JP2020101650A - ネガ型感光性樹脂組成物、それを用いた半導体装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】金属密着性に優れたネガ型感光性樹脂組成物を提供する。【解決手段】本発明の感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、光酸発生剤と、酸無水物基を有するカップリング剤と、水と、を含む、ネガ型感光性樹脂組成物であって、当該水の含有量は、水を除いたネガ型感光性樹脂組成物全体に対して、０．２０質量％以上１０質量％以下となる。【選択図】なし

Description

本発明は、ネガ型感光性樹脂組成物、それを用いた半導体装置および電子機器に関するものである。

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、感光性樹脂組成物において、カップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いることが記載されている（特許文献１の表１）。

特開２０１６−１８８９８７号公報

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、金属密着性の点で改善の余地があることが判明した。

本発明者はさらに検討したところ、熱硬化性樹脂および光酸発生剤を含むネガ型感光性樹脂組成物において、酸無水物基を有するカップリング剤および水を併用するとともに、その水の含有量を所定範囲内とすることで、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化物の金属密着性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
熱硬化性樹脂と、
光酸発生剤と、
酸無水物基を有するカップリング剤と、
水と、を含む、ネガ型感光性樹脂組成物であって、
前記水の含有量が、水を除いた当該ネガ型感光性樹脂組成物全体に対して、０．２０質量％以上１０質量％以下である、ネガ型感光性樹脂組成物が提供される。

また、本発明によれば、
半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられた、上記に記載のネガ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜と、
を備える、半導体装置が提供される。

また、本発明によれば、上記半導体装置を備える、電子機器が提供される。

本発明によれば、金属密着性に優れたネガ型感光性樹脂組成物、それを用いた半導体装置および電子機器が提供される。

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。 図２は、図１の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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、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。

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、熱硬化性樹脂と、光酸発生剤と、酸無水物基を有するカップリング剤と、水と、を含む、ネガ型感光性樹脂組成物である。当該水の含有量は、水を除いた当該ネガ型感光性樹脂組成物全体に対して、０．２０質量％以上１０質量％以下となる。

本発明者の知見によれば、酸無水物基を有するカップリング剤を含むネガ型感光性樹脂組成物に含まれる水の含有量を所定値以上とすることで、その硬化物において、銅などの金属に対する密着性を向上できることが見出された。また、水の含有量を適切に制御することで、不飽和加圧蒸気試験（ＨＡＳＴ）後の硬化膜においても、回路や電極などの銅を含む金属部材と硬化膜との密着性を向上できることが分かった。

また、本発明者の知見によれば、適切な水添加処理を選択することで、透明なワニス状の感光性樹脂組成物（ワニス）を実現できる。透明なワニスを用いることで、感光性樹脂組成物からなる樹脂膜の感光特性の低下を抑制できる。詳細なメカニズムは定かではないが、透明なワニスからなる樹脂膜において、露光光が膜内部まで届くため、樹脂膜の光硬化性が低下してしまうことを抑制できる、と考えられる。

本実施形態の感光性樹脂組成物によれば、金属密着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。

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。

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。

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。

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。

次に、本実施形態の感光性樹脂組成物の詳細を説明する。

本実施形態の感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含む。
上記熱硬化性樹脂として、例えば、２５℃で固形状の成分、または２５℃で液状の成分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。
（エポキシ樹脂）

上記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことができる。これにより、感光性樹脂組成物の樹脂膜における膜物性や加工性を高めることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、水や溶媒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、溶媒を含む場合には、感光性樹脂組成物のうちの溶媒を除く不揮発成分全体に対する含有量を指す。

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。

（硬化剤）
また、上記感光性樹脂組成物は、硬化剤を含んでいてもよい。
上記硬化剤としては、熱硬化性樹脂の重合反応を促進させるものであれば特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む場合には、フェノール性水酸基を有する硬化剤が用いられる。具体的には、フェノール樹脂を用いることができる。

（フェノキシ樹脂）
上記感光性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含むことができる。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、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。また、感光性樹脂組成物では、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。

上記熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂を含むことができる。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。

上記フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、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、溶媒への十分な溶解性を付与することができる。

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。

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。

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。

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。

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、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。

