JP5157191B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明は、プロセス加工性と信頼性に優れたエポキシ樹脂を絶縁材料として用いた半導体装置に関する。
近年、電子機器の発達に伴い電子部品の搭載密度が高くなり、チップスケールパッケージやチップサイズパッケージ（以下ＣＳＰとする）と呼ばれるような半導体チップサイズとほぼ同等なサイズを有する半導体パッケージや半導体のベアチップ実装など新しい形式の実装方法が採用され始めている。その中でも、半導体基板上で再配線と再配線のパッケージングを実施するウェハレベルＣＳＰ（以下ＷＬ−ＣＳＰとする）は、パッケージサイズの極小化が可能となるため、高密度実装が必要な電子機器の分野で注目されている。
ＷＬ−ＣＳＰの製造プロセスでは、半導体基板上で再配線加工を行うため、その絶縁層には半導体で実績のあるポリイミドなどが用いられてきた（例えば、特許文献１、２参照）。また、エポキシ樹脂を用いた検討も進められている（例えば、特許文献３、４参照）。 さらに、特に絶縁層に用いる樹脂の種類や組成を特定せずに技術開示している場合も多い（例えば、特許文献５、６参照）。
特開２００４−３４９６１０号公報
特開２００５−０６４４５１号公報
特開２００４−３１９６５６号公報
特開平０８−２５０５４９号公報
特開平１１−１１１８９６号公報
特開２００４−３１９９６５号公報
従来の技術においても、ＷＬ−ＣＳＰに絶縁層を形成することは可能であった。
しかし、既述の文献にあるような手法を用いた場合、ポリイミドや従来のエポキシ樹脂を用いると、銅めっきによる回路形成では十分な密着性が得られないという問題点があった。
しかし、既述の文献にあるような手法を用いた場合、ポリイミドや従来のエポキシ樹脂を用いると、銅めっきによる回路形成では十分な密着性が得られないという問題点があった。
さらに、熱サイクル試験やＨＡＳＴ（Ｈｉｇｈｌｙ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ Ｓｔｒｅｓｓ Ｔｅｓｔ）試験における十分な信頼性を得られないという問題点があった。
また、半導体基板の片面に絶縁層を形成するために基板の反りの抑制も必要であった。
また、半導体基板の片面に絶縁層を形成するために基板の反りの抑制も必要であった。
本発明は、プロセス加工性と信頼性に優れた半導体装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂及び（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂及び（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー及び（４）リン含有反応性難燃剤の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー、（４）リン含有反応性難燃剤及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれる有機フィラーが、コアシェル構造架橋ゴム粒子である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれる有機フィラーが、架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれる有機フィラーが、カルボン酸変性ゴム粒子である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれる有機フィラーが、カルボン酸変性ゴム粒子である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれる有機フィラーが、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、樹脂組成に含まれるリン含有反応性難燃剤が、フェノール性水酸基含有リン化合物である前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置に関する。
また、本発明は、絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の２５℃からガラス転移温度までの線膨張係数が、５０〜１００ｐｐｍ／Ｋである前記の半導体装置に関する。
また、本発明は、絶縁層を形成する樹脂組成硬化物のイオン性不純物濃度が、１ｐｐｍ以下である前記の半導体装置に関する。
さらに、本発明は、回路が形成される絶縁層の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．４μｍである前記の半導体装置に関する。
本発明によれば、プロセス加工性と信頼性に優れた半導体装置を得ることが可能となり、工業的に極めて好適である。
本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）エポキシ樹脂硬化剤及び（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。
エポキシ樹脂は、電子材料用途に汎用的に用いられているために、経済的に優れる。該エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであればよい。二官能以上で、好ましくは分子量が５０００未満、より好ましくは３０００未満のエポキシ樹脂が使用できる。
二官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型樹脂等が例示される。
二官能エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型樹脂等が例示される。
エポキシ樹脂としては、高Ｔｇ化を目的に多官能エポキシ樹脂を加えてもよく、多官能エポキシ樹脂としては、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等が例示される。
エポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として通常用いられているものが使用でき、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミドアミン、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィッド、フェノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物であるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ及びフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂が挙げられる。このうち、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。
