JP2022002304A - Laminate, curable resin composition, manufacturing method of laminate, semiconductor device, and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い電気的接続信頼性を有する積層体、該積層体に用いられる硬化性樹脂組成物、該積層体の製造方法及び該積層体を有する半導体装置及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a laminate having high electrical connection reliability, a curable resin composition used for the laminate, a method for producing the laminate, and a semiconductor device and an image pickup apparatus having the laminate.
半導体装置の高性能化に伴い、複数の半導体チップを積層させる三次元化が進行している。このような複数の半導体チップが積層した積層体の製造では、まず、2枚の電極が形成された基板の電極面にダマシン法により、銅からなる接合電極が絶縁膜で囲まれた接合面を形成する。その後、接合面の接合電極同士が対向するように2枚の基板を重ね、熱処理を施すことにより積層体が製造される(特許文献1)。 With the improvement of the performance of semiconductor devices, three-dimensionalization in which a plurality of semiconductor chips are laminated is progressing. In the manufacture of a laminate in which a plurality of semiconductor chips are laminated, first, a bonding surface in which a bonding electrode made of copper is surrounded by an insulating film is formed on the electrode surface of a substrate on which two electrodes are formed by a damascene method. Form. After that, two substrates are stacked so that the bonding electrodes on the bonding surface face each other, and heat treatment is performed to produce a laminated body (Patent Document 1).
上記積層体の製造では、電極の接合の際に400℃4時間という高温処理が行われるため、上記接合面の形成に用いられる絶縁膜には高い耐熱性が要求される。そのため、従来の積層体では、絶縁体としてSiNやSiO2といった絶縁性の無機材料が用いられている。しかしながら、無機材料からなる絶縁膜は基板に反りが発生しやすく、基板に反りが発生すると積層体としたときに電極の接続位置がズレたり、電極が割れたりしてしまうことから、積層体の接続信頼性が低くなることがある。また、近年は半導体装置の高性能化が進み、基板が大型化、薄化してきていることから、基板の反りがより発生しやすくなってきている。 In the production of the laminated body, a high temperature treatment of 400 ° C. for 4 hours is performed at the time of bonding the electrodes, so that the insulating film used for forming the bonded surface is required to have high heat resistance. Therefore, in the conventional laminated body, an insulating inorganic material such as SiN or SiO 2 is used as the insulator. However, the insulating film made of an inorganic material tends to warp the substrate, and if the substrate warps, the connection position of the electrodes may shift or the electrodes may crack when the laminated body is formed. Connection reliability may be low. Further, in recent years, the performance of semiconductor devices has been improved, and the size and thickness of the substrate have been increasing, so that the warp of the substrate is more likely to occur.
本発明は、高い電気的接続信頼性を有する積層体、該積層体に用いられる硬化性樹脂組成物、該積層体の製造方法及び該積層体を有する半導体装置及び撮像装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a laminate having high electrical connection reliability, a curable resin composition used for the laminate, a method for producing the laminate, and a semiconductor device and an image pickup apparatus having the laminate. And.
本発明は、電極を有する第1の基板と、有機膜と、電極を有する第2の基板とをこの順に有し、前記第1の基板が有する電極と前記第2の基板が有する電極とが、前記有機膜を貫通する貫通孔を介して電気的に接続された積層体である。以下、本発明を詳述する。 The present invention has a first substrate having electrodes, an organic film, and a second substrate having electrodes in this order, and the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate are , It is a laminated body electrically connected through a through hole penetrating the organic film. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の積層体は、電極を有する第1の基板と、有機膜と、電極を有する第2の基板とをこの順に有し、上記第1の基板が有する電極(第1の電極)と上記第2の基板が有する電極(第2の電極)とが、上記有機膜を貫通する貫通孔を介して電気的に接続されている。
第1の電極と第2の電極との間に設けられた有機膜が絶縁層として働くことによって、電流の短絡を抑えることができる。従来の絶縁層はSiNやSiO2といった固い無機材料を用いていたため、絶縁層の形成時や積層体の形成時に反りが発生した場合、これを応力緩和で解消することができず、その結果、電極のズレや割れが起こりやすくなっていた。本発明では、無機材料よりも柔軟性の高い有機膜を絶縁層として用いることで、高い電気的接続信頼性を発揮することができる。特に、基板又は積層体に反りが発生した場合であっても反りを解消することができるため、反りが発生しやすい薄い基板を積層させた場合であっても電極のズレや割れが少なく高い電気的接続信頼性を有する積層体とすることができる。また、従来の絶縁層は、蒸着によって形成していたため、形成に時間がかかっていたが、本発明の積層体の有機膜は、硬化性樹脂の塗布、硬化によって形成できるため、生産効率を高めることができる。
なおここで、電気的に接続されたとは、上記貫通孔に充填された導電性材料等によって第1の基板の電極及び第2の基板の電極が接続されている状態のことを指す。
The laminate of the present invention has a first substrate having electrodes, an organic film, and a second substrate having electrodes in this order, and the electrodes (first electrodes) of the first substrate and the above. The electrode (second electrode) of the second substrate is electrically connected via a through hole penetrating the organic film.
The organic film provided between the first electrode and the second electrode acts as an insulating layer, so that a short circuit of current can be suppressed. Since the conventional insulating layer uses a hard inorganic material such as SiN or SiO 2 , if warpage occurs during the formation of the insulating layer or the laminated body, this cannot be eliminated by stress relaxation, and as a result, it cannot be eliminated. The electrodes were prone to misalignment and cracking. In the present invention, by using an organic film having higher flexibility than an inorganic material as an insulating layer, high electrical connection reliability can be exhibited. In particular, since the warp can be eliminated even when the substrate or the laminated body is warped, even when a thin substrate on which the warp is likely to occur is laminated, the electrodes are less likely to be displaced or cracked and high electricity is generated. It is possible to obtain a laminated body having target connection reliability. Further, since the conventional insulating layer was formed by thin film deposition, it took a long time to form, but the organic film of the laminate of the present invention can be formed by applying and curing a curable resin, thereby increasing the production efficiency. be able to.
Here, electrically connected means a state in which the electrodes of the first substrate and the electrodes of the second substrate are connected by the conductive material or the like filled in the through holes.
上記第1の基板及び第2の基板は、特に限定されず、素子、配線及び電極が形成された回路基板を用いることができる。例えば、画素部(画素領域)が設けられたセンサ回路基板、固体撮像装置の動作に係る各種信号処理を実行するロジック回路等の周辺回路部が搭載された回路基板などを用いることができる。 The first substrate and the second substrate are not particularly limited, and a circuit board on which elements, wirings and electrodes are formed can be used. For example, a sensor circuit board provided with a pixel portion (pixel region), a circuit board on which peripheral circuit portions such as a logic circuit for executing various signal processes related to the operation of the solid-state image sensor are mounted can be used.
上記第1の基板及び第2の基板が有する電極の材料及び上記導電性材料は特に限定されず、金、銅、アルミニウム等の従来公知の電極材料を用いることができる。 The electrode material and the conductive material of the first substrate and the second substrate are not particularly limited, and conventionally known electrode materials such as gold, copper, and aluminum can be used.
上記有機膜は、有機化合物を素材として含む層である限り、特に制限されないが、樹脂を素材として含む層であることが好ましい。上記有機膜は、本発明の効果が著しく損なわれない限りにおいて、上記樹脂素材以外の成分が含まれていてもよい。その場合、有機膜中の樹脂素材の含有量は、例えば好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、更に好ましくは99重量%以上であり、通常100重量%未満である。
上記樹脂素材としては、ポリイミド樹脂等を用いることができる。
The organic film is not particularly limited as long as it is a layer containing an organic compound as a material, but a layer containing a resin as a material is preferable. The organic film may contain components other than the resin material as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. In that case, the content of the resin material in the organic film is, for example, preferably 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, still more preferably 99% by weight or more, and usually less than 100% by weight.
As the resin material, a polyimide resin or the like can be used.
上記有機膜は、400℃、4時間の熱処理後の重量減少率が5%以下であることが好ましい。
有機膜の熱処理後の重量減少率が上記範囲であることで、基板をより確実に接合できるとともに、分解した有機膜に起因する界面での気泡、クラックの発生や界面での剥離を抑えることができる。上記重量減少率は、3%以下であることがより好ましく、1%以下であることが更に好ましい。上記重量減少率の下限は特に限定されず、0%に近いほど良いものであるが、製造技術上0.5%程度が限度である。
上記400℃、4時間の熱処理後の重量減少率は有機膜の組成、有機膜を構成する樹脂素材の種類、有機膜を製造する際の硬化条件等により調整することができる。
具体的には、有機膜の組成を、例えば耐熱性の高い樹脂素材や無機成分を用いること、架橋剤の含有量を増やすこと等により、上記400℃、4時間の熱処理後の重量減少率を減少させることができる。
また、有機膜を構成する樹脂素材の種類を、耐熱性の高い樹脂(例えば分子量の大きい樹脂や、耐熱性の高い主鎖や置換基を有する樹脂、後述するポリイミド樹脂)にすることや、有機膜を構成する硬化性樹脂組成物の硬化条件を、硬化が十分に進行するような高温としたり、硬化時間を長時間としたりすることで、上記400℃、4時間の熱処理後の重量減少率を減少させることができる。
The weight loss rate of the organic film after heat treatment at 400 ° C. for 4 hours is preferably 5% or less.
