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CN106249542B - 半导体装置、积层型半导体装置、密封后积层型半导体装置、以及这些装置的制造方法 - Google Patents

半导体装置、积层型半导体装置、密封后积层型半导体装置、以及这些装置的制造方法 Download PDF

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CN106249542B
CN106249542B CN201610405479.6A CN201610405479A CN106249542B CN 106249542 B CN106249542 B CN 106249542B CN 201610405479 A CN201610405479 A CN 201610405479A CN 106249542 B CN106249542 B CN 106249542B
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CN
China
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semiconductor device
electrode
semiconductor element
insulating layer
group
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曾我恭子
浅井聪
竹村胜也
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种半导体装置，其利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易。为了解决上述课题，本发明提供一种半导体装置，其具有半导体元件、和与所述半导体元件电连接的半导体元件上金属焊盘及金属配线，所述金属配线与贯穿电极及焊料凸块电连接，其中，在所述半导体元件上形成有第一感光性绝缘层，在所述第一感光性绝缘层上形成有第二感光性绝缘层，所述第一感光性绝缘层及所述第二感光性绝缘层由光固化性树脂组合物形成，所述光固化性树脂组合物含有：具有由下述通式(1)及(2)所表示的重复单元的硅酮高分子化合物、光致产酸剂、溶剂及交联剂，
Figure DDA0001013340660000011

Description

半导体装置、积层型半导体装置、密封后积层型半导体装置、 以及这些装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体装置、积层型半导体装置、密封后积层型半导体装置、以及这些装置的制造方法。
背景技术
随着个人电脑、数码相机及手机等各种电子设备的小型化和高性能化等，在半导体元件中，对于进一步小型化、薄型化及高密度化的要求也急速发展。因此，期待能够开发出一种感光性绝缘材料和积层的半导体装置、及其制造方法，所述感光性绝缘材料能够应对提高生产性时的基板面积的增大，并且，在芯片尺寸封装或芯片级封装(Chip ScalePackage，CSP)或三维积层这样的高密度安装技术中也能够应对。
作为如上所述的感光性绝缘材料，已提出一种光固化性树脂组合物，其能够利用半导体元件制造步骤中常用的旋涂法以较大的膜厚进行涂布，且能够在较大的波长区域中形成微小的图案，并利用低温的后期固化来形成可挠性、耐热性、电特性、密接性、可靠性及耐化学品性优异的电气/电子零件保护用皮膜(专利文献1)。但是，当利用旋涂法将上述光固化性树脂组合物涂布在表面有凹凸的基板上时，由于很难几乎均匀地覆盖基板，因此，基板上的段差(高低差)部分处容易产生光固化性树脂层的缝隙，平坦性和段差覆盖性有待进一步改善。
另外，作为代替上述旋涂法的其他涂布方法，提出一种喷雾法(专利文献2)。但是，在原理上，容易产生由基板的凹凸所导致的高低差、或图案边缘的断膜及凹部底面的针孔等缺陷。另外，在基板的高低差较大的情况下，用于获得所需的膜厚的组合物的粘性增加，平坦性和段差覆盖性等的问题还是没有得到充分解决。
另外，提出一种光固化性树脂组合物(专利文献3)，其由多官能环氧树脂和苯酚系固化剂构成，并可形成高纵横比的图案，还提出一种使用此组合物的厚度为1～100μm的干膜皮膜及其材料的应用，但树脂的内部应力较大，除了需要改善可挠性之外，由于树脂的透明性较差，会出现如下问题：在皮膜处发生吸收、形成厚膜图案时的灵敏度下降、因皮膜自身的吸收导致在光刻胶表层和底面部产生曝光能量差、由此产生的形状(矩形性)的恶化、凹凸较大的基板面内的灵敏度的不均匀化等。
另一方面，传统上，作为将形成在半导体元件上的电极与形成在基板上的配线图案连接而获得的半导体装置的制造方法，可列举一个实例，即根据引线接合将半导体元件与基板接合。然而，在根据引线接合将半导体元件与基板接合中，需要在半导体元件上设置引出金属线的空间，因此，装置增大，很难实现小型化。
在专利文献4中，示例了具有如受光元件、发光元件这样的半导体元件的半导体装置的制造方法的例子，如图19所示，是如下的例子：半导体装置50经由贯穿电极56将铝电极焊盘55与再配线图案52连接，并经由焊料凸块58将半导体装置的再配线图案52与配线基板53上的再配线图案57连接。在半导体装置的上表面，形成有器件形成层59和多个铝电极焊盘55。在铝电极焊盘55与再配线图案52之间，利用干法刻蚀而设置有贯穿半导体装置的贯穿孔54，在贯穿孔54的内部根据镀铜形成有贯穿电极56。器件形成层59配置在半导体装置的上表面，进行受光或发光。
根据此方法，无需根据引线接合将半导体元件与配线基板接合，但必须要在半导体装置上实施再配线，并配置焊料凸块，还需要伴随半导体装置的小型化的再配线的微型化、焊料凸块的高密度化，实际操作时存在困难。
另一方面，在专利文献5中，示例了对多个半导体元件的三维积层有用的半导体装置的制造方法，如图20所示，示例了积层半导体元件180和半导体元件280的结构。
积层的各半导体元件是一种如下的元件，在具有芯基材(150、250)、贯穿电极(140、240)以及配线层(157、257)的基板(110、210)上，经由焊料凸块(170、270)和半导体元件的焊盘(182、282)接合有半导体元件(180、280)。另外，配线层(157、257)具有安装焊盘(165、265)、连接焊盘(164、264)、配线(266)。另外，在基板(110、210)的最表面与半导体元件(180、280)之间，填充有底部填充材料(184、284)。在专利文献5中公开了一种将接合有这种半导体元件的基板经由焊料凸块(174、176)接合并积层的方法。
然而，在专利文献5中，由于根据焊料凸块将半导体元件与配线基板接合，因此，与专利文献4相同，伴随半导体元件的小型化的焊料凸块的高密度化也极其重要，实际操作时存在困难。另外，设置在第2基板210上的贯穿电极的形成，存在步骤繁杂且不容易的问题。
另外，专利文献6中公开了一种载置于配线基板上的半导体装置、其制造方法或将半导体元件组装在积层结构上而成的半导体装置及其制造方法的例子。在专利文献6中，如图21所示，公开有一种半导体装置，所述半导体装置包括：有机基板301、沿厚度方向贯穿有机基板301的贯穿通孔304、设置在有机基板301的双面并与贯穿通孔304电连接外部电极305b和内部电极305a、在有机基板301的一个主面上隔着粘接层303将元件电路面搭载其上的半导体元件302、密封半导体元件302及其周边的绝缘材料层306、设置在绝缘材料层306内并且一部分露出于外部表面的金属薄膜配线层307、与金属薄膜配线层307电连接的金属通孔310、以及形成在金属薄膜配线层307上的外部电极309，并且，金属薄膜配线层307具有一结构，所述结构将配置在半导体元件302的元件电路面上的电极、内部电极305a、金属通孔310、以及形成在金属薄膜配线层307上的外部电极309电连接；并且，公开了一种将此半导体装置载置于配线基板上的半导体装置、以及积层有多个半导体元件的半导体装置的制造方法。根据专利文献6，无需在半导体元件上形成多个焊料凸块，在半导体元件上可形成多个电极，与高密度化相配合，可实现半导体装置的小型化。
然而，在上述专利文献6所记载的半导体装置的结构体中，不可否认的是，配线基板上的贯穿通孔304的形成在加工上比较困难。虽然示例了使用微型化钻的加工及激光加工，但在希望半导体装置更加微型化时，不能说是优选的加工技术。
另外，在专利文献6中，如图22所示，对涂布在半导体元件表层上的感光性树脂层316进行图案化，形成开口317，从而成为形成在半导体元件302上的通孔部308。另外，形成在半导体元件的周边的绝缘材料层306，是使用旋涂等形成。然而，在实际上，由于需要在将感光性树脂层316涂布在半导体元件302表层上的步骤和在半导体元件302周边形成绝缘材料层306的步骤中两次供给树脂，因此，步骤繁杂，另外，在利用旋涂供给绝缘材料层306的情况下，半导体元件302的高度较为重要，在如超过数十微米的高度的情况下，跨越半导体元件而不产生空隙地供给绝缘材料层306实际上存在困难。另外，还公开了利用其他步骤形成感光性树脂层316的通孔部308和形成绝缘材料层306的金属通孔310的例子、以及利用激光加工金属通孔310的例子，但这些步骤较为繁杂，且不合理。另外，可以将感光性树脂层316和绝缘材料层306同时向半导体元件302周边部及电路形成面供给，但实际上没有具体方法的示例，在半导体元件周边不产生空隙地供给这些树脂层较为困难。另外，也可以同时进行感光性树脂层316的通孔部308和绝缘材料层306的金属通孔310的形成，但没有关于具体方法的记载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-184571号公报；
专利文献2：日本特开2009-200315号公报；
专利文献3：日本特表2007-522531号公报；
专利文献4：日本特开2007-67016公报；
专利文献5：日本特开2010-245509号公报；
专利文献6：日本特开2013-30593号公报。
发明内容
本发明基于上述情况而完成，其目的在于，提供一种半导体装置，所述半导体装置利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易。
另外，本发明的目的在于，提供一种半导体装置的制造方法，当制造这种半导体装置时，能够使贯穿电极、电极焊盘部的开口等的加工变得容易。
进一步，本发明的目的在于，提供一种积层了这种半导体装置的积层型半导体装置、将所述积层型半导体装置载置在配线基板上并进行密封而成的密封后积层型半导体装置、以及这些装置的制造方法。
为了实现上述目的，在本发明中，提供一种半导体装置，其具有半导体元件、和与所述半导体元件电连接的半导体元件上金属焊盘及金属配线，所述金属配线与贯穿电极及焊料凸块电连接，在所述半导体元件上形成有第一感光性绝缘层，并在所述第一感光性绝缘层上形成有第二感光性绝缘层；
所述第一感光性绝缘层及所述第二感光性绝缘层，由含有如下化合物的光固化性树脂组合物形成：
(A)硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000，
Figure BDA0001013340640000051
