JP7293621B2 - 硬化性組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、硬化性組成物及びその製造方法に関する。
半導体パッケージの高密度化及び高性能化を目的に、異なる性能のチップを一つのパッケージに混載する実装形態が提案されている。この場合、コスト面に優れた、チップ間の高密度インターコネクト技術が重要になっている（例えば、特許文献１参照）。
複数のチップを高密度で実装するための形態として、高密度配線を有する有機基板を用いたパッケージ技術、スルーモールドビア（ＴＭＶ：Through Mold Via）を有するファンアウト型のパッケージ技術（ＦＯ－ＷＬＰ：FanOut-Wafer Level Package）、シリコン又はガラスインターポーザを用いたパッケージ技術、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を用いたパッケージ技術、基板に埋め込まれたチップをチップ間伝送に用いるパッケージ技術等が提案されている。
特に半導体用配線層及びＦＯ－ＷＬＰにおいて半導体チップ同士を搭載する場合、当該半導体チップ同士を高密度で導通させるための微細な配線層が必要となる（例えば、特許文献２参照）。配線層内には、例えば５μｍ以下のライン幅とスペース幅とを有する微細な配線が配置される。当該配線は、例えばトレンチ法を用いて形成される。トレンチ法とは、配線層間に形成される絶縁層（配線層間絶縁層）の表面にレーザ等で形成したトレンチ（溝）に配線となる金属層をめっき法等によって形成する方法である。
配線層間絶縁層においては、絶縁性が好適に維持される（絶縁信頼性に優れる）必要がある。例えば、特許文献３には、良好な絶縁信頼性を有する配線層間絶縁層等を提供することを目的として、硬化性樹脂と、硬化剤とを含有し、銅配線と接する配線層間絶縁層を形成するために用いられる樹脂組成物が開示されている。
特表２０１２－５２９７７０号公報 米国特許出願公開第２０１１／０２２１０７１号明細書 国際公開第２０１８／０５６４６６号
本発明は、絶縁信頼性に優れる配線層間絶縁層を形成可能な組成物を提供することを目的とする。
本発明の一側面は、マレイミド化合物と、下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物と、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物と、光重合開始剤と、を含有する硬化性組成物である。
Figure 0007293621000001
式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。
本発明の他の一側面は、マレイミド化合物、下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物、及び、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物の反応生成物と、光重合開始剤と、を含有する硬化性組成物である。
Figure 0007293621000002
式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。
上記の各側面における硬化性組成物は、特に、マレイミド化合物と、式（１）で表される基を有するナジイミド化合物と、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物とを組み合わせて用いることにより、絶縁信頼性に優れる配線層間絶縁層を形成可能となっている。加えて、当該硬化性組成物は、誘電特性の点でも優れており（低い誘電率及び誘電正接を示し）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、破断伸び、破断強度等の配線層間絶縁層の耐クラック性に寄与する特性の点でも優れている。さらには、当該硬化性組成物によれば、耐スパッタ性にも優れる配線層間絶縁層が得られる。
ナジイミド化合物は、下記式（３）で表される化合物を含んでよい。
Figure 0007293621000003
式（３）中、Ｒ１２は、２価の有機基を表す。
マレイミド化合物は、下記式（ＩＸ）で表される化合物を含んでよい。
Figure 0007293621000004
式（ＩＸ）中、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に２価の炭化水素基を表し、Ｒ５は４価の有機基を表し、ｎは１～１０の整数を表す。
硬化性組成物は、半導体パッケージの配線層間絶縁層の形成に用いられてよい。
本発明の他の一側面は、マレイミド化合物と、下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物と、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物とを反応させて反応生成物を得る工程と、反応生成物及び光重合開始剤を含有する硬化性組成物を調製する工程と、を備える硬化性組成物の製造方法である。
Figure 0007293621000005
式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。
本発明によれば、絶縁信頼性に優れる配線層間絶縁層を形成できる。
半導体パッケージの一実施形態を示す模式断面図である。 図１の半導体パッケージが有する配線層積層体を示す模式断面図である。
一実施形態（第１実施形態）に係る組成物は、マレイミド化合物と、ナジイミド化合物と、アミン化合物と、光重合開始剤とを含有する。この組成物は、光（更には熱）により硬化し得る硬化性組成物である。
組成物は、マレイミド化合物の１種類又は２種類以上を含有する。マレイミド化合物は、例えば、下記式（Ｉ）で表されるマレイミド基を少なくとも２つ有する。
Figure 0007293621000006
マレイミド化合物は、例えば、下記式（ＩＩ）で表される化合物である。
Figure 0007293621000007
式中、Ｘは、２価の炭化水素基を含む２価の連結基である。
Ｘで表される連結基に含まれる２価の炭化水素基は、飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基のいずれであってもよい。２価の炭化水素基は、鎖状及び環状のいずれであってもよく、鎖状の２価の炭化水素基は、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよい。環状の不飽和炭化水素基は、芳香族基であってよい。２価の炭化水素基は、これらの基の２種以上を含んでいてもよい。
２価の炭化水素基は、組成物の可とう性、並びに、組成物から作製されるフィルムの取り扱い性（タック性、割れ、粉落ち等）及び強度を高めることが可能となる観点から、好ましくは鎖状の炭化水素基を含み、より好ましくは炭素数６以上の主鎖を有する鎖状のアルキレン基を含む。
炭素数６以上の主鎖を有する鎖状のアルキレン基は、－（ＣＲａＲｂ）ｍ－で表される（ｍは６以上の整数を表し、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数ｍ未満のアルキル基を表す）。当該アルキレン基の主鎖の炭素数（ｍ）は、好ましくは４以上又は６以上であり、好ましくは２０以下、１５以下又は１０以下である。
２価の炭化水素基の炭素数は、マレイミド化合物の分子構造を三次元化し易く、ポリマの自由体積を増大させて低密度化、すなわち低誘電率化できる観点から、好ましくは８以上、１０以上又は１５以上であり、好ましくは３００以下、２５０以下、２００以下、１００以下、７０以下又は５０以下である。２価の炭化水素基の炭素数は、同様の観点から、好ましくは、８～３００、８～２５０、８～２００、又は８～１００であってもよい。２価の炭化水素基は、好ましくは、炭素数８～３００、８～２５０、８～２００又は８～１００の分岐を有していてもよいアルキレン基、より好ましくは、炭素数１０～７０の分岐を有していてもよいアルキレン基、更に好ましくは、炭素数１５～５０の分岐を有していてもよいアルキレン基である。
２価の炭化水素基は、高周波特性及び耐HAST（Highly Accelerated temperature andhumidity Stress Test）性をより効果的に高める観点から、下記式（ＩＩＩ）で表される基であってよい。
Figure 0007293621000008
式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にアルキレン基を表し、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立にアルキル基を表す。
