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TWI691032B - 半導體裝置、層合型半導體裝置、密封後層合型半導體裝置、及這些製造方法 - Google Patents

半導體裝置、層合型半導體裝置、密封後層合型半導體裝置、及這些製造方法 Download PDF

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TWI691032B
TWI691032B TW105117970A TW105117970A TWI691032B TW I691032 B TWI691032 B TW I691032B TW 105117970 A TW105117970 A TW 105117970A TW 105117970 A TW105117970 A TW 105117970A TW I691032 B TWI691032 B TW I691032B
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TW
Taiwan
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semiconductor device
electrode
group
insulating layer
photosensitive insulating
Prior art date
Application number
TW105117970A
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English (en)
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TW201724406A (zh
Inventor
曽我恭子
淺井聡
竹村勝也
Original Assignee
日商信越化學工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商信越化學工業股份有限公司 filed Critical 日商信越化學工業股份有限公司
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Abstract

本發明係以提供藉由於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極，對於配線基板的載置或半導體裝置之層合變得容易之半導體裝置作為目的。本發明為一種半導體裝置，具有半導體元件，與於該半導體元件以電性連接的半導體元件上金屬墊及金屬配線，該金屬配線於貫通電極及焊料凸塊(Solder bump)以電性連接的半導體裝置，其係由下述光硬化性樹脂組成物所成者；該光硬化性樹脂組成物為含有聚矽氧高分子化合物、光酸產生劑、溶劑及交聯劑者；該聚矽氧高分子化合物為具有第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層，該第1感光性絕緣層形成於前述半導體元件上，於前述第1感光性絕緣層上形成第2感光性絕緣層，前述第1感光性絕緣層及前述第2感光性絕緣層為具有下述一般式(1)及(2)所示重複單位者。
Figure 105117970-A0202-11-0002-1

Description

半導體裝置、層合型半導體裝置、密封後層合型半導體裝置、及這些製造方法
本發明係關於半導體裝置、層合型半導體裝置、密封後層合型半導體裝置、及這些製造方法。
隨著個人電腦、數位照相機、手機等種種電子機器之小型化或高性能化，對於半導體元件亦有更小型化、薄型化及高密度化之要求急速增高。因此，可對應生產性提高時的基板面積增大，且對於所謂晶片尺寸封裝或者晶片規模封裝(CSP)或三次元層合之高密度實裝技術中，可望可對應的感光性絕緣材料或經層合的半導體裝置、其製造方法的開發。
文獻提出一種光硬化性樹脂組成物，其為作為如上述感光性絕緣材料，藉由在半導體元件製造步驟中常用的旋轉塗布法可達成廣範圍的膜厚之塗布，且對於廣範圍的波長區域，使微細圖型形成成可能，可賦予電氣．電子零件保護用皮膜，藉由低溫後硬化之可撓性、耐熱性、電氣特性、密著性、信賴性及藥品耐性之電氣．電子 零件保護用皮膜(專利文獻1)。然而，將上述光硬化性樹脂組成物藉由旋轉塗布法塗布於表面上具有凹凸塊的基板時，因使基板幾乎均勻地包覆係為困難，於基板上段差部分容易產生光硬化性樹脂層之隙間，平坦性或段差包覆性之改善有待加強。
又，作為取代上述旋轉塗布法之其他塗布方法，已有噴霧法被提案(專利文獻2)。但，容易產生如來自該原理上基板的凹凸塊之高低差，或者在圖型邊緣之膜破及凹部底面之針孔的缺陷。又，基板之高低差較大時，欲得到必要膜厚之組成物的黏性變高，有關平坦性或段差包覆性之問題尚未充分地被解決。
又，有文獻提出由多官能環氧樹脂與酚系硬化劑所成，可在高縱橫比下的圖型形成之光硬化性樹脂組成物(專利文獻3)，雖已提出對於使用該組成物之厚度1~100μm的乾薄膜皮膜與這些材料之適用，但樹脂的內部應力為大，必須改善可撓性以外，因樹脂的透明性劣化，產生在皮膜之吸收，厚膜圖型形成時之感度降低，藉由皮膜本身的吸收於抗蝕表層與底面部產生曝光能量差，因此有著形狀(矩形性)惡化，於凹凸塊大的基板面內中之感度不均勻化等問題。
另一方面，過去作為將形成於半導體元件之電極連接於形成於基板的配線圖型所得之半導體裝置的製造方法，可舉出藉由引線鍵合將半導體元件與基板進行接合的例子。然而，藉由引線鍵合將半導體元件與基板進行 接合中，必須配置於半導體元件上引出金屬線的空間，故裝置變大，難達成小型化。
專利文獻4中記載具有如受光元件或發光元件的半導體元件之半導體裝置的製造方法之例子，如圖19所示，其為半導體裝置50為介著貫通電極56使Al電極墊55與再配線圖型52連接，將半導體裝置之再配線圖型52與配線基板53上之再配線圖型57藉由焊接凸塊58進行連接的例子。於半導體裝置上面，形成裝置形成層59與複數Al電極墊55。於Al電極墊55與再配線圖型52之間，貫通半導體裝置之貫通孔54藉由乾蝕刻設置，於貫通孔54之內部，藉由Cu鍍敷形成貫通電極56。裝置形成層59配置於半導體裝置上面，進行受光或發光。
依據該方法，雖未進行藉由引線鍵合之半導體元件與配線基板的接合，於半導體裝置上施予再配線，必須配置焊料凸塊(Solder bump)，隨著半導體裝置之小型化，必須使再配線微細化、焊料凸塊(Solder bump)高密度化，但在實際上必須面對困難。
另一方面，於專利文獻5記載對於複數個半導體元件的三次元層合為有用半導體裝置的製造方法，如圖20所示，其為例示出層合半導體元件180與半導體元件280之結構。
層合之各半導體元件為於具有核心基材(150、250)、貫通電極(140、240)與配線層(157、257)的基板(110、210)上，介著焊接凸塊(170、270)與半導 體元件的墊子(182、282)，接合半導體元件(180、280)者。又，配線層(157、257)為具有安裝墊(165、265)、接續墊(164、264)、配線(266)。且於基板(110、210)的最表面與半導體元件(180、280)之間填充底層填料(184、284)。將接合如此半導體元件的基板介著焊接凸塊(174、176)進行接合層合的方法已記載於專利文獻5。
然而，對於專利文獻5，因將半導體元件藉由焊料凸塊(Solder bump)接合於配線基板，故與專利文獻4同樣地，隨著半導體元件之小型化的焊料凸塊(Solder bump)之高密度化變得極重要，但在實際上必須面對困難。又，設置於第2基板210的貫通電極之形成具有該步驟為煩雜且不容易之問題點。
又，載置於配線基板的半導體裝置或該製造方法或者將半導體元件組裝於層合結構的半導體裝置及其製造方法之例子已記載於專利文獻6。專利文獻6中，如圖21所示，含有有機基板301、將有機基板301於厚度方向貫通之通孔304、設置於有機基板301的兩面於通孔304以電性連接的外部電極305b及內部電極305a、於有機基板301的一方主面上介著接著層303，將元件迴路面為上面而載持的半導體元件302、密封半導體元件302及其周邊之絕緣材料層306、設置於絕緣材料層306內，一部分露出外部表面的金屬薄膜配線層307、於金屬薄膜配線層307以電性連接的金屬通路310與形成於金屬薄膜配 線層307上的外部電極309，金屬薄膜配線層307為具有將配置於半導體元件302的元件迴路面的電極、內部電極305a、金屬通路310與形成於金屬薄膜配線層307上的外部電極309以電性連接的結構之半導體裝置，或將該半導體裝置載置於配線基板的半導體裝置，層合複數半導體元件的半導體裝置之製造方法。依據專利文獻6，於半導體元件上無須形成多數焊料凸塊(Solder bump)，於半導體元件上可形成多數電極而可對應高密度化，可達到半導體裝置之小型化。
然而，對於上述專利文獻6所記載的半導體裝置之結構體，不可否認對於配線基板之通孔304的形成在加工上為困難。雖有舉出使用精鑽的加工或雷射加工的例子，但對於進一步的半導體裝置之微細化而言，並非較佳加工技術。
又，在專利文獻6中，如圖22所示，對塗布於半導體元件表層之感光性樹脂層316進行製圖，形成開口317後，作成形成於半導體元件302上的通路部308。且，形成於半導體元件周邊的絕緣材料層306為使用旋塗等而形成。然而，實際上必須經過將感光性樹脂層316塗布於半導體元件302表層的步驟，與對半導體元件302周邊形成絕緣材料層306的步驟之2個步驟而供給樹脂，故步驟要為煩雜，又將絕緣材料層306的供給以旋塗進行時，半導體元件302的高度為重要，若為超過數十μm的高度時，越過半導體元件無產生空隙下供給絕緣材料層 306，其實際上具有困難。又進一步將感光性樹脂層316的通路部308之形成與絕緣材料層306的金屬通路310之形成在個別步驟進行的例子，或將金屬通路310的加工以雷射等進行的例子已有揭示，但這些步驟為煩雜而必非合理化。且，將感光性樹脂層316與絕緣材料層306於半導體元件302周邊部及迴路形成面上可同時供給，但實際上並無具體方法的例示，於半導體元件周邊在無產生空隙下供給此等樹脂層係為困難。又，感光性樹脂層316的通路部308與絕緣材料層306的金屬通路310之形成有時會同時進行，但對於具體方法並無記載。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2008-184571號公報
[專利文獻2]特開2009-200315號公報
[專利文獻3]特表2007-522531號公報
[專利文獻4]特開2007-67016公報
[專利文獻5]特開2010-245509號公報
[專利文獻6]特開2013-30593號公報
本發明為有鑑於上述情事所得者，係以提供 於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對於配線基板之載置或半導體裝置的層合變得容易之半導體裝置為目的。
又，對於如此半導體裝置之製造，以提供可使貫通電極、電極墊部的開口等加工變得容易之半導體裝置的製造方法為目的。
且，以提供層合如此半導體裝置之層合型半導體裝置、將此載置於配線基板上並密封的密封後層合型半導體裝置、及這些製造方法為目的。
