JP6428164B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1〜3は、従来の部品内蔵基板の製造方法を示す図である。図3(p)に示す部品内蔵基板は、熱硬化性樹脂組成物上への半導体素子の配置、半導体素子の封止、ビア形成、配線形成等の工程を経て得られる。以下、図1〜図3を用いて詳細に説明する。
次いで、熱硬化性樹脂組成物に、半導体素子にまで至る開口部を形成すると共に、基板に貫通孔を設ける(図2(e)参照)。次いで、無電解めっきによりシード層を形成する(図2(f)参照)。次いで、上記シード層上に回路形成用レジストをラミネートし、所定の箇所を露光、及び現像処理する(図2(g)参照)。次いで、電気めっき法により配線パターンを形成する(図2(h)参照)。
次いで、剥離液により回路形成用レジストを除去する(図3(j)参照)。次いで、上記シード層をエッチングにより除去する(図3(k)参照)。次いで、熱硬化性樹脂組成物を再度ラミネートし、熱硬化性樹脂組成物に配線パターンにまで到る開口部を形成する(図3(m)参照)。次いで、該開口部の形成から配線パターンの形成の工程を必要に応じて繰り返し、最後に、感光性樹脂組成物(ソルダーレジスト)をラミネートし、所定の箇所を露光、及び現像処理した後、オーブンで後硬化することで、半導体装置を作製することができる(図3(p)参照)。
このようにして得られた半導体装置は、高密度化及び小型化が可能であるため、高機能化及び多機能化が進むスマートフォン、タブレット端末等の電子機器に好適に用いられる。
本発明は、反りが小さく、高密度化、及び小型化が可能な半導体装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、下記[1]〜[7]を提供する。
[1]下記工程(I)〜(V)を有する、半導体装置の製造方法。
(I)支持板上に仮固定層を形成する工程
(II)前記仮固定層と、表面から裏面まで貫通した開口部(1)を一つ以上有するガラス基板とを貼着する工程
(III)1つ以上の半導体素子を、前記ガラス基板の開口部(1)内に、半導体素子の回路面が前記仮固定層と対向するように配置する工程
(IV)前記ガラス基板と前記半導体素子の隙間を埋め込むように、前記ガラス基板と前記半導体素子とを熱硬化性樹脂組成物(a)により封止し、該熱硬化性樹脂組成物(a)を硬化して第一の絶縁層を形成する工程
(V)前記支持板及び仮固定層を剥離する工程
[2]さらに、下記工程(VI)〜(XIII)を有する、上記[1]に記載の半導体装置の製造方法。
(VI)前記半導体素子の回路面側に、熱硬化性樹脂組成物(b)を硬化してなる第二の絶縁層を形成する工程
(VII)前記第二の絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る開口部(2)を形成する工程
(VIII)前記ガラス基板の表面から裏面にまで到る1つ以上の貫通孔を形成する工程
(IX)前記第一の絶縁層、第二の絶縁層、貫通孔内壁、及び開口部(2)の表面にシード層を形成する工程
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、剥離処理により前記レジストパターンを除去する工程
(XII)前記シード層を除去する工程
(XIII)前記配線パターンの形成面上に熱硬化性樹脂組成物(c)を硬化してなる第三の絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る開口部(3)を設ける工程
[3]前記第一の絶縁層の厚さT3が、10〜500μmである、上記[1]又は[2]に記載の半導体装置の製造方法。
[4]前記半導体素子の厚さT2が、30〜700μmである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
[5]前記ガラス基板の厚さT1が、50〜750μmである、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
[6]熱硬化性樹脂組成物(a)が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び熱硬化性ポリイミド樹脂から選ばれる1種以上を含む樹脂と、最大粒径が20μm以下、かつ平均粒径が5μm以下である無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物である、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置。
本発明の半導体装置の製造方法は、下記工程(I)〜(V)を有する。
(I)支持板上に仮固定層を形成する工程
(II)前記仮固定層と、表面から裏面まで貫通した開口部(1)を一つ以上有するガラス基板とを貼着する工程
(III)1つ以上の半導体素子を、前記ガラス基板の開口部(1)内に、半導体素子の回路面が前記仮固定層と対向するように配置する工程
