TWI707889B - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種再配線層中之層間絕緣膜與密封材之密接性優異之半導體裝置及其製造方法。半導體裝置(1)具備：半導體晶片(2)、覆蓋半導體晶片之密封材(3)、及於俯視下面積大於半導體晶片之再配線層(4)。再配線層之層間絕緣膜於波長1310 nm下之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。層間絕緣膜含有選自聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、及具有酚性羥基之聚合物中之至少1種。

Description

半導體裝置及其製造方法
本發明係關於一種半導體裝置及其製造方法。
於半導體裝置中之半導體封裝方法中存在各種方法。作為半導體封裝方法，例如存在如下封裝方法：利用密封材(塑模樹脂)覆蓋半導體晶片而形成元件密封材，進而，形成與半導體晶片電性連接之再配線層。於半導體封裝方法中，近年來，扇出(Fan-Out)之半導體封裝方法正成為主流。
於扇出型之半導體封裝中，藉由利用密封材覆蓋半導體晶片而形成大於半導體晶片之晶片尺寸之晶片密封體。進而，形成到達半導體晶片及密封材之區域之再配線層。再配線層係以較薄之膜厚形成。又，再配線層由於可形成至密封材之區域，故而可增加外部連接端子之數量。
例如，作為扇出型之半導體裝置，已知有下述專利文獻1。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2011-129767號公報
於扇出型之半導體裝置中，於再配線層中之層間絕緣膜與密封材之間要求較高之密接性。然而，先前之扇出型之半導體裝置中，再配線層中之層間絕緣膜與密封材之間之密接性並不充分。
本發明係鑒於該方面而成者，其目的在於提供一種再配線層中之層間絕緣膜與密封材之密接性優異之半導體裝置及其製造方法。
本發明之半導體裝置之一態樣之特徵在於具備：半導體晶片、覆蓋上述半導體晶片之密封材、及於俯視下面積大於上述半導體晶片之再配線層；且上述再配線層之層間絕緣膜於波長1310nm下之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述密封材直接與上述層間絕緣膜接觸。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述密封材含有環氧樹脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜含有選自聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0004-71
唑、及具有酚性羥基之聚合物中之至少1種。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜含有包含以下之通式(1)之結構之聚醯亞胺。
Figure 107124763-A0305-02-0004-1
(通式(1)中，X1為四價有機基，Y1為二價有機基，m為1以上之整數)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1係包含芳香族環之四價有機基，上述通式(1)中之Y1係包含芳香族環之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1包含下述通式(2)~通式(4)所表示之至少1種結構。
Figure 107124763-A0305-02-0004-2
Figure 107124763-A0305-02-0005-3
Figure 107124763-A0305-02-0005-4
(通式(4)中，R9為氧原子、硫原子、或二價有機基)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1包含下述通式(5)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0005-5
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之Y1包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構。
[化6]
Figure 107124763-A0305-02-0006-6
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)
Figure 107124763-A0305-02-0006-7
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基或羥基，可相互不同亦可相同)
Figure 107124763-A0305-02-0006-8
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之Y1包含下述通式(9)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0007-9
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜含有包含以下之通式(10)之結構之聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0007-72
唑。
Figure 107124763-A0305-02-0007-10
(通式(10)中，U與V為二價有機基)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之U為碳數1~30之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之U為碳數1~8且氫原子之一部分或全部被取代為氟原子之鏈狀伸烷基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V係包含芳香族基之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構。
Figure 107124763-A0305-02-0008-11
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
Figure 107124763-A0305-02-0008-12
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基，可相互不同亦可相同)
[化13]
Figure 107124763-A0305-02-0009-13
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V包含下述通式(9)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0009-14
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V為碳數1~40之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V為碳數1~20之二價鏈狀脂肪族基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述具有酚性羥基之聚合物包含酚醛清漆型酚樹脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述具有酚性羥基之聚合物包含不具有不飽和烴基之酚樹脂與具有不飽和烴基之改性酚樹脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層於對上述再配線層進行剖面觀察時，包含：第1層間絕緣膜層；第2層間絕緣膜層；及中間層，其係與上述第1層間絕緣膜層及上述第2層間絕緣膜層不同之層且設置於上述第1層間絕緣膜層與上述第2層間絕緣膜層之間。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第1層間絕緣膜層與上述密封材接觸，且上述第1層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第2層間絕緣膜層為與上述第1層間絕緣膜層不同之組成。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第2層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值不同於上述第1層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述半導體裝置為扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕 緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0155以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0160以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0165以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0170以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0200以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.50以下。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.40以下。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.30以下。
本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣之特徵在於包括：利用密封材覆蓋半導體晶片之步驟；及形成於俯視下面積大於上述半導體晶片，且包含層間絕緣膜之再配線層之步驟；且上述層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
於本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣中，較佳為包括層間絕緣膜形成步驟：利用可形成聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0012-73
唑、具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
於本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜形成步驟包括如下步驟：以上述層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值成為0.0150以上之方式利用經添加劑調整過之上述感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
本發明之半導體裝置之一態樣之特徵在於具備：半導體晶片、覆蓋上述半導體晶片之密封材、及於俯視下面積大於上述半導體晶片之再配線層；且上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述密封材直接與上述層間絕緣膜接觸。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述密封材包含環氧樹 脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜含有選自聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0013-74
唑、及具有酚性羥基之聚合物中之至少1種。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜含有包含以下之通式(1)之結構之聚醯亞胺。
Figure 107124763-A0305-02-0013-15