Ｒ１又はＲ２で表されるアルキレン基の炭素数は、柔軟性の更なる向上及び合成の容易性の観点から、好ましくは４～５０、より好ましくは５～２５、更に好ましくは６～１０、特に好ましくは７～１０である。Ｒ１及びＲ２で表されるアルキレン基は、好ましくは、上述した炭素数６以上の主鎖を有する鎖状のアルキレン基である。
Ｒ３又はＲ４で表されるアルキル基の炭素数は、柔軟性の更なる向上及び合成の容易性の観点から、好ましくは４～５０、より好ましくは５～２５、更に好ましくは６～１０、特に好ましくは７～１０である。
マレイミド化合物は、高周波特性及び伸び率をより効果的に高める観点から、好ましくは、２価の炭化水素基を複数有している。この場合、複数の２価の炭化水素基は、互いに同一であってもよく異なっていてもよい。マレイミド化合物は、好ましくは２～４０個、より好ましくは２～２０個、更に好ましくは２～１０個の２価の炭化水素基を有する。
２価の炭化水素基は、例えば、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、テトラデシレン基、ヘキサデシレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基、イコシレン基、ヘンイコシレン基、ドコシレン基、トリコシレン基、テトラコシレン基、ペンタコシレン基、ヘキサコシレン基、ヘプタコシレン基、オクタコシレン基、ノナコシレン基、トリアコンチレン基等のアルキレン基；ベンジレン基、フェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基；フェニレンメチレン基、フェニレンエチレン基、ベンジルプロピレン基、ナフチレンメチレン基、ナフチレンエチレン基等のアリーレンアルキレン基；フェニレンジメチレン基、フェニレンジエチレン基等のアリーレンジアルキレン基等であってもよい。
Ｘで表される連結基は、上記の２価の炭化水素基のみからなっていてもよく、上記の２価の炭化水素基に加えてその他の有機基を含んでいてもよい。その他の有機基は、例えば、少なくとも２つのイミド結合を有する２価の有機基である。
少なくとも２つのイミド結合を有する２価の有機基は、例えば、下記式（ＩＶ）で表される基であってよい。
Figure 0007293621000009
式中、Ｒ５は、４価の有機基を表す。
Ｒ５で表される４価の有機基は、例えば、取り扱い性の観点から、炭化水素基であってよい。当該炭化水素基の炭素数は、例えば、１～１００、２～５０又は４～３０であってよい。
当該炭化水素基は、置換されていてもよく、例えば、置換又は非置換のシロキサン基を含んでいてもよい。シロキサン基としては、例えば、ジメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサン等に由来する基が挙げられる。
置換基は、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、アルコキシ基、メルカプト基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、ヘテロ環基、置換ヘテロ環基、アリール基、置換アリール基、ヘテロアリール基、置換ヘテロアリール基、アリールオキシ基、置換アリールオキシ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノ基、アミド基、－Ｃ（Ｏ）Ｈ、－Ｃ（Ｏ）－、－Ｓ－、－Ｓ（Ｏ）２－、－ＯＣ（Ｏ）－Ｏ－、－Ｃ（Ｏ）－ＮＲｃ、－ＮＲｃＣ（Ｏ）－Ｎ（Ｒｃ）２、－ＯＣ（Ｏ）－Ｎ（Ｒｃ）２、アシル基、オキシアシル基、カルボキシル基、カルバメート基、スルホニル基、スルホンアミド基、スルフリル基等であってもよい。ここで、Ｒｃは、水素原子又はアルキル基を表す。これらの置換基は、目的、用途等に合わせて、１種類又は２種類以上を選択できる。
Ｒ５で表される４価の有機基は、例えば、１分子中に２個以上の無水物環を有する酸無水物の４価の残基、すなわち、酸無水物から酸無水物基（－ＣＯ（＝Ｏ）ＯＣ（＝Ｏ）－）を２個除いた４価の基であってもよい。酸無水物としては、後述するような化合物が例示できる。
Ｒ５で表される有機基は、高周波特性に優れる観点から、好ましくは４価の芳香族基、より好ましくは、無水ピロメリット酸から２つの酸無水物基を取り除いた残基である。少なくとも２つのイミド結合を有する２価の有機基は、好ましくは、下記式（Ｖ）で表される基である。
Figure 0007293621000010
少なくとも２つのイミド結合を有する２価の有機基は、誘電特性に優れる観点から、下記式（ＶＩ）又は（ＶＩＩ）で表される基であってもよい。
Figure 0007293621000011
Figure 0007293621000012
マレイミド化合物は、高周波特性に優れ、組成物がその他の樹脂（特に高分子量の熱可塑性エラストマ樹脂）を更に含有する場合にその他の樹脂との相溶性に優れる観点から、好ましくは、少なくとも２つのイミド結合を有する２価の有機基を複数有する。この場合、複数の当該２価の有機基は、互いに同一であってもよく異なっていてもよい。マレイミド化合物は、好ましくは２～４０個、より好ましくは２～２０個、更に好ましくは２～１０個の当該２価の有機基を有する。
マレイミド化合物は、より具体的には、一実施形態において、例えば、下記式（ＶＩＩＩ）で表される化合物であってよく、下記式（ＩＸ）で表される化合物であってよい。
Figure 0007293621000013
Figure 0007293621000014
式中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に上述した２価の炭化水素基を表し、Ｒ５は式（ＩＶ）中のＲ５と同義であり、ｎは１～１０の整数を表す。ｎが２以上である場合、複数のＺ３は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
マレイミド化合物は、例えば市販品を購入して使用可能である。市販品としては、例えば、式（ＶＩＩＩ）で表されるマレイミド化合物である、ＢＭＩ－ＴＭＨ、ＢＭＩ－１０００，ＢＭＩ－１０００Ｈ，ＢＭＩ－１１００，ＢＭＩ－１１００Ｈ，ＢＭＩ－２０００，ＢＭＩ－２３００，ＢＭＩ－３０００，ＢＭＩ－３０００Ｈ，ＢＭＩ－４０００，ＢＭＩ－５１００，ＢＭＩ－７０００，ＢＭＩ－７０００Ｈ（いずれも商品名、大和化成工業株式会社製），ＢＭＩ，ＢＭＩ－７０，ＢＭＩ－８０（いずれも商品名、ケイ・アイ化成株式会社製）等が挙げられる。市販品としては、例えば、式（ＩＸ）で表されるマレイミド化合物である、ＳＦＲ２３００（商品名、日立化成株式会社製）、ＢＭＩ－１５００、ＢＭＩ－１７００、ＢＭＩ－３０００、ＢＭＩ－５０００及びＢＭＩ－９０００（いずれも商品名、Designer Molecules Inc.（ＤＭＩ）製）等が挙げられる。
マレイミド化合物の重量平均分子量Ｍｗは、１０００以上、１５００以上又は３０００以上であってよく、３００００以下、２００００以下又は１５０００以下であってよい。マレイミド化合物の重量平均分子量Ｍｗは、溶剤に対する溶解性、及び、モノマ、樹脂等の他の成分との相溶性の観点から、好ましくは１０００～３００００、より好ましくは１５００～２００００である。
マレイミド化合物の重量平均分子量Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定することができる。ＧＰＣの測定条件は下記のとおりである。
ポンプ：Ｌ－６２００型［株式会社日立ハイテクノロジーズ製］
検出器：Ｌ－３３００型ＲＩ［株式会社日立ハイテクノロジーズ製］
カラムオーブン：Ｌ－６５５Ａ－５２［株式会社日立ハイテクノロジーズ製］
ガードカラム及びカラム：ＴＳＫ Ｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ ＨＨＲ－Ｌ＋ＴＳＫｇｅｌ Ｇ４０００ＨＨＲ＋ＴＳＫｇｅｌ Ｇ２０００ＨＨＲ［すべて東ソー株式会社製、商品名］
カラムサイズ：６．０×４０ｍｍ（ガードカラム）、７．８×３００ｍｍ（カラム）
溶離液：テトラヒドロフラン
試料濃度：３０ｍｇ／５ｍＬ
注入量：２０μＬ
測定温度：４０℃
マレイミド化合物の含有量は、組成物中の固形分全量を基準として、例えば、１０質量％以上、２０質量％以上、３０質量％以上、又は４０質量％以上であってよく、９９質量％以下、９５質量％以下、９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、又は６０質量％以下であってよい。
組成物は、ナジイミド化合物の１種類又は２種類以上を含有する。ナジイミド化合物は、下記式（１）で表される基を有する化合物である。
Figure 0007293621000015
式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。
ナジイミド化合物は、式（１）で表される基を１つ有していてよく、２つ以上有していてよく、好ましくは２つ有する。ナジイミド化合物は、好ましくは、下記式（２）で表される化合物である。