(IV)前記ガラス基板と前記半導体素子の隙間を埋め込むように、前記ガラス基板と前記半導体素子とを熱硬化性樹脂組成物(a)により封止し、該熱硬化性樹脂組成物(a)を硬化して第一の絶縁層を形成する工程
(V)前記支持板及び仮固定層を剥離する工程
本発明の半導体装置の製造方法は、さらに、下記工程(VI)〜(XIII)を有してもよい。
(VI)前記半導体素子の回路面側に、熱硬化性樹脂組成物(b)を硬化してなる第二の絶縁層を形成する工程
(VII)前記第二の絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る開口部(2)を形成する工程
(VIII)前記ガラス基板の表面から裏面にまで到る1つ以上の貫通孔を形成する工程
(IX)前記第一の絶縁層、第二の絶縁層、貫通孔内壁、及び開口部(2)の表面にシード層を形成する工程
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、剥離処理により前記レジストパターンを除去する工程
(XII)前記シード層を除去する工程
(XIII)前記配線パターンの形成面上に熱硬化性樹脂組成物(c)を硬化してなる第三の絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る開口部(3)を設ける工程
工程(I)は、図4(a)に示すように、支持板1上に仮固定層2を形成する工程である。
支持板1の材質は特に限定されないが、熱による寸法変化が小さいSUS板、シリコンウェハ等が好適である。支持板1の厚さは、特に限定されないが、反りを抑制する観点から、0.5mm以上が好ましい。
仮固定層2は、一般的に半導体装置の製造に用いられる市販の仮固定用フィルム等を、前記支持板1に貼着する方法により形成することができる。
仮固定用フィルムとしては、例えば、紫外線照射を行うことによって、接着力が低下する紫外線剥離フィルム、特定の薬液によって溶解する固定フィルム、加熱処理によって接着力が低下する熱剥離フィルム等が挙げられ、作業性、安全性、及び環境保全の観点から、熱剥離フィルムが好ましい。
また、仮固定用フィルムに耐熱性が必要な場合には、例えば、特開2010−254808号公報に記載のジアミン化合物と、芳香族多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる、アミド結合又はイミド結合を有する特定の構造を有する重合体フィルムを用いることができる。
工程(II)は、図4(b)に示すように、前記仮固定層2と、表面から裏面まで貫通した開口部(1)を一つ以上有するガラス基板3とを貼着する工程である。
ガラス基板3の厚さT1は、好ましくは50〜750μm、より好ましくは100〜500μm、さらに好ましくは150〜350μmである。ガラス基板3の厚さT1を50μm以上とすることにより、基板の剛直性が増し、ハンドリングが容易になると共に、得られる半導体装置の強度も増加する。ガラス基板の厚さT1を750μm以下とすることにより、得られる半導体装置を薄型にでき、放熱性も向上する。
前記ガラス基板3の開口部の大きさは、内蔵する半導体素子の大きさに応じて適宜決定すればよい。
前記ガラス基板3と仮固定層2との貼着は、従来公知の真空ラミネーター、ロールラミネーター、プレス機等を用いて行うことができる。貼着する際の、温度、圧力、及び時間は、特に限定されず、ガラス基板に割れ等の破損が発生せず、且つガラス基板3と仮固定層2とが十分に接着される条件を選択すればよい。
工程(III)は、図4(c)に示すように、1つ以上の半導体素子4を、前記ガラス基板の開口部(1)内に、半導体素子4の回路面が前記仮固定層2と対向するように配置する工程である。
半導体素子4の大きさは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、3〜15mm角である。また、半導体素子4の厚さT2は、好ましくは30〜700μm、より好ましくは100〜450μmである。
半導体素子4の配置は、例えば、従来公知のダイソーターを用いて行えばよい。
工程(IV)は、図4(d)に示すように、前記ガラス基板3と前記半導体素子4の隙間を埋め込むように、前記ガラス基板3と前記半導体素子4とを熱硬化性樹脂組成物(a)(以下、「樹脂組成物(a)」ともいう)により封止し、該熱硬化性樹脂組成物(a)を硬化して第一の絶縁層を形成する工程である。
樹脂組成物(a)による封止は、樹脂組成物(a)が液状、又は溶剤に樹脂を溶解したワニスである場合は、前記ガラス基板3と前記半導体素子4を覆うように、樹脂組成物(a)又はそのワニスを、塗布して行うことができる。樹脂組成物(a)が液状である場合、塗布後に半硬化する工程を有していてもよく、樹脂組成物(a)がワニスである場合、塗布後に乾燥する工程、及び必要に応じて半硬化する工程を有していてもよい。半硬化又は乾燥する工程は、ホットプレート、乾燥炉等を用いて行うことができる。