（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。

上記感光剤としては、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。

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。

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。

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。
他の感光剤としては、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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

上記感光性樹脂組成物は、金属密着性の観点から、シランカップリング剤として、分子中に酸無水物基を有するカップリング剤を含む。
上記酸無水物基を有する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。

上記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。
上記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。
上記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。
上記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。
上記スルフィド基含有カップリング剤としては、例えばビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド等が挙げられる。

なお、ここではシランカップリング剤を列挙したが、チタンカップリング剤やジルコニウムカップリング剤等であってもよい。

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。

（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。

（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。

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。

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、２０〜６０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。

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、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。

上記ネガ型感光性樹脂組成物に含まれる水の含有量の下限値は、水を除いた感光性樹脂組成物全体（１００質量）に対して、例えば、０．２０質量％以上、好ましくは０．４０質量％以上、より好ましくは０．６０質量％以上である。これにより、感光性樹脂膜の硬化膜における金属密着性を向上できる。また、上記水の含有量を０．４質量％以上とすることで、ＨＡＳＴ後の硬化膜における金属密着性を向上できる。一方、上記水の含有量の上限値は、水を除いた感光性樹脂組成物全体（１００質量）に対して、例えば、１０質量％以下、好ましくは５．５質量％以下、より好ましくは３．０質量％以下である。これにより、水成分が有機溶剤中で分離またはミセル状態となることを抑制できる。また、ワニスの白濁化を抑制できる。

本実施形態において、水として、（超）純水、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。

また、上記ネガ型感光性樹脂組成物に水を含める方法は、とくに限定されない。上記の各成分を混合した混合物に対して水を添加する方法や、各成分のいずれかにと水とを混合してなる調製液を作製し、その後、調製液と他の成分とを混合する方法が考えられる。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。

詳細なメカニズムは定かではないが、水によって、酸無水物基を有するカップリング剤が加水分解されるため、ネガ型感光性樹脂組成物の硬化物と金属膜に容易に共有結合、水素結合、あるいは配位結合し、密着性を向上できる、と考えられる。

ヘーズメーターを用いて測定した、２５℃における上記ネガ型感光性樹脂組成物のヘーズ値の上限値は、例えば、３．０％以下、好ましくは２．５％以下、より好ましくは２．０％以下である。これにより、透明なワニス状の感光性樹脂組成物（ワニス）を実現できる。透明なワニスを用いることで、感光性樹脂組成物からなる樹脂膜の感光特性の低下を抑制できる。上記ヘーズ値の下限値は、特に限定されないが、例えば、０．０１％以上としてもよい。

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。

本実施形態の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップ上に設けられた、本実施形態のネガ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜と、を備えるものである。

また、上記半導体装置は、樹脂膜中に埋設された再配線層を備え、その再配線層が、前記半導体チップと電気的に接続するように構成されていてもよい。

本実施形態の電子機器は、上記の半導体装置を備えるものである。

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。

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。

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。

半導体パッケージ３は、パッケージ基板３１と、パッケージ基板３１上に実装された半導体チップ３２と、半導体チップ３２とパッケージ基板３１とを電気的に接続するボンディングワイヤー３３と、半導体チップ３２やボンディングワイヤー３３が埋め込まれた封止層３４と、パッケージ基板３１の下面に設けられた半田バンプ３５と、を備えている。

そして、貫通電極基板２上に半導体パッケージ３が積層されている。これにより、半導体パッケージ３の半田バンプ３５と、貫通電極基板２の上層配線層２５と、が電気的に接続されている。

このような半導体装置１では、貫通電極基板２においてコア層を含む有機基板のような厚い基板を用いる必要がないため、低背化を容易に図ることができる。このため、半導体装置１を内蔵する電子機器の小型化にも貢献することができる。

また、互いに異なる半導体チップを備えた貫通電極基板２と半導体パッケージ３とを積層しているため、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。このため、小型化と高性能化との両立を図ることができる。

以下、貫通電極基板２および半導体パッケージ３についてさらに詳述する。
図２に示す貫通電極基板２が備える下層配線層２４および上層配線層２５は、それぞれ絶縁層、配線層および貫通配線等を含んでいる。これにより、下層配線層２４および上層配線層２５は、内部や表面に配線を含むとともに、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。

