agent include 3-ureidopropyltriethoxysilane.
Examples of the sulfide group-containing coupling agent include bis (3- (triethoxysilyl) propyl) disulfide and bis (3- (triethoxysilyl) propyl) tetrasulfide.
Examples of the acid anhydride-containing coupling agent include 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride, and 3-dimethylmethoxysilylpropyl succinic anhydride.

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。   Here, the silane coupling agent is listed, but a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, or the like may be used.

上記密着助剤の含有量は、感光性樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として、例えば、好ましくは0.3〜5質量%であるのが好ましく、0.4〜4%であるのがより好ましく、0.5〜3質量%とすることができる。   The content of the adhesion aid is, for example, preferably from 0.3 to 5% by mass, and more preferably from 0.4 to 4% by mass based on the total amount of the non-volatile components of the photosensitive resin composition. Is more preferable, and can be set to 0.5 to 3% by mass.

(添加剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物には、上記の成分に加えて、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、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
(Additive)
Other additives may be added to the photosensitive resin composition of the present embodiment, if necessary, in addition to the above components. Examples of other additives include an antioxidant, a filler such as silica, a sensitizer, and a film-forming agent.

(溶剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、溶剤を含むことができる。溶剤として、有機溶剤を含むことができる。上記有機溶剤としては、感光性樹脂組成物の各成分を溶解可能なもので、且つ、各構成成分と化学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 of the present embodiment can include a solvent. The solvent may include an organic solvent. The organic solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve each component of the photosensitive resin composition and does not chemically react with each component.

有機溶剤としては、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、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。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 organic 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, and benzyl. Examples thereof include alcohol, propylene carbonate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, butyl acetate, and γ-butyrolactone. These may be used alone or in combination.

上記溶剤は、感光性樹脂組成物中の不揮発成分全量の濃度が、例えば、30〜75質量%となるように用いられることが好ましい。この範囲とすることで、各成分を十分に溶解させることができ、また、良好な塗布性を担保することができる。また、不揮発成分の含有量を調整することにより、感光性樹脂組成物の粘度を適切に制御できる。   The solvent is preferably used such that the concentration of all the nonvolatile components in the photosensitive resin composition is, for example, 30 to 75% by mass. Within this range, each component can be sufficiently dissolved, and good coatability can be ensured. Further, by adjusting the content of the nonvolatile component, the viscosity of the photosensitive resin composition can be appropriately controlled.

ワニス状の感光性樹脂組成物の25℃における粘度は、例えば、10cP〜6000cP、好ましくは20cP〜5000cP、より好ましくは30cP〜4000cPである。粘度を上記数値範囲内とすることにより、塗布膜の厚みを適切に制御できる。例えば、例えば、1μm〜100μm、好ましくは3μm〜80μm、より好ましくは5μm〜50μmの厚みを実現できる。   The viscosity of the varnish-shaped photosensitive resin composition at 25 ° C. is, for example, 10 cP to 6000 cP, preferably 20 cP to 5000 cP, and more preferably 30 cP to 4000 cP. By setting the viscosity within the above numerical range, the thickness of the coating film can be appropriately controlled. For example, a thickness of, for example, 1 μm to 100 μm, preferably 3 μm to 80 μm, and more preferably 5 μm to 50 μm can be realized.

本実施形態の感光性樹脂組成物は、下記の手順で測定された170℃における硬化率が、例えば、97%以上、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上という低温硬化特性を有することができる。これにより、製造プロセスの熱処理温度が低温の場合でも、高温で硬化した場合と比較して遜色なく十分な硬化性を発揮できるため、低温熱処理時のリフロー耐性の低下が抑制され得る。   The photosensitive resin composition of the present embodiment has a low-temperature curing property of, for example, 97% or more, preferably 98% or more, more preferably 99% or more, measured at 170 ° C. by the following procedure. Can be. Thereby, even when the heat treatment temperature in the manufacturing process is low, sufficient curability can be exhibited as compared with the case where the heat treatment is performed at a high temperature, so that a decrease in reflow resistance during low temperature heat treatment can be suppressed.

(手順)
(1)当該ネガ型感光性樹脂組成物を、直径8インチのシリコンウエハー上に、スピンコートによって乾燥後膜厚が8μmになるように塗布し、大気中で、100℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成する。
(2)上記(1)で得られた感光性樹脂膜に対して、i線ステッパーを用いて、600mJ/cmで全面露光する。続いて、ホットプレートを用いて、大気中で、70℃、5分、露光後加熱する。
(3)上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して硬化膜Aを得る。また、上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、230℃で180分加熱処理して硬化膜Bを得る。
(4)上記(1)で得られた感光性樹脂膜のIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、上記(3)で得られた硬化膜AのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、硬化膜BのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとしたとき、170℃における硬化率(%)を、式:[1−((P−P)/(P−P))]×100に基づいて算出する。
(procedure)
(1) The negative photosensitive resin composition is applied on a silicon wafer having a diameter of 8 inches by spin coating so that the film thickness becomes 8 μm after drying, and dried in air at 100 ° C. for 3 minutes. A photosensitive resin film is formed.
(2) The photosensitive resin film obtained in the above (1) is entirely exposed at 600 mJ / cm 2 using an i-line stepper. Subsequently, the substrate is heated after exposure at 70 ° C. for 5 minutes in the air using a hot plate.
(3) The photosensitive resin film obtained in the above (2) is heated at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film A. Further, the photosensitive resin film obtained in the above (2) is heat-treated at 230 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film B.
(4) In the IR spectrum of the photosensitive resin film obtained in the above (1), the peak height near 910 cm −1 derived from the epoxy group is defined as PO, and the cured film A obtained in the above (3) is obtained. in IR spectrum, the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived from the epoxy group and P a, the IR spectrum of the cured film B, when the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived from the epoxy group was P B, cure rate at 170 ° C. (%) of the formula: - calculating on the basis of [1 ((P a -P B ) / (P O -P B))] × 100.

本実施形態の感光性樹脂組成物は、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して得られた硬化膜(試験サンプル)の、150℃から250℃の範囲において算出した平面方向(XY方向)の平均線膨張係数(α2)の上限値が、例えば、200ppm/℃以下、好ましくは190ppm/℃以下、より好ましくは180ppm/℃以下である。これにより、低温硬化時の膜特性を高められるため、耐熱信頼性を向上できる。なお、上記平均線膨張係数(α2)の下限値は、特に限定されないが、80ppm/℃以上でもよく、90ppm/℃以上でもよい。   The photosensitive resin composition of the present embodiment is obtained by subjecting a cured film (test sample) obtained by heat treatment at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to a planar direction (XY direction) calculated in the range of 150 ° C. to 250 ° C. ) Has an upper limit of, for example, 200 ppm / ° C. or less, preferably 190 ppm / ° C. or less, and more preferably 180 ppm / ° C. or less. Thereby, the film characteristics at the time of low-temperature curing can be improved, and the heat resistance can be improved. The lower limit of the average linear expansion coefficient (α2) is not particularly limited, but may be 80 ppm / ° C. or more, or 90 ppm / ° C. or more.

次に、本実施形態の半導体装置および電子機器について説明する。   Next, the semiconductor device and the electronic device of the present embodiment will be described.

図1は、本実施形態の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 the semiconductor device of the present embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged view of a region surrounded by a chain line in FIG. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to 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。   The semiconductor device 1 shown in FIG. 1 has a so-called package-on-package structure including a through electrode substrate 2 and a semiconductor package 3 mounted thereon.

貫通電極基板2は、絶縁層21と、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、絶縁層21の内部に埋め込まれた半導体チップ23と、絶縁層21の下面に設けられた下層配線層24と、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。   The through electrode substrate 2 is provided on the insulating layer 21, a plurality of through wirings 221 penetrating from the upper surface to the lower surface of the insulating layer 21, the semiconductor chip 23 embedded inside the insulating layer 21, and the lower surface of the insulating layer 21. A lower wiring layer 24, an upper wiring layer 25 provided on the upper surface of the insulating layer 21, and a solder bump 26 provided on the lower surface of the lower wiring layer 24.