欲達成上述目的，在本發明中，具有半導體元件與該半導體元件以電性連接的半導體元件上金屬墊及金屬配線，該金屬配線於貫通電極及焊料凸塊(Solder bump)以電性連接的半導體裝置，於前述半導體元件上形成第1感光性絕緣層，於前述第1感光性絕緣層上形成第2感光性絕緣層者，前述第1感光性絕緣層及前述第2感光性絕緣層為由下述光硬化性樹脂組成物所形成的半導體裝置，該光硬化性樹脂組成物為含有(A)具有作為重複單位的下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000的聚矽氧高分子化合物、
Figure 105117970-A0202-12-0008-3
Figure 105117970-A0202-12-0008-4
 〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基，彼此可相異或相同；Z為選自
Figure 105117970-A0202-12-0008-5
 中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
Figure 105117970-A0202-12-0009-6
 (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數)
前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕
(B)藉由波長190~500nm的光進行分解而產生酸的光酸產生劑、(C)溶劑、(D)選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物、於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物的1種或2種以上之化合物、(E)選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種以上的化合物。
依據如此半導體裝置，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極，而使對配線基板的載置或半導體裝置的層合變得容易之半導體裝置。又，第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層係由上述光硬化性樹脂組成物所形成者，故可成為彎曲減輕的半導體裝置。
又，前述光硬化性樹脂組成物以進一步含有 (F)鹼性化合物者為佳。
藉由將如此鹼性化合物添加於光硬化性樹脂組成物中，可提高第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層之解像度，抑制曝光後的感度變化，基板或環境依賴性變少，可改善曝光幅度或圖型形狀等。
又，前述光硬化性樹脂組成物經硬化後的彈性率為0.1~2GPa，該拉伸強度以1~80MPa者為佳。
如此光硬化性樹脂組成物所形成的具有第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層之半導體裝置為具有更優良的耐久性。
又，前述第1感光性絕緣層係藉由光硬化性乾薄膜所形成者，前述第2感光性絕緣層以藉由前述光硬化性乾薄膜或光硬化性抗蝕塗布膜而形成者為佳。
藉此，即使半導體元件的高度為數十μm，亦可成為於半導體元件周邊無空隙等情況下埋入的半導體裝置。
且在本發明中，提供上述半導體裝置經倒裝晶片化並經複數層合的層合型半導體裝置。
依據本發明之半導體裝置，因半導體裝置的層合變得容易，故適用於如此之層合型半導體裝置。
又，在本發明中，提供上述層合型半導體裝置載置於具有電氣迴路的基板上，以絕緣密封樹脂層進行密封的密封後層合型半導體裝置。
依據本發明之半導體裝置，因半導體裝置對配線基板的載置或半導體裝置之層合變得容易，故適用於 如此密封後層合型半導體裝置。
且本發明為半導體裝置之製造方法，其為含有以下(1)~(8)之步驟者；(1)準備具有膜厚10~300μm之光硬化性樹脂層以支持薄膜與保護薄膜挾持的結構，前述光硬化性樹脂層係由抗蝕組成物材料所成的光硬化性乾薄膜之步驟、(2)於連接或假接著於上部表面露出電極墊的高度20~100μm之半導體元件之基板上，欲覆蓋前述半導體元件而層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層的形成第1感光性絕緣層之步驟、(3)藉由對於前述第1感光性絕緣層介著光罩之光刻進行製圖，將欲形成設置於前述電極墊上的開口與前述半導體元件的外部之貫通電極的開口於同時形成之步驟、(4)使製圖後藉由烘烤以前述第1感光性絕緣層之製圖所得之圖型進行硬化的步驟、(5)硬化後，進行藉由濺射環的種層形成，其後將欲形成前述電極墊上之開口與前述貫通電極的開口經鍍敷而埋入，各作為半導體元件上金屬墊與貫通電極，將藉由前述鍍敷所形成的前述半導體元件上金屬墊與前述貫通電極藉由經鍍敷的金屬配線而連接的步驟、(6)於金屬配線形成後，藉由層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層，或塗布前述抗蝕組成物材料，形成第2感光性絕緣層，欲使於前述貫通電極上部形成開口而進行製圖的步驟、 (7)製圖後藉由烘烤，硬化藉由前述第2感光性絕緣層之製圖所得之圖型的步驟與(8)硬化後，於前述貫通電極上部之開口形成焊料凸塊(Solder bump)之步驟，在前述步驟(1)所準備的光硬化性乾薄膜為具有由含有以下(A)~(E)而成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜；(A)具有作為重複單位的下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000的聚矽氧高分子化合物、
Figure 105117970-A0202-12-0012-7
Figure 105117970-A0202-12-0012-8
 〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴 基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基，彼此可相異或相同；Z為選自
Figure 105117970-A0202-12-0013-9
 中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
Figure 105117970-A0202-12-0013-11
 (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數)
前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕
(B)藉由波長190~500nm的光進行分解而產生酸的光酸產生劑、(C)溶劑、(D)選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物、於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基 之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物的1種或2種以上之化合物、(E)選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種以上的化合物。
依據如此半導體裝置的製造方法，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對配線基板之載置或半導體裝置的層合變得容易，又貫通電極、電極墊部之開口等加工變得容易完成。且，藉由使用具有由含有(A)~(E)成分所成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜時，即使半導體元件的高度為數十μm，亦可成為於半導體元件周邊無空隙等情況下埋入的半導體裝置。又，藉由使用上述光硬化性乾薄膜，可減輕在單片化時顧慮到的半導體裝置的彎曲，故單片化後的半導體裝置之層合或對配線基板之載置變得容易。
又，將前述化學增幅型負型抗蝕組成物材料進一步含有(F)鹼性化合物者為佳。
藉由將如此鹼性化合物添加於化學增幅型負型抗蝕組成物材料中，可提高第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層之解像度，抑制曝光後的感度變化，使基板或環境依賴性變少，可改善曝光幅度或圖型形狀等。
又，使用硬化後的彈性率為0.1~2GPa，且拉伸強度為1~80MPa之前述化學增幅型負型抗蝕組成物材料為佳。
藉由使用具有由含有如此光硬化性樹脂組成物所成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜，可製造出耐久性優良的半導體裝置。
又，對於前述步驟(2)，含有將前述第1感光性絕緣層進行機械性加壓的步驟者為佳。
藉此，可使半導體元件上的第1感光性絕緣層之厚度變薄，或使其均勻化，又可平坦化第1感光性絕緣層。
又，對於前述步驟(8)為具有藉由鍍敷於前述貫通電極上部開口可形成貫通電極上金屬墊之步驟與於前述貫通電極上金屬墊上形成焊接球，使其成為焊料凸塊(Solder bump)之步驟的方法，於前述貫通電極上部的開口形成焊料凸塊(Solder bump)。
又對於藉由前述步驟(5)之鍍敷的前述貫通電極之形成，含有藉由SnAg進行鍍敷的步驟，對於前述步驟(6)，具有欲於前述貫通電極上部形成開口而進行製圖後，露出前述經鍍敷的SnAg之步驟與對於前述步驟(8)，藉由熔融前述經鍍敷的SnAg，在前述貫通電極上部的開口使電極隆起後形成焊料凸塊(Solder bump)之步驟的方法，可進一步容易且合理地於前述貫通電極上部開口形成焊料凸塊(Solder bump)。
又，於前述步驟(8)之後進行在前述步驟 (2)除去於半導體元件進行假接著的基板之步驟與除去前述基板後，經切割使其單片化之步驟下，可製造出經單片化的半導體裝置。
又，將以上述製造方法進行切割的經單片化之複數個半導體裝置，夾著絕緣樹脂層，藉由前述焊料凸塊(Solder bump)進行電性接合，經層合後可製造出層合型半導體裝置。
且，以具有將以上述製造方法所製造的層合型半導體裝置載置於具有電氣迴路之基板上之步驟與將載置於前述基板的層合型半導體裝置經絕緣密封樹脂層進行密封之步驟的方法可製造出密封後層合型半導體裝置。
如上述，依據本發明之半導體裝置，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對配線基板的載置或半導體裝置的層合變得容易，且即使半導體元件高度為數十μm，亦可於半導體元件周邊無空隙等埋入而成為減輕彎曲的半導體裝置。
又，依據本發明之半導體裝置的製造方法，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對配線基板之載置或半導體裝置的層合變得容易，又貫通電極、電極墊部之開口等加工變得容易完成。
且，如此所得之本發明之半導體裝置為因對配線基板的載置或半導體裝置之層合變得容易，故可成為層合半導 體裝置之層合型半導體裝置或將此載置於配線基板的經密封之密封後層合型半導體裝置。
a‧‧‧電極墊上之開口
b‧‧‧欲形成貫通電極之開口
c‧‧‧貫通電極上部之開口
1‧‧‧半導體元件
2‧‧‧基板
3‧‧‧第1感光性絕緣層
4‧‧‧半導體元件上金屬墊
5‧‧‧貫通電極
6‧‧‧金屬配線
7‧‧‧金屬鍍敷
8‧‧‧第2感光性絕緣層
9‧‧‧焊料凸塊(Solder bump)
10‧‧‧貫通電極上金屬墊
11‧‧‧焊接球
12‧‧‧使SnAg隆起之電極
13‧‧‧絕緣樹脂層
14‧‧‧配線基板