Figure 0007293621000016
式（２）中、Ｒ１１及びｍは、それぞれ独立に、式（１）中のＲ１１及びｍとそれぞれ同義であり、Ｒ１２は、２価の有機基を表す。
Ｒ１２で表される２価の有機基は、芳香族炭化水素基（芳香族環）を有していてよい。芳香族炭化水素基（芳香族環）は、ベンゼン残基、トルエン残基、キシレン残基、ナフタレン残基等であってよい。当該２価の有機基は、直鎖、分岐又は環状の脂肪族炭化水素基を有していてよい。脂肪族炭化水素基は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基であってよい。当該２価の有機基は、上記の芳香族炭化水素基（芳香族環）及び脂肪族炭化水素基の両方を有していてもよい。
Ｒ１２で表される２価の有機基は、炭素原子及び水素原子のみを含む２価の炭化水素基であってよく、炭素原子及び水素原子に加えてその他の原子を含む２価の有機基であってもよく、好ましくは、２価の炭化水素基である。
２価の炭化水素基は、２価の脂肪族炭化水素基であってよく、下記の構造を有する２価の脂肪族炭化水素基であってよい。
Figure 0007293621000017
式中、ｎは１～１０の整数である。
２価の炭化水素基は、好ましくは、芳香族炭化水素基（芳香族環）を有する２価の炭化水素基であり、より好ましくは、下記の構造のいずれかを有する２価の炭化水素基である。
Figure 0007293621000018
その他の原子を含む２価の有機基は、炭素原子及び水素原子に加えて、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子等の原子の１種又は２種以上を含んでいてよい。その他の原子を含む２価の有機基は、好ましくは、下記の構造のいずれかを有する２価の炭化水素基である。
Figure 0007293621000019
ナジイミド化合物は、好ましくは、下記式（３）で表されるビスアリルナジイミド化合物（式（２）におけるｍが１である化合物）である。
Figure 0007293621000020
式（３）中、Ｒ１２は、式（２）中のＲ１２と同義である。
ナジイミド化合物は、より好ましくは、式（３）におけるＲ１２が芳香族炭化水素基（芳香族環）を有する２価の炭化水素基であるビスアリルナジイミド化合物であり、より好ましくは、下記式（３－１）又は（３－２）で表されるビスアリルナジイミド化合物であり、ＵＶ硬化性及びマレイミド化合物との相溶性に優れ、かつ低誘電特性を示す配線層間絶縁層を更に好適に形成できる観点から、より好ましくは、下記式（３－１）の点で表されるビスアリルナジイミド化合物である。
Figure 0007293621000021
ナジイミド化合物の含有量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計を１００質量部としたときに、耐熱性を十分に向上できる観点から、好ましくは１質量部以上、より好ましくは、２０質量部以上、３０質量部以上、又は４０質量部以上であり、好ましくは９０質量部以下、より好ましくは８０質量部以下、７０質量部以下、又は６０質量部である。
組成物は、アミン化合物の１種類又は２種類以上を含有する。アミン化合物は、２つ以上のアミノ基を有している。このアミン化合物は、マレイミド化合物及びナジイミド化合物を硬化させる硬化剤として機能し得る。アミン化合物は、例えば、２つのアミノ基を有するジアミン化合物であってよい。ジアミン化合物は、例えば、芳香環を有する芳香族ジアミン化合物であってよい。
芳香族ジアミン化合物は、例えば、１，３－ビス［２－（４－アミノフェニル）－２－プロピル］ベンゼン（別名：ビスアニリン－Ｍ）、ｐ－フェニレンジアミン、ｍ－フェニレンジアミン、ｏ－フェニレンジアミン、３－メチル－１，４－ジアミノベンゼン、２，５－ジメチル－１，４－ジアミノベンゼン、４，４’－ジアミノジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジメチル－ジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－ジフェニルメタン、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、４，４’－ジアミノジフェニルスルホン、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ケトン、ベンジジン、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、３，３’－ジヒドロキシベンジジン、２，２－ビス（３－アミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、３，３－ジメチル－５，５－ジエチル－４，４－ジフェニルメタンジアミン、２，２－ビス（４－アミノフェニル）プロパン、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（３－アミノフェノキシ）ベンゼン、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、４，４’－ビス（４－アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４－（４－アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４－（３－アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、９，９－ビス（４－アミノフェニル）フルオレン等であってよい。
アミン化合物は、反応時の反応性が高く、より耐熱性に優れる観点からは、好ましくは、１，３－ビス［２－（４－アミノフェニル）－２－プロピル］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’－ジアミノビフェニル、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジメチル－ジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－ジフェニルメタン、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）プロパン等である。アミン化合物は、安価であり、溶剤への溶解性に優れる観点からは、好ましくは、１，３－ビス［２－（４－アミノフェニル）－２－プロピル］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’－ジアミノビフェニル、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－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）プロパン等である。アミン化合物は、低熱膨張性及び誘電特性に優れる観点からは、好ましくは、１，３－ビス［２－（４－アミノフェニル）－２－プロピル］ベンゼン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－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）プロパン等である。アミン化合物は、高弾性率化できる観点からは、好ましくは、ｐ－フェニレンジアミン、ｍ－フェニレンジアミン、３－メチル－１，４－ジアミノベンゼン、２，５－ジメチル－１，４－ジアミノベンゼン等である。
アミン化合物の含有量は、マレイミド化合物及びナジイミド化合物の合計の物質量１モルに対して、０．０１モル以上であってよく、０．９モル以下であってよく、相溶性向上の観点から、好ましくは０．０５モル以上であり、硬化性組成物の粘度向上（増粘）の観点から、より好ましくは０．２モル以上である。
組成物は、光重合開始剤の１種類又は２種類以上を含有する。光重合開始剤は、例えば光ラジカル重合開始剤であってよい。光ラジカル重合開始剤は、例えば、アルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤等であってよい。
アルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤は、例えば、ＢＡＳＦ社製のＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４、ＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３、Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１２７、ＤＡＲＯＣＵＲＥＭＢＦ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３７９ＥＧ等として購入可能である。アシルフォスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤は、ＢＡＳＦ社製のＩｒｇａｃｕｒｅ８１９、ＬＵＣＩＲＩＮＴＰＯ等として購入可能である。
