(57)【要約】【課題】パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑えた樹脂膜を形成可能なバンプ保護膜用感光性樹脂組成物、前記樹脂膜を備える半導体装置、かかる半導体装置を製造可能な半導体装置の製造方法、および、前記半導体装置を備える電子機器を提供すること。【解決手段】バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、感光剤と、溶媒と、を含み、シリコン基板上に塗布された後、乾燥により得られた厚さ１５μｍの乾燥膜を、感光性樹脂膜とし、ｉ線を露光する第１処理、露光後加熱を行う第２処理、および、スプレー現像を行う第３処理、が順次施された後の感光性樹脂膜を、現像後感光膜とし、現像後加熱を行う第４処理が施された後の現像後感光膜を、硬化後感光膜としたとき、現像後感光膜から抽出された第１抽出液のｐＨ１が３．０〜５．０であり、硬化後感光膜から抽出された第２抽出液のｐＨ２がｐＨ１より０．１〜１．０高い。【選択図】図１
2020194164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と、
感光剤と、
溶媒と、
を含むバンプ保護膜用感光性樹脂組成物であって、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物がシリコン基板上に塗布された後、１２０℃、３分間の乾燥により得られた厚さ１５μｍの乾燥膜を、感光性樹脂膜とし、
波長３６５ｎｍのｉ線により６００ｍＪ／ｃｍ２の条件で露光する第１処理、大気雰囲気における８０℃、５分間の露光後加熱を行う第２処理、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによる３０秒間のスプレー現像を行う第３処理、が順次施された後の前記感光性樹脂膜を、現像後感光膜とし、
窒素雰囲気における１７０℃、１８０分間の現像後加熱を行う第４処理が施された後の前記現像後感光膜を、硬化後感光膜としたとき、
前記現像後感光膜に対して、前記現像後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第１熱水抽出処理を施し、抽出された第１抽出液のｐＨをｐＨ１とすると、前記ｐＨ１が３．０〜５．０であり、
前記硬化後感光膜に対して、前記硬化後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第２熱水抽出処理を施し、抽出された第２抽出液のｐＨをｐＨ２とすると、前記ｐＨ２が前記ｐＨ１より高く、
前記ｐＨ１と前記ｐＨ２との差が０．１〜１．０であることを特徴とするバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項２】
前記ｐＨ２が３．６以上である請求項１に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項３】
前記感光剤は、熱解離性を有する請求項１または２に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、多官能エポキシ樹脂を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項５】
さらに、熱可塑性樹脂を含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項６】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられ、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体チップ上に、熱硬化性樹脂と、感光剤と、溶媒と、を含むバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を配置し、感光性樹脂膜を得る樹脂膜配置工程と、
前記樹脂膜配置工程の後、前記感光性樹脂膜に露光処理を施す露光工程と、
前記露光工程の後、前記感光性樹脂膜に現像処理を施す現像工程と、
前記現像工程の後、前記感光性樹脂膜に硬化処理を施す硬化工程と、
を有し、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物がシリコン基板上に塗布された後、１２０℃、３分間の乾燥により得られた厚さ１５μｍの乾燥膜を、前記感光性樹脂膜とし、
波長３６５ｎｍのｉ線により６００ｍＪ／ｃｍ２の条件で露光する第１処理、大気雰囲気における８０℃、５分間の露光後加熱を行う第２処理、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによる３０秒間のスプレー現像を行う第３処理、が順次施された後の前記感光性樹脂膜を、現像後感光膜とし、
窒素雰囲気における１７０℃、１８０分間の現像後加熱を行う第４処理が施された後の前記現像後感光膜を、硬化後感光膜としたとき、
前記現像後感光膜に対して、前記現像後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第１熱水抽出処理を施し、抽出された第１抽出液のｐＨをｐＨ１とすると、前記ｐＨ１が３．０〜５．０であり、
前記硬化後感光膜に対して、前記硬化後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第２熱水抽出処理を施し、抽出された第２抽出液のｐＨをｐＨ２とすると、前記ｐＨ２が前記ｐＨ１より高く、
前記ｐＨ１と前記ｐＨ２との差が０．１〜１．０であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物、半導体装置、半導体装置の製造方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子には、保護膜、層間絶縁膜、平坦化膜等の用途で、樹脂材料からなる樹脂膜が用いられている。この樹脂膜をパターニングする際には、樹脂材料に感光性および光透過性を付与するとともに、露光処理および現像処理を施すことにより、目的とするパターンを精度よく形成することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、分子構造を最適化し、残留応力を低減させることにより、光透過性に優れる感光性樹脂組成物が開示されている。この感光性樹脂組成物は、液状であり、スピンコート法により基板上に塗布された後、露光処理および現像処理に供される。これにより、露光パターンに応じたパターニングが施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０９１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、感光性樹脂組成物は、配線を絶縁するための絶縁部を形成する目的でも使用される。感光性樹脂組成物では、受光した感光剤から発生した酸が熱硬化性樹脂の反応を促進させ、絶縁部となる樹脂膜が形成される。その一方、発生した酸は、感光性樹脂組成物のｐＨを低下させ、配線を劣化させる原因になることが懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を形成可能なバンプ保護膜用感光性樹脂組成物、前記樹脂膜を備える半導体装置、かかる半導体装置を製造可能な半導体装置の製造方法、および、前記半導体装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１）  熱硬化性樹脂と、
感光剤と、
溶媒と、
を含むバンプ保護膜用感光性樹脂組成物であって、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物がシリコン基板上に塗布された後、１２０℃、３分間の乾燥により得られた厚さ１５μｍの乾燥膜を、感光性樹脂膜とし、
波長３６５ｎｍのｉ線により６００ｍＪ／ｃｍ２の条件で露光する第１処理、大気雰囲気における８０℃、５分間の露光後加熱を行う第２処理、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによる３０秒間のスプレー現像を行う第３処理、が順次施された後の前記感光性樹脂膜を、現像後感光膜とし、
窒素雰囲気における１７０℃、１８０分間の現像後加熱を行う第４処理が施された後の前記現像後感光膜を、硬化後感光膜としたとき、
前記現像後感光膜に対して、前記現像後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第１熱水抽出処理を施し、抽出された第１抽出液のｐＨをｐＨ１とすると、前記ｐＨ１が３．０〜５．０であり、
前記硬化後感光膜に対して、前記硬化後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第２熱水抽出処理を施し、抽出された第２抽出液のｐＨをｐＨ２とすると、前記ｐＨ２が前記ｐＨ１より高く、
前記ｐＨ１と前記ｐＨ２との差が０．１〜１．０であることを特徴とするバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【０００８】
（２）  前記ｐＨ２が３．６以上である上記（１）に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
（３）  前記感光剤は、熱解離性を有する上記（１）または（２）に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【０００９】
（４）  前記熱硬化性樹脂は、多官能エポキシ樹脂を含む上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【００１０】
（５）  さらに、熱可塑性樹脂を含む上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【００１１】
（６）  半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられ、上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【００１２】
（７）  半導体チップ上に、熱硬化性樹脂と、感光剤と、溶媒と、を含むバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を配置し、感光性樹脂膜を得る樹脂膜配置工程と、
前記樹脂膜配置工程の後、前記感光性樹脂膜に露光処理を施す露光工程と、
前記露光工程の後、前記感光性樹脂膜に現像処理を施す現像工程と、
前記現像工程の後、前記感光性樹脂膜に硬化処理を施す硬化工程と、
を有し、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、
前記バンプ保護膜用感光性樹脂組成物がシリコン基板上に塗布された後、１２０℃、３分間の乾燥により得られた厚さ１５μｍの乾燥膜を、前記感光性樹脂膜とし、
波長３６５ｎｍのｉ線により６００ｍＪ／ｃｍ２の条件で露光する第１処理、大気雰囲気における８０℃、５分間の露光後加熱を行う第２処理、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによる３０秒間のスプレー現像を行う第３処理、が順次施された後の前記感光性樹脂膜を、現像後感光膜とし、
窒素雰囲気における１７０℃、１８０分間の現像後加熱を行う第４処理が施された後の前記現像後感光膜を、硬化後感光膜としたとき、
前記現像後感光膜に対して、前記現像後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第１熱水抽出処理を施し、抽出された第１抽出液のｐＨをｐＨ１とすると、前記ｐＨ１が３．０〜５．０であり、
前記硬化後感光膜に対して、前記硬化後感光膜の２０質量倍の超純水を用いた１２５℃、２０時間の第２熱水抽出処理を施し、抽出された第２抽出液のｐＨをｐＨ２とすると、前記ｐＨ２が前記ｐＨ１より高く、
