KR100695636B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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KR100695636B1
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semiconductor device
polyamide
resin composition
formula
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히라노다까시
야마모또가게히사
반바도시오
마까베히로아끼
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스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 플립(flip) 칩의 제조시 작업성을 개선하고, 높은 신뢰도의 반도체 장치를 제공한다. 폴리아미드 100 중량부 및 감광성 디아조퀴논 화합물을 1~100 중량부 함유하는 포지티브(positive) 감광성 수지 조성물을 장치 구조물의 표면에 도포하고, 패턴화 및 경화한다. 생성된 장치 보호용 폴리벤조옥사졸 수지 필름 및 범프 전극은 반도체 장치 성형에 사용된다.

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 높은 필름 잔류율의 패턴을 제공할 수 있는, 범프(bump) 전극이 설치된 고감도 포지티브(positive) 감광성 수지 조성물을 갖는 반도체 장치에 관한 것이다.
종래 반도체 칩에서는, 회로 보호를 위해 무기 필름 (예로서, SiO2 필름 또는 SiN 필름)이 형성된다. 또한, 캡슐화(encapsulation) 단계 (예로서, 전달 성형) 시 가해지는 물리적 손상을 경감하기 위해 폴리이미드 수지가 코팅된다. 또, 최근 몇 년간 반도체 칩의 입력 터미널을 증가시키는 것과 관련하여, 베어(bare) 칩 상에 범프를 형성하고, 생성된 칩을 겉면이 아래로 향한 기재 상에 마운팅(mounting)하는 것을 포함하는 플립(flip) 칩 마운팅이 사용되게 되었다.
상기 반도체 칩 구조에서, 플립 칩 마운팅으로 전형화된 베어 칩 마운팅이 사용되는 경우, 폴리이미드 수지의 높은 수분 흡수율이 시간 경과에 따라, 유전 강도의 열화 및 신뢰도에서의 저하를 유발하는 것이 문제가 되어 왔다.
또한, 폴리이미드 패턴의 형성에 장시간의 작동 시간이 요구되고, 게다가 공정의 정밀성도 떨어진다는 문제점들도 있다.
본 발명은 플립 칩의 제조시 상기 언급된 작동상의 문제점들을 완화하고, 여러 신뢰도성이 우수한 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개요
본 발명은 하기를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미드 100 중량부 및, 감광성 디아조퀴논 화합물 1 내지 100 중량부를 함유하는 포지티브 감광성 수지 조성물을 회로가 형성된 칩 상에 코팅하고, 코팅된 조성물을 패턴화 및 경화시킴으로써 수득된 칩 보호용 폴리벤즈옥사졸 수지, 및
(b) 범프 전극:
Figure 112001021436438-pct00001
(식에서, X는 4가 방향족기이고; Y는 2가 방향족기이며; Z는 하기 화학식과 같고:
Figure 112001021436438-pct00002
(R1 및 R2는 각각 2가 유기기, 및 R3 및 R4는 각각 1가 유기기); E는 하나 이상의 알케닐 또는 알키닐기를 갖는 지방족, 지환족 또는 방향족 카르복실기이며; a 와 b는 각각 몰 분율이, a + b = 100몰%, a = 60.0 내지 100.0몰% 및 b = 0 내지 40.0몰%; 및 n = 2 내지 500이다).
바람직하게는, 포지티브 감광성 수지 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물을 총량 1 내지 30 중량부로 함유한다:
Figure 112001021436438-pct00003
(식에서, R5 및 R6는 각각 수소 원자 또는 알킬기이며; R7, R8, R9 및 R10은 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 히드록실기, 알콕시기, 시클로알킬기 및 알킬기로부터 선택된 하나의 원자 또는 기이다), 및
Figure 112001021436438-pct00004
(식에서, R11은 수소 원자 또는 알킬기이며, R12, R13, R15, R16 및 R17 은 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 히드록실기, 알킬기, 알콕시기 및 시클로알킬기로부터 선 택된 하나의 원자 또는 기이다).