15‧‧‧絕緣密封樹脂層
20、21‧‧‧經單片化之半導體裝置
50‧‧‧半導體裝置
52‧‧‧再配線圖型
53‧‧‧配線基板
54‧‧‧貫通孔
55‧‧‧Al電極墊
56‧‧‧貫通電極
57‧‧‧配線基板上之再配線圖型
58‧‧‧焊接凸塊
59‧‧‧裝置形成層
110、210‧‧‧基板
140、240‧‧‧貫通電極
150、250‧‧‧核心基材
157、257‧‧‧配線層
164、264‧‧‧接續墊
165、265‧‧‧安裝墊
170、174、176、270‧‧‧焊接凸塊
180、280‧‧‧半導體元件
182、282‧‧‧半導體元件之墊子
184、284‧‧‧底層填料
266‧‧‧配線
301‧‧‧有機基板
302‧‧‧半導體元件
303‧‧‧接著層
304‧‧‧通孔
305a‧‧‧內部電極
305b‧‧‧外部電極
306‧‧‧絕緣材料層
307‧‧‧金屬薄膜配線層
308‧‧‧通路部
309‧‧‧外部電極
310‧‧‧金屬通路
316‧‧‧感光性樹脂層
317‧‧‧開口
[圖1]表示本發明之半導體裝置的一例示截面概略圖。
[圖2]表示本發明之層合型半導體裝置的一例示截面概略圖。
[圖3]表示本發明之密封後層合型半導體裝置的一例示截面概略圖。
[圖4]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(2)的截面概略圖。
[圖5]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(3)、(4)的截面概略圖。
[圖6]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(5)的截面概略圖。
[圖7]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(5)的截面概略圖。
[圖8]表欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(6)、(7)的截面概略圖。
[圖9]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法的一例子中之步驟(8)的截面概略圖。
[圖10]表示欲說明本發明之半導體裝置的製造方法 的其他一例子中之步驟(8)的截面概略圖。
[圖11]表示對於本發明之半導體裝置的製造方法中之經單片化的半導體裝置的一例示截面概略圖。
[圖12]表示對於本發明之半導體裝置的製造方法中之經單片化的半導體裝置之其他一例示截面概略圖。
[圖13]表示欲說明本發明之層合型半導體裝置的製造方法的一例示截面概略圖。
[圖14]表示欲說明本發明之層合型半導體裝置的製造方法之其他一例示截面概略圖。
[圖15]表示載置於配線基板上的本發明之層合型半導體裝置的一例示截面概略圖。
[圖16]表示載置於配線基板上的本發明之層合型半導體裝置的其他一例示截面概略圖。
[圖17]表示欲說明本發明之密封後層合型半導體裝置的製造方法的一例示截面概略圖。
[圖18]表示欲說明本發明之密封後層合型半導體裝置的製造方法之其他一例示截面概略圖。
[圖19]表示過去的半導體裝置之製造方法說明圖。
[圖20]表示過去的半導體裝置之製造方法說明圖。
[圖21]表示過去的半導體裝置之製造方法說明圖。
[圖22]表示過去的半導體裝置之製造方法說明圖。
[實施發明的形態]
如上述對於半導體裝置進一步小型化、薄型化及高密度化之要求急速提高，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對配線基板之載置或半導體裝置的層合變容易的半導體裝置及其製造方法之開發被要求。
本發明者們欲達到上述目的進行重複檢討結果，發現將於基板上以假接著材進行接著、載置之半導體元件周邊，含有將含有環氧基之成分及含有酚性羥基之成分作為重複單位具有的聚矽氧高分子化合物等抗蝕組成物材料使用於光硬化性樹脂層之乾薄膜，且藉由該光硬化性樹脂層以膜厚10~300μm之光硬化性乾薄膜的光硬化性樹脂層進行層合，使於半導體元件周邊無空隙下埋入光硬化性樹脂層(第1感光性絕緣層)成為可能，對於層合之光硬化性樹脂層，藉由介著光罩之光刻進行製圖，可同時形成於半導體元件上之電極墊的開口與設置於半導體元件外部之貫通電極所成的開口，而完成本發明。
且，於半導體元件上的電極墊上之開口與配置於半導體元件外部的貫通電極之同時製圖後，對於這些開口圖型施予藉由鍍敷的電氣配線後，塗布與上述同樣之光硬化性樹脂組成物或者層合光硬化性樹脂層形成第2感光性絕緣層而進行製圖，於貫通電極上部形成焊料凸塊(Solder bump)，且進行除去以半導體元件、光硬化性樹脂層與貫通電極等所形成的半導體裝置以假接著材進行接著的基板之步驟，藉由切割使其單片化，可非常合理地 形成半導體裝置之方法，可實現本發明之目的。
另一方面，發現以上述製造方法所得之半導體裝置為，上部為焊料凸塊(Solder bump)突出，下部因除去基板而可容易地露出貫通電極，故使用突出複數個半導體裝置之焊料凸塊(Solder bump)與露出的電極，可容易地進行電性接合，而可進行層合，又將層合的半導體裝置可容易地載置於配線基板，而完成本發明。
即，本發明為具有半導體元件，與於該半導體元件以電性連接的半導體元件上金屬墊及金屬配線，該金屬配線於貫通電極及焊料凸塊(Solder bump)以電性連接的半導體裝置，於前述半導體元件上形成第1感光性絕緣層，於前述第1感光性絕緣層上形成第2感光性絕緣層之半導體裝置，前述第1感光性絕緣層及前述第2感光性絕緣層為以含有以下說明之(A)~(E)成分的光硬化性樹脂組成物所形成者。
以下對於本發明之實施形態參照圖面做具體說明，但本發明並未限定於此等。
本發明之半導體裝置如圖1所示，具有半導體元件1，與於半導體元件1以電性連接的半導體元件上金屬墊4及金屬配線6，金屬配線6於貫通電極5及焊料凸塊(Solder bump)9以電性連接的半導體裝置，於半導體元件1上形成第1感光性絕緣層3，於第1感光性絕緣層3上形成第2感光性絕緣層8之半導體裝置。
依據如此半導體裝置，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對於配線基板的載置或半導體裝置之層合變的容易，又貫通電極、電極墊部的開口等加工可容易完成。
其中，本發明之半導體裝置為，第1感光性絕緣層3及第2感光性絕緣層8為(A)具有作為重複單位的下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000的聚矽氧高分子化合物，以含有以下(A)~(E)成分的光硬化性樹脂組成物所形成者。
Figure 105117970-A0202-12-0021-12
Figure 105117970-A0202-12-0021-14
 〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、 1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基，彼此可相異或相同；Z為選自
Figure 105117970-A0202-12-0022-15
 中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
Figure 105117970-A0202-12-0022-16
 (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數。)
前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕
(B)藉由波長190~500nm的光進行分解而產生酸的光酸產生劑、(C)溶劑、(D)選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物、於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合 物的1種或2種以上之化合物、(E)選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種以上的化合物。
如此，本發明之半導體裝置因第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層為以上述光硬化性樹脂組成物所形成者，故其可成為減輕彎曲的半導體裝置。
又，第1感光性絕緣層為藉由層合光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層而形成，第2感光性絕緣層為可藉由層合光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層或塗布光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層的材料之抗蝕組成物材料而形成。藉此，半導體元件的高度即使為數十μm，於半導體元件周邊無空隙等情況下亦可埋入故較佳。
又，本發明提供上述半導體裝置經倒裝晶片化的複數經層合的層合型半導體裝置。
本發明之層合型半導體裝置如圖2所示，與上述半導體裝置經倒裝晶片化的貫通電極5藉由焊料凸塊(Solder bump)9進行電性接合，複數複數層合者，於各半導體裝置間可封入絕緣樹脂層13。
又，本發明提供上述層合型半導體裝置載置於具有電氣迴路的基板上，以絕緣密封樹脂層進行密封的密封後層合型半導體裝置。
本發明之密封後層合型半導體裝置如圖3所示，上述層合型半導體裝置於具有電氣迴路之基板(配線基板14)上介著焊料凸塊(Solder bump)9而載置，以絕緣密 封樹脂層15進行密封者。
以下對於使用於本發明之半導體裝置的光硬化性樹脂組成物之各成分做說明。
〔(A)成分〕
(A)成分為具有作為重複單位的下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000的聚矽氧高分子化合物。
Figure 105117970-A0202-12-0024-19
Figure 105117970-A0202-12-0024-20
 〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧 基，彼此可相異或相同；Z為選自
Figure 105117970-A0202-12-0025-21
 中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
Figure 105117970-A0202-12-0025-22
 (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數。)
前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕
上述一般式(1)的R1~R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基。彼此可相互相異或相同。作為碳數1~4的烷基或烷氧基的具體例子，可舉出甲基、乙基、異丙基、tert-丁基、甲氧基、乙氧基、異丙基氧基等。
上述一般式(1)的R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；作為碳數1~10的一價烴基之具 體例子，可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、辛基、環己基等的直鏈、分支或環狀烷基、苯基、甲苯基、萘基等芳基。這些中亦由原料獲得的觀點來看，以甲基為佳。