前記ｐＨ１と前記ｐＨ２との差が０．１〜１．０であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（８）  上記（６）に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を形成可能なバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を得ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を備える信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
また、本発明によれば、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の半導体装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。
【図３】図３は、図１に示す半導体装置を製造する方法を示す工程図である。
【図４】図４は、図１に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示す半導体装置を製造する方法を説明するための図である。
【図７】図７は、実施形態に係る半導体装置の第１変形例を示す部分拡大断面図である。
【図８】図８は、実施形態に係る半導体装置の第２変形例を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物、半導体装置および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
＜半導体装置＞
まず、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の説明に先立ち、本発明の半導体装置の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の半導体装置の実施形態を示す縦断面図である。また、図２は、図１の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１９】
図１に示す半導体装置１は、貫通電極基板２と、その上に実装された半導体パッケージ３と、を備えた、いわゆるパッケージオンパッケージ構造を有する。
【００２０】
このうち、貫通電極基板２は、有機絶縁層２１（樹脂膜）と、有機絶縁層２１の上面から下面を貫通する複数の貫通配線２２１と、有機絶縁層２１の内部に埋め込まれた半導体チップ２３と、有機絶縁層２１の下面に設けられた下層配線層２４と、有機絶縁層２１の上面に設けられた上層配線層２５と、下層配線層２４の下面に設けられた半田バンプ２６と、を備えている。
【００２１】
一方、半導体パッケージ３は、パッケージ基板３１と、パッケージ基板３１上に実装された半導体チップ３２と、半導体チップ３２とパッケージ基板３１とを電気的に接続するボンディングワイヤー３３と、半導体チップ３２やボンディングワイヤー３３が埋め込まれた封止層３４と、パッケージ基板３１の下面に設けられた半田バンプ３５と、を備えている。
【００２２】
そして、貫通電極基板２上に半導体パッケージ３が積層されている。これにより、半導体パッケージ３の半田バンプ３５と、貫通電極基板２の上層配線層２５と、が電気的に接続されている。
【００２３】
このような半導体装置１では、貫通電極基板２においてコア層を含む有機基板のような厚い基板を用いる必要がないため、低背化を容易に図ることができる。このため、半導体装置１を内蔵する電子機器の小型化にも貢献することができる。
【００２４】
また、互いに異なる半導体チップを備えた貫通電極基板２と半導体パッケージ３とを積層しているため、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。このため、小型化と高性能化との両立を図ることができる。
【００２５】
以下、貫通電極基板２および半導体パッケージ３についてさらに詳述する。
図２に示す貫通電極基板２が備える下層配線層２４および上層配線層２５は、それぞれ絶縁層、配線層および貫通配線等を含んでいる。これにより、下層配線層２４および上層配線層２５は、内部や表面に配線を含むとともに、有機絶縁層２１を貫通する貫通配線２２１を介して相互の電気的接続が図られる。
【００２６】
このうち、下層配線層２４に含まれる配線層は、半導体チップ２３や半田バンプ２６と接続されている。このため、下層配線層２４は半導体チップ２３の再配線層として機能するとともに、半田バンプ２６は半導体チップ２３の外部端子として機能する。
【００２７】
また、図２に示す貫通配線２２１は、前述したように、有機絶縁層２１を貫通するように設けられている。これにより、下層配線層２４と上層配線層２５との間が電気的に接続され、貫通電極基板２と半導体パッケージ３との積層が可能になるため、半導体装置１の高機能化を図ることができる。
【００２８】
さらに、図２に示す上層配線層２５に含まれる配線層２５３は、貫通配線２２１や半田バンプ３５と接続されている。このため、上層配線層２５は、半導体チップ２３と電気的に接続されることとなり、半導体チップ２３の再配線層として機能するとともに、半導体チップ２３とパッケージ基板３１との間に介在するインターポーザーとしても機能する。
【００２９】
また、貫通配線２２１が有機絶縁層２１を貫通していることにより、有機絶縁層２１を補強する効果が得られる。このため、下層配線層２４や上層配線層２５の機械的強度が低い場合でも、貫通電極基板２全体の機械的強度の低下を避けることができる。その結果、下層配線層２４や上層配線層２５のさらなる薄型化を図ることができ、半導体装置１のさらなる低背化を図ることができる。
【００３０】
また、図１に示す半導体装置１は、貫通配線２２１の他に、半導体チップ２３の上面に位置する有機絶縁層２１を貫通するように設けられた貫通配線２２２も備えている。これにより、半導体チップ２３の上面と上層配線層２５との電気的接続を図ることができる。
【００３１】
さらには、有機絶縁層２１は、半導体チップ２３を覆うように設けられている。これにより、半導体チップ２３を保護する効果が高められる。その結果、半導体装置１の信頼性を高めることができる。また、本実施形態に係るパッケージオンパッケージ構造のような実装方式にも容易に適用可能な半導体装置１が得られる。
【００３２】
貫通配線２２１の直径Ｗ（図２参照）は、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、２〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、有機絶縁層２１の機械的特性を損なうことなく、貫通配線２２１の導電性を確保することができる。
【００３３】
図１に示す半導体パッケージ３は、いかなる形態のパッケージであってもよい。例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＦ−ＢＧＡ（Ｌｅａｄ  Ｆｌａｍｅ  ＢＧＡ）等の形態が挙げられる。
【００３４】
半導体チップ３２の配置は、特に限定されないが、一例として図１では複数の半導体チップ３２が積層されている。これにより、実装密度の高密度化が図られている。なお、複数の半導体チップ３２は、平面方向に併設されていてもよく、厚さ方向に積層されつつ平面方向にも併設されていてもよい。
【００３５】
パッケージ基板３１は、いかなる基板であってもよいが、例えば図示しない絶縁層、配線層および貫通配線等を含む基板とされる。このうち、貫通配線を介して半田バンプ３５とボンディングワイヤー３３とを電気的に接続することができる。
【００３６】
封止層３４は、例えば公知の封止樹脂材料で構成されている。このような封止層３４を設けることにより、半導体チップ３２やボンディングワイヤー３３を外力や外部環境から保護することができる。
【００３７】
なお、貫通電極基板２が備える半導体チップ２３と半導体パッケージ３が備える半導体チップ３２は、互いに近接して配置されることになるため、相互通信の高速化や低損失化等のメリットを享受することができる。かかる観点から、例えば、半導体チップ２３と半導体チップ３２のうち、一方をＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＰ（Application Processor）等の演算素子とし、他方をＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やフラッシュメモリー等の記憶素子等にすれば、同一装置内においてこれらの素子同士を近接して配置することができる。これにより、高機能化と小型化とを両立した半導体装置１を実現することができる。
【００３８】
＜半導体装置の製造方法＞
次に、図１に示す半導体装置１を製造する方法について説明する。
【００３９】
図３は、図１に示す半導体装置１を製造する方法を示す工程図である。また、図４〜図６は、それぞれ図１に示す半導体装置１を製造する方法を説明するための図である。
【００４０】
半導体装置１の製造方法は、基板２０２上に設けられた半導体チップ２３および貫通配線２２１、２２２を埋め込むように有機絶縁層２１を得るチップ配置工程Ｓ１と、有機絶縁層２１上および半導体チップ２３上に上層配線層２５を形成する上層配線層形成工程Ｓ２と、基板２０２を剥離する基板剥離工程Ｓ３と、下層配線層２４を形成する下層配線層形成工程Ｓ４と、半田バンプ２６を形成し、貫通電極基板２を得る半田バンプ形成工程Ｓ５と、貫通電極基板２上に半導体パッケージ３を積層する積層工程Ｓ６と、を有する。
【００４１】
このうち、上層配線層形成工程Ｓ２は、有機絶縁層２１上および半導体チップ２３上に感光性樹脂ワニス５（ワニス状のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物）を配置し、感光性樹脂層２５１０を得る第１樹脂膜配置工程Ｓ２０と、感光性樹脂層２５１０に露光処理を施す第１露光工程Ｓ２１と、感光性樹脂層２５１０に現像処理を施す第１現像工程Ｓ２２と、感光性樹脂層２５１０に硬化処理を施す第１硬化工程Ｓ２３と、配線層２５３を形成する配線層形成工程Ｓ２４と、感光性樹脂層２５１０および配線層２５３上に感光性樹脂ワニス５を配置し、感光性樹脂層２５２０を得る第２樹脂膜配置工程Ｓ２５と、感光性樹脂層２５２０に露光処理を施す第２露光工程Ｓ２６と、感光性樹脂層２５２０に現像処理を施す第２現像工程Ｓ２７と、感光性樹脂層２５２０に硬化処理を施す第２硬化工程Ｓ２８と、開口部４２４（貫通孔）に貫通配線２５４を形成する貫通配線形成工程Ｓ２９と、を含む。
【００４２】
以下、各工程について順次説明する。なお、以下の製造方法は一例であり、これに限定されない。
【００４３】
［１］チップ配置工程Ｓ１
まず、図４（ａ）に示すように、基板２０２と、基板２０２上に設けられた半導体チップ２３および貫通配線２２１、２２２と、これらを埋め込むように設けられた有機絶縁層２１と、を備えるチップ埋込構造体２７を用意する。
【００４４】
基板２０２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、ガラス材料、セラミック材料、半導体材料、有機材料等が挙げられる。また、基板２０２には、シリコンウエハーのような半導体ウエハー、ガラスウエハー等を用いるようにしてもよい。
【００４５】
半導体チップ２３は、基板２０２上に接着されている。本製造方法では、一例として、複数の半導体チップ２３を互いに離間させつつ同一の基板２０２上に併設する。複数の半導体チップ２３は、互いに同じ種類であってもよいし、互いに異なる種類であってもよい。また、ダイアタッチフィルムのような接着剤層（図示せず）を介して基板２０２と半導体チップ２３との間を固定するようにしてもよい。
【００４６】
なお、必要に応じて、基板２０２と半導体チップ２３との間にインターポーザー（図示せず）を設けるようにしてもよい。インターポーザーは、例えば半導体チップ２３の再配線層として機能する。したがって、インターポーザーは、後述する半導体チップ２３の電極と電気的に接続させるための図示しないパッドを備えていてもよい。これにより、半導体チップ２３のパッド間隔や配列パターンを変換することができ、半導体装置１の設計自由度をより高めることができる。
【００４７】
このようなインターポーザーには、例えば、シリコン基板、セラミック基板、ガラス基板のような無機系基板、樹脂基板のような有機系基板等が用いられる。
【００４８】