바람직하게는, 상기 비스페놀 화합물 및 트리스페놀 화합물의 비율은 중량비율로 10:90 내지 90:10이다. 상기 폴리아미드의 X는 하기로부터 선택된다:
Figure 112001021436438-pct00005
상기 폴리아미드의 Y는 하기로부터 선택된다:
Figure 112001021436438-pct00006
(식에서, A는 -CH2-, -C(CH3)2-, -O-, -S-, -SO2-, -CO-, -NHCO 또는 -C(CF3)2-이다. 포지티브 감광성 수지 조성물은 280 ℃ 내지 440 ℃의 온도에서 경화된다.)
도 1은 본 발명의 반도체 장치 한 예의 패드 부분의 단면도이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 반도체 장치 한 예의 제조 단계를 보여주는 단면도들이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 반도체 장치 한 예의 제조 단계를 보여주는 단면도들이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 반도체 장치 한 예의 제조 단계를 보여주는 다면도들이다.
도 1 내지 4에 사용된 숫자들은 하기의 의미를 지닌다.
1: 규소 웨이퍼(wafer), 2: Al 패드, 3: 패시베이션(passivation) 필름, 4: 완충 코트 필름; 5: 금속 (예로, Cr 또는 Ti) 필름, 6: 배선 (예로, Al 또는 Cu), 7: 절연 필름, 8: 차단(barrier) 금속, 9: 레지스트, 10: 땜납(solder), 11: 융제(flux), 12: 땜납 범프
화학식 1의 폴리아미드는 X 구조의 비스아미노페놀, Y 구조의 디카르복실산 및 E 구조의 무수 산으로 구성된다. 이 폴리아미드를 약 280 ℃ 내지 440 ℃에서 가열하면 탈수 및 폐환이 일어나, 폴리벤즈옥사졸이라고 하는 내열성 수지로 전환된다.
본 발명의 폴리아미드 1의 X는 예로서, 하기 화학식들 중 하나이다:
Figure 112001021436438-pct00007
(식에서, A는 -CH2-, -C(CH3)2-. -O-, -S-, -SO2-, -CO-, -NHCO- 또는 -C(CF3)2-이다.) 그러나, 상기 X는 이에 제한되지 않는다.
상기 예들 중, 하기로부터 선택된 것이 특히 바람직하다:
Figure 112001021436438-pct00008
화학식 1의 Y는 예로서, 하기 중 하나이다:
Figure 112001021436438-pct00009
(식에서, A는 -CH2-, -C(CH3)2-. -O-, -S-, -SO2-, -CO-, -NHCO- 또는 -C(CF3)2-이다.) 그러나, 상기 Y 는 이에 제한되지 않는다.
상기 예들 중, 하기로부터 선택된 것이 특히 바람직하다:
Figure 112001021436438-pct00010
화학식 1의 E는 예로서, 하기를 포함한다:
Figure 112001021436438-pct00011
그러나, 상기 E는 이에 제한되지 않는다.
상기 예들 중, 하기로부터 선택된 것이 특히 바람직하다:
Figure 112001021436438-pct00012
본 발명에서, Y 구조를 갖는 디카르복실산 유도체는 X 구조를 갖는 비스아미노페놀과 반응하여 폴리아미드를 합성하고, 그 후 상기 폴리아미드의 말단 아미노기는 화학식 1의 E로 표시되는 하나 이상의 알케닐 또는 알키닐기를 갖는 무수 산 으로 캡핑된다.
또한, 화학식 1의 Z는 예로서, 하기 중 하나이다:
Figure 112001021436438-pct00013
그러나, 상기 Z는 이에 제한되지 않는다.