上述一般式(1)的R9為碳數1~10的二價烴基；作為R9的具體例子，可舉出伸甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、戊烷基、環戊烷基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基等的直鏈、分支或環狀伸烷基、伸苯基、亞甲苯基、亞萘基等伸芳基。其中亦由原料獲得之觀點來看以伸苯基為佳。
上述一般式(2)的R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基。這些可相互相異或相同。作為R10、R11的具體例子，可舉出甲基、乙基、異丙基、tert-丁基、甲氧基、乙氧基、異丙基氧基等。
上述一般式(4)的R12~R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；R12~R15較佳為碳數1~8的一價烴基，較佳為碳數1~6的一價烴基。作為R12~R15的具體例子，可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、tert-丁基、異丁基、辛基、環己基等的直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基等的直鏈狀、支鏈狀或環狀烯基、苯基、甲苯基、萘基等的芳基、苯甲基、苯基乙基等的芳烷基等。彼等中由原料獲得之觀點來看以甲基為佳。
又，由與後述(B)成分、(D)成分及 (E)成分之相溶性及光硬化性的觀點來看，上述一般式(4)之m為1~100，較佳為1~80的正數。
上述一般式(1)的a、上述一般式(2)的b為正數，較佳為0<a<1、0<b<1且a+b=1，更佳為0.05≦a≦0.8、0.2≦b≦0.95且特佳為0.2≦a≦0.8、0.2≦b≦0.8。
上述一般式(1)中之環氧基(J)與上述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率(莫耳比)為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95。該比率較佳為0.10≦(J)/((J)+(K))≦0.90，更佳為0.10≦(J)/((J)+(K))≦0.85。環氧基(J)若過少時，與基板的密著性會降低，若環氧基(J)過多時，圖型解像性會降低。
上述聚矽氧高分子化合物之重量平均分子量為3000~500000，較佳為10000~250000。含有該聚矽氧高分子化合物之光硬化性樹脂組成物及將該光硬化性樹脂組成物使用於光硬化性樹脂層的乾薄膜之光硬化性，或硬化該光硬化性樹脂層所得之硬化皮膜的機械特性之觀點來看，如此分子量為佳。且，重量平均分子量為藉由凝膠滲透層析法(GPC)所得之聚苯乙烯換算值(以下相同)。
作為上述一般式(1)所示含環氧基成分的具體例子，可舉出下述所示者。
Figure 105117970-A0202-12-0028-23
Figure 105117970-A0202-12-0028-25
Figure 105117970-A0202-12-0028-26
Figure 105117970-A0202-12-0028-27
〔(B)成分〕
(B)成分為藉由波長190~500nm的光進行分解而 產生酸的光酸產生劑。作為(B)光酸產生劑，可使用藉由波長190~500nm之光照射產生酸，而可成為硬化觸媒者。上述(A)成分因與光酸產生劑的相溶性優良，故可使用各種類之光酸產生劑。作為上述光酸產生劑，例如可舉出鎓鹽、二偶氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、β-酮碸衍生物、二碸衍生物、硝基苯甲基磺酸鹽衍生物、磺酸酯衍生物、醯亞胺-基-磺酸鹽衍生物、肟磺酸鹽衍生物、亞胺磺酸鹽衍生物、三嗪衍生物等。
作為上述鎓鹽，例如可舉出下述一般式(5)所示化合物。
(R16)iM+K- (5)(式中，R16為可具有取代基的碳數1~12的直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基、碳數6~12的芳基或碳數7~12的芳烷基，M+表示碘鎓離子或硫鎓離子，K-表示非求核性對向離子，j表示2或3)
對於上述R16，作為烷基，例如可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、環己基、2-氧代環己基、降冰片基、金剛烷基等。作為芳基，例如可舉出苯基；o-、m-或p-甲氧基苯基、乙氧基苯基、m-或p-tert-丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-、3-或4-甲基苯基、乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基等。作為芳烷基，例如可舉出苯甲基、苯基乙基等各基。
作為K-的非求核性對向離子，可舉出氯化物離子、溴化物離子等鹵化物離子；三氟甲磺酸酯、1,1,1- 三氟乙烷磺酸鹽、九氟丁烷磺酸鹽等氟烷基磺酸鹽；甲苯磺酸酯、苯磺酸鹽、4-氟苯磺酸鹽、1,2,3,4,5-五氟苯磺酸鹽等芳基磺酸鹽；甲磺酸酯、丁烷磺酸鹽等烷基磺酸鹽等。
作為二偶氮甲烷衍生物，可舉出下述一般式(6)所示化合物。
Figure 105117970-A0202-12-0030-28
 (式中，R17表示可相同或相異之碳數1~12的直鏈狀、支鏈狀或者環狀的烷基或者鹵素化烷基、碳數6~12的芳基或者鹵素化芳基、或碳數7~12的芳烷基)
對於上述R17，作為烷基，例如可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、環戊基、環己基、降冰片基、金剛烷基等。作為鹵素化烷基，例如可舉出三氟甲基、1,1,1-三氟乙基、1,1,1-三氯乙基、九氟丁基等。作為芳基，例如可舉出苯基；o-、m-或p-甲氧基苯基、乙氧基苯基、m-或p-tert-丁氧基苯基等烷氧基苯基；2-、3-或4-甲基苯基、乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等烷基苯基等。作為鹵素化芳基，例如可舉出氟苯基、氯苯基、1,2,3,4,5-五氟苯基等。作為芳烷基，例如可舉出苯甲基、苯基乙基等。
上述(B)成分的光酸產生劑可單獨使用1種或混合2種以上後使用。
上述(B)成分之光酸產生劑的配合量由光酸產生劑本身的光吸收及厚膜之光硬化性的觀點來看，對(A)成分之聚矽氧高分子化合物100質量份為0.05~20質量份，特別以0.2~5質量份為佳。
〔(C)成分〕
(C)成分為溶劑。作為(C)溶劑，可使用可溶解上述(A)成分、(B)成分及後述(D)成分、(E)成分者。
作為(C)溶劑，例如可舉出環己酮、環戊酮、甲基-2-n-戊基酮等酮類；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-丙醇等醇類；丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單乙基醚、丙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等醚類；丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸tert-丁酯、丙酸tert-丁酯、丙二醇-單-tert-丁基醚乙酸酯、γ-丁內酯等酯類等，這些可單獨使用1種或混合2種以上使用。特別以使用光酸產生劑之溶解性為最優之乳酸乙酯、環己酮、環戊酮、丙二醇單甲基醚乙酸酯、γ-丁內酯或這些混合溶劑為佳。
上述(C)成分的溶劑之配合量，由光硬化性樹脂組成物之相溶性、黏度及塗布性的觀點來看，對上述(A)成分、(B)成分及後述(D)成分、(E)成分之 配合量合計100質量份而言，以50~2000質量份，特別以50~1000質量份為佳。
〔(D)成分〕
(D)成分為選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物、於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物的1種或2種以上之化合物。
作為上述藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物，例如可舉出藉由甲醛或甲醛-醇改性的三聚氰胺縮合物、或藉由甲醛或甲醛-醇改性的尿素縮合物。上述藉由甲醛或甲醛-醇改性的三聚氰胺縮合物之合成為，例如首先依據公知方法，將三聚氰胺單體以甲醛進行羥甲基化後使其改性，或將此進一步以醇進行烷氧基化而改性，作為下述一般式(7)所示改性三聚氰胺。且，作為上述醇，以低級醇，例如碳數1~4的醇為佳。
Figure 105117970-A0202-12-0032-29
 (式中，R18為可相同或相異之羥甲基、含有碳數1~4的烷氧基之烷氧基甲基或氫原子，但至少1個為羥甲基或上 述烷氧基甲基)。
作為上述R18，例如可舉出羥甲基、甲氧基甲基、乙氧基甲基等烷氧基甲基及氫原子等。
作為上述一般式(7)之改性三聚氰胺，具體可舉出三甲氧基甲基單羥甲基三聚氰胺、二甲氧基甲基單羥甲基三聚氰胺、三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基羥甲基三聚氰胺等。
其次，將一般式(7)的改性三聚氰胺或該多聚物(例如二聚物、三聚物等寡聚物體)，依據常法，欲與甲醛成為所望分子量，而進行加成縮合聚合，得到藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的三聚氰胺縮合物。
又，藉由上述甲醛或甲醛-醇改性的尿素縮合物之合成，例如依據公知方法，將所望分子量的尿素縮合物以甲醛經羥甲基化而改性，或亦可將此進一步以醇進行烷氧基化而改性。
作為藉由上述甲醛或甲醛-醇改性的尿素縮合物，例如可舉出甲氧基甲基化尿素縮合物、乙氧基甲基化尿素縮合物、丙氧基甲基化尿素縮合物等。且，藉由這些甲醛或甲醛-醇改性的尿素縮合物可單獨使用1種或混合2種以上後使用。
其次，作為於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物，例如可舉出(2-羥基-5-甲基)-1,3-苯二甲醇、2,2’,6,6’-四甲氧基甲基雙酚A等。這些酚化合物可單獨使用1種或混合2種以上後使 用。
另一方面，作為將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物，可舉出雙酚A、參(4-羥基苯基)甲烷、將1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷的羥基在鹼存在下與環氧氯丙烷進行反應所得之1,1’-二環氧丙氧基雙酚A、參(4-環氧丙氧基苯基)甲烷、1,1,1-參(4-環氧丙氧基苯基)乙烷等。將這些多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物，可單獨使用1種或混合2種以上後使用。
上述(D)成分可單獨使用1種或組合2種以上後使用。
〔(E)成分〕
(E)成分為選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種以上的化合物。作為上述(E)成分，可舉出酚或雙酚A、p-tert-丁基酚、辛基酚、p-異丙苯酚等的烷基酚、p-苯基酚、甲酚等作為原料所合成的甲階酚醛型酚樹脂、酚醛清漆型酚樹脂等。且可舉出參(4-羥基苯基)甲烷、1,1,1-參(4-羥基苯基)乙烷等。