有機絶縁層２１は、例えば後述するバンプ保護膜用感光性樹脂組成物の成分として挙げたような熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含む樹脂膜であってもよい。
【００４９】
貫通配線２２１、２２２の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、金または金合金、銀または銀合金、ニッケルまたはニッケル合金等が挙げられる。
【００５０】
なお、上記とは異なる方法で作製したチップ埋込構造体２７を用意するようにしてもよい。
【００５１】
［２］上層配線層形成工程Ｓ２
次に、有機絶縁層２１上および半導体チップ２３上に、上層配線層２５を形成する。
【００５２】
［２−１］第１樹脂膜配置工程Ｓ２０
まず、図４（ｂ）に示すように、有機絶縁層２１上および半導体チップ２３上に感光性樹脂ワニス５を塗布する（配置する）。これにより、図４（ｃ）に示すように、感光性樹脂ワニス５の液状被膜が得られる。感光性樹脂ワニス５については、後に詳述するが、本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物であって、感光性を有するワニスである。
【００５３】
感光性樹脂ワニス５の塗布は、例えば、スピンコーター、バーコーター、スプレー装置、インクジェット装置等を用いて行われる。
【００５４】
感光性樹脂ワニス５の粘度は、特に限定されないが、１０〜７００ｍＰａ・ｓであるのが好ましく、３０〜４００ｍＰａ・ｓであるのがより好ましい。感光性樹脂ワニス５の粘度が前記範囲内であることにより、より薄い感光性樹脂層２５１０（図４（ｄ）参照）を形成することができる。その結果、上層配線層２５をより薄くすることができ、半導体装置１の薄型化が容易になる。
【００５５】
なお、感光性樹脂ワニス５の粘度は、例えば、コーンプレート型粘度計（ＴＶ−２５、東機産業製）を用い、回転速度５０ｒｐｍ、測定時間３００秒の条件で測定された値とされる。
【００５６】
次に、感光性樹脂ワニス５の液状被膜を乾燥させる。これにより、図４（ｄ）に示す感光性樹脂層２５１０を得る。
【００５７】
感光性樹脂ワニス５の乾燥条件は、特に限定されないが、例えば８０〜１５０℃の温度で、１〜６０分間加熱する条件が挙げられる。
【００５８】
なお、本工程では、感光性樹脂ワニス５を塗布するプロセスに代えて、感光性樹脂ワニス５をフィルム化してなる感光性樹脂フィルムを配置するプロセスを採用するようにしてもよい。感光性樹脂フィルムは、本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物であって、感光性を有する樹脂フィルムである。
【００５９】
感光性樹脂フィルムは、例えば感光性樹脂ワニス５を各種塗布装置によってキャリアーフィルム等の下地上に塗布し、その後、得られた塗膜を乾燥させることによって製造される。
【００６０】
このようにして感光性樹脂層２５１０を形成した後、必要に応じて、感光性樹脂層２５１０に対して露光前加熱処理を施す。露光前加熱処理を施すことにより、感光性樹脂層２５１０に含まれる分子が安定化して、後述する第１露光工程Ｓ２１における反応の安定化を図ることができる。また、その一方、後述するような加熱条件で加熱されることで、加熱による光酸発生剤への悪影響を最小限に留めることができる。
【００６１】
露光前加熱処理の温度は、好ましくは７０〜１３０℃とされ、より好ましくは７５〜１２０℃とされ、さらに好ましくは８０〜１１０℃とされる。露光前加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、光酸発生剤の動きが活発になりすぎ、後述する第１露光工程Ｓ２１において光が照射されても酸が発生しにくくなるという影響が広範囲化してパターニングの加工精度が低下するおそれがある。
【００６２】
また、露光前加熱処理の時間は、露光前加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは１〜１０分間とされ、より好ましくは２〜８分間とされ、さらに好ましくは３〜６分間とされる。露光前加熱処理の時間が前記下限値を下回ると、加熱時間が不足するため、露光前加熱処理による分子の安定化という目的が果たされないおそれがある。一方、露光前加熱処理の時間が前記上限値を上回ると、加熱時間が長すぎるため、露光前加熱処理の温度が前記範囲内に収まっていたとしても、光酸発生剤の作用が阻害されてしまうおそれがある。
【００６３】
また、加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。
【００６４】
また、雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。なお、常圧とは、３０〜１５０ｋＰａ程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。
【００６５】
［２−２］第１露光工程Ｓ２１
次に、感光性樹脂層２５１０に露光処理を施す。
【００６６】
まず、図４（ｄ）に示すように、感光性樹脂層２５１０上の所定の領域にマスク４１２を配置する。そして、マスク４１２を介して光（活性放射線）を照射する。これにより、マスク４１２のパターンに応じて感光性樹脂層２５１０に露光処理が施される。
【００６７】
なお、図４（ｄ）では、感光性樹脂層２５１０がいわゆるネガ型の感光性を有している場合を図示している。この例では、感光性樹脂層２５１０のうち、マスク４１２の遮光部に対応する領域に対して、現像液に対する溶解性が付与されることとなる。
【００６８】
一方、マスク４１２の透過部に対応する領域では、感光剤の作用によって例えば酸が発生する。発生した酸は、後述する工程において、熱硬化性樹脂の反応の触媒として作用する。
【００６９】
また、露光処理における露光量は、特に限定されないが、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２であるのが好ましく、２００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であるのがより好ましい。これにより、感光性樹脂層２５１０における露光不足および露光過剰を抑制することができる。その結果、最終的に高いパターニング精度を実現することができる。
その後、必要に応じて、感光性樹脂層２５１０に露光後加熱処理を施す。
【００７０】
露光後加熱処理の温度は、特に限定されないが、好ましくは５０〜１５０℃とされ、より好ましくは５０〜１３０℃とされ、さらに好ましくは５５〜１２０℃とされ、特に好ましくは６０〜１１０℃とされる。このような温度で露光後加熱処理を施すことにより、発生した酸の触媒作用が十分に増強され、熱硬化性樹脂をより短時間でかつ十分に反応させることができる。一方、温度が高すぎると、酸の拡散が促進されることとなり、パターニングの加工精度が低下するおそれがあるが、前記範囲内であればかかる懸念を低減することができる。
【００７１】
なお、露光後加熱処理の温度が前記下限値を下回ると、酸のような触媒の作用が十分に高められないため、熱硬化性樹脂の反応率が低下したり、時間を要したりするおそれがある。一方、露光後加熱処理の温度が前記上限値を上回ると、酸の拡散が促進され（広範囲化し）、パターニングの加工精度が低下するおそれがある。
【００７２】
一方、露光後加熱処理の時間は、露光後加熱処理の温度に応じて適宜設定されるが、前記温度において好ましくは１〜３０分間とされ、より好ましくは２〜２０分間とされ、さらに好ましくは３〜１５分間とされる。このような時間で露光後加熱処理を施すことにより、熱硬化性樹脂を十分に反応させることができるとともに、酸の拡散を抑えてパターニングの加工精度が低下するのを抑制することができる。
【００７３】
また、露光後加熱処理の雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気等であってもよいが、作業効率等を考慮すれば大気下とされる。
【００７４】
また、露光後加熱処理の雰囲気圧力は、特に限定されず、減圧下や加圧下であってもよいが、作業効率等を考慮すれば常圧とされる。これにより、比較的容易に露光前加熱処理を施すことができる。なお、常圧とは、３０〜１５０ｋＰａ程度の圧力のことをいい、好ましくは大気圧である。
【００７５】
［２−３］第１現像工程Ｓ２２
次に、感光性樹脂層２５１０に現像処理を施す。これにより、マスク４１２の遮光部に対応した領域に、感光性樹脂層２５１０を貫通する開口部４２３が形成される（図５（ｅ）参照）。
現像液としては、例えば、有機系現像液、水溶性現像液等が挙げられる。
【００７６】
［２−４］第１硬化工程Ｓ２３
現像処理の後、感光性樹脂層２５１０に対して硬化処理（現像後加熱処理）を施す。硬化処理の条件は、特に限定されないが、１６０〜２５０℃程度の加熱温度で、３０〜２４０分程度の加熱時間とされる。これにより、半導体チップ２３に対する熱影響を抑えつつ、感光性樹脂層２５１０を硬化させ、有機絶縁層２５１を得ることができる。
【００７７】
［２−５］配線層形成工程Ｓ２４
次に、有機絶縁層２５１上に配線層２５３を形成する（図５（ｆ）参照）。配線層２５３は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等の気相成膜法を用いて金属層を得た後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターニングされることによって形成される。
【００７８】
なお、配線層２５３の形成に先立ち、プラズマ処理のような表面改質処理を施すようにしてもよい。
【００７９】
［２−６］第２樹脂膜配置工程Ｓ２５
次に、図５（ｇ）に示すように、第１樹脂膜配置工程Ｓ２０と同様にして感光性樹脂層２５２０を得る。感光性樹脂層２５２０は、配線層２５３を覆うように配置される。
【００８０】
その後、必要に応じて、感光性樹脂層２５２０に対して露光前加熱処理を施す。処理条件は、例えば第１樹脂膜配置工程Ｓ２０で記載した条件とされる。
【００８１】
［２−７］第２露光工程Ｓ２６
次に、感光性樹脂層２５２０に露光処理を施す。処理条件は、例えば第１露光工程Ｓ２１で記載した条件とされる。
【００８２】
その後、必要に応じて、感光性樹脂層２５２０に対して露光後加熱処理を施す。処理条件は、例えば第１露光工程Ｓ２１で記載した条件とされる。
【００８３】
［２−８］第２現像工程Ｓ２７
次に、感光性樹脂層２５２０に現像処理を施す。処理条件は、例えば第１現像工程Ｓ２２で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層２５１０、２５２０を貫通する開口部４２４が形成される（図５（ｈ）参照）。
【００８４】
［２−９］第２硬化工程Ｓ２８
現像処理の後、感光性樹脂層２５２０に対して硬化処理（現像後加熱処理）を施す。硬化条件は、例えば第１硬化工程Ｓ２３で記載した条件とされる。これにより、感光性樹脂層２５２０を硬化させ、有機絶縁層２５２を得る（図６（ｉ）参照）。
【００８５】
なお、本実施形態では、上層配線層２５が有機絶縁層２５１と有機絶縁層２５２の２層を有しているが、３層以上を有していてもよい。この場合、第２硬化工程Ｓ２８の後、配線層形成工程Ｓ２４から第２硬化工程Ｓ２８までの一連の工程を繰り返し追加するようにすればよい。
【００８６】
［２−１０］貫通配線形成工程Ｓ２９
次に、開口部４２４に対し、図６（ｉ）に示す貫通配線２５４を形成する。
【００８７】
貫通配線２５４の形成には、公知の方法が用いられるが、例えば以下の方法が用いられる。
【００８８】
まず、有機絶縁層２５２上に、図示しないシード層を形成する。シード層は、開口部４２４の内面（側面および底面）とともに、有機絶縁層２５２の上面に形成される。
【００８９】
シード層としては、例えば、銅シード層が用いられる。また、シード層は、例えばスパッタリング法により形成される。
【００９０】
また、シード層は、形成しようとする貫通配線２５４と同種の金属で構成されていてもよいし、異種の金属で構成されていてもよい。
【００９１】