式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000052
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000061
式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基，m为1～100的正数；
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95；
(B)光致产酸剂，其根据波长190～500nm的光而分解，并产生酸；
(C)溶剂；
(D)选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物；以及，
(E)选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物。
如果是这种半导体装置，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，成为一种在配线基板上的载置和半导体装置的积层较为容易的半导体装置。另外，由于第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层是由上述的光固化性树脂组合物形成，因此，是一种减轻了翘曲的半导体装置。
另外，优选的是，所述光固化性树脂组合物还含有(F)碱性化合物。
根据在光固化性树脂组合物中调配这种碱性化合物，能够提高第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层的分辨率，抑制曝光后的灵敏度变化，减少基板和环境依赖性，并改善曝光宽容度和图案形状等。
另外，优选的是，所述光固化性树脂组合物的固化后的弹性率为0.1～2Gpa，且拉伸强度为1～80MPa。
如果是这种具有由光固化性树脂组合物形成的第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层的半导体装置，则耐久性更为优异。
另外，优选的是，所述第一感光性绝缘层由光固化性干膜形成，所述第二感光性绝缘层由所述光固化性干膜或光固化性光刻胶涂布膜形成。
由此，即使半导体元件的高度为数十微米，也会成为一种半导体装置，在半导体元件周边被填充成没有空隙等。
而且，在本发明中还提供一种积层型半导体装置，其由上述的半导体装置被倒装芯片化而积层多层而成。
如果是本发明的半导体装置，由于半导体装置的积层容易，因此，适用于这种积层型半导体装置。
另外，在本发明中，提供一种密封后积层型半导体装置，其将上述的积层型半导体装置载置在具有电气回路的基板上，并由绝缘密封树脂层密封。
如果是本发明的半导体装置，由于半导体装置在配线基板上的载置和半导体装置的积层容易，因此，适用于这种密封后积层型半导体装置。
而且，在本发明中，提供一种半导体装置的制造方法，具有以下步骤：
(1)准备光固化性干膜，所述光固化性干膜具有由支撑膜和保护膜夹持膜厚10～300μm的光固化性树脂层的结构，所述光固化性树脂层是由光刻胶组合物材料构成；
(2)在粘接或暂时粘接有高度20～100μm的半导体元件的基板上，以覆盖所述半导体元件的方式层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层，由此形成第一感光性绝缘层，所述半导体元件的上部表面上露出了电极焊盘；
(3)隔着掩膜并根据微影技术对所述第一感光性绝缘层进行图案化，同时形成所述电极焊盘上的开口和用于形成设于所述半导体元件的外部的贯穿电极的开口；
(4)在图案化后，利用烘烤，使由所述第一感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；
(5)在固化后，根据溅射进行晶种层形成，其后，根据镀覆填充所述电极焊盘上的开口和用于形成所述贯穿电极的开口，分别作成半导体元件上金属焊盘和贯穿电极，并根据由镀覆形成的金属配线来连接通过所述镀覆形成的所述半导体元件上金属焊盘和所述贯穿电极；
(6)在形成金属配线后，利用层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层或涂布所述光刻胶组合物材料，形成第二感光性绝缘层，并以在所述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化；
(7)在图案化后，利用烘烤，使由所述第二感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；以及，
(8)在固化后，在所述贯穿电极上部的开口处形成焊料凸块；
并且，所述步骤(1)中准备的光固化性干膜，是具有光固化性树脂层的光固化性干膜，所述光固化性树脂层是由含有下述化合物而组成的化学增幅型负性光刻胶组合物材料构成：
(A)硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000，
Figure BDA0001013340640000081
式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000082
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000091
式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基，m为1～100的正数；
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95；
(B)光致产酸剂，其根据波长190～500nm的光而分解，并产生酸；
(C)溶剂；
(D)选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物；以及，
(E)选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物。
如果是这种半导体装置的制造方法，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，能够使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易，另外，能够使贯穿电极、电极焊盘部的开口等的加工变得容易。而且，利用使用具有由含有(A)～(E)成分的化学增幅型负性光刻胶组合物材料组成的光固化性树脂层的光固化性干膜，即使半导体元件的高度为数十微米，也能够成为一种半导体装置，在半导体元件周边被填充成没有空隙等。另外，由于根据使用上述的光固化性干膜，能够减轻单片化时担心的半导体装置的翘曲，单片化后的半导体装置的积层和在配线基板上的载置变得容易。
另外，优选的是，所述化学增幅型负性光刻胶组合物材料还含有(F)碱性化合物。
根据在化学增幅型负性光刻胶组合物材料中调配这种碱性化合物，能够提高第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层的分辨率，抑制曝光后的灵敏度变化，减少基板和环境依赖性，并改善曝光宽容度和图案形状等。
另外，优选使用固化后的弹性率为0.1～2GPa且拉伸强度为1～80Mpa的所述化学增幅型负性光刻胶组合物材料。
根据使用具有由含有这种光固化性树脂组合物的化学增幅型负性光刻胶组合物材料组成的光固化性树脂层的光固化性干膜，能够制造耐久性更为优异的半导体装置。
另外，优选的是，所述步骤(2)中，包含对所述第一感光性绝缘层进行机械加压的步骤。
由此，能够减薄半导体元件上的第一感光性绝缘层的厚度，并能够使其厚度均匀化，另外，能够使第一感光性绝缘层平坦化。
另外，在所述步骤(8)中，具有以下步骤：根据镀覆在所述贯穿电极上部的开口形成贯穿电极上金属焊盘；以及，
在所述贯穿电极上金属焊盘上形成焊球，作成焊料凸块；利用所述方法，能够在所述贯穿电极上部的开口处形成焊料凸块。
另外，在所述步骤(5)的由镀覆进行的所述贯穿电极的形成中，包含进行根据SnAg的镀覆的步骤，并具有以下步骤：
在所述步骤(6)中，以在所述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化，由此使所述镀覆而成的SnAg露出；以及，
在所述步骤(8)中，利用使所述镀覆而成的SnAg熔融，使电极在所述贯穿电极上部的开口处隆起，并形成焊料凸块；
如果为这种方法，能够更容易且合理地在所述贯穿电极上部的开口处形成焊料凸块。
另外，在所述步骤(8)之后，除去在所述步骤(2)中暂时粘接在半导体元件上的基板；以及，
除去所述基板后，利用切割进行单片化；由此，能够制造单片化的半导体装置。
另外，在上述的制造方法中，利用将多个根据切割而单片化的半导体装置夹入绝缘树脂层，并根据所述焊料凸块电连接地积层，从而，能够制造积层型半导体装置。
而且，利用具有以下步骤：将由上述的制造方法制造而成的积层型半导体装置载置在具有电气回路的基板上；以及，
利用绝缘密封树脂层将载置在所述基板上的积层型半导体装置密封；
利用所述方法，能够制造一种密封后积层型半导体装置。
如上所述，如果是本发明的半导体装置，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，使在配线基板上的载置和半导体装置的积层容易，而且，即使半导体元件的高度为数十微米，也成为一种半导体装置，使半导体元件周边被填充成没有空隙等，因而减轻了翘曲。
另外，如为本发明的半导体装置的制造方法，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，能够使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易，另外，能够使贯穿电极、电极焊盘部的开口等的加工变得容易。
而且，这样得到的本发明的半导体装置，由于在配线基板上的载置和半导体装置的积层容易，因此，能够形成一种积层半导体装置而成的积层型半导体装置和将所述积层型半导体装置载置在配线基板上并进行密封而成的密封后积层型半导体装置。
附图说明
图1是表示本发明的半导体装置的一个实例的剖面示意图。
图2是表示本发明的积层型半导体装置的一个实例的剖面示意图。
图3是表示本发明的密封后积层型半导体装置的一个实例的剖面示意图。
图4是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(2)的剖面示意图。
图5是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(3)、(4)的剖面示意图。
图6是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(5)的剖面示意图。
图7是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(5)的剖面示意图。
图8是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(6)、(7)的剖面示意图。
图9是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的一个实例中的步骤(8)的剖面示意图。