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 semiconductor package 3 includes a package substrate 31, a semiconductor chip 32 mounted on the package substrate 31, bonding wires 33 for electrically connecting the semiconductor chip 32 and the package substrate 31, and a semiconductor chip 32 and a bonding wire 33. The package includes a buried sealing layer and a solder bump provided on the lower surface of the package substrate.

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 semiconductor package 3 is stacked on the through electrode substrate 2. Thus, the solder bump 35 of the semiconductor package 3 and the upper wiring layer 25 of the through electrode substrate 2 are electrically connected.

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 semiconductor device 1, since it is not necessary to use a thick substrate such as an organic substrate including a core layer in the through electrode substrate 2, the height can be easily reduced. For this reason, it is possible to contribute to downsizing of an electronic device incorporating the semiconductor device 1.

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。   Further, since the through-electrode substrate 2 having different semiconductor chips and the semiconductor package 3 are stacked, the mounting density per unit area can be increased. For this reason, both miniaturization and high performance can be achieved.

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、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 electrode substrate 2 and the semiconductor package 3 will be described in more detail.
The lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 included in the through electrode substrate 2 shown in FIG. 2 each include an insulating layer, a wiring layer, a through wiring, and the like. As a result, the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 include wiring inside and on the surface, and are electrically connected to each other via the through wiring 221 penetrating the insulating layer 21.

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。   The wiring layer included in the lower wiring layer 24 is connected to the semiconductor chip 23 and the solder bump 26. Therefore, the lower wiring layer 24 functions as a redistribution layer of the semiconductor chip 23, and the solder bumps 26 function as external terminals of the semiconductor chip 23.

図2に示す貫通配線221は、前述したように、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。   The through wiring 221 shown in FIG. 2 is provided so as to penetrate the insulating layer 21 as described above. As a result, the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 are electrically connected to each other, and the through-electrode substrate 2 and the semiconductor package 3 can be stacked. Therefore, the functionality of the semiconductor device 1 can be improved. it can.

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。本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化膜を、再配線層の絶縁層を構成するために用いることができる。   The wiring layer 253 included in the upper wiring layer 25 shown in FIG. 2 is connected to the through wiring 221 and the solder bump 35. Therefore, the upper wiring layer 25 is electrically connected to the semiconductor chip 23, functions as a rewiring layer of the semiconductor chip 23, and functions as an interposer interposed between the semiconductor chip 23 and the package substrate 31. Also works. The cured film of the photosensitive resin composition of the present embodiment can be used for forming an insulating layer of a rewiring layer.

本実施形態によれば、半導体チップ23と、半導体チップ23の表面上に設けられた再配線層(上層配線層25)と、を備えており、当該再配線層中の絶縁層が、本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物で構成される、半導体装置を実現できる。   According to the present embodiment, the semiconductor device includes the semiconductor chip 23 and the redistribution layer (the upper wiring layer 25) provided on the surface of the semiconductor chip 23, and the insulating layer in the redistribution layer is used in the present embodiment. Semiconductor device composed of a cured product of the photosensitive resin composition of the present invention.

貫通配線221が絶縁層21を貫通していることにより、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。   Since the through wiring 221 penetrates the insulating layer 21, an effect of reinforcing the insulating layer 21 is obtained. For this reason, even when the mechanical strength of the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 is low, a decrease in the mechanical strength of the entire through electrode substrate 2 can be avoided. As a result, the lower wiring layer 24 and the upper wiring layer 25 can be further thinned, and the height of the semiconductor device 1 can be further reduced.

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 semiconductor device 1 shown in FIG. 1 also includes a through wiring 222 provided so as to penetrate the insulating layer 21 located on the upper surface of the semiconductor chip 23, in addition to the through wiring 221. Thus, electrical connection between the upper surface of the semiconductor chip 23 and the upper wiring layer 25 can be achieved.

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。   The insulating layer 21 is provided so as to cover the semiconductor chip 23. Thereby, the effect of protecting the semiconductor chip 23 is enhanced. As a result, the reliability of the semiconductor device 1 can be improved. Further, the semiconductor device 1 that can be easily applied to a mounting method such as the package-on-package structure according to the present embodiment is obtained.

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、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 wiring 221 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 2 to 80 μm. Thereby, the conductivity of the through wiring 221 can be ensured without impairing the mechanical characteristics of the insulating layer 21.

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 semiconductor package 3 shown in FIG. 1 may be any type of package. For example, QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), QFN (Quad Flat Non-logged, Long-packed, Long-packed, Long-packed, Long-packed, Long-packed, Long-packed, Long-packed, Long-packed) Examples include LF-BGA (Lead Frame BGA).

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. For example, in FIG. 1, a plurality of semiconductor chips 32 are stacked. Thereby, the packing density is increased. The plurality of semiconductor chips 32 may be provided side by side in the plane direction, or may be provided in the plane direction while being stacked in the thickness direction.

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 package substrate 31 may be any substrate. For example, the package substrate 31 is a substrate including an insulating layer (not shown), a wiring layer, a through wiring, and the like. Among these, the solder bump 35 and the bonding wire 33 can be electrically connected via the through wiring.

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 sealing layer 34 is made of, for example, a known sealing resin material. By providing such a sealing layer 34, the semiconductor chip 32 and the bonding wires 33 can be protected from external force and external environment.

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。   Since the semiconductor chip 23 included in the through electrode substrate 2 and the semiconductor chip 32 included in the semiconductor package 3 are arranged close to each other, it is possible to enjoy advantages such as high speed and low loss of mutual communication. Can be. From this viewpoint, for example, one of the semiconductor chip 23 and the semiconductor chip 32 is an arithmetic element such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an AP (Application Processor), and the other is a DRAM (Dynamic Random Access). Memory, a memory element such as a flash memory, or the like, these elements can be arranged close to each other in the same device. As a result, the semiconductor device 1 that achieves both high functionality and miniaturization can be realized.

<半導体装置の製造方法>
次に、図1に示す半導体装置1を製造する方法について説明する。
<Semiconductor device manufacturing method>
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 will be described.

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6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 chart showing a method for manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG. 4 to 6 are views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG.

半導体装置1の製造方法は、基板202上に設けられた半導体チップ23および貫通配線221、222を埋め込むように絶縁層21を得るチップ配置工程S1と、絶縁層21上および半導体チップ23上に上層配線層25を形成する上層配線層形成工程S2と、基板202を剥離する基板剥離工程S3と、下層配線層24を形成する下層配線層形成工程S4と、半田バンプ26を形成し、貫通電極基板2を得る半田バンプ形成工程S5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S6と、を有する。   The method for manufacturing the semiconductor device 1 includes a chip disposing step S1 for obtaining the insulating layer 21 so as to bury the semiconductor chip 23 and the through wirings 221 and 222 provided on the substrate 202, and an upper layer on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23. An upper wiring layer forming step S2 for forming the wiring layer 25; a substrate peeling step S3 for peeling the substrate 202; a lower wiring layer forming step S4 for forming the lower wiring layer 24; 2 and a lamination step S6 of laminating the semiconductor package 3 on the through electrode substrate 2.

このうち、上層配線層形成工程S2は、絶縁層21上および半導体チップ23上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を得る第1樹脂膜配置工程S20と、感光性樹脂層2510に露光処理を施す第1露光工程S21と、感光性樹脂層2510に現像処理を施す第1現像工程S22と、感光性樹脂層2510に硬化処理を施す第1硬化工程S23と、配線層253を形成する配線層形成工程S24と、感光性樹脂層2510および配線層253上に感光性樹脂ワニス5を配置し、感光性樹脂層2520を得る第2樹脂膜配置工程S25と、感光性樹脂層2520に露光処理を施す第2露光工程S26と、感光性樹脂層2520に現像処理を施す第2現像工程S27と、感光性樹脂層2520に硬化処理を施す第2硬化工程S28と、開口部424(貫通孔)に貫通配線254を形成する貫通配線形成工程S29と、を含む。   Among them, the upper wiring layer forming step S2 is to dispose the photosensitive resin varnish 5 (varnish-like photosensitive resin composition) on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23 to obtain the first resin A film disposing step S20, a first exposing step S21 for exposing the photosensitive resin layer 2510 to an exposure treatment, a first developing step S22 for exposing the photosensitive resin layer 2510 to a development treatment, and a curing treatment to the photosensitive resin layer 2510. A first curing step S23, a wiring layer forming step S24 for forming the wiring layer 253, and a second resin for disposing the photosensitive resin varnish 5 on the photosensitive resin layer 2510 and the wiring layer 253 to obtain the photosensitive resin layer 2520 A film disposing step S25, a second exposing step S26 for performing an exposure process on the photosensitive resin layer 2520, a second developing step S27 for performing a developing process on the photosensitive resin layer 2520, and a photosensitive resin layer 2520. It includes a second curing step S28 is subjected to a curing treatment, a through wiring formation step S29 of forming the through wiring 254 to the opening 424 (the through hole), the.