次いで、図示しないシード層のうち、開口部４２４以外の領域上に図示しないレジスト層を形成する。そして、このレジスト層をマスクとして、開口部４２４内に金属を充填する。この充填には、例えば電解めっき法が用いられる。充填される金属としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、金または金合金、銀または銀合金、ニッケルまたはニッケル合金等が挙げられる。このようにして開口部４２４内に導電性材料が埋設され、貫通配線２５４が形成される。
【００９２】
次いで、図示しないレジスト層を除去する。さらに、有機絶縁層２５２上の図示しないシード層を除去する。これには、例えばフラッシュエッチング法を用いることができる。
なお、貫通配線２５４の形成箇所は、図示の位置に限定されない。
【００９３】
［３］基板剥離工程Ｓ３
次に、図６（ｊ）に示すように、基板２０２を剥離する。これにより、有機絶縁層２１の下面が露出することとなる。
【００９４】
［４］下層配線層形成工程Ｓ４
次に、図６（ｋ）に示すように、有機絶縁層２１の下面側に下層配線層２４を形成する。下層配線層２４は、いかなる方法で形成されてもよく、例えば上述した上層配線層形成工程Ｓ２と同様にして形成されてもよい。
【００９５】
このようにして形成された下層配線層２４は、貫通配線２２１を介して上層配線層２５と電気的に接続される。
【００９６】
［５］半田バンプ形成工程Ｓ５
次に、図６（Ｌ）に示すように、下層配線層２４に半田バンプ２６を形成する。また、上層配線層２５や下層配線層２４には、必要に応じてソルダーレジスト層のような保護膜を形成するようにしてもよい。
以上のようにして、貫通電極基板２が得られる。
【００９７】
なお、図６（Ｌ）に示す貫通電極基板２は、複数の領域に分割可能になっている。したがって、例えば図６（Ｌ）に示す一点鎖線に沿って貫通電極基板２を個片化することにより、複数の貫通電極基板２を効率よく製造することができる。なお、個片化には、例えばダイヤモンドカッター等を用いることができる。
【００９８】
［６］積層工程Ｓ６
次に、個片化した貫通電極基板２上に半導体パッケージ３を配置する。これにより、図１に示す半導体装置１が得られる。
【００９９】
このような半導体装置１の製造方法は、大面積の基板を用いたウエハーレベルプロセスやパネルレベルプロセスに適用することが可能である。これにより、半導体装置１の製造効率を高め、低コスト化を図ることができる。
【０１００】
＜バンプ保護膜用感光性樹脂組成物＞
次に、半導体装置１を製造する方法に用いられるバンプ保護膜用感光性樹脂組成物（本発明のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物）の好適な実施形態について説明する。
【０１０１】
本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、感光性を有する樹脂組成物であって、熱硬化性樹脂と、感光剤と、溶媒と、を含む。なお、本発明では、バンプ、ランド、配線等の電気接続要素の周囲に設けられる樹脂膜のことを総称して「バンプ保護膜」という。したがって、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、バンプ保護膜を形成するために用いられる樹脂組成物を指す。
なお、バンプ保護膜の具体例としては、例えば電気接続要素の周囲に設けられるパッシベーション膜、オーバーコート膜、層間絶縁膜等が挙げられる。また、樹脂膜は、半導体チップ上に設けられるが、半導体チップに近接して設けられてもよく、再配線層やビルドアップ配線層のように半導体チップから離れた位置に設けられてもよい。
【０１０２】
本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、前述した上層配線層形成工程Ｓ２の工程の途中においてｐＨの適度な変化を生じ得る。このようなバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を形成可能となる。以下、かかる特徴を説明するための評価方法について詳述する。
【０１０３】
本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、シリコン基板上に塗布された後、乾燥されることにより、感光性樹脂膜となる。
【０１０４】
具体的には、まず、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物をシリコン基板上に塗布する。次に、得られた液状被膜を１２０℃で３分間乾燥させ、乾燥膜を得る。これにより、厚さが１５μｍの感光性樹脂膜を得る。
【０１０５】
この感光性樹脂膜は、所定の条件の第１処理、第２処理、および第３処理を経て、現像後感光膜となる。
【０１０６】
具体的には、まず、感光性樹脂膜に対し、波長３６５ｎｍのｉ線を、６００ｍＪ／ｃｍ２の条件で照射する。これにより、感光性樹脂膜に第１処理を施す。
【０１０７】
次に、第１処理を施した感光性樹脂膜を、大気雰囲気において８０℃で５分間加熱する。これにより、感光性樹脂膜に第２処理を施す。
【０１０８】
次に、第２処理を施した感光性樹脂膜に対し、２５℃のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを現像液とするスプレー現像を３０秒間行う。これにより、感光性樹脂膜に第３処理を施す。このようにして第１処理、第２処理、および第３処理が順次施された感光性樹脂膜を、現像後感光膜とする。
【０１０９】
この現像後感光膜は、さらに所定の条件の第４処理を経て、硬化後感光膜となる。
具体的には、現像後感光膜を、窒素雰囲気において１７０℃で１８０分間加熱する。これにより、現像後感光膜に第４処理を施す。このようにして第４処理が施された現像後感光膜を、硬化後感光膜とする。
【０１１０】
そして、得られた現像後感光膜を、以下のようにして第１熱水抽出処理に供することにより、第１抽出液が得られる。
【０１１１】
具体的には、まず、現像後感光膜をシリコン基板から削り落とす。これには、例えばスクレーパーを用いた機械的方法が用いられる。
【０１１２】
次に、削り落とした現像後感光膜および超純水を、ポリテトラフルオロエチレン製の抽出容器に入れる。超純水は、質量比で現像後感光膜の２０倍（２０質量倍）となるように秤量される。
【０１１３】
次に、抽出容器を密栓した後、恒温器に投入し、１２５℃で２０時間加熱する第１熱水抽出処理を施す。
【０１１４】
次に、恒温器から抽出容器を取り出し、室温（２５℃）まで放冷する。
次に、抽出容器の内容物を目開き０．５μｍのフィルターでろ過し、ろ液を第１抽出液として回収する。
【０１１５】
次に、得られた第１抽出液に、セブンイージーＳ２０型ｐＨメーター（メトラー・トレド株式会社製）の電極を浸漬させる。そして、ｐＨメーターにより、第１抽出液のｐＨを測定する。得られた第１抽出液のｐＨを「ｐＨ１」とする。
【０１１６】
また、得られた硬化後感光膜を、以下のようにして第２熱水抽出処理に供することにより、第２抽出液が得られる。
【０１１７】
具体的には、まず、硬化後感光膜をシリコン基板から削り落とす。これには、例えばスクレーパーを用いた機械的方法が用いられる。
【０１１８】
次に、削り落とした硬化後感光膜および超純水を、ポリテトラフルオロエチレン製の抽出容器に入れる。超純水は、質量比で硬化後感光膜の２０倍（２０質量倍）となるように秤量される。
【０１１９】
次に、抽出容器を密栓した後、恒温器に投入し、１２５℃で２０時間加熱する第２熱水抽出処理を施す。
【０１２０】
次に、恒温器から抽出容器を取り出し、室温（２５℃）まで放冷する。
【０１２１】
次に、抽出容器の内容物を目開き０．５μｍのフィルターでろ過し、ろ液を第２抽出液として回収する。
【０１２２】
次に、得られた第２抽出液に、セブンイージーＳ２０型ｐＨメーター（メトラー・トレド株式会社製）の電極を浸漬させる。そして、ｐＨメーターにより、第２抽出液のｐＨを測定する。得られた第２抽出液のｐＨを「ｐＨ２」とする。
以上のような評価方法により、ｐＨ１およびｐＨ２が得られる。
【０１２３】
ここで、本実施形態に係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、上述した評価方法による評価結果において以下の（ａ）〜（ｃ）の３条件を満たす。
【０１２４】
（ａ）ｐＨ１が３．０〜５．０である。
（ｂ）ｐＨ２がｐＨ１より高い。
（ｃ）ｐＨ１とｐＨ２との差が０．１〜１．０である。
【０１２５】
このような３条件を満たすバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、特に（ａ）により、前述した第１現像工程Ｓ２２後またはそれ以前の工程、および、前述した第２現像工程Ｓ２７後またはそれ以前の工程において、比較的低いｐＨを示す。このような工程には、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物において熱硬化性樹脂の反応が必要になる工程が含まれており、比較的低いｐＨは、熱硬化性樹脂の反応を促進する触媒となる酸の含有率が高いことに相当する。このため、このような工程において、熱硬化性樹脂の反応が促進され、例えば感光性樹脂層２５１０、２５２０の感度が高くなるため、感光性樹脂層２５１０、２５２０のパターニング性が良好になる。
【０１２６】
なお、ｐＨ１が前記下限値を下回ると、例えば第２現像工程Ｓ２７やそれ以前の工程において、配線層２５３に含まれる金属を劣化（酸化）させるおそれがある。一方、ｐＨ１が前記上限値を上回ると、熱硬化性樹脂の反応を十分に促進させることができないおそれがある。
【０１２７】
また、前述したバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、特に（ｂ）により、第１現像工程Ｓ２２後のｐＨよりも、第１硬化工程Ｓ２３後のｐＨが高いことになる。同様に、第２現像工程Ｓ２７後のｐＨよりも、第２硬化工程Ｓ２８後のｐＨが高いことになる。つまり、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、その硬化物のｐＨが、非硬化時のｐＨよりも高いといえる。このようなバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、その硬化物において酸性度が相対的に低いことになるため、例えば有機絶縁層２５１、２５２において配線層２５３や貫通配線２５４等に含まれる金属の劣化を抑制することができる。そして、金属の劣化が抑制されることにより、金属イオンのマイグレーションに伴う有機絶縁層２５１、２５２の絶縁性の低下を抑制することができる。
【０１２８】
また、特に（ｃ）により、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物のｐＨは、非硬化時のｐＨよりも高くなっているものの、その差が最適化されていることになる。このため、ｐＨ１が十分に低くなり、熱硬化性樹脂の反応が十分に促進される一方、ｐＨ２が十分に高くなり、金属の劣化を十分に抑制することができる。
【０１２９】
なお、ｐＨ１とｐＨ２との差が前記下限値を下回ると、差が小さすぎるため、熱硬化性樹脂の反応を十分に促進させることができないおそれ、または、金属の劣化を十分に抑制することができないおそれがある。一方、ｐＨ１とｐＨ２との差が前記上限値を上回ると、差が大きすぎるため、例えば第２現像工程Ｓ２７やそれ以前の工程において、配線層２５３に含まれる金属を劣化（酸化）させるおそれ、または、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の安定性が低下するおそれがある。また、大きな差を実現するために、感光剤の添加量を過剰にする必要があり、感光性樹脂層２５１０、２５２０のパターニング性が低下するおそれがある。
【０１３０】
したがって、以上の（ａ）〜（ｃ）の３条件を同時に満たすことにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を形成可能となる。
【０１３１】
なお、ｐＨ１は、好ましくは３．２〜４．５であり、より好ましくは３．４〜４．０である。
【０１３２】
また、ｐＨ１とｐＨ２との差は、好ましくは０．２〜０．９であり、より好ましくは０．３〜０．８である。
【０１３３】