화학식 1의 Z는 예로서, 기재(예로서, 규소 웨이퍼)에 대해 매우 높은 접착성이 요구되는 경우, 사용된다. 사용되는 Z의 비율 b는 40몰% 이하이다. 상기 비율이 40몰% 초과이면, 생성된 수지는 용해성이 매우 낮아 찌꺼기(scum)가 발생되며, 패턴이 형성되지 않는다. 덧붙이면, 사용되는 X, Y, E 및 Z 각각은 단독 물질 또는 두 종류 이상의 물질의 혼합물로서 제공될 수 있다.
본 발명에 사용되는 감광성 디아조퀴논 화합물은 1,2-벤조퀴논 디아지드 또는 1,2-나프토퀴논 디아지드 구조를 갖는 화합물과 기재(substrate)인 페놀형 화합물 간의 반응 생성물이다.
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 조성물이 감광성 디 아조퀴논 화합물을 포함하도록 하여, 특히 조성물의 현상(development)동안 고감도 및 높은 필름 잔류율이 수득될 수 있도록 하는 것이 중요하다. 포지티브 감광성 수지의 현상은 수지의 노출 및 비노출된 부분간의 용해도 차이를 이용하여 수행된다. 고감도 및 높은 필름 잔류율을 수득하기 위해서는, 노출된 부분의 용해성이 높고 비노출된 부분은 매우 불용성이어서, 노출 및 비노출된 부분 간의 용해도 차이가 가능한 한 크게 되는 것이 요구된다. 노출 및 비노출된 부분간의 용해도 차이는 기재인 페놀형 화합물의 구조에 따라 크게 달라진다. 따라서, 노출된 부분의 용해를 촉진할 수 있고, 비노출된 부분의 용해를 억제하여 충분한 필름 잔류율을 제공할 수 있는 기재를 갖는 감광성 디아조퀴논 화합물에 대한 연구가 이루어졌다. 그 결과, 하기 화합물들이 고감도를 가지면서 높은 필름 잔류율을 제공한다는 것을 발견하였다.
감광성 디아조퀴논 화합물은 하기 화합물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않 는다:
Figure 112001021436438-pct00014
(식에서, 각 Q는 수소,
Figure 112001021436438-pct00015
로 부터 선택되며, 각 화합물에서 하나 이상의 Q는
Figure 112001021436438-pct00016
이다.)
폴리아미드에 대한 감광성 디아조퀴논 화합물의 비율은 폴리아미드 100 중량부에 대해 1 내지 100 중량부이다. 상기 비율이 1 중량부 미만이면, 생성된 수 지는 패턴 형성성이 좋지않다. 상기 비율이 100 중량부 초과이면, 감도의 큰 저하 및 생성된 필름의 신장력에서의 현저한 감소가 일어난다.
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물은 필요한 경우, 보다 높은 감광성을 위해 디하이드로피리딘 유도체를 함유할 수 있다. 디하이드로피리딘 유도체의 예로서, 2,6-디메틸-3,5-디아세틸-4-(2'-니트로페닐)-1,4-디하이드로피리딘, 4-(2'-니트로페닐)-2,6-디메틸-3,5-디카르보에톡시-1,4-디하이드로피리딘 및 4-(2',4'-디니트로페닐)-2,6-디메틸-3,5-디카르보메톡시-1,4-디하이드로피리딘을 언급할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물은 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물의 조합물을 추가로 함유한다. 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 이들 페놀 화합물을 폴리벤즈옥사졸 전구체 및 디아조퀴논 화합물로 구성된 포지티브 감광성 수지 조성물에 첨가함으로써, 캡슐화된 수지에의 접착성이 증가되고, 현상시 고감도 및 높은 필름 잔류율을 나타내며, -60 ℃ 내지 -50 ℃의 저온 저장 시에도 페놀 침전이 일어나지 않고, 뛰어난 저장성을 갖는 포지티브 감광성 수지 조성물을 수득할 수 있다.