樹脂組成物(a)又はそのワニスを塗布する方法としては、公知のコーターによる塗布、印刷法による塗布等が挙げられる。コーターの方式は、特に限定されるものではなく、ダイ、コンマ、ディップ、スピン等が使用できる。
圧着時間としては、同様の観点から、好ましくは2〜120秒、より好ましくは20〜60秒である。
圧着時の気圧としては、同様の観点から、好ましくは10kPa以下、より好ましくは5kPa以下である。
圧着圧力としては、同様の観点から、好ましくは0.05〜1.0N/cm2、より好ましくは0.3〜1.0N/cm2である。
熱硬化条件は、使用する樹脂の種類に応じて適宜決定すればよいが、硬化反応を充分進行させる観点、及び生産性を向上させる観点から、硬化温度は、好ましくは80〜230℃、より好ましくは100〜200℃、さらに好ましくは140〜200℃であり、硬化時間は、好ましくは5〜180分、より好ましくは10〜120分、さらに好ましくは30〜80分である。
工程(V)は、図5(e)及び(f)に示すように、前記支持板1及び仮固定層2を剥離して、半導体素子4の回路面を露出させる工程である。
剥離方法は特に限定されないが、仮固定層2として熱剥離フィルムを用いた場合は、例えば、所定温度に設定されたホットプレート上に載せて加熱する方法により、剥離することができる。加熱する温度は、用いる熱剥離フィルムに応じて適宜決定すればよい。
工程(VI)は、図5(g)に示すように、前記半導体素子4の回路面側に、熱硬化性樹脂組成物(b)(以下、「樹脂組成物(b)」ともいう)を硬化してなる第二の絶縁層6を形成する工程である。
当該工程における、第二の絶縁層6は、第一の絶縁層の形成方法と同様の方法により形成することができる。
第二の絶縁層6の厚さT4は、好ましくは25〜500μm、より好ましくは100〜300μmである。第二の絶縁層6の厚さT4が25μm以上であると、平滑性が良好な絶縁層を形成することができ、500μm以下であると、得られる半導体装置を薄型にできる。
工程(VII)は、図5(h)に示すように、前記第二の絶縁層6に、半導体素子4の回路面にまで到る開口部(2)7を形成する工程である。
開口部(2)7は、例えば、第二の絶縁層を研削する方法により形成することができる。
研削後は、デスミア処理液、レジスト剥離液等のアルカリ処理液により処理することが好ましい。アルカリ処理液は、開口径に応じて、pHを調整することができる。
デスミア処理液は、例えば、過マンガン酸ナトリウム液、水酸化ナトリウム液、過マンガン酸カリウム液、クロム液、硫酸等の混合液などを使用することができる。
デスミア処理は、熱湯、膨潤液等を用いて被処理基板を膨潤処理した後、過マンガン酸ナトリウム液等で残渣等を除去し、還元(中和)を行った後、水洗、湯洗、乾燥を行う。1回の処理を行っても充分な粗化及び残渣除去の効果が得られない場合は複数回処理を行ってもよい。なお、デスミア処理は上記のものに限定されない。
デスミア処理後に、再度、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化を行ってもよい。再度の熱硬化の効果は、用いる熱硬化性樹脂によって異なるが、例えば、未反応物の減少、ガラス転移温度の向上、低熱膨張化等を図ることができる。
工程(VIII)は、図6(j)に示すように、前記ガラス基板3の表面から裏面にまで到る1つ以上の貫通孔8を形成する工程である。
貫通孔8は、ドリル加工等の機械研磨によって形成してもよいし、貫通孔8が微細な場合は炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー等のレーザー加工によって形成してもよい。
貫通孔8の直径は、孔内をめっき等で充填可能な大きさであればよく、例えば50〜300μmである。
工程(IX)は、図6(k)に示すように、前記第一の絶縁層、第二の絶縁層、貫通孔内壁、及び開口部(2)の表面にシード層9を形成する工程である。
シード層9は、銅の配線パターンを電界めっき法によって形成する際の基層となる導電性薄膜であり、無電界銅めっき法、スパッタ法等により好適に形成することができる。スパッタ法による場合、銅を蒸着する前にTiを蒸着する等、形成層を種々選択することができる。
シード層9の厚さは、特に限定されないが、通常は0.1〜2.0μmである。
工程(X)は、図6(m)に示すように、前記シード層9上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターン10を形成する工程である。
回路形成用レジストとしては、回路形成用のレジストとして用いられている公知のレジスト材料を用いることができ、液状、フィルム状のいずれであってもよい。
回路形成用レジストは、レジスト材料が液状の場合は、印刷機を用いて塗布して形成することができ、レジスト材料がフィルム状の場合は、ロールラミネーター、真空ラミネーター等を用いて貼り付けて形成することができる。