また、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、その第２抽出液のｐＨ２が、３．６以上であるのが好ましく、３．８〜７．０であるのがより好ましい。ｐＨ２が前記範囲内であることにより、例えば有機絶縁層２５１、２５２において配線層２５３や貫通配線２５４等に含まれる金属の劣化を長期にわたって特に良好に抑制することができる。
【０１３４】
なお、ｐＨ２が前記下限値を下回ると、金属の劣化を十分に抑制することができないおそれがある。一方、ｐＨ２が前記上限値を上回ると、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の安定性が低下するおそれがある。
【０１３５】
また、前述した半導体装置１は、半導体チップ２３と、半導体チップ２３上に設けられ、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜である有機絶縁層２５１、２５２と、を備えている。このような半導体装置１は、有機絶縁層２５１、２５２の絶縁性の低下が抑制されるため、不良率が低くかつ信頼性が高くなる。
【０１３６】
以下、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の各構成成分について詳述する。
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のようなノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族多官能エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂肪族多官能エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能脂環式エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ビスマレイミド化合物等のマレイミド樹脂；ポリウレタン樹脂；ジアリルフタレート樹脂；シリコーン系樹脂；ベンゾオキサジン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等のシアネートエステル樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂では、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。
【０１３７】
このうち、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。これにより、機械的特性が良好な有機絶縁層２５１、２５２を形成可能なバンプ保護膜用感光性樹脂組成物が得られる。
【０１３８】
エポキシ樹脂としては、例えば１分子中にエポキシ基が２個以上である多官能エポキシ樹脂が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。このような多官能エポキシ樹脂を用いることにより、感光性樹脂層２５１０、２５２０の膜物性や加工性を高めることができる。
【０１３９】
また、エポキシ樹脂としては、３官能以上の多官能エポキシ樹脂が用いられてもよい。
また、熱硬化性樹脂は、特に、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、およびテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂からなる群より選択される１種以上のエポキシ樹脂を含むことが好ましく、ノボラック型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。このような熱硬化性樹脂は、多官能でかつ芳香族化合物からなるエポキシ樹脂であるため、硬化性が良好で耐熱性が高く、熱膨張係数の比較的低い有機絶縁層２５１、２５２が得られる。
【０１４０】
なお、熱硬化性樹脂は、常温（２５℃）で固形の樹脂を含むことが好ましい。これにより、機械的特性が良好な有機絶縁層２５１、２５２を形成可能なバンプ保護膜用感光性樹脂組成物が得られる。
【０１４１】
熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分全体の４０〜９０質量％程度であるのが好ましく、４５〜８５質量％程度であるのがより好ましく、５０〜８０質量％程度であるのがさらに好ましい。熱硬化性樹脂の含有量を前記範囲内に設定することにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物のパターニング性を高めるとともに、有機絶縁層２５１、２５２の耐熱性や機械的強度を十分に高めることができる。
【０１４２】
なお、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分とは、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。また、本実施形態において、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分全体に対する含有量とは、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物のうちの溶媒を除く成分全体に対する含有量を指す。
【０１４３】
（液状エポキシ樹脂）
バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、必要に応じて、常温で液状を呈する液状エポキシ樹脂を含んでいてもよい。液状エポキシ樹脂は成膜助剤（フィルム化剤）として機能するため、有機絶縁層２５１、２５２の脆性を抑えることができる。
【０１４４】
液状エポキシ樹脂としては、前述した熱硬化性樹脂とは異なる樹脂を用いることができる。具体的には、分子中に２個以上のエポキシ基を有しており、室温２５℃において液状であるエポキシ化合物を用いることができる。このような液状エポキシ樹脂を用いることにより、有機絶縁層２５１、２５２の脆性を特に抑えることができる。この液状エポキシ樹脂の２５℃における粘度は、例えば、１〜８０００ｍＰａ・ｓであり、好ましくは５〜１５００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは１０〜１４００ｍＰａ・ｓとすることができる。
【０１４５】
このような液状エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、アルキルジグリシジルエーテルおよび脂環式エポキシからなる群から選択される１種以上が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いられる。この中でも、現像後のクラック低減の観点から、アルキルジグリシジルエーテルが好ましく用いられる。
【０１４６】
また、液状エポキシ樹脂のエポキシ当量は、１００〜２００ｇ／ｅｑであるのが好ましく、１０５〜１８０ｇ／ｅｑであるのがより好ましく、１１０〜１７０ｇ／ｅｑであるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層２５１、２５２の脆性を特に抑えることができる。
【０１４７】
液状エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分全体の１〜４０質量％程度であるのが好ましく、５〜３５質量％程度であるのがより好ましく、１０〜３０質量％程度であるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層２５１、２５２の脆性を抑えつつ、その物性のバランスを図ることができる。
【０１４８】
また、液状エポキシ樹脂の量は、常温で固形の樹脂１００質量部に対して１〜１００質量部程度であるのが好ましく、５〜９０質量部程度であるのがより好ましく、１０〜８０質量部程度であるのがさらに好ましい。
【０１４９】
（熱可塑性樹脂）
また、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、さらに熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物の可撓性をより高めることができる。その結果、熱応力等が発生しにくい有機絶縁層２５１、２５２が得られる。
【０１５０】
熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン等）、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。また、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物では、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーとを併用してもよい。
【０１５１】
このうち、熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂が好ましく用いられる。フェノキシ樹脂は、ポリヒドロキシポリエーテルとも呼ばれ、エポキシ樹脂よりも分子量が大きい特徴を有する。このようなフェノキシ樹脂を含むことにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物の可撓性が低下するのを抑制することができる。特に、フェノキシ樹脂を含有することにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物は適度な伸縮性を発現する。そのため、係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることにより、薄型の有機絶縁層を形成する場合でも、有機絶縁層にクラック等が生じることを抑制することができ、絶縁信頼性の高い半導体装置を製造することができる。係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、特に、上層配線層２５や下層配線層２４等の再配線層の形成に適している。
【０１５２】
フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡ型とビスフェノールＦ型との共重合フェノキシ樹脂、ビフェニル型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＳ型フェノキシ樹脂、ビフェニル型フェノキシ樹脂とビスフェノールＳ型フェノキシ樹脂との共重合フェノキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【０１５３】
これらの中でも、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂またはビスフェノールＡ型とビスフェノールＦ型との共重合フェノキシ樹脂が好ましく用いられる。
【０１５４】
また、フェノキシ樹脂としては、分子鎖両末端にエポキシ基を有する樹脂が好ましく用いられる。このようなフェノキシ樹脂によれば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられた場合、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物に対して優れた耐溶剤性および耐熱性を付与することができる。
【０１５５】
また、フェノキシ樹脂としては、常温で固形の樹脂が好ましく用いられる。具体的には、不揮発分が９０質量％以上であるフェノキシ樹脂が好ましく用いられる。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化物の機械的特性を良好にすることができる。
【０１５６】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１００００〜１０００００程度であるのが好ましく、２００００〜１０００００程度であるのがより好ましく、３００００〜７００００程度であることがさらに好ましい。このような比較的高分子量の熱可塑性樹脂が用いられることにより、硬化物に対して良好な可撓性を付与するとともに、溶媒への十分な溶解性を付与することができる。特に、重量平均分子量が上記範囲内のフェノキシ樹脂を用いることにより、上記の効果に加え、硬化物がより好適な伸縮性を有するため、薄型化が要求される再配線層の形成に特に適している。