화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 페놀 화합물들 중 하나만 첨가하는 경우에도 캡슐화된 수지에 대한 접착성이 어느 정도 수득될 수 있다. 그러나, 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물만을 사용하는 경우, 첨가량의 상승은 -60 ℃ 내지 -50 ℃에서 수지 조성물을 저장 시에 페놀 침전을 유발하는 경향이 있다. 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물만이 첨가되는 경우, 첨가량의 상승은 필 름 잔류율의 현저한 감소를 유발한다. 반면에, 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물이 함께 사용되는 경우, 개별적인 화합물들이 갖는 문제들이 완화되어, 보다 높은 감광성 및 캡슐화된 수지에 대한 뛰어난 접착성이 수득될 수 있다.
페놀 화합물의 첨가량은 화학식 1로 표시되는 폴리아미드 100중량부에 대해, 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물의 총량으로 1 내지 30 중량부이다. 상기 두 페놀 화합물의 첨가량이 30 중량부를 초과하는 경우, 상기 언급된 것과 같이 수지 조성물의 저온(-60 ℃ 내지 -50 ℃) 저장 시 침전물이 생성되고, 현상 동안 필름 잔류율의 현저한 감소가 나타난다. 첨가량이 1 중량부 미만인 경우, 캡슐화된 수지에 대한 접착성의 감소 뿐만 아니라 현상시 감도의 저하도 발생된다.
비스페놀 화합물 및 트리스페놀 화합물의 비율은 중량비율로 10:90 내지 90:10이다. 비스페놀 화합물의 비율이 10 미만인 경우, 필름 잔류율의 감소가 나타난다. 상기 비율이 90 초과이면, 침전이 일어난다.
화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물로의 예로서, 하기 화합물들이 언급될 수 있다. 그러나, 비스페놀 화합물 2는 이에 제한되지 않는다.
Figure 112001021436438-pct00017
Figure 112001021436438-pct00018
Figure 112001021436438-pct00019
Figure 112001021436438-pct00020
상기 화합물들 중, 특히 하기 화합물들이 바람직하다:
Figure 112001021436438-pct00021
및
Figure 112001021436438-pct00022
화학식 3으로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화합물들이 언급될 수 있다. 그러나, 화합물 3이 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure 112001021436438-pct00023
Figure 112001021436438-pct00024
Figure 112001021436438-pct00025
상기 화합물들 중, 특히 하기 화합물들이 바람직하다:
Figure 112001021436438-pct00026
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물은 필요한 경우, 균형제(leveling agent), 실란 커플링제 등과 같은 첨가제들을 함유할 수 있다.
본 발명에서, 상기 성분들은 용매 중에 용해되어, 바니시(varnish) 상태로 사용될 수 있다. 용매로서, N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, N,N-디메틸아 세트아미드, 디메틸 설폭사이드, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 메틸-1,3-부틸렌 글리콜 아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜-3-모노메틸 에테르, 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트, 메틸-3-메톡시프로피오네이트 등이 언급될 수 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물 사용 시, 먼저 조성물을 적절한 기재, 예로서 규소 웨이퍼, 세라믹 기재 또는 알루미늄 기재에 코팅한다. 반도체 장치 제조시 코팅되는 조성물의 양은 경화 후의 최종 필름 두께가 0.1 내지 20 ㎛가 되도록 한다. 필름 두께가 0.1 ㎛ 미만인 경우, 필름은 반도체 칩을 위한 보호성 표면 필름으로서의 기능을 충분히 나타낼 수 없다. 필름 두께가 20 ㎛ 초과인 경우, 미세한 패턴을 수득하기 어려울 뿐만 아니라, 공정에 장시간이 소요되어, 처리량이 감소된다.
코팅 방법으로는, 스피너(spinner)를 사용하는 스핀 코팅, 분무 코팅기를 사용하는 분무 코팅, 침지, 프린팅, 롤 코팅 등이 있다.