露光処理は、形成された回路形成用レジストに対して、マスクパターンを通して活性光線を照射することにより、回路形成用レジストの所定部分を露光し、露光部の回路形成用レジストを光硬化させる処理である。該露光処理に次いで、露光部以外の回路形成用レジストを除去する現像処理を施すことにより、再配線用のレジストパターン10を形成することができる。
露光処理における活性光線の光源としては、公知の光源を用いることができ、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射するものを好適に使用できる。また、直接描画方式のダイレクトレーザー露光を用いてもよい。
露光量は使用する装置、及び回路形成用レジストの組成等によって異なるが、好ましくは10〜600mJ/cm2、より好ましくは20〜400mJ/cm2である。露光量が10mJ/cm2以上であると光硬化の進行が充分となり安定してレジストパターンを形成することができ、600mJ/cm2以下であると光硬化が過剰に進行することを抑制することができ、回路形成用レジストの開口形状を安定して得ることができる。
現像処理に用いる現像液としては、例えば、20〜50℃の炭酸ナトリウムの希薄溶液(1〜5質量%水溶液)等のアルカリ現像液が用いられる。現像方法は、特に限定されず、前記現像液を用いて、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング及びスクラッピング等の公知の方法により行うことができる。
工程(XI)は、図6(p)に示すように、電気めっき法により配線パターン11を形成し、剥離処理により前記レジストパターン10を除去する工程である。
電気めっきは、従来公知の方法により行えばよく、得られる配線パターン11の厚さは、1〜20μmが好ましい。
次いで、図7(q)に示すように、剥離液により、レジストパターン10を剥離し除去する。
工程(XII)は、図7(r)に示すように、前記シード層9を除去する工程である。シード層9の除去は公知のエッチング液を用いて行うことができる。
工程(XIII)は、図7(s)に示すように、前記配線パターン11形成面上に熱硬化性樹脂組成物(c)を硬化してなる第三の絶縁層12を形成し、配線パターン11にまで到る開口部(3)を設ける工程である。
第三の絶縁層12の形成方法は第一の絶縁層の形成方法と同様である。また、開口部(3)の形成方法は開口部(2)7の形成方法と同様である。
第三の絶縁層12の厚さは、好ましくは5〜200μm、より好ましくは10〜100μmである。第三の絶縁層12の厚さが5μm以上であると、平滑性が良好な絶縁層を形成することができ、200μm以下であると、得られる半導体装置を薄型にできる。
図7(t)は、工程(XIII)の後に、工程(IX)から(XII)を1度繰り返して形成された配線パターンの形成面に、熱硬化性樹脂組成物(d)を硬化してなる第四の絶縁層13を形成し、配線パターンにまで至る開口部(4)を形成した例である。第四の絶縁層、及び開口部(4)の形成方法は、第三の絶縁層、及び開口部(3)の形成方法と同様である。
ニッケルめっきの厚さは、好ましくは1〜10μmであり、金めっきの厚さは、好ましくは0.01〜1.0μm、より好ましくは0.05〜0.15μmである。
このようにして得られた本発明の半導体装置は、小型化及び薄型化が進むウェハレベルの半導体装置において特に好適である。
熱硬化性樹脂組成物は、特に限定されないが、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び熱硬化性ポリイミド樹脂から選ばれる1種以上を含む樹脂と、最大粒径が20μm以下、かつ平均粒径が5μm以下である無機フィラーとを含む熱硬化性樹脂組成物が好ましい。
エポキシ樹脂としては、2個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ノボラックフェノール型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ビキシレノールジグリシジルエーテル等のビキシレノール型エポキシ樹脂;水添ビスフェノールAグリシジルエーテル等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂;及びそれらの二塩基酸変性ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記エポキシ樹脂の中でも、銅との密着性、及び絶縁性に優れる点からは、日本化薬(株)製「NC−3000H」(ビフェニル骨格含有多官能固形エポキシ樹脂)等のビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂が好ましく、また、架橋密度が高く、高Tgが得られる点からは、日本化薬(株)製「EPPN−500シリーズ」が好ましい。
熱硬化性樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、無機フィラーを除く樹脂成分100質量部に対して、好ましくは30〜90質量部、より好ましくは40〜80質量部、さらに好ましくは50〜80質量部である。