また、硬化促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。
また、これらの硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化したものは、可使時間が延長される。
エポキシ樹脂のエポキシ基とエポキシ樹脂硬化剤の官能基との当量比は、０．８〜１．２が好ましい。０．８未満又は１．２を超えると、絶縁性や耐薬品性が劣るという問題が生じる。
平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーは、銅との接着性の向上や耐熱性の向上、さらには半導体基板の反り抑制に効果を発現する。
有機フィラーとしては、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリブタジエンスチレン（ＰＢＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、メチルメタクリレート・ブタジエンスチレン（ＭＢＳ）樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等が例示される。また柔らかい組成のコア部と硬い組成のシェル部を備えたコアシェル構造の有機フィラーを用いることもできる。
有機フィラーとしては、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリブタジエンスチレン（ＰＢＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、メチルメタクリレート・ブタジエンスチレン（ＭＢＳ）樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等が例示される。また柔らかい組成のコア部と硬い組成のシェル部を備えたコアシェル構造の有機フィラーを用いることもできる。
有機フィラーの平均一次粒子径は、１μｍ以下が好ましい。平均粒子径が１μｍを超えると、絶縁信頼性が低下する傾向がある。また粒子径が小さすぎると凝集しやすくなるため平均粒子径の下限は０．１μｍ程度が好ましい。
有機フィラーの添加量は、樹脂組成総量１００重量部に対して１〜１００重量部が好ましい。１重量部未満であると、有機フィラーの効果が発揮されず、銅接着性や耐熱性の効果が見られなくなる傾向があり、１００重量部を超えると、樹脂弾性率の著しい低下や絶縁性といった特性の低下が現れる傾向がある。
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂及び（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。
フェノール樹脂としては、既述したようにフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂が挙げられ、このうちフェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等を用いるのが好ましい。
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー及び（４）リン含有反応性難燃剤の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。リン含有反応性難燃剤を用いることで、ハロゲン物質を用いずに難燃性を付与することが可能となり、環境負荷を抑制することができる。
リン含有反応性難燃剤としては、トリフェニルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、トリキシレニルフォスフェート、トリメチルホスフェート、トリエチルフォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェート、キシレニルジフェニルフォスフェート、クレジルジ２，６−キシレニルホス、２−エチルヘキシルジフェニルフォスフェート、ジメチルメチルフォスフェートなどのリン酸エステル単量体、レゾルシノールビス（ジフェニル）フォスフェート、２−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジフェニル−２−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、ビスフェノールＡビス（ジフェニル）フォスフェート、ビスフェノールＡビス（ジクレジル）フォスフェート、レゾルシノールＡビス（ジ２，６−キシレニル）フォスフェート等のリン酸エステル縮合体や水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ビニル基等の反応性基を有するリン化合物等が挙げられる。これらは単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。
リン含有反応性難燃剤の配合量は、全重量に対して、リン原子換算で、１．５〜２．５重量％の範囲であり、より好ましくは１．８〜２．２重量％の範囲である。配合量がこの範囲にあると、難燃性が良好で（例えば、ＵＬ−９４規格に基づく手法でＶ−０達成）、絶縁信頼性に優れ、かつ硬化物のＴｇが低すぎることもない。
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー、（４）リン含有反応性難燃剤及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。
無機フィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素粉末、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が挙げられる。
無機フィラー添加量は、無機フィラー以外の樹脂組成総量１００体積部に対して１〜５０体積部が好ましい。配合の効果の点から配合量の下限は１体積部程度が好ましく、配合量が多くなると、接着剤の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下等の問題を起こす傾向があるので５０体積部程度であることが好ましい。