【０１５７】
なお、熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法のポリスチレン換算値として測定される。
【０１５８】
熱可塑性樹脂の添加量は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０質量部以上９０質量部以下であるのが好ましく、１５質量部以上８０質量部以下であるのがより好ましく、２０質量部以上７０質量部以下であるのがさらに好ましい。熱可塑性樹脂の添加量を前記範囲内に設定することにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物について、機械的特性のバランスを高めることができる。
【０１５９】
なお、熱可塑性樹脂の添加量が前記下限値を下回ると、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物に含まれる成分やその配合比によっては、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物に十分な可撓性が付与されないおそれがある。一方、熱可塑性樹脂の添加量が前記上限値を上回ると、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物に含まれる成分やその配合比によっては、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。
【０１６０】
（感光剤）
感光剤としては、例えば光酸発生剤を用いることができる。これにより、光酸発生剤から発生した酸を触媒として利用する化学増幅型のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物が得られる。かかる化学増幅型のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、感度が高いことから、より微細なパターニングを高いスループットで実現可能となる。
【０１６１】
光酸発生剤としては、紫外線等の活性光線の照射により酸を発生する化合物が挙げられ、具体的には、オニウム塩化合物が挙げられる。より具体的には、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩のようなスルホニウム塩、トリアリールビリリウム塩、ベンジルピリジニウムチオシアネート、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキルヒドロキシフェニルホスホニウム塩のようなカチオン型光重合開始剤等が挙げられる。
【０１６２】
なお、感光剤は、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物が金属に接することを考慮すると、メチド塩型やボレート塩型のような、分解によるフッ化水素の発生がない化合物が好ましい。
【０１６３】
また、光酸発生剤は、特に、ガレートアニオンを対アニオンとするオニウム塩（以下、「オニウムガレート塩」という。）がより好ましく用いられる。このようなオニウムガレート塩は、熱解離性を有する。すなわち、オニウムガレート塩は、加熱されたとき、ガレートアニオンにおいて熱解離が生じる。このため、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物では、硬化処理に伴ってｐＨの上昇が生じる。その結果、硬化処理の前後でｐＨが変化し、前述した（ａ）〜（ｃ）の３条件を満たすバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を実現することができる。
【０１６４】
ここで、オニウムガレート塩は、ガレートアニオンを対アニオンとするオニウム塩であれば、特に限定されない。下記一般式（１）は、オニウムガレート塩の一例である。
【０１６５】
【化１】
2020194164.tif 000003
［式（１）中、Ｒ１〜Ｒ４は、互いに独立して、炭素数１〜１８のアルキル基またはアリール基である。ただし、Ｒ１〜Ｒ４は、少なくとも１つがアリール基であり、このアリール基の炭素数は、６〜１４（以下の置換基の炭素数は含まない）であって、アリール基中の水素原子の一部が、炭素数１〜１８のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１〜８のアルキル基、炭素数２〜１８のアルケニル基、炭素数２〜１８のアルキニル基、炭素数６〜１４のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、−ＯＲ６で表されるアルコキシ基もしくはアリールオキシ基、Ｒ７ＣＯ−で表されるアシル基、Ｒ８ＣＯＯ−で表されるアシロキシ基、−ＳＲ９で表されるアルキルチオ基もしくはアリールチオ基、−ＮＲ１０Ｒ１１で表されるアミノ基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
また、Ｒ６〜Ｒ９は、炭素数１〜８のアルキル基または炭素数６〜１４のアリール基であり、Ｒ１０およびＲ１１は、水素原子、炭素数１〜８のアルキル基または炭素数６〜１４のアリール基である。
また、Ｅは、元素周期表の１５族〜１７族の原子価ｎの元素を表し、ｎは１〜３の整数である。
また、Ｒ５はＥに結合している有機基であり、Ｒ５の個数はｎ＋１であり、ｎ＋１個のＲ５はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよく、２個以上のＲ５が互いに直接または-Ｏ-、-Ｓ-、-ＳＯ-、-ＳＯ２-、-ＮＨ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-、-ＣＯＮＨ-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して元素Ｅを含む環構造を形成していてもよい。］
【０１６６】
このうち、Ｅは、有機基Ｒ５と結合してオニウムイオン（オニウムカチオン）を形成する。Ｅとしては、例えばＯ（酸素）、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｉ（ヨウ素）が挙げられ、これらに対応するオニウムイオンは、オキソニウム、アンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム、ヨードニウムである。
【０１６７】
また、Ｒ５としては、炭素数６〜１４のアリール基、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数２〜１８のアルケニル基、炭素数２〜１８のアルキニル基等が挙げられる。
【０１６８】
なお、Ｒ５におけるアリール基は、さらに、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数２〜１８のアルケニル基、炭素数２〜１８のアルキニル基、炭素数６〜１４のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、−ＯＲ６で表されるアルコキシ基もしくはアリールオキシ基、Ｒ７ＣＯ−で表されるアシル基、Ｒ８ＣＯＯ−で表されるアシロキシ基、−ＳＲ９で表されるアルキルチオ基もしくはアリールチオ基、−ＮＲ１０Ｒ１１で表されるアミノ基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
【０１６９】
ここで、オニウムイオンは、特にスルホニウムイオンであるのが好ましく、トリアリールスルホニウムイオンであるのがより好ましく、トリフェニルスルホニウムイオンであるのがさらに好ましい。これにより、感度および溶解性が良好な光酸発生剤が得られる。
【０１７０】
トリアリールスルホニウムイオンとしては、例えば、下記の構造式で表されるイオンのうちの少なくとも１種が挙げられる。
【０１７１】
【化２】
2020194164.tif 000004
【０１７２】
【化３】
2020194164.tif 000005
【０１７３】
【化４】
2020194164.tif 000006
【０１７４】
一方、ガレートアニオンとしては、特に、（Ｃ６Ｆ５）４Ｇａ−、（（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３）４Ｇａ−、（ＣＦ３Ｃ６Ｈ４）４Ｇａ−、（Ｃ６Ｆ５）２ＧａＦ２−、Ｃ６Ｆ５ＧａＦ３−、（Ｃ６Ｈ３Ｆ２）４Ｇａ−等が挙げられる。このようなアニオンが用いられることにより、熱解離性が特に良好で、適当なｐＨの変化を生じさせ得るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を実現することができる。
【０１７５】
すなわち、ガレートアニオンでは、前述したような、窒素雰囲気において１７０℃で１８０分間加熱する第４処理によって、何らかの熱解離が生じる。このため、第４処理によって、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物のｐＨが適度に上昇し、前述した（ａ）〜（ｃ）の３条件を満たすバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を実現することができる。
なお、上述した作用効果は、オニウムガレート塩を用いた場合に限らず、熱解離性を有する対アニオンを含む光酸発生剤（熱解離性を有する光酸発生剤）を用いた場合にも同様にして得られる。
【０１７６】
また、光酸発生剤としては、ガレートアニオンに代えて、ボレートアニオンを対アニオンとするトリアリールスルホニウム塩、または、スルホネートアニオンを対アニオンとするトリアリールスルホニウム塩が用いられてもよい。このようなボレートアニオンまたはスルホネートアニオンを対アニオンとするトリアリールスルホニウム塩は、ほとんど熱解離性を有さないか、有していたとしてもガレートアニオンを対イオンとするトリアリールスルホニウム塩よりも熱解離性が小さい。この場合、第４処理に供されても、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物のｐＨが上昇しないか、上昇幅が小さくなる。
【０１７７】
以下、熱解離性を有さない、または、熱解離性が小さい対アニオンを含む光酸発生剤を、非熱解離性の光酸発生剤という。
【０１７８】
なお、熱解離性を有する光酸発生剤または熱解離性が小さい光酸発生剤をそれぞれ単独で用いるか、または、熱解離性を有する光酸発生剤と、非熱解離性の光酸発生剤と、を併用することにより、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物のｐＨを適宜調整することができる。その結果、前述した（ａ）〜（ｃ）の３条件を満たすバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を実現することができる。
【０１７９】
また、本実施形態では、光酸発生剤の熱解離に伴ってｐＨが変化する例について説明したが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物におけるｐＨの変化は、かかる例に限定されず、他の因子に伴う変化であってもよい。他の因子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤等であってもよく、これらが熱解離性を有している場合、本実施形態と同様のｐＨ変化を誘起させることができる。
【０１８０】
感光剤の添加量は、特に限定されないが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分全体の０．３〜５．０質量％程度であるのが好ましく、０．５〜４．５質量％程度であるのがより好ましく、１．０〜４．０質量％程度であるのがさらに好ましい。感光剤の添加量を前記範囲内に設定することにより、感光性樹脂層２５１０、２５２０のパターニング性を高めるとともに、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の長期保管性を向上させることができる。
【０１８１】