エポキシ樹脂と組み合わせる硬化剤としては、従来公知のエポキシ樹脂用硬化剤を用いることができる。
エポキシ樹脂用硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、酸無水物、脂肪族アミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアンジアミド、グアニジン類等が挙げられる。具体的には、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、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、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、トリメチレンビス(4−アミノベンゾエート)、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、9,9’−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、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等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、エポキシ樹脂用硬化剤として、本発明の熱硬化性樹脂組成物に好適に用いられる、後述するシアネート樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び熱硬化性ポリイミド樹脂を用いてもよく、半導体装置の低反り化、及び薄型化をより効果的に発現させる観点から、ポリアミドイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂をエポキシ樹脂用硬化剤として用いることが好ましい。
フェノール樹脂としては、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂であれば特に制限はないが、例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF及び置換又は非置換のビフェノール等の1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、並びにこれらの2種以上を共重合して得られるフェノール樹脂などが挙げられる。これらのフェノール樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノール樹脂は、従来公知のフェノール樹脂用硬化剤と併用してもよく、エポキシ樹脂用硬化剤として用いてもよい。
熱硬化性ポリイミド樹脂としては、分子構造中に少なくとも2個の不飽和N−置換マレイミド基を有するビスマレイミド化合物を含有することが好ましい。具体的には、例えば、N,N’−エチレンビスマレイミド、N,N’−ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’−(1,3−フェニレン)ビスマレイミド、N,N’−[1,3−(2−メチルフェニレン)]ビスマレイミド、N,N’−[1,3−(4−メチルフェニレン)]ビスマレイミド、N,N’−(1,4−フェニレン)ビスマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、3,3−ジメチル−5,5−ジエチル−4,4−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホン、ビス(4−マレイミドフェニル)スルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)ケトン、ビス(4−マレイミドシクロヘキシル)メタン、1,4−ビス(4−マレイミドフェニル)シクロヘキサン、1,4−ビス(マレイミドメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(マレイミドメチル)ベンゼン、1,3−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、4,4−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、2,2’−ビス(4−マレイミドフェニル)ジスルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)ジスルフィド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド等が挙げられる。これらのマレイミド化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合触媒の添加量は、目的に応じて適宜決定すればよいが、マレイミド樹脂組成物の安定性の観点から、樹脂成分100質量部に対して、好ましくは0.1〜3.0質量部である。