本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成に含まれる平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーが、コアシェル構造架橋ゴム粒子であるものである。コアシェル構造架橋ゴムは、耐熱性や接着性向上に非常に効果的である。コアシェル構造架橋ゴムは、２層又は３層構造であり、コア層がゴム弾性を示す架橋ゴムであり、コア層をゴム弾性を示さない架橋ポリマで被覆した構造であればどのようなものでもよい。コア層には、架橋ポリブタジエン、架橋ポリイソプレン等が有効であり、シェル層には、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン等が好ましい。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成に含まれる平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーが、架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子であるものである。架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子は、経済性に優れる。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成に含まれる平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーが、カルボン酸変性ゴム粒子であるものである。カルボン酸変性ゴム粒子はカルボキシル基を表面に有するため、接着性向上に非常に効果的であり、それに伴って耐熱性も向上する。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成に含まれる平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーが、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子であるものである。カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子は、アクリロニトリル、ブタジエン及びカルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸等）を共重合させ、かつ共重合する段階で、部分的に架橋させ、粒子状にしたものである。カルボン酸は、アクリル酸が好ましい。
また、粒子の大きさは、一次平均粒子径で、６０〜８０ｎｍであることが好ましい。これらは、単独でも、２種以上を組み合せて用いてもよい。
また、粒子の大きさは、一次平均粒子径で、６０〜８０ｎｍであることが好ましい。これらは、単独でも、２種以上を組み合せて用いてもよい。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成に含まれるリン含有反応性難燃剤がフェノール性水酸基含有リン化合物であるものである。フェノール性水酸基を有することにより、エポキシ樹脂との架橋反応が起こり、耐熱性などの信頼性が向上する。フェノール性水酸基含有リン化合物は、以下の化学式（Ｉ）
上記の化学式（Ｉ）において、Ｒ４が直鎖状若しくは分枝状のアルキル基の場合、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基が好ましく、シクロアルキル基の場合は、Ｃ６〜Ｃ８シクロアルキル基が好ましい。アリール基の場合、フェニル基が好ましく、アラルキルの場合、Ｃ７〜Ｃ１０アラルキル基が好ましい。ｘは、２が好ましい。
また、下記の化学式おいて、ｎが２であり、２つのＲ４が、それぞれが結合している炭素原子と一緒になって、２つのＲ４は、それぞれが結合している炭素原子と一緒になって、非置換又はアルキル基若しくはシクロアルキル基で置換されているベンゼン環を形成する場合は、非置換又はＣ１〜Ｃ４アルキル基若しくはＣ６〜Ｃ８シクロアルキル基で置換されているベンゼン環が好ましい。具体的には、以下の化学式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂は、分子中にビフェニル誘導体の芳香族環を含有したノボラック型のエポキシ樹脂であり、例えば、以下の化学式（ＩＶ）
これらは単独でも、２種以上を組み合せて用いてもよい。信頼性を損ねることなく、樹脂の流動性を確保することが出来る。
また、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂は、クレゾールノボラック型フェノール樹脂の主鎖にトリアジン環を含むクレゾールノボラック型フェノール樹脂である。このような樹脂を用いることで、耐熱性や耐薬品性を損なうことなく、難燃性を向上させることが可能となる。
窒素含有量は、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂中、１２〜２２重量％が好ましく、より好ましくは１７〜１９重量％であり、特に好ましくは１８重量％である。分子中の窒素含有量がこの範囲であると、誘電損失が大きくなりすぎることもなく、絶縁樹脂組成物をワニスとする場合に、溶剤への溶解度が適切で、未溶解物の残存量が抑えられる。
トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂は、数平均分子量が、５００〜６００であるものを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合せて用いてもよい。トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂は、クレゾールとアルデヒドとトリアジン環含有化合物を、ｐＨ５〜９の条件下で反応させて得ることができる。クレゾールは、ｏ−、ｍ−、ｐ−クレゾールのいずれも使用することができ、トリアジン環含有化合物としてはメラミン、グアナミン及びその誘導体、シアヌル酸及びその誘導体を使用することができる。
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。既に述べたようなそれぞれの成分の特長を活かすことにより、プロセス加工性と信頼性に優れた絶縁材料を得ることができ、それを用いた半導体装置を作製することが可能となる。
また、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。このものにおいても、既に述べたようなそれぞれの成分の特長を活かすことにより、プロセス加工性と信頼性に優れた絶縁材料を得ることができ、それを用いた半導体装置を作製することが可能となる。