(通式(1)中，X1為四價有機基，Y1為二價有機基，m為1以上之整數)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1係包含芳香族環之四價有機基，上述通式(1)中之Y1係包含芳香族環之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1包含下述通式(2)~通式(4)所表示之至少1種結構。
[化16]
Figure 107124763-A0305-02-0014-16
Figure 107124763-A0305-02-0014-17
Figure 107124763-A0305-02-0014-18
(通式(4)中，R9為氧原子、硫原子、或二價有機基)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之X1包含下述通式(5)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0014-19
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之Y1包含 下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構。
Figure 107124763-A0305-02-0015-20
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)
Figure 107124763-A0305-02-0015-21
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基或羥基，可相互不同亦可相同)
Figure 107124763-A0305-02-0015-22
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(1)中之Y1包含下述通式(9)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0016-23
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0016-75
唑包括包含以下之通式(10)之結構之聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0016-76
唑。
Figure 107124763-A0305-02-0016-24
(通式(10)中，U與V為二價有機基)
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之U為碳數1~30之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之U為碳數1~8且氫原子之一部分或全部被取代為氟原子之鏈狀伸烷基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V係包含芳香族基之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構。
Figure 107124763-A0305-02-0017-25
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
Figure 107124763-A0305-02-0017-26
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基，可相互 不同亦可相同)
Figure 107124763-A0305-02-0018-27
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
於本發明中，上述通式(10)之V包含下述通式(9)所表示之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0018-28
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V為碳數1~40之二價有機基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述通式(10)之V為碳數1~20之二價鏈狀脂肪族基。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述具有酚性羥基之聚 合物包含酚醛清漆型酚樹脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述具有酚性羥基之聚合物包含不具有不飽和烴基之酚樹脂與具有不飽和烴基之改性酚樹脂。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層於對上述再配線層進行剖面觀察時，包含：第1層間絕緣膜層；第2層間絕緣膜層；及中間層，其係與上述第1層間絕緣膜層及上述第2層間絕緣膜層不同之層且設置於上述第1層間絕緣膜層與上述第2層間絕緣膜層之間。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第1層間絕緣膜層與上述密封材接觸，且上述第1層間絕緣膜層之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第2層間絕緣膜層為與上述第1層間絕緣膜層不同之組成。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述第2層間絕緣膜層之氧電漿處理時之蝕刻速率與上述第1層間絕緣膜層之氧電漿處理時之蝕刻速率不同。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述半導體裝置為扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.08微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.10微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.15微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.20微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.30微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為3.0微米/分鐘以下。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為2.0微米/分鐘以下。
於本發明之半導體裝置之一態樣中，較佳為上述再配線層之層間絕 緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為1.0微米/分鐘以下。
本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣之特徵在於包括：利用密封材覆蓋半導體晶片之步驟；及形成於俯視下面積大於上述半導體晶片，且包含層間絕緣膜之再配線層之步驟；且上述層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上。
於本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣中，較佳為包括層間絕緣膜形成步驟：利用可形成聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0021-77
唑、具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
於本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣中，較佳為上述層間絕緣膜形成步驟包括如下步驟：以上述層間絕緣膜之氧電漿處理時之蝕刻速率成為0.05微米/分鐘以上之方式利用經添加劑調整過之上述感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
根據本發明，可提供一種再配線層中之層間絕緣膜與密封材之密接性優異之半導體裝置及其製造方法。
1:半導體裝置
2:半導體晶片
2a:端子
3:密封材
4:再配線層
5:配線
6:層間絕緣膜
7:外部連接端子
10:晶圓
11:支持體
12:塑模樹脂
13:感光性樹脂組合物
A:箭頭
S1:面積
S2:面積
圖1為本實施形態之半導體裝置之剖面模式圖。
圖2為本實施形態之半導體裝置之俯視模式圖。
圖3為本實施形態之半導體裝置之製造步驟之一例。
圖4為覆晶BGA(Ball Grid Array，球柵陣列)與扇出(Fan-Out)型WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package，晶圓級晶片尺寸封裝)之比較圖。
以下，對本發明之半導體裝置之一實施形態(以下，簡稱為「實施形態」)，參照圖式而詳細地進行說明。再者，本發明並不限定於以下之實施形態，可於其主旨之範圍內進行各種變化而實施。
(半導體裝置)
圖1為本實施形態之半導體裝置之剖面模式圖。如圖1所示，半導體裝置(半導體IC(Integrated Circuit，積體電路))1係具有如下組成而構成：半導體晶片2、覆蓋半導體晶片2之密封材(塑模樹脂)3、及與半導體晶片2及密封材3密接之再配線層4。
如圖1所示，密封材3覆蓋半導體晶片2之表面，並且於俯視(沿A箭頭方向觀察)下，以大於半導體晶片2之區域之面積形成。
再配線層4係具有如下組成而構成：複數個配線5，其與設置於半導體晶片2之複數個端子2a電性連接；及層間絕緣膜6，其填埋配線5之間。設置於半導體晶片2之複數個端子2a與再配線層4內之配線5電性連接。配線5之一端與端子2a連接，另一端與外部連接端子7連接。端子2a與外部連 接端子7之間之配線5係遍及整個面而覆蓋於層間絕緣膜6。
如圖1所示，於俯視(沿A箭頭方向觀察)下，再配線層4係與半導體晶片2相比較大地形成。圖1所示之半導體裝置1為扇出(Fan-Out)型之晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)型之半導體裝置。於扇出型之半導體裝置中，再配線層4中之層間絕緣膜6不僅與半導體晶片2密接，亦與密封材3密接。半導體晶片2係由矽等半導體所構成，且於內部形成有電路。
(再配線層)
再配線層4主要係由配線5與覆蓋配線5之周圍之層間絕緣膜6所構成。就防止與配線5之非期望之導通之觀點而言，層間絕緣膜6較佳為絕緣性較高之構件。
此處，本實施形態中之所謂「再配線層4」，如上所述，係具有配線5與層間絕緣膜6之薄膜之層，且不含中介層或印刷配線板。圖4為覆晶BGA與扇出(Fan-Out)型WLCSP之比較圖。半導體裝置(半導體IC)1(參照圖1)由於使用再配線層4，故而如圖4所示，與覆晶BGA等使用中介層之半導體裝置相比較薄。
於本實施形態中，可將再配線層4之膜厚設為3~30μm左右。再配線層4之膜厚可為可為1μm以上，可為5μm以上，亦可為10μm以上。又，再配線層4之膜厚可為40μm以下，可為30μm以下，亦可為20μm以下。
於對半導體裝置1進行俯視(沿A箭頭方向觀察)之情形時，係如以下之圖2所示。圖2為本實施形態之半導體裝置之俯視模式圖。再者，省略密封材3。
圖2所示之半導體裝置1(參照圖1)中，再配線層4之面積S1係構成為大於半導體晶片2之面積S2。再配線層4之面積S1並無特別限定，就增加外部連接端子之數量之觀點而言，再配線層4之面積S1較佳為半導體晶片2之面積S2之1.05倍以上，較佳為1.1倍以上，更佳為1.2倍以上，尤佳為1.3倍以上。關於上限，並無特別限定，再配線層4之面積S1可為半導體晶片2之面積S2之50倍以下，可為25倍以下，可為10倍以下，亦可為5倍以下。再者，於圖2中，覆蓋於半導體晶片2之再配線層4之部分之面積亦包含於再配線層4之面積S1中。
又，半導體晶片2及再配線層4之外形可相同亦可不同。於圖2中，半導體晶片2及再配線層4之外形可均為矩形之相似形狀，形狀亦可為矩形以外。