When the weight reduction rate of the organic film after heat treatment is within the above range, the substrates can be bonded more reliably, and bubbles and cracks at the interface and peeling at the interface due to the decomposed organic film can be suppressed. can. The weight reduction rate is more preferably 3% or less, and further preferably 1% or less. The lower limit of the weight reduction rate is not particularly limited, and the closer it is to 0%, the better, but the limit is about 0.5% in terms of manufacturing technology.
The weight loss rate after the heat treatment at 400 ° C. for 4 hours can be adjusted by adjusting the composition of the organic film, the type of resin material constituting the organic film, the curing conditions when producing the organic film, and the like.
Specifically, by adjusting the composition of the organic film, for example, by using a resin material or an inorganic component having high heat resistance, increasing the content of the cross-linking agent, etc., the weight reduction rate after the heat treatment at 400 ° C. for 4 hours can be determined. Can be reduced.
Further, the type of resin material constituting the organic film may be a resin having high heat resistance (for example, a resin having a large molecular weight, a resin having a main chain or a substituent having high heat resistance, a polyimide resin described later), or organic. By setting the curing conditions of the curable resin composition constituting the film to a high temperature at which curing proceeds sufficiently or by setting the curing time to a long time, the weight loss rate after the heat treatment at 400 ° C. for 4 hours is achieved. Can be reduced.
上記有機膜は、ナノインデンターにより測定した表面の硬度が5GPa以下であることが好ましい。
表面の硬度が上記範囲である有機膜は柔軟性が高いため、基板又は積層体に反りがより生じがたくなり、また、反りが発生したとしても反りをより解消しやすくなることから、電極のズレや割れをより抑えることができる。
上記表面硬度は5GPa以下であることがより好ましく、3GPa以下であることが更に好ましく、1GPa以下であることが更により好ましい。
上記表面硬度の下限は特に限定されないが、例えば0.1GPa、0.2GPaであり、好ましくは0.3GPaである。
上記有機膜のナノインデンターにより測定した表面硬度は、上記有機膜を構成する樹脂成分の種類や有機膜の組成により調整することができる。具体的には例えば、ガラス転移点の高い剛直な骨格を導入したり、無機充填剤を添加することで上昇させることができ、ガラス転移点の低い剛直な骨格を有する化合物や後述するポリイミド樹脂を用いたりすることで低下させることができる。
なお、ここでナノインデンターとは、試料の表面に針を刺したときに加えた力と応力との関係から硬度を測定する装置であり、試料の表層の硬度を測定することができる。上記表面の硬度は、例えば、以下の方法で測定することができる。まず、積層体の側面(積層面)を冷間樹脂で包埋し断面研削装置によって有機膜が露出するまで研削する。その後、ナノインデンター(TI 950 TriboIndenter、シエンタオミクロン社製、又はその同等品)を用いて、測定変位200nm/秒の速度でサンプルを1000nm押し込み、その後200nm/秒の速度で測定プローブを抜く条件で測定を行うことによって得ることができる。なお、測定プローブとしてBerkovich型ダイアモンド圧子を用いる。
The surface hardness of the organic film measured by a nanoindenter is preferably 5 GPa or less.
Since the organic film having a surface hardness in the above range has high flexibility, it becomes more difficult for the substrate or the laminate to warp, and even if the warp occurs, it becomes easier to eliminate the warp. It is possible to further suppress misalignment and cracking.
The surface hardness is more preferably 5 GPa or less, further preferably 3 GPa or less, and even more preferably 1 GPa or less.
The lower limit of the surface hardness is not particularly limited, but is, for example, 0.1 GPa or 0.2 GPa, preferably 0.3 GPa.
The surface hardness measured by the nano-indenter of the organic film can be adjusted by the type of the resin component constituting the organic film and the composition of the organic film. Specifically, for example, a compound having a rigid skeleton having a low glass transition point or a polyimide resin described later, which can be increased by introducing a rigid skeleton having a high glass transition point or adding an inorganic filler, can be used. It can be reduced by using it.
Here, the nano indenter is a device that measures the hardness from the relationship between the force applied when the needle is pierced on the surface of the sample and the stress, and can measure the hardness of the surface layer of the sample. The hardness of the surface can be measured by, for example, the following method. First, the side surface (laminated surface) of the laminated body is embedded with cold resin and ground by a cross-section grinding device until the organic film is exposed. Then, using a nanoindenter (TI 950 TriboIndenter, manufactured by Cientaomicron, or an equivalent product thereof), the sample is pushed in at a rate of 200 nm / sec for a measurement displacement of 1000 nm, and then the measurement probe is pulled out at a rate of 200 nm / sec. It can be obtained by making measurements. A Berkovich type diamond indenter is used as the measurement probe.
上記有機膜の厚みは特に限定されないが、10μm以上、300μm以下であることが好ましい。
有機膜の厚みが上記範囲であることで、絶縁層としての機能をより発揮することができるとともに、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記有機膜の厚みは20μm以上であることがより好ましく、30μm以上であることが更に好ましく、200μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることが更に好ましい。
The thickness of the organic film is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 300 μm or less.
When the thickness of the organic film is within the above range, the function as an insulating layer can be more exhibited, and the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed. The thickness of the organic film is more preferably 20 μm or more, further preferably 30 μm or more, further preferably 200 μm or less, still more preferably 100 μm or less.
上記有機膜はポリイミド樹脂を含有することが好ましく、下記一般式(1)の構造を有する化合物を含有することが好ましい。
このような構造を有する化合物を用いることで、電極のズレや割れをより抑えることができる。なかでも、電極のズレや割れを更に抑えられることから、下記一般式(1)のP1又はQ1の少なくとも一方にフッ素元素を有する官能基を有することがより好ましく、両方にフッ素元素を有する官能基を有することが更に好ましい。
The organic film preferably contains a polyimide resin, and preferably contains a compound having the structure of the following general formula (1).
By using a compound having such a structure, it is possible to further suppress the displacement and cracking of the electrodes. Among them, since the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed, it is more preferable to have a functional group having a fluorine element in at least one of P 1 or Q 1 of the following general formula (1), and both have a fluorine element. It is more preferable to have a functional group.
上記一般式(1)中P1は脂環式基又は芳香族基を表す。上記P1は、炭素数5〜50の芳香族基であることが好ましく、ビスフェノール骨格に由来する芳香族基であることがより好ましい。P1が炭素数5〜50の芳香族基であることにより、特に高い耐熱性を発揮することができる。 In the above general formula (1), P 1 represents an alicyclic group or an aromatic group. The P 1 is preferably an aromatic group having 5 to 50 carbon atoms, and more preferably an aromatic group derived from a bisphenol skeleton. Since P 1 is an aromatic group having 5 to 50 carbon atoms, particularly high heat resistance can be exhibited.
上記一般式(1)中Q1は直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族基又は芳香族基を表す。上記脂肪族基及び上記芳香族基は置換基を有していても有していなくてもよい。上記Q1は、置換又は非置換の直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数2〜100の脂肪族基であることが好ましく、ビスフェノール骨格に由来する芳香族基であることがより好ましい。 The general formula (1) was Q 1 represents a linear, branched or cyclic aliphatic group or an aromatic group. The aliphatic group and the aromatic group may or may not have a substituent. The Q 1 represents a substituted or unsubstituted, straight, preferably a branched or cyclic aliphatic group having 2 to 100 carbon atoms, more preferably an aromatic group derived from a bisphenol skeleton.
上記一般式(1)中、S1は1以上の自然数であり、繰り返し単位数を表す。上記S1は好ましくは10以上、より好ましくは50以上であり、好ましくは100以下である。 In the above general formula (1), S1 is a natural number of 1 or more and represents the number of repeating units. The above S1 is preferably 10 or more, more preferably 50 or more, and preferably 100 or less.
上記フッ素元素を有する官能基としては特に限定されないが、例えば、フルオロ基や、アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素化されたフルオロアルキル基等が挙げられる。 The functional group having a fluorine element is not particularly limited, and examples thereof include a fluoro group and a fluoroalkyl group in which a part or all of hydrogen atoms of an alkyl group are fluorinated.
上記一般式(1)の構造を有する化合物は、フッ素元素を5重量%以上35重量%以下含有することが好ましい。
上記一般式(1)の構造を有する化合物がフッ素元素を上記範囲の量含有することで、有機膜の耐熱性が向上し、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記フッ素元素の含有量は、10重量%以上であることがより好ましく、15重量%以上であることが更に好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、25重量%以下であることが更に好ましい。
The compound having the structure of the general formula (1) preferably contains 5% by weight or more and 35% by weight or less of the fluorine element.
When the compound having the structure of the general formula (1) contains an element of fluorine in an amount in the above range, the heat resistance of the organic film is improved, and the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed. The content of the fluorine element is more preferably 10% by weight or more, further preferably 15% by weight or more, further preferably 30% by weight or less, and further preferably 25% by weight or less. preferable.
上記有機膜はノボラック型構造を有する化合物を含有することが好ましい。
上記有機膜がノボラック型構造を有することで、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記ノボラック型構造を有する有機膜としては、例えば、後述するベンゾオキサジン構造を有する化合物を硬化させたものが挙げられる。
The organic film preferably contains a compound having a novolak-type structure.
Since the organic film has a novolak type structure, it is possible to further suppress the displacement and cracking of the electrodes. Examples of the organic film having a novolak-type structure include those obtained by curing a compound having a benzoxazine structure, which will be described later.