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。

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。

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。

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。

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。

絶縁層２１は、半導体チップ２３を覆うように設けられている。これにより、半導体チップ２３を保護する効果が高められる。その結果、半導体装置１の信頼性を高めることができる。また、本実施形態に係るパッケージオンパッケージ構造のような実装方式にも容易に適用可能な半導体装置１が得られる。

貫通配線２２１の直径Ｗ（図２参照）は、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、２〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、絶縁層２１の機械的特性を損なうことなく、貫通配線２２１の導電性を確保することができる。

図１に示す半導体パッケージ３は、いかなる形態のパッケージであってもよい。例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＦ−ＢＧＡ（Ｌｅａｄ Ｆｌａｍｅ ＢＧＡ）等の形態が挙げられる。

半導体チップ３２の配置は、特に限定されないが、一例として図１では複数の半導体チップ３２が積層されている。これにより、実装密度の高密度化が図られている。なお、複数の半導体チップ３２は、平面方向に併設されていてもよく、厚さ方向に積層されつつ平面方向にも併設されていてもよい。

パッケージ基板３１は、いかなる基板であってもよいが、例えば図示しない絶縁層、配線層および貫通配線等を含む基板とされる。このうち、貫通配線を介して半田バンプ３５とボンディングワイヤー３３とを電気的に接続することができる。

封止層３４は、例えば公知の封止樹脂材料で構成されている。このような封止層３４を設けることにより、半導体チップ３２やボンディングワイヤー３３を外力や外部環境から保護することができる。

なお、貫通電極基板２が備える半導体チップ２３と半導体パッケージ３が備える半導体チップ３２は、互いに近接して配置されることになるため、相互通信の高速化や低損失化等のメリットを享受することができる。かかる観点から、例えば、半導体チップ２３と半導体チップ３２のうち、一方をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の演算素子とし、他方をＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリー等の記憶素子等にすれば、同一装置内においてこれらの素子同士を近接して配置することができる。これにより、高機能化と小型化とを両立した半導体装置１を実現することができる。

＜半導体装置の製造方法＞
次に、図１に示す半導体装置１を製造する方法について説明する。

図３は、図１に示す半導体装置１を製造する方法を示す工程図である。また、図４〜図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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

なお、必要に応じて、基板２０２と半導体チップ２３との間にインターポーザー（図示せず）を設けるようにしてもよい。インターポーザーは、例えば半導体チップ２３の再配線層として機能する。したがって、インターポーザーは、後述する半導体チップ２３の電極と電気的に接続させるための図示しないパッドを備えていてもよい。これにより、半導体チップ２３のパッド間隔や配列パターンを変換することができ、半導体装置１の設計自由度をより高めることができる。

このようなインターポーザーには、例えば、シリコン基板、セラミック基板、ガラス基板のような無機系基板、樹脂基板のような有機系基板等が用いられる。

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。

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。

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。

［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。

［２−１］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。

感光性樹脂ワニス５の塗布は、例えば、スピンコーター、バーコーター、スプレー装置、インクジェット装置等を用いて行われる。

感光性樹脂ワニス５の粘度は、特に限定されないが、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。

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）を用いて回転速度１００ｒｐｍの条件で測定された値とされる。

次に、感光性樹脂ワニス５の液状被膜を乾燥させる。これにより、図４（ｄ）に示す感光性樹脂層２５１０を得る。

感光性樹脂ワニス５の乾燥条件は、特に限定されないが、例えば８０〜１５０℃の温度で、１〜６０分間加熱する条件が挙げられる。

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。

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。

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。

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。

また、露光前加熱処理の時間は、露光前加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは１〜１０分間とされ、より好ましくは２〜８分間とされ、さらに好ましくは３〜６分間とされる。露光前加熱処理の時間が前記下限値を下回ると、加熱時間が不足するため、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の時間が前記上限値を上回ると、加熱時間が長すぎるため、露光前加熱処理の温度が前記範囲内に収まっていたとしても、光酸発生剤の作用が阻害されてしまうおそれがある。

また、加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。

また、雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。なお、常圧とは、３０〜１５０ｋＰａ程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。

［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。

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。

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。

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。

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^２であるのが好ましく、２００〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２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。