なお、感光剤は、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物にネガ型の感光性を付与する感光剤であってもよいし、ポジ型の感光性を付与する感光剤であってもよい。
【０１８２】
（カップリング剤）
バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、必要に応じて、カップリング剤を含んでいてもよい。
【０１８３】
カップリング剤を有するバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、無機材料に対する密着性が良好な樹脂膜の形成を可能にする。これにより、例えば配線層２５３や貫通配線２５４、半導体チップ２３に対する密着性が良好な有機絶縁層２５１、２５２が得られる。
【０１８４】
カップリング剤としては、官能基としてアミノ基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、ビニル基、ウレイド基、スルフィド基、酸無水物等を含むカップリング剤が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
【０１８５】
アミノ基含有カップリング剤としては、例えばビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノ−プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１８６】
エポキシ基含有カップリング剤としては、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１８７】
アクリル基含有カップリング剤またはメタクリル基含有カップリング剤としては、例えばγ−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
【０１８８】
メルカプト基含有カップリング剤としては、例えば３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１８９】
ビニル基含有カップリング剤としては、例えばビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１９０】
ウレイド基含有カップリング剤としては、例えば３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【０１９１】
スルフィド基含有カップリング剤としては、例えばビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド等が挙げられる。
【０１９２】
酸無水物含有カップリング剤としては、例えば３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、３−トリエトキシシシリルプロピルコハク酸無水物、３−ジメチルメトキシシリルプロピルコハク酸無水物等が挙げられる。
【０１９３】
なお、ここではシランカップリング剤を列挙したが、チタンカップリング剤やジルコニウムカップリング剤等であってもよい。
【０１９４】
カップリング剤の添加量は、特に限定されないが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の固形分全体の０．３〜５質量％程度であるのが好ましく、０．５〜４．５質量％程度であるのがより好ましく、１〜４質量％程度であるのがさらに好ましい。カップリング剤の添加量を前記範囲内に設定することにより、例えば配線層２５３や貫通配線２５４のような無機材料に対する密着性が特に良好な有機絶縁層２５１、２５２が得られる。これにより、有機絶縁層２５１、２５２の絶縁性が長期にわたって維持される等、信頼性の高い半導体装置１の実現に寄与する。
【０１９５】
なお、カップリング剤の添加量が前記下限値を下回ると、カップリング剤の組成等によっては、無機材料に対する密着性が低下するおそれがある。一方、カップリング剤の添加量が前記上限値を上回ると、カップリング剤の組成等によっては、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の感光性や機械的特性が低下するおそれがある。
【０１９６】
（その他の添加剤）
バンプ保護膜用感光性樹脂組成物には、必要に応じて、その他の添加剤が添加されていてもよい。その他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、シリカ等の充填材、界面活性剤、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
【０１９７】
界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等が挙げられる。
【０１９８】
（溶媒）
バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、溶媒を含む。この溶媒としては、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の各構成成分を溶解可能であり、かつ、各構成成分と反応しない溶媒であれば特に制限なく用いられる。
【０１９９】
溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロプレングリコールメチルーｎ−プロピルエーテル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
【０２００】
溶媒の添加量は、特に限定されないが、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の３０〜８０質量％であるのが好ましく、４０〜７０質量％であるのがより好ましい。
【０２０１】
＜半導体装置の変形例＞
次に、実施形態に係る半導体装置の変形例について説明する。
【０２０２】
（第１変形例）
まず、第１変形例について説明する。
図７は、実施形態に係る半導体装置の第１変形例を示す部分拡大断面図である。
以下、第１変形例について説明するが、以下の説明では、図１、２に示す実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１、２と同様の構成については、図７において同じ符号を付している。
【０２０３】
図７に示す半導体装置１Ａは、下層配線層の構造が異なる以外、図１、２に示す半導体装置１と同様である。すなわち、図７に示す半導体装置１Ａは、ランド２３１が設けられている半導体チップ２３と、下層配線層２４Ａと、半田バンプ２６と、を備えている。そして、下層配線層２４Ａの構造が、図１、２に示す下層配線層２４の構造と相違している。
【０２０４】
具体的には、図７に示す下層配線層２４Ａは、半導体チップ２３の下面に設けられた有機絶縁層２４０と、有機絶縁層２４０の下方に設けられた有機絶縁層２４１と、を備えている。これらの有機絶縁層２４０、２４１の少なくとも一方は、前述したバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成されている。そして、半導体チップ２３の下面は、有機絶縁層２４０、２４１で覆われている。
【０２０５】
また、図７に示す下層配線層２４Ａは、ランド２３１および半田バンプ２６の双方と電気的に接続されているバンプ密着層２４５を備えている。
【０２０６】
このような第１変形例の製造に際して、前述したバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることにより、パターニング精度が高く、ランド２３１やバンプ密着層２４５に含まれる金属の劣化を抑制することができる。このため、信頼性の高い半導体装置１Ａが得られる。
【０２０７】
（第２変形例）
次に、第２変形例について説明する。
図８は、実施形態に係る半導体装置の第２変形例を示す部分拡大断面図である。
以下、第２変形例について説明するが、以下の説明では、図１、２に示す実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１、２と同様の構成については、図８において同じ符号を付している。
【０２０８】
図８に示す半導体装置１Ｂは、下層配線層の構造が異なる以外、図１、２に示す半導体装置１と同様である。すなわち、図８に示す半導体装置１Ｂは、ランド２３１が設けられている半導体チップ２３と、下層配線層２４Ｂと、半田バンプ２６と、を備えている。そして、下層配線層２４Ｂの構造が、図１、２に示す下層配線層２４の構造と相違している。
【０２０９】
具体的には、図８に示す下層配線層２４Ｂは、半導体チップ２３の下面に設けられた有機絶縁層２４０と、有機絶縁層２４０の下方に設けられた有機絶縁層２４１と、有機絶縁層２４１の下方に設けられた有機絶縁層２４２と、を備えている。これらの有機絶縁層２４０、２４１、２４２の少なくとも１つは、前述したバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成されている。
【０２１０】
また、図８に示す下層配線層２４Ｂは、ランド２３１と電気的に接続されている配線層２４３と、配線層２４３および半田バンプ２６の双方と電気的に接続されているバンプ密着層２４５と、を備えている。そして、半導体チップ２３と配線層２４３との間には、有機絶縁層２４０、２４１が介挿され、配線層２４３の下面は、有機絶縁層２４２で覆われている。
【０２１１】
このような第２変形例の製造に際して、前述したバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることにより、パターニング精度が高く、ランド２３１や配線層２４３、バンプ密着層２４５に含まれる金属の劣化を抑制することができる。このため、信頼性の高い半導体装置１Ｂが得られる。
【０２１２】
＜電子機器＞
本実施形態に係る電子機器は、前述した本実施形態に係る半導体装置を備えている。
【０２１３】
かかる半導体装置は、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る樹脂膜を備えているため、信頼性が高い。このため、本実施形態に係る電子機器にも高い信頼性が付与される。
【０２１４】
本実施形態に係る電子機器は、このような半導体装置を備えていれば、特に限定されない。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、パソコンのような情報機器、サーバー、ルーターのような通信機器、ロボット、工作機械のような産業機器、車両制御用コンピューター、カーナビゲーションシステムのような車載機器等が挙げられる。
【０２１５】
以上、本発明を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。
【０２１６】
例えば、本発明の半導体装置の製造方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されてもよい。
【０２１７】
また、本発明のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物、半導体装置および電子機器は、前記実施形態に任意の要素が付加されてもよい。
【０２１８】
また、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、半導体装置の他、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）や各種センサーのバンプ保護膜、液晶表示装置、有機ＥＬ装置のような表示装置のバンプ保護膜等にも適用可能である。
【０２１９】
また、半導体装置のパッケージの形態は、図示した形態に限定されず、いかなる形態であってもよい。
【実施例】
【０２２０】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．ｐＨ評価用試験片の作製
（実施例１）
まず、表１、２に示す原料を混合し、溶液を調製した。
【０２２１】
次に、調製した溶液を、孔径０．２μｍのポリプロピレンフィルターでろ過し、ワニス状のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を得た。このバンプ保護膜用感光性樹脂組成物はネガ型である。