上記有機膜は硬化性樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。
上記有機膜の材料として硬化性樹脂組成物を用いることで、有機膜を塗布、硬化によって形成できるため、従来の無機材料を用いた場合と比べて生産効率を向上させることができる。上記硬化性樹脂組成物を構成する硬化性樹脂は熱硬化性であっても光硬化性であってもよいが、耐熱性の観点から熱硬化性樹脂であることが好ましい。
The organic film is preferably a cured product of a curable resin composition.
By using the curable resin composition as the material of the organic film, the organic film can be formed by coating and curing, so that the production efficiency can be improved as compared with the case of using the conventional inorganic material. The curable resin constituting the curable resin composition may be thermosetting or photocurable, but is preferably a thermosetting resin from the viewpoint of heat resistance.
上記硬化性樹脂組成物は、ポリイミド樹脂を含有することが好ましい。
上記ポリイミド樹脂の含有量は、上記硬化性樹脂組成物中の樹脂固形分量100重量部中に、好ましくは80重量部以上、より好ましくは90重量以上、更に好ましくは95重量部以上である。上記反応性部位を有する有機ケイ素化合物の含有量は、上記硬化性樹脂組成物中の樹脂固形分量100重量部中に、好ましくは100重量部未満、より好ましくは99.5重量部以下、更に好ましくは99重量部以下である。
The curable resin composition preferably contains a polyimide resin.
The content of the polyimide resin is preferably 80 parts by weight or more, more preferably 90 parts by weight or more, still more preferably 95 parts by weight or more in 100 parts by weight of the resin solid content in the curable resin composition. The content of the organosilicon compound having the reactive moiety is preferably less than 100 parts by weight, more preferably 99.5 parts by weight or less, still more preferably, in 100 parts by weight of the resin solid content in the curable resin composition. Is 99 parts by weight or less.
上記ポリイミド樹脂は下記一般式(1)の構造を有する樹脂であることがより好ましい。
すなわち、上記硬化性樹脂組成物は下記一般式(1)の構造を有する硬化性樹脂を含有することがより好ましい。
このような構造を有する化合物を用いることで電極のズレや割れをより抑えることができる。なかでも、電極のズレや割れを更に抑えられることから、下記一般式(1)のP1又はQ1の少なくとも一方にフッ素元素を有する官能基を有することがより好ましく、両方にフッ素元素を有する官能基を有することが更に好ましい。
The polyimide resin is more preferably a resin having the structure of the following general formula (1).
That is, it is more preferable that the curable resin composition contains a curable resin having the structure of the following general formula (1).
By using a compound having such a structure, it is possible to further suppress the displacement and cracking of the electrodes. Among them, since the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed, it is more preferable to have a functional group having a fluorine element in at least one of P 1 or Q 1 of the following general formula (1), and both have a fluorine element. It is more preferable to have a functional group.
上記一般式(1)中P1は脂環式基又は芳香族基を表す。上記P1は、炭素数5〜50の芳香族基であることが好ましく、ビスフェノール骨格に由来する芳香族基であることがより好ましい。P1が炭素数5〜50の芳香族基であることにより、特に高い耐熱性を発揮することができる。 In the above general formula (1), P 1 represents an alicyclic group or an aromatic group. The P 1 is preferably an aromatic group having 5 to 50 carbon atoms, and more preferably an aromatic group derived from a bisphenol skeleton. Since P 1 is an aromatic group having 5 to 50 carbon atoms, particularly high heat resistance can be exhibited.
上記一般式(1)中Q1は直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族基又は芳香族基を表す。上記脂肪族基及び上記芳香族基は置換基を有していても有していなくてもよい。上記Q1は、置換又は非置換の直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数2〜100の脂肪族基であることが好ましく、ビスフェノール骨格に由来する芳香族基であることがより好ましい。 The general formula (1) was Q 1 represents a linear, branched or cyclic aliphatic group or an aromatic group. The aliphatic group and the aromatic group may or may not have a substituent. The Q 1 represents a substituted or unsubstituted, straight, preferably a branched or cyclic aliphatic group having 2 to 100 carbon atoms, more preferably an aromatic group derived from a bisphenol skeleton.
上記一般式(1)中、S1は1以上の自然数であり、繰り返し単位数を表す。上記S1は好ましくは10以上、より好ましくは50以上であり、好ましくは100以下である。 In the above general formula (1), S1 is a natural number of 1 or more and represents the number of repeating units. The above S1 is preferably 10 or more, more preferably 50 or more, and preferably 100 or less.
上記フッ素元素を有する官能基としては特に限定されないが、例えば、フルオロ基や、アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素化されたフルオロアルキル基等が挙げられる。 The functional group having a fluorine element is not particularly limited, and examples thereof include a fluoro group and a fluoroalkyl group in which a part or all of hydrogen atoms of an alkyl group are fluorinated.
上記一般式(1)の構造を有する化合物は、フッ素元素を5重量%以上35重量%以下含有することが好ましい。
上記一般式(1)の構造を有する化合物がフッ素元素を上記範囲の量含有することで、硬化性樹脂組成物の硬化物(有機膜)の耐熱性が向上し、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記フッ素元素の含有量は、10重量%以上であることがより好ましく、15重量%以上であることが更に好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、25重量%以下であることが更に好ましい。
The compound having the structure of the general formula (1) preferably contains 5% by weight or more and 35% by weight or less of the fluorine element.
When the compound having the structure of the general formula (1) contains an element of fluorine in the above range, the heat resistance of the cured product (organic film) of the curable resin composition is improved, and the electrode is more easily displaced or cracked. It can be suppressed. The content of the fluorine element is more preferably 10% by weight or more, further preferably 15% by weight or more, further preferably 30% by weight or less, and further preferably 25% by weight or less. preferable.
上記硬化性樹脂は、ベンゾオキサジン構造を有することが好ましい。硬化性樹脂組成物を構成する硬化性樹脂としてベンゾオキサジン構造を有する化合物を用いることで、電極のズレや割れをより抑えることができる。また、ベンゾオキサジンを有する化合物は耐熱性に優れるため、積層体や積層体を用いた電子部品の製造時に行われる高温処理による有機膜の分解をより抑えることができる。上記ベンゾオキサジン構造は分子の末端に有することが好ましい。 The curable resin preferably has a benzoxazine structure. By using a compound having a benzoxazine structure as the curable resin constituting the curable resin composition, it is possible to further suppress the displacement and cracking of the electrodes. Further, since the compound having benzoxazine has excellent heat resistance, it is possible to further suppress the decomposition of the organic film due to the high temperature treatment performed at the time of manufacturing the laminate or the electronic component using the laminate. The benzoxazine structure is preferably held at the end of the molecule.
上記硬化性樹脂組成物は、その硬化物の25℃における引張弾性率が5GPa以下であることが好ましい。引張弾性率が上記範囲であることで、柔軟性がより高まることから、基板及び積層体の反りの発生をより抑えることができ、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記引張弾性率は4.5GPa以下であることがより好ましく、4GPa以下であることが更に好ましい。上記引張弾性率の下限は特に限定されないが、基板同士を確実に接続する観点から100MPa以上であることが好ましい。なお、上記引張弾性率は動的粘弾性測定装置(例えば、アイティー計測制御社製、DVA−200等)によって測定することができる。より具体的には、硬化性樹脂組成物が熱硬化性である場合、120℃1時間加熱することで溶剤乾燥し、更に200℃1時間加熱して硬化性樹脂組成物を硬化させた後に、定速昇温引張モード、昇温速度10℃/分、周波数10Hzの条件で測定する。硬化性樹脂組成物が光硬化性である場合は、120℃で1時間加熱することで溶剤乾燥し、405nmのUVを3000mJ/cm2照射して硬化性樹脂組成物を硬化させたのち、熱硬化性の硬化性樹脂組成物と同様の測定条件で測定することができる。
上記25℃における引張弾性率は硬化性樹脂組成物の組成や、硬化性樹脂の種類により調整することができる。
具体的には例えば、ガラス転移点の高い剛直な骨格を導入したり、無機充填剤を添加することで引張弾性率を上昇させることができ、ガラス転移点の低い剛直な骨格を有する化合物や上記ポリイミド樹脂を用いたりすることで、引張弾性率を低下させることができる。
The curable resin composition preferably has a tensile elastic modulus of 5 GPa or less at 25 ° C. of the cured product. When the tensile elastic modulus is within the above range, the flexibility is further increased, so that the occurrence of warpage of the substrate and the laminated body can be further suppressed, and the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed. The tensile elastic modulus is more preferably 4.5 GPa or less, and further preferably 4 GPa or less. The lower limit of the tensile elastic modulus is not particularly limited, but is preferably 100 MPa or more from the viewpoint of reliably connecting the substrates. The tensile elastic modulus can be measured by a dynamic viscoelasticity measuring device (for example, DVA-200 manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.). More specifically, when the curable resin composition is thermosetting, the curable resin composition is dried by heating at 120 ° C. for 1 hour, and further heated at 200 ° C. for 1 hour to cure the curable resin composition. The measurement is performed under the conditions of a constant speed temperature rise tension mode, a temperature rise rate of 10 ° C./min, and a frequency of 10 Hz. When the curable resin composition is photocurable, it is dried by a solvent by heating at 120 ° C. for 1 hour, irradiated with UV of 405 nm at 3000 mJ / cm 2 to cure the curable resin composition, and then heated. It can be measured under the same measurement conditions as the curable resin composition.