以下、各工程について順次説明する。なお、以下の製造方法は一例であり、これに限定されるものではない。   Hereinafter, each step will be sequentially described. The following manufacturing method is an example, and the present invention is not limited to this.

[1]チップ配置工程S1
まず、図4(a)に示すように、基板202と、基板202上に設けられた半導体チップ23および貫通配線221、222と、これらを埋め込むように設けられた絶縁層21と、を備えるチップ埋込構造体27を用意する。
[1] Chip placement step S1
First, as shown in FIG. 4A, a chip including a substrate 202, a semiconductor chip 23 and through wirings 221 and 222 provided on the substrate 202, and an insulating layer 21 provided so as to embed them. An embedded structure 27 is prepared.

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 substrate 202 is not particularly limited, and examples thereof include a metal material, a glass material, a ceramic material, a semiconductor material, and an organic material. Further, as the substrate 202, a semiconductor wafer such as a silicon wafer, a glass wafer, or the like may be used.

半導体チップ23は、基板202上に接着されている。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との間を固定するようにしてもよい。   The semiconductor chip 23 is bonded on the substrate 202. In the present manufacturing method, as an example, a plurality of semiconductor chips 23 are provided on the same substrate 202 while being separated from each other. The plurality of semiconductor chips 23 may be of the same type or different types. Further, the space between the substrate 202 and the semiconductor chip 23 may be fixed via an adhesive layer (not shown) such as a die attach film.

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 an interposer (not shown) may be provided between the substrate 202 and the semiconductor chip 23 as necessary. The interposer functions as a redistribution layer of the semiconductor chip 23, for example. Therefore, the interposer may include a pad (not shown) for electrically connecting to an electrode of the semiconductor chip 23 described later. Thereby, the pad spacing and arrangement pattern of the semiconductor chip 23 can be converted, and the degree of freedom in designing the semiconductor device 1 can be further increased.

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。   As such an interposer, for example, an inorganic substrate such as a silicon substrate, a ceramic substrate, and a glass substrate, and an organic substrate such as a resin substrate are used.

絶縁層21は、例えば感光性樹脂組成物の成分として挙げたような熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含む樹脂膜(有機絶縁層)であってもよく、半導体の技術分野で用いる通常の封止材であってもよい。   The insulating layer 21 may be, for example, a resin film (organic insulating layer) containing a thermosetting resin or a thermoplastic resin as mentioned as a component of the photosensitive resin composition, and may be a usual sealing film used in the technical field of semiconductor. Stopping material may be used.

貫通配線221、222の構成材料としては、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、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。   Examples of the constituent material of the through wirings 221 and 222 include copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, gold or gold alloy, silver or silver alloy, nickel or nickel alloy, and the like.

なお、上記とは異なる方法で作製したチップ埋込構造体27を用意するようにしてもよい。   In addition, you may make it prepare the chip embedding structure 27 manufactured by the method different from the above.

[2]上層配線層形成工程S2
次に、絶縁層21上および半導体チップ23上に、上層配線層25を形成する。
[2] Upper wiring layer forming step S2
Next, an upper wiring layer 25 is formed on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23.

[2−1]第1樹脂膜配置工程S20
まず、図4(b)に示すように、絶縁層21上および半導体チップ23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4(c)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、本実施形態の感光性樹脂組成物であって、感光性を有するワニスである。
[2-1] First resin film disposing step S20
First, as shown in FIG. 4B, the photosensitive resin varnish 5 is applied (disposed) on the insulating layer 21 and the semiconductor chip 23. Thus, a liquid coating of the photosensitive resin varnish 5 is obtained as shown in FIG. The photosensitive resin varnish 5 is a photosensitive resin composition of the present embodiment, and is a varnish having photosensitivity.

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 photosensitive resin varnish 5 is performed using, for example, a spin coater, a bar coater, a spray device, an ink jet device, or the like.

感光性樹脂ワニス5の粘度は、特に限定されないが、10cP〜6000cP、好ましくは20cP〜5000cP、より好ましくは30cP〜4000cPである。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2510(図4(d)参照)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 photosensitive resin varnish 5 is not particularly limited, but is 10 cP to 6000 cP, preferably 20 cP to 5000 cP, and more preferably 30 cP to 4000 cP. When the viscosity of the photosensitive resin varnish 5 is within the above range, a thinner photosensitive resin layer 2510 (see FIG. 4D) can be formed. As a result, the upper wiring layer 25 can be made thinner, and the semiconductor device 1 can be easily made thinner.

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100rpmの条件で測定された値とされる。   The viscosity of the photosensitive resin varnish 5 is, for example, a value measured using a cone-plate viscometer (TV-25, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at a rotation speed of 100 rpm.

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4(d)に示す感光性樹脂層2510を得る。   Next, the liquid film of the photosensitive resin varnish 5 is dried. Thus, a photosensitive resin layer 2510 shown in FIG. 4D is obtained.

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、1〜60分間加熱する条件が挙げられる。   The drying conditions of the photosensitive resin varnish 5 are not particularly limited, and include, for example, heating at a temperature of 80 to 150 ° C. for 1 to 60 minutes.

なお、本工程では、感光性樹脂ワニス5を塗布するプロセスに代えて、感光性樹脂ワニス5をフィルム化してなる感光性樹脂フィルムを配置するプロセスを採用するようにしてもよい。感光性樹脂フィルムは、本実施形態の感光性樹脂組成物であって、感光性を有する樹脂フィルムである。   In this step, instead of the process of applying the photosensitive resin varnish 5, a process of arranging a photosensitive resin film formed by forming the photosensitive resin varnish 5 into a film may be adopted. The photosensitive resin film is a photosensitive resin composition of the present embodiment, and is a resin film having photosensitivity.

感光性樹脂フィルムは、例えば感光性樹脂ワニス5を各種塗布装置によってキャリアーフィルム等の下地上に塗布し、その後、得られた塗膜を乾燥させることによって製造される。   The photosensitive resin film is produced, for example, by applying a photosensitive resin varnish 5 to a lower surface of a carrier film or the like by using various coating devices, and then drying the obtained coating film.

このようにして感光性樹脂層2510を形成した後、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1露光工程S21における反応の安定化を図ることができる。また、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。   After forming the photosensitive resin layer 2510 in this manner, a pre-exposure bake is performed on the photosensitive resin layer 2510 as necessary. By performing the pre-exposure bake treatment, the molecules contained in the photosensitive resin layer 2510 are stabilized, and the reaction in the first exposure step S21 described later can be stabilized. On the other hand, by heating under heating conditions as described below, adverse effects on the photoacid generator due to heating can be minimized.

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75〜120℃とされ、さらに好ましくは80〜110℃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S21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してパターニングの加工精度が低下するおそれがある。   The temperature of the pre-exposure bake is preferably from 70 to 130C, more preferably from 75 to 120C, and even more preferably from 80 to 110C. If the temperature of the pre-exposure bake is below the lower limit, the purpose of stabilizing molecules by the pre-exposure bake may not be achieved. On the other hand, if the temperature of the pre-exposure bake exceeds the upper limit, the movement of the photoacid generator becomes too active, and the acid is hardly generated even when irradiated with light in a first exposure step S21 described later. May be widened and patterning processing accuracy may be reduced.

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。   The time of the pre-exposure bake is appropriately set according to the temperature of the pre-exposure bake, but is preferably 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes at the above-mentioned temperature, and still more preferably Allow 3-6 minutes. If the time of the pre-exposure bake is below the lower limit, the heating time is insufficient, and the purpose of stabilizing molecules by the pre-exposure bake may not be achieved. On the other hand, when the time of the pre-exposure baking exceeds the upper limit, the heating time is too long, so that even if the temperature of the pre-exposure baking is within the above range, the action of the photoacid generator is hindered. There is a possibility that it will.