上述(E)成分為單獨使用1種或組合2種以上後使用。
上述(D)成分、(E)成分可作為交聯劑作用。
上述(D)成分及(E)成分的配合量由光硬化性及作為經後硬化的電氣．電子零件保護用皮膜之信賴 性的觀點來看，對於上述(A)成分之聚矽氧高分子化合物100質量份，(D)成分及(E)成分合計為0.5~50質量份，特別以1~30質量份為佳。若為如此配合量，不容易產生與圖型間相連的解像度降低之問題。
〔(F)成分〕
且，使用於本發明之半導體裝置的光硬化性樹脂組成物中，視必要可添加作為(F)成分的鹼性化合物。作為上述鹼性化合物，以藉由光酸產生劑所產生的酸可抑制擴散抗蝕皮膜時的擴散速度之化合物為佳。而藉由上述鹼性化合物之添加，提高解像度，曝光後之感度變化受到抑制，基板或環境依賴性變少，可改善曝光幅度或圖型形狀等。
作為上述鹼性化合物，可舉出第一級、第二級、第三級之脂肪族胺類、混成胺類、芳香族胺類、雜環胺類、具有羧基之含氮化合物、具有磺醯基之含氮化合物、具有羥基之含氮化合物、具有羥基苯基之含氮化合物、醇性含氮化合物、醯胺衍生物、醯亞胺衍生物，進一步可舉出下述一般式(8)所示化合物等。
N(α)q(β)3-q (8)(式中，q=1、2或3。側鏈α表示可相同或相異的下述一般式(9)~(11)所示中任一取代基。側鏈β表示可相同或相異的氫原子、或直鏈狀、支鏈狀或者環狀之碳數1~20的烷基，可含有醚鍵或者羥基。又，側鏈α彼此可 結合而形成環)
Figure 105117970-A0202-12-0036-30
其中，上述式中R300、R302、R305為碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀伸烷基，R301、R304為氫原子、或碳數1~20的直鏈狀、支鏈狀或者環狀的烷基，可含有羥基、醚鍵、酯結台、內酯環中任一個或複數個。R303為單鍵、或碳數1~4的直鏈狀或者支鏈狀伸烷基，R306為碳數1~20的直鏈狀、支鏈狀或者環狀的烷基，可含有羥基、醚鍵、酯鍵、內酯環的1個或複數個。
作為上述一般式(8)所示化合物，具體的可例示出下述者。即可例示出參〔2-(甲氧基甲氧基)乙基〕胺、參〔2-(2-甲氧基乙氧基)乙基〕胺、參〔2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基〕胺、參〔2-(1-甲氧基乙氧基)乙基〕胺、參〔2-(1-乙氧基乙氧基)乙基〕胺、參〔2-(1-乙氧基丙氧基)乙基〕胺、參〔2-{2-(2- 羥基乙氧基)乙氧基}乙基〕胺、4,7,13,16,21,24-六氧雜-1,10-二氮雜雙環〔8.8.8〕二十六烷、4,7,13,18-四氧雜-1,10-二氮雜雙環〔8.5.5〕二十一烷、1,4,10,13-四氧雜-7,16-二氮雜雙環十八烷、1-氮雜-12-冠-4、1-氮雜-15-冠-5、1-氮雜-18-冠-6、參(2-甲醯氧基乙基)胺、參(2-乙醯氧基乙基)胺、參(2-丙醯基氧基乙基)胺、參(2-丁醯基氧基乙基)胺、參(2-異丁醯基氧基乙基)胺、參(2-香草基氧基乙基)胺、參(2-戊醯氧基乙基)胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(乙醯氧基乙醯氧基)乙基胺、參(2-甲氧基羰基氧基乙基)胺、參(2-tert-丁氧基羰基氧基乙基)胺、參〔2-(2-氧代丙氧基)乙基〕胺、參〔2-(甲氧基羰基甲基)氧基乙基〕胺、參〔2-(tert-丁氧基羰基甲基氧基)乙基〕胺、參〔2-(環己基氧羰基甲基氧基)乙基〕胺、參(2-甲氧基羰基乙基)胺、參(2-乙氧基羰基乙基)胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(2-羥基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(2-乙醯氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-〔(甲氧基羰基)甲氧基羰基〕乙基胺、N,N-雙(2-乙醯 氧基乙基)2-〔(甲氧基羰基)甲氧基羰基〕乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(2-氧代丙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(四氫糠基氧羰基)乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-(四氫糠基氧羰基)乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-〔(2-氧代四氫呋喃-3-基)氧羰基〕乙基胺、N,N-雙(2-乙醯氧基乙基)2-〔(2-氧代四氫呋喃-3-基)氧羰基〕乙基胺、N,N-雙(2-羥基乙基)2-(4-羥基丁氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-甲醯氧基乙基)2-(4-甲醯氧基丁氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-甲醯氧基乙基)2-(2-甲醯氧基乙氧基羰基)乙基胺、N,N-雙(2-甲氧基乙基)2-(甲氧基羰基)乙基胺、N-(2-羥基乙基)雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-(2-乙醯氧基乙基)雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-(2-羥基乙基)雙〔2-(乙氧基羰基)乙基〕胺、N-(2-乙醯氧基乙基)雙〔2-(乙氧基羰基)乙基〕胺、N-(3-羥基-1-丙基)雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-(3-乙醯氧基-1-丙基)雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-(2-甲氧基乙基)雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-丁基雙〔2-(甲氧基羰基)乙基〕胺、N-丁基雙〔2-(2-甲氧基乙氧基羰基)乙基〕胺、N-甲基雙(2-乙醯氧基乙基)胺、N-乙基雙(2-乙醯氧基乙基)胺、N-甲基雙(2-戊醯氧基乙基)胺、N-乙基雙〔2-(甲氧基羰基氧基)乙基〕胺、N-乙基雙〔2-(tert-丁氧基羰基氧基)乙基〕胺、參 (甲氧基羰基甲基)胺、參(乙氧基羰基甲基)胺、N-丁基雙(甲氧基羰基甲基)胺、N-己基雙(甲氧基羰基甲基)胺、β-(二乙基胺基)-δ-戊內酯，但並不限定於此等。
上述(F)成分的鹼性化合物為單獨使用1種或組合2種以上後使用。
上述(F)成分的鹼性化合物之配合量由感度之觀點來看，對於上述(A)成分之聚矽氧高分子化合物100質量份，以0~3質量份為佳，以0.01~1質量份為特佳。若為如此配合量，不會使解像性變差，不容易產生引起圖型劣化之情況。
〔(G)成分〕
使用於本發明之半導體裝置的光硬化性樹脂組成物可含有硬化促進劑(G)。上述硬化促進劑(G)在具有環氧基的化合物在硬化時，其為具有促進硬化速度之功能的化合物。可舉出三級胺類或其鹽、咪唑類等。
作為被市售者，例如可舉出四國化成(股)製之2MZ-A、2MZ-OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ-PW(皆為咪唑系化合物的商品名)、san-apro(股)製之U-CAT3503N、U-CAT3502T(皆為二甲基胺之嵌段異氰酸酯化合物之商品名)、DBU、DBN、U-CATSA102、U-CAT5002(皆為二環式脒化合物及其鹽的商品名)等。
上述(G)成分之硬化促進劑的配合量由感度 之觀點來看，對於上述(A)成分之聚矽氧高分子化合物100質量份，以0~3質量份為佳，以0~1質量份為特佳。若為如此配合量，不會使解像性變差，不容易產生引起圖型劣化之情況。且若為此配合時，對於上述(A)成分之聚矽氧高分子化合物100質量份而言以0.05質量份以上者為佳。
本發明中之光硬化性樹脂組成物的硬化後之彈性率為0.1~2GPa，且拉伸強度以1~80MPa者為佳。又，本發明中之光硬化性樹脂組成物的硬化後之線膨張係數以180ppm/℃以下為佳，較佳為10~150ppm/℃。以如此光硬化性樹脂組成物所形成的具有第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層之半導體裝置其具有更優良的耐久性。
調製上述光硬化性樹脂組成物的方法並無特別限定。例如攪拌混合上述各成分，藉由該後濾器等進行過濾後，可調整光硬化性樹脂組成物。
若為如此光硬化性樹脂組成物，可容易以厚膜進行微細圖型形成，且對於具有凹凸塊之基板上亦可容易在高感度下進行圖型形成，對於各種薄膜特性，特別對於使用於迴路基板的基材具有優良密著性，另外作為電氣．電子零件時的信賴性亦優良，作為基板接合材料時亦具有較高信賴性之皮膜可形成。
其次，對於本發明之半導體裝置的製造方法做說明。
如上述之半導體裝置可藉由以下所示本發明 之半導體裝置的製造方法而製造。本發明之半導體裝置的製造方法為具有以下步驟者。
(1)準備具有膜厚10~300μm之光硬化性樹脂層以支持薄膜與保護薄膜挾持的結構，前述光硬化性樹脂層係由抗蝕組成物材料所成的光硬化性乾薄膜之步驟、(2)於連接或假接著於上部表面露出電極墊的高度20~100μm之半導體元件之基板上，欲覆蓋前述半導體元件而層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層的形成第1感光性絕緣層之步驟、(3)藉由對於前述第1感光性絕緣層介著光罩之光刻進行製圖，將欲形成設置於前述電極墊上的開口與前述半導體元件的外部之貫通電極的開口於同時形成之步驟、(4)使製圖後藉由烘烤以前述第1感光性絕緣層之製圖所得之圖型進行硬化的步驟、(5)硬化後，進行藉由濺射環的種層形成，其後將欲形成前述電極墊上之開口與前述貫通電極的開口經鍍敷而埋入，各作為半導體元件上金屬墊與貫通電極，將藉由前述鍍敷所形成的前述半導體元件上金屬墊與前述貫通電極藉由經鍍敷的金屬配線而連接的步驟、(6)於金屬配線形成後，藉由層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層，或塗布前述抗蝕組成物材料，形成第2感光性絕緣層，欲使於前述貫通電極上部形成開口而進行製圖的步驟、(7)製圖後藉由烘烤，硬化藉由前述第2感光性絕 緣層之製圖所得之圖型的步驟、(8)硬化後，於前述貫通電極上部之開口形成焊料凸塊(Solder bump)之步驟。且在前述步驟(1)所準備的光硬化性乾薄膜為具有含有上述(A)~(E)成分，視必要可含有(F)、(G)成分等化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜。
以下對於各步驟進行詳細說明。
首先在步驟(1)中準備光硬化性乾薄膜。
使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜為，具有膜厚10~300μm之光硬化性樹脂層以支持薄膜與保護薄膜夾住的結構，光硬化性樹脂層係由含有上述(A)~(E)成分，視必要為含有(F)、(G)成分等所成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性乾薄膜。