The tensile elastic modulus at 25 ° C. can be adjusted by the composition of the curable resin composition and the type of the curable resin.
Specifically, for example, a compound having a rigid skeleton having a low glass transition point and a compound having a rigid skeleton having a low glass transition point, which can increase the tensile elastic modulus by introducing a rigid skeleton having a high glass transition point or adding an inorganic filler, or the above. The tensile elastic modulus can be reduced by using a polyimide resin or the like.
上記硬化性樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、5000以上150000以下であることが好ましい。硬化性樹脂の分子量が上記範囲であることで、塗布時の製膜性が上がり、電極のズレや割れをより抑えることができる。上記硬化性樹脂の分子量は10000以上であることがより好ましく、30000以上であることが更に好ましく、100000以下であることがより好ましく、70000以下であることが更に好ましい。
なお、上記硬化性樹脂の重量平均分子量は、ゲルパミエーションクロマトグラフィ(GPC)法によりポリスチレン換算分子量として測定される。溶出溶剤をTHFとして、カラムとしては、HR−MB−M6.0×150mm(ウォーターズ社製)又はその同等品を用い、ポリスチレン標準によって算出することができる。
The weight average molecular weight of the curable resin is not particularly limited, but is preferably 5000 or more and 150,000 or less. When the molecular weight of the curable resin is within the above range, the film-forming property at the time of coating is improved, and the displacement and cracking of the electrodes can be further suppressed. The molecular weight of the curable resin is more preferably 10,000 or more, further preferably 30,000 or more, further preferably 100,000 or less, and further preferably 70,000 or less.
The weight average molecular weight of the curable resin is measured as a polystyrene-equivalent molecular weight by a gel permeation chromatography (GPC) method. It can be calculated by the polystyrene standard using THF as the elution solvent and HR-MB-M6.0 × 150 mm (manufactured by Waters) or an equivalent product thereof as the column.
上記一般式(1)の構造を有する化合物は、例えばジアミン化合物と芳香族酸無水物とを反応させてイミド化合物を調製することで得ることができる。更に、ベンゾオキサジン構造を有する場合、該イミド化合物のアミン官能基に、フェノール及びホルムアルデヒドを反応させることにより得ることができる。 The compound having the structure of the general formula (1) can be obtained, for example, by reacting a diamine compound with an aromatic acid anhydride to prepare an imide compound. Further, when it has a benzoxazine structure, it can be obtained by reacting the amine functional group of the imide compound with phenol and formaldehyde.
上記ジアミン化合物としては脂肪族ジアミン化合物又は芳香族ジアミン化合物のいずれも用いることができる。
なかでも、上記ジアミン化合物として、フッ素元素を有する官能基を有するジアミン化合物を用いることが好ましい。フッ素元素を有する官能基を有するジアミン化合物を用いることで、Q1にフッ素元素を有する官能基を有する上記一般式(1)で表される構造を有する化合物を製造することができる。
As the diamine compound, either an aliphatic diamine compound or an aromatic diamine compound can be used.
Among them, as the diamine compound, it is preferable to use a diamine compound having a functional group having a fluorine element. By using the diamine compound having a functional group having a fluorine element, it is possible to produce a compound having a structure represented by the general formula (1) having a functional group having a fluorine element Q 1.
上記脂肪族ジアミン化合物としては、例えば、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、ダイマージアミン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノメンタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、ジアミノマレオニトリル、1,3−ジアミノペンタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ(5.2.1.02,6)デカン等が挙げられる。 Examples of the aliphatic diamine compound include 1,10-diaminodecane, 1,12-diaminododecane, dimerdiamine, 1,2-diamino-2-methylpropane, 1,2-diaminocyclohexane, and 1,2-diamino. Propane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminomentane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 3,3'-Diamino-N-methyldipropylamine, diaminomaleonitrile, 1,3-diaminopentane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane , 3 (4), 8 (9) -bis (aminomethyl) tricyclo (5.2.1.02,6) decane and the like can be mentioned.
上記芳香族ジアミン化合物としては、例えば、9,10−ジアミノフェナントレン、4,4’−ジアミノオクタフルオロビフェニル、3,7−ジアミノ−2−メトキシフルオレン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノアントラキノン、2,6−ジアミノトルエン、2,3−ジアミノトルエン、1,8−ジアミノナフタレン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノアントラキノン、1,5−ジアミノアントラキノン、1,5−ジアミノナフタレン、1,2−ジアミノアントラキノン、2,4−クメンジアミン、1,3−ビスアミノメチルベンゼン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、2−クロロ−1,4−ジアミノベンゼン、1,4−ジアミノ−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジアミノ−2,5−ジメチルベンゼン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルビフェニル、ビス(アミノ−3−クロロフェニル)エタン、ビス(4−アミノ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3,5−ジエチルフェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3−エチルジアミノフルオレン、2,3−ジアミノナフタレン、2,3−ジアミノフェノール、ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3−エチルフェニル)メタン、4,4’−ジアミノフェニルスルホン、3,3’−ジアミノフェニルスルホン、2,2−ビス(4,(4アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、4,4’−オキシジアニリン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−オキシジアニリン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメトキシビフェニル、Bisaniline M、Bisaniline P、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、o‐トリジンスルホン、メチレンビス(アントラニル酸)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、4,4’−ジアミノベンザニリド、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ポリオキシアルキレンジアミン類(たとえば、Huntsmanの Jeffamine D−230、D400、D−2000およびD−4000)、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン等が挙げられる。 Examples of the aromatic diamine compound include 9,10-diaminophenanthrene, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, 3,7-diamino-2-methoxyfluorene, 4,4'-diaminobenzophenone, and 3,4-. Diaminobenzophenone, 3,4-diaminotoluene, 2,6-diaminoanthraquinone, 2,6-diaminotoluene, 2,3-diaminotoluene, 1,8-diaminonaphthalene, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diamino Toluene, 1,4-diaminoanthraquinone, 1,5-diaminoanthraquinone, 1,5-diaminonaphthalene, 1,2-diaminoanthraquinone, 2,4-kumendiamine, 1,3-bisaminomethylbenzene, 1,3- Bisaminomethylcyclohexane, 2-chloro-1,4-diaminobenzene, 1,4-diamino-2,5-dichlorobenzene, 1,4-diamino-2,5-dimethylbenzene, 4,4'-diamino-2 , 2'-bistrifluoromethylbiphenyl, bis (amino-3-chlorophenyl) ethane, bis (4-amino-3,5-dimethylphenyl) methane, bis (4-amino-3,5-diethylphenyl) methane, bis (4-Amino-3-ethyldiaminofluorene, 2,3-diaminonaphthalene, 2,3-diaminophenol, bis (4-amino-3-methylphenyl) methane, bis (4-amino-3-ethylphenyl) methane , 4,4'-Diaminophenyl sulfone, 3,3'-diaminophenyl sulfone, 2,2-bis (4, (4 aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy)) Phenyl) sulfone, 4,4'-oxydianiline, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 3,4'-oxydianiline, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 1, , 3-Bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diamino-3, 3'-Dimethoxybiphenyl, Bisanyline M, Bisanyline P, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, o-trizine sulfone, methylenebis (anthranyl acid), 1,3-bis (4-aminophenoxy) -2, 2-Dimethylpropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) propane, 1,4-bis (4-Aminophenoxy) Butane, 1,5-bis (4-Aminophenoxy) Butane, 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylenediamine, 3,3', 5,5'-Tetra Methylbenzidine, 4,4'-diaminobenzanilide, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, polyoxyalkylene diamines (eg, Huntsman's Jeffamine D-230, D400, D-2000 and D). -4000), 1,3-cyclohexanebis (methylamine), m-xylylenediamine, p-xylylenediamine and the like.
上記フッ素元素を有する官能基を有するジアミン化合物としては、例えば2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパンなどが挙げられる。 Examples of the diamine compound having a functional group having a fluorine element include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, and the like. Examples thereof include 2,2-bis [4- (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) phenyl] hexafluoropropane.
上記芳香族酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸、4,4’−スルホニルジフタル酸、1−トリフルオロメチル−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、2,3,2’,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、フェナンスレン−1,8,9,10−テトラカルボン酸、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、チオフエン−2,3,4,5−テトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)−ビス(フタル酸)等が挙げられる。 Examples of the aromatic acid anhydride include pyromellitic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-naphthalene. Tetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-biphenyl ether tetracarboxylic acid, 3, 3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,5,6-pyridinetetracarboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, 4,4'-sulfonyldiphthalic acid, 1 -Trifluoromethyl-2,3,5,6-benzenetetracarboxylic acid, 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, 2 , 2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane, bis (2) , 3-Dicarboxyphenyl) methane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, benzene-1,2 , 3,4-Tetracarboxylic acid, 2,3,2', 3'-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,3,3', 4'-benzophenone tetracarboxylic acid, phenanthrene-1,8,9,10-tetra Carboxylic acid, pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic acid, thiophen-2,3,4,5-tetracarboxylic acid, 2,3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,4 3', 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,2', 3'-biphenyltetracarboxylic acid, 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide, 4,4'-( 4,4'-isopropylidene diphenoxy) -bis (phthalic acid) and the like can be mentioned.