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。

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。

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。

また、露光後加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。

また、露光後加熱処理の雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。これにより、比較的容易に露光前加熱処理を施すことができる。なお、常圧とは、３０〜１５０ｋＰａ程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。

［２−３］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。

［２−４］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。

［２−５］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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

［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）。

［２−９］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）。

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。

［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。

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。

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。

シード層としては、例えば、銅シード層が用いられる。また、シード層は、例えばスパッタリング法により形成される。

また、シード層は、形成しようとする貫通配線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。

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。

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。

［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。

［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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

＜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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

以上、本発明を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本発明の半導体装置の製造方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。

また、本発明の感光性樹脂組成物、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。

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。

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。

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。

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）

（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））

（光酸発生剤）
・光酸発生剤１：オニウム塩化合物（サンアプロ社製、ＣＰＩ−３１０Ｂ）

（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）

（カップリング剤）
・カップリング剤１：酸無水物基を有するシランカップリング剤（Ｘ−１２−９６７Ｃ、信越化学株式会社製）

（溶剤）
・溶剤１：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）

（ネガ型感光性樹脂組成物の調製）
・実施例１〜６
まず、表１に示すカップリング剤および水のモル比に従って、純水にカップリング剤を添加し、得られた混合物を、表１に示す混合時間だけ、室温で攪拌混合して調製液を得た。
続いて、表１に示す配合比率に従って、得られた調製液、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、光酸発生剤および界面活性剤を、溶剤（ＰＧＭＥＡ）に溶解させて、室温で２．５時間混合して混合溶液を得た。続いて、混合溶液中に、表１に示す配合比率（質量換算）となるように純水を添加し、再び混合した。
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１００ｍＰａ・ｓのワニス状のネガ型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、東機産業社製）を用いて回転速度１００ｒｐｍと設定して測定した。
なお、表１中の水分量は、水を除いた感光性樹脂組成物全体（１００質量）に対する、水の含有量（質量％）を表す。

・比較例１
上記の調製液の作製を行わずに、表１に示す配合比率に従って、カップリング剤、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、光酸発生剤および界面活性剤を、溶剤（ＰＧＭＥＡ）に溶解させて、室温で２．５時間混合して混合溶液を得た。続いて、混合溶液中に、表１に示す配合比率（質量換算）となるように純水を添加し、再び混合した。
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１００ｍＰａ・ｓのワニス状のネガ型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、東機産業社製）を用いて回転速度１００ｒｐｍと設定して測定した。

得られたネガ型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。

＜ワニスの外観、ヘーズ値＞
・外観評価
得られたワニス状のネガ型感光性樹脂組成物を透明なガラス容器に入れ、目視にて、容器中のワニスの外観を評価した。結果を表１に示す。

・ヘーズ値
得られたワニス状のネガ型感光性樹脂組成物を透明なガラス容器に入れ、回転数１００ｒｐｍで１０ｍｉｎ攪拌後、必要時間静置することで発生した泡を除去した。その後、容器中のワニスについて、装置名：ＮＤＨ２０００（日本電色工業社製）を用いて、ヘーズ値を測定した。

＜密着性評価＞
・評価用試験サンプルＡの作製
下地基材として、厚さ０．３μｍのＣｕ膜（Ｃｕスパッタ膜）が表面に形成された、８インチシリコンウエハーを準備した。
続いて、下地基材上に、得られた感光性樹脂組成物をスピンコートして、スピンコート膜（液状被膜）を形成した。液状被膜を１００℃で３分間加熱して乾燥させ、厚さ５〜３０μｍの感光性樹脂膜を得た。
続いて、得られた感光性樹脂膜に対し、自動露光機を用いて、波長３６５ｎｍのｉ線を６００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で全面露光した。
続いて、シリコンウエハーを、大気中でホットプレートにて７０℃、５分間加熱した。
続いて、シリコンウエハーを、ＰＧＭＥＡ中に２０秒間浸漬した。
その後、シリコンウエハーを、窒素雰囲気において１７０℃、１８０分間加熱して、感光性樹脂膜を硬化させ、下地基材の表面に硬化膜が形成された、評価試験サンプルＡを得た。