さらに、本発明の半導体装置は、必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成されたものである。このものにおいても既に述べたようなそれぞれの成分の特長を活かすことにより、プロセス加工性と信頼性に優れた絶縁材料を得ることができ、それを用いた半導体装置を作製することが可能となる。
本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率は、１〜３ＧＰａであることが好ましい。ここで、貯蔵弾性率とは、動的粘弾性測定装置で測定した値を示す。例えば、接着剤硬化物に引張り荷重をかけて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５〜１０℃／分で２０〜２５０℃まで測定する温度依存性測定モードで測定した値で表すことができる。貯蔵弾性率が１ＧＰａ未満であると、材料の取扱い性が低下しやすい傾向があり、３ＧＰａを超えると絶縁層を形成した半導体基板の反りが大きくなるなどの不具合が生じやすい傾向がある。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の２５℃からガラス転移温度までの線膨張係数は、５０〜１００ｐｐｍ／Ｋであることが好ましい。ここで、線膨張係数とは、引張りモードのＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）で測定した値を示す。例えば、接着剤硬化物に引張り荷重をかけて、昇温速度５〜１０℃／分で２０℃から２５０℃まで測定した値で表すことができる。線膨張係数が５０ｐｐｍ／Ｋ未満であると、結果的に無機フィラーの添加量が多く取扱い性が低下しやすい傾向がある。また線膨張係数が１００ｐｐｍ／Ｋを超えると、半導体基板や銅回路との線膨張係数の差が大きくなり信頼性が低下しやすい傾向がある。
また、本発明において、絶縁層を形成する樹脂組成硬化物のイオン性不純物濃度は、１ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで、イオン性不純物濃度とは、純水で抽出したイオン性不純物を高速液体クロマトグラフィーで測定した値を示す。抽出、１２１℃、２気圧、２４時間の条件で行う。
また、イオン性不純物としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、ブロムイオン、燐酸イオン等の評価が適切である。これらのイオン性不純物濃度が１ｐｐｍを超えると、長期絶縁信頼性が低下しやすい傾向がある。
また、イオン性不純物としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、ブロムイオン、燐酸イオン等の評価が適切である。これらのイオン性不純物濃度が１ｐｐｍを超えると、長期絶縁信頼性が低下しやすい傾向がある。
さらに、本発明において、回路が形成される絶縁層の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．１〜０．４μｍであることが好ましい。算術平均表面粗さ（Ｒａ）とは、表面高さに関して平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計して平均した値を示す。接触式表面粗さ計、レーザー顕微鏡、原子間力顕微鏡等で測定可能である。Ｒａが０．１μｍ未満であると接着力が低下しやすい傾向があり、０．４μｍを超えると微細配線回路加工に支障をきたしやすい傾向がある。なお、Ｒａは０．２〜０．３μｍであることがより好ましい。
絶縁層の厚みは、１０〜５０μｍが好ましいが、これに制限するものではない。絶縁層は回路の絶縁を確保する他に、ＷＬ−ＣＳＰを基板実装した際の半導体チップと基板の線膨張係数差から生じるひずみを吸収する役割を果たす。したがって、絶縁層の厚みが１０μｍ未満であると、ひずみを吸収する樹脂が少なくなり、結果的に信頼性が低下しやすい傾向がある。上限は、経済性を考慮すると５０μｍ程度が好ましい。
絶縁層の形成は、樹脂組成の成分を溶剤で溶解したものを配合してワニス化したものを用いることができる。
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノールなどを用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノールなどを用いるのが好ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、高沸点溶剤を加えても良い。
高沸点溶剤としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルピロリドン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
フィラーの分散には、らいかい機、３本ロール、ボールミル、ビーズミル等により、またこれらを組み合わせて行なうことができる。
フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を短縮することも可能となる。
フィラーの分散には、らいかい機、３本ロール、ボールミル、ビーズミル等により、またこれらを組み合わせて行なうことができる。
フィラーと低分子量物をあらかじめ混合した後、高分子量物を配合することにより、混合に要する時間を短縮することも可能となる。
また、ワニスとした後、真空脱気によりワニス中の気泡を除去することが好ましい。ワニスから絶縁層を形成する方法としては、ワニスをディップコータ、スピンコータ等の装置を用いて半導体基板上に塗布・加熱する方法がある。ワニスの固形分や粘度、引出し速度や回転速度などで膜厚を制御することが可能である。
また、ワニスをキャリアフィルム上に塗布・加熱して溶剤を除去してＢステージ（半硬化状態）の接着フィルムとして、この接着フィルムを半導体基板上にラミネートしても良い。その場合、接着フィルムの保護を目的にキャリアフィルムと接する接着フィルム面と反対側に、カバーフィルムを使用してもよい。
これらのキャリアフィルムや保護フィルムは、絶縁層形成の途中で剥離されるものである。
キャリアフィルム及びカバーフィルムに用いるフィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッソ系フィルム、離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムが使用できる。
キャリアフィルム及びカバーフィルムに用いるフィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッソ系フィルム、離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムが使用できる。