對於使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜，將上述(A)~(E)成分，視必要為(F)、(G)成分等進行攪拌混合後，藉由該後濾器等進行過濾後，可調製出形成光硬化性樹脂層之抗蝕組成物材料。
其次，對於使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜中所使用的支持薄膜可層合單一亦可層合複數聚合物薄膜的多層薄膜。作為材質，可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯等合成樹脂薄膜等，以具有適度可撓性、機械強度及耐熱 性的聚乙烯對苯二甲酸乙二醇為佳。又，對於這些薄膜，可進行如塗布電暈處理或剝離劑之各種處理。這些可使用市售品，例如可舉出SeraphilWZ(RX)、SeraphilBX8(R)(以上Toray薄膜加工(股)製)、E7302、E7304(以上東洋紡績(股)製)、PurexG31、PurexG71T1(以上帝人DuPont薄膜(股)製)、PET38×1-A3、PET38×1-V8、PET38×1-X08(以上Nipper(股)製)等。
對於使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜中所使用的保護薄膜可使用與上述支持薄膜之相同者，但以具有適度可撓性的聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯及聚乙烯為佳。這些可使用市售品，可舉出作為聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯之已經例示者、作為聚乙烯，例如可舉出GF-8(Tamapoly(股)製)、PE薄膜0類型(Nipper(股)製)。
上述支持薄膜及保護薄膜之厚度由光硬化性乾薄膜製造之安定性及對於捲芯之捲取適合性，所要由彎曲防止之觀點來看，皆以10~200μm為佳。
其次，對於使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜的製造方法做說明。上述光硬化性乾薄膜的製造裝置可使用一般欲製造黏著劑製品時的薄膜塗布機。作為上述薄膜塗布機，例如可舉出缺角輪塗布機、刮刀逆向塗布機、複式塗布機、模具塗布、唇形塗布機、唇形逆向塗布機、直接凹印塗布機、抵銷凹印塗布機、3根底層逆向塗布機、4根底層逆向塗布機等。
將支持薄膜由薄膜塗布機的捲出軸進行捲出，通過薄膜塗布機之塗布頭時，於支持薄膜上將抗蝕組成物材料塗布至所定厚度形成光硬化性樹脂層後，在所定溫度與所定時間下通過熱風循環烤箱，在上述支持薄膜上進行乾燥的光硬化性樹脂層與由薄膜塗布機的另一捲出軸進行捲出的保護薄膜，共同在所定壓力下通過層合輥，貼合支持薄膜上之光硬化性樹脂層後，藉由於薄膜塗布機之捲取軸的捲取而製造。此時，作為熱風循環烤箱之溫度以25~150℃為佳，作為通過時間以1~100分鐘為佳，作為層合輥之壓力以0.01~5MPa為佳。
又，使用於本發明之半導體裝置的製造方法之光硬化性乾薄膜的光硬化性樹脂層之膜厚為10~300μm，以10~250μm為佳。又，使用光硬化性乾薄膜形成第1感光性絕緣層時，光硬化性樹脂層的膜厚以100~300μm為佳，較佳為100~250μm。又，使用光硬化性乾薄膜形成第2感光性絕緣層時，光硬化性樹脂層之膜厚以10~200μm為佳，較佳為10~100μm。又，藉由塗布抗蝕組成物材料，形成第2感光性絕緣層時，第2感光性絕緣層的膜厚為10~200μm，特別以如10~100μm之抗蝕組成物材料進行塗布者為佳。
在如上述方法中，可製造光硬化性乾薄膜，藉由使用如此光硬化性乾薄膜，可減輕彎曲，又即使半導體元件的高度為數十μm，可製造出於半導體元件周邊無空隙等情況下埋入的半導體裝置。
其次，在步驟(2)中，將於上部表面露出電極墊的高度20~100μm的半導體元件接著或假接著的基板上，欲覆蓋半導體元件下，以層合光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層而形成第1感光性絕緣層。
首先由上述光硬化性乾薄膜剝離保護薄膜，如圖4(a)所示，對於將半導體元件1接著或假接著的基板2上層合光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層，形成第1感光性絕緣層3。此時，在後步驟自半導體元件1無除去基板2下進行單片化時，基板2可使與配線，半導體元件1在基板2上以接著劑固定。另一方面，將基板2在多層再配線步驟後除去時，半導體元件1藉由在基板2上的假接著材而被固定。
在將半導體元件接著或假接著的基板上，作為貼合光硬化性乾薄膜之裝置，以真空層合體為佳。將光硬化性乾薄膜安裝於薄膜貼合裝置，將剝離光硬化性乾薄膜之保護薄膜而露出的光硬化性樹脂層，在所定真空度的真空室內，使用所定壓力的貼合輥，以所定溫度的桌子上密著於基板。且，作為桌子溫度以60~120℃為佳，作為貼合輥的壓力以0~5.0MPa為佳，作為真空室之真空度以50~500Pa為佳。藉由進行如此真空層合，於半導體元件周邊不會產生空隙故較佳。
此時，欲得到必要厚度的光硬化性樹脂層，視必要可貼合複數片薄膜。貼合次數例如為1~10次程度，可得到10~1000μm，特別為100~500μm厚程度之 樹脂層。
又此時，如圖4(b)所示，於半導體元件1上形成第1感光性絕緣層3時，有著半導體元件1上的第1感光性絕緣層3之膜厚變厚，或自半導體元件1至周邊由離開位置膜厚徐徐變薄。將該膜厚之變化以機械性加壓而平坦化，可使用使如圖4(a)之半導體元件上的膜厚變薄的方法為佳。
其次，在步驟(3)，對於第1感光性絕緣層介著光罩以光刻進行製圖，如圖5所示，同時形成欲形成設置於電極墊上的開口a與半導體元件1的外部之貫通電極的開口b。
該製圖中，於形成第1感光性絕緣層後進行曝光，進行曝光後加熱處理(曝後烤；PEB)並顯像，進一步視必要進行後硬化後形成圖型。即可使用公知光刻技術進行圖型形成。
其中，欲有效率地進行第1感光性絕緣層之光硬化反應或提高第1感光性絕緣層3與基板2的密著性，或者欲提供密著之第1感光性絕緣層的平坦性為目的下，視必要可進行預備加熱(預烘烤)。預烘烤為例如在40~140℃下進行1分鐘~1小時程度。
其次，介著支持薄膜，或者剝離支持薄膜之狀態下，介著光罩以波長190~500nm的光進行曝光而使其硬化。光罩例如可為挖空為所望圖型者。且，光罩之材質為可遮蔽波長190~500nm的光者為佳，例如可適用鉻 等但並未限定於此。
作為波長190~500nm之光，例如藉由放射線發生裝置所產生的種種波長光，例如可舉出g線、i線等紫外線光、遠紫外線光(248nm、193nm)等。而波長較佳為248~436nm。曝光量例如以10~3000mJ/cm2為佳。在如此曝光下，可形成曝光部分交聯而於後述顯像液不溶的圖型。
且，欲提高現像感度進行PEB。PEB例如在40~140℃進行0.5~10分鐘。
其後以顯像液顯像。作為較佳顯像液可舉出如IPA或PGMEA的有機溶劑。又較佳鹼水溶液之顯像液可為2.38%之四甲基羥基銨(TMAH)水溶液。在本發明之半導體裝置的製造方法中，作為顯像液以使用有機溶劑為佳。
顯像可藉由一般方法，例如可藉由將形成圖型的基板浸漬於顯像液等而進行。其後，視必要進行洗淨、潤髮精、乾燥等，得到具有所望圖型之第1感光性絕緣層的皮膜。
其次，在步驟(4)中，藉由烘烤可經第1感光性絕緣層的製圖使所得之圖型進行硬化。
藉由上述第1感光性絕緣層的製圖所得之圖型可使用烤箱或加熱板，以溫度100~250℃為佳，較佳為150~220℃，更佳為170~190℃下進行烘烤並使其硬化(後硬化)。後硬化溫度若為100~250℃，可提高第1 感光性絕緣層之皮膜的交聯密度，可除去殘存之揮發成分，由對於基板之密著力、耐熱性或強度，以及電氣特性之觀點來看為佳。而後硬化時間可設定為10分鐘~10小時。
又，對於第1感光性絕緣層之製圖，將欲形成露出於半導體元件1上的電極墊上之開口a與設置於半導體元件1的外部之貫通電極(TMV)的開口b經一次曝光而同時形成為合理且較佳。
其次，在步驟(5)中，將藉由製圖所形成的電極墊上之開口與欲形成貫通電極的開口進行鍍敷而埋入，各作為半導體元件上金屬墊與貫通電極，藉由鍍敷所形成的半導體元件上金屬墊與貫通電極可進一步藉由鍍敷而以金屬配線連接。
進行鍍敷時，例如藉由濺射環形成種層後，進行鍍敷抗蝕的製圖，其後進行電解鍍敷等，如圖6所示，將電極墊上的開口a與欲形成貫通電極之開口b藉由鍍敷而埋入，各為半導體元件上金屬墊4與貫通電極5，進一步作為連接藉由鍍敷所形成的半導體元件上金屬墊4與貫通電極5之金屬配線6。
又，其中，如圖7所示欲使貫通電極5的鍍敷充足，另外對貫通電極5施予再度電解鍍敷，可將貫通電極5以金屬鍍敷7埋入。
其次，在步驟(6)中，再次層合上述光硬化性乾薄膜的光硬化性樹脂層，或直接以公知的旋轉塗布機 等塗布上述抗蝕組成物材料溶液後，形成如圖8所示的第2感光性絕緣層8，欲於貫通電極上部形成貫通電極上部之開口c而進行製圖。該製圖可藉由與上述步驟(3)之同樣方法進行。
且對於第2感光性絕緣層，即使在塗布抗蝕組成物材料之情況下，可塗布至與使用光硬化性乾薄膜的情況之相同厚度。作為塗布方法，可採用於公知光刻技術中所使用的方法。例如可藉由浸漬法、旋轉塗布法、輥塗布法等方法進行塗布。其中亦以旋轉塗布法為佳。
其次，在步驟(7)中，藉由烘烤可經第2感光性絕緣層之製圖而硬化所得之圖型。該烘烤可在與上述步驟(4)同樣條件下進行。
其次，在步驟(8)中，於貫通電極上部之開口c可形成焊料凸塊(Solder bump)。
作為焊料凸塊(Solder bump)之形成方法，例如如圖9所示，於貫通電極上部之開口c藉由鍍敷形成貫通電極上金屬墊10。其此於貫通電極上金屬墊10上形成焊接球11，可將此作為焊料凸塊(Solder bump)。
又，對於上述步驟(5)，如圖7所示，欲使貫通電極5之鍍敷充足，另外進行以SnAg的鍍敷，其後的步驟(6)中，與上述同樣下形成第2感光性絕緣層並於貫通電極上部形成開口而進行製圖後使經鍍敷的SnAg露出，藉由步驟(7)之烘烤的硬化後，作為步驟(8)，藉由熔融經鍍敷的SnAg，而如圖10所示，對貫通電極上 部之開口c使電極隆起，可形成隆起SnAg的電極12之焊料凸塊(Solder bump)。
且，於上述步驟(8)後，如圖11所示，對於上述步驟(2)，半導體元件1於基板2經假接著時，藉由除去基板2，可露出於配置在半導體元件1外面的貫通電極5之焊接球11的反側，將露出之種層經蝕刻而除去，藉由露出金屬鍍敷部，可電性導通貫通電極5的上部與下部。進一步其後經切割使其為單片化，可得到單片化之半導體裝置20。
亦與形成隆起SnAg的電極12之焊料凸塊(Solder bump)的情況相同，如圖12所示，藉由除去基板2，可露出於配置在半導體元件1外面的貫通電極5的隆起SnAg之電極12的反側，蝕刻露出之種層而除去，藉由金屬鍍敷部之露出，可電性導通貫通電極5之上部與下部。進一步其後，經切割成為單片化後可得到經單片化之半導體裝置21。
上述經單片化的半導體裝置20或經單片化的半導體裝置21如圖13、圖14所示，各複數以絕緣樹脂層13夾住，由焊料凸塊(Solder bump)進行電性接合，可使其成為經層合的層合型半導體裝置。又，如圖15、圖16所示，可將層合的半導體裝置載置於具有電氣迴路的基板(配線基板14)。且圖13、圖14、圖15、圖16表示將各單片化的半導體裝置20或21進行倒裝晶片黏接的例子。