光ラジカル重合開始剤は、ＢＡＳＦ社製のＩｒｇａｃｕｒｅ７８４、ＩｒｇａｃｕｒｅＯＸＥ０１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２、Ｉｒｇａｃｕｒｅ７５４等として購入可能なその他の光ラジカル重合開始剤であってもよい。
光ラジカル重合開始剤としては、感度が高い観点から、好ましくは、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３７９ＥＧ、ＩｒｇａｃｕｒｅＯＸＥ０１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２が好ましく用いられ、溶剤に対する溶解性の観点から、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３７９ＥＧ、ＩｒｇａｃｕｒｅＯＸＥ０２がより好ましく用いられる。これらの光ラジカル重合開始剤は、目的、用途等に合わせて、１種類を単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
光重合開始剤の含有量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計を１００質量部としたときに、十分に硬化性組成物を硬化させられる観点から、好ましくは、０．１質量部以上であってよく、１０質量部以下であってもよく、未反応物が更に残存しにくい観点から、より好ましくは、１質量部以上であってよく、６質量部以下であってもよい。
他の一実施形態（第２実施形態）に係る組成物は、マレイミド化合物、ナジイミド化合物、及びアミン化合物の反応生成物（プレポリマ）と、光重合開始剤と、を含有する硬化性組成物である。この組成物は、光（更には熱）により硬化し得る硬化性組成物である。マレイミド化合物、ナジイミド化合物、アミン化合物及び光重合開始剤の種類等の詳細については、第１実施形態において説明したものと同様であるので、説明を省略する。
反応生成物の含有量は、組成物中の固形分全量を基準として、例えば、３０質量％以上、４０質量％以上、５０質量％以上、又は６０質量％以上であってよく、９９質量％以下、９５質量％以下、又は９０質量％以下であってよい。
光重合開始剤の含有量は、反応生成物１００質量部としたときに、十分に硬化性組成物を硬化させられる観点から、好ましくは、０．１質量部以上であってよく、１０質量部以下であってもよく、未反応物が更に残存しにくい観点から、より好ましくは、１質量部以上であってよく、６質量部以下であってもよい。
組成物は、反応生成物及び光重合開始剤に加えて、上述したマレイミド化合物、ナジイミド化合物及びアミン化合物（いずれも反応生成物を生成していない（未反応の）化合物として）の少なくとも１種を更に含有していてもよい。マレイミド化合物、ナジイミド化合物及びアミン化合物の含有量の合計は、組成物中の固形分全量を基準として、例えば、５質量％以上、１０質量％以上、又は１５質量％以上であってよく、４０質量％以下、３５質量％以下、又は３０質量％以下であってよい。
反応生成物は、例えば、マレイミド化合物及びナジイミド化合物を有機溶媒に溶解させた後、アミン化合物を加えて、反応させることにより得られる。反応生成物の合成方法はこの方法（順序）に限られないが、この方法（順序）は反応性を制御しやすい点で好ましい。
反応温度は、例えば、好ましくは５０℃以上であり、溶解性の点で、より好ましくは８０℃以上であり、短時間で反応を進められる点で、更に好ましくは１２０℃以上である。反応温度は、例えば２００℃以下であってよい。反応時間は、例えば１時間以上であってよく、同程度の分子量の反応生成物を再現性良く合成しやすい観点から、好ましくは２時間以上であり、より好ましくは３時間以上であり、５時間以上であってもよい。反応時間は、例えば１０時間以下であってよい。
有機溶媒は、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン等の窒素原子含有溶媒、ジメチルスルホキシド等の硫黄原子含有溶媒、γ－ブチロラクトン等のエステル系溶媒などであってよく、低毒性である点で、好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテル又はメシチレンである。有機溶媒は、１種単独で又は２種以上を混合して使用できる。
有機溶媒中の固形分濃度は、固形分が好適に溶解すれば制限はないが、例えば、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。
マレイミド化合物の配合量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計１００質量部に対して、１０質量部以上又は２０質量部以上であってよく、９５質量部以下又は９０質量以下であってよい。ナジイミド化合物の配合量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計１００質量部に対して、５質量部以上又は１０質量部以上であってよく、９０質量部以下又は８０質量以下であってよい。アミン化合物の配合量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計１００質量部に対して、０．１質量部以上又は０．５質量部以上であってよく、１０質量部以下又は５質量以下であってよい。
以上のようにして得られる反応生成物は、マレイミド化合物がナジイミド化合物及びアミン化合物により強靭化された化合物（プレポリマ）であり、強靭化マレイミド化合物（プレポリマ）ということができる。
反応生成物を得る工程に続いて、当該反応生成物、光重合開始剤及び必要に応じて添加されるその他の成分を混合して硬化性組成物を調製する工程を経て、第２実施形態に係る硬化性組成物が得られる。反応生成物は、例えば有機溶媒によって希釈された溶液（反応生成物及び有機溶媒を含有する溶液）として、上記の工程に供されてもよい。
以下、第１実施形態に係る硬化性組成物及び第２実施形態に係る硬化性組成物に共通する事項について説明する。
組成物は、組成物のＵＶ硬化性を向上させ、マレイミド化合物とナジイミド化合物との相溶性も向上させる観点から、（メタ）アクリロイル基を有する化合物（以下「（メタ）アクリロイル化合物」ともいう）を更に含有してもよい。なお、後述する（メタ）アクリロイル基を有するカップリング剤は、（メタ）アクリロイル化合物に含まれないものとする。
（メタ）アクリロイル化合物は、例えば、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールＡ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイル基を有するシルセスキオキサン誘導体等であってよい。
（メタ）アクリロイル化合物は、耐熱性に優れる観点から、好ましくは、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールＡ（メタ）アクリレート、又は（メタ）アクリロイル基を有するシルセスキオキサン誘導体であり、マレイミド化合物との相溶性に優れる観点から、より好ましくは、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレートである。
（メタ）アクリロイル化合物の含有量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物と（メタ）アクリロイル化合物との合計を１００質量部としたときに、０．１質量部以上、２質量部以上、又は５質量部以上であってよく、また、９８質量部以下、５０質量部以下、又は４０質量部以下であってよく、更に低い誘電特性を示す配線層間絶縁層を形成できる観点から、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下、特に好ましくは５質量部以下である。一実施形態において、組成物は、低誘電特性を示す配線層間絶縁層を更に好適に形成できる観点から、（メタ）アクリロイル化合物を含有しない。
組成物は、カップリング剤を更に含有してもよい。カップリング剤は、例えばシランカップリング剤であってよい。シランカップリング剤は、例えば、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基、ウレイド基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、メルカプト基等を有していてよい。