配線導体は、銅が好ましい。電気的な伝導性が高いことから金、銀、銅、アルミニウム等の金属を用いることが好ましいとされるが、希少価値や加工薬品・加工装置を考慮すると銅が経済的な観点から最も好ましい。配線導体として銅からなる回路の形成は、スパッタ法やめっき法を用いることができる。
配線導体をめっき法で形成する場合の例として、（１）絶縁層を酸性粗化液で処理（酸性粗化液としては、クロム／硫酸粗化液、アルカリ過マンガン酸粗化液、フッ化ナトリウム／クロム／硫酸粗化液、テトラフルオロホウ酸粗化液などが使用可能）、（２）塩化第一スズの塩酸水溶液に浸漬して、中和処理、（３）塩化パラジウム系の液に浸漬してパラジウムを付着させる種付処理、（４）無電解めっき液に浸漬することにより、絶縁層上に無電解めっき層を析出（必要により更に電気めっきを実施）及び（５）不要な部分をエッチング除去して回路パターンを形成することが挙げられる。
無電解めっき液及び電気めっきの方法は、公知のものを用いることができ、特に制限はない。更には、絶縁層を粗化し、種付した後、めっきレジストでマスクを形成し、必要な部分にのみ無電解めっき層を析出させ、次いでめっきレジストを除去して、回路パターンを形成することもできる。異なる導体層の回路を接続するために、上記めっき法の前に、絶縁層にホールを形成することが必要である。このホールの形成手法は特に限定されず、レーザー法やサンドブラスト法等の公知の方法を用いることができる。
このように作製した半導体装置の平面図を図１に、その断面図を図２に示す。また製造プロセスを表す図を図３に示す。さらに、配線層を２層とした場合の断面図を図４に、配線基板に実装するためにはんだボールを付けた半導体装置の断面図を図５に、配線基板に実装したときの断面図を図６に示す。
図１の半導体装置の平面図において、１は半田ボール用パッド、２は半導体電極パッド、３は回路配線を示している。また、図２の半導体装置の断面図において、１は半田ボール用パッド、２は半導体電極パッド、３は回路配線、４は半導体基板、５１及び５２は絶縁層用接着フィルムを示している。第３図の製造プロセスについては後述する。また、図４の配線層を２層とした場合の断面図において、５３は絶縁層用接着フィルムを示している。 また、図５の半導体装置の断面図において、半田ボール用パッド１にはんだボール８が付けられている。また、図６の配線基板に実装したときの断面図において、半導体装置に付けられたはんだボール８が配線基板９に接続されている。
［実施例］
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに制限するものではない。
（絶縁層用接着フィルム１の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名ラロイドＥＸＬ２６５５〕１４重量部及びリン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに制限するものではない。
（絶縁層用接着フィルム１の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名ラロイドＥＸＬ２６５５〕１４重量部及びリン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で２．２ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、７６ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム２の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９を使用〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕３１重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９を使用〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕３１重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で１．６ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、８１ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム３の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート（四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕５３重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート（四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕５３重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で１．３ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、１００ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム４の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔（大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート（四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕３１重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子）６０重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔（大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート（四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、コアシェル構造架橋ゴム粒子（コア層：架橋ポリブタジエン／シェル層：架橋ポリメタクリル酸メチル〔呉羽化学工業（株）製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５〕３１重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子）６０重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で２．６ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、７２ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム５の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子〔ＪＳＲ（株）製、商品名ＸＥＲ−９１ＳＥ−１５〕５重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子〔ＪＳＲ（株）製、商品名ＸＥＲ−９１ＳＥ−１５〕５重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で２．５ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、６１ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム６の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子〔ＪＳＲ（株）製、商品名ＸＥＲ−９１ＳＥ−１５〕５重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子〕４０重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子〔ＪＳＲ（株）製、商品名ＸＥＲ−９１ＳＥ−１５〕５重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子〕４０重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で２．６ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、４９ｐｐｍ／Ｋであった。尚、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム７の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で２．４ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、６０ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
（絶縁層用接着フィルム８の作製）
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子）７８重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
ビフェニル系エポキシ樹脂〔日本化薬（株）製、商品名ＮＣ３０００Ｈ〕８０重量部、トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂〔大日本インキ化学工業（株）製、商品名フェノライトＥＸＢ−９８２９〕１２重量部、イミダゾール誘導体化合物：１−シアノエチル−２フェニルイミダゾリウムトリメリテート〔四国化成工業（株）製、商品名２ＰＺ−ＣＮＳ〕０．２４重量部、リン含有化合物〔三光（株）製、商品名ＨＣＡ−ＨＱ〕２６重量部、球状シリカ粒子〔（株）アドマテックス製のアドマファイン球状シリカ粒子）７８重量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて撹拌混合し、さらにビーズミルを用いて混練し、真空脱気した。
この絶縁層用ワニスを、厚さ７５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１００℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた接着フィルムを作製した。
この接着フィルムを２枚張り合わせ、絶縁層硬化物を作製して、その貯蔵弾性率を動的粘弾性測定装置〔（株）レオロジ製、商品名ＤＶＥ−Ｖ４〕を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度５℃／分、引張りモード 自動静荷重）した結果、４０℃で３．７ＧＰａであった。
また、線膨張係数をＴＭＡ（Ｍａｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ製、４０００型）を用いて測定（サンプルサイズ 長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍ、昇温速度１０℃／分、引張りモード）した結果、４０ｐｐｍ／Ｋであった。なお、Ｔｇは１７０℃であった。
ウェハ状態のシリコーン半導体基板（サイズ：８インチφ、厚み：０．５μｍ）の回路形成面（図３（ａ））に、銅系金属からなる接続パッドが形成された半導体基板を準備した。この半導体基板の回路面に前記で得た絶縁層用接着フィルム１の接着剤面が接するように配置し、１１０℃、０．５ＭＰａ及び６０秒の条件で真空ラミネートした（図３（ｂ）。
その後、キャリアフィルムを剥がし、１７０℃，１時間の条件で接着フィルムを硬化させた。
その後、キャリアフィルムを剥がし、１７０℃，１時間の条件で接着フィルムを硬化させた。
次に、炭酸ガスレーザを用いてこの絶縁層に３０μｍの穴を形成して、アルカリ過マンガン酸粗化液でデスミア処理し、塩化第一スズの塩酸水溶液で中和した（図３（ｃ））。
その後、塩化パラジウム系の種付処理を行った後に、無電解めっき液に浸漬して１μｍの薄付け銅めっきを行い、さらに電気めっきにより１０μｍの銅めっきを行った（図３（ｄ））。
その後、塩化パラジウム系の種付処理を行った後に、無電解めっき液に浸漬して１μｍの薄付け銅めっきを行い、さらに電気めっきにより１０μｍの銅めっきを行った（図３（ｄ））。
続いて、この基板表面にエッチングレジストを形成、過硫安水溶液で銅をエッチング、レジストを剥離することによって必要な回路配線パターンを得た（最小ライン幅：３０μｍ）（図３（ｅ））。
その後、１８０℃で１時間の後加熱を行い、絶縁層を完全に硬化させ、さらに硫酸処理により回路表面の酸化銅を取り除いた。
その後、１８０℃で１時間の後加熱を行い、絶縁層を完全に硬化させ、さらに硫酸処理により回路表面の酸化銅を取り除いた。
次いで、絶縁層用接着フィルム１の接着剤面を接するように配置し、１１０℃、０．５ＭＰａ及び６０秒の条件で真空ラミネートした（図３（ｆ））。
その後、キャリアフィルムを剥がし、１７０℃、１時間の条件で接着フィルムを硬化させた。さらに炭酸ガスレーザを用いてこの絶縁層に５０μｍの穴を形成して、アルカリ過マンガン酸粗化液でデスミア処理し、塩化第一スズの塩酸水溶液で中和し、再配線加工を施した半導体装置を得た（図３（ｇ））。