又，如圖17、圖18所示，將如上述所製造的層合型半導體裝置載置於配線基板14後，以絕緣密封樹脂層15進行密封後，可製造出密封後層合型半導體裝置。
其中，作為使用於絕緣樹脂層13或絕緣密封樹脂層15的樹脂，可使用一般使用於該用途者，例如可使用環氧樹脂或矽樹脂或這些混合動力樹脂。
上述所製造的本發明之半導體裝置、層合型半導體裝置、及密封後層合型半導體裝置可適用於對半導體晶片所施予的扇出形配線或WCSP(晶圓水準晶片尺寸封裝)用。
如以上，依據本發明之半導體裝置的製造方法，於半導體元件上施予微細電極形成，於半導體元件外部施予貫通電極後，對配線基板之載置或半導體裝置的層合變得容易，又貫通電極、電極墊部之開口等加工變得容易完成。又，藉由使用具有由含有上述(A)~(E)成分，視必要可含有(F)、(G)成分等而成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜，可減輕彎曲，又半導體元件之高度即使為數十μm，亦可製造出在半導體元件周邊無空隙等下埋入的半導體裝置。
且，如此所得之本發明之半導體裝置因可容易進行對配線基板之載置或半導體裝置之層合，故可作為層合半導體裝置之層合型半導體裝置或將此等載置於配線基板並密 封的密封後層合型半導體裝置。
[實施例]
以下表示實施例及比較例並更具體說明本發明，但本發明並未限定於下述實施例。對於本發明之合成例所使用的化合物(M-1)~(M-5)之化學結構式如以下所示。
Figure 105117970-A0202-12-0052-31
〔合成例1〕
具備氮氣導入管、溫度計、Dimroth型凝結器及滴入漏斗的1L可分離燒瓶中，裝入式(M-2)所示含有不飽和基的化合物215g(0.5mol)、甲苯500g、碳載持鉑觸媒(5質量%)0.10g，在75℃下將式(M-4)所示1,4-雙(二甲基矽基)苯48.5g(0.25mol)慢慢滴入。該滴入時間為10分鐘。滴入終了後，在75℃繼續進行10小時熟成。熟成終了後，進行氣體層析分析，確認1,4-雙(二甲基矽基)苯殘存量成為2%以下。將此使用旋轉蒸發器， 以80℃/0.6kPa減壓濃縮後，得到褐色固體250g。對於所得之褐色固體，進行紅外線吸收光譜分析及、1H核磁共振光譜分析，確認得到具有含烯丙基之酚性羥基的芴結構於兩末端具有的矽亞苯基化合物
Figure 105117970-A0202-12-0053-32
其次在具備氮氣導入管、溫度計、Dimroth型凝結器及滴入漏斗的1L可分離燒瓶中，裝入上述所得之具有含烯丙基之酚性羥基的芴結構於兩末端具有的矽亞苯基化合物210.8g(0.2mol)，將此溶解於環氧氯丙烷278g(3.0mol)，再加入四甲基銨氯化物0.44g，在100℃進行5小時攪拌。其次，在減壓下(20kPa)，於70℃將40%氫氧化鈉水溶液44g經3小時滴入。其間將所生成的水藉由與環氧氯丙烷之共沸除去至系統外，餾出之環氧氯丙烷則回到系統內。滴下終了後，進一步繼續進行30分鐘反應。其後藉由過濾取出生成的鹽類，進一步進行水洗後，餾去環氧氯丙烷後，得到褐色固體180g。對於所得之褐色固體，進行紅外線吸收光譜分析及1H核磁共振光譜分析，確認得到具有於末端具有烯丙基與環氧基的芴結構之含有矽亞苯基骨架的化合物(M-1)。
〔合成例2〕
於具備攪拌機、溫度計、氮取代裝置及迴流冷卻器之5L燒瓶內，加入化合物(M-1)256.0g、化合物(M-2)53.8g，將此溶解於甲苯1300g後，於60℃加溫。其後投入碳載持鉑觸媒(5質量%)1.6g，將化合物(M-4)53.5g與化合物(M-3)151.0g之混合物經1小時滴入於燒瓶內。此時的燒瓶內溫度上升至78℃。滴入終了後，進一步在90℃下進行5小時熟成後，冷卻至室溫，加入甲基異丁基酮1000g，將本反應溶液以濾器進行加壓過濾後除去鉑觸媒。進一步於所得之高分子化合物溶液中加入純水500g並攪拌、靜置分液，除去下層的水層。該分液水洗操作重複6次，除去高分子化合物溶液中之微量酸成分。將該高分子化合物溶液中之溶劑在減壓餾去之同時，添加環戊酮330g，得到將固體成分濃度60質量%之環戊酮作為主溶劑的聚矽氧高分子化合物溶液(A-1)。將該高分子化合物溶液中之高分子化合物的分子量藉由GPC進行測定時，以聚苯乙烯換算下重量平均分子量為45000，經原料之莫耳比算出，(A)成分的聚矽氧高分子化合物中之式(1)的a為0.616，式(2)的b為0.384。又，一般式(1)中之環氧基(J)與一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為(J)/((J)+(K))=0.762。
〔合成例3〕
於具備攪拌機、溫度計、氮取代裝置及迴流冷卻器之5L燒瓶內，加入化合物(M-1)170.6g、化合物(M-2) 35.9g，將此溶解於甲苯1300g後，於60℃加溫。其後投入碳載持鉑觸媒(5質量%)1.6g，將化合物(M-4)6.5g與化合物(M-5)296.0g之混合物經1小時滴入燒瓶內。此時的燒瓶內溫度直到上升至75℃為止。滴入終了後再以90℃進行3小時熟成後，冷卻至室溫，加入甲基異丁基酮1000g，將本反應溶液以濾器進行加壓過濾後除去鉑觸媒。進一步於所得之高分子化合物溶液中加入純水500g並攪拌、靜置分液，除去下層的水層。該分液水洗操作重複6次，除去高分子化合物溶液中之微量酸成分。與將該高分子化合物溶液中之溶劑進行減壓餾去之同時，添加環戊酮320g，得到將固體成分濃度60質量%之環戊酮作為主溶劑的聚矽氧高分子化合物溶液(A-2)。將該高分子化合物溶液中之高分子化合物的分子量藉由GPC進行測定後，聚苯乙烯換算為重量平均分子量32000，藉由原料之莫耳比算出為(A)成分的聚矽氧高分子化合物中之式(1)的a為0.615，式(2)的b為0.385。又，一般式(1)中之環氧基(J)與一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為(J)/((J)+(K))=0.762。
〔合成例4〕
於具備攪拌機、溫度計、氮取代裝置及迴流冷卻器之5L燒瓶內，將化合物(M-1)93.3g、化合物(M-2)26.9g溶解於甲苯1300g後，加溫至60℃。其後投入碳載持鉑觸媒(5質量%)1.6g，經1小時滴入化合物(M-3) 409.0g至燒瓶內。此時的燒瓶內溫度上升至76℃為止。滴入終了後，再於90℃下進行3小時熟成後，冷卻至室溫，加入甲基異丁基酮1000g，將本反應溶液以濾器進行加壓過濾後除去鉑觸媒。進一步於所得之高分子化合物溶液中加入純水500g並攪拌，靜置分液，除去下層的水層。該分液水洗操作重複6次，除去高分子化合物溶液中之微量酸成分。將該高分子化合物溶液中之溶劑進行減壓餾去之同時，添加環戊酮320g，得到將固體成分濃度60質量%之環戊酮作為主溶劑之聚矽氧高分子化合物溶液(A-3)。將該高分子化合物溶液中之高分子化合物的分子量藉由GPC進行測定後，聚苯乙烯換算為重量平均分子量250000，藉由原料之莫耳比算出為(A)成分的聚矽氧高分子化合物中之式(1)的a為0.538，式(2)的b為0.462。又，一般式(1)中之環氧基(J)與一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為(J)/((J)+(K))=0.700。
〔合成例5〕
於具備攪拌機、溫度計、氮取代裝置及迴流冷卻器之5L燒瓶內，加入化合物(M-2)441.0g，將此溶解於甲苯1875g後，加入化合物(M-3)949.6g，於60℃加溫。其後投入碳載持鉑觸媒(5質量%)2.2g，確認內部反應溫度升溫至65~67℃後，再加溫至90℃，保持3小時後，再次冷卻至60℃，投入碳載持鉑觸媒(5質量%)2.2g， 將化合物(M-4)107.3g經1小時滴入於燒瓶內。此時的燒瓶內溫度上升至78℃。滴入終了後，進一步在90℃下進行5小時熟成後，冷卻至室溫，加入甲基異丁基酮1700g，將本反應溶液以濾器進行加壓過濾後除去鉑觸媒。進一步於所得之高分子化合物溶液中加入純水760g並進行攪拌、靜置分液，除去下層之水層。該分液水洗操作重複6次，除去高分子化合物溶液中之微量酸成分。將該高分子化合物溶液中之溶劑進行減壓餾去之同時，添加環戊酮950g，得到將固體成分濃度60質量%之環戊酮作為主溶劑的聚矽氧高分子化合物溶液(B-1)。將該高分子化合物溶液中之高分子化合物的分子量藉由GPC進行測定後，聚苯乙烯換算為重量平均分子量51000。且在合成例5所得之聚矽氧高分子化合物溶液(B-1)中之高分子化合物為未含有(A)成分的聚矽氧高分子化合物中之式(1)所示含有環氧基的成分者。
〔實施例及比較例〕
依據表1記載之配合量，添加聚矽氧高分子化合物溶液((A)成分)、光酸產生劑((B)成分)、交聯劑((D)成分、(E)成分)、鹼性化合物((F)成分)及溶劑((C)成分)等後在常溫下進行攪拌、混合、溶解後，以鐵氟龍(註冊商標)製1.0μm濾器進行精密過濾，得到實施例1~4及比較例1~2之光硬化性樹脂組成物。
Figure 105117970-A0202-12-0058-33
於表1所記載的光酸產生劑如以下所示。
Figure 105117970-A0202-12-0058-34
Figure 105117970-A0202-12-0058-35
Figure 105117970-A0202-12-0059-37
又，表1所記載的交聯劑((D)成分)如以下所示。
Figure 105117970-A0202-12-0059-38
又，對於本發明之實施例中所使用的表1所記載的多價酚化合物((E)成分)如以下所示。
Figure 105117970-A0202-12-0059-39
又，使用於本發明之比較例的如表1所記載的環氧化合物如以下所示。
Figure 105117970-A0202-12-0060-40
表1所記載的鹼性化合物為N(C2H5OH)3 (AM-1)。
表1所記載的U-CAT5002為san-apro(股)製硬化促進劑。
且作為薄膜塗布機使用模具塗布，作為支持薄膜，使用聚乙烯對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(厚度50μm)，將實施例1~4及比較例1~2之硬化性樹脂組成物各塗布於上述支持薄膜上。其次將設定在100℃的熱風循環烤箱(長度4m)經8分鐘通過後，於支持薄膜上形成光硬化性樹脂層。由上述光硬化性樹脂層上面，使用作為保護薄膜的聚乙烯薄膜(厚度50μm)，將上述保護薄膜與層合輥以壓力1MPa進行貼合，製作出光硬化性乾薄膜。各光硬化性樹脂層之膜厚如表2所記載。且膜厚為藉由接觸式厚膜測定器進行測定。
實施例1~4及比較例1~2之光硬化性乾薄膜為剝離保護薄膜，使用真空層合體TEAM-100RF(Takatori公司製)，真空室內設定為真空度80Pa，將支持薄膜上的光硬化性樹脂層於塗布有假接著材之矽基板 上，密著於預先載置高度100μm、100mm角之假半導體元件的基板。溫度條件設定在110℃。恢復常壓後，將上述基板由真空層合體取出，剝離支持薄膜。貼合於基板之光硬化性樹脂層的膜厚設定為150μm，製作之乾薄膜中的光硬化性樹脂層之膜厚未滿足150μm時，藉由複數次的貼合，將膜厚150μm的光硬化性樹脂層形成於基板上。藉此於基板上形成第1感光性絕緣層。