ビニル基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－１００３，ＫＢＥ－１００３（いずれも商品名、信越化学工業株式会社製。以下同様。）等が挙げられる。エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－３０３，４０２，４０３，ＫＢＥ－４０２，４０３，Ｘ－１２－９８１Ｓ，Ｘ－１２－９８４Ｓ等が挙げられる。スチリル基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－１４０３等が挙げられる。メタクリロイル基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－５０２，５０３，ＫＢＥ－５０２，５０３等が挙げられる。アクリロイル基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－５１０３，Ｘ－１２－１０４８，Ｘ－１２－１０５０等が挙げられる。アミノ基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－６０２，６０３，９０３，５７３，５７５，ＫＢＥ－９０３，９１０３Ｐ，Ｘ－１２－９７２Ｆ等が挙げられる。ウレイド基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＥ－５８５等が挙げられる。イソシアネート基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＥ－９００７，Ｘ－１２－１１５９Ｌ等が挙げられる。イソシアヌレート基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－９６５９等が挙げられる。メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、ＫＢＭ－８０２，８０３，Ｘ－１２－１１５４，Ｘ－１２－１１５６等が挙げられる。これらは、目的、用途等に合わせて、１種類を単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
シランカップリング剤の含有量は、マレイミド化合物とナジイミド化合物との合計を１００質量部としたときに、ガラス、シリカ等との密着性を向上させる観点から、好ましくは、０．０１質量部以上であってよく、５質量部以下であってもよく、未反応物が更に残存しにくい観点から、より好ましくは、０．１質量部以上であってよく、２質量部であってもよい。
組成物は、熱硬化性樹脂を更に含有していてもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、オキセタン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、シリコーン樹脂、トリアジン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。ただし、熱硬化性樹脂には、上述したマレイミド化合物及びナジイミド化合物は包含されない。熱硬化性樹脂は、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。熱硬化性樹脂は、耐熱性及び電気絶縁性の観点から、好ましくは、エポキシ樹脂又はシアネート樹脂である。
エポキシ樹脂としては、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、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、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、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、脂環式エポキシ樹脂、多官能フェノール類及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物並びにこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂は、耐熱性及び難燃性の点から、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂又はナフタレン型エポキシ樹脂である。これらは、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
シアネート樹脂としては、例えば、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂及びこれらが一部トリアジン化したプレポリマなどが挙げられる。これらは、１種単独で、又は２種類以上を混合して使用してもよい。シアネート樹脂は、耐熱性及び難燃性の観点から、好ましくはノボラック型シアネート樹脂である。
組成物は、硬化を更に促進させるために、触媒を更に含有してもよい。触媒としては、例えば、過酸化物、イミダゾール系化合物、有機リン系化合物、第二級アミン、第三級アミン及び第四級アンモニウム塩が挙げられる。これらは、１種類を単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。触媒は、反応性の観点から、好ましくは、過酸化物、イミダゾール系化合物及び有機リン系化合物からなる群より選択される少なくとも１種であり、特にマレイミド基の自己重合性及びマレイミド基とアクリロイル基との反応に寄与する観点から、より好ましくは過酸化物である。
組成物は、難燃剤を更に含有してもよい。難燃剤としては、特に限定されないが、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤等の含ハロゲン系難燃剤、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリスジクロロプロピルホスフェート、リン酸エステル系化合物、赤リン等のリン系難燃剤、スルファミン酸グアニジン、硫酸メラミン、ポリリン酸メラミン、メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤、シクロホスファゼン、ポリホスファゼン等のホスファゼン系難燃剤、三酸化アンチモン等の無機系難燃剤などが挙げられる。これらの難燃剤は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
組成物は、取り扱い性の観点から、好ましくはフィルム状である。組成物は、各成分が溶剤中に溶解又は均一に分散されたワニス（液状）であってもよい。
ワニスの調製手段、条件等は、特に限定されない。例えば、所定配合量の各主成分をミキサー等によって十分に均一に撹拌及び混合した後、ミキシングロール、押出機、ニーダー、ロール、エクストルーダー等を用いて混練し、得られた混練物を更に冷却及び粉砕する方法が挙げられる。混練方法は、特に限定されない。
組成物がワニスである場合、溶剤は、例えば有機溶媒であってよい。有機溶媒は、特に制限されないが、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン；トルエン、キシレン、メシチレン、リモネン等の芳香族炭化水素；メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、ブトキシエチルアセテート、酢酸エチル等のエステル；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等の含窒素などであってよい。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。有機溶媒は、溶解性の点で、好ましくは、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、リモネン又はメシチレンであり、毒性が低い点で、より好ましくは、シクロペンタノン、リモネン又はメシチレンである。
有機溶媒は、例えば、ワニス中の組成物の固形分量が５～９０質量％となるような量で使用することが好ましく、ワニスの取り扱い性及び塗布・塗工性を良好に保つ点から、当該固形分量が１０～６０質量％となるような量で使用することがより好ましい。
組成物の硬化物は、１３０℃、相対湿度８５％の雰囲気に２００時間置かれた後の吸湿率が、好ましくは１質量％以下である。組成物の硬化物の、１３０℃、相対湿度８５％の環境に２００時間置かれた後の吸湿率は、実施例の記載の方法で測定することができる。