그 후, 프리베이킹을 60 내지 130 ℃에서 수행하여 코팅 필름을 건조시킨 후, 화학 방사선을 목적하는 패턴으로 적용한다. 화학 방사선으로는, X-선, 전자 빔, 자외선, 가시광선 등이 사용될 수 있다; 그러나, 200 내지 500 nm 의 파장을 갖는 화학 방사선이 바람직하다. 그 후, 화학 방사선이 적용된 부분을 현상 용액으로 용해시키고 제거하여 양각 패턴을 수득하였다.
현상 용액으로는, 알칼리, 예로서 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 소듐 카르보네이트, 소듐 실리케이트, 소듐 메타실리케이트, 암모니아 수 등과 같은 무기 알칼리; 에틸아민, n-프로필아민 등과 같은 일차 아민; 디에틸아민, 디-n-프로필아민 등과 같은 이차 아민; 트리에틸아민, 메틸디에틸아민 등과 같은 삼차 아민; 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민 등과 같은 알콜 아민; 또는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 등과 같은 4차 암모늄염의 수용액, 또는 상기 수용액에 적정량의 수용성 유기 용매, 예로서 메탄올, 에탄올 등과 같은 알콜 또는 계면활성제를 첨가함으로써 수득되는 수용액이 바람직하게 사용될 수 있다. 현상 방법으로는, 분무, 패들(paddle), 침지, 초음파 등이 사용될 수 있다.
그 후, 현상에 의해 형성된 양각 패턴을 헹군다. 헹굼액으로는 증류수가 사용된다. 그 후, 280 내지 440 ℃에서 열처리하여 옥사졸 고리를 형성하여, 고내열성의 최종 패턴을 수득한다. 상기 열처리는 특히, 이후 수행되는 범프 형성 단계가 융제와 같은 화학 물질에의 노출 및 고열 처리를 포함하기 때문에, 바람직하게는 350 내지 440 ℃에서 수행된다. 열처리 (경화) 온도가 280 ℃ 미만인 경우, 경화에 장시간이 소요된다. 상기 온도가 440 ℃를 초과하는 경우, 생성된 필름의 성질이 좋지 않다.
본 발명을 수행하기 위한 최선의 형태
이하에서, 범프를 갖는 반도체 장치에 본 발명의 감광성 수지 조성물을 사용 하는 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명한다. 도 1은 본 발명의, 범프를 갖는 반도체 장치의 패드 부분의 확대 단면도이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 입출력용 Al 패드(2)를 규소 웨이퍼(1) 상에 형성하고; 그 위에 패시베이션 필름(3)을 형성한 후; 바이아 홀(via hole)을 상기 패시베이션 필름(3)에 형성한다. 그 위에, 폴리벤즈옥사졸 수지 필름 (완충 코트 필름)(4)을 형성하고; 금속 (예로서, Cr 또는 Ti) 필름(5)을 Al 패드(2)와 접촉하도록 형성한 후; 땜납 범프(12)의 주변에서 패드 간의 절연을 확보하기 위하여, 상기 금속 필름(5)을 에칭하여 제거한다. 차단 금속(8) 및 땜납 범프(12)를 절연 패드를 위해 형성한다.
본 발명을 구체적으로 하기 실시예를 통하여 설명한다.
실시예 1
* 폴리아미드의 합성
온도계, 교반기, 원료 투입구 및 건조 질소 기체 도입관이 장치된 분리가능한 4 목 플라스크 내에, 헥사플루오로-2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)프로판 366.3 g (1.0 mol), 및 1몰의 디페닐 에테르-4,4'-디카르복실산과 2몰의 1-히드록시-1,2,3-벤조트리아졸 간의 반응에 의해 수득된 디카르복실산 유도체 443.2 g (0.9몰)을 넣었다. N-메틸-2-피롤리돈 3,000 g을 첨가하여 상기 화합물을 용해시켰다. 그 후, 오일조를 사용하여 반응을 75 ℃에서 12 시간 동안 일어나도록 하였다.