上記反応物の製造に用いられるジアミン化合物としては、例えば、芳香族アミン類であるm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ベンジジン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノ−3,3’−ビフェニルジオール及びグアナミン化合物類であるベンゾグアナミン等が好ましく挙げられる。
また、上記反応物の製造に用いられる酸性置換基を有するアミン化合物としては、例えば、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、o−アミノフェノール、p−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、o−アミノ安息香酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、3,5−ジヒドロキシアニリン、3,5−ジカルボキシアニリン等が好ましく挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂は、分子骨格中にアミド結合とイミド結合とを有する樹脂であり、例えば、分子内にカルボキシル基及びカルボン酸無水物の両者を有する化合物とジイソシアネート化合物とを反応させることにより得られるもの、及びイミド基を有するジカルボン酸化合物とジイソシアネート化合物とを反応させることにより得られるもの等が挙げられる。
イミド基を有するジカルボン酸化合物は、例えば、ジアミン化合物と、無水トリメリット酸等のトリカルボン酸化合物とを反応させることにより得ることができる。イミド基を有するジカルボン酸化合物の製造に用いられるジアミン化合物としては、例えば、(4,4’−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタンが好ましく挙げられ、硬化物の物性を調整する観点から、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル等のフェノール性水酸基を有するジアミン化合物を用いてもよい。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂としては、例えば、東洋紡績(株)製「バイロマックスHR11NN」、「バイロマックスHR12N2」、「バイロマックスHR16NN」等が商業的に入手可能である。
シアネート樹脂としては、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ビス(4−シアネートフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−シアネートフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−シアネートフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアネートフェニル)メタン、1,1−ビス(4−シアネートフェニル)エタン、2,2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−シアネートフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ジ(4−シアネートフェニル)エーテル、ジ(4−シアネートフェニル)チオエーテル、4,4−ジシアネート−ジフェニル等が挙げられる。これらのシアネート樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
熱硬化性樹脂組成物は無機フィラーを含むことが好ましい。無機フィラーとしては、従来公知の無機フィラーを使用することができ、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウム、並びに、銅、錫、亜鉛、ニッケル、銀、パラジウム、アルミニウム、鉄、コバルト、金、及び白金等の金属粉体などが挙げられる。これらの無機フィラーは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、無機フィラーの平均粒径は、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは1μm以下、特に好ましくは300nm以下、極めて好ましくは100nm以下である。
無機フィラーの最大粒径及び平均粒径を、上記範囲内とすることにより、デスミア処理後の表面を平滑にすることができる。
無機フィラーの最大粒径、及び平均粒径は、小さいものほど好ましいが、生産性及び入手容易性の観点から、最大粒径は、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であり、平均粒径は、好ましくは2nm以上、より好ましくは10nm以上である。