組成物の硬化物における塩化物イオンの濃度は、絶縁信頼性の観点から５ｐｐｍ以下であることが好ましく、銅配線の変色を抑制できる点で３ｐｐｍ以下であることがより好ましい。塩化物イオンの濃度は以下の手順で測定できる。硬化物サンプル１ｇ、及び抽出液としての超純水１０ｇをテフロン（登録商標）製耐熱容器に入れ、１３０℃で５時間加熱する。その後、抽出液をろ過してから、イオンクロマトグラフィーで分析する。得られたクロマトグラムにおいて、溶出時間０～３０分に検出されたピークを溶出物の総量とみなし、９．６分付近の塩化物イオンのピーク面積から、硬化物サンプル中の塩化物イオンの質量を求める。求められた塩化物イオンの質量の、硬化物サンプルの質量に対する割合を、硬化物における塩化物イオンの濃度（ｐｐｍ）として算出する。
ここでのイオンクロマトグラフィーの条件は以下のとおりである。
・装置：ダイオネクス社製ＩＣＳ－２０００
・検出器：電気伝導度検出器
・カラム：ＡＳ２０（４ｍｍφ×２００ｍｍ）
・カラム温度：３０℃
・流速：１．０ｍＬ／分
・注入量：２５μＬ
・グラジェント設定：ＫＯＨ濃度を、０分に５ｍＭ、５分で５ｍＭ、１５分で３０ｍＭ、２０分で５５ｍＭに設定した。
配線層間のクロストークを抑制できる点で、組成物の硬化物の１０ＧＨｚでの誘電率は、３．６以下、３．２以下、又は３．０以下であることが好ましく、更に電気信号の信頼性を向上できる点で２．８以下であることがより好ましい。当該誘電率は、１．０以上であってよい。組成物の硬化物の１０ＧＨｚでの誘電正接は、好ましくは０．０１２以下、より好ましくは０．００８以下、更に好ましくは０．００５以下であり、例えば０．０００１以上であってよい。当該誘電率及び誘電正接は、実施例に記載の方法で測定することができる。
組成物の硬化物のガラス転移温度は、温度サイクル時のクラックを抑制する観点から１２０℃以上であることが好ましく、配線への応力を緩和できる点で１４０℃以上であることがより好ましい。組成物の硬化物のガラス転移温度は、低温でのラミネートを可能にする点で２４０℃以下であることが好ましく、硬化収縮を抑制できる点で２２０℃以下であることがより好ましい。組成物の硬化物のガラス転移温度は、実施例に記載の方法で測定することができる。
組成物の硬化物の破断伸びは、配線層間絶縁層の反りを低減できる観点から、好ましくは５％以上であり、銅配線への応力を緩和できる観点から、より好ましくは１０％以上であり、配線層積層体の温度サイクル信頼性を向上できる観点から、更に好ましくは１５％以上である。上記破断伸びは、２００％以下であってもよい。上記破断伸びは、実施例に記載の方法で測定することができる。
組成物の硬化物の５％重量減少温度は、耐熱信頼性の観点から、例えば３００℃以上である。組成物の硬化物の５％重量減少温度は、１８０℃で２時間の加熱により組成物を硬化して得た厚さ３００μｍの硬化物をサンプルとして、示差熱熱重量同時測定装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製、商品名：ＴＧ／ＤＴＡ６３００）を用いて、昇温速度：１０℃／分、窒素フロー：４００ｍＬ／分の条件下で測定することができる。
組成物の硬化物の４０℃における貯蔵弾性率は、１０ＭＰａ～５ＧＰａであってよい。
以上説明した組成物は、低誘電特性を示すと共に絶縁信頼性に優れる配線層間絶縁層を形成可能であるため、以下で説明するような半導体パッケージの配線層間絶縁層に好適に用いられる。
図１は、半導体パッケージの一実施形態を示す模式断面図であり、図２は、図１の半導体パッケージが有する配線層積層体を示す模式断面図である。図１に示されるように、半導体パッケージ１００は、基板１と、基板１上に設けられた配線層積層体１０と、配線層積層体１０上に搭載された半導体チップ２Ａ，２Ｂとを備える。
基板１は、半導体チップ２Ｃ，２Ｄと電極５Ａ，５Ｂとを絶縁材料４で封止して形成された封止体である。基板１内の半導体チップ２Ｃ，２Ｄは、絶縁材料４から露出した電極を介して外部装置と接続可能になっている。電極５Ａ，５Ｂは、例えば、配線層積層体１０と外部装置とが互いに電気的接続するための導電路として機能する。半導体チップ２Ａ，２Ｂは、対応するアンダーフィル３Ａ，３Ｂによって配線層積層体１０上にそれぞれ固定されており、配線層積層体１０内に設けられる表面配線（図示しない）を介して互いに電気的接続されている。半導体チップ２Ａ～２Ｄのそれぞれは、配線層積層体１０内の配線のいずれかに電気的に接続される。
半導体チップ２Ａ～２Ｄのそれぞれは、例えば、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ：Graphic Processing Unit）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）若しくはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＲＦチップ、シリコンフォトニクスチップ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、センサーチップなどである。半導体チップ２Ａ，２Ｂの厚さは、例えば、３０μｍ以上であってよく、２００μｍ以下であってよい。
アンダーフィル３Ａ，３Ｂは、例えば、キャピラリーアンダーフィル（ＣＵＦ）、モールドアンダーフィル（ＭＵＦ）、ペーストアンダーフィル（ＮＣＰ）、フィルムアンダーフィル（ＮＣＦ）、又は感光性アンダーフィルである。アンダーフィル３Ａ，３Ｂは、それぞれ液状硬化型樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を主成分として構成される。絶縁材料４は、例えば、絶縁性を有する硬化性樹脂である。
配線層積層体１０は、図２に示されるように、有機絶縁層２１，２２、有機絶縁層２１，２２内に埋め込まれた銅配線１３，１４、及び銅配線１３，１４と有機絶縁層２１，２２との間に設けられたバリア金属膜１５、１６をそれぞれ含む複数の配線層４１，４２と、配線層４１，４２に隣接する配線層間絶縁層１７，１８と、有機絶縁層２１，２２、及び配線層間絶縁層１７，１８を貫通するスルー配線１９とを備える。有機絶縁層２１，２２と配線層間絶縁層１７，１８が基板１１上に交互に積層されている。銅配線１３,１４の表面の一部が配線層４１，４２の一方の主面側に露出し、露出した銅配線１３，１４の表面に配線層間絶縁層１７，１８が接している。配線層間絶縁層１７，１８は、上述した組成物の硬化物である。有機絶縁層２１，２２は、感光性絶縁樹脂から形成された層であることができる。銅配線は、配線層の両方の主面側に露出し、露出した銅配線の表面に配線層間絶縁層が接していてもよい。
基板１１は、配線層積層体１０を支持する支持体である。基板１１の平面視における形状は、例えば、円形状又は矩形状である。円形状である場合、基板１１は、例えば、２００ｍｍ～４５０ｍｍの直径を有する。矩形状である場合、基板１１の一辺は、例えば、３００ｍｍ～７００ｍｍである。
基板１１は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、又はピーラブル銅箔であってよい。基板１１としてシリコン基板又はガラス基板等が用いられる場合、配線層積層体１０と基板１１とを仮固定する図示しない仮固定層が設けられてもよい。この場合、仮固定層を除去することによって、配線層積層体１０から基板１１を容易に剥離できる。ピーラブル銅箔とは、支持体、剥離層、及び銅箔が順に重なった積層体である。ピーラブル銅箔においては、支持体が基板１１に相当し、銅箔がスルー配線１９の一部を構成することができる。
有機絶縁層２１（第１の有機絶縁層）は、基板１１側に位置する第３の有機絶縁層２３と、第２の有機絶縁層２２側に位置する第４の有機絶縁層２４とを含んでいる。第１の有機絶縁層２１は、対応する銅配線１３が配置された複数の溝部２１ａ（第１の溝部）を有する。第４の有機絶縁層２４は、溝部２１ａに対応する複数の開口部が設けられている。これらの開口部によって露出する第３の有機絶縁層２３の表面が、溝部２１ａの内面における底面を構成している。溝部２１ａの側面は、第４の有機絶縁層２４によって構成されている。
第３の有機絶縁層２３及び第４の有機絶縁層２４の厚さは、例えば、それぞれ０．５μｍ～１０μｍであってよい。第１の有機絶縁層２１の厚さは、例えば、１μｍ～２０μｍであってよい。
複数の溝部２１ａは、第１の有機絶縁層２１において基板１１と反対側の表面に設けられている。溝部２１ａの延在方向に直交する方向に沿った断面において、溝部２１ａのそれぞれは略矩形状を有している。溝部２１ａの内面は、側面及び底面を有している。複数の溝部２１ａは、所定のライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓを有している。ライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓ、それぞれ独立に、例えば０．５μｍ～１０μｍであってよい。ライン幅Ｌは、平面視にて溝部２１ａの延在方向に直交する方向における溝部２１ａの幅に相当する。スペース幅Ｓは、隣り合う溝部２１ａ同士の距離に相当する。溝部２１ａの深さは、例えば、第４の有機絶縁層２４の厚さに相当する。