그 후, 500 g의 N-메틸-2-피롤리돈 중에 용해된 무수 5-노르보르넨-2,3-디카 르복실산 32.8 g (0.2 몰)을 첨가하고, 12 시간 동안 교반을 수행하여 반응을 완결시켰다. 반응 혼합물을 여과한 후, 물/메탄올=3/1의 용액 내에 부어 넣었다. 생성된 침전물을 여과하여 수합하고, 물로 충분히 세척한 후, 진공 건조하여, 목적하는 폴리아미드(A-1)를 수득하였다.
* 포지티브 감광성 수지 조성물의 제조
상기 합성된 폴리아미드(A-1) 100 g 및 하기 언급되는 구조의 디아조퀴논(B-1) 25g 을 250 g의 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시켰다. 생성된 용액을 0.2-㎛ 테플론 필터를 통해 여과시켜, 감광성 수지 조성물을 수득하였다.
Figure 112001021436438-pct00027
상기 식에서, 각 Q는 수소 원자 또는
Figure 112001021436438-pct00028
이고,
전체 Q의 70%는
Figure 112001021436438-pct00029
이다.
* 성질의 평가
상기 수득한 포지티브 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅기를 사용하여 웨이퍼 상에 코팅하고, 고온 플레이트 상에서 120 ℃에서 4 분 동안 건조시켜, 약 5 ㎛ 의 두께를 갖는 코팅 필름을 수득하였다. 이 코팅 필름에 g-선 스태퍼(stepper), NSR-1505G3A (Nikon Corporation 제품) 를 사용하여 레티클(reticle)을 통하여 400 mJ/㎠에서 빛을 가하였다.
그 후, 생성된 물질을 1.40%의 수성 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 용액에 침지하여 노광된 부분을 용해시키고 제거한 후, 순수한 물로 30초 동안 헹구었다. 그 결과, 필름 잔류율[(현상 후 필름 두께)/(현상 전 필름 두께)]×100은 93.1%로 매우 높았다.
그 후, 생성된 물질을 깨끗한 오븐 내에서 질소 분위기 하에 150 ℃에서 30 분, 400 ℃에서 30 분 동안 경화시켰다. 경화된 필름의 수분 흡수율은 0.3%였다. 그리고, 패시베이션 필름(3)을 반응성 이온 에칭(RIE)에 의해 에칭하였다. 스퍼터링하여 그 위에 Cr 단일 물질 필름을 형성하였다. (도 2b)
그 후, 도 2c에 나타낸 것과 같이 배선 금속 필름을 플래이팅(plating)하여 형성하였다. 그 후, 도 2d에 나타낸 것과 같이, 포지티브 감광성 수지 조성물을 코팅하고, 포토리토그래피(photolithography)를 통해 패턴 (절연 필름)(7)을 형성하였다. 그 후, 도 3b에 나타낸 것과 같이, 차단 금속(8) 및 땜납(10)을 이 순서로, 플래이팅하여 퇴적시켰다. 그 후, 도 4a에 나타낸 것과 같이, 융제(11)를 코팅하고, 땜납(10)을 가열 용융시켰다. 그 후, 융제(11)를 세척해서 제거하여, 도 4b에 나타낸 것과 같이 땜납 범프(12)를 형성시키고, 스크리빙(scribing) 선을 따라 입방체로 잘라, 개별적 칩을 수득하였다.