再配線層4可為1層，亦可為2層以上之多層。再配線層4含有配線5、及填埋配線5之間之層間絕緣膜6，但於再配線層4中亦可包含僅由層間絕緣膜6所構成之層或僅由配線5所構成之層。
配線5只要為導電性較高之構件，則並無特別限定，通常使用銅。
(密封材)
密封材3之材料並無特別限定，就耐熱性、與層間絕緣膜之密接性之觀點而言，較佳為環氧樹脂。
如圖1所示，較佳為密封材3直接與半導體晶片2、及再配線層4接觸。藉此，可有效地提高自半導體晶片2之表面及至再配線層4之表面之密封性。
密封材3可為單層，係可為積層有複數層之構成。於密封材3為積層結構之情形時，可為同種材料之積層結構，亦可為不同之材料之積層結構。
(層間絕緣膜)
於本實施之第一態樣中，其特徵在於：層間絕緣膜6之面內折射率與面外折射率之差為0.0150以上。此處，所謂面內折射率為厚度z、寬度x、長度y之層間絕緣膜6之x方向與y方向於波長1310nm下之折射率之平均值。所謂面外折射率為z方向於波長1310nm下之折射率。以下，將波長1310nm下之面內折射率與面外折射率之差之絕對值設為折射率差。
再者，所謂層間絕緣膜6之寬度x方向為圖2中之層間絕緣膜6之平面方向，所謂長度y方向為圖2中之層間絕緣膜6之平面方向且垂直於寬度x方向之方向，所謂厚度z方向係設為垂直於寬度x方向及長度y方向之方向。
若折射率差為0.0150以上，則層間絕緣膜6與密封材3之藥品處理後之密接性優異。其原因雖然並不確定，但本發明者等人推測如下。
於扇出型之半導體裝置1(參照圖1)之製造過程中，為了形成再配線層4，向由半導體晶片2及密封材3所構成之晶片密封體上，塗佈感光性樹脂組合物。繼而，利用包含i射線之光使感光性樹脂組合物曝光。其後，使感光性樹脂組合物顯影、硬化，藉此選擇性地形成存在感光性樹脂組合物之硬化物之部分與無感光性樹脂組合物之硬化物之部分。感光性樹脂組合物之硬化物成為層間絕緣膜6。又，於無感光性樹脂組合物之硬化物之部分形成配線5。通常，再配線層4多數情況下成為多層。即，於層間絕緣膜6與配線5上進而塗佈感光性樹脂組合物並使之曝光、顯影、及硬化，又，形成配線。於形成層間絕緣膜6之步驟或形成配線5之步驟中，使用各種藥液。
折射率差較小之層間絕緣膜6中，聚合物分子鏈未整齊地排列於面內方向，分子間力較弱。因此，折射率差較小之層間絕緣膜6之聚合物分子鏈間之間隙較多，藥液容易滲入。密封材3因滲入至層間絕緣膜6之藥液而劣化，並產生龜裂，於層間絕緣膜6與密封材3之間產生剝離而降低密接性。尤其是環氧樹脂容易因藥液而劣化。因此，認為，於密封材3使用環氧樹脂之情形時，促進層間絕緣膜6與密封材3之藥品處理後之密接性之降低。
本實施之第一態樣之層間絕緣膜6之折射率差較大而為0.0150以上。因此，於本實施形態中，推測藥液不易滲入至層間絕緣膜6中，不易產生密封材3之劣化，而可提高層間絕緣膜6與密封材3之密接性。
再者，藉由使層間絕緣膜6變厚，可抑制藥液向密封材3中之滲出。然而，產生半導體裝置1整體變厚之缺點。本實施形態之半導體裝置1不會使半導體裝置1整體變厚，再配線層4中之層間絕緣膜6與密封材3之密接性優異。
關於層間絕緣膜6之折射率差，就層間絕緣膜6與密封材3之藥品處理後之密接性之觀點而言，較佳為0.0150以上，較佳為0.0155以上，較佳為0.0160以上，較佳為0.0165以上，較佳為0.0170以上，較佳為0.0175以上，較佳為0.0180以上，較佳為0.0185以上，較佳為0.0190以上，較佳為0.0195以上，較佳為0.0200以上，較佳為0.0210以上，較佳為0.0220以上，較佳為0.0230以上，較佳為0.0240以上，較佳為0.0250以上，較佳為0.0260以上，較佳為0.0270以上，較佳為0.0280以上，較佳為0.0290以上，較佳為0.0300以上，較佳為0.0320以上，較佳為0.0340以上，較佳為0.0360以上，較佳為0.0380以上，較佳為0.040以上，較佳為0.042以上，較佳為0.044以上，較佳為0.046以上，較佳為0.048以上，較佳為0.050以上，較佳為0.055以上，較佳為0.060以上，較佳為0.070以上，較佳為0.080以上，較佳為0.090以上，較佳為0.10以上。
又，關於層間絕緣膜6之折射率差之上限，並無特別限定，可為0.50 以下，可為0.40以下，可為0.30以下，可為0.20以下，可為0.10以下，可為0.08以下，可為0.06以下，亦可為0.04以下。
又，再配線層4中之層間絕緣膜6可為多層。即，於對再配線層4進行剖面觀察時，再配線層4可含有：第1層間絕緣膜層；第2層間絕緣膜層；及中間層，其係與第1層間絕緣膜層及上述第2層間絕緣膜層不同之層且設置於第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層之間。所謂中間層例如為配線5。
第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之組成，亦可為不同之組成。第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之折射率差，亦可為不同之折射率差。第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之膜厚，亦可為不同之膜厚。若第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層為不同之組成或不同之折射率差或不同之膜厚，則可使各層間絕緣膜層具有不同之性質而較佳。
於層間絕緣膜6為多層之情形時，存在複數層之層之中，只要至少1層之折射率差為0.0150以上即可，較佳為與密封材3接觸之層間絕緣膜層(第1層間絕緣膜層)之折射率差為0.0150以上。若與密封材3接觸之層間絕緣膜層之折射率差為0.0150以上，則於形成不與密封材3接觸之層間絕緣膜層時，可有效率地防止密封材之劣化。各層間絕緣膜層之較佳之折射率差之範圍係與層間絕緣膜6之較佳之折射率差之範圍同樣。
於本實施之第二態樣中，其特徵在於：層間絕緣膜6之氧電漿處理時之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上。以下，將氧電漿處理時之蝕刻速率僅記載為「蝕刻速率」。
若蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上，則層間絕緣膜6與密封材3之高溫處理時之密接性優異。其原因雖然並不確定，但本發明者等人推測如下。
於扇出型之半導體裝置之製造過程中，為了形成再配線層4，向由半導體晶片2及密封材3所構成之晶片密封體上，塗佈感光性樹脂組合物。繼而，利用包含i射線之光使感光性樹脂組合物曝光。其後，使感光性樹脂組合物顯影、硬化，藉此選擇性地形成存在感光性樹脂組合物之硬化物之部分與無感光性樹脂組合物之硬化物之部分。感光性樹脂組合物之硬化物成為層間絕緣膜6。又，於無感光性樹脂組合物之硬化物之部分形成配線5。通常，再配線層4多數情況下成為多層。即，於層間絕緣膜6與配線5上進而塗佈感光性樹脂組合物並使之曝光、顯影、硬化。
且說，於形成層間絕緣膜6與配線5之步驟中，根據製造方法，存在包括回焊步驟之情形，若對密封材3施加熱較長之時間，則有可能自密封材3產生氣體。於層間絕緣膜6之密度較大、即，層間絕緣膜6之蝕刻速率較小之情形時，自密封材3產生之氣體不易向外逸出。即，自密封材3產生之氣體無法通過絕緣膜，而不易向外逸出。因此，氣體貯存於密封材3與層間絕緣膜6之界面，密封材3與層間絕緣膜6變得容易剝離。尤其是環氧樹脂因高溫熱歷程而容易產生氣體。因此，認為，於密封材3使用環氧樹 脂之情形時，促進層間絕緣膜6與密封材3之密接性之降低。
本實施之第二態樣之層間絕緣膜6之蝕刻速率較大而為0.05微米/分鐘以上。因此，推測，於本實施形態中，即便於氣體容易自層間絕緣膜6排出，容易自密封材3產生氣體之條件下，層間絕緣膜6與密封材3之剝離亦較少，密接性較高。
關於層間絕緣膜6之蝕刻速率，就層間絕緣膜與密封材3之高溫處理後之密接性之觀點而言，較佳為0.05微米/分鐘以上，較佳為0.06微米/分鐘以上，較佳為0.07微米/分鐘以上，較佳為0.08微米/分鐘以上，較佳為0.09微米/分鐘以上，較佳為0.10微米/分鐘以上，較佳為0.15微米/分鐘以上，較佳為0.20微米/分鐘以上，較佳為0.25微米/分鐘以上，較佳為0.30微米/分鐘以上。
又，關於層間絕緣膜6之蝕刻速率之上限，並無特別限定，可為3.0微米/分鐘以下，可為2.0微米/分鐘以下，可為1.0微米/分鐘以下，可為0.8微米/分鐘以下，亦可為0.6微米/分鐘以下。
又，再配線層4中之層間絕緣膜6可為多層。即，於對再配線層4進行剖面觀察時，再配線層4可含有：第1層間絕緣膜層；第2層間絕緣膜層；及中間層，其係與第1層間絕緣膜層及上述第2層間絕緣膜層不同之層且設置於第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層之間。所謂中間層例如為配線5。
第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之組成，亦可為不同之組成。第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之蝕刻速率，亦可為不同之蝕刻速率。第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層可為相同之膜厚，亦可為不同之膜厚。若第1層間絕緣膜層與第2層間絕緣膜層為不同之組成或不同之蝕刻速率或不同之膜厚，則可使各層間絕緣膜層具有不同之性質而較佳。
於層間絕緣膜6為多層之情形時，存在複數層之層之中，只要至少1層之層間絕緣膜6之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上即可，由於密封材3與層間絕緣膜層之間容易因氣體而剝離，故而較佳為與密封材3接觸之層間絕緣膜層之層間絕緣膜6之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上。若與密封材3接觸之層間絕緣膜層之層間絕緣膜6之蝕刻速率為0.05微米/分鐘以上，則可高效率地排出密封材3中所產生之氣體。各層間絕緣膜層之較佳之折射率差係與層間絕緣膜6之較佳之蝕刻速率相同。
(層間絕緣膜之組成)
層間絕緣膜6之組成並無特別限定，例如較佳為包含選自聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0031-78
唑、或具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之膜。
(形成層間絕緣膜之樹脂組合物)
層間絕緣膜6之形成中所使用之樹脂組合物只要為感光性之樹脂組合物，則並無特別限定，較佳為包含選自聚醯亞胺前驅物、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0031-79
唑前驅 物、或具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之感光性樹脂組合物。層間絕緣膜6之形成中所使用之樹脂組合物可為液體狀亦可為膜狀。又，層間絕緣膜6之形成中所使用之樹脂組合物可為負型之感光性樹脂組合物，亦可為正型之感光性樹脂組合物。
於本實施形態中，將使感光性樹脂組合物曝光、及顯影後之圖案稱為凸紋圖案，將使凸紋圖案加熱硬化而成者稱為硬化凸紋圖案。該硬化凸紋圖案成為層間絕緣膜6。
<聚醯亞胺前驅物組合物> (A)感光性樹脂
作為聚醯亞胺前驅物組合物中所使用之感光性樹脂，可列舉聚醯胺、聚醯胺酸酯等。例如，作為聚醯胺酸酯，可使用下述通式(11)所表示之包含重複單元之聚醯胺酸酯。
Figure 107124763-A0305-02-0032-29
R1及R2分別獨立地為氫原子、碳數1~30之飽和脂肪族基、芳香族基、具有碳碳不飽和雙鍵之一價有機基、或具有碳碳不飽和雙鍵之一價離子。X1為四價有機基，Y1為二價有機基，m為1以上之整數。m較佳為2以 上，更佳為5以上。
於上述通式(11)之R1及R2係以一價陽離子之形式存在時，O帶負電荷(以-O-之形式存在)。又，X1與Y1可含有羥基。
通式(11)中之R1及R2更佳為於下述通式(12)所表示之一價有機基、或下述通式(13)所表示之一價有機基之末端具有銨離子之結構。
Figure 107124763-A0305-02-0033-30
(通式(12)中，R3、R4及R5分別獨立地為氫原子或碳數1~5之有機基，並且m1為1~20之整數)