その後、キャリアフィルムを剥がし、１７０℃、１時間の条件で接着フィルムを硬化させた。さらに炭酸ガスレーザを用いてこの絶縁層に５０μｍの穴を形成して、アルカリ過マンガン酸粗化液でデスミア処理し、塩化第一スズの塩酸水溶液で中和し、再配線加工を施した半導体装置を得た（図３（ｇ））。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム２を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム３を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム４を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム５を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム６を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
（比較例１）
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム７を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム７を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
（比較例２）
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム８を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
絶縁層用接着フィルム１に換えて、絶縁層用接着フィルム８を用いた以外は、実施例１と同様な条件で加工を行い、再配線加工を施した半導体装置を得た。
（評価結果）
実施例１〜６及び比較例１、２で得られた配線加工後の半導体装置について、半導体基板の反り量と配線パターン形成性について調べた。半導体基板の反り量は、平坦な定板の上に半導体基板を載せ、端部の浮き量を測定した。反り量が、８０μｍ以下の場合を非常に良好（◎）、８０〜１２０μｍの場合を良好（○）、１２０μｍを超える場合を不良（×）とした。
また、配線パターン形成性は、配線パターンの浮きや剥がれがない場合を良好（○）、浮きや剥がれがある場合を不良（×）とした。
これらの結果を絶縁層用接着フィルムの硬化物の物性と合わせて表１に示す。
実施例１〜６及び比較例１、２で得られた配線加工後の半導体装置について、半導体基板の反り量と配線パターン形成性について調べた。半導体基板の反り量は、平坦な定板の上に半導体基板を載せ、端部の浮き量を測定した。反り量が、８０μｍ以下の場合を非常に良好（◎）、８０〜１２０μｍの場合を良好（○）、１２０μｍを超える場合を不良（×）とした。
また、配線パターン形成性は、配線パターンの浮きや剥がれがない場合を良好（○）、浮きや剥がれがある場合を不良（×）とした。
これらの結果を絶縁層用接着フィルムの硬化物の物性と合わせて表１に示す。
特に、実施例２及び３は、貯蔵弾性率が１．３〜１．６ＧＰａと更に低かったため、基板の反りが非常に良好であった。
また、実施例１〜６は、有機フィラーを添加しているため、絶縁層とめっき銅との密着力が高く、配線パターン形成性にも優れていた。
これに対し、比較例１は、貯蔵弾性率が２．４ＧＰａと低く、線膨張係数も６０ｐｐｍ／Ｋと１００ｐｐｍ／Ｋ以下であったことから基板の反りが小さかった。しかし、有機フィラーが添加されていないため、絶縁層とめっき銅との密着力が低く、配線パターンの浮きが発生していた。
また、比較例２は、無機フィラーが添加されているため、絶縁層の粗化処理が十分に行われて絶縁層とめっき銅との密着力が高く、配線パターン形成性は優れていた。しかし、貯蔵弾性率が３．７ＧＰａと高かったため、基板の反りが大きかった。
また、比較例２は、無機フィラーが添加されているため、絶縁層の粗化処理が十分に行われて絶縁層とめっき銅との密着力が高く、配線パターン形成性は優れていた。しかし、貯蔵弾性率が３．７ＧＰａと高かったため、基板の反りが大きかった。
１ 半田ボール用パッド
２ 半導体電極パッド
３ 回路配線
４ 半導体基板
５ 絶縁層
６ 絶縁層ホール
７ 銅
８ はんだボール
９ 配線基板
５１ 絶縁層用接着フィルム
５２ 絶縁層用接着フィルム
５３ 絶縁層用接着フィルム
２ 半導体電極パッド
３ 回路配線
４ 半導体基板
５ 絶縁層
６ 絶縁層ホール
７ 銅
８ はんだボール
９ 配線基板
５１ 絶縁層用接着フィルム
５２ 絶縁層用接着フィルム
５３ 絶縁層用接着フィルム
Claims (7)
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂及び（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー及び（４）リン含有反応性難燃剤の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）エポキシ樹脂、（２）フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の有機フィラー、（４）リン含有反応性難燃剤及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子及び（４）フェノール性水酸基含有リン化合物の成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下の架橋ポリブタジエンをコア層とし、架橋アクリル樹脂をシェル層とした架橋ゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
- 必要な回路が形成された半導体表面に、（１）ビフェニル構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、（２）トリアジン環含有クレゾールノボラック型フェノール樹脂、（３）平均一次粒子径１μｍ以下のカルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、（４）フェノール性水酸基含有リン化合物及び（５）無機フィラーの成分を含む樹脂組成からなる絶縁層を１層又は複数層備え、かつ同一層内及び層間接続の配線導体として銅を用いた回路を任意の箇所に形成し、前記絶縁層を形成する樹脂組成硬化物の４０℃における貯蔵弾性率が、１〜３ＧＰａである半導体装置。
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