실시예 2
실시예 1의 폴리아미드 합성에서 1몰의 디페닐 에테르-4,4'-디카르복실산과 2몰의 1-히드록시-1,2,3-벤조트리아졸의 반응에 의해 수득된 디카르복실산 유도체를, 1몰의 아디프산과 2몰의 1-히드록시-1,2,3-벤조트리아졸 간의 반응에 의해 수득된 디카르복실산 유도체로 대체하여 폴리아미드(A-2)를 합성한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
실시예 3
실시예 1의 폴리아미드 합성에서, 헥사플루오로-2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)프로판을 3,3'-디아미노-4,4'-디히드록시디페닐술폰으로 대체하여 폴리아미드(A-3)를 합성한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
실시예 4
실시예 1의 폴리아미드 합성에서, 무수 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산을 무수 말레산으로 대체하여 폴리아미드(A-4)를 합성하고, 경화 조건을 질소 분위기 하에서 150 ℃ ×30분 및 420 ℃ ×30 분으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
실시예 5
감광성 수지 조성물 중 감광성 디아조퀴논 화합물 B-1을 하기 언급되는 화합물 B-2로 변경하고, 사용된 이 화합물의 양을 표 1에 나타낸 것과 같이 변경하고, 경화 조건을 질소 분위기 하에서 150 ℃ ×30분 및 380 ℃ ×30 분으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
Figure 112001021436438-pct00030
상기 화학식에서, 각 Q는 수소 원자 또는
Figure 112001021436438-pct00031
이며, 총 Q의 70%는
Figure 112001021436438-pct00032
이다.
실시예 6
감광성 수지 조성물 중, 감광성 디아조퀴논 화합물 B-1을 하기 언급되는 화합물 B-3으로 변경하고, 경화 조건을 질소 분위기 하에서 150 ℃ ×30분 및 350 ℃ ×30 분으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
Figure 112001021436438-pct00033
상기 식에서, 각 Q는 수소 원자 또는
Figure 112001021436438-pct00034
및 총 Q의 60%는
Figure 112001021436438-pct00035
이다.
실시예 7
감광성 수지 조성물 중, 감광성 디아조퀴논 화합물 B-1의 양을 표 1에 나타낸 것과 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
실시예 8
하기 비스페놀 화합물 C-1 10 g을 실시예 1의 감광성 수지 조성물에 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다.
Figure 112001021436438-pct00036
비교예 1
비감광성 폴리이미드 수지 CRC-6061(Sumitomo Bakelite Company Limited 제품)을 사용하여 실시예 1과 유사하게 플립 칩을 제조하였다. 레지스트를 사용하여, 바이아 홀이 패시베이션 필름에 형성된 웨이퍼 상에 스핀 코팅기를 사용하여 코팅 하였다. 그 후, 고온 플레이트 상에서 140 ℃에서 4 분 동안 건조하여 두 께가 약 5 ㎛인 코팅 필름을 형성하였다. 그 위에 포지티브 레지스트 OFPR-800(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. 제품) 를 스핀 코팅기를 사용하여 코팅한 후, 고온 플레이트에서 100 ℃에서 2 분 동안 건조하여 약 2 ㎛ 두께의 코팅 필름을 수득하였다. 이 코팅 필름에 g-선 스테퍼, NSR-1505G3A(Nikon Corporation 제품)를 사용하여 레티클을 통하여 400 mJ/㎠로 빛을 가하였다. 그 후, 생성된 물질을 2.38%의 수성 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 용액에 60 초간 침지시켜, 노광 부분을 용해 및 제거하고, 순수한 물로 30 초간 헹구었다.
이어서, 생성 물질을 질소 분위기 하의 깨끗한 오븐 내에서 150 ℃에서 30분 및, 400 ℃에서 30분 동안 경화시켰다. 경화된 필름의 수분 흡수율은 2.0% 이었다.
비감광성 폴리이미드는 열악한 가공 정밀도를 제공하여, 완충 코트 층을 반응성 이온 에칭(RIE)에 대한 마스크로서 사용하는 것을 불가능하게 하므로, 따라서 레지스트를 사용하여 패시베이션 필름에 바이아 홀을 형성하는 것이 요구된다. 경화된 필름의 수분 흡수율은 2.0% 로 더 높으며, 신뢰도가 좋지 않다.