なお、ここでいう無機フィラーの最大粒径及び平均粒径は動的光散乱式ナノトラック粒度分布計「UPA−EX150」(日機装(株)製)又はレーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「MT−3100」(日機装(株)製)を用いて測定した値を意味する。
シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、アルキルシラン、アルコキシシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、アクリルシラン、メタクリルシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、イソシアネートシラン、サルファーシラン、スチリルシラン、アルキルクロロシラン等が使用可能である。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
製造例1
(熱硬化性樹脂組成物の製造)
熱硬化性樹脂組成物を製造するにあたり、まず硬化剤を調製した。
温度計、撹拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積2リットルの反応容器に、ビス(4−アミノフェニル)スルホン26.40gと、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン484.50gと、p−アミノ安息香酸29.10gと、ジメチルアセトアミド360.00gとを入れ、140℃で5時間反応させて分子主鎖中にスルホン基を有し、酸性置換基と不飽和N−置換マレイミド基とを有する硬化剤の溶液を得た。
なお、シリカフィラーの粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「MT−3100」(日機装(株)製)を用いて測定し、平均粒径が50nm、最大粒径が1μm以下となっていることを確認した。
実施例1〜5
<熱硬化性樹脂フィルムの準備>
製造例1により得られた熱硬化性樹脂組成物の溶液を、支持体であるPETフィルム(帝人(株)製、商品名:G2−16、16μm厚)上に塗布した。その後、熱風対流式乾燥機を用いて100℃で10分間乾燥することによって、支持体上に熱硬化性樹脂フィルムを得た。
なお、熱硬化性樹脂フィルムの厚さは、ガラス基板の厚さT1と硬化後の第一の絶縁層の厚さT3の合計(T1+T3)が表1に示す厚さになるように調整した。
次いで、熱硬化性樹脂フィルムに埃等が付着しないように、ポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、商品名:NF−15)を保護フィルムとして貼着し、保護フィルム付の熱硬化性樹脂フィルムを得た。
支持板として直径220mm、厚さ1.5mmのSUS板を準備した。次に、SUS板の片側に仮固定用フィルムを、ラミネーターを用いて貼り付け、SUS板上に仮固定層を形成し、仮固定層を有する支持板を得た(図4(a)参照)。なお、SUS板からはみ出した仮固定用フィルムについては、カッターナイフで切り離した。
次いで、図4(b)に示すように、厚さT1が260μmであり、7.6mm×7.6mmの開口部が設けられた円形状(直径;8インチ)のガラス基板(日本電気硝子(株)製)と仮固定層を有する支持板の仮固定層とを貼着した。
ガラス基板の開口部数は193個、ピッチは縦方向、横方向ともに9.6mmとした。ガラス基板と仮固定層との貼着は、プレス式真空ラミネーター((株)名機製作所製、商品名:MVLP−500)を用いた。
次いで、図4(c)に示すように、表1に示す厚さT2を有する7.3mm×7.3mmの半導体素子((株)ウォルツ製、商品名:CC80−0101JY)をガラス基板の開口部中央に、半導体素子の回路面と仮固定層とが貼り合わさるように格子状に配置した。半導体素子の搭載数は193個、ピッチは縦方向、横方向ともに9.6mmとした。半導体素子の配置にはダイソーター(キヤノンマシナリー(株)製、商品名:CAP3500)を用いた。配置時の荷重は半導体素子1個当り1kgfとした。
次いで、上記で得られた熱硬化性樹脂フィルムの保護フィルムを剥がし、前記ガラス基板及び半導体素子と熱硬化性樹脂フィルムとが当接するように載置した。次いで、プレス式真空ラミネーター((株)名機製作所製、商品名:MVLP−500)を用いて、圧着温度80℃、圧着時間30秒、圧着圧力0.4MPaの条件でラミネートし、半導体素子の受動面とガラス基板の隙間に熱硬化性樹脂組成物を充填するとともに、半導体素子の受動面上、及びガラス基板の表面上に熱硬化性樹脂組成物からなる層を形成した。なお、プレス式真空ラミネーターの真空引き時間は20秒、気圧は4kPa以下の条件とした。