图10是用于说明本发明的半导体装置的制造方法的另一个实例中的步骤(8)的剖面示意图。
图11是表示本发明的半导体装置的制造方法中，单片化的半导体装置的一个实例的剖面示意图。
图12是表示本发明的半导体装置的制造方法中，单片化的半导体装置的另一个实例子的剖面示意图。
图13是用于说明本发明的积层型半导体装置的制造方法的一个实例的剖面示意图。
图14是用于说明本发明的积层型半导体装置的制造方法的另一个实例子的剖面示意图。
图15是表示已载置在配线基板上的本发明的积层型半导体装置的一个实例的剖面示意图。
图16是表示已载置在配线基板上的本发明的积层型半导体装置的另一个实例子的剖面示意图。
图17是用于说明本发明的密封后积层型半导体装置的制造方法的一个实例的剖面示意图。
图18是用于说明本发明的密封后积层型半导体装置的制造方法的另一个实例子的剖面示意图。
图19是表示现有的半导体装置的制造方法的说明图。
图20是表示现有的半导体装置的制造方法的说明图。
图21是表示现有的半导体装置的制造方法的说明图。
图22是表示现有的半导体装置的制造方法的说明图。
其中，附图标记说明如下：
a 电极焊盘上的开口；
b 用于形成贯穿电极的开口；
c 贯穿电极上部的开口；
1 半导体元件；
2 基板；
3 第一感光性绝缘层；
4 半导体元件上金属焊盘；
5 贯穿电极；
6 金属配线；
7 金属镀层；
8 第二感光性绝缘层；
9 焊料凸块；
10 贯穿电极上金属焊盘；
11 焊球；
12 使SnAg隆起的电极；
13 绝缘树脂层；
14 配线基板；
15 绝缘密封树脂层；
20、21 单片化的半导体装置；
50 半导体装置；
52 再配线图案；
53 配线基板；
54 贯穿孔；
55 铝电极焊盘；
56 贯穿电极；
57 配线基板上的再配线图案；
58 焊料凸块；
59 器件形成层；
110、210 基板；
140、240 贯穿电极；
150、250 芯基材；
157、257 配线层；
164、264 连接焊盘；
165、265 安装焊盘；
170、174、176、270 焊料凸块；
180、280 半导体元件；
182、282 半导体元件的焊盘；
184、284 底部填充材料；
266 配线；
301 有机基板；
302 半导体元件；
303 粘接层；
304 贯穿通孔；
305a 内部电极；
305b 外部电极；
306 绝缘材料层；
307 金属薄膜配线层；
308 通孔部；
309 外部电极；
310 金属通孔；
316 感光性树脂层；
317 开口。
具体实施方式
如上所述，在半导体装置中，对更小型化、薄型化及高密度化的要求快速提高，要求开发一种半导体装置及其制造方法，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，在配线基板上的载置和半导体装置的积层容易的半导体。
本发明人为了实现上述目的，进行了反复研究，结果发现：将以暂时粘接材料粘接、载置在基板上的半导体元件周边，用光固化性树脂层为膜厚10～300μm的光固化性干膜的光固化性树脂层层压，所述光固化性树脂层是将含有具有含环氧基成分及含酚羟基成分来作为重复单元的硅酮高分子化合物等的光刻胶组合物材料用于光固化性树脂层的干膜，由此，能够没有空隙地将光固化性树脂层(第一感光性绝缘层)填充在半导体元件周边，隔着掩膜并根据微影技术，对层压的光固化性树脂层进行图案化，由此，能够同时形成处于半导体元件上的电极焊盘的开口和成为设于半导体元件的外部的贯穿电极的开口，直至完成本发明。
进一步，在处于半导体元件上的电极焊盘上的开口和配置于半导体元件外部的贯穿电极的同时图案化后，在对这些开口图案实施了由镀覆进行的电气配线后，涂布与上述相同的光固化性树脂组合物，或者层压光固化性树脂层，形成第二感光性绝缘层，进行图案化，在贯穿电极上部形成焊料凸块，进一步，进行除去用暂时粘接材料与由半导体元件、光固化性树脂层和贯穿电极等形成的半导体装置粘接的基板的步骤，利用切割进行单片化是能够非常合理地形成半导体装置的方法，实现本发明的目的。
另一方面，发现：由上述制造方法得到的半导体装置，由于上部的焊料凸块突出，下部除去基板，由此能够使贯穿电极容易地露出，因此，能够使用使多个半导体装置突出的焊料凸块和露出的电极，容易地进行电连接，进行积层，另外，能够容易地将积层的半导体装置载置在配线基板上，直至完成本发明。
即，本发明是一种半导体装置，其具有半导体元件、和与所述半导体元件电连接的半导体元件上金属焊盘及金属配线，所述金属配线与贯穿电极及焊料凸块电连接，在所述半导体元件上形成有第一感光性绝缘层，在所述第一感光性绝缘层上形成有第二感光性绝缘层，
所述第一感光性绝缘层及所述第二感光性绝缘层由含有以下说明的(A)～(E)成分的光固化性树脂组合物形成。
以下，参照附图对本发明的实施方式具体地进行说明，但本发明不限于此。
如图1所示，本发明的半导体装置，具有半导体元件1、与半导体元件1电连接的半导体元件上金属焊盘4、以及金属配线6，并且，金属配线6与贯穿电极5及焊料凸块9电连接，其中，在半导体元件1上形成第一感光性绝缘层3，并在第一感光性绝缘层3上形成第二感光性绝缘层8。
如果是这种半导体装置，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，能够使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易，另外，能够使贯穿电极、电极焊盘部的开口等的加工变得容易。
此处，本发明的半导体装置，其第一感光性绝缘层3及第二感光性绝缘层8，由含有下述化合物的光固化性树脂组合物形成：
(A)硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000，
Figure BDA0001013340640000161
[式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000162
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000163
(式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基；m为1～100的正数)
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95]；
(B)光致产酸剂，其根据波长190～500nm的光而分解，并产生酸；
(C)溶剂；
(D)选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物；以及，
(E)选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物。
这样，由于第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层是由上述的光固化性树脂组合物形成，因此，本发明的半导体装置是一种减轻了翘曲的半导体装置。
另外，第一感光性绝缘层根据层压光固化性干膜的光固化性树脂层而形成，第二感光性绝缘层能够根据层压光固化性干膜的光固化性树脂层或涂布作为光固化性干膜的光固化性树脂层的材料的光刻胶组合物材料而形成。由此，由于即使半导体元件的高度为数十微米，也能够没有空隙等地填充在半导体元件周边，因此优选。
另外，在本发明中，提供一种将上述的半导体装置倒装芯片化并积层多层而成的积层型半导体装置。
如图2所示，本发明的积层型半导体装置，是将上述半导体装置倒装芯片化并根据焊料凸块9与贯穿电极5电连接，积层多层而成的积层型半导体装置，也可以在各半导体装置间封入绝缘树脂层13。
另外，在本发明中，提供一种密封后积层型半导体装置，是将上述积层型半导体装置载置在具有电路的基板上，并由绝缘密封树脂层密封而成。
如图3所示，本发明的密封后积层型半导体装置，是将上述积层型半导体装置经由焊料凸块9载置在具有电气回路的基板(配线基板14)上，并由绝缘密封树脂层15密封而成。
以下，对用于本发明的半导体装置中的光固化性树脂组合物的各成分进行说明。
[(A)成分]
(A)成分为硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000。
Figure BDA0001013340640000181
[式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000182
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure BDA0001013340640000191
(式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基；m为1～100的正数)
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95]；
上述通式(1)的R1～R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基。R1～R4相互之间可以不同也可以相同。作为碳原子数1～4的烷基或烷氧基的具体例，可以列举：甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、异丙氧基等。
上述通式(1)的R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基。作为碳原子数1～10的单价烃基的具体例，可以列举：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、辛基、环己基等直链、支链或环状烷基；苯基、甲苯基、萘基等芳基。这些基团中，从原料的可获得性的观点出发，优选甲基。
上述通式(1)的R9为碳原子数1～10的二价烃基。作为R9的具体例，可以列举：亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚环己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基等直链、支链或环状亚烷基；亚苯基、亚甲苯基、亚萘基等亚芳基。这其中，从原料的可获得性的观点出发，优选亚苯基。
上述通式(2)的R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基。R10、R11相互之间可以不同也可以相同。作为R10、R11的具体例，可以列举：甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、异丙氧基等。
上述通式(4)的R12～R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基；R12～R15优选为碳原子数1～8的单价烃基，更优选为碳原子数1～6的单价烃基。作为R12～R15的具体例，可以列举：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、辛基、环己基等直链状、支链状或环状烷基；乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基等直链状、支链状或环状链烯基；苯基、甲苯基、萘基等芳基；苄基、苯乙基等芳烷基等。这其中，从原料的可获得性的观点出发，优选甲基。