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。   The atmosphere for the heat treatment is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or 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。   In addition, the atmospheric pressure is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under increased pressure. Note that the normal pressure refers to a pressure of about 30 to 150 kPa, and is preferably atmospheric pressure.

[2−2]第1露光工程S21
次に、感光性樹脂層2510に露光処理を施す。
[2-2] First exposure step S21
Next, exposure processing is performed on the photosensitive resin layer 2510.

まず、図4(d)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. 4D, a mask 412 is arranged in a predetermined region on the photosensitive resin layer 2510. Then, light (active radiation) is irradiated through the mask 412. Thus, the photosensitive resin layer 2510 is exposed to light according to the pattern of the mask 412.

なお、図4(d)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。   Note that FIG. 4D illustrates a case where the photosensitive resin layer 2510 has a so-called negative-type photosensitivity. In this example, in the photosensitive resin layer 2510, a region corresponding to the light shielding portion of the mask 412 is provided with solubility in the developing solution.

一方、マスク412の透過部に対応する領域では、感光剤の作用によって例えば酸が発生する。発生した酸は、後述する工程において、熱硬化性樹脂の反応の触媒として作用する。   On the other hand, in a region corresponding to the transmission part of the mask 412, for example, an acid is generated by the action of the photosensitive agent. The generated acid acts as a catalyst for the reaction of the thermosetting resin in a step described later.

また、露光処理における露光量は、特に限定されないが、100〜2000mJ/cmであるのが好ましく、200〜1000mJ/cmであるのがより好ましい。これにより、感光性樹脂層2510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。
その後、必要に応じて、感光性樹脂層2510に露光後加熱処理を施す。
The exposure amount in the exposure treatment is not particularly limited, but is preferably 100 to 2000 mJ / cm 2, and more preferably 200~1000mJ / cm 2. Thus, underexposure and overexposure of the photosensitive resin layer 2510 can be suppressed. As a result, high patterning accuracy can be finally achieved.
Thereafter, if necessary, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to a post-exposure bake treatment.

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50〜130℃とされ、さらに好ましくは55〜120℃とされ、特に好ましくは60〜110℃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、熱硬化性樹脂をより短時間でかつ十分に反応させることができる。温度を前記範囲内とすることにより、酸拡散の促進によるパターニングの加工精度の低下を抑制できる。   The temperature of the post-exposure bake is not particularly limited, but is preferably 50 to 150C, more preferably 50 to 130C, still more preferably 55 to 120C, and particularly preferably 60 to 110C. Is done. By performing post-exposure bake at such a temperature, the catalytic action of the generated acid is sufficiently enhanced, and the thermosetting resin can be reacted in a shorter time and sufficiently. By setting the temperature within the above range, it is possible to suppress a decrease in patterning processing accuracy due to promotion of acid diffusion.

なお、露光後加熱処理の温度を前記下限値以上とすることにより、熱硬化性樹脂の反応率を高められ、生産性を高めることができる。一方、露光後加熱処理の温度を前記上限値以下とすることにより、酸拡散の促進によるパターニングの加工精度の低下を抑制できる。   Note that by setting the temperature of the post-exposure bake treatment equal to or higher than the lower limit, the reaction rate of the thermosetting resin can be increased, and the productivity can be increased. On the other hand, by setting the temperature of the post-exposure bake treatment to be equal to or lower than the above upper limit, it is possible to suppress a reduction in patterning processing accuracy due to promotion of acid diffusion.

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, the time of the post-exposure bake is appropriately set in accordance with the temperature of the post-exposure bake, but is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, more preferably 2 to 20 minutes at the above-mentioned temperature. 3 to 15 minutes. By performing the post-exposure bake treatment for such a period of time, the thermosetting resin can be sufficiently reacted, and the diffusion of acid can be suppressed to suppress a reduction in patterning processing accuracy.

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。   The atmosphere for the post-exposure bake is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a reducing gas atmosphere, or 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 bake is not particularly limited, and may be under reduced pressure or under increased pressure. Thereby, the pre-exposure baking can be performed relatively easily. Note that the normal pressure refers to a pressure of about 30 to 150 kPa, and is preferably atmospheric pressure.

[2−3]第1現像工程S22
次に、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5(e)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。
[2-3] First Development Step S22
Next, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to development processing. Thus, an opening 423 penetrating the photosensitive resin layer 2510 is formed in a region corresponding to the light-shielding portion of the mask 412 (see FIG. 5E).
Examples of the developer include an organic developer and a water-soluble developer.

[2−4]第1硬化工程S23
現像処理の後、感光性樹脂層2510に対して硬化処理(現像後加熱処理)を施す。硬化処理の条件は、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2510を硬化させ、有機絶縁層251を得ることができる。
[2-4] First curing step S23
After the development, the photosensitive resin layer 2510 is subjected to a curing treatment (a post-development heat treatment). The conditions for the curing treatment are not particularly limited, and the heating temperature is about 160 to 250 ° C. and the heating time is about 30 to 240 minutes. This makes it possible to cure the photosensitive resin layer 2510 while suppressing the thermal influence on the semiconductor chip 23, and obtain the organic insulating layer 251.

[2−5]配線層形成工程S24
次に、有機絶縁層251上に配線層253を形成する(図5(f)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およびエッチング法によりパターニングされることによって形成される。
[2-5] Wiring layer forming step S24
Next, a wiring layer 253 is formed over the organic insulating layer 251 (see FIG. 5F). The wiring layer 253 is formed by obtaining a metal layer using a vapor deposition method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, and then patterning the metal layer by a photolithography method and an etching method.

なお、配線層253の形成に先立ち、プラズマ処理のような表面改質処理を施すようにしてもよい。   Note that a surface modification treatment such as a plasma treatment may be performed before the formation of the wiring layer 253.

[2−6]第2樹脂膜配置工程S25
次に、図5(g)に示すように、第1樹脂膜配置工程S20と同様にして感光性樹脂層2520を得る。感光性樹脂層2520は、配線層253を覆うように配置される。
[2-6] Second resin film disposing step S25
Next, as shown in FIG. 5G, a photosensitive resin layer 2520 is obtained in the same manner as in the first resin film disposing step S20. The photosensitive resin layer 2520 is disposed so as to cover the wiring layer 253.

その後、必要に応じて、感光性樹脂層2520に対して露光前加熱処理を施す。処理条件は、例えば第1樹脂膜配置工程S20で記載した条件とされる。   Thereafter, if necessary, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to a heat treatment before exposure. The processing conditions are, for example, the conditions described in the first resin film disposing step S20.

[2−7]第2露光工程S26
次に、感光性樹脂層2520に露光処理を施す。処理条件は、例えば第1露光工程S21で記載した条件とされる。
[2-7] Second exposure step S26
Next, exposure processing is performed on the photosensitive resin layer 2520. The processing conditions are, for example, the conditions described in the first exposure step S21.

その後、必要に応じて、感光性樹脂層2520に対して露光後加熱処理を施す。処理条件は、例えば第1露光工程S21で記載した条件とされる。   After that, a post-exposure bake is performed on the photosensitive resin layer 2520 as necessary. The processing conditions are, for example, the conditions described in the first exposure step S21.

[2−8]第2現像工程S27
次に、感光性樹脂層2520に現像処理を施す。処理条件は、例えば第1現像工程S22で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層2510、2520を貫通する開口部424が形成される(図5(h)参照)。
[2-8] Second developing step S27
Next, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to development processing. The processing conditions are, for example, the conditions described in the first developing step S22. Thus, an opening 424 penetrating the photosensitive resin layers 2510 and 2520 is formed (see FIG. 5H).

[2−9]第2硬化工程S28
現像処理の後、感光性樹脂層2520に対して硬化処理(現像後加熱処理)を施す。硬化条件は、例えば第1硬化工程S23で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層2520を硬化させ、有機絶縁層252を得る(図6(i)参照)。
[2-9] Second curing step S28
After the development processing, the photosensitive resin layer 2520 is subjected to a curing processing (a heat treatment after the development). The curing conditions are, for example, the conditions described in the first curing step S23. Thereby, the photosensitive resin layer 2520 is cured, and the organic insulating layer 252 is obtained (see FIG. 6 (i)).