Figure 107124763-A0305-02-0033-32
(通式(13)中，R6、R7及R8分別獨立地為氫原子或碳數1~5之有機基，並且m2為1~20之整數)
可混合複數種通式(11)所表示之聚醯胺酸酯。又，亦可使用使通式(11)所表示之聚醯胺酸酯彼此進行共聚而成之聚醯胺酸酯。
X1並無特別限定，就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，X1較佳為包含芳香族基之四價有機基。具體而言，X1較佳為包含下述通式(2)~通式(4)所表示之至少1種結構之四價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0034-33
Figure 107124763-A0305-02-0034-34
Figure 107124763-A0305-02-0034-35
(通式(4)中，R9為氧原子、硫原子、二價有機基中之任一種)
通式(4)中之R9例如為碳數1~40之二價有機基或鹵素原子。R9可含有羥基。
就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，X1尤佳為包含下述通式(5)所表示之結構之四價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0035-36
Y1並無特別限定，就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，Y1係包含芳香族基之二價有機基。具體而言，Y1係包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構之二價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0035-37
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
[化37]
Figure 107124763-A0305-02-0036-38
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基，可相互不同亦可相同)
Figure 107124763-A0305-02-0036-39
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
通式(8)中之R22例如為碳數1~40之二價有機基或鹵素原子。
就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，Y1尤佳為包含下述通式(9)所表示之結構之二價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0036-40
於上述聚醯胺酸酯中，其重複單元中之X1係源自用作原料之四羧酸二酐，Y1係源自用作原料之二胺。
作為用作原料之四羧酸二酐，例如可列舉：均苯四甲酸二酐、二苯醚-3,3',4,4'-四羧酸二酐、二苯甲酮-3,3',4,4'-四羧酸二酐、聯苯-3,3',4,4'-四羧酸二酐、二苯基碸-3,3',4,4'-四羧酸二酐、二苯甲烷-3,3',4,4'-四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-鄰苯二甲酸酐)丙烷、2,2-雙(3,4-鄰苯二甲酸酐)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等，但並不限定於其等。又，其等可單獨使用或混合兩種以上而使用。
作為用作原料之二胺，例如可列舉：對苯二胺、間苯二胺、4,4'-二胺基二苯醚、3,4'-二胺基二苯醚、3,3'-二胺基二苯醚、4,4'-二胺基二苯硫醚、3,4'-二胺基二苯硫醚、3,3'-二胺基二苯硫醚、4,4'-二胺基二苯基碸、3,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二胺基二苯基碸、4,4'-二胺基聯苯、3,4'-二胺基聯苯、3,3'-二胺基聯苯、4,4'-二胺基二苯甲酮、3,4'-二胺基二苯甲酮、3,3'-二胺基二苯甲酮、4,4'-二胺基二苯甲烷、3,4'-二胺基二苯甲烷、3,3'-二胺基二苯甲烷、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、4,4-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4-雙(3-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]醚、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]醚、1,4-雙(4-胺基苯基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯 基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,4-雙(3-胺基丙基二甲基矽烷基)苯、鄰聯甲苯胺碸、9,9-雙(4-胺基苯基)茀等。又，亦可為該等苯環上之氫原子之一部分經取代者。又，其等可單獨使用或混合兩種以上而使用。
於聚醯胺酸酯(A)之合成中，通常可較佳地使用使進行下述四羧酸二酐之酯化反應而獲得之四羧酸二酯直接與二胺進行縮合反應之方法。
上述四羧酸二酐之酯化反應中所使用之醇類係具有烯烴性雙鍵之醇。具體而言，可列舉：甲基丙烯酸2-羥基乙酯、2-甲基丙烯醯氧基乙醇、甘油二丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯等，但並不限定於其等。該等醇類可單獨使用或混合兩種以上而使用。
關於本實施形態中所使用之聚醯胺酸酯(A)之具體之合成方法，可採用先前公知之方法。關於合成方法，例如可列舉國際公開第00/43439號說明書中所示出之方法。即，可列舉如下方法：將四羧酸二酯一次轉換為四羧酸二酯二氯化物，使該四羧酸二酯二氯化物與二胺於鹼性化合物之存在下進行縮合反應，而製造聚醯胺酸酯(A)。又，可列舉如下方法：藉由使四羧酸二酯與二胺於有機脫水劑之存在下進行縮合反應之方法而製造聚醯胺酸酯(A)。
作為有機脫水劑之例，可列舉：二環己基碳二醯亞胺(DCC)、二乙基碳二醯亞胺、二異丙基碳二醯亞胺、乙基環己基碳二醯亞胺、二苯基碳 二醯亞胺、1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二醯亞胺、1-環己基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二醯亞胺鹽酸鹽等。
本實施形態中所使用之聚醯胺酸酯(A)之重量平均分子量較佳為6000~150000，更佳為7000~50000，更佳為7000~20000。
(B1)光起始劑
於層間絕緣膜6之形成中所使用之樹脂組合物為負型之感光性樹脂之情形時，添加光起始劑。作為光起始劑，例如可使用二苯甲酮、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基酮、二苄基酮、及茀酮等二苯甲酮衍生物；2,2'-二乙氧基苯乙酮、及2-羥基-2-甲基苯丙酮等苯乙酮衍生物；1-羥基環己基苯基酮、9-氧硫
Figure 107124763-A0305-02-0039-80
、2-甲基-9-氧硫
Figure 107124763-A0305-02-0039-81
、2-異丙基-9-氧硫
Figure 107124763-A0305-02-0039-82
、及二乙基-9-氧硫
Figure 107124763-A0305-02-0039-83
等9-氧硫
Figure 107124763-A0305-02-0039-84
衍生物；苯偶醯、苯偶醯二甲基縮酮及苄基-β-甲氧基乙基縮醛等苯偶醯衍生物；安息香甲醚等安息香衍生物；2,6-二(4'-二疊氮苯亞甲基)-4-甲基環己酮、及2,6'-二(4'-二疊氮苯亞甲基)環己酮等疊氮類；1-苯基-1,2-丁二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基丙二酮-2-(O-苯甲醯基)肟、1,3-二苯基丙三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基-3-乙氧基丙三酮-2-(O-苯甲醯基)肟等肟類；N-苯基甘胺酸等N-芳基甘胺酸類；過氧化苯甲醯等過氧化物類；芳香族聯咪唑類；以及二茂鈦類等。其等之中，就光感度之方面而言，較佳為上述肟類。
關於該等光起始劑之添加量，相對於聚醯胺酸酯(A)100質量份，較 佳為1~40質量份，更佳為2~20質量份。藉由相對於聚醯胺酸酯(A)100質量份添加1質量份以上之光起始劑，光感度優異。又，藉由添加40質量份以下，厚膜硬化性優異。
(B2)光酸產生劑
於層間絕緣膜6之形成中所使用之樹脂組合物為正型之感光性樹脂之情形時，添加光酸產生劑。藉由含有光酸產生劑，於紫外線曝光部產生酸，曝光部於鹼性水溶液中之溶解性增大。因此，可用作正型感光性樹脂組合物。
作為光酸產生劑，可列舉：醌二疊氮化合物、鋶鹽、鏻鹽、重氮鎓鹽、錪鹽等。其中，就可表現出優異之溶解抑制效果，獲得高感度之正型感光性樹脂組合物之方面而言，可較佳地使用醌二疊氮化合物。又，可含有兩種以上光酸產生劑。
(C)添加劑
本實施之第一態樣之層間絕緣膜6之面內折射率與面外折射率之差可利用添加劑之種類或量進行調節。若使用與聚合物分子鏈具有相互作用，且具有平面性較高之結構之添加劑，則分子鏈容易於面內方向排列，可增大面內折射率與面外折射率之差。作為增大折射率差之添加劑，例如可使用N-(4-溴苯基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(4-氯苯基)鄰苯二甲醯亞胺、聯苯等。關於添加劑之量，只要根據成為目標之面內折射率與面外折射率之差適當加以調整即可。
<蝕刻速率之調整方法>
對本實施之第二態樣中之蝕刻速率之調整方法進行闡述。有若醯亞胺化率增高則蝕刻速率降低，若醯亞胺化率降低則蝕刻速率增高之傾向。為了降低醯亞胺化率，只要減少醯亞胺化促進劑之量，或降低熱硬化時之溫度即可。
作為醯亞胺化促進劑，通常可適宜地使用胺化合物。可例示：苯胺等一級胺、甲基苯胺等二級胺、吡啶等三級胺等。其中，就清漆之保存穩定性之觀點而言，較佳為二級胺及三級胺。進而，其中，較佳為雜環胺，更佳為哌啶、吡咯啶、嘌呤、嘧啶、吡啶及其衍生物等。
(D)溶劑
只要為可使各成分溶解或分散之溶劑，則並無特別限定。例如可列舉：N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、丙酮、甲基乙基酮、二甲基亞碸等。該等溶劑可根據塗佈膜厚、黏度，相對於(A)感光性樹脂100質量份，於30~1500質量份之範圍內使用。
(E)其他
可使聚醯亞胺前驅物組合物中含有交聯劑。作為交聯劑，可使用於使聚醯亞胺前驅物組合物曝光、顯影後，於進行加熱硬化時，可使(A)感光性樹脂交聯、或交聯劑本身可形成交聯網狀結構之交聯劑。藉由使用交聯劑，可進而強化硬化膜(層間絕緣膜)之耐熱性及耐化學品性。
除此以外，亦可含有用以提高光感度之增感劑、用以提高與基材之接著性之接著助劑等。
(顯影)
於使聚醯亞胺前驅物組合物曝光後，利用顯影液清洗不需要之部分。作為所使用之顯影液，並無特別限制，於利用溶劑進行顯影之聚醯亞胺前驅物組合物之情形時，可使用N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、環戊酮、γ-丁內酯、乙酸酯類等良溶劑；該等良溶劑與低級醇、水、芳香族烴等不良溶劑之混合溶劑等。顯影後視需要利用不良溶劑等進行沖洗洗淨。
於利用鹼性水溶液進行顯影之聚醯亞胺前驅物組合物之情形時，較佳為氫氧化四甲基銨之水溶液、二乙醇胺、二乙基胺基乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、三乙基胺、二乙基胺、甲基胺、二甲基胺、乙酸二甲基胺基乙酯、二甲基胺基乙醇、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、環己基胺、乙二胺、六亞甲基二胺等顯示出鹼性之化合物之水溶液。
(熱硬化)
顯影後，對曝光後之聚醯亞胺前驅物組合物進行加熱，藉此使聚醯亞胺前驅物閉環，而形成聚醯亞胺。該聚醯亞胺成為硬化凸紋圖案、即，層間絕緣膜6。