另外，从与后述的(B)成分、(D)成分及(E)成分的相溶性及光固化性的观点出发，上述通式(4)的m为1～100，优选为1～80的正数。
上述通式(1)的a、上述通式(2)的b为正数，优选为0＜a＜1、0＜b＜1且a+b＝1，更优选0.05≤a≤0.8、0.2≤b≤0.95，特别优选0.2≤a≤0.8、0.2≤b≤0.8。
上述通式(1)中的环氧基(J)与上述通式(2)中的酚羟基(K)的比率(摩尔比)为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95。所述比率优选为0.10≤(J)/((J)+(K))≤0.90，更优选为0.10≤(J)/((J)+(K))≤0.85。如环氧基(J)过少，则与基板的密接性降低，如环氧基(J)过多，则图案分辨率降低。
上述的硅酮高分子化合物的重量平均分子量为3000～500000，优选为10000～250000。从将含有此硅酮高分子化合物的光固化性树脂组合物以及将所述光固化性树脂组合物用于光固化性树脂层而成的干膜的光固化性、和固化所述光固化性树脂层而得到的固化皮膜的机械特性的观点出发，优选这种分子量。此外，重量平均分子量是使用凝胶渗透色谱法(Gelpermeationchromatography，GPC)的聚苯乙烯换算值(以下，相同)。
作为上述通式(1)所表示的含环氧基成分的具体例，可以列举如下述所示的化合物：
Figure BDA0001013340640000201
Figure BDA0001013340640000211
[(B)成分]
(B)成分是由波长190～500nm的光进行分解，产生酸的光致产酸剂。作为(B)光致产酸剂，能够使用根据照射波长190～500nm的光来产生酸而使其成为固化催化剂的光致产酸剂。由于上述(A)成分与光致产酸剂的相溶性优异，因此，能够使用多个种类的光致产酸剂。作为上述光致产酸剂，可以列举例如：鎓盐、重氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、β-酮砜衍生物、二磺酸衍生物、磺酸硝基苄酯衍生物、磺酸酯衍生物、酰亚胺-基-磺酸酯衍生物、肟磺酸酯衍生物、亚氨基磺酸酯衍生物、三嗪衍生物等。
作为上述鎓盐，可以列举例如由下述通式(5)所表示的化合物。
(R16)jM+K- (5)
(式(5)中，R16表示也可以有取代基的碳原子数1～12的直链状、支链状或环状烷基，碳原子数6～12的芳基或碳原子数7～12的芳烷基，M+表示碘鎓离子或锍离子，K-表示非亲核性反离子，j表示2或3。)
上述R16中，作为烷基，可以列举例如：甲基、乙基、丙基、丁基、环己基、2-氧代环己基、降冰片基、金刚烷基等。作为芳基，可以列举例如：苯基；邻、间或对甲氧基苯基、乙氧基苯基、间或对叔丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-甲基苯基、3-甲基苯基或4-甲基苯基、乙基苯基、4-叔丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基等。作为芳烷基，可以列举例如：苄基、苯乙基等各基团。
作为K-的非亲核性反离子，可以列举：氯化物离子、溴化物离子等卤化物离子；三氟甲磺酸酯、1，1，1-三氟乙磺酸酯、九氟丁磺酸酯等氟代烷基磺酸酯；甲苯磺酸酯、苯磺酸酯、4-氟代苯磺酸酯、1，2，3，4，5-五氟代苯磺酸酯等芳基磺酸酯；甲磺酸酯、丁磺酸酯等烷基磺酸酯等。
作为重氮甲烷衍生物，可以列举由下述通式(6)所表示的化合物。
Figure BDA0001013340640000221
(式(6)中，R17可以相同或不同，表示碳原子数1～12的直链状、支链状或环状烷基或卤化烷基、碳原子数6～12的芳基或卤化芳基、或碳原子数7～12的芳烷基。)
上述R17中，作为烷基，可以列举例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、环戊基、环己基、降冰片基、金刚烷基等。作为卤化烷基，可以列举例如：三氟甲基、1，1，1-三氟乙基、1，1，1-三氯乙基、九氟丁基等。作为芳基，可以列举例如：苯基；邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基或对甲氧基苯基、乙氧基苯基、间叔丁氧基苯基或对叔丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-甲基苯基、3-甲基苯基或4-甲基苯基、乙基苯基、4-叔丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基等。作为卤化芳基，可以列举例如：氟代苯基、氯苯基、1，2，3，4，5-五氟代苯基等。作为芳烷基，可以列举例如：苄基、苯乙基等。
上述(B)成分的光致产酸剂能够单独使用一种或混合两种以上使用。
从光致产酸剂自身的光吸收及厚膜下的光固化性的观点出发，相对(A)成分的硅酮高分子化合物100质量份，上述(B)成分的光致产酸剂的调配量，优选为0.05～20质量份，特别优选为0.2～5质量份。
[(C)成分]
(C)成分是溶剂。作为(C)溶剂，能够使用可溶解上述的(A)成分、(B)成分及后述的(D)成分、(E)成分的溶剂。
作为(C)溶剂，例如，环己酮、环戊酮、甲基-2-n-戊酮等酮类；3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇等醇类；丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等醚类；丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、醋酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、酢酸叔丁基、丙酸叔丁基、丙二醇-单-叔丁基醚乙酸酯、γ-丁内酯等酯类等，这些化合物能够单独使用一种或混合两种以上使用。特别优选的是，光致产酸剂的溶解性最优异的乳酸乙酯、环己酮、环戊酮、丙二醇单甲基醚乙酸酯、γ-丁内酯或这些化合物的混合溶剂。
从光固化性树脂组合物的相溶性、粘度及涂布性的观点出发，相对上述的(A)成分、(B)成分及后述的(D)成分、(E)成分的调配量的总量100质量份，上述(C)成分的溶剂的调配量，优选为50～2000质量份，特别优选为50～1000质量份。
[(D)成分]
(D)成分为选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物。
作为上述由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物，可以列举例如：由甲醛或甲醛-醇改性后的三聚氰胺缩合物、或由甲醛或甲醛-醇改性后的尿素缩合物。上述由甲醛或甲醛-醇改性后的三聚氰胺缩合物的合成，例如为，首先，按照公知的方法，用福尔马林将三聚氰胺单体羟甲基化并改性，或将其进一步用醇烷氧基化进行改性，形成由下述通式(7)所表示的改性三聚氰胺。此外，作为上述醇，优选低级醇，例如优选碳原子数1～4的醇。
Figure BDA0001013340640000231
(式(7)中，R18可以相同或不同，是含有羟甲基、碳原子数1～4的烷氧基的烷氧基甲基或氢原子，至少一个是羟甲基或上述烷氧基甲基。)
作为上述R18，可以列举例如：羟甲基、甲氧基甲基、乙氧基甲基等烷氧基甲基及氢原子等。
作为上述通式(7)的改性三聚氰胺，具体可以列举：三甲氧基甲基单羟甲基三聚氰胺、二甲氧基甲基单羟甲基三聚氰胺、三羟甲基三聚氰胺、六羟甲基三聚氰胺、六甲氧基羟甲基三聚氰胺等。
接下来，将通式(7)的改性三聚氰胺或此多聚体(例如二聚体、三聚体等低聚体)按照普通方法进行附加的缩聚，直至形成甲醛和所需的分子量，得到由甲醛或甲醛-醇改性而成的三聚氰胺缩合物。
另外，上述由甲醛或甲醛-醇改性而成的尿素缩合物的合成，能够利用如下方式进行：例如按照公知的方法，用甲醛对所需的分子量的尿素缩合物进行羟甲基化而改性，或将其进一步用醇进行烷氧基化，进行改性。
作为上述由甲醛或甲醛-醇改性的尿素缩合物，可以列举例如：甲氧基甲基化尿素缩合物、乙氧基甲基化尿素缩合物、丙氧基甲基化尿素缩合物等。此外，这些由甲醛或甲醛-醇改性的尿素缩合物也能够单独使用一种或混合两种以上使用。
接下来，作为在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物，可以列举例如：(2-羟基-5-甲基)-1，3-苯二甲醇、2，2’，6，6’-四甲氧基甲基双酚A等。这些酚类化合物也能够单独使用一种或混合两种以上使用。
另一方面，作为用缩水甘油基取代多元酚的羟基而成的化合物，能够列举：利用使双酚A、三(4-羟基苯基)甲烷、1，1，1-三(4-羟基苯基)乙烷的羟基在碱的存在下与环氧氯丙烷反应而得到的1，1’-二缩水甘油基双酚A、三(4-缩水甘油基苯基)甲烷、1，1，1-三(4-缩水甘油基苯基)乙烷等。这些用缩水甘油基取代多元酚的羟基而成的化合物也能够单独使用一种或混合两种以上使用。
上述(D)成分能够单独使用一种或组合两种以上使用。
[(E)成分]
(E)成分为选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物。作为上述(E)成分，可以列举：以苯酚或双酚A、对叔丁基苯酚、辛基苯酚、对枯基苯酚等烷基苯酚、对苯基苯酚、甲基苯酚等为原料合成的甲阶酚醛型苯酚树脂、酚醛清漆苯酚树脂等。进一步，可以列举：三(4-羟基苯基)甲烷、1，1，1-三(4-羟基苯基)乙烷等。
上述(E)成分能够单独使用一种或组合两种以上使用。
上述(D)成分、(E)成分可以作为交联剂作用。
从光固化性及作为经后期固化的电气/电子零件保护用皮膜的可靠性的观点出发，相对上述(A)成分的硅酮高分子化合物100质量份，上述(D)成分及(E)成分的调配量，优选(D)成分及(E)成分共0.5～50质量份、特别优选为1～30质量份。如果是这种调配量，则不易产生图案间关联分辨率降低的问题。
[(F)成分]
而且，在用于本发明的半导体装置中的光固化性树脂组合物中，根据需要，可以添加碱性化合物作为(F)成分。作为上述碱性化合物，适合使用由光致产酸剂产生的酸能够抑制使光刻胶皮膜扩散时的扩散速度的化合物。而且，根据调配上述碱性化合物，能够提高分辨率，抑制曝光后的灵敏度变化，降低基板和环境依赖性，改善曝光宽容度及图案形状等。
作为上述碱性化合物，可以列举：一级、二级、三级脂肪族胺类、混合胺类、芳香族胺类、杂环胺类、具有羧基的含氮化合物、具有磺酰基的含氮化合物、具有羟基的含氮化合物、具有羟基苯基的含氮化合物、醇性含氮化合物、酰胺衍生物、酰亚胺衍生物、以及由下述通式(8)所表示的化合物等。
N(α)q(β)3-q (8)
(式(8)中，q＝1、2或3。侧链α可以相同或不同，是由下述通式(9)～(11)所表示的任一个取代基。侧链β可以相同或不同，表示氢原子、或直链状、支链状或环状碳原子数1～20的烷基，也可以含有醚键或羟基。另外，侧链α之间也可以键合形成环。)
Figure BDA0001013340640000261