なお、本実施形態では、上層配線層25が有機絶縁層251と有機絶縁層252の2層を有しているが、3層以上を有していてもよい。この場合、第2硬化工程S28の後、配線層形成工程S24から第2硬化工程S28までの一連の工程を繰り返し追加するようにすればよい。   In the present embodiment, the upper wiring layer 25 has two layers of the organic insulating layer 251 and the organic insulating layer 252, but may have three or more layers. In this case, after the second curing step S28, a series of steps from the wiring layer forming step S24 to the second curing step S28 may be repeatedly added.

[2−10]貫通配線形成工程S29
次に、開口部424に対し、図6(i)に示す貫通配線254を形成する。
[2-10] Through-line forming step S29
Next, a through wiring 254 shown in FIG. 6I is formed in the opening 424.

貫通配線254の形成には、公知の方法が用いられるが、例えば以下の方法が用いられる。   A known method is used for forming the through wiring 254, for example, the following method is used.

まず、有機絶縁層252上に、図示しないシード層を形成する。シード層は、開口部424の内面(側面および底面)とともに、有機絶縁層252の上面に形成される。   First, a seed layer (not shown) is formed on the organic insulating layer 252. The seed layer is formed on the upper surface of the organic insulating layer 252 together with the inner surface (side surface and bottom surface) of the opening 424.

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 the seed layer, for example, a copper seed layer is used. The seed layer is formed by, for example, a sputtering method.

また、シード層は、形成しようとする貫通配線254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。   Further, the seed layer may be made of the same metal as the through wiring 254 to be formed, or may be made of a different metal.

次いで、図示しないシード層のうち、開口部424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424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424内に導電性材料が埋設され、貫通配線254が形成される。   Next, a resist layer (not shown) is formed on a region other than the opening 424 of the seed layer (not shown). Then, the opening 424 is filled with metal using the resist layer as a mask. For this filling, for example, an electrolytic plating method is used. Examples of the metal to be filled include copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, gold or gold alloy, silver or silver alloy, nickel or nickel alloy, and the like. In this way, the conductive material is embedded in the opening 424, and the through wiring 254 is formed.

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252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254の形成箇所は、図示の位置に限定されない。
Next, the resist layer (not shown) is removed. Further, a seed layer (not shown) on the organic insulating layer 252 is removed. For this, for example, a flash etching method can be used.
The formation location of the through wiring 254 is not limited to the illustrated position.

[3]基板剥離工程S3
次に、図6(j)に示すように、基板202を剥離する。これにより、絶縁層21の下面が露出することとなる。
[3] Substrate peeling step S3
Next, the substrate 202 is peeled off as shown in FIG. As a result, the lower surface of the insulating layer 21 is exposed.

[4]下層配線層形成工程S4
次に、図6(k)に示すように、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、いかなる方法で形成されてもよく、例えば上述した上層配線層形成工程S2と同様にして形成されてもよい。
[4] Lower wiring layer forming step S4
Next, as shown in FIG. 6K, a lower wiring layer 24 is formed on the lower surface side of the insulating layer 21. The lower wiring layer 24 may be formed by any method. For example, the lower wiring layer 24 may be formed in the same manner as in the above-described upper wiring layer forming step S2.

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 lower wiring layer 24 thus formed is electrically connected to the upper wiring layer 25 via the through wiring 221.

[5]半田バンプ形成工程S5
次に、図6(L)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。
[5] Solder bump forming step S5
Next, as shown in FIG. 6L, solder bumps 26 are formed on the lower wiring layer 24. Further, a protective film such as a solder resist layer may be formed on the upper wiring layer 25 and the lower wiring layer 24 as necessary.
As described above, the through electrode substrate 2 is obtained.

なお、図6(L)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6(L)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。   Note that the through electrode substrate 2 shown in FIG. 6L can be divided into a plurality of regions. Therefore, for example, by dividing the through-electrode substrate 2 along the dashed line shown in FIG. 6 (L), a plurality of through-electrode substrates 2 can be efficiently manufactured. In addition, for example, a diamond cutter or the like can be used for singulation.

[6]積層工程S6
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。
[6] Lamination step S6
Next, the semiconductor package 3 is disposed on the singulated through electrode substrate 2. Thereby, the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 is obtained.

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。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。   Such a method of manufacturing the semiconductor device 1 can be applied to a wafer-level process or a panel-level process using a large-area substrate. Thereby, the manufacturing efficiency of the semiconductor device 1 can be increased, and the cost can be reduced.

<半導体装置の変形例>
次に、実施形態に係る半導体装置の変形例について説明する。
<Modification of Semiconductor Device>
Next, a modified example of the semiconductor device according to the embodiment will be described.

(第1変形例)
まず、第1変形例について説明する。
図7は、実施形態に係る半導体装置の第1変形例を示す部分拡大断面図である。
以下、第1変形例について説明するが、以下の説明では、図1、2に示す実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図1、2と同様の構成については、図7において同じ符号を付している。
(First Modification)
First, a first modified example will be described.
FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a first modification of the semiconductor device according to the embodiment.
Hereinafter, a first modified example will be described. In the following description, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be mainly described, and a description of the same matters will be omitted. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals in FIG.

図7に示す半導体装置1Aは、下層配線層の構造が異なる以外、図1、2に示す半導体装置1と同様である。すなわち、図7に示す半導体装置1Aは、ランド231が設けられている半導体チップ23と、下層配線層24Aと、半田バンプ26と、を備えている。そして、下層配線層24Aの構造が、図1、2に示す下層配線層24の構造と相違している。   The semiconductor device 1A shown in FIG. 7 is the same as the semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 except that the structure of the lower wiring layer is different. That is, the semiconductor device 1A shown in FIG. 7 includes the semiconductor chip 23 on which the lands 231 are provided, the lower wiring layer 24A, and the solder bumps 26. The structure of the lower wiring layer 24A is different from the structure of the lower wiring layer 24 shown in FIGS.

具体的には、図7に示す下層配線層24Aは、半導体チップ23の下面に設けられた有機絶縁層240と、有機絶縁層240の下方に設けられた有機絶縁層241と、を備えている。これらの有機絶縁層240、241の少なくとも一方は、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成されている。そして、半導体チップ23の下面は、有機絶縁層240、241で覆われている。   Specifically, the lower wiring layer 24A shown in FIG. 7 includes an organic insulating layer 240 provided on the lower surface of the semiconductor chip 23, and an organic insulating layer 241 provided below the organic insulating layer 240. . At least one of the organic insulating layers 240 and 241 is formed using a photosensitive resin composition for a bump protective film. The lower surface of the semiconductor chip 23 is covered with the organic insulating layers 240 and 241.

また、図7に示す下層配線層24Aは、ランド231および半田バンプ26の双方と電気的に接続されているバンプ密着層245を備えている。   Further, the lower wiring layer 24A shown in FIG. 7 includes a bump adhesion layer 245 that is electrically connected to both the land 231 and the solder bump 26.

このような第1変形例の製造に際して、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることにより、パターニング精度が高く、ランド231やバンプ密着層245に含まれる金属の劣化を抑制することができる。このため、信頼性の高い半導体装置1Aが得られる。   By using the photosensitive resin composition for a bump protective film in the manufacture of such a first modification, patterning accuracy is high, and deterioration of the metal contained in the land 231 and the bump adhesion layer 245 can be suppressed. Therefore, a highly reliable semiconductor device 1A is obtained.

(第2変形例)
次に、第2変形例について説明する。
図8は、実施形態に係る半導体装置の第2変形例を示す部分拡大断面図である。
以下、第2変形例について説明するが、以下の説明では、図1、2に示す実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図1、2と同様の構成については、図8において同じ符号を付している。
(Second Modification)
Next, a second modified example will be described.
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a second modification of the semiconductor device according to the embodiment.
Hereinafter, a second modified example will be described, but in the following description, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be mainly described, and description of the same items will be omitted. In addition, about the structure similar to FIG. 1, 2, the same code | symbol is attached | subjected in FIG.