【０２２２】
次に、得られたバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を、６インチのシリコンウエハー（シリコン基板）上にスピンコーターで塗布した。これにより、液状被膜を得た。
【０２２３】
次に、得られた液状被膜に対し、大気中でホットプレートにて１２０℃で３分間の加熱を行い、乾燥させた。これにより、厚さ１５μｍの感光性樹脂膜を得た。
【０２２４】
次に、得られた感光性樹脂膜に対し、自動露光機を用いて波長３６５ｎｍのｉ線を全面露光する第１処理を施した。露光量は６００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【０２２５】
次に、第１処理後の感光性樹脂膜を、ホットプレートを用いて大気雰囲気において８０℃で５分間加熱する第２処理を施した。
【０２２６】
次に、第２処理後の感光性樹脂膜に対し、２５℃のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを現像液とするスプレー現像を３０秒間行う第３処理を施した。
これにより、複数の現像後感光膜が形成されたｐＨ評価用試験片を得た。
【０２２７】
次に、一部のｐＨ評価用試験片に対し、さらに、窒素雰囲気において１７０℃で１８０分間加熱する第４処理を施した。
これにより、硬化後感光膜が形成されたｐＨ評価用試験片を得た。
【０２２８】
（実施例２〜７）
ｐＨ評価用試験片の作製条件を表１、２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてｐＨ評価用試験片を得た。
【０２２９】
（比較例１、２）
ｐＨ評価用試験片の作製条件を表１、２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてｐＨ評価用試験片を得た。
【０２３０】
【表１】
2020194164.tif 000007
【０２３１】
なお、ＣＰＩ−３１０ＦＧは、トリアリールスルホニウム塩である。
【０２３２】
２．ｐＨ評価用試験片の評価
各実施例および各比較例で得られた現像後感光膜を、前述した第１熱水抽出処理に供した。これにより、第１抽出液を得た。そして、前述したｐＨ測定方法により、ｐＨ１を求めた。
【０２３３】
また、各実施例および各比較例で得られた硬化後感光膜を、前述した第２熱水抽出処理に供した。これにより、第２抽出液を得た。そして、前述したｐＨ測定方法により、ｐＨ２を求めた。
このようにして求めたｐＨ１およびｐＨ２を表２に示す。
また、ｐＨ１とｐＨ２との差を算出し、算出結果を表２に示す。
【０２３４】
３．パターン評価用試験片の作製
まず、基材として耐熱塩化ビニル樹脂シートを用意し、その上に、幅３０μｍ、ピッチ２０μｍ、厚さ１０〜１５μｍの櫛歯型のＣｕめっき膜（Ｃｕ電極）を形成した。これにより、Ｃｕ配線基板を得た。
【０２３５】
次に、各実施例および各比較例で得られたワニス状のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を、Ｃｕ配線基板上にスピンコートし、得られた液状被膜を１００℃で３分間加熱して乾燥させた。これにより、厚さ３０μｍの感光性樹脂膜を得た。
【０２３６】
次に、得られた感光性樹脂膜に対し、自動露光機を用いて、波長３６５ｎｍのｉ線を６００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で全面露光した。
【０２３７】
次に、Ｃｕ配線基板を、大気中でホットプレートにて７０℃、５分間加熱した。
次に、Ｃｕ配線基板を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート中に２０秒間浸漬した。
【０２３８】
次に、Ｃｕ配線基板を、窒素雰囲気において１７０℃、１８０分間加熱した。これにより、感光性樹脂膜を硬化させ、パターン評価用試験片を得た。
【０２３９】
４．バンプ保護膜用感光性樹脂組成物およびパターン評価用試験片の評価
４．１  パターニング性（感度）の評価
まず、調製されたバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を、８インチシリコンウエハー上にスピンコーターを用いて塗布した。塗布後、大気中でホットプレートにて１２０℃で３分間プリベークし、膜厚約９．０μｍの塗膜を得た。
【０２４０】
この塗膜に、凸版印刷社製マスク（幅１．０〜１００μｍの残しパターンおよび抜きパターンが描かれている）を通して、ｉ線を照射した。照射には、ｉ線ステッパー（ニコン社製・ＮＳＲ−４４２５ｉ）を用いた。
【０２４１】
露光後、ウエハーをホットプレートに置き、大気中で８０℃、５分間のベーク処理を行った。
【０２４２】
その後、現像液としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を用い、３０秒間スプレー現像を行うことによって未露光部を溶解除去した。
【０２４３】
その後、露光量を変化させて複数回のパターニング評価を行い、幅１００μｍのマスク開口部により、幅１００μｍのビアパターンがスカム無く形成される「露光量」を、バンプ保護膜用感光性樹脂組成物の感度（ｍＪ／ｃｍ２）として求めた。
求めた感度を表２に示す。
【０２４４】
４．２  配線信頼性（絶縁性）の評価
４．２．１  Ｂｉａｓ−ＨＡＳＴ試験（試験時間：１００時間）
まず、パターン評価用試験片を、Ｂ−ＨＡＳＴ装置内に配置した。そして、装置の配線とＣｕ電極とを半田接続した。なお、Ｂ−ＨＡＳＴ装置は、バイアス付き高度加速ストレス試験装置である。
【０２４５】
次に、装置内温度を１３０℃、装置内相対湿度を８５％に設定し、互いに離間しているＣｕ電極間に３．５Ｖのバイアスを印加した。続いて、印加開始から６分間隔で、Ｃｕ電極間の絶縁抵抗値を自動的に計測した。そして、印加開始からリーク発生（絶縁破壊）までの経過時間（リーク発生時間）を計測した。なお、リーク発生とは、計測された絶縁抵抗値が１．０×１０４Ω以下に低下した場合を指す。
【０２４６】
次に、計測したリーク発生時間を、以下の評価基準に照らして評価した。
＜リーク発生時間の評価基準＞
Ａ：リーク発生時間が１００時間以上である
Ｂ：リーク発生時間が５０時間以上１００時間未満である
Ｃ：リーク発生時間が５０時間未満である
評価結果を表２に示す。
【０２４７】
４．２．２  Ｂｉａｓ−ＨＡＳＴ試験（追加試験：５０時間×２回）
まず、前述した４．２．１の評価を終えたパターン評価用試験片について、さらに５０時間のＢｉａｓ−ＨＡＳＴ試験を追加した。
その後、パターン評価用試験片についてリークが発生したか否かを評価した。なお、この評価は、以下の評価基準に照らして評価した。
＜リーク発生の評価基準＞
Ａ：リークが発生していない
Ｂ：リークが発生した
【０２４８】
続いて、さらに５０時間（合計で１００時間）のＢｉａｓ−ＨＡＳＴ試験を追加した。
その後、パターン評価用試験片についてリークが発生したか否かを評価した。なお、この評価は、上記評価基準に照らして評価した。
以上の評価結果を表２に示す。
【０２４９】
【表２】
2020194164.tif 000008
【０２５０】
表２から明らかなように、各実施例で得られた試験片では、パターニング性（感度）が良好で、かつ、配線信頼性（絶縁性）が良好であることが認められた。
【０２５１】
一方、各比較例で得られた試験片を切断し、断面を観察したところ、Ｃｕのマイグレーションが観察された。
また、各実施例および各比較例で得られたバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて、図１に示すような半導体装置を作成したところ、各試験片の評価結果と同様に、各実施例のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成された半導体装置は、絶縁信頼性が高かった。一方、各比較例のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて形成された半導体装置は、絶縁信頼性が低かった。
【産業上の利用可能性】
【０２５２】
本願発明のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物は、感光性を有する樹脂組成物であって、熱硬化性樹脂と、感光剤と、溶媒と、を含む。また、係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いて、所定の条件の処理を施して現像した現像後感光膜、および係る現像後感光膜を所定の条件で硬化させた硬化後感光膜に対して、それぞれ、所定の条件で熱水抽出処理を施して得られた抽出液のｐＨ（現像後感光膜の抽出液のｐＨ：ｐＨ１、硬化後感光膜の抽出液のｐＨ：ｐＨ２）が以下の（ａ）〜（ｃ）の３条件を満足する。
（ａ）ｐＨ１が３．０〜５．０である。
（ｂ）ｐＨ２がｐＨ１より高い。
（ｃ）ｐＨ１とｐＨ２との差が０．１〜１．０である。
上記条件を満足するバンプ保護膜用感光性樹脂組成物では、熱硬化性樹脂の反応が促進され、感光膜のパターニング性が良好となる。さらに、感光膜に含まれる配線層等の金属の劣化が抑制され、感光膜の絶縁性の低下を抑制することができる。そのため、係るバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を用いることによって、パターニング性が良好でかつ金属の劣化を抑制し得る感光膜（有機絶縁層）を形成可能となる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
【図１】
2020194164.tif 000009
【図２】
2020194164.tif 000010
【図３】
2020194164.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020194164.tif 000015
【図８】
2020194164.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月5日(2020.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と、
オニウムガレート塩で構成された光酸発生剤を含む感光剤と、
フェノキシ樹脂と、
溶媒と、を含むことを特徴とするバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項２】
前記フェノキシ樹脂は、常温で固形状の成分を含む請求項１に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項３】
前記フェノキシ樹脂の添加量は、前記熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０質量部以上９０質量部以下である請求項１または２に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、多官能エポキシ樹脂を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物。
【請求項５】
半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられ、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバンプ保護膜用感光性樹脂組成物の硬化物を含む樹脂膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体チップ上に、熱硬化性樹脂と、オニウムガレート塩で構成された光酸発生剤を含む感光剤と、フェノキシ樹脂と、溶媒と、を含むバンプ保護膜用感光性樹脂組成物を配置し、感光性樹脂膜を得る樹脂膜配置工程と、
前記樹脂膜配置工程の後、前記感光性樹脂膜に露光処理を施す露光工程と、
前記露光工程の後、前記感光性樹脂膜に現像処理を施す現像工程と、
前記現像工程の後、前記感光性樹脂膜に硬化処理を施す硬化工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。