上記芳香族酸無水物として、フッ素元素を有する官能基を有する化合物を用いることが好ましい。フッ素元素を有する官能基を有する化合物を用いることで、P1にフッ素元素を有する官能基を有する上記一般式(1)で表される構造を有する化合物を製造することができる。
上記フッ素元素を有する官能基を有する芳香族酸無水物としては、例えば、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物などが挙げられる。
As the aromatic acid anhydride, it is preferable to use a compound having a functional group having a fluorine element. By using a compound having a functional group having a fluorine element, a compound having a structure represented by the above general formula (1) having a functional group having a fluorine element in P 1 can be produced.
Examples of the aromatic acid anhydride having a functional group having a fluorine element include 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic acid anhydride.
上記ベンゾオキサジン構造を分子の末端に有する上記一般式(1)で表される構造を有する化合物を製造する方法としては、例えば、上記ジアミン化合物が過剰の条件下で、芳香族酸無水物とジアミン化合物を反応させ両末端にアミノ基を有するイミド化合物を製造し、末端のアミノ基に過剰量のフェノール化合物とホルムアルデヒドとを反応させる方法等が挙げられる。
上記フェノール化合物としては、フェノール、p−クレゾール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−エチルフェノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−n−プロピルフェノール、o−n−プロピルフェノール、m−n−プロピルフェノール、p−iso−プロピルフェノール、o−iso−プロピルフェノール、m−iso−プロピルフェノール、p−n−ブチルフェノール、o−n−ブチルフェノール、m−n−ブチルフェノール、p−sec−ブチルフェノール、o−sec−ブチルフェノール、m−sec−ブチルフェノール、p−iso−ブチルフェノール、o−iso−ブチルフェノール、m−iso−ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、o−tert−ブチルフェノール、m−tert−ブチルフェノールなどが挙げられる。
As a method for producing a compound having the structure represented by the general formula (1) having the benzoxazine structure at the end of the molecule, for example, under the condition that the diamine compound is excessive, aromatic acid anhydride and diamine are used. Examples thereof include a method of reacting a compound to produce an imide compound having amino groups at both ends, and reacting an excess amount of the phenol compound with formaldehyde on the terminal amino groups.
Examples of the phenol compound include phenol, p-cresol, o-cresol, m-cresol, p-ethylphenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, pn-propylphenol, on-propylphenol, and m. -N-propylphenol, p-iso-propylphenol, o-iso-propylphenol, m-iso-propylphenol, pn-butylphenol, on-butylphenol, mn-butylphenol, p-sec-butylphenol , O-sec-butylphenol, m-sec-butylphenol, p-iso-butylphenol, o-iso-butylphenol, m-iso-butylphenol, p-tert-butylphenol, o-tert-butylphenol, m-tert-butylphenol, etc. Can be mentioned.
上記硬化性樹脂組成物は硬化反応を促進する触媒を含有していてもよい。
有機膜に触媒を有することで、硬化性樹脂組成物をより完全に硬化させることができ、高温処理による有機膜の分解をより抑えることができる。
上記触媒としては、例えば、フェノールやカルボン酸等の酸触媒、アミンやイミダゾールなどの塩基触媒等が挙げられる。なかでもより硬化性樹脂組成物の硬化を促進できることから酸触媒が好ましい。上記触媒は、硬化性樹脂組成物が硬化した後も存在する。すなわち、上記有機膜は硬化反応を促進する触媒を含有することが好ましい。
The curable resin composition may contain a catalyst that promotes a curing reaction.
By having the catalyst in the organic film, the curable resin composition can be cured more completely, and the decomposition of the organic film due to the high temperature treatment can be further suppressed.
Examples of the catalyst include acid catalysts such as phenol and carboxylic acid, and base catalysts such as amine and imidazole. Of these, an acid catalyst is preferable because it can accelerate the curing of the curable resin composition. The catalyst is present even after the curable resin composition has been cured. That is, it is preferable that the organic film contains a catalyst that promotes the curing reaction.
上記触媒の含有量は特に限定されないが、上記硬化性樹脂組成物中の硬化性樹脂100重量部に対して0.01重量部以上10重量部以下であることが好ましい。触媒の含有量を上記範囲とすることで、硬化性樹脂組成物の硬化をより促進することができる。上記触媒の含有量は、0.05重量部以上であることがより好ましく、0.1重量部以上であることが更に好ましく、5重量部以下であることがより好ましく、1重量部以下であることが更に好ましい。 The content of the catalyst is not particularly limited, but is preferably 0.01 parts by weight or more and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the curable resin in the curable resin composition. By setting the content of the catalyst in the above range, the curing of the curable resin composition can be further promoted. The content of the catalyst is more preferably 0.05 parts by weight or more, further preferably 0.1 parts by weight or more, still more preferably 5 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or less. Is even more preferable.
上記硬化性樹脂組成物は、シランカップリング剤を含有していてもよい。
シランカップリング剤を含有することで、基板や後述の無機膜との密着性がより向上し、密着不良によって発生する空隙による導通不良や信頼性の低下をより抑制することができる。
The curable resin composition may contain a silane coupling agent.
By containing the silane coupling agent, the adhesion to the substrate and the inorganic film described later can be further improved, and the conduction failure and the deterioration of reliability due to the voids generated by the adhesion failure can be further suppressed.
上記シランカップリング剤の含有量は特に限定されないが、上記硬化性樹脂組成物中の硬化性樹脂100重量部に対して0.01重量部以上10重量部以下であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量を上記範囲とすることで、基板や後述の無機膜との密着性を好適に発揮できる。上記シランカップリング剤の含有量は、0.1重量部以上であることがより好ましく、0.5重量部以上であることが更に好ましく、5重量部以下であることがより好ましく、1重量部以下であることが更に好ましい。 The content of the silane coupling agent is not particularly limited, but is preferably 0.01 parts by weight or more and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the curable resin in the curable resin composition. By setting the content of the silane coupling agent in the above range, the adhesion to the substrate and the inorganic film described later can be suitably exhibited. The content of the silane coupling agent is more preferably 0.1 parts by weight or more, further preferably 0.5 parts by weight or more, still more preferably 5 parts by weight or less, and 1 part by weight. The following is more preferable.
上記硬化性樹脂組成物は必要に応じて粘度調整剤、充填剤等の他の添加剤を含有していてもよい。 The curable resin composition may contain other additives such as a viscosity modifier and a filler, if necessary.
本発明の積層体は上記硬化性樹脂組成物を硬化させて上記有機膜とすることで、高い電気的接続信頼性を有する積層体とすることができるものである。
このような、電極を有する第1の基板と、有機膜と、電極を有する第2の基板とをこの順に有し、前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記有機膜を貫通する貫通孔を介して電気的に接続された積層体の前記有機膜に用いられる硬化性樹脂組成物もまた、本発明の1つである。
The laminate of the present invention can be made into a laminate having high electrical connection reliability by curing the curable resin composition to form the organic film.
Such a first substrate having an electrode, an organic film, and a second substrate having an electrode are provided in this order, and the first electrode and the second electrode penetrate the organic film. A curable resin composition used for the organic film of a laminate electrically connected through a through hole is also one of the present inventions.
本発明の積層体は、上記第1の基板と、上記第2の基板との間に厚み1nm以上1μm以下の無機層を有することが好ましい。
第1の基板と、第2の基板との間に無機層を設けることで、絶縁性が高まりより接続信頼性に優れる積層体とすることができる。なお、従来の積層体は10〜20μm程度の厚みを有する無機材料からなる絶縁層を有しているため、基板及び積層体の反りが解消できず接続信頼性低下の原因となるが、本発明の一態様における無機層は1μm以下という極薄い厚みであるため、上記無機層を設けた場合であっても基板及び積層体に発生した反りを解消することができる。
The laminate of the present invention preferably has an inorganic layer having a thickness of 1 nm or more and 1 μm or less between the first substrate and the second substrate.
By providing an inorganic layer between the first substrate and the second substrate, it is possible to obtain a laminated body having improved insulation and higher connection reliability. Since the conventional laminated body has an insulating layer made of an inorganic material having a thickness of about 10 to 20 μm, the warp of the substrate and the laminated body cannot be eliminated, which causes a decrease in connection reliability. Since the inorganic layer in one embodiment has an extremely thin thickness of 1 μm or less, warpage generated in the substrate and the laminated body can be eliminated even when the inorganic layer is provided.
上記無機層の材料は特に限定されず、例えば、SiN、SiO2、Al2O3等が挙げられる。なかでも、絶縁性と耐熱性に優れることからSiN、SiO2が好ましい。 The material of the inorganic layer is not particularly limited, and examples thereof include SiN, SiO 2 , Al 2 O 3, and the like. Of these, SiN and SiO 2 are preferable because they are excellent in insulation and heat resistance.
上記無機層の厚みは、より積層体の接続信頼性を高める観点から5nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましく、500nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることが更に好ましい。 The thickness of the inorganic layer is more preferably 5 nm or more, further preferably 10 nm or more, further preferably 500 nm or less, and more preferably 100 nm or less from the viewpoint of further enhancing the connection reliability of the laminated body. Is more preferable.
本発明の積層体は、上記貫通孔の表面にバリアメタル層を有することが好ましい。
バリアメタル層は貫通孔に充填された導電性材料(例えばCu電極の場合Cu原子)の有機膜中への拡散を防ぐ役割を有する。貫通孔の表面にバリアメタル層を設けることで、貫通孔を埋める導電性材料は電極と接する面以外がバリアメタル層で覆われることになるため、導電性材料の拡散による短絡、導通不良をより抑制することができる。上記バリアメタル層の材料は、タンタル、窒化タンタル、窒化チタンなどの公知の材料を用いることができる。
The laminate of the present invention preferably has a barrier metal layer on the surface of the through holes.