此处，上述式中R300、R302、R305为碳原子数1～4的直链状或支链状的亚烷基，R301、R304为氢原子、或碳原子数1～20的直链状、支链状或环状烷基，也可以含有一个或多个羟基、醚键、酯键、内酯环中的任一种。R303是单键、或碳原子数1～4的直链状或支链状的亚烷基，R306为碳原子数1～20的直链状、支链状或环状烷基，也可以含有一个或多个羟基、醚键、酯键、内酯环。
作为上述通式(8)所表示的化合物，具体来说，可以示例下述的化合物。即，能够示例：三[2-(甲氧基甲氧基)乙基]胺、三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺、三[2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基]胺、三[2-(1-甲氧基乙氧基)乙基]胺、三[2-(1-乙氧基乙氧基)乙基]胺、三[2-(1-乙氧基丙氧基)乙基]胺、三[2-{2-(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、4，7，13，16，21，24-六氧-1，10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷、4，7，13，18-四氧-1，10-二氮杂双环[8.5.5]二十烷、1，4，10，13-四氧-7，16-二氮杂双环十八烷、1-氮杂-12-冠-4、1-氮杂-15-冠-5、1-氮杂-18-冠-6、三(2-甲酰氧乙基)胺、三(2-乙酰氧基乙基)胺、三(2-丙酰基氧乙基)胺、三(2-丁酰基氧乙基)胺、三(2-异丁酰基氧乙基)胺、三(2-戊酰基氧乙基)胺、三(2-特戊酰氧乙基)胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(乙酰氧基乙酰氧基)乙基胺、三(2-甲氧基羰基氧乙基)胺、三(2-叔丁氧基羰基氧乙基)胺、三[2-(2-氧代丙氧基)乙基]胺、三[2-(甲氧基羰基甲基)氧乙基]胺、三[2-(叔丁氧基羰基甲氧基)乙基]胺、三[2-(环己基氧基羰基甲氧基)乙基]胺、三(2-甲氧基羰基乙基)胺、三(2-乙氧基羰基乙基)胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(2-羟基乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(2-乙酰氧基乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-[(甲氧基羰基)甲氧基羰基]乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-[(甲氧基羰基)甲氧基羰基]乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(四氢糠氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-(四氢糠氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-[(2-氧代四氢呋喃-3-基)氧羰基]乙基胺、N，N-双(2-乙酰氧基乙基)2-[(2-氧代四氢呋喃-3-基)氧羰基]乙基胺、N，N-双(2-羟基乙基)2-(4-羟基丁氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-甲酰氧乙基)2-(4-甲酰氧基丁氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-甲酰氧乙基)2-(2-甲酰氧基乙氧基羰基)乙基胺、N，N-双(2-甲氧基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N-(2-羟基乙基)双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-乙酰氧基乙基)双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-羟基乙基)双[2-(乙氧基羰基)乙基]胺、N-(2-乙酰氧基乙基)双[2-(乙氧基羰基)乙基]胺、N-(3-羟基-1-丙基)双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(3-乙酰氧基-1-丙基)双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-(2-甲氧基乙基)双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-丁基双[2-(甲氧基羰基)乙基]胺、N-丁基双[2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基]胺、N-甲基双(2-乙酰氧基乙基)胺、N-乙基双(2-乙酰氧基乙基)胺、N-甲基双(2-特戊酰氧乙基)胺、N-乙基双[2-(甲氧基羰氧基)乙基]胺、N-乙基双[2-(叔丁氧基羰氧基)乙基]胺、三(甲氧基羰基甲基)胺、三(乙氧基羰基甲基)胺、N-丁基双(甲氧基羰基甲基)胺、N-己基双(甲氧基羰基甲基)胺、β-(二乙氨基)-δ-戊内酯，但不限于这些化合物。
上述(F)成分的碱性化合物能够单独使用一种或组合两种以上使用。
从灵敏度的观点出发，相对上述(A)成分的硅酮高分子化合物100质量份，上述(F)成分的碱性化合物的调配量，优选为0～3质量份，特别优选为0.01～1质量份。如果是这种调配量，则不易产生分辨率变差，引起图案劣化的情况。
[(G)成分]
本发明的用于半导体装置中的光固化性树脂组合物，也可以含有固化促进剂(G)。上述固化促进剂(G)，当具有环氧基的化合物固化时，是具有促进固化速度的功能的化合物。可以列举：三级胺类或其盐、咪唑类等。
作为市售的固化促进剂，可以列举例如：四国化成股份有限公司制的2MZ-A、2MZ-OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ-PW(均为咪唑系化合物的商品名)、圣-亚富路(San-Apro)股份有限公司制的U-CAT3503N、U-CAT3502T(均为二甲胺的封闭型异氰酸酯化合物的商品名)、DBU、DBN、U-CATSA102、U-CAT5002(均为双环脒化合物及其盐的商品名)等。
从灵敏度的观点出发，相对上述(A)成分的硅酮高分子化合物100质量份，上述(G)成分的固化促进剂的调配量，优选为0～3质量份，特别优选为0～1质量份。如果是这种调配量，则不易产生分辨率变差，引起图案劣化的情况。此外，优选的是，调配时，相对上述(A)成分的硅酮高分子化合物100质量份为0.05质量份以上。
优选的是，本发明中的光固化性树脂组合物的固化后的弹性率为0.1～2Gpa，且拉伸强度为1～80MPa。另外，本发明中的光固化性树脂组合物的固化后的线膨胀系数，优选为180ppm/℃以下，更优选为10～150ppm/℃。如果是这种具有由光固化性树脂组合物形成的第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层的半导体装置，则耐久性更为优异。
制备上述的光固化性树脂组合物的方法没有特别限定。例如，根据搅拌混合上述的各成分后，用过滤器等过滤，能够制备光固化性树脂组合物。
如果是这种光固化性树脂组合物，则能够用厚膜容易地进行微细的图案形成，且即使在具有凹凸的基板上也容易进行高灵敏度的图案形成，各种膜特性、尤其是对用于回路基板的基材的密接性优异，而且，作为电气/电子零件的可靠性优异，即使作为基板接合材料，也能够形成具有高可靠性的皮膜。
下面，对本发明的半导体装置的制造方法进行说明。
上述的半导体装置能够根据以下所示的本发明的半导体装置的制造方法进行制造。本发明的半导体装置的制造方法具有以下步骤：
(1)准备光固化性干膜，所述光固化性干膜具有由支撑膜和保护膜夹持膜厚10～300μm的光固化性树脂层的结构，所述光固化性树脂层是由光刻胶组合物材料构成；
(2)在粘接或暂时粘接有高度20～100μm的半导体元件的基板上，以覆盖所述半导体元件的方式层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层，由此形成第一感光性绝缘层，所述半导体元件的上部表面上露出了电极焊盘；
(3)隔着掩膜并根据微影技术对所述第一感光性绝缘层进行图案化，同时形成所述电极焊盘上的开口和用于形成设于所述半导体元件的外部的贯穿电极的开口；
(4)在图案化后，利用烘烤，使由所述第一感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；
(5)在固化后，根据溅射进行晶种层形成，其后，根据镀覆填充所述电极焊盘上的开口和用于形成所述贯穿电极的开口，分别作成半导体元件上金属焊盘和贯穿电极，并根据由镀覆形成的金属配线来连接通过所述镀覆形成的所述半导体元件上金属焊盘和所述贯穿电极；
(6)在形成金属配线后，利用层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层或涂布所述光刻胶组合物材料，形成第二感光性绝缘层，并以在所述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化；
(7)在图案化后，利用烘烤，使由所述第二感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；以及，
(8)在固化后，在所述贯穿电极上部的开口处形成焊料凸块。
而且，所述步骤(1)中准备的光固化性干膜，具有光固化性树脂层的光固化性干膜，所述光固化性树脂层是由含有上述(A)～(E)成分且根据需要含有(F)、(G)成分等而组成的化学增幅型负性光刻胶组合物材料构成。
以下，对各步骤详细地进行说明。
首先，在步骤(1)中，准备光固化性干膜。
用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜，具有由支撑膜和保护膜夹持膜厚10～300μm的光固化性树脂层的结构，光固化性树脂层是光固化性干膜，由含有上述的(A)～(E)成分且根据需要含有(F)、(G)成分等而组成的化学增幅型负性光刻胶组合物材料构成。
在用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜中，根据对上述(A)～(E)成分且根据需要含有(F)、(G)成分等进行搅拌混合，其后，用过滤器等过滤，能够制备形成光固化性树脂层的光刻胶组合物材料。
接下来，在用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜中使用的支撑膜，可以是单层膜也可以是积层了多层聚合物膜的多层膜。作为材质，可以列举：聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸酯等合成树脂膜等，优选为具有适度的可挠性、机械强度及耐热性的聚乙烯对苯二甲酸酯。另外，也可以对这些膜进行电晕处理或涂布剥离剂等各种处理。这些膜也能够使用市售品，可以列举例如：cerapeel WZ(RX)、cerapeel BX8(R)(以上为东来薄膜加工股份有限公司制)、E7302、E7304(以上为东洋纺织股份有限公司制)、Purex G31、Purex G71T1(以上为帝人杜邦薄膜股份有限公司制)、PET38×1-A3、PET38×1-V8、PET38×1-X08(以上为尼帕(Nipper)股份有限公司制)等。