・評価用試験サンプルＢの作製
得られた評価試験サンプルＡを装置内に配置し、温度１３０℃、相対湿度８５％ＲＨの条件で、９６時間、ＨＡＳＴ（不飽和加圧蒸気試験）を行った後、装置内からシリコンウエハーを取り出し、評価試験サンプルＢを得た。

・クロスカット試験
次のようなクロスカット試験によって、得られた評価試験サンプルＡ、Ｂの硬化膜と、下地基板表面のＣｕ膜との密着性を評価した。
まず、硬化膜に、装置名：ＣｒｏｓｓＣｕｔ−Ｍａｓｔｅｒ３０００（オールグッド社製）にてカッターナイフで１ｍｍ角の碁盤目を１００マス作成した。その硬化膜の表面に、セロハン粘着テープ（積水化学工業社製、商品名：ＬＰ−１８）を貼り付けた後、そのテープの端を持ち、６０°方向に剥がした。この操作を、碁盤目の縦方向、９０度角度を変更して横方向、再度の縦方向の順に３回繰り返した。その後、１００マスのうち、下地表面から剥離されたマス（碁盤目）の個数を測定した。
なお、評価試験サンプルＡを用いて硬化後の密着性を評価し、評価試験サンプルＢを用いてＨＡＳＴ後の密着性を評価した。

クロスカット試験において、剥がれた碁盤目の数をＸとした。この場合、Ｘ／１００が小さいほど、密着力が高いことを表す。評価結果を表１に示す。
表１中、クロスカット試験の結果が「０／１００」であれば、硬化膜が全く剥がれなかったことを表す。

＜硬化膜の外観評価＞
上記＜密着性評価＞で得られた評価試験サンプルＡにおいて、硬化膜の表面状態を観察した。
硬化膜の表面にざらつきがない場合を○、硬化膜の表面にややざらつきがある場合を△、硬化膜の表面に大きなざらつきがある場合を×とした。

実施例１〜６のネガ型感光性樹脂組成物は、比較例１と比べて、銅などの金属に対する硬化後の密着性に優れることが分かった。また、実施例１、３〜６のネガ型感光性樹脂組成物は、実施例２と比べて、さらにＨＡＳＴ後の密着性に優れることが分かった。
一方、実施例１〜６のネガ型感光性樹脂組成物は、硬化膜の外観に優れる結果が示されており、その硬化膜が光による外観分析特性に優れることが分かった。
このような実施例１〜６のネガ型感光性樹脂組成物は、配線層の絶縁膜などのバンプ保護膜に好適に用いられることが期待される。

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

Claims (13)

1. 熱硬化性樹脂と、
   光酸発生剤と、
   酸無水物基を有するカップリング剤と、
   水と、を含む、ネガ型感光性樹脂組成物であって、
   前記水の含有量が、水を除いた当該ネガ型感光性樹脂組成物全体に対して、０．２０質量％以上１０質量％以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
2. 請求項１に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
   ヘーズメーターを用いて測定した、２５℃における当該ネガ型感光性樹脂組成物のヘーズ値が、３．０以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
3. 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、
   有機溶剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
4. 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、
   当該ネガ型感光性樹脂組成物の不揮発成分の含有量が、２０質量％以上６０質量％以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
5. 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、
   ２５℃における当該ネガ型感光性樹脂組成物の粘度が、１０ｃＰ以上６０００ｃＰ以下である、ネガ型感光性樹脂組成物。
6. 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、
   前記熱硬化性樹脂は、２５℃で固形状の成分を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
7. 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、
   前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
8. 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、
   硬化剤を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
9. 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、
   熱可塑性樹脂を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
10. 請求項９に記載のネガ型感光性樹脂組成物であって、
    前記熱可塑性樹脂が、フェノキシ樹脂を含む、ネガ型感光性樹脂組成物。
11. 半導体チップと、
    前記半導体チップ上に設けられた、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の硬化物を含む樹脂膜と、
    を備える、半導体装置。
12. 請求項１１に記載の半導体装置であって、
    前記樹脂膜中に埋設された再配線層を備えており、
    前記再配線層が、前記半導体チップと電気的に接続するように構成される、半導体装置。
13. 請求項１１または１２に記載の半導体装置を備える、電子機器。

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