有機絶縁層２２（第２の有機絶縁層）は、配線層間絶縁層１７（第１の配線層間絶縁層）を挟んで第１の有機絶縁層２１上に積層されている。第２の有機絶縁層２２は、対応する銅配線１４が配置された複数の溝部２２ａ（第２の溝部）を有する。
第２の有機絶縁層２２の厚さは、例えば、１μｍ～１０μｍであってよい。第２の有機絶縁層２２の一部には、溝部２２ａに対応する複数の開口部が設けられている。これらの開口部によって露出する第１の配線層間絶縁層１７の表面が、溝部２２ａの内面における底面を構成している。溝部２２ａの各側面は、第２の有機絶縁層２２によって構成されている。複数の溝部２２ａのライン幅及びスペース幅は、溝部２１ａのライン幅Ｌ及びスペース幅Ｓと一致している。
銅配線１３は、上述したように対応する溝部２１ａ内に設けられ、配線層積層体１０内部における導電路として機能する。銅配線１３の幅は、溝部２１ａのライン幅Ｌと略一致しており、隣り合う銅配線１３同士の間隔は、溝部２１ａのスペース幅Ｓと略一致している。銅配線１４は、上述したように対応する溝部２２ａ内に設けられ、配線層積層体１０内部における導電路として機能する。このため、銅配線１３の幅は、溝部２２ａのライン幅と略一致しており、隣り合う銅配線１４同士の間隔は、溝部２２ａのスペース幅と略一致している。銅配線１４は、銅配線１３と同様の金属材料を含有している。
バリア金属膜１５（第１のバリア金属膜）は、銅配線１３と第１の有機絶縁層２１（すなわち、溝部２１ａの内面）とを仕切るように設けられる金属膜である。第１のバリア金属膜１５は、銅配線１３からの第１の有機絶縁層２１への銅の拡散を防止するための膜であり、溝部２１ａの内面に沿って形成されている。このため、第１のバリア金属膜１５は、有機絶縁層へ拡散しにくい金属材料（例えば、チタン、クロム、タングステン、パラジウム、ニッケル、金、タンタル又はこれらを含む合金）を含んでいる。
第１のバリア金属膜１５の厚さは、溝部２１ａの幅の半分未満且つ溝部２１ａの深さ未満である。銅配線１３同士の導通を防ぐ観点及び銅配線１３の抵抗上昇を抑制する観点から、第１のバリア金属膜１５の厚さは、例えば、０．００１μｍ～０．５μｍであってよい。
第２のバリア金属膜１６は、銅配線１４と第２の有機絶縁層２２（すなわち、溝部２２ａの内面）とを仕切るように設けられる金属膜である。第２のバリア金属膜１６は、銅配線１４からの第２の有機絶縁層２２への銅の拡散を防止するための膜であり、溝部２２ａの内面に沿って形成されている。このため、第２のバリア金属膜１６は、第１のバリア金属膜１５と同様に、有機絶縁層へ拡散しにくい金属材料を含んでいる。第２のバリア金属膜１６の厚さは、第１のバリア金属膜１５と同様に、溝部２２ａの幅の半分未満且つ溝部２２ａの深さ未満であり、例えば、０．００１μｍ～０．５μｍであってよい。
第１の配線層間絶縁層１７は、銅配線１３からの第１の有機絶縁層２１及び第２の有機絶縁層２２への銅の拡散を防止するための絶縁膜である。第１の配線層間絶縁層１７は、配線層４１（第１の配線層）と配線層４２（第２の配線層）との間に、銅配線１３と第２の有機絶縁層２２とを仕切るように設けられている。第１の配線層間絶縁層１７は、第１の配線層４１の基板１１とは反対側の主面に露出した銅配線１３の表面と接している。配線層積層体１０を薄くできる観点から、第１の配線層間絶縁層１７の厚さは、例えば５０μｍ以下であってよい。
第２の配線層間絶縁層１８は、銅配線１４からの第２の有機絶縁層２２への銅の拡散を防止するための絶縁膜である。第２の配線層間絶縁層１８は、第２の配線層４２の基板１１とは反対側の主面に露出した銅配線１４の表面と接しながら、第２の配線層４２上に設けられている。第２の配線層間絶縁層１８は、第１の配線層間絶縁層１７と同様の材料を含んでおり、且つ、第１の配線層間絶縁層１７と同様の特性を有している。
スルー配線１９は、配線層４１，４２、及び配線層間絶縁層１７，１８を貫通するビア３１に埋め込まれる配線であり、外部装置への接続端子として機能する。
半導体パッケージにおける銅配線は、上述したように、トレンチ工法により形成されてもよく、他の一実施形態においては、ＳＡＰ（Semi Additive Process）により形成されてもよい。いずれの場合であっても、上述した組成物は、配線層間絶縁層の形成に好適に用いられる。
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例では、以下の各成分を用いた。
（Ａ）成分：下記式で表されるマレイミド化合物（ｎ＝１～１０の混合物、重量平均分子量：１５０００～２００００程度、日立化成株式会社製、商品名：ＳＦＲ２３００）
Figure 0007293621000022
（ａ）成分：アクリル系エラストマ（日立化成株式会社製、商品名：ＫＨ－ＣＴ－８６５）
（Ｂ）成分：下記式（３－１）で表されるナジイミド化合物（丸善石油化学株式会社製、商品名：ＢＡＮＩ－Ｘ）
Figure 0007293621000023
（Ｃ）成分：１，３－ビス［２－（４－アミノフェニル）－２－プロピル］ベンゼン（三井化学ファイン株式会社製、商品名：ビスアニリン－Ｍ（ＢＡ－Ｍ））
＜（Ｄ－１）成分の合成＞
温度計、攪拌装置及び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５００ミリリットルの反応容器に、（Ａ）成分（６０質量％）：１２４．９８ｇ、（Ｂ）成分：１８．７５ｇ、及びプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭ）：９２．７６ｇを入れ、窒素置換しながら１００℃に昇温して均一に溶解した。次いで、８０℃まで冷却してから、（Ｃ）成分：１．４４ｇを加えて、１２０℃まで昇温して３時間反応させることにより、（Ｄ－１）成分（プレポリマ）を合成した。合成終了後、メシチレンを加えて６０質量％の濃度の溶液を調製した。
＜（Ｄ－２）成分の合成＞
各成分の配合量を（Ａ）成分：９０ｇ、（Ｂ）成分：３６ｇ、ＰＧＭ：１０２．８４ｇ、（Ｃ）成分：２．５５ｇに変更した以外は、（Ｄ－１）成分の合成と同様にして（Ｄ－２）成分（プレポリマ）を合成した。
＜（Ｄ－３）成分の合成＞
各成分の配合量を（Ａ）成分：９０ｇ、（Ｂ）成分：５４ｇ、ＰＧＭ：１３１．６７ｇ、（Ｃ）成分：３．７８ｇに変更した以外は、（Ｄ－１）成分の合成と同様にして（Ｄ－３）成分（プレポリマ）を合成した。
＜（Ｄ－４）成分の合成＞
各成分の配合量を（Ａ）成分：６０ｇ、（Ｂ）成分：５４ｇ、ＰＧＭ：１１６．６１ｇ、（Ｃ）成分：３．７５ｇに変更した以外は、（Ｄ－１）成分の合成と同様にして（Ｄ－４）成分（プレポリマ）を合成した。
＜（Ｄ－５）成分の合成＞
各成分の配合量を（Ａ）成分：３０ｇ、（Ｂ）成分：７２ｇ、ＰＧＭ：１３０．３８ｇ、（Ｃ）成分：４．９２ｇに変更した以外は、（Ｄ－１）成分の合成と同様にして（Ｄ－５）成分（プレポリマ）を合成した。
（Ｅ）：光ラジカル重合開始剤（ＢＡＳＦ社製、商品名：ＩｒｇａｃｕｒｅＯＸＥ０２）
（Ｆ）：トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（新中村化学工業株式会社製、商品名：Ａ－ＤＣＰ）
（Ｇ）：メタクリロイル基を有するシランカップリング剤（信越化学工業株式会社製、商品名：ＫＢＭ－５０３）
＜絶縁信頼性（ｂ－ＨＡＳＴ耐性）の評価＞
上記の各成分を表１～３に示す配合比で混合し、ワニス（硬化性組成物）を作製した。ＳＡＰを用いて作製された櫛状配線上に、スピンコートにて上記のワニスを塗布し、続いて、乾燥、露光及びＰＥＢを経て、評価用サンプルを作製した。
なお、スピンコート、乾燥、露光及び露光後ベークの条件は、それぞれ以下のとおりとした。
・スピンコート条件
Ｓｔｅｐ．１：１０００ｒｐｍ／５秒
Ｓｔｅｐ．２：２０００ｒｐｍ／３０秒
ＳＬＯＰＥ：５秒
・乾燥条件
９０℃、３分間
・露光条件
露光量：１０００ｍＪ／ｃｍ２
ブロードバンド露光
・露光後ベーク（ＰＥＢ）
１００℃、１分間
湿度８５％、１３０℃の条件下において、作製した櫛状配線に３．３Ｖの電圧を印加した状態で静置した。陽極と陰極との間の抵抗値を予定の時間ごとに測定し、当該抵抗値が、３００時間以上１×１０６Ω以上であったもの「Ａ」（絶縁信頼性（ｂ－ＨＡＳＴ耐性）あり）とし、そうでなかったものを「Ｂ」（絶縁信頼性（ｂ－ＨＡＳＴ耐性）なし）として評価した。
＜誘電特性の評価＞
上記のワニスをピーラブル銅箔上に下記の条件でスピンコートした後、乾燥、露光及び露光後ベークを行って樹脂膜を形成した。なお、スピンコート、乾燥、露光及び露光後ベークの条件は、それぞれ上記の絶縁信頼性の評価用サンプルの条件と同じとした。これを複数回重ねることで、３０～１００μｍ程度の厚みを有する樹脂膜を得た。その後、２２０℃で２時間硬化させた。続いて、銅箔を剥離し、銅箔を過硫酸アンモニウムにて溶解除去して評価用サンプルを得た。