図8に示す半導体装置1Bは、下層配線層の構造が異なる以外、図1、2に示す半導体装置1と同様である。すなわち、図8に示す半導体装置1Bは、ランド231が設けられている半導体チップ23と、下層配線層24Bと、半田バンプ26と、を備えている。そして、下層配線層24Bの構造が、図1、2に示す下層配線層24の構造と相違している。   The semiconductor device 1B shown in FIG. 8 is the same as the semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 except that the structure of the lower wiring layer is different. That is, the semiconductor device 1B shown in FIG. 8 includes the semiconductor chip 23 on which the lands 231 are provided, the lower wiring layer 24B, and the solder bumps 26. The structure of the lower wiring layer 24B is different from the structure of the lower wiring layer 24 shown in FIGS.

具体的には、図8に示す下層配線層24Bは、半導体チップ23の下面に設けられた有機絶縁層240と、有機絶縁層240の下方に設けられた有機絶縁層241と、有機絶縁層241の下方に設けられた有機絶縁層242と、を備えている。これらの有機絶縁層240、241、242の少なくとも1つは、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成されている。   Specifically, the lower wiring layer 24B shown in FIG. 8 includes an organic insulating layer 240 provided on the lower surface of the semiconductor chip 23, an organic insulating layer 241 provided below the organic insulating layer 240, and an organic insulating layer 241. , An organic insulating layer 242 provided below. At least one of these organic insulating layers 240, 241, 242 is formed using a photosensitive resin composition for a bump protective film.

また、図8に示す下層配線層24Bは、ランド231と電気的に接続されている配線層243と、配線層243および半田バンプ26の双方と電気的に接続されているバンプ密着層245と、を備えている。そして、半導体チップ23と配線層243との間には、有機絶縁層240、241が介挿され、配線層243の下面は、有機絶縁層242で覆われている。   The lower wiring layer 24B shown in FIG. 8 includes a wiring layer 243 electrically connected to the land 231; a bump adhesion layer 245 electrically connected to both the wiring layer 243 and the solder bump 26; It has. The organic insulating layers 240 and 241 are interposed between the semiconductor chip 23 and the wiring layer 243, and the lower surface of the wiring layer 243 is covered with the organic insulating layer 242.

このような第2変形例の製造に際して、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることにより、パターニング精度が高く、ランド231や配線層243、バンプ密着層245に含まれる金属の劣化を抑制することができる。このため、信頼性の高い半導体装置1Bが得られる。   In the manufacture of such a second modification, by using the photosensitive resin composition for a bump protective film, the patterning accuracy is high, and the deterioration of the metal contained in the lands 231, the wiring layers 243, and the bump adhesion layers 245 is suppressed. be able to. Therefore, a highly reliable semiconductor device 1B is obtained.

<電子装置>
本実施形態に係る電子装置は、前述した本実施形態に係る半導体装置を備えている。
<Electronic device>
The electronic device according to the present embodiment includes the above-described semiconductor device according to the present embodiment.

本実施形態に係る電子装置は、このような半導体装置を備えるものであれば、特に限定されないものの、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、パソコンのような情報機器、サーバー、ルーターのような通信機器、ロボット、工作機械のような産業機器、車両制御用コンピューター、カーナビゲーションシステムのような車載機器等が挙げられる。   The electronic device according to the present embodiment is not particularly limited as long as it includes such a semiconductor device.For example, mobile phones, smartphones, tablet terminals, wearable terminals, information devices such as personal computers, servers, and routers Industrial equipments such as communication devices, robots and machine tools, vehicle control computers, and in-vehicle devices such as car navigation systems.

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 based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、本発明の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 method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be a method in which an optional step is added to the above embodiment.

また、本発明の感光性樹脂組成物、半導体装置および電子装置は、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。   Further, the photosensitive resin composition, the semiconductor device, and the electronic device of the present invention may be obtained by adding arbitrary elements to the above embodiment.

また、感光性樹脂組成物は、半導体装置の他、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や各種センサーのバンプ保護膜、液晶表示装置、有機EL装置のような表示装置のバンプ保護膜等にも適用可能である。   Further, the photosensitive resin composition is applied not only to semiconductor devices but also to bump protection films of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and various sensors, bump protection films of liquid crystal display devices, display devices such as organic EL devices, and the like. It is possible.

また、半導体装置のパッケージの形態は、図示した形態に限定されず、いかなる形態であってもよい。   Further, the form of the package of the semiconductor device is not limited to the illustrated form, but may be any form.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the description of these examples.

(ネガ型感光性樹脂組成物の調製)
表1に従い配合された各成分の原料をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に溶解させて混合溶液を得た。その後、混合溶液を0.2μmのポリプロピレンフィルターで濾過し、25℃で、粘度が約100cPのワニス状の感光性樹脂組成物を得た。感光性樹脂組成物の粘度は、コーンプレート型粘度計(TV−25、東機産業製)を用いて回転速度100rpmと設定して測定した。
(Preparation of negative photosensitive resin composition)
The raw materials of the components blended according to Table 1 were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to obtain a mixed solution. Thereafter, the mixed solution was filtered through a 0.2 μm polypropylene filter to obtain a varnish-like photosensitive resin composition having a viscosity of about 100 cP at 25 ° C. The viscosity of the photosensitive resin composition was measured using a cone-plate viscometer (TV-25, manufactured by Toki Sangyo) at a rotational speed of 100 rpm.

表1における各成分の原料の詳細は下記のとおりである。
(エポキシ樹脂)
・エポキシ樹脂1:エポキシ樹脂1:以下構造で表される多官能エポキシ樹脂(日本化薬社製 EPPN201、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、25℃で固形、n=約5)

Figure 2020056809
The details of the raw materials of each component in Table 1 are as follows.
(Epoxy resin)
Epoxy resin 1: Epoxy resin 1: Multifunctional epoxy resin represented by the following structure (EPPN201, phenol novolak type epoxy resin manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., solid at 25 ° C., n = about 5)
Figure 2020056809

(フェノキシ樹脂)
・フェノキシ樹脂1:ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(jER1256 三菱化学株式会社製、Mw:約50,000))
(Phenoxy resin)
Phenoxy resin 1: bisphenol A type phenoxy resin (jER1256, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Mw: about 50,000)

(光酸発生剤)
・光酸発生剤1:トリアリールスルホニウムボレート塩(サンアプロ社製、CPI−310B)
(Photoacid generator)
-Photoacid generator 1: triarylsulfonium borate salt (CPI-310B, manufactured by San Apro)

(熱酸発生剤)
・熱酸発生剤1:下記構造で表されるボレート型スルホニウム塩(三新化学社製、サンエイド SI−B3)

Figure 2020056809
(Thermal acid generator)
-Thermal acid generator 1: borate type sulfonium salt represented by the following structure (manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd., San-Aid SI-B3)
Figure 2020056809

(界面活性剤)
・界面活性剤1:含フッ素基・親油性基含有オリゴマー(R−41、DIC社製)
(Surfactant)
-Surfactant 1: Fluorine-containing and lipophilic group-containing oligomer (R-41, manufactured by DIC)

(シランカップリング剤)
・シランカップリング剤1:下記化学式で表される3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403、信越化学社製)

Figure 2020056809
(溶剤)
・溶剤1:プロピルグリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) (Silane coupling agent)
-Silane coupling agent 1: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane represented by the following chemical formula (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Figure 2020056809
(solvent)
-Solvent 1: propyl glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)

Figure 2020056809
Figure 2020056809

得られた感光性樹脂組成物について、以下の評価項目に基づいて評価を実施した。   The obtained photosensitive resin composition was evaluated based on the following evaluation items.