次いで、クリーンオーブンで表1に示す条件にて熱硬化を行った。その後、図5(e)及び(f)に示すように、支持板、及び仮固定層を200℃のホットプレート上で剥離し、第一の絶縁層を形成した成形物を得た。
(1)成形物の反り
第一の絶縁層を形成した成形物について、直径200mmの範囲を室温下(25℃)でレーザー三次元形状測定装置((株)キーエンス製)を用いて測定し、以下の基準に基づいて評価した。
○:反り量が1mm未満
△:反り量が1mm以上、2mm未満
×:反り量が2mm以上
第一の絶縁層を形成した成形物について、目視で観察して、以下の基準に基づいて評価した。
○:半導体素子間に充分に樹脂が埋め込まれており、未充填部がない。
×:半導体素子間に未充填部がある。
第一の絶縁層を形成した成形物について、半導体素子の受動面側の絶縁層(第一の絶縁層)の表面を、表面粗さ計((株)小坂研究所製、商品名:SE−2300)を用いて段差を測定して、以下の基準に基づいて評価した。
○:第一の絶縁層の表面の段差が2μm未満
△:第一の絶縁層の表面の段差が2μm以上、5μm未満
×:第一の絶縁層の表面の段差が5μm以上
第一の絶縁層を形成した成形物の断面について、電子顕微鏡(日本電子(株)製、商品名:JCM−5000)により壁面平滑性を観察し(倍率:5000倍、加速電圧:10kV)、以下の基準に基づいて評価した。
○:壁面の平均粗さが2μm未満
△:壁面の平均粗さが2μm以上、5μm未満
×:壁面の平均粗さが5μm以上
2 仮固定層
3 ガラス基板
4 半導体素子
5 第一の絶縁層
6 第二の絶縁層
7 半導体素子の回路面にまで到る開口部(2)
8 ガラス基板の表面から裏面にまで到る貫通孔
9 シード層
10 回路形成用レジスト
11 配線パターン
12 第三の絶縁層
13 第四の絶縁層
14 無電解ニッケル/金めっき
Claims (7)
- 下記工程(I)〜(V)、
(I)支持板上に仮固定層を形成する工程
(II)前記仮固定層と、表面から裏面まで貫通した開口部(1)を一つ以上有するガラス基板とを貼着する工程
(III)1つ以上の半導体素子を、前記ガラス基板の開口部(1)内に、半導体素子の回路面が前記仮固定層と対向するように配置する工程
(IV)前記ガラス基板と前記半導体素子の隙間を埋め込むように、前記ガラス基板と前記半導体素子とを熱硬化性樹脂組成物(a)により封止し、該熱硬化性樹脂組成物(a)を140〜230℃で硬化して第一の絶縁層を形成する工程
(V)前記支持板及び仮固定層を剥離する工程
を有する、半導体装置の製造方法であって、
前記ガラス基板と前記第一の絶縁層の厚さの合計が、前記半導体素子の厚さよりも、15μm以下大きい、半導体装置の製造方法。 - さらに、下記工程(VI)〜(XIII)を有する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
(VI)前記半導体素子の回路面側に、熱硬化性樹脂組成物(b)を硬化してなる第二の絶縁層を形成する工程
(VII)前記第二の絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る開口部(2)を形成する工程
(VIII)前記ガラス基板の表面から裏面にまで到る1つ以上の貫通孔を形成する工程
(IX)前記第一の絶縁層、第二の絶縁層、貫通孔内壁、及び開口部(2)の表面にシード層を形成する工程
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、剥離処理により前記レジストパターンを除去する工程
(XII)前記シード層を除去する工程
(XIII)前記配線パターンの形成面上に熱硬化性樹脂組成物(c)を硬化してなる第三の絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る開口部(3)を設ける工程 - 前記第一の絶縁層の厚さT3が、10〜500μmである、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子の厚さT2が、30〜700μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ガラス基板の厚さT1が、50〜750μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 熱硬化性樹脂組成物(a)が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂及び熱硬化性ポリイミド樹脂から選ばれる1種以上を含む樹脂と、最大粒径が20μm以下、かつ平均粒径が5μm以下である無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂組成物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置。
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