비교예 2
경화 조건을 질소 분위기 하에서 150 ℃ ×30분 및 270 ℃ ×30 분으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조 및 평가를 실시하였다. 범프 형성 후 완충 코트 필름에 크랙(crack)이 나타났다.
실시예 및 비교예의 측정 결과들을 표 1에 나타내었다.
Figure 112001021436438-pct00048
상기 실시예로부터 명백히 알 수 있듯이, 본 발명에서, 마스크로서 감광성 완충 코트 수지(폴리벤즈옥사졸 수지 전구체)를 사용하여 패시베이션 층을 에칭하고; 따라서, 본 발명은 종래 기술과 비교시 작동 단계를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리벤즈옥사졸 수지는 수분 흡수율이 낮고, 캡슐화 수지에 대한 접착성이 뛰어나서 저렴하면서 높은 신뢰도의 반도체 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따라, 포지티브 감광성 수지 조성물을 포함하고, 범프 전극이 설치된 반도체 장치는 퍼스널 컴퓨터, 텔레비젼, 비디오 데크 등과 같은 전기 또는 전자 제품에 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 하기를 포함하는 반도체 장치:
    (a) 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미드 100 중량부 및 감광성 디아조퀴논 화합물 1 내지 100 중량부를 함유하는 포지티브 감광성 수지 조성물을 회로가 형성된 칩 상에 코팅하고, 코팅된 조성물을 패턴화 및 경화시킴으로써 수득된 칩 보호용 폴리벤즈옥사졸 수지, 및
    (b) 범프 전극:
    화학식 1
    Figure 112001021436438-pct00038
    (식에서, X는 4가 방향족기이고; Y는 2가 방향족기이며; Z는 하기 화학식과 같고:
    Figure 112001021436438-pct00039
    (R1 및 R2는 각각 2가 유기기, 및 R3 및 R4는 각각 1가 유기기); E는 하나 이상의 알케닐 또는 알키닐기를 갖는 지방족, 지환족 또는 방향족 카르복실기이며; a와 b는 각각 몰 분율이, a + b = 100몰%, a = 60.0 내지 100.0몰% 및 b = 0 내지 40.0몰%이고; 및 n = 2 내지 500이다).
  2. 제 1항에 있어서, 포지티브 감광성 수지 조성물이 하기 화학식 2로 표시되는 비스페놀 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 트리스페놀 화합물을 총량 1 내지 30 중량부 함유하는 반도체 장치:
    화학식 2
    Figure 112001021436438-pct00040
    (식에서, R5 및 R6는 각각 수소 원자 또는 알킬기이며; R7, R8, R9 및 R10은 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 히드록실기, 알콕시기, 시클로알킬기 및 알킬기로부터 선택된 하나의 원자 또는 기이다), 및
    화학식 3
    Figure 112001021436438-pct00041
    (식에서, R11은 수소 원자 또는 알킬기이며, R12, R13, R15, R16 및 R17 은 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 히드록실기, 알킬기, 알콕시기 및 시클로알킬기로부터 선 택된 하나의 원자 또는 기이다).
  3. 제 2항에 있어서, 비스페놀 화합물 및 트리스페놀 화합물의 비율이 중량비율로 10:90 내지 90:10인 반도체 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리아미드의 X가 하기로부터 선택되는 반도체 장치:
    Figure 112001021436438-pct00042
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리아미드의 Y가 하기로부터 선택되는 반도체 장치:
    Figure 112001021436438-pct00043
    (식에서, A는 -CH2-, -C(CH3)2-, -O-, -S-, -SO2-, -CO-, -NHCO 또는 -C(CF3)2-이다.)
  6. 제 1항에 있어서, 포지티브 감광성 수지 조성물이 280 ℃ 내지 440 ℃의 온도에서 경화되는 반도체 장치.
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