用於聚醯亞胺前驅物組合物之熱硬化之加熱溫度並無特別限定，通常有加熱硬化溫度越高，折射率差越增大之傾向。就表現出作為本實施形態之折射率差之0.0150以上之觀點而言，該加熱溫度較佳為160℃以上，更佳為180℃以上，尤佳為200℃以上。就對他構件之影響之觀點而言，較佳為400℃以下。
<聚醯亞胺>
利用上述聚醯亞胺前驅物組合物形成之硬化凸紋圖案之結構成為下述通式(1)。
Figure 107124763-A0305-02-0043-41
通式(1)中之X1、Y1、m係與通式(11)中之X1、Y1、m相同，X1為四價有機基，Y1為二價有機基，m為1以上之整數。通式(11)中之較佳之X1、Y1、m因相同之原因，於通式(1)之聚醯亞胺中亦較佳。
於鹼溶性聚醯亞胺之情形時，可將聚醯亞胺之末端設為羥基。
<聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0043-85
唑前驅物組合物> (A)感光性樹脂
作為聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0044-86
唑前驅物組合物中所使用之感光性樹脂，可使用包含下述通式(14)所表示之重複單元之聚(鄰羥基醯胺)。
Figure 107124763-A0305-02-0044-42
(通式(14)中，U與V為二價有機基)
就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，U較佳為碳數1~30之二價有機基，更佳為碳數1~15之鏈狀伸烷基(其中，鏈狀伸烷基之氫原子可經鹵素原子取代)，尤佳為碳數1~8且氫原子之一部分或全部被取代為氟原子之鏈狀伸烷基。
又，就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，V較佳為包含芳香族基之二價有機基，更佳為包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構之二價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0044-43
(R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
Figure 107124763-A0305-02-0045-44
(R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基，可相互不同亦可相同)
Figure 107124763-A0305-02-0045-45
(R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
通式(8)中之R22例如為碳數1~40之二價有機基或鹵素原子。
就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，V尤佳為包含下述通式(9)所表示之結構之二價有機基。
Figure 107124763-A0305-02-0046-46
就層間絕緣膜6與密封材3之密接性之觀點而言，V較佳為碳數1~40之二價有機基，更佳為碳數1~40之二價鏈狀脂肪族基，尤佳為碳數1~20之二價鏈狀脂肪族基。
聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0046-87
唑前驅物通常可利用二羧酸衍生物與含羥基之二胺類合成。具體而言，可藉由在將二羧酸衍生物轉換為二鹵化物衍生物後，進行與二胺類之反應而合成。作為二鹵化物衍生物，較佳為二氯化物衍生物。
二氯化物衍生物可使鹵化劑作用於二羧酸衍生物而合成。作為鹵化劑，可使用通常之羧酸之醯氯化反應中所使用之亞硫醯氯、磷醯氯(phosphoryl chloride)、氧氯化磷(phosphorus oxychloride)、五氯化磷等。
作為合成二氯化物衍生物之方法，可藉由使二羧酸衍生物與上述鹵化劑於溶劑中反應之方法；於過量之鹵化劑中進行反應後，蒸餾去除過量部分之方法等進行合成。
作為二羧酸衍生物中所使用之二羧酸，例如可列舉：間苯二甲酸、 對苯二甲酸、2,2-雙(4-羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、4,4'-二羧基聯苯、4,4'-二羧基二苯醚、4,4'-二羧基四苯基矽烷、雙(4-羧基苯基)碸、2,2-雙(對羧基苯基)丙烷、5-第三丁基間苯二甲酸、5-溴間苯二甲酸、5-氟間苯二甲酸、5-氯間苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、異丙基丙二酸、二正丁基丙二酸、琥珀酸、四氟琥珀酸、甲基琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基琥珀酸、二甲基甲基琥珀酸、戊二酸、六氟戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、3-乙基-3-甲基戊二酸、己二酸、八氟己二酸、3-甲基己二酸、八氟己二酸、庚二酸、2,2,6,6-四甲基庚二酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸、三十一烷二酸、三十二烷二酸、二甘醇酸等。可混合其等而使用。
作為含羥基之二胺，例如可列舉：3,3'-二胺基-4,4'-二羥基聯苯、4,4'-二胺基-3,3'-二羥基聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、雙(4-胺基-3-羥基苯基)丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基-3-羥基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等。可混合其等而使用。
(B2)光酸產生劑
光酸產生劑係具有增大光照射部之鹼性水溶液可溶性之功能者。作為光酸產生劑，可列舉：重氮萘醌化合物、芳基重氮鎓鹽、二芳基錪鹽、三芳基鋶鹽等。其中，重氮萘醌化合物之感度較高而較佳。
<蝕刻速率之調整方法>
對本實施之第二態樣中之蝕刻速率之調整方法進行闡述。有若聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0048-88
唑之環化率增高則蝕刻速率降低，若環化率降低則蝕刻速率增高之傾向。
為了降低環化率，只要減少環化促進劑之量，或降低熱硬化時之溫度即可。
作為環化促進劑，例如可列舉磺酸或磷酸酐等。其中，就清漆之保存穩定性等觀點而言，較佳為對甲苯磺酸。
(C)添加劑
較佳之添加劑之種類或量係與聚醯亞胺前驅物組合物之項目中所記載之內容相同。
(D)溶劑
只要為可溶解或分散各成分之溶劑，則並無特別限定。
(E)其他
聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-89
唑前驅物組合物可包含交聯劑、增感劑、接著助劑、熱酸產生劑等。
(顯影)
於使聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-90
唑前驅物組合物曝光後，利用顯影液清洗不需要之部分。作為所使用之顯影液，並無特別限制，例如可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、矽酸鈉、氨、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、三乙醇胺、氫氧化四甲基銨等鹼性水溶液作為較佳者。
於上述中以正型之聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-91
唑前驅物組合物為中心進行了說明，但亦可為負型之聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-92
唑前驅物組合物。
(熱硬化)
顯影後，藉由對聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-93
唑前驅物組合物進行加熱，使聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-94
唑前驅物閉環，而形成聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-95
唑。該聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-96
唑成為硬化凸紋圖案、即層間絕緣膜6。
用以聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-97
唑前驅物組合物之熱硬化之加熱溫度並無特別限定，就對於其他構件之影響之觀點而言，加熱溫度較佳為較低之溫度。該加熱溫度較佳為250℃以下，更佳為230℃以下，更佳為200℃以下，尤佳為180℃以下。
<聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0049-98
唑>
由上述聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0050-99
唑前驅物組合物所形成之硬化凸紋圖案之結構成為下述通式(10)。
Figure 107124763-A0305-02-0050-48
通式(10)中之U、V係與通式(14)中之U、V相同。通式(14)中之較佳之U、V因相同之原因，於通式(10)之聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0050-100
唑中亦較佳。
<具有酚性羥基之聚合物> (A)感光性樹脂
(A)感光性樹脂係於分子中具有酚性羥基之樹脂，且可溶於鹼。作為其具體例，可列舉：聚(羥基苯乙烯)等包含具有酚性羥基之單體單元之乙烯基聚合物、酚樹脂、聚(羥基醯胺)、聚(羥基伸苯基)醚、聚萘酚。
其等之中，就成本低廉或硬化時之體積收縮較小之方面而言，較佳為酚樹脂，尤佳為酚醛清漆型酚樹脂。
酚樹脂係酚或其衍生物與醛類之縮聚產物。縮聚係於酸或鹼等觸媒存在下進行。尤其將於使用酸觸媒之情形時所獲得之酚樹脂稱為酚醛清漆型酚樹脂。
作為酚衍生物，例如可列舉：苯酚、甲酚、乙基苯酚、丙基苯酚、丁基苯酚、戊基苯酚、苄基苯酚、金剛烷苯酚、苄氧基苯酚、二甲苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、乙基間苯二酚、己基間苯二酚、對苯二酚、鄰苯三酚、間苯三酚、1,2,4-三羥基苯、玫紅酸、聯苯酚、雙酚A、雙酚AF、雙酚B、雙酚F、雙酚S、二羥基二苯甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,4-雙(3-羥基苯氧基苯)、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、α,α'-雙(4-羥基苯基)-1,4-二異丙基苯、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、2,2-雙(3-環己基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(2-羥基-5-聯苯基)丙烷、二羥基苯甲酸等。
作為醛化合物，可列舉：甲醛、多聚甲醛、乙醛、丙醛、新戊醛、丁醛、戊醛、己醛、三
Figure 107124763-A0305-02-0051-101
烷、乙二醛、環己醛、二苯基乙醛、乙基丁醛、苯甲醛、乙醛酸、5-降莰烯-2-羧基醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、柳醛、萘醛、對苯二甲醛等。
(A)成分較佳為包含(a)不具有不飽和烴基之酚樹脂與(b)具有不飽和烴基之改性酚樹脂者。上述(b)成分更佳為藉由酚性羥基與多元酸酐之反應而進一步改性者。
又，作為(b)成分，就可進一步提高機械特性(斷裂伸長率、彈性模數及殘留應力)之觀點而言，較佳為使用經碳數4~100之具有不飽和烴基之化合物改性而成之酚樹脂。
(b)具有不飽和烴基之改性酚樹脂通常為酚或其衍生物與具有不飽和烴基之化合物(較佳為碳數為4~100者)(以下，視情形簡稱為「含不飽和烴基之化合物」)之反應產物(以下稱為「不飽和烴基改性酚衍生物」)、與醛類之縮聚產物、或酚樹脂與含不飽和烴基之化合物之反應產物。