<170℃硬化率>
(1)得られたネガ型感光性樹脂組成物を、直径8インチのシリコンウエハー上に、スピンコートによって乾燥後膜厚が8μmになるように塗布し、大気中で、100℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成した。
(2)上記(1)で得られた感光性樹脂膜に対して、i線ステッパーを用いて、600mJ/cmで全面露光する。続いて、ホットプレートを用いて、大気中で、70℃、5分、露光後加熱した。
(3)上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して硬化膜Aを得た。また、上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、230℃で180分加熱処理して硬化膜Bを得た。
(4)上記(1)で得られた感光性樹脂膜のIRスペクトルを、フーリエ変換赤外分光分析測定(FT−IR)を用いて測定し、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、上記(3)で得られた硬化膜AのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、硬化膜BのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとしたとき、170℃における硬化率(%)を、式:[1−((P−P)/(P−P))]×100に基づいて算出した。結果を表1に示す。
<Curing rate at 170 ° C>
(1) The obtained negative photosensitive resin composition is applied on a silicon wafer having a diameter of 8 inches so as to have a thickness of 8 μm after drying by spin coating, and dried at 100 ° C. for 3 minutes in the air. Thus, a photosensitive resin film was formed.
(2) The photosensitive resin film obtained in the above (1) is entirely exposed at 600 mJ / cm 2 using an i-line stepper. Subsequently, the film was heated after exposure at 70 ° C. for 5 minutes in the air using a hot plate.
(3) The photosensitive resin film obtained in (2) was heated at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film A. The photosensitive resin film obtained in the above (2) was subjected to a heat treatment at 230 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film B.
(4) The IR spectrum of the photosensitive resin film obtained in the above (1) was measured using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and the peak height around 910 cm −1 derived from the epoxy group was measured. was a P O is, in the IR spectrum of the cured film a obtained in the above (3), the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived from the epoxy group and P a, the IR spectrum of the cured film B, epoxy group when the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived was P B, the curing rate at 170 ° C. (%) of the formula: [1 - ((P a -P B) / (P O -P B)) ] × 100. Table 1 shows the results.

<CTE>
得られたネガ型感光性樹脂組成物を、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理してサンプル硬化膜を得た。得られたサンプル硬化膜について、TMA(Thermal Mechanical Analyzer)試験装置(セイコーインスツル株式会社製、製品番号:EXSTAR6000 TMA/SS6100)を用いて、昇温速度5℃/分、荷重30N、引張モード、測定範囲温度:150℃から250℃の条件で、熱機械分析(TMA)を2サイクル測定した。得られた結果から、150℃〜250℃の範囲における平面方向(XY方向)の線膨張係数(α2)の平均値を算出した。なお、線膨脹係数(ppm/℃)は、2サイクル目の値を採用した。結果を表1に示す。
<CTE>
The obtained negative photosensitive resin composition was heated at 170 ° C. for 180 minutes under a nitrogen atmosphere to obtain a cured sample film. Using a TMA (Thermal Mechanical Analyzer) test device (manufactured by Seiko Instruments Inc., product number: EXSTAR6000 TMA / SS6100), the obtained sample cured film was heated at a rate of 5 ° C./min, a load of 30 N, a tensile mode, Measurement range: Two cycles of thermomechanical analysis (TMA) were performed under the conditions of 150 ° C to 250 ° C. From the obtained results, the average value of the linear expansion coefficient (α2) in the plane direction (XY directions) in the range of 150 ° C to 250 ° C was calculated. In addition, the value of the 2nd cycle was adopted as the linear expansion coefficient (ppm / ° C.). Table 1 shows the results.

<感光量(Eop)>
(1)得られたネガ型感光性樹脂組成物を、直径8インチのシリコンウエハー上に、スピンコートによって乾燥後膜厚が8μmになるように塗布し、大気中で、100℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成した。
(2)上記(1)で得られた感光性樹脂膜に対して、i線ステッパーを用いて、20mJ/cm〜1240mJ/cmでステップ露光する。続いて、ホットプレートを用いて、大気中で、70℃、5分、露光後加熱した。続いて、スプレー現像機を用いて、PGMEAで、大気中で、20秒現像し、パターニングを行った。
(3)上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して硬化膜を得た。
(4)上記(1)で得られた感光性樹脂膜のパターニングの内、7μmマスク個所に該当する四角ビアの断面をSEM観察し、7μmのCD(Critical Dimension)である露光量(mJ/cm)をEopとした。
<Sensitivity (Eop)>
(1) The obtained negative photosensitive resin composition is applied on a silicon wafer having a diameter of 8 inches so as to have a thickness of 8 μm after drying by spin coating, and dried at 100 ° C. for 3 minutes in the air. Thus, a photosensitive resin film was formed.
(2) the obtained photosensitive resin film in the above (1), using an i-line stepper, steps exposed at 20mJ / cm 2 ~1240mJ / cm 2 . Subsequently, the film was heated after exposure at 70 ° C. for 5 minutes in the air using a hot plate. Subsequently, using a spray developing machine, development was performed with PGMEA in the air for 20 seconds, and patterning was performed.
(3) The photosensitive resin film obtained in (2) was heated at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film.
(4) Among the patterning of the photosensitive resin film obtained in the above (1), a cross section of a square via corresponding to a 7 μm mask is observed by SEM, and an exposure amount (mJ / cm) of 7 μm CD (Critical Dimension) is obtained. 2 ) was defined as Eop.

<リフロー耐性>
(1)得られたネガ型感光性樹脂組成物を、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理してサンプル硬化膜Aを得た。また、窒素雰囲気下、230℃で180分加熱処理してサンプル硬化膜Bを得た。得られたサンプル硬化膜A、Bのそれぞれについて、窒素雰囲気下、260℃で5分の加熱処理を10回行った。
(2)上記(1)で得られたサンプル硬化膜A、Bのそれぞれについて、TMA(Thermal Mechanical Analyzer)試験装置(セイコーインスツル株式会社製、製品番号:EXSTAR6000 TMA/SS6100)を用いて、昇温速度5℃/分、荷重30N、引張モード、測定範囲温度:150℃から250℃の条件で、熱機械分析(TMA)を2サイクル測定した。得られた結果から、150℃〜250℃の範囲における平面方向(XY方向)の線膨張係数(α2)の平均値を算出し、リフロー後のサンプル硬化膜Bの線膨張係数(α2)に対して、リフロー後のサンプル硬化膜Aの線膨張係数(α2)の比が10%未満である場合を○、10%以上50%未満である場合を△とした。
<Reflow resistance>
(1) The obtained negative photosensitive resin composition was subjected to a heat treatment at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured sample film A. Further, a sample cured film B was obtained by performing a heat treatment at 230 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere. Each of the obtained sample cured films A and B was subjected to a heat treatment at 260 ° C. for 5 minutes 10 times in a nitrogen atmosphere.
(2) Each of the sample cured films A and B obtained in the above (1) was raised using a TMA (Thermal Mechanical Analyzer) test device (manufactured by Seiko Instruments Inc., product number: EXSTAR6000 TMA / SS6100). Two cycles of thermomechanical analysis (TMA) were performed under the conditions of a temperature rate of 5 ° C./min, a load of 30 N, a tensile mode, and a measurement range temperature of 150 ° C. to 250 ° C. From the obtained results, the average value of the linear expansion coefficient (α2) in the plane direction (XY directions) in the range of 150 ° C. to 250 ° C. was calculated, and the linear expansion coefficient (α2) of the sample cured film B after reflow was calculated. The case where the ratio of the coefficient of linear expansion (α2) of the cured sample film A after reflow was less than 10% was evaluated as ○, and the case where the ratio was 10% or more and less than 50% was evaluated as Δ.

実施例1〜3のネガ型感光性樹脂組成物は、比較例1と比べて、低温硬化性、感度、およびリフロー耐性に優れることが分かった。このような実施例1〜3の感光性樹脂組成物は、配線層の絶縁膜などに用いるネガ型感光性樹脂組成物として好適である。   It was found that the negative photosensitive resin compositions of Examples 1 to 3 were superior to Comparative Example 1 in low-temperature curability, sensitivity, and reflow resistance. Such photosensitive resin compositions of Examples 1 to 3 are suitable as negative photosensitive resin compositions used for insulating films of wiring layers and the like.