其次，欲提高與基板之密著性，藉由加熱板進行在130℃之5分鐘預烘烤。對於所得之第1感光性絕緣層介著光罩，使用載持寬帶光源的接觸對準型曝光裝置進行曝光，形成設置於半導體元件上之電極墊上的開口與欲形成半導體元件之外部的貫通電極之開口圖型。經光照射後，藉由加熱板，在130℃進行5分鐘PEB後冷卻，將上述基板以PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯)藉由噴霧現像進行600秒顯像。藉由上述方法，將形成設置於半導體元件上之電極墊上的開口與欲形成半導體元件之外部的貫通電極時的開口之基板上第1感光性絕緣層使用烤箱進行在180℃經2小時之氮氣吹入下的後硬化。將經硬化的第1感光性絕緣層之25℃中的彈性率藉由動態黏彈性測定裝置(DMA)進行測定。又，藉由線膨張係數測定裝置(TMA)測定線膨張係數。且拉伸強度依據JIS K 7127進行測定。結果如上述表1所示。
硬化後藉由濺射環進行鈦，其次進行銅之種層形成，其後將上述電極墊上之開口與欲形成上述貫通電 極的開口藉由銅鍍敷埋入，各作為半導體元件上金屬墊與貫通電極，藉由鍍敷所形成的上述半導體元件上金屬墊與上述貫通電極藉由鍍敷的金屬配線而連接。
金屬配線形成後，藉由濕蝕刻除去金屬配線部以外的種層。且藉由塗布實施例1~4及比較例1~2之光硬化性樹脂組成物，形成第2感光性絕緣層。
欲有效率地進行光硬化反應，藉由加熱板在100℃進行2分鐘預烘烤，預先揮發溶劑等。預烘烤後之第2感光性絕緣層的膜厚為15μm。對於預烘烤後之基板，於上述貫通電極上部欲形成開口而進行製圖。製圖係依據前述光硬化性乾薄膜之曝光法，於曝光後在130℃進行2分鐘PEB後冷卻，將基板以PGMEA經噴霧顯像進行120秒顯像。
於貫通電極上部形成開口的製圖後，將藉由上述第2感光性絕緣層之製圖所得之圖型使用烤箱在180℃進行2小時，一邊氮氣吹入下一邊進行後硬化。
硬化後，於上述貫通電極上部之開口藉由鍍敷，形成貫通電極上金屬墊，於上述貫通電極上金屬墊上形成焊接球，形成焊料凸塊(Solder bump)。
焊料凸塊(Solder bump)形成後，除去於半導體元件假接著的基板。將除去基板的半導體元件載置於切割薄膜上，藉由切割使其單片化，製造出半導體裝置。
對於製造之半導體裝置，測定將裝置中央部作為基準時與裝置端的彎曲。結果如表2所示。
作為所製造之半導體裝置的信賴性試驗，實施在-55~125℃下各10分鐘作為1循環的熱循環試驗，觀察1000循環終了時之半導體裝置外觀。
Figure 105117970-A0202-12-0063-41
如表2所示，具有以含有(A)~(E)成分等光硬化性樹脂組成物所形成的第1感光性絕緣層及第2感光性絕緣層之半導體裝置(實施例1~4)成為彎曲被減輕的半導體裝置。又，熱循環試驗的結果亦良好。若為如此本發明之半導體裝置，因其為減輕彎曲者，故對半導體裝置之配線基板的載置或半導體裝置之層合變得容易。另一方面，(A)成分等未滿足本發明之要件的比較例1~2中，所得之半導體裝置的彎曲與實施例1~4相比為大。又，於熱循環試驗後確認有裂紋產生。
且本發明並未限定於上述實施形態者。上述實施形態僅為例示，具有與本發明之申請專利範圍所記載 的技術構思的思想在實質上為相同構成，且可達成同樣作用效果之任意者皆包含於本發明之技術範圍中。
1‧‧‧半導體元件
3‧‧‧第1感光性絕緣層
4‧‧‧半導體元件上金屬墊
5‧‧‧貫通電極
6‧‧‧金屬配線
8‧‧‧第2感光性絕緣層
9‧‧‧焊料凸塊(Solder bump)

Claims (15)

  1. 一種半導體裝置，其為具有半導體元件，與於該半導體元件以電性連接的半導體元件上金屬墊及金屬配線，該金屬配線於貫通電極及焊料凸塊(Solder bump)以電性連接的半導體裝置，其特徵為前述半導體元件上形成第1感光性絕緣層，於前述第1感光性絕緣層上形成第2感光性絕緣層者，前述第1感光性絕緣層及前述第2感光性絕緣層係由以下光硬化性樹脂組成物所形成者，該光硬化性樹脂組成物為含有(A)具有作為重複單位之下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000的聚矽氧高分子化合物、
    Figure 105117970-A0202-13-0001-78
    Figure 105117970-A0202-13-0001-43
     〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基，彼此可相異或相同；Z為選自
    Figure 105117970-A0202-13-0002-44
     中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
    Figure 105117970-A0202-13-0002-46
     (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數)前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕(B)藉由波長190~500nm的光進行分解而產生酸的光酸產生劑、 (C)溶劑、(D)選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物，於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物的1種或2種以上之化合物、(E)選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種以上的化合物。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中前述光硬化性樹脂組成物為進一步含有(F)鹼性化合物者。
  3. 如請求項1或2之半導體裝置，其中前述光硬化性樹脂組成物之硬化後的彈性率為0.1~2GPa，且拉伸強度為1~80MPa。
  4. 如請求項1或2之半導體裝置，其中前述第1感光性絕緣層為藉由光硬化性乾薄膜所形成者，前述第2感光性絕緣層為藉由前述光硬化性乾薄膜或光硬化性抗蝕塗布膜所形成者。
  5. 一種層合型半導體裝置，其特徵為如請求項1至4中任一項之半導體裝置為經倒裝晶片化而進行複數層合者。
  6. 一種密封後層合型半導體裝置，其特徵為將如請求項5之層合型半導體裝置載置於具有電氣迴路之基板上，以絕緣密封樹脂層進行密封者。
  7. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵為含有以下(1)~(8)之步驟者； (1)準備具有膜厚10~300μm之光硬化性樹脂層以支持薄膜與保護薄膜挾持的結構，前述光硬化性樹脂層係由抗蝕組成物材料所成的光硬化性乾薄膜之步驟、(2)於連接或假接著於上部表面露出電極墊的高度20~100μm之半導體元件之基板上，欲覆蓋前述半導體元件而層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層的形成第1感光性絕緣層之步驟、(3)藉由對於前述第1感光性絕緣層介著光罩之光刻進行製圖，將欲形成設置於前述電極墊上的開口與前述半導體元件的外部之貫通電極的開口於同時形成之步驟、(4)使製圖後藉由烘烤以前述第1感光性絕緣層之製圖所得之圖型進行硬化的步驟、(5)硬化後，進行藉由濺射環的種層形成，其後將欲形成前述電極墊上之開口與前述貫通電極的開口經鍍敷而埋入，各作為半導體元件上金屬墊與貫通電極，將藉由前述鍍敷所形成的前述半導體元件上金屬墊與前述貫通電極藉由經鍍敷的金屬配線而連接的步驟、(6)於金屬配線形成後，藉由層合前述光硬化性乾薄膜之光硬化性樹脂層，或塗布前述抗蝕組成物材料，形成第2感光性絕緣層，欲使於前述貫通電極上部形成開口而進行製圖的步驟、(7)製圖後藉由烘烤，硬化藉由前述第2感光性絕緣層之製圖所得之圖型的步驟，與(8)硬化後，於前述貫通電極上部之開口形成焊料 凸塊(Solder bump)之步驟；在前述步驟(1)所準備的光硬化性乾薄膜為具有由含有以下(A)~(E)而成的化學增幅型負型抗蝕組成物材料所成的光硬化性樹脂層之光硬化性乾薄膜；(A)具有作為重複單位的下述一般式(1)所示含有環氧基之成分及下述一般式(2)所示含有酚性羥基之成分，重量平均分子量為3000~500000之聚矽氧高分子化合物、
    Figure 105117970-A0202-13-0005-47
    Figure 105117970-A0202-13-0005-48
     〔式中，a、b為正數，R1、R2、R3、R4各為氫原子或碳數1~4的烷基或者烷氧基，可彼此相異或相同；r獨立為0、1或2；R5~R8獨立為氫原子或碳數1~10的一價烴基；R9為碳數1~10的二價烴基；n為0或1，k為0、1、2中任一者；R10、R11各為碳數1~4的烷基或烷氧基，彼此可相異或相同； Z為選自
    Figure 105117970-A0202-13-0006-49
     中任一的2價有機基；X為選自下述式(3)、下述一般式(4)中任一的2價有機基；
    Figure 105117970-A0202-13-0006-50
     (式中，R12、R13、R14、R15為可相同或可相異的碳數1~10的一價烴基；m為1~100的正數)前述一般式(1)中之環氧基(J)與前述一般式(2)中之酚性羥基(K)的比率為0.05≦(J)/((J)+(K))≦0.95〕(B)藉由波長190~500nm的光進行分解而產生酸的光酸產生劑、(C)溶劑、(D)選自藉由甲醛或甲醛-醇進行改性的胺基縮合物，於1分子中平均具有2個以上羥甲基或烷氧基羥甲基之酚化合物、及將多價酚的羥基取代為環氧丙氧基之化合物的1種或2種以上之化合物、(E)選自具有3個以上羥基的多價酚之1種或2種 以上的化合物。
  8. 如請求項7之半導體裝置的製造方法，其中將前述化學增幅型負型抗蝕組成物材料中進一步含有(F)鹼性化合物者。
  9. 如請求項7或8之半導體裝置的製造方法，其為使用硬化後之彈性率為0.1~2GPa，且拉伸強度為1~80MPa之前述化學增幅型負型抗蝕組成物材料。
  10. 如請求項7或8之半導體裝置的製造方法，其中對於前述步驟(2)，含有將前述第1感光性絕緣層經機械性加壓的步驟。
  11. 如請求項7或8之半導體裝置的製造方法，其中對於前述步驟(8)，具有於前述貫通電極上部之開口藉由鍍敷而形成貫通電極上金屬墊之步驟，與於前述貫通電極上金屬墊上形成焊接球，作為焊料凸塊(Solder bump)之步驟。
  12. 如請求項7或8之半導體裝置的製造方法，其中對於藉由前述步驟(5)之鍍敷的前述貫通電極之形成中，含有藉由SnAg進行鍍敷的步驟、對於前述步驟(6)，具有欲於前述貫通電極上部形成開口而藉由進行製圖，使前述經鍍敷的SnAg露出的步驟、與對於前述步驟(8)，藉由溶解前述經鍍敷的SnAg，在前述貫通電極上部之開口使電極隆起而形成焊料凸塊(Solder bump)之步驟。
  13. 如請求項7或8之半導體裝置的製造方法，其中於前述步驟(8)之後含有在前述步驟(2)除去於半導體元件進行假接著的基板之步驟，與除去前述基板後經切割使其單片化的步驟。
  14. 一種層合型半導體裝置的製造方法，其特徵為將以如請求項13之製造方法經切割成為單片化的複數個半導體裝置，夾著絕緣樹脂層，藉由前述焊料凸塊(Solder bump)進行電性接合而層合者。
  15. 一種密封後層合型半導體裝置的製造方法，其特徵為具有將以如請求項14之製造方法所製造的層合型半導體裝置載置於具有電氣迴路的基板上的步驟，與將載置於前述基板的層合型半導體裝置以絕緣密封樹脂層進行密封的步驟。
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