The barrier metal layer has a role of preventing diffusion of the conductive material (for example, Cu atom in the case of a Cu electrode) filled in the through hole into the organic film. By providing a barrier metal layer on the surface of the through hole, the conductive material that fills the through hole is covered with the barrier metal layer except for the surface in contact with the electrode. It can be suppressed. As the material of the barrier metal layer, known materials such as tantalum, tantalum nitride, and titanium nitride can be used.
上記バリアメタル層の厚みは特に限定されないが、より積層体の接続信頼性を高める観点から1nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましく、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。 The thickness of the barrier metal layer is not particularly limited, but is more preferably 1 nm or more, further preferably 10 nm or more, still more preferably 100 nm or less, from the viewpoint of further enhancing the connection reliability of the laminated body. It is more preferably 50 nm or less.
ここで、本発明の積層体の一態様を模式的に表した図を図1に示す。図1に示すように、本発明の積層体は、電極3を有する第1の基板1と第2の基板2が有機膜4を介して接着されており、第1の基板1及び第2の基板2上の電極3は、有機膜4に設けられた貫通孔5に充填された導電性材料を通して電気的に接続された構造となっている。従来の積層体は、絶縁層に当たる有機膜4の部分が固い無機材料であったため、基板や積層体に反りが発生した場合にこれを応力緩和によって解消できず、電極のズレや割れが起きやすくなっていた。本発明は絶縁層に柔軟性を有する有機化合物を用いることで、基板や積層体の反りを解消できるため、電極のズレや割れを抑えることができる。
Here, FIG. 1 shows a diagram schematically showing one aspect of the laminated body of the present invention. As shown in FIG. 1, in the laminate of the present invention, the
図2に本発明の積層体の一態様を模式的に表した図を示した。図2の態様では、有機膜4の間に無機層6が設けられており、より絶縁性が高められている。なお、本発明の無機層6は厚みが1nm〜1μmとなっており、従来の積層体の絶縁層よりも薄いため、基板や積層体の反りを解消する際の妨げとならない。また、図2では無機層6が有機膜4の間に設けられているが、第1の基板1及び第2の基板2上に設けられていてもよい。また、図2では無機層6が、第1の基板1側及び第2の基板2側の有機膜4上にそれぞれ設けられているが、どちらか一方のみに設けられていてもよい。更に、図2の態様では貫通孔5の表面にバリアメタル層7が設けられている。貫通孔5の表面にバリアメタル層7を形成することで、貫通孔5内に充填される導電性材料が有機膜に4に拡散し難くなるため、短絡や導通不良をより抑えることができる。
FIG. 2 shows a diagram schematically showing one aspect of the laminated body of the present invention. In the aspect of FIG. 2, the
本発明の積層体を製造する方法としては例えば、
電極を有する第1の基板の電極が形成された面上に有機膜を形成する工程と、前記有機膜に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を導電性材料で充填する工程と、前記基板の導電性材料を充填した側の表面を研磨して接合電極を形成する工程と、前記接合電極が形成された前記第1の基板及び前記接合電極が形成された第2の基板を、前記接合電極同士が接合するように貼り合わせる工程とを有する製造方法が挙げられる。このような積層体の製造方法もまた、本発明の1つである。
As a method for producing the laminate of the present invention, for example,
A step of forming an organic film on a surface of a first substrate having an electrode on which an electrode is formed, a step of forming a through hole in the organic film, a step of filling the through hole with a conductive material, and the above-mentioned step. The steps of polishing the surface of the substrate on the side filled with the conductive material to form a bonded electrode, the first substrate on which the bonded electrode is formed, and the second substrate on which the bonded electrode is formed are described. Examples thereof include a manufacturing method including a step of bonding the bonded electrodes so that they are bonded to each other. A method for producing such a laminate is also one of the present inventions.
本発明の積層体の製造方法は、まず、電極を有する基板の電極が形成された面上に有機膜を形成する工程を行う。
上記電極を有する基板及び上記有機膜は、本発明の積層体の電極を有する基板及び本発明の有機膜と同様のものを用いることができる。
In the method for producing a laminate of the present invention, first, a step of forming an organic film on a surface of a substrate having an electrode on which an electrode is formed is performed.
As the substrate having the electrodes and the organic film, the same as the substrate having the electrodes of the laminate of the present invention and the organic film of the present invention can be used.
上記有機膜を形成する方法は、硬化性樹脂組成物を塗布した後、溶媒乾燥に加えて、硬化性樹脂組成物を硬化させる工程を有することが好ましい。上記硬化性樹脂組成物は、本発明の硬化性樹脂組成物と同様のものを用いることができる。上記塗布の方法は特に限定されず、スピンコート法等従来公知の方法を用いることができる。
溶剤乾燥条件は特に限定されないが、残存溶剤を減らし有機膜の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下の温度で、例えば、1時間程度加熱することが好ましい。
硬化工程の条件は特に限定されないが、硬化性樹脂組成物の硬化反応を十分に進行させ、耐熱性をより向上させる観点から、硬化性樹脂組成物が熱硬化性樹脂の場合は、好ましくは200℃以上、より好ましくは250℃以上、好ましくは400℃以下、より好ましくは300℃以下の温度で、例えば30分間以上、より好ましくは1時間以上加熱することが好ましい。加熱時間の上限は特に限定されないが、有機膜の熱分解を抑制する観点から2時間以下であることが好ましい。硬化性樹脂組成物が光硬化性樹脂の場合、405nmの紫外光を好ましくは1500mJ/cm2以上、より好ましくは3000mJ/cm2以上照射することが好ましい。
The method for forming the organic film preferably includes a step of applying the curable resin composition and then curing the curable resin composition in addition to solvent drying. As the curable resin composition, the same curable resin composition as that of the present invention can be used. The coating method is not particularly limited, and a conventionally known method such as a spin coating method can be used.
The solvent drying conditions are not particularly limited, but are preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, from the viewpoint of reducing residual solvent and improving the heat resistance of the organic film. It is preferable to heat at a temperature, for example, about 1 hour.
The conditions of the curing step are not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently advancing the curing reaction of the curable resin composition and further improving the heat resistance, when the curable resin composition is a thermosetting resin, it is preferably 200. It is preferable to heat at a temperature of ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, for example, 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer. The upper limit of the heating time is not particularly limited, but is preferably 2 hours or less from the viewpoint of suppressing thermal decomposition of the organic film. When the curable resin composition is a photocurable resin, a 405nm ultraviolet light preferably 1500 mJ / cm 2 or more, more preferably it is preferred to irradiate 3000 mJ / cm 2 or more.
本発明の積層体の製造方法は、次いで、上記有機膜に貫通孔を形成する工程を行う。
上記貫通孔はパターニングされていてもよい。上記貫通孔を形成する方法は特に限定されず、CO2レーザー等のレーザー照射やエッチング等によって形成すことができる。なお、上記貫通孔は基板の電極面上に他の層が形成されている場合、上記他の層も貫通して基板の電極面が露出するように形成される。
In the method for producing a laminate of the present invention, a step of forming through holes in the organic film is then performed.
The through holes may be patterned. The method for forming the through hole is not particularly limited, and the through hole can be formed by laser irradiation such as a CO 2 laser or etching. When another layer is formed on the electrode surface of the substrate, the through hole is formed so as to penetrate the other layer and expose the electrode surface of the substrate.
本発明の積層体の製造方法は、次いで、必要に応じて無機層及び/又はバリアメタル層を形成する工程を行う。
上記無機層及びバリアメタル層は本発明の積層体と同様のものを用いることができる。上記無機層及びバリアメタル層はスパッタリングや蒸着等によって形成することができる。
上記無機層を形成する工程は、上記有機膜を形成する工程の前及び/又は後に行うことが好ましい。上記バリアメタル層の形成は上記貫通孔を形成する工程の後に行うことが好ましい。
In the method for producing a laminate of the present invention, a step of forming an inorganic layer and / or a barrier metal layer is then performed, if necessary.
As the inorganic layer and the barrier metal layer, the same ones as the laminated body of the present invention can be used. The inorganic layer and the barrier metal layer can be formed by sputtering, vapor deposition, or the like.
The step of forming the inorganic layer is preferably performed before and / or after the step of forming the organic film. The formation of the barrier metal layer is preferably performed after the step of forming the through holes.
本発明の積層体の製造方法は、次いで、前記貫通孔を導電性材料で充填する工程を行う。
上記導電性材料は、本発明の積層体の導電性材料と同様のものを用いることができる。
In the method for producing a laminated body of the present invention, a step of filling the through holes with a conductive material is then performed.
As the conductive material, the same conductive material as the laminated body of the present invention can be used.
本発明の積層体の製造方法は、次いで、前記基板の導電性材料を充填した側の表面を研磨して接合電極を形成する工程を行う。
研削によって不要な部分に形成された上記導電性材料を除去することで2枚の基板に形成された電極間をつなぐ接合電極が形成される。上記研磨は、有機膜が露出する、又は、上記無機層がある場合は無機層が露出するまで、導電性材料で形成された層を平坦化除去することが好ましい。上記研磨方法は特に限定されず、例えば化学的機械研磨法などを用いることができる。
In the method for manufacturing a laminate of the present invention, a step of polishing the surface of the substrate on the side filled with the conductive material to form a bonded electrode is then performed.