1 半導体装置
1A 半導体装置
1B 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
21 絶縁層
23 半導体チップ
24 下層配線層
24A 下層配線層
24B 下層配線層
25 上層配線層
26 半田バンプ
27 チップ埋込構造体
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
221 貫通配線
222 貫通配線
231 ランド
240 有機絶縁層
241 有機絶縁層
242 有機絶縁層
243 配線層
245 バンプ密着層
251 有機絶縁層
252 有機絶縁層
253 配線層
254 貫通配線
412 マスク
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 上層配線層形成工程
S20 第1樹脂膜配置工程
S21 第1露光工程
S22 第1現像工程
S23 第1硬化工程
S24 配線層形成工程
S25 第2樹脂膜配置工程
S26 第2露光工程
S27 第2現像工程
S28 第2硬化工程
S29 貫通配線形成工程
S3 基板剥離工程
S4 下層配線層形成工程
S5 半田バンプ形成工程
S6 積層工程
W 直径
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor device 1A semiconductor device 1B semiconductor device 2 through electrode substrate 3 semiconductor package 5 photosensitive resin varnish 21 insulating layer 23 semiconductor chip 24 lower wiring layer 24A lower wiring layer 24B lower wiring layer 25 upper wiring layer 26 solder bump 27 chip embedding Structure 31 Package substrate 32 Semiconductor chip 33 Bonding wire 34 Sealing layer 35 Solder bump 202 Substrate 221 Through wiring 222 Through wiring 231 Land 240 Organic insulating layer 241 Organic insulating layer 242 Organic insulating layer 243 Wiring layer 245 Bump adhesion layer 251 Organic insulation Layer 252 Organic insulating layer 253 Wiring layer 254 Through wiring 412 Mask 423 Opening 424 Opening 2510 Photosensitive resin layer 2520 Photosensitive resin layer S1 Chip disposing step S2 Upper wiring layer forming step S20 First resin film disposing step S21 First exposure Process S 2 First developing step S23 First curing step S24 Wiring layer forming step S25 Second resin film disposing step S26 Second exposing step S27 Second developing step S28 Second curing step S29 Through wiring forming step S3 Substrate peeling step S4 Lower wiring layer Forming step S5 Solder bump forming step S6 Stacking step W Diameter

Claims (12)

膜形成用のネガ型感光性樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
フェノキシ樹脂と、
光酸発生剤と、
下記一般式(1)で表される芳香族スルホニウム塩を含む熱酸発生剤と、
を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
Figure 2020056809
(上記一般式(1)中、
は水素原子、メトキシカルボニル基、アセチル基、ベンゾイル基のいずれか示し、
は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基で置換もしくは無置換のベンジル基またはα−ナフチルメチル基のいずれかを示し、
は炭素数1〜4のアルキル基を示す。
XはSbF、PF、AsF、BF、CFSO、(CFSON、B(Cのいずれかを示す。)
A negative photosensitive resin composition for film formation,
Epoxy resin,
Phenoxy resin,
A photoacid generator,
A thermal acid generator containing an aromatic sulfonium salt represented by the following general formula (1),
A negative photosensitive resin composition comprising:
Figure 2020056809
(In the general formula (1),
R 1 represents any one of a hydrogen atom, a methoxycarbonyl group, an acetyl group, and a benzoyl group;
R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
R 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a benzyl group substituted or unsubstituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an α-naphthylmethyl group;
R 4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
X represents any one of SbF 6 , PF 6 , AsF 6 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N, and B (C 6 F 5 ) 4 . )
請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記熱酸発生剤が、上記一般式(1)におけるXがBFまたはB(Cを示すスルホニウム塩ボレート塩を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
A negative photosensitive resin composition according to claim 1,
A negative photosensitive resin composition, wherein the thermal acid generator contains a sulfonium salt borate salt in which X in the above general formula (1) represents BF 4 or B (C 6 F 5 ) 4 .
請求項1または2に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記熱酸発生剤の含有量は、前記エポキシ樹脂100質量%に対して、0.1質量%以上3質量%以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
The negative photosensitive resin composition according to claim 1 or 2,
A negative photosensitive resin composition, wherein the content of the thermal acid generator is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less based on 100% by mass of the epoxy resin.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記フェノキシ樹脂の重量平均分子量が、10000以上100000以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
A negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3,
A negative photosensitive resin composition, wherein the weight average molecular weight of the phenoxy resin is from 10,000 to 100,000.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
下記の手順で測定された170℃における硬化率が97%以上である、ネガ型感光性樹脂組成物。
(手順)
(1)当該ネガ型感光性樹脂組成物を、直径8インチのシリコンウエハー上に、スピンコートによって乾燥後膜厚が8μmになるように塗布し、大気中で、100℃で3分乾燥して感光性樹脂膜を形成する。
(2)上記(1)で得られた感光性樹脂膜に対して、i線ステッパーを用いて、600mJ/cmで全面露光する。続いて、ホットプレートを用いて、大気中で、70℃、5分、露光後加熱する。
(3)上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して硬化膜Aを得る。また、上記(2)で得られた感光性樹脂膜に対して、窒素雰囲気下、230℃で180分加熱処理して硬化膜Bを得る。
(4)上記(1)で得られた感光性樹脂膜のIRスペクトルを、フーリエ変換赤外分光分析測定(FT−IR)を用いて測定し、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、上記(3)で得られた硬化膜AのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとし、硬化膜BのIRスペクトルにおいて、エポキシ基に由来する910cm−1付近のピーク高さをPとしたとき、170℃における硬化率(%)を、式:[1−((P−P)/(P−P))]×100に基づいて算出する。
It is a negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4,
A negative photosensitive resin composition having a curing rate of 170% or more at 170 ° C. measured by the following procedure.
(procedure)
(1) The negative photosensitive resin composition is applied on a silicon wafer having a diameter of 8 inches by spin coating so that the film thickness becomes 8 μm after drying, and dried in air at 100 ° C. for 3 minutes. A photosensitive resin film is formed.
(2) The photosensitive resin film obtained in the above (1) is entirely exposed at 600 mJ / cm 2 using an i-line stepper. Subsequently, the substrate is heated after exposure at 70 ° C. for 5 minutes in the air using a hot plate.
(3) The photosensitive resin film obtained in the above (2) is heated at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film A. Further, the photosensitive resin film obtained in the above (2) is heat-treated at 230 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film B.
(4) The IR spectrum of the photosensitive resin film obtained in the above (1) was measured by using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and the peak height around 910 cm −1 derived from the epoxy group was measured. was a P O is, in the IR spectrum of the cured film a obtained in the above (3), the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived from the epoxy group and P a, the IR spectrum of the cured film B, epoxy group when the peak height in the vicinity of 910 cm -1 derived was P B, the curing rate at 170 ° C. (%) of the formula: [1 - ((P a -P B) / (P O -P B)) ] × 100.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
当該ネガ型感光性樹脂組成物を、窒素雰囲気下、170℃で180分加熱処理して得られた硬化膜の、150℃から250℃の範囲において算出した平面方向の平均線膨張係数(α2)が、200ppm/℃以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
It is a negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5,
The average linear thermal expansion coefficient (α2) in the planar direction of the cured film obtained by subjecting the negative photosensitive resin composition to heat treatment at 170 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere, calculated from 150 ° C. to 250 ° C. Is 200 ppm / ° C. or less, a negative photosensitive resin composition.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
界面活性剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
A negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6,
A negative photosensitive resin composition containing a surfactant.
請求項1〜7のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
密着助剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
It is a negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7,
A negative photosensitive resin composition containing an adhesion aid.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
溶剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
A negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 8,
A negative photosensitive resin composition containing a solvent.
請求項1〜9のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
当該ネガ型感光性樹脂組成物の25℃における粘度が、10cP以上6000cP以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
It is a negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 9,
A negative photosensitive resin composition, wherein the viscosity at 25 ° C. of the negative photosensitive resin composition is 10 cP or more and 6000 cP or less.
請求項1〜10のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
当該ネガ型感光性樹脂組成物の硬化膜を、再配線層の絶縁層を構成するために用いる、ネガ型感光性樹脂組成物。
A negative photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 10,
A negative photosensitive resin composition, wherein the cured film of the negative photosensitive resin composition is used to form an insulating layer of a rewiring layer.
半導体チップと、
半導体チップの表面上に設けられた再配線層と、を備えており、
前記再配線層中の絶縁層が、請求項1〜11のいずれか一項に記載のネガ型感光性樹脂組成物の硬化物で構成される、半導体装置。
A semiconductor chip,
A redistribution layer provided on the surface of the semiconductor chip,
A semiconductor device, wherein the insulating layer in the redistribution layer is made of a cured product of the negative photosensitive resin composition according to claim 1.
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