用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜中使用的保护膜，能够使用与上述的支撑膜相同的膜，优选使用具有适度的可挠性的聚乙烯对苯二甲酸酯及聚乙烯。这些膜能够使用市售品，作为聚乙烯对苯二甲酸酯，可以列举已经示例的商品，作为聚乙烯，可以列举例如GF-8(多摩聚合(TAMAPOLY)股份有限公司制)、PE膜0型(尼帕(Nipper)股份有限公司制)。
从光固化性干膜制造的稳定性及防止对卷芯的卷翘也就是所谓卷曲的观点出发，上述支撑膜及保护膜的厚度均优选为10～200μm。
接下来，对用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜的制造方法进行说明。上述光固化性干膜的制造装置，通常能够使用用于制造胶粘剂产品的薄膜涂布机。作为上述薄膜涂布机，可以列举例如：缺角轮涂布机、缺角轮逆向涂布机、多功能涂布机、模涂布机、唇模挤出涂布机、唇模挤出逆向涂布机、直接凹版涂布机、胶印凹版涂布机、3辊底部逆向涂布机、4辊底部逆向涂布机等。
将支撑膜从薄膜涂布机的放卷轴放卷(退绕)，在使其通过薄膜涂布机的涂布机头时，在支撑膜上以规定的厚度涂布光刻胶组合物材料，在形成光固化性树脂层后，以规定的温度和规定的时间通过热风循环干燥箱，将在上述支撑膜上干燥后的光固化性树脂层与从薄膜涂布机的另一放卷轴放卷的保护膜一起，以规定的压力通过层压辊，并与支撑膜上的光固化性树脂层贴合后，卷绕在薄膜涂布机的卷取轴上，由此来进行制造。此时，热风循环干燥箱的温度优选为25～150℃，通过时间优选为1～100分钟，层压辊的压力优选为0.01～5MPa。
另外，用于本发明的半导体装置的制造方法中的光固化性干膜的光固化性树脂层的膜厚为10～300μm，优选为10～250μm。另外，在使用光固化性干膜来形成第一感光性绝缘层的情况下，光固化性树脂层的膜厚优选为100～300μm，更优选为100～250μm。另外，在使用光固化性干膜来形成第二感光性绝缘层的情况下，光固化性树脂层的膜厚优选为10～200μm，更优选为10～100μm。另外，在利用涂布光刻胶组合物材料来形成第二感光性绝缘层的情况下，优选以第二感光性绝缘层的膜厚为10～200μm的方式来涂布光刻胶组合物材料，尤其优选以第二感光性绝缘层的膜厚为10～100μm的方式来涂布光刻胶组合物材料。
利用上述的方法，能够制作光固化性干膜，利用使用这种光固化性干膜，能够减轻翘曲，另外，即使半导体元件的高度为数十微米，也能够制造一种半导体装置，在半导体元件周边被填充成没有空隙等。
接下来，在步骤(2)中，在粘接或暂时粘接有高度20～100μm的半导体元件的基板上，以覆盖半导体元件的方式层压光固化性干膜的光固化性树脂层，由此形成第一感光性绝缘层，所述半导体元件的上部表面上露出了电极焊盘。
首先，从上述的光固化性干膜剥离保护膜，如图4(a)所示，向粘接或暂时粘接有半导体元件1的基板2上层压光固化性干膜的光固化性树脂层，形成第一感光性绝缘层3。此时，在以后的步骤不将基板2从半导体元件1而单片化的情况下，基板2也可以实施配线，并用粘接剂将半导体元件1固定在基板2上。另一方面，在多层再配线步骤后除去基板2的情况下，半导体元件1根据暂时粘接材料固定在基板2上。
作为在粘接或暂时粘接有半导体元件的基板上粘贴光固化性干膜的装置，优选真空层压机。将光固化性干膜安装在膜粘贴装置上，并将剥离了光固化性干膜的保护膜而露出的光固化性树脂层，在规定真空度的真空腔室内中，使用规定的压力的粘贴辊，将其在规定的温度的工作台上与基板密接。此外，工作台的温度优选为60～120℃，粘贴辊的压力优选为0～5.0Mpa，真空腔室的真空度优选为50～500Pa。利用这样进行真空层压，由于半导体元件周边不会产生空隙，因此优选。
此时，为了得到需要厚度的光固化性树脂层，根据需要，也可以将膜粘贴多次。粘贴次数例如为1～10次左右，可得到10～1000μm、尤其是100～500μm厚度的树脂层。
另外，此时，如图4(b)所示，在半导体元件1上形成第一感光性绝缘层3时，有使半导体元件1上的第一感光性绝缘层3的膜厚变厚，或者随着从半导体元件1向周边离开使膜厚逐渐变薄两种方法。利用机械加压，使此膜厚的变化平坦化，如图4(a)所示，能够优选使用使半导体元件上的膜厚变薄的方法。
接下来，在步骤(3)中，隔着掩膜并根据微影技术，对第一感光性绝缘层进行图案化，如图5所示，由此同时形成电极焊盘上的开口a和用于形成设于半导体元件1的外部的贯穿电极的开口b。
在此图案化中，当形成了第一感光性绝缘层后，进行曝光，曝光后进行加热处理(曝光后烘烤；PEB)，进行显影，进一步，根据需要进行后期固化形成图案。即，能够使用公知的微影技术技术形成图案。
此处，为了有效地进行第一感光性绝缘层的光固化反应，或为了提高第一感光性绝缘层3与基板2的密接性，或为了提高密接的第一感光性绝缘层的平坦性，根据需要，也可以进行预备加热(预烘烤)。预烘烤例如可以在40～140℃下进行1分钟～1小时左右。
接下来，在经由支撑膜，或剥离支撑膜后的状态下，经由光掩膜以波长190～500nm的光进行曝光，并使其固化。光掩膜也可以是例如镂空所需的图案的掩膜。此外，光掩膜的材质优选遮蔽波长190～500nm的光，适合使用例如铬等，但不限于此。
作为波长190～500nm的光，可以列举例如根据放射线发生装置产生的多种波长的光、例如，g线、i线等紫外光、远紫外线光(248nm、193nm)等。而且，波长优选为248～436nm。曝光量优选为例如10～3000mJ/cm2。利用这样曝光，曝光部分交联，在后述的显影液中形成不溶的图案。
而且，为了提高显影灵敏度，进行PEB。PEB例如可以在40～140℃下进行0.5～10分钟。
其后，用显影液进行显影。作为优选的显影液，可以列举IPA(异丙醇)或丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等有机溶剂。另外，作为优选的碱水溶液的显影液为2.38％的四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液。本发明的半导体装置的制造方法中，作为显影液，优选使用有机溶剂。
显影能够根据通常的方法、例如将形成有图案的基板浸渍在显影液等进行。其后，根据需要，进行清洗、冲洗、干燥等，得到具有所需的图案的第一感光性绝缘层的皮膜。
接下来，步骤(4)中，利用烘烤，使根据第一感光性绝缘层的图案化得到的图案固化。
将根据上述的第一感光性绝缘层的图案化得到的图案，使用烤箱或加热板，在优选为温度100～250℃、更优选为150～220℃、进一步优选为170～190℃下进行烘烤，使其固化(后期固化)。如后期固化温度为100～250℃，能够提高第一感光性绝缘层的皮膜的交联密度，除去残留的挥发成分，从对基板的密接力、耐热性、强度、进而电特性的观点出发是优选的。而且，后期固化时间可以设定为10分钟～10小时。
另外，在第一感光性绝缘层的图案化中，根据一次性(总括性)曝光同时形成在半导体元件1上露出的电极焊盘上的开口a和用于形成设在半导体元件1的外部的贯穿电极(TMV)的开口b是合理且优选的。
接下来，步骤(5)中，根据镀覆填充由图案化形成的电极焊盘上的开口和用于形成贯穿电极的开口，分别作成半导体元件上金属焊盘和贯穿电极，进一步根据由镀覆形成的金属配线来连接根据镀覆形成的半导体元件上金属焊盘和贯穿电极。
当进行镀覆时，例如，根据溅射形成了晶种层后，进行镀覆光刻胶的图案化，其后，进行电镀等，如图6所示，根据镀覆填充电极焊盘上的开口a和用于形成贯穿电极的开口b，分别形成半导体元件上金属焊盘4和贯穿电极5，进一步，形成金属配线6，用以连接根据镀覆形成的半导体元件上金属焊盘4和贯穿电极5。
另外，此处，如图7所示，为了使贯穿电极5的镀覆充分，也可以另外对贯穿电极5再次施加电镀，用金属镀覆7来填充贯穿电极5。
接下来，在步骤(6)中，根据再次层压上述的光固化性干膜的光固化性树脂层或直接根据公知的旋涂等涂布上述光刻胶组合物材料溶液，如图8所示，形成第二感光性绝缘层8，按照在贯穿电极上部形成贯穿电极上部的开口c的方式进行图案化。此图案化能够利用与上述的步骤(3)相同的方法进行。
此外，在第二感光性绝缘层中，在涂布光刻胶组合物材料的情况下，也能够以与使用光固化性干膜时相同的厚度进行涂布。作为涂布方法，可以采用在公知的微影技术技术中采用的方法进行。例如，能够使用浸染法、旋涂法、滚涂法等方法进行涂布。其中优选旋涂法。
接下来，在步骤(7)中，利用烘烤，使根据第二感光性绝缘层的图案化得到的图案固化。此烘烤能够在与上述的步骤(4)相同的条件下进行。
接下来，在步骤(8)中，在贯穿电极上部的开口c形成焊料凸块。
作为焊料凸块的形成方法，例如，如图9所示，根据镀覆在贯穿电极上部的开口c形成贯穿电极上金属焊盘10。接下来，在贯穿电极上金属焊盘10上形成焊球11，可以将其作为焊料凸块。
另外，在上述的步骤(5)中，如图7所示，为了使贯穿电极5的镀覆充分，以SnAg进行另外施加的镀覆，在其后的步骤(6)中，利用与上述同样地形成第二感光性绝缘层并以在贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化，使镀覆而成的SnAg露出，当根据步骤(7)的烘烤而固化后，作为步骤(8)，利用熔融镀覆而成的SnAg，如图10所示，使电极向贯穿电极上部的开口c隆起，能够形成一种使SnAg隆起的电极12的焊料凸块。
进一步，当上述的步骤(8)之后，如图11所示，在上述的步骤(2)中，半导体元件1与基板2暂时粘接的情况下，可利用除去基板2使配置在半导体元件1的外部的贯穿电极5的焊球11的相反侧露出，并根据蚀刻除去露出的晶种层，露出金属镀覆部，由此能够电性地导通贯穿电极5的上部和下部。进一步，其后，利用切割单片化，能够得到单片化的半导体装置20。
当形成使SnAg隆起的电极12的焊料凸块的情况下也同样，如图12所示，利用除去基板2，能够使配置在半导体元件1的外部的贯穿电极5的SnAg隆起的电极12的相反侧露出，并根据蚀刻除去露出的晶种层，露出金属镀覆部，由此能够电性地导通贯穿电极5的上部和下部。进一步，其后，利用切割单片化，能够得到单片化的半导体装置21。
上述的单片化的半导体装置20或单片化的半导体装置21，如图13、图14所示，可分别夹着绝缘树脂层13，根据焊料凸块电连接地积层多层，形成积层型半导体装置。另外，如图15、图16所示，也可以将积层的半导体装置载置在具有电气回路的基板(配线基板14)上。此外，图13、图14、图15、图16分别为倒装焊接单片化的半导体装置20或21的例子。
另外，如图17、图18所示，当将如上制造的积层型半导体装置载置在配线基板14上后，利用绝缘密封树脂层15进行密封，由此，能够制造一种密封后积层型半导体装置。
此处，作为用于绝缘树脂层13和绝缘密封树脂层15的树脂，能够使用通常用于此用途的树脂，能够使用例如环氧树脂或硅酮树脂或这些树脂的混合树脂。