By removing the conductive material formed in the unnecessary portion by grinding, a bonded electrode connecting the electrodes formed on the two substrates is formed. The polishing preferably flattens and removes the layer formed of the conductive material until the organic film is exposed or, if any, the inorganic layer is exposed. The polishing method is not particularly limited, and for example, a chemical mechanical polishing method or the like can be used.
本発明の積層体の製造方法は、次いで、上記接合電極が形成された前記第1の基板及び上記接合電極が形成された第2の基板を、上記接合電極同士が接合するように貼り合わせる工程程を行う。
第1の基板と第2の基板を貼り合わせる方法としては、熱処理によって電極及び接続電極を溶融させて接続する方法等が挙げられる。上記熱処理は通常400℃4時間程度である。
The method for manufacturing a laminated body of the present invention is a step of bonding the first substrate on which the junction electrode is formed and the second substrate on which the junction electrode is formed so that the junction electrodes are bonded to each other. Do the process.
Examples of the method of bonding the first substrate and the second substrate together include a method of melting and connecting the electrodes and the connecting electrodes by heat treatment. The heat treatment is usually about 400 ° C. for 4 hours.
本発明の積層体の用途は特に限定されないが、高い電気的接続信頼性を有し、特に薄い基板同士を接合させる場合であっても基板や積層体の反りが抑えられることから、半導体装置や撮像装置を構成する積層体に好適に用いることができる。
このような本発明の積層体を有する半導体装置及び撮像装置もまた、本発明の1つである。
The application of the laminate of the present invention is not particularly limited, but it has high electrical connection reliability, and warpage of the substrate or laminate can be suppressed even when thin substrates are bonded to each other. It can be suitably used for a laminated body constituting an image pickup device.
A semiconductor device and an image pickup device having such a laminated body of the present invention are also one of the present inventions.
本発明によれば、高い電気的接続信頼性を有する積層体、該積層体に用いられる硬化性樹脂組成物、該積層体の製造方法及び該積層体を有する半導体装置及び撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a laminate having high electrical connection reliability, a curable resin composition used for the laminate, a method for producing the laminate, and a semiconductor device and an image pickup apparatus having the laminate. Can be done.
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(硬化性樹脂の製造)
(1)ベンゾオキサジン樹脂−Aの製造
撹拌機、分水器、温度計及び窒素ガス導入基を備えた反応容器にテトラカルボン酸二無水物4,4′−(Hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride(東京化成株式会社製、分子量444.24)120.0gとトルエン400gとを入れ、反応容器中の溶液を60℃まで加熱した。次いで、反応容器中に芳香族ジアミン2,2−Bis[4−(4−aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane(東京化成株式会社製、分子量518.46)207.3gを添加した。ディーンスタークトラップとコンデンサーとをフラスコに取り付け、混合物を二時間加熱還流し、両末端がアミンであるイミド化合物を得た。次いで反応液中に過剰量のフェノールおよびパラホルムアルデヒドを添加し、得られた混合物を更に12時間還流して、末端のベンゾオキサジン化を行った。反応終了後、イソプロパノールを添加し再沈殿させた後、沈殿物を回収し乾燥させた。このようにして、イミド骨格を有しかつ末端にベンゾオキサジン構造を有する下記式(2)の構造を有するベンゾオキサジン構造を有する化合物(ベンゾオキサジン樹脂−A、重量平均分子量5万)を得た。
(Manufacturing of curable resin)
(1) Production of Benzoxazine Resin-A
(2)ベンゾオキサジン樹脂−Bの製造
テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを加えたのちに還流する時間を六時間とした以外はベンゾオキサジン樹脂−Aの製造と同様の方法で、樹脂Aと同様の構造を有し分子量の異なる化合物(ベンゾオキサジン樹脂−B、重量平均分子量10万)を得た。
(2) Production of Benzoxazine Resin-B Resin A is produced in the same manner as for Benzoxazine Resin-A, except that the time for reflux after adding tetracarboxylic acid dianhydride and aromatic diamine is set to 6 hours. A compound having the same structure as that of the above and having a different molecular weight (benzoxazine resin-B, weight average molecular weight of 100,000) was obtained.
(3)ベンゾオキサジン樹脂−Cの製造
テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを加えたのちに還流する時間を一時間とした以外はベンゾオキサジン樹脂−Aの製造と同様の方法で、樹脂Aと同様の構造を有し分子量の異なる化合物(ベンゾオキサジン樹脂−C、重量平均分子量3万)を得た。
(3) Production of Benzoxazine Resin-C Resin A is produced in the same manner as for Benzoxazine Resin-A, except that the time for reflux after adding tetracarboxylic acid dianhydride and aromatic diamine is set to 1 hour. A compound having the same structure as that of the above and having a different molecular weight (benzoxazine resin-C, weight average molecular weight of 30,000) was obtained.
(4)ベンゾオキサジン樹脂−Dの製造
芳香族ジアミンとして2,2−Bis(4−aminophenyl)hexafluoropropane(東京化成株式会社製、分子量334.27)を用い、添加量を133.7gとした。それ以外はBMI樹脂−Aの製造と同様の方法で合成を行い、下記式(3)の構造を有するベンゾオキサジン構造を有する化合物(ベンゾオキサジン樹脂−D、重量平均分子量4万)を得た。
(4) Production of Benzoxazine Resin-D As an aromatic diamine, 2,2-Bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., molecular weight 334.27) was used, and the addition amount was 133.7 g. Other than that, synthesis was carried out in the same manner as in the production of BMI resin-A to obtain a compound having a benzoxazine structure having the structure of the following formula (3) (benzoxazine resin-D, weight average molecular weight 40,000).
(5)ベンゾオキサジン樹脂−Eの製造
テトラカルボン酸二無水物の代わりに4,4′−(4,4′−イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物(東京化成社製、分子量520.49)140.5gを用い、更に芳香族ジアミンの代わりに2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(東京化成社製、分子量410.52)164.2gを用いた。それ以外はBMI樹脂−Aの製造と同様の方法で下記式(4)の構造を有するベンゾオキサジン構造を有する化合物(ベンゾオキサジン樹脂−E、重量平均分子量5万)を得た。
(5) Production of Benzoxazine Resin-
(6)ポリイミド樹脂
ポリイミド樹脂として宇部興産社製のユピア−ATを用いた。
(6) Polyimide resin Iupia-AT manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the polyimide resin.
(7)ウエハ1の製造
12inchシリコンウエハ上にプラズマCVDにより、SiO:500nm、SiCN:50nm、SiO:250nmの順に成膜した。フォトマスクを用い、表層の250nmのSiO層をエッチングし、その後バリアメタル層としてTaを50nm、更にその上にTaNを10nm形成した。その後、Cuメッキを行い、CMPにより平坦化した。電極パターン上に、SiCN層(50nm)、SiO層(500nm)をプラズマCVDにより順に成膜し、電極を有するウエハ1を得た。
(8)ウエハ2の製造
対向する接続電極及びウエハに形成された電極により、貼り合わせた際にデイジーチェーンができるようにパターン加工した以外は、ウエハ1と同様にしてウエハ2を作製した。
(7) Manufacture of Wafer 1 A film was formed on a 12 inch silicon wafer in the order of SiO: 500 nm, SiCN: 50 nm, and SiO: 250 nm by plasma CVD. A 250 nm SiO layer on the surface was etched using a photomask, and then Ta was formed at 50 nm as a barrier metal layer, and TaN was formed at 10 nm on the TaN. Then, Cu plating was performed and flattened by CMP. A SiCN layer (50 nm) and a SiO layer (500 nm) were sequentially deposited on the electrode pattern by plasma CVD to obtain a
(8) Manufacture of
(実施例1)
得られたベンゾオキサジン樹脂−A 100重量部、シランカップリング剤(KBM573、信越化学社製)0.5重量部をプロピレングリコールモノエチルアセテートに溶かし混合し固形分量が25%となるように調整することで硬化性樹脂組成物溶液を得た。
次いで、ウエハ1の電極が形成された面に得られた硬化性樹脂組成物溶液をスピンコーターにより塗工し、90℃30分間加熱することで溶剤乾燥し、更に200℃1時間加熱することで、ウエハ1の電極面上に厚み20μmの有機膜を形成した。その後、厚み500nmのSiN層をプラズマCVDにより成膜した。次いで、フォトマスクを用い、SiN層及び有機膜と、ウエハ1の電極面上に存在するSiO層及びSiCN層をエッチングすることで、ウエハ1の電極上に貫通孔を形成した。この時、エッチングするビア径を、20μmとし、隣接するビアとのピッチを40μmとした。その後、バリアメタル層としてTaを50nm、更にその上にTaNを10nm形成し、次いでCuメッキをすることによって導電性材料を貫通孔に充填した。次いで、ウエハ1のCuメッキを施した側の面(ウエハ1の有機膜を積層した側の面)を研削することで不要な導電性材料を除去し、接続電極を形成した。
一方で、対向する接続電極及びウエハに形成された電極により、貼り合わせた際にデイジーチェーンができるようにパターン加工した以外は、ウエハ1と同様にしてウエハ2にも有機膜及び接続電極を形成した。
その後、ウエハ1及びウエハ2をH2プラズマ洗浄後、真空中で2枚の基板を接続電極同士が重なるように貼り合わせ、400℃4時間の加熱処理を行うことで積層体を得た。
(Example 1)
100 parts by weight of the obtained benzoxazine resin-A and 0.5 part by weight of a silane coupling agent (KBM573, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are dissolved in propylene glycol monoethyl acetate and mixed to adjust the solid content to 25%. As a result, a curable resin composition solution was obtained.