所定のサイズに切り出した評価用サンプルを用いて、ＳＰＤＲ法にて誘電特性（誘電率Ｄｋ及び誘電正接Ｄｆ）を測定した。ＳＰＤＲにはＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＳＰＤＲ誘電体共振器を、測定器にはアジレントテクノロジー社製ベクトル型ネットワークアナライザＥ８３６４Ｂを、測定プログラムにはＣＰＭＡ－Ｖ２をそれぞれ使用した。条件は、周波数１０ＧＨｚ、測定温度２５℃とした。
＜ガラス転移温度の測定＞
誘電特性の評価用サンプルと同様にして作製した評価サンプルを、８ｍｍ×３ｃｍの大きさに切り出した。このサンプルについて、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）装置（株式会社ユービーエム製、商品名：Ｒｈｅｏｇｅｌ－Ｅ４０００）を用い、チャック間距離２０ｍｍ、周波数１０Ｈｚ、昇温速度１０℃／分、温度範囲－３０～３００℃の条件で引っ張り法にて測定した、ｔａｎδが最大値を示す温度をガラス転移温度（℃）として記録した。
＜吸湿率の測定＞
ウェハ（６インチ径、厚さ４００μｍ）にスピンコータを用いて上記のワニスを塗布し、９０℃／３分乾燥させて樹脂層を形成した。１０００ｍＪ／ｃｍ２で露光して硬化させた後、２２０℃／２時間加熱することによって、試料を作製した。この試料を、相対湿度８５％、１３０℃に設定された恒温恒湿槽（エスペック株式会社製、商品名：ＥＨＳ－２２１ＭＤ）内にて、２００時間静置した。そして、恒温恒湿槽内を５０℃まで下げた後、試料を取り出し、シリコンウェハ上から樹脂の一部を削り取った。削り取られた樹脂の一部を示差熱熱重量同時測定装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製、商品名：ＴＧ／ＤＴＡ６３００）を用いて、昇温速度：１０℃／分、窒素フロー：４００ｍＬ／分、温度範囲：２５℃～１５０℃の条件下で測定した。一方で、同様に作製した試料を、１３０℃で２時間乾燥させ、同様の方法でＴＧ－ＤＴＡを測定した。これらの１５０℃における重量減少率の差を吸湿率として算出した。
＜破断伸び及び破断強度の測定＞
ピーラブルコア上に上記のワニスをスピンコートし、乾燥させた。次に、露光する際、長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍのマスクを介して露光した。得られた試料を現像した後、２２０℃で２時間硬化させた。以降は、誘電特性の評価用サンプルと同様に銅箔を除去して、評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを、小型卓上試験機（株式会社島津製作所製、商品名：ＥＺ－Ｓ）を用いて送り速度５ｍｍ／分にて測定したときの破断伸び及び破断強度を測定した。この方法で作製した評価用サンプルは、端部がなめらかであるため、カッター等の刃物を用いて切り出したサンプルと比較して、より高い伸び率が得られた。
＜微細配線形成性の評価＞
シリコンウェハ（６インチ径、厚さ４００μｍ）上に、スピンコートにてワニスを塗布し、９０℃／３分加熱乾燥して、シリコンウェハ上に樹脂膜を形成した。その際、乾燥後の樹脂の膜厚は５μｍとなるようにスピンコート条件を調整した。次に、Ｌｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ（Ｌ／Ｓ（μｍ／μｍ））が２００／２００、１００／１００、８０／８０、６０／６０、５０／５０、４０／４０、３０／３０、２０／２０、１０／１０、７／７、５／５、４／４、３／３で、ビア径が５０、４０、３０、２０、１０、７、５、４、３μｍとなるネガ型用パターンマスクを載せ、高精度平行露光機（株式会社オーク製作所製、商品名：ＥＸＭ－１１７２－Ｂ－∞）を用いて１０００ｍＪ／ｃｍ２で露光した。さらに、１００℃／１分の条件で追加加熱を行い、サンプルを得た。得られたサンプルをシクロペンタノンに室温（２５℃）で６０秒、揺動しながら浸漬、次いでシクロペンタノンでリンスしてからイソプロピルアルコールに室温（２５℃）で５秒間浸漬した。その後、圧空を吹きかけるなどしてイソプロピルアルコールを揮発させた。
微細配線形成性は、樹脂膜のウェハ上から剥離、樹脂膜のひび割れ、パターン端部の荒れの有無、及び、樹脂を現像したパターン底部の残渣の有無を金属顕微鏡で確認した。これらの不具合が確認できなかった最小のＬ／Ｓ及びビア径を微細加工性とした。
＜スパッタ耐性＞
シリコンウェハ（６インチ径、厚さ４００μｍ）上に、スピンコートにて上記のワニスを塗布し、９０℃／３分加熱乾燥して、シリコンウェハ上に樹脂膜を形成した。高精度平行露光機（株式会社オーク製作所製、商品名：ＥＸＭ－１１７２－Ｂ－∞）を用いて１０００ｍＪ／ｃｍ２で露光した。さらに、１００℃／１分の条件で追加加熱を行った後、２２０℃／２時間更に加熱してサンプルを得た。
得られたサンプルの樹脂膜上に、５０ｎｍのチタン膜をスパッタで製膜し、次いで、１５０ｎｍの銅膜をスパッタで製膜した。冷却後、サンプルを取り出し、スパッタ膜における割れ又はシワの有無を顕微鏡にて観察した。スパッタ膜に割れ又はシワが観察されたかったものを「Ａ」（スパッタ耐性あり）、割れ又はシワが観察されたものを「Ｂ」（スパッタ耐性なし）として評価した。
以上説明した各特性の評価結果を表１～３に示す。
Figure 0007293621000024
Figure 0007293621000025
Figure 0007293621000026
１…基板、２Ａ～２Ｄ…半導体チップ、３Ａ，３Ｂ…アンダーフィル、４…絶縁材料、１０…配線層積層体、１１…基板、１３…銅配線、１４…銅配線、１５，１６…バリア金属膜、１７，１８…配線層間絶縁層、２１…有機絶縁層、２１ａ…溝部、２２…有機絶縁層、２２ａ…溝部、１００…半導体パッケージ、Ｌ…ライン幅、Ｓ…スペース幅。

Claims (5)

  1. マレイミド化合物と、
    下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物と、
    ２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物と、
    光重合開始剤と、を含有する硬化性組成物であって、
    前記マレイミド化合物が下記式（ＩＸ）で表される化合物を含む、硬化性組成物。
    Figure 0007293621000027
    ［式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。］
    Figure 0007293621000028
    ［式（ＩＸ）中、Ｚ２及びＺ３は、それぞれ独立に２価の炭化水素基を表し、Ｒ５は４価の有機基を表し、ｎは１～１０の整数を表す。］
  2. マレイミド化合物、下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物、及び、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物の反応生成物と、
    光重合開始剤と、を含有する硬化性組成物であって、
    前記マレイミド化合物が下記式（ＩＸ）で表される化合物を含む、硬化性組成物。
    Figure 0007293621000029
    ［式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。］
    Figure 0007293621000030
    ［式（ＩＸ）中、Ｚ ２ 及びＺ ３ は、それぞれ独立に２価の炭化水素基を表し、Ｒ ５ は４価の有機基を表し、ｎは１～１０の整数を表す。］
  3. 前記ナジイミド化合物が下記式（３）で表される化合物を含む、請求項１又は２に記載の硬化性組成物。
    Figure 0007293621000031
    ［式（３）中、Ｒ１２は、２価の有機基を表す。］
  4. 半導体パッケージの配線層間絶縁層の形成に用いられる、請求項１～３のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  5. マレイミド化合物と、下記式（１）で表される基を有するナジイミド化合物と、２つ以上のアミノ基を有するアミン化合物とを反応させて反応生成物を得る工程と、
    前記反応生成物及び光重合開始剤を含有する硬化性組成物を調製する工程と、を備える、硬化性組成物の製造方法であって、
    前記マレイミド化合物が下記式（ＩＸ）で表される化合物を含む、製造方法。
    Figure 0007293621000032
    ［式（１）中、Ｒ１１はアリル基を表し、ｍは０又は１を表す。］
    Figure 0007293621000033
    ［式（ＩＸ）中、Ｚ ２ 及びＺ ３ は、それぞれ独立に２価の炭化水素基を表し、Ｒ ５ は４価の有機基を表し、ｎは１～１０の整数を表す。］
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