關於此處之酚衍生物，可使用與上述酚衍生物同樣者作為(A)成分之酚樹脂之原料。
關於含不飽和烴基之化合物之不飽和烴基，就抗蝕圖案之密接性及耐熱衝擊性之觀點而言，較佳為包含2個以上之不飽和基。又，就製成樹脂組合物時之相溶性及硬化膜之可撓性之觀點而言，含不飽和烴基之化合物較佳為碳數8~80者，更佳為碳數10~60者。
作為含不飽和烴基之化合物，例如可列舉：碳數4~100之不飽和烴、具有羧基之聚丁二烯、環氧化聚丁二烯、亞麻醇、油醇、不飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸酯。作為適宜之不飽和脂肪酸，可列舉：丁烯酸、肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、油酸、反油酸、異油酸、鱈油酸、芥子酸、二十四烯酸、亞麻油酸、α-次亞麻油酸、桐酸、十八碳四烯酸、二十碳四烯酸、二十碳五烯酸、鯡魚酸及二十二碳六烯酸。其等之中，尤其是碳數8~30之不飽和脂肪酸與碳數1~10之一元至三元醇之酯更佳，尤佳為碳數8~30之不飽和脂肪酸與作為三元醇之甘油之酯。
碳數8~30之不飽和脂肪酸與甘油之酯能夠以植物油之形式自商業途 徑獲取。植物油存在碘值為100以下之不乾性油、超過100且未達130之半乾性油或130以上之乾性油。作為不乾性油，例如可列舉：橄欖油、牽牛花種子油、何首烏種子油、油茶油、山茶油、蓖麻油及花生油。作為半乾性油，例如可列舉：玉米油、棉籽油及芝麻油。作為乾性油，例如可列舉：桐油、亞麻籽油、大豆油、胡桃油、紅花油、葵花籽油、蘇子油及芥子油。又，亦可使用對該等植物油進行加工而獲得之加工植物油。
上述植物油之中，就於酚或其衍生物或酚樹脂與植物油之反應中，防止伴隨過度之反應之進行之凝膠化，提高良率之觀點而言，較佳為使用不乾性油。另一方面，於提高抗蝕圖案之密接性、機械特性及耐熱衝擊性之觀點中，較佳為使用乾性油。乾性油之中，就可更有效且確實地發揮出本發明之效果之方面而言，較佳為桐油、亞麻籽油、大豆油、胡桃油及紅花油，更佳為桐油及亞麻籽油。
該等含不飽和烴基之化合物可單獨使用一種或組合兩種以上而使用。
於製備(b)成分時，首先，使上述酚衍生物與上述含不飽和烴基之化合物反應，而製作不飽和烴基改性酚衍生物。上述反應較佳為於50~130℃下進行。關於酚衍生物與含不飽和烴基之化合物之反應比率，就提高硬化膜(抗蝕圖案)之可撓性之觀點而言，相對於酚衍生物100質量份，含不飽和烴基之化合物較佳為1~100質量份，更佳為5~50質量份。若含不飽和烴基之化合物未達1質量份，則有硬化膜之可撓性降低之傾向，若超過 100質量份，則有硬化膜之耐熱性降低之傾向。於上述反應中，視需要可使用對甲苯磺酸、三氟甲磺酸等作為觸媒。
藉由使藉由上述反應生成之不飽和烴基改性酚衍生物與醛類縮聚，生成利用含不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂。關於醛類，作為用以獲得酚樹脂之醛類，可使用與上述者同樣者。
上述醛類與上述不飽和烴基改性酚衍生物之反應為縮聚反應，可使用先前公知之酚樹脂之合成條件。反應較佳為於酸或鹼等觸媒之存在下進行，更佳為使用酸觸媒。作為觸媒酸，例如可列舉：鹽酸、硫酸、甲酸、乙酸、對甲苯磺酸及草酸。該等酸觸媒可單獨使用一種或組合兩種以上而使用。
上述反應通常較佳為於反應溫度100~120℃下進行。又，反應時間所根據使用之觸媒之種類或量而有所不同，通常為1~50小時。反應結束後，藉由使反應產物於200℃以下之溫度下減壓脫水，可獲得利用含不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂。再者，於反應中可使用甲苯、二甲苯、甲醇等溶劑。
利用含不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂亦可藉由使上述不飽和烴基改性酚衍生物與如間二甲苯之酚以外之化合物及醛類進行縮聚而獲得。於該情形時，若酚以外之化合物相對於使酚衍生物與含不飽和烴基之化合物反應而獲得之化合物之莫耳比未達0.5，則較佳。
(b)成分亦可使上述(a)成分之酚樹脂與含不飽和烴基之化合物反應而獲得。
與酚樹脂反應之含不飽和烴基之化合物可使用與上述含不飽和烴基之化合物同樣者。
酚樹脂與含不飽和烴基之化合物之反應通常較佳為於50~130℃下進行。又，關於酚樹脂與含不飽和烴基之化合物之反應比率，就提高硬化膜(抗蝕圖案)之可撓性之觀點而言，相對於酚樹脂100質量份，含不飽和烴基之化合物較佳為1~100質量份，更佳為2~70質量份，進而較佳為5~50質量份。若含不飽和烴基之化合物未達1質量份，則有硬化膜之可撓性降低之傾向，若超過100質量份，則有於反應中凝膠化之可能性增高之傾向、及硬化膜之耐熱性降低之傾向。此時，視需要可使用對甲苯磺酸、三氟甲磺酸等作為觸媒。再者，於反應中可使用甲苯、二甲苯、甲醇、四氫呋喃等溶劑。
進而使多元酸酐與殘留於藉由如上所述之方法生成之利用含不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂中之酚性羥基進行反應。藉此，亦可使用進行了酸改性之酚樹脂作為(b)成分。藉由利用多元酸酐進行酸改性，導入羧基，(b)成分於鹼性水溶液(顯影液)中之溶解性進一步提高。
多元酸酐只要具備具有複數個羧基之多元酸之羧基進行脫水縮合而 形成之酸酐基，則並無特別限定。作為多元酸酐，例如可列舉：鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、五(十二烯基)琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、伊康酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、耐地酸酐、3,6-內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐及偏苯三甲酸酐等二元酸酐；聯苯四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐及二苯甲酮四羧酸二酐等芳香族四元酸二酐。其等可單獨使用1種或亦可組合2種以上而使用。其等之中，多元酸酐較佳為二元酸酐，更佳為選自由四氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐及六氫鄰苯二甲酸酐所組成之群中之1種以上。於該情形時，有可形成具有更良好之形狀之抗蝕圖案之優點。
又，(A)具有酚性羥基之鹼溶性樹脂可含有進而使多元酸酐反應，進行酸改性而成之酚樹脂。藉由(A)成分含有利用多元酸酐進行酸改性而成之酚樹脂，(A)成分對於鹼性水溶液(顯影液)之溶解性進一步提高。
作為上述多元酸酐，例如可列舉：鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、五(十二烯基)琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、伊康酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、耐地酸酐、3,6-內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐等二元酸酐；聯苯四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、二苯醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、均苯四甲酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐等脂肪族、芳香族四 元酸二酐等。其等可單獨使用1種或亦可組合2種以上而使用。其等之中，多元酸酐較佳為二元酸酐，例如更佳為選自由四氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐及六氫鄰苯二甲酸酐所組成之群中之1種以上。
(B2)光酸產生劑
作為光酸產生劑，可列舉：重氮萘醌化合物、芳基重氮鎓鹽、二芳基錪鹽、三芳基鋶鹽等。其中，重氮萘醌化合物之感度較高而較佳。
<蝕刻速率之調整方法>
對本實施之第二態樣中之蝕刻速率之調整方法進行闡述。若酚之熱交聯率增高則蝕刻速率降低，若熱交聯率降低則蝕刻速率增高。
為了降低熱交聯率，只要減少熱交聯促進劑之量，或降低熱硬化時之溫度即可。
作為熱交聯促進劑，例如可適宜地使用環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、
Figure 107124763-A0305-02-0057-102
唑啉化合物、醛、醛改性體、異氰酸酯化合物、含不飽和鍵之化合物、多元醇化合物、多元胺化合物、三聚氰胺化合物、金屬螯合劑、C-羥甲基系化合物、N-羥甲基系化合物等。
(C)添加劑
較佳之添加劑之種類或量係與聚醯亞胺前驅物組合物之項目中所記載之內容相同。
(D)溶劑
只要為可溶解或分散各成分之溶劑，則並無特別限定。
(E)其他
可包含熱交聯劑、增感劑、接著助劑、染料、界面活性劑、溶解促進劑、交聯促進劑等。其中，藉由含有熱交聯劑，於對圖案形成後之感光性樹脂膜進行加熱而硬化時，熱交聯劑成分與(A)成分進行反應而形成橋接結構。藉此，可進行低溫下之硬化，可防止膜之脆性或膜之熔融。作為熱交聯劑成分，具體而言，可使用具有酚性羥基之化合物、具有羥甲基胺基之化合物、具有環氧基之化合物作為較佳者。
(顯影)
於使具有酚性羥基之聚合物曝光後，利用顯影液清洗不需要之部分。作為所使用之顯影液，並無特別限制，例如可適宜地使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、矽酸鈉、氨、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、三乙醇胺、氫氧化四甲基銨(TMAH)等鹼性水溶液。
(熱硬化)
顯影後，對具有酚性羥基之聚合物進行加熱，藉此使具有酚性羥基之聚合物彼此進行熱交聯。該交聯後之聚合物成為硬化凸紋圖案、即，層間絕緣膜6。
用於具有酚性羥基之聚合物之熱硬化之加熱溫度並無特別限定，就對他構件之影響之觀點而言，加熱溫度較佳為較低之溫度。該加熱溫度較佳為250℃以下，更佳為230℃以下，更佳為200℃以下，尤佳為180℃以下。
(半導體裝置之製造方法)
使用圖3對本實施形態中之半導體裝置之製造方法進行說明。圖3為本實施形態之半導體裝置之製造步驟之一例。於圖3A中，準備已完成前步驟之晶圓10。然後，於圖3B中，對已完成前步驟之晶圓10進行切割而形成複數個半導體晶片2。半導體晶片2可為購買品。如圖3C所示，以特定間隔將以上述方式準備之半導體晶片2貼附於支持體11上。
繼而，自半導體晶片2上至支持體11上塗佈塑模樹脂12，並如圖3D所示般進行塑模密封。繼而，剝離支持體11，使塑模樹脂12翻轉(參照圖3E)。如圖3E所示，半導體晶片2與塑模樹脂12於大致相同平面出現。繼而，於圖3F所示之步驟中，將感光性樹脂組合物13塗佈於半導體晶片2上及塑模樹脂12上。然後，使所塗佈之感光性樹脂組合物13曝光顯影而形成凸紋圖案(凸紋圖案形成步驟)。再者，感光性樹脂組合物13可為正型亦可為負型。進而，對凸紋圖案進行加熱而形成硬化凸紋圖案(層間絕緣膜形成步驟)。進而，於未形成硬化凸紋圖案之部位形成配線(配線形成步驟)。
再者，於本實施形態中，將上述凸紋圖案形成步驟、層間絕緣膜形 成步驟及配線形成步驟合併設為形成與半導體晶片2連接之再配線層之再配線層形成步驟。
再配線層中之層間絕緣膜可為多層。因此，再配線層形成步驟可包括複數次之凸紋圖案形成步驟、複數次之層間絕緣膜形成步驟及複數次之配線形成步驟。
然後，於圖3G中，形成與各半導體晶片2相對應之複數個外部連接端子7(凸塊形成)，並對各半導體晶片2間進行切割。藉此，如圖3H所示，可獲得半導體裝置(半導體IC)1。於本實施形態中，藉由圖3所示之製造方法，可獲得複數個扇出型之半導體裝置1。
於本實施之第一態樣中，經過上述步驟而形成之硬化凸紋圖案(層間絕緣膜)之折射率差可設為0.0150以上。此處，層間絕緣膜之折射率差可利用添加劑之量進行調節。
於本實施之第二態樣中，經過上述步驟而形成之硬化凸紋圖案(層間絕緣膜)之蝕刻速率可設為0.05微米/分鐘以上。