如上所述制造的本发明的半导体装置、积层型半导体装置、以及密封后积层型半导体装置可以适用于施加到半导体芯片上的扇出(fan-out)配线或WCSP(晶片级芯片尺寸封装)。
如上所述，如果是本发明的半导体装置的制造方法，利用在半导体元件上实施微细电极形成，并在半导体元件外部实施贯穿电极，能够使在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易，另外，能够使贯穿电极、电极焊盘部的开口等加工变得容易。另外，利用使用具有光固化性树脂层的光固化性干膜，所述光固化性树脂层是由含有上述(A)～(E)成分且根据需要含有(F)、(G)成分等而组成的化学增幅型负性光刻胶组合物材料构成，能够减轻翘曲，另外，即使半导体元件的高度为数十微米，也能够制造一种半导体装置，在半导体元件周边被填充成没有空隙等。
而且，这样得到的本发明的半导体装置，使在配线基板上的载置和由于半导体装置的积层变得容易，因此，能够作成一种积层半导体装置而成的积层型半导体装置、或作成一种将其载置在配线基板上并密封而成的密封后积层型半导体装置。
【实施例】
以下，参照实施例及比较例，对本发明更具体地进行说明，但本发明不限于下述的实施例。以下表示在本发明的合成例中使用的化合物(M-1)～(M-5)的化学结构式。
Figure BDA0001013340640000361
[合成例1]
在具备氮气导入管、温度计、戴氏冷凝器(Dimroth condenser)及滴液漏斗的1L的可分离烧瓶中，预备含式(M-2)所表示的不饱和基的化合物215g(0.5mol)、甲苯500g、碳负载的铂催化剂(5质量％)0.10g，在75℃下，缓慢滴下式(M-4)所表示的1，4-双(二甲基硅基)苯48.5g(0.25mol)。此滴下需要10分钟。滴下结束后，在75℃下，持续老化10小时。老化结束后，进行气相色谱分析，确认1，4-双(二甲基硅基)苯残存量在2％以下。将此生成物使用旋转蒸发器，在80℃/0.6kPa下减压浓缩之后得到褐色固体250g。对得到的褐色固体进行红外吸收光谱分析、以及1H核磁共振谱分析，确认得到在两末端具备具有含烯丙基酚羟基的芴结构的硅亚苯基化合物。
Figure BDA0001013340640000371
接下来，在具备氮气导入管、温度计、戴氏冷凝器及滴液漏斗的1L的可分离烧瓶中，注入上述得到的在两末端具备具有含烯丙基酚羟基的芴结构的硅亚苯基化合物210.8g(0.2mol)，将其溶解在环氧氯丙烷278g(3.0mol)中，进一步，添加四甲基氯化铵0.44g，在100℃下，搅拌5小时。接下来，在减压下(20kPa)、70℃下用3小时滴下40％氢氧化钠水溶液44g。其间，根据使生成的水与环氧氯丙烷一起共沸将其排出系统外，蒸馏出的环氧氯丙烷返回系统内。滴下结束后，进一步继续30分钟反应。其后，根据过滤，除去生成的盐，进一步水洗后，蒸发除去环氧氯丙烷，得到褐色固体180g。对得到的褐色固体进行红外吸收光谱分析、以及1H核磁共振谱分析，确认为具有在末端具备烯丙基和环氧基的芴结构的含硅亚苯基骨架化合物(M-1)。
[合成例2]
在具备搅拌机、温度计、氮气置换装置及回流冷凝器的5L烧瓶内装入化合物(M-1)256.0g、化合物(M-2)53.8g，将其溶解于甲苯1300g后，加热至60℃。其后，投入碳负载的铂催化剂(5质量％)1.6g，用1小时将化合物(M-4)53.5g和化合物(M-3)151.0g的混合物滴入烧瓶内。此时烧瓶内温度上升到78℃。滴下结束后，进一步，在90℃下老化5小时后，冷却至室温，添加甲基异丁基酮1000g，利用过滤器对本反应溶液进行加圧过滤，除去铂催化剂。进一步，在得到的高分子化合物溶液中加入纯水500g进行搅拌、静置分液，除去下层的水层。重复六次此分液水洗操作，除去高分子化合物溶液中的微量酸成分。减压蒸发除去此高分子化合物溶液中的溶剂并添加330g环戊酮，得到以固含量浓度60质量％的环戊酮为主溶剂的硅酮高分子化合物溶液(A-1)。若根据GPC测定此高分子化合物溶液中高分子化合物的分子量，以聚苯乙烯换算重量平均分子量为45000，由原料的摩尔比计算出的、(A)成分的硅酮高分子化合物中的式(1)的a为0.616，式(2)的b为0.384。另外，通式(1)中的环氧基(J)和通式(2)中的酚羟基(K)的比率为(J)/((J)+(K))＝0.762。
[合成例3]
在具备搅拌机、温度计、氮气置换装置及回流冷凝器的5L烧瓶内装入化合物(M-1)170.6g、化合物(M-2)35.9g，将其溶解于甲苯1300g后，加热至60℃。其后，投入碳负载的铂催化剂(5质量％)1.6g，用1小时将化合物(M-4)6.5g和化合物(M-5)296.0g的混合物滴入烧瓶内。此时烧瓶内温度上升到75℃。滴下结束后，进一步，在90℃下老化3时间后，冷却至室温，添加甲基异丁基酮1000g，利用过滤器对本反应溶液进行加圧过滤，除去铂催化剂。进一步，在得到的高分子化合物溶液中加入纯水500g进行搅拌、静置分液，除去下层的水层。重复六次此分液水洗操作，除去高分子化合物溶液中的微量酸成分。减压蒸发除去此高分子化合物溶液中的溶剂并添加320g环戊酮，得到以固含量浓度60质量％的环戊酮为主溶剂的硅酮高分子化合物溶液(A-2)。若根据GPC测定此高分子化合物溶液中高分子化合物的分子量，以聚苯乙烯换算重量平均分子量为32000，由原料的摩尔比计算出的(A)成分的硅酮高分子化合物中的式(1)的a为0.615，式(2)的b为0.385。另外，通式(1)中的环氧基(J)和通式(2)中的酚羟基(K)的比率为(J)/((J)+(K))＝0.762。
[合成例4]
在具备搅拌机、温度计、氮气置换装置及回流冷凝器的5L烧瓶内，将化合物(M-1)93.3g、化合物(M-2)26.9g溶解于甲苯1300g后，加热至60℃。其后，投入碳负载的铂催化剂(5质量％)1.6g，用1小时将化合物(M-3)409.0g滴入到烧瓶内。此时烧瓶内温度上升到76℃。滴下结束后，进一步，在90℃下老化3时间后，冷却至室温，添加甲基异丁基酮1000g，利用过滤器对本反应溶液进行加圧过滤，除去铂催化剂。进一步，在得到的高分子化合物溶液中加入纯水500g进行搅拌、静置分液，除去下层的水层。重复六次此分液水洗操作，除去高分子化合物溶液中的微量酸成分。减压蒸发除去此高分子化合物溶液中的溶剂并添加320g环戊酮，得到以固含量浓度60质量％的环戊酮为主溶剂的硅酮高分子化合物溶液(A-3)。若根据GPC测定此高分子化合物溶液中高分子化合物的分子量，以聚苯乙烯换算重量平均分子量为250000，由原料的摩尔比计算出的(A)成分的硅酮高分子化合物中的式(1)的a为0.538，式(2)的b为0.462。另外，通式(1)中的环氧基(J)和通式(2)中的酚羟基(K)的比率为(J)/((J)+(K))＝0.700。
[合成例5]
在具备搅拌机、温度计、氮气置换装置及回流冷凝器的5L烧瓶内装入化合物(M-2)441.0g，将其溶解于甲苯1875g后，添加化合物(M-3)949.6g，加热至60℃。其后，投入碳负载的铂催化剂(5质量％)2.2g，确认内部反应温度上升至65～67℃后，进一步，加热至90℃，保持3时间后，再次冷却至60℃，投入碳负载的铂催化剂(5质量％)2.2g，用1小时将化合物(M-4)107.3g滴入到烧瓶内。此时烧瓶内温度上升到78℃。滴下结束后，进一步，在90℃下老化5小时后，冷却至室温，添加甲基异丁基酮1700g，利用过滤器对本反应溶液进行加圧过滤，除去铂催化剂。进一步，在得到的高分子化合物溶液中添加纯水760g进行搅拌、静置分液，除去下层的水层。重复六次此分液水洗操作，除去高分子化合物溶液中的微量酸成分。减压蒸发除去此高分子化合物溶液中的溶剂并添加950g环戊酮，得到以固含量浓度60质量％的环戊酮为主溶剂的硅酮高分子化合物溶液(B-1)。若根据GPC测定此高分子化合物溶液中高分子化合物的分子量，以聚苯乙烯换算重量平均分子量为51000。此外，在合成例5中得到的硅酮高分子化合物溶液(B-1)中的高分子化合物不含有(A)成分的硅酮高分子化合物中的式(1)所表示的含环氧基成分。
[实施例及比较例]
按照表1所述的调配量，调配硅酮高分子化合物溶液((A)成分)、光致产酸剂((B)成分)、交联剂((D)成分、(E)成分)、碱性化合物((F)成分)及溶剂((C)成分)等，其后，在常温下进行搅拌、混合、溶解后，用铁氟龙(注册商标)制1.0μm过滤器进行精密过滤，得到实施例1～4及比较例1～2的光固化性树脂组合物。
表1
Figure BDA0001013340640000401
表1所述的光致产酸剂如下所示。
Figure BDA0001013340640000402
另外，表1所述的交联剂((D)成分)如下所示。
Figure BDA0001013340640000411
另外，在本发明的实施例中使用并示于表1的多元酚类化合物((E)成分)如下所示。
Figure BDA0001013340640000412
另外，在本发明的比较例中使用并示于表1的环氧化合物如下所示。
Figure BDA0001013340640000413
表1所述的碱性化合物为
N(C2H5OH)3 (AM-1)。
表1所述的U-CAT5002为圣-亚富路(San-Apro)股份有限公司制的固化促进剂。
进一步，薄膜涂布机使用模涂布机，支撑膜使用聚乙烯对苯二甲酸酯膜(厚度50μm)，将实施例1～4及比较例1～2的光固化性树脂组合物分别涂布在上述支撑膜上。接下来，用8分钟通过设定为100℃的热风循环干燥箱(长度4m)，由此，在支撑膜上形成光固化性树脂层。从上述光固化性树脂层上，使用聚乙烯膜(厚度50μm)作为保护膜，在压力1Mpa下贴合上述保护膜和层压辊，制作光固化性干膜。各光固化性树脂层的膜厚如表2所示。此外，膜厚由接触式厚膜测量仪测定。
实施例1～4及比较例1～2的光固化性干膜剥离保护膜，使用真空层压机TEAM-100RF(高鸟公司制)，设定真空腔室内的真空度为80Pa，将支撑膜上的光固化性树脂层与在涂布了暂时粘接材料的硅酮基板上预置了高度100μm、100mm角的虚拟半导体元件的基板密接。温度条件为110℃。返回常压后，将上述基板从真空层压机取出，剥离支撑膜。贴附在基板上的光固化性树脂层的膜厚为150μm，在制作的干膜中的光固化性树脂层的膜厚不满150μm的情况下，根据粘贴数次，在基板上形成膜厚150μm的光固化性树脂层。由此，在基板上形成第一感光性绝缘层。
接下来，为了提高与基板的密接性，根据加热板在130℃下预烘烤5分钟。对得到的第一感光性绝缘层，经由掩膜使用搭载了宽频带光源的接触对准型曝光装置进行曝光，形成半导体元件上的电极焊盘上的开口和用于形成设在半导体元件的外部的贯穿电极的开口图案。光照射后，根据加热板在130℃下进行5分钟PEB后，冷却，使用PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)并利用喷雾显影来使上述基板进行600秒的显影。根据上述方法，对于形成了半导体元件上的电极焊盘上的开口和用于形成设在半导体元件的外部的贯穿电极的开口的基板上的第一感光性绝缘层，使用烤箱在180℃下用2小时一边氮气吹喷一边后期固化。用动态粘弹性测定装置(DMA)测定固化后的第一感光性绝缘层在25℃下的弹性率。另外，用线膨胀系数测定装置(TMA)测定线膨胀系数。此外，拉伸强度根据JISK7127进行测定。结果示于上述的表1。