Next, the curable resin composition solution obtained on the surface of the
On the other hand, an organic film and connection electrodes are formed on the
Then, after the
(実施例2〜9)
硬化性樹脂の種類とシランカップリング剤の配合量を表1に記載の通りとした以外は実施例1と同様にして積層体を得た。
なお、シランカップリング剤はすべて信越化学社製KBM573を用いた。
(Examples 2 to 9)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the types of the curable resin and the blending amount of the silane coupling agent were as shown in Table 1.
As the silane coupling agent, KBM573 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used.
(実施例10)
有機膜形成後に、厚み500nmのSiN層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして積層体を得た。
(Example 10)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a SiN layer having a thickness of 500 nm was not formed after the formation of the organic film.
(比較例1)
ウエハ1の電極が形成された面にプラズマCVDを施すことにより厚み20μmのSi3N4からなる無機層を形成した。上記無機層を有機膜の代わりとした以外は実施例1と同様の方法で積層体を得た。なお、プラズマCVDの詳しい条件は以下のとおりである。
原料ガス:SiH4ガス及び窒素ガス
流量:SiH4ガス10sccm、窒素ガス200sccm
RFパワー:10W(周波数2.45GHz)
チャンバー内温度:100℃
チャンバー内圧力:0.9Torr
(Comparative Example 1)
Plasma CVD was applied to the surface of the
Raw material gas: SiH 4 gas and nitrogen gas flow rate: SiH 4 gas 10 sccm, nitrogen gas 200 sccm
RF power: 10W (frequency 2.45GHz)
Chamber temperature: 100 ° C
Chamber pressure: 0.9 Torr
(比較例2)
原料ガスとしてSiH4ガス及び酸素ガスを用い、プラズマCVDのターゲットをSiO2に変更して厚み20μmのSiO2からなる無機層を形成した以外は比較例1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 2)
Using SiH 4 gas and oxygen gas as raw material gases, except for forming an inorganic layer made of SiO 2 having a thickness of 20μm by changing the plasma CVD target SiO 2 was obtained a laminate in the same manner as in Comparative Example 1.
(重量減少の測定)
上記方法により有機膜及び無機層の単層体をそれぞれ作製した。得られた単層体について示差熱熱重量同時測定装置(TG−DTA;STA7200、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、50mL/minでの窒素フロー下、10℃/minの昇温速度で25℃から400℃まで加熱し、400℃で4時間保持したときの重量減少率を測定した。結果を表1に示した。
(Measurement of weight loss)
A monolayer of an organic film and an inorganic layer was prepared by the above method, respectively. Using a differential thermal weight simultaneous measuring device (TG-DTA; STA7200, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) for the obtained single layer, 25 at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen flow at 50 mL / min. The weight loss rate was measured when the mixture was heated from ° C. to 400 ° C. and held at 400 ° C. for 4 hours. The results are shown in Table 1.
(表面硬度の測定)
得られた積層体の側面を冷間樹脂に包埋し研削し、側面に有機膜又は無機層を露出させた。次いで、ナノインデンター(TI 950 TriboIndenter、シエンタオミクロン社製)を用いて、測定変位200nm/秒の速度でサンプルを1000nm押し込み、その後200nm/秒の速度で測定プローブを抜く条件で測定を行うことによって有機膜又は無機層のインデントカーブを得た。なお、測定プローブとしては、Berkovich型ダイアモンド圧子を用いた。得られたインデントカーブからISO14577に基づきで表面のナノインデンテーション硬さを算出することで、表面硬度を測定した。圧子形状にかかわる定数εは、ε=0.75とした。結果を表1に示した。
(Measurement of surface hardness)
The side surface of the obtained laminate was embedded in cold resin and ground to expose the organic film or the inorganic layer on the side surface. Then, using a nanoindenter (TI 950 TriboIndenter, manufactured by Cientaomicron), the sample is pushed in at a speed of 200 nm / sec for a measurement displacement of 1000 nm, and then the measurement is performed under the condition that the measurement probe is pulled out at a speed of 200 nm / sec. An indent curve of an organic film or an inorganic layer was obtained. A Berkovich type diamond indenter was used as the measurement probe. The surface hardness was measured by calculating the surface nanoindentation hardness from the obtained indent curve based on ISO14577. The constant ε related to the indenter shape was set to ε = 0.75. The results are shown in Table 1.
(引張弾性率の評価)
上記方法により有機膜及び無機層の単層体をそれぞれ作製した。得られた単層体について、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製、DVA−200)によって、定速昇温引張モード、昇温速度10℃/分、周波数10Hzの条件で引張弾性率を測定した。
(Evaluation of tensile modulus)
A monolayer of an organic film and an inorganic layer was prepared by the above method, respectively. The obtained monolayer was subjected to a dynamic viscoelasticity measuring device (DVA-200, manufactured by IT Measurement and Control Co., Ltd.) under the conditions of a constant speed temperature rise tensile mode, a temperature rise rate of 10 ° C./min, and a frequency of 10 Hz. The rate was measured.
<評価>
実施例及び比較例で得られた積層体について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
<Evaluation>
The laminates obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
(接続信頼性の評価)
実施例及び比較例で得られた積層体のウエハ中心部、ウエハ中心から5cm、10cmの位置にある電極について電流の導通を確認し、下記基準にて初期の接続信頼性を評価した。なお、各位置の電極は10×10個の電極からなるデイジーチェーンである。
○:すべての位置についてウエハ貼り合わせ後、導通している場合
×:ウエハ貼り合わせ後、導通不良個所がある場合
(Evaluation of connection reliability)
The conduction of current was confirmed for the electrodes located at the center of the wafer and the positions of 5 cm and 10 cm from the center of the wafer of the laminates obtained in Examples and Comparative Examples, and the initial connection reliability was evaluated according to the following criteria. The electrodes at each position are daisy chains consisting of 10 × 10 electrodes.
◯: When there is continuity after wafer bonding at all positions ×: When there is a conduction failure part after wafer bonding
次いで、積層体を−40℃にて30分放置し、次に125℃に昇温して30分放置する操作を1セットとして、100セット又は300セット実施(信頼性試験)した後に上記初期接続信頼性と同様の評価を行い、信頼性試験後の接続信頼性を評価した。
◎:300セット後に、すべての位置について、導通している場合
○:100セット後にすべての位置について導通し、300セット後に導通不良個所がある場合
×:100セット後に、導通不良個所がある場合
Next, the laminated body was left at -40 ° C for 30 minutes, then heated to 125 ° C and left for 30 minutes, and 100 sets or 300 sets were carried out (reliability test) as one set, and then the above initial connection was performed. The same evaluation as the reliability was performed, and the connection reliability after the reliability test was evaluated.
⊚: When all positions are conducting after 300 sets ○: When all positions are conducting after 100 sets and there is a conduction failure part after 300 sets ×: When there is a continuity failure part after 100 sets
(接着信頼性の評価)
超音波映像装置にて、ウエハ中心部、ウエハ中心から5cm、10cmの位置に配置された電極部の剥離面積を測定した。得られた剥離面積を基に、以下の基準で接着信頼性を評価した。なお、評価は上記信頼性試験前(初期)と信頼性試験(100セット)後の積層体についてそれぞれ行った。
◎:剥離面積が5%未満
○:剥離面積が5%以上30%未満
×:剥離面積が30%以上
(Evaluation of adhesive reliability)
The peeling area of the electrode portion arranged at the center of the wafer and 5 cm and 10 cm from the center of the wafer was measured with an ultrasonic imaging device. Based on the obtained peeled area, the adhesive reliability was evaluated according to the following criteria. The evaluation was performed on the laminated body before the reliability test (initial stage) and after the reliability test (100 sets), respectively.
⊚: Peeling area is less than 5% ○: Peeling area is 5% or more and less than 30% ×: Peeling area is 30% or more
本発明によれば、高い電気的接続信頼性を有する積層体、該積層体に用いられる硬化性樹脂組成物、該積層体の製造方法及び該積層体を有する半導体装置及び撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a laminate having high electrical connection reliability, a curable resin composition used for the laminate, a method for producing the laminate, and a semiconductor device and an image pickup apparatus having the laminate. Can be done.
1 第1の基板
2 第2の基板
3 電極
4 有機膜
5 貫通孔
6 無機層
7 バリアメタル層
1
Claims (19)
前記有機膜に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に導電性材料を充填する工程と、前記基板の導電性材料を充填した側の表面を研磨して接合電極を形成する工程と、
前記接合電極が形成された前記第1の基板及び前記接合電極が形成された第2の基板を、前記接合電極同士が接合するように貼り合わせる工程とを有する、積層体の製造方法。 The process of forming an organic film on the surface on which the electrodes of the first substrate having the electrodes are formed, and
The step of forming a through hole in the organic film and
A step of filling the through hole with a conductive material, and a step of polishing the surface of the substrate on the side filled with the conductive material to form a bonded electrode.
A method for manufacturing a laminated body, comprising a step of bonding the first substrate on which the bonded electrodes are formed and the second substrate on which the bonded electrodes are formed so that the bonded electrodes are bonded to each other.
An image pickup apparatus having the laminate according to any one of claims 1 to 9.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024019587A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 피아이첨단소재 주식회사 | Polyimide film and method for producing same |
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- 2021-06-18 JP JP2021101662A patent/JP2022002304A/en active Pending
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