於本實施形態中，於上述層間絕緣膜形成步驟中，較佳為利用可形成聚醯亞胺、聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0060-103
唑、具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之感光性樹脂組合物形成層間絕緣膜。
[實施例]
以下，對為了明確本發明之效果而進行之實施例進行說明。於實施例中，使用以下之材料及測定方法。
(聚合物A-1：聚醯亞胺前驅物之合成)
將作為四羧酸二酐之4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)添加至2升容量之可分離式燒瓶中。進而，添加甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)與γ-丁內酯並於室溫下攪拌，一面攪拌，一面添加吡啶而獲得反應混合物。於由反應所引起之發熱結束後放置冷卻至室溫，並放置16小時。
其次，於冰浴冷卻下，一面攪拌使二環己基碳二醯亞胺(DCC)溶解於γ-丁內酯中而成之溶液，一面歷時40分鐘反應添加至混合物中。繼而一面攪拌使作為二胺之4,4'-二胺基二苯醚(DADPE)懸浮於γ-丁內酯中而成者，一面歷時60分鐘添加。進而，於室溫下攪拌2小時後，添加乙醇並攪拌1小時，其次，添加γ-丁內酯。藉由過濾去除於反應混合物中所產生之沈澱物，而獲得反應液。
將所獲得之反應液添加至乙醇中而生成包含粗聚合物之沈澱物。將所生成之粗聚合物過濾分離，並溶解於四氫呋喃中而獲得粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加至水中而使聚合物沈澱，於將所獲得之沈澱物過濾分離後，進行真空乾燥而獲得粉末狀之聚合物(聚醯亞胺前驅物(聚合物A-1))。關於成分A-1中所使用之化合物之質量，係如下述所示之表1。
(聚合物A-2~A-4之合成)
將四羧酸二酐與二胺變更為如下述表1，除此以外，以與上述聚合物A-1中所記載之方法同樣之方式進行反應，而獲得聚醯亞胺前驅物(聚合物A-2~A-4)。
(聚合物B-1：聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0062-104
唑前驅物之合成)
向具備攪拌機、溫度計之0.5升之燒瓶中，添加作為二羧酸之4,4'-二苯醚二羧酸15.48g、N-甲基吡咯啶酮。於將燒瓶冷卻至5℃後，滴加亞硫醯氯，使之反應30分鐘，而獲得二羧醯氯之溶液。繼而，向具備攪拌機、溫度計之0.5升之燒瓶中，添加N-甲基吡咯啶酮。於將作為二胺基苯酚之雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷18.30g與間胺基苯酚2.18g攪拌溶解後，添加吡啶。然後，一面將溫度保持為0~5℃，一面以30分鐘滴加二羧醯氯之溶液後，持續攪拌30分鐘。將溶液投入至3升之水中，回收析出物，並利用純水進行3次洗淨後，進行減壓乾燥而獲得聚合物(聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0062-105
唑前驅物(聚合物B-1))。關於聚合物B-1中所使用之化合物之質量，係如下述表1所示。
(聚合物B-2~B-3之合成)
將二羧酸與二胺基苯酚變更為如下述所示之表1，除此以外，以與上述聚合物B-1中所記載之方法同樣之方式進行反應，而獲得聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0062-106
唑前驅物(聚合物B-2~B-3)。
Figure 107124763-A0305-02-0063-63
[實施例1~9、比較例1~2]
如下述所示之表2般進行調配，而獲得感光性樹脂組合物之溶液。再者，表2之單位為質量份。
使用表2中所記載之化合物，以表3及表4中所記載之調配量製作實施例1~9、及比較例1~2之各感光性樹脂組合物。
對所製作之感光性樹脂組合物進行(1)折射率差測定試驗、(2)藥品處理後之耐龜裂性試驗、(3)藥品處理後之與密封材之密接性試驗。各試驗之結果係示於下述表3、4。
(1)折射率差測定試驗
使用實施例、及比較例中所製作之感光性樹脂組合物而製作扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。自所製作之半導體裝置儘可能整潔地取出厚度10μm之層間絕緣膜。對所取出之層間絕緣膜使用METRICON公司製造之稜鏡耦合裝置(PC-2010)，對測定波長1310nm之面內折射率與面外折射率之差進行測定。
(2)藥品處理後之耐龜裂性試驗
準備Nagase Chemtex公司製造之R4000系列作為環氧系密封材。繼而，以厚度成為約150μm之方式將密封材旋轉塗佈於進行了鋁濺鍍之聚矽氧晶圓上，於130℃下使之熱硬化而使環氧系密封材硬化。以最終膜厚成為10μm之方式將實施例、及比較例中所製作之感光性樹脂組合物塗佈於上述環氧系硬化膜上。對所塗佈之感光性樹脂組合物於實施例1~4、8、比較例為1200mJ/cm2、實施例5~7、9、比較例為2500mJ/cm2之曝光條件下使整個面曝光後，使之熱硬化200℃、2小時，而製作厚度10μm之第1層之硬化膜。
向上述試片自硬化膜側滴加預先加熱至50℃之藥液(DMSO(dimethylsulfoxide，二甲基亞碸)：93重量%、2-胺基乙醇：5重量%、TMAH：2重量%)，5分鐘後進行水洗、乾燥。
利用試片FIB(Focused Ion Beam，聚焦離子束)裝置(日本電子公司製造、JIB-4000)對剖面進行切斷後，確認環氧部分之龜裂之有無，藉此評 價劣化程度。將未見龜裂者評價為○，將即便為1個亦可見龜裂者評價為×。
(3)藥品處理後之與密封材之密接性試驗
使銷豎立於(2)之試驗中所製作之樣品之感光性樹脂硬化膜上，使用捲取試驗機(Quad Group公司製造、Sebastian 5型)而進行密接性試驗。
評價：接著強度70MPa以上 密接力◎
50MPa以上-未達70MPa 密接力○
30MPa以上-未達50MPa 密接力△
未達30MPa 密接力×
Figure 107124763-A0305-02-0065-64
Figure 107124763-A0305-02-0066-65
Figure 107124763-A0305-02-0066-66
根據表3、4可明確，根據對實施例1~9之感光性樹脂組合物進行之(1)~(3)之試驗之結果確認到，於折射率差為0.0150以上之情形時，於藥品處理後之耐龜裂性試驗中於環氧部分未見龜裂，又，於藥品處理後之與密封材之密接性試驗中密接力之評價為◎、○、△中之任一種。
另一方面，根據表3、4可明確，根據對比較例1、2之感光性樹脂組合物進行之(1)~(3)之試驗之結果，確認到於使折射率差未達0.0150之情形時，於藥品處理後之耐龜裂性試驗中於環氧部分可見龜裂，又，於藥品處理後之與密封材之密接性試驗中密接力之評價為×。
又，使用實施例1~9之感光性樹脂組合物，製作於塑模樹脂中包含環氧樹脂之扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置，結果並無問題地進行動作。
(聚合物H-1：聚醯亞胺前驅物之合成)
將作為四羧酸二酐之4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)添加至2升容量之可分離式燒瓶中。進而，添加甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)與γ-丁內酯並於室溫下攪拌，一面攪拌，一面添加吡啶而獲得反應混合物。於由反應所引起之發熱結束後放置冷卻至室溫，並放置16小時。
其次，於冰浴冷卻下，一面攪拌使二環己基碳二醯亞胺(DCC)溶解於γ-丁內酯中而成之溶液，一面歷時40分鐘反應添加至混合物中。繼而一 面攪拌使作為二胺之4,4'-二胺基二苯醚(DADPE)懸浮於γ-丁內酯中而成者，一面歷時60分鐘添加。進而，於室溫下攪拌2小時後，添加乙醇並攪拌1小時，其次，添加γ-丁內酯。藉由過濾去除於反應混合物中所產生之沈澱物，而獲得反應液。
將所獲得之反應液添加至乙醇中而生成包含粗聚合物之沈澱物。將所生成之粗聚合物過濾分離，並溶解於四氫呋喃中而獲得粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加至水中而使聚合物沈澱，於將所獲得之沈澱物過濾分離後，進行真空乾燥而獲得粉末狀之聚合物(聚醯亞胺前驅物(聚合物H-1))。關於成分H-1中所使用之化合物之質量，係如下述所示之表5所示。
(聚合物H-2~H-3之合成)
將四羧酸二酐與二胺變更為如下述表5，除此以外，以與上述聚合物H-1中所記載之方法同樣之方式進行反應，而獲得聚醯亞胺前驅物(聚合物H-2~H-3)。
(聚合物I-1：聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0068-107
唑前驅物之合成)
向具備攪拌機、溫度計之0.5升之燒瓶中，添加作為二羧酸之4,4'-二苯醚二羧酸15.48g、N-甲基吡咯啶酮。於將燒瓶冷卻至5℃後，滴加亞硫醯氯，使之反應30分鐘，而獲得二羧醯氯之溶液。繼而，向具備攪拌機、溫度計之0.5升之燒瓶中，添加N-甲基吡咯啶酮。於將作為二胺基苯酚之雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷18.30g與間胺基苯酚2.18g攪拌溶解後， 添加吡啶。然後，一面將溫度保持為0~5℃，一面以30分鐘滴加二羧醯氯之溶液後，持續攪拌30分鐘。將溶液投入至3升之水中，回收析出物，並利用純水進行3次洗淨後，進行減壓乾燥而獲得聚合物(聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0069-108
唑前驅物(聚合物I-1))。關於聚合物I-1中所使用之化合物之質量，係如下述表5所示。
(聚合物I-2之合成)
將二羧酸與二胺基苯酚變更為如下述所示之表1，除此以外，以與上述聚合物I-1中所記載之方法同樣之方式進行反應，而獲得聚苯并
Figure 107124763-A0305-02-0069-109
唑前驅物(聚合物I-2)。
(聚合物J-1：酚樹脂之合成)
準備包含下述所示之C1樹脂85g與下述所示之C2樹脂15g之酚樹脂作為聚合物C-1。
C1：甲酚酚醛清漆樹脂(甲酚/甲醛酚醛清漆樹脂、間甲酚/對甲酚(莫耳比)=60/40、聚苯乙烯換算重量平均分子量=12,000、旭有機材工業公司製造、商品名「EP4020G」)
C2：C2係以如下方式合成。
<C2：利用碳數4~100之具有不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂之合成>
混合酚100質量份、亞麻籽油43質量份及三氟甲磺酸0.1質量份，於120℃下攪拌2小時，而獲得植物油改性酚衍生物(a)。繼而，混合植物油 改性酚衍生物(a)130g、多聚甲醛16.3g及草酸1.0g，於90℃下攪拌3小時。繼而，升溫至120℃並於減壓下攪拌3小時後，向反應液中添加琥珀酸酐29g及三乙基胺0.3g，於大氣壓下，於100℃下攪拌1小時。將反應液冷卻至室溫，而獲得作為反應產物之利用碳數4~100之具有不飽和烴基之化合物進行改性而成之酚樹脂(以下，稱為「C2樹脂」)(酸值120mgKOH/g)。
(聚合物J-2之合成)
準備下述C1樹脂100g作為聚合物J-2。
Figure 107124763-A0305-02-0070-67
[實施例10~16、比較例3~4]
如下述所示之表6般進行調配，而獲得感光性樹脂組合物之溶液。再者，表6之單位為質量份。
使用表6中所記載之化合物，以表7及表8中所記載之調配量製作實施例10~16、及比較例3~4之各感光性樹脂組合物。
對所製作之感光性樹脂組合物進行(1)氧電漿處理時之蝕刻速率測定試驗、(2)密封材之耐回焊性試驗、(3)與密封材之密接性試驗。各試驗之結果係示於下述表7。
(1)氧電漿處理時之蝕刻速率測定試驗
使用實施例、比較例中所製作之感光性樹脂組合物而製作扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。自所製作之半導體裝置儘可能整潔地取出厚度10μm之層間絕緣膜。對取出之層間絕緣膜使用神港電機公司製造之EXAM裝置，於133W、50Pa之條件下進行3分鐘處理，並測定處理前後之膜厚，藉此測定氧電漿處理時之蝕刻速率。