在固化后，根据溅射依次进行钛、铜的晶种层形成，其后，根据铜镀覆填充上述电极焊盘上的开口和用于形成上述贯穿电极的开口，分别作成半导体元件上金属焊盘和贯穿电极，并根据由镀覆形成的金属配线来连接由镀覆形成的上述半导体元件上金属焊盘和上述贯穿电极。
在形成金属配线后，根据湿法刻蚀除去金属配线部以外的晶种层。进一步，利用涂布实施例1～4及比较例1～2的光固化性树脂组合物，形成第二感光性绝缘层。
为了有效地进行光固化反应，根据加热板在100℃下进行2分钟预烘烤，使溶剂等预先挥发。预烘烤后的第二感光性绝缘层的膜厚为15μm。对于预烘烤后的基板，以在上述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化。图案化根据所述的光固化性干膜的曝光法，曝光后，在130℃下进行2分钟的PEB后冷却，使用PGMEA并利用喷雾显影来使上述基板进行120秒显影。
在贯穿电极上部形成开口的图案化后，将根据上述第二感光性绝缘层的图案化得到的图案使用烤箱在180℃下烘烤2小时，一边氮气吹喷一边后期固化。
在固化后，根据镀覆在上述贯穿电极上部的开口形成贯穿电极上金属焊盘，并在上述贯穿电极上金属焊盘上形成焊球，而形成焊料凸块。
在形成焊料凸块后，除去暂时粘接在半导体元件上的基板。将除去了基板的半导体元件载置在切割膜上，利用切割单片化，制造半导体装置。
对于制造的半导体装置，测定以装置中央部为基准时的与装置端的翘曲。结果示于表2。
作为制造的半导体装置的可靠性试验，在-55～125℃下实施以每10分钟为一个循环的热循环试验，观察结束1000次循环时的半导体装置外观。
表2
Figure BDA0001013340640000431
如表2所示，具有由含有(A)～(E)成分等的光固化性树脂组合物形成的第一感光性绝缘层及第二感光性绝缘层的半导体装置(实施例1～4)，成为一种减轻了翘曲的半导体装置。另外，热循环试验的结果也良好。这样，如果是本发明的半导体装置，由于减轻了翘曲，则半导体装置在配线基板上的载置和半导体装置的积层变得容易。另一方面，在(A)成分等不满足本发明的条件的比较例1～2中，得到的半导体装置的翘曲比实施例1～4大。另外，在热循环试验后，确认到出现了裂缝。
另外，本发明并非限定于上述实施方式。上述实施方式为示例，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质相同的结构并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明的技术范围内。

Claims (15)

1.一种半导体装置，其具有半导体元件、和与所述半导体元件电连接的半导体元件上金属焊盘及金属配线，所述金属配线与贯穿电极及焊料凸块电连接，所述半导体装置的特征在于，在所述半导体元件上形成有第一感光性绝缘层，并在所述第一感光性绝缘层上形成有第二感光性绝缘层；
所述第一感光性绝缘层及所述第二感光性绝缘层，由含有如下化合物的光固化性树脂组合物形成：
(A)硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000，
Figure FDA0002565974140000011
式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
-CH2-，
Figure FDA0002565974140000021
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure FDA0002565974140000022
式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基，m为1～100的正数；
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95；
(B)光致产酸剂，其根据波长190～500nm的光而分解，并产生酸；
(C)溶剂；
(D)选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物；以及，
(E)选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物，
所述光固化性树脂组合物的固化后的弹性率为0.1～2Gpa，且拉伸强度为1～80MPa，而且半导体元件周边没有空隙。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述光固化性树脂组合物还含有(F)碱性化合物。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一感光性绝缘层由光固化性干膜形成，所述第二感光性绝缘层由所述光固化性干膜或光固化性光刻胶涂布膜形成。
4.一种积层型半导体装置，其特征在于，由权利要求1～3中任一项所述的半导体装置倒装芯片化并积层多层而成。
5.一种密封后积层型半导体装置，其特征在于，将权利要求4所述的积层型半导体装置载置在具有电气回路的基板上，并由绝缘密封树脂层密封而成。
6.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下步骤：
(1)准备光固化性干膜，所述光固化性干膜具有由支撑膜和保护膜夹持膜厚10～300μm的光固化性树脂层的结构，所述光固化性树脂层是由光刻胶组合物材料构成；
(2)在粘接或暂时粘接有高度20～100μm的半导体元件的基板上，以覆盖所述半导体元件的方式层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层，由此形成第一感光性绝缘层，所述半导体元件的上部表面上露出了电极焊盘；
(3)隔着掩膜并根据微影技术对所述第一感光性绝缘层进行图案化，同时形成所述电极焊盘上的开口和用于形成设于所述半导体元件的外部的贯穿电极的开口；
(4)在图案化后，利用烘烤，使由所述第一感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；
(5)在固化后，根据溅射进行晶种层形成，其后，根据镀覆填充所述电极焊盘上的开口和用于形成所述贯穿电极的开口，分别作成半导体元件上金属焊盘和贯穿电极，并根据由镀覆形成的金属配线来连接由所述镀覆形成的所述半导体元件上金属焊盘和所述贯穿电极；
(6)在形成金属配线后，利用层压所述光固化性干膜的光固化性树脂层或涂布所述光刻胶组合物材料，形成第二感光性绝缘层，并以在所述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化；
(7)在图案化后，利用烘烤，使由所述第二感光性绝缘层的图案化得到的图案固化；以及，
(8)在固化后，在所述贯穿电极上部的开口处形成焊料凸块；
并且，所述步骤(1)中准备的光固化性干膜，是具有光固化性树脂层的光固化性干膜，所述光固化性树脂层是由含有如下化合物而组成的化学增幅型负性光刻胶组合物材料构成：
(A)硅酮高分子化合物，其具有由下述通式(1)所表示的含环氧基成分及由下述通式(2)所表示的含酚羟基成分来作为重复单元，且重量平均分子量为3000～500000，
Figure FDA0002565974140000041
式(1)、(2)中，a、b为正数，R1、R2、R3、R4分别为氢原子或碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；r独立地为0、1或2；R5～R8独立地为氢原子或碳原子数1～10的单价烃基；R9为碳原子数1～10的二价烃基；n为0或1，k为0、1、2中的任一个；R10、R11分别为碳原子数1～4的烷基或烷氧基，相互之间可以不同也可以相同；
Z是选自以下中任一个的二价的有机基；
-CH2-，
Figure FDA0002565974140000042
X为选自下述式(3)、下述通式(4)中任一个的二价的有机基；
Figure FDA0002565974140000043
式(4)中，R12、R13、R14、R15为相同或不同的碳原子数1～10的单价烃基，m为1～100的正数；
所述通式(1)中的环氧基(J)和所述通式(2)中的酚羟基(K)的比率为0.05≤(J)/((J)+(K))≤0.95；
(B)光致产酸剂，其根据波长190～500nm的光而分解，并产生酸；
(C)溶剂；
(D)选自以下中的一种或两种以上的化合物：由甲醛或甲醛-醇改性后的氨基缩合物、在一个分子中平均具有两个以上的羟甲基或烷氧基羟甲基的酚类化合物、以及将多元酚的羟基以缩水甘油基取代而成的化合物；以及，
(E)选自具有三个以上羟基的多元酚中的一种或两种以上的化合物。
7.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，所述化学增幅型负性光刻胶组合物材料还含有(F)碱性化合物。
8.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，使用固化后的弹性率为0.1～2Gpa，且拉伸强度为1～80MPa的所述化学增幅型负性光刻胶组合物材料。
9.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中，使用固化后的弹性率为0.1～2GPa且拉伸强度为1～80MPa的所述化学增幅型负性光刻胶组合物材料。
10.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，所述步骤(2)中，包含对所述第一感光性绝缘层进行机械加压的步骤。
11.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，所述步骤(8)中，具有以下步骤：
根据镀覆在所述贯穿电极上部的开口形成贯穿电极上金属焊盘；以及，
在所述贯穿电极上金属焊盘上形成焊球，作为焊料凸块。
12.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述步骤(5)的由镀覆进行的所述贯穿电极的形成中，包含进行根据SnAg的镀覆的步骤，并具有以下步骤：
在所述步骤(6)中，以在所述贯穿电极上部形成开口的方式进行图案化，由此使所述镀覆而成的SnAg露出；以及，
在所述步骤(8)中，利用使所述镀覆而成的SnAg熔融，使电极在所述贯穿电极上部的开口处隆起，并形成焊料凸块。
13.如权利要求6～12中任一项所述的半导体装置的制造方法，其具有以下步骤：
在所述步骤(8)之后，除去在所述步骤(2)中暂时粘接在半导体元件上的基板；以及，
除去所述基板后，利用切割进行单片化。
14.一种积层型半导体装置的制造方法，其特征在于，利用权利要求13所述的制造方法，将多个根据切割而单片化的半导体装置夹入绝缘树脂层，并根据所述焊料凸块电连接地积层。
15.一种密封后积层型半导体装置的制造方法，其特征在于，具有以下步骤：
将由权利要求14所述的制造方法制造而成的积层型半导体装置载置在具有电气回路的基板上；以及，
利用绝缘密封树脂层将载置在所述基板上的积层型半导体装置密封。
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