(2)密封材之耐回焊性試驗
準備Nagase Chemtex公司製造之R4000系列作為環氧系密封材。繼而，以厚度成為約150微米以之方式將密封材旋轉塗佈於進行了鋁濺鍍之聚矽氧晶圓上，於130℃下使之熱硬化而使環氧系密封材硬化。將實施例、比較例中所製作之感光性樹脂組合物以最終膜厚成為10微米之方式塗佈於上述環氧系硬化膜上。對所塗佈之感光性樹脂組合物於實施例1~3、 比較例1為200mJ/cm2、實施例4、5、及比較例2為500mJ/cm2之曝光條件下使整個面曝光後，使之熱硬化150℃ 4小時，而製作厚度10微米之第1層之硬化膜。
於上述第1層之硬化膜上塗佈於第1層之硬化膜形成中所使用之感光性樹脂組合物，於與第1層之硬化膜製作時相同之條件下使整個面曝光，其後使之熱硬化，而製作厚度10微米之第2層之硬化膜。
將第2層之硬化膜形成後之試片於使用網帶式連續焙燒爐(Koyo Thermo Systems公司製造、型號名6841-20AMC-36)之模擬性回焊條件下，於氮氣氣氛下，加熱至峰值溫度260℃。所謂模擬性回焊條件，係以依據與半導體裝置之評價方法相關之作為美國半導體業界團體之標準規格之IPC(Institute of Printed Circuits，美國印刷電路學會)/JEDEC(Joint Electronic Device Engineering Council，聯合電子設備工程委員會)J-STD-020A之7.6項中所記載之回焊條件之形式，將焊料熔點假設為高溫之220℃，並進行標準化。
對利用上述模擬性回焊條件之處理後之硬化膜利用FIB裝置(日本電子公司製造之JIB-4000)將剖面切斷後，確認環氧部分之孔隙之有無，藉此評價劣化程度。將未見孔隙者評價為○，將即便為1個亦可見孔隙者評價為×。
(3)與密封材之密接性試驗
使銷豎立於(2)之試驗中所製作之樣品之感光性樹脂硬化膜上，使用捲取試驗機(Quad Group公司製造、Sebastian 5型)而進行密接性試驗。
評價：接著強度70MPa以上 密接力◎
50MPa以上-未達70MPa 密接力○
30MPa以上-未達50MPa 密接力△
未達30MPa 密接力×
Figure 107124763-A0305-02-0073-68
Figure 107124763-A0305-02-0074-69
Figure 107124763-A0305-02-0074-70
使用實施例10~16中所記載之感光性樹脂組合物，而製作於塑模樹脂中包含環氧樹脂之扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置，結果並無問題地進行動作。
本發明較佳地應用於具有半導體晶片及與半導體晶片連接之再配線層之半導體裝置、尤其是扇出(Fan-Out)型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。
本申請案係基於2017年8月1日提出申請之日本專利特願2017-149057、2017年8月1日提出申請之日本專利特願2017-149059。該內容均包含於本文中。

Claims (36)

  1. 一種半導體裝置，其特徵在於具備：半導體晶片、覆蓋上述半導體晶片之密封材、及於俯視下面積大於上述半導體晶片之再配線層；且上述再配線層之層間絕緣膜之厚度為10μm時，於波長1310nm下之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中上述密封材直接與上述層間絕緣膜接觸。
  3. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述密封材含有環氧樹脂。
  4. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述層間絕緣膜含有選自聚醯亞胺、聚苯并
    Figure 107124763-A0305-02-0077-110
    唑、及具有酚性羥基之聚合物中之至少1種。
  5. 如請求項4之半導體裝置，其中上述層間絕緣膜含有包含以下之通式(1)之結構之聚醯亞胺，
    Figure 107124763-A0305-02-0077-49
     (通式(1)中，X1為四價有機基，Y1為二價有機基，m為1以上之整數)。
  6. 如請求項5之半導體裝置，其中上述通式(1)中之X1係包含芳香族環之四價有機基，上述通式(1)中之Y1係包含芳香族環之二價有機基。
  7. 如請求項5之半導體裝置，其中上述通式(1)中之X1包含下述通式(2)~通式(4)所表示之至少1種結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0078-50
    Figure 107124763-A0305-02-0078-51
    Figure 107124763-A0305-02-0078-52
     (通式(4)中，R9為氧原子、硫原子、或二價有機基)。
  8. 如請求項7之半導體裝置，其中上述通式(1)中之X1包含下述通式(5)所表示之結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0079-53
  9. 如請求項5之半導體裝置，其中上述通式(1)中之Y1包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0079-54
     (R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)
    Figure 107124763-A0305-02-0079-55
     (R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基或羥基，可相互不同亦可相同)
    Figure 107124763-A0305-02-0080-56
     (R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基或羥基，可相同亦可不同)。
  10. 如請求項9之半導體裝置，其中上述通式(1)中之Y1包含下述通式(9)所表示之結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0080-57
  11. 如請求項4之半導體裝置，其中上述層間絕緣膜含有包含以下之通式(10)之結構之聚苯并
    Figure 107124763-A0305-02-0080-113
    唑，
    Figure 107124763-A0305-02-0080-58
     (通式(10)中，U與V為二價有機基)。
  12. 如請求項11之半導體裝置，其中上述通式(10)之U為碳數1~30之二 價有機基。
  13. 如請求項12之半導體裝置，其中上述通式(10)之U為碳數1~8且氫原子之一部分或全部被取代為氟原子之鏈狀伸烷基。
  14. 如請求項11之半導體裝置，其中上述通式(10)之V係包含芳香族基之二價有機基。
  15. 如請求項14之半導體裝置，其中上述通式(10)之V包含下述通式(6)~通式(8)所表示之至少1種結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0081-59
     (R10、R11、R12及R13為氫原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)
    Figure 107124763-A0305-02-0081-60
     (R14~R21為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價有機基，可相互 不同亦可相同)
    Figure 107124763-A0305-02-0082-61
     (R22為二價基，R23~R30為氫原子、鹵素原子、碳數為1~5之一價脂肪族基，可相同亦可不同)。
  16. 如請求項15之半導體裝置，其中上述通式(10)之V包含下述通式(9)所表示之結構，
    Figure 107124763-A0305-02-0082-62
  17. 如請求項11之半導體裝置，其中上述通式(10)之V為碳數1~40之二價有機基。
  18. 如請求項17之半導體裝置，其中上述通式(10)之V為碳數1~20之二價鏈狀脂肪族基。
  19. 如請求項4之半導體裝置，其中上述具有酚性羥基之聚合物包含酚醛清漆型酚樹脂。
  20. 如請求項4之半導體裝置，其中上述具有酚性羥基之聚合物包含不具有不飽和烴基之酚樹脂與具有不飽和烴基之改性酚樹脂。
  21. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述再配線層於對上述再配線層進行剖面觀察時，包含：第1層間絕緣膜層；第2層間絕緣膜層；及中間層，其係與上述第1層間絕緣膜層及上述第2層間絕緣膜層不同之層且設置於上述第1層間絕緣膜層與上述第2層間絕緣膜層之間。
  22. 如請求項21之半導體裝置，其中上述第1層間絕緣膜層與上述密封材接觸，且上述第1層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
  23. 如請求項21之半導體裝置，其中上述第2層間絕緣膜層為與上述第1層間絕緣膜層不同之組成。
  24. 如請求項21之半導體裝置，其中上述第2層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值係不同於上述第1層間絕緣膜層之面內折射率與面外折射率之差之絕對值。
  25. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述半導體裝置為扇出型之晶圓級晶片尺寸封裝型之半導體裝置。
  26. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0155以上。
  27. 如請求項26之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0160以上。
  28. 如請求項26之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0165以上。
  29. 如請求項26之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0170以上。
  30. 如請求項26之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0200以上。
  31. 如請求項1或2之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.50以下。
  32. 如請求項31之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.40以下。
  33. 如請求項31之半導體裝置，其中上述再配線層之層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.30以下。
  34. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包括：利用密封材覆蓋半導體晶片之步驟；及形成於俯視下面積大於上述半導體晶片，且包含層間絕緣膜之再配線層之步驟；且上述層間絕緣膜之厚度為10μm時，面內折射率與面外折射率之差之絕對值為0.0150以上。
  35. 如請求項34之半導體裝置之製造方法，其包括層間絕緣膜形成步驟，其利用可形成聚醯亞胺、聚苯并
    Figure 107124763-A0305-02-0085-114
    唑、具有酚性羥基之聚合物中之至少1種化合物之感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
  36. 如請求項35之半導體裝置之製造方法，其中上述層間絕緣膜形成步驟包括如下步驟：以上述層間絕緣膜之面內折射率與面外折射率之差之絕對值成為0.0150以上之方式利用經添加劑調整過之上述感光性樹脂組合物形成上述層